JP2017096548A

JP2017096548A - 製氷機

Info

Publication number: JP2017096548A
Application number: JP2015228573A
Authority: JP
Inventors: 敦杉田; Atsushi Sugita; 靖之渡邉; Yasuyuki Watanabe
Original assignee: Hoshizaki Corp
Current assignee: Hoshizaki Corp
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: JP6593963B2

Abstract

【課題】ドラムに形成される氷の剥離開始時において、ドラムを回転駆動させるモータの負荷を軽減することができる製氷機を提供する。【解決手段】製氷機１００は、製氷水Ｗが貯留されるタンク４と、タンク４内に配置されるとともに、内部に冷媒が流通し、冷媒と製氷水Ｗとが熱交換することによって外周面に氷の層Ｌ１，Ｌ２が形成されるドラム３と、ドラム３を回転させるギヤモータ５と、氷の層Ｌ１，Ｌ２をドラム３の外周面から削り取るカッタ９と、カッタ９に対向する氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１を、波形状をなすように形成するためにドラム３の外周面に散水を行う散水パイプ２０とを有する。【選択図】図５

Description

この発明は、製氷機に関する。

特許文献１には、内部に製氷水が貯められるタンクと、タンク内の製氷水に浸漬して回転可能に設けられるドラムとを備えたドラム式の製氷装置が開示されている。ドラムの内部には冷凍回路の蒸発器が設けられており、蒸発器内を流通する冷媒がドラム自体を冷却することによって、製氷水に浸漬しているドラムの表面には層状の氷が形成される。ドラムの表面に形成された氷は、タンクの回転とともに製氷水の水面上に出た後、タンクに固定されたカッタで剥離されて氷片となり貯氷庫内に導かれる。

ここで、図１３（ａ）に示すように、ドラム１０３の表面に一定の厚さ以上の氷の層Ｌ８が形成されてから、図１４に示すギヤモータ１０５はドラム１０３の回転駆動を開始させる。ギヤモータ１０５の運転前に氷の層Ｌ８を形成させておくのは、氷の厚さが薄いとカッタ１０９とドラム１０３との隙間に氷が入り、ギヤモータ１０５への過負荷が発生するおそれがあるからである。

特開平８−２９０３２号公報

しかしながら、ドラム１０３が静止した状態で、製氷水の水面下で氷の層Ｌ８が形成されるため、図１４に示すように、氷の縁部Ｅ７はドラム１０３の回転軸方向、すなわちカッタ１０９の刃とほぼ平行な方向に延びている。そのため、図１３（ｂ）に示すように、ドラム１０３が回転を開始して、氷を剥離する工程に入った時には、カッタ１０９の刃とほぼ平行に形成される氷の縁部Ｅ７を一気に剥離する必要がある。従って、その分の力がギヤモータ１０５に負荷となってかかり、氷の層の厚みによっては、剥離開始時のトルクピークが大きくなりすぎてギヤモータ１０５が氷を剥離することができずモータロックが発生する可能性がある。

この発明は、このような問題を解決するためになされ、ドラムに形成される氷の剥離開始時において、ドラムを回転駆動させるモータの負荷を軽減することができる製氷機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る製氷機は、製氷水が貯留されるタンクと、タンク内に配置されるとともに、内部に冷媒が流通し、冷媒と製氷水とが熱交換することによって表面に氷が形成されるドラムと、ドラムを回転させる駆動装置と、氷をドラムの表面から削り取るカッタと、カッタに対向する氷の縁部を、波形状をなすように形成する波形縁部形成手段とを有する。

また、この発明に係る製氷機の波形縁部形成手段は、ドラムの表面に散水を行うことにより氷の縁部を波形状に形成することができる散水装置を有してもよい。
また、散水装置は、ドラムの回転軸の延長方向と平行に延びるとともに、内部を製氷水が流通する散水パイプを有し、散水パイプには、製氷水をドラムの表面に散水するための複数の散水孔が前記散水パイプの延長方向に並んで設けられてもよい。
また、散水パイプは回動可能に設けられており、ドラムに対する散水孔の位置は可変であってもよい。

