JP2023015785A - 製氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍能力の高いフレークアイス製造装置を提供する。【解決手段】冷媒流路４２が形成された金属プレート２０を備え、冷媒流路４２の流路面に凹凸部５２を形成し、金属プレート２０は板状であり、冷媒流路４２の少なくとも一部が、金属プレート２０の中に形成され、凹凸部５２は、交差する複数の溝部５４により構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、金属製の製氷体を備えた製氷装置に関する。

例えば、後掲の特許文献１や特許文献２に開示されているようなフレークアイス（薄片状の氷）製造装置が知られている。これらのフレークアイス製造装置には、金属製の製氷板（「金属製氷板」、「金属プレート」、「製氷体」などともいう）が備えられている。金属製の製氷板は、食塩、塩化カルシウム、或いは、エタノール等の溶質の水溶液を凍結させて、フレークアイスや氷スラリーなどを製造するために使用される。

製氷板には、主としてプレート式やドラム式などがある。製氷板には、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属材料が使われ、製氷面には、例えば、無電解ニッケルメッキや、クロムメッキ等の表面処理が施される。

製氷板は、その内部に、冷凍機に接続され冷媒ガスを流通させる冷媒通路を有している。そして、冷媒通路については、冷媒ガスの流動性を高めて冷凍能力を確保することができるよう、各種の工夫が施されている。例えば、特許文献１の段落００５１には、冷媒を旋回しながら流れ落ちるようにすることが記載されている。特許文献２の段落００３７や段落００５８には、冷媒流路に曲面部分を形成することが記載されている。さらに、特許文献３には、特許文献２に記載されたのと類似したドラムを備える氷スラリー製造装置が開示されている。

特開２０１９－１４３９０５号公報 特開２０１９－１４３９０６号公報 特開２０１９－２０７０４６号公報

しかしながら、フレークアイス製造装置や氷スラリー製造装置における冷凍能力の更なる向上を考えた場合には、冷媒の流動性を高めることに留まらず、他の事項についても検討が必要である。そこで、発明者等は、冷凍能力について、冷媒の流動性以外に、冷媒通路と冷媒との間の伝熱についても着目した。そして、冷媒の流動性がある程度低下したとしても、熱伝達を良好に行うことで、全体としては冷凍能力を向上できると考えた。

本発明は、冷凍能力の高い製氷装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、冷媒流路が形成された金属体を備え、
前記冷媒流路の流路面に凹凸部を形成したことを特徴とする製氷装置である。

本発明によれば、冷凍能力の高い製氷装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るフレークアイス製造装置を一部簡略化して示す側面図、（ｂ）は同じくフレークアイス製造装置を一部簡略化して示す正面図、（ｃ）は同じくフレークアイス製造装置を一部簡略化して示す平面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ－Ｂ線に沿って筐体内部を概略的に示す断面図である。 散水ノズル部を説明するための図である。 図１（ｃ）のＡ－Ａ線に沿ってフレークアイス製造装置を概略的に示す断面図である。 製氷器を模式化して示す説明図である。 凹凸部を模式化して示す説明図である。 冷媒流路の折り返し部に係る変形例を縦断して模式的に示す説明図である。 同じく冷媒流路の折り返し部に係る変形例を斜めから見た状態を模式的に示す説明図である。 金属プレートに係る変形例を示す説明図である。 図８の金属プレートに係る冷媒流路を縦断して模式的に示す説明図である。 図９に係る畝部の配置を模式的に示す説明図である。 ドラム式のフレークアイス製造装置に係るドラムを一部破断して示す斜視図である。 図１０のドラムに備えられた流路壁を示す斜視図である。 流路壁の一部を拡大して凹凸部を模式的に示す説明図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置について、図面に基づき説明する。なお、ここでは製氷装置としてフレークアイス製造装置を例とするが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、氷スラリー製造装置などのような他のタイプの製氷装置についても適用が可能である。

図１（ａ）～（ｄ）は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置１０を示している。図１（ａ）は、フレークアイス製造装置１０の側面、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は、（ｃ）のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図２は、フレークアイス製造装置１０に備えられた散水ノズル部１８を示しており、図３は、図１（ｃ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

