JP6218439B2 - 熱交換体およびそれを用いたベルトコンベア冷却機構並びに冷却機械 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換体およびそれを用いたベルトコンベア冷却機構並びに冷却機械に関し、特には、被冷却物をベルトコンベアにより搬送しながら、被冷却物に冷気を噴射して連続冷却ないし連続冷凍を行うに当たり、被冷却物に噴射するための冷気を形成する熱交換体の高効率化を図った、熱交換体およびそれを用いたベルトコンベア冷却機構並びに冷却機械に関するものである。

例えば長尺形状のハウジング内に収容するベルトコンベアで被冷却物（ここでは食品等）を搬送中に、食品等を冷却、加熱又は乾燥させるために、ベルトコンベアを構成する搬送体の流れ方向に対し直角に設けた噴流スリットにより冷気を食品等に鉛直方向から吹き付ける手法がある。かかる手法によれば、コアンダ効果により食品等の表面に沿った層流が形成され、これによって熱伝達率が高められ、食品等の冷却、加熱又は乾燥が効果的になされることが知られている。

本出願人は、たとえば特許文献１において、冷媒の持つ熱を、冷媒管の管壁寄りの管壁外側の空気側への熱伝達に際し、従来の層流熱伝達にかわる乱流熱伝達を可能にした高効率の熱交換部を開示している。
すなわち特許文献１では、直立平板状熱交換パネルと該パネルを挟持するようにサンドイッチ状に並設した複数列直立スリット群と、該スリット群を植設させた高速冷却媒体である高速気流供給ダクトと、高速気流をスリットを介して噴流を形成させる高速空気送風用ファンと、より構成している。

特開平１１−１２５４７８号公報

かかる特許文献１の構造は、伝熱面における冷却媒体の流れを層流より不安定な乱流に遷移させ、物理量であるエンタルピーの乱流拡散を起こして、熱伝達率の向上を図ったもので、空気と共に水が高速で熱交換パネル面に供給衝突され、熱交換するので、乱流熱伝達が行われ、コアンダ効果による層流を形成して熱伝達率を高めるというものではない。
本発明は、以上のような背景から提案されたものであって、ハウジング内に配設した冷気を生成する熱交換部を衝突噴流型として、熱交換部の高効率化を図った、熱交換体およびそれを用いたベルトコンベア冷却機構並びに冷却機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、内部に冷媒が流れ、平行配置された複数の裸管で構成された冷媒管群と、冷媒管群に対向して配置され、各裸管に対面した位置に各裸管の軸方向に沿って形成された穴群を有する通気板と、穴群から周囲空気を吸引し、穴群を通過した空気が前記冷媒管群に衝突する空気流を形成させる誘引ファンと、を備えていることを特徴とする。

誘引ファンにより吸引された空気が通気板の、各裸管に対面した位置に形成された穴群を通過することにより、通気圧が高められて流速が増し、これによって、吸引空気は冷媒管に対する噴流となり、コアンダ効果により冷媒管表面に沿った層流が形成され、これによって熱伝達率が高められ、冷媒管との熱交換作用を行うことができる。
また、冷媒管は裸管であるので、フィンを有する冷媒管に比較して、異物など付着するようなことはなく、熱交換効率の低下を回避することができ、洗浄しやすく衛生性を維持することができる。

また、請求項２記載の本発明では、通気板および冷媒管群の周囲を覆い、冷媒管群に衝突して冷却された冷気のみを誘引ファンの入口に導くダクトをさらに備えていることを特徴とする。

これにより、誘引ファンの吸引力は、通気板にのみ作用され、通気板を通気する際に通気圧が高められて流速が増した空気流となり、この空気流が噴流となって冷媒管に当たる。

また、請求項３記載の本発明では、被冷却物を搬送するベルトコンベアと、ベルトコンベアの上方でベルトコンベアの搬送面に沿って設けられ、ベルトコンベアの搬送面に向かって冷気を送る熱交換部とを備え、熱交換部は、誘引ファンを内側に配置し、通気板を外側に配置した請求項１または２記載の一対の熱交換体で構成され、誘引ファンは、ベルトコンベアの搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置され、ダクトは、通気板の両端と誘引ファンの入口とを連絡し、ベルトコンベアの搬送方向に対し、傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする。

これにより、それぞれの誘引ファンは、ベルトコンベアの搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置されているので、一対の熱交換体間の間隔が狭くても、それぞれの誘引ファンが互いに干渉することはない。

また、請求項４記載の本発明では、長手方向両端にベルトコンベアが出入りする出入り口を有し、複数の筒状のハウジングモジュールが連接されてなるハウジングと、ハウジングモジュールは、内部に請求項３記載のベルトコンベア冷却機構とを備えていることを特徴とする。

これにより、それぞれの誘引ファンは、ハウジングモジュール内空気を熱交換体から傾斜ダクトを通じてのみ吸引することができ、熱交換体による熱交換作用が好適になされる。そして、それぞれの誘引ファンは、ベルトコンベアの搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置されているので、一対の熱交換体間の間隔が狭くても、それぞれの誘引ファンが互いに干渉することはない。

さらに、請求項５記載の本発明では、ハウジングモジュールは、横断面方向に積層された繊維強化プラスチックと断熱材で構成され、少なくとも底面部から両側壁内にかけて支持枠体が埋設され、熱交換部とベルトコンベアとの間に設けられ、熱交換部から送られた冷気を増速かつ整流する冷気噴出部と、ベルトコンベアの両側に設けられ、被冷却物の冷却に供した後の冷気を予備冷却器とを備え、冷気噴出部から噴出され、被冷却物の冷却に供した後の冷気を予備冷却器を経て熱交換部に戻る冷気循環路が形成されていることを特徴とする。

