JP2010276285A

JP2010276285A - 製氷機

Info

Publication number: JP2010276285A
Application number: JP2009129612A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Seki; 和芳関; Masayuki Kuroyanagi; 正行黒柳; Yasuoki Mizutani; 保起水谷
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】製氷機をコンパクトにする。
【解決手段】製氷機１０は、蒸気圧縮式の一次回路とサーモサイフォンからなる二次回路とを熱交換器ＨＥで熱的に接続した冷却装置３８を備えている。二次回路は、熱交換器ＨＥに設けられて一次回路の一次熱交換部と熱交換可能な二次熱交換部および製氷機構の冷凍ケーシング２２に接するように設けた蒸発器を二次冷媒配管で接続して構成され、二次冷媒を自然循環させて蒸発器により冷凍ケーシング２２を冷却する。熱交換器ＨＥは、蒸発器より上方で、製氷機構２０の上部に設けた放出部３２のスパウト３３の横側に配設される。
【選択図】図１

Description

この発明は、氷塊を製造する製氷機に関するものである。

二元冷凍システムの例としては、一次冷媒を機械的に強制循環させる一次回路と、二次冷媒が自然循環する二次回路とを備え、一次冷媒と二次冷媒との間で熱交換するよう構成した冷却装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。図１１に示すように、冷却装置１００の一次回路１０２は、気相一次冷媒を圧縮する圧縮機ＣＭと、圧縮した一次冷媒を液化する凝縮器ＣＤと、液相一次冷媒の圧力を低下させる膨張弁ＥＶと、熱交換器１０４に設けられて液相一次冷媒を気化する一次熱交換部１０６とを配管１０８で接続して構成される。また、二次回路１１０は、熱交換器１０４に設けられて気相二次冷媒を液化する二次熱交換部１１２と、液相二次冷媒を気化する蒸発器ＥＰとを別の配管１１４,１１６で接続して構成される。そして、冷却装置１００は、熱交換器１０４において一次冷媒と二次冷媒とが熱交換することで、最終的に蒸発器ＥＰが冷却されるようになっている。

前記冷却装置１００では、二次回路１１０において、二次熱交換部１１２が一次熱交換部１０６により冷却されることで、二次熱交換部１１２で気相二次冷媒が放熱して凝縮し、気相から液相に状態変化することで比重が増加することから、重力の作用下に液配管１１４を介して液相二次冷媒が蒸発器ＥＰに流下する。液相二次冷媒は、蒸発器ＥＰを流通する過程で該蒸発器ＥＰの周囲雰囲気から熱を奪って気化に移行する。そして、気相二次冷媒は、ガス配管１１６を介して蒸発器ＥＰから二次熱交換部１１２へ還流する。このように、二次回路１１０では、ポンプやモータ等の動力を用いることなく、簡単な構成で二次冷媒が自然循環するサイクルが繰返される。

特開２００２−４８４８４号公報

前述の如く、二次回路１１０では、二次冷媒を循環させるための駆動力の一つとして重力を用いていることから、二次熱交換部１１２が設けられる熱交換器１０４と蒸発器ＥＰとの落差を確保することが非常に重要である。例えば前記冷却装置１００を製氷機に適用した場合、製氷機構において蒸発器ＥＰが設けられる製氷部より熱交換器１０４を高い位置に配置するために、製氷機構を配設した機械室等の区画が上方に大きくなってしまう。このために、製氷機が大型化したり、製氷機構で製造した氷塊を貯蔵する空間が小さくなる等の不都合が生じるおそれがある。

すなわち本発明は、従来の技術に係る製氷機に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、製氷機構の配設スペースを有効利用して熱交換器と蒸発器の落差を確保し得る製氷機を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の製氷機は、
圧縮機、凝縮器、減圧手段および熱交換器に設けた一次熱交換部を一次冷媒配管で接続して構成され、圧縮機により一次冷媒を強制循環させて一次熱交換部を冷却する一次回路と、
前記熱交換器に設けられて前記一次熱交換部と熱交換可能な二次熱交換部および製氷機構の製氷部に接するように設けた蒸発器を二次冷媒配管で接続して構成され、二次冷媒を自然循環させて蒸発器により製氷部を冷却する二次回路とを備え、
前記熱交換器を、前記蒸発器より上方で、前記製氷機構における蒸発器の上方に延出する部位から該製氷機構が配設される区画の上面を塞ぐ天板までの範囲内に配設し得るよう構成したことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、製氷機構において蒸発器より上方に延在する部位から天板までの間を、熱交換器の配設スペースとして有効利用できるので、製氷機をコンパクトにできる。

請求項２に係る発明では、前記二次回路は、前記二次熱交換部および蒸発器の間で二次冷媒が流通するパスを複数有し、前記蒸発器が複数のパスの流通路で構成されることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、二次回路および蒸発器を複数のパスで構成することで、各パスでの圧力損失を軽減できる。

請求項３に係る発明では、前記二次回路には、前記複数のパスが連続して接続されて１つの回路が構成されることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、二次回路を全体として１つの回路で構成することで、各パス間での二次冷媒の偏流を回避できる。

