JP5576590B2

JP5576590B2 - オーガ式製氷機

Info

Publication number: JP5576590B2
Application number: JP2007334118A
Authority: JP
Inventors: 清史山岡; 修雄近藤
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP2009156501A

Description

この発明は、オーガ式製氷機に関する。

従来のオーガ式製氷機では、周囲温度と製氷能力とが比例していることから、低温時に製氷能力過多となるため、固定刃から異常音が発生したり、氷詰まりが発生したり、最悪の場合には、エバツイスト等の製氷機構部の破損につながったりすることがあった。これを防止するために、特許文献１では、高圧側と低圧側とを繋いで低温時のみホットガスリリースを行うことにより、製氷能力を低減させる方法が開示されている。また、特許文献２では、ファンスピードコントロールを行うことにより、低温時にファンの回転数を下げて製氷能力を低減する方法が開示されている。

特開２００３−４２６１０号公報特開２００５−１１４３２６号公報

しかしながら、特許文献１のオーガ式製氷機では、電磁弁と高価な基板とが必要であるためコストアップとなり、また、機械室内に電磁弁のスペースが必要であるため大型化してしまうといった問題点があった。特許文献２のオーガ式製氷機でも、高価な基板が必要であるためコストアップとなるといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、コストアップせずに、蒸発器における低温時の製氷能力を抑えることのできるオーガ式製氷機を提供することを目的とする。

この発明に係るオーガ式製氷機は、圧縮機と、凝縮器と、キャピラリと、蒸発器とが順次接続され冷媒が充填された冷凍回路を備えるオーガ式製氷機であって、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度の範囲で、前記蒸発器において得られる製氷能力が一定になると共に、５℃以下の周囲温度のときに、冷媒ガス不足状態になり、周囲温度が２０℃以下において前記製氷能力が一定となるように、キャピラリと、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度で前記製氷能力が一定となる凝縮器と、冷媒量とを選定する。
０．６〜２．０ｍｍの内径及び５００〜３０００ｍｍの長さを有する任意のキャピラリと、前記オーガ式製氷機に使用できる最小の排熱量の規格を有する凝縮器とを前記冷凍回路に適用して、前記蒸発器において得られる製氷能力が目標の製氷能力の少なくとも９０％となるか否かを確認し、９０％を下回るときには、前記任意のキャピラリの内径を小さくするか又は長さを長くすることによって、前記目標の製氷能力の少なくとも９０％となるようなキャピラリを選定し、前記選定されたキャピラリを適用した前記冷凍回路に、異なる排熱量の規格を有する複数の凝縮器をそれぞれ適用して、それぞれの凝縮器を適用した前記冷凍回路において周囲温度を低下させたときの前記蒸発器において得られる製氷能力を測定することによって、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度で前記製氷能力が一定となる凝縮器を選定し、該選定された凝縮器及び前記選定されたキャピラリを前記冷凍回路に適用して、前記目標の製氷能力となる冷媒量を選定し、冷媒量の選定だけでは前記目標の製氷能力に達しない場合には、前記キャピラリの内径を小さくするか長さを長くすることによって、前記キャピラリの選定を行うと共に前記凝縮器の選定及び前記冷媒量の選定を繰り返すことにより、前記凝縮器と、前記キャピラリと、前記冷媒量とを選定してもよい。
冷媒量の選定によっても、前記目標の製氷能力を超える場合において、前記目標の製氷能力の１１０％以下の製氷能力を示す場合には、前記キャピラリの内径を大きくするか長さを短くすることによって、前記キャピラリの選定を行うと共に前記凝縮器の選定及び前記冷媒量の選定を繰り返し、前記目標の製氷能力の１１０％を超える製氷能力を示す場合には、前記圧縮機をスケールダウンしてもよい。

この発明によれば、圧縮機と、凝縮器と、キャピラリと、蒸発器とが順次接続され冷媒が充填された冷凍回路を備えるオーガ式製氷機において、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度の範囲で、蒸発器において得られる製氷能力が一定になると共に、５℃以下の周囲温度のときに、冷媒ガス不足状態になり、周囲温度が２０℃以下において前記製氷能力が一定となるように、キャピラリと、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度で前記製氷能力が一定となる凝縮器と、冷媒量とを選定することにより、低温時において、蒸発器内へ流入する冷媒の量が低下しガス不足状態となるので、蒸発器における低温時の製氷能力を抑えることができる。また、このオーガ式製氷機は、冷媒量と、キャピラリと、凝縮器とを選定するのみで、既存品を用いているので、コストアップせずに蒸発器における低温時の製氷能力を抑えることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、オーガ式製氷機１は、螺旋刃２ａを有し回転可能なオーガ２を内部に設けた円筒状の製氷筒３と、このオーガ２を回転させるギヤドモータ４と、冷媒が循環する冷凍回路５とを備えている。製氷筒３の上部には、図示しない貯氷庫に連通する案内筒６が設けられている。冷凍回路５は、圧縮機１０と、凝縮器１１と、キャピラリ１２と、製氷筒３の外周に巻回されて製氷筒３を冷却する蒸発器１３とが順次接続されて構成されている。

