JP2007032989A

JP2007032989A - ドラム式製氷機

Info

Publication number: JP2007032989A
Application number: JP2005219458A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sugita; 敦杉田; Fumio Maruyama; 文雄丸山; Norihiro Yoshikawa; 範洋吉川; Akira Suyama; 朗陶山
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】製氷ドラムの回転軸への露付きを抑制する。
【解決手段】ドラム式製氷機１１は、製氷タンク１２に貯留した製氷水に一部を浸漬した状態で水平軸回りに回転する製氷ドラム３０を備えている。そして、冷凍系２０から冷媒を製氷ドラム３０に供給して冷却すると共に、該製氷ドラム３０を回転してドラム外表面に氷を生成する。製氷ドラム３０の第１回転軸３６は、冷凍系２０からの冷媒を、製氷ドラム３０の内部に形成した冷媒流通路Ｒに供給する供給経路ＩＲと、冷媒流通路Ｒを循環した冷媒を冷凍系２０に返送する帰還経路ＯＲとを備えている。また、第１回転軸３６において、供給経路ＩＲにおける冷媒流通路Ｒへの連通部位に、冷媒の流れに対して抵抗となる減圧手段である細孔４０が設けられる。
【選択図】図２

Description

この発明は、製氷タンクに貯留した製氷水中に製氷ドラムの一部を浸漬して回転すると共に、製氷ドラムの内部に冷媒を供給することで、該ドラムの表面に氷を生成するドラム式製氷機に関するものである。

多量の氷塊を生成する手段として、特許文献１に示すようなドラム式製氷機がある。図４に示すように、ドラム式製氷機１０は、製氷タンク１２の内部に円筒状の製氷ドラム１４が回転自在に配設されると共に、製氷タンク１２内には、製氷ドラム１４の一部が浸漬する水位で製氷水が貯留されている。そして、圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＮおよび膨張弁ＥＶ等を冷媒配管２０ａで接続した冷凍系２０から、冷媒を製氷ドラム１４の内部に供給して冷却しながら、製氷ドラム１４を回転することで、その表面(外周面)に層状の氷を成長させるよう構成される。また製氷タンク１２には、その刃先を製氷ドラム１４の表面に近接してカッタ(図示せず)が配設されており、回転する製氷ドラム表面の氷を該カッタで剥ぎ取り、この剥がれた氷片を貯氷庫(図示せず)に放出するよう構成される。

前記製氷ドラム１４は、各端面から突出する一対の回転軸１４ａ,１４ｂを図示しない軸受で夫々支持すると共に、回転軸１４ａ,１４ｂの何れか一方に駆動機構(図示せず)を接続し、この駆動機構により製氷ドラム１４を回転するようになっている。また、製氷ドラム１４には、その外表面が製氷面となるドラムアウター１６の内側にドラムインナー１８を同軸的に配設することで、内周面に沿って冷媒流通路Ｒが画成されている。更に、一方の回転軸１４ａには供給経路ＩＲが設けられ、この供給経路ＩＲは冷凍系２０における膨張弁ＥＶの下流側に連結されると共に、冷媒流通路Ｒの上流側に連結されている。これに対し、他方の回転軸１４ｂには帰還経路ＯＲが設けられ、この帰還経路ＯＲは冷媒流通路Ｒの下流側に連結されると共に、冷凍系２０における圧縮機ＣＭの上流側に連結されている。そして、製氷運転に際して、冷凍系２０から冷媒が一方の回転軸１４ａの供給経路ＩＲに供給され、この供給経路ＩＲを介して冷媒流通路Ｒに導かれ、該冷媒流通路Ｒを螺旋状に循環する過程で製氷ドラム１４を冷却した冷媒は、他方の回転軸１４ｂの帰還経路ＯＲを介して冷凍系２０に戻るようになっている。
特公昭５６−１８８６５号公報

前述したドラム式製氷機では、前記供給経路ＩＲの上流側の膨張弁ＥＶを十分に絞ることで、供給経路ＩＲには冷たい冷媒が供給されるようになっている。このため、供給経路ＩＲを流通する冷媒により回転軸１４ａが冷却されて露が付着し、この露に起因して回転軸１４ａを支える軸受や、ギアボックス等の駆動機構に錆びを生じ、これらの寿命を縮めてしまう弊害がある。ドラム式製氷機は、両方の回転軸１４ａ,１４ｂに冷媒の経路ＩＲ,ＯＲが夫々形成してあるから、駆動機構と冷媒の経路ＩＲ,ＯＲとの干渉を回避するために回転軸１４ａ,１４ｂが大型化するので、スペースを広く必要とする難点が指摘される。

