(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷工程に際して製氷水が供給される製氷部(10)と、前記製氷部(10)を冷却する冷凍装置(12)とを備え、該冷凍装置(12)は、圧縮機(28)と、圧縮機(28)から吐出された気化冷媒を凝縮する凝縮器(32)と、前記製氷部(10)に配設され、前記凝縮器(32)で液化された液化冷媒を蒸発させる蒸発器(14)とを有し、該蒸発器(14)から冷媒が圧縮機(28)に戻るよう構成された自動製氷機において、
前記製氷工程中に前記製氷部(10)での製氷の進行状態を検出する状態検出手段(50)と、
前記凝縮器(32)および蒸発器(14)を接続する吐出側の冷媒経路(30)から分岐して蒸発器(14)および圧縮機(28)を接続する吸入側の冷媒経路(38)に接続され、冷媒が流通可能なバイパス経路(52)と、
前記製氷工程中に前記状態検出手段(50)の検出状態に応じて作動し、前記吐出側の冷媒経路(30)からバイパス経路(52)へ分岐する液化冷媒の量は、前記製氷部(10)での製氷のために必要となる熱量に対して過剰となる分量に調節する調節手段(56)と、
前記バイパス経路(52)中に設けられて液化冷媒が流入し、流入した液化冷媒を蒸発させて被熱交換体との間で熱交換する熱交換手段(54)とを備える
ことを特徴とする自動製氷機。
【請求項２】
製氷工程に際して前記製氷部(10)に供給する製氷水が貯留される製氷水タンク(16)と、該製氷水タンク(16)に供給する製氷水が貯留される給水タンク(24)を備え、
前記熱交換手段(54)は、前記給水タンク(24)に貯留されている製氷水に浸漬されて、該給水タンク(24)内の製氷水との間で熱交換するよう構成される請求項１記載の自動製氷機。
【請求項３】
前記状態検出手段は、前記製氷部(10)の温度を検出する温度センサ(50)であり、製氷工程に際して製氷部(10)で製氷のために必要となる熱量に対して前記蒸発器(14)に供給される液化冷媒の量が過剰となる設定温度を前記温度センサ(50)が検出したときに前記調節手段(56)が作動して、前記吐出側の冷媒経路(30)からバイパス経路(52)へ液化冷媒が流入するよう構成される請求項１または２記載の自動製氷機。
【請求項４】
前記温度センサ(50)が前記設定温度を検出した以後は、該温度センサ(50)の検出温度の変化に対応して、前記吐出側の冷媒経路(30)からバイパス経路(52)へ流入する液化冷媒の量を変化するように前記調節手段(56)が作動される請求項３記載の自動製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸発器に冷媒を循環供給することで冷却される製氷部に、製氷水を供給して氷塊を製造する自動製氷機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下向きに開口させた多数の製氷小室内で製氷水の氷結を行なって、多数の氷塊(例えば角氷)を連続的に製造する噴射式の自動製氷機(例えば、特許文献１参照)が、喫茶店やレストラン、その他の厨房施設で好適に使用されている。この自動製氷機は、下方に開口する多数の製氷小室が画成された製氷部の上面に、冷凍装置を構成する蒸発器が密着的に蛇行配置され、製氷工程に際しては蒸発器で冷媒を気化させることで製氷部を冷却し、除氷工程に際しては蒸発器にホットガスを供給することで製氷部を加熱するよう構成されている。
【０００３】
前記自動製氷機では、製氷工程において前記製氷部の下方に配設された製氷水タンクに貯留されている製氷水を、各製氷小室に噴射供給すると共に、製氷小室で氷結しない未氷結水を製氷水タンクに回収して再び各製氷小室に噴射供給する循環が繰り返される。そして、前記製氷小室に所定の氷塊が生成したことを製氷完了検知手段が検知すると、製氷小室への製氷水の噴射供給を停止すると共に、前記冷凍装置の弁切換えにより蒸発器にホットガスを循環供給する除氷工程に移行する。除氷工程では、ホットガスにより製氷部が加熱されて温度が上昇し、前記氷塊における製氷小室の内壁面との氷結部が融解されると、該氷塊は自重で落下して貯氷室に貯留される。そして、製氷部からの氷塊の離脱を除氷完了検知手段が検知することで、除氷工程から製氷工程に移行し、再び製氷が開始されるようになっている。