これにより、熱交換部から冷気噴出部、ベルトコンベア機構、予備冷却器を通じて熱交換部へ戻る冷気の良好な循環を促進させることができる。

本発明によれば、一対の熱交換体のそれぞれの誘引ファンは、ベルトコンベアの搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置されているので、限られたハウジング内空間の制約に関わらず、それぞれの熱交換体間隔が狭くても、それぞれの誘引ファンが互いに干渉することはない。
誘引ファンの吸引力は、通気板にのみ作用され、通気板を通気する際に通気圧が高められて流速が増した空気流となり、この空気流が噴流となって冷媒管に当てることができる。
さらに冷媒管は裸管であるので、空気流が流速が増した噴流となって冷媒管に当たる際、冷媒管表面に沿った層流が妨げられることなく、コアンダ効果がもたらされる。これによって熱伝達率が高められ、熱交換作用が向上する。このため、吸引空気は、好適に冷却されて冷気となる。
また、冷媒管は裸管であるがために、フィンを有する冷媒管に比較して、異物など付着するようなことはなく、熱交換効率の低下を回避することができ、洗浄しやすく衛生性を維持することができる。

本発明にかかる熱交換部を備えた冷却機械の実施形態を示す、一部を省略した斜視図である。 図１に示す冷却機械の断面図である。 図２に示す冷却機械のＡ−Ａ線に沿う、断面図である。 図２に示す冷却機械のＢ−Ｂ線に沿う、断面図である。 図１における冷却機械の、ベルトコンベアを示す、斜視図である。 図５に示す、ベルトコンベアを構成する搬送モジュールの斜視図である。 図５に示す、ベルトコンベアを構成する搬送モジュールの連結構造を説明するための分解斜視図である。 図５に示す、ベルトコンベアを構成するスプロケットホイールと搬送モジュールとの機構図である。 図８に示すスプロケットホイールと搬送モジュールとを拡大した要部機構図である。 図８に示すスプロケットホイールと共に搬送モジュールを支持する支持ホイールを示した一例を示す斜視図である。 図１に示す冷却機械における冷却システムの熱交換部の側面図、並びに熱交換部に装着される通気板の拡大斜視図である。 図１１に示す熱交換部のＣ方向から見た平面図である。 図１１に示す熱交換部のＤ方向から見た側面図、並びに通気板を通じて冷気を冷媒管を通流させている状態を拡大して示した模式図である。 図１に示す冷却機械における冷気噴出部の斜視図である。 図１４に示す冷気噴出部の分解斜視図である。 図１４に示す冷気噴出部の可動枠体を移動させて固定枠体および可動枠体のそれぞれの助走部間の隙間を調節して先端噴出口の開口間隔を調節する際の斜視図である。 図１４に示す冷気噴出部の可動枠体を移動させて固定枠体および可動枠体のそれぞれの助走部間の隙間を調節して先端噴出口の開口間隔を調節する際の斜視図である。 図１４に示す冷気噴出部の可動枠体を移動させて固定枠体および可動枠体のそれぞれの助走部間の隙間を調節して先端噴出口の開口間隔を調節する状態を模式的に示した図である。

以下、本発明にかかる実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１〜図４に、本実施形態にかかる熱交換体が用いられる冷却機械１を示す。
冷却機械１は、詳細は後述するが樹脂、グラスファイバ若しくは金属からなるハウジング２内に被冷却物を搬送するベルトコンベア機構３と、被冷却物を冷却若しくは冷凍する冷風を生成する熱交換部４とを収容して構成される。
被冷却物はここでは食品を対象とし、例えば肉類、レトルト食品等の各種食品、包装されたもの、またはそれらの加工途中品も含む。

ハウジング２は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）及び断熱材で構成され、少なくともハウジング２の凹面形状の底面部２ｂから両側壁２ｓ内にかけて埋設した支持枠体５を具備する。
ハウジング２は筒体状の複数のハウジングモジュール２ｕを長手方向に任意数連接して構成される。
ハウジング２をＦＲＰ及び断熱材で構成したことにより、造形性が自在であり、設計に自由度が増す。すなわち表面が円滑であり、連続的な平面及び曲面で構成され、これまでのような冷却機械のハウジングに比較して、直角状態の隅角部はないので洗浄しやすく、表面に長期に亘る使用によっても異物などの滞留を防止して、衛生性の維持を図ることができる。

またハウジング２には、その両端側に夫々食品の入口開口と出口開口とを備えたハウジングモジュール入口部２ｕｉとハウジングモジュール出口部２ｕｏとが設けられている。
すなわちハウジングモジュール入口部２ｕｉには食品の入口開口２ｉｎが、ハウジングモジュール出口部２ｕｏには食品の出口開口２ｏｕｔが設けられている。
また、ハウジングモジュール入口部２ｕｉにおける入口開口２ｉｎ並びにハウジングモジュール出口部２ｕｏにおける出口開口２ｏｕｔ近傍のハウジング内壁面が、先細状で且つ連続的な平面及び曲面で構成されている。

ハウジングモジュール入口部２ｕｉおよびハウジングモジュール出口部２ｕｏは、食品の入口開口２ｉｎおよび出口開口２ｏｕｔが大きく開口されるように、周知の開閉機構（図示省略）によって開閉可能な蓋部２ｔを具備する。
出口開口２ｏｕｔおよび入口開口２ｉｎに至る蓋部２ｔを開口させて、入口開口２ｉｎおよび出口開口２ｏｕｔを大きく開放することで、ハウジング２の内壁面の洗浄が容易となり、洗浄水を汚れと共に留まることなく底面部２ｂに流下して排出することができる。
このようにハウジング内空間の清掃や、ベルトコンベア機構３若しくは熱交換部４の点検作業の容易化を図っている。

