JP3940357B2 - 静音製氷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷が取り出される場所において静かな角氷（アイスキューブ）製造機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
角氷製造機は一般に、蒸発器、給水部、並びに、凝縮器及び圧縮機を含む冷媒／温ガス回路を備える。蒸発器は、給水部並びに凝縮器及び圧縮機を含む回路と接続される。弁及び他の制御機器が蒸発器を制御して、周期的に製氷モード及び採氷モードで動作させる。製氷モード時、給水部は蒸発器に水を供給し、前記回路が冷媒を蒸発器に供給して水を冷却し、角氷を形成する。採氷モード時は、前記回路は冷媒を温ガスに変えて蒸発器に供給することで、蒸発器を暖め、角氷を蒸発器から遊離させて貯氷庫又はホッパー内に落下させる。
【０００３】
レストランなどの設置面積が小さいことが要求される場所に設置する場合、製氷機は、２個の別々のパッケージ又はアッセンブリに切り離される。一方のパッケージは蒸発器及び貯氷庫を備えており、レストラン内に設置される。他方のパッケージは、かなりの騒音を出す圧縮機及び凝縮器を備えている。このパッケージは、蒸発器から遠く離して、例えば、レストラン外の屋根の上に設置される。凝縮器及び圧縮機を遠くに離して設置しているため、蒸発器パッケージは比較的静かである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この２パッケージ角氷製造機にはいくつかの欠点がある。２つのパッケージの間の最大高さ間隔は、冷媒回路の経路制約のため、約３５フィートに制限される。そのうえ、圧縮機／凝縮器パッケージの重量は約２５０ポンドを超え、設置にはクレーンが必要となる。更に、建物の屋根の上に設置されていることが多いため、保守訪問で整備士は屋外で圧縮機／凝縮器パッケージを点検・修理する必要がある。荒れ模様の天気もあり、凝縮器だけが外気との通気を必要とするので、圧縮機に対して屋内で作業できることが非常に望ましい。
【０００５】
採氷モード時、凝縮器はバイパスされて、冷媒が圧縮機から気相で蒸発器に供給される。圧縮機が蒸発器から離れて配置されている場合、その間を流れるときに冷媒が部分的に液相に変化することが多く、そのために蒸発器の加温すなわち除氷効率に影響が及ぶ。この問題に対するある先行技術の対策では、加熱器を使って蒸気供給管を加熱する。別の先行技術の対策では、蒸発器と同じパッケージ内に受液器を配置し、受液器の蒸気漏れを利用して蒸気を蒸発器に供給する。これらの対策では共にパッケージのサイズが大きくなり、それゆえ商業施設における設置面積も大きくなる。
【０００６】
従って、蒸発器と凝縮器の間の高さ間隔を大きくでき、軽量でクレーンを使うことなく設置できる静かな角氷製造機が必要とされている。
また、採氷モード時に蒸気を蒸発器へ効率的に提供する方法も必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の角氷製造機は、３パッケージ・システムによって第一の要請に応える。凝縮器、圧縮機及び蒸発器は別々のパッケージに配置され、その結果、パッケージ当たりの重量が減り、設置時にクレーンが不要となる。圧縮機パッケージは、蒸発器パッケージから高さで３５フィートまで離して配置することができる。例えば、蒸発器パッケージを角氷が取り出されるレストラン室に設置し、圧縮機パッケージをその建物の別フロアの別室（機械室等）に設置することができる。このため、その保守を従来の２パッケージ・システムのように屋外ではなく屋内で行うことが可能になる。凝縮器パッケージは、圧縮機パッケージから高さで３５フィートまで離して配置することができる。例えば、凝縮器パッケージは多層建築物の屋根の上に設置することができる。