【０００４】
前述した製氷工程において、製氷小室内で製氷水が氷結する単位時間当たりの製氷量は、初期と比べ後期になるほど低下していく。これに対し、冷凍装置を構成する圧縮機の出力は常に一定であり、製氷工程においては蒸発器に供給される冷媒量も一定となっている。すなわち、製氷工程で氷が成長するにつれて製氷のために必要となる熱量が徐々に減少するのにも関わらず、蒸発器に供給される冷媒量は一定であるため、製氷工程の後期には気化することなく蒸発器を流出する液化冷媒が発生する。
【０００５】
前記液化冷媒が圧縮機に吸入されると故障の原因となるため、前記自動製氷機の冷凍装置では、蒸発器と圧縮機との間に、蒸発器で蒸発した気化冷媒と未蒸発の液化冷媒とを分離するアキュームレータを設け、気化冷媒を圧縮機に吸入させると共に液化冷媒をアキュームレータ内に貯留することで、圧縮機に液化冷媒が吸入されるのを防止している。なお、アキュームレータ内に貯留された液化冷媒は、除氷工程において蒸発器からアキュームレータに流入するホットガスによって加温されて蒸発し、気化冷媒として圧縮機に吸入されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記冷凍装置では、圧縮機から吐出された冷媒を、蒸発器の冷却に供するために凝縮器によって凝縮して液化しているが、アキュームレータに貯留される液化冷媒は、蒸発器において製氷部(製氷水)と熱交換しておらず、このように蒸発器において何の仕事(熱交換)もすることなくアキュームレータに流入した液化冷媒を、ホットガスを用いて再度気体に戻すことは、エネルギーの無駄であった。
【０００８】
ここで、製氷工程に際して氷が成長するときの氷表面から製氷小室を被覆する保護膜までの熱の移動速度は、氷の熱伝導率に依存する。氷の熱伝導率が２.２Ｗ／(ｍ・Ｋ)であるのに対し、製氷部の形成材料である銅の熱伝導率は４０３Ｗ／(ｍ・Ｋ)、保護膜の形成材料である錫の熱伝導率は６８Ｗ／(ｍ・Ｋ)であり、氷の熱伝導率は製氷部や保護膜に比べ、１桁以上低い値である。このため、製氷工程に際しては、製氷小室に供給される製氷水から製氷小室内に形成された氷へ移動する熱量に比べ、氷から保護膜や製氷部へ移動する熱量が多く、その差分は製氷された氷自身の冷却に使用される。従って、製氷完了に近づく程、保護膜に近い氷が過冷却される傾向にある。また、蒸発器で気化しない液化冷媒が発生する状況、すなわち蒸発器に供給される液化冷媒が過剰となる状況においては、前記の過冷却がより進行するおそれがある。そして、過度に冷却された氷ほど離脱させるのに多くの熱量が必要となることから、除氷工程に掛かる時間が長くなる問題を招く。
【０００９】
すなわちこの発明は、従来の技術に係る自動製氷機に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、製氷の進行状態に応じて過剰となる分の冷媒が有する冷熱の有効利用を図ると共に、氷の過冷却を抑制し得る自動製氷機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、請求項１の発明に係る自動製氷機は、
製氷工程に際して製氷水が供給される製氷部と、前記製氷部を冷却する冷凍装置とを備え、該冷凍装置は、圧縮機と、圧縮機から吐出された気化冷媒を凝縮する凝縮器と、前記製氷部に配設され、前記凝縮器で液化された液化冷媒を蒸発させる蒸発器とを有し、該蒸発器から冷媒が圧縮機に戻るよう構成された自動製氷機において、
前記製氷工程中に前記製氷部での製氷の進行状態を検出する状態検出手段と、
前記凝縮器および蒸発器を接続する吐出側の冷媒経路から分岐して蒸発器および圧縮機を接続する吸入側の冷媒経路に接続され、冷媒が流通可能なバイパス経路と、
前記製氷工程中に前記状態検出手段の検出状態に応じて作動し、前記吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ分岐する液化冷媒の量は、前記製氷部での製氷のために必要となる熱量に対して過剰となる分量に調節する調節手段と、