図１（ａ）～（ｄ）、図２、及び、図３は、フレークアイス製造装置１０や散水ノズル部１８の設計図（組立図）を利用して作成されたものである。これらの図においては、構成の概要を把握するのに支障がない程度に、適宜構成や線を省略したり、隠れ線（破線）、仮想線（二点鎖線）、及び、中心線（一点鎖線）等を用いたりすることが行われている。

図１（ａ）～（ｄ）、図２、及び、図３に示すように、フレークアイス製造装置１０は、直方体状の筐体１２、ギヤードモータ（以下「モータ」と称する）１４、駆動シャフト１６（図１（ｄ）に図示する）、２組の散水ノズル部１８、金属プレート（金属体）２０、及び、２組の削り歯２２（図３に図示する）等を備えている。

これらのうちモータ１４は、筐体１２の外部に配置されており、モータ１４には、駆動力伝達ギヤ（図示略）が内蔵されている。モータ１４には、駆動シャフト１６が連結されており、駆動シャフト１６は、筐体１２にほぼ水平に差し込まれている。

散水ノズル部１８は、図１（ｃ）に示すように、２組備えられており、各散水ノズル部１８は、筐体１２を水平方向に貫通する主管２４を有している。各散水ノズル部１８は、図２に示すように、主管２４から真下に向けて延びる短管２６と長管２８とを２組備えている。

各散水ノズル部１８には、溶質を含有する水溶液（ブラインともいう、後述する）が、図１（ｂ）及び（ｃ）に矢印Ａ１で示すように供給される。短管２６と長管２８の先端部には先端ノズル部３０、３２が備えられている。そして、先端ノズル部３０、３２から、筐体１２の内部に起立姿勢で配置された金属プレート２０の各板面に向けて、ブラインが霧状に噴射される。ここで、図２に符号３３、３４で示すのは、先端ノズル部３０、３２から金属プレート２０の一方の板面に吹き付けられた仮想上のブラインである。残ったブラインは、図１（ｂ）及び（ｃ）に矢印Ａ２で示すように回収される。

また、図示は省略するが、ブラインの各散水ノズル部１８への供給（及び回収）は、ブラインを溜めたブラインタンクや、ブラインに流動性を与えるブラインポンプなどを用いて行われている。ブラインタンクや、ブラインポンプは、フレークアイス製造装置１０の外に設置され、ブライン配管（図示略）やバルブ（弁）装置を介して、フレークアイス製造装置１０と接続されている。本実施形態のフレークアイス製造装置１０に好適なブラインについては後述する。

金属プレート２０は、プレート式のものであり、図１（ｄ）に仮想線（二点鎖線）で示したり、図３に実線（二点鎖線）で示したりするように、矩形な平板状に形成されている。金属プレート２０は、表裏の平行な板面が製氷面となっている。金属プレート２０における各板面について、散水ノズル部１８が１つずつ設けられている。金属プレート２０における各板面の近傍には、前述した散水ノズル部１８における２組の（４つの）先端ノズル部３０、３２が位置している。

金属プレート２０を構成する部材（素材）としては、熱伝導率が高い銅や銅合金が採用されている。本実施形態においては、金属プレート２０は鋳造により形成されており、板厚は例えば３０ｍｍ程度とされている。金属プレート２０の表面は、耐摩耗性を有する金属（例えばクロムなど）によってメッキされている。

ここで、金属プレート２０の形状は、矩形などの多角形に限らず、例えば円板状などであってもよい。また、金属プレート２０の素材としては、アルミニウム、鉄、或いは、ステンレス鋼などを採用することも可能である。

金属プレート２０には、図３に示すように、直線状の冷媒管３６や、クランク状に曲げられた冷媒管３８、及び、折り返し部となるＵ字状の冷媒管（以下では「Ｕ字管」と称する）４０が接続されている。金属プレート２０の内部には、図４に模式的に示すように、多数の冷媒流路（「冷媒通路」ともいう）４２が形成されているが、冷媒流路４２の構造や、各冷媒管３６、３８、４０の金属プレート２０への接続構造については後述する。

