特開 2023-88521 製氷機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088521

(43)【公開日】2023-06-27

(54)【発明の名称】製氷機構

(51)【国際特許分類】

   F25C 1/045 20180101AFI20230620BHJP

   F25C 1/04 20180101ALI20230620BHJP

   F25B 39/02 20060101ALI20230620BHJP

   F25B 49/02 20060101ALI20230620BHJP

【ＦＩ】

F25C1/045 Z

F25C1/04 302Z

F25B39/02 M

F25B49/02 520B

F25B49/02 570Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021203305

(22)【出願日】2021-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000194893

【氏名又は名称】ホシザキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141645

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100076048

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜幾

(72)【発明者】

【氏名】関 和芳

(72)【発明者】

【氏名】加賀 進一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 義康

【テーマコード（参考）】

3L110

【Ｆターム（参考）】

3L110BA11

(57)【要約】

【課題】可燃性のある炭化水素ガスなどを冷媒として製氷部を冷却し得ると共に閉じた冷却空間に配置することができる製氷機構を提供する。
【解決手段】下方に開口する多数の製氷小室３２が形成された製氷部３１と、製氷部３１に設けられて冷凍回路２０を循環する液相冷媒を気化させて当該製氷部３１を冷却する冷却部２５と、を備え、冷却部２５で冷却した製氷部３１の製氷小室３２に供給した製氷水を氷結させて氷塊を形成するよう構成する。そして、冷却部２５において冷媒を気化する蒸発管１００を、冷媒が循環する内管１０２と、内管１０２が内部に挿通されて当該内管１０２との間に空間部１０６を形成する外管１０４とを有する多重管構造に形成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方に開口する多数の製氷小室が形成された製氷部と、前記製氷部に設けられて冷凍回路を循環する液相冷媒を気化させて当該製氷部を冷却する冷却部と、を備え、前記冷却部で冷却した前記製氷部の製氷小室に供給した製氷水を氷結させて氷塊を形成するよう構成されている製氷機構であって、
前記冷却部において冷媒を気化する蒸発管を、当該冷媒が循環する内管と、前記内管が内部に挿通されて当該内管との間に空間部を形成する外管とを有する多重管構造に形成した
ことを特徴とする製氷機構。

【請求項2】

前記製氷部が設けられる冷却空間から隔離されて外気の流通が許容された開放空間に、前記冷却部における蒸発管の端部が臨むよう構成されて、前記冷却空間内に位置している蒸発管の全体が多重管構造となっていることを特徴とする請求項１記載の製氷機構。

【請求項3】

前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に二酸化炭素が充填されていることを特徴とする請求項１または２記載の製氷機構。

【請求項4】

前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に充填されている気体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて制御手段が前記冷凍回路の動作を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の製氷機構。

【請求項5】

前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に充填されている気体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて制御手段が報知手段を制御して前記内管からの冷媒漏れを報知するよう構成されていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の製氷機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製氷小室が一方に開口するよう形成された製氷部を冷却部で冷却することで、当該製氷小室に供給された製氷水を氷結させて氷塊を形成可能に構成された製氷機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、氷塊を連続的に製造する自動製氷機には、下向きに向けて開放するよう製氷小室が形成された製氷部を冷却部で冷却する製氷機構を備えて、当該製氷部を冷却した状態で製氷水を下方から噴射供給することで氷塊を生成する噴射式の自動製氷機が知られており、このような自動製氷機が喫茶店やレストラン等の施設その他の厨房において好適に使用されている。このような噴射式の自動製氷機には、製氷部の製氷小室の開口を水皿により開閉自在に閉成して、該水皿から製氷小室へ製氷水を噴射供給するクローズドセル式や、製氷小室の開口を開放したままの状態で、下方から該製氷小室へ製氷水を噴射供給するオープンセル式が知られている。

