JPS631160Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、給水弁の開閉制御を行うタイマの
設定時間を自動的に可変調節し得るようにして、
製氷機の電源投入時における初回の製氷サイクル
と２回目以降に反復される製氷サイクルとで製氷
用水タンクへの給水時間を相違させるようにし
て、前記タンク中に貯留される製氷用水の不足お
よび過剰供給による水の浪費等の問題を解決した
自動製氷機に関するものである。

下方に開口する複数の製氷小室を有する製氷室
の頂部に冷凍系に接続する蒸発器を蛇行配置し、
前記製氷小室に水皿を介して製氷用水を噴水供給
して結氷を行い、当該製氷の完了を感温素子によ
り検知して蒸発器にホツトガスを供給すると共に
前記水皿を傾動させて除氷運転に入るように構成
した自動製氷機では、タイマにより時間制御され
る給水弁を介して１製氷サイクルに必要な分量の
水が製氷用水タンクに供給されるようになつてい
る。そして従来の自動製氷機では、除氷運転に際
して水皿およびその下方に併設した製氷用水タン
クを傾動させ、タンク中の製氷残水および除氷サ
イクル中に前記給水弁から水皿に放出供給される
除氷水の全てを機外に排出する構成となつてい
る。このように、除氷サイクル時にタンク中に残
留する製氷用水およびこの間に供給される除氷
水、その他水皿から融解剥離された若干の薄氷を
全て機外に排出することは、消費水量を増大させ
て不経済であるばかりでなく、新たにタンク中に
供給された常温の製氷用水を全て次の製氷サイク
ルで使用するため、製氷時間および電力使用量が
嵩む等の欠点として指摘される。

そこで前記欠点を解決するため本件出願人は、
先の製氷サイクルで使用され充分冷却されている
製氷残水および除氷中に供給される除氷水から成
る混合水を製氷用水タンク中に所定量だけ残留さ
せ、これを次の製氷サイクルで再使用するように
して節水を図り、併せて製氷時間および使用電力
量の短縮を実現した製氷機を提案し、考案「製氷
機」（実願昭58−123246号、実公昭61−046370号）
として実用新案登録出願の手続を完了した。この
製氷機は、製氷用水の節約および製氷時間の短縮
という観点からは大きな効果が得られるものであ
るが、その反面、製氷用水タンクへの水の供給は
タイマにより設定された時間だけ開放する給水弁
を介して行うものであるため、製氷機を新規に据
付けて製氷運転を開始する場合のように電源投入
時における初回の製氷サイクルでは、タンク中へ
の製氷用水の供給不足を来たして不完全な形状の
氷塊しか得られない欠点があつた。そこでその対
策としてタイマの設定時間を長くすることが考え
られるが、これでは２回目以降の製氷サイクルに
おいて、タンク中に必要水量が確保されているに
も拘らず過剰に製氷用水が供給されて機外へ無駄
にオーバーフローしてしまうことになり、節水型
製氷機におけるタイマ制御回路としては不適当で
ある。

本考案は前述した欠点を解決するべく新たに提
案されたものであるが、本考案の理解に資するた
め、内容の説明に先立ち節水型製氷機の街略構成
および前記欠点が生ずる理由について更に詳細に
述べることとする。第１図および第２図は、製氷
用水の節約および製氷時間の短縮を達成し得る節
水型製氷機の概略構造を示すものであつて、参照
符号１０は下向きに開口する多数の製氷小室１２
を碁盤目状に画成した製氷室を示し、この製氷室
１０の頂面には冷凍系に接続する蒸発器１４が密
着的に蛇行配置されている。製氷室１０の下方に
は水皿１６が配設され、この水皿１６はその一端
部において枢軸１８により傾動自在に枢支される
と共に、他端部はカムレバー３４の先端部との間
に弾力的に介装したコイルスプリング１７により
懸吊支持されている。前記カムレバー３４は後述
するアクチユエータモータAMに接続して連動す
るようになつており、除氷サイクル時には前記モ
ータAMにより駆動されて水皿１６を斜め下方に
傾動させ、製氷室１０の下面を開放するようにな
つている（第２図）。また前記水皿１６の下方に
は、１回の製氷サイクルに必要とされる分量の製
氷用水を貯留する製氷用水タンク２０が近接配置
され、この製氷用水タンク２０も水皿１６と共に
傾動可能に構成されている。前記製氷用水タンク
２０には、後述するタイマにより開閉制御される
給水弁WVおよびこれに接続する給水管２２を介
して製氷用水が供給貯留され、この製氷用水はポ
ンプ２４を介して水皿１６の下部に設けた給水管
２６に供給され、前記水皿１６に穿設されかつ前
記給水管２６とも連通する噴水孔２８を介して製
氷小室１２中に噴射供給されるようになつてい
る。なお前記カムレバー３４には、第３図に示す
切替スイツチSWの切替操作を行う切替レバー３
６が所定角度で取付けられていて、製氷用水タン
ク２０が水平位置にある場合は切替スイツチSW
の接点を第３図において（ｃ−ａ）接続とし、傾
止位置にある場合は（ｃ−ｂ）接続に切替えて、
製氷用水タンク２０を夫々の位置において自動的
に停止させるようになつている。

