(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却サイクル中、氷を形成する製氷機であって、前記冷却サイクルは、顕熱冷却状態と潜熱冷却状態とを含み、前記製氷機は、
可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、前記可変速圧縮機、前記凝縮器、及び、前記蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通し、冷媒は、前記１つまたは複数の冷媒ラインを通して流れ、
前記蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、
前記製氷皿の下に配置された水溜めと、
前記水溜めから前記製氷皿に水を供給する給水ポンプと、
前記水溜めの水位を計測するように適合された第１の検出装置と、
前記水溜めの水温を計測するように適合された第２の検出装置と、
前記水溜めの水温に基づいて前記冷却サイクルの状態を識別するように適合され、前記顕熱冷却状態中、前記水溜めの水温の関数として前記可変速圧縮機の速度を制御し、前記潜熱冷却状態中、前記水溜めの水位の関数として前記可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、
を備える、製氷機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記顕熱冷却状態中、第１の速度で、前記潜熱冷却状態中、第２の速度で、採氷サイクル中、第３の速度で、前記可変速圧縮機を運転するように適合され、前記第１の速度は、前記第２の速度より速く、前記第２の速度は、前記第３の速度より速い、請求項１に記載の製氷機。
【請求項３】
前記製氷皿の氷の厚さを監視するように適合されている第３の検出装置をさらに備えた、請求項１に記載の製氷機。
【請求項４】
前記１つまたは複数の冷媒ラインの１つは、前記凝縮器と前記蒸発器との間にサクションラインを含み、前記製氷機は、前記サクションラインと流体連通する電子熱膨張弁をさらに備える、請求項１に記載の製氷機。
【請求項５】
温度センサと圧力変換器をさらに備え、前記温度センサは、前記サクションラインの前記冷媒の温度を測定するように適合され、前記圧力変換器は、前記サクションラインの前記冷媒の圧力を測定するように適合され、
前記制御装置は、前記サクションラインの前記冷媒の前記測定した温度及び圧力に基づいて前記電子熱膨張弁を制御するように適合される、請求項４に記載の製氷機。
【請求項６】
可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度をさらに制御するように適合される、請求項１に記載の製氷機。 
【請求項７】
前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合される、請求項１に記載の製氷機。
【請求項８】
可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記給水ポンプは可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度と、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合される、請求項１に記載の製氷機。
【請求項９】
前記１つまたは複数の冷媒ラインの１つは、前記凝縮器と前記蒸発器の間のサクションラインを含み、前記製氷機は、前記サクションラインと流体連通する電子熱膨張弁をさらに備える、請求項８に記載の製氷機。
【請求項１０】
温度センサと圧力変換器をさらに備え、前記温度センサは、前記サクションラインの前記冷媒の温度を測定するように適合され、前記圧力変換器は、前記サクションラインの前記冷媒の圧力を測定するように適合され、
前記制御装置は、前記サクションラインの前記冷媒の前記測定した温度及び圧力に基づいて、前記電子熱膨張弁を制御するように適合される、請求項９に記載の製氷機。
【請求項１１】
前記蒸発器に入る前記冷媒の入口温度を測定する第１温度センサと、前記蒸発器を出る前記冷媒の出口温度を測定する第２温度センサと、をさらに備え、前記制御装置は、前記測定した入口及び／または出口の冷媒温度に応じて、採氷サイクル中、前記可変速圧縮機の速度を変更するように適合される、請求項１に記載の製氷機。
【請求項１２】
前記凝縮器と前記蒸発器との間に流体連通して配置される熱膨張素子と、前記凝縮器と前記熱膨張素子との間に流体連通して配置される冷媒間熱交換器と、をさらに備え、前記冷媒間熱交換器は、さらに、前記蒸発器と前記可変速圧縮機との間に流体連通して配置されて、前記凝縮器のアセンブリから排出される前記冷媒の熱を除去する、請求項１に記載の製氷機。
【請求項１３】
冷却サイクル中、氷を形成する製氷機を制御する方法において、前記冷却サイクルは、顕熱冷却状態と潜熱冷却状態とを含み、前記製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、前記可変速圧縮機、前記凝縮器、及び、前記蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通し、冷媒は、前記１つまたは複数の冷媒ラインを通って流れ、前記製氷機は、前記蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、前記製氷皿の下に配置された水溜めと、前記水溜めから前記製氷皿に給水する給水ポンプと、前記水溜めの水位を計測するように適合された第１の検出装置と、前記水溜めの水温を計測するように適合された第２の検出装置と、前記可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、を備える、方法であって、
前記水溜めの水温に基づいて前記冷却サイクルの状態を識別することと、
前記顕熱冷却状態中、前記水溜めの水温の関数として前記可変速圧縮機の望ましい第１の圧縮機速度を計算することと、
前記顕熱冷却状態中、前記可変速圧縮機の前記速度を前記望ましい第１の圧縮機速度に変えることによって、前記冷媒の質量流量を変えることと、
前記潜熱冷却状態中、前記水溜の水位の関数として前記可変速圧縮機の望ましい第２の圧縮機速度を計算することと、
前記潜熱冷却状態中、前記可変速圧縮機の前記速度を前記望ましい第２の圧縮機速度に変えることによって、前記冷媒の質量流量を変えることと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記製氷機は、可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度をさらに制御するように適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの望ましい凝縮器ファン速度を計算することと、
前記可変速凝縮器ファンの前記速度を前記望ましい凝縮器ファン速度に変えることと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの望ましい給水ポンプ速度を計算することと、
前記可変速給水ポンプの前記速度を前記望ましい給水ポンプ速度に変えることと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記製氷機は、可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度と、前記可変速給水ポンプの速度とを制御するようにさらに適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの望ましい凝縮器ファン速度を計算することと、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの望ましい給水ポンプ速度を計算することと、
前記可変速凝縮器ファンの前記速度を前記望ましい凝縮器ファン速度に変えることと、
前記可変速給水ポンプの前記速度を前記望ましい給水ポンプ速度に変えることと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の参照］
本出願は、２０１４年１月８日出願のＵＳ仮特許出願番号６１／９２４，９０７の優先権を主張し、その内容全体を参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
本発明は、一般的に、自動製氷機に関し、より詳細には、可変速給水ポンプと、可変速圧縮機及び可変速凝縮器ファンを有する冷却システムと、を含む、可変動作点構成要素を備える製氷機に関する。
【背景技術】
【０００３】
立方体の型が格子状のになった製氷皿を採用し、重力による水流と採氷を有する製氷機は、よく知られており、幅広く用いられている。このような機械は、幅広く受け入れられており、レストラン、バー、モーテル、及び、様々な飲料小売業者等の、新鮮な氷の需要が常に高い商用設備にとって特に望ましい。
【０００４】
これらの製氷機においては、製氷皿の上部に水を供給し、製氷皿は、その水を給水ポンプに向かう曲がりくねった経路に向ける。供給された水の一部は、製氷皿に溜まり、凍って氷になり、適切な手段によって十分に凍ったと識別されるとすぐに、製氷皿を除霜して、氷を少し溶かし、製氷皿からビンに放出される。典型的には、これらの製氷機は、製造する氷の種類によって分類できる。このような種類の１つは、格子型製氷機である。格子型製氷機は、製氷皿の個々の格子内に形成されるほぼ四角の角氷を製造し、角氷は、氷の厚みが製氷皿の厚みを超えると、次に連続した角氷のシートとなる後、角氷のシートはビンに落ちると、割れて個々の角氷になる。別の種類の製氷機は、個々の角氷の製氷機である。この製氷機は、製氷皿の個々の格子内に形成されるほぼ四角の角氷を製造し、角氷の連続したシートは形成しない。従って、採氷時、個々の角氷が、製氷皿からビンに落ちる。制御装置は、製氷機の運転を制御して、氷が一定して供給されるように確保する。
