JPH01273975A - 小さな透明氷塊の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、下側が開放した冷凍セルを有する、冷凍回路
に接続された蒸発器と、この蒸発器の下方に設けられた
水槽と、この水槽から水を冷凍セルに噴霧する機械的な
噴霧装置とを備えた、小さな透明氷塊を製造するための
装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

米国特許第３６５４７７１号明細書には、冷凍セルが中
間室なしに並べて設けられているため、蒸発器面積あた
りの冷凍セルの数が最大である装置が開示されている。

しかし、このように冷凍セルを密接して配置すると、冷
凍セルだけでなくその下面にも氷の層が形成されるので
、最終的に小さな氷塊が互いに連結される。これを回避
するために、公知の装置は合成樹脂からなる板を備えて
いる。この板が冷凍サイクル中下側から冷凍セルに押し
つけられるので、氷は冷凍セル内でのみ成長する。

透明な氷塊を形成するために必要な水は、それぞれ一つ
の水ノズルによって冷凍セルの中に噴射される。直ちに
は凍らない水の一部は再び水槽に滴下して戻り、新たに
ポンプ回路に達しない。しかし、ノズルは水中の汚れ粒
子やミネラルによって閉塞される傾向がある。

氷塊がその最終大きさに達するや否や、合成樹脂板と残
留水を充填した水槽は揺動させられる。板が氷塊に付着
しているので、強い力を加える必要がある。水槽から出
た残留水は捕集され、排出される。小さな氷塊自体は貯
蔵容器に落下する。

この装置は、水槽や合成樹脂板の揺動または傾動が妨害
されないように、比較的に広い死空間を空けておかねば
ならないという欠点がある。

この死空間は水槽の何倍にもなる。

米国特許第３０４３１１７号明細書、同第２７２９０７
０号明細書、同第２７２２１１０号明細書、同第３２５
４５０１号明細書、同第３３８６２５８号明細書、同第
２９７８８８２号明細書、同第３０４０５４５号明細書
、英国特許第２０１３８５７号明細書、仏国特許第１５
７１０３３号明細書は、冷凍サイクル中冷凍セルが閉鎖
されている、小さな透明氷塊の製造装置を示している。

この公知のすべての装置の場合、冷凍セルは互いに間隔
を有する。それによって生じる中間室は、熱的に絶縁す
る材料で被覆または充填されている。この絶縁材料によ
り、氷の層が形成され、すべての氷塊が互いに接続する
。

英国特許第２０１３８５７号明細書、米国第３２５４５
０１号明細書および仏国特許第１５７１０３３号明細書
記載の装置は、上記方法により目的を達成することがで
きなかった。これらの公知装置の場合には、冷凍セルの
間の絶縁材料が氷塊融解時に温められる。すなわち、英
国特許第２０１３８５７号明細書記載の装置の場合には
暖かい水によって１．仏国特許第１５７１０３３号明細
書記載の装置の場合には高温ガスによって、そして米国
第３２５４５０１号明細書記載の装置の場合には電流に
よって温められる。

これらのすべての構造体が成果を収めなかったというこ
とが経験によって判った。すなわち、氷の形成が妨げら
れ、氷が正しい時期に融解しない。

既述のように、冷凍セルに水を噴霧するノズルは閉塞す
る傾向がある。従って、水を簡単な機械的装置によって
冷凍セルに噴霧することが試みられた。そのために、米
国特許第３３８６２５８号明細書は多数の羽根を有する
プロペラを提案した。このプロペラは垂直軸の回りに回
転し、その羽根は少しだけ水槽の水に浸漬されている。

しかし、この装置の効率は非常に低い。更に、水槽内の
水面を正確に制御しなければならない。

米国特許第２７２９０７０号明細書はその代わりに、水
平な軸の回りに回転する円板の使用を提案じた。しかし
、この円板は少しだけしか水を搬送しない。更に、噴霧
方向が制御できないので、水が少量しか冷凍セル内に達
しない。

搬送作用を改善するために、米国特許第２７２２１１Ｏ
号明細書は、回転する円板に側方の羽根を配置すること
を提案じた。しかし、この羽根が水槽の水に少しだけし
か浸漬しないので、搬送される水の量は少ない。そして
、この水はしばしば間違った方向に噴射される。更に、
水位の制御が必要である。