前記製氷用水タンク２０の側壁部には、適宜の
形状をしたオーバーフロー管３０の一端部が連通
接続され、他端部はタンク下方に配設したドレン
パン３８に向けて開口している。そしてタンク２
０が第１図に示すように水平姿勢を保持した製氷
サイクル位置にあるときは必要な製氷水量レベル
Ｃ（例えば6.5）を確保し、また第２図に示すよ
うに傾止した除氷サイクル位置にあるときは、製
氷水量レベルＤ（例えば５）を確保し、何れの
場合も余剰の供給水は前記オーバーフロー管３０
からドレンパン３８に溢出させ、排出口４０より
機外へ排出するよう位置設定されている。

そして第１図に示す如く水皿１６および製氷用
水タンク２０を水平姿勢に保持した状態で製氷運
転を開始すると、蒸発器１４により冷却された各
製氷小室１２中に製氷用水が噴水供給され、氷結
の進行に伴い角氷が徐々に形成される。このとき
第３図において切替スイツチSWは（ｃ−ａ）接
続となつており、製氷検知サーモスイツチTh₁は
開放状態にあると共に除氷検知サーモスイツチ
Th₂は（ｅ−ｇ）側に投入されている。またタイ
マTMと共働する常開接点TM−ａは開放してい
る。そして当該製氷サイクルの終期におけるタン
ク２０中の製氷用水は、氷の成生に費消された結
果として、その残留水位はラインＥ（例えば3.2
）にまで下つている。なお製氷小室１２中にお
ける未氷結残水は、水皿１６に前記噴水孔２８と
隣接して穿設した排水孔３２を介してタンク２０
中に回収され、再度ポンプ２４により圧送されて
循環するようになつている。

製氷が完了すると、第３図において製氷完了検
知サーモスイツチTh₁が作動してその接点を閉成
（オン）し、当該接点および切替スイツチSWの
接点間（ｃ−ａ）を介してアクチユエータモータ
AMに通電するため、カムレバー３４が回動して
水皿１６および製氷用水タンク２０を第２図に示
すように斜め下方に傾動させる。このカムレバー
３４の回動動作に伴い、これに設けた切替レバー
３６が切替スイツチSWを押圧して、接点（ｃ−
ｂ）間の接続に切替える。これにより除氷検知サ
ーモスイツチTh₂の接点（ｅ−ｇ）を介してホツ
トバルブHVが通電付勢され、当該バルブの開放
によりホツトガスが前記蒸発器１４に供給されて
製氷小室１２を加温し、製氷小室１２からの脱氷
を促進する。またスイツチSWの前記切替作動に
より給水弁制御タイマTMへの通電は停止され、
当該タイマに内蔵したリレーＸと共働する常開限
時接点TM−ａを閉成（オン）し、給水弁１８を
開放して除氷水を給水管２２を介して水皿１６に
供給する。この除氷水は、水皿上に氷結した薄氷
を融解して剥離させると共に熱交換により冷却さ
れ、その後製氷用水タンク２０中に回収される。
この除氷水の供給は、除氷検知サーモスイツチ
Th₂が除氷を検知して製氷用水タンク２０を原位
置まで復帰させた後も若干時間継続し、タンク２
０中の水質の低下した製氷残水と混合稀釈されて
前記水質低下を防止する。なおタンク傾止状態に
おいて前記混合水は、オーバーフロー管３０によ
り水位Ｄ（例えば５）が確保されるようになつ
ている。