前記バイパス経路中に設けられて液化冷媒が流入し、流入した液化冷媒を蒸発させて被熱交換体との間で熱交換する熱交換手段とを備えることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ流入する液化冷媒の量を調節手段によって調節するよう構成することで、製氷の進行状態によって過剰となる分の液化冷媒を熱交換手段に流入させて、該熱交換手段で被熱交換体と熱交換することができ、エネルギーの無駄を低減し得る。また、製氷工程における製氷の進行状態に応じて蒸発器に供給する冷媒量を調節することで、蒸発器に過剰な量の液化冷媒が供給されることに起因する氷の過度の冷却を抑制でき、除氷工程を短縮して製氷能力を向上し得る。
【００１１】
請求項２に係る発明では、製氷工程に際して前記製氷部に供給する製氷水が貯留される製氷水タンクと、該製氷水タンクに供給する製氷水が貯留される給水タンクを備え、
前記熱交換手段は、前記給水タンクに貯留されている製氷水に浸漬されて、該給水タンク内の製氷水との間で熱交換するよう構成されることを要旨とする。
請求項２の発明によれば、製氷の進行状態によって過剰となる分の液化冷媒と給水タンクに貯留される製氷水とを熱交換して、次回製氷用の製氷水を冷却することができる。すなわち、製氷水タンクには冷えた製氷水が供給されるから、製氷工程において製氷部に供給される製氷水を短時間で氷結温度(０℃)まで冷却でき、製氷工程を短縮して製氷能力を向上することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記状態検出手段は、前記製氷部の温度を検出する温度センサであり、製氷工程に際して製氷部で製氷のために必要となる熱量に対して前記蒸発器に供給される液化冷媒の量が過剰となる設定温度を前記温度センサが検出したときに前記調節手段が作動して、前記吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ液化冷媒が流入するよう構成されることを要旨とする。
請求項３の発明によれば、状態検出手段として製氷部の温度を検出する温度センサを用いることで、該温度センサを製氷完了および除氷完了の検出手段として兼用することができ、部品点数を低減し得る。
【００１３】
請求項４に係る発明では、前記温度センサが前記設定温度を検出した以後は、該温度センサの検出温度の変化に対応して、前記吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ流入する液化冷媒の量を変化するように前記調節手段が作動されることを要旨とする。
請求項４の発明によれば、温度センサの検出温度の変化に対応して吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ流入する液化冷媒の量を変化させることで、製氷部での製氷と熱交換手段での熱交換との両方を効率的に行なうことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る自動製氷機によれば、製氷の進行状態に応じて過剰となる分の液化冷媒が有する冷熱を、被熱交換体の冷却に利用することができ、エネルギーの無駄を抑制し得る。また、製氷工程における製氷の進行状態に応じて蒸発器に供給する冷媒量を調節することができるから、製氷部に形成される氷の過度の冷却を抑制し、除氷工程を短縮して製氷能力を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る自動製氷機の概略構成図である。
【図２】実施例に係る自動製氷機の主要な制御ブロック図である。
【図３】製氷工程の開始から完了までの冷媒配管、製氷部および製氷水の各温度と、各時点における製氷割合を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明に係る自動製氷機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る自動製氷機を示す概略構成図であり、該自動製氷機は、図示しない筐体の内部に画成された貯氷室(図示せず)の内部上方に、下方に開口した多数の製氷小室１０ａを画成した製氷部１０が配設されている。また製氷部１０の上面には、冷凍装置１２を構成する蒸発器１４が、各製氷小室１０ａの上部に位置するよう密着的に蛇行配置され、製氷工程に際して蒸発器１４に供給される冷媒を気化させて各製氷小室１０ａの強制冷却を行なうよう構成される。
【００１８】
