(57)【要約】【課題】圧縮機が過熱されることなく、安定した冷凍サイクルを維持しつつ、ギヤードモータに過大な負荷が発生しないように製氷能力を制御するオーガ式製氷機を提供することを課題とする。【解決手段】オーガ式製氷機の冷凍回路において、圧縮機３の出口側６には、膨張弁５の入口側７に接続されるバイパス通路８が設けられ、このバイパス通路８には、ホットガスを膨張弁５に投入して製氷能力を一時的に減少させるために、バイパス通路８を開く電磁弁９が設けられている。バイパス通路および電磁弁は複数設けられていてもよい。凝縮器４で凝縮され、膨張弁５に供給される冷媒の供給量を調節する冷媒量調節回路を別に設けてもよい。【選択図】図１
2005090947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に、冷媒を循環させる冷凍回路を備えたオーガ式製氷機において、
上流端が前記圧縮機の出口側に接続され、下流端が前記膨張弁の入口側に接続されるバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉する開閉手段とを備え、
前記開閉手段を開くことにより、前記圧縮機の出口側の高温高圧の冷媒ガスが、前記バイパス通路を介して、前記膨張弁の入口側に送られることを特徴とするオーガ式製氷機。
【請求項２】
前記バイパス通路および前記開閉手段を複数備えた請求項１に記載のオーガ式製氷機。
【請求項３】
前記凝縮器で凝縮され、前記膨張弁に供給される冷媒の供給量を調節する冷媒量調節回路を備えた請求項１または２に記載のオーガ式製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オーガ式製氷機に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ式製氷機では、周囲温度や製氷水温度が低下し製氷能力が高くなると、固定刃部における氷詰まり、製氷筒の凍結が発生しやすくなり、ギヤードモータに過大な負荷が発生する。ギヤードモータがこのような状態になると、モータロックを起こしてモータやギヤを破損してしまうおそれがある。そのため、オーガ式製氷機の製氷能力を一時的に減少させて、ギヤードモータの過負荷を回避する方法が特許文献１等により提案されている。
特許文献１の図１には、ギヤードモータの過負荷に相当する過電流値を検知して、過負荷状態の時は圧縮機の吐出管のホットガスを圧縮機の吸入管に注入するオーガ式製氷機が開示されている。また、ホットガスを蒸発器の入口に注入する方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４２６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホットガスを圧縮機の吸入管に注入したのでは、圧縮機が過熱され圧縮機の故障の原因になり、また、エネルギー効率も低下する。
一方、ホットガスを蒸発器の入口に注入したのでは、蒸発器内の温度が急激に上昇し、膨張弁が制御不能に陥り、オーガ式製氷機の冷凍サイクル動作が不安定になる。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、圧縮機が過熱されることなく、安定した冷凍サイクルを維持しつつ、ギヤードモータに過大な負荷が発生しないように製氷能力を制御することができるオーガ式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】
【０００５】
この発明に係るオーガ式製氷機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に、冷媒を循環させる冷凍回路を備えたオーガ式製氷機において、上流端が圧縮機の出口側に接続され、下流端が膨張弁の入口側に接続されるバイパス通路と、バイパス通路を開閉する開閉手段とを備え、開閉手段を開くことにより、圧縮機の出口側の高温高圧の冷媒ガスが、バイパス通路を介して、膨張弁の入口側に送られることを特徴とするものである。
また、バイパス通路および開閉手段を複数備えてもよい。
さらに、凝縮器で凝縮され、膨張弁に供給される冷媒の供給量を調節する冷媒量調節回路を備えてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、圧縮機が過熱されることなく、安定した冷凍サイクルを維持しつつ、ギヤードモータに過大な負荷が発生しないようにオーガ式製氷機の製氷能力を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態に係るオーガ式製氷機の構成を示す。
