(57)【要約】【課題】オーガ式製氷機において、オーガに負荷する荷重を抑えつつ、効率的に氷を剥離、圧縮する。【解決手段】シリンダ１１内で回転するオーガ３０により、シリンダ１１内周に形成される氷片をシリンダ１１の出口１１ａに向かう方向Ｘに搬送し、オーガ３０は、オーガ３０の軸方向Ｘに並列に第１螺旋刃３４と第２螺旋刃３５とを有する２条部３１ｂと、２条部３１ｂの搬送方向Ｘの下流側に位置するとともに第１螺旋刃３４のみを有する１条部３１ａとを備え、１条部３１ａにおける第１螺旋刃３４のリード角は、２条部３１ｂにおける第１螺旋刃３４のリード角よりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内で回転するオーガにより、前記シリンダ内周に形成される氷片を剥離して前記シリンダの出口に向かう方向に搬送するオーガ式製氷機において、
前記オーガは、
前記オーガの軸方向に並列に第１螺旋刃と第２螺旋刃とを有する２条部と、
前記２条部の前記搬送方向下流側に位置するとともに前記第１螺旋刃のみを有する１条部と
を備え、
前記１条部における前記第１螺旋刃のリード角は、前記２条部における前記第１螺旋刃のリード角よりも小さいことを特徴とするオーガ式製氷機。
【請求項２】
前記第１螺旋刃および前記第２螺旋刃は、前記オーガの軸周りに互いに１８０度離れた位置に設けられる、請求項１に記載のオーガ式製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はオーガ式製氷機に関し、特にオーガの刃の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のオーガ式製氷機のオーガの外周面には、シリンダ内周面の氷片を削り取るために、一定のピッチで形成された螺旋刃が設けられる。オーガがシリンダ内で回転するに伴い、螺旋刃が氷片を削り取って掻き上げながらシリンダの出口に向かって搬送し、これが圧縮及び裁断されてチップ状の氷が製氷される。
【０００３】
ここで、特許文献１のオーガ式製氷機では、氷片の搬送方向の上流側の圧縮部においてリード角を小さくし、圧縮部の下方に設けられた剥離部においてリード角を大きくした螺旋刃がオーガ外周面に設けられている。これによって、圧縮部においては螺旋刃が氷片を上方に押し上げる力を強くすることができ、剥離部では効率よく氷片を剥離して細かく砕くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のオーガ式製氷機では螺旋刃が１条しかないので、ある高さにおけるラジアル荷重が１条の螺旋刃に集中的に負荷する。そのため、ラジアル荷重が過大になり、オーガを支持する軸受に過度な負荷がかかるという問題があった。さらに、オーガに設けられた螺旋刃が１条である場合は撓みによるかじりが生じやすい。ここで「かじり」とは、螺旋刃の刃先とシリンダ内面とが接触してしまう事象を意味する。かじりが発生すると、それらの接触が金属同士の接触であるメタルコンタクトであるため、正常な製氷運転時に予定される負荷をはるかに上回る負荷が回転機構に作用する。従って、極端な場合、かじりによりオーガの折れ、ギヤードモータの破損など、機械的な破損が起こる可能性がある。
【０００６】
上記の問題を解決するために、本願発明はオーガに負荷する荷重を抑えつつ、効率的に氷を剥離、圧縮することができるオーガ式製氷機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明に係るオーガ式製氷機は、シリンダ内で回転するオーガにより、シリンダ内周に形成される氷片をシリンダの出口に向かう方向に搬送し、オーガは、オーガの軸方向に並列に第１螺旋刃と第２螺旋刃とを有する２条部と、２条部の搬送方向下流側に位置するとともに第１螺旋刃のみを有する１条部とを備え、１条部における第１螺旋刃のリード角は２条部における第１螺旋刃のリード角よりも小さい。
【０００８】
また、この発明に係るオーガ式製氷機において、第１螺旋刃および第２螺旋刃は、オーガの軸周りに互いに１８０度離れた位置に設けられてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、オーガ式製氷機において、オーガに負荷する荷重を抑えつつ、効率的に氷を剥離、圧縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係るオーガ式製氷機の構成を示す概略図である。
【図２】図１のオーガの構成を示す図である。
【図３】図１のオーガを支持する構成を示す図である。
【図４】図１のオーガに関連するラジアル荷重の作用を説明する図である。
【図５】図１のオーガに関連するスラスト荷重の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態１に係るオーガ式製氷機１００の構成概略を示す。オーガ式製氷機１００は、内部にオーガ３０が収容される製氷筒１０と、製氷筒１０に関連して設けられる冷凍回路２０とを備える。冷凍回路２０は、エバポレータ２１、圧縮機２２、凝縮器２３および膨張弁２４を備える。冷凍回路２０の内部を、矢印Ａの方向に冷媒が循環する。また、製氷筒１０の下方にはオーガ３０を駆動するためのモータであるギヤードモータ４４が接続されている。またさらに、オーガ式製氷機１００は、その全体を制御する制御部４５（制御手段）を備える。制御部４５はたとえば、マイクロプロセッサと、記憶媒体と、情報表示手段とを含む。制御部４５は、圧縮機２２およびギヤードモータ４４の動作を制御する。