【0003】

例えば、クローズドセル式の自動製氷機としては、例えば特許文献１に開示されるように、冷媒が循環する冷凍回路に接続した冷却部により製氷部を冷却する冷却機構を備えると共に、この製氷部の下側を塞ぐ閉成姿勢およびこの閉成姿勢から傾動して製氷部の下側を開放する開放姿勢との間で変位する水皿と、この水皿の下方に固定されて水皿と共に傾動する製氷水タンクとを備えている。このような自動製氷機では、製氷運転において水皿が閉成姿勢で保持されて、製氷水タンクに貯留された製氷水が循環ポンプによって水皿に送られ、水皿から冷却部で冷却された製氷部の各製氷小室に噴射供給される。そして、製氷運転で各製氷小室に氷塊が生成されると、製氷運転から除氷運転に移行し、除氷運転において水皿を閉成姿勢から開放姿勢に傾動すると共に、製氷部を加熱することで製氷小室から氷塊を離脱させて貯氷室へ案内するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１３８９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このような製氷機構を備えた自動製氷機などの装置は、冷却機構の冷却部を冷却する冷凍回路を循環する冷媒として、オゾン層を破壊する性質を有するクロロフルオロカーボン(ＣＦＣ)やハイドロクロロフルオロカーボン(ＨＣＦＣ)に代えて、ハイドロフルオロカーボン(ＨＦＣ)などの代替フロンが利用されることがある。しかしながら、このような代替フロンは、オゾン層の破壊作用はないものの地球温暖化係数が高いことが知られている。このため、近年はこのような代替フロンに代えて、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素(ＨＣ系)を冷媒として利用することで環境負荷の削減を図る取り組みが行われている。

【0006】

しかしながら、経年劣化や何らかの外的要因により冷媒配管が損傷した場合には、冷媒として利用している可燃性のある炭化水素ガスが漏出する可能性がある。特に、製氷部は断熱材で囲まれた冷却空間に設置されることから、冷却部において冷媒が流通する蒸発管が損傷した場合には、可燃性の冷媒が冷却空間に滞留することになることから、冷媒漏れに対する対策が必要になる。このような冷媒の漏出に対しては、冷媒を検出するガスセンサを設置したり、冷媒の漏出時に冷媒の供給を遮断する遮断弁を設置するなどの対策が考えられるものの、一般にガスセンサの検出精度の信頼性は低く、漏出した冷媒以外のガスに反応したり、またガスセンサに霜が付着した場合には漏出した冷媒の検出が不能になる懸念がある。また、高価なガスセンサや遮断弁を採用するため、コストが嵩む問題も指摘される。このため、製氷部が設置される冷却空間に可燃性のある炭化水素ガスなどを冷媒とした冷却機構を設置することは困難であった。

【0007】

そこで、本発明は、前述した従来技術に内在する前記課題を好適に解決するべく提案されたものであって、可燃性のある炭化水素ガスなどを冷媒として製氷部を冷却し得ると共に閉じた冷却空間に配置することができる製氷機構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】

【0008】

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、第１の発明は、
一方に開口する多数の製氷小室が形成された製氷部と、前記製氷部に設けられて冷凍回路を循環する液相冷媒を気化させて当該製氷部を冷却する冷却部と、を備え、前記冷却部で冷却した前記製氷部の製氷小室に供給した製氷水を氷結させて氷塊を形成するよう構成されている製氷機構であって、
前記冷却部において冷媒を気化する蒸発管を、当該冷媒が循環する内管と、前記内管が内部に挿通されて当該内管との間に空間部を形成する外管とを有する多重管構造に形成したことを要旨としている。
この発明によれば、冷却部の蒸発管において冷媒が循環する内管が外管の内部に挿通されていることにより、当該冷媒が蒸発管から漏出するのを効果的に防ぐことができる。すなわち、内管に腐食等に起因して孔空き(孔食)が発生したとしても、内管から漏出した冷媒を外管の内部に留まらせることができ、冷媒が外部に漏れ出すことを効果的に防ぐことができる。このため、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素ガスを冷媒に採用しつつ、冷却部が配置される冷却空間に冷却部を含む冷却機構を配置することができる。また、冷媒の漏れを検出するガスセンサや冷媒の漏出時に冷媒の供給を遮断する遮断弁などの検知精度に課題のある装置構成を設ける必要が無いから、冷却機構の信頼性を高めることができる。

【0009】

第２の発明は、
前記製氷部が設けられる冷却空間から隔離されて外気の流通が許容された開放空間に、前記冷却部における蒸発管の端部が臨むよう構成されて、前記冷却空間内に位置している蒸発管の全体が多重管構造となっていることを要旨とする。
この発明によれば、蒸発管の端部を開放空間に臨ませて冷却空間内に位置している蒸発管の全体を二重管構造とすることで、冷媒が冷却空間に漏れ出すことを効果的に防ぐことができる。

【0010】

第３の発明は、
前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に二酸化炭素が充填されていることを要旨とする。
この発明によれば、内管と外管との間の空間に熱伝導性に優れた二酸化炭素を充填することで、蒸発管を二重管構造としつつ冷却機構の冷却性能の低下を防止することができる。