【０００８】
蒸発器パッケージは、蒸発器を支える支持構造部を有する。圧縮機パッケージは、圧縮機を支える支持構造部を有する。凝縮器パッケージは、凝縮器を支える支持構造部を有する。
【０００９】
本発明は、蒸発器内の冷媒の圧力及び温度を上昇させることで、採氷モード時に蒸発器へ蒸気を提供するという要請に応える。このことは、圧力調整器を蒸発器と圧縮機の間の戻り管に回路接続することで達成される。圧力調整器は流れを制限し、そのことで蒸発器内の冷媒の圧力及び温度を上昇させる。蒸発器パッケージの設置面積を小さくするため、圧力調整器を圧縮機パッケージに配置することができる。
【００１０】
他の更なる本発明の目的、利点及び特徴は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照することで理解されるであろう。なお、添付図面では、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の角氷製造機２０は、蒸発器パッケージ３０と、圧縮機パッケージ５０と、凝縮器パッケージ７０と、相互接続部８０とを備える。蒸発器パッケージ３０は、上方に伸びる部材３４を有する支持構造部３２を備える。蒸発器３６は、支持構造部３２及び上方に伸びる部材３４によって支えられている。貯氷庫又はホッパー３８は、採氷モード時に角氷を受け取るため、蒸発器３６の下に配置される。
【００１２】
圧縮機パッケージ５０は、圧縮機５４とアキュームレータ５６と受液器４０とが配置される支持構造部５２を備える。凝縮器パッケージ７０は、凝縮器７４とファン７６とが配置される支持構造部７２を備える。当業者であれば分かるように、支持構造部３２、５２及び７２はそれぞれ別個のものであり、具体的な設計要求に応じて異なる形状をとることができる。また当業者であれば、蒸発器パッケージ３０、圧縮機パッケージ５０及び凝縮器パッケージ７０は、角氷製造機の様々な弁および他の構成要素を適宜備えることも分かるであろう。
【００１３】
相互接続部８０は、蒸発器３６、圧縮機５４及び凝縮器７４を接続して、冷媒及び温ガスの循環のための回路をなす。相互接続部８０はパイプ又は配管と適当な連結部を適宜備えることができる。
【００１４】
図２を参照すると、製氷機２５は、受液器４０が圧縮機パッケージ５０内ではなく蒸発器パッケージ３０内の支持構造部３２上に配置されている点以外は、氷製造機とあらゆる点で同じである。
【００１５】
図３を参照すると、図１の角氷製造機で使用することができる回路８２が示されている。回路８２は圧縮機パッケージ５０内の構成要素を、蒸発器パッケージ３０内の構成要素と凝縮器パッケージ７０内の構成要素とに接続する相互接続部８０を備える。蒸発器パッケージ３０において、蒸発器３６は除氷弁４２、膨張弁４４、液管電磁弁４５、ドライヤ４６及び遮断弁４８と共に回路８２に接続されている。圧縮機パッケージ５０において受液器４０、圧縮機５４及びアキュームレータ５６は、フィルター５１、バイパス弁５３、逆止弁５５及び出力圧力調整器５７と共に回路８２に接続されている。凝縮器パッケージ７０において凝縮器７４は、ヘッド圧力制御弁５８と共に回路８２に接続されている。なお、ヘッド圧力制御弁５８は圧縮機パッケージ５０内に置くこともできる。当業者であれば分かるように、蒸発器パッケージ３０、圧縮機パッケージ５０及び凝縮器パッケージ７０は、角氷製造機２０の動作のための他の弁及び制御機器を備えることができる。熱交換ループ８７は、アキュームレータ内の液体冷媒と、その製氷サイクル中の使用を最適化するように熱的に関係している。
【００１６】