【０００５】
典型的な製氷機の冷却サイクルは、顕熱冷却サイクル潜熱冷却サイクルという２つのサブサイクルからなる。顕熱冷却サイクル中、供給された水は、絶えず、製氷皿を通って再循環し、給水ポンプに戻ることによって、冷却される。供給された水は、氷点に達すると、製氷皿で凍り始め、潜熱冷却サイクルが始まって、製氷皿に氷が形成されるに従って少しずつ、製氷皿から落ちて給水ポンプに戻る水の量が減少する。
【０００６】
従来、製氷機で使用する冷却システムの主な構成要素は、圧縮機、凝縮器、熱膨張弁、及び、蒸発器を順次、流れる冷媒を含む。蒸発器は、供給された水を凍らせて氷にするために、製氷皿に熱的に結合される。しかしながら、顕熱冷却サイクル中の任意の所与の時点の冷却負荷は、水温によって駆動され、潜熱冷却サイクル中の任意の所与の時点の冷却負荷は、製氷皿の氷の層の厚さによって主に駆動される。顕熱冷却サイクル中、水温が下がると、また、潜熱冷却サイクル中、製氷皿の氷の厚さが増すと、それに応じて製氷機にかかる冷却負荷は、冷却サイクルを通して減少していく。
【発明の概要】
【０００７】
よって、簡潔に言うと、発明の一態様は、冷却サイクル中、氷を作る製氷機に関する。製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通している。冷媒は、１つまたは複数の冷媒ラインを通って流れる。製氷機は、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、製氷皿に給水する給水ポンプと、冷却サイクル中、可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、をさらに備える。
【０００８】
発明の別の態様は、冷却サイクル中、氷を作る製氷機に関する。製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通している。冷媒は、１つまたは複数の冷媒ラインを通って流れる。製氷機は、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、製氷皿に給水する給水ポンプと、顕熱冷却サイクル中、第１の速度、潜熱冷却サイクル中、第２の速度、及び、採氷サイクル中、第３の速度で、可変速圧縮機を運転するように適合された制御装置と、をさらに備える。
【０００９】
発明の別の態様は、冷却サイクル中、氷を作る製氷機に関する。製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通している。冷媒は、１つまたは複数の冷媒ラインを通って流れる。製氷機は、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、製氷皿に給水する給水ポンプと、冷却サイクルの状態を識別するように適合された検出装置と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、をさらに備える。
【００１０】
発明のさらに別の態様は、可変速凝縮器ファンをさらに備える製氷機に関する。制御装置は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速凝縮器ファンの速度をさらに制御するように適合される。
【００１１】
発明のさらに別の態様は、給水ポンプが可変速給水ポンプであり、制御装置が識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合された、製氷機に関する。
【００１２】
発明のさらに別の態様は、液体状態と気体状態の間を遷移可能な冷媒を使用して氷を作る冷却システムを有する製氷機に関する。製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、熱膨張素子、及び、蒸発器を備える。製氷機は、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、給水ポンプと、冷却サイクルの状態を識別する検出装置と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、をさらに備える。
【００１３】
発明のさらに別の態様は、冷却サイクル中、氷を作る製氷機を制御する方法に関する。製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備える。可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器は、１つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通している。冷媒は、１つまたは複数の冷媒ラインを通って流れる。製氷機は、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、製氷皿に給水する給水ポンプと、冷却サイクルの状態を識別するように適合された検出装置と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、をさらに備える。方法は、製氷機の冷却サイクルの状態を識別することと、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の望ましい圧縮機速度を計算することと、可変速圧縮機の速度を望ましい圧縮機速度に変えることによって、冷媒の質量流量を変えることと、を含む。
【００１４】
発明のさらに別の態様は、液体状態と気体状態の間を遷移可能な冷媒を使用して氷を作る冷却システムを有する製氷機を制御する方法に関する。製氷機は、可変速圧縮機と、凝縮器と、熱膨張素子と、蒸発器と、蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、給水ポンプと、冷却サイクルの状態を識別する検出装置と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、を備える。方法は、製氷機の冷却サイクルの状態を識別することと、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の望ましい速度を計算することと、可変速圧縮機の速度を望ましい圧縮機速度に変えることによって、冷媒の質量流量を変えることと、を含む。
【００１５】
発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び、利点は、以下の詳細な説明、請求項、及び、添付図面からより明らかとなろう。図面は、発明の例示の実施形態に従って特徴を示している。 
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、圧力センサを用いて冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、を有する製氷機の概略図である。
【図２】製氷機の可変動作点構成要素を制御する制御装置の概略図である。
【図３】発明の一実施形態に係る、水溜めの水圧の測定を可能にする、フィッティングを有する水溜めの断面図である。
【図４】発明の一実施形態に係る、制御装置によって制御される可変動作点構成要素を備える冷却システムを有する製氷機の運転を示すフローチャートである。
【図５】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、圧力センサを用いて冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、冷媒間熱交換器と、を有する製氷機の概略図である。
【図６】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、圧力センサを用いて冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、冷却サイクルの状態を識別する追加のセンサと、を備える冷却システムを有する製氷機の概略図である。
【図７】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、温度センサと圧力センサを用いて冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、を有する製氷機の概略図である。
【図８】発明の一実施形態に係る、制御装置によって制御される可変動作点構成要素を備える冷却システムを有する製氷機の運転を示すフローチャートである。
【図９】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、制御装置と、蒸発器に入る冷媒の入口温度を測定する第１温度センサと、蒸発器を出る冷媒の出口温度を測定する第２温度センサとを有し、制御装置は、測定した入口温度及び出口温度に応じて、可変動作点構成要素の動作点を制御するように適合される、製氷機の概略図である。
【図１０】発明の一実施形態に係る、制御装置によって制御される可変動作点構成要素を備える冷却システムを有する製氷機の運転を示すフローチャートである。
【図１１】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、サクションラインの冷媒の温度を測定する温度センサ、サクションラインの冷媒の圧力を測定する圧力変換器、及び、圧力センサを用いて、冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、を有する製氷機の概略図である。