すなわち本発明は、従来の技術に係るドラム式製氷機に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、回転軸への露付きを抑制し得ると共に、回転軸を小型化し得るドラム式製氷機を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明のドラム式製氷機は、
製氷タンクに貯留した製氷水に一部を浸漬した状態で水平軸回りに回転する製氷ドラムを備え、冷凍系から冷媒を製氷ドラム内に供給して冷却すると共に、該製氷ドラムを回転してドラム外表面に氷を生成するドラム式製氷機において、
前記製氷タンクに対して製氷ドラムを回転自在に支持する回転軸に、前記冷凍系からの冷媒が供給される供給経路が形成され、
前記供給経路と前記製氷ドラムの内部に形成した冷媒流通路とを、冷媒の流れに対して抵抗となる減圧手段を介して連通するよう構成したことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、製氷ドラムの回転軸に形成した供給経路と冷媒流通路とを、冷媒の流れに対して抵抗となる減圧手段を介して連通するよう構成したから、供給経路を流通する冷媒の温度を比較的高く設定し得るので、回転軸の露付きを回避し得る。従って、露に起因して回転軸を支える軸受や、ギアボックス等の駆動機構に錆びを生じることはないから、これらの寿命を向上し得る。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のドラム式製氷機において、前記製氷ドラムの軸方向両端に回転軸が配設され、一方の回転軸にのみ前記供給経路および減圧手段が設けられると共に、該一方の回転軸には、前記冷媒流通路を循環した冷媒を冷凍系に返送する帰還経路が設けられる。
請求項２に係る発明によれば、一方の回転軸に冷凍系に接続する供給経路と帰還経路とを纏めることで、他方の回転軸を小型化することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のドラム式製氷機において、前記減圧手段は、前記供給経路の流通面積より小さく設定した細孔とされる。
請求項３に係る発明によれば、減圧手段を、供給経路の流通面積より小さく設定した細孔としたから、簡単な構成となる。

請求項４に係る発明は、請求項２記載のドラム式製氷機において、前記一方の回転軸は、前記帰還経路の外側に供給経路を同軸的に設けた２重構造とされる。
請求項４に係る発明によれば、一方の回転軸を、帰還経路の外側に供給経路を同軸的に設けた２重構造とすることで、供給経路を流通する冷媒と循環経路を流通する冷媒との間で熱交換させて、冷凍能力を向上し得る。

本発明に係るドラム式製氷機によれば、回転軸への露付きを抑制し得ると共に、回転軸を小型化し得る。

次に、本発明に係るドラム式製氷機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、図４に示したドラム式製氷機の構成要素と同一の要素については、同一の符号を使用して詳細な説明は省略する。

図１に示すように、実施例のドラム式製氷機１１は、所定量の製氷水を貯留した製氷タンク１２と、この製氷タンク１２の内部において製氷水に一部を浸漬した状態で水平軸回りに回転自在に配設した円筒状の製氷ドラム３０とからなる製氷機構を備えている。製氷タンク１２には、壁面に外部水道系から導出する給水管(図示せず)が連通接続する給水口２２が設けられ、給水管に介挿した図示しない給水弁を開放することで、製氷タンク１２の内部に給水口２２から製氷水(水道水)を供給するようになっている。また製氷タンク１２の内部には、製氷水の貯留量(水位)を検知するためのフロートスイッチ等の水位センサ２４が配設され、該センサ２４による水位の検知状況に応じて給水弁を開閉制御することで、製氷タンク１２内の水位を一定に保つよう構成される。

前記製氷タンク１２の一側方(図１の右側)に、下方に設けた貯氷庫(図示せず)に連通するシュート２６が配設され、このシュート２６と製氷タンク１２とは、該タンク１２の右側面上部で連通するよう構成される。また製氷タンク１２には、シュート２６が連通する部位における相対する壁面間に、製氷ドラム３０において製氷水から出ている外表面に刃先を向けてカッタ２８が配設される。このカッタ２８は、製氷運転において製氷ドラム３０を回転した際に、製氷ドラム３０の外表面に生成された氷に突当たり、氷を薄く剥ぎ取るようになっている。このカッタ２８の上面には、製氷ドラム３０から離間するにつれて下方傾斜するスロープ２９が設けられ、カッタ２８により剥ぎ取られた氷片は、カッタ上面およびスロープ２９を滑ってシュート２６に案内されるよう構成される。