冷凍サイクル中、水槽の残留水中の汚染物質とミネラル
が増える。そのため、再び新鮮水を水槽に充填する前に
、水槽は空にされる。

水槽を空にするために、水槽が傾動されるかまたは排出
管に設けた電磁弁が開放される。この場合、汚染粒子ま
たはミネラルによって、弁の機能が阻止される危険があ
る。

蒸発器、水槽、噴霧装置等の寸法を大きくすることによ
って、公知の装置の氷製造能力を、例えば１０００ｋｇ
氷塊／日以上に高めることが試みられた。そうすると、
装置が取扱いにくく、経済的でない。水槽を揺動させる
ためおよび水を送出するための駆動装置は大きくなり、
重くなる。死空間はケーシングを大きくする。電気的な
接続出力はもはや実現不可能な値に達する。

この理由から、公知の装置、例えば米国特許第３６５４
７７１号明細書記載の原理によって構成された装置は、
例えば最大２５０ｋｇ／日の比較的に小さな能力のもの
だけしか市販されていない。

〔発明の課題〕

本発明の根底をなす課題は、機械的およびエネルギー的
コストが少なく、小さな透明氷塊の製造が、最適の効率
でかつ任意に拡大可能な蒸発器面積を最適に利用して可
能である、冒頭に述べた種類の、小さな透明氷塊の製造
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段］ この課題は、氷融解要素が加熱要素と、この加熱要素に
熱的に接触する金属帯板とからなり、氷融解要素が、水
槽寄りの絶縁材料の外面に設けられ、かつ狭い間隔をお
いて冷凍セルの自由端の周りに巡らしであることによっ
て解決される。

〔発明の作用効果〕

本発明は、熱絶縁材料の使用と大きな相互間隔によって
、冷凍セルの間での氷の形成を阻止することを試みてい
ない。すなわち、その代わりに、この場所に、熱を良好
に伝導する金属を使用することを提案する。絶縁材料は
、冷凍セルに噴霧された水が蒸発器の背面に達しないよ
うにする。更に、絶縁材料は氷融解要素を機械的に保持
する役目をする。

熱を良好に伝導する金属は、冷凍セルの間の不所望な氷
形成を阻止するために、驚く程よく適している。金属の
氷融解要素は、常にプラスの温度である、上方へ噴霧さ
れた水によって充分に温められる。ここの場合に氷付着
部が生じても、この付着部は氷融解工程の開始時に、金
属性氷融解要素の良好な伝導性によって、問題なく融解
される。

従って、冷凍セルは、氷融解要素のための充分なスペー
スが生じるように、並べて配置することができる。すな
わち、蒸発器の氷形成能力は非常に高い。

蒸発器の冷凍セルから完成した小さな氷塊を融解するた
めに、小さな透明氷塊を製造するためのすべての装置の
冷凍機械に、充分な高温ガスが供されるので、氷融解要
素の加熱要素を高温ガス管として形成し、高温ガス弁を
介して高温ガス源　−冷凍機械の圧縮機　−に高温ガス
管を接続することが推奨される。

冷凍セルの間に万−氷付着部が形成されても、この付着
部を正しい時期に融解できるようにするために、高温ガ
ス弁から見て、蒸発器に付設された冷媒管を高温ガス管
と平行にまたは高温ガス管の後に接続することが推奨さ
れる。これにより、氷融解相において高温ガスは先ず氷
融解要素を通過し、そして蒸発器を通過するかまたは両
方同時に通過する。

冷凍セルの間の絶縁材料は、どんな食料品に酎える材料
から構成することができる。特に、ポリエチレン、ポリ
アミドまたはポリビニルクロライドが推奨される。これ
らの材料は簡単に加工することができる。

既に述べたように、冷凍セルの間の氷付着を阻止するこ
とは、金属製の氷融解要素が上方へ噴霧される水によっ
て充分に温められることによって行われる。これを達成
するために、上方へ噴霧される水の量は充分に多くなけ
ればならない。この理由から本発明では、噴霧装置が水
平な軸の回りに回転する少なくとも１個の羽根車を含み
、この羽根車が平行な２枚の円板と、この円板の間に設
けられ凹形に曲げられた少なくとも１枚の遠心羽根とか
らなっていることが提案される。