請求項４に係る発明では、前記熱交換器は、前記一次熱交換部の内部に、前記二次熱交換部を構成する各パスの流通路を水平に並べて配置した二重管構造とされることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、熱交換器の上下方向の寸法を抑えてコンパクトに構成できるので、製氷機構において蒸発器より上方に延在する部位から天板までの間に熱交換器を配置できる。

請求項５に係る発明では、前記二次回路には、各パスの二次冷媒の流通路が互いに接触するように配設した部位が設けられることを要旨とする。
請求項５に係る発明によれば、二次回路を構成するパス間で二次冷媒の温度差を抑制することで、パス間でバランスをとることができる。

請求項６に係る発明では、前記製氷機構は、立てた姿勢で配設された板状の製氷部を前記蒸発器で冷却し、製氷部の上側に設けた製氷水散水器から該製氷部に対して製氷水を供給して氷を製造する流下式であり、
前記熱交換器は、前記製氷水散水器の横側に配置されることを要旨とする。
請求項６に係る発明によれば、製氷水散水器の横側を熱交換器の配設スペースとして有効利用できる。

請求項７に係る発明では、前記製氷機構は、円筒形の製氷部と、この製氷部に対して同軸的に配設され、該製氷部の製氷面に臨む周面に切削刃を有するオーガとを備え、蒸発器で冷却された製氷面に成長した氷をオーガの回転下に切削刃で削り取って氷を製造するオーガ式であり、
前記熱交換器は、前記製氷部の上部に設けられて製氷機構から氷を案内するスパウトの横側に配置されることを要旨とする。
請求項７に係る発明によれば、スパウトの横側を熱交換器の配設スペースとして有効利用できる。

請求項８に係る発明では、前記蒸発器は、前記製氷部の周面に沿って該蒸発器をなす各パスの流通路が螺旋状に設けられると共に、蒸発器をなす各パスの流通路に対して該製氷部の周回りに異なる位置で各パスの二次冷媒配管が接続されるよう構成したことを要旨とする。
請求項８に係る発明によれば、製氷部において蒸発器を構成する冷媒配管が接触しない部位を極力無くし、製氷部において氷を偏りなく成長させることができる。

本発明に係る製氷機によれば、製氷機構の配設スペースを有効利用して熱交換器と蒸発器の落差を確保でき、全体としてコンパクトにできる。

本発明の好適な実施例１に係る製氷機の要部を示す縦断側面図である。実施例１の製氷機を機械室で破断して示す横断平面図である。実施例１の冷却装置を示す概略図である。実施例１の製氷機構を示す縦断面図である。実施例１の熱交換器を一部破断して示す側面図である。実施例１の熱交換器を示す平面図である。図６のＡ−Ａ断面を示す概略斜視図である。実施例１の蒸発器を示す側面図である。実施例１の蒸発器を示す平面図である。実施例２の製氷機の要部を示す縦断面図である。従来の冷却装置を示す概略図である。

次に、本発明に係る製氷機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、実施例の構成は、店舗等の業務用途に用いられる比較的大型の製氷機に適用するのが好適である。

図１〜図２および図４に示すように、実施例１に係る製氷機１０は、チップ状またはフレーク状の氷を製造する所謂オーガ式である。製氷機１０は、機械室１４が内部画成された箱体１２と、この箱体１２の下方に設けられ、貯氷室１６が内部画成された断熱構造の貯氷庫１５とからなるスタックオンタイプである。箱体１２は、金属製のフレームを組み合わせた骨組みの各面に金属製のパネルを取り付けて構成され、機械室１４の上側を覆って天板１２ａが設けられている。

前記製氷機１０は、氷を製造する製氷機構２０およびこの製氷機構２０を冷却する冷却装置３８が機械室１４に設置され、製氷機構２０で製造された氷が製氷機構２０から放出部３２を介して貯氷室１６で貯留されるようになっている(図１および図２参照)。製氷機構２０は、円筒形の冷凍ケーシング(製氷部)２２と、この冷凍ケーシング２２の内部に回転可能に配設されたオーガ３０と、このオーガ３０を回転する駆動手段(図示せず)と、冷凍ケーシング２２に製氷水を供給する製氷水タンク(図示せず)とから基本的に構成されている(図４参照)。冷凍ケーシング２２は、熱伝導率のよい金属製であって、機械室１４において立てた姿勢で配設されている。実施例１では、冷凍ケーシング２２が機械室１４における前側の一側方(左側)に偏倚して配置されている。また、冷凍ケーシング２２の外周面には、冷却装置３８の後述する蒸発器ＥＰを構成する冷媒配管(特に区別する場合は蒸発管という)５８が巻き掛けられると共に、該外周面および冷媒配管の外側を覆ってウレタン発泡体等の断熱部材２３が配設されている。