除氷サイクルが進行すると、製氷検知サーモス
イツチTh₁の接点は復帰してオフとなり、その後
に各製氷小室１２から角氷が一挙に解放されて水
皿１６上を滑落し、図示しない貯氷庫に回収され
る。そして除氷検知サーモスイツチTh₂の接点
（ｅ−ｇ）が開放すると共に別の接点（ｅ−ｆ）
が閉成して前記モータAMを逆転駆動させ（なお
これに伴いホツトバルブHVは閉成して、ホツト
ガスの供給を停止し、冷媒ガスの流通が再開され
る）、水皿１６および製氷用水タンク２０は第１
図に示す原位置に回動復帰する。またこの復帰動
作に伴い切替スイツチSWの接点も（ｃ−ａ）接
続に復帰してタイマTMへの通電が再開され、設
定された時間（例えば５秒）だけ給水弁WVは更
に開放を続けて、製氷用水タンク２０中の水が製
氷に必要な水位Ｃ（例えば6.5）になるまで補給
を行つた後、常開接点TM−ａを開放して給水弁
WVを閉じる。以上の製氷サイクルおよび除氷サ
イクルのタイミングチヤートを第４図に示す。

次に製氷用水タンク２０への給水量および給水
時間の関係について検討する。いま給水弁HVの
給水量を３／分とし、１製氷サイクルに必要な
製氷水量を6.5（第１図の水位Ｃ）と仮定する。
この時の給水弁HVの開放時間を実際の装置につ
いて実測すると100秒で、その内訳は次の通りで
ある。

(A) 製氷用水タンクが傾動停止している時間
T₁：60秒 (B) 製氷用水タンクが上昇して原位置に復帰する
までの時間 T₂：35秒 (C) タイマTMに通電されてこれが作動し、その
共働接点TM−ａが閉成するまでの設定時間
T₃：５秒 ところで製氷用水タンク２０が傾動停止してい
る状態にあるとき、先の製氷サイクルで費消され
た残りの製氷用水は前述した通り3.2（第１図
で水位Ｅ）であるが、これに停止中の60秒間（＝
T₁）に３の除氷水が供給されるからその総計
は6.2となる。従つて傾止状態にあるタンク２
０中の水量は、前記オーバーフロー管３０により
確保される製氷残水と除氷水との合計からなる混
合水量５に対応する水位Ｄを越えることにな
る。しかも製氷水タンク２０の回動復帰に要する
35秒（＝T₂）およびその後のタイマTMの動作
時間５秒（＝T₃）の間に２の新たな水が供給
されるから、水平状態に回動復帰したタンク２０
中の水量は製氷に必要な水量6.5が充分に確保
される。なお若干の超過分は、オーバーフロー管
３０を介して機外へ排出される。

ところで、このように通常の製氷サイクルを反
復する間はタンク中の製氷残水に新たな補充水が
混合されて水質が改善され、また製氷用水の節約
と製氷時間の短縮が図られて問題はないが、製氷
機を新たに据付けて製氷運転を開始する場合の如
く最初の製氷サイクルに入るときは、以下の問題
点が内在している。すなわち初回の製氷サイクル
では製氷用水タンク２０中の製氷残水量は零
（０）であり、しかも製氷小室１２も常温で未冷
却状態にあるため、除氷検知サーモスイツチTh₂
は第３図において接点（ｅ−ｆ）間で接続されて
いるので、製氷機の電源投入と同時に製氷用水タ
ンク２０は傾動して切替スイツチSWを（ｃ−
ｂ）間の接続に切替え、これにより製氷用水タン
ク２０は回動上昇を開始する。この状態時におけ
る給水弁WVの開弁時間は40秒であつて、その内
訳は次の通りである。