オーガ式製氷機は、縦長の製氷筒である冷凍ケーシング１を有しており、その外周面には冷凍回路の蒸発器を構成する冷却パイプ２が巻装されている。
この冷却パイプ２には、圧縮機３、凝縮器４及び膨張弁５が、配管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって順次直列に接続され、これらは、図示した矢印方向に冷媒を循環させる冷凍回路を構成する。また、圧縮機３の出口側６には、膨張弁５の入口側７に接続されるバイパス通路８が設けられている。このバイパス通路８には、バイパス通路８を開閉する電磁弁９が設けられている。
冷凍ケーシング１の内部には、ギヤードモータ１０により回転駆動されるオーガ１１が設けられている。冷凍ケーシング１の上部で接続される放出筒１２には、オーガ１１により削りとられた氷を圧縮して成形する図示しない固定刃部が設けられている。
【０００８】
さらに、このオーガ式製氷機には、電磁弁９の開閉を制御する制御装置１３が設けられている。制御装置１３には、ギヤードモータ１０の過負荷状態を検知する過負荷検知手段としての電流センサ１４が設けられている。電流センサ１４はギヤードモータ１０に流れる電流を検出し、制御装置１３は、この電流値を基に、ギヤードモータ１０が過負荷状態にあるか否かを判定する。例えば、制御装置１３は、電流センサ１４の電流値が所定時間、所定の電流値以上であった場合、ギヤードモータ１０が過負荷状態にあると判定する。
【０００９】
次に、発明の実施の形態に係るオーガ式製氷機の動作を説明する。
はじめに、製氷能力が通常状態の場合を説明する。
冷凍回路を流れる冷媒は、圧縮機３で圧縮されて高温高圧の気体冷媒であるホットガスとなり、凝縮器４で冷却されて凝縮される。凝縮器４によって、やや低温になった高圧の液冷媒は膨張弁５で膨張し、冷却パイプ２で蒸発し冷凍ケーシング１の熱を奪う。これにより冷凍ケーシング１内で製氷が行われる。
ギヤードモータ１０により駆動されたオーガ１１は冷凍ケーシング１内周面に作られた氷を削り取り、削り取られた氷は固定刃部で圧縮されて成形され放出筒１２に送られる。
【００１０】
一方、オーガ式製氷機の周囲温度や製氷水の温度が低下すると、製氷能力が必要以上に大きくなる。この場合、ギヤードモータ１０の負荷が大きくなり、電流値が上昇するため、制御装置１３は、電流センサ１４の電流値を基にギヤードモータ１０が過負荷状態にあると判定して、電磁弁９を開く。
電磁弁９が開くと、ホットガスが膨張弁５の入口側７に投入され、凝縮器４で冷却された液冷媒と混合し、フラッシュガス状態になった冷媒が膨張弁５に送られることになる。液冷媒にホットガスが混合すると、膨張弁５を通過する液冷媒量が減少するため、冷却パイプ２で蒸発する冷媒量も少なくなり製氷量が減少する。このように、オーガ式製氷機の過負荷検知時に、製氷能力を低下させるので、ギヤードモータ１０に過大な負荷がかからない。したがって、氷詰まり、冷凍ケーシング１の凍結、オーガ１１の破損、オーガ１１を支持する軸受の摩耗、ギヤードモータ１０の破損を防止することができる。
また、冷却パイプ２から圧縮機３へ供給される過熱冷媒は若干量に抑えられるので、圧縮機３の過熱も防止される。したがって、圧縮機３の内部部品が異常に摩耗することもなく、また、過熱運転による圧縮機３の破損およびエネルギー効率の低下を防止することができる。
【００１１】
制御装置１３は、電流センサ１４の電流値が所定時間、所定の電流値以上であった場合、ギヤードモータ１０が過負荷状態にあると判定したがこれに限定されるものではない。冷凍ケーシング１の凍結開始時に、ギヤードモータ１０にかかる負荷の変動により電流値が大きくなったり小さくなったりするハンチング現象が現れるのに着目して、このときのハンチングする電流値からギヤードモータ１０が過負荷状態にあると判定してもよい。
オーガ式製氷機の周囲温度、製氷水温度について、温度センサを用いて検出し、これらの温度が所定値より低い場合に、制御装置１３は、オーガ式製氷機が過負荷状態にあると判定するようにしてもよい。
また、冷却パイプ２内の冷媒の圧力、温度を検出し、制御装置１３は、これらに基づいてオーガ式製氷機が過負荷状態にあると判定してもよい。
