JP2011080655A

JP2011080655A - 製氷機

Info

Publication number: JP2011080655A
Application number: JP2009232181A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Watanabe; 茂渡辺; Toshihisa Hatori; 敏久羽鳥; Daisuke Takayanagi; 大輔高柳
Original assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-04-21

Abstract

【課題】蒸発管の入口側と出口側とでの製氷能力や離氷能力の差の影響を低減し、製氷部全体の温度を均一化して、製氷時間や離氷時間を短縮できる製氷機を提供する。
【解決手段】冷却回路は、製氷部13に配置する蒸発管35を備える。蒸発管35は、入口側管部36、出口側管部37、およびこれら入口側管部36と出口側管部37との間に並列に接続する複数の中間管部38を備える。蒸発管35の入口側管部36および出口側管部37の各断面積を複数の中間管部38の断面積の和と等しくし、複数の中間管部38の各断面積を均等にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、氷を製造する製氷機に関する。

従来、氷を製造する製氷機では、製氷部が、上面に冷却回路の蒸発管が配置されるとともに下面から複数の製氷突起（マンドレル）が突出された製氷ユニット本体、およびこの製氷ユニット本体の下部に配置される製氷容器を有する、いわゆるバッチ式と呼ばれる製氷機がある。

一般に、蒸発管の入口側が製氷ユニット本体の一辺側に配置され、蒸発管の出口側が入口側に対して反対側となる製氷ユニット本体の他辺側に配置され、これら蒸発管の入口側と他端側との間の中間部が製氷ユニット本体の一辺側から他辺側へ向けて蛇行するように屈曲されて配置されている。

そして、この製氷機では、製氷時において、冷却回路の運転により冷媒を蒸発器に循環させて製氷ユニット本体とともに各製氷突起を冷却し、製氷ユニット本体の下部に配置された製氷容器内の製氷水に浸漬されている各製氷突起の周りに氷を成長させ、また、氷が一定の大きさまで成長したら製氷を中止し、製氷ユニット本体の下部から製氷容器を移動させ、冷却回路からホットガスを蒸発管に供給して製氷ユニット本体とともに各製氷突起を加熱し、各製氷突起に接触している氷の表面を溶かし、各製氷突起から氷を離反させて下方へ排出するようにしている。したがって、製氷と離氷とを交互に繰り返しながら、氷を製造する。

ところで、製氷時において、蒸発管の入口側では、冷媒が急激に蒸発するために冷媒の熱を吸収する熱量が大きいが、蒸発管の出口側では、冷媒の熱を吸収する熱量が小さくなり、蒸発管の入口側に対応して位置する製氷突起と出口側に対応して位置する製氷突起とでは製氷能力に大きな差が生じることになる。このことから、製氷部全体としての製氷効率が悪化し、製氷時間が長くかかる問題がある。

さらに、離氷時においても、蒸発管の入口側に対応して位置する製氷突起は熱量の大きいホットガスで素早く加熱されるのに対し、蒸発管の出口側に対応して位置する製氷突起はホットガスの熱量が小さくなるために加熱に時間がかかる。このことから、製氷部全体での離氷効率が悪化し、離氷時間が長くかかる問題がある。

また、このような課題を解決しようとして、蒸発管の入口側を製氷ユニット本体の中央部に配置し、この蒸発管を製氷ユニット本体の中央部から外側に向けて渦巻状に配置するとともに、この蒸発管の出口側を製氷ユニット本体の外側に配置し、さらに、隣り合う蒸発管のピッチを製氷ユニット本体の中央部では広く、外側では狭くし、製氷部全体の温度差を小さくするようしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−１９５２５９号公報（第３−５頁、図１−３）

上述のように、蒸発管の入口側と出口側とでの冷媒の熱量の差によって、その蒸発管の入口側に位置する製氷突起と出口側に位置する製氷突起とでは製氷能力や離氷能力に大きな差が生じ、製氷部全体としての製氷効率や離氷効率が悪化し、製氷時間や離氷時間が長くかかる。そのため、製氷から離氷までの１サイクルの時間が長くかかり、製氷機の能力が低い問題がある。