さらに、ハウジングモジュール出口部２ｕｏには、ハウジング２内空間を、後述する冷気噴出部によって冷却される冷気を循環させる冷却ゾーンと食品の搬出ゾーンとに仕切る仕切壁２ｗが設けられている。一方、ハウジングモジュール入口部２ｕｉにおいても同様、食品の導入ゾーンと冷却ゾーンとに仕切る仕切壁（図示省略）が設けられている。
これにより、熱交換部４で生成され冷却ゾーンで循環される冷気の漏出が減じられ、且つ外部からの異物が冷却ゾーン内に侵入するのを抑制することができる。

ハウジング２の底面部２ｂから両側壁２ｓ内にかけて埋設した支持枠体５は、ハウジング２の両側壁２ｓ内に埋設した支柱部５ｐと、ハウジング２の底面部２ｂに埋設した基部枠部５ｆと、ハウジング２の空間部中間で支柱部５ｐ間を連結してベルトコンベア機構３と冷気噴出部（後述）とを懸架支持する梁部５ｂと、を含む（図４参照）。また、基部枠部５ｆには、ハウジング２を設置床面にがたつきなく接地させるための接地調整部材５ｇが取着されている。

このような構造とすることにより、ベルトコンベア機構３下方から底面部２ｂ間にかけて開放空間が形成され、かかる開放空間はハウジングモジュール入口部２ｕｉからハウジングモジュール出口部２ｕｏまで通じる空間であり、点検、清掃等に活用することができる。
またかかる開放空間によって、後述するが熱交換部４から冷気噴出部、ベルトコンベア機構３、予備冷却器４０を通じて熱交換部４へ戻る冷気循環路が形成され、冷気の良好な循環を促進させることができる。

次に、以上のようなハウジング２内に配置されるベルトコンベア機構３について説明する。
ベルトコンベア機構３は、ハウジング２内において、最後尾のハウジングモジュール入口部２ｕｉにおける食品の入口開口２ｉｎから、先頭のハウジングモジュールであるハウジングモジュール出口部２ｕｏの出口開口２ｏｕｔに至るように、ハウジング２長手方向に沿って配置されている。
またベルトコンベア機構３のベルトコンベア６は、支持枠体５の梁部５ｂから垂下される一対の垂下枠５ｄ、５ｄに直交し、且つ互いに対向するように取り付けられた支持台５ｅ、５ｅを介し、架け渡された支承部材５ｒに支承される。

ベルトコンベア機構３は、食品を載置して、食品の搬送に用いられるベルトコンベア６を備えている（図５参照）。ベルトコンベア６は、連結部７によって互いに無端状に連結した長方形状の複数のベルトコンベア板６ｎで構成される。ベルトコンベア板６ｎには、可撓性に富んだ、例えばＳＵＳ製の薄板（例えば厚さ０．３ｍｍ）を用いており、表面に一間隔ごとに複数の穴ｐｈ（以下、パンチング穴ｐｈ）が穿設されている。そしてこれらベルトコンベア板６ｎは、ハウジング長手方向に沿って配設された複数の支承部材５ｒ上に、弛まないように、かつ移送可能に支承されている。

支承部材５ｒは、例えば食品を支える上部側のベルトコンベア板６ｎ群が４つ、食品を搬出した後の下部側のベルトコンベア板６ｎ群は、２つ、移送方向に平行若しくは交叉する方向に配設されている。食品を支える上部側のベルトコンベア板６ｎ群を４つの支承部材５ｒで支えるようにしたのは、食品を支える上部側のベルトコンベア板６ｎ群は、ベルトコンベア板６ｎ群の荷重に加えて、直接、食品の重みが加わっているからである。なお、支承部材５ｒは、ベルトコンベア６の幅によって増減することができる。

次に、連結部７は、図５、図６、図７に示すように、隣接するベルトコンベア板６ｎを連結するために、移送方向の側部に直交する方向の端面に沿って取着した連結枠部材７ａ、７ｂとこれら連結枠部材７ａ、７ｂを互いに回動自在に連結する連結治具７ｃを備えている。連結枠部材７ａ、７ｂは、櫛歯状に、且つ、軸方向に互い違いに、連結治具７ｃを挿通する挿通パイプ７ｐが形成されている。

また、ベルトコンベア板６ｎには、図５、６に示すように、無端状に連結した複数のベルトコンベア板６ｎの移送方向の側部に沿って噛合穴８が穿設され、かかる噛合穴８に噛合うスプロケットホイール９が設けられる。スプロケットホイール９は、外周方向に、前述のベルトコンベア板６ｎの噛合穴８にずれることなく噛合可能に、歯９ｔが列設されている。

連結部７は、双方のベルトコンベア板６ｎを連結する際、連結部７の連結治具７ｃが、双方のベルトコンベア板６ｎにおける噛合穴８間の離間距離の中間位置に位置させている。
そしてスプロケットホイール９には、図８、９に示すように、隣り合う歯９ｔの間にベルトコンベア板６ｎにおける連結部７を受容する、逃げスペースたる凹部９ｄが形成されている。この場合、凹部９ｄは、隣り合う歯９ｔをそれぞれ径方向に貫く、中心軸間の距離の中間に位置する。

なお、ベルトコンベア板６ｎが巻き掛けられるスプロケットホイール９近傍には、ベルトコンベア板６ｎを支える支承部材５ｒの端部が延在しており、かかる端部は、スプロケットホイール９と干渉しないようにするために、スプロケットホイール９から退避するように湾曲されている。

さらに、ベルトコンベア板６ｎは、図１０に示すように、スプロケットホイール９の他、スプロケットホイール９と同軸的に設けられた複数の支持ホイール１０とにより、移送可能に支持されており、支持ホイール１０には、ベルトコンベア板６ｎと接する外周に隣り合うベルトコンベア板６ｎ同士を連結する連結部７を受容する凹部９ｄが設けられている。
以上のような構成によりスプロケットホイール９が回転させられて噛合穴８を介して動力が伝達され、ベルトコンベア板６ｎをハウジング長手方向に沿って配設された複数の支承部材５ｒ上において順次移送する構成である。

