(57)【要約】【課題】  製氷筒の冷却において温度ムラを生じないオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法を提供する。【解決手段】  シリンダ１の円筒外周面に垂直に、円筒状の銅棒２の一端面を押し付けて接触部分５２を形成する。この状態で、銅棒２を自身の軸を中心に回転させるとともに、シリンダ１をその軸のまわりに回転させ、また銅棒２をシリンダ１の軸方向に揺動させる。銅棒２の回転による摩擦熱により、銅棒２の接触部分５２近傍が加熱されて溶融し、シリンダ１の円筒外周面に銅被膜１０を形成する。この後で、その上から円筒外周面にエバポレータ１０９が巻かれる。エバポレータ１０９が巻かれた後で、銅被膜１０とエバポレータ１０９とがはんだ付けされ、銅被膜１０とエバポレータ１０９との隙間がはんだ７０によって埋められる。【選択図】図２
2006057934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅塊を、シリンダの外周面に押し付けて、前記銅塊と前記シリンダの前記外周面とを接触させるステップと、
前記シリンダを、前記シリンダの軸のまわりに回転させるステップと、
前記銅塊および前記シリンダの少なくとも一方を、前記シリンダの軸方向に揺動させるステップと、
前記銅塊を、少なくとも前記接触させた部分またはその近傍において加熱し、前記接触させた部分において前記銅塊を溶融させ、前記シリンダの前記外周面の少なくとも一部に前記溶融した銅を圧着して銅被膜を形成するステップと、
前記銅被膜が形成された前記シリンダの前記外周面に銅パイプを巻き付けてはんだ付けを行うステップと
を含む、オーガ式製氷機の製造方法。
【請求項２】
前記銅塊の加熱は、前記接触させた部分において摩擦熱が発生するように、前記銅塊を回転させることによってなされる、
請求項１に記載のオーガ式製氷機の製造方法。
【請求項３】
前記銅塊の加熱は、前記銅塊を超音波振動させることによってなされる、
請求項１に記載のオーガ式製氷機の製造方法。
【請求項４】
前記銅塊の加熱は、前記銅塊の内部に高周波磁界を発生させることによってなされる、
請求項１に記載のオーガ式製氷機の製造方法。
【請求項５】
前記銅塊の加熱は、前記接触させた部分を電流が流れる際の抵抗熱によってなされる、
請求項１に記載のオーガ式製氷機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガ式製氷機の製造方法に関し、特にそのシリンダの表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ式製氷機は、例えば、ギヤードモータ、カップリング及びハウジング等からなる駆動装置、駆動装置の上部に配設された製氷筒、製氷筒の外周に配設された蒸発器（エバポレータ）、製氷筒の内部に同軸的に配設され、かつ駆動装置により駆動されるオーガなどにより構成されている。そして、製氷運転時に、蒸発器により製氷筒に供給される製氷水を冷却し、製氷筒の内周壁面に薄氷層を形成し、この形成した氷を、ギヤードモータにより回転駆動されるオーガで削り取りながら順次上方に送り、適宜の大きさに切断して連続的に機外に供給するように構成されている。このようなオーガ式製氷機の例は特許文献１に開示される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―３１８０４２号公報
【０００４】
図８に、このような従来のオーガ式製氷機の例として、オーガ式製氷機１０１の一部断面を含む側面図を示す。
オーガ式製氷機１０１は主に、製氷筒１０３と、オーガ１０５と、ギヤードモータ１０７とを備えている。製氷筒１０３は、金属からなる上下方向に延長した円筒部材であり、その外周には、螺旋状に延長する銅パイプであるエバポレータ１０９が設けられている。エバポレータ１０９は冷媒循環用の銅パイプである。エバポレータ１０９の周りには、製氷筒１０３及びエバポレータ１０９を一緒に囲むように断熱材１１１が設けられている。製氷筒１０３の下部には、製氷筒１０３の内部に製氷水を供給する給水管１１３が接続されている。
【０００５】
オーガ１０５は、製氷筒１０３内に回転可能に設けられており、本体部１０５ａと、その外周に設けられた螺旋刃１０５ｂとを備えている。オーガ１０５の上端１０５ｃは、固定刃１１５に支持されている。一方、オーガ１０５の下端１０５ｄにはスプライン加工が施されており、下端１０５ｄは、同様にスプライン加工が施されたギヤードモータ１０７の駆動力伝達軸１１７と、カップリング１１９を介して接続されている。