また、蒸発管の入口側を製氷ユニット本体の中央部に配置し、この蒸発管を製氷ユニット本体の中央部から外側に向けて渦巻状に配置するとともに、この蒸発管の出口側を製氷ユニット本体の外側に配置し、さらに、隣り合う蒸発管のピッチを製氷ユニット本体の中央部では広く、外側では狭くした製氷機の場合でも、蒸発管の長さが長く、発光管の出口側に位置する製氷突起では製氷能力や離氷能力が著しく低くなるため、製氷ユニット本体の中央部と外側とでの温度の差は大きく、製氷時間や離氷時間が長くかかる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、蒸発管の入口側と出口側とでの製氷能力や離氷能力の差の影響が低減され、製氷部全体の温度が均一化されて、製氷時間や離氷時間を短縮できる製氷機を提供することを目的とする。

請求項１記載の製氷機は、製氷部と、この製氷部に配置される蒸発管を有し、この蒸発管には入口側管部、出口側管部、およびこれら入口側管部と出口側管部との間に並列に接続される複数の中間管部が設けられ、入口側管部から複数の中間管部を通じて出口側管部へ冷媒が循環される冷却回路とを具備しているものである。

請求項２記載の製氷機は、請求項１記載の製氷機において、前記蒸発管の入口側管部および出口側管部の各断面積は、前記複数の中間管部の断面積の和と等しいものである。

請求項３記載の製氷機は、請求項１または２記載の製氷機において、前記複数の中間管部の各断面積は、均等に形成されているものである。

請求項４記載の製氷機は、製氷部と、この製氷部に配置される蒸発管を有し、この蒸発管の入口側と出口側とが互いに隣り合って配置され、これら蒸発管の入口側および出口側から蒸発管の中間部に亘って互いに隣り合いながら複数回屈曲されて配置され、蒸発管の入口側から出口側へ冷媒が循環される冷却回路とを具備しているものである。

請求項１記載の製氷機によれば、製氷部に配置される蒸発管が、入口側管部と出口側管部との間に複数の中間管部が並列に接続されるため、入口側管部と出口側管部との間の中間管部の長さが短くなり、蒸発管の入口側と出口側とでの製氷能力や離氷能力の差の影響が低減され、製氷部全体の温度が均一化されて、製氷時間や離氷時間を短縮でき、そのため、製氷から離氷までの１サイクルの時間が短縮されることにより、製氷機の能力を向上できる。

請求項２記載の製氷機によれば、請求項１記載の製氷機の効果に加えて、蒸発管の入口側管部および出口側管部の各断面積が複数の中間管部の断面積の和と等しいため、冷媒が複数の中間管部に分散されて流れ、製氷部全体の温度をより均一化できる。

請求項３記載の製氷機によれば、請求項１または２記載の製氷機の効果に加えて、複数の中間管部の各断面積が均等であるため、冷媒が複数の中間管部に均等に分散されて流れ、製氷部全体の温度をより均一化できる。

請求項４記載の製氷機によれば、製氷部に配置される蒸発管が、蒸発管の入口側と出口側とが互いに隣り合って配置され、これら蒸発管の入口側および出口側から蒸発管の中間部に亘って互いに隣り合いながら複数回屈曲されて配置されるため、蒸発管の入口側と出口側とでの製氷能力や離氷能力の差の影響を低減され、製氷部全体の温度が均一化されて、製氷時間や離氷時間を短縮でき、そのため、製氷から離氷までの１サイクルの時間が短縮されることにより、製氷機の能力を向上できる。

本発明の第１の実施の形態を示す製氷機の製氷部の斜視図である。同上製氷部の断面図である。同上製氷部の製氷容器を示し、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。同上製氷機の冷却回路の回路図である。本発明の第２の実施の形態を示す製氷機の製氷部の斜視図である。同上製氷機の蒸発管の領域と熱量との関係を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図４に第１の実施の形態を示す。

図４に示すように、製氷機11は、冷却回路（冷凍回路）12、および製氷部13を備えている。

図１ないし図３に製氷部13の構成を示す。製氷部13は、製氷水Ｗを貯留する製氷容器（製氷皿）15、この製氷容器15に貯留された製氷水Ｗを冷却する製氷ユニット16、製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置と製氷ユニット16から離反させて製氷された氷を排出させる排出位置とに移動させる図示しない移動ユニット、および製氷容器15に製氷水Ｗを供給する図示しない製氷水供給ユニットなどを備えている。