このような羽根車はきわめて頑丈で、寿命が長く、そし
て非常に低い価格で製作することができる。必要な駆動
出力も小さい。凹形に曲げられた遠心羽根は多量の水を
搬送する。噴霧方向は側円板と凹形に曲げられた遠心羽
根の組み合わさった作用によって、冷凍セルの方へ的確
に配向される。水槽の水の液位は制御する必要がない。

小さな氷塊は蒸発器の冷凍能力が大きい場合にも完全に
透明である。これまで知られているすべての機械はまだ
濁った小さな氷塊を製造する。それによって、本発明に
よる装置の製造能力は一層増大する。

本発明の好ましい実施形では、水槽が長手方向にスリッ
トを有する薄板または格子で覆われている。この薄板ま
たは格子により、小さな氷塊は融解時に水槽に落下しな
い。水槽の水は冷凍セル内へ問題なく噴霧することがで
きる。薄板または格子が傾斜しているので、小さな氷塊
はその自重によって貯蔵容器内に滑り落ちる。

非常に大きな蒸発器面積に水を均一に噴霧できるように
するために、本発明の実施形では、噴霧装置がキャリッ
ジに取付けられ、かっこのキャリッジによって蒸発器の
下方に移動可能である。水を間歇的に冷凍セルに噴霧す
ることによって、申し分のない小さな透明氷塊が形成さ
れることが試験によって判った。この噴霧の間隔（イン
ターバル）は、問題なく１５〜２０秒とすることができ
る。本発明は、所定量の水が７１１、Ｈなるまで成る時
間を必要とするという、従来考慮されなかった事実を利
用している。

上述のように、冷凍サイクルの終わりに、水槽が空にさ
れる。公知の排出装置の問題点や欠点を除去するために
、本発明は非常に簡単な解決策を提案する。この解決策
は、残留水のための出口がサイフオンを備え、このサイ
フオンが冷媒導管と熱的に接触していることにある。こ
れにより、サイフオン中にある水は冷凍サイクルの開始
時に凍って水栓を形成し、出口を閉鎖する。冷凍サイク
ルの終わりに、冷媒の代わりに高温ガスを管によって導
くと、水栓が溶け、水槽の水が排出される。この閉鎖構
造の利点二よ、管直径が大きいために、ミネラルや汚染
物質による閉塞が全く生じないことと、可動の部品を必
要としないことと、水槽の揺動を行わなくてもよいこと
と、および停電時にも水槽が自動的に排出されること（
これは、づ゛べての公知の装置の場合には達成されなか
、た）にある。・それによって、衛生状態が非常に良く
なる。

〔実施例〕

図に基づいて未発明の実施例を詳しく説明する。

第１図と第２図は、小さな透明氷塊１を製造するための
蒸発器１０の横断面と下面を示している。冷凍中冷媒が
流通し、氷溶解中高温ガスが流通する導管１１は、下側
が開放した冷凍セル１２に接触している。

個々の冷凍セル１２またはその側壁の間の狭い隙間は、
絶縁材料からなる板１４によって覆われている。それに
よって、上方へ噴射された水が冷凍セル１２の背面に達
しない。水槽の側の絶縁板１４の外面には、高温ガス管
１５と金属帯板１７とからなる氷溶解要素が配置されて
いる。金属帯板１７は冷凍セル１２の横断面形状に合わ
せて形成されている。

冷凍セル１２は本実施例では、八角形の小さな氷塊を製
造できるようにするために、八角形である。しかし、希
望に応じて、円形、楕円形、六角形、正方形等の横断面
を有する小さな氷塊を作ることができる。更に、小さな
氷塊は半球、ピラミッド、円錐、リング等として作るこ
とができる。

冷凍セル１２に下側から水が噴霧されると、この水は冷
凍されて小さな氷塊になる。同時に、噴霧水が氷溶解要
素１７．１５を温めるので、冷凍セル１２の間の望まし
くない氷付着が阻止されるかまたは強く抑えられる。小
さな氷塊がその最終の大きさに達すると、高温ガスが高
温ガス管１５と冷凍セル１２の背面の冷媒管１１とを通
って導かれる。高温ガス管１５と金属帯板１７の熱的慣
性が小さく、かつ絶縁板１４によって熱が絶縁されてい
るので、先ず最初に、冷凍セル１２の間の起こり得る氷
付着物が融ける。従って、続いて小さな氷塊がその冷凍
セル１２から個々に落下可能である。