次に、この実施の形態に係るオーガ式製氷機１において、蒸発器１３において得られる製氷能力の目標値が１５０ｋｇ／ｄａｙであることを例にとって、凝縮器１１の排熱量の規格と、キャピラリ１２の内径及び長さと、冷凍回路５に充填される冷媒量とを選定する方法を説明する。
キャピラリ１２として使用する既存のキャピラリの規格は、内径が０．６〜２．０ｍｍの範囲であり、かつ、長さが５００〜３０００ｍｍの範囲である。この中から、適当な規格、例えば、内径１．２ｍｍ及び長さ２５００ｍｍの規格のキャピラリを選んで、冷凍回路５に適用する。次に、凝縮器１１として、様々な排熱量の規格を有する既存の凝縮器の中から、冷凍回路５に使用し得る最小の排熱量、例えば３００Ｗの規格の排熱量を有する凝縮器を冷凍回路５に適用する。そして、冷凍回路５に、冷媒であるフロンＲ１３４ａを２００ｇ充填する。尚、ここで充填されるフロンＲ１３４ａの量は厳密に２００ｇである必要はなく、１６０〜２４０ｇの範囲内の量であればよい。

次に、周囲温度２１℃の条件下において、圧縮機１０を起動させて、冷凍回路５にフロンＲ１３４ａを循環させる。圧縮機１０によって圧縮されたフロンＲ１３４ａは、凝縮器１１によって冷却凝縮され、キャピラリ１２によって減圧されることによって低温低圧のフロンＲ１３４ａとなる。この低温低圧のフロンＲ１３４ａが、蒸発器１３を流通することにより、製氷筒３を冷却する。蒸発器１３から流出した高温低圧のフロンＲ１３４ａは、再び圧縮機１０に吸入されることで、フロンＲ１３４ａが冷凍回路５を循環する。

この際、単位時間あたりの貯氷庫内の氷の増加量を測定することにより、蒸発器１３において得られる製氷能力を測定する。目標の製氷能力の９０％である約１３５ｋｇ／ｄａｙに達しない場合には、冷凍回路５に充填するフロンＲ１３４ａの量を増加して、１３５ｋｇ／ｄａｙ以上の製氷能力が得られることを確認する。フロンＲ１３４ａの量を最大にしても、１５０ｋｇ／ｄａｙ以上の製氷能力が得られない場合には、キャピラリ１２を１．２ｍｍよりも内径の小さいものに変更するか、または長さを２５００ｍｍよりも長いものに変更して、１３５ｋｇ／ｄａｙ以上の製氷能力が得られることを確認する。尚、以下に続く説明では、内径１．２ｍｍ及び長さ２５００ｍｍの規格のキャピラリにおいて、１３５ｋｇ／ｄａｙ以上の製氷能力が得られたことにして説明を続ける。

次に、内径１．２ｍｍ及び長さ２５００ｍｍの規格のキャピラリ１２を適用した冷凍回路５において、排熱量の異なる３種類の凝縮器Ａ（排熱量３００Ｗ）、凝縮器Ｂ（排熱量３５０Ｗ）、凝縮器Ｃ（排熱量４００Ｗ）を、凝縮器１１として使用する。それぞれの凝縮器を適用した場合において、周囲温度を４０℃ら５℃まで低下したときの、蒸発器１３において得られる製氷能力をそれぞれ測定する。その結果を図２に示す。その結果、凝縮器Ｃのみが、周囲温度５℃〜２０℃以下の範囲でほぼ一定の製氷能力を示していることから、凝縮器１１として、凝縮器Ｃを選定する。もし、最も排熱量の規格が大きい凝縮器Ｃでも周囲温度２０℃以下の範囲で一定の製氷能力が得られない場合には、さらに大きな排熱量の規格を有する凝縮器において同様の試験を行い、凝縮器１１を選定する。

