(57)【要約】【課題】製氷ドラムに滞留した冷凍機油を圧縮機に返送する。【解決手段】ドラム式製氷機は、製氷運転時に冷凍系から冷媒と共に流入して製氷ドラム１４の内部に滞留した冷凍機油を、製氷ドラム１４の回転に伴って、冷凍系３２における圧縮機３４の吸込み側に連通する吸込管２８に案内する油回収管４０を製氷ドラム１４の内部に備える。油回収管４０は吸込管２８の周面に配設され、半径方向に沿って延在して、先端が製氷ドラム１４の内周面近傍に配置されると共に、先端に製氷ドラム１４の回転方向前側に指向して開口部４０ａが開設される。【選択図】図３
2006183926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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(14)を備え、冷凍系(32)を構成する圧縮機(34)からの冷媒を該製氷ドラム(14)に供給して冷却すると共に、該製氷ドラム(14)を回転させることでドラム外表面に氷を生成するようにしたドラム式製氷機において、
前記製氷ドラム(14)の内部に、該製氷ドラム(14)と一体的に回転する油回収手段(40,50)を配設し、
製氷運転時に冷媒と共に製氷ドラム(14)内に流入して下方に滞留する冷凍機油を、製氷ドラム(14)の回転に伴って前記油回収手段(40,50)で案内して前記圧縮機(34)に連通する冷媒吸込管(28)から回収させるよう構成した
ことを特徴とするドラム式製氷機。
【請求項２】
前記油回収手段として、前記製氷ドラム(14)の一端面から回転軸方向に沿って内側に突出した冷媒吸込管(28)に連通接続すると共に、その先端が製氷ドラム(14)の内周面近傍に位置するように半径方向に延出した油回収管(40)を備え、この油回収管(40)の先端に製氷ドラム(14)の回転方向前側を指向する開口部(40a)が開設されている請求項１記載のドラム式製氷機。
【請求項３】
前記油回収手段として、前記製氷ドラム(14)の内周面から半径方向内側に延出すると共に、回転軸方向に沿って螺旋状に連設したスクリュー部材(50)を備え、このスクリュー部材(50)の螺旋終端が、該製氷ドラム(14)の一端面に開口する冷媒吸込管(28)に接続されている請求項１記載のドラム式製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ドラム式製氷機は、製氷タンクの内部に円筒状の製氷ドラムが回転自在に配設されると共に、該製氷タンク内には、製氷ドラム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、製氷ドラムの内部に冷凍系から冷媒を供給して冷却しながら、該製氷ドラムを回転することで、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。また前記製氷タンクには、その刃先を製氷ドラムの表面に近接してカッタが配設されており、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シュートを介して貯氷庫に放出するよう構成されている。
【０００３】
ところで、一般的に冷凍系を構成する圧縮機には、ピストン等の摺動部材の潤滑性を向上させるため、冷凍機油が封入されている。この冷凍機油は、冷媒に溶解したりまたはそのままの状態で圧縮機から吐出され、製氷運転において冷凍系を冷媒と共に循環している。すなわち、製氷運転の実施につれて、製氷ドラムの内部に冷凍機油が滞留することで、圧縮機における冷凍機油の不足や製氷ドラムにおける冷凍能力の低下等が引き起こされる難点が指摘される。
【０００４】
そこで、冷凍系または冷凍系を構成する機器に滞留する冷凍機油に対して以下のような解決手段が提案されている。例えば、(１)暖房運転モードで配管を加熱することで、冷媒回路内の冷凍機油等のコンタミ物質が冷媒に溶解する温度以上に冷媒を昇温して冷凍機油等を回収する方法(特許文献１参照)、(２)２元冷凍装置の低温側サイクルにおいて、低元側冷媒受液器内に滞留する冷凍機油を冷媒と共に抜き出し、低元側圧縮機からの吐出ガスと熱交換することで、冷媒と冷凍機油とを分離して低元側圧縮機に戻す方法(特許文献２参照)、(３)冷凍サイクル装置であって、冷媒に対して弱相互溶解性の冷凍機油を用い、蒸発器の周辺温度を検知する温度センサーで検知した蒸発器周辺温度に対して圧縮機の周波数または絞り手段の開度を制御手段で制御することで、冷凍サイクルに循環する冷媒の最低流量を確保すると共に、圧縮機に所定量の冷凍機油を滞留させる構成(特許文献３参照)、(４)冷凍装置において、冷媒の通路となる内面を撥油性表面とすることで、圧縮機への油戻り性を向上させる構成(特許文献４参照)、(５)ＨＦＣ系冷媒用冷凍装置において、冷凍機油をＨＦＣ系冷媒と相溶性を有して、かつ該冷媒より比重が大きいフッ素系油を主成分としたものを用いる構成(特許文献５参照)、(６)冷凍空調装置において、圧縮機の吐出管と凝縮器との間に油分離装置を備える構成(特許文献６参照)等がある。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０１／８４０６４号公報