カップリング１１９は、ギヤードモータ１０７のケース及び製氷筒１０３と接合されるハウジング１２１によって覆われている。
【０００６】
図９に、このオーガ式製氷機１０１の製氷筒１０３の周壁周辺、すなわち図８のＡ部分における、エバポレータ１０９と製氷筒１０３の円筒面を構成するシリンダ１との接合状態を示す。シリンダ１の円筒外周面に溶融はんだめっき７１が施されており、その上からエバポレータ１０９が巻かれている。エバポレータ１０９を巻いた後で、溶融はんだめっき７１とエバポレータ１０９との隙間がはんだ７０によって埋められている。
シリンダ１は、たとえばステンレス鋼ＳＵＳ３０４からなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように、シリンダ１とエバポレータ１０９との接合において、シリンダ１の表面処理に溶融はんだめっきを用いる方法によるオーガ式製氷機には、製氷筒の熱伝導性が悪いために、製氷筒の冷却において温度ムラを生じやすいという問題点があった。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、製氷筒の冷却において温度ムラを生じないオーガ式製氷機の製造方法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】
【０００９】
上述の問題点を解決するため、この発明に係るオーガ式製氷機の製造方法は、銅塊を、シリンダの外周面に押し付けて、銅塊とシリンダの外周面とを接触させるステップと、シリンダを、シリンダの軸のまわりに回転させるステップと、銅塊およびシリンダの少なくとも一方を、シリンダの軸方向に揺動させるステップと、銅塊を、少なくとも接触させた部分またはその近傍において加熱し、接触させた部分において銅塊を溶融させ、シリンダの外周面の少なくとも一部に溶融した銅を圧着して銅被膜を形成するステップと、銅被膜が形成されたシリンダの外周面に銅パイプを巻き付けてはんだ付けを行うステップとを含む。
【００１０】
また、この発明に係るオーガ式製氷機の製造方法において、銅塊の加熱は、接触させた部分において摩擦熱が発生するように、銅塊を回転させることによってなされてもよい。
【００１１】
また、この発明に係るオーガ式製氷機の製造方法において、銅塊の加熱は、銅塊を超音波振動させることによってなされてもよい。
【００１２】
また、この発明に係るオーガ式製氷機の製造方法において、銅塊の加熱は、銅塊の内部に高周波磁界を発生させることによってなされてもよい。
【００１３】
また、この発明に係るオーガ式製氷機の製造方法において、銅塊の加熱は、接触させた部分を電流が流れる際の抵抗熱によってなされてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、オーガ式製氷機のシリンダの表面処理において、銅被膜を圧着することにより、製氷筒の冷却において温度ムラが生じることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に説明する実施の形態１〜４に示される工程によって製造されるオーガ式製氷機２０１の全体構造を、図１に示す。このオーガ式製氷機２０１と、図８に示す従来のオーガ式製氷機１０１とは、製氷筒１０３を構成するシリンダとエバポレータ１０９との接合部分の構造において相違する。
なお、この接合部分の詳細な構造は、図１のＡ’部分の拡大図である図４を用いて後述する。
実施の形態１．
図２に、本発明の実施の形態１に係るオーガ式製氷機のシリンダ１の表面処理方法を示す。
円筒形のシリンダ１の円筒外周面に、円柱形の銅塊である銅棒２の一端面が接触するように配置されている。シリンダ１の材料の融点は、銅棒２の材料の融点より高い。シリンダ１の材料は、たとえばステンレス鋼ＳＵＳ３０４である。
銅棒２はシリンダ１に一定の力で押し付けられており、銅棒２が押し付けられる方向はシリンダ１の円筒外周面の法線方向、すなわち矢印ｃの方向である。こうして押し付けられることにより、接触部分５２においてシリンダ１と銅棒２とが接触する。
また、図示しないが、シリンダ１および銅棒２は、それぞれシリンダ１を支持するシリンダ支持装置および銅棒２を支持する銅棒支持装置によって、上記のように押し付けられる状態に保持される。
【００１６】
シリンダ支持装置は、シリンダ１を、その円筒外周面の軸のまわりに、指定の速度で回転させることができる。この回転はたとえば矢印ｂの方向に行われる。