製氷容器15は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性のよい材料で、長方形のトレイ状に形成されている容器本体21を備えている。この容器本体21には、平坦な上面部22が形成され、この上面部22に開口する複数の製氷凹部23が製氷容器15の長手方向に例えば１０列および短手方向に５列ずつそれぞれ並列に形成されている。製氷凹部23は、有底で、上面部22に開口する開口径が底面の径より大きく、周面が上方へ向けて拡径するテーパ状となる逆円錐台形状に形成されている。製氷容器15の下面には、各製氷凹部23の形状に対応した逆円錐台形状の複数の突部24が互いに間隔をあけて突設され、これら突部24間に沿って溝部25が形成されている。

製氷容器15の下面側で、突部24の周囲（側面）に沿ってヒータ26が配置されている。このヒータ26は、例えば通電によって発熱する電熱線が用いられ、製氷容器15の長手方向の一端から１箇所の突部24間に沿って他端側まで配置され、他端側で折り返して隣り合う突部24間に沿って一端側まで配置されるというように、製氷容器15の長手方向の両端で交互に折り返して、全ての突部24の周面に沿ってヒータ26が配置されている。ヒータ26は、突部24に対して接していても離れていてもよいが、突部24に接していればヒータ26からの熱を効率よく熱伝達できる。

また、製氷ユニット16は、冷却回路12の蒸発器を構成するものであり、例えばアルミニウムなどの熱伝導性のよい材料で形成されている。この製氷ユニット16は、製氷容器15の上面部22の外形状と略同じ長方形で平板状の製氷ユニット本体31を有している。この製氷ユニット本体31の下面には、製氷容器15の上面部22に空気層無く面接触可能な平坦な接触部（接触面）32が形成され、この接触部32からは製氷容器15の各製氷凹部23の位置に対応してそれら製氷凹部23に挿入配置される複数の製氷突起（マンドレル）33が突出形成されている。すなわち、製氷ユニット本体31の長手方向に例えば１０列および短手方向に５列ずつそれぞれ並列に形成されている。製氷突起33は、先端（下端）側が先細りとなる逆円錐台形状で、製氷凹部23の内側形状よりも小さく形成されている。そして、製氷時に、製氷ユニット16と製氷容器15とを組み合わせた際、つまり、製氷ユニット本体31の接触部32が製氷容器15の上面部22に空気層無く面接触し、各製氷突起33が製氷凹部23に挿入配置された状態で、製氷突起33と製氷凹部23との間に製氷水Ｗを貯留して氷を製造する製氷空間34が形成される。

製氷ユニット本体31の上面側には、冷却回路12の冷媒が循環する蒸発管35が配置されている。この蒸発管35は、入口側管部36、出口側管部37、およびこれら入口側管部36と出口側管部37との間に並列に接続される複数の中間管部38を有し、入口側管部36から複数の中間管部38を通じて出口側管部37へ冷媒が循環される。

入口側管部36および出口側管部37は、製氷ユニット本体31の長手方向両端の辺の外側に沿って互いに平行に配置されている。

中間管部38は、製氷ユニット本体31の短手方向に配列される製氷突起33の数と同じ本数である５本とされている。この５本の中間管部38が、製氷ユニット本体31の上面に接触するとともに、製氷ユニット本体31の下面に位置する５列の製氷突起33上に沿って配置されている。すなわち、中間管部38が全ての製氷突起33の上方位置に配置され、各中間配管38をと各製氷突起33との間で効率よく熱伝導されるように構成されている。

入口側管部36の断面積と出口側管部37の断面積とは等しく形成され、これら入口側管部36および出口側管部37の各断面積は５本の中間管部38の断面積の和と等しく形成され、５本の中間管部38の各断面積は均等に形成されている。すなわち、各中間管部38の各断面積は入口側管部36および出口側管部37の各断面積は１／５ずつに形成されている。

また、移動ユニットは、製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置と製氷ユニット16から離反させて製氷された氷を排出させる排出位置とに移動させる。排出位置では、製氷容器15の上面部22を下方へ向けて傾斜または反転され、製氷容器15で製氷された氷を排出させる。

また、製氷水供給ユニットは、移動ユニットによって製氷位置へ移動する製氷容器15の各製氷凹部23に製氷水Ｗを供給する。

次に、図４に示すように、冷却回路12は、圧縮機41、凝縮機42、製氷部13の製氷ユニット16に配置された蒸発管35である蒸発器43、およびアキュムレータ44を含む冷凍サイクルによって構成されている。

