JPH0623481U - 冷菓製造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 加熱サイクル時の冷媒循環経路における容器
用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６と主熱交換器１
４との間に補助熱交換器２７を設けると共に、容器用熱
交換器５及びシリンダ用熱交換器６をガス状態で通過後
に殺菌温度よりも低い凝縮温度にて補助熱交換器２７内
で冷媒を凝縮させるように冷媒循環量を調整する加熱用
膨張器３０を設ける。 【効果】 圧縮機４の吐出圧を殺菌温度以下の凝縮温度
に対応する比較的低い圧力に保持した状態で、圧縮機４
から吐出される高温のガス冷媒で容器及びシリンダを殺
菌温度以上に加熱することが可能となり、容器１及びシ
リンダ２の冷凍装置による殺菌加熱運転を安定して行う
ことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、アイスクリーム、シェーク等の冷菓を製造する冷菓製造機に関し、 特に、殺菌のために冷菓の原料を貯蔵する容器と冷菓を製造するシリンダとを加 熱する際の圧縮機の吐出圧を適正に保って、負荷条件を悪化させることなく高温 高圧の冷媒ガスを安定良く得られるようにした冷菓製造機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、アイスクリーム、シェーク等の冷菓を製造する冷菓製造機は、冷菓の 原料を貯蔵する容器と、原料を混練しながら冷凍して冷菓を製造するシリンダと 、容器及びシリンダを冷却する冷凍装置とを備えている。ところで、食品衛生上 の理由から、製品である冷菓は大腸菌群が陰性であることが法令で義務づけられ ており、このため、容器及びシリンダを１日に１回以上殺菌することが必要とさ れ、６８℃の温度で３０分加熱するか、または、これと同等以上の効果を有する 方法で容器及びシリンダを加熱殺菌しなければならない。

【０００３】 そこで、例えば実開昭６０−１４４８８７号公報に開示されているように、容 器及びシリンダを冷却するための冷凍装置で、上記のような殺菌処理をも行い得 るように構成したものが知られている。

【０００４】 このような冷菓製造機は、例えば図８に示すように、容器１及びシリンダ２を 冷却する冷凍装置３を備え、この冷凍装置３は、圧縮機４と、容器１及びシリン ダ２にそれぞれ設けられた容器用熱交換器５・シリンダ用熱交換器６と、外部の 水あるいは空気等の外部熱源と熱交換をする主熱交換器１４と、冷媒の循環方向 を切換える四方弁７とを冷媒配管によって閉ループ状に接続して構成され、容器 用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６と主熱交換器１４との間に膨張器１６・ １９を介在させてある。

【０００５】 このような従来例によれば、四方弁７を冷却位置に切換えたときには、圧縮機 ４から吐出された高温高圧のホットガスが主熱交換器１４で外部の水、空気等に より凝縮されて液化し、膨張器１６・１９で膨張した後の低温低圧の液冷媒が容 器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６に流入して蒸発することにより、容器 １あるいはシリンダ２から熱を奪ってこれらを冷却する。蒸発した冷媒は、圧縮 機４に戻され圧縮されてホットガスとして再び主熱交換器１４に吐出される。

【０００６】 そして、四方弁７を上記から加熱位置に切換えることにより、圧縮機４から吐 出されるホットガスは、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６にて凝縮し 、このときの凝縮熱で容器１及びシリンダ２が加熱される。凝縮した液冷媒は、 膨張器１６及び１９で膨張した後、主熱交換器１４で外部の水、空気等により加 熱され蒸発してから圧縮機４に戻され、圧縮されてホットガスとして再び容器用 熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６に吐出される。従って、容器１及びシリン ダ２の加熱に利用できる熱を圧縮機４の入力と主熱交換器１４で周囲から奪う熱 とで賄うことになる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このように構成された従来例では、容器１及びシリンダ２を加熱す る加熱サイクルにおいて、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６で冷媒を 凝縮させ、その凝縮熱で容器１及びシリンダ２を加熱する構成であるので、冷媒 の凝縮温度を上記した殺菌温度以上とすることが必要である。

【０００８】 しかしながら、凝縮温度を上記殺菌温度以上の温度、例えば約７５℃に上げる ためには、冷媒として図３に示すような特性を有する冷媒Ｒ−５０２を使用する 場合を例にとれば、圧縮機の吐出圧を３6.１４kg／cm² （３5.１１kg／cm² Ｇ） 以上にする必要がある。これに対して通常の冷菓製造機に使用される圧縮機は吐 出圧が大きくても２０kg／cm² Ｇ程度であり、上記のような高吐出圧を３０分以 上も連続して維持すると、長時間にわたり過負荷状態が続くので、圧縮機が過熱 状態となり、焼損してしまうことになる。