【0011】

第４の発明は、
前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に充填されている気体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて制御手段が前記冷凍回路の動作を制御するよう構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、蒸発管内を流通する冷媒による温度変化に伴って変化する内管と外管との間の空間に充填されている気体の圧力を圧力検出手段で検出することができるから、当該圧力検出手段が検出する気体圧力に基づいて冷凍回路の運転状態を判別して冷凍回路の動作制御が可能になると共に、冷媒の漏れを圧力検出手段により検出することが可能になる。すなわち、圧力検出手段の検出に基づいて冷凍回路の運転制御が可能になると共に、冷媒の漏れがある状態か否かを早期に発見して、冷媒の漏れがある異常な状態で冷凍回路が運転されるのを防止することが可能になる。

【0012】

第５の発明は、
前記蒸発管において前記内管と前記外管との間の空間部に充填されている気体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて制御手段が報知手段を制御して前記内管からの冷媒漏れを報知するよう構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、圧力検出手段により検出した冷媒の漏出を速やかに報知して冷媒の漏れがある異常な状態で冷凍回路が運転されるのを防止することが可能になる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、可燃性のある炭化水素ガスなどを冷媒として製氷部を冷却し得ると共に閉じた冷却空間に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る製氷機構を備えた自動製氷機の概略構成を示す一部切欠斜視図である。

【図2】図１に示す自動製氷機に使用される冷凍回路と、この冷凍回路により冷却される製氷機構と、該製氷機構の下方に配設した貯氷室との概略構成を示す説明図である。

【図3】製氷機構の冷却部と製氷部とを示す概略図である。

【図4】蒸発管の断面を示す概略図である。

【図5】蒸発管の端部を断面で示す概略図である。

【図6】実施形態に係る蒸発管に圧力検出センサを取り付けた状態を示す概略図である。

【図7】実施形態に係る蒸発管に冷媒検出センサを取り付けた状態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明に係る製氷機構の好適な実施形態に関し、添付図面を参照しながら以下説明する。ここで、本実施形態では、図１に示すように、製氷部３１に下向きに設けた多数の製氷小室３２に対して下方から製氷水を噴射供給して多数の角氷を製造するセル方式の自動製氷機１０に用いられる製氷機構３０を例にして説明するものとする。

【0016】

図１に示すように、本実施形態に係る自動製氷機１０は、略箱形をなす筐体１１の内部上方に貯氷室１２が画成されると共に、筐体１１の下方に機械室１３が画成されている。そして、前記貯氷室１２の内部に製氷機構３０が配設され、製氷運転に際して製氷機構３０の製氷部３１で生成された氷塊Ｒが、除氷運転により落下して前記貯氷室１２内に貯留されるようになっている。また前記機械室１３には、図２で後述する冷凍回路２０を構成する圧縮機２１、凝縮器２２、および膨張手段２４等が配設されると共に、冷凍回路２０の一部を構成する冷却部２５は、貯氷室１２内において前記製氷部３１の上面に密着配置されている。すなわち、この実施形態において貯氷室１２は、冷凍回路２０により冷却される冷却空間となっている。

【0017】

前記製氷機構３０は、図２、図３に示すように、一方(混実施形態では下向き)に開口するよう製氷小室３２を内部に多数画成した前記製氷部３１と、当該製氷部３１に設けられて冷凍回路２０により循環する液相冷媒を気化させて当該製氷部３１を冷却する冷却部２５とを備えている。すなわち、冷凍回路２０の一部を構成して冷媒が循環する冷却部２５は、製氷機構３０を構成している。また、製氷機構３０は、前記製氷部３１の下方に位置するよう設けられて当該製氷部３１の製氷小室３２の開口を開閉可能な水皿３３と、該水皿３３の下部に一体に設けられた製氷水タンク３４とを備えており、水皿開閉機構３５の作動により水皿３３および製氷水タンク３４が一体的に傾動して製氷小室３２の開口を開閉するよう構成されている。ここで、前記水皿３３には、一方の端部側(図１、図２では左側端部側)に枢支軸３８が設けられて、当該枢支軸３８を中心に傾動し得るよう筐体１１の図示しない取付部材に支持されている。そして、前記水皿３３において前記枢支軸３８から離間する端部側(図１、図２では右側端部側)は、前記水皿開閉機構３５を構成するカムアーム３９に対してコイルスプリング４０を介して接続されている。これにより、前記水皿３３は、アクチュエータモータ４１を駆動して前記カムアーム３９を正逆回転させることで、前記枢支軸３８を中心として前記製氷部３１の製氷小室３２を下方から塞ぐ閉鎖状態と、該製氷部３１の製氷小室３２を開放するように下方に傾斜した開放状態とに姿勢変位するようになっている。