前記製氷ドラム３０は、外側に位置して、製氷水に接する外表面が製氷面となるドラムアウター３２と、このドラムアウター３２の内側に同軸的に挿入され、ドラムアウター３２の内周面との間に冷媒流通路Ｒを画成するドラムインナー３４とから構成される(図２参照)。ドラムアウター３２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、チタニウム、銅または銅合金等の熱伝導性がよい金属材料から構成され、特に耐食性に優れた合金番号５０８３のアルミニウム合金(アルミニウム５０８３)が好適に採用される。また、製氷ドラム３０(ドラムアウター３２)の外表面には、電解条件として、硫酸、クロム酸、シュウ酸−ギ酸系浴等を適宜選択したクラックレスアルマイト処理が施され、酸化アルミニウムの耐食性被膜により保護されている。更に、製氷ドラム３０における耐食性被膜の外表面には、フッ素樹脂によりコーティングが施され、氷塊の剥離性を向上してある。なお、ドラムインナー３４は、熱伝導性が低い樹脂等の材料からなり、耐食性被膜を形成したドラムアウター３２を加熱して膨張させた状態で、冷却したドラムインナー３４をドラムアウター３２の内側に挿入することで製氷ドラム３０が組立てられる。

前記製氷ドラム３０の内部には、ドラムアウター３２の内周面に沿って熱交換部Ｒｂが形成され、この熱交換部Ｒｂの始端に冷媒を導く供給部Ｒａが、後述する第１回転軸３６の供給経路ＩＲと熱交換部Ｒｂとに連通して製氷ドラム３０の半径方向に延在している。また、製氷ドラム３０の内部には、後述する第１回転軸３６の帰還経路ＯＲに連通する返送部Ｒｄが、その中心に軸方向に沿って形成されると共に、熱交換部Ｒｂの終端と返送部Ｒｄの始端とが、後述する第２回転軸３８側に位置して、製氷ドラム３０の半径方向に延在する接続部Ｒｃで連通されている。そして冷媒は、製氷ドラム３０の内部において、供給部Ｒａ、熱交換部Ｒｂ、接続部Ｒｃおよび返送部Ｒｄからなる冷媒流通路Ｒを、この順序で循環するようになっている。なお、熱交換部Ｒｂは、ドラムアウター３２の内周面に螺旋状に画成され、冷媒が製氷ドラム３０の内周面に沿って螺旋状に流通してドラムアウター３２の全周を冷却し得るよう構成される。

前記製氷ドラム３０には、軸方向の各端面の中心から回転軸３６,３８が外方へ向けて夫々延出形成され、製氷ドラム３０は、各回転軸３６,３８を製氷タンク１２における相対する壁面に設けた軸受に夫々支持した状態で水平に配設される。また、冷凍系２０において、製氷ドラム３０は、膨張弁ＥＶの下流側で、かつ圧縮機ＣＭの上流側に位置し、冷媒配管２０ａを介して膨張弁ＥＶおよび圧縮機ＣＭに接続されている。製氷ドラム３０は、圧縮機ＣＭから吐出した気化冷媒を、冷却ファンＦＭで冷却した凝縮器ＣＮで液化し、膨張弁ＥＶである程度の減圧して製氷ドラム３０の内部に供給することで、冷却されるようになっている。

一方の回転軸(第１回転軸)３６は、冷凍系２０からの冷媒を、製氷ドラム３０の内部に導いて冷媒流通路Ｒに供給する供給経路ＩＲと、冷媒流通路Ｒを循環して製氷ドラム３０と熱交換した冷媒を冷凍系２０に返送する帰還経路ＯＲとを備えている(図３参照)。第１回転軸３６において、供給経路ＩＲにおける冷媒流通路Ｒへの連通部位には、冷媒の流れに対して抵抗となる減圧手段が設けられ、実施例では供給経路ＩＲの流通面積より小さく設定した細孔４０が、供給経路ＩＲと冷媒供給通路Ｒとを隔てる壁に開設されている。第１回転軸３６は、一端が製氷タンク１２から突出すると共に、他端が製氷ドラム３０の内側に突出しており、その中心に軸方向に沿って帰還経路ＯＲが画成され、この帰還経路ＯＲの外側に供給経路ＩＲを同軸的に設けた２重構造となっている。なお、他方の回転軸(第２回転軸)３８は、駆動機構Ｍに連結され、この駆動機構Ｍの回転を伝達して製氷ドラム３０を回転するよう構成される。

