JP2007322079A - 機能性脱氷刃による剥離型製氷機 - Google Patents

Abstract

【目的】
製氷板のサイズの自由度や脱氷時間の大幅な短縮化によって製氷板の単位面積当たりの製氷能力を大幅に増大させ、設定温度に即応した製氷を可能にする製氷機を提供すること。
【構成】
両端を製氷板支持部20によって仕切られ、表裏両面で氷結させる製氷板2の上端部両面に散水管4で水を供給し、氷結時には冷媒を製氷板2内に供給循環し、脱氷時においては製氷板2両前面の上下部に左右両端を渡って設定された2本のガイドレール8を左右に水平移動するスライド金具9で固定され、製氷板2面との間隔を常に一定に保持しながら、製氷板2両面の左右両端を移動するよう設計された機能性脱氷刃11によって脱氷し、更には散水製氷工程時に未凍結の水を受け止める受水槽5と、脱氷工程時には剥離氷が貯氷シュートに落下するように自動切り替えを可能にした角度可変の切り替えシャッター7を備えたものである。
【選択図】 図1

Description

この発明は機械剥離型製氷機に関し、特に平板型としては画期的な剥離方式による大幅な製氷効率の向上を図ったものである。

これまでの平板型製氷装置の脱氷法はホットガス、電熱ヒーター、超音波によるもの、またそれらを補助する水の補給や製氷板部材の温度による応力ひずみを利用した特異なもの（特許文献１）もある中、超音波式は古くから幾つか（特文献2など）散見はされるが、ほとんどホットガス融解方式が大勢を占めており、オーガ式の切削刃を別にすれば、脱氷刃による脱氷法はドラム型にしか見当らず、かって特許文献3に公開されるに止まっている。

特開昭64-12168号公報 特開昭64-28882号公報 特開平1-302083号公報

熱融解法とキャビテーションに依存した超音波振動による方法は、製氷面からの脱氷が十分でないことから安全のため脱氷時間を長くしたり、ホットガスと蒸発機の温度差を小さくするとか、脱氷の検知確認装置をわざわざ付設したり、また自重落下によるため一定の厚さまで製氷時間をかける必要から伝熱効率を低下させ、その上加熱融解による単なるロスだけでなく、製氷板上下部の融解にずれが生じるため融解の遅れた下部へ悪影響を及ぼす問題もあるなど、その製氷効率と氷質の低下は免れなかった。

一方、加熱ヒーターによる融解方式においても、融解時間の短縮には良くても気体とは違って均一な製氷板の加熱が容易ではなく、加えて、加熱融解処理の結果一旦生成された氷は、製氷時の温度以下の氷結晶に一部変化するため、それを考慮した温度設定をとれば当然コストアップに繋がっていた。

そこでより短時間で脱氷を可能にして、製氷時間と脱氷にタイムラグが生ずることのない確実な脱氷を可能にして、製氷板1枚当たりの製氷効率のアップと氷結時の設定温度に符合する結晶構造を保持した氷の製造法が求められていた。

特許文献3のものは公開に止まっているだけでなく、図示もなく、具体的な脱氷の所要時間や脱氷具の駆動法などについての実施の形態が全く明記されておらず、剥離するための動力低減や装置の複雑性回避の目的から、氷結面を固着防止の非粘着性物質で被覆し、内部には複数の伝熱管や伝熱板を配置した熱交換器で製氷が行われる構成を謳っているのみで、製氷板の形状も不明であり、何よりも「伝熱板面に添って往復動する単一或いは複数個からなる掻き取り器具を備えた構成」になっているのみである。

しかし「伝熱板面に単に沿うのみ」では、例えば脱氷刃が製氷板面より浮き上がり波打って移動することも容認され、刃を製氷板面と氷層間を確実に駆動することが出来ず、ホットガス方式と全く同様に脱氷ミスの問題が発生することは疑いない。

この掻き取り器具についてさらに大きな問題点は、特許文献3では「単一或いは複数個からなる掻き取り器具」とあるのみで内容には全く触れていないが、「掻き取り器具」と謳うからにはその先端には刃を備えていなければならないことから、若しそれが単一刃から構成される場合は、通常の製氷板面のひずみを考えれば当然脱氷ミスが発生し、また複数刃であれば構成次第で破損や変形する恐れも出てくる。

