JP2017538413A - アイスクリーム製造器およびアイスクリーム製造器用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

アイスクリーム製造器は、材料を容れる容器を内側に取り出し可能に収容することができる支持体と、蒸発器を含む冷却回路を備える。蒸発器は、少なくとも１つ以上のコイルと、内表面と１つ以上のコイルが接着する外表面を画定する支持ケーシングとからなる。容器の外表面に対向するコイルの少なくとも外周面は、圧縮されている。

Description

本発明は、家庭用および／または業務用のアイスクリーム製造器に関する。
本発明は、さらに、アイスクリーム製造器に使用されるのに適し、アイスクリーム製造中に熱交換特性を向上させるように構成された熱交換装置に関する。

家庭用および／または業務用の、アイスクリームをほぼ自動的に製造する機器は既に知られている。
これらの機器は、アイスクリーム製造するための材料を容れる容器を備え、該容器は軸方向に穿孔され、支持体の内側に挿入される。

支持体は、内側に材料を攪拌する為のブレードと、材料がアイスクリームを形成するのに適した温度にされる冷却回路の少なくとも一部を駆動するための電動駆動機構を備える。

アイスクリームを形成するために容器を支持体の内側に挿入することは、既に知られている。
アイスクリームを形成するために必要な準備物および／または材料は、液体、例えば水、ミルクなどと共に容器の中に投入される。

投入されると材料は冷却され始め、攪拌ブレードで攪拌されて均質化される。
支持体は、材料の種類によって必要とされる方法に従ってアイスクリームを形成するのに必要とされる攪拌時間を設定および／またはあらかじめ記憶することができる計時機構をさらに備える。

材料と液体を攪拌すること、および冷却した壁によって温度を下げることにより、いつでも提供できる状態にアイスクリームの形成を促進することができる。
冷却回路は、アイスクリームの材料を容れる容器の壁を外側から囲む蒸発装置を少なくとも備え、材料の温度を所望の値まで降下させる方法により、熱伝達を決定する。

家庭用に応用する場合には、構成要素のサイズに制限があることを考慮すると、上記の蒸発器は、高い冷却能力を備えたものでなければならない。
この点において、内側にグリセロールやゲルなどの熱交換用の液体が流れるコイル式の蒸発器が既に知られている。これらの公知のコイル式蒸発器は、アイスクリームの材料を容れた容器を内側に収容するほぼ円筒形状のキャビティを形成する。

公知の蒸発器では、通常コイルの形状が円形である為に、コイルと支持ケーシングの間において接触が不連続となり、コイルと壁の間の１の接触点と、それに隣接する接触点との間に中空空間が形成されるため、散熱がかなり大きくなる。

アイスクリーム製造器の例は、例示の方法により、特許文献１および英特許文献２に記載されている。
特許文献１は、内側に円錐台形状の容器を収容することができる円錐台形状の熱伝導性の壁を備えるキャビティを備えるアイスクリーム製造器について記載している。冷却装置は、ほぼその全体にわたって熱伝導性の壁と協調して働く。

特許文献２は、円筒形の容器を収容する円筒形のキャビティを備えるアイスクリーム製造器を記載している。該装置は、容器と熱交換を行う表面を増やすために、圧縮されたコイル、特には、平坦化されたコイルで容器を囲む蒸発器を備える。熱交換特性を最適化するためには、上記のような蒸発器は、通常、アルミニウムまたは類似の材料で作られるが、これにより、特に複数のコイルを溶接する場合および／または製造工程において問題が生じることに留意する必要がある。

既知のコイル式の蒸発器が有するもう一つの欠点は、円筒形のキャビティの直径に嵌合する直径を有する容器しか、その内部に挿入することができないことである。これは、例えば、利用できる容器の容量とは異なる量のアイスクリームを製造する必要がある場合に特に不利である。

これらの問題があるために、特に家庭用アイスクリーム製造器については、蒸発器と容器の間の熱交換効率を可能な限り最適化することが求められる。
本発明の一つの目的は蒸発器と容器の間の熱交換効率を改善したアイスクリーム製造器を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、熱交換効率を改善したアイスクリーム製造器用の蒸発装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、アイスクリーム製造器の使用者および／または消費者の必要や要求に応じて製造するアイスクリームの量を変えることのできるアイスクリーム製造器を提供することであり、これにより、異なる容量およびサイズの容器を使用することが可能になる。

