JPH11248375A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オーガ製氷機（熱交換器）の熱交換効率の向上
と、構造体としての強度の増大を図る。 【解決手段】被冷却媒体を収容する内筒１１、内筒１１
の外周に所定間隔を保持して位置し内筒１１との間に冷
却媒体が流通する流通路Ｒを形成する外筒１２、外筒１
２と内筒１１間にて長手方向に互いに所定間隔を保持し
て位置し流通路Ｒを互いに連通する複数の小室ｒに区画
する複数の隔壁部材１３を備えたオーガ製氷機であり、
内筒１１と各隔壁部材１３、各隔壁部材１３、外筒１２
と各隔壁部材１３を気密的に固着し、冷却媒体の内筒１
１外周面に沿う流れを十分に確保して熱交換効率を高
め、かつ、内外筒１１，１２間をハニカム構造として構
造体としての強度を増大させる。

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、外筒と内筒間にて長手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小室に区画す
る複数の隔壁部材を備え、内筒内の被冷却媒体を流通路
を構成する各小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
熱交換器においても、熱交換効率をさらに向上させるこ
とが好ましが、上記した各公報にて提案されている熱交
換器においては、各隔壁部材が内筒と外筒間に挿入され
て積層されているにすぎず、内筒と各隔壁部材間、各隔
壁間、および外筒と各隔壁間の気密性が十分には確保さ
れてはいない。このため、流通路を流通する冷却媒体は
上記した各構成部材の非気密性部位を通して流れて冷却
媒体の内筒の外周面に沿う流れが抑制され、この点で熱
交換効率が低減されている。

【０００５】また、熱交換器が、上記した公報にて提案
されるオーガ製氷機のごとく、内筒に捩り応力や長手方
向の引っ張り応力が作用する構成のものにおいては、構
造体として高い強度が要求される。この点、上記した公
報にて提案されるオーガ製氷機においては、各隔壁部材
は強度上十分には寄与しておらず、強度対策として、少
なくとも内筒の肉厚を厚くする手段を採る必要がある。
しかしながら、かかる手段を採る場合には、内筒内の被
冷却媒体への熱伝導率の低下が大きいとともに、装置の
重量の増加、およびコストの増加は避けられない。従っ
て、本発明の目的は、これらの問題に対処することにあ
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、特に、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
にて長手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小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
成する各小室を順次流通する冷却媒体により冷却する形
式の熱交換器を適用対象とするものである。

【０００７】しかして、本発明に係る熱交換器は上記し
た形式の熱交換器において、前記内筒と前記各隔壁部
材、同各隔壁同士、および前記外筒と前記各隔壁を気密
的に固着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、前記内
筒が先端部に環状の外向フランジ部を備えるとともに、
前記外筒が先端部に前記内筒の外向フランジ部の一側に
沿って延びる環状の外向フランジ部を備えた構成とし
て、前記内筒と前記外筒をこれら両外向フランジ部の互
いに対向する対向面にて気密的に固着する構成とするこ
とができる。

【０００９】また、本発明に係る熱交換器においては、
前記各隔壁部材を、前記内筒と前記外筒間に位置する環
状の平板部と、同平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、前記平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
筒部にて構成し、前記外側筒部を屈折部位の外側にて気
密的固着手段により固着する構成とすることができる。

【００１０】これらの各熱交換器は、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た構
成として、オーガ式製氷機とすることができる。

【００１１】

【発明の作用・効果】本発明に係る熱交換器において
は、内筒と各隔壁部材、各隔壁同士、および外筒と各隔
壁を気密的に固着したことにより、熱交換効率を向上さ
せ、かつ、構造体の強度を向上させることができる。

【００１２】すなわち、本発明に係る熱交換器において
は、冷却媒体の流通路を構成する内筒と各隔壁部材間、
各隔壁間、および外筒と各隔壁間の気密性が十分には確
保されているため、流通路を流通する冷却媒体は上記し
た各構成部材間から漏洩することがなく、冷却媒体の大
部分は内筒の外周面に沿って流れることになり、熱交換
効率が著しく高くなる。