【0018】

前記製氷水タンク３４は、一方が深くなったバケット形状に形成されており、給水部５０から供給される製氷水を貯留し得るようになっている。なお給水部５０は、外部の上水道に接続する構成であっても、筐体１１の内部に備えた貯水タンクに接続する構成であってもよい。この実施形態では、給水部５０が外部の上水道に接続している。前記製氷水タンク３４の最深部分には送水ポンプ４５が配設されており、該製氷水タンク３４に貯留された製氷水を前記水皿３３に設けた噴射孔(図示せず)を介して前記製氷部３１の各製氷小室３２へ噴射供給し得るようになっている。更に、前記給水部５０は、上水道等の外部給水源に接続された給水管５１と、該給水管５１の途中に配設された給水弁５２とから構成され、該給水弁５２は機械室１３に配置された制御装置(図示せず)により開閉制御される。このように、この実施形態では、前記水皿３３、製氷水タンク３４および送水ポンプ４５により製氷部３１の製氷小室３２へ製氷水を供給する製氷水供給部を構成している。

【0019】

図２は、前記製氷機構３０、前記冷凍回路２０および前記貯氷室１２を概略的に示すものである。この冷凍回路２０は、気相冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮した冷媒を液化する凝縮器２２と、液相冷媒の圧力を低下させる減圧手段としての膨張手段２４と、液相冷媒を気化する冷却部２５とを冷媒管２６で接続して構成される。また前記圧縮機２１および凝縮器２２を結ぶ冷媒管２６ａの中間と、前記膨張手段２４および冷却部２５を結ぶ冷媒管２６ｂの中間にバイパス管２９が連通接続されると共に、該バイパス管２９にホットガス弁２７が設けられている。なお、前記膨張手段２４は、前記凝縮器２２で凝縮された高圧の液化冷媒を前記冷却部２５へ供給し、冷却部２５の蒸発管１００で膨張させて気化熱を奪うことで冷却部２５が取り付けられている前記製氷部３１を氷点下にまで冷却するものである。この膨張手段２４としては、細径キャピラリーチューブや弁体が使用されるが、本実施形態では膨張手段２４として膨張弁を使用している。また、図２において符号２３は、前記凝縮器２２を送風冷却するファンモータを示している。ここで、冷凍回路２０を循環する冷媒としては、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素系(ＨＣ系)の冷媒が採用されている。

【0020】

そして、前記冷凍回路２０は、製氷運転時には前記ホットガス弁２７を閉じた状態で圧縮機２１により冷媒を圧縮するよう制御装置により動作制御されて、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張手段２４、冷却部２５および圧縮機２１の順に冷媒が強制循環されると共に、循環する過程で冷却部２５で液相冷媒が気化することにより、製氷部３１が冷却されて製氷が行われる。また、除氷運転には、前記ホットガス弁２７を開いた状態で圧縮機２１により冷媒を圧縮するよう制御装置により動作制御されて、圧縮機２１、冷却部２５および圧縮機２１の順に冷媒が強制循環されると共に、圧縮された高温の冷媒(ホットガス)により冷却部２５が加熱されることで、製氷部３１が加温されて氷塊Ｒが製氷部３１から離脱して落下するようになっている。

【0021】

ここで、前記冷却部２５は、図１に示すように、管路を蛇行させた蒸発管１００が製氷部３１の上面に溶接などにより接合される。この蒸発管１００は、前記冷凍回路２０の冷媒が循環する内管１０２と、前記内管１０２が内部に挿通されて当該内管１０２との間に空間を形成する外管１０４とを有する二重管構造に形成されて、当該内管１０２の内側の空間を冷媒が流通するよう構成される。なお、内管１０２および外管１０４は熱伝導性に優れた銅やアルミニウムなどの金属材料で形成されている。

【0022】

前記蒸発管１００の前記内管１０２は、前記外管１０４の内面に接触しないよう当該外管１０４の内側に挿通するようにしてもよく(図４(ａ)参照)、外管１０４の内面に接触するようにして当該外管１０４の内側に挿通するようにしてもよい(図４(ｂ)参照)。外管１０４の内面に内管１０２を接触するよう構成する場合には、外管１０４の内面において製氷部３１に接合される側(図４(ｂ)の下側)に内管１０２が接するようにすることで、内管１０２の内部で気化する冷媒の熱伝達効率を高めることができる。また、本実施形態において内管１０２および外管１０４の夫々は、製氷部３１に面する側が長尺な楕円管に形成してあるが、内管１０２および外管１０４の一方或いは両方を円管に形成するようにしてもよい。