前記製氷部１０の下方には、所定間隔離間して所定量の製氷水が貯留される製氷水タンク１６が配設される。この製氷水タンク１６の上方に、前記製氷部１０の各製氷小室１０ａに対応する位置にノズル１８ａを夫々突設した噴射部材１８が配置される。また製氷水タンク１６には、製氷工程に際して製氷水を循環させるための循環ポンプ２０が、吸入パイプ２０ａを介して接続されると共に、この循環ポンプ２０に接続する吐出パイプ２０ｂが、前記噴射部材１８に接続されている。そして製氷工程に際しては、循環ポンプ２０によって噴射部材１８に供給された製氷水を、各ノズル１８ａから対応する製氷小室１０ａ内に噴射供給して、各製氷小室１０ａ内に氷塊を形成するようになっている。なお、噴射部材１８には、上下に開放する戻し孔(図示せず)が多数形成されており、前記製氷部１０で氷結することなく噴射部材１８の上面に落下した未氷結水を、戻し孔を介して前記製氷水タンク１６に回収するようにしてある。
【００１９】
前記製氷部１０と噴射部材１８との間には、除氷工程により製氷部１０から離脱した氷塊を貯氷室に案内する氷案内板(図示せず)が傾斜配置されている。この氷案内板には、前記噴射部材１８の各ノズル１８ａから噴射供給される製氷水の通過を許容する開口部が開設されており、該開口部を介して製氷水が製氷小室１０ａに供給されると共に、該製氷小室１０ａで氷結することなく落下した未氷結水は、該開口部を通過した後に前記戻し孔を介して製氷水タンク１６に回収されるようになっている。
【００２０】
前記自動製氷機は、図１に示す如く、外部水道系(外部水源)に接続する給水管２２が接続する給水タンク２４を備え、給水管２２に配設した給水弁ＷＶを開放することで、外部水道系からの水道水が給水タンク２４に供給されるよう構成してある。また、給水タンク２４に給水ポンプ２６の吸入パイプ２６ａが接続されると共に、該給水ポンプ２６の吐出パイプ２６ｂは製氷水タンク１６の上方で開口している。そして、給水タンク２４に貯留されている水道水(次回製氷用の製氷水)は、除氷工程に際して給水ポンプ２６によって製氷水タンク１６に供給されて、次回の製氷工程における製氷水として用いられるよう構成される。なお、以後の説明において、給水タンク２４に供給される水道水についても、製氷水と称するものとする。
【００２１】
前記給水タンク２４内には、下限フロートスイッチＦＳＬおよび上限フロートスイッチＦＳＨ(図２参照)が配設される。前記給水ポンプ２６によって製氷水が製氷水タンク１６に供給される際に、下限フロートスイッチＦＳＬは、給水タンク２４内における製氷水の水位が下限水位まで低下したことを検知するよう設定される。また給水弁ＷＶの開放により給水タンク２４に水道水が供給される際に、上限フロートスイッチＦＳＨは、給水タンク２４内における製氷水の水位が上限水位まで上昇したことを検知するよう設定される。そして、前記給水弁ＷＶは、下限フロートスイッチＦＳＬが下限水位を検知したときに開放すると共に、上限フロートスイッチＦＳＨが上限水位を検知したときに閉成するよう、制御手段４８(図２参照)によって開閉制御される。また給水ポンプ２６は、製氷工程から除氷工程に移行した際に作動して、下限フロートスイッチＦＳＬが下限水位を検知したときに停止するよう制御手段４８で制御される。なお、給水ポンプ２６が作動して給水タンク２４内における製氷水の水位が上限水位から下限水位に低下したときまでの間に製氷水タンク１６に供給された製氷水の量が、１回の製氷工程に必要充分な量となるように、給水タンク２４の内容積や吸入パイプ２６ａおよび吐出パイプ２６ｂの管路経の長さ等が設定されている。
【００２２】
図１に示す如く、前記冷凍装置１２は、圧縮機２８の冷媒吐出側に、吐出管３０を介して凝縮器３２、ドライヤ３４、第１キャピラリーチューブ(減圧手段)３６が順に接続されると共に、該第１キャピラリーチューブ３６と蒸発器１４の冷媒入口とが吐出管３０で接続される。また、蒸発器１４の冷媒出口が帰還管３８を介して第１アキュームレータ４０に接続されると共に、該第１アキュームレータ４０は帰還管３８により圧縮機２８の冷媒入口に接続されている。すなわち、吐出管３０および帰還管３８で接続される圧縮機２８、凝縮器３２、ドライヤ３４、第１キャピラリーチューブ３６、蒸発器１４および第１アキュームレータ４０によって、冷媒の循環回路が構成される。