本出願人は、最新技術に存する不利な点を克服し且つ、本発明の目的およびその他の目的、および技術の発展を達成すべく、本発明を立案し、試験し、具体化を行った。

米国特許第３９５２５３８号明細書 英国特許第２１５０６８３号明細書

本発明は、独立請求項において説明され、且つ特徴づけられているが、その従属項において、本発明のその他の特徴または主たる発明の思想の変化形が説明されている。
上記の目的により、内側に材料を容れる容器を取り外し可能に挿入できる支持体と少なくとも蒸発器要素を含む冷却回路を備えたほぼ従来型のアイスクリーム製造器が提供される。

容器は、側壁とアイスクリームの材料を容れる容器区画から成る。
蒸発器要素は、複数のコイルから成り、使用時において、該コイルは、容器内に投入された材料の冷却を決定する熱交換を達成するために、互いに固く結合され、直接的にまたは支持ケーシングを介して容器の外表面に接触している。

コイルがほぼ円形の断面を有する場合は、点状の接触を形成するのに対して、本発明の一つの特徴では、容器の外表面に対向するコイルの少なくとも外周面は、平坦な接触面を形成するために、圧縮されＤ字形状の断面を形成する。

Ｄ字形状を成すことにより、隣接するコイルの近接部と共に、容器の外表面に嵌合する形状を有するコイル表面からなる、連続したほぼ直線状の支持体をなすことができ、これにより、熱交換の効率を高め、熱交換を均一にすることができる。

加えて、圧縮された断面の場合には、隣接するコイルの接触面は、互いにより近接することになり、隣接コイル間の熱交換がほぼない中空空間は、減少される。
さらに、本発明の別の実施形態では、支持ケーシング即ち冷却ケーシングの外表面と１つ以上のコイルの間に形成される中空空間内には、高い熱伝導性を有する充填材が配置される。

本発明の別の性質によれば、蒸発器要素のコイルは、銅製であり、且つ少なくともその両端部において、複数の隣接するコイルを互いに溶接可能にする為におよび／または冷却液を搬送するパイプに溶接可能にするために、銅製の外被覆から突出する、溶接可能な材料でできた内部コアを有する。

本発明の別の特徴は、複数のコイルが、対応する支持ケーシングと共に、円錐形状の断面を有する容器収容座を形成すること、および該容器が、嵌合する円錐形状を有することである。

コイルが取り付けられる例えば溶接される外表面において、コイルと支持ケーシングによって形成されるキャビティが、円錐形状をなすことにより、製造されるアイスクリームの量に関して具体的な要求を満たすために、種々のサイズの容器をその中に収容することができる。

コイルと材料を容れる容器とによって形成されるキャビティが、嵌合する円錐形状に構成されることにより、容器のサイズがどのようなものであっても、容器の外表面と蒸発器要素のコイルとの間で密接な接触が可能になる。これにより、熱交換を高め、材料をより効率的に冷却することが可能になる。

本発明に係るアイスクリーム製造器では、蒸発器要素の１つ以上のコイルが、直接的または間接的に、支持ケーシングの外表面と複数の接触部位を形成し、支持ケーシングの外表面に対して圧縮されている。

本発明の上記およびその他の特徴は、添付の図面の説明と共に、限定ではない例として提供される、以下のいくつかの実施形態の説明から理解することができる。
理解を助ける目的で、図面中の同一の要素には可能な限り同じ参照番号が付されている。なお、一の実施形態の要素および性質は、明示の説明がなくとも、適宜、他の実施形態の中に取り入れることが可能であると解される。

アイスクリーム製造器の正面の断面図。 図４の蒸発器要素と、蒸発器要素の内側に収容される容器を示す断面図。 図２の蒸発器要素の詳細を示す拡大図。 図１のアイスクリーム製造器の蒸発器要素のコイルの側面図。

以下に、本発明の様々な実施形態の詳細について説明する。添付の図面には、これらの実施形態のうちの１つ以上の実施例が示されている。各実施例は、本発明を例示する目的で提供されているのであって、それらに限定されるものではないことに留意されたい。例えば、一の実施形態の一部であるように図示されまたは説明されている特徴は、その他の実施形態にまたはその他の実施形態と関連づけて取り入れられることも可能である。本発明は、そのような全ての変更物および変形物を包含するものとする。

本発明について、図１に部分的に示されているように、アイスクリーム製造器１０は、アイスクリームの製造中にアイスクリームを容れるための支持体１２、即ち内部空間を備える。

支持体１２は、例えば、箱形状、円筒形状または円錐形状を有し、断熱材で作られる。
支持体１２は、外部との境界をなす外側壁１４、およびアイスクリーム製造器１０を支持する為にアイスクリーム製造器１０の下に配置される下壁１５を備える。

