JPH11248310A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オーガ式製氷機（熱交換器）の熱交換効率の向
上を図る。 【解決手段】内筒１１と外筒１２間にて上下方向に互い
に所定間隔を保持して位置し冷却媒体の流通路Ｒを互い
に連通する複数の環状室ｒに区画する各隔壁部材１３，
１３Ａを、内筒１１側へ下降傾斜する断面形状に形成し
て、冷却媒体を内筒１１側へ偏倚して滞留させることに
より、冷却媒体の内筒１１に対する接触量を高めて、熱
交換効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーガ式製氷機等
熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器の一形式として、特公昭４６−
１０２７０号公報、特公昭４６−１０２７１号公報にて
製氷装置として提案されているように、被冷却媒体を収
容する内筒と、内筒の外周に所定間隔を保持して位置し
内筒との間に冷却媒体が流通する流通路を形成する外筒
と、外筒と内筒間にて上下方向に互いに所定間隔を保持
して位置し流通路を互いに連通する複数の環状室に区画
する複数の隔壁部材を備え、内筒内の被冷却媒体を流通
路を構成する各環状室を順次流通する冷却媒体により冷
却する熱交換器がある。

【０００３】当該形式の熱交換器は、冷却媒体の流通路
が内筒の外周に複数回巻付けられた冷却パイプにて構成
される流通路に比較して内筒の外周面への冷却媒体の接
触が直接的でかつ熱交換面積が増大することから、高い
熱交換効率を有するものとして知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、当該形式の
熱交換器においては、流通路に導入された冷却媒体は徐
々に蒸発して液相から気相となり、気相に液相が乗った
状態で各環状室を高速で流動し、内筒内の被冷却媒体と
熱交換を行う。この間、冷却媒体の蒸発前の液相分は各
環状室の底部に滞留するが、これは銅パイプのように螺
旋状に流通路が形成されている場合、液相分が遠心力で
外側に移行する。本構造の場合には、銅パイプほど遠心
力が作用しないため、液相分は底部全体を流れる。

【０００５】従って、当該形式の熱交換器においては、
この流れをできるだけ内筒と接触させることが熱交換効
率の点で有利であり、 本発明の目的は、当該形式の熱
交換器における隔壁部材の形状を考慮することにより、
熱交換効率の向上を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は熱交換器に関
し、さらに詳しくは、被冷却媒体を収容する内筒と、同
内筒の外周に所定間隔を保持して位置し同内筒との間に
冷却媒体が流通する流通路を形成する外筒と、同外筒と
前記内筒間にて上下方向に互いに所定間隔を保持して位
置し前記流通路を互いに連通する複数の環状室に区画す
る複数の隔壁部材を備え、前記内筒内の被冷却媒体を前
記流通路を構成する各環状室を順次流通する冷却媒体に
より冷却する形式の熱交換器に関する。

【０００７】しかして、本発明は上記した形式の熱交換
器において、前記隔壁部材を前記内筒側へ下降傾斜する
断面形状に形成したことを特徴とするものである。

【０００８】本発明に係る熱交換器においては、前記隔
壁部材を、前記内筒側へ直線状に下降傾斜する断面形
状、曲線状に下降傾斜する断面形状に形成することがで
きる。

【０００９】また、本発明に係る熱交換器においては、
前記隔壁部材を、前記内筒と前記外筒間に位置する環状
板部と、同環状板部の内端から前記内筒の外周面に沿っ
て屈折して延びて同外周面に気密的に固着される内側筒
部と、前記環状板部の外端から前記外筒の内周面に沿っ
て屈折して延びて同内周面に気密的に固着される外側筒
部とにより構成することができ、前記環状板部を、前記
内筒側へ直線状または曲線状に下降傾斜する断面形状に
形成すること、前記内側筒部を、前記内筒の外周面に沿
って屈折して下方へ延びる形状に形成することができ
る。

【００１０】以上の各熱交換器においては、オーガを前
記内筒内に同心的かつ回転可能に支持することにより、
オーガ式製氷機に構成することができる。

【００１１】

【発明の作用・効果】本発明に係る熱交換器において
は、内筒と外筒間の流通路に導入された冷却媒体は徐々
に蒸発して液相から気相となり、気相に液相が乗った状
態で各環状室を高速で流動し、内筒内の被冷却媒体と熱
交換を行う。この間、冷却媒体は各環状室の底部に滞留
するが、各環状室を構成する各隔壁部材が内筒側へ下降
傾斜する断面形状を呈しているため、各環状室の底部に
滞留する冷却媒体は内筒側に偏倚して滞留して内筒との
接触を高め、内筒内の被冷却媒体との熱交換効率を高め
る。