金属プレート２０には、これらの冷媒管３６、３８、４０や、冷媒流路４２により、２系統の冷媒案内路が形成されている。直線状の冷媒管３６と、クランク状に曲げられた冷媒管３８は、各系統に１本ずつ利用され、冷媒案内路の導入部と導出部を構成している。これらの冷媒管３６、３８は、筐体１２の外部から供給された冷媒を、図３に矢印Ｂ１、Ｃ１で示すように導入し、冷媒流路４２を通った冷媒を、図３に矢印Ｂ２、Ｃ２で示すように導出する。

金属プレート２０や冷媒管３６、３８、４０は、製氷器４４を構成している。この製氷器４４は、図示は省略するが、圧縮機（冷凍機）や各種弁装置と、冷媒配管（図示略）を介して接続されている。

金属プレート２０に冷媒が流通すると、金属プレート２０の両板面が冷却される。詳細は後述するが、冷媒の蒸発温度は、例えば－６０℃である。散水ノズル部１８の先端ノズル部３０、３２から、金属プレート２０の板面に向けてブラインが噴射されると、ブラインが金属プレート２０の板面で急速冷凍されて、氷（ハイブリッドアイス）になる。

金属プレート２０の中央部には、真円状の貫通穴（符号省略）が形成されており、駆動シャフト１６がこの貫通穴を貫通している。駆動シャフト１６には、図３に示すように、２つのアーム４６が装着されている。アーム４６は、駆動シャフト１６に１８０度間隔でプロペラ状に配置されており、互いにほぼ一直線に並んだ状態で、駆動シャフト１６の、概ね径方向に突出している。

アーム４６には、削り歯２２が装着されており、駆動シャフト１６を中心として、削り歯２２がプロペラ状に配置されている。削り歯２２は、金属プレート２０の板面に、刃先を向けた状態で臨んでいる。金属プレート２０の各板面と、削り歯２２の刃先との間隔は、削り歯２２のほぼ全長に亘り、１ｍｍ以下（例えば０．２ｍｍ）程度となっている。このような、アーム４６と削り歯２２の組は、金属プレート２０の各板面に対し２組ずつ設けられている。

モータ１４が駆動されると、駆動シャフト１６が回転し、アーム４６とともに削り歯２２も、金属プレート２０の板面に刃先をほぼ平行に対向させながら回転する。図３には、アーム４６（及び削り歯２２）が水平姿勢になった状態が実線で示されており、垂直姿勢になった状態が二点鎖線で示されている。

金属プレート２０の板面には、氷（ハイブリッドアイス）が付着して堆積している。このため、削り歯２２が、氷に当たりながら変位し、金属プレート２０の氷を掻き取る。掻き取られた氷は、フレークアイスとなり、筐体１２の下部に設置されたフレークアイス貯留タンク（図示略）に貯められる。そして、氷の堆積と、削り歯２２の回転が継続されることで、フレークアイス貯留タンク（図示略）に貯められたフレークアイスの量が徐々に増える。

ここで、削り歯２２の回転の態様は、３６０度を超える角度で連続するもの（連続回転）でもよく、或いは、３６０度以内の所定角度毎に所定時間停止するもの（間欠回転）であってもよい。

前述した冷媒としては、沸騰温度（蒸発温度）が例えば－６０℃のフロン（ＨＣＦＣ２２）やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等が使用される。また、生成される氷（ハイブリッドアイス）は、ブラインに含有される溶質の濃度が略均一となるように凝固させた氷であって、少なくとも以下の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす氷である。
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である。
（ｂ）融解過程で氷が融解した水溶液（ブライン）の溶質濃度の変化率が３０％以内である。

ブラインは、１種類又は２種類以上の溶質を含有する、凝固点の低い水溶液を意味する。ブラインの具体例としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液（塩水）や塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、エタノール水溶液等がある。