【0023】

また、前記蒸発管１００は、前記貯氷室１２を画成している壁材１１０を貫通して貯氷室１２の外側に両端部が臨むよう構成されている。すなわち、蒸発管１００の端部は、貯氷室１２から隔離されて外気の流通が許容された開放空間Ｓに臨むよう構成されて、貯氷室１２内に位置している蒸発管１００の全体が二重管構造となるよう構成してある(図３参照)。ここで、図１では壁部材１１０の図示を省略してあるが、壁材１１０としては、筐体１１の側面や背面、天面を画成する壁部材を利用するようにしてもよく、また筐体１１の内部に貯氷室１２と区画するように設けた部材であってもよい。そして、貯氷室１２の外側に貫通した蒸発管１００の両端部は、外管１０４の端部から内管１０２が延出しており、外管１０４から延出する内管１０２の一方に、膨張手段２４およびバイパス管２９が接続している流入側の冷媒管２６ｂが接続されると共に、外管１０４から延出する内管１０２の他方に、圧縮機２１に接続する流出側の冷媒管２６ｃが接続されている。なお、図３において、符号１２０は蒸発管１００の内管１０２と各冷媒管２６ｂ,２６ｃの接続部位を示しており、蒸発管１００の内管１０２と冷媒管２６とは、溶接により接続するようにしてもよく、また管継手などの接続部材を介して接続するようにしてもよい。

【0024】

また、図５に示すように、蒸発管１００の端部には、前記内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６を塞ぐ閉塞板１０８が設けられており、当該内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６が閉じた空間を形成するようになっている。このように空間部１０６が閉じた空間をなすよう形成することで、内管１０２に孔空き(孔食)が生じた場合でも内管１０２から漏れた冷媒を蒸発管１００の内部の空間部１０６に留まらせることができるようになる。

【0025】

ここで、内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６は、内管１０２内を流通する冷媒との間で熱交換し得る流体が充填されている状態とすることが好ましい。ここで、空間部１０６の流体として空気(大気)が充填されているようにしてもよいが、当該空間部１０６にブライン(冷媒)を充填するようにしてもよい。ここで、ブラインとしては、顕熱の熱容量によって熱を移動させる熱媒体であり、比熱が大きく、熱伝導率に優れ、不活性で腐食がないものを採用することができ、例えば塩化カルシウム水溶液やエチレングリコール水溶液、アルコールなどを採用することができ、特には伝熱性に優れたエチレングリコール水溶液が好適である。このように、内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６に熱伝導率に優れたブラインを充填することで、熱伝導効果の向上が期待でき、熱交換部ＨＥにおける熱交換効率を向上させ得る利点がある。

【0026】

また、蒸発管１００の内管１０２と外管１０４との間の閉じた空間を形成している空間部１０６に、二酸化炭素を充填するようにしてもよい。このように、内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６に熱伝導率に優れた二酸化炭素を充填することで熱伝導効果の向上が期待でき、冷却部２５(蒸発管１００)における熱交換効率を向上させ得る利点がある。更に、二酸化炭素を充填した場合は、内管１０２と外管１０４の間の空間部１０６で二酸化炭素の凝縮と気化が行われることにより、二重管構造の断面においてヒートパイプの働きをする。このため、蒸発管１００に二重管構造を採用することで、外管１０４の内側の空間に充填した二酸化炭素のヒートパイプの作用も相俟って、製氷部３１との間の熱交換効率を高めることができる。

【0027】

また、内管１０２と外管１０４との間の閉じた空間部１０６に充填する流体としては、温度変化により圧力が変化する二酸化炭素などの気体であることが好ましく、このような気体を充填した状態で空間部１０６の圧力を圧力検出センサ(圧力検出部)１１２で検出するよう構成することにより、圧力検出センサ１１２の検出圧力に基づいて冷凍回路２０の動作(製氷運転および除氷運転の切り替え)を制御可能にできる。ここで、本実施形態の蒸発管１００には、内管１０２と外管１０４との間の閉じた空間部１０６に二酸化炭素が充填されており、当該二酸化炭素の圧力を検出し得るよう圧力検出センサ１１２が設けられている(図３、図６参照)。具体的には、外管１０４に形成した孔部１０４ａに、圧力検出センサ１１２に繋がる圧力伝送管１１２ａが接続されており、前記空間部１０６に充填された二酸化炭素の圧力を圧力検出センサ１１２で検知可能に構成されている。この圧力センサ１１２は、前記制御装置に電気的に接続されており、圧力検出センサ１１２の検出圧力に基づいて制御装置が冷凍回路２０の動作を制御するよう構成されている。

