(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に氷生成面を形成した円筒体内にその筒中心に相当する水平方向の軸芯周りで回転可能に回転軸を設けるとともに、前記回転軸に、前記氷生成面に生成された氷を掻き取る氷掻き取り部材を取り付け、かつ、被冷却液を前記円筒体内に供給する入口と、氷を含んだ氷含有流体を前記円筒体内から取り出す出口とを設けた長尺型製氷機において、
前記回転軸を、前記円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る密閉空間を有する中空筒体で構成したことを特徴とする長尺型製氷機。
【請求項２】
内周面に氷生成面を形成した円筒体内にその筒中心に相当する水平方向の軸芯周りで回転可能に回転軸を設けるとともに、前記回転軸に、前記氷生成面に生成された氷を掻き取る氷掻き取り部材を取り付け、かつ、被冷却液を前記円筒体内に供給する入口と、氷を含んだ氷含有流体を前記円筒体内から取り出す出口とを設けた長尺型製氷機において、
前記回転軸を、前記円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受ける容積の空間を確保する浮力付与部材を備えて構成したことを特徴とする長尺型製氷機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の長尺型製氷機において、
回転軸が、それぞれの両端に他部材と連結分離可能に連結する連結部を有する分割軸部材の複数個を回転軸芯方向に連結して構成し、かつ、前記分割軸部材が、円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る密閉空間を有する中空筒体で構成されたものである長尺型製氷機。
【請求項４】
請求項１または２に記載の長尺型製氷機において、
回転軸を、それぞれの両端に他部材と連結分離可能に連結する連結部を有する分割軸部材の複数個を回転軸芯方向に連結して構成し、かつ、前記分割軸部材が、円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る容積の空間を確保する浮力付与部材を備えて構成されたものである長尺型製氷機。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の長尺型製氷機において、
分割軸部材が、互いに同一形状に構成されたものである長尺型製氷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒体の内部にブラインなどの被冷却液を充満状態で流しながら円筒体の外周面側から冷却し、円筒体の内周面に氷を生成させるとともに、その生成した氷を長い回転軸に取り付けた氷掻き取り部材によって掻き取り、氷含有流体を得るように構成した長尺型製氷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製氷機では、１台当たりの製氷能力を増大し、全体としてのコスト低減を図ることが望まれる。そのため、従来、円筒体の筒軸芯方向の長さが長い長尺型製氷機が開発されるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、長尺型製氷機の場合、氷掻き取り部材を取り付ける回転軸の長さが長くなるとともに重くなる。そのため、現場で組立てる場合とかあるいはメンテナンスの際に円筒体内から引き抜いたり円筒体内に挿入したりする作業が困難になる欠点があった。
【０００４】
また、回転軸が長いために、それ自体の重量によって撓みを生じる。一例を示せば、静止時に、その軸芯方向の中間箇所での撓みが３mm程度、そして、回転時の撓みが５mm程度であった。
【０００５】
回転軸には周方向に間隔を隔てて氷掻き取り部材が取り付けられており、上述のような撓みが生じると、それに起因して、氷掻き取り部材の円筒体の内周面に対して接触する圧力が、上方側では低く、一方、下方側では高くなって不均一になる。その結果、氷掻き取り部材に無理な力がかかって耐久性が低下する欠点があった。また、回転軸の軸受にかかる荷重も不均一になり、局部的に大きな荷重がかかって耐久性が低下する欠点があった。