圧縮機２８で圧縮された気化冷媒は、凝縮器３２に供給されて凝縮液化し、ドライヤ３４で脱湿された液化冷媒が第１キャピラリーチューブ３６で減圧された後、蒸発器１４に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、前記製氷部１０と熱交換を行なって、該製氷部１０を氷点下にまで冷却させる。蒸発器１４で蒸発した気化冷媒と未蒸発の液化冷媒とは、気液混相状態で第１アキュームレータ４０に流入し、ここで気液分離がなされる。そして、第１アキュームレータ４０で分離された気化冷媒が圧縮機２８に吸入され、液化冷媒は当該第１アキュームレータ４０内に貯留される。なお、吐出管３０とは、圧縮機２８の冷媒吐出口から蒸発器１４の冷媒入口までの吐出側の冷媒経路を総称し、帰還管３８とは、蒸発器１４の冷媒出口から圧縮機２８の冷媒入口までの吸入側の冷媒経路を総称する。
【００２３】
前記圧縮機２８と凝縮器３２とを接続する吐出管３０に、ホットガス管４２が分岐接続されており、このホットガス管４２はホットガス弁ＨＶを経て、蒸発器１４と第１キャピラリーチューブ３６とを接続する吐出管３０に接続されている。このホットガス弁ＨＶは、除氷工程の際にのみ開放し、製氷工程時は閉成するよう制御手段４８によって開閉制御される。すなわち、除氷工程時にホットガス弁ＨＶが開放して、圧縮機２８から吐出されるホットガスを、前記ホットガス管４２を介して蒸発器１４にバイパスさせ、前記製氷部１０を加熱することにより、製氷小室１０ａ内に生成される氷塊の氷結面を融解させて、該氷塊を自重により落下させるようになっている。また蒸発器１４から流出したホットガスは、第１アキュームレータ４０に流入し、この第１アキュームレータ４０内に貯留されている液化冷媒を加熱して蒸発させ、気化冷媒として圧縮機２８に吸入させるようにしてある。なお、図中の符号ＦＭは、凝縮器３２を空冷するファンモータを示し、符号４４は、ホットガス管４２におけるホットガス弁ＨＶより上流側に配設されて、該ホットガス弁ＨＶに異物が流入するのを防止するストレーナを示す。また、ドライヤ３４と第１キャピラリーチューブ３６とを接続する吐出管３０と、第１アキュームレータ４０と圧縮機２８とを接続する帰還管３８とは所定長さに亘って接触するよう配設され、両管３０,３８が接触する熱交換部４６において、吐出管３０を流通する冷媒と帰還管３８を流通する冷媒とを熱交換し得るよう構成される。
【００２４】
前記製氷部１０には、該製氷部１０の温度を検出する温度センサ５０が配設されている。そして、この温度センサ５０で検出された検出温度は、前記制御手段４８に入力されるようになっている。製氷工程における製氷部１０の温度は、製氷小室１０ａ内に生成される氷の成長度合(製氷小室１０ａ内に生成される氷の量)によって変化するものであり、温度センサ５０が、製氷部１０での製氷の進行状態を検出する状態検出手段として機能する。
【００２５】
前記制御手段４８は、温度センサ５０の検出温度が、予め設定された設定温度となったときに、後述する調節弁５６を作動するよう設定されている。また制御手段４８は、温度センサ５０が予め設定された製氷完了温度を検出したときに、製氷工程から除氷工程に移行すると共に、該温度センサ５０が予め設定された除氷完了温度を検出したときに、除氷工程から製氷工程に移行するよう、各機器を制御するように設定される。なお、前記設定温度は、製氷小室１０ａ内で所定量の氷が生成されて、製氷のために必要となる熱量に対して蒸発器１４に供給される液化冷媒が過剰となり、気化しない冷媒が発生する温度に設定される。
【００２６】
前記ドライヤ３４と熱交換部４６との間の吐出管３０から分岐したバイパス管(バイパス経路)５２が、熱交換部４６と圧縮機２８との間の帰還管３８に接続されている。このバイパス管５２には、前記給水タンク２４内に配設した熱交換手段としての熱交換パイプ５４が接続される。また、バイパス管５２における熱交換パイプ５４と吐出管３０との間に、第２キャピラリーチューブ(減圧手段)６０が配設されると共に、該バイパス管５２における熱交換パイプ５４と帰還管３８との間に、調節手段としての調節弁５６が配設されている。調節弁５６は、常には管路を閉成してドライヤ３４を通過した全ての液化冷媒を第１キャピラリーチューブ３６に供給するのに対し、前記制御手段４８の制御に基づき該調節弁５６が作動したときには、管路を開放することでドライヤ３４を通過した液化冷媒の一部がバイパス管５２に分岐して第２キャピラリーチューブ６０を介して熱交換パイプ５４に流入するよう構成される。すなわち、製氷工程に際してドライヤ３４から第１キャピラリーチューブ３６に供給される液化冷媒の一部が、第２キャピラリーチューブ６０で減圧された後に熱交換パイプ５４に流入して蒸発することで給水タンク２４に貯留されている被熱交換体としての製氷水と熱交換し、該製氷水を冷却するよう構成される。なお、前記調節弁５６を作動したときにバイパス管５２に分岐される液化冷媒の量は、前記製氷部１０が設定温度となったときに過剰となる分量に相当する値に設定される。