【0028】

具体的に、製氷運転時には、蒸発管１００の内管１０２内を流通する冷媒の気化に伴って空間部１０６に充填されている二酸化炭素の冷却や、冷却された二酸化炭素の凝縮に伴って、圧力検出センサ１１２が検出する二酸化炭素の圧力が次第に低下する。このため、圧力検出センサ１１２の検出圧力が制御装置に予め設定した製氷完了圧力となった場合に、制御装置が製氷完了を判別して製氷運転を終了し、除氷運転に切り替えるように冷凍回路２０の動作を制御するよう構成されている。また、除氷運転時には、蒸発管１００の内管１０２内を流通するホットガスにより空間部１０６に充填されている二酸化炭素が加熱され、圧力検出センサ１１２の検出圧力が次第に上昇する。そして、製氷部３１から氷塊Ｒが離脱することにより二酸化炭素の加熱に伴って圧力検出センサ１１２の検出圧力が急速に高まるように変化する。このため、圧力検出センサ１１２の検出圧力が制御装置に予め設定した除氷完了圧力となった場合に、制御装置が除氷完了を判別して除氷運転を終了するように冷凍回路２０の動作を制御するよう構成されている。

【0029】

また、内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６には、外気圧および冷媒の充填圧力よりも高い圧力で二酸化炭素を充填してある。そして、圧力検出センサ１１２の検出圧力が制御装置に予め設定した閾値以下となった場合に制御装置が冷媒漏れ異常と判断するよう構成されている。すなわち、腐食等により外管１０４に孔あき(孔食)が生じて二酸化炭素が蒸発管１００の外部に漏出した場合に、圧力検出センサ１１２の検出圧力が閾値以下まで低下することで制御装置が冷媒漏れ異常として判断するようになっている。また、腐食等により内管１０２に孔あき(孔食)が生じた場合には、二酸化炭素の内管１０２側への漏出に伴って圧力検出センサ１１２の検出圧力が閾値以下まで低下することで制御装置が冷媒漏れ異常として判断するようになっている。ここで、製氷運転時と除氷運転時とで圧力検出センサ１１２の検出圧力の範囲が異なることから、制御装置が冷媒漏れと判断する検出圧力(閾値)は、製氷運転および除氷運転毎に異なった値に設定される。

【0030】

このように、蒸発管１００の空間部１０６に充填された二酸化炭素の圧力を圧力検出センサ１１２で検出することにより、内管１０２および外管１０４の両方の孔あき(孔食)による異常を検出することができるようになっている。そして、前記制御装置は、圧力検出センサ１１２の検出圧力に基づいて冷媒漏れと判断した場合に、自動製氷機１０に備えられている図示しない報知手段により冷媒漏れ異常を報知するよう構成されている。ここで、冷媒漏れ異常の報知方法としては特に限定されるものではなく、例えば表示パネルに警告表示を表示したり、スピーカから警報音を出力するなどにより実行することができる。

【0031】

更に、図３、図７に示すように、蒸発管１００に冷媒検出センサ(冷媒検出手段)１１４を設けられており、内管１０２の中を流通する冷媒の漏出を当該冷媒検出センサ１１４で検出可能に構成することが可能になっている。具体的には、図７に示すように、外管１０４に形成した孔部１０４ａに両端部が開口する側管１１６を取り付けて前記空間部１０６に連通するよう構成すると共に、この側管１１６の外側の開口端部の近傍に冷媒検出センサ１１４を配置してある。なお、冷媒検出センサ１１４としては、検出対象の冷媒(この実施形態では炭化水素ガス)を検出可能なセンサであれば従来公知のセンサを採用可能である。そして、この冷媒検出センサ１１４は、前記制御装置に電気的に接続されており、冷媒検出センサ１１４が冷媒を検出した場合に制御装置が冷媒漏れ異常と判断するよう構成されている。すなわち、腐食等により内管１０２に孔あき(孔食)が生じて、内管１０２の中を流通する冷媒が前記空間部１０６に漏出した場合には、漏出した冷媒が側管１１６を介して冷媒検出センサ１１４まで導かれることで冷媒漏れ異常として判断し得るようになっている。ここで、冷媒検出センサ１１４で検出した冷媒漏れ異常の報知方法としては特に限定されるものではなく、例えば表示パネルに警告表示を表示したり、スピーカから警報音を出力するなどにより実行することができる。また、製氷機１０は、冷媒検出センサ１１４および側管１１６の外側の開口端部を囲むように隔壁１１８が設けられており、冷媒検出センサ１１４の設置箇所周辺の雑ガスを冷媒検出センサ１１４が検出して冷媒漏れ異常と判断されないようにしてある。