【図１２】発明の一実施形態に係る、可変動作点構成要素と、サクションラインの冷媒の温度を測定する温度センサ、サクションラインの冷媒の圧力を測定する圧力変換器、水温を測定する温度センサ、及び、圧力センサを用いて、冷却サイクルの状態を識別し、可変動作点構成要素の動作点を制御する制御装置と、を有する製氷機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明の実施形態を詳細に説明する前に、発明は、以下の記載や以下の図面に示す構成の詳細や構成要素の配置に、発明の適用を限定するものではないことを理解されたい。発明は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実践または行うことができる。また、本明細書で使用する言い回しや用語は説明目的であり、制限とみなしてはならないことは理解されたい。本明細書における「含む」、「備える」、または、「有する」及び、その変形の使用は、その後に列挙する項目と、その同等物、及び、追加の項目を含むことを意味する。明細書及び請求項で使用する測定値等を表す数は全て、「約」という語により全て、一部変更されると理解されたい。本明細書における、前後、左右、頂部と底部、上方と下方は、記載を便利にするためであり、本明細書に開示の発明や、その構成要素を任意の１つの位置もしくは空間の向きに限定するためではないことに留意されたい。
【００１８】
潜熱冷却中、変化する可変動作点構成要素
従来の製氷機の冷却システムは、典型的に、冷却能力を最大にするような大きさにされている。しかしながら、顕熱冷却サイクル中の冷却負荷の変動は、潜熱冷却サイクル中の冷却負荷の変動より小さい。従って、冷却サイクルの大半にとって、圧縮機と関連する構成要素は、システムにとって著しく大きすぎ、結果として、運転効率を低下させ、圧力差が必要以上に大きくなる。
【００１９】
よって、可変速給水ポンプ、可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、サーモスタットもしくは電子熱膨張弁の組み合わせを、様々な実施形態で、含む可変動作点構成要素を備える改良された製氷機を記載する。可変動作点構成要素は、冷却サイクルの状態に基づいて制御されて、効率を向上させ得る。様々な実施形態において、例えば、可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル中、ほぼ１つの動作点で運転し、潜熱冷却サイクル中、冷却負荷が下がるに従って可変動作点で運転する。他の実施形態においては、例えば、可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル中及び潜熱冷却サイクル中、可変動作点で運転する。さらに他の実施形態においては、例えば、可変速圧縮機は、顕熱冷却サイクル中、潜熱冷却サイクル中、及び／または、採氷サイクル中、可変速度で運転できる。可変動作点構成要素を、顕熱冷却サイクル、潜熱冷却サイクル、及び、採氷サイクルの１つまたは複数において、可変動作点で運転することによって、単一の動作点の構成要素に比べて、エネルギー効率の向上と省エネルギーを達成できる。
【００２０】
図１は、製氷機１０の一実施形態による、可変動作点構成要素を含む幾つかの主な構成要素を示す。ここで、可変動作点は、可変速度を含んでよい。製氷機１０は、可変速圧縮機１２と、可変速圧縮機１２から排出された圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器１４と、可変速凝縮器ファン１５と、冷媒の温度と圧力を下げる熱膨張素子１８と、蒸発器２０と、を備える。熱膨張素子１８は、キャピラリーチューブ、サーモスタット膨張弁、または、電子膨張弁を含み得るが、それらに限らない。製氷機１０は、蒸発器２０に熱的に結合された製氷皿６０も備える。製氷皿６０は、表面に、表面上を流れる水が溜まる多数のくぼみ（通常、格子状のセルの形態）を備えてよい。水は、可変速給水ポンプ６２によって水溜め６４から汲み上げられ、送水ライン６３を通って分配マニホルドまたは管６６から出ると、製氷皿６０に衝突し、製氷皿６０のくぼみの上を流れて、凍って氷になる。水溜め６４は、製氷皿６０の下に位置してよく、製氷皿６０から落下する全ての水を受け止め、その水は、可変速給水ポンプ６２によって再循環される。本明細書に記載の製氷皿６０は、角氷の連続したシート、分かれた角氷、及び／または、異なる形の角氷を作る任意の数の種類の型を含んでよい。さらに、発明の実施形態は、発明の範囲を逸脱することなく、様々な種類の製氷機（例えば、格子型、分かれた角氷型）及び、特定しないが他の製氷機に適合させることができる。
【００２１】
可変速圧縮機１２と、可変速凝縮器ファン１５と、可変速給水ポンプ６４は、それぞれ、可変速モータ（図示せず）によって駆動される。可変速圧縮機１２、可変速凝縮器ファン１５、及び、可変速給水ポンプ６４のそれぞれの可変速モータは、一連の速度内の任意の速度で運転するように適合された連続可変速モータであることが望ましい。このような可変速モータは、電子整流モータ（「ＥＣＭ」）であってよい。あるいは、可変速圧縮機１２、可変速凝縮器ファン１５、及び、可変速給水ポンプ６４のそれぞれの可変速モータは、複数（例えば、２、３、４、または、それ以上）の特定の速度で運転するように適合されたモータを含んでよい。
【００２２】
製氷機１０は、蒸発器２０の出口に配置された感温筒２６を備えて、熱膨張素子１８を制御してよい。他の実施形態において、電子膨張弁１１８（図１１及び１２を参照）が用いられる場合、温度センサ２５及び圧力変換器２９が、感温筒（図１１及び１２を参照）の代わりに用いられてよく、温度センサ２５及び圧力変換器２９がサクションライン２８ｄの冷媒の温度値及び圧力値をそれぞれ、制御装置８０に提供してよい。そうすると、制御装置８０は、温度及び圧力に基づいて、電子膨張弁１８の開口を制御できる。ホットガス弁２４は、氷が望ましい厚さに達すると、暖かい冷媒を可変速圧縮機１２から直接、蒸発器２０に向けて、製氷皿６０から角氷を取り除く、または、採氷する。製氷機１０は、当分野で既知の採氷センサスイッチ（図示せず）も備えてよい。採氷センサスイッチは、制御装置８０が採氷を止めて製氷を開始できるように、氷が製氷皿６０から落ちる時を検出する。本明細書の他の箇所でより詳細に記載するように、ある形態の冷媒が、ライン２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを介して、これらの構成要素を通って循環する。製氷機１０は、給水源、アイスビン、及び、電源を含む、本明細書に記載していない他の従来の構成要素を有してよい。
【００２３】
製氷機１０は、制御装置８０も備えてよい。制御装置８０は、蒸発器２０及び水溜め６４から離れて配置されるのが望ましい。図２に示すように、制御装置８０は、製氷機１０の運転を制御するプロセッサ８２を備える。制御装置８０は、圧力センサ８４も備えてよい、または、圧力センサ８４に結合されてよい。圧力センサ８４を用いて、水溜め６４の水圧を製氷皿６０の氷の厚さと相関させることによって、製氷機１０の潜熱冷却サイクル中の冷却サイクルの状態を識別してよい。圧力センサ８４は、水溜め６４の水の加圧力に比例する信号をプロセッサ８２に出力できるモノリシックシリコン圧力センサであってよい。圧力センサ８４からの出力を用いて、プロセッサ８２は、氷に変わった水の量に基づいて、冷却サイクルの状態を決定できる。潜熱冷却サイクル中、製氷皿の氷の厚さが増加するに従って、冷却負荷は減少し得る、よって、制御装置８０は、冷却負荷に関する冷却サイクルの状態に基づいて、製氷機１０の可変動作点構成要素の動作点を計算、設定できる。従って、可変速圧縮機１２を用いて、製氷機１０の効率を向上させてよい。可変速圧縮機１２は、冷却サイクルの状態に基づいて液体冷媒の質量流量を変更し得る。例えば、製氷皿６０上の氷の厚さが冷却サイクル中、増加すると、液体冷媒の質量流量を低減できる。圧力センサ８４の使用によって、プロセッサ８２は、採氷サイクルの開始に適切な時間の決定、及び、注水機能及びパージ機能の制御も行うことができる。幾つかの実施形態においては、圧力センサ８４は、テキサス州オースティンのＦｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社製の品番ＭＰＸＶ５００４等の圧力変換器であってよい。
【００２４】
図２及び３を参照して、制御システムのエアフィッティング９０と気送管の実施形態を詳細に記載する。幾つかの実施形態においては、気圧センサ８４は、基端８６ａと先端８６ｂを有する気送管８６によって、水溜め６４に接続されてよい。気送管８６の基端８６ａは、気圧センサ８４に接続され、気送管８６の先端８６ｂは、エアフィッティング９０に接続されて流体連通している。エアフィッティング９０は、水溜め６４内に配置されてよく、基部９０ａ、第１部分９０ｂ、第２部分９０ｃ、及び、頂部９０ｄを備え、全て、水溜め６４の水底部７２と流体連通している。エアフィッティング９０の基部９０ａ、第１部分９０ｂ、第２部分９０ｃ、及び、頂部９０ｄが、空気をトラップし得る室９２を画定する。１つまたは複数の開口９８が、基部９０ａの周囲を取り囲んで、水溜め６４の水底部７２とエアフィッティング９０の室９２内の空気との流体連通を可能にしている。水溜め６４の水位が増加すると、水溜め６４の水底部７２の圧力が、エアフィッティング９０の１つまたは複数の開口９８を通して室９２の空気に伝わる。室９２内の気圧が増加し、この気圧の増加は、気送管８６の空気を介して気圧センサ８４に伝えられる。このようにして、制御装置８０は、水溜め６４の水位を決定できる。従って、水溜め６４の水位が低下すると、室９２の圧力も低下する。この圧力の低下は、気送管８６の空気を介して気圧センサ８４に伝えられる。このようにして、制御装置８０は、水溜め６４の水位を決定できる。
【００２５】
エアフィッティング９０の基部９０ａは、ほぼ円形であってよく、室９２内の水の毛管作用の低下または除去を助けるように大きい直径を有してよい。第１部分９０ｂは、ほぼ円錐形であってよく、従って、基部９０ａの大きい直径から第２部分９０ｃの小さい直径に移行する。第２部分９０ｃは、第１部分９０ｂから頂部９０ｄに向かって次第に細くなってよい。頂部９０ｄの近くに配置されるのは、気送管８６の先端８６ｂを接続する接続具９４であってよい。接続具９４は、バーブ、ニップル等を含むが、それらに限らない当分野で既知の任意の種類の気送管接続具であってよい。
