(57)【要約】【課題】冷媒の圧縮機、凝縮器、蒸発器および冷媒液を蒸発器に注入するための主弁を装備した蒸気圧縮冷凍系統からなるアイスクリーム製造機において、圧縮機がしばしば停止する。【解決手段】蒸発器の出口における冷媒液の温度ー圧力値を計測し、それに基き圧縮機の出口の熱ガスの流れをバイパスし、バイパスした冷媒ガスを主弁と蒸発器との間の区域に送るように冷媒ガス流を制御、監視する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、冷媒を前記の蒸発器へ注入するための主弁とを備えた蒸気圧縮冷媒系統を有するアイスクリーム製造機における、以下に述べる工程を特徴とする冷媒流量の制御方法。
（１）　前記蒸発器の出口における冷媒の温度―圧力値を計測すること、
（２）　前記第一段階における測定値に基づき前記圧縮機の出口の熱ガスの流れを一部バイパスすること、
（３）　前記バイパスした熱ガスを冷媒の主弁の下流に送り込むこと。
【請求項２】
前記熱ガスのバイパス流における冷媒の蒸発を適宜に変化させることによって、製造するアイスクリームの容量の増加を制御する工程を更に有する請求項１の方法。
【請求項３】
少なくとも圧縮機、凝縮機、蒸発器および冷媒を前記の蒸発器へ注入するための主弁を備えた蒸気圧縮冷媒系統を有するアイスクリーム製造機において、冷媒の流量を制御するため、前記圧縮機の出口からの熱ガスの一部を前記主弁と蒸発器との間の区域に送り込む少なくとも１つのバイパスラインと、該ライン上に前記バイパスガス流を制御および監視する手段とを備えた請求項１の方法を実施するための装置。
【請求項４】
一部バイパスした流れを前記冷媒系統の主弁の下流に注入する弁をバイパスラインに設けた請求項３の装置。
【請求項５】
前記蒸発器の下流に、蒸発器を出た膨張ガスの圧力を監視するセンサーを設置した請求項４の装置。
【請求項６】
上述の圧力センサーに接続され、前記バイパスライン上の弁に作用する制御装置を設置した請求項５の装置。
【請求項７】
冷凍シリンダー、冷凍シリンダーと熱交換関係にある蒸発器、冷凍シリンダーの中のアイスクリーム混合物を攪拌するための攪拌器および該攪拌器を動かすためのモーターを有するアイスクリーム製造機において、更に制御装置を備えており、該制御装置は蒸発器を出た膨張ガスの圧力を監視するセンサーに接続されており、ソレノイド注入弁と共働して蒸発器の中の温度圧力値の過度の減少を避け、上記モーターに過負荷をかけないようになっている請求項１の方法。
【請求項８】
さらに、センサーを蒸発器の出口に設けて、蒸発器の出口における蒸発温度を測定し、熱ガスの注入による上記温度の補正をする請求項７の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイスクリーム製造機における冷媒の流量制御方法およびこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
既知のごとく、アイスクリーム製造機は基本的に、アイスクリームの硬さの監視システムによって制御される回転羽根を持つ冷凍シリンダーと、冷媒を移送し、かつ温度により自動調節される主弁を通じて自動的に上記冷凍シリンダーに冷媒を供給するガス―圧縮冷凍系統とから構成されている。
【０００３】
冷凍工程の終期に製品が望ましい最終温度近くになった時に、これらの装置の不調が起こることが多い。この不調は、冷凍シリンダー中の混合物の中に部分的に凍った水が生じるとともに、冷凍シリンダーの蒸発器の熱力が漸進的に減少する結果として起こる。この蒸発器における熱力の低下は冷媒の流量の漸進的減少の引き金となり結果的に蒸発圧力とそれに相当する飽和蒸発温度の低下を招く。蒸発器内のこの温度低下は、冷凍シリンダーの内壁に直接に接触している原料混合物の部分的な著しい硬化を引き起こし、この結果この内壁から製品を掻き落とすために大きな力を必要とする。