【０００９】 また、このような過負荷状態では圧縮機の運転状態が不安定になり、安定良く 高温のホットガスを得ることが困難になる。

【００１０】 本考案は上記の事情を考慮してなされたものであって、冷菓の原料を貯蔵する 容器と冷菓を製造するシリンダとを殺菌のために加熱する際に、冷凍装置におけ る圧縮機の負荷条件を悪化させることなく、その吐出圧を適正に保って安定した 殺菌加熱運転を行えるようにした冷菓製造機の提供を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る冷菓製造機は、上記の目的を達成するために、冷菓の原料を貯蔵 する容器と冷菓を製造するシリンダとを備え、圧縮機から吐出される冷媒を主熱 交換器で凝縮させた後に上記容器及びシリンダに各々設けられた容器用熱交換器 及びシリンダ用熱交換器で蒸発させて容器及びシリンダを冷却する冷却サイクル から、容器及びシリンダの殺菌に必要な殺菌温度を超える温度の冷媒を上記容器 用熱交換器及びシリンダ用熱交換器に通過させた後に主熱交換器で蒸発させて容 器及びシリンダを加熱する加熱サイクルへの切換可能な冷凍装置を備えた冷菓製 造機において、上記加熱サイクル時の冷媒循環経路における容器用熱交換器及び シリンダ用熱交換器と主熱交換器との間に補助熱交換器が設けられると共に、容 器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器をガス状態で通過後に上記殺菌温度よりも 低い凝縮温度にて上記補助熱交換器内での冷媒の凝縮が生じるように冷媒循環量 を調整する加熱用膨張器が、上記補助熱交換器と主熱交換器との間に設けられて いることを特徴としている。

【００１２】

【作用】

上記の冷菓製造機によれば、加熱サイクルでは、圧縮機から吐出された殺菌温 度よりも高い温度のガス冷媒が、容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器を通過 後、補助熱交換器内で、殺菌温度よりも低い凝縮温度で凝縮する。つまり、この 補助熱交換器内での凝縮温度が殺菌温度以下であっても、容器用熱交換器及びシ リンダ用熱交換器に殺菌温度よりも高い温度の冷媒が流れるようにすることで、 殺菌温度以上に容器及びシリンダを加熱することができ、そして、このときの圧 縮機の吐出圧は殺菌温度以下の凝縮温度に対応する比較的低い圧力で保持される ので、容器およびシリンダを所要の殺菌温度以上に加熱する殺菌運転を安定して 行うことができる。

【００１３】

【実施例】

〔実施例１〕 本考案の一実施例について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通り である。 この冷菓製造機には、原料を貯蔵する容器１と、冷菓を製造するシリンダ２と 、これらを冷却したり殺菌のために加熱したりする冷凍装置３とが設けられる。

【００１４】 冷凍装置３の冷媒回路には、圧縮機４と、容器１と冷媒との間の熱交換をする 容器用熱交換器５と、シリンダ２と冷媒との間の熱交換をするシリンダ用熱交換 器６と、主熱交換器１４と、後述するように、圧縮機４からの吐出冷媒の循環方 向を、主熱交換器１４側から容器用及びシリンダ用熱交換器５・６へ流れる方向 から、その逆方向に切換える方向切換弁としての四方弁７とが設けられている。

【００１５】 四方弁７には、圧縮機４の吐出路８に接続される導入口９と、圧縮機４の吸入 路１０に接続される吸込口１３と、一対の切換接続口１１・１２とが設けられて いる。導入口９と切換接続口１２とが連通するとともに吸込口１３と切換接続口 １１とが連通する位置が冷却位置とされ（図２に示す状態）、導入口９と切換接 続口１１とが連通するとともに切換接続口１２と吸込口１３とが連通する位置が 加熱位置（図１に示す状態）とされる。

【００１６】 上記切換接続口１２には主熱交換器１４の高温側接続口１４ａが接続され、こ の主熱交換器１４の低温側接続口１４ｂと容器用熱交換器５の入口５ａとは、開 閉弁１５及び容器冷却用膨張器としてのキャピラリチューブ１６を介在させた容 器冷却用冷媒供給路１７によって接続される。また、上記低温側接続口１４ｂと シリンダ用熱交換器６の入口６ａとは、別の開閉弁１８及びシリンダ冷却用膨張 器としてのキャピラリチューブ１９を介在させたシリンダ冷却用冷媒供給路２０ によって接続される。更に、容器用熱交換器５の出口及びシリンダ用熱交換器６ の出口は、逆止弁２１を介在させた冷媒通路２２を介して四方弁７の切換接続口 １１に接続される。

