JP2011196652A

JP2011196652A - 製氷機

Info

Publication number: JP2011196652A
Application number: JP2010066330A
Authority: JP
Inventors: Mika Suzuki; 美加鈴木; Shuichi Sakaguchi; 修一坂口; Daisuke Takayanagi; 大輔高柳
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】厚みが一定の氷を製氷でき、製氷量を向上できる製氷機を提供する。
【解決手段】蒸発管18の長手方向に沿って設置する複数の製氷突起19の設置間隔を、蒸発管18の入口側から出口側へ向かうに従って広くし、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギを均等化する。
【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においては、冷媒が循環される冷凍サイクルによって構成される冷却回路と、上面に冷却回路の蒸発管が配置されるプレート本体および蒸発管の位置に対応してプレート本体の下面から突出された複数の製氷突起（マンドレル）を有する製氷プレートと、この製氷プレートの下方に配置されて製氷水を貯留する容器とを備えた、いわゆるバッチ式と呼ばれる製氷機がある。この製氷機の各製氷突起は、全て同じ長さで、蒸発管の長手方向に沿って等間隔に配置されている（例えば、特許文献１参照。）。

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各製氷突起を冷却し、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、蒸発管や製氷突起の下方域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。

特開２００４−３０９１０５号公報（第２−５頁、図１−７）

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が熱を吸収する熱量すなわち冷媒の熱エネルギが大きいが、冷媒から各製氷突起等への熱エネルギの伝達により、蒸発管の出口側では、冷媒の熱を吸収する熱量すなわち冷媒の熱エネルギが小さくなり、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製氷能力に大きな差が生じることになる。これにより、各製氷突起の周りに製氷される氷の厚さは、蒸発管の入口側の製氷突起ほど厚く、出口側の製氷突起ほど薄くなり、厚みが不ぞろいの氷が製造される。このように、厚みが不ぞろいの氷は、見栄えが悪いばかりか、飲料等に入れた場合に溶け方に差がでてしまう。

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すなわち熱エネルギの大きいホットガスで素早く加熱されるのに対し、冷媒から各製氷突起等への熱エネルギの伝達により、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すなわち熱エネルギが小さくなる。そのため、製氷突起から氷が離氷される離氷時間は、蒸発管の入口側の製氷突起ほど早く、出口側の製氷突起ほど遅くなり、離氷時間にばらつきが生じる。特に、蒸発管の出口側の製氷突起で製氷される氷の厚みが薄いと、氷が製氷突起に貼り付いた状態となって離氷しずらく、残ってしまうような場合があり、製氷突起から氷を確実に離氷させるには長い時間が必要となる。このように、離氷時間がかかるため、製氷から離氷までの１サイクルの時間が長くかかり、単位時間当たりに氷を製造する製氷量が低下する問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、厚みが一定の氷を製氷でき、製氷量を向上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、蒸発管を有し、この蒸発管の入口側から出口側へ向けて冷媒が循環される冷却回路と、前記蒸発管の長手方向に沿った複数の位置に対応して突設されているとともに、前記蒸発管の長手方向に沿った設置間隔が前記蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って広くなる複数の製氷素子とを具備しているものである。

請求項２記載の製氷機は、蒸発管を有し、この蒸発管の入口側から出口側へ向けて冷媒が循環される冷却回路と、前記蒸発管の長手方向に沿った複数の位置に対応して突設されているとともに、前記蒸発管に対して突出する長さが前記蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って短くなる複数の製氷素子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、蒸発管の長手方向に沿って設置される複数の製氷素子の設置間隔を、蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って広くすることにより、蒸発管側から各製氷素子に伝わる熱エネルギを均等化でき、そのため、製氷時においては、各製氷素子で製氷する氷の厚みのばらつきが少なく、厚みおよび長さが一定の氷を製氷でき、また、離氷時においては、各製氷素子から氷を離氷させる離氷時間のばらつきが少なく、全体として離氷時間を短くでき、製氷量を向上できる。

請求項２記載の製氷機によれば、蒸発管の長手方向に沿って設置される複数の製氷素子が蒸発管に対して突出する長さを、蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って短くすることにより、蒸発管側から各製氷素子に伝わる冷媒の熱エネルギに差があっても、各製氷素子の単位容積当たりの熱エネルギを均等化でき、そのため、製氷時においては、各製氷素子で製氷する氷の厚みのばらつきが少なく、厚みが一定の氷を製氷でき、また、離氷時においては、各製氷素子から氷を離氷させる離氷時間のばらつきが少なく、全体として離氷時間を短くでき、製氷量を向上できる。

本発明の第１の実施の形態を示す製氷機の断面図である。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断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１および図２に第１の実施の形態を示す。

図２に示すように、製氷機11は、製氷を行う製氷部12、およびこの製氷部12を冷却または加熱する冷却回路（冷凍回路）13を備えている。

図１に製氷部12の構成を示す。製氷部12は、製氷水ｗを貯留する容器（トレイ）15、この容器15に貯留された製氷水ｗを冷却して製氷する製氷ユニット16、容器15を製氷ユニット16の下側に組み合わせる製氷位置と製氷ユニット16の下側から退避させる退避位置とに移動させる図示しない移動ユニット、および容器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。