【０００６】
そこで、上述のような撓み発生を回避するために、回転軸を大径の軸にするなど、高強度に構成することが考えられるが、それに伴って高価になるのみならず、重量がより増大するために一層高強度にせざるを得ないなど、有効な解決策が無かった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明の長尺型製氷機は、被冷却液の流動性を損なわずに被冷却液から受ける浮力を利用する合理的な構成を採用して安価に製作できるとともに耐久性を向上できるようにすることを目的とし、また、請求項２に係る発明の長尺型製氷機は、汎用性を向上できながら被冷却液から受ける浮力を利用する合理的な構成を採用して安価に製作できるとともに耐久性を向上できるようにすることを目的とし、また、請求項３に係る発明の長尺型製氷機は、被冷却液の流動性を損なわずに被冷却液から受ける浮力を利用する合理的な構成を採用して安価に製作できるとともに耐久性を向上でき、かつ、設置スペースを小さくするとともに組立を容易に行えるようにすることを目的とし、また、請求項４に係る発明の長尺型製氷機は、汎用性を向上できながら被冷却液から受ける浮力を利用する合理的な構成を採用して安価に製作できるとともに耐久性を向上でき、かつ、設置スペースを小さくするとともに組立を容易に行えるようにすることを目的とし、また、請求項５に係る発明の長尺型製氷機は、より一層安価に製作できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、内周面に氷生成面を形成した円筒体内にその筒中心に相当する水平方向の軸芯周りで回転可能に回転軸を設けるとともに、前記回転軸に、前記氷生成面に生成された氷を掻き取る氷掻き取り部材を取り付け、かつ、被冷却液を前記円筒体内に供給する入口と、氷を含んだ氷含有流体を前記円筒体内から取り出す出口とを設けた長尺型製氷機において、
前記回転軸を、前記円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る密閉空間を有する中空筒体で構成する。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の長尺型製氷機は、上述のような目的を達成するために、内周面に氷生成面を形成した円筒体内にその筒中心に相当する水平方向の軸芯周りで回転可能に回転軸を設けるとともに、前記回転軸に、前記氷生成面に生成された氷を掻き取る氷掻き取り部材を取り付け、かつ、被冷却液を前記円筒体内に供給する入口と、氷を含んだ氷含有流体を前記円筒体内から取り出す出口とを設けた長尺型製氷機において、
前記回転軸を、前記円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受ける容積の空間を確保する浮力付与部材を備えて構成する。
【００１０】
また、請求項３に係る発明の長尺型製氷機は、上述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載の長尺型製氷機において、
回転軸が、それぞれの両端に他部材と連結分離可能に連結する連結部を有する分割軸部材の複数個を回転軸芯方向に連結して構成し、かつ、前記分割軸部材を、円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る密閉空間を有する中空筒体で構成する。
【００１１】
また、請求項４に係る発明の長尺型製氷機は、上述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載の長尺型製氷機において、
回転軸を、それぞれの両端に他部材と連結分離可能に連結する連結部を有する分割軸部材の複数個を回転軸芯方向に連結して構成し、かつ、前記分割軸部材を、円筒体内で被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る容積の空間を確保する浮力付与部材を備えて構成する。