(A) 製氷用水タンクが傾動停止している時間 ０秒 (B) 製氷用水タンクが上昇して製氷待機姿勢に入
るまでの時間 35秒 (C) タイマTMの動作時間 ５秒 この40秒間でタンク２０中に供給される製氷用
水の量は２であつて、これは１回の製氷サイク
ルに必要とされる製氷水量6.5に対し4.5の大
幅な不足を生じている。このように製氷用水が不
足した状態で最初の製氷運転を行うと、形成され
る氷塊は不完全な形状で量目不足のものとなる。
このような最初の製氷サイクル開始時における給
水量不足の対策としては、タイマTMの整定時間
を長く設定し、給水弁WVが開放している時間を
長くして給水量の不足分を補えばよい訳である
が、前記不足分の4.5を補充するのに必要とさ
れる開弁時間は90秒にもなる。従つて最初の製氷
サイクル開始時には設定時間95秒で必要水量を充
分に賄い得るが、２回目以降に反復される製氷サ
イクルでは、タイマTMの動作時間は５秒で足り
るところを95秒（90秒＋５秒）超過するため、水
量にして4.5もの水を余分に機外に排出するこ
とになり、前記節水型の製氷機におけるタイマ制
御回路としては不適当である。

本考案はこのような事情に鑑み提案されたもの
であつて、製氷用水タンクに水を供給する給水弁
の開放時間を、初回の製氷サイクルと２回目以降
に反復される製氷サイクルとで相違させるよう、
その整定時間を自動的に可変調節し得るようにし
たタイマを備える自動製氷機を提供して、最初の
サイクルでの製氷用水の供給不足およびその後の
サイクルでの製氷用水の過剰供給を未然に防止す
ることを目的とする。

第５図は本考案に係る自動製氷機の要部をなす
タイマ回路の基本構成を示し、このタイマ回路は
第３図に示す除氷制御回路中のタイマTMにその
まま置換接続されるものである。第５図に示すタ
イマ回路は、外来の信号により電圧レベルをハイ
（high）またはロー（low）に切替えて後段に設
けたカウンタにリセツト入力またはセツト入力を
与えるセツト回路４０と、発信回路４２から到来
する発信パルスの計数を前記セツト入力を受けて
開始するカウンタ４４と、前記カウンタ４４から
のバイナリー出力をＤ／Ａ変換器４６において
Ｄ／Ａ変換し、パルス積算値に比例して上昇する
電圧を非反転入力端子V⁺ _ioに加えると共に反転入
力端子V^- _ioに設定基準電圧を加えて両電圧の比較
を行うコンパレータ４８と、前記コンパレータ４
８に入力する基準電圧値を設定するための分圧抵
抗Ｒと、前記分圧抵抗に並列に抵抗を介装して設
定基準電圧を降下させるスイツチング回路TR
と、製氷機の電源投入の初回時のみ作動して所定
時間経過後に出力を反転させて前記スイツチング
回路TRを付勢し、これにより前記設定基準電圧
値を変化させ前記コンパレータ４８からの出力時
間を変化させるタイマ回路５０と、前記コンパレ
ータ４８からの出力によつて給水弁WVの開閉を
行うリレー回路５２とから基本的に構成されてい
る。

前記リセツト回路４０は基本的にホトカプラか
らなり、当該ホトカプラに内蔵した発光ダイオー
ドLEDのアノードは、抵抗R₁および端子T₁を介
して第３図の回路に示す切替スイツチSWのａ接
点に接続され、また当該ダイオードのカソードは
一方の電源供給ラインに端子T₃を介して接続さ
れている。前記ホトカプラに内蔵したホトトラン
ジスタPTRはエミツタ接地され、そのコレクタ
は抵抗R₂を介して他方の電源供給ラインに接続
されると共にカウンタ４４の入力端子Ｔにも接続
されている。なお前記カウンタ４４には発信器４
２からの発信パルスが供給されるようになつてい
る。

前記カウンタ４４からのバイナリー出力はＤ／
Ａ変換器４６に入力され、ここでＤ／Ａ変換され
た後コンパレータ４８の非反転入力端子V⁺ _ioに入
力されている。また前記コンパレータ４８の反転
入力端子V^- _ioは抵抗R₃および抵抗R₄の結合点に接
続されて、この抵抗分圧により設定される基準電
圧の印加を受けるようになつている。