食塩を溶質とするブライン（塩水）の熱伝導率は、約０．５８Ｗ／ｍＫであるが、食塩を溶質とするブラインが凍結したフレークアイスの熱伝導率は約２．２Ｗ／ｍＫである。即ち、熱伝導率は、ブライン（液体）よりもフレークアイス（固体）の方が高い。このため、フレークアイス（固体）の方が被冷却品を早く冷却することができる。

例えば、ブライン（液体）を容器に溜めて外部から冷却しても、ハイブリッドアイスと同等の性質を有する氷を製造することはできない。これは、冷却速度が十分でないことに起因すると考えられる。しかしながら、図１～図３に示すフレークアイス製造装置１０によれば、前述した（ａ）の条件（融解完了時の温度が０℃未満である）、及び、（ｂ）の条件（融解過程で氷が融解した水溶液（ブライン）の溶質濃度の変化率が３０％以内である）を共に満たす、冷却能の高い氷（ハイブリッドアイス）によるフレークアイスを製造することができる。

また、例えば、塩化ナトリウム水溶液（飽和状態）の凝固点は－２１℃であり、塩化マグネシウム水溶液（飽和状態）の凝固点は－２６．７℃である。したがって、これらのような水溶液をブラインとして使用した場合は、ブラインが金属プレート２０に付着すると、急速冷凍され、氷（ハイブリッドアイス）の膜が金属プレート２０の表面に生成される。

次に、金属プレート２０における冷媒流路４２の構造や、各冷媒管３６、３８、４０の接続構造について説明する。図４は、製氷器４４の構造を模式的に示している。金属プレート２０には、多数の冷媒流路４２が形成されている。図４には、概略的に、６つの冷媒流路４２のみが示されている。

冷媒流路４２は、金属プレート２０の内部に形成された直線状の孔である。冷媒流路４２は、断面が真円状の穴であり、金属プレート２０の端面４８、４９に、真円状に開口している。冷媒流路４２の直径（内径）は、長さ方向に亘りほぼ一定であり、直径の大きさは、例えば１０ｍｍ程度である。

さらに、冷媒流路４２は、金属プレート２０の内部において、金属プレート２０の板面５０、５１に対して平行に、且つ、互いに平行に延びている。そして、冷媒流路４２は、金属プレート２０の各端面４８、４９において、２列に、且つ、互いに斜めの位置関係をもって、開口している。

各冷媒管３６、３８、４０は、冷媒流路４２に繋がるように、金属プレート２０に接合されている。接合の手段としては、ろう付け等を採用することが可能である。ここで、図４では、直線状の冷媒管３６と、クランク状の冷媒管３８を何れも短く切断し、各冷媒管３６、３８の直線部分のみとした状態が示されている。

直線状の冷媒管３６と、クランク状の冷媒管３８が、金属プレート２０における共通の端面（ここでは端面４９）に接合されている。両冷媒管３６、３８の間の、冷媒流路４２の開口や、逆側の端面４８における冷媒流路４２の開口は、Ｕ字状の冷媒管４０により空間的に繋げられている。Ｕ字状の冷媒管４０も、ろう付等の手段により、金属プレート２０に接合されている。そして、冷媒流路４２と、冷媒管３６、３８、４０とにより、冷媒が流通する冷媒案内路が、蛇行形状で形成されている。

ここで、図４においては、図示が煩雑にならないよう、１系統の冷媒案内路が省略され、冷媒案内路は１系統のみ示されている。また、図４は、前述したように製氷器４４を模式化して示すものであり、駆動シャフト１６が貫通する貫通孔の図示なども省略されている。

各冷媒流路４２の内周面（流路面）には、図５に模式的に示すように、連続した直線を描く多数の溝部５４が、互いに交差するように形成されている。これらの溝部５４により、冷媒流路４２の内周面には、多数のひし形の模様を描いた凹凸部５２が形成される。このような凹凸部５２により、冷媒流路４２を流れる冷媒（例えば蒸発温度－６０℃）の一部が、凹凸の壁面や角部等に衝突する。このため、冷媒の流れが乱され、乱流が発生する。