銅棒支持装置は、銅棒２を、接触部分５２におけるシリンダ１の法線を軸として、指定の速度で回転させることができる。この回転はたとえば矢印ａの方向に行われる。
また、銅棒支持装置は、銅棒２をシリンダ１の軸方向、すなわち矢印ｄの方向に、指定の範囲にわたって揺動させる、すなわち接触部分を保ちつつ表面をこすって動かす、ことができる。
【００１７】
以上のようにシリンダ１および銅棒２が配置された状態で、シリンダ支持装置はシリンダ１を矢印ｂ方向に回転させ、また銅棒支持装置は銅棒２を矢印ａ方向に回転させる。この回転により、接触部分５２において摩擦による熱が発生する。
シリンダ１および銅棒２の回転速度は、接触部分５２の温度が、銅棒２の材料の融点より高いが、シリンダ１の材料の融点より低い温度に保たれるように決められる。したがって、シリンダ１および銅棒２が回転を続けると、銅棒２の接触部分５２近傍が溶融し、シリンダ１の円筒外周面に付着する。
シリンダ１は回転しており、また銅棒２は揺動しているので、シリンダ１の円筒外周面の連続した部分に銅が付着し、円筒外周面に銅被膜が形成される。
【００１８】
図３に、このようにしてシリンダ１の円筒外周面に形成された銅被膜１０の形状を示す。
シリンダ１は回転しているので、銅被膜１０はシリンダ１の円筒外周面の全周にわたって形成される。また、銅棒２は指定の範囲にわたって揺動するので、銅被膜１０の軸方向の長さおよび位置は自在に決めることができ、たとえばエバポレータが巻きつけられる部分にわたって形成することができる。
【００１９】
このようにして表面処理を行ったシリンダ１に、銅パイプであるエバポレータ１０９を接合する。図４に、その接合状態を示す。図４は、図１のＡ’部分を拡大したものである。シリンダ１の円筒外周面に銅被膜１０が形成されており、その上から円筒外周面にエバポレータ１０９が巻かれる。エバポレータ１０９が巻かれた後で、銅被膜１０とエバポレータ１０９とがはんだ付けされ、銅被膜１０とエバポレータ１０９との隙間がはんだ７０によって埋められる。
【００２０】
このようにして、銅を摩擦熱によって溶融させるので、シリンダ１の表面に銅被膜１０を形成することができる。
【００２１】
また、シリンダ１の円筒外周面に熱伝導性のよい銅被膜１０が形成されるので、製氷時にシリンダ１が温度ムラなく均一に冷却され、エバポレータ１０９の温度が均一化され、よって製造される氷の品質を向上する。
【００２２】
また、シリンダ１の円筒外周面に銅被膜１０があることによって、エバポレータ１０９の接合時に用いるはんだ７０の接合性が向上するので、エバポレータ１０９の熱交換効率が向上し、よって製氷能力が向上する。
【００２３】
また、シリンダ１に銅被膜１０が形成されるので、溶融はんだめっきが不要になり、エバポレータ１０９接合時の作業性が向上する。
【００２４】
また、シリンダ１に銅棒２を圧着することによって、ステンレスに銅という異種材料を容易に付けることができ、エバポレータ接合時の作業性が向上する。
【００２５】
なお、上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
シリンダ１が回転する方向は、矢印ｂの方向でなくその逆であってもよい。同様に、銅棒２が回転する方向は、矢印ａの方向でなくその逆であってもよい。
銅棒２は、矢印ｄの方向に往復するのではなく、矢印ｄのどちらか一方にのみ揺動するものであってもよい。また、銅棒２が揺動せずシリンダ１が矢印ｄの方向に揺動してもよいし、銅棒２とシリンダ１の両方が揺動してもよい。
【００２６】
シリンダ１の材料は、スレンテスおよびステンレスを含むものに限らず、銅より融点が高いものであれば他のいかなる金属あるいは合金であってもよい。
接触部分５２の温度制御は、回転速度を一定にすることのみによってなされるものではなく、接触部分５２周辺あるいは他の場所に取り付けられた温度センサ等を用いたフィードバックを含むものであってもよく、他の加熱手段あるいは冷却手段を含むものであってもよい。
製造されるオーガ式製氷機は、オーガ式のものに限らず、エバポレータが巻きつけられたシリンダを有するものであればオーガ式以外の方式によるものであってもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図５に、本発明の実施の形態２に係るオーガ式製氷機のシリンダ１の表面処理方法を示す。
実施の形態１との主な相違点は、銅棒が回転するのではなく振動することである。以下の説明では、実施の形態１と共通する点については記述を省略する。
銅棒３に、超音波装置２０が接続されている。この超音波装置２０は、銅棒３に超音波振動を伝えることができるように構成されており、また銅棒３が矢印ｄの方向に揺動する場合は超音波装置２０も銅棒３につれて揺動する。
