JP3886188B2 - オーガ式製氷機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーガ式製氷機に関し、特にシャーベット状の氷を圧縮する押圧頭の氷圧縮通路面において氷を僅かに融解させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、オーガ式製氷機の押圧頭に形成された氷圧縮通路を通過する氷は、製品上好適な硬度の氷質に圧縮されるという利点がある一方、圧縮に伴って硬度が増加し氷圧縮通路内を通りにくくなって異音が生じたり、氷圧縮通路を形成する面に氷結・固着する可能性があった。このように、氷の搬送が滞ったり、氷圧縮通路の画成面に氷が固着したりすると、氷圧縮通路は氷で塞がれ、オーガの回転により引き続き搬送されてきたシャーベット状の氷は、行き場を失って氷圧縮通路内において更に圧縮が進む。その結果、氷圧縮通路が氷で蓋された状態となり、冷凍ケーシング内に新たな製氷水が供給される際、冷凍ケーシング内の空気が抜けず（以下、この現象を“エア噛み”と称する）、製氷水が十分に供給されなくなる。そして、かかるエア噛みによる製氷水の供給不足は、冷凍ケーシング内の冷却負荷が減少し相対的に冷凍能力が高まることによる過冷却状態を生じさせる。したがって、氷結した氷を掻き取る際に、螺旋刃及びその駆動系等に過負荷が作用し、駆動モータの停止や故障の原因にもつながる恐れがあった。
【０００３】
この問題を解決するための従来技術として、例えば実公昭６２−６４５３号公報に開示されたオーガ式製氷機がある。図６は、同公報に開示されたオーガ式製氷機の冷凍ケーシング上部及び押圧頭周辺の断面図である。筒型の冷凍ケーシング１２１の外周には、冷却パイプ１３０が巻回されている。冷凍ケーシング１２１の内部には、スクリュウ刃１４４を有するスクリュウ（本願でいうオーガ）１４０が設けられている。スクリュウ１４０の上部は、軸受けを兼ねた押圧頭１５０によって回転自在に支持される。前記押圧頭１５０は、冷凍ケーシング１２１の上部に挿入され、冷凍ケーシング１２１を貫通する固定ボルト１５２によって側方から固定されている。押圧頭１５０には、その外周上部を囲繞するようにヒータ１７０が配設され、製氷運転中に常時通電加熱して押圧頭１５０外周上部の温度を上昇させる。
【０００４】
かかるオーガ式製氷機において、製氷が開始されると、冷凍ケーシング１２１内面に成長しスクリュウ刃１４４で削り取られたシャーベット状の氷は、押圧頭１５０の氷圧縮通路に送り込まれて圧縮され棒状氷となり、カッタ１６２により切断され、氷放出カバー１６０を通って運ばれる。この際、押圧頭１５０に巻かれたヒータ１７０により、氷圧縮通路内の氷表面を軟化融氷することによって、氷圧縮時のギヤードモータ及び押圧頭１５０にある軸受部の負荷を軽減することが可能となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のオーガ式製氷機では、コードヒータを用い、電流により加熱を行うようになっているので、漏電を予防もしくは検知するための装置を別個に設ける必要がある。また、ギヤードモータ等のための本来の電気代に加え、ヒータを通電加熱するために個別に電気代が必要であり、その分全体の電気代は増加する。
従って、本発明は、このような従来技術の問題を解決するためのものであって、電気的なヒータを使用せずに押圧頭の氷圧縮通路面において氷を好適に融解し、エア噛みの発生及びそれに起因する問題の発生を防止するオーガ式製氷機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載のオーガ式製氷機は、外周に螺旋刃が形成されたオーガと、該オーガが回動可能に収容された冷凍ケーシングと、該冷凍ケーシングの上部に設けられ、前記オーガの回転により押し上げられた氷を所定の氷質に圧縮する氷圧縮通路を有する押圧頭と、前記冷凍ケーシングに巻回された蒸発器を構成要素の１つとする冷凍回路とを含み、前記押圧頭には、ヒートパイプの放熱側が取り付けられると共に、前記冷凍回路の高温部に、前記ヒートパイプの受熱側が取り付けられている。