次に、支持枠体５で支持される熱交換部４について説明する。
熱交換部４は、ハウジング２の空間部中間で支柱部５ｐ間を連結する梁部５ｂに支持される（図２、図４参照）。
熱交換部４は、図３、図１１に示すように、ハウジング２を構成する複数のハウジングモジュール２ｕに、それぞれのハウジングモジュール２ｕの長手方向に沿って、両側部近傍において、ハウジングモジュール２ｕの両端部間に立設したヘッダ１１、１１間を互いに平行状に連通連絡する冷媒管群（複数の冷媒管１２）からなる一対の熱交換体１３を有する。この場合、冷媒管１２は、図１２に示しているように、管外周面にフィンのない、フィンレスチューブ（裸管）で構成されている。
すなわち、熱交換体１３は、冷媒管１２の長さ寸法とヘッダ１１、１１間の間隔がなす、平面を熱交換領域としたもので、長尺な長方形状の枠体ｆによって、複数の冷媒管１２が微小な間隔ごとに互いに平行に支えられ、ヘッダ１１、１１の一方から、外部冷凍設備からの冷媒（例えば低温ＣＯ_２液）を導入して複数の冷媒管１２を通過させ、他方のヘッダ１２から冷媒を回収して再び、外部冷凍設備に冷媒を戻すというものである。

さらに、熱交換体１３には、複数の冷媒管１２に対向して配置され、各冷媒管１２に対面した位置に各冷媒管１２の軸方向に沿って形成された穴群を有する通気板１３ｒと、穴群から周囲空気を吸引し、穴群を通過した空気が複数の冷媒管１２に衝突する空気流を形成させる誘引ファン（後述）と、を備えている。
この場合、通気板１３ｒは、複数の冷媒管１２を支える枠体ｆに、図中、縦方向に、４枚、ボルト等で止め付けられている。また通気板１３ｒには、４本の冷媒管１２の軸方向に沿って、穴群、すなわち複数の穴ｈが４列に亘って穿設されている。
以上のような構成により、熱交換体１３では、図１３に示すように、吸引空気が通気板１３ｒを通過する際に、複数の穴ｈを通過することにより、通気圧が高められて流速が増し、これによって、吸引空気は噴流となってフィンレスチューブである、複数の冷媒管１２に当たる、いわゆる衝突噴流型としている。

また、熱交換部４は、図３に示すように、一対の熱交換体１３を挟むハウジング２内空間の中央空間側に、ハウジング２内空間長手方向、すなわちベルトコンベア６の搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれずらして、且つそれぞれの熱交換体１３にファン１４ｆを向けて誘引ファン１４が配置されている。この場合、誘引ファン１４には、ターボファンを採用することができる。
ハウジング２内空間、特にハウジング２内空間の幅方向の寸法に対し、誘引ファン１４のモータ部１４ｍからファン１４ｆまでの寸法により、二つの誘引ファン１４を、ハウジング２内空間の幅方向に、一直線上に配置できなくても、ベルトコンベア６の搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれずらすことにより、それぞれの誘引ファン１４を、熱交換体１３、１３にファン１４ｆを向けるように配置することができる。

誘引ファン１４と熱交換体１３とには、図３に示すように、傾斜ダクト１５が介在される。
傾斜ダクト１５は、ハウジング２の中央空間側において、一対の熱交換体１３、１３とそれぞれ対向配置された誘引ファン１４のファン１４ｆとの間に、それぞれ互い違いに配置され、熱交換体１３からファン１４ｆに至る吸入空間を画成している。
これにより、誘引ファン１４は、それぞれハウジング内空気を熱交換体１３から傾斜ダクト１５を通じてのみ吸引し、複数の穴ｈを穿設した通気板１３ｒを介して、熱交換体１３を構成する複数の冷媒管１２間を通気させることで、空気を冷媒管１２に噴流として衝突させ、空気と冷媒管１２との熱交換作用によって、空気を冷却する構成である。
そして、熱交換体１３を通過することで冷却された空気を、誘引ファン１４により後述する冷気噴出部に供給して冷気噴出部を介して、ベルトコンベア機構３のベルトコンベア６上の食品に噴射して食品を冷却するようにしている。

そこで、冷気噴出部２０について説明する。冷気噴出部２０は、ハウジング２の空間部中間で支柱部５ｐ間を連結する梁部５ｂの垂下枠５ｄ、５ｄに支承される（図４参照）。すなわち、冷気噴出部２０は、ベルトコンベア６の食品配置面に、食品と対面して配置されている。

冷気噴出部２０は、ベルトコンベア６に沿って略全長に亘り配設されている。冷気噴出部２０は、図１４、図１５に示すように、食品に向かって形成される冷気通路をスリットノズルとして、実質的に第１枠体、第２枠体（以下、固定枠体２１、可動枠体２２）で構成される。
すなわち、固定枠体２１および可動枠体２２には、それぞれ冷気通路を形成する漏斗状断面の一対の壁体２３のうちの一方の壁体２４と、他方の壁体２５が一体に形成される。また、冷気通路における漏斗状断面と交差する方向の両端の開口を遮蔽する第１の端板２６ａおよび第２の端板２６ｂが設けられている。

固定枠体２１は、ベルトコンベア６を構成するベルトコンベア板６ｎの幅方向、すなわち漏斗状断面と交差する方向に平行に延在する冷気増速部（傾斜部２４ａ）と助走部２４ｂとを有する。

可動枠体２２は、固定枠体２１の一方の壁体２４と相対する他方の壁体２５として、冷気増速部（傾斜部２５ａ）と助走部２５ｂとを有し、固定枠体２１上に、ベルトコンベア板６ｎの幅方向に直交する方向に相対位置を調整可能に（摺動可能に）配置される。
固定枠体２１の一方の壁体２４の助走部２４ｂに対し、可動枠体２２の他方の壁体２５の助走部２５ｂを近接離間することで、固定枠体２１および可動枠体２２の一対の壁体２３のそれぞれの助走部２４ｂ、２５ｂ先端側に、開口間隔の調節が可能な先端噴出口２７としている。