【００２６】
離れて配置した制御装置８０に気圧センサ８４を置くことによって、気圧センサ８４は、食品ゾーンに置かれない。このような配置によって、気圧センサ８４は、水に接触しないので、供給された水が残し得るミネラルや水垢に影響されない。さらに、気圧センサ８４は、水に接触しないので、水の電気的特性の影響を受けず、よって、気圧センサ８４を用いて、供給された脱イオン水及びミネラル含有量の多い水の氷の厚さを決定できる。また、幾つかの実施形態においては、気圧センサ８４は、可動部を有さないので、製氷機１０内の配置における一貫性の無さや、製氷機１０の経年による変化に影響されにくい。幾つかの実施形態においては、気圧センサ８４の位置及びエアフィッティング９０の位置は調節できない。従って、様々な実施形態において、氷の厚さ、水溜め６４に入れる水の量、及び、各サイクルで使用される水の量は、電子的に、測定、制御、調節できる。他の実施形態においては、制御装置８０は、圧力センサ８４に加えて、または、圧力センサ８４に代えて、水溜め６４の水位を測定する任意の市販の装置を備えてよい、または、当該装置に接続されてよい。
【００２７】
制御装置８０は、プロセッサ可読媒体を備え、プロセッサ可読媒体は、制御装置８０に処理を行わせる命令を表すコードを記憶する。制御装置８０は、例えば、市販のマイクロプロセッサ、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、または、ＡＳＩＣの組み合わせであってよく、それらは、１つまたは複数の特定の機能を行う、または、１つまたは複数の特定の装置またはアプリケーションを有効にするように設計される。さらに別の実施形態においては、制御装置８０は、アナログもしくはデジタル回路、または、複数の回路の組み合わせであってよい。制御装置８０は、制御装置８０が読み出し可能な形でデータを記憶するメモリ構成要素も備えてよい。制御装置８０は、メモリ構成要素にデータを記憶できる、または、メモリ構成要素からデータを読み出せる。
【００２８】
図１及び２を参照すると、制御装置８０は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素（図示せず）を介して制御装置８０の外部の可変速圧縮機１２、可変速凝縮器ファン１５及び／または可変速給水ポンプ６２と通信する構成要素も備えてよい。他の実施形態においては、例えば、制御装置８０は、給水弁（単数または複数）（図示せず）、水パージ弁（単数または複数）（図示せず）、ホットガス弁２４、及び／または、熱膨張素子１８と通信、及び／または、それらを制御する他の入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素を備えてよく、ここで、熱膨張素子は、電子膨張弁であってよい。他の実施形態においては、例えば、制御装置８０は、圧力変換器、温度センサ、音響センサ、採氷スイッチ等を含むが、これらに限らない様々なセンサ及び／またはスイッチと通信する他の入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素を備えてよい。発明の１つまたは複数の実施形態によると、Ｉ／Ｏ構成要素は、様々な適切な通信インタフェースを含んでよい。例えば、Ｉ／Ｏ構成要素は、標準的なシリアルポート、パラレルポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、Ｓ‐ビデオポート、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ポート、及び、小型コンピュータシステムインタフェース（ＳＣＳＩ）ポート等の有線接続を含み得る。さらに、Ｉ／Ｏ構成要素は、例えば、赤外線ポート、光学ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線ポート、無線ＬＡＮポート等の無線接続を含んでよい。
【００２９】
一実施形態においては、制御装置８０は、ネットワーク（図示せず）に接続されてよく、ネットワークは、ローカルもしくは広域エリアネットワーク等のイントラネット、または、ワールドワイドウェブもしくはインターネット等のエクストラネットを含む、任意の形態の相互接続ネットワークであってよい。ネットワークは、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）を含む、専用線で、無線もしくは有線ネットワークで、物理的に実施できる。
【００３０】
製氷機１０の一実施形態の個々の構成要素のそれぞれを記載したが、この実施形態において構成要素が相互作用及び運転する方法を次に記載する。顕熱サイクルと潜熱サイクルの両方を含む冷却サイクルにおける製氷機１０の運転中、可変速圧縮機１２は、ほぼ気体の低圧冷媒を蒸発器２０からサクションライン２８ｄを通して受け取り、その冷媒を加圧して、ほぼ気体の高圧冷媒をディスチャージライン２８ｂを通して凝縮器１４に排出する。凝縮器１４において、熱が冷媒から取り除かれ、ほぼ気体の冷媒は凝縮して、ほぼ液体の冷媒になる。冷媒からの熱の除去を助けるために、可変速凝縮器ファン１５が配置されて、凝縮器１４に空気を吹き込んでよい。
【００３１】
一実施形態においては、ほぼ液体の高圧冷媒は、凝縮器１４を出た後、液体ライン２８ｃを通って、サーモスタットもしくは電子熱膨張素子１８に送られ、当該素子18は、蒸発器２０に導入するために、ほぼ液体の冷媒の圧力を低下させる。低圧の膨張した冷媒が、蒸発器２０の管を通ると、冷媒が、蒸発器２０内に備えられた管から熱を吸収し、冷媒が管を通るにつれて気化する。ほぼ気体の低圧冷媒が、蒸発器２０の出口からサクションライン２８ｄを通って排出され、再び、可変速圧縮機１２の入口に導入される。
【００３２】
図４を参照すると、図１に示す発明の実施形態を行う方法を詳細に記載している。図１に示す実施形態では、冷却サイクル中、可変動作点構成要素を可変動作点で運転する。ステップ４００において、顕熱冷却サイクルと潜熱冷却サイクルの両方を含む冷却サイクルを開始する。ステップ４０２において、注水弁（図示せず）を開けて、水溜め６４に給水する。水が、水溜め６４を満たすにつれて、室９２に空気をトラップしているエアフィッティング９０の開口９８に入る。室９２と気送管８６にトラップされた空気は、水によって少し圧縮されて、圧力増加を圧力センサ８４に伝える。圧力センサ８４は、この圧力を電圧としてプロセッサ８２に入力し、プロセッサ８２は、水溜め６４の水位に合わせて調整し得る圧力目盛に対応する数値をその電圧に割り当てる。冷却サイクルの状態は、水溜め６４の水位に合わせて調整されてよい。このように、制御装置８０は、水溜め６４の水位を監視でき、それに従って、可変動作点構成要素を制御できる。
【００３３】
ステップ４０４で望ましい製氷水位に到達すると、制御装置８０は、ステップ４０６で注水弁を閉じる。ステップ４０８において、可変速給水ポンプ６２は、初期速度に設定されて運転し、製氷皿６０に給水する。ステップ４１０及び４１２において、可変速圧縮機１２及び可変速凝縮器ファン１５を、初期速度で作動させて、冷媒を初期質量流量で供給する。一実施形態においては、可変速圧縮機１２及び可変速凝縮器ファン１５の初期速度は、各構成要素が許容する最大速度である。そして、顕熱冷却サイクル中、可変速給水ポンプ６２によって供給される水は、製氷皿６０に接触すると冷たくなり始め、製氷皿６０の下にある水溜め６４に戻り、可変速給水ポンプ６２によって製氷皿６０に再循環される。冷却サイクルが潜熱冷却サイクルに入ると、製氷皿６０に溜まる水は、角氷を形成し始める。
【００３４】
ステップ４１６において、制御装置８０は、圧力センサ８４から入力される圧力に基づいて、水位（ｘ）を監視して、水溜め６４の水位が採氷水位に達したか否かをチェックする。水溜め６４の水位が採氷水位を超えている間、制御装置８０は、（ステップ４１８で）水位の関数（ｙ＝ｆ（ｘ））として、望ましい圧縮機速度（ｙ）を計算し、(ステップ４２０で)水位の関数（ｚ＝ｆ（ｘ））として望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）を計算し、（ステップ４２２で）水位の関数（ｐ＝ｆ（ｘ））として望ましい給水ポンプ速度（ｐ）を計算する。ステップ４２４において、制御装置８０は、次に、可変速圧縮機１２を、初期圧縮機速度(ブロック１２４)未満の速度で望ましい圧縮機速度（ｙ）に設定することによって、冷媒の質量流量を初期冷媒質量流量から変更する。ステップ４２６において、制御装置８０は、可変速凝縮器ファン１５も、初期凝縮器ファン速度未満の速度で望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）に設定する。ステップ４２８において、制御装置８０は、可変速給水ポンプ６２も、初期ポンプ速度未満の速度で望ましいポンプ速度（ｐ）に設定する。可変速給水ポンプ６２は、水溜め６４から製氷皿６０上に水を再循環し続け、製氷皿６０の氷の厚さが増加するに連れて、水溜め６４の水位は減少する。
【００３５】
制御装置８０は、ステップ４１６〜４２８を繰り返して、水溜めの６４の水位が採氷水位に達するまで、水溜め６４の水位の測定、新しい望ましい速度の計算、識別した冷却サイクルの状態に基づいた、蒸発器２０への十分な冷媒質量流量と熱膨張素子１８を介した十分な圧力降下とを維持するような望ましい速度の設定を続ける。水溜め６４の水位が採氷水位に達すると、可変速給水ポンプ６２は、（ステップ４３０で）止められ、ホットガス弁２４を（ステップ４３２で）開いて、暖かい高圧気体が圧縮機１２からホットガスバイパスライン２８ａを通って蒸発器２０に入るようにする。形成された氷が製氷皿６０から離れる程度に製氷皿６０を温めて氷を溶かすことによって採氷され、氷は、孔（図示せず）を通って下の容器（例えば、アイスビン）（図示せず）に落ちて、その容器に一時的に貯蔵されて、後に取り出される。採氷に応じて、ステップ４３４で、製氷皿６０から採氷された時を検出する採氷センサスイッチが瞬間的に開く。ステップ４３６において、次に、ホットガス弁２４が閉じられ、冷却サイクルを繰り返すことができる。本明細書ではステップを１つの順序で記載したが、方法の他の実施形態は、発明の範囲を逸脱することなく、任意の順序で行えることは理解されよう。