前記オーガ３０は、冷凍ケーシング２２の内部に該冷凍ケーシング２２と同軸的に配設されて、該オーガ３０の外周面に螺旋状に形成された切削刃３０ａが、冷凍ケーシング２２の内周面(製氷面)２２ａに僅かな隙間をあけて臨むようになっている(図４参照)。オーガ３０は、下部が冷凍ケーシング２２の下部に設けられた下軸受３１に回転可能に支持されて、上部が冷凍ケーシング２２の上部内側に配設された押圧頭２４に回転可能に支持されている。下軸受３１は、メカニカルシール等の封水機能を有し、冷凍ケーシング２２の内部には、製氷水タンク２８から供給された製氷水が所定レベルで満たされるようになっている。そして、オーガ３０は、下軸受３１から下方に延出した下端が駆動手段に連結し、駆動手段によって冷凍ケーシング２２の内部で回転するよう構成される。製氷機構２０は、蒸発器ＥＰによって冷却された冷凍ケーシング２２の製氷面２２ａに成長した氷を、駆動手段によりオーガ３０を回転することで切削刃３０ａで削り取り、削り取った水分を含んだ氷をオーガ３０の回転下に上方に移送するよう構成される。

前記押圧頭２４には、円筒状本体の外周面に、複数の固定刃が周方向に離間して放射状に設けられ、円筒状本体の外壁面と冷凍ケーシング２２の内周面との間に、周方向に離間して複数の圧縮通路が画成されている。また、押圧頭２４の上部には、オーガ３０の上側の軸部に着脱可能に配設されて該オーガ３０と一体的に回転するヘッド部２６が臨み、押圧頭２４で水分が絞られて圧縮された氷を該ヘッド部２６で所定寸法毎に折るように構成されている。

前記製氷機１０には、製氷機構２０と貯氷室１６との間に該冷凍ケーシング２２の上部から放出された氷を案内する放出部３２が設けられている。放出部３２は、冷凍ケーシング２２の上部に取り付けられて、機械室１４の上部に横方向に延在する筒状のスパウト３３と、上下方向に延在する筒状に形成されて、スパウト３３の放出端に上部開口が接続すると共に下部開口が貯氷室１６に臨むシュート３４とから構成されている(図１参照)。スパウト３３は、下方に開口する開口部内に冷凍ケーシング２２の上部(押圧頭２４およびヘッド部２６に対応する部分)を収容して冷凍ケーシング２２の上部に取り付けられ、内部に臨む冷凍ケーシング２２の上部から放出された氷を受容し得るようになっている。そして、放出部３２は、スパウト３３で冷凍ケーシング２２から氷を受けて、オーガ３０による氷のラジアル方向の押し出しにより氷がスパウト３３を介してシュート３４に押送され、シュート３４の上下に延在する通路で案内して貯氷室１６に氷を放出するようになっている。なお、実施例１の製氷機１０では、シュート３４が機械室１４の略中央部に配置されている(図２参照)。

ここで、オーガ式の製氷機１０では、放出部３２のスパウト３３を冷凍ケーシング２２の上部に設けることで、冷凍ケーシング２２において蒸発器ＥＰが設けられる部分より上方にスパウト３３の上下寸法分のスペースが必要とされる。すなわち、機械室１４には、製氷機構２０の横側に、冷凍ケーシング２２において蒸発器ＥＰが設けられる部位より上方で、冷凍ケーシング２２の上方を覆う天板１２ａより下方に位置して、スパウト３３の上下寸法分のスペースが形成されている(図２参照)。

図３に示す如く、冷却装置３８は、冷媒を強制循環する機械圧縮式の一次回路４０と、冷媒が自然対流するサーモサイフォンからなる二次回路５０との２系統の回路を、熱交換器ＨＥを介して熱交換するように接続(カスケード接続)してある。熱交換器ＨＥは、一次回路４０を構成する一次熱交換部４２と、この一次熱交換部４２と別系統に形成されて、二次回路５０を構成する二次熱交換部５２とを備え、一次熱交換部４２と二次熱交換部５２とが熱交換可能になっている。すなわち、一次回路４０および二次回路５０には、独立した冷媒循環経路が夫々形成され、二次回路５０を循環する二次冷媒としては、毒性、可燃性および腐食性を有していない安全性の高い二酸化炭素が採用される。これに対し、一次回路４０を循環する一次冷媒としては、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ＨＣ系の冷媒またはアンモニアなどが採用され、実施例１ではイソブタンまたはプロパンが用いられている。なお、二次回路５０は、フロン等に比べて粘度が低い二酸化炭素が二次冷媒として採用されると共に、圧力損失が少ない回路構成であるので、冷媒の流通路をなす二次冷媒配管の径を小さくすることが可能であり、例えば直径６．３５φの如き細いものを用いることができる。

前記一次回路４０は、気相一次冷媒を圧縮する圧縮機ＣＭと、圧縮した一次冷媒を液化する凝縮器ＣＤと、液相一次冷媒の圧力を低下させる減圧手段としての膨張弁ＥＶと、液相一次冷媒を気化する熱交換器ＨＥの一次熱交換部４２とを一次冷媒配管４４で接続して構成される(図３参照)。一次回路４０では、圧縮機ＣＭによる一次冷媒の圧縮により、圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＶ、熱交換器ＨＥの一次熱交換部４２および圧縮機ＣＭの順に、一次冷媒が循環して各機器の作用下に一次熱交換部４２において所要の冷却を行なうようになっている。