第３図は、定置された噴霧装置２０を備えた装置の側面
図である。この噴霧装置は水槽３０内に浸漬された回転
する揚水車の形をしている。

蒸発器１１０は本実施例では４列の冷凍セル１２を備え
ている。この冷凍セルは共通の基板の下方に固定されて
いる。絶縁材料からなる帯板１１４は氷融解要素１７，
１．５を支持している。

蒸発器１１０が４列以上の冷凍セル１２を有する場合に
は、他の噴霧装置２０を水槽３０内に配置するかまたは
噴霧装置をキャリッジに沿って蒸発器１１０の下方へ移
動させる。

噴霧装置２０は平行な二つの円板２８を備えている。こ
の円板の間には、凹形に曲げられた２枚の遠心羽根２７
が取付けられている。全体は軸２９の回りに回転する。

両円板２８と凹形遠心羽根２７の組合わさった作用によ
り、水は冷凍セル１２の中へ的確に噴霧される。

噴霧装置２０の上方には、長手方向にスリットを有する
被覆板または格子３６が設けられている。この被覆平反
または格子は、冷凍セル１２への水の上向き噴射を妨害
しない。しかし、氷融解時に小さな氷塊１が噴霧装置２
０または水槽３０内へ落下するのを阻止する。氷塊は水
槽３０の下の貯蔵容器に落下する。

噴射保護壁３３により、凍らない水が水槽３０内に再び
戻される。

可動に支承されたフラップ３２も同様に噴射保護部材と
しての働きをする。このフラップは余剰の水を再び水槽
３０に導き、小さな氷塊１の通過を邪魔しない。

水槽３０に新鮮水を充填できるようにするために、電磁
的に操作される弁３９を備えた供給管３５が設けられて
いる。水槽３０を空にするために、電磁的に操作される
弁３８を備えた排出管３４が設けられている。

第４図は、水槽３０の排出管３４のための、新規で、非
常に簡単でかつ信頼性のある閉鎖部材を示している。こ
ればサンフォン４０であり、冷媒導管４１と熱的に接触
しでいる。サイフオン４０内にある水は、冷凍サイクル
の開始時に凍って水栓４２を形成し、マイナス温度に保
持される。冷凍サイクルの終了時には、管４１に高温ガ
スが流れ、水栓４２が融げ、水槽３００）水を排出可能
である。サイフオン４０の横断面が例えば電磁操作され
る排出弁３８の横断面よりも大幅に大きく、サイフオン
４０が可動部分を含んでいないので、サイフオンは公知
の弁よりも作動が確実で信顧性がある。

第５図は冷媒と高温ガス回路の原理的な配管を示してい
る。冷媒は圧縮機６５で圧縮され、凝縮器６６で液化さ
れ、そして導管６７を経て膨張弁６０に供給される。こ
の膨張弁の後で、冷媒は約−１５°Ｃに冷却されている
。冷媒はそして冷媒導管４１を流れ、続いて冷媒管１１
を流れ、そして再び圧縮機６５によって吸い込まれて圧
縮される。その際、高温ガス管１５の手前の高温ガス弁
６１は閉じている。

小さな氷塊がその最終大きさに達するや否や、高温ガス
弁６１が開放される。高温ガスは圧縮機６５から導管６
８と高温ガス弁６１を経て高温ガス管１５に流れ、場合
によって存在する、小さな氷塊の間の氷付着物を溶かし
、そして管４１を通って流れ、水槽排出管３４内の水栓
４２を溶かす。従って、水槽３０の水を排出することが
できる。最後に、冷媒は冷凍セルの背面の冷媒管１１を
流れ、小さな氷塊を落下させる。