【特許文献２】特公平８−２７０８４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６８５８号公報
【特許文献４】特開平６−３００３７２号公報
【特許文献５】特開平８−１５１５８７号公報
【特許文献６】特開平９−２５０８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、種々の解決手段が提案されているものの、(１)および(２)の方法では、冷凍機油を回収するため製氷ドラムを加熱する工程または加熱する手段を設けることで、製氷ドラムにおける製氷能力を低下させてしまう。(３)の構成では、冷凍機油の回収を主眼において運転条件を設定することで、製氷に最も効率のよい運転条件から外れてしまい、製氷能力を低下させてしまう。(４)の構成では、冷凍装置の管路全面に亘って撥油処理と云う特殊な加工を施すため、コストが上昇してしまう難点がある。(５)の構成では、冷媒の種類によって冷凍機油の種類が限定されてしまうので、圧縮機に最適な冷凍機油を選択できず、圧縮機の信頼性を損ねてしまう。(６)の構成では、冷凍機油を分離する過程で圧縮機から吐出した高温・高圧の気化冷媒が温度低下して液化することがあり、この温度低下を補償するために加熱装置等を設ける措置で油分離装置が複雑になり、コストの上昇を招いてしまう不具合が指摘される。このように、何れの方法も短所を有し、そのままドラム式製氷機に適用しても、効率よく冷凍機油を製氷ドラムから圧縮機に回収することができない。
【０００６】
すなわちこの発明は、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、製氷ドラムに滞留した冷凍機油を圧縮機に好適に返送し得るドラム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】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係るドラム式製氷機は、
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、冷凍系を構成する圧縮機からの冷媒を該製氷ドラムに供給して冷却すると共に、該製氷ドラムを回転させることでドラム外表面に氷を生成するようにしたドラム式製氷機において、
前記製氷ドラムの内部に、該製氷ドラムと一体的に回転する油回収手段を配設し、
製氷運転時に冷媒と共に製氷ドラム内に流入して下方に滞留する冷凍機油を、製氷ドラムの回転に伴って前記油回収手段で案内して前記圧縮機に連通する冷媒吸込管から回収させるよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願の請求項１の発明に係るドラム式製氷機によれば、製氷運転時に冷凍系から冷媒と共に流入して製氷ドラムの内部に滞留した冷凍機油を、製氷ドラムの回転に伴って、冷凍系における圧縮機に連通する冷媒吸込管に案内する油回収手段を製氷ドラムの内部に備えているから、製氷ドラムの内部に滞留した冷凍機油を回収して圧縮機に確実に返送し得ると共に、製氷ドラムにおける冷凍機油の滞留自体を抑制し得る。また、冷凍系を循環した冷凍機油が製氷ドラムに留まらず油回収手段により圧縮機に帰還するから、圧縮機における冷凍機油の不足を回避して圧縮機の焼付きや圧縮機から吐出される冷媒の異常昇温等を防止して製氷能力の低下を避けることができる。また請求項２によれば、油回収管の配設本数を製氷ドラムの大きさや冷凍機油の滞留量等に応じて適宜設定し得るので、効率的な冷凍機油の回収を実施し得る。更に請求項３によれば、スクリュー部材により冷凍機油を連続的に冷媒吸込管に案内し得ると共に、冷凍機油量の多寡にかかわらず好適に回収し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。なお実施例においては、説明の便宜上、製氷ドラムにおける回転軸の延在方向を前後方向と称するものとする。