【００１２】
また、請求項５に係る発明の長尺型製氷機は、上述のような目的を達成するために、
請求項３または請求項４に係る発明の長尺型製氷機において、
分割軸部材を、互いに同一形状に構成する。
【００１３】
【作用】
請求項１に係る発明の長尺型製氷機の構成によれば、円筒体内に被冷却液が充満されていて、その被冷却液からの浮力を回転軸が受けていることに着目し、回転軸を密閉空間を有する中空筒体とすることにより、その重量に相当する浮力を被冷却液から受けるように構成し、回転軸の撓みの発生を回転軸の強度増大に依存せずに防止できる。
【００１４】
請求項２に係る発明の長尺型製氷機の構成によれば、円筒体内に被冷却液が充満されていて、その被冷却液からの浮力を回転軸が受けていることに着目し、回転軸を浮力付与部材を備えて構成することにより、その重量に相当する浮力を被冷却液から受けるように構成し、回転軸の撓みの発生を回転軸の強度増大に依存せずに防止できる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明の長尺型製氷機の構成によれば、回転軸を複数個の分割軸部材で構成するとともに、分割軸部材を密閉空間を有する中空筒体にし、分割軸部材の外周面に別部材を取り付けたりせずに所定の浮力を受けさせることができる。
しかも、組立時やメンテナンス時には、分割軸部材を円筒体内に挿入し、その一方の端部に分割軸部材を連結していき、長い回転軸を構成して円筒体内に組付けることができる。一方、回転軸を引き抜き、ひとつの分割軸部材が円筒体内から抜き出された状態で別の分割軸部材との連結を解除していき、長い回転軸全体を円筒体内から引き抜くことができる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明の長尺型製氷機の構成によれば、回転軸を複数個の分割軸部材で構成するとともに、分割軸部材を、浮力付与部材を備えて構成することにより、分割軸部材の外周面に別部材を取り付けたりせずに所定の浮力を受けさせることができる。
しかも、組立時やメンテナンス時には、分割軸部材を円筒体内に挿入し、その一方の端部に分割軸部材を連結していき、長い回転軸を構成して円筒体内に組付けることができる。一方、回転軸を引き抜き、ひとつの分割軸部材が円筒体内から抜き出された状態で別の分割軸部材との連結を解除していき、長い回転軸全体を円筒体内から引き抜くことができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明の長尺型製氷機の構成によれば、同一形状の分割軸部材により、その個数を増減することにより、所望長さの回転軸を容易に得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る長尺型製氷機の第１実施例の全体縦断面図であり、第１の円筒体１にそれよりも大径の第２の円筒体２が外嵌され、第１の円筒体１の外周面と第２の円筒体２の内周面との間に、フロンガスなどの低温冷媒を流動する冷媒空間Ｒが形成されている。第１の円筒体１の内周面には、氷結のための粗度による氷生成面が形成されている。図１において、３は冷媒入口、４は冷媒出口を示している。前記冷媒空間Ｒ内には、気体と液体とに相変化しない低温の液体あるいはガスを流すようにしても良い。
【００２０】
第１の円筒体１内には回転軸５が挿入され、第１の円筒体１の長手方向の両端に取り付けられた軸受部材６に、回転軸５の両端に取り付けられた軸端部材７を介して、筒中心に相当する水平方向の軸芯周りで回転可能に軸架されている。
【００２１】
一方の軸受部材６には、第１の円筒体１内に連通する状態で、ブラインなどの被冷却液を供給する入口８が形成されている。他方の軸受部材６には、第１の円筒体１内に連通する状態で、氷を含んだ氷含有流体を取り出す出口９が形成されている。回転軸５には、その長手方向に所定間隔を隔てて、氷生成面に生成された氷を掻き取る氷掻き取り部材１０が取り付けられている。
【００２２】