【００１３】また、本発明に係る熱交換器においては、
内筒と外筒間が各隔壁部材を介在させた恰もハニカム構
造のごとき構造を呈しているため、構造体としての強度
が著しく高くなる。

【００１４】本発明に係る熱交換器において、内筒をそ
の先端部に環状の外向フランジ部を備えた構成とすると
ともに、外筒をその先端部に内筒の外向フランジ部の一
側に沿って延びる環状の外向フランジ部を備えた構成と
し、内筒と外筒とを、これら両外向フランジ部の互いに
対向する対向面にて気密的に固着するように構成すれ
ば、固着部位が環状面となって内筒と外筒間の気密性お
よび強度を一層向上させることができる。

【００１５】また、本発明に係る熱交換器において、各
隔壁部材を、内筒と外筒間に位置する環状の平板部と、
平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、平板部の外
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にて構成して、外側筒部を
その屈折部位の外側にて気密的固着手段により固着する
構成とすれば、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一層確実に
して、熱交換効率を著しく向上させることができる。

【００１６】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。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。

【００１７】

【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に一例である
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。

【００１８】内筒１１は、所定長さの円筒状の筒部１１
ａと、その上下各端部に固着され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１
２は、内筒１１の直径より大径の円筒状のもので、内筒
１１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に下面側に固着され、その下端部にて内筒１
１の筒部１１ａ外周に底板１２ａを介して固着されてい
る。

【００１９】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小室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。

【００２０】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。

【００２１】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。なお、メタル軸受１５ａ
に換えて、樹脂製の軸受を採用することもできる。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】しかして、冷却媒体の流通路Ｒを小室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間に位置する環状の平板部１３
ａと、平板部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、平板部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とにて構成されている。平板部１３ａは、内側
筒部１３ｂから外側筒部１３ｃに向かって上方傾斜して
延びているもので、所定の部位に長円形状の貫通穴１３
ｄが形成されている。

【００２５】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、下側にて位置する隔壁部材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
１３ｃ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を環
状の多数の小室ｒに区画し、各小室ｒは平板部１３ａに
設けた貫通穴１３ｄを介して互いに連通している。

【００２６】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。

【００２７】一方、外筒１２においては、上端部が外側
へ拡開した環状の外向フランジ部１２ｄに形成されてい
て、この外向フランジ部１２ｄにて内筒１１の外向フラ
ンジ部１１ｂの下面の気密的に固着されている。

【００２８】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。特に、各隔壁部材１３の外側
筒部１３ｃと外筒１２とを固着するには、内筒１１およ
び外筒１２を図４に示すように上下逆にした状態で、予
め外側筒部１３ｃ上に鍍金またはコーティングしたロウ
材を加熱処理、高周波処理等を行うことによりロウ付け
する。

【００２９】これにより、溶融したロウ材１３ｅは隔壁
部材１３の外側筒部１３ｃと外筒１２間に侵入して、外
側筒部１３ｃと外筒１２とは確実に気密的に固着され
る。

【００３０】このように構成したオーガ製氷機において
は、内筒１１と各隔壁部材１３、各隔壁部材１３同士、
および外筒１２と各隔壁部材１３を気密的に固着したこ
とにより、熱交換効率を向上させ、かつ、内筒１１，外
筒１２、および各隔壁部材１３が構成する構造体の強度
を向上させることができる。

【００３１】すなわち、当該オーガ製氷機においては、
冷却媒体の流通路Ｒを構成する内筒１１と各隔壁部材１
３間、各隔壁部材１３間、および外筒１２と各隔壁部材
１３間の気密性が十分には確保されているため、流通路
Ｒを流通する冷却媒体は、内筒１１と各隔壁部材１３
間、各隔壁部材１３間、および外筒１２と各隔壁部材１
３間から漏洩することがなく、冷却媒体の大部分は内筒
１１の外周面に沿って流れることになり、熱交換効率が
著しく高くなる。

【００３２】また、当該オーガ製氷機においては、内筒
１１と外筒１２間が各隔壁部材１３を介在させた恰もハ
ニカム構造のごとき構造を呈するため、構造体としての
強度が著しく高くなる。