次に、内径１．２ｍｍ及び長さ２５００ｍｍの規格のキャピラリ１２及び排熱量４００Ｗの規格を有する凝縮器１１を適用した冷凍回路５において、充填されるフロンＲ１３４ａの量を、１８０ｇ、１９０ｇ、２００ｇとした場合のそれぞれについて、周囲温度を４０℃ら５℃まで低下したときの、蒸発器１３において得られる製氷能力をそれぞれ測定する。その結果を図３に示す。図３によれば、フロンＲ１３４ａの量を２００ｇにすることによって、目標の製氷能力１５０ｋｇ／ｄａｙが得られることから、フロンＲ１３４ａの量を２００ｇに選定する。

フロンＲ１３４ａの量を増加しても、目標の製氷能力１５０ｋｇ／ｄａｙが得られない場合には、キャピラリ１２を１．２ｍｍよりも内径の小さいものに変更するか、または長さを２５００ｍｍよりも長いものに変更して、凝縮器１１の選定及びフロンＲ１３４ａの量の選定を繰り返す。また、フロンＲ１３４ａの量を減少しても、目標の製氷能力１５０ｋｇ／ｄａｙを超えてしまう場合において、目標の製氷能力の１１０％以内の場合、すなわち、約１６５ｋｇ／ｄａｙ以下の製氷能力の場合には、キャピラリ１２を１．２ｍｍよりも内径の大きいものに変更するか、または長さを２５００ｍｍよりも短いものに変更して、凝縮器１１の選定及びフロンＲ１３４ａの量の選定を繰り返す。一方、目標の製氷能力の１１０％を超える場合、すなわち、約１６５ｋｇ／ｄａｙを超える製氷能力の場合には、圧縮機１０をスケールダウンすることにより、目標の製氷能力１５０ｋｇ／ｄａｙが得られるようにする。

次に、上記のように、キャピラリ１２と、凝縮器１１と、フロンＲ１３４ａの量とを選定した冷凍回路５を有するオーガ式製氷機１の動作を、図１に基づいて説明する。
圧縮機１０を起動させると、圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のフロンＲ１３４ａは、凝縮器１１によって冷却凝縮され、キャピラリ１２によって減圧されることによって低温低圧のフロンＲ１３４ａとなる。ここで、キャピラリ１２は、通常の冷凍回路における膨張弁とは異なり、蒸発器１３へのフロンＲ１３４ａの流量を制御することができない。すると、周囲温度が５℃以下の低温時には、圧縮機１０によって圧縮された高圧が低下して高低圧の差圧が小さくなる。このため、蒸発器１３内へ流入するフロンＲ１３４ａの量が低下し、冷媒ガス不足状態となる。その結果、蒸発器１３における製氷能力が低下するので、周囲温度が２０℃以下の低温時において、製氷能力がほぼ一定となる。５℃以下の低温時でも蒸発器１３は製氷能力過多とならないので、製氷筒３内には、２１℃の常温時とほぼ同じ厚さの氷が製氷される。製氷された氷は、オーガ２の螺旋刃２ａによって削り取られると共に圧縮されて氷片となり、氷片は案内筒６を介して図示しない貯氷庫へ供給される。従って、製氷能力過多に起因する固定刃からの異常音や氷詰まりの発生、エバツイスト等の製氷機構部の破損は生じない。

このように、オーガ式製氷機１において、任意の内径及び長さを有するキャピラリ１２と、オーガ式製氷機１に使用できる最小の排熱量の規格を有する凝縮器１１とを冷凍回路５に適用して、蒸発器１３において得られる製氷能力が目標の製氷能力の少なくとも９０％となるか否かを確認し、９０％を下回るときには、キャピラリ１２の内径を小さくするか又は長さを長くすることによって、目標の製氷能力の少なくとも９０％となるようなキャピラリ１２の内径及び長さを選定し、選定されたキャピラリ１２を適用した冷凍回路５に、異なる排熱量の規格を有する複数の凝縮器Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ適用して、それぞれの凝縮器Ａ，Ｂ，Ｃを適用した冷凍回路５において周囲温度を低下させたときの蒸発器１３において得られる製氷能力を測定することによって、少なくとも５〜２０℃の周囲温度で製氷能力が一定となる凝縮器１１を選定し、選定された凝縮器１１及び選定されたキャピラリ１２を冷凍回路５に適用して、目標の製氷能力となるフロンＲ１３４ａの量を選定し、フロンＲ１３４ａの量の選定だけでは目標の製氷能力に達しない場合には、キャピラリ１２の内径を小さくするか長さを長くすることによって、キャピラリ１２の選定を行うと共に凝縮器１１の選定及びフロンＲ１３４ａの量の選定を繰り返すことにより、凝縮器１１と、キャピラリ１２と、フロンＲ１３４ａの量とを選定した。これにより、周囲温度が５℃以下の低温時において、蒸発器１３内へ流入するフロンＲ１３４ａの量が低下しガス不足状態となるので、蒸発器１３における低温時の製氷能力を抑えることができる。
また、オーガ式製氷機１は、フロンＲ１３４ａの量と、キャピラリ１２の内径及び長さと、凝縮器１１の排熱量の規格とを選定するのみで、既存品を用いているので、コストアップせずに蒸発器１３における低温時の製氷能力を抑えることができる。
さらに、オーガ式製氷機１は、製氷能力を抑えるための部品を使用していないため、無駄なエネルギーの消費を防ぐことができる。