【００１２】
また、製氷筒１０は、製氷水を貯留する円筒形状のシリンダ１１を備え、エバポレータ２１はシリンダ１１の外周面に巻き付けられる。シリンダ１１内には、略円柱形状のオーガ３０がシリンダ１１の長手軸線１１ｂと同軸の回転軸３０ａを中心に回転可能に設けられている。シリンダ１１の上方には、圧縮通路４１を有する押圧頭４２が設けられている。また、シリンダ１１の上端の開口はシリンダ１１の出口１１ａを構成し、シリンダ１１の出口１１ａから氷が押し出される。また、押圧頭４２の上方にはカッター４３が設けられている。
なお、シリンダ１１の長手軸線１１ｂの延びる方向は軸方向Ｘを構成する。また、軸方向Ｘはオーガ３０の軸方向でもある。軸方向長さとは軸方向Ｘにおける長さをいう。
【００１３】
ここで、オーガ３０の外周面には、軸方向Ｘに並列に第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５が設けられている。第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５を含め、オーガ３０の詳細な構成について図２及び３を参照して、説明する。
【００１４】
図２及び３に示されるように、オーガ３０は、第１螺旋刃３４と第２螺旋刃３５とを備えるオーガ本体３１と、オーガ本体３１の上方に設けられる上軸部３２と、オーガ本体３１の下方に設けられる下軸部３３とから構成される。図３を参照すると、オーガ３０の上軸部３２は、上軸受５０を介して製氷筒１０に支持され、オーガ３０の下軸部３３は、ギヤードモータ４４のオーガ支持部４４ａに当接して支持される。このようにして、オーガ３０は、製氷筒１０及びギヤードモータ４４によって回転可能に支持される。
【００１５】
図２に示されるように、オーガ本体３１は、氷片を圧縮しつつシリンダ１１の出口１１ａに搬送する機能を主に有する圧縮部３１ａと、シリンダ１１の内周面の氷片を剥離して上方へ搬送する機能を主に有する剥離部３１ｂとから構成されている。また、剥離部３１ｂは圧縮部３１ａの下方に位置するように設けられる。
【００１６】
ここで、第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５は、オーガ３０の回転軸３０ａを中心としてオーガ本体３１の周りを回転しながら進行するよう構成される。また、第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５は、回転軸３０ａの周りに互いに１８０度離れた位置に設けられる。すなわち、第１螺旋刃３４および第２螺旋刃３５の互いに対応する部分は、１８０度位相がずれている。
また、オーガ本体３１のうち圧縮部３１ａにおいては第１螺旋刃３４の１条のみがオーガ３０に設けられ、剥離部３１ｂにおいては第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５の２条がオーガ３０に設けられている。ここで、圧縮部３１ａは１条部を構成し、剥離部３１ｂは２条部を構成する。
またさらに、圧縮部３１ａにおける第１螺旋刃３４のリード角は、剥離部３１ｂにおける第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５のリード角よりも小さくなるように設定されている。すなわち、第１螺旋刃３４において圧縮部３１ａと剥離部３１ｂとではリード角（ピッチ）が変化することとなる。なお、剥離部３１ｂにおける第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５のリード角は同じである。
【００１７】
次に、実施の形態１に係るオーガ式製氷機１００の製氷動作について再び図１を参照して説明する。
図１に示されるように、シリンダ１１はエバポレータ２１によって冷却される。エバポレータ２１を冷却する冷媒は、矢印で示すように、エバポレータ２１から圧縮機２２に流入し、圧縮機２２によって圧縮されて凝縮器２３に送られ、凝縮器２３で凝縮されて膨張弁２４に達し、膨張弁２４で膨張してエバポレータ２１内に流入する。
【００１８】
シリンダ１１内に供給された製氷水は、エバポレータ２１によって冷却され、シリンダ１１の内周面に着氷する。着氷した氷片はシリンダ１１内で回転するオーガ３０の外周に設けられた螺旋刃３４，３５により削り取られる。氷片は螺旋刃３４，３５によりシリンダ１１の出口１１ａに向かう方向にねじ送り作用によって搬送され、シリンダ１１上方の圧縮通路４１まで掻き上げられる。圧縮通路４１で氷片は圧縮され、カッター４３で裁断されてチップ状の氷が製氷される。
なお、氷片が搬送される搬送方向は軸方向Ｘにおける上向きの方向と同じであり、剥離部３１ｂの搬送方向Ｘ下流側に圧縮部３１ａが位置している。
【００１９】
ここで、製氷運転において、オーガ３０はシリンダ１１の内周面から氷を剥離させ圧縮するが、この剥離及び圧縮に伴い、第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５はシリンダ１１の内周面及び氷から径方向内側向きの力、すなわちラジアル荷重Ｒ（図３参照）を受ける。