凝縮機42と蒸発器43との間に第１のバルブ45が配置され、圧縮機41と凝縮機42との間と第１のバルブ45と蒸発器43との間とが配管46で接続されているとともに、この配管46に第２のバルブ47が配置されている。そして、製氷時には、第１のバルブ45が開、第２のバルブ47が閉とされて、図４に実線矢印で示すように、圧縮機41で圧縮されて凝縮機42で凝縮された高圧の冷媒が蒸発器43に流れて蒸発することにより冷却し、また、離氷時には、第１のバルブ45が閉、第２のバルブ47が開とされて、図４に破線矢印で示すように、圧縮機41で圧縮された高温の冷媒つまりホットガスが蒸発器43に流れて加熱する。したがって、各バルブ45，47および配管46が、製氷時と離氷時とに応じて冷媒の流れを切り換える切換部48として構成されている。

次に、製氷機11の動作について説明する。

製氷時には、製氷水供給ユニットにより、製氷容器15の各製氷凹部23に予め設定された所定量の製氷水Ｗを供給する。移動ユニットにより、製氷水Ｗが供給された製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置に移動させる。製氷容器15と製氷ユニット16とを組み合わせると、製氷容器15の上面部22と製氷ユニット本体31の接触部32とが空気層無く面接触し、各製氷凹部23に各製氷突起33が挿入配置され、製氷突起33と製氷凹部23との間に製氷水Ｗを貯留して氷を製造する製氷空間34が形成される。

冷却回路12の第１のバルブ45を開、第２のバルブ47を閉として、圧縮機41を運転することにより、圧縮機41で圧縮されて凝縮機42で凝縮された高圧の冷媒が蒸発器43の蒸発管35に流れて蒸発し、製氷ユニット16を冷却する。

蒸発管35の入口側管部36に流れ込んだ冷媒は、入口側管部36に並列に接続された各中間管部38に分散して流れ込み、各中間管部38内で蒸発して熱を吸収し、冷却する。さらに、各中間管部38の終端まで流れた冷媒は、並列に接続された出口側管部37に流れ込んで合流し、この出口側管部37から圧縮機41の吸い込み側へ向けて流れる。

このように、蒸発管35は、入口側管部36と出口側管部37との間に複数の中間管部38が並列に接続されるため、入口側管部36と出口側管部37との間の中間管部38の長さが短くなり、蒸発管35の入口側と出口側とでの製氷能力の差の影響が低減され、製氷部13の全体の温度つまり全ての製氷突起33の温度が均一化されて、製氷時間を短縮できる。

特に、蒸発管35の入口側管部36および出口側管部37の各断面積が複数の中間管部38の断面積の和と等しく、さらに、複数の中間管部38の各断面積が均等であるため、冷媒が複数の中間管部38に分散されて流れやすく、温度分布をより均一化できる。

また、製氷部13での製氷が完了したら、離氷に切り換えて実施する。

この離氷時には、冷却回路12の第１のバルブ45を閉、第２のバルブ47を開として、図４に破線矢印で示すように、圧縮機41で圧縮された高温の冷媒つまりホットガスを蒸発器43の蒸発管35に送り込んで、製氷ユニット16を加熱する。

蒸発管35の入口側管部36に流れ込んだホットガスは、入口側管部36に並列に接続された各中間管部38に分散して流れ込み、各中間管部38内を通過して加熱する。さらに、各中間管部38の終端まで流れたホットガスは、並列に接続された出口側管部37に流れ込んで合流し、この出口側管部37から圧縮機41の吸い込み側へ向けて流れる。

このように、蒸発管35は、入口側管部36と出口側管部37との間に複数の中間管部38が並列に接続されるため、入口側管部36と出口側管部37との間の中間管部38の長さが短くなり、蒸発管35の入口側と出口側とでの離氷能力の差の影響が低減され、製氷部13の全体の温度つまり全ての製氷突起33の温度が均一化されて、離氷時間を短縮できる。

特に、蒸発管35の入口側管部36および出口側管部37の各断面積が複数の中間管部38の断面積の和と等しく、さらに、複数の中間管部38の各断面積が均等であるため、ホットガスが複数の中間管部38に分散されて流れやすく、温度分布をより均一化できる。

そして、製氷ユニット16を温度上昇させることにより、製氷突起33の表面に接している氷の表面を溶かす。

一方、製氷容器15のヒータ26に通電して発熱させ、製氷凹部23の周囲の突部24を温度上昇させ、製氷凹部23の内面に接触している氷の表面を溶かす。

離氷処理を実施した後に、移動ユニットにより、製氷容器15の上面部22を下方へ向けて傾斜または反転させる排出位置に移動させ、製氷容器15から離氷されている氷を下方へ排出させ、氷貯留部などに貯留する。