また、特許文献3において、能力アップを謳いながら、形状の不明瞭さから製氷板面の両面を活用することを一切触れることができないでいる。

若し、両面を全く逆向きに掻き取り動作を同時に行う場合には、片面だけとは全く異なる両者のバランスを図る技術的な問題も発生し、簡単ではない。

その上、ホットガス方式にも見られる現象で、未凍結水が氷回収シュートに流れ込み、剥離氷との分離回収が確実に行われ難い問題があるが、特許文献3においては、この問題には全く触れておらず、この未凍結水と剥離氷の分離問題が製氷機や蓄熱装置にとって必須一体の問題であることからすれば、その一体化も含め全自動化を果たした剥離型の製氷機開発は未だなく、本発明によるその開発の意義は極めて大きい。

そこでこの脱氷を短時間で確実に行うことが出来る強い駆動力を備えた特異な機能性剥離刃を開発した。

これを用いて剥離脱氷に要する時間を数秒に短縮し、その分全工程に占める製氷時間を長くとって製氷量を増加させ、製氷効率の向上及び設定温度通りの氷結を可能にすること。

請求項１にかかる発明は、主に脱氷メカニズムに関するものであるが、製氷板面から常に
等しく一定間隔に保持されたガイドレールを水平に移動するスライド金具で機能性脱氷刃
の両端を固定することによって、機能性脱氷刃の製氷板面からの間隔を常に一定に保持す
ることを可能にし、これによって刃が製氷板から浮くこともなく、氷層の確実な剥離脱氷
が可能となる。

つまり、ドラム型製氷機にブレード式が存在するのは、固定刃にしろ回転刃にしろ、「製氷
板との間隔が絶えず一定に保持できる構造になっている」からであり、刃を移動する場合
はその刃を駆動する力とその刃が製氷板面との間隔を絶えず等しく一定に保持する機能が
一対になってはじめて完璧なものが成立するといえ、単に「掻き取り器具を製氷板に沿っ
て往復動する」だけでは不成立である。

この場合、ガイドレールは長期の使用に耐え得るものであれば、その材質や断面の形状、
サイズを特に限定するものではなく、スライド金具も好ましくはレールと同質の素材の耐
蝕性金属で、はめ込み式のほかに挟みつけ形式など種々あるなか、はめ込み形式が最も安
全で堅牢である。

脱氷刃を駆動する形態としては、油圧式やネジ式なども可能だが、一例としてモーターに
直結するギアで駆動されるチェーンによる方法が最も好ましく、元の位置へのリターンも
短時間でスムーズに可能である。

また、本製氷機は製氷工程と水切り硬化、脱氷工程の３工程の流れに連動させて、未凍結
水と剥離脱氷の分離回収を確実に実行できるように自動調節設計された分離機能も備えた
ものであるが、一例として、工程変化に同調させた切り替えスイッチを用いて、シャッタ
ーモードを切り替え、製氷工程における未凍結水と脱氷工程で発生する剥離氷を異なる回
収口に落ちるようにすれば良い。

請求項2にかかる発明は、剥離脱氷がスムーズに実行されるよう図ったもので、若し単一
刃であれば製氷板との全体的な密着度が低く、脱氷ミスが発生することから小刃から成る
複数刃として密着度を高め、さらに氷層との衝撃による破損や変形を防止するため刃相互
間に少しのクリアランスを設けた。

つまり、この少しのクリアランスの有無が大きく効果を分けることが判明し、特にクリア
ランスについて記載のない先の特許文献3で謳う掻き取り器具とは明確に異なる特異な機
能性を有する器具ということができる。

請求項１の構成によれば、特異な機能性脱氷刃は、製氷板両前面の上下を左右に横切って絶えず製氷板面から一定の間隔を保ちながら、且つ左右水平に移動するように設計された駆動力に牽引されて製氷板前面を左右に移動することから、製氷板面から浮き上がったり、波打ったりすることもできず、製氷水切り後の剥離脱氷工程が短時間の内に確実に進行終了し、同刃は同じ駆動によって素早くまた元の位置に復帰することができる。

これら3工程に連動する切り替えシャッターが、脱氷モードになってから脱氷され、また製氷モードに戻るまでの所要時間は３０秒程度の時間で十分であり、製氷時間の全体に占める割合が増し、製氷効率アップを可能にしてくれる。