図４を参照すると、図１の角氷製造機２０で使用することができる回路１８２が示されている。回路１８２は圧縮機パッケージ５０内の構成要素を、蒸発器パッケージ３０内の構成要素と凝縮器パッケージ７０内の構成要素とに接続する相互接続部８０を備える。蒸発器パッケージ３０において、蒸発器３６は除氷又は冷蒸気弁１４２及び膨張弁１４４と共に回路１８２に接続されている。圧縮機パッケージ５０において受液器４０、圧縮機５４及びアキュームレータ５６は、フィルター１５１、バイパス弁１５３及び出力圧力調整器１５７と共に回路１８２に接続されている。凝縮器パッケージ７０において、凝縮器７４はヘッドマスター又はヘッド圧力制御弁１５８と共に回路１８２に接続されている。熱交換ループ１８７は、アキュームレータ５６の出力管と、製氷サイクル中にアキュームレータ内の液体冷媒の使用を最適化するよう熱的に関係している。
【００１７】
当業者であれば分かるように、蒸発器パッケージ３０、圧縮機パッケージ５０及び凝縮器パッケージ７０は、角氷製造機２０の動作のための他の弁及び制御機器を備えることができる。例えば、製氷機２０は、採氷サイクル中にバイパス電磁弁１５３を作動させるなど、製氷機の動作を制御するコントローラ１９３を備える。あるいは、採氷モード時に圧力スイッチ１９２が電磁弁１５３を作動させてもよい。
【００１８】
本発明の特徴によると、出力圧力調整器１５７は、採氷時に蒸発器３６内の冷媒の圧力および温度を上昇させるよう動作する。
製氷サイクルの間、冷蒸気弁１４２及びバイパス弁１５３は閉じられ、膨張弁１４４は開けられる。冷媒は圧縮機５４の出力１８４から、凝縮器７４、配管１８５、ヘッド圧力制御弁１５８、配管１８６、受液器４０を通って流れる。そして引き続き、熱交換ループ１８７、供給管１８８、フィルター１５１、膨張弁１４４、蒸発器３６、戻り管１８９、アキュームレータ５６、出力圧力調整器１５７を通って、圧縮機５４の入力１９０まで流れる。出力圧力調整器１５７は、製氷サイクルの間は全開とされ、冷媒は流れになんら影響を受けることなく通過できる。
【００１９】
採氷サイクルの間は、冷蒸気弁１４２及びバイパス弁１５３は開けられ、膨張弁１４４は閉じられる。気相の冷媒は圧縮機５４の出力から、バイパス弁１５３又はヘッド圧力弁１５８のいずれか又はその両方を通り、配管１８６を通って受液器４０まで流れる。そして引き続き、蒸気管１９１、冷蒸気弁１４２、蒸発器３６、戻り管１８９、アキュームレータ５６、出力圧力調整器１５７を通って、圧縮機５４の入力１９０まで流れる。
【００２０】
出力圧力調整器１５７は、採氷中、流れを遅くして入力１９０での圧縮機５４への圧力を減少させるよう動作する。その結果、蒸発器３６内の圧力が上昇し、蒸発器３６内の蒸気の温度が上昇する。蒸発器３６内の冷媒の温度が上昇すると、採氷サイクルの効率が良くなる。
【００２１】
出力圧力調整器１５７は、製氷システムで要求される圧力で動作可能な任意の適当な圧力調整器でよい。例えば、出力圧力調整器は、Alco社が販売している型番ＯＰＲ１０でよい。
【００２２】
図５を参照すると、図２の角氷製造機２５で使用することができる回路２８２が示されている。回路２８２は圧縮機パッケージ５０内の構成要素を、蒸発器パッケージ３０内の構成要素と凝縮器パッケージ７０内の構成要素とに接続する相互接続部８０を備える。蒸発器パッケージ３０において、蒸発器３６及び受液器４０は、除氷弁２４２、膨張弁２４４、ドライヤ２４６及び逆止弁２４８と共に回路２８２に接続されている。圧縮機パッケージ５０において、圧縮機５４及びアキュームレータ５６は、ヘッド圧力制御弁２５８と共に回路２８２に接続されている。凝縮器パッケージ７０において、凝縮器７４は回路２８２に接続されている。なお、ヘッド圧力制御弁２５８は凝縮器パッケージ７０内に配置されることもある。当業者であれば分かるように、蒸発器パッケージ３０、圧縮機パッケージ５０及び凝縮器パッケージ７０は、角氷製造機２０の動作のための他の弁及び制御機器を備えることができる。
【００２３】
