JP2522958B2 - 製氷機及びそのブレ―ド組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製氷機に関していて、さらに具体的には、製
氷機に用いる波形板熱交換装置に関している。

米国特許出願第739,225号の内容を参考としてここに
記載するが、この特許出願では、製氷に適した熱交換装
置を開示している。該熱交換装置は液体の入口と出口を
具備するハウジングから構成される。このハウジングの
中に複数の熱交換装置を配置し、各熱交換装置には入口
と出口を設けてここを通って冷却材を循環させるように
する。各熱交換装置には反対方向を向いた一対の熱交換
表面を設け、ハウジング内の液体と冷却材との間で熱交
換を行わせる。ハウジングの中央を通る回転シャフトに
ブレード組立体を取付ける。ブレード組立体は、複数の
ブレードを両側に蝶番で取付けた円板から成る。一方の
ブレードは一個の熱交換装置の表面に向けられ、他方の
ブレードはもう一個の熱交換装置の表面に向けられる。
ブレードは熱交換装置の表面をこすり、ここに氷の結晶
ができないようにする。

本発明の目的は、上述の熱交換装置の効率を改善する
ことである。

従って、本発明では、ハウジング内に配置した複数の
熱交換装置を含み、各熱交換装置には入口と出口を設け
てここを通して冷却材を循環させるようにした製氷機を
提供する。各々の熱交換装置は、反対方向を向いた一対
の波形板熱交換表面を含んでいて、ハウジング内の液体
から冷却材へ熱を移す。製氷部分は熱交換装置の間に配
置される。該製氷部分は各々入口と出口を具備し、ここ
を通って液体が循環できるようにしてある。各製氷部分
にブレード組立体を備え、熱交換装置と連動して熱交換
装置へ氷の付着を妨げるようにする。該ブレード組立体
は、各々一枚以上、波形の熱交換表面とかみ合う形状の
ブレードを含み、各表面に接触する。ブレード組立体
は、該表面を含む平面に対しほぼ垂直な軸を中心に回転
可能である。そして、モータ等の駆動手段によりブレー
ド組立体を、ブレードの連続した通過の間隔が、表面に
氷の結晶ができるには不充分な長さとなるような速度で
回転させる。

本発明の波形熱交換装置を使用すると、熱移動区域が
拡大し、熱交換表面を形成する部材の剛性が高くな
る。、という利点がある。波形の熱交換表面は、平らな
熱交換表面ほど容易に反る傾向がなく、従ってブレード
の摩滅が少ない。熱移動表面に触れる為に該表面とかみ
合う形状のブレードを用い、確実に熱交換装置表面に氷
の結晶がつかないようにしている。

第１図及び第２図を見ると、製氷機10は、天井壁部1
4、側壁部16及び終端壁部18を具備するハウジング12を
含んでいることがわかる。終端壁部18は、平面図で見る
と正方形で、天井壁部14、底部15及び側壁部16と共に箱
形を形作っている。

開放端部21のある中空の回転シャフト20は、各開放端
部21が塩水導入パイプ25各々に回転可能な形で接続でき
るようになっていて、両終端壁部18の間のハウジングを
貫いて伸びている。このシャフトはハウジングの外にあ
るベアリング22によって両端を回転できるように支持さ
れ、モーターにより回転可能である。

第１図及び第３図を見ればよくわかるように、複数の
熱交換装置24が、ハウジング12内に間隔をあけて位置し
ている。各熱交換装置24は、一対の円板25から構成さ
れ、該円板25は、シャフト20を入れる開口部28を備え、
内部ガスケット29と外部ガスケット30により間隔をあけ
てある。らせん状の環もしくは蜂の巣状構造物（図面に
示していない）を円板25の各々の対の間に配置して適切
な手段で接着し、構造上の堅固さを向上させることもで
きる。前記の円板25は、第４図でよくわかるように、円
周方向に伸びる波形27を有し、波形熱交換表面26を提供
している。円板25は各々、下端32の近くで、ハウジング
12内でハウジング12の長手方向に伸びている一対の支持
部33により支持されている。各熱交換装置24は、その上
端31に入口34が、下端32に出口36が設けてある。あるい
は、入口を下端32に、出口を上端31に設けることも可能
である。