容器15は、上面を開放した長方形のトレイ状に形成され、製氷水ｗを貯留可能とされている。

また、製氷ユニット16は、冷却回路13の蒸発器を構成するものであり、冷却回路13の冷媒が循環する蒸発管18、およびこの蒸発管18の下面側の外面に直接取り付けられた複数の製氷素子としての製氷突起（マンドレル）19を備えている。

蒸発管18は、熱伝導性に優れた材料である例えば銅によって孔やつなぎ目がない円筒状に形成されたシームレス管が用いられている。なお、蒸発管18は、図示しない支持部材によって、水平に配置されるように支持されている。

製氷突起19は、熱伝導性に優れた材料である例えば銅によってそれぞれ個別に形成されたもので、長さおよび径が同じ中実の円柱状の棒材で、一端に蒸発管18の外面に沿って接合可能とする曲面状の取付面20が形成され、他端である先端が離氷を容易にするための球面状に形成されている。製氷突起19の取付面20は、蒸発管18の下面側の外面に対して、直接、接合されるとともに、ろう付けや熱伝導性を有する接着剤などによって接着されている。

蒸発管18の長手方向に沿って設置される複数の製氷突起19の設置間隔は、蒸発管18の入口側（図１左側）から出口側（図１右側）へ向かうに従って広くなるように、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅの関係を有する。すなわち、蒸発管18の入口側ほど製氷突起19が密に設置され、蒸発管18の出口側ほど製氷突起19が疎に設置されている。なお、このように製氷突起19の設置間隔が異なる場合でも、製氷突起19の数は、製氷突起19を等間隔に配置する場合と同じか同程度の数が確保され、１回の製氷個数も同程度の数が確保される。

次に、図２に示すように、冷却回路13は、圧縮機31、凝縮器32、製氷部12の製氷ユニット16に配置された蒸発管18である蒸発器33、およびアキュムレータ34を含む冷凍サイクルによって構成されている。

凝縮器32と蒸発器33との間に第１のバルブ35が配置され、圧縮機31と凝縮器32との間と第１のバルブ35と蒸発器33との間とが配管36で接続されているとともに、この配管36に第２のバルブ37が配置されている。そして、製氷時には、第１のバルブ35が開、第２のバルブ37が閉とされて、図２に実線矢印で示すように、圧縮機31で圧縮されて凝縮器32で凝縮された高圧の冷媒が蒸発器33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35が閉、第２のバルブ37が開とされて、図２に破線矢印で示すように、圧縮機31で圧縮された高温の冷媒つまりホットガスが蒸発器33に流れて加熱する。したがって、各バルブ35，37および配管36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38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、容器15に予め設定された所定量の製氷水ｗを供給し、また、移動ユニットにより、容器15を製氷ユニット16の下側に組み合わせ、製氷ユニット16の各製氷突起19を容器15の製氷水ｗ中に浸漬させる。

冷却回路13の第１のバルブ35を開、第２のバルブ37を閉として、圧縮機31を運転することにより、圧縮機31で圧縮されて凝縮器32で凝縮された高圧の冷媒が蒸発器33の蒸発管18に流れて蒸発し、蒸発管18および各製氷突起19を冷却する。

各製氷突起19を通じて製氷水ｗが冷却され、各製氷突起19の表面に氷ｉが着氷されていく。

このとき、蒸発管18内を流れる冷媒の熱エネルギが蒸発管18の管壁を通じて各製氷突起19に伝わるが、蒸発管18の長手方向に沿って設置される複数の製氷突起19の設置間隔を蒸発管18の入口側から出口側へ向かうに従って広くしているため、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギが均等化でき、各製氷突起19の表面に一定の厚みの氷ｉが着氷されていく。

ここで、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギが均等化される理由について説明する。蒸発管18の管壁から伝わる熱エネルギが一定であるとした場合、蒸発管18の入口側ほど、各製氷突起19が密に設置されているため、蒸発管18の管壁から各製氷突起19に熱エネルギが分散されて伝わることになり、また、蒸発管18の出口側ほど、各製氷突起19が疎に設置されているため、蒸発管18の管壁から各製氷突起19に熱エネルギが集中して伝わることになる。そのため、蒸発管18の入口側ほど、蒸発管18から１つの製氷突起19に伝わる熱エネルギが少なく、また、蒸発管18の出口側ほど、蒸発管18から１つの製氷突起19に伝わる熱エネルギが多くなる。また、蒸発管18内を流れる冷媒の熱エネルギは、各製氷突起19等との熱交換によって、蒸発管18の入口側から出口側に向かうに従って低下していく。したがって、蒸発管18の入口側から出口側に向かうに従って蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギが多くなることと、蒸発管18の入口側から出口側に向かうに従って冷媒の熱エネルギが低下していくこととが相俟って、製氷突起19の間隔を適切に設定することにより、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギを均等化できる。