【００１７】 この冷媒通路２２の逆止弁２１の下流側には開閉弁２３を介して容器用熱交換 器５の入口に連通する容器用ホットガス通路２４と、開閉弁２５を介してシリン ダ用熱交換器６の入口に連通するシリンダ用ホットガス通路２６とが分岐接続さ れる。また、この冷媒通路２２の逆止弁２１の上流側は、補助熱交換器２７及び 加熱用膨張機構部２８を介在させた加熱用冷媒戻り路２９によって主熱交換器１ ４の低温側接続口１４ｂに接続されている。

【００１８】 上記加熱用膨張機構部２８は、加熱用膨張器としての主キャピラリチューブ３ ０と、これに開閉弁３１を介して並列接続される補助キャピラリチューブ３２と を備え、各キャピラリチューブ３０・３２には補助熱交換器２７側への逆流を防 止する逆止弁３３・３４が接続される。 尚、圧縮機４の吸入路１０には、液体とガスの分離を図るためのアキュムレー タ３５が介在されている。

【００１９】 また、上記主熱交換器１４は、補助熱交換器２７の排熱を有効に利用するため に、例えば図４に示すように補助熱交換器２７を冷却した水を主熱交換器１４に 導いて主熱交換器１４を加熱するように構成してある。

【００２０】 上記の構成において、図２に示すように四方弁７を冷却位置に切換え、開閉弁 １５・１８を開弁し、開閉弁２３・２５を閉弁すると、容器１及びシリンダ２を 冷凍装置３によって冷却するサイクルが形成される。

【００２１】 この冷却サイクルにおいては、圧縮機４から吐出される高温高圧のホットガス は主熱交換器１４に導かれ、ここで水、空気等の低温の外部熱源との熱交換によ って凝縮し、過冷却液化してからキャピラリチューブ１６・１９に流れ、キャピ ラリチューブ１６・１９で断熱膨張し、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換 器６に流入する。これら容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６内を通過す る間に容器１及びシリンダ２との熱交換によって蒸発する。これによって、容器 １及びシリンダ２が冷却される。蒸発した冷媒は、冷媒通路２２、四方弁７及び アキュムレータ３５を経て圧縮機４に戻り、再び加圧されてホットガスとして主 熱交換器１４側に吐出される。そして、容器１の冷却温度とシリンダ２の冷却温 度とは、開閉弁１５・１８をそれぞれ必要に応じて閉弁したり開弁したりして調 整される。

【００２２】 次に、図１に示すように四方弁７を加熱位置に切換え、開閉弁１５・１８を閉 弁する一方、開閉弁２３・２５を開弁すると、容器１及びシリンダ２を冷凍装置 ３によって加熱するサイクルが形成される。

【００２３】 この加熱サイクルにおいては、圧縮機４から吐出されたホットガスは、容器用 ホットガス通路２４並びにシリンダ用ホットガス通路２６を通して容器用熱交換 器５及びシリンダ用熱交換器６に導入され、さらに、補助熱交換器２７に導かれ る。その後、主キャピラリチューブ３０を通過後、主熱交換器１４を通して圧縮 機４に戻される。この循環サイクルでは、補助熱交換器１４内で冷媒の凝縮が生 じた後、主熱交換器１４で蒸発するように主キャピラリチューブ３０が設定され ており、この循環サイクルについて、Ｒ−５０２を冷媒として使用した場合を例 にとって説明すると、主キャピラリチューブ３０を通過後の冷媒は、主熱交換器 １４内で、図３のＡ点で示す蒸発圧力が5.５２kg／cm² 、蒸発温度が約−２℃の 状態で蒸発し、さらに、例えば３０℃前後の過熱ガスになるまで温度上昇を生じ て、図３のＢ点で示す状態で圧縮機４に吸入される。こうして高エンタルピにな った冷媒を圧縮機４で圧縮すると、比較的低圧で高温のホットガスが得られる。 例えば、図３のＣ点で示すように、通常の冷凍サイクルで使用される吐出圧力の 範囲内である１８〜２０kg／cm² で、１２０℃程度の高温のホットガスが得られ る。