熱交換装置24の各々の対の間に、製氷部分38が配置さ
れている。製氷部分出口42が、各製氷部分の下端44にあ
る。ブレード組立体46が、各製氷部分38に位置する。１
つの製氷部分に配置された複数のブレード組立体は、共
通のキャリヤである留め輪50に支持される。各ブレード
組立体46は、シャフト20に固定された留め輪50に、シャ
フト20に対してほぼ垂直に取付けられた一対のアーム48
を含む。該アーム48は、シャフト20の開口54を通して、
シャフト20と連通している。アーム48は管状で、複数の
孔56が間隔をおいて縦に並んでいる。二枚のブレード58
の長さはアームのほぼ全長にわたり、蝶番59でアーム48
各々にピボットのように結合されている。第３図及び第
5A図でわかる通り、各ブレード58は、アームに蝶番で止
められているほぼまっすぐな縁61と、熱交換装置表面26
の形にぴったり合うような形状の、刻みのある縁63とを
備える板で構成されている。一枚のブレード58は、一個
の熱交換装置の熱交換表面26の方に向けて配置されたア
ーム48の側面に蝶番で取付けられていて、もう一枚のブ
レード58は、隣接する熱交換装置の熱交換表面の方に向
けて配置されたアームの側面に取付けられている。偏向
手段であるねじりばね62がブレード58及びアーム48に接
続されて、ブレード58を、各々の熱交換表面26の表面を
こする位置にくるように仕向ける。

もう一つの実施例では、塩水入口が各製氷部分の底部
に、塩水出口が各製氷部分の上部に位置している。

運転時には、回転シャフト20の両端部21へ塩水が供給
される。塩水はシャフト20の開口54を通ってアーム48の
中へ流れ込み、アーム48の孔56を通って製氷部分に入
る。冷凍材は入口34から各熱交換装置24へ入り、出口36
から出ていく。冷凍材は熱交換装置24を通過する際に、
熱交換表面26を通して熱を吸収し、沸騰する。熱交換表
面26に接触している塩水は、こうして極度に冷却され
る。表面26に氷が付着して熱の移動を妨げることのない
ように、ブレード組立体がシャフト20により回転させら
れる。シャフト20の回転で、アーム48を回転させ、これ
により、ブレード58が各熱交換表面26の上に軽く触れる
ようにする。ブレードの動きにより、極度に冷却された
塩水を表面26のすぐ近くから取り除き、これを、塩水溶
液の主要部分に分布させる。極度に冷却された塩水は、
溶液中に存在する結晶中心の上に結晶し、今度は新しい
結晶中心となって塩水溶液中に立体的な水の結晶を生成
し、こうして、結晶させていく方法で氷の形成を促進す
る。結晶した氷を含む懸濁状態の塩水溶液は、製氷部分
出口42から抜き取られる。

第5B図から第5F図までは、第5A図に示したブレードの
３種の実施態様を示している。第5B図では、一枚のブレ
ードを用いる代わりに、波形の熱交換表面26に形状が対
応しているいくつかの三角形のブレード切片64が、蝶番
66によりアーム48にピボットのように接続されている。
偏向手段であるねじりばね68が各切片64に結合してい
て、切片64を熱交換表面26の方へ向ける。