【０００４】
この大きな力によって、監視システムは製品が目標の硬さ値に達したと認識し、アイスクリームが全体的には目標の硬さになっていないのにもかかわらず、圧縮機を停止させる。
【０００５】
温度により自動調節された主弁の動作は蒸発器内の圧力に関係する温度と蒸発器出口の実質的な温度とによって作動する。それ故に圧縮機が停止した時に、２つの温度に大きな差を生じ、このため、上記主弁は正常でない作動をする。すなわち、連続して数回急速に開閉し、実質的な熱負荷に比例しない流量の冷媒液を蒸発器に送り込む。
【０００６】
この状況下では、液相の冷媒が圧縮機に逆流し、圧縮機にダメージを与えるかもしれない望ましからざる問題を起こす。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の第一の目的は、圧縮機、凝縮器、蒸発器と、冷媒を上記蒸発器へ注入する主弁とを備えたガス―圧縮冷凍系統を有するアイスクリーム製造機における冷媒の流量を制御する方法である。それは次のステップからなる：
―蒸発器の出口において冷媒の温度―圧力値を計測すること、
―第一ステップでの計測に基づいて圧縮機の出口において熱ガスを一部バイパスすること、及び
―バイパスされた熱ガスを主弁の下流に送り込むこと。
【０００８】
本願発明の第二の目的は、本願発明の冷媒の流量制御をおこなうための装置である。すなわち、圧縮機出口のガス流を一部バイパスし、主冷媒系統の主弁と蒸発器との間の区域に送り込む少なくとも１つのバイパスラインを有し、バイパスしたガスを制御し監視する装置である。
【０００９】
有利なことは、本願発明による制御方法と装置とを用いることによって、バイパスした冷媒ガスを主弁の下流に注入する時、該ガスが比較的高い温度である上に、さらに熱を追加されたガスであるので、それが蒸発器に入ることによって主弁はその開口部を大きく開き、理想的な制御がされるという特徴がある。
【００１０】
さらに、追加の熱ガスを注入することによって、蒸発器に流入する冷媒量を増加させ、冷媒ガスの圧力と温度を上昇させ、製品が冷凍シリンダー内壁面で過度に硬化することが避けられる。これによって、圧縮機の望ましからざる停止の原因を除くことができる。
【００１１】
本願発明の目的と利点は以下の実施例の記述と図面によってさらに明確に理解され得るが、本願発明はこれに限定されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面について本願発明を詳細に説明する。１は冷凍シリンダー（蒸発機）で、その内にアイスクリーム原料成分を導入し、空気吹き込みと攪拌と冷却とによって最終製品であるアイスクリームを製造する。この冷凍シリンダー１には、混合物を攪拌するための回転羽根１０１が回転軸１０２に取り付けられており、回転軸はアイスクリームの硬さを監視するシステム２に接続されている。冷凍シリンダー１の上流には、サーモスタット膨張バルブ（主弁）３があり、冷媒液を移送する主系統Ｐで計測される２つの温度、すなわち蒸発器内と蒸発器出口との２つの冷媒ガス温度（夫々Ｔ１，Ｔ２）の比較を基に冷媒液がシリンダー１に入るのを自動調節する。Ｔ１は飽和蒸発温度で蒸発圧力Ｐ１から弁３で感知される。出口温度Ｔ２は蒸発器の下流に接続された専用センサー４によって感知される。図面の最も外側の線で示した主冷媒系統Ｐ上には弁３の上流に、ソレノイド弁５、流量計６、フィルター７、凝縮器８および圧縮機９がある。圧縮機には、流出側と流入側のガス流を止めるための２つの弁１０および１１がある。圧縮機９はアイスクリームの硬さを監視するシステム２に通常の方法で連絡されている。この主冷媒系統ＰではバイパスラインＤの取り込み口は圧縮機９と凝縮器８との間に設置され、主弁３の下流にガス状冷媒を送り込む。このラインＤには、蒸発器１の下流にある圧力センサー１４と連絡する制御装置１３によって制御されるパルスソレノイド弁１２が設置されている。