前記一次回路４０を構成する機器は、何れも機械室１４に設置されている。ここで、圧縮機ＣＭは、冷凍ケーシング２２と比較して高さが低い機器であるので、圧縮機ＣＭの上側であってスパウト３３の横側のスペースに熱交換器ＨＥを配設するとよい。

前記二次回路５０は、気相二次冷媒(気化冷媒)を液化する熱交換器ＨＥの二次熱交換部５２と、液相二次冷媒(液化冷媒)を気化する蒸発器ＥＰとを備え、二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとが１対１の関係で対応している(図３参照)。製氷機１０では、二次熱交換部５２が熱交換器ＨＥに設けられる一方、蒸発器ＥＰが製氷機構２０における冷凍ケーシング２２の外周面に設けられ、蒸発器ＥＰより上側に二次熱交換部５２が設置される。また、二次回路５０は、二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとを接続して二次冷媒の流通路をなす液配管(二次冷媒配管)５４およびガス配管(二次冷媒配管)５６を備え、液配管５４を介して二次熱交換部５２から蒸発器ＥＰへ重力の作用下に液相二次冷媒を供給し、ガス配管５６を介して蒸発器ＥＰから二次熱交換部５２へ気相二次冷媒を還流させるようになっている。なお、後述する凝縮管５３,液配管５４,ガス配管５６および蒸発管５８としては、熱伝導率のよい銅やステンレス等の金属管が用いられる。

図３に示すように、前記二次熱交換部５２には、二次冷媒が流通する凝縮経路(流通路)５３ａを有する凝縮管５３が、並列して複数(実施例１では３本)設けられている。また蒸発器ＥＰには、二次冷媒が流通する蒸発経路(流通路)５８ａを有する蒸発管５８が、並列して複数(実施例１では３本)設けられている。なお、実施例１では、配管で蒸発経路５８ａが構成されるが、冷凍ケーシング２２に蒸発経路を形成してもよい。ここで、二次回路５０では、複数の凝縮経路５３ａ、複数の蒸発経路５８ａ、複数の液配管５４および複数のガス配管５６が同数に設定されている。液配管５４は、上端(始端)が二次熱交換部５２における凝縮管５３(凝縮経路５３ａ)の流出端に接続され、下端(終端)が蒸発器ＥＰにおける蒸発管５８(蒸発経路５８ａ)の流入端に接続されている。ガス配管５６は、下端(始端)が蒸発器ＥＰにおける蒸発管５８(蒸発経路５８ａ)の流出端に接続されて、上端(終端)が二次熱交換部５２における凝縮管５３(凝縮経路５３ａ)の流入端に接続されている。実施例１では、蒸発器ＥＰにおける二次冷媒の流入側が冷凍ケーシング２２の下部に設定される一方、二次冷媒の流出側が冷凍ケーシング２２の上部に設定されて、二次冷媒が蒸発器ＥＰを下から上に向けて流通するよう構成されている。

前記二次回路５０では、凝縮経路５３ａの流出端に接続する液配管５４を、当該凝縮経路５３ａの流入端に連結したガス配管５６が接続している蒸発経路５８ａと別の蒸発経路５８ａに接続するよう構成される(図３参照)。また、二次回路５０では、蒸発経路５８ａの流出端に接続するガス配管５６を、当該蒸発経路５８ａの流入端に連結した液配管５４が接続している凝縮経路５３ａと別の凝縮経路５３ａに接続している。このように、二次回路５０には、複数の凝縮経路５３ａ、複数の蒸発経路５８ａ、複数の液配管５４および複数のガス配管５６によって擬似的に並列する複数(実施例１では３つ)のパスが形成されるが、これらのパスはシリアル接続されて全体として１つの回路が構成されている。すなわち、二次回路５０は、二次熱交換部５２および蒸発器ＥＰの間で二次冷媒を循環させる３つのパスが連続して二次冷媒が循環する１つの回路となっており、各パスにおいて凝縮経路５３ａ、蒸発経路５８ａ、液配管５４およびガス配管５６が対応する関係になっている。

前記二次回路５０は、パスを構成する液配管５４同士が接触するように配設された部位を有すると共に、パスを構成するガス配管５６同士が接触するように配設された部位を有している(図３参照)。また、二次回路５０は、蒸発器ＥＰを構成するパスの蒸発管５８が並列するように配置されると共に、隣り合うパスの蒸発管５８が接触するようになっている。更に、二次回路５０は、二次熱交換部５２を構成するパスの凝縮管５３が並列するように配置されると共に、隣り合うパスの凝縮管５３が接触するようになっている。二次回路５０は、当該配管接触部位において熱伝導性を有する配管を介して該配管を流通する二次冷媒間で熱交換可能に構成される。二次回路５０は、配管接触部位を設けることで、パス間で配管５３,５４,５６,５８を流通する二次冷媒の温度を配管同士の接触伝熱によって均一化することができる。すなわち、二次回路５０は、パス間での二次冷媒の温度差に起因するパス間での二次冷媒流量の偏りや蒸発器ＥＰにおける蒸発経路５８ａ間での蒸発温度の相違等を解消することができ、冷凍ケーシング２２の製氷面２２ａに均等に氷を成長させることが可能となる。実施例１の二次回路５０では、二次熱交換部５２の凝縮経路５３ａ同士、蒸発器ＥＰの蒸発経路５８ａ同士、液配管５４の蒸発器ＥＰへの流入部位近傍およびガス配管５６の蒸発器ＥＰからの流出部位近傍で配管を互いに接触させるよう構成したが、回路全体に亘ってパスを構成する配管同士を接触させてもよい。