さらに、製氷機の波形縁部形成手段は、タンク内の製氷水の水面に波を発生させることにより氷の縁部を波形状に形成する波発生装置を有している。

また、製氷機の駆動装置は、ドラムの内部に冷媒が流通した時間が所定時間を経過した場合、又は冷媒の温度が所定温度を下回った場合に、ドラムの回転を開始させてもよい。

この発明に係る製氷機によれば、ドラムに形成される氷の剥離開始時において、ドラムを回転駆動させるモータの負荷を軽減することができる。

この発明の実施の形態１に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。図１に示す製氷機のドラムに散水パイプから散水が行われ、製氷水の水面上の部分に新しい氷の層が形成された状態を示す模式的な断面側面図である。図１に示す製氷機のドラムに散水パイプから散水が行われ、製氷水の水面上の部分に新しい氷の層が形成された際のドラムの外周面の状態を模式的に示す側面図である。図１に示す製氷機のドラムに形成された氷の層がカッタによって削り取られる直前に、氷の層の端部がカッタの刃先に当接した状態を模式的示す断面側面図である。図１に示す製氷機のドラムの外周面に、図４に示す新しい氷の層が形成された状態の製氷部を模式的に示す斜視図である。図１に示す製氷機のドラムの外周面から、図４及び５に示す新しい氷の層がカッタによって削り取られる様子を模式的に示す側面図である。この発明の実施の形態２に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。この発明の実施の形態３に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。図８に示す製氷機の製氷部の斜視図である。この発明の実施の形態４に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。この発明の実施の形態５に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。この発明の実施の形態６に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図である。図１３（ａ）は、従来の例に係る製氷機の製氷部の模式的な断面側面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す製氷機のドラムが回転し、ドラムの外周面に形成された氷の層の端部がカッタの刃先に当接した状態を模式的示す断面側面図である。図１３（ａ）に示す製氷機の製氷部の斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示すように、製氷機１００は、製氷を行うための製氷部１０を有し、製氷部１０は、製氷水Ｗを貯留するタンク４を有する。図５に示すように、タンク４は互いに対向する側壁１４，１５を備える。さらにタンク４は、側壁１４と側壁１５との間に、断面が上方に開放された略Ｃ字形状をなすタンク本体４ａと、タンク本体４ａに取り付けられるカッタマウント４ｂとを備える。また、タンク４の上方には製氷水Ｗをタンク４の内部に給水するための給水管４０が設けられている。給水管４０はバルブ４１を有する。
ここで、以下の説明において、タンク本体４ａに対してカッタマウント４ｂが取り付けられる側を前方側Ｆとし、その反対側を後方側Ｂとする。
また、タンク４の内部に満たされた製氷水Ｗの水面をＨとする。

タンク４の内部には略円筒形状のドラム３が収納されている。図１に示すように、ドラム３は、約２／３が製氷水Ｗに浸漬し、上側の約１／３が製氷水Ｗの水面Ｈの上に出るように配置されている。さらに、ドラム３は回転軸３ａを有しており、回転軸３ａはタンク本体４ａの側壁１４，１５に回転可能に支持されるとともに、一端がギヤモータ５に接続されている。従って、タンク４の内部において、ドラム３は回転軸３ａの回転に伴って、図１の矢印の方向Ｒに一体的に回転可能となるように設けられている。また、回転軸３ａの他端には、タンク４の側壁１４の外側に設けられた冷媒出入口部７が接続する。ドラム３は回転軸３ａに接続する冷媒出入口部７を介して、タンク４の外部の冷凍回路１９に接続されている。従って、ドラム３の内部には冷媒が流通し、ドラム３は蒸発器として作用する。また、冷媒出入口部７には、ドラム３から流出する冷媒の出口側温度を測定する温度センサ７ａが内蔵されている。
ここで、ギヤモータ５は、ドラム３を回転させる駆動装置を構成する。