請求項２に記載のオーガ式製氷機では、前記受熱側は、パイプホルダを介して熱交換可能に前記高温部に取り付けられている。
また、請求項３に記載のオーガ式製氷機では、前記ヒートパイプの放熱側の取り付けは、前記押圧頭にヒータ挿入孔を明け、該ヒータ挿入孔に前記ヒートパイプの端部を挿入することによる。
更に、請求項４に記載のオーガ式製氷機では、前記冷凍ケーシングと前記押圧頭との連結は、該冷凍ケーシングに形成されたフランジ部と、前記押圧頭に形成されたフランジ部とを、ボルトで相互に締結することによって行われる。
【０００７】
上述の構成を有する請求項１に記載のオーガ式製氷機において、押圧頭には、ヒートパイプを介して熱が伝達され、氷圧縮通路内の氷を融解させる。このため、電気的なヒータを使用する場合のように、個別の電気代がかかることはなく、また、漏電に備える装置も不要である。更に、製氷運転時は、冷凍回路の高温部における熱が、また、製氷水を排水した後の再給水時及び洗浄時は、同高温部の余熱が、ヒートパイプを介して押圧頭に伝わるので、専用の熱源が不要である。
請求項２に記載のオーガ式製氷機では、圧縮機が停止しても、パイプホルダの余熱がヒートパイプによって押圧頭に伝達される。
請求項３に記載のオーガ式製氷機においては、高温部の熱は、ヒートパイプを介して押圧頭の内部に伝達される。このため、押圧頭の外周から熱を付与する場合に比べ、氷圧縮通路内の氷は効率良く融解される。
請求項４に記載のオーガ式製氷機においては、ヒートパイプを介して押圧頭に熱が伝えられるが、その熱は、冷凍ケーシングに伝わりにくくなっており、押圧頭の温度上昇による製氷への影響は少ない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
図１に示されるオーガ式製氷機においては、駆動機構部１０上に製氷機構部２０とオーガ４０、押圧頭５０、案内筒６０等が組つけられている。
駆動機構部１０は、ハウジング１１内に減速歯車が収納され、該減速歯車により駆動モータ１２の回転が減速されて駆動軸１３に伝達される。尚、オーガ４０の小径軸部４３は、内径スプラインが切られており、駆動軸１３に連結されている。
【０００９】
製氷機構部２０は、ハウジング１１上に駆動軸１３と同軸的に組付けられた鉛直、中空筒状のステンレス製の冷凍ケーシング２１と、冷凍ケーシング２１の外周に配設された蒸発器３０と、この蒸発器３０の外周に被覆装着された断熱材２２等からなる。蒸発器３０は、図示しない圧縮機、凝縮器、膨張弁等ともに、慣用的な冷凍回路を構成している。
冷凍ケーシング２１の内部には、オーガ４０が配設されている。オーガ４０は、大径軸部４１、及びその上下両端部に形成された小径軸部４２、４３から構成され、大径軸部４１の外周には螺旋状の螺旋刃４４が一体的に形成されている。上方の小径軸部４２は、押圧頭５０の軸心部の孔に嵌入固定された軸受５４にて回転自在に軸支されている。
【００１０】
押圧頭５０は、オーガ４０の上方部に配設され、冷凍ケーシング２１の内壁に氷結してオーガ４０により削り取りされて搬出される氷を圧縮固化するものである。押圧頭５０の下部には、フランジ５１ｂが形成されており、冷凍ケーシング２１の上部には、フランジ２１ａが形成されている。押圧頭５０と冷凍ケーシング２１とは、フランジ５１ｂ及びフランジ２１ａをボルト５２によって締結することで相互に接合される。押圧頭５０の内部には、氷を圧縮固化するための氷圧縮通路５３（図１に破線により示す）が形成されている。また、押圧頭５０の軸心部の孔には、前述の軸受５４が圧入固定されている。押圧頭５０の側方外面には、軸心に向かって横方向に延びるヒータ挿入孔５５が明けられており、該ヒータ挿入孔５５には、ヒートパイプ７０が挿入されている。ヒータ挿入孔５５及びヒートパイプ７０に関する構造については、後に更に詳細に説明する。
【００１１】
案内筒６０は、押圧頭５０から放出される圧縮固化氷を図示しない貯氷庫に搬送すべく案内するもので、Ｌ字型の放出通路６１を有しており、該放出通路６１の下端部が押圧頭５０の上端部に嵌合固定されている。