銅棒３はシリンダ１に一定の力で押し付けられており、シリンダ１と銅棒３との接触部分５３が形成される。
【００２８】
超音波装置２０が作動すると、銅棒３に超音波振動が伝わり、銅棒３が振動することによって接触部分５３に摩擦熱が発生する。
銅棒３に伝えられる振動の周波数および振幅は、接触部分５３の温度が、銅棒３の材料の融点より高いが、シリンダ１の材料の融点より低い温度に保たれるように決められる。したがって、銅棒３が振動を続けると、銅棒３の接触部分５３近傍が溶融し、シリンダ１の円筒外周面に付着する。
またこのとき、振動によって、シリンダ１のうち接触部分５３を形成する部分の酸化被膜が破壊され、銅が容易に付着するようになる。
【００２９】
このようにして、実施の形態１と同様に、図３に示される銅被膜１０がシリンダ１の円筒外周面に形成され、上述の実施の形態１と同様の効果を得る。
【００３０】
さらに、実施の形態２においては、超音波および超音波振動を用いることによってステンレス表面の酸化被膜を破壊する。このため、ステンレスに異種材料である銅を圧着させることが、実施の形態１よりも容易に行え、エバポレータ接合時の作業性がさらに向上する。
【００３１】
また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様の変形を施すことができる。温度制御方法についても、実施の形態１における銅棒２の回転速度を、実施の形態２においては銅棒３の振動状態と置き換えた上で同様の変形が可能である。
さらに、実施の形態２において、銅棒３の形状は、円筒状でなくともよく、シリンダ１に一部接触させて保持できる形状であればよい。
【００３２】
実施の形態３．
図６に、本発明の実施の形態３に係るオーガ式製氷機のシリンダ１の表面処理方法を示す。
実施の形態１との主な相違点は、銅棒が回転するのではなく高周波電流によって誘導加熱されることである。以下の説明では、実施の形態１と共通する点については記述を省略する。
銅棒４はシリンダ１に一定の力で押し付けられており、シリンダ１と銅棒４との接触部分５４が形成される。
【００３３】
銅棒４の、接触部分５４付近に、コイル２２が巻き付けられており、さらにこのコイル２２は高周波装置２１に接続されている。高周波装置２１は、高周波電流をコイル２２に供給してコイル２２が取り巻く内部空間、すなわち銅棒４の内部を含む部分に高周波磁界を発生させ、これによって銅棒４を高周波誘導加熱できるように構成されている。また、銅棒４が揺動する場合は高周波装置２１も銅棒４につれて揺動する。
また、周囲はたとえば真空である。
【００３４】
高周波装置２１が作動すると、銅棒４が加熱され、とくに接触部分５４付近が加熱される。この際の周波数および電流の大きさは、接触部分５４の温度が、銅棒４の材料の融点より高いが、シリンダ１の材料の融点より低い温度に保たれるように決められる。したがって、銅棒４が加熱され続けると、銅棒４の接触部分５４近傍が溶融し、シリンダ１の円筒外周面に付着する。
【００３５】
このようにして、実施の形態１と同様に、図３に示される銅被膜１０がシリンダ１の円筒外周面に形成され、実施の形態１と同様の効果を得る。
またこのとき、周囲は真空なので、銅被膜１０の品質がより向上する。
【００３６】
また、実施の形態３においては、周囲を真空としたので、銅被膜１０の品質がより向上し、これによってより均一な冷却を行うエバポレータを提供する。
さらに、実施の形態３においては、高周波装置２１を用いることによって銅棒４を局部加熱できるので、作業環境が向上する。
【００３７】
また、実施の形態３においても、実施の形態１と同様の変形を施すことができる。温度制御方法についても、実施の形態１における銅棒２の回転速度を、実施の形態３においては銅棒４の誘導加熱状態と置き換えた上で同様の変形が可能である。
また、実施の形態３において、銅棒４の形状は、円筒状でなくともよく、シリンダ１に一部接触させて保持できる形状であればよい。
さらに、実施の形態３において、周囲は真空でなく窒素雰囲気であってもよい。窒素雰囲気であっても、真空と同様に銅被膜１０の品質を向上させることができる。
【００３８】
実施の形態４．
図７に、本発明の実施の形態４に係るオーガ式製氷機のシリンダ１の表面処理方法を示す。
実施の形態１との主な相違点は、銅棒が回転せず、銅棒とシリンダ１とに電流が流れることである。以下の説明では、実施の形態１と共通する点については記述を省略する。