また、ドラム３の上方には、ドラム３の回転軸３ａの延長方向と平行して散水パイプ２０が架け渡されている。散水パイプ２０には、等間隔で５個の散水孔２０ａが並んで形成されている。散水孔２０ａは後方側Ｂに向かって斜め下向きに配置される位置に形成されている。
ここで、散水パイプ２０は、波形縁部形成手段を構成する。

また、図５に示すように、タンク４の側壁１４の外側にはポンプ６が設けられている。ポンプ６はタンク４の内部に連通している。さらに、ポンプ６にはポンプ用配管６ａの一端が接続される。また、ポンプ用配管６ａの他端は、タンク４の側壁１４を貫通し、タンク４の内部に設けられる散水パイプ２０に接続される。
ここで、ギヤモータ５、ポンプ６及び冷媒出入口部７の温度センサ７ａには、制御装置９０が電気的に接続されている。

また、図１に示すように、タンク４のカッタマウント４ｂには略板形状カッタ９が刃先９ａを斜め上方に向けて取り付けられている。カッタ９の刃先９ａは、ドラム３の表面である外周面に僅かな隙間を空けて近接している。また、カッタ９の上面には氷案内板９ｂが貼り付けられている。

さらに、製氷機は、タンク４の前方側に外壁１１を有しており、タンク４と外壁１１との間には下方に向かって延びる空間であるシュート１２が設けられる。シュート１２の下端は、図示しない貯氷庫に連通する。

次に、製氷機１００の製氷部１０の動作について、図１〜６を用いて説明する。
まず、タンク４の外部の冷凍回路１９が運転を開始し、冷媒出入口部７及び回転軸３ａを介して冷媒がドラム３の内部に流通する。そして、ドラム３の外周面において、冷媒は製氷水Ｗと熱交換を行い、製氷水Ｗが冷却されてドラム３の外周面の水面Ｈよりも下の部分に氷の層Ｌ１が形成される。氷の層Ｌ１は、時間の経過とともに厚さを増す。
なお、このように水面Ｈの下側でドラム３の外周面に氷の層Ｌ１が形成される工程を製氷工程とする。

次に、制御装置９０は、冷凍回路１９の運転開始とともにポンプ６の運転をＯＮにして、ポンプ６によってタンク４の内部の製氷水Ｗを汲み上げさせる。汲み上げられた製氷水Ｗはポンプ用配管６ａを介して散水パイプ２０に流入する。そして、図２及び３に示すように、製氷水Ｗは散水パイプ２０の５個の散水孔２０ａからドラム３の外周面に向かって散水される。この時、散水パイプ２０からドラム３の外周面上に製氷水Ｗが散水される領域を散水領域Ｓとする。これにより、水面Ｈよりも上側のドラム３の外周面上で、散水領域Ｓに散水された製氷水Ｗが冷却され、新たに氷の層Ｌ２が形成される。氷の層Ｌ２の回転方向Ｒ側の縁部Ｅ１は、図３及び５に示すように、散水パイプ２０の散水孔２０ａの位置にそれぞれ対応する５個の頂点Ｔ１を有する波形状をなす。また、水面Ｈの上側の氷の層Ｌ２は、水面Ｈの下側の氷の層Ｌ１よりも厚さが薄い。
ここで、氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１がなす波形状とは、ドラム３の幅方向に亘って、縁部Ｅ１がカッタ９の刃先９ａからの距離が近くなったり遠くなったりするように波打ちながら変化して延びる曲線の軌跡をいう。そして、図２及び３に示すように、縁部Ｅ１が波打つ範囲はドラム３の回転方向Ｒの角度にしてΘ＝１８°程度の範囲であるが、これに限定されず、縁部Ｅ１は、カッタ９による氷の層Ｌ２の剥離の際に過度な負荷が発生しない範囲の波形状であればよい。
なお、ポンプ６に電気的に接続される制御装置によって、ポンプ６が散水パイプ２０へ送水する製氷水Ｗの量は適宜、調整される。