【００２７】
前記バイパス管５２における熱交換パイプ５４と調節弁５６との間に第２アキュームレータ５８が配設されており、蒸発器１４で蒸発した気化冷媒と未蒸発の液化冷媒とは、気液混相状態で第２アキュームレータ５８に流入し、ここで気液分離がなされる。そして、第２アキュームレータ５８で分離された気化冷媒が圧縮機２８に吸入され、液化冷媒は当該第２アキュームレータ５８内に貯留されるようになっている。
【００２８】
図３は、製氷工程の開始から完了までの冷媒配管、製氷部および製氷水(製氷水タンク内の水温)の各温度と、各時点における製氷割合(製氷量)を示すグラフであって、製氷水の温度が略０℃となっている間が、実際に氷が生成されている状態である。前記バイパス管５２へ液化冷媒を分岐する時期(設定温度)については、製氷水温度が略０℃に達した後から製氷完了までの任意の間で設定すればよい。但し、図３のグラフから、製氷割合が略５０％となった以後において、製氷割合(製氷量の増加)の傾きが緩やかになり、この時点から液化冷媒が過剰となる割合が大きくなる。従って、製氷割合が略５０％となった時点での製氷部の温度である−３〜−５℃の間で、前記設定温度を設定するのが好適である。但し、製氷部１０の温度と製氷割合の関係は、製氷部１０の大きさや圧縮機等の能力によって異なるため、設定温度については能力に応じて適宜に設定される。
【００２９】
（実施例の作用）
次に、実施例に係る自動製氷機の作用につき、以下説明する。なお、前記給水タンク２４には、製氷水が上限水位まで貯留されているものとする。
【００３０】
自動製氷機の製氷工程を開始すると、前記冷凍装置１２においては、前記圧縮機２８で圧縮された気化冷媒は、吐出管３０を介して凝縮器３２に供給されて凝縮液化し、ドライヤ３４で脱湿された後第１キャピラリーチューブ３６で減圧され、蒸発器１４に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、前記製氷部１０と熱交換を行なって、該製氷部１０が氷点下にまで冷却される。この蒸発器１４で蒸発した気化冷媒は、第１アキュームレータ４０に流入し、帰還管３８を介して圧縮機２８に吸入される。なお、製氷工程の開始時には、前記温度センサ５０は設定温度を検出しておらず、前記調節弁５６は管路を閉成しており、ドライヤ３４を通過した全ての液化冷媒が第１キャピラリーチューブ３６を介して蒸発器１４に供給される。また製氷工程の初期においては、製氷部１０を冷却するために多くの熱量が必要であるため、蒸発器１４で略全ての液化冷媒が蒸発し、第１アキュームレータ４０には液化冷媒は貯留されない。なお、前記ドライヤ３４から第１キャピラリーチューブ３６に向けて流れる液化冷媒は、前記熱交換部４６において第１アキュームレータ４０から圧縮機２８に向けて流れる低温の気化冷媒との間で熱交換して冷却され、蒸発器１４での冷却効率が向上する。
【００３１】
前記製氷水タンク１６に貯留されている製氷水が、前記循環ポンプ２０を介して噴射部材１８に供給され、各ノズル１８ａから噴射された製氷水は、前記氷案内板の開口部を介して対応する製氷小室１０ａに供給される。製氷小室１０ａは、前記冷凍装置１２の蒸発器１４に供給される冷媒により冷却されているので、製氷水が製氷小室１０ａの内壁に接触して次第に冷却されると共に、該製氷小室１０ａ内で氷結しない未氷結水は、氷案内板の開口部および噴射部材１８の戻り孔を介して製氷水タンク１６に帰還する。
【００３２】