冷媒流路４２に発生している冷媒の流れは、ポンプ（図示略）により流動性が与えられ、強制対流となっている。強制対流の場合、流れが層流になるか乱流になるかは、レイノルズ数によって決まる。そして、レイノルズ数を高め、冷媒に乱流を発生させることにより、層流の場合に比べて、熱伝達係数を大きくすることができる。

つまり、本実施形態においては、冷媒流路４２の凹凸部５２により、強制的に乱流が発生させられる。この結果、ある程度、冷媒に対する流動抵抗は増えるものの、乱流による熱伝達係数の向上が付加され、全体として、冷凍能力の向上を図ることが可能となる。そして、冷媒を同じ特性のものとして比較した場合、凹凸部５２を設けた場合のほうが、凹凸部５２を設けない場合に比べて、冷媒から得られる冷熱量が大きくなり、単位時間に生成できる製氷量を増大させることができる。

また、前掲の特許文献１や特許文献２に開示されているように、従来は、冷媒の流動性を高めることにより、冷凍能力の向上が図られている。そして、冷媒流路は、その内周面が平滑に加工され、冷媒ガスが流通する場合に、冷媒通路における流動抵抗が少なくなる（圧力損失が小さくなる）よう構成されていた。

しかし、冷凍機（ここでは圧縮機）には、製氷器４４から出力された冷媒の圧力が基準値を下回り、冷凍機の負荷が過度に低下した場合に、動作を停止する機能（低圧カットの機能）が設けられていることがある。冷凍機に低圧カット機能が設けられている場合、製氷器４４において冷媒の流動性を高めても、流れが滑らか過ぎて、冷凍機の負荷が低下し、冷凍機の低圧カットが行われる可能性がある。

これに対し、本実施形態のフレークアイス製造装置１０においては、冷媒流路４２の内周面に凹凸部５２が形成されていることから、冷凍機の負荷量をある程度以上に保つことができ、低圧カットが行われることを防止できる。通常は、一旦冷凍機の低圧カットが生じると、復旧に多くの時間を要し、その間はフレークアイスの生産が止まることとなる。しかし、本実施形態のフレークアイス製造装置１０によれば、そのような事態が生じるのを防止できる。

溝部５４の加工は、例えば、タッピング（ネジ切り）の技術を利用して行うことができる。先ず、金属プレート２０となる素材に、ドリルにより孔を開け（「ドリリングを行い」或いは「穿孔し」などともいう）、この孔を貫通させる。この後、孔の端部から、タップ（ネジ切り工具）をねじ込み、螺旋状の溝を形成する。この溝の形成は、穴の両端部から行う。これにより、螺旋状の溝が交差し、冷媒流路４２に、図５に示すようなひし形の連続的な溝部５４が形成される。

また、凹凸部５２を形成することで、冷媒流路４２の表面積が増大し、金属プレート２０と冷媒との接触面積が大となる。そして、このことによっても、凹凸部５２を設けない場合に比べて、冷媒から得られる冷熱量が大きくなり、単位時間に生成できる製氷量を増大させることができる。

なお、本実施形態においては、冷媒流路４２の折り返し部を、Ｕ字状の冷媒管４０を金属プレート２０にろう付けして形成しているが、これに限定されず、例えば、図６及び図７に示すように折り返し部を形成してもよい。図６及び図７においては、２つの冷媒流路４２が、溝状の接続凹部５６を介して繋げられている。さらに、金属プレート２０に対して、２つの冷媒流路４２を跨ぐように座繰り加工が施されている。図６及び図７に符号５８で示すのは座繰り加工により形成された凹み（座繰り部）である。接続凹部５６の奥に位置する底面部５７は、２つの冷媒流路４２を繋ぐＲ状（「曲面状」や「断面円弧状」ともいう）に加工されている。そして、２つの冷媒流路４２を繋ぐ壁部の表面形状は、角のない滑らかな面となっている。