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１に係るドラム式製氷機の要部を示すものであって、該製氷機１０は、上方に開口して所定量の製氷水が貯留される製氷タンク１２の内部(製氷室)に、円筒状の製氷ドラム１４が、前後方向に延在するよう水平に配置した回転軸１４ａ,１４ｂを中心として回転自在に配設されている。図２に示すように、この製氷ドラム１４は、冷媒配管で接続されて冷凍系３２の一部をなし、該冷凍系３２を構成する圧縮機３４から吐出した冷媒を、凝縮器３６、膨張弁３８の順序で製氷ドラム１４の内部に供給することで、各機器３４,３６,３８の作用下に製氷ドラム１４が冷却されると共に、駆動手段Ｍにより所定方向(図１の時計方向)に回転するよう構成される。製氷タンク１２における前記回転軸(第１回転軸)１４ａが枢支される一方の壁面１２ａ(図示例では後壁面)には、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１６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、給水口１６を介して製氷タンク１２の内部に製氷水(水道水)が供給され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１８が配設され、該センサ１８による水位の検知状況に応じて前記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。なお、製氷タンク１２の上部開口は、開閉自在な蓋２０によって被覆され、製氷室は略密閉されている。
【００１１】
また、前記製氷タンク１２の一側方(図１の右側方)に、下方に設けた貯氷庫(図示せず)に連通するシュート２２が配設され、該シュート２２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２２が連通する部位における前後の両壁面１２ａ,１２ｂ間に、前記製氷ドラム１４における製氷水から出ている表面(外周面)に刃先を向けたカッタ２４が配設され、回転する製氷ドラム１４の表面に生成された氷を該カッタ２４で剥ぎ取るようになっている。このカッタ２４の上面には、製氷ドラム１４から離間するにつれて下方傾斜するスロープ２６が設けられ、カッタ２４により剥ぎ取られた氷片は、カッタ上面およびスロープ２６を滑ってシュート２２に案内されるよう構成される。
【００１２】
図３または図４に示すように、前記製氷ドラム１４は、中空の円筒体であって、その軸方向の各端面の中心から回転軸１４ａ,１４ｂが外方へ向けて夫々延出しており、各回転軸１４ａ,１４ｂが前記製氷タンク１２における前後の壁面１２ａ,１２ｂに設けた軸受１３,１３に夫々枢支されて、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に配設されている。前述したように、後壁面１２ａに設けた軸受１３に保持した一方の回転軸(第１回転軸)１４ａは前記駆動手段Ｍに連結され、この駆動手段Ｍの回転を伝達して製氷ドラム１４を回転するよう構成される。また、前壁面１２ｂに設けた軸受１３に保持した他方の回転軸(第２回転軸)１４ｂは２重管となっており、この第２回転軸１４ｂを介して冷凍系３２からの冷媒を製氷ドラム１４の内部に導くと共に、該製氷ドラム１４と熱交換した冷媒を冷凍系３２に返送するようになっている。
【００１３】
より具体的には、前記製氷ドラム１４の内部に、該製氷ドラム１４の内面との間に冷媒通路１５ａを画成する円筒形の内部ロール１５が、同軸的に配設されている(図４参照)。前記内部ロール１５は、第２回転軸側の端面が製氷ドラム１４における第２回転軸側の端面内側から所定間隔離間して冷媒通路１５ａを画成した状態で、当該端面から突出した第２回転軸１４ｂに配設される一方、第１回転軸側の端面が開放すると共に、この開放端と製氷ドラム１４における第１回転軸側の端面内側との間に隙間が設けられ、冷媒通路１５ａを流通した冷媒が内部ロール１５の内側へ到来するようになっている(図３参照)。また前記第２回転軸１４ｂは、該回転軸１４ｂの中心部に軸方向に沿って設けられ、製氷ドラム１４の内部から冷媒を圧縮機３４に返送する吸込管(冷媒吸込管)２８と、この吸込管２８の外側に同軸的に設けられ、冷凍系３２から冷媒を製氷ドラム１４に供給する供給管３０とから構成されている。前記吸込管２８は製氷タンク１２の外方において、冷凍系３２を構成する圧縮機３４の吸込み側に連通する冷媒配管３３に接続されると共に、前記製氷ドラム１４の端面内側から内部ロール１５の内側に突出して、製氷ドラム１４の内部空間に開口している。また前記供給管３０は、製氷タンク１２の外方において、冷凍系３２を構成する膨張弁３８の吐出側に連通する冷媒配管３３に接続されると共に、前記製氷ドラム１４の端面内側近傍で半径方向に向けて開口して冷媒通路１５ａに臨んでいる。すなわち、圧縮機３４と膨張弁３８との作用によって製氷ドラム１４の内部は負圧状態とされ、膨張弁３８から吐出された冷媒が前記供給管３０から冷媒通路１５ａに供給されて、該冷媒通路１５ａを第２回転軸側から第１回転軸側へ流通する過程で製氷ドラム１４と熱交換して該製氷ドラム１４を冷却すると共に、前記隙間から内部ロール１５の内側に至り、吸込管２８に吸込まれて圧縮機３４に戻されるように構成される。