また、放出通路６１の入口部内側には、押圧頭５０から棒状として放出される圧縮固化氷を折って所定形状の氷とするためのカッタ６２が、前記オーガ４０の上方の小径軸部の上端面に取り付けられ、該オーガ４０と一体回転するように設置されている。
【００１２】
次に、上記のごとく形成されたオーガ式製氷機の押圧頭５０及びそれに挿入されたヒートパイプ７０の構成について説明する。
図２は押圧頭５０の斜視図、図３は押圧頭５０の平面図、そして図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。押圧頭５０は、押圧頭の本体である筒部５１ａと、筒部５１ａの略下部において半径方向外方に延長するフランジ５１ｂとからなる。フランジ５１ｂには、前述したボルト５２が貫通するためのボルト穴５６が明けられている。押圧頭５０は、フランジ５１ｂにおいて、冷凍ケーシング２１のフランジ２１ａと締結するが（図１参照）、その際、ボルト５２の締め付けや緩めは、上方から行えるようになっているため、作業性が向上している。筒部５１ａの軸心部には、孔５７が設けられており、孔５７には、前述したように軸受５４が嵌合固定されている。
【００１３】
筒部５１ａには、軸心方向に延びる氷圧縮通路５３が形成されており、氷圧縮通路５３は、同半径の円周上に並んで８つ設けられている。ここで、従来技術として採り上げた図６のオーガ式製氷機では、氷圧縮通路での圧縮時に生じた応力によって、冷凍ケーシングと押圧頭とを締結するボルト（同図の符号１５２）が緩んだり、冷凍ケーシングのボルト貫通穴に亀裂が入るという現象が起きる恐れがあったが、本実施の形態では、押圧頭５０のみによって氷圧縮通路５３を形成し、フランジ５１ｂ，２１ａにおいて押圧頭５０及び冷凍ケーシング２１を締結するようになっているため、かかる従来技術での現象が発生しないようになっている。
【００１４】
隣り合う氷圧縮通路５３の間には、ブレード部５８ａ，５８ｂが形成され、氷圧縮通路５３同士は、このブレード部５８ａ，５８ｂによって隔てられている。ブレード部５８ａ，５８ｂは、螺旋刃４４によって下方から押し上げられてくるシャーベット状の氷を、左右に分断し各々の両側に形成されている氷圧縮通路５３に送るものである。ブレード部５８ａ，５８ｂの幅には、２通りの態様がある。ここで、幅の厚い方を厚刃ブレード部５８ａとし、幅の薄い方を薄刃ブレード部５８ｂとすると、厚刃ブレード部５８ａが４つ、薄刃ブレード部５８ｂが４つ形成されている。また、１つの氷圧縮通路５３の両側ともに厚刃ブレード部５８ａ、あるいは両側ともに薄刃ブレード部５８ｂが位置することはなく、図３に示されるように、厚刃ブレード部５８ａと薄刃ブレード部５８ｂとが交互に位置するように形成されている。したがって、氷圧縮通路５３は、前述の円周上に等間隔ではなく、２通りの間隔をもって形成されている。
【００１５】
筒部５１ａの側面には、ヒータ挿入孔５５が４つ穿設されている。ヒータ挿入孔５５は、図３及び図４に示されるように、厚刃ブレード部５８ａに設けられ、厚刃ブレード部５８ａの内部において筒部５１ａの軸心に向けて延びている。また、ヒータ挿入孔５５の深さは、筒部５１ａの外表面から最も離れた氷圧縮通路形成面５３ａまでの長さＡとほぼ同程度とする。
【００１６】
各ヒータ挿入孔５５には、ヒートパイプ７０の放熱部７１が挿入されている。本ヒートパイプのセットは、単に押圧頭に差し込むだけでよいため、巻回していた場合にくらべ非常に作業性が良い。ヒートパイプ７０は中空部材であり、その中には冷媒が充填されている。ヒートパイプ７０の受熱部７２は、図１及び図５に示されるように、パイプホルダ８０を介して、前述の冷凍回路の高温部３１に対して熱交換可能に取り付けられている。図５に示されるように、パイプホルダ８０は、上下に分離可能であって、上半部の下面には、半円形断面の溝８１が２本形成されており、下半部の上面にも同様な溝８１が２本形成されている。よって、上半部と下半部とが正確に合わさると、２本の貫通した穴が形成され、同穴に受熱部７２及び高温部３１が配設されるようになっている。また、上半部及び下半部ともに、２本の溝８１の間には、ネジ穴８２が明けられており、上半部と下半部は、ネジ８３により接合されるようになっている。