【００１２】本発明に係る熱交換器において、隔壁部材
を、内筒と外筒間に位置する環状板部と、同環状板部の
内端から内筒の外周面に沿って屈折して延びて同外周面
に気密的に固着される内側筒部と、環状板部の外端から
外筒の内周面に沿って屈折して延びて同内周面に気密的
に固着される外側筒部とにより構成することができ、か
かる構成により、外側筒部の内周面と隔壁部材の外側筒
部の外周面とは気密的に確実に固着されるため、内筒の
外周面から最も離間した部位からの冷却媒体の漏洩が防
止され、冷却媒体の内筒の外周面に沿う流れを確実にし
て、熱交換効率を著しく向上させることができる。

【００１３】また、隔壁部材において、環状板部を内筒
側へ直線状または曲線状に下降傾斜する断面形状に形成
し、内側筒部を内筒の外周面に沿って屈折して下方へ延
びる形状に形成すれば、冷却媒体の内筒外周面へ直接接
触する量を多くして、熱交換効率を一層向上させること
ができる。

【００１４】本発明に係る熱交換器は、その内筒内にオ
ーガを同心的に配置して回転可能に支持することにより
オーガ式製氷機に構成することができる。かかる構成の
オーガ式製氷機においては、冷却媒体と被冷却媒体であ
る水との熱交換効率が極めて高く、極めて高い製氷能力
を有するものとなる。

【００１５】また、かかる構成のオーガ式製氷機におい
ては構造的にも強度が高くて、オーガ式製氷機における
強度の要求に十分に対処することができ、強度対策とし
て内筒の肉厚を厚くする手段を採る場合に比較して、内
筒内の水への熱伝導率の低下を防止し、かつ、装置の重
量の増加およびコストの増加を抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明すると、図１には本発明に係る熱交換器の一例である
オーガ式製氷機が示されている。当該製氷機は、製氷機
構部１０と、駆動機構部２０を備え、製氷機構部１０
は、内筒１１、外筒１２、隔壁部材１３、オーガ１４、
押圧部材１５、カッタ１６、および排出管１７とにより
構成されている。

【００１７】内筒１１は、所定長さの円筒状の筒部１１
ａと、その上下各端部に設けた上下一対の外向フランジ
部１１ｂ，１１ｃとにより構成されている。外筒１２
は、内筒１１の直径より大径の円筒状のもので、内筒１
１の筒部１１ａの外周に所定間隔を保持して同心的に配
置されていて、その上端部にて内筒１１の外向フランジ
部１１ｂの下面側に固着され、その下端部にて内筒１１
の筒部１１ａ外周に底板１２ａを介して固着されてい
る。

【００１８】これにより、内筒１１と外筒１２とは、両
筒１１，１２の内外周間に冷却媒体が流通する環状で所
定長さの流通路Ｒを形成している。この流通路Ｒには、
隔壁部材１３が上下方向に多数配置されて、各隔壁部材
１３は内筒１１の外周面と外筒１２の内周面とに固着さ
れていて、流通路Ｒ内を上下方向に多数の環状室ｒに区
画している。冷却媒体は、外筒１２の下端部に設けた流
入管１２ｂから流通路Ｒに流入し、流通路Ｒを流動して
外筒１２の上端部に設けた流出管１２ｃから流出する。

【００１９】駆動機構部２０は、駆動モータ２１および
減速歯車列２２を備えているもので、内筒１１および外
筒１２は、一体の状態で、減速歯車列２２を収容するケ
ーシング２３上に配置されていて、内筒１１の外向フラ
ンジ部１１ｃにてケーシング２３上に固定されて起立し
ている。

【００２０】オーガ１４は、螺旋状刃部１４ａを外周に
有するオーガ本体１４ｂと、オーガ本体１４ｂの上端部
に形成された軸支部１４ｃと、オーガ本体１４ｂの下端
部に形成され連結部１４ｄとにより構成されているもの
で、オーガ本体１４ｂの下端部の連結部１４ｄにて、ス
プライン継手を介して減速歯車列２２の出力軸にトルク
伝達可能に連結されて起立していて、内筒１１内を同心
的に貫通しているとともに、内筒１１の外向フランジ部
１１ｂに固定した押圧部材１５の内孔を貫通している。
かかる状態のオーガ１４は、軸支部１４ｃにて、メタル
軸受１５ａを介して押圧部材１５に回転可能に軸支され
ている。また、オーガ１４の上端部は押圧部材１５の上
端部に固定した排出管１７内に臨んでいて、上端部には
カッタ１６が固定されている。