【００１４】
また、前記製氷ドラム１４の内部には、該製氷ドラム１４の内底部(下方)に滞留した冷凍機油を製氷ドラム１４の回転に伴って回収して、前記吸込管２８を介して冷凍系３２に返送する油回収手段としての油回収管４０を備えている。前記油回収管４０は、前記内部ロール１５の内側に突出した吸込管２８の周面に連通接続され、半径方向に沿って延在して、その先端が内部ロール１５の内周面に当接して(製氷ドラム１４の内周面近傍)に配置される。また、前記油回収管４０の形状は、前記内部ロール１５(製氷ドラム１４)の内底部に滞留した冷凍機油を、先端に開口した開口部４０ａからすくい上げて、製氷ドラム１４の回転に伴ってすくい上げた冷凍機油を吸込管２８に導く形状であって、油回収管４０における中途部分の少なくとも一部が開口部４０ａが開口する先端より回転方向後側に位置する形状とされる。前記開口部４０ａは、製氷ドラム１４の回転方向前側を指向するよう開設され、冷凍機油の油回収管４０への流入を円滑に許容するよう構成される。実施例の油回収管４０は、中途部分が製氷ドラム１４の回転方向後側に偏倚した円弧状に湾曲形成され、先端が内部ロール１５の内周面に沿って当接して、先端の開口部４０ａが製氷ドラム１４の回転方向前側に臨んでいる。そして、製氷ドラム１４が回転すると、これに伴って吸込管２８(第２回転軸１４ｂ)も回転するので、油回収管４０は吸込管２８を回転中心として製氷ドラム１４と同一方向へ回転され、開口部４０ａから内部ロール１５の内底部に滞留している冷凍機油を回収するようになっている。なお、実施例では、油回収管４０を１本に設定したが、これに限定されず、前記吸込管２８の周方向に離間して複数本設けてもよく、あるいは吸込管２８の延出寸法を長くして該吸込管２８の軸方向に離間して複数本設けてもよく、製氷ドラム１４に滞留する冷凍機油の量に応じて適宜設定できる。また、前記油回収管４０の先端を漏斗状等に形成することで、冷凍機油の回収量を増やすことができる。
【００１５】
〔実施例１の作用〕
次に、実施例１に係るドラム式製氷機の作用について説明する。前記ドラム式製氷機１０の運転を開始すると、冷凍系３２から供給管３０を介して冷媒が製氷ドラム１４の内部における冷媒通路１５ａに供給されて、製氷ドラム１４が冷却されると共に、該ドラム１４が一定方向に連続回転する。前記製氷ドラム１４における製氷水に浸漬している部分では、その表面に層状の氷が成長し、該ドラム１４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、この氷が前記カッタ２４で剥ぎ取られて薄い鱗状の氷片となり、スロープ２６上を滑って前記シュート２２に案内され、該シュート２２内を落下して貯氷庫に放出される。このとき前記ドラム式製氷機１０の運転につれて、製氷ドラム１４の内底部およびこれに連通する内部ロール１５の内底部には冷媒と一緒に供給された冷凍機油が次第に滞留する。
【００１６】
前記製氷ドラム１４が回転すると同時に、前記油回収管４０による製氷ドラム１４の内底部に滞留した冷凍機油の回収作業が開始される。すなわち、前記油回収管４０は、製氷ドラム１４の回転に伴う下降により開口部４０ａが該ドラム１４に滞留した冷凍機油に浸漬する。この開口部４０ａから油回収管４０内に冷凍機油が流入し、製氷ドラム１４の回転に伴う油回収管４０の上昇につれて湾曲形状により冷凍機油がすくい上げられて、管内に冷凍機油を保持した状態で更に上昇する。そして、油回収管４０が吸込管２８より上側に位置すると、管内の冷凍機油が重力の作用下に吸込管２８に流入して、この冷凍機油は吸込管２８に接続した冷媒配管３３を介して冷媒と共に圧縮機３４に回収される。従って、製氷ドラム１４が回転している製氷運転の間に亘って、前記油回収管４０による冷凍機油の回収作業は繰返されて、製氷ドラム１４の内底部に滞留した冷凍機油を回収して圧縮機３４に確実に返送し得ると共に、製氷ドラム１４における冷凍機油の滞留自体を抑制し得る。
【００１７】