【００１３】
図面に示された装置は次のように作動する：アイスクリームになる混合物は冷凍シリンダー１に入れられる。内壁１０３は外から見える構造になっている。アイスクリーム原料混合物は回転羽根１０１で攪拌される。主冷媒系統Ｐは必要な量の冷媒を移送する。すなわち、それは圧縮機９で圧縮、加熱され、凝縮器８で凝縮、冷却される。次に、フィルター７で濾過され、主弁３で適当な量に加減されて蒸発器１に送られる。冷凍シリンダーの内側で回転羽根１０１は混合物が希望する最終の硬さと温度とに達するまで作動する。基本的に、アイスクリームの硬さの監視システム２は回転羽根１０１を回転する回転軸１０２の負荷を検知する。上記の負荷があらかじめ設定した値に達した時、圧縮機９を止める。最初に述べた問題は、冷凍シリンダー１の内壁１０３に生じる部分的に凍った水の故に、監視システム２が、アイスクリームの実際の硬さとは異なる負荷を感じることである。圧縮機が停止した時、温度Ｔ１（蒸発器１の圧力Ｐ１から導かれる）と蒸発器１の出口温度Ｔ２は大きな差を示すが故に、主弁３が非常に異常な作動をする。
【００１４】
それ故に、冷媒の一部をバイパスするためのラインＤは、ガスが比較的高い温度である間、圧縮機９を出たガスの流量を正しくするために使われ、ガスをソレノイド弁１２を通って主膨張弁３の下流に移送する。このようにして上記の主弁３は高い温度Ｔ２を検出しその結果、多量の冷媒液を蒸発器１に送り込み、蒸発器の熱負荷を増加し、望ましからざる圧縮機の停止を避ける。ラインＤを通ってバイパスされたガスの流れは、センサー１４で監視される圧縮機９の取り入れ側の温度―圧力値から装置１３によって制御される。一旦、取り入れ側の正しい温度―圧力値が決定（設定）されると、計算式によってソレノイド注入弁１２の開口度が調節され、正確な流量の熱ガスが主弁３の下流に送られる。
【００１５】
【発明の効果】
本願発明の方法および装置により、冷凍シリンダー内に部分的に凍った水を生じた場合に、バイパスを通じて熱ガスを送ることにより、凍った水の発生を防止し、圧縮機の停止を回避できる。
【００１６】
この有益な結果に加えて、本願発明の方法によって、熱ガスの流量と共に冷媒液の蒸発を適宜に変化させることによって、冷凍シリンダー１で製造されるアイスクリームの容量を増加させるよう改修することが可能である。これによってアイスクリーム製造者は、顧客の視覚と味覚に訴えることのできる最終製品を、注文に応じて製造することができる。この点に関して本願発明の方法は、その利用法を変えることによって、与えられた時間内のアイスクリームの硬さの増加を、蒸発器に注入する熱ガスの変化に関係づけることによってアイスクリームの容量を制御する演算式を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のアイスクリーム製造機における冷媒液の流量制御装置を示す図である。
【符号の説明】
１：蒸発器（冷凍シリンダー）
２：アイスクリームの硬さ監視装置
３：主弁（サーモスタット膨張バルブ）
４：温度Ｔ２のセンサー
５：ソレノイド弁
６：流量計
７：フィルター
８：凝縮器
９：圧縮機
１０：圧縮機出口弁
１１：圧縮機入口弁
１２：パルスソレノイド弁
１３：パルスソレノイド弁の制御装置
１４：圧力センサー
Ｔ１：蒸発器内の温度
Ｔ２：蒸発器出口の温度
Ｐ　：主冷媒系統
Ｄ　：バイパスライン
【図１】
2004028555.tif 000003