前記第１回転軸３６には、製氷ドラム３０から突出した位置に、供給経路ＩＲの始端に連通する供給口３６ａが半径方向に開設され、この供給口３６ａに冷凍系２０の膨張弁ＥＶに連通する冷媒配管２０ａが連通するように配置される。また第１回転軸３６は、該第１回転軸３６の周面における製氷ドラム３０の内側に突出する位置に、冷媒流通路Ｒの始端である供給部Ｒａに臨むと共に、供給経路ＩＲの終端に連通する細孔４０が開設されている。更に、第１回転軸３６において、製氷タンク１２から突出した一方の端面中央には、冷凍系２０の圧縮機ＣＭに連通する冷媒配管２０ａが接続され、製氷ドラム３０の内側に突出した他方の端面には、冷媒流通路Ｒの終端である返送部Ｒｄが接続されている。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係るドラム式製氷機の作用について説明する。ドラム式製氷機１１の製氷運転を開始すると、駆動機構Ｍが駆動されて、第２回転軸３８を介して製氷ドラム３０が連続回転される。同時に冷凍系２０も駆動され、圧縮機ＣＭから吐出した気化冷媒を、冷却ファンＦＭで冷却した凝縮器ＣＮで液化し、この液化冷媒が膨張弁ＥＶである程度減圧されて、第１回転軸３６の供給口３６ａを介して供給経路ＩＲに導入される。冷媒は、供給経路ＩＲを第１回転軸３６の軸方向に沿って製氷ドラム３０の内部に流通し、細孔４０で更に減圧されて冷媒流通路Ｒの供給部Ｒａに供給される。そして冷媒は、熱交換部Ｒｂを第１回転軸３６側から第２回転軸３８側へ流通していく過程で順次気化し、ドラムアウター３２と熱交換することで、製氷ドラム３０の外表面を冷却する。熱交換部Ｒｂにおいて製氷ドラム３０と熱交換した冷媒は、第２回転軸３８側に設けた接続部Ｒｃを介して返送部Ｒｄに到来し、この返送部Ｒｄを第２回転軸３８側から第１回転軸３６側へ向けて流通し、第１回転軸３６の帰還経路ＯＲから冷凍系２０へ返送される。ここで、製氷ドラム３０における製氷水に浸漬している部分では、製氷ドラム３０の冷却に伴って、その表面に層状の氷が成長し、該ドラム３０の回転によって氷が製氷水から外部に出ると、過冷却されて水分を含まない乾いた氷となる。そして、この氷がカッタ２８で剥ぎ取られて薄い鱗状の氷片となり、スロープ２９上を滑ってシュート２６に案内され、該シュート２６内を落下して貯氷庫に放出される。

このように、ドラム式製氷機１１では、冷凍系２０の膨張弁ＥＶだけでなく、この膨張弁ＥＶの下流側において、第１回転軸３６に設けた供給経路ＩＲと製氷ドラム３０の冷媒流通路Ｒとの連結部位に減圧手段である細孔４０を設けてあるから、膨張弁ＥＶによる管路の絞り状態を緩くすることができる。すなわち、膨張弁ＥＶでの冷媒の流通抵抗を大きく設定しなくても、冷媒を冷媒流通路Ｒに供給する際に、細孔４０の流通抵抗により冷媒流通路Ｒの圧力を低く維持し得る。従って、膨張弁ＥＶによる管路の絞り状態を緩くすることで、第１回転軸３６の供給経路ＩＲを流通する際に、冷媒の気化量が少なく温度低下を抑制し得るから、第１回転軸３６が冷却され難く、該第１回転軸３６への露付きを回避し得る。そして、第１回転軸３６自体や第１回転軸３６を支える軸受等が錆付くことなく、これらの寿命を向上することができる。

また、第１回転軸３６に冷凍系２０に接続する供給経路ＩＲおよび帰還経路ＯＲを纏めて設けることで、他方の第２回転軸３８に、冷媒配管２０ａとの干渉を考慮することなく駆動機構Ｍを接続することができる。すなわち、第２回転軸３８を小型化することができるので、全体として省スペース化を図り得る。更に第１回転軸３６は、帰還経路ＯＲの外側に供給経路ＩＲを同軸的に設けた２重構造にしてあるから、供給経路ＩＲを流通する比較的温度の高い冷媒と、帰還経路ＯＲを流通する比較的温度の低い冷媒とを熱交換し、圧縮機ＣＭに比較的温度の高い冷媒を導入できるので、全体として冷凍能力を向上し得る。しかも、前述した如く、膨張弁ＥＶによる冷媒の減圧状態を低減し得るから、供給経路ＩＲを流通する冷媒温度が高いので、帰還経路ＯＲを流通する冷媒との熱交換による作用を大きくすることができる。