【００３３】また、当該オーガ製氷機においては、内筒
１１をその先端部に環状の外向フランジ部１１ｂを備え
た構成とするとともに、外筒１２をその先端部に内筒１
１の外向フランジ部１１ｂの内面側に沿って延びる環状
の外向フランジ部１２ｄを備えた構成とし、この外向フ
ランジ部１２ｄを外向フランジ部１１ｂの下面に気密的
に固着しているため、内筒１１と外筒１２との固着部位
が環状面となって、内筒１１と外筒１２間の気密性およ
び強度を一層向上させることができる。

【００３４】かかる構成においては、外筒１２の上端部
の形状を図５または図６に示すように変更することがで
きる。図５は、外筒１２の上端部に、先端部が下方へわ
ずかに屈曲する形状の外向フランジ部１２ｅを形成した
例を示しており、かかる形状の外向フランジ部１２ｅに
よれば、外向フランジ部１２ｅと内筒１１の外向フラン
ジ部１１ｂとの接合部位の先端が外側に拡開した構造と
なる。このため、この拡開部位へのロウ材１３ｅの載置
が容易でかつ確実であって、両外向フランジ部１１ｂ，
１２ｅ間の機密的固着を一層確実に行うことができる。

【００３５】図６は、外筒１２の上端部に、外向フラン
ジ部１２ｆを有する筒体を嵌合固着した例を示してお
り、かかる形状の外向フランジ部１２ｆによれば、両外
向フランジ部１１ｂ，１２ｆの接合状態での密着性が向
上する。

【００３６】また、当該オーガ製氷機においては、各隔
壁部材１３を、内筒１１と外筒１２間に位置する環状の
平板部１３ａと、平板部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、平板部１３ａの外端から外筒１
２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にて構成して、外側筒部１３
ｃをその屈折部位の外側にて気密的固着手段により固着
している。

【００３７】このため、外筒１２の内周面と隔壁部材１
３の外側筒部１３ｃの外周面間への溶融状態のロウ材１
３ｅの侵入が一層容易となって、外筒１２の内周面と隔
壁部材１３の外側筒部１３ｃの外周面間が気密的に確実
に固着されるため、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十分に確保することができて
熱交換効率を著しく向上させることができる。

【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製氷
機の縦断面図である。

【図２】同オーガ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】同オーガ製氷機を構成する隔壁部材の外筒への
固着手段を示す内外筒の上端部を逆転した状態で示す部
分縦断面図である。

【図５】同オーガ製氷機を構成する内外筒の上端部にお
ける他の固着手段を示す部分縦断面図である。

【図６】同オーガ製氷機を構成する内外筒の上端部にお
けるさらに他の固着手段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，１２ｅ，１２ｆ…外向フランジ部、１３…
隔壁部材、１３ａ…平板部、１３ｂ…内側筒部、１３ｃ
…外側筒部、１３ｄ…貫通穴、１３ｅ…ロウ材、１４…
オーガ、１４ａ…螺旋状刃部、１４ｂ…オーガ本体、１
４ｃ…軸支部、１４ｄ…連結部、１５…押圧部材、１５
ａ…メタル軸受、１５ｂ…圧縮通路、１６…カッタ、１
７…排出管、２０…駆動機構部、２１…駆動モータ、２
２…減速歯車列、２３…ケーシング、Ｒ…流通路、ｒ…
小室。

Claims (4)

【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
   間にて長手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小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
   構成する各小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、前記内筒と前記各隔壁部材、同各隔
   壁同士、および前記外筒と前記各隔壁を気密的に固着し
   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
   内筒は先端部に環状の外向フランジ部を備えるととも
   に、前記外筒は先端部に前記内筒の外向フランジ部の一
   側に沿って延びる環状の外向フランジ部を備え、前記内
   筒と前記外筒はこれら両外向フランジ部の互いに対向す
   る対向面にて気密的に固着されていることを特徴とする
   熱交換器。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の熱交換器におい
   て、前記各隔壁部材は、前記内筒と前記外筒間に位置す
   る環状の平板部と、同平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、前記平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
   外側筒部にて構成され、前記外側筒部は屈折部位の外側
   にて気密的固着手段により固着されていることを特徴と
   する熱交換器。
4. 【請求項４】請求項１，２または３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。