このように前記油回収管４０は、製氷ドラム１４の回転と一体的に回転して、回転に伴って冷凍機油をすくい上げて吸込管２８に案内する構成であるから、従来の構成に油回収管４０を付加するだけの簡単な構成であり、かつ特別な運転条件や制御等を必要とせずに製氷ドラム１４における冷凍機油の滞留を好適に防止し得る。しかも、前記油回収管４０を製氷ドラム１４の内部に設けることで冷媒の流れに影響を与えることはなく、製氷ドラム１４の内部に冷凍機油が滞留することに起因する、冷媒の流れの阻害や、製氷ドラム１４の内周面に付着した冷凍機油または冷凍機油を介して付着した夾雑物による熱交換の阻害等を回避し得るから、製氷ドラム１４の製氷能力を向上し得る。また、冷凍系３２を循環した冷凍機油が製氷ドラム１４に留まらず圧縮機３４に帰還するから、圧縮機３４における冷凍機油の不足を回避して圧縮機３４の焼付きや圧縮機３４から吐出される冷媒の異常昇温等を防止して製氷能力の低下を避けることができる。更に、冷凍機油および冷凍機油に溶解している冷媒も製氷ドラム１４から圧縮機３４に確実に返送し得るので、前記冷凍系３２に循環させる冷媒の量を低減し得ると共に、圧縮機３４に備える冷媒機油の量を低減し得る。なお前記油回収管４０は、冷媒や冷凍機油の種類や性状等を問わず、製氷ドラム１４から冷凍機油を回収し得るので、回転機構を備える全ての冷凍機器に対して汎用的に応用し得る。
【００１８】
前記油回収管４０は、製氷ドラム１４の内部に滞留する冷凍機油の量に応じて吸込管２８への油回収管４０の配設数を増やすことで、冷凍機油の回収量を増やすことができる。
【実施例２】
【００１９】
図５および図６は、実施例２に係るドラム式製氷機の製氷ドラムを示し、油回収手段として、製氷ドラム１４は実施例１で説明した油回収管４０に換えてスクリュー部材５０を備えている。なお、実施例２のドラム製氷機の基本的な構成は、実施例１で説明したドラム式製氷機１０と同一であるので、同じ部材には同一符号を付すと共に、異なる構成のみ説明する。
【００２０】
前記スクリュー部材５０は、前記内部ロール１５の内周面(製氷ドラム１４の内周面側)から半径方向内側へ向けて延出し、製氷ドラム１４の回転軸方向に沿って内部ロール１５の全面に亘って連続的に螺旋状に周回形成されている。前記スクリュー部材５０は、製氷ドラム１４の回転によって製氷ドラム１４に滞留した冷凍機油を第１回転軸側から第２回転軸側へ向けて案内し得るように螺旋の向きが設定され、冷凍機油の案内終点に当たる螺旋終端は、内部ロール１５における第２回転軸側の端面から突出した第２回転軸１４ｂの中心に開口した吸込管２８に接続されている。すなわち、前記製氷ドラム１４が回転すると前記スクリュー部材５０も回転して、内部ロール１５の内周面に沿って第１回転軸側から第２回転軸側に冷凍機油を案内して、吸込管２８を介して圧縮機３４に返送するようになっている。
【００２１】
実施例２のドラム式製氷機についても、実施例１で説明したドラム式製氷機と同様の作用効果を示すが、油回収手段としてスクリュー部材５０を採用することで、製氷ドラム１４の回転に伴って冷凍機油を連続的に吸込管２８に向けて案内し得るから、滞りなく冷凍機油を圧縮機３４に返送し得ると共に、冷凍機油の量が少なくても吸込管２８に案内し得るので、冷凍機油の滞留をより好適に抑制し得る。なお、実施例２のスクリュー部材５０は、製氷ドラム１４の内部において回転軸方向の略全面に亘って配設したが、吸込管２８側の一部に配設する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な実施例１に係るドラム式製氷機を示す要部縦断面図である。
【図２】実施例１のドラム式製氷機の冷凍系を示す概略図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】実施例２に係るドラム式製氷機の製氷ドラムを示す側断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１２ 製氷タンク，１４ 製氷ドラム，２８ 吸込管(冷媒吸込管)，３２ 冷凍系，
３４ 圧縮機，４０ 油回収管(油回収手段)，４０ａ 開口部，
５０ スクリュー部材(油回収手段)
【図１】
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【図２】
2006183926.tif 000004
【図３】
2006183926.tif 000005
【図４】
2006183926.tif 000006
【図５】
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【図６】
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