前記二次回路５０には、強制冷却される一次熱交換部４２との熱交換により冷却される二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとの間に温度勾配が形成され、二次冷媒が二次熱交換部５２、液配管５４、蒸発器ＥＰおよびガス配管５６を自然対流して二次熱交換部５２に再び戻る冷媒の循環サイクルが形成される。なお、符号６２は、二次回路５０に冷媒を充填するために設けられた冷媒チャージポートであって、実施例１の二次回路５０は、単一の回路で構成されるから、冷媒チャージポート６２および安全弁(図示せず)等の付帯設備が１組で足りる。

前記蒸発器ＥＰは、各パスを構成する蒸発管５８を並列した状態で冷凍ケーシング２２の外周面に螺旋状に巻き掛けて構成され、３本の蒸発経路５８ａが並列して螺旋状に設けられている(図８参照)。蒸発器ＥＰは、各パスの蒸発管５８の流入端が冷凍ケーシング２２の周回りに異なる位置に設けられると共に、各パスの蒸発管５８の流出端が冷凍ケーシング２２の周回りに異なる位置に設けられている(図９参照)。実施例１の蒸発器ＥＰでは、３つのパスの蒸発経路５８ａの流入端が互いに１２０°ずつの間隔をあけて配置され、３つのパスの蒸発経路５８ａの流出端が互いに１２０°ずつの間隔をあけて配置されている。すなわち、蒸発器ＥＰは、各パスの液配管５４に接続する蒸発管５８が所定角度ずつ離れた位置から冷凍ケーシング２２の外周面に接するように巻き掛けられ、各パスのガス配管５６に接続する蒸発管５８が所定角度ずつ離れた位置から冷凍ケーシング２２の外周面から離間するように引き出されている。

前記蒸発器ＥＰは、複数のパスの蒸発経路５８ａを並列させて構成されることから、冷凍ケーシング２２において例えば複数の蒸発経路５８ａの流入端を揃えると、冷凍ケーシング２２における該流入端と巻き掛け方向反対側には、蒸発経路５８ａをなす蒸発管５８が配置されない非接触領域が最大で蒸発経路５８ａの並列幅で生じることになる。同様に、冷凍ケーシング２２において例えば複数の蒸発経路５８ａの流出端を揃えると、冷凍ケーシング２２における該流出端と引き出し方向反対側には、蒸発経路５８ａをなす蒸発管５８が配置されない非接触領域が最大で蒸発経路５８ａの並列幅で生じることになる。これに対して、実施例１の蒸発器ＥＰの如く、各パスの蒸発経路５８ａの流入端を冷凍ケーシング２２の周回りに異なる位置に設けると共に、各パスの蒸発経路５８ａの流出端を冷凍ケーシング２２の周回りに異なる位置に設けることで、蒸発管５８を均等に配置して非接触領域を減らすことができる。従って、製氷機構２０は、蒸発器ＥＰによって冷凍ケーシング２２を均等に冷却することができるので、製氷面２２ａでの氷の偏った成長を抑制することができ、オーガ３０への負荷を回避すると共に効率よく氷を製造し得る。

実施例１の熱交換器ＨＥについて具体的に説明する。図５〜図７に示すように、熱交換器ＨＥは、熱伝導性に優れた金属材料からなる管状の二次熱交換部５２を内管とし、この二次熱交換部５２の外側を一次冷媒の流通空間をあけて被覆する一次熱交換部４２を外管とする二重管式熱交換器であって、並列する３本の凝縮管５３をまとめて一次熱交換部４２で覆うよう構成される。なお、一次熱交換部４２は、扁平形状に形成された銅等の金属管であって、該一次熱交換部４２の広がり方向に凝縮管５３が並んでいる。熱交換器ＨＥは、平面に環を描くように構成された螺旋状の管状体であって(図３参照)、二次熱交換部５２における各凝縮経路５３ａの上端にガス配管５６が接続され、各凝縮経路５３ａの下端に液配管５４が接続されて、各凝縮経路５３ａを二次冷媒が螺旋形状に沿って渦巻きながら上方から下方に流通するようになっている。すなわち、熱交換器ＨＥは、並列するよう配置された二次熱交換部５２の凝縮管５３が、上下方向を軸とする螺旋状に延在するよう配設され、これら凝縮管５３の外側を覆って一次熱交換部４２が二次熱交換部５２と同様に螺旋状に延在するよう構成される。一次熱交換部４２は、下端に膨張弁ＥＶに接続する流入側の一次冷媒配管４４が接続され、上端に圧縮機ＣＭに接続する流出側の一次冷媒配管４４が接続されて、該一次熱交換部４２の流通空間を一次冷媒が螺旋形状に沿って渦巻きながら下方から上方に流通するようになっている。すなわち、熱交換器ＨＥは、二次熱交換部５２の各凝縮経路５３ａを流通する二次冷媒の流通方向と一次熱交換部４２を流通する一次冷媒の流通方向とが反対向きの対向流になるよう構成される。