この座繰り部５８に対し、図７で示すように、真円形の円板状に形成されたキャップ６０を、矢印Ｄで示すように嵌め込み、キャップ６０を金属プレート２０にろう付けする。そして、２つの冷媒流路４２の端部は、キャップ６０により塞がれるが、２つの冷媒流路４２は接続凹部５６を介して連続していることから、キャップ６０を接合した後も、２つの冷媒流路４２が空間的に繋がった状態が保たれる。そして、接続凹部５６が、冷媒の折り返し部となる。この折り返し部においては、Ｒ状の底面部５７の形状がＲ状となっていることから、冷媒の流通抵抗（流動抵抗）を低減できる。

他の冷媒流路４２の組に対しても同様に、接続凹部５６や座繰り部５８を形成し、座繰り部５８にキャップ６０を嵌め込んで、キャップ６０を金属プレート２０に接合する。このようにして折り返し部を形成することで、Ｕ字状の冷媒管４０（図４）が不要となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分や同様の事項については適宜説明を省略する。図８は本発明の第２実施形態に係る金属プレート７０の製造方法を模式的に示している。金属プレート７０は、第１プレート７２と第２プレート７４を向かい合わせ、矢印Ｅで示すように重ねて接合することにより形成されている。

第１プレート７２と第２プレート７４は、鋳造や切削により形成されている。また、第１プレート７２と第２プレート７４は、互いに同様の外形寸法を有しており、各々の厚みは、例えば１５ｍｍ程度となっている。第１プレート７２と第２プレート７４には、冷媒流路となる溝部７６、７８が掘られている。溝部７６、７８は、互いに平行に形成された多数の直線部８０と、直線部８０を繋ぐＵ字状部８２とを有している。

溝部７６、７８の両端部は、第１プレート７２と第２プレート７４の端面において、半円状（図示略）に開口している。溝部７６、７８は、互いに線対称となるように鏡面関係をもって形成されており、第１プレート７２と第２プレート７４とを重ね合わせることで、１本の冷媒流路が形成される。

第１プレート７２の溝部７６には、図９及び図１０に示すように、突出する畝部８４が多数形成されている。各畝部８４は、円弧形の板状に形成されている。また、畝部８４は、第１プレート７２に一体に形成されており、溝部７６の内周面（流路面）からほぼ垂直に所定量（例えば１ｍｍ程度）突出している。

畝部８４は、溝部７６が延びる方向に対して、傾斜角度θを介して斜めに向けられている。そして、畝部８４は、互いに平行に並べられている。これらの畝部８４により、溝部７６、７８により構成された冷媒流路８６に凹凸部８８が形成されている。

図８に示すように金属プレートを、溝部７６、７８を有する半割状の第１プレート７２と第２プレート７４とを接合して形成することで、金属プレートへの穴あけ加工を行わずに、及び、Ｕ字状の冷媒管４０を用いずに、冷媒流路８６を形成することができる。

さらに、畝部８４により凹凸部８８を形成することで、冷媒流路８６内に乱流を発生させることができる。そして、第１実施形態と同様に、金属プレートの熱伝達係数を大きくすることができ、冷凍能力を向上することが可能となる。また、凹凸部８８を形成することで、冷媒流路４２の表面積が増大し、金属プレート７０と冷媒との接触面積が大となる。

さらに、畝部８４は、溝部７６が延びる方向に対して、傾斜角度θをもって斜めに設けられていることから、冷媒流路８６を流れる冷媒に対して畝部８４を直角に向けたような場合（θを９０°に近づけたような場合）に比べて、流動抵抗を低減できる。そして、畝部８４の傾斜角度θの設定次第で、冷媒に対する流動抵抗を加減することができる。

また、畝部８４の、溝部７６内での突出量を相対的に大とすることでも流動抵抗を大きくすることができる。そして、畝部８４の突出量を小とすることで、流動抵抗を小さくすることができる。