前記製氷工程の進行に伴い、前記製氷小室１０ａの内壁面で製氷水の一部が氷結を開始し、該製氷小室１０ａ内で氷が徐々に成長する。また、製氷小室１０ａでの氷の成長度合に応じて、前記製氷部１０の温度も徐々に低下する。そして、前記温度センサ５０が、予め設定された設定温度を検出したときに、前記制御手段４８は、前記調節弁５６を作動する。これにより、前記ドライヤ３４を通過した液化冷媒の一部がバイパス管５２に分岐し、残りの液化冷媒が前記第１キャピラリーチューブ３６を介して蒸発器１４に供給される。バイパス管５２に分岐する液化冷媒の量は、製氷小室１０ａ内での製氷のために必要となる熱量に対して過剰となる分量に設定されているから、蒸発器１４に供給された液化冷媒は略全てが蒸発する。すなわち、製氷工程の後期において、製氷小室１０ａ内での製氷のために必要となる熱量に対して過剰な液化冷媒が供給されることに過因する氷の過冷却は抑制される。
【００３３】
前記バイパス管５２に分岐した液化冷媒は、前記第２キャピラリーチューブ６０で減圧され、前記熱交換パイプ５４に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、前記給水タンク２４に貯留されている製氷水と熱交換して、該製氷水が冷却される。すなわち、製氷工程の後期において過剰となる分量の液化冷媒を利用して製氷水を冷却することで、エネルギーの有効利用が図られる。
【００３４】
前記熱交換パイプ５４で蒸発した気化冷媒は、第２アキュームレータ５８に流入し、帰還管３８を介して圧縮機２８に吸入される。前記給水タンク２４に貯留されている製氷水に対して、前記熱交換パイプ５４に供給される液化冷媒の量は少ないので、熱交換パイプ５４に供給された液化冷媒は略全てが蒸発する。なお、熱交換パイプ５４で蒸発しない液化冷媒があったとしても、前記第２アキュームレータ５８で液化冷媒は分離されるから、圧縮機２８には気化冷媒のみが吸入され、液化冷媒が圧縮機２８に吸入されることに起因する故障の発生は防止される。
【００３５】
前記製氷部１０に所定量の氷塊が生成されたときの温度である製氷完了温度を前記温度センサ５０が検出すると、前記制御手段４８は、前記ホッガス弁ＨＶを開放するよう制御すると共に、前記調節弁５６を閉成するよう制御し、製氷工程から除氷工程に移行する。すなわち除氷工程では、圧縮機２８から吐出されるホットガスを、前記ホットガス管４２を介して蒸発器１４にバイパスさせて、製氷部１０を加熱する。蒸発器１４から流出したホットガスは、第１アキュームレータ４０に流入し、帰還管３８を介して圧縮機２８に吸入される。除氷工程が継続されて、氷塊の製氷小室１０ａとの氷結面が融解されると、該氷塊は自重により製氷小室１０ａから剥離落下する。この氷塊は、前記氷案内板上を滑落して貯氷室に放出されて貯留される。なお、除氷工程中においてホットガスで加熱される製氷部１０の温度は前記設定温度より高くなるので、前記温度センサ５０が設定温度を検出しなくなった時点で、前記制御手段４８は調節弁５６を閉成するよう制御する。
【００３６】
前記製氷工程の後期における前記製氷小室１０ａ内に生成される氷塊の過冷却は抑制されているから、前記除氷工程においては短時間で氷塊の氷結面を融解することができる。すなわち、除氷工程を短縮し得るから、製氷能力を向上し得る。
【００３７】
前記製氷工程から除氷工程に移行したときに、前記制御手段４８により給水ポンプ２６が作動され、給水タンク２４内に貯留されている製氷水は製氷水タンク１６に供給される。給水タンク２４内の製氷水が下限水位まで減少したことを下限フロートスイッチＦＳＬが検知すると、制御手段４８は給水ポンプ２６を停止するよう制御し、製氷水タンク１６への製氷水の供給は停止する。また、下限フロートスイッチＦＳＬが下限水位を検知すると、制御手段４８は前記給水弁ＷＶを開放するよう制御し、外部水道系から次回製氷用の製氷水として、給水タンク２４に新たな水道水が供給される。そして、給水タンク２４に供給される製氷水が上限水位まで貯留されたことを上限フロートスイッチＦＳＨが検知すると、制御手段４８は給水弁ＷＶを閉成するよう制御する。これにより、１回の製氷工程で使用されるに必要充分な量の製氷水が給水タンク２４に貯留される。
【００３８】
ここで、実施例の自動製氷機では、製氷工程の後期において過剰となる分量の液化冷媒を、蒸発器１４に供給される前に分岐しているから、蒸発器１４で気化することなく第１アキュームレータ４０に流入する液化冷媒は殆どないか、ごくわずかである。従って、除氷工程中において第１アキュームレータ４０に流入するホットガスによって全ての液化冷媒を蒸発して、気化冷媒として圧縮機２８に帰還させることができる。すなわち、第１アキュームレータ４０内に液化冷媒が滞溜したまま、次回の製氷工程に移行するのを防ぐことができ、製氷工程に際して蒸発器１４に供給する充分な液化冷媒の量を確保して、効率的な冷却を達成し得る。