【００３６】
図４に示すように、製氷機１０は、任意で、採氷中のステップＡとステップＢの間に可変速度で可変速圧縮機１２を運転してよい。これに関しては、本明細書の他の箇所で図１０の実施例に関してより詳細に記載する。従って、図９に示すように、製氷機１０は、可変速圧縮機を運転するために、可変速圧縮機１２から蒸発器入口２０ａに入る冷媒の温度と蒸発器出口２０ｂの冷媒の温度を、それぞれ測定する温度センサ１２０ａ、１２０ｂを備えてよい。これに関しては、本明細書の他の箇所により詳しく記載する。
【００３７】
製氷機１０は、可変動作点及び単一動作点の構成要素（圧縮機、凝縮器ファン、及び／または、給水ポンプ）の任意の組み合わせと、サーモスタットもしくは電子熱膨張素子とを備えてよい。好適実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、可変速給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、可変速給水ポンプの速度を変える。別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機、単一速度凝縮器ファン、及び、単一速度給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機の速度を変える一方、凝縮器ファン及び給水ポンプを単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、単一速度給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速圧縮機及び可変速凝縮器ファンの速度を変える一方、単一速度給水ポンプを単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機、単一速度凝縮器ファン、及び、可変速給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速圧縮機及び可変速給水ポンプの速度を変える一方、単一速度で単一速度凝縮器ファンを運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機及び可変速給水ポンプを備えるが、凝縮器ファンを備えていない場合がある（例えば、液冷式製氷機の場合)。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速圧縮機及び可変速給水ポンプの速度を変える。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、可変速圧縮機及び単一速度給水ポンプを備えるが、凝縮器ファンを備えていない場合がある。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速圧縮機の速度を変える一方、単一速度給水ポンプを単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、単一速度圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、単一速度給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速凝縮器ファンの速度を変える一方、単一速度圧縮機及び単一速度給水ポンプを単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、単一速度圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び、可変速給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速凝縮器ファン及び可変速給水ポンプの速度を変える一方、単一速度圧縮機を単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、単一速度圧縮機、単一速度凝縮器ファン、及び、可変速給水ポンプを備える。従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速給水ポンプの速度を変える一方、単一速度圧縮機及び単一速度凝縮器ファンを単一速度で運転する。さらに別の実施形態においては、例えば、製氷機１０は、単一速度圧縮機及び可変速給水ポンプを備えるが、凝縮器ファンを備えていない場合がある��従って、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて可変速給水ポンプの速度を変える一方、単一速度圧縮機を単一速度で運転する。さらに、幾つかの実施形態においては、例えば、上記組み合わせの任意の組み合わせが、電子熱膨張弁を備えてよい。制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて電子熱膨張弁を制御してよい。識別した冷却サイクルの状態は、冷媒が蒸発器２０を出る時のサクションライン２８ｄの冷媒の温度（図９、１１及び１２参照)、冷媒が蒸発器２０を出る時のサクションライン２８ｄの冷媒の圧力（図９、１１及び１２参照)、水溜め６４の水温（図７参照)、冷却サイクル中に製氷皿６０の氷の形成を監視するセンサ７０（図６参照）等、を含むがそれらに限らない様々な入力によって決定できる。
【００３８】
別の実施形態においては、図５に示すように、製氷機５１０は、凝縮器１４と熱膨張素子１８の間の液体冷媒ライン２８ｃに配置された冷媒間熱交換器２２の形態を組み込む。冷媒間熱交換器２２は、凝縮器１４を出る暖かい液体冷媒を用いて、蒸発器２０を出る冷たい冷媒蒸気を加熱する。蒸発器２０を出る冷媒蒸気を加熱することによって、その蒸気流に残る液体冷媒は全て気化する。これは、液体冷媒が可変速圧縮機１２に戻るのを防ぐのに役立つ。当業者は理解されるように、可変速圧縮機１２に戻る液体冷媒は、可変速圧縮機１２を損傷することがある。さらに、蒸発器２０を出る冷たい冷媒蒸気を用いて蒸発器２０に入る液体冷媒を冷やすことによって、システムの冷却性能を高めることができる。さらに、冷媒間熱交換器２２は、フラッシュガスの防止に有用であると思われる。凝縮器１４を出る液体内に存在する冷媒の気泡が、膨張弁１８に入ると、膨張弁の動作を妨害する可能性がある。液体冷媒が熱膨張素子１８に入る前に熱交換器２２を用いて液体冷媒を冷やすことによって、全ての気泡が除去できて、熱膨張素子１８の適切な動作が保証される。最後に、冷媒蒸気の温度を上げることによって、蒸発器２０下流のサクションライン管は、周囲空気からの湿気によって霜がついたり、凝結したりしにくくなる。
【００３９】
従って、凝縮器１４を出た後、ほぼ液体の高圧冷媒は、冷媒間熱交換器２２を経由する。ほぼ液体の高圧冷媒は、冷媒間熱交換器２２を通りながら、サクションライン２８ｄを介して可変速圧縮機１２の入口の方に冷媒間熱交換器２２を反対方向に通るほぼ気体の低圧冷媒に熱を伝える。高圧液体冷媒は、冷媒間熱交換器２２を出た後、熱膨張素子１８に着き、熱膨張素子１８は、ほぼ液体の冷媒の圧力を下げて蒸発器２０に導入する。低圧の膨張した冷媒は、蒸発器２０の管を通るので、蒸発器２０内に備えられた管を通りながら、管から熱を吸収して、気化する。ほぼ気体の低圧冷媒が、蒸発器２０の出口から排出され、冷媒間熱交換器２２を通って、可変速圧縮機１２の入口に再導入される。
【００４０】
図６に示される製氷機６１０の別の実施形態においては、圧力センサ８４、気送管８６、及び、エアフィッティング９０は、冷却サイクル中、製氷皿６０の氷の形成を監視するセンサ７０によって補われてもよく、替えられてもよい。様々な実施形態において、センサは、製氷皿６０の氷の厚さを監視するように適合された任意の種類のセンサであってよい。一実施形態においては、例えば、センサ７０は、冷却サイクル中、製氷皿６０の氷の厚さの変化を検出する音響センサであってよい。形成された氷の厚さを検出する音響センサは、Ｒｏｓｅｎｌｕｎｄ他による２０１２年２月８日出願のＵＳ出願番号１３／３６８，８１４「Ｓｙｓｔｅｍ，  Ａｐｐａｒａｔｕｓ，  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｃｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」に開示されている。同出願は、ＵＳ公開番号２０１２／０１９８８６４として公開され、参照により、その全体を本明細書に組み込むものとする。同出願は、一定の周波数で音波を送信する音響送信機と、送信した音波の反射を検出する音響センサとを提案している。検出された反射波が一定の期待振幅に達すると、システムは、氷が望ましい厚さに達したと決定する。音響センサを用いて、冷却サイクル中、氷の厚さを決定してもよい。サイクルが進むと、氷の厚さが変わり、結果として、音響センサが受信する反射波も変化する。そして、制御装置８０は、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速構成要素の望ましい速度を計算、設定できる。別の実施形態においては、例えば、センサ７０は、冷却サイクル中、製氷皿６０の氷の厚さの変化を検出する撮影光学センサであってよい。さらに別の実施形態においては、例えば、センサ７０は、水溜め６４の水位を検出する電気機械式フロート機構を備えることができる。さらに別の実施形態においては、センサ７０は、製氷皿６０の近くに置かれた電気プローブであってよく、氷が望ましい厚さに達すると、電気回路が終了して、冷却サイクルを終わらせる。さらに別の実施形態においては、センサ７０は、冷却サイクル開始からの経過時間に基づいて、冷却サイクルの状態を識別してよい。センサ７０の出力は、制御装置８０に送られてよく、制御装置は、水溜め６４の水位とセンサ７０の出力とによって決定された識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速構成要素（可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び／または、可変速給水ポンプ)の速度を変える。別の実施形態においては、製氷機は、センサ７０を備えるが、圧力センサ８４、気送管８６、及び、エアフィッティング９０を備えていない。この実施形態においては、センサ７０の出力は、制御装置８０に送られてよく、制御装置は、センサ７０の出力によって決定された識別した冷却サイクルの状態に基づいて、可変速構成要素（可変速圧縮機、可変速凝縮器ファン、及び／または、可変速給水ポンプ)の速度を変える。