ここで、制御装置９０は、ギヤモータ５がドラム３を回転駆動させる際に、製氷機１００の設置環境等に合わせてギヤモータ５の運転開始条件の設定を適宜変更することができる。すなわち、制御装置９０は、氷の層Ｌ１が、十分な製氷量を得られ、かつ、剥離時のギヤモータ５のモータロックの発生が防止される程度の厚さになるように、ギヤモータ５の運転開始条件を調整する。具体的には、制御装置９０は、冷凍回路１９の運転開始から１２０秒経過したら、氷の層Ｌ１が適切な厚さになったと判断し、ギヤモータ５の運転を開始させる。また、制御装置９０は、冷媒出入口部７の温度センサ７ａによって測定された冷媒の出口温度が−８度を記録した時にギヤモータ５の運転を開始させてもよい。

そして、ドラム３の外周面に氷の層Ｌ２が形成され、氷の層Ｌ１が所定の厚さになると、図４及び５に示すように、制御装置９０はギヤモータ５の駆動を開始させ、ドラム３は回転方向Ｒに回転駆動される。この時、氷の層Ｌ１は、製氷水Ｗの水面Ｈ及び散水領域Ｓを超えると熱交換により乾き、過冷却され、過冷却氷となる。ここで、水面Ｈの下側にあった氷の層Ｌ１がドラム３の回転により外に出て過冷却される工程を、過冷却工程とする。

さらに、図６に示すように、カッタ９によって氷の層Ｌ１及びＬ２は、氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１の波形状の山の部分を起点として徐々に削り取られ、氷片Ｐとなる。この氷片Ｐは、カッタ９の上面の氷案内板９ｂの上を滑り落ちてシュート１２に落下し、下方の貯氷庫に貯留される。
なお、カッタ９によって氷の層Ｌ１、Ｌ２を剥離する工程を剥離工程とする。

以上より、この実施の形態１に係る製氷機１００では、散水パイプ２０からの散水によってドラム３の外周面の氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１が波形状をなすように形成される。これにより、図１４に示すような略直線状の縁部を持った氷の層を剥離する場合に比べて、剥離を開始する際にカッタ９の刃先９ａとドラム３との間に働く力が分散され、ギヤモータ５にかかる負荷が小さくなる。従って、ドラム３の回転駆動に係るトルクピークが抑えられ、ギヤモータ５がロックされてしまう事態を防止することができる。

さらに、ドラム３に冷媒の流通した時間が所定時間を経過した場合、又は冷媒出入口部７における冷媒の出口側温度が所定温度を下回った場合に、ギヤモータ５がドラム３の回転駆動を開始させる。そのため、剥離開始前の氷の層Ｌ１の厚さを適切に調整することができ、一定以上の製氷量を確保する一方で、ギヤモータ５のモータロックの発生をより確実に防止することができる。

なお、この実施の形態において、散水パイプ２０による散水は冷凍回路１９の運転中常に行われているが、これに限定されず、冷凍回路１９の運転が開始されてからギヤモータ５の運転が開始されるまでの間のみ散水を行ってもよい。このように、ギヤモータ５の運転が開始される直前にのみドラム３の外周面に散水を行うことで、散水領域Ｓがより狭くなり、その分、ドラム３の外周面上に過冷却工程の範囲を広くとることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る製氷機２００の製氷部１２０の構成を図７に示す。なお、以下の説明において、図１の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
製氷機２００の製氷部１２０のタンク４の内部には、エアポンプ５０が製氷水Ｗの中に沈んで設けられている。冷凍回路１９の駆動とともにエアポンプ５０を稼働させると気泡が発生し、水面Ｈに波が立つ。従って、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ３のカッタ９に対向する縁部Ｅ２は、水面Ｈに発生する波に対応して、製氷機１００の氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１と同様に、ドラム３の回転軸３ａが延びる方向に亘って波形状をなす。
なお、エアポンプ５０は、波形縁部形成手段及び波発生装置を構成する。