この切り替えシャッターとは、前工程で氷結されないで流下する水を傾斜する切り替えシ
ャッター板端から受水槽に流れ落とし、次の後工程では角度が切り替わって、生成剥離さ
れる氷は別の受け口に落とすことによって、未凍結水と剥離脱氷との明確な仕切りを可能
にするものである。

請求項2の構成によれば、隣接する相互の刃の間にクリアランスが存在するように複数個の刃から構成された特異な機能性脱氷刃に関するものであり、この少しのクリアランスに基づく機能が大きな効果を発揮する。

即ち、脱氷刃が製氷板面を完璧に捉えるためには、ガイドレールによる一定間隔保持機能だけでは十分とは言えず、更に板面の細かな部分的凹凸にも十部対応する機能が必要である。

そのためには、脱氷刃を垂直方向にクリアランスを介して小刃を複数個並ぶ形状に構成すれば、この部分的な凹凸に対しても各刃先の微妙な前後運動が発生し、板面が的確に捉えられ、一定間隔保持機能も相まってほぼ完璧な剥離動作が可能となる。

しかし、この場合若し複数刃であっても相互にクリアランスがなければ、氷層との衝突によって瞬間的に生じる刃相互の接触摩擦のため破損や変形もあり得るが、クリアランスがあればその衝撃を吸収し防止してくれる。

本発明によって、これまで平板型製氷機では不可能だった脱氷が数秒の時間内で迅速に行われ、且つ融解率がほとんど皆無の製氷から脱氷までの工程が製氷板両面において確立されたことによって、全工程に占める脱氷時間の割合が極端に減少し、逆に製氷時間の占める割合が大幅に増大したことによって合理的な熱交換効率、製氷効率がもたらされ、大幅な製氷能力アップとコストダウンが図られた。

更には、設定温度どおりの氷結を可能とし、目的に応じた氷の製造にも容易に適応できる。

また、氷層を厚くした自重落下に頼る製氷法から解放され厚さの自由度が増大した。

本発明の脱氷刃は、ガイドレールによる製氷板面からの一定間隔保持機能および複数刃による細かな前後変動機能、更にはクリアランス機能が相まって、氷層と板面との間を常時的確に掻くことが可能となり、脱氷ミスもなく、刃の破損や変形も防止でき、最後の自動切り替えシャッターによって未凍結水による濡れもない氷が回収できた。

図１にしたがって説明する。

冷凍機1を作動して製氷板2の温度を下げ、設定温度に到達した時点で散水ポンプ3によって散水管4より製氷板2両面上部から水を均等に散水して、製氷板2上に均一に氷結を進める。所定の厚さに氷結されたところで散水を止めるまでが散水製氷工程。

その後の未凍結水の氷結硬化を進めて受水槽5に流下しなくなったところまでが水切り硬化工程。

各工程変化に同調する切り替えスイッチによって、シャッター用モーター6が始動して切り替えシャッター７が、受水槽5への角度から貯氷シュートへ剥離氷が落ちるよう角度が切り替わってから、製氷板2前面上下部に板面から一定の間隔で、水平に設定された２本のガイドレール8を左右に移動するスライド金具9で、両端を固定されたクリアランス10を有する機能性脱氷刃11が、製氷板2表裏両面の左右の一端から、それぞれ逆方向に同時に移動する剥離動作によって、脱氷するまでが脱氷工程。

その後、脱氷刃11は直ちにリターンして元の位置に復帰し、切り替えスイッチが作動してシャッター用モーター6によって切り替えシャッター７も元の角度に切り替わり、散水結氷、水切り硬化、脱氷の主に３工程からなる全自動製氷ワンサイクルが終了するよう構成されている。

請求項1の実施の一例として、脱氷用モーター12にその駆動シャフト13で直結した駆動ギア14が製氷板2の両側壁15上下脇に水平に位置して2個ずつ、駆動ギア台座16に支持されて設置され、駆動ギア14の回転によって駆動される２本の駆動チェーン17が、ガイドレール8の内側に沿って、製氷板2上下を取り巻く形で回転し、その駆動によってスライド金具9で固定され機能性脱氷刃11が、製氷板2両面の氷層の端から端まで左右水平移動して剥離脱氷動作を行う構成とした。