さらに、オーガ式製氷機の周囲温度、製氷水温度について、温度センサを用いて検出し、これらの温度が所定値より低い場合に、制御装置１３は、オーガ式製氷機が過負荷状態にあると判定するようにしてもよい。
上述した実施の形態では、オーガ式製氷機に適用した冷凍回路において説明したが、このような構成を有する冷凍回路であれば、適用する機器はオーガ製氷機に限定されるものではない。
なお、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００１２】
実施の形態２．
図２にこの発明の実施の形態２に係るオーガ式製氷機の構成を示す。実施の形態１においては、圧縮機３の出口側６と膨張弁５の入口側７とを結ぶバイパス通路８に、通路の開、閉の２つの動作を切り換える電磁弁９を設けたが、これに代えて、図２に示されるように、第２の膨張弁２１を設けることもできる。
第２の膨張弁２１は、制御装置２２により制御されて弁開度が可変し、バイパス通路８を介して膨張弁５に流れるホットガスの量を調整する調整弁として機能する。制御装置２２は、温度や圧力を検出するセンサ２４を用いて検出された、オーガ式製氷機の周囲温度、製氷水温度、冷凍回路の高圧側圧力、低圧側圧力、凝縮温度、蒸発温度、ギヤードモータ１０の収容された機械室温度等を基に、第２の膨張弁２１の開度を決定する。
これにより、液冷媒に対するホットガスの混合比を変化させることができ、オーガ式製氷機の周囲温度等が変化しても、製氷能力を一定に制御することができる。
【００１３】
実施の形態３．
図３にこの発明の実施の形態３に係るオーガ式製氷機の構成を示す。このオーガ式製氷機は、図１に示した実施の形態１のオーガ式製氷機において、凝縮器４と、膨張弁５の入口側７におけるバイパス通路８の接続点３１との間の配管の構成を変更したものである。
凝縮器４の出口側には、凝縮器４で凝縮されて、やや低温になった高圧の液冷媒が流れるメイン配管３２およびサブ配管３３が並列に設けられている。サブ配管３３は、メイン配管３２と比較して細い配管径を有し流量抵抗が大きくして、単位時間当たりに流れる流量が小さくなるようになるように構成されている。また、メイン配管３２には、メイン配管３２を開閉する電磁弁３４が設けられ、制御装置３５と電気的に接続されている。
なお、メイン配管３２、サブ配管３３および電磁弁３４は、凝縮器４で凝縮され、膨張弁５に供給される冷媒の供給量を調節する冷媒量調節回路を構成する。
【００１４】
次に、この実施の形態に係るオーガ式製氷機の動作を説明する。
製氷能力が通常状態の場合は、制御装置３５は、電磁弁３４を開き、電磁弁９を閉じる。このため、実施の形態１と同様に、冷凍回路を流れる冷媒は、圧縮機３で圧縮されてホットガスとなり、凝縮器４で冷却されて凝縮され、液冷媒となる。その後、液冷媒は、メイン配管３２およびサブ配管３３の双方を通って膨張弁５に送られる。その後も、実施の形態１と同様に、膨張弁５で膨張し冷却パイプ２で蒸発し、冷凍ケーシング１の熱を奪って冷凍ケーシング１内で製氷が行われる。
【００１５】
一方、オーガ式製氷機の周囲の外気温度が低下した場合等において、実施の形態１と同様に、制御装置３５は、オーガ式製氷機が過負荷状態であると判定すると、電磁弁３４を閉じ電磁弁９を開く。
電磁弁３４が閉じると、凝縮器４で凝縮された液冷媒は流路抵抗の大きいサブ配管３３のみを通るため、膨張弁５には液冷媒が流れにくくなる。したがって、膨張弁５に単位時間当たりに流れる液冷媒量そのものが少なくなる。
また、バイパス通路８の電磁弁９が開かれているので、ホットガスが膨張弁５の入口側７に供給され、接続点３１では、凝縮器４から流れる液冷媒に対してホットガスの割合が多くなり、膨張弁５を通過する冷媒量がさらに減少する。
このように、ホットガスを膨張弁５の入口側７に導入するに当たり、液冷媒をサブ配管３３のみを通過させて、凝縮器４から膨張弁５に供給される液冷媒量そのものを減少させるので、実施の形態１と比較して、さらに効果的に製氷能力を減少させることができる。
【００１６】
実施の形態４．
図４にこの発明の実施の形態４に係るオーガ式製氷機の構成を示す。このオーガ式製氷機は、図１に示した実施の形態１のオーガ式製氷機において、圧縮機３から吐出するホットガスを膨張弁５の入口側７に送るバイパス通路を２系統設けたものである。