次に、上記のようにして、キャピラリ１２と、凝縮器１１と、フロンＲ１３４ａの量とを選定した冷凍回路５を有するオーガ式製氷機１において、周囲温度と蒸発器１３における製氷能力との関係を検討した。その結果を図４に示す。
周囲温度３８℃／水温３２℃から周囲温度２１℃／水温１０℃にかけて、蒸発器１３における製氷能力は増加している。しかし、周囲温度７℃／水温７℃及び周囲温度１℃／水温２℃の条件における製氷能力はそれぞれ、周囲温度２１℃／水温１０℃の条件における製氷能力とほぼ同じである。このことから、オーガ式製氷機１は、蒸発器１３における低温時の製氷能力を抑えられることが示された。

この実施の形態では、目標の製氷能力を１５０ｋｇ／ｄａｙとしたが、この数値に限定するものではない。オーガ式製氷機１の仕様や使用環境等により適宜変更すべき事項である。また、これに伴い、最初に選ぶキャピラリの規格や、凝縮器Ａ，Ｂ，Ｃの規格等も、適宜変更可能な事項である。

この発明の実施の形態に係るオーガ式製氷機の構成図である。この実施の形態に係るオーガ式製氷機における凝縮器の選定結果を表す図である。この実施の形態に係るオーガ式製氷機における冷媒量の選定結果を表す図である。この実施の形態に係るオーガ式製氷機における周囲温度と製氷能力との関係を表す図である。

符号の説明

１オーガ式製氷機、５冷凍回路、１０圧縮機、１１凝縮器、１２キャピラリ、１３蒸発器。

Claims

圧縮機と、凝縮器と、キャピラリと、蒸発器とが順次接続され冷媒が充填された冷凍回路を備えるオーガ式製氷機であって、
少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度の範囲で、前記蒸発器において得られる製氷能力が一定になると共に、
５℃以下の周囲温度のときに、冷媒ガス不足状態になり、周囲温度が２０℃以下において前記製氷能力が一定となるように、キャピラリと、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度で前記製氷能力が一定となる凝縮器と、冷媒量とを選定したオーガ式製氷機。
０．６〜２．０ｍｍの内径及び５００〜３０００ｍｍの長さを有する任意のキャピラリと、前記オーガ式製氷機に使用できる最小の排熱量の規格を有する凝縮器とを前記冷凍回路に適用して、前記蒸発器において得られる製氷能力が目標の製氷能力の少なくとも９０％となるか否かを確認し、９０％を下回るときには、前記任意のキャピラリの内径を小さくするか又は長さを長くすることによって、前記目標の製氷能力の少なくとも９０％となるようなキャピラリを選定し、
前記選定されたキャピラリを適用した前記冷凍回路に、異なる排熱量の規格を有する複数の凝縮器をそれぞれ適用して、それぞれの凝縮器を適用した前記冷凍回路において周囲温度を低下させたときの前記蒸発器において得られる製氷能力を測定することによって、少なくとも５℃〜２０℃の周囲温度で前記製氷能力が一定となる凝縮器を選定し、
該選定された凝縮器及び前記選定されたキャピラリを前記冷凍回路に適用して、前記目標の製氷能力となる冷媒量を選定し、
冷媒量の選定だけでは前記目標の製氷能力に達しない場合には、前記キャピラリの内径を小さくするか長さを長くすることによって、前記キャピラリの選定を行うと共に前記凝縮器の選定及び前記冷媒量の選定を繰り返す
ことにより、前記凝縮器と、前記キャピラリと、前記冷媒量とを選定した、請求項１に記載のオーガ式製氷機。
冷媒量の選定によっても、前記目標の製氷能力を超える場合において、
前記目標の製氷能力の１１０％以下の製氷能力を示す場合には、前記キャピラリの内径を大きくするか長さを短くすることによって、前記キャピラリの選定を行うと共に前記凝縮器の選定及び前記冷媒量の選定を繰り返し、
前記目標の製氷能力の１１０％を超える製氷能力を示す場合には、前記圧縮機をスケールダウンする、請求項２に記載のオーガ式製氷機。