前記熱交換器ＨＥは、放出部３２のスパウト３３の横側に配設されている(図１または図２参照)。ここで、熱交換器ＨＥは、管状体からなるので、延在形状を任意に形成することができ、例えば実施例１の如く、管状体を螺旋状に形成して横方向に冷媒が流通する経路を長くとり、上下の重なり方向の寸法を小さくして、全体として横長の形状とすることが可能である。すなわち、熱交換器ＨＥは、上下にコンパクトであるので、製氷機構２０の冷凍ケーシング２２に設けられた蒸発器ＥＰより上方で、該製氷機構２０において蒸発器ＥＰの上方に延在する部位から製氷機構２０が配設されている機械室(区画)１４の上面を塞ぐ天板１２ａまでの範囲内に設置することができる。

〔実施例１の作用〕
次に、実施例１に係る製氷機１０の作用について説明する。製氷機１０は、冷却装置３８の冷却運転を開始すると、一次回路４０および二次回路５０の夫々で冷媒の循環が開始される。先ず、一次回路４０について説明すると、圧縮機ＣＭおよび凝縮器ファンＦＭが駆動され、圧縮機ＣＭで気相一次冷媒が圧縮されて、この一次冷媒を一次冷媒配管４４を介して凝縮器ＣＤに供給して、凝縮器ファンＦＭによる強制冷却により凝縮液化することで液相とする。液相一次冷媒は、膨張弁ＥＶで減圧され、熱交換器ＨＥの一次熱交換部４２において二次熱交換部５２を流通する二次冷媒から熱を奪って(吸熱)一挙に膨張気化する。このように、一次回路４０は、熱交換器ＨＥにおいて一次熱交換部４２により二次熱交換部５２を強制冷却するように機能している。そして、一次熱交換部４２で気化した気相一次冷媒は、一次冷媒配管４４を経て圧縮機ＣＭに帰還する強制循環サイクルを繰返す。

前記二次回路５０は、二次熱交換部５２をスパウト３３の横側に配置する一方、蒸発器ＥＰがスパウト３３より下側の冷凍ケーシング２２に配設されて、二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとの間に落差を設けてある。二次回路５０は、一次熱交換部４２により冷却された二次熱交換部５２で気相二次冷媒が放熱して凝縮し、気相から液相に状態変化することで比重が増加することから、液相二次冷媒を二次熱交換部５２の下部に接続した液配管５４を介して蒸発器ＥＰへ向けて重力の作用下に自然流下させることができる。液相二次冷媒は、蒸発器ＥＰの蒸発経路５８ａを流通する過程で該蒸発器ＥＰに接する冷凍ケーシング２２から熱を奪って気化して気相に移行する。気相二次冷媒は、ガス配管５６を介して蒸発器ＥＰから二次熱交換部５２へ還流し、二次回路５０ではポンプやモータ等の動力を用いることなく、簡単な構成で二次冷媒が自然循環するサイクルが繰返される。

前記製氷機構２０では、蒸発器ＥＰによって冷凍ケーシング２２が冷却されて、製氷水タンク２８から冷凍ケーシング２２の内部に供給された製氷水が氷結して製氷面２２ａに層状の薄氷が形成される。製氷機構２０は、オーガ３０が駆動手段によって回転されて、オーガ３０の切削刃３０ａにより薄氷がフレーク状に削り取られつつ、このフレーク状氷が上方に移送される。フレーク状氷は、押圧頭２４の圧縮通路に押込まれて圧縮され、圧縮氷がヘッド部２６によって折られてオーガ３０の半径方向に送り出される。そして、氷は、放出部３２を通って貯氷室１６に放出される。

前記製氷機１０は、機械室１４において最も高くなる製氷機構２０の放出部３２の上端を収容し得るように、天板１２ａの位置(機械室１４の上下寸法)が設定されており、熱交換器ＨＥをスパウト３３の横側において該スパウト３３の上下寸法分のスペースに配置することで、天板１２ａの位置を上方にずらすことなく天板１２ａと熱交換器ＨＥとの干渉を回避できる。このように、実施例１の製氷機１０は、機械室１４のスペースを有効利用して熱交換器ＨＥを配置しているので、機械室１４をコンパクトにでき、全体として小型化できる。

前記二次回路５０は、前述の如く二次熱交換部５２で液化した二次冷媒を重力の作用下に液配管５４を介して蒸発器ＥＰに流下させる構成であるから、熱交換器ＨＥの二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとの落差を確保する必要がある。製氷機１０は、スパウト３３の横側に熱交換器ＨＥを配置することで、熱交換器ＨＥが蒸発器ＥＰの上側に位置することになるから、二次熱交換部５２と蒸発器ＥＰとの落差を確保し得る。これにより、二次回路５０では、二次冷媒を蒸発器ＥＰへ向けて自然流下させる駆動力の一つである位置エネルギーが大きくなり、二次冷媒を二次回路５０において円滑に循環させて冷却能力を向上させることができる。しかも、製氷機１０は、機械室１４の上部に熱交換器ＨＥを配置することで、熱交換器ＨＥに対する液配管５４やガス配管５６の接続作業が行ない易く、また熱交換器ＨＥのメンテナンス性を向上し得る。