【００２４】 圧縮機４から吐出されたホットガスは、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交 換器６に導入され、加熱サイクルへの切換えの初期には容器１およびシリンダ２ が低温（容器１の温度は４〜１０℃、シリンダ２の温度は−２〜−７℃）のため 、ホットガスは、それぞれの熱交換器５及び６で凝縮液化して、その凝縮熱で容 器１およびシリンダ２を加熱するが、容器１およびシリンダ２が凝縮温度以上に 達した後は、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６内では凝縮を生じるこ となく、ホットガスが有する熱によって容器１及びシリンダ２を所定の殺菌温度 以上に加熱する。このときの放熱によって温度低下を生じた冷媒は、次いで補助 熱交換器２７に導かれ、補助熱交換器２７内で凝縮圧力約１８kg／cm² 、凝縮温 度４５℃程度の状態で凝縮し、更に図３のＤ点で示すように過冷却液化される。 そして、主キャピラリチューブ３０で断熱膨張して低温低圧となり、元のＡ点の 状態になる。

【００２５】 このように、上記の加熱サイクルでは、圧縮機４からの吐出冷媒は、容器用熱 交換器５およびシリンダ用熱交換器６を通過後、補助熱交換器２７内で凝縮する 。これにより、圧縮機４の吐出圧を通常の使用圧力範囲内の低い圧力状態として 、圧縮機４から吐出されるホットガスによって容器１およびシリンダ２を殺菌温 度以上とする加熱運転が行われる。したがって、圧縮機４に過負荷を与えること なく、冷却されていた容器１およびシリンダ２を所要の時間にわたって安定良く 殺菌温度以上に加熱することができる。

【００２６】 尚、本実施例において、加熱サイクルへの切換えの初期に、容器１およびシリ ンダ２が低温のため冷凍負荷が大きい状態では、加熱用膨張機構部２８における 開閉弁３１を開弁して補助キャピラリチューブ３２側を通しても冷媒を流通させ る。これにより、冷媒の流量を増大させて高い熱交換容量を保持させる。容器１ やシリンダ２の温度が上昇して冷凍負荷が小さくなった後は、前述のように、冷 媒流量が適正に減少するように開閉弁３１を閉弁して主キャピラリチューブ３０ のみを通して冷媒を循環させる。これにより、圧縮機４への冷媒ガス吸込圧力を 低下させ、冷媒循環総熱量を高負荷時よりは少なくし、圧縮終了後の容器用熱交 換器５及びシリンダ用熱交換器６に入る冷媒温度が殺菌温度よりも所定量高い温 度、例えば８０〜１００℃程度になるようにして、容器１及びシリンダ２の温度 を安定良く殺菌温度以上に維持する。

【００２７】 したがって、圧縮機の吐出圧を通常の冷凍サイクルの使用圧力範囲内にして圧 縮機が過負荷になることを防止できるうえ、冷媒の凝縮熱による加熱と殺菌温度 以上の高温ホットガスによる加熱を併用して容器及びシリンダを加熱するので、 冷却されていた容器及びシリンダを短時間で殺菌温度以上に昇温させることがで き、殺菌処理に必要な時間を短縮できるとともに、所要の処理時間にわたって容 器及びシリンダを殺菌温度以上に安定よく加熱することができる。

【００２８】 また、上記の実施例において、補助熱交換器２７の排熱を主熱交換器１４の加 熱に有効に利用するために、図５に示すように、冷却水を補助熱交換器２７の途 中から主熱交換器１４に流し、これによって、補助熱交換器２７の一部分を冷却 した水で主熱交換器１４を加熱させ、その後、補助熱交換器２７の残りの部分を 冷却するように構成してもよい。

【００２９】 更に、上記の実施例では主熱交換器１４の加熱に補助熱交換器２７の排熱が利 用されているが、このことは本考案に必須のことではなく、主熱交換器１４への 給水と補助熱交換器２７への給水とを並列にしてもよい。また、主熱交換器１４ 及び補助熱交換器２７において冷媒と外部の水との間で熱交換が行われるように なっているが、これら主熱交換器１４及び補助熱交換器２７の周囲を自然にある いは強制されて流れる空気と冷媒との間で熱交換させること（空冷式）も可能で ある。この場合、補助熱交換器２７を主熱交換器１４の風上側に配置すれば補助 熱交換器２７の排熱を主熱交換器１４の加熱に有効利用できる。

【００３０】 加えて、上記の実施例では膨張器としてキャピラリチューブ１６・１９・３０ ・３２が使用されているが、膨張器として、例えば手動膨張弁、温度式膨張弁、 低圧膨張弁、フロート膨張弁等の膨張弁を使用することに何等支障がない。