【００４１】
顕熱冷却中の可変動作点
図７に示す別の実施形態においては、例えば、製氷機７１０の可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル中及び潜熱冷却サイクル中、冷却負荷が両方のサイクル中、変動するのに従って、可変動作点で運転する。潜熱冷却サイクルに加えて、顕熱冷却サイクル中、可変動作点構成要素の動作点を変えることによって、製氷機１０は、可変動作点構成要素を最大動作点で運転して、供給された水を速く冷やすことができ、そして、冷却サイクル内で、顕熱冷却サイクルから潜熱冷却サイクルに移行する時点で、最大動作点より低い動作点に可変動作点構成要素を減速することができる。これは、供給された水の瞬間冷凍の回避に役立ち得る。
【００４２】
図７は、製氷機７１０のこの実施形態の幾つかの主な構成要素を示す。製氷機７１０は、可変速圧縮機１２と、可変速圧縮機１２から排出された圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器１４と、可変速凝縮器ファン１５と、冷媒の温度と圧力を下げる熱膨張素子１８と、蒸発器２０とを備える。熱膨張素子１８は、サーモスタット膨張弁または電子膨張弁であってよい。製氷機７１０は、蒸発器２０に熱的に結合された製氷皿６０も備える。製氷皿６０は、その表面上を流れる水が溜まり得る（通常は、格子状のセルの形態の）多数のくぼみを表面に備えてよい。水は、水溜め６４から可変速給水ポンプ６２によって汲み上げられ、送水ライン６３を通って分配マニホルドもしくは管６６から出ると、製氷皿６０に衝突し、製氷皿６０のくぼみの上を流れて、凍って氷になる。水溜め６４は、製氷皿６０の下に位置してよく、製氷皿６０から落ちる水を全て受け止め、その水は、可変速給水ポンプ６２によって再循環される。
【００４３】
製氷機７１０は、蒸発器２０の出口に配置されて熱膨張素子１８を制御する感温筒２６も備えてよい。他の実施形態においては、電子膨張弁１１８（図１１、１２参照）が用いられる場合、温度センサ２５及び圧力変換器２９が、感温筒（図１１、１２参照）の代わりに使用されてよい。この場合、温度センサ２５及び圧力変換器２９は、それぞれ、サクションライン２８ｄの冷媒の温度値及び圧力値を、制御装置８０に提供してよい。温度センサ２７は、水溜め６４の水の温度を測定するために、水溜め６４に置かれてよい。さらに、氷が、望ましい厚さに達すると、ホットガス弁２４を用いて、暖かい冷媒を可変速圧縮機１２から直接、蒸発器２０に向けて、製氷皿６０から角氷を除去または採氷してよい。制御装置８０が採氷をやめ、製氷を開始できるように、製氷機７１０は、氷が製氷皿６０から落ちた時を検出する当分野で既知の採氷センサスイッチ（図示せず）も備えてよい。本明細書の他の箇所により詳細に記載するように、ある形態の冷媒が、ライン２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを介して、これらの構成要素を通って順次、循環する。製氷機７１０は、給水源、アイスビン、及び、電源を含む、本明細書に記載していない他の従来の構成要素を有してよい。
【００４４】
この特定の実施形態において、製氷機７１０は、蒸発器２０及び水溜め６４から離れて配置された制御装置８０も備える。制御装置８０は、製氷機７１０の動作を制御するプロセッサ８２を備える。この実施形態においては、制御装置８０は、温度センサ２７も備えてよい、または、温度センサ２７に結合されてよく、温度センサ２７を用いて、顕熱冷却サイクル中の冷却サイクルの状態を識別してよい。温度センサ２７からの入力を用いて、プロセッサ８２は、水が製氷皿の上を再循環されると、水温に基づいて、冷却サイクルの状態を決定できる。顕熱冷却サイクル中、水温が下がると、冷却負荷も減少し得る、従って、制御装置８０は、冷却負荷に関する冷却サイクルの状態に基づいて、製氷機７１０の可変動作点構成要素の動作点を計算、設定できる。制御装置８０は、圧力センサ８４も備えてよい、または、圧力センサ８４に結合されてよい。圧力センサ８４を用いて、水溜め６４の水圧を製氷皿６０の氷の厚さに相関させることによって、製氷機７１０の潜熱冷却サイクル中の冷却サイクルの状態を識別してよい。圧力センサ８４は、水溜め６４内の水の加圧力に比例する信号をプロセッサ８２に出力できるモノリシックシリコン圧力センサであってよい。圧力センサ８４からの出力を用いて、プロセッサ８２は、氷に変わった水の量に基づいて、冷却サイクルの状態を決定できる。潜熱冷却サイクル中、製氷皿の氷の厚さが増加すると、冷却負荷は低下し得る、従って、制御装置８０は、冷却負荷に関する冷却サイクルの状態に基づいて、製氷機７１０の可変動作点構成要素の動作点を計算、設定できる。従って、冷却サイクルの状態に基づいて、液体冷媒の質量流量を変更できる可変速圧縮機１２を使用して、製氷機７１０の効率を向上させ得る。例えば、液体冷媒の質量流量は、冷却サイクルを通して製氷皿６０の氷の厚さが増加すると、低下し得る。圧力センサ８４の使用によって、プロセッサ８２は、採氷サイクルの開始に適切な時間の決定、及び、注水機能及びパージ機能の制御も行うことができる。
【００４５】
図８を参照すると、図７に示す発明の実施形態を行う方法が詳細に示されている。この実施形態においては、顕熱冷却サイクル中及び潜熱冷却サイクル中に可変動作点で可変動作点構成要素を運転する。ステップ８００において、顕熱冷却サイクルと潜熱冷却サイクルの両方を含む冷却サイクルを開始する。ステップ８０２において、注水弁（図示せず）が開けられ、水溜め６４に給水される。水は水溜め６４を満たしながら、室９２に空気をトラップしているエアフィッティング９０の開口９８に入る。室９２と気送管８６にトラップされた空気は、水によって少し圧縮されて、圧力増加を圧力センサ８４に伝える。圧力センサ８４は、この圧力を電圧としてプロセッサ８２に入力する。プロセッサ８２は、水溜め６４の水位に合わせて調整し得る圧力目盛に対応する数値を圧力に割り当てる。冷却サイクルの状態は、水溜め６４の水位に合わせて調整されてよい。制御装置８０は、このように、水溜め６４の水位を監視でき、それに応じて、可変動作点構成要素を制御できる。
【００４６】
ステップ８０４において望ましい製氷水位に達すると、制御装置８０は、ステップ８０６で注水弁を閉じる。ステップ８０８において、可変速給水ポンプ６２は、初期速度に設定されて運転し、製氷皿６０に給水する。ステップ８１０及び８１２において、可変速圧縮機１２及び可変速凝縮器ファン１５を、冷媒が初期質量流量で供給されるように、初期速度で作動させる。一実施形態においては、可変速圧縮機１２及び可変速凝縮器ファン１５の初期速度は、各構成要素が許容する最大速度である。そして、顕熱冷却サイクル中、可変速給水ポンプ６２によって供給される水は、製氷皿６０に接触して冷たくなり始め、製氷皿６０の下の水溜め６４に戻り、可変速給水ポンプ６２によって製氷皿６０に再循環される。
【００４７】
ステップ８３８において、次に、再循環水の温度Ｔｗが温度センサ２７によって測定されて、水温Ｔｗが一定の望ましい温度を超えているか否かをチェックする。水溜め６４の水温が望ましい温度を超えている間、制御装置８０は、（ステップ８４０において）水温の関数（ｙ＝ｆ（Ｔｗ））として、望ましい圧縮機速度（ｙ）を計算し、（ステップ８４２において）水温の関数（ｚ＝ｆ（Ｔｗ））として望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）を計算し、（ステップ８４４において）水温の関数（ｐ＝ｆ（Ｔｗ））として望ましい給水ポンプ速度（ｐ）を計算する。ステップ８４６において、制御装置８０は、次に、初期圧縮機速度より低速で望ましい圧縮機速度（ｙ）に可変速圧縮機１２を設定することによって、初期の冷媒質量流量から冷媒の質量流量を変更する。ステップ８４８において、制御装置８０は、初期凝縮器ファン速度より低速で望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）に可変速凝縮器ファン１５も設定する。ステップ８５０において、制御装置８０は、初期ポンプ速度より低速で望ましいポンプ速度（ｐ）に可変速給水ポンプ６２も設定する。可変速給水ポンプ６２は、水溜め６４から製氷皿６０上への水の再循環を継続し、水溜め６４の水温は、顕熱冷却サイクル中、低下する。
【００４８】
水溜め６４の水温が冷却サイクルの潜熱冷却サイクルへの移行を示す望ましい温度に達するまで、制御装置８０は、ステップ８３８〜８５０を繰り返し、水温の測定と、新しい望ましい速度の計算と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、蒸発器２０への十分な冷媒の質量流量と、熱膨張素子１８を介した十分な圧力降下とを維持する望ましい速度の設定と、を続ける。冷却サイクルの潜熱冷却サイクルへの移行が開始されると、制御装置８０は、可変速圧縮機の速度を下げて、水の瞬間冷凍を回避してよい。
【００４９】