実施例１では、オーガ式の製氷機１０にサーモサイフォンからなる二次回路５０を有する冷却装置３８を適用した例を説明したが、流下式の製氷機７０に前記冷却装置３８を適用する場合について説明する。なお、実施例２において冷却装置３８の基本構成は、実施例１と略同一である。図１０に示すように、実施例２に係る流下式の製氷機７０は、製氷機構７２として、略垂直な姿勢で対向配置される一対の製氷板(製氷部)７３,７３と、一対の製氷板７３,７３の上方に配設され、両製氷板７３,７３に対して製氷水を供給する製氷水散水器７４を備えている。なお、実施例２の製氷機構７２は、３組の製氷板組で構成されている。製氷機構７２は、製氷運転に際して両製氷板７３,７３の裏面間に配設した蒸発器ＥＰに対して冷媒を流通することで、各製氷板７３が冷却されるようになっている。実施例２の蒸発器ＥＰは、各パスの蒸発経路５８ａをなす蒸発管５８を並列させた状態で、直線部分が横方向に延在するよう蛇行状に配管することで形成されている。また、製氷機構７２は、一対の製氷板７３,７３の下方に配設されて、製氷水を貯留する製氷水タンク(図示せず)を備えている。

前記製氷水散水器７４は、製氷運転において、製氷水タンクから圧送された製氷水を下面に複数設けた散水孔から製氷板７３の製氷面に対して散水するよう構成され、製氷水が冷却された製氷板７３の製氷面を流下する過程で氷結すると共に、製氷面の下端縁から流下する未氷結の製氷水は、製氷水タンクに回収されて、製氷水散水器７４から製氷面に再び供給される。

このように、実施例２の製氷機７０は、製氷水散水器７４を製氷板７３の上部に設けることで、製氷板７３において蒸発器ＥＰが設けられる部分より上方に製氷水散水器７４の上下寸法分のスペースが必要とされる。すなわち、実施例２の製氷機７０において、製氷機構７２が配設される製氷機構室７１には、製氷機構７２の横側に、製氷板７３において蒸発器ＥＰが設けられる部位より上方で、製氷機構７２の上方を覆う天板１２ａより下方に位置して、製氷水散水器７４の上下寸法分のスペースが形成されている。実施例２の製氷機７０は、熱交換器ＨＥが、製氷機構室７１において製氷水散水器７４の横側に配設されている(図１０参照)。ここで、熱交換器ＨＥは、実施例１と同様の構成であって、管状体からなるので、延在形状を任意に形成することができ、上下の重なり方向の寸法を小さくして、全体として横長の形状とすることが可能である。すなわち、熱交換器ＨＥは、上下にコンパクトであるので、製氷機構７２の製氷板７３に設けられた蒸発器ＥＰより上方で、該製氷機構７２において蒸発器ＥＰの上方に延在する部位から製氷機構７２が配設されている製氷機構室(区画)７１の上面を塞ぐ天板１２ａまでの範囲内に設置することができる。

前記製氷機７０は、製氷機構室７１において最も高くなる製氷機構７２の製氷水散水器７４の上端を収容し得るように、天板１２ａの位置(製氷機構室７１の上下寸法)が設定されており、熱交換器ＨＥを製氷水散水器７４の横側において製氷水散水器７４の上下寸法分のスペースに配置することで、天板１２ａの位置を上方にずらすことなく天板１２ａと熱交換器ＨＥとの干渉を回避できる。このように、実施例２の製氷機７０は、実施例１と同様に、製氷機構室７１のスペースを有効利用して熱交換器ＨＥを配置しているので、製氷機構室７１をコンパクトにでき、全体として小型化できる。