回転軸５は、図２の（ａ）の側面図、図２の（ｂ）の分解断面図に示すように、互いに同一形状の分割軸部材１１を連結して構成されている。分割軸部材１１は、薄肉のステンレス鋼管１２の一端に凹状部材１３を溶接により一体的に取り付けるとともに他端に凸状部材１４を溶接により一体的に取り付け、密閉空間Ｓを有する中空筒体で構成されている。
【００２３】
凹状部材１３および鋼管１２の一端側には、連結部としてのアングル形状の切欠き１５が設けられている。一方、凸状部材１４には、連結部としての突起１６が設けられ、突起１６を切欠き１５に挿入し、その奥で回転させて係止することにより互いに一体連結できるように構成されている。軸端部材７にも、上記切欠き１５または突起１６のいずれかが設けられている。
【００２４】
密閉空間Ｓの容積は、第１の円筒体１内に取り付けて被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る大きさに設定されている。
【００２５】
次に、上記密閉空間Ｓの容積の求め方について説明しておく。
ステンレス鋼管１２の外径（直径）をｄo 、内径（直径）をｄi 、厚みをｔ、長さをＬ、鋼管の比重をρとすれば、その重量Ｗおよび浮力Ｆが下記式のようになる。
Ｗ＝（ｄO 2 −ｄi 2 ）・π・Ｌ・ρ／４……（１）
Ｆ＝π・ｄi 2 ・Ｌ／４……（２）
厚みｔは、ｔ＝（ｄO −ｄi ）／２であり、例えば、鉄の比重（ρ＝7.86）を代入して整理すれば、ｄi ＝33.3ｔとなる。このようにして、所望の浮力を得られるように回転軸５を容易に構成できるのである。
そして、氷掻き取り部材１０の重量などを考慮する場合には、ｄi ＝35ｔとするなど、適宜修正を加えれば良い。また、被冷却液の比重ρS による浮力の違いを考慮し、（２）式の左辺をＦ／ρS に置換するようにしても良い。
【００２６】
図３は、本発明に係る長尺型製氷機の第２実施例の回転軸の分解斜視図、図４は回転軸の一部省略全体縦断面図であり、分割軸部材２１が、薄肉でステンレス製の中空筒体２２内に浮力付与部材としての円筒状の発泡スチロール２３を設けて構成されている。
【００２７】
発泡スチロール２３の容積は、第１の円筒体１（図１参照）内に取り付けて被冷却液内に漬かった状態でそれ自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けるに足る空間を確保できる大きさに設定されている。
【００２８】
分割軸部材２１は、いずれも同一形状に構成され、中空筒体２２の長手方向の一端側に大径部分２１ａが形成され、そして、中空筒体２２の長手方向の他端側に、大径部分２１ａに内嵌する小径部分２１ｂが形成されている。小径部分２１ｂの大径部分２１ａ側の端部には、拡がり加工により突条部２４が形成されている。
【００２９】
大径部分２１ａには、連結部としてのアングル形状の切欠き２５が設けられている。一方、小径部分２１ｂには、連結部としての係止片２６が切り込みによる立ち上げと折り曲げとによって設けられ、係止片２６を切欠き２５に挿入し、その奥で回転させて係止することにより互いに一体連結できるように構成されている。一方の軸端部材２７ａは、大径部分２１ａと切欠き２５とを備えて構成され、そして、他方の軸端部材２７ｂは、小径部分２１ｂと係止片２６とを備えて構成されている。図中２８は締め付けバンドを示している。
【００３０】
中空筒体２２の長手方向の途中の所定箇所には、中空筒体２２内に被冷却液を流入させる通水孔２９が形成されている。この通水孔２９からブラインなどの被冷却液を中空筒体２２内に流入させることにより、所定の浮力を付与する発泡スチロール２３の容積を確保するように構成されている。
【００３１】
次に、上記発泡スチロール２３の容積の求め方について説明しておく。
中空筒体２２の外径（直径）をｄo 、内径（直径）をｄi 、厚みをｔ、全体の長さをＬ、発泡スチロール２３の長さをＬ１、鋼管の比重をρとすれば、その重量Ｗおよび浮力Ｆが下記式のようになる。
Ｗ＝（ｄO 2 −ｄi 2 ）・π・Ｌ・ρ／４……（３）
Ｆ＝π・ｄi 2 ・Ｌ１／４……（４）
両者が釣り合うことを考えれば、Ｗ＝Ｆであるため、