圧縮機３の出口側６には、膨張弁５の入口側７に接続される第１バイパス通路４１および第２バイパス通路４３が設けられている。各バイパス通路４１および４３には、電磁弁４２および４４がそれぞれ設けられている。各電磁弁４２および４４は、制御装置４５と電気的に接続されている。
ここで、第１バイパス通路４１および第２バイパス通路４３は、凝縮器４を介することなく膨張弁５に送るホットガスの量を２段階に調整するために設けられた２系統のホットガスバイパス回路を構成する。第１バイパス通路４１は、オーガ式製氷機の製氷能力が所定以上にならないように制限するための製氷能力調整用に用いられ、第２バイパス通路４３は、オーガ式製氷機の製氷能力をさらに制限する過負荷防止用に用いられるものである。
【００１７】
この実施の形態に係るオーガ式製氷機の動作を説明する。
オーガ式製氷機の周囲の外気温度が低下して製氷能力が大きくなると、制御装置４５が電磁弁４２を開き、オーガ式製氷機の製氷能力が所定以上にならないように第１バイパス通路４１のホットガス量を調節する。
製氷能力がさらに大きくなると、制御装置４５は、電磁弁４２および４４をともに開き、第１バイパス通路４１および第２バイパス通路４３の双方から、ホットガスを膨張弁５の入口側７に供給して、オーガ式製氷機が過負荷になるのを防止する。
このように、凝縮器４から流れる液冷媒に対してホットガスの割合が２段階の割合で多くなるように、第１バイパス通路４１および第２バイパス通路４３の開閉を調節する。
【００１８】
次に、図５のモリエル線図を用いて、このオーガ式製氷機の冷凍回路を流れる冷媒の状況を説明する。
まず、ある状態におかれたオーガ式製氷機の冷媒は、図５のａ１→ｂ１→ｃ１→ｄ１→ａ１と変化し、冷凍効果はｒ１となる。この状態から、外気温度が低下すると、高圧側冷媒の圧力が低下する。この際、冷媒はａ２→ｂ２→ｃ２→ｄ２→ａ２と変化し、冷凍効果はｒ１より増大してｒ２となり、製氷能力が増大する。このような状態になると、ギヤードモータ１０にかかる負荷が増大するので、制御装置４５は電磁弁４２を開き、電磁弁４４を閉じる。第１バイパス通路４１を介して膨張弁５に供給されたホットガスが凝縮器４からの過冷却の液冷媒と混合して、液冷媒の乾き度が増し、液冷媒の高圧側の点は、ｃ２からｃ２１へ移動し、冷媒はａ２→ｂ２→ｃ２１→ｄ２１→ａ２と変化する。この結果、冷凍効果がｒ２から、ｒ１とほぼ等しいｒ３へと小さくなるように、製氷能力が制御される。
この状態においても製氷能力が高すぎて、オーガ式製氷機が過負荷状態にある場合、制御装置４５は電磁弁４２および電磁弁４４の双方を開き、第１バイパス通路４１および第２バイパス通路４３を介して膨張弁５にホットガスを供給する。これにより、液冷媒の高圧側の点は、ｃ２１からｃ２２へ移動し、冷媒はａ２→ｂ２→ｃ２２→ｄ２２→ａ２と変化する。この結果、冷凍効果がｒ３からｒ４へとさらに小さくなるように、製氷能力が制御され、オーガ式製氷機の過負荷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るオーガ式製氷機の冷凍回路の構成を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るオーガ式製氷機の冷凍回路の構成を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るオーガ式製氷機の冷凍回路の構成を示す概略図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係るオーガ式製氷機の冷凍回路の構成を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係るオーガ式製氷機の冷凍回路の冷媒の状況を説明するモリエル線図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  冷凍ケーシング、２  冷却パイプ（蒸発器）、３  圧縮機、４  凝縮器、５  膨張弁、８，４１，４３  バイパス通路、９，４２，４４  電磁バルブ（開閉手段）、３２  メイン配管（冷媒量調節回路）、３３  サブ配管（冷媒量調節回路）、３４  電磁弁（冷媒量調節回路）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005090947.tif 000006
【図５】
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