銅棒５はシリンダ１に一定の力で押し付けられており、シリンダ１と銅棒５との接触部分５５が形成される。
【００３９】
銅棒５に、電極たとえば陽極３０および３１が取り付けられている。陽極３０および３１には、陽極側導電線４０が接続され、陽極側導電線４０は図示されない電源の陽極に接続されている。
シリンダ１には、銅棒５に取り付けられている電極と逆極性の電極、たとえば陰極３２よび３３が取り付けられている。陰極３２および３３には、陰極側導電線４１が接続され、陰極側導電線４１は図示されない電源の陰極に接続されている。
【００４０】
このようにして、電流が、図示されない電源の陽極、陽極側導電線４０、陽極３０および３１、銅棒５、接触部分５５、シリンダ１、陰極３２および３３、陰極側導電線４１、図示されない電源の陰極、によって形成される回路を流れるように構成されている。また、この回路のうち、とくに接触部分５５において抵抗が大きく、熱が発生するように構成されている。
銅棒５が揺動する場合は、陽極３０および３１も銅棒５につれて揺動し、導通が失われないように構成されている。同様に、シリンダ１が揺動する場合は、陰極３２および３３もシリンダ１につれて揺動し、導通が失われないように構成されている。
【００４１】
図示されない電源が作動すると、抵抗が大きい接触部分５５において抵抗熱が発生する。電圧および電流は、接触部分５５の温度が、銅棒５の材料の融点より高いが、シリンダ１の材料の融点より低い温度に保たれるように決められる。したがって、電源が作動し続けると、銅棒５の接触部分５５近傍が溶融し、シリンダ１の円筒外周面に付着する。
【００４２】
このようにして、実施の形態１と同様に、図３に示される銅被膜１０がシリンダ１の円筒外周面に形成され、実施の形態１と同様の効果を得る。
【００４３】
さらに、実施の形態４においては、通電による抵抗熱を利用して短時間で銅を溶融させることができるため、短時間で銅被膜１０を形成することができ、作業効率が向上する。
【００４４】
また、実施の形態４においても、実施の形態１と同様の変形を施すことができる。温度制御方法についても、実施の形態１における銅棒２の回転速度を、実施の形態４においては電源の出力と置き換えた上で同様の変形が可能である。
また、陽極３０および３１、陰極３２および３３について、陽極と陰極が逆になっていてもよい。
さらに、実施の形態４において、銅棒５の形状は、円筒状でなくともよく、シリンダ１に一部接触させて保持できる形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１〜４に係るオーガ式製氷機の構造を示す、一部断面を含む側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１〜４に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法によって処理されたシリンダを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１〜４に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法によって処理されたシリンダと、エバポレータとの接合状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るオーガ式製氷機のシリンダの表面処理方法を示す図である。
【図８】従来のオーガ式製氷機の構造を示す、一部断面を含む側面図である。
【図９】オーガ式製氷機のシリンダの、従来の表面処理方法によって処理されたシリンダと、エバポレータとの接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  シリンダ、２〜５  銅棒（銅塊）、１０  銅被膜、５２〜５５  接触部分（接触させた部分）、７０  はんだ、１０９  エバポレータ（銅パイプ）、２０１  オーガ式製氷機。
【図１】
2006057934.tif 000003
【図２】
2006057934.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006057934.tif 000007
【図６】
2006057934.tif 000008
【図７】
2006057934.tif 000009
【図８】
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【図９】
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