前記製氷ドラム３０のドラムアウター３２を構成する材料として、耐食性に優れたアルミニウム５０８３を採用しているから、製氷水に接する部位であるドラムアウター３２が錆び難く、清掃等の管理の手間を省けると共に、寿命を向上することができる。また、ドラムアウター３２が高い耐食性を有するので、製氷水としては水道水に限られず、海水等の腐食性液体を使用することができる。更に、アルミニウム５０８３は、鋼の２倍程度の高い熱伝導率を有するので、ドラムアウター３２とドラムインナー３４との間に画成した冷媒流通路Ｒを流通する冷媒との間で好適に熱交換し得るから、製氷能力を向上し得る。

ところで、製氷ドラム３０は、ドラムアウター３２を加熱して膨張させた状態で、ドラムインナー３４をドラムアウター３２に挿入して組付ける都合上、ドラムアウター３２の外表面に通常のアルマイト処理で耐食性被膜を形成すると、加熱に伴ってクラックが生じる虞れがある。実施例では、製氷ドラム３０の製氷面の保護手段として、クラックレスアルマイト処理により形成した耐食性被膜を採用しているから、得られた耐食性被膜は、折曲げ等の機械的強度および耐熱性に優れているのでクラックが生じ難い。すなわち、製氷ドラム３０の錆びを好適に防止し得るので、清掃等の管理の手間を省けると共に、寿命を向上することができる。

前記製氷ドラム３０の外表面には、耐食性被膜の表面にフッ素樹脂がコーティングされているので、このフッ素樹脂膜により滑り性が良くなり、該ドラム３０に生成した氷塊の剥離性を向上し得ると共に、摩耗に対して高い耐性を示す。また、フッ素樹脂膜は、水や油等を弾く高い非濡れ性を有しているから、汚れ難く、清掃の手間を軽減し得る。

本願発明では、実施例で説明したドラム式製氷機に限定されず、以下のように変更することもできる。
(１)実施例の減圧手段として、オリフィスのような細孔を採用したが、冷媒の流れに対して抵抗となり、供給経路と冷媒流通路との間に圧力差を生じさせるものであれば、例えば、絞り弁や毛細管やその他手段を用いることができる。
(２)実施例では、一方の回転軸を供給経路の内側に帰還経路を設けた２重構造としたが、２重構造ではなく、一方の経路に沿わせて他方の経路を設ける構成であってもよい。
(３)実施例では、一方の回転軸に供給経路と帰還経路とを備える構成であるが、一方の回転軸に供給経路を設け、他方の回転軸に帰還経路を設ける構成であってもよい。

本発明の好適な実施例に係るドラム式製氷機を示す側断面図である。実施例のドラム式製氷機を示す概略図である。実施例のドラム式製氷機の要部を示す断面図である。従来のドラム式製氷機を示す概略図である。

符号の説明

１２製氷タンク，２０冷凍系，３０製氷ドラム，３６第１回転軸(一方の回転軸)，
３８第２回転軸(他方の回転軸)，４０細孔(減圧手段)，Ｒ冷媒流通路，
ＩＲ供給経路，ＯＲ帰還経路

Claims

製氷タンク(12)に貯留した製氷水に一部を浸漬した状態で水平軸回りに回転する製氷ドラム(30)を備え、冷凍系(20)から冷媒を製氷ドラム(30)内に供給して冷却すると共に、該製氷ドラム(30)を回転してドラム外表面に氷を生成するドラム式製氷機において、
前記製氷タンク(12)に対して製氷ドラム(30)を回転自在に支持する回転軸(36)に、前記冷凍系(20)からの冷媒が供給される供給経路(IR)が形成され、
前記供給経路(IR)と前記製氷ドラム(30)の内部に形成した冷媒流通路(R)とを、冷媒の流れに対して抵抗となる減圧手段(40)を介して連通するよう構成した
ことを特徴とするドラム式製氷機。
前記製氷ドラム(30)の軸方向両端に回転軸(36,38)が配設され、一方の回転軸(36)にのみ前記供給経路(IR)および減圧手段(40)が設けられると共に、該一方の回転軸(36)には、前記冷媒流通路(R)を循環した冷媒を冷凍系(20)に返送する帰還経路(OR)が設けられている請求項１記載のドラム式製氷機。
前記減圧手段は、前記供給経路(IR)の流通面積より小さく設定した細孔(40)である請求項１または２記載のドラム式製氷機。
前記一方の回転軸(36)は、前記帰還経路(OR)の外側に供給経路(IR)を同軸的に設けた２重構造とされる請求項２記載のドラム式製氷機。