また、固定枠体２１と可動枠体２２とには、以下のように可動枠体２２は、固定枠体２１上での可動範囲が規制されるようになっている。
このために、固定枠体２１には、可動枠体２２が載置される支持面を有する支持部２８が形成され、可動枠体２２には、固定枠体２１の支持部２８の支持面に載置される係止面を有する係止部２９が形成されている。
そして、可動枠体２２の係止部２９に、一対の壁体２３の間隔を変更可能な方向に長辺を有する長穴３０が形成されると共に、固定枠体２１の支持部２８に、長穴３０に挿通される突部ｂ（以下、ボルトｂ）が設けられ、一対の壁体２３の間隔は、長穴３０内におけるボルトｂの移動によって調整可能としている。
さらに、可動枠体２２の係止部２９には、可動枠体２２を移動させる操作のための把持部、すなわち把持穴３１が設けられている。

以上のような冷気噴出部２０に、誘引ファン１４を通じて吸引された冷気を通過させる際、図１６、図１７に示すように、冷却すべき食品に対応して固定枠体２１の助走部２４ｂに対し、可動枠体２２の助走部２５ｂを近接離間するようにする。これにより、助走部２４ｂ、２５ｂ先端側の先端噴出口２６の開口間隔が調節され、冷気の噴射圧を調節し、冷却能力の調節を行っている。

さらに、冷気噴出部２０は、前述の冷気噴出部２０により食品に噴射して食品を冷却した後の空気を衝突噴流型の熱交換器である熱交換体１３に戻す前に、予備的に冷却を行う予備冷却器４０を具備する（図４参照）。
予備冷却器４０は、食品の冷却によって昇温し、水分が含まれる空気を冷却することで、水分を霜として除去して空気から水分を分離させ、熱交換体１３に添設される通気板１３ｒの霜による目詰まりを防止するようにしている。

以上のような冷却機械１において、構築手順、並びに、冷却手順、動作作用について説明する。
かかる冷却機械１のハウジング２は、自由に長手方向に連接できるハウジングモジュール構造であるので、ベルトコンベア機構３のベルトコンベア６の構造とも相俟って、処理される食品の量、種類に対応して、ハウジングモジュール２ｕを複数連接して、全長を調整して、冷却機械１を構築することができる（図1参照）。

冷却機械１のハウジング２が構築されると、ハウジング２の全長に合わせて、ベルトコンベア板６ｎを複数枚連結して、無端状のベルトコンベア６として、最後尾のハウジングモジュール入口部２ｕｉにおける食品の入口開口２ｉｎから、先頭のハウジングモジュール出口部２ｕｏの出口開口２ｏｕｔに至る長さのベルトコンベア機構３を構築することができる。

ベルトコンベア板６ｎを複数枚連結して、無端状のベルトコンベア６とする際、各ベルトコンベア板６ｎは、短手方向両端側に設けられた連結部７を用いる。
連結すべき双方のベルトコンベア板６ｎの連結枠部材７ａ、７ｂを櫛歯状に噛み合わせ、かかる櫛歯状に噛み合わせた連結枠部材７ａ、７ｂに連結治具７ｃを挿設することで、双方のベルトコンベア板６ｎを連結し、順次、同様の作業により複数枚のベルトコンベア板６ｎ同士を連結して無端状のベルトコンベア６として形成することができる（図７、図５参照）。

次いで、ベルトコンベア６に、動力伝達手段であるスプロケットホイール９の歯９ｔを、ベルトコンベア板６ｎの長手方向両端側の噛合穴８に係合させることで、動力伝達可能にスプロケットホイール９をセットすることができる。このとき、スプロケットホイール９と同軸的に設けられた支持ホイール１０も同時にセットすることができる。
ベルトコンベア板６ｎは、可撓性に富んだ、ＳＵＳ製の薄板（例えば厚さ０．３ｍｍ）であるので、スプロケットホイール９および支持ホイール１０に、柔軟に撓ませてセットすることができる。

そして、かかるベルトコンベア機構３をハウジング２にセットする際、支持枠体５の梁部５ｂから垂下される一対の垂下枠５ｄ、５ｄに、直交するように互いにベルトコンベア６は、対向するように取り付けられた支持台５ｅ、５ｅに架け渡された支承部材５ｒに支承される。この時、支承部材５ｒは、ベルトコンベア板６ｎのうち、例えば食品を載置する上部側のベルトコンベア板６ｎを支える支承部材５ｒが４つ、下部側のベルトコンベア板６ｎを支える支承部材５ｒが２つとしているので、食品を載置する上部側のベルトコンベア板６ｎが食品の重みによる撓みを抑え、安定して食品を搬送することができる。

以上のように、ベルトコンベア機構３は、ベルトコンベア６が、ハウジング２に支持枠体５の梁部５ｂから垂下される一対の垂下枠５ｄ、５ｄに支持台５ｅ、５ｅ、支承部材５ｒを介して支承されるので、ハウジング２のベルトコンベア機構３下方から底面部２ｂ間にかけて開放空間が形成され、かかる開放空間はハウジングモジュール入口部２ｕｉからハウジングモジュール出口部２ｕｏまで通じる空間となり、点検、清掃等に活用することができる。
またかかる開放空間によって、後述するが熱交換部４から冷気噴出部２０、ベルトコンベア機構３、予備冷却器４０を通じて熱交換部４へ戻る冷気の良好な循環を促進させることができる。