タイマ回路５０は、製氷機の電源投入後の所定
時間（例えば4.5の不足分を補充するに足りる
90秒以上で、かつ最初の製氷サイクルに要する時
間の範囲内）を経過したとき作動してハイ
（high）の電圧を出力し、スイツチングトランジ
スタTR₂に抵抗R₆を介してベース電圧を加える
ものである（このトランジスタTR₂は、エミツタ
接地されると共にコレクタを抵抗R₅を介して前
記分圧抵抗R₃，R₄の結合点に接続している）。す
なわち、このベース電圧の印加により前記スイツ
チングトランジスタTR₂がスイツチング動作して
コレクタ電流が流れ、これにより前記抵抗R₄と
並列に抵抗R₅が介装されることになつて、当該
基準電圧を２回目以降の製氷サイクルで要求され
るタイマ設定時間５秒に応答する低い電圧値に変
化させ得るように構成してある。

次にこのように構成した本考案に係る製氷機の
作用および効果について説明する。第１図および
第２図に関連して説明した節水型の製氷機につ
き、いま最初の製氷サイクルを開始するべく電源
を投入したものとする。製氷用水タンク２０は第
２図に示すように斜め下方に傾動するが、除氷検
知サーモスイツチTh₂は接点（ｅ−ｆ）間が接続
しているため、モータAMが逆付勢されて製氷用
水タンク２０は回動し水平な原位置に復帰する。
これにより切替スイツチSWは接点（ｃ−ａ）間
に切替えられ、第３図に示す回路中のタイマTM
の端子t₁およびt₃に通電がなされる。このため発
光ダイオードEDが発光し、ホトカプラに内蔵し
たホトトランジスタPTRのベースを感光させて
これに電圧を印加し、コレクタ電流を流して導通
させることによりカウンタ４４への入力電圧をハ
イ（high）からロー（low）にする。前記カウン
タ４４には、前述したように発信器４２から発信
パルスの供給がなされているが、前記ロー
（low）レベルの信号のセツト入力によりカウン
タ４４は前記パルスの計数を開始し、そのバイナ
リー出力をＤ／Ａ変換器４６に供給する。Ｄ／Ａ
変換器４６の出力は前記カウンタ４４の計数値に
比例した電圧上昇として現われ、その出力がコン
パレータ４８に非反転入力端子V⁺ _ioに入力される。
なお前記分圧抵抗R₃，R₄により設定された基準
電圧はコンパレータ４８の反転入力端子V^- _ioに印
加されている。そして前記コンパレータ４８は、
その非反転入力端子V⁺ _ioに印加された電圧が反転
入力端子V^- _ioに印加された設定電圧を超過すると、
出力信号をロー（low）からハイ（high）に変化
させ、これによりリレー回路５２に設けたスイツ
チングトランジスタTR₃をスイツチング動作さ
せ、リレーＸを励磁することによりこれと共働す
る常開接点TM−ａを開放して給水弁WVを停止
させるようになつている。従つてコンパレータ４
８における設定基準電圧を変化させることによ
り、タイマ設定時間を可変調整し得る電圧設定型
の給水弁制御用タイマ装置が構成されていること
になる。このタイマ設定時間は、前記基準設定電
圧値を高くすれば長くなり、また当該電圧値を低
くすれば短くなるものである。

本実施例に示すタイマ回路５０は、例えばコン
デンサＣと抵抗Ｒとからなる積分回路を利用した
CR遅延方式を採用したものであり、コンデンサ
の充電電圧がある一定の電圧に達つしたときに出
力して状態反転し、そのまま安定する。