以上より、この実施の形態２に係る製氷機２００では、タンク４に貯留された製氷水Ｗの中でエアポンプ５０から気泡を発生させることにより、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ３の縁部Ｅ２を波形状とすることができる。従って、実施の形態１の製氷機１００と同様に、カッタ９による氷の層Ｌ３の剥離開始時にギヤモータ５にかかる負荷が軽減され、ギヤモータ５がロックされてしまう事態を防止することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る製氷機３００の製氷部１３０の構成を図８及び９に示す。
製氷機３００の製氷部１３０のタンク４の内部には、散水パイプ２０に隣り合って第二パイプ２３が設けられている。第二パイプ２３は、散水パイプ２０が延びる方向と平行に延びている。そして、第二パイプ２３には、第二パイプ２３の延長方向に複数の放水孔２３ａが並んで形成されている。また、タンク４の外側には第二ポンプ３０が設けられており、第二パイプ２３は第二ポンプ３０に接続されている。そして、冷凍回路１９の駆動とともに第二パイプ２３には第二ポンプ３０によって製氷水Ｗが送水され、図８に示すように、放水孔２３ａから水面Ｈに散水されて、これにより水面Ｈに波が発生する。従って、図９に示すように、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ４のカッタ９に対向する縁部Ｅ３は、水面Ｈに発生する波に対応して、製氷機１００の氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１と同様に、ドラム３の回転軸３ａが延びる方向に亘って波形状をなす。
なお、第二パイプ２３は、波形縁部形成手段及び波発生装置を構成する。

以上より、この実施の形態３に係る製氷機３００では、第二パイプ２３から製氷水Ｗの水面Ｈに散水されることにより、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ４の縁部Ｅ３を波形状とすることができる。従って、実施の形態１の製氷機１００と同様に、カッタ９による氷の層Ｌ４の剥離開始時にギヤモータ５にかかる負荷が軽減され、ギヤモータ５がロックされてしまう事態を防止することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る製氷機４００の製氷部１４０の構成を図１０に示す。
まず、製氷機４００の製氷部１４０のタンク４の内部に向かって開口する給水管４０のバルブ４１が、冷凍回路１９の駆動とともに開放されることにより、給水管４０からは製氷水Ｗが水面Ｈに向かって供給される。これにより、タンク４に貯留されている製氷水Ｗの水面Ｈに波が立つ。従って、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ５のカッタ９に対向する縁部Ｅ４は、水面Ｈに発生する波に対応して、製氷機１００の氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１と同様に、ドラム３の回転軸３ａが延びる方向に亘って波形状をなす。
なお、この実施の形態において、給水管４０は、波形縁部形成手段及び波発生装置を構成する。

以上より、この実施の形態４に係る製氷機４００の製氷部１４０では、給水管４０からタンク４の内部に製氷水Ｗが供給されることにより、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ５の縁部Ｅ４を波形状とすることができる。従って、実施の形態１の製氷機１００と同様に、カッタ９による氷の層Ｌ５の剥離開始時にギヤモータ５にかかる負荷が軽減され、ギヤモータ５がロックされてしまう事態を防止することができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る製氷機５００の製氷部１５０の構成を図１１に示す。
製氷機５００の製氷部１５０のタンク４の底部には、排水管６０が設けられる。排水管６０は、図示しないバルブを有している。そして、冷凍回路１９の駆動開始とともに、バルブが開放され、製氷水Ｗが排水管６０から外部へ排出されて、これにより水面Ｈに波が立つ。従って、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ６のカッタ９に対向する縁部Ｅ５は、水面Ｈに発生する波に対応して、製氷機１００の氷の層Ｌ２の縁部Ｅ１と同様に、ドラム３の回転軸３ａが延びる方向に亘って波形状をなす。
なお、排水管６０は、波形縁部形成手段及び波発生装置を構成する。