また、製氷運転において、オーガ３０は氷を圧縮通路４１に押し込む。ここで、カッター４３の下の氷の圧力が一定以上にならないと、氷は圧縮通路４１から押し出されない。この氷の圧力が、第１螺旋刃３４の上端３４ａに対し、鉛直下向きの力、すなわちスラスト荷重Ｓ（図３参照）として作用する。
すなわち、ラジアル荷重Ｒ及びスラスト荷重Ｓが負荷するオーガ３０において、圧縮部３１ａではスラスト荷重Ｓがラジアル荷重Ｒより支配的になり、剥離部３１ｂではラジアル荷重Ｒがスラスト荷重Ｓより支配的になる。
【００２０】
図４を用いて、ラジアル荷重の作用を説明する。図４（ａ）は本願発明に係るオーガ３０であり、図４（ｂ）は第１螺旋刃３４と同じ形状の螺旋刃６４を１条のみ有する、従来のオーガ６０である。
図４（ｂ）に示すように、１条オーガ６０ではラジアル荷重Ｒが各軸方向位置において１箇所にしか発生しない。また、圧縮通路内の氷による螺旋刃６４上端へのスラスト荷重からもラジアル荷重成分が発生する（図示せず）。このため、オーガ６０の全体でラジアル荷重Ｒが釣り合わず、オーガ６０を撓ませる原因となり、かじりが発生しやすくなる。
【００２１】
これに対し、図４（ａ）に示すように、本願発明に係るオーガ３０では、剥離部３１ｂにおいて２条のオーガ刃（第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５）を有する。従って、ラジアル荷重Ｒが各軸方向位置において対向する位置に発生し、互いに打ち消しあう。なお、圧縮部３１ａではラジアル荷重Ｒは各軸方向位置において１箇所にしか発生しないが、この領域ではラジアル成分に対してスラスト成分が支配的であり、かつ、圧縮部３１ａの軸方向長さは剥離部３１ｂの軸方向長さに比べてはるかに短いため、撓みは充分に抑制される。
【００２２】
次に、図５を用いて、スラスト荷重の作用を説明する。図５（ａ）は本願発明に係るオーガ３０であり、図５（ｂ）は互いに上部まで延びる２条の螺旋刃７４，７５を有するオーガ７０である。
図５（ｂ）に示すオーガ７０の螺旋刃７４，７５には、圧縮部においてそれぞれスラスト荷重Ｓが負荷される。一方、図５（ａ）に示す本願発明のオーガ３０では、圧縮部３１ａにおいては第１螺旋刃３４にのみスラスト荷重Ｓが負荷される。
従って、図５（ｂ）のオーガ７０におけるスラスト荷重Ｓの合計は図５（ａ）におけるスラスト荷重Ｓよりも大きい。
【００２３】
以上説明するように、この発明の実施の形態１に係るオーガ式製氷機１００によれば、複数の螺旋刃（第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５）を有するのでラジアル荷重Ｒが小さく、上端では螺旋刃が１条となる（第１螺旋刃３４のみ）のでスラスト荷重Ｓも小さい。従って、１条オーガよりもラジアル荷重Ｒの偏りを小さく、２条オーガよりもスラスト荷重Ｓを小さくすることができる。特に、ラジアル荷重Ｒについては２条オーガに近い値に抑えることができ、スラスト荷重Ｓについては１条オーガに近い値に抑えることができる。結果として上軸受５０および下軸受５１の摩耗を抑制するとともにギヤードモータ４４の負荷を低減することができる。
【００２４】
また、圧縮部３１ａにおいて第１螺旋刃３４のリード角を小さくすることにより、より効率よく氷片を圧縮することができる。さらに、圧縮部３１ａはリード角が寝ているため、ギヤードモータ４４の回転力を、氷を押出す力に効率的に変換することができ、氷が出てこなくなる氷詰まり等の問題を回避でき、機会の安定度が向上する。
またさらに、剥離部３１ｂにおいて第１螺旋刃３４及び第２螺旋刃３５のリード角を大きくすることにより、氷の剥離の効率を向上させることができる。また、剥離部３１ｂはリード角が立っており、ギヤードモータ４４のトルクを効率的に氷の剥離に使用することができる。
【００２５】
また、圧縮部３１ａと剥離部３１ｂとの境において、第１螺旋刃のリード角の変化を急激に変更した場合には、追加効果として、氷片に応力がかかり亀裂が形成されるため、圧縮工程において氷片が一旦崩れ、圧縮機構での圧縮が容易になる。その結果、水質が悪い場合において、オーガ式製氷機１００の起動時に氷片が圧縮されずに円筒状の氷（いわゆる円筒氷）がそのまま出てくるという問題が解消される。
【００２６】
なお、スラスト荷重の減少効果を最大限にするためには、オーガ３０の上部１８０度分を第１螺旋刃のみの圧縮部３１ａとすることが好ましいが、これに限られず、例えばオーガ３０の上部１６０度分を第１螺旋刃のみとしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１１  シリンダ、１１ａ  シリンダの出口、３０  オーガ、３０ａ  回転軸（軸）、３１ａ  圧縮部（１条部）、３１ｂ  剥離部（２条部）、３４  第１螺旋刃、３５  第２螺旋刃、１００  オーガ式製氷機、Ｘ  軸方向、搬送方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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