【００２１】かかる構成のオーガ式製氷機においては、
運転時には、製氷用水が内筒１１の下方部に設けた給排
水口１１ｄから内筒１１内に供給されて内筒１１内で所
定の高さに維持され、かつ、冷却媒体が外筒１２の流入
管１２ｂから流通路Ｒに流入され、流通路Ｒを流動して
外筒１２の流出管１２ｃから流出される。この状態で、
駆動モータ２１を駆動してオーガ１４を回転駆動させ
る。

【００２２】これにより、内筒１１内の製氷用水は内筒
１１の内周面側から冷却されて凍結し、氷となって内筒
１１の内周面に漸次付着する。漸次付着した氷は、回転
するオーガ１４の螺旋状刃部１４ａにより掻き取られて
上端部側へ搬送され、押圧部材１５の圧縮通路１５ｂ内
に押し込まれ、圧縮されつつ通過して、カッタ１６にて
所定の大きさに切断され、チップ状の氷となって排出管
１７から排出される。

【００２３】しかして、冷却媒体の流通路Ｒを環状室ｒ
に区画する各隔壁部材１３は、図２および図３に示すよ
うに、内筒１１と外筒１２間に位置する環状板部１３ａ
と、環状板部１３ａの内端から内筒１１の外周面に沿っ
て屈折して延びる内側筒部１３ｂと、環状板部１３ａの
外端から外筒１２の内周面に沿って屈折して延びる外側
筒部１３ｃにて構成されている。環状板部１３ａは、外
側筒部１３ｃから内側筒部１３ｂに向かって下方傾斜し
て直線状に延びているもので、所定の部位に長円形状の
貫通穴１３ｄが形成されている。

【００２４】各隔壁部材１３は、内筒１１および外筒１
２間に順次嵌合されていて、外側筒部１３ｃの下端部に
て、下側に位置する隔壁部材１３の外側筒部１３ｃの上
端部に支持されている。かかる状態に配置されている隔
壁部材１３においては、内側筒部１３ｂの内周面にて内
筒１１の外周面に気密的に固着され、かつ、外側筒部１
３ｃの外周面にて外筒１２の内周面に気密的に固着され
ている。これにより、各隔壁部材１３は流通路Ｒを多数
の環状室ｒに区画し、各環状室ｒは環状板部１３ａに設
けた貫通穴１３ｄを介して互いに連通している。

【００２５】なお、各隔壁部材１３は内外筒１１，１２
間に、貫通穴１３ｄが周方向に１８０度偏倚する状態で
配設されている。また、外筒１２においては、その上端
部の外向フランジ部１２ｄにて、内筒１１の上端部に固
着した外向フランジ部１１ｂの下面に気密的に固着され
ている。

【００２６】かかる構成においては、内筒１１と各隔壁
部材１３の内側筒部１３ｂ、各隔壁部材１３の外側筒部
１３ｃの当接部同士、および外筒１２と各隔壁部材１３
の外側筒部１３ｃとが気密的に固着されているが、気密
的固着手段としては、ロウ付け手段、各種の溶接手段等
を採用することができる。

【００２７】かかる構成のオーガ式製氷機においては、
内筒１１と外筒１２間の流通路Ｒに導入された冷却媒体
は徐々に蒸発して液相から気相となり、気相に液相が乗
った状態で各環状室ｒを高速で流動し、内筒１１内の製
氷用水と熱交換を行う。この間、冷却媒体は各環状室ｒ
の底部に滞留するが、各環状室ｒを構成する各隔壁部材
１３の環状板部１３ａが内筒１１側へ直線状に下降傾斜
する断面形状を呈しているため、各環状室ｒの底部に滞
留する冷却媒体は内筒１１側に偏倚して滞留して内筒１
１との接触を高め、内筒１１内の製氷用水との熱交換効
率を高める。

【００２８】また、当該オーガ製氷機においては、隔壁
部材１３を、内筒１１と外筒１２間に位置する環状板部
１３ａと、環状板部１３ａの内端から内筒１１の外周面
に沿って屈折して延びて同外周面に気密的に固着される
内側筒部１３ｂと、環状板部１３ａの外端から外筒１２
の内周面に沿って屈折して延びて同内周面に気密的に固
着される外側筒部１３ｃとにより構成し、外筒１２の内
周面と隔壁部材１３の外側筒部１３ｃの外周面とは気密
的に確実に固着しているため、内筒１１の外周面から最
も離間した部位からの冷却媒体の漏洩が防止され、冷却
媒体の内筒１１の外周面に沿う流れを確実にして、熱交
換効率を著しく向上させることができる。