また、冷凍回路の高温部としては、高温冷媒の通る配管を例に図示しているが、この他、高温である部分ならどこでもよく、熱容量の大きい、図示しない圧縮機、受液器あるいはドライヤ等が好適である。
【００１７】
次に、上述したオーガ式製氷機の動作について説明する。製氷運転が始まると、冷凍ケーシング２１内には、図示しない給水系統から製氷水が供給される。冷凍ケーシング２１内の製氷水は、外周に巻装された蒸発器３０によって熱を奪われ冷凍ケーシング２１の内面に徐々に氷結していく。そして、冷凍ケーシング２１の内面に氷結した氷は、ギヤードモータ１２によって回転するオーガ４０の螺旋刃４４によって同内面から掻き取られ、シャーベット状の氷となって上方に送られる。冷凍ケーシング２１内を上昇するシャーベット状の氷は、押圧頭５０の下端に達すると、ブレード部５８ａ，５８ｂにより分かれて各々の両側にある氷圧縮通路５３内に入る。そして、シャーベット状の氷は、氷圧縮通路５３を通過する際に所定硬度の氷質に圧縮される。こうして圧縮された氷は、引き続き氷圧縮通路５３内に入ってくる氷に押されて、氷圧縮通路５３の上方へと移動する。氷圧縮通路５３の上方には、カッタ６２が設けられているため、氷圧縮通路５３を通り抜け圧縮された氷は、このカッタ６２によって所望の大きさに切断される。適当な大きさに切断された氷は、放出通路６１を通って図示しない貯氷庫に案内される。
【００１８】
かかる製氷運転中、ヒートパイプ７０内に充填された冷媒は、受熱部７２において高温部３１から熱をもらい、筒部５１ａに差し込まれた放熱部７１において、氷圧縮通路５３の氷に熱を付与する。これにより、氷圧縮通路５３の形成面と接触する氷の接触部を若干融解させ、氷圧縮通路５３通過時及び圧縮時の異音の発生を防止している。ここで、受熱部７２の熱は、各厚刃ブレード部５８ａの内部から伝えられるため、押圧頭５０を外表面から暖める場合に比べ、少ない熱量で効率良く氷圧縮通路５３内の氷を融解させることが可能である。また、製氷運転中に、冷凍ケーシング２１に熱が伝わるのは、製氷の効率上好ましいことではないが、本オーガ式製氷機では、上述したように押圧頭５０と冷凍ケーシング２１とがフランジ５１ｂ，２１ａにおいて接合されているため、従来のように、冷凍ケーシング内に押圧頭が挿入されている態様に比べ、押圧頭を暖めても製氷に影響が生じないようになっている。
【００１９】
また、冷凍ケーシング２１内の製氷水を一旦排水し、再度製氷水を給水する場合、あるいは洗浄する場合にも、高温部３１及びパイプホルダ８０の余熱がヒートパイプ７０を介して伝えられるので、厚刃ブレード部５８ａの両側にある氷が若干融解する。これにより、再度製氷水を給水する際には、冷凍ケーシング２１内の既存の空気は、製氷水が給水されるに従って、厚刃ブレード部５８ａの両側の氷の解けた部分から放出通路６１へと排出される。よって、エア噛みが起きることなく、製氷水が供給される。
【００２０】
ヒートパイプ７０の熱源は、冷凍サイクルで生じた熱及びその余熱が用いられているので、特別に電気代がかかることなくエネルギを効率良く利用でき、また、漏電の恐れもない。パイプホルダ８０は、例えば洗浄時等、図示しない圧縮機が停止している場合でも、余熱で十分に氷圧縮通路５３の氷を融解させることができるように、熱容量の大きい材料で製造されているのが好ましい。
【００２１】
以上の実施の形態により説明してきた発明は、次の様に変更して具体化することも可能である。
（１） ヒートパイプ７０の取り付けに際しては、ヒータ挿入孔５５を明けそこに差し込んでいたが、これに代え、ヒータ挿入孔５５を明けずに、押圧頭５０の筒部５１ａの外周に巻き付けるようにしてもよい。
（２） ヒートパイプ７０の受熱部７２は、冷凍回路の高温部３１（圧縮機、受液器及びドライヤ等を含む）に取り付けていたが、これに代え、駆動モータ１２の近傍に取り付けてもよく、それにより、駆動モータ１２の発熱を利用して氷を融解できるだけでなく、同時に、駆動モータ１２の冷却にもなり、更に望ましい効果が得られる。