【0032】

(実施形態の作用)
次に、本実施形態に係る自動製氷機１０の作用について説明する。自動製氷機１０では、製氷運転時に前記製氷水供給部により前記製氷小室３２の夫々へ製氷水を供給して製氷を行うと共に、製氷完了を検知して除氷運転に切り替えるよう制御装置が制御することで氷塊Ｒを製造する。すなわち、前記給水部５０の給水弁５２を開放制御して、該給水管５１から所定量の製氷水を前記製氷水タンク３４に供給する。更に、冷凍回路２０の冷凍運転を行い、前記製氷部３１の各製氷小室３２を氷点下にまで冷却する。また、前記送水ポンプ４５を作動させて、前記製氷水タンク３４に貯留されている製氷水を、下向きに開口する前記製氷小室３２の夫々に噴射供給して、各製氷小室３２に氷塊Ｒを生成していく。なお、前記製氷小室３２で氷結しなかった製氷水は、水皿３３に形成した戻り孔(図示せず)を介して前記製氷水タンク３４へ回収され、再び送水ポンプ４５により各製氷小室３２へ循環供給される。

【0033】

そして、圧力検出センサ１１２の検出圧力が制御装置に予め設定された製氷完了圧力となることで、製氷運転から除氷運転に移行するよう冷凍回路２０がの動作が制御される。具体的には、前記冷凍回路２０のホットガス弁２７を開いて、ホットガスを前記冷却部２５に供給して製氷部３１の温度を上昇させる。このとき、水皿開閉機構３５を駆動して前記水皿３３を所要角度に傾動させて製氷部３１を開放し、各製氷小室３２から離脱した氷塊Ｒを下方の貯氷室１２へ放出する。そして、圧力検出センサ１１２の検出圧力が制御装置に予め設定された除氷完了圧力となることで、制御装置が除氷完了を判別して除氷運転を終了するように冷凍回路２０の動作を制御する。具体的には、除氷運転の終了に伴い、圧縮機２１で圧縮された高温の冷媒が凝縮器２２に送られるよう前記冷凍回路２０のホットガス弁２７を切り替えると共に、前記水皿開閉機構３５を作動して前記水皿３３を閉鎖位置に移動させる。ここで、貯氷室１２には氷塊Ｒが満杯まで貯氷されたことを検出する貯氷検知スイッチ６０が設けられており、貯氷検知スイッチ６０が氷の満杯を検出していない状態の場合には、前述した製氷運転および除氷運転を繰り返し実行するよう各部が制御され、除氷運転の終了時に貯氷検知スイッチ６０が氷の満杯を検出することで、製氷運転が停止される。

【0034】

ここで、冷却部２５の蒸発管１００は、冷凍回路２０の冷媒が循環する内管１０２と、当該内管１０２が内部に挿通されて当該内管１０２との間に空間部１０６を形成する外管１０４とを有する二重管構造に形成され、冷媒が循環する内管１０２が貯氷室１２に露出しないように製氷部３１に取り付けられている。このため、蒸発管１００を流通する冷媒が貯氷室１２に漏出するのを効果的に防ぐことができ、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素ガスを冷媒に採用しつつ、製氷部３１が配置されている貯氷室１２内に冷却部２５を配置することができる。

【0035】

具体的に、貯氷室１２内に位置する蒸発管１００を、内管１０２と外管１０４との二重管構造として、内管１０２の内側の空間を冷媒が流通するように構成することで、腐食等が生じて内管１０２に孔空き(孔食)が発生したとしても、内管１０２から漏出した一次冷媒を外管１０４の内部に留まらせることができ、冷媒が外部に漏れ出すことを効果的に防ぐことができる。また、冷媒の漏れを検出するために、ガスセンサや冷媒の漏出時に冷媒の供給を遮断する遮断弁などの検知精度に課題のある装置構成を設ける必要が無いから、自動製氷機１０の信頼性を高めることができる。また、高価なガスセンサや遮断弁を必要としないことにより、製品の製造コストを低廉に抑制することができる利点がある。