次いで製氷機の電源を投入すると前記タイマ回
路５０に通電されるが、このとき当該タイマ回路
５０はその設定時間が完了してタイムアツプする
まではその出力はロー（low）になつているの
で、スイツチングトランジスタTR₂は非導通状態
にあり、従つてコンパレータ４８の反転入力端子
V^- _ioに印加される電圧は抵抗R₃と抵抗R₄との分圧
で決定された充分大きい値になつていて、当該コ
ンパレータからの指令が出力されるまでの時間は
長く設定される。すなわち最初の製氷サイクルに
入ると、前述したように製氷用水タンク２０は一
旦傾動してから水平状態に復帰するが、このとき
切替スイツチSWが（ｃ−ｂ）接続されてタイマ
回路５０をオフにしTM−ａをオン作動させるこ
とにより給水弁HVが開放する。そしてタンクの
上昇に要する時間35秒とタイマ回路５０の設定時
間90秒との総計時間が経過するまで給水され、こ
の充分長い設定時間の間に最初の製氷サイクルに
必要な製氷用水6.5が供給される。

タイマ回路５０の所定の設定時間（例えばタン
ク２０中の製氷用水量6.5を補充するに足りる
時間130秒以上で、かつ最初の製氷サイクルに必
要な20分以内の時間）が経過すると、その出力は
ハイ（high）になつてスイツチングトランジスタ
TR₂にベース電圧が印加され、コレクタ電流が流
れて導通状態となる。このため分圧抵抗R₄と並
列に新たに抵抗R₅が入ることになつて、コンパ
レータ４８の反転入力端子V^- _ioに入力する電圧は
降下し、２回目以降の製氷サイクルにおけるタイ
マ設定時間は短くなる。すなわち前記コンパレー
タに入力する設定基準電圧が、２回目以降の製氷
サイクルで必要とされるタイマ設定時間、例えば
５秒が得られるような値になるよう、抵抗R₃，
R₄，R₅の値を設定することにより、２回目以降
では先に述べたシーケンス通りに作動して、必要
製氷水量6.5が供給確保される。

このように本考案に係る自動製氷機によれば、
タイマ回路の設定時間を130秒から初回の製氷サ
イクル時間、例えば20分の範囲内にしておけば、
最初の製氷サイクルでは前記コンパレータからの
指令が出力されるまでの時間は充分長くなつて給
水弁の開放時間も長くなり、２回目以降の製氷サ
イクルでは前記コンパレータからの指令が出力さ
れるまでの時間は短くなつて当該給水弁の開放時
間を短く設定することができる。従つて本考案に
係る製氷機は前述した如き製氷用水の不足や過剰
供給を招くことがなく、また生成される角氷は完
全に生長したものが得られる等、経済的な製氷運
転を達成し得るものである。しかも前記タイマ回
路の設定時間はその許容範囲が非常に広く、また
厳密な精度は要求されないため、安価で簡単な回
路が使用できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は節水型製氷機の概略構造
を示す説明図、第３図は第１図に示す製氷機の除
氷制御回路、第４図は第３図に示す回路を作動さ
せた時のタイミングチヤート図、第５図は本考案
に係る製氷機のタイマ制御回路の実施例を示す回
路図である。 １０……製氷室、１２……製氷小室、１６……
水皿、２０……製氷用水タンク、２２……給水
管、WV……給水弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 下方に開口する多数の製氷小室を画成した製氷
   室と、前記製氷室の下方に設けられ前記製氷小室
   に製氷用水を噴水供給する水皿と、前記水皿の下
   方に設けられ１製氷サイクルに必要な分量の製氷
   用水を貯留する製氷用水タンクと、前記製氷用水
   タンクに水を供給する給水管に接続する給水弁と
   を有し、電圧値を変化させることにより設定時間
   を可変させ得る電圧設定型のタイマ制御回路を設
   けて前記給水弁の開閉制御を行い、除氷運転時に
   前記水皿および製氷用水タンクを斜め下方に傾動
   させて除氷を行うよう構成した自動製氷機におい
   て、前記電圧設定型のタイマ制御回路に入力する
   電圧を基準値に設定するための分圧抵抗と、前記
   分圧抵抗に並列に抵抗を介装して設定電圧を降下
   させるよう機能するスイツチング回路と、製氷機
   への電源投入の初回時のみ作動して前記スイツチ
   ング回路を付勢するタイマ回路とを設け、これに
   よつて前記給水弁の開放時間を最初の製氷サイク
   ルと２回目以降の製氷サイクルとで相違させるよ
   う構成したことを特徴とする自動製氷機。