一実施形態では、支持体１２は、内側に挿入される断熱ケーシング１８を備える。
断熱ケーシング１８は、円筒形状または円錐形状をなし、内部空間を備える。
アイスクリーム製造器１０は、支持体１２の内側でアイスクリームを冷却する為に冷却回路２０を備える。

冷却回路２０は、例えば、内部で生じた相変換に由来する熱交換を、公知の方法で行うヒートポンプである。
冷却回路２０は、ほぼ公知の型のものであって、その構成及び構造は、以下で詳細に説明される要素を除き、本明細書において触れられることはない。

冷却回路２０は、図面には示されていないが、コンデンサ、コンプレッサ、電子的な解放弁、および蒸発器２２を含む。
図３乃至４に示されているように、蒸発器２２は、支持ケーシング即ち冷却ケーシン２４を形成する１つ以上のコイル２９から成る。

支持ケーシング２４は、断熱ケーシング１８より小さく、断熱ケーシンのほぼ内側に配置され断熱ケーシング上に位置する。
本発明によれば、外面に蒸発器要素２２のコイル２９が溶接されている支持ケーシング２４は、以下にさらに詳細に説明する理由により、円錐形状を有する。

支持ケーシング２４は、内部空間を備え、内表面２６と外表面２７を画定することができる。
本発明によれば、蒸発器要素２２のコイル２９は、互いに密に隣接し、支持ケーシング２４の外表面２７全体にほぼ沿って延びている。

特には、コイル２９は、その下方部分において支持ケーシング２４全体を囲んでいる。
本発明の一の実施形態では、コイル２９および支持ケーシング２４は、銅製である。
この材料を使うことにより、支持ケーシング２４の外表面２７上にコイル２９を接着させて作業を有利に促進することができる。

コイル２９は、複数の接触部３０により支持ケーシング２４の外表面２７に接着して配置される。
本発明によれば、コイル２９は長尺状に作られ、冷却回路２０の機能により冷凍および／または解凍可能な、好適な冷却液又はゲルが流れることができる内部空間３１を備える。

蒸発器２２の内側において、容器３５は、取り外し可能に収容され、容器３５は、アイスクリームの材料を容れ、混合し、且つ冷却するための、材料容器部３６を備える。
本発明によれば、容器３５は、使用中に配置されるために、有利には円錐形状を有し、コイル２９および／または支持ケーシング２４の円錐形状の断面で形成される容器収容座の円錐形状にほぼ嵌合し、蒸発器２２の内表面２６の上に位置する。

支持ケーシング２４、即ちコイル２９により形成される容器収容座が円錐形状であることにより、容器３５は、種々のサイズをとることができ、特定のサイズに限定されることなく、蒸発器２２により形成される容器収容座内に安定的に収容される。

特に、本発明により、アイスクリーム製造器の使用者および／または消費者の必要および要求に応じて、種々の量のアイスクリームを製造するために、異なる容量を備える容器３５を使用することが可能になる。

蒸発器２２、とくにその内表面２６は、コイル２９の内部空間３１の内側に収容された冷却液体を冷却して容器３５を冷却する為に、容器３５の外側壁に接触して配置される。
本発明の一の実施形態では、コイル２９は、少なくとも支持ケーシング２４の外表面２７に対向する面つまり容器３５に対向する面において、圧縮された形状の断面、例えばＤ字形状の断面を有する。

この断面形状により、支持ケーシング２４の外表面２７に接するコイル２９の接触部３０の全表面を増やすことができるため、コイル２９との接触が不連続になることによって生じる中空空間を減少させることができる。これにより、蒸発器２２によって伝達されるべき熱の熱分散が減少するため、有利に、熱交換効率を高めることができる。

本発明の別の実施形態では、充填材Ｍが提供される。充填材は、好ましくは優れた熱伝導性を備え、コイル２９と支持ケーシング２４の外表面２７の間の中空空間内に配置される。

充填材Ｍを施すことにより、中空空間をほぼゼロにして外表面２７とコイル２９の間の接触を連続させることができるため、蒸発器２２と容器３５の間の熱交換効率を大幅に向上させることができる。

本発明の別の実施形態では、内側表面２６は平滑である。平滑な表面とは、材料による凹凸がなく直線性を備える表面を意味する。
この性質により、上述のように、蒸発器２２と容器３５の間の熱交換効率を、有利にさらに向上させることができる。

断熱ケーシング１８と外側壁１４と下壁１５の間、及び蒸発器２２と外側壁１４の間には、中空空間が形成される。これにより、容器３５を外部から熱的に隔離することができる。

図２で示されるように、少なくともコイル２９の両端部は、隣接するコイル間、および／またはコイルと冷却液体を通すパイプの間において溶接性を高めるために、容易に溶接できる材料で作られた内部終末コア５２を備える。