したがって、製氷機11全体としては、製氷から離氷までの１サイクルの時間を短縮して、単位時間当たりの製氷量を増加でき、製氷機11の能力を向上できる。

なお、前記実施の形態では、蒸発管35の入口側配管36および出口側配管37、さらに中間配管38の両端の一部が製氷ユニット本体31から突出して配置されているが、これらが製氷ユニット本体31上に配置されていてもよく、蒸発管35と製氷ユニット本体31との間での熱伝導効率をより向上できる。

また、複数の中間管部38の各断面積を均等としたが、製氷部13の全体の温度分布が均一化されるように断面積を変えてもよい。あるいは、複数の中間管部38のピッチを変えてもよい。

また、製氷部13の全体の温度分布が均一化されるように、複数の中間管部38の各断面積を異なるようにしてもよく、あるいは、複数の中間管部38のピッチを変えてもよい。

次に、図５および図６に第２の実施の形態を示す。

図５に示すように、製氷ユニット本体31の上面に配置される蒸発管35は、入口側管部36と出口側管部37とが互いに隣り合って配置されているとともに、これら入口側管部36および出口側管部37から蒸発管35の中間部35aに亘って互いに隣り合いながら複数回屈曲されて配置されている。

図５および図６に示すように、蒸発管35の入口側管部36から中間部35aまでの各領域a1，b1，c1においては冷媒の吸熱の熱量または冷媒による加熱の熱量が順次低くなり、同様に、蒸発管35の中間部35aから出口側管部37までの各領域c2，b2，a2においては冷媒の吸熱の熱量または冷媒による加熱の熱量が順次低くなる。言い換えれば、蒸発管35の出口側管部37から中間部35aまでの各領域a2，b2，c2においては冷媒の吸熱の熱量または冷媒による加熱の熱量が順次高くなる。なお、図５では、領域a1，b1，c1を、領域a2，b2，c2と区別するために模様を付している。

そのため、入口側管部36から中間部35aまでの各領域a1，b1，c1と出口側管部37から中間部35aまでの各領域a2，b2，c2とを組み合わせることにより、これら組み合わされる領域a1と領域a2、領域b1と領域b2、領域c1と領域c2のそれぞれの熱量の和を略等しくすることができる。

したがって、図５に示すように、入口側管部36および出口側管部37から蒸発管35の中間部35aに亘って、領域a1と領域a2、領域b1と領域b2、領域c1と領域c2とを互いに隣り合わせながら複数回屈曲して配置することにより、蒸発管35の入口側と出口側とでの製氷能力の差の影響が低減され、製氷部13の全体の温度つまり全ての製氷突起33の温度が均一化されて、製氷時間や離氷時間を短縮できる。そのため、製氷から離氷までの１サイクルの時間が短縮されることにより、製氷機11の能力を向上できる。

なお、入口側管部36および出口側管部37から蒸発管35の中間部35aに亘って互いに隣り合いながら複数回屈曲される配置としては、図５に示す例に限らず、例えば、中間部35aが製氷ユニット本体31の中央部に位置するように矩形の渦巻状に配置してもよく、この場合にも前記実施の形態と同様の作用効果が得られる。

11 製氷機
12 冷却回路
13 製氷部
35 蒸発管
36 入口側管部
37 出口側管部
38 中間管部

Claims

製氷部と、
この製氷部に配置される蒸発管を有し、この蒸発管には入口側管部、出口側管部、およびこれら入口側管部と出口側管部との間に並列に接続される複数の中間管部が設けられ、入口側管部から複数の中間管部を通じて出口側管部へ冷媒が循環される冷却回路と
を具備していることを特徴とする製氷機。
前記蒸発管の入口側管部および出口側管部の各断面積は、前記複数の中間管部の断面積の和と等しい
ことを特徴とする請求項１記載の製氷機。
前記複数の中間管部の各断面積は、均等に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の製氷機。
製氷部と、
この製氷部に配置される蒸発管を有し、この蒸発管の入口側と出口側とが互いに隣り合って配置され、これら蒸発管の入口側および出口側から蒸発管の中間部に亘って互いに隣り合いながら複数回屈曲されて配置され、蒸発管の入口側から出口側へ冷媒が循環される冷却回路と
を具備していることを特徴とする製氷機。