（３） ヒートパイプ７０の受熱部７２は、上記実施の形態、変更態様（１）及び（２）に記載した部位の１つに選択して取り付けなくてもよく、複数の熱源に取り付けることも可能である。
（４） 氷圧縮通路５３、ブレード部５８ａ，５８ｂ、ヒータ挿入孔５５、ヒートパイプ７０及びパイプホルダ８０の数は、上記実施の形態の場合に限定されるわけではなく、必要に応じて変更可能である。また、厚刃ブレード部５８ａすべてにヒータ挿入孔５５を設けなくてもよい。
（５） ヒートパイプ７０は、中空部材でその内部に冷媒が充填されていたが、これに代え、熱良導性の材料からなる中実部材であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているため、次の様な効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、電気的なヒータを使用せず、ヒートパイプにより伝達される熱で押圧頭の氷圧縮通路の氷を融解させるため、電気代などの特別な費用は必要なく、また、漏電の恐れもない。更に、冷凍サイクルで生じた熱及びその余熱が用いられているので、熱エネルギを効率良く利用でき、また、専用の熱源が不要である。
請求項２に記載の発明によれば、圧縮機が停止しても、パイプホルダの余熱によって十分氷圧縮通路内の氷を融解できる。
請求項３に記載の発明によれば、ヒートパイプの放熱側が、押圧頭に形成されたヒータ挿入孔に挿入されているので、押圧頭の外周から熱を付与する場合に比べ、押圧頭の内部にも好適に熱が伝わる。また、単に挿入するだけでよいため取付時の作業性が向上している。
請求項４に記載の発明によれば、押圧頭と冷凍ケーシングはフランジにより接続されているので、押圧頭の熱が冷凍ケーシングに伝わりにくくなっており、ヒートパイプによる製氷への影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態に係るオーガ式製氷機の縦断面図である。
【図２】 押圧頭の斜視図である。
【図３】 押圧頭の平面図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線による押圧頭の断面図である。
【図５】 ヒートパイプ、高温部及びパイプホルダの組み立て分解図である。
【図６】 従来のオーガ式製氷機要部の部分拡大図である。
【符号の説明】
２１…冷凍ケーシング、２１ａ…フランジ、３０…蒸発器、３１…高温部、４０…オーガ、４４…螺旋刃、５０…押圧頭、５１ｂ…フランジ、５２…ボルト、５３…氷圧縮通路、５５…ヒータ挿入孔、７０…ヒートパイプ、７１…放熱部（放熱側）、７２…受熱部（受熱側）、８０…パイプホルダ。

Claims (4)

1. 外周に螺旋刃が形成されたオーガと、該オーガが回動可能に収容された冷凍ケーシングと、該冷凍ケーシングの上部に設けられ、前記オーガの回転により押し上げられた氷を所定の氷質に圧縮する氷圧縮通路を有する押圧頭と、前記冷凍ケーシングに巻回された蒸発器を構成要素の１つとする冷凍回路とを含むオーガ式製氷機において、
   前記押圧頭に、ヒートパイプの放熱側が取り付けられると共に、前記冷凍回路の高温部に、前記ヒートパイプの受熱側が取り付けられていることを特徴とするオーガ式製氷機。
2. 前記受熱側は、パイプホルダを介して熱交換可能に前記高温部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のオーガ式製氷機。
3. 前記ヒートパイプの放熱側の取り付けは、前記押圧頭にヒータ挿入孔を明け、該ヒータ挿入孔に前記ヒートパイプの端部を挿入することによって行われることを特徴とする請求項１または２に記載のオーガ式製氷機。
4. 前記冷凍ケーシングと前記押圧頭との連結は、該冷凍ケーシングに形成されたフランジ部と、前記押圧頭に形成されたフランジ部とを、ボルトで相互に締結することによって行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオーガ式製氷機。

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