すべての実施例において、次の事実を利用している。す
なわち、氷融解要素１７．Ｉ５のために、冷凍セル１２
の開放端部の間での小さな氷塊１のこびりつきが確実に
阻止されることと、回転する揚水型を備えた噴霧装置２
０が非常に丈夫で、寿命が長（そして簡単であることと
、遠心羽根２７の形状によって水の両と噴霧領域の幅お
よび方向が調節可能であることを利用している。全体の
構造はコンパクトであり、冷凍能力は非常に高い。すべ
ての場合に、試験で実証されたように、申し分のない小
さな透明氷塊が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸発器の部分断面図、第２図は第１図の蒸発器
を下側から見た図、第３図は小さな透明氷塊を製造する
ための装置の概略側面図、第４図は水槽の閉鎖部材の側
面図、第５図は冷媒および高温ガス回路として原理的な
配管図である。 １・・・小さな氷塊、　　ｉｏ、ｉｉｏ・・・蒸発器、
　　１２・・・冷凍セル、　　１４．１１４・・・絶縁
板、　　１５．１７・・・氷融解要素、　２０・・・噴
霧装置、　３０・・・水槽、３４・・・出口、　３５・
・・入口 代理人　　弁理士　江　崎　光　好 代理人　　弁理士　江　崎　先　史 １’）　　　　Ｅｉ　　ＩＪ　　　１ｉ　　　１１１ｔ
ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下側が開放した冷凍セル（１２）を有する、冷凍回
   路に接続された蒸発器（１０、１１０）と、 この蒸発器（１０、１１０）の下方に設けられた水槽（
   ３０）と、 この水槽（３０）から水を冷凍セル（１２）に噴霧する
   機械的な噴霧装置（２０）とを備え、冷凍セル（１２）
   の間の中間室が板または帯板（１４）の形をした絶縁材
   料で覆われ、中間室内に氷融解要素（１７、１５）が配
   置され、冷凍サイクルの開始時に水が入口（３５）から
   水槽（３０）に充填され、冷凍サイクルの終了時に出口
   （３４）から水が排出される、小さな透明氷塊（１）を
   製造するための装置において、氷融解要素（１７、１５
   ）が加熱要素（１５）と、この加熱要素に熱的に接触す
   る金属帯板（１７）とからなり、氷融解要素（１７、１
   ５）が、水槽（３０）寄りの絶縁材料（１４、１１４）
   の外面に設けられ、かつ狭い間隔をおいて冷凍セル（１
   ２）の自由端の周りに巡らしてあることを特徴とする、
   小さな透明氷塊の製造装置。 ２、加熱要素（１５）が高温ガス管であり、この高温ガ
   ス管が高温ガス弁（６１）を介して高温ガス源−冷凍機
   械の圧縮機（６５） に接続されていることを特徴とする、請求項１記載の小
   さな透明氷塊の製造装置。 ３、高温ガス弁（６１）から見て、蒸発器（１０、１１
   ０）に付設された冷媒管（１１）が高温ガス管（１５）
   と平行にまたは高温ガス管の後に接続されていることを
   特徴とする、請求項２記載の小さな透明氷塊の製造装置
   。 ４、絶縁材料（１４、１１４）がポリエチレン、ポリア
   ミドまたはポリビニルクロライドからなっていることを
   特徴とする、請求項１記載の小さな透明氷塊の製造装置
   。 ５、噴霧装置（２０）が水平な軸（２９）の回りに回転
   する少なくとも１個の羽根車を含み、この羽根車が平行
   な２枚の円板（２８）と、この円板の間に設けられ凹形
   に曲げられた少なくとも１枚の遠心羽根（２７）とから
   なっていることを特徴とする、請求項１記載の小さな透
   明氷塊の製造装置。 ６、噴霧装置（２０）がキャリッジに取付けられ、かつ
   このキャリッジによって蒸発器（１０、１１０）の下方
   に移動可能であることを特徴とする、請求項１または請
   求項５記載の小さな透明氷塊の製造装置。 ７、水槽（３０）が長手方向にスリットを有する薄板ま
   たは格子（３６）で覆われていることを特徴とする、請
   求項１記載の小さな透明氷塊の製造装置。 ８、残留水のための出口（３４）がサイフォン（４０）
   を備え、このサイフォンが冷媒導管（４１）と熱的に接
   触していることを特徴とする、請求項１記載の小さな透
   明氷塊の製造装置。