【００２９】また、隔壁部材１３において、環状板部１
３ａを内筒１１側へ直線状に下降傾斜する断面形状に形
成し、内側筒部１３ｂを内筒１１の外周面に沿って屈折
して下方へ延びる形状に形成しているため、冷却媒体の
内筒１１の外周面へ直接接触する量を多くして、熱交換
効率を一層向上させることができる。

【００３０】当該オーガ式製氷機においては、各隔壁部
材として、内筒１１側へ直線状に下降傾斜する断面形状
を呈する環状板部１３ａを有する隔壁部材１３を採用し
た例を示しているが、かかる隔壁部材１３に換えて、図
４に示すように、内筒１１側へ曲線状に下降傾斜する断
面形状を呈する環状板部１３ｅを有する隔壁部材１３Ａ
を採用することができる。環状板部１３ｅは、上方へ膨
出する曲面に形成されているもので、隔壁部材１３の環
状板部１３ａと同様に機能する。

【００３１】なお、図４にその一部を示すオーガ式製氷
機は、外筒１２の上端部に、外向フランジ部１２ｄが形
成されていない形式のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換器の一例であるオーガ式製
氷機の縦断面図である。

【図２】同オーガ式製氷機を構成する内筒、外筒、およ
び隔壁部材を示す分解斜視図である。

【図３】同オーガ式製氷機を構成する内外筒の上端部を
示す部分縦断面図である。

【図４】同オーガ式製氷機を構成する隔壁部材とは異な
る隔壁部材を採用したオーガ式製氷機を構成する内外筒
の上端部を示す部分縦断面図である。

【符号の説明】

１０…製氷機構部、１１…内筒、１１ａ…筒部、１１
ｂ，１１ｃ…外向フランジ部、１１ｄ…給排水口、１２
…外筒、１２ａ…底板、１２ｂ…流入管、１２ｃ…流出
管、１２ｄ…外向フランジ部、１３，１３Ａ…隔壁部
材、１３ａ，１３ｅ…環状板部、１３ｂ…内側筒部、１
３ｃ…外側筒部、１３ｄ…貫通穴、１４…オーガ、１４
ａ…螺旋状刃部、１４ｂ…オーガ本体、１４ｃ…軸支
部、１４ｄ…連結部、１５…押圧部材、１５ａ…メタル
軸受、１５ｂ…圧縮通路、１６…カッタ、１７…排出
管、２０…駆動機構部、２１…駆動モータ、２２…減速
歯車列、２３…ケーシング、Ｒ…流通路、ｒ…環状室。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被冷却媒体を収容する内筒と、同内筒の外
   周に所定間隔を保持して位置し同内筒との間に冷却媒体
   が流通する流通路を形成する外筒と、同外筒と前記内筒
   間にて上下方向に互いに所定間隔を保持して位置し前記
   流通路を互いに連通する複数の環状室に区画する複数の
   隔壁部材を備え、前記内筒内の被冷却媒体を前記流通路
   を構成する各環状室を順次流通する冷却媒体により冷却
   する熱交換器において、前記隔壁部材を前記内筒側へ下
   降傾斜する断面形状に形成したことを特徴とする熱交換
   器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の熱交換器において、前記
   隔壁部材は、前記内筒側へ直線状に下降傾斜する断面形
   状であることを特徴とする熱交換器。
3. 【請求項３】請求項１に記載の熱交換器において、前記
   隔壁部材は、前記内筒側へ曲線状に下降傾斜する断面形
   状であることを特徴とする熱交換器。
4. 【請求項４】請求項１または２に記載の熱交換器におい
   て、前記隔壁部材は、前記内筒と前記外筒間に位置する
   環状板部と、同環状板部の内端から前記内筒の外周面に
   沿って屈折して延びて同外周面に気密的に固着される内
   側筒部と、前記環状板部の外端から前記外筒の内周面に
   沿って屈折して延びて同内周面に気密的に固着される外
   側筒部とにより構成されていることを特徴とする熱交換
   器。
5. 【請求項５】請求項４に記載の熱交換器において、前記
   隔壁部材の環状板部は、前記内筒側へ直線状または曲線
   状に下降傾斜する断面形状であることを特徴とする熱交
   換器。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載の熱交換器におい
   て、前記隔壁部材の内側筒部は、前記内筒の外周面に沿
   って屈折して下方へ延びていることを特徴とする熱交換
   器。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６に記載
   の熱交換器は、前記内筒内にて回転可能に支持されて同
   心的に位置するオーガを備え、オーガ式製氷機に構成さ
   れていることを特徴とする熱交換器。