冷却サイクルが潜熱冷却サイクルに入ると、製氷皿６０に溜まる水は、角氷を形成し始める。ステップ８１６において、制御装置８０は、圧力センサ８４から入力された圧力に基づいて、水位（ｘ）を監視し、水溜め６４の水位が採氷水位に達したか否かをチェックする。水溜め６４の水位が採氷水位を超えている間、制御装置８０は、（ステップ８１８において）水位の関数（ｙ＝ｆ（ｘ））として望ましい圧縮機速度（ｙ）を計算し、（ステップ８２０において）水位の関数（ｚ＝ｆ（ｘ））として望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）を計算し、（ステップ８２２において）水位の関数（ｐ＝ｆ（ｘ））として望ましい給水ポンプ速度（ｐ）を計算する。そして、制御装置８０は、（ステップ８２４において）初期圧縮機速度より低速で望ましい圧縮機速度（ｙ）に可変速圧縮機１２を設定することによって、初期の冷媒質量流量から冷媒の質量流量を変更する。ステップ８２６において、制御装置８０は、最初の凝縮器ファン速度より低速で望ましい凝縮器ファン速度（ｚ）に可変速凝縮器ファン１５も設定する。ステップ８２８において、制御装置８０は、初期のポンプ速度より低速で望ましいポンプ速度（ｐ）に可変速給水ポンプ６２も設定する。可変速給水ポンプ６２は、水溜め６４からの水の製氷皿６０上への再循環を続け、氷の厚さが製氷皿６０で増加するにつれて、水溜め６４の水位は減少する。
【００５０】
水溜め６４の水位が採氷水位に達するまで、制御装置８０は、ステップ８１６〜８２８を繰り返し、水位の測定と、新しい望ましい速度の計算と、識別した冷却サイクルの状態に基づいて、蒸発器２０への十分な冷媒質量流量と熱膨張素子１８を介した十分な圧力降下とを維持するように望ましい速度の設定と、を継続する。水溜め６４の水位が採氷水位に達すると、可変速給水ポンプ６２は（ステップ８３０において）止められ、ホットガス弁２４が（ステップ８３２において）開けられて、暖かい高圧ガスが圧縮機１２からホットガスバイパスライン２８ａを流れて蒸発器２０に入るようにする。それによって、形成された氷が製氷皿６０から離れ得る程度まで製氷皿６０を温めて氷を溶かすことによって採氷され、氷は、孔（図示せず）を通って下の容器（例えば、アイスビン）（図示せず）に落ちて、当該容器で、一時的に貯蔵されて、後に取り出される。それに応じて、ステップ８３４において、製氷皿６０から採氷された時を検出する採氷センサスイッチが瞬間的に開く。次に、ステップ８３６において、ホットガス弁２４は閉じられ、冷却サイクルは繰り返すことができる。本明細書に記載のステップは１つの順番で記載されているが、方法の他の実施形態は、発明の範囲を逸脱することなく、任意の順序で実行できることは、理解されよう。
【００５１】
図８に示すように、製氷機７１０は、任意で、採氷中、ステップＡとステップＢの間に可変速度で可変速圧縮機１２を運転してよい。これについては、本明細書の他の箇所で、例えば、図１０の実施例に関して、より詳しく記載する。従って、図９に示すように、製氷機７１０は、可変速圧縮機を運転するために、可変速圧縮機１２から蒸発器入口２０ａに入る冷媒と、蒸発器出口２０ｂの冷媒の温度をそれぞれ測定する温度センサ１２０ａ、１２０ｂを備えてよい。これに関しては、本明細書の他の箇所でより詳しく記載する。
【００５２】
発明の別の実施形態においては、顕熱冷却サイクル及び潜熱冷却サイクルの両サイクル中、冷却負荷が変わるに従って、製氷機１０の可変動作点構成要素が可変動作点で運転する。当該実施形態においては、製氷機１０は、冷却サイクルが顕熱冷却サイクルか潜熱冷却サイクルかを決定する目的で水溜め６４の水の温度を測定しない。この特定の実施形態においては、タイマを用いて、経過時間に基づいて、冷却サイクルが顕熱冷却サイクルか潜熱冷却サイクルかを決定する。一実施形態においては、例えば、冷却サイクル開始後約３分経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、冷却サイクル開始後約４分経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、冷却サイクル開始後約５分経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、冷却サイクル開始後約６分経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、冷却サイクル開始後約７分経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。従って、幾つかの実施形態において、制御装置８０は、冷却サイクル開始後、約３分から約７分の間の潜熱冷却サイクル中、製氷機１０の可変動作点構成要素の動作点の変更を開始し得る。
【００５３】
発明のさらに別の実施形態においては、製氷機１０の可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル中と潜熱冷却サイクル中の両方で、冷却負荷が変わるに従って、可変動作点で運転する。当該実施形態においては、製氷機１０は、冷却サイクルが、顕熱冷却サイクルか潜熱冷却サイクルかを決定する目的で水溜め６４の水の温度を測定しない。この特定の実施形態においても、タイマを用いて、全冷却サイクルの時間のパーセンテージに基づいて、冷却サイクルが顕熱冷却サイクルか潜熱冷却サイクルかを決定する。一実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約１０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約２０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約３０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約４０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約５０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約６０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約７０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約８０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。別の実施形態においては、例えば、全冷却サイクルの総時間の約９０パーセント経過すると、製氷機１０は、潜熱冷却サイクルに入り、制御装置８０は、可変動作点構成要素の動作点の変更を開始する。従って、幾つかの実施形態において、制御装置８０は、全冷却サイクルの総時間の約１０パーセントから約９０パーセントの間の潜熱冷却サイクル中に、製氷機１０の可変動作点構成要素の動作点の変更を開始し得る。
【００５４】
採氷中の可変動作点
図９に示す別の実施形態においては、例えば、製氷機９１０の可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル、潜熱冷却サイクル、及び、採氷サイクル中、冷却負荷が変わるのに従って、可変動作点で運転する。詳細には、可変速圧縮機１２は、採氷サイクル中、様々な速度で運転できて、製氷皿６０に形成された氷を過度に溶かすことなく採氷するのに役立つ。
【００５５】
図９は、製氷機９１０のこの実施形態の幾つかの主な構成要素を示す。製氷機９１０は、可変速圧縮機１２と、可変速圧縮機１２から排出された圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器１４と、可変速凝縮器ファン１５と、冷媒の温度と圧力を低下させるための熱膨張素子１８と、蒸発器２０と、を備える。熱膨張素子１８は、サーモスタット膨張弁または電子膨張弁であってよい。製氷機９１０は、蒸発器２０に熱的に結合された製氷皿６０も備える。製氷皿６０は、表面に多数のくぼみ（通常、格子状のセルの形態）を備えてよく、水は表面上を流れてそのくぼみに溜まる。水は、可変速給水ポンプ６２によって水溜め６４から汲み上げられ、送水ライン６３を通り、分配マニホルドまたは管６６から出て、製氷皿６０に衝突し、製氷皿６０のくぼみの上を流れて、凍って氷になる。水溜め６４は、製氷皿６０の下に位置してよく、製氷皿６０から落ちる全ての水を受け止めて、その水は可変速給水ポンプ６２によって再循環される。
【００５６】
さらに、氷が望ましい厚さに達すると、ホットガス弁２４を用いて、可変速圧縮機１２からホットガスバイパスライン２８を経由した暖かい冷媒を直接、蒸発器２０に向けて製氷皿６０から角氷を除去または採氷してよい。製氷機９１０は、ホットガス弁２４から蒸発器入口２０ａに入る暖かい冷媒の温度を測定する温度センサ１２０ａと、蒸発器出口２０ｂを出る冷媒の温度を測定する温度センサ１２０ｂも備える。温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、製氷機９１０との関連で示されるが、発明の範囲を逸脱することなく、採氷サイクル中に可変速圧縮機１２を運転するために、温度センサ１２０ａ、１２０ｂが、本明細書に記載の製氷機の実施形態のいずれかに備えられてよいことを、当業者は理解されよう。製氷機９１０は、制御装置８０が採氷を止めて、製氷を開始できるように、氷が製氷皿６０から落ちた時を検出する当分野で既知の採氷センサスイッチ（図示せず）も備えてよい。本明細書の他の箇所により詳しく記載するように、ある形態の冷媒が、ライン２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを介して、これらの構成要素を順に循環する。製氷機９１０は、給水源、アイスビン、及び、電源等、本明細書に記載されていない他の従来の構成要素を有してよい。
【００５７】