次に、冷却機械１の冷却手順、動作作用について説明する。
各ハウジングモジュール２ｎを長手方向に連接したハウジング２において、最後尾のハウジングモジュールであるハウジングモジュール入口部２ｕｉの食品の入口開口２ｉｎから食品がハウジング２内に導入されると、食品は、ベルトコンベア機構３により、ハウジングモジュール入口部２ｕｉにおける食品の入口開口２ｉｎから、先頭のハウジングモジュール出口部２ｕｏの出口開口２ｏｕｔに至るまで搬送される。

ハウジングモジュール入口部２ｕｉの入口開口２ｉｎから食品を導入する際に、入口開口２ｉｎに至る蓋部２ｔを開口させることで、食品を容易にベルトコンベア６に載せることができる。
また、ハウジングモジュール出口部２ｕｏの出口開口２ｏｕｔから食品を取り出す際に、出口開口２ｏｕｔに至る蓋部２ｔを開口することで、食品を容易にベルトコンベア６から取り出すことができる。

なお、ハウジングモジュール入口部２ｕｉおよびハウジングモジュール出口部２ｕｏは、出口開口２ｏｕｔおよび入口開口２ｉｎに至る蓋部２ｔを開口させることで、ハウジング２の内壁面の洗浄が容易となり、洗浄水を汚れと共に留まることなく底面部２ｂに流下して排出することができる。また、ベルトコンベア機構３若しくは熱交換部４の点検作業の容易化を図ることができる。

スプロケットホイール９によってベルトコンベア板６ｎを移送させる際、スプロケットホイール９の歯９ｔを、ベルトコンベア板６ｎの噛合穴８に係合させる。
その際、ベルトコンベア板６ｎと隣接するベルトコンベア板６ｎを連結する連結部７は、スプロケットホイール９における歯９ｔと歯９ｔとの間の凹部９ｄに受容することで、スプロケットホイール９からの回転力を支障なくベルトコンベア板６ｎに伝達することができる。

また、ベルトコンベア板６ｎは、スプロケットホイール９と、スプロケットホイール９と同軸的に設けられた複数の支持ホイール１０とにより、移送可能に支持され、しかもベルトコンベア板６ｎを支える支承部材５ｒは、スプロケットホイール９に近接する近接部位が、スプロケットホイール９から退避するように湾曲されている（図８参照）。

かかる搬送中において、ハウジング２外部の冷凍設備から冷媒が、ハウジングモジュール２ｕの長手方向の、両側部近傍において立設した熱交換体１３の一方のヘッダ１２に導入される。次いで冷媒は、複数の冷媒管１２を通過して、他方のヘッダ１２を通じ、外部冷凍設備に戻され、再び、外部冷凍設備から冷媒が熱交換体１３に供給される。

その際、双方の熱交換体１３近傍の誘引ファン１４を作動させることで、それぞれ対向する熱交換体１３を通じてハウジング２内空気が吸引される。
誘引ファン１４と熱交換体１３とには、傾斜ダクト１５が介在されるため、誘引ファン１４は、それぞれハウジング内空気を熱交換体１３から傾斜ダクト１５を通じてのみ吸引することができる。

熱交換体１３を構成する複数の冷媒管１２には、上流側に通気板１３ｒが対向配設されているため、吸引空気が通気板１３ｒを通過する際に、複数の穴ｈを通過することにより、通気抵抗により通気圧が高められて流速が増し、これによって、吸引空気は噴流となって複数の冷媒管１２に当たることになる（図１３参照）。
この場合、冷媒管１２はフィンレスチューブで、単なるパイプであるため、吸引空気は流速が増した噴流となって冷媒管１２に当たるため、吸引空気は冷媒管１２表面に沿った層流を形成することが妨げられることなく、コアンダ効果が発揮され、これによって熱伝達率が高められ、熱交換作用が向上する。このため、吸引空気は、好適に冷却されて冷気となる。

それぞれの誘引ファン１４のファン１４ｆは、背面側、すなわち、ハウジング２の中央空間側に、傾斜ダクト１５を通じてハウジング２内空間長手方向に亘って、冷却された吸込み空気を行き渡らせることができ、ハウジング２内空間長手方向に亘って、ベルトコンベア機構３により搬送される食品に対し噴射する冷気を十分に確保することができる。

なお、冷媒管１２がフィンレスチューブであるがために、フィンを有する冷媒管に比較して洗浄しやすく、異物など付着するようなことはなく、熱交換効率の低下を回避することができ、衛生性も維持することができる。

そしてかかる冷気は、誘引ファン１４により、誘引ファン１４下方の冷気噴出部２０へと導かれる。
冷気噴出部２０は、ベルトコンベア６の食品配置面に、食品Ｆと対面して配置されており、このため、図１８に示すように、誘引ファン１４からの冷気を確実に食品Ｆに直交方向から当てることができる。

このとき、冷気噴出部２０においては、図１６、図１７に示すように、ベルトコンベア板６ｎの幅方向に平行に延在する固定枠体２１の助走部２４ｂに対し、可動枠体２２を固定枠体２１上で、ベルトコンベア板６ｎの幅方向に直交する方向に摺動調節することで、可動枠体２２の助走部２５ｂが近接離間される。
可動枠体２２の位置を変更するために、作業者は、可動枠体２２の係止部２９の把持穴３１を把持して可動枠体２２を移動させることができる。
可動枠体２２の長穴３０を、固定枠体２１側のボルトｂが相対的に移動する範囲内で、可動枠体２２を移動させて、冷気通路である一対の壁体２３の間隔を調整することができる。
これにより、助走部２４ｂ、２５ｂ先端側の先端噴出口２６の開口間隔がスリットノズルとして調節され、冷気の噴射圧を調節し、冷却能力を調節することができる。