本発明によれば、アイスクリーム製造器１０は、取り外し可能な蓋体４０を備えることができ、該蓋体は、外側から材料容器部３６を密閉するように支持体１２の上に配置される。

本発明によれば、アイスクリーム製造器１０は、アイスクリームの製造中、特には冷却中において、容器３５の内部に容れられた材料を攪拌するために攪拌ユニット４５を備える。

攪拌ユニット４５は、長軸Ｘの周りで回転するシャフト４６を備え、攪拌ユニット４５は、本明細書に記載されているようにアイスクリーム製造器１０の中心、および容器３５の中に軸方向に設けられたキャビティを貫通して設けられる。

攪拌ブレード４８は、シャフト４６上に取り付けられ、上述のように材料の攪拌を行う。
本発明によれば、シャフト４６は、支持体１２全体を支持しほぼ接合している。

本発明のある実施形態では、アイスクリーム製造器１０は、蒸発器用解凍システムを備える。
解凍システムは、例えば、蒸発器２２の内側に氷が存在することを検出するための電磁的なセンサを備える。

本実施形態では、氷が検出されれば、解凍システムは、蒸発器２２を解凍するように電気抵抗に指示を出すことができる。
別の実施形態では、解凍システムは、蒸発器２２のコイル２９の内側で、電気化学的な処置を提供する。

他の実施形態では、蒸発器２２は、ヒートポンプの逆の原理を利用して、つまり冷却回路２０の機能を逆にすることにより解凍を行う。
上述のように、本発明の分野および発明の範囲を逸脱することなく、要素の変更および／または要素の追加が可能であることは明らかである。

加えて、本発明は、特別な実施例を参照して説明されているが、当業者であれば、請求項に記載された特徴および請求項に記載された技術範囲から導き出すことができるすべての特徴を備える機器の種々の均等物に想到することができることは明らかである。

Claims (8)

1. 材料用容器（３５）を内側に取り外し可能に収容することができる支持体（１２）と、蒸発器（２２）を含む冷却回路（２０）とを備えるアイスクリーム製造器であって、該蒸発器（２２）は、少なくとも１つ以上の銅製のコイル（２９）と、内表面（２６）と１つ以上のコイル（２９）が接着される外表面（２７）を形成する銅製の支持ケーシング（２４）からなり、前記容器（３５）の外表面に対向する前記コイル（２９）の少なくとも外周面が圧縮されていることと、前記蒸発器（２２）の前記コイル（２９）が互いに密に隣接して前記支持ケーシング（２４）の外表面の全体に沿って延びることとおよび、充填材（Ｍ）が前記支持ケーシング（２４）の前記外表面（２７）と１つ以上の前記コイル（２９）との間に形成される中空空間内に配置されることを特徴とする、アイスクリーム製造器。
2. 前記コイル（２９）の断面は、前記容器（３５）の外表面に対向する平坦な接触表面を形成するために、Ｄ字形状をなすことを特徴とする、請求項１に記載のアイスクリーム製造器。
3. 前記充填材（Ｍ）は、熱伝導性に優れた材料であることを特徴とする、請求項１または２に記載のアイスクリーム製造器。
4. 前記支持体（１２）は、断熱ケーシング（１８）を備え、同断熱ケーシング（１８）上には支持ケーシング（２４）が配置されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアイスクリーム製造器。
5. 前記支持ケーシング（２４）は、円錐形状を有する前記容器（３５）の収容座を形成し、前記容器（３５）は、円錐形状に嵌合する形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアイスクリーム製造器。
6. 前記コイル（２９）は、少なくとも両端部において、部分的に突出し、溶接可能な材料で形成される内部端部（５２）を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアイスクリーム製造器。
7. 蒸発器（２２）を備える熱交換装置であって、該蒸発器（２２）は、少なくとも１つ以上のコイル（２９）と、内表面（２６）と１つ以上の前記コイル（２９）が接着される外表面（２７）を形成する支持ケーシング（２４）からなり、前記コイル（２９）の少なくとも１つの外周面が圧縮されて平坦な外表面を形成するようにＤ字形状をなすことと、前記蒸発器（２２）の前記コイル（２９）が互いに密に隣接して前記支持ケーシング（２４）の前記外表面（２７）の全体に沿って延びることとおよび、充填材（Ｍ）が前記支持ケーシング（２４）の前記外表面（２７）と１つ以上の前記コイル（２９）の間の中空空間内に配置されることとを特徴とする、熱交換装置。
8. 前記支持ケーシング（２４）は、円錐形状の容器収容座を形成することを特徴とする、請求項７に記載の熱交換装置。
   

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