第5C図及び第5D図は、ブレードのもう一つの実施態様
を示している。この実施態様では、ブレード切片67がい
くつかあり、それぞれ平らなプラスチック片68でできて
いて、形状を熱交換表面26の形状に合わせてＶ字形に折
り曲げてある。Ｖ字形の各片の両方の側72、74の間にブ
レード70を入れ、取付ける。コイルばね80の一端を各ブ
レード70に、他の一端をアーム48に取付ける。コイルば
ね80は各片68を熱交換表面26の方へ向け、第5D図でわか
る通り、各片68が表面に対してある角度をつけて配置さ
れ、プラスチック片68の稜だけが熱交換表面26と接触す
るようにする。第5E図、第5F図及び第5G図は別の実施態
様を示している。ここでは、ブレード75が製氷部分より
幅広になっていて波形エッジ76を備え、エッジ76から波
形のリップ部78が下がっている。これらのエッジ76は、
形状が、製氷部分を定めている熱交換表面26の形状に対
応している。ブレード組立体に厚みの薄い端部81が設け
てあり（第5G図）、アーム48というよりはむしろシャフ
ト20に取付けたブレードから伸びている。該ブレードは
端部81に対してある角度でねじれていて、製氷部分を定
めている熱交換表面の間に取付けてあり、エッジ76及び
リップ部78がそれぞれ対向する熱交換表面26に接触する
ようにする。端部81はブレード75に対してねじり力を働
かせて、偏向手段としての機能を持たせ、ブレード75が
熱交換表面26に接するようにさせる。あるいは、端部81
の厚みを同じにして、シャフト20にピボットのように取
付け、角度をつけることもできる。

第６図及び第７図は、本発明のもう一つの実施態様を
示している。本実施態様の要素で第１図から第４図まで
に示された実施態様の中の要素に対応するものには、同
じ参照番号のあとに「Ｈ」の文字をつけた。この実施態
様は、凍結を減らすため、及び、個々の製氷部分のどれ
かで凍結が起きたときに起こり得る問題の一部を緩和す
るために設計された。通常、凍結が起こると、凍結部分
のブレードがシャフトと共に回転しなくなることから、
機器に損傷を与える結果となる。

これらの図からわかる通り、本実施態様は第１図から
第４図までに示した実施態様に類似しているが、スリー
ブ52Hが、折れやすいせん断ピン82でシャフト20Hに接続
されている点が異なる。ブレード組立体46Hに加え、正
反対の位置で向き合う一対のスクレーパ84が、スリーブ
52Hに支持されている。これらのスクレーパはブレード
組立体46Hとほぼ同じ形状をしているが、端縁部86は熱
交換表面から離れている。

動作時に凍結が起こった場合、スクレーパ84は、熱交
換表面26H上に余分にできた氷をこすり取る。付着した
氷が多すぎてスクレーパではこれを除去できない場合、
すなわち、止め輪50Hにかかる回転負荷が所定値を越え
るようなときに、せん断ピン82が折れて、スリーブ52H
とシャフト20Hとの固定状態を解除し、シャフト20Hは自
在に回転できるような取り付け構造を有している。

凍結中に遭遇する問題を解消するためのもう一つの実
施態様が、第８図に示されている。前述のものに類似し
た要素は、同じ参照番号の後に「Ｊ」の字をつけて示し
ている。この実施態様では、滑動装置が、連結キー溝88
によりスリーブ52Jに固定した第１制動パッド90と、連
結キー溝91によりシャフト20Jに固定した第２制動パッ
ド92とから構成される。制動パッド92に隣接するシャフ
トにリング94が取付けられ、このリング94と制動パッド
92との間にばね96が配置され、第２制動パッド92を第１
制動パッド90と接触させる。

通常の動作の間、両制動パッドの間の摩擦力により、
スリーブ52J及びシャフト20Jが共通の回転をする。凍結
した場合、スリーブ52Jの回転が妨げられ、制動パッド9
0、92の間の摩擦力が克服されて、スリープ52Jとシャフ
ト20Jの間で相対的な回転が起こる。制動パッドは必要
ならハウジング（図に示していない）に収容し、製氷環
境からの干渉を防止することもできる。この滑動装置
は、せん断ピン、摩擦連結部、あるいはその他の、通常
の状況ではスリーブ52Jとシャフト20Jに共通の回転をさ
せ、凍結が起こるとスリーブが回転を妨げられた程度に
応じてスリーブとシャフトの連結を切り離すことが当業
者にとって明らかな何らかの装置に置きかえることがで
きる。