冷気が冷気通路である一対の壁体２３を通過する際、下流側に向かって通路幅が漸減する傾斜部２４ａ、２５ａにおいて冷気が増速され、等幅の通路である助走部２４ｂ、２５ｂにおいて整流され、先端噴出口２７から冷気が、冷却すべき食品Ｆに衝突噴流となって当たり、食品Ｆを効果的に冷却することができる。
このように冷却手順が実行されるので、ベルトコンベア６上を搬送される食品Ｆに対して、所望の冷却処理を行うことができ、冷却、冷凍処理された食品Ｆは、先頭のハウジングモジュール出口部２ｕｏの出口開口２ｏｕｔに搬送され、取出される。

ところで、以上のように、冷気噴出部２０から噴出された冷気は、食品を冷却処理する際、ベルトコンベア６のベルトコンベア板６ｎにおける多数のパンチング穴ｐｈを通過するので、冷気の流れは阻害されることなく、ベルトコンベア６下方のハウジング２の底面部２ｂに至る。
この際、ハウジング２の下半部の底面部２ｂ側には、ベルトコンベア機構３と冷気噴出部２０とを支えるための支柱部５ｐが露出しておらず、冷気噴出部２０が存在していない開放空間となっているため、冷気は、凹面形状の底面部２ｂに沿って、回り込むように予備冷却器４０に向かって上昇していく。

かかる冷気は、食品を冷却処理した後であるので、昇温し、水分を含むものとなるが、予備冷却器４０を通過させて冷却させることで、水分を霜として除去して空気から水分を分離させることができる。これにより、予備冷却器４０を通過させた空気が、ハウジング２の上部の熱交換体１３までもたらされても、熱交換体１３に添設される通気板１３ｒが、霜による目詰まりを起こすことはない。

なお、冷却機械１におけるハウジング２のうち、ハウジングモジュール入口部２ｕｉおよびハウジングモジュール出口部２ｕｏには、冷却ゾーンと食品の導入ゾーン、搬出ゾーンとに仕切る仕切壁２ｗが設けられているため、熱交換部４で生成され冷却ゾーンで循環される冷気の漏出が減じられ、且つ外部からの異物が冷却ゾーン内に侵入するのを抑制することができる。

いずれにしても、冷却機械１では、冷気噴出部２０より噴出される冷気が、ベルトコンベア６のパンチング穴ｐｈ、底面部２ｂの凹面形状空間、ベルトコンベア機構３の短手側両側部の予備冷却器４０、および熱交換部４を経て、冷気噴出部２０に戻る冷気循環路が形成されているので、冷気の循環が効率的になされ、高い冷却効果を奏することができる。

以上、本発明にかかる熱交換部を備えた冷却機械１の実施形態を示して、説明した。
すなわち、冷却機械１の熱交換部４における熱交換体１３は、ヘッダ１１、１１間を互いに平行状に連通連絡する複数の冷媒管１２からなり、ヘッダ１２の長さ寸法とヘッダ１１、１１間の間隔がなす、平面を熱交換領域としたものであり、複数の穴ｈを散在配置した通気板１３ｒを複数の冷媒管１２がなす平面に対向配置して構成されている。そして、冷媒管１２を、管外周面にフィンのない、フィンレスチューブで構成することで、誘引ファン１４により、通気板１３ｒを介して面状の熱交換領域である複数の冷媒管１２を通じて空気を吸引することで、吸引空気が通気板１３ｒを通過する際に、複数の穴ｈを通過することにより、通気圧が高められて流速が増し、これによって、吸引空気は噴流となってフィンレスチューブである、複数の冷媒管１２に当たる、いわゆる衝突噴流型として熱交換作用を行わせ、冷風を生成することができる。

この場合、冷媒管１２はフィンレスチューブであるので、複数の穴ｈを有する通気板１３ｒを通過した吸引空気は流速が増した噴流となって冷媒管１２に当たり、吸引空気は冷媒管１２表面に沿った層流が妨げられることなく、コアンダ効果がもたらされる。
これによって熱伝達率が高められ、熱交換作用が向上する。このため、吸引空気は、好適に冷却されて冷気となるのである。
また、フィンレスチューブである冷媒管１２は、フィンを有する冷媒管に比較して、異物など付着するようなことはなく、熱交換効率の低下を回避することができ、衛生性を維持することができる。

そしてかかる熱交換体１３を冷却機械１では、熱交換部４としてそれぞれのハウジングモジュール２ｕの長手方向に沿って、両側部近傍において、ハウジングモジュール２ｕの支柱部５ｐ間を連結する梁部５ｂに一対立設し、これら熱交換体１３に複数の穴ｈを散在配置した通気板１３ｒを添設した。
また、冷却機械１では、熱交換部４として、一対の熱交換体１３を挟むハウジング２内空間の中央空間側に、ハウジング２内空間長手方向に、すなわちベルトコンベア６の搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれずらして、且つそれぞれの熱交換体１３にファンを向けて誘引ファン１４を配置した。そして誘引ファン１４と熱交換体１３とには、傾斜ダクト１５を介在した。

このため、かかる熱交換部４を備えた冷却機械１によれば、一対の熱交換体１３のそれぞれの誘引ファン１４は、ベルトコンベア６の搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置されているので、限られたハウジング２内空間の制約に関わらず、それぞれの熱交換体１３間隔が狭くても、それぞれの誘引ファン１４が互いに干渉することはない。

冷却源からの冷媒とハウジング内空気とを熱交換させる熱交換体１３に対し、誘引ファン１４により、熱交換体１３を通じてハウジング内空気を吸引することで、吸引空気が通気板１３ｒを通過する際に、通気圧が高められて流速が増し、吸引空気は噴流となって複数の冷媒管１２に当たることとなる。

また、それぞれの誘引ファン１４は、ハウジング２内空気を熱交換体１３から傾斜ダクト１５を通じてのみ吸引することができ、熱交換体１３による熱交換作用が好適になされる。
そして、それぞれの誘引ファン１４のファン背面側、すなわち、ハウジング２の中央空間側に、ハウジング２内空間長手方向に亘って、冷却された吸込み空気を行き渡らせることができ、ハウジング２内空間長手方向に亘って、ベルトコンベア６により搬送される食品に対し噴射する冷気を十分に確保することができる。