この特定の実施形態においては、製氷機９１０は、蒸発器２０及び水溜め６４から離れた所にある制御装置８０も備える。制御装置８０は、製氷機９１０の運転を制御するプロセッサ８２を備える。この実施形態においては、制御装置８０は、採氷サイクルの監視に使用し得る温度センサ１２０ａ、１２０ｂも備えてよい、または、温度センサ１２０ａ、１２０ｂに結合されてよい。温度センサ１２０ａ、１２０ｂからの入力を用いて、プロセッサ８２は、過度に氷を解かさずに製氷皿６０から採氷するのを支援するように可変速圧縮機１２を運転するのに適した速度を決定できる。ホットガス弁２４が開くと、高温、高圧の冷媒の最初の分量が、ホットガスバイパスライン２８ａを介して蒸発器入口２０ａに向けられる。この熱い気体冷媒は、次に、蒸発器２０の曲がりくねった管を通って流れて、製氷皿６０を温める。そうすると、製氷皿６０の氷が溶け始める。
【００５８】
しかしながら、可変速圧縮機１２の速度及び／または製氷機で使用される冷媒の種類によって、蒸発器１２内及び製氷皿６０の温度の上昇によって、製氷皿６０上の氷が過度に溶けることがある。過度な氷の溶解は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を使用する場合、入口２０ａを通って蒸発器２０に入る高温のＣＯ２気体の温度は、カ氏３００度にまで達する場合があり、特に問題となる。氷が過度に溶解する結果、望ましい氷より小さくなったり、及び／または、溶けかけの氷となり、氷の形成に用いられたエネルギーと、採氷に用いられるエネルギーの浪費により効率が悪くなる。従って、冷媒温度及び／または蒸発器２０の入口２０ａ及び／または出口２０ｂでの冷媒温度の変化率に応じて、採氷中に可変速度で可変速圧縮機１２を運転できることは、有益であろう。
【００５９】
図１０を参照すると、採氷サイクル中に可変速度で可変速圧縮機を運転する図９に示す発明の実施形態を行う方法が詳細に示されている。図１０は、採氷サイクル中の製氷機９１０の運転のみを示している。この方法は、製氷機９１０に関して記載されているが、本明細書に記載の任意の実施形態の製氷機が、採氷サイクル中、可変速度で可変速圧縮機１２を運転してよいことを、当業者は理解されよう。例えば、ホットガス弁２４を開く（図４のステップ４３２及び図８のステップ８３２を参照）ことによって製氷機が採氷に入ると、製氷機は、Ａで、採氷中の任意の可変速圧縮機１２の運転に進んでよい。ステップ１００２において、可変速圧縮機１２からホットガスバイパスライン２８ａを通って蒸発器入口２０ａに入る冷媒の温度ＴＩＮが、温度センサ１２０ａによって測定される。測定された冷媒温度ＴＩＮに基づいて、ステップ１００４において、制御装置８０は、冷媒温度の関数（ｙ＝ｆ（ＴＩＮ））として、望ましい圧縮機速度（ｙ）を計算する。ステップ１００６において、次に、制御装置８０は、可変速圧縮機１２を望ましい圧縮機速度（ｙ）に設定する。ステップ１００８において、蒸発器出口２０ｂを出る冷媒の温度の変化率（ΔΤＯＵＴ）は、温度センサ１２０ｂによって測定される。ステップ１０１０において、制御装置８０は、蒸発器出口２０ｂを出る冷媒の温度（ΔΤＯＵＴ）の変化率を監視して、変化率が望ましい上限を超えるか否かを決定する。変化率が望ましい上限を超えると、これは、蒸発器２０を通って流れる冷媒の温度が高すぎて、製氷皿６０の氷が過度に溶けることを意味する。従って、変化率が望ましい上限を超える場合、ステップ１０１２において、制御装置８０は、可変速圧縮機１２の速度を低下させることによって、蒸発器入口２０ａに入る冷媒の温度を低下させて、製氷皿６０の氷の過度の溶解を低減する。
【００６０】
変化率が望ましい上限を超えない場合、ステップ１０１４において、制御装置８０は、蒸発器出口２０ｂを出る冷媒の温度の変化率（ΔΤＯＵＴ）を監視して、変化率が望ましい下限を下回るか否かを決定する。変化率が望ましい下限を下回る場合、これは、蒸発器２０を通って流れる冷媒の温度が低すぎて、望ましい採氷時間より長くなることを意味する。従って、変化率が望ましい下限を下回る場合、ステップ１０１６において、制御装置８０は、可変速圧縮機１２の速度を増加させることによって、蒸発器入口２０ａに入る冷媒の温度を上昇させて、製氷皿６０上の氷の溶解を増加させて、採氷時間を望ましい長さにする。しかしながら、変化率が望ましい下限を超えて、望ましい下限と上限内にある場合、ステップ１０１８において、制御装置８０は、ステップ１００６で設定された可変速圧縮機１２の速度を維持する。これは、採氷中の氷の過度の溶解を減らし、望ましい採氷時間の長さを維持するのに役立つ。
【００６１】
ステップ１０２０において、制御装置８０は、採氷センサスイッチが瞬間的に開いて製氷皿６０から採氷されたことを示すか否かを監視する。採氷センサスイッチが開かない場合、可変速圧縮機１２の速度を変えるプロセスは、ステップ１２０２に戻り、採氷センサスイッチが、採氷されたことを示すまで、繰り返す。ステップ１０２０で、採氷センサスイッチが瞬間的に開いて、製氷皿６０から採氷されたことを示すと、プロセスは終了し、Ｂで、図４及び８に示す方法に戻る。代替実施形態においては、例えば、製氷機は、採氷センサを備えなくてよく、温度センサ１２０ｂによって蒸発器出口２０ｂで測定された冷媒温度を用いて、採氷が終わる時を決定してよい。例えば、蒸発器出口２０ｂで測定されたカ氏約４５度からカ氏約５０度の温度（例えば、カ氏約４５度、カ氏約４６度、カ氏約４７度、カ氏約４８度、カ氏約４９度、カ氏約５０度）は、典型的に、製氷皿６０から採氷されたことを示す。本明細書に記載のステップは１つの順番で記載されているが、方法の他の実施形態は、発明の範囲を逸脱することなく、任意の順序で実行できることは、理解されよう。
【００６２】
従って、可変速圧縮機１２は、採氷サイクル中、様々な速度で運転してよい。例えば、可変速圧縮機１２は、採氷サイクルの開始時は低速で運転してよく、採氷サイクル中に速度を上げてよく、採氷サイクルの終わりには、低速にしてよい。他の実施形態においては、例えば、可変速圧縮機１２は、採氷サイクルの開始時は高速で運転してよく、その後、速度を落として、採氷サイクルの終わりには、低速にしてよい。
【００６３】
本明細書に記載のように、製氷機１０の様々な実施形態において、可変速圧縮機１２は、顕熱冷却サイクル中、第１の速度で、潜熱冷却サイクル中、第２の速度で、採氷サイクル中、第３の速度で運転してよい。望ましくは、第１の速度は、第２の速度より高く、第２の速度は、第３の速度より高い。従って、可変速圧縮機１２は、顕熱冷却サイクル中、高速で、潜熱冷却サイクル中、中速で、採氷サイクル中、低速で運転してよい。しかしながら、可変速圧縮機１２は、顕熱冷却サイクル中、潜熱冷却サイクル中、及び、採氷サイクル中のそれぞれにおいて、より高いまたは低い速度で運転してよいことは理解されよう。すなわち、第２の速度は、第１の速度及び／または第３の速度より高くてもよく、または、第３の速度は、第１の速度及び／または第２の速度より高くてもよい。
【００６４】
製氷機１０のさらに他の実施形態においては、例えば、可変速圧縮機１２は、顕熱冷却サイクル中、第１の速度範囲で、潜熱冷却サイクル中、第２の速度範囲で、採氷サイクル中、第３の速度範囲で運転してよい。望ましくは、第１の速度範囲の速度は、第２の速度範囲の速度より高く、第２の速度範囲の速度は、第３の速度範囲の速度より高い。従って、可変速圧縮機１２は、顕熱冷却サイクル中、高い速度範囲で、潜熱冷却サイクル中、中程度の速度範囲で、採氷サイクル中、低い速度範囲で、運転してよい。様々な実施形態において、例えば、第１、第２、及び／または、第３の速度範囲は、少なくとも部分的に重なってよい。すなわち、第１の速度範囲の一部は、第２の速度範囲の少なくとも一部に含まれてよく、第２の速度範囲の一部は、第３の速度範囲の少なくとも一部に含まれてよく、及び／または、第１の速度範囲の一部は、第３の速度範囲の少なくとも一部に含まれてよい。
【００６５】
電子熱膨張弁
上記実施形態のいずれかと組み合わせて、図１１及び１２に示すように、制御装置８０によって制御し得る電子熱膨張弁を用いてよい。従って、製氷機１１１０、１２１０の様々な実施形態は、可変速圧縮機１２と、可変速圧縮機１２から排出される圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器１４と、可変速凝縮器ファン１５と、冷媒の温度と圧力を低下させるための電子熱膨張弁１１８と、蒸発器２０と、を備えてよい。電子熱膨張弁１１８は、冷媒が蒸発器２０を出ると、サクションライン２８ｄの冷媒の温度と圧力に従って、制御装置８０によって制御されてよい。温度センサ２５は、冷媒が蒸発器２０を出ると、サクションライン２８ｄの冷媒の温度を測定してよく、圧力変換器２９は、冷媒が蒸発器２０を出ると、サクションライン２８ｄの冷媒の圧力を測定してよい。図９に示す温度センサ１２０ｂは、温度センサ２５の代わりに用いられてよい。冷媒の温度と圧力は、制御装置８０に入力されてよく、それによって、制御装置８０は、冷媒の飽和温度を決定できる。従って、サクションライン２８ｄの冷媒の温度と圧力を測定することによって、制御装置８０は、電子熱膨張弁１１８の開口の大きさを制御して、蒸発器２０から出る液体冷媒を減らす、または、除去することができる。従って、電子熱膨張弁１１８は、冷媒が、冷媒の飽和温度を超えて、蒸発器２０を出ると、サクションライン２８ｄの冷媒の温度を上げる及び／または維持するように制御できる。これは、過熱温度の制御として知られている。この場合、過熱温度は、サクションライン２８ｄの冷媒の温度と、冷媒の飽和温度との温度差である（すなわち、過熱温度＝サクションライン２８ｄの冷媒の温度−冷媒の飽和温度）。
【００６６】
このように、可変動作点構成要素を有する製氷機の新規な方法及び装置を示し、記載した。しかしながら、発明の内容の装置及び方法の多くの変更、変形、及び、修正、並びに、他の使用法や適用が可能なことは、当業者には明らかであろう。発明の精神や範囲を逸脱しないこのような変更、変形、及び、修正、並びに、他の使用法や適用は全て、発明の範囲に含まれるとみなされ、発明は、以下に続く請求項によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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