（ｄO 2 −ｄi 2 ）・Ｌ・ρ＝ｄi 2 ・Ｌ１
となり、これを整理すれば、
Ｌ１／Ｌ＝（ｄO 2 −ｄi 2 ）・ρ／ｄi 2 ……（５）
となる。
厚みｔは、ｔ＝（ｄO −ｄi ）／２であり、今、厚みが１mmで外径ｄo が 150mmの中空筒体２２を用いるとして、鉄の比重（ρ＝7.86）を代入して整理すれば、ｄi ＝ｄO −２＝148 であり、
Ｌ１／Ｌ＝596 ×7.86／（148 ×148 ）≒0.177
Ｌ１≒0.177 Ｌ
となる。
このようにして、発泡スチロール２３の長さＬ１を設定することにより、所望の浮力を得られるように回転軸５（図１参照）を容易に構成できるのである。
そして、氷掻き取り部材１０（図１参照）の重量などを考慮する場合には、その重量を（３）式に加えれば良い。また、被冷却液の比重ρS による浮力の違いを考慮し、（２）式の左辺をＦ／ρS に置換するようにしても良い。
【００３２】
この第２実施例の場合、中空筒体２２内に設ける発泡スチロール２３の長さを変えるだけで被冷却液から受ける浮力を調整でき、極めて実用的である。
【００３３】
また、上述第２実施例の場合、分割軸部材２１の径を自由にできるから、例えば、図５の変形例の横断面図に示すように、分割軸部材２１の径を大にして、その分割軸部材２１に、板バネ３０を介して氷掻き取り部材３１を取り付けるように構成するなど、氷掻き取り部材３１の支持構成を簡略化できる利点がある。
【００３４】
本発明としては、分割軸部材１１，２１自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けさせるのに、分割軸部材１１，２１の外周側に、環状の中空筒体や発泡スチロールなどを設けるようにしても良い。
【００３５】
本発明としては、例えば、１ｍの分割軸部材１１，２１を10本以上連結して回転軸５を構成するなど、その長さは必要に応じて設計できる。このように長い長尺型製氷機を製作しても、作業スペースとしては、分割軸部材１１，２１の１本分の長さだけで済む。
【００３６】
また、本発明としては、長い回転軸５を１本で構成し、その回転軸５に密閉空間や浮力付与部材を設けて、回転軸５自体の重量に相当する浮力を被冷却液から受けさせるようにするものでも良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の長尺型製氷機によれば、回転軸を密閉空間を有する中空筒体とすることにより、円筒体内に充満される被冷却液からの浮力を利用し、その浮力によって回転軸の重量を支持させ、回転軸の重量に起因する撓みの発生を回避するために回転軸を大径に構成して回転軸の強度を高くするといったことをしたりせずに済むから、回転軸を軽量化でき、回転軸を安価に構成できて長尺型製氷機を安価に製作できるようになった。
しかも、回転軸から軸受部材にかかる荷重を小さくでき、また、円筒体の内周面から氷掻き取り部材が偏った反力を受けることも容易に抑制でき、回転軸の軸受け構造や氷掻き取り部材の耐久性を向上できるようになった。
そのうえ、回転軸の外周面に別部材を取り付けたりせずに所定の浮力を受けさせることができるから、被冷却液を円筒体内で円滑に流動させることができ、製氷性能を低下させることが無く、より良好な長尺型製氷機を提供できるようになった。
【００３８】
また、請求項２に係る発明の長尺型製氷機によれば、回転軸を浮力付与部材を備えて構成することにより、円筒体内に充満される被冷却液からの浮力を利用し、その浮力によって回転軸の重量を支持させ、回転軸の重量に起因する撓みの発生を回避するために回転軸を大径に構成して回転軸の強度を高くするといったことをしたりせずに済むから、回転軸を軽量化でき、回転軸を安価に構成できて長尺型製氷機を安価に製作できるようになった。
しかも、回転軸から軸受部材にかかる荷重を小さくでき、また、円筒体の内周面から氷掻き取り部材が偏った反力を受けることも容易に抑制でき、回転軸の軸受け構造や氷掻き取り部材の耐久性を向上できるようになった。