【００３１】 〔実施例２〕 上記の実施例１における図１の加熱サイクル（図２の冷却サイクルにおいても 同様）においては、容器用熱交換器５およびシリンダ用熱交換器６への冷媒の流 れが下から上へ流れるように構成されているが、例えば図６に示すように、容器 用熱交換器５およびシリンダ用熱交換器６への冷媒の流れを上から下への逆の流 れをなすように構成して、完全リバース回路としてもよく、このものも本考案の 要旨に包含される。このように構成すると、冷媒の流速が変わって熱交換効率が 向上するばかりでなく、回路構成も幾分簡素化できることになる。

【００３２】 〔実施例３〕 上記の実施例１においては、容器用熱交換器５とシリンダ用熱交換器６を並列 接続して、加熱サイクル時および冷却サイクル時においてそれぞれ独立して温度 制御がなされるように構成してあるが、例えば図７に示すように、容器用熱交換 器５とシリンダ用熱交換器６とを直列接続し、シリンダ用熱交換器６から出た冷 媒が容器用熱交換器５に流れるように構成して、シリンダ用熱交換器６を加熱ま たは冷却した後、容器用熱交換器５を加熱または冷却するような直列回路として もよく、このものも本考案の要旨に包含される。このように構成すると、冷菓製 造機のリバース回路を構成する部品点数が少なくなって、回路構成を大幅に簡素 化できることになる。

【００３３】

【考案の効果】

本考案の冷菓製造機は、以上のように、加熱サイクル時の冷媒循環経路におけ る容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器と主熱交換器との間に補助熱交換器が 設けられると共に、容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器をガス状態で通過後 に殺菌温度よりも低い凝縮温度にて上記補助熱交換器内での冷媒の凝縮が生じる ように冷媒循環量を調整する加熱用膨張器が、上記補助熱交換器と主熱交換器と の間に設けられている構成である。

【００３４】 これにより、圧縮機の吐出圧を殺菌温度以下の凝縮温度に対応する比較的低い 圧力に保持した状態で、圧縮機から吐出される高温のガス冷媒で容器及びシリン ダを殺菌温度以上に加熱することが可能となり、この結果、容器及びシリンダの 冷凍装置による殺菌加熱運転を安定して行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の冷菓製造機における加熱サ
イクルでの冷媒の流れ方向を付記した冷媒回路図であ
る。

【図２】上記冷菓製造機における冷却サイクルでの冷媒
の流れ方向を付記した冷媒回路図である。

【図３】Ｒ−５０２冷媒のモリエル線図である。

【図４】上記冷菓製造機における主熱交換器及び補助熱
交換器に循環される水回路の要部を示す水回路図であ
る。

【図５】上記水回路の変形例の要部を示す水回路図であ
る。

【図６】本考案の他の実施例における加熱サイクルでの
冷媒の流れ方向を付記した冷媒回路図である。

【図７】本考案の更に他の実施例における加熱サイクル
での冷媒の流れ方向を付記した冷媒回路図である。

【図８】従来の冷菓製造機における冷媒回路図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２ シリンダ ３ 冷凍装置 ４ 圧縮機 ５ 容器用熱交換器 ６ シリンダ用熱交換器 ７ 四方弁 １４ 主熱交換器 ２７ 補助熱交換器 ３０ 主キャピラリチューブ（加熱用膨張器）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷菓の原料を貯蔵する容器と冷菓を製造す
   るシリンダとを備え、圧縮機から吐出される冷媒を主熱
   交換器で凝縮させた後に上記容器及びシリンダに各々設
   けられた容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器で蒸発
   させて容器及びシリンダを冷却する冷却サイクルから、
   容器及びシリンダの殺菌に必要な殺菌温度を超える温度
   の冷媒を上記容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器に
   通過させた後に主熱交換器で蒸発させて容器及びシリン
   ダを加熱する加熱サイクルへの切換可能な冷凍装置を備
   えた冷菓製造機において、 上記加熱サイクル時の冷媒循環経路における容器用熱交
   換器及びシリンダ用熱交換器と主熱交換器との間に補助
   熱交換器が設けられると共に、容器用熱交換器及びシリ
   ンダ用熱交換器をガス状態で通過後に上記殺菌温度より
   も低い凝縮温度にて上記補助熱交換器内での冷媒の凝縮
   が生じるように冷媒循環量を調整する加熱用膨張器が、
   上記補助熱交換器と主熱交換器との間に設けられている
   ことを特徴とする冷菓製造機。