機能性脱氷刃11の上下両端は、製氷板2からの間隔が一定に保持されたガイドレール8をはめ込み形式で左右に水平移動するスライド金具9と駆動チェーン17に同一箇所で固定する構成とした。

また、製氷工程時の未凍結水と脱氷工程で発生する剥離脱氷の仕分けの実施例として、製氷水切工程と脱氷工程の切り替えにタイミングを同調させたリミット切り替え板18によって、シャッター用モーター6が作動して切り替えシャッター７板が角度を切り替える構成とした。

請求項2の実施の一例として、機能性脱氷刃11は、1枚の縦長の台座に複数個の小刃19がボルトによって固定され、相互の刃の間を離して水平方向に所定のクリアランス10が発生する形状に構成した。

請求項１に記載の発明にあるとおり、冷凍機１によって所定温度（−15℃）に冷却され製氷板2上に、散水ポンプ3につながる散水管4から一様に流下した塩水は、極短時間（2.5min）で製氷板2上に氷層を所定の厚さに（３mm）成長させた後、上下の2点をスライド金具9で固定された機能性脱氷刃11が、ガイドレール8の内側に沿って製氷板2両面を脱氷用モーター12に直結した駆動ギア14に駆動される2本の駆動チェーン17に牽引されることによって極短時間（数秒間）で剥離脱氷が完了する。

本刃11は製氷面2から一定の間隔で保持されて上下部に水平に両端に渡って設置された
ガイドレール8を左右水平に移動するスライド金具9によって、その両端をしっかり固定
されていることから、それを牽引する２本の駆動チェーン17に多少の緩みがあっても製
氷板2面からの間隔は絶えず一定に保持され、さらに請求項2にある少しのクリアランス
10を設け垂直方向に複数個並べて構成される機能性脱氷刃11が、駆動チェーン17に牽
引されて、製氷板2面を浮き上がって前後運動することもなく、小刃19とクリアランス
10効果も相まって、脱氷ミスや刃の破損変形もなく一様に剥離脱氷し、終了後同じ駆動で
元の位置へのリターンも数秒間で可能である。

同時に、各工程変化に連動するよう設計された角度可変の切り替えシャッター7が、当初の水切りから脱氷モードへ転換して、また元の水切りモードに復帰するまでは数十秒（30sec）あれば十分である。

以上は本発明の剥離型製氷機の好適な実施例について説明したが、本発明は必ずしも本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更が可能であり、特に記載した具体的数値はこれに限定されるものではなく、製氷の各種条件や目的にしたがって決定されるべきものである。

本発明による実施の形態を示す正面図で、切り替えシャッターが脱氷モードにあって、脱氷刃が最初の位置から剥離脱氷を開始する前の状態である。

符号の説明

1 冷凍機
2 製氷板
3 散水ポンプ
4 散水管
5 受水槽
6 シャッター用モーター
7 切り替えシャッター
8 ガイドレール
9 スライド金具
10 小刃間に設けたクリアランス
11 機能性脱氷刃
12 脱氷用モーター
13 脱氷用モーターシャフト
14 駆動ギア
15 製氷機側壁板
16 駆動ギア台座17
17 駆動チェーン
18 リミット切り替え板
19 機能性脱氷刃を構成する小刃
20 製氷板支持部

Claims (2)

1. 氷結面に散水氷結させる製氷工程と散水を止めて氷結した氷を剥離する脱氷工程、その間を挟む水切り硬化の主に３工程からなる全工程において、冷媒を満たした表裏両面に散水される製氷板の上下部に、その板面から左右両端に渡って等しく一定間隔で設置されたガイドレールを移動するスライド金具で上下部を固定された機能性脱氷刃が、そのガイドレールの内側に沿って製氷板両面の両端を左右に移動するように設計された駆動力によって剥離脱氷し、その機能性脱氷刃の動きに連動して製氷水切り硬化工程時の未凍結水と、脱氷工程で脱氷される剥離氷が同一の受け口に落ちないよう自動調節設計された切り替えシャッターを備えた機能性脱氷刃による剥離型製氷機。
2. 上記の機能性脱氷刃が、垂直方向に並べた複数個の刃から構成され、相互に密着して繋がることなく、その間に一定のクリアランスを有する形状を備えた請求項１に記載の剥離型製氷機。
   

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