本発明の望ましい実施態様に、記述され特許を請求さ
れた本発明の範囲内で変更を加え得ることが理解されな
ければならない。熱交換装置24及び製氷部分38はいくつ
でも設けることができる。製氷部分38には１個の入口と
１個の出口を設け、製氷部分の間で液体を伝達させるこ
とができる。また、ブレード58はアーム48の代わりに回
転ディスクによって動かしてもよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は部分的に断面図とした熱交換装置の正面図、第
２図は第１図に示した熱交換装置の側面図、第３図は第
１図に示した熱交換装置の一部分の断面図、第４図は第
３図の矢印Ａの方向に向かった図、第5A図は第２図に示
した熱交換装置に用いられるブレード組立体の正面図、
第5B図は第１図の熱交換装置に用いられるブレード組立
体の別の実施態様の正面図、第5C図は第１図の熱交換装
置に用いられるブレード組立体のもう一つの別の実施態
様の正面図、第5D図は第5C図のブレード組立体の斜視
図、第5E図はブレード組立体のさらにもう一つ別の実施
態様の正面図、第5F図は第5E図の線Ｆ−Ｆに沿った断面
図、第5G図はシャフトに取付けた第5E図のブレードの正
面図、第６図は第１図に示したものに類似する熱交換装
置の別の実施態様の一部分の断面図、第７図は第６図の
矢印Ｂの方向に向かっての図、第８図は第６図の実施態
様の別の実施態様の部分的に断面図とした側面図であ
る。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 該ハウジング内に配置され、各々が、そこを通る冷却剤
   を循環させるための入口と出口を有し、かつ一対の正反
   対に向いた円形の熱交換表面を含み、その内少なくとも
   一方の表面は同心円状の波形となっていて、前記ハウジ
   ング内の流体から前記冷却剤に熱を伝達する複数の熱交
   換装置と、 該熱交換装置間に配置され、各々が、流体を循環させる
   ことができるように入口と出口を有する製氷部分と、 該製氷部分のそれぞれに配置され、前記熱交換装置と協
   動して前記熱交換表面上に氷が付着するのを防ぎ、前記
   熱交換表面の各々と接触するように補完する形状の少な
   くとも１つのブレードを含み、前記熱交換表面を含む表
   面に対してほぼ垂直な軸回りに回転可能となっているブ
   レード組立体と、 該ブレード組立体の連続する通過間隔が、前記熱交換表
   面に氷の結晶が形成されないような速度で前記ブレード
   組立体を回転させる駆動手段と、 を備えている製氷機。
2. 【請求項２】熱交換装置の１つの熱交換表面が他の熱交
   換装置の１つの熱交換表面に向けられ、ブレード組立体
   の各々が、共通のキャリヤで支持され、連合して回転す
   る２組のブレードを含み、１組のブレードが前記熱交換
   装置の一方に向けられ、他の組のブレードが他方の前記
   熱交換装置の方に向いていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の製氷機。
3. 【請求項３】ブレードの各々が、偏向手段により熱交換
   表面の方に偏向していることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の製氷機。
4. 【請求項４】前記共通のキャリヤにかかる回転負荷が所
   定値を越えたときに、該共通のキャリヤと該共通のキャ
   リヤを駆動する回転シャフトとの固定状態を解除しうる
   取り付け構造を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項または第３項に記載の製氷機。
5. 【請求項５】同心円状の波形が形成された波形熱交換表
   面を有する熱交換装置の、前記波形熱交換表面をこする
   のに適したブレード組立体であって、前記波形熱交換表
   面を含む平面に対してほぼ垂直な軸回りに回転可能とな
   っており、 波形熱交換表面に接触するように補完する形状の少なく
   とも１つのブレードと、前記表面とブレードとの接触を
   維持するために前記ブレードを熱交換表面の方に偏向さ
   せる偏向手段と、 を備えていることを特徴とするブレード組立体。