本発明の角氷製造機２０及び２５は、パッケージが軽量で設置が容易という利点を持っている。ほとんどの場合、クレーンは不要となる。更に、蒸発器パッケージは圧縮機及び凝縮器を遠くに離して配置しているので、運転時かなり静かである。最後に、蒸発器パッケージ３０と凝縮器パッケージ７０の間の間隔は、先行技術の２パッケージ・システムでの高さ３５フィートの制約から大幅に改善され、高さ約７０フィートになる。
【００２４】
図６を参照すると、図１の角氷製造機２０で使用することができる回路３８２が示されている。回路３８２は圧縮機パッケージ５０内の構成要素を、蒸発器パッケージ３０内の構成要素と凝縮器パッケージ７０内の構成要素とに接続する相互接続部８０を備える。蒸発器パッケージ３０において、蒸発器３６は除氷又は冷蒸気弁３４２及び膨張弁３４４と共に回路３８２に接続されている。圧縮機パッケージ５０において、受液器４０、圧縮機５４及びアキュームレータ５６はフィルター３５１、バイパス弁３５３、ヘッドマスター又はヘッド圧力制御弁３５８及び出力圧力調整器３５７と共に回路３８２に接続されている。熱交換ループ３８７は、アキュームレータ５６内を通過しており、アキュームレータ５６の出力管と、製氷サイクル中にアキュームレータ内の液体冷媒の使用を最適化するよう熱的に関係している。
【００２５】
当業者であれば分かるように、蒸発器パッケージ３０、圧縮機パッケージ５０及び凝縮器パッケージ７０は、角氷製造機２０の動作のための他の弁及び制御機器を備えることができる。例えば、製氷機２０は、採氷サイクル中にバイパス電磁弁３５３を作動させるなど、製氷機の動作を制御するコントローラ３９３を備える。あるいは、採氷モード時に圧力スイッチ３９２が電磁弁３５３を作動させてもよい。
【００２６】
本発明の特徴によると、出力圧力調整器３５７は、採氷時に蒸発器３６内の冷媒の圧力および温度を上昇させるよう動作する。
製氷サイクルの間、冷蒸気弁３４２及びバイパス弁３５３は閉じられ、膨張弁１４４は開けられる。冷媒は圧縮機５４の出力３８４から、配管３８５、凝縮器７４、ヘッド圧力制御弁３５８及び配管３８６を通って、受液器４０まで流れる。そして引き続き、熱交換ループ３８７、供給管３８８、フィルター３５１、膨張弁３４４、蒸発器３６、戻り管３８９、アキュームレータ５６、出力圧力調整器３５７を通って、圧縮機５４の入力３９０まで流れる。出力圧力調整器３５７は、製氷サイクルの間は全開とされ、冷媒は流れになんら影響を受けることなく通過できる。
【００２７】
採氷サイクルの間は、冷蒸気弁３４２及びバイパス弁３５３は開けられ、膨張弁３４４は閉じられる。気相の冷媒は圧縮機５４の出力から蒸気管３９１へ、バイパス弁３５３を含む第一の経路又はヘッド圧力弁３５８、配管３８６及び受液器４０を含む第二の経路のいずれか又はその両方を通って流れる。そして引き続き、蒸気管３９１、冷蒸気弁３４２、蒸発器３６、戻り管３８９、アキュームレータ５６、出力圧力調整器３５７を通って、圧縮機５４の入力３９０まで流れる。
【００２８】
出力圧力調整器３５７は、採氷中、流れを遅くして入力３９０での圧縮機５４への圧力を減少させるよう動作する。その結果、蒸発器３６内の圧力が上昇し、蒸発器３６内の蒸気の温度が上昇する。蒸発器３６内の冷媒の温度が上昇すると、採氷サイクルの効率が良くなる。
【００２９】
以上、本発明についてその好ましい形態を具体的に挙げて説明したが、添付した特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な改変及び修正をすることができるのは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の静音角氷製造機の部分斜視図・部分ブロック図である。
【図２】 本発明の静音角氷製造機の別の実施形態の部分斜視図・部分ブロック図である。
【図３】 図１の静音角氷製造機に使用できる冷媒／温ガス回路の回路図である。