さらに冷媒管１２はフィンレスチューブであるので、吸引空気は流速が増した噴流となって冷媒管１２に当たり、吸引空気は冷媒管１２表面に沿った層流が妨げられることなく、コアンダ効果がもたらされる。これによって熱伝達率が高められ、熱交換作用が向上する。このため、吸引空気は、好適に冷却されて冷気となる。
また、冷媒管１２はフィンレスチューブであるがために、フィンを有する冷媒管に比較して、異物など付着するようなことはなく、熱交換効率の低下を回避することができ、洗浄しやすく衛生性を維持することができる。

本発明によれば、衝突噴流型の冷気噴出部により、食品を冷却するだけでなく、熱交換体に対して吸引空気を噴流として衝突させることで、熱伝達率が高められ、熱交換作用が向上するので、さまざまな食品など扱う冷却装置として汎用性が高い。
また、本熱交換部を備えた冷却機械による冷却の対象としては、食品だけでなく化粧品（例えば口紅）、医薬品も対象とすることができる。

１ 冷却機械
２ ハウジング
２ｕ ハウジングモジュール
２ｕｉ ハウジングモジュール入口部
２ｕｏ ハウジングモジュール出口部
２ｉｎ 入口開口
２ｏｕｔ出口開口
２ｔ 蓋部
２ｗ 仕切壁
２ｓ 側壁
２ｂ 底面部
３ ベルトコンベア機構
４ 熱交換部
５ 支持枠体
５ｐ 支柱部
５ｆ 基部枠部
５ｂ 梁部
５ｄ 垂下枠
５ｒ 支承部材
５ｇ 接地調整部材
５ｅ 支持台
６ ベルトコンベア
６ｎ ベルトコンベア板
７ 連結部
７ａ、７ｂ 連結枠部材
７ｃ 連結治具
７ｐ 挿通パイプ
８ 噛合穴
９ スプロケットホイール
９ｔ 歯
９ｄ 凹部
１０ 支持ホイール
１１ ヘッダ
１２ 冷媒管
１３ 熱交換体
１３ｒ 通気板
１４ 誘引ファン
１４ｍ モータ部
１４ｆ ファン
１５ 傾斜ダクト
２０ 冷気噴出部
２１ 固定枠体
２２ 可動枠体
２３ 一対の壁体
２４ 一方の壁体
２５ 他方の壁体
２６ａ 第１の端板
２６ｂ 第２の端板
２４ａ、２５ａ 傾斜部
２４ｂ、２５ｂ 助走部
２７ 先端噴出口
２８ 支持部
２９ 係止部
３０ 長穴
３１ 把持穴
４０ 予備冷却器
ｆ 枠体
ｂ ボルト
ｐｈ パンチング穴
Ｆ 食品
ｈ 穴

Claims (7)

1. ベルトコンベア冷却機構に用いられる熱交換体であって、
   前記ベルトコンベア冷却機構のベルトコンベアの搬送方向に沿って配置され、内部に冷媒が流れる複数の裸管で構成された冷媒管群と、
   前記冷媒管群に対向するように前記搬送方向に沿って配置され、各裸管に対面した位置に各裸管の軸方向に沿って形成された穴群を有する通気板と、
   前記冷媒管群を挟んで前記通気板とは反対側に設けられ、前記穴群から周囲空気を吸引し、前記穴群を通過した空気が前記冷媒管群に衝突する空気流を形成させる誘引ファンと、
   を備えていることを特徴とするベルトコンベア冷却機構用の熱交換体。
2. 前記通気板および前記冷媒管群の周囲を覆い、前記冷媒管群に衝突して冷却された冷気のみを前記誘引ファンの入口に導くダクトをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のベルトコンベア冷却機構用の熱交換体。
3. 前記冷媒管群に衝突して冷却された冷気の流れ方向において前記冷媒管群と前記誘引ファンとの間に設けられるダクトを備え、
   前記ダクトは、前記搬送方向において前記誘引ファンに近づくほど前記搬送方向と直交する方向において前記誘引ファンに近づく傾斜部を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のベルトコンベア冷却機構用の熱交換体。
4. 被冷却物を搬送するベルトコンベアと、
   該ベルトコンベアの上方で前記ベルトコンベアの搬送面に沿って設けられ、前記ベルトコンベアの搬送面に向かって冷気を送る熱交換部とを備え、
   前記熱交換部は、前記誘引ファンを内側に配置し、前記通気板を外側に配置した請求項１乃至３の何れか一項に記載の一対の熱交換体で構成された
   ことを特徴とするベルトコンベア冷却機構。
5. 前記一対の熱交換体のそれぞれの前記誘引ファンは、前記ベルトコンベアの搬送方向の上流側と下流側とにずらして配置された
   ことを特徴とする請求項４に記載のベルトコンベア冷却機構。
6. 長手方向両端に前記ベルトコンベアが出入りする出入り口を有し、複数の筒状のハウジングモジュールが連接されてなるハウジングと、
   各ハウジングモジュールは、内部に請求項４又は５記載のベルトコンベア冷却機構とを備えていることを特徴とする冷却機械。
7. 前記ハウジングモジュールは、横断面方向に積層された繊維強化プラスチックと断熱材で構成され、少なくとも底面部から両側壁内にかけて支持枠体が埋設され、
   前記熱交換部と前記ベルトコンベアとの間に設けられ、前記熱交換部から送られた冷気を増速かつ整流する冷気噴出部と、
   前記ベルトコンベアの両側に設けられ、被冷却物の冷却に供した後の冷気を予備冷却器とを備え、
   前記冷気噴出部から噴出され、被冷却物の冷却に供した後の冷気を前記予備冷却器を経て前記熱交換部に戻る冷気循環路が形成されていることを特徴とする請求項６記載の冷却機械。

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