【0036】

また、蒸発管１００を二重管構造とした場合でも、内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６に熱伝導性に優れた二酸化炭素を充填することで、蒸発管１００を二重管構造として冷媒の外部への漏れを効果的に防止しつつ冷却部２５の冷却性能の低下を防止することができる。

【0037】

更に、蒸発管１００の内管１０２に冷媒を流通させるようにした場合でも、冷媒の漏れを圧力検出センサ１１２や冷媒検出センサ１１４により検出することで、冷媒の漏れがある状態か否かを早期に発見して、冷媒の漏れがある異常な状態で冷凍回路２０や製氷機構３０が運転されるのを防止することが可能になると共に、冷媒の漏れがある状態を速やかに解消して復旧させることができるようになる。更に、冷媒検出センサ１１４を設ける場合に、当該冷媒検出センサ１１４や側管１１６の外側の開口端部を囲むように隔壁１１８を設けることにより、冷媒検出センサ１１４の設置箇所周辺の雑ガスの影響を抑制して冷媒の漏れを正確に検出することが可能になる。

【0038】

そして、蒸発管１００内を流通する冷媒による温度変化に伴って変化する内管１０２と外管１０４との間の空間部１０６に充填されている気体(二酸化炭素)の圧力を圧力検出センサ１１２で検出することで、前述したように当該圧力検出センサ１１２の検出圧力に基づいて自動製氷機１０の運転状態(製氷運転の完了および除氷運転の完了)を判別して冷凍回路２０の動作制御が可能になると共に、冷媒の漏れを圧力検出センサ１１２により検出することが可能になる。すなわち、自動製氷機１０の運転制御と、冷媒の漏れがある状態か否かの判別を圧力検出センサ１１２の検出圧力に基づいて兼用して行うことが可能になる。このため、従来の自動製氷機において製氷運転の完了や除氷運転の完了を検出するために用いられているサーミスタなの温度センサを省略することができるから、自動製氷機１０の簡略化を図りコストを抑制することができる利点がある。

【0039】

(変更例)
本発明に係る製氷機構としては、前述した実施形態に示すものに限られるものではなく、種々の変更が可能である。

【0040】

(１) 圧力検出センサ１１２および冷媒検出センサ１１４により蒸発管１００からの冷媒の漏れを検出するよう構成したが、圧力検出センサ１１２および冷媒検出センサ１１４の一方または両方を省略することもできる。また、圧力検出センサ１１２や冷媒検出センサ１１４の配置位置は任意に変更することができ、圧力検出センサ１１２を貯氷室１２に配置したり、冷媒検出センサ１１４を貯氷室１２の外側に配置するようにしてもよい。
(２) 蒸発管１００を形成する内管１０２や外管１０４は単層の配管に限らず複層の配管を採用することができる。
(３) 蒸発管１００としては内管１０２および外管１０４を備えた二重管構造に限られるものではなく、３つ以上の管体を同心状に挿通した多重管構造として、冷媒が循環する管体の外側に別の管体が位置するようにして、当該管体の間に空間部を備えるよう構成してもよい。
(４) 蒸発管１００の内管１０２内を流通させる冷媒としては炭化水素ガスに限定されるものではなく、アンモニアや二酸化炭素などの従来公知の冷媒を採用することができ、また複数の気体を混合した混合冷媒を用いるようにしてもよい。
(５) 実施形態では、製氷小室３２の開口を水皿３３で塞いだ状態で製氷水を噴射供給する所謂クローズドセル式の自動製氷機１０に本発明に係る製氷機構３０を適用する場合を例にして説明したが、製氷小室３２の開口を開放した状態で製氷水を噴射供給する所謂オープンセル式の自動製氷機の製氷機構に適用することも可能である。また、自動製氷機に限らず、冷凍庫や冷凍・冷蔵庫、ショーケースおよびプレハブ庫等の所謂貯蔵庫など製氷機構を備えた従来公知の装置に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0041】

１２ 貯氷室(冷却空間)，２０ 冷凍回路，２５ 冷却部，３１ 製氷部
３２ 製氷小室，１００ 蒸発管，１０２ 内管，１０４ 外管
１１２ 圧力検出センサ(圧力検出手段)，Ｓ 開放空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】