【図４】 図１の静音角氷製造機に使用できる別の冷媒／温ガス回路の回路図である。
【図５】 図２の静音角氷製造機に使用できる別の冷媒／温ガス回路の回路図である。
【図６】 図１の静音角氷製造機に使用できる更に別の冷媒／温ガス回路の回路図である。

Claims (15)

1. 蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び圧力調整器を備えた製氷機であって、
   前記蒸発器、圧縮機、及び凝縮器は、製氷サイクル中に、冷媒が前記圧縮機及び前記凝縮器を通り、供給管を伝わって前記蒸発器まで供給され、戻り管を通って前記圧縮機に戻るように、前記供給管及び前記戻り管と回路接続され、
   前記圧力調整器は、前記戻り管と回路接続され、
   また、前記圧力調整器は、採氷サイクル中に前記戻り管を通過する前記冷媒の流れを制限することによって、前記蒸発器内の前記冷媒の圧力と温度を上昇させ、それによって前記蒸発器の除氷を容易にして、氷を採取可能とすることを特徴とする前記製氷機。
2. 前記圧縮機、前記凝縮器及び前記蒸発器と回路接続され、前記製氷サイクル中に前記冷媒の流れを前記供給管を介して前記蒸発器に導くよう動作する受液器を備え、当該受液器は、前記採氷サイクル中に動作して前記冷媒を蒸気管を介して前記蒸発器へ導くか、または前記採氷サイクル中に動作せずに前記冷媒が前記受液器及び前記凝縮器をバイパスして前記採氷サイクル中に前記冷媒が前記圧縮機から前記蒸発器へ流すことを可能とする請求項１に記載の製氷機。
3. 冷媒を圧縮機から受液器へ凝縮器をバイパスして導くヘッド圧力弁を更に備えた請求項１に記載の製氷機。
4. 凝縮器及び圧縮機は、蒸発器から遠く離して設置される請求項１に記載の製氷機。
5. 蒸発器は蒸発器ユニット内にあり、圧縮機は圧縮機ユニット内にあり、凝縮器は凝縮器ユニット内にあって、前記蒸発器ユニットは前記圧縮機ユニット及び前記凝縮器ユニットから遠く離して設置される請求項１に記載の製氷機。
6. 採氷サイクル中に気相の冷媒を圧縮機から蒸発器に導く蒸気管及び弁手段を更に備えた請求項１に記載の製氷機。
7. 弁手段は、採氷サイクル中に凝縮器及び受液器をバイパスさせるバイパス弁で構成される請求項６に記載の製氷機。
8. バイパス弁は、採氷サイクル中に圧力スイッチによって作動される電磁弁である請求項７に記載の製氷機。
9. バイパス弁は、採氷サイクル中にコントローラによって作動される電磁弁である請求項１０に記載の製氷機。
10. アキュームレータを更に備え、当該アキュームレータが回路に接続されている請求項１に記載の製氷機。
11. 製氷サイクル中に前記アキュームレータ内の液相の冷媒を最適化するよう配置された熱交換器を更に備えた請求項１０に記載の製氷機。
12. 熱交換器は、アキュームレータの出力管と熱的に関係するよう配置された配管である請求項１１に記載の製氷機。
13. 熱交換器は、アキュームレータ内部の冷媒と熱的に関係するよう配置された配管である請求項１２に記載の製氷機。
14. 蒸発器で形成された角氷を受け取るよう蒸発器ユニット内に配置されるホッパーを更に備えた請求項１に記載の製氷機。
15. 蒸発器、圧縮機、凝縮器及び圧力調整器を備えた請求項１〜１４の製氷機を運転する方法であって、
    (ａ) 実質的に液相の冷媒を製氷サイクル中に前記製氷機の蒸発器に供給し、
    (ｂ) 実質的に気相の冷媒を採氷サイクル中に前記蒸発器に供給し、
    (ｃ) 前記採氷サイクル中に圧力調整器により前記蒸発器から前記製氷機の圧縮機への前記冷媒の流れを制限することによって、前記冷媒の圧力と温度を前記蒸発器内で上昇させ、それによって前記蒸発器の除氷を容易にする
    ことよりなる前記方法。

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