以上より、この実施の形態４に係る製氷機５００では、排水管６０から製氷水Ｗが排出されることにより、ドラム３の外周面に形成される氷の層Ｌ６の縁部Ｅ５を波形状とすることができる。従って、実施の形態１の製氷機１００と同様に、カッタ９による氷の層Ｌ６の剥離開始時にギヤモータ５にかかる負荷が軽減され、ギヤモータ５がロックされてしまう事態を防止することができる。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る製氷機６００の製氷部１６０の構成を図１２に示す。
製氷機６００の製氷部１６０の散水パイプ６２は、タンク４の内部に回動可能に設けられている。散水パイプ６２には、等間隔で５個の散水孔６２ａが並んで形成されている。散水パイプ６２は前後方向に回動しつつドラム３の外周面に散水を行う。すなわち、ドラム３に対して散水パイプ６２の散水孔６２ａの位置は可変であり、６２ａ’の位置まで移動することができる。これにより、ドラム３の外周面の水面Ｈよりも上側の部分には、カッタ９に対向して波形状の縁部Ｅ６を有する氷の層Ｌ７が形成される。

以上より、この実施の形態６に係る製氷機６００では、散水パイプ６２が回動して散水孔６２ａの位置が変わるため、氷の層Ｌ７の縁部Ｅ６を波形状に形成することができるとともに、氷の層Ｌ７の厚さがより均一になるようにすることができる。従って、カッタ９によって氷の層Ｌ７をより効率よく剥離することができ、剥離開始時にギヤモータ５にかかる負荷がさらに軽減される。

３ドラム、４タンク、５ギヤモータ（駆動装置）、９カッタ、２０散水パイプ（波形縁部形成手段、散水装置）、２０ａ散水孔、２３第二パイプ（波形縁部形成手段、波発生装置）、４０給水管（波形縁部形成手段、波発生装置）、６０排水管（波形縁部形成手段、波発生装置）、６２散水パイプ（波形縁部形成手段、散水装置）、６２ａ散水孔、１００，２００，３００，４００，５００，６００製氷機、Ｗ製氷水。

Claims

製氷水が貯留されるタンクと、
前記タンク内に配置されるとともに、内部に冷媒が流通し、前記冷媒と前記製氷水とが熱交換することによって表面に氷が形成されるドラムと、
前記ドラムを回転させる駆動装置と、
前記氷を前記ドラムの前記表面から削り取るカッタと、
前記カッタに対向する前記氷の縁部を、波形状をなすように形成する波形縁部形成手段とを有する製氷機。
前記波形縁部形成手段は、前記ドラムの前記表面に散水を行うことにより前記氷の縁部を波形状に形成する散水装置を有する請求項１に記載の製氷機。
前記散水装置は、前記ドラムの回転軸の延長方向と平行に延びるとともに、内部を前記製氷水が流通する散水パイプを有し、前記散水パイプには、前記製氷水を前記ドラムの前記表面に散水するための複数の散水孔が前記散水パイプの延長方向に並んで設けられる請求項２に記載の製氷機。
前記散水パイプは回動可能に設けられており、前記ドラムに対する前記散水孔の位置は可変である請求項３に記載の製氷機。
前記波形縁部形成手段は、前記タンク内の前記製氷水の水面に波を発生させることにより前記氷の縁部を波形状に形成する波発生装置を有する請求項１に記載の製氷機。
前記駆動装置は、前記ドラムの内部に前記冷媒が流通した時間が所定時間を経過した場合、又は前記冷媒の温度が所定温度を下回った場合に、前記ドラムの回転を開始させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の製氷機。