【００３９】
前記製氷部１０から全ての氷塊が離脱したときの温度である除氷完了温度を前記温度センサ５０が検出すると、前記制御手段４８はホットガス弁ＨＶを閉成するよう制御し、前述した製氷工程が再開される。この製氷工程に際して前記製氷水タンク１６に貯留されている製氷水は、前記給水タンク２４に貯留されている間に熱交換パイプ５４を流通する液化冷媒との熱交換により冷却されているから、製氷工程において製氷水を短時間で氷結する温度まで低下させることができ、製氷能力を向上することができる。なお、除氷工程から製氷工程へ移行する際には、前記調節弁５６は管路を閉成する状態となっているから、前記凝縮器３２で液化された全ての液化冷媒が蒸発器１４に供給され、蒸発器１４での冷却能力が低下することはない。
【００４０】
また実施例の自動製氷機では、前記製氷部１０での製氷の進行状態を検出する温度センサ５０の検出温度を用いて、製氷工程から除氷工程への移行および除氷工程から製氷工程への移行を制御手段４８で行なうよう構成したから、製氷完了を検出する手段や除氷完了を検出する手段を別途設ける必要はなく、部品点数を低減することができる。
【００４１】
(変更例)
本願は前述した実施例の構成に限定されるものではなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１．実施例では、自動製氷機として、オープンセル式の製氷機構を採用した場合で説明したが、これに限定されるものではなく、製氷小室を下方から開閉自在に閉成する水皿を有する、所謂クロースドセル式の製氷機構、あるいは製氷板の製氷面に製氷水を流下供給する流下式の製氷機構等、各種の機構を採用し得る。
２．実施例では、熱交換パイプを給水タンク内に臨ませて次回製氷用の製氷水を冷却するよう構成したが、熱交換手段で熱交換する被熱交換体としては製氷水に限定されるものでない。例えば、貯氷室内に熱交換手段としての冷却器を配置し、該冷却器に供給される液化冷媒の蒸発により被熱交換体としての貯氷室内の空気を冷却するよう構成してもよい。
３．実施例では、ドライヤと熱交換部との間の吐出管から分岐したバイパス管を、熱交換部と圧縮機との間の帰還管に接続したが、これに限定されるものでなく、凝縮器から流出した液化冷媒を蒸発器を迂回して圧縮機に戻し得る経路でバイパス管を配管すればよい。
４．実施例では、温度センサが予め設定した１つの設定温度を検出したときに調節弁を作動するよう構成したが、これに限定されるものでない。例えば、調節弁として管路の開度を変更可能なものを採用すると共に、設定温度を複数設定し、各設定温度を温度センサが検出する毎に、蒸発器に供給される液化冷媒の量が段階的に減少するように調節弁の開度を変更する構成を採用し得る。また、温度センサの検出温度に対応して、蒸発器に供給される液化冷媒の量が連続的に減少する(吐出側の冷媒経路からバイパス経路へ流入する液化冷媒の量を変化する)ように調節弁を作動する構成を採用することもできる。
５．実施例では、製氷部での製氷の進行状態を検出する状態検出手段として温度センサを用いたが、これに限定されるものでなく、製氷小室内に生成される氷の厚み等を検出するもの等、その他の手段を採用し得る。
６．実施例では、減圧手段としてキャピラリーチューブを用いた場合で説明したが、これに限定されるものでなく、膨張弁等、その他の手段を採用し得る。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 製氷部，１２ 冷凍装置，１４ 蒸発器，１６ 製氷水タンク，
２４ 給水タンク，２８ 圧縮機，３０ 吐出管(吐出側の冷媒経路)，
３２ 凝縮器
３８ 帰還管(吸入側の冷媒経路)，５０ 温度センサ(状態検出手段)
５２ バイパス管(バイパス経路)，５４ 熱交換パイプ(熱交換手段)
５６ 調節弁(調節手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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