また、各製氷突起19の表面に所定厚の氷ｉが着氷して製氷が完了したら、離氷に切り換えて実施する。

この離氷時には、まず、移動ユニットにより、容器15を製氷ユニット16の下側から退避させる。

続いて、冷却回路13の第１のバルブ35を閉、第２のバルブ37を開として、図２に破線矢印で示すように、圧縮機31で圧縮された高温の冷媒つまりホットガスを蒸発器33の蒸発管18に送り込み、蒸発管18および各製氷突起19を加熱する。

各製氷突起19が温度上昇することにより、各製氷突起19の表面に接している氷ｉの表面が溶け、各製氷突起19から氷ｉが離氷して落下し、図示しない氷貯留部に貯留される。

このとき、蒸発管18内を流れる冷媒の熱エネルギが蒸発管18の管壁を通じて各製氷突起19に伝わるが、蒸発管18の長手方向に沿って設置される複数の製氷突起19の設置間隔を蒸発管18の入口側から出口側へ向かうに従って広くしているため、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギが均等化できる。そのため、各製氷突起19に着氷した氷ｉの厚みが一定であること、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギが均等であることにより、各製氷突起19から氷ｉを離氷させる離氷時間のばらつきが少なく、全体として離氷時間を短くできる。

したがって、製氷機11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、製氷能力を向上できる。

このように、製氷機11によれば、蒸発管18の長手方向に沿って設置される複数の製氷突起19の設置間隔を、蒸発管18の入口側から出口側へ向かうに従って広くすることにより、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる熱エネルギを均等化でき、そのため、製氷時においては、各製氷突起19で製氷する氷ｉの厚みのばらつきが少なく、厚み、長さおよび径のサイズが一定の氷ｉを製氷でき、また、離氷時においては、各製氷突起19から氷ｉを離氷させる離氷時間のばらつきが少なく、全体として離氷時間を短くでき、製氷量を向上できる。

次に、図３に第２の実施の形態を示す。

蒸発管18の長手方向に沿って設置される各製氷突起19の設置間隔は等間隔で、蒸発管18に対して突出する製氷突起19の長さは蒸発管18の入口側から出口側へ向かうに従って短くなるように形成されている。すなわち、蒸発管18の入口側ほど製氷突起19の長さが長く、蒸発管18の出口側ほど製氷突起19の長さが短く形成されている。

各製氷突起19の設置間隔が等間隔であるため、蒸発管18内を流れる冷媒から各製氷突起19に伝わる熱エネルギは、蒸発管18の入口側ほど多く、各製氷突起19等との熱交換によって、蒸発管18の出口側ほど減少する。このとき、蒸発管18の入口側ほど製氷突起19の長さが長く熱容量が多く、蒸発管18の出口側ほど製氷突起19の長さが短く熱容量が少ないため、蒸発管18から各製氷突起19に伝わる冷媒の熱エネルギに差があっても、各製氷突起19の長さを適切に設定することにより、各製氷突起19の単位容量当たりの熱エネルギを均等化できる。

そのため、製氷時においては、各製氷突起19で製氷する氷ｉの厚みのばらつきが少なく、長さが異なるものの厚みおよび径のサイズが一定の氷ｉを製氷でき、また、離氷時においては、各製氷突起19から氷ｉを離氷させる離氷時間のばらつきが少なく、全体として離氷時間を短くでき、製氷量を向上できる。

しかも、製氷突起19の設置間隔は等間隔でよいため、その間隔を狭めて製氷突起19の数を多くすれば、１回の製氷量を増加でき、この場合でも、各製氷突起19の長さを適切に設定することにより、各製氷突起19で厚みが一定の氷を製氷できる。

なお、複数の製氷突起19の間隔と各製氷突起19の長さとの両方を、蒸発管18の長手方向に沿って異なるようにしても、厚みが一定の氷を製氷でき、製氷量を向上できる製氷機11を提供できる。

また、蒸発管18に製氷突起19を直接取り付けた例に限らず、蒸発管18が配置されるプレート本体および蒸発管18の位置に対応してプレート本体の下面から突出された複数の製氷突起19を有する製氷プレートを用いてもよい。

11 製氷機
13 冷却回路
18 蒸発管
19 製氷素子としての製氷突起

Claims

蒸発管を有し、この蒸発管の入口側から出口側へ向けて冷媒が循環される冷却回路と、
前記蒸発管の長手方向に沿った複数の位置に対応して突設されているとともに、前記蒸発管の長手方向に沿った設置間隔が前記蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って広くなる複数の製氷素子と
を具備していることを特徴とする製氷機。
蒸発管を有し、この蒸発管の入口側から出口側へ向けて冷媒が循環される冷却回路と、
前記蒸発管の長手方向に沿った複数の位置に対応して突設されているとともに、前記蒸発管に対して突出する長さが前記蒸発管の入口側から出口側へ向かうに従って短くなる複数の製氷素子と
を具備していることを特徴とする製氷機。