なお、第１プレート７２の溝部７６には畝部８４を設けず、第２プレート７４の溝部７８に畝部８４を設けるようにしてもよい。また、第１プレート７２の溝部７６と、第２プレート７４の溝部７８の両方に、畝部８４を形成してもよい。さらに、畝部８４の傾斜角度θや突出量のほか、畝部８４の数や配置（間隔など）といった諸条件を変更することによっても、冷媒に対する流動抵抗を加減することができる。ここで、「畝部」は「フィン」などと称することも可能なものである。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分や同様の事項については適宜説明を省略する。図１１～図１３は本発明の第３実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたドラム（金属体）１２１を示している。

ドラム１２１は、ドラム式の金属プレートであり、縦型で円筒状の内筒（内筒部）１３２と、この内筒１３２を囲むように内筒１３２の外側に配置された外筒（外筒部）１３３とを備えている。内筒１３２と外筒１３３は同軸的に配置されている。内筒１３２は、銅や銅合金などの素材を用いて形成されている。内筒１３２と外筒１３３との間には、螺旋状の冷媒流路１３４が設けられている。

冷媒流路１３４は、内筒１３２と外筒１３３との間の空間部を、図１１に示すように螺旋状に形成された流路壁（流路壁部、「リボン」などともいう）１３６によって仕切ることにより形成されている。流路壁１３６の幅は、内筒１３２と外筒１３３の間隔に一致している。そして、流路壁１３６の内周は、内筒１３２の外面に接合され、流路壁１３６の外周は、外筒１３３の内面に接合されている。

内筒１３２における軸方向の各端縁（一方のみ図示する）には、外向きのフランジ１３２ａが設けられている。フランジ１３２ａは、内筒１３２と外筒１３３とに跨り、冷媒流路１３４の各端部を閉じている。冷媒流路１３４には、図示は省略するが、冷凍機（圧縮機）や冷媒配管等を介して冷媒が供給される。そして、冷媒流路１３４を流れる冷媒によって、内筒１３２の内周面が冷凍される。

ドラム１２１の内部には、図示は省略するが、ブラインを遠心方向に向けて霧状に噴射する噴射機構部や、生成されたハイブリッドアイスを掻き出す削り歯（スクレーパ）等が配置される。

これらのうち噴射機構部は、ドラム１２１の内部に同軸的に配置され、軸心周りに回転しながら、内筒１３２の内周面にブラインを吹き付ける。内筒１３２の内周面は、冷媒流路１３４を流れる冷媒によって冷却されていることから、内筒１３２に付着したブラインは急速に凍結し、ハイブリッドアイスとなる。

内筒１３２の内周面に生成されたハイブリッドアイスは、内筒１３２内を下降するスクレーパによって剥ぎ取られ、フレークアイスとして落下する。落下したフレークアイスは、直下に配置されたフレークアイス貯留タンク（図示略）内に貯えられる。

ドラム１２１の冷媒流路１３４を流れる冷媒は、冷媒流路１３４が、前述のように螺旋状に形成されていることから、旋回しながら流れ落ちる。流路壁１３６の一方の面（上面、流路面）１３８には、図１２に一部のみを拡大して示すように、多数の突起部１４０が設けられている。突起部１４０は、冷媒流路１３４内に所定量（例えば１ｍｍ程度）突出している。

各突起部１４０の形状としては、種々の形状を採用することが可能であるが、図１２の例では、円錐型の形状が採用されている。このような突起部１４０は、例えば、流路壁１３６に対するプレス加工等によって形成することが可能である。

上述のように流路壁１３６に、冷媒流路１３４に向かって突出する突起部１４０を設けることにより、凹凸部１４２が形成され、冷媒流路１３４内に乱流を発生させることができる。そして、第１実施形態や第２実施形態と同様に、ドラム１２１の熱伝達係数を大きくすることができ、冷凍能力を向上することが可能となる。また、凹凸部１４２を形成することで、冷媒流路１３４の表面積が増大し、ドラム１２１と冷媒との接触面積が大となる。