そのうえ、例えば、発泡スチロールなどのような浮力付与部材を用い、回転軸に受けさせる浮力を容易に調整することができ、被冷却液として比重の違うものを用いる場合などにも容易に対応でき、汎用性を向上できるようになった。
【００３９】
また、請求項３に係る発明の長尺型製氷機によれば、円筒体内に充満される被冷却液からの浮力を利用し、その浮力によって分割軸部材の重量を支持させ、それらを連結して回転軸を構成し、回転軸の重量に起因する撓みの発生を回避するために回転軸を大径に構成して回転軸の強度を高くするといったことをしたりせずに済むから、分割軸部材それぞれを軽量化でき、回転軸を安価に構成できて長尺型製氷機を安価に製作できるようになった。
しかも、分割軸部材を軽量にできるから、組立時やメンテナンス時の取り扱いが容易になるとともに、円筒体の筒軸芯方向に沿った外方には分割軸部材分だけのスペースが有れば良く、組立やメンテナンス作業を容易に行えるとともに設置スペースが小さくて済み、設置コスト、保守作業面ならびに回転軸の構成面のいずれにおいてもより安価にできるようになった。
そのうえ、分割軸部材の外周面に別部材を取り付けたりせずに所定の浮力を受けさせることができるから、被冷却液を円筒体内で円滑に流動させることができ、製氷性能を低下させることが無く、より良好な長尺型製氷機を提供できるようになった。
【００４０】
また、請求項４に係る発明の長尺型製氷機によれば、円筒体内に充満される被冷却液からの浮力を利用し、その浮力によって分割軸部材の重量を支持させ、それらを連結して回転軸を構成し、回転軸の重量に起因する撓みの発生を回避するために回転軸を大径に構成して回転軸の強度を高くするといったことをしたりせずに済むから、分割軸部材それぞれを軽量化でき、回転軸を安価に構成できて長尺型製氷機を安価に製作できるようになった。
しかも、分割軸部材を軽量にできるから、組立時やメンテナンス時の取り扱いが容易になるとともに、円筒体の筒軸芯方向に沿った外方には分割軸部材分だけのスペースが有れば良く、組立やメンテナンス作業を容易に行えるとともに設置スペースが小さくて済み、設置コスト、保守作業面ならびに回転軸の構成面のいずれにおいてもより安価にできるようになった。
そのうえ、分割軸部材を、中空筒体内に浮力付与部材を設けて構成し、分割軸部材の外周面に別部材を取り付けたりせずに所定の浮力を受けさせることができるから、被冷却液を円筒体内で円滑に流動させることができ、製氷性能を低下させることが無く、より良好な長尺型製氷機を提供できるようになった。しかも、例えば、発泡スチロールなどのような浮力付与部材を用い、回転軸に受けさせる浮力を容易に調整することができ、被冷却液として比重の違うものを用いる場合などにも容易に対応でき、汎用性を向上できるようになった。
【００４１】
また、請求項５に係る発明の長尺型製氷機によれば、同一形状の分割軸部材を連結して回転軸を構成するから、その個数を増減することにより、所望長さの回転軸を容易に得ることができ、分割軸部材自体を安価に製作でき、より長尺型の製氷機をも容易にかつ一層安価に製作できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る長尺型製氷機の第１実施例の全体縦断面図である。
【図２】  （ａ）は回転軸の側面図、（ｂ）は回転軸の分解断面図である。
【図３】  本発明に係る長尺型製氷機の第２実施例の回転軸の分解斜視図である。
【図４】  第２実施例の回転軸の全体縦断面図である。
【図５】  変形例の横断面図である。
【符号の説明】
１…第１の円筒体
５…回転軸
８…入口
９…出口
１０…氷掻き取り部材
１１…分割軸部材
１５…連結部としての切欠き
１６…連結部としての突起
２１…分割軸部材
２２…中空筒体
２３…浮力付与部材としての発泡スチロール
２５…連結部としての切欠き
２６…連結部としての係止片
３１…氷掻き取り部材
Ｓ…密閉空間
【図１】
0003651517.tif 000002
【図２】
0003651517.tif 000003
【図３】
0003651517.tif 000004
【図４】
0003651517.tif 000005
【図５】
0003651517.tif 000006