(変更例)
(１)熱交換器は、実施例の如く管状体を小判形状に積層する例に限定されず、蛇行状や、円形、角状、楕円状等の環状や渦巻き状またはその他の延在形状であってもよい。
(２)実施例１では、熱交換器を放出部の横側に配置したが、管状の熱交換器を蒸発器と放出部との間で冷凍ケーシングを取り囲むように配置してもよく、この場合冷凍ケーシングを覆う断熱部材で熱交換器を一体に覆ってもよい。
(３)実施例１の製氷機において、熱交換器を放出部と蒸発器との間に位置するよう冷凍ケーシングの横側に配置し、この熱交換器を冷凍ケーシングを覆う断熱部材で熱交換器を一体に覆ってもよい。
(４)熱交換器は、内管として二次熱交換部を配置した二重管構造を説明したが、一次熱交換部を内管としてもよい。また二重管構造において、内管と外管とを複数対一の関係であっても、一対一の関係であってもよい。更に、内管の配置は、並列に限定されず、台形状や三角形等の適宜配置が可能である。管の内部を壁で区切って一次熱交換部と二次熱交換部とに用いてもよい。更にまた、３以上の多重管構造であってもよい。
(５)熱交換器は、実施例の如く二重管式熱交換器に限定されず、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器、多管円筒式熱交換器、多重円管式熱交換器、渦巻管式熱交換器、渦巻板式熱交換器、タンクコイル式熱交換器およびタンクジャケット式熱交換器等を採用することができる。
(６)実施例では、一次回路の減圧手段として膨張弁を用いたが、キャピラリーチューブやその他の手段を採用することができる。
(７)実施例１において、冷凍ケーシングの内部にオーガを配設する例を挙げたが、冷凍ケーシングの外周を囲うようにオーガを設け、冷凍ケーシングの外周面に成長した氷をオーガの内周面に設けた切削刃で削り取る構成であってもよい。
(８)二次回路には、一次回路または該二次回路においてガス配管を流通する気相二次冷媒より温度が低い部位(例えば一次熱交換部の外郭等)に対して接触して冷却される予備熱交換部をガス配管に設けてもよい。

１２ａ天板，１４機械室(区画)，２０製氷機構，
２２冷凍ケーシング(製氷部)，３０オーガ，３０ａ切削刃，３３スパウト，
４０一次回路，４２一次熱交換部，４４一次冷媒配管，５０二次回路，
５２二次熱交換部，５３ａ凝縮経路(流通路)，５４液配管(二次冷媒配管)，
５６ガス配管(二次冷媒配管)，５８ａ蒸発経路(流通路)，
７１製氷機構室(区画)，７２製氷機構，７３製氷板(製氷部)，
７４製氷水散水器，ＣＭ圧縮機，ＣＤ凝縮器，ＥＶ膨張弁(減圧手段)，
ＨＥ熱交換器，ＥＰ蒸発器，

Claims

圧縮機(CM)、凝縮器(CD)、減圧手段(EV)および熱交換器(HE)に設けた一次熱交換部(42)を一次冷媒配管(44)で接続して構成され、圧縮機(CM)により一次冷媒を強制循環させて一次熱交換部(42)を冷却する一次回路(40)と、
前記熱交換器(HE)に設けられて前記一次熱交換部(42)と熱交換可能な二次熱交換部(52)および製氷機構(20,72)の製氷部(22,73)に接するように設けた蒸発器(EP)を二次冷媒配管(54,56)で接続して構成され、二次冷媒を自然循環させて蒸発器(EP)により製氷部(22,73)を冷却する二次回路(50)とを備え、
前記熱交換器(HE)を、前記蒸発器(EP)より上方で、前記製氷機構(20,72)における蒸発器(EP)の上方に延出する部位から該製氷機構(20,72)が配設される区画(14,71)の上面を塞ぐ天板(12a)までの範囲内に配設し得るよう構成した
ことを特徴とする製氷機。
前記二次回路(50)は、前記二次熱交換部(52)および蒸発器(EP)の間で二次冷媒が流通するパスを複数有し、前記蒸発器(EP)が複数のパスの流通路(58a)で構成される請求項１記載の製氷機。
前記二次回路(50)には、前記複数のパスが連続して接続されて１つの回路が構成される請求項２記載の製氷機。
前記熱交換器(HE)は、前記一次熱交換部(42)の内部に、前記二次熱交換部(52)を構成する各パスの流通路(53a)を水平に並べて配置した二重管構造とされる請求項２または３記載の製氷機。
前記二次回路(50)には、各パスの二次冷媒の流通路(53a,54,56,58a)が互いに接触するように配設した部位が設けられる請求項２〜４の何れか一項に記載の製氷機。
前記製氷機構(72)は、立てた姿勢で配設された板状の製氷部(73)を前記蒸発器(EP)で冷却し、製氷部(73)の上側に設けた製氷水散水器(74)から該製氷部(73)に対して製氷水を供給して氷を製造する流下式であり、
前記熱交換器(HE)は、前記製氷水散水器(74)の横側に配置される請求項１〜５の何れか一項に記載の製氷機。
前記製氷機構(20)は、円筒形の製氷部(22)と、この製氷部(22)に対して同軸的に配設され、該製氷部(22)の製氷面(22a)に臨む周面に切削刃(30a)を有するオーガ(30)とを備え、蒸発器(EP)で冷却された製氷面(22a)に成長した氷をオーガ(30)の回転下に切削刃(30a)で削り取って氷を製造するオーガ式であり、
前記熱交換器(HE)は、前記製氷部(22)の上部に設けられて製氷機構(20)から氷を案内するスパウト(33)の横側に配置される請求項１〜５の何れか一項に記載の製氷機。
前記蒸発器(EP)は、前記製氷部(22)の周面に沿って該蒸発器(EP)をなす各パスの流通路(58a)が螺旋状に設けられると共に、蒸発器(EP)をなす各パスの流通路(58a)に対して該製氷部(22)の周回りに異なる位置で各パスの二次冷媒配管(54,56)が接続されるよう構成した請求項７記載の製氷機。