なお、本発明を氷スラリー製造装置に適用する場合には、図示は省略するが、冷媒を流通させる金属プレート２０、７０、或いは、ドラム１２１を、氷スラリー原料製造装置に設ける。氷スラリー原料製造装置は、ブラインが貯えられた貯氷タンクの真上に配置されており、金属プレート２０、７０、或いは、ドラム１２１から掻き取ったフレークアイスを、貯氷タンクに落下させる。貯氷タンクでは、プロペラ翼等を備えた撹拌機によりブラインを撹拌し、ブラインにフレークアイスを混合させて、氷スラリーが製造されるようにする。

また、本発明は、金属プレート２０、７０や、ドラム１２１を、ブラインを溜めたブライン槽の中に配置し、ブラインに直接浸漬させるタイプの氷スラリー製造装置にも適用することが可能である。このタイプの氷スラリー製造装置としては、図示は省略するが、例えば、冷凍機をブライン槽の外に配置する。冷凍機と、金属プレート２０（或いは、金属プレート７０やドラム１２１）とを、ブライン槽の１つの壁を跨ぐフレームにより支持する。ブライン槽の中のブラインには、ポンプやプロペラ翼などによって流動性が与えられ、金属プレート２０（或いは、金属プレート７０やドラム１２１）で発生し、掻き取られたフレークアイスが、ブラインに混合されて氷スラリーが製造される。

以上、各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で多くの変形が可能である。例えば、図４に示したような金属プレート２０を備えたフレークアイス製造装置や氷スラリー製造装置は、プレート型のものと称することができる。さらに、冷媒通路がドリリングにより形成されたタイプの金属プレートは、ドリリングタイプのものと称することが可能である。そして、図４に示す金属プレート２０に施されているようなドリリングは、図４に例示するような平板状の金属体に限らず、例えば、円柱状やドラム状の金属体にも対しても行うことが可能である。

具体的には、例えば、図示は省略するが、肉厚２５ｍｍ、径（外径）５００ｍｍ、長さ（軸方向長さ）４００ｍｍの金属パイプに対して、長さ方向（軸方向）に多数の穿孔を行い、冷媒流路を形成する。金属パイプの長さ（軸方向長さ）は４００ｍｍであるから、直線状の冷媒流路の長さは４００ｍｍとなる。この冷媒流路が形成された金属体に、直線状やＵ字状の冷媒管を接合して冷媒案内路を形成する。このようにすることで、ドリリングタイプでドラム型の製氷器が形成される。

さらに、凹凸部は、鋳造による形成することが可能であり、鋳造による凹凸部の形成は、プレート型の金属体にも、或いは、ドラム型の金属体にも適用が可能である。例えば、プレート型、或いは、ドラム型の鋳型の内部に、冷媒流路となる中子を置いて鋳造を行う。中子に、凹凸部となる凹みや突起を設けておくことで、素材が固まった後に、冷媒流路に凹凸部を有する金属体が形成される。

その他、各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ フレークアイス製造装置（製氷装置）
２０ ７０ 金属プレート（金属体）
４２ ８６ １３４ 冷媒流路
５２ ８８ １４２ 凹凸部
５４ 溝部
８４ 畝部
１２１ ドラム（金属体）
１３２ 内筒（内筒部）
１３３ 外筒（外筒部）
１３６ 流路壁（流路壁部）
１３８ 流路壁上面（流路面）
１４０ 突起部

Claims (6)

1. 冷媒流路が形成された金属体を備え、
   前記冷媒流路の流路面に凹凸部を形成したことを特徴とする製氷装置。
2. 前記金属体は板状であり、
   前記冷媒流路の少なくとも一部が、前記金属体の中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
3. 前記凹凸部は、交差する複数の溝部により構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷装置。
4. 前記金属体は、第１プレートと第２プレートを重ねて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷装置。
5. 前記凹凸部は、前記流路面から突出する畝部により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の製氷装置。
6. 前記金属体は、
   円筒状の内筒部と、
   前記内筒部の外側に空間部を介して配置された外筒部と、
   前記空間部を螺旋状に区画して前記冷媒流路を形成する流路壁部と、を備え、
   前記凹凸部は、前記流路壁部の前記流路面から突出する複数の突起部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
   
   

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