(57)【要約】      （修正有）【課題】内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができる二重管式製氷機を提供する。【解決手段】内管１２と、この内管１２の径方向外側において当該内管１２と同軸に設けられた外管１３とを備えており、前記内管１２内に被冷却物を流し、前記内管１２と外管１３との間のスペースに冷媒を流す二重管式製氷機。前記スペースに冷媒を噴出するノズル１１が前記外管１３の壁１３ａに設けられ、前記ノズル１１は、前記内管１２の少なくとも軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒を噴出する噴出口２５を有する。【選択図】図４
2019124451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管（１２）と、この内管（１２）の径方向外側において当該内管（１２）と同軸に設けられた外管（１３）とを備えており、前記内管（１２）内に被冷却物を流し、前記内管（１２９と外管（１３）との間のスペース（１４）に冷媒を流す二重管式製氷機（１）であって、
前記スペース（１４）に冷媒を噴出するノズル（１１）が前記外管（１３）の壁（１３ａ）に設けられ、前記ノズル（１１）は、前記内管１２の少なくとも軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒を噴出する噴出口（２５，２６）を有する二重管式製氷機。
【請求項２】
内管（１２）と、この内管（１２）の径方向外側において当該内管（１２）と同軸に設けられた外管（１３）とを備えており、前記内管（１２）内に被冷却物を流し、前記内管（１２９と外管（１３）との間のスペース（１４）に冷媒を流す二重管式製氷機（１）であって、
前記スペース（１４）に冷媒を径方向内側に噴出するノズル（１１）が前記外管（１３）の壁（１３ａ）に設けられ、前記ノズル（１１）の噴出口（３０）の噴出方向前方に、噴出された冷媒が当たる遮蔽板が設けられている二重管式製氷機。
【請求項３】
前記内管（１２）の一端側に被冷却物の入口管（１６）が設けられるとともに当該内管（１２）の他端側に被冷却物の出口管（１７）が設けられ、
複数のノズル（１１）が前記外管（１３）の軸方向に沿って設けられ、
ノズル（１１）の噴出口（２５，２６）のサイズが、前記入口管（１６）から出口管（１７）に向かう方向に小さくされている、請求項１又は請求項２に記載の二重管式製氷機（１）。
【請求項４】
前記内管（１２）の一端側に被冷却物の入口管（１６）が設けられるとともに当該内管（１２）の他端側に被冷却物の出口管（１７）が設けられ、
３以上の複数のノズル（１１）が前記外管（１３）の軸方向に沿って設けられ、
隣接するノズル（１１）間のピッチが、前記入口管（１６）から出口管（１７）に向かう方向に大きくされている、請求項１又は請求項２に記載の二重管式製氷機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は二重管式製氷機に関する。さらに詳しくは、シャーベット状の氷スラリーを製造する二重管式製氷機に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚等を冷蔵するためにシャーベット状の氷スラリーを用いる場合がある。かかる氷スラリーを製造する装置として、従来、内管と外管とを備えた二重管式製氷機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された二重管式製氷機は、内管と、この内管の径方向外側において当該内管と同軸に設けられた外管とを備えている。被冷却物である冷水又はブラインは、内管の一端に設けられた入口から内管内に流入し、内管の他端に設けられた出口から流出する。一方、冷水又はブラインを冷却する冷媒は、複数のオリフィスを介して内管と外管との間の環状スペース内に噴出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８８８７８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された二重管式製氷機では、オリフィスからの冷媒の噴出方向は内管の周方向に沿う方向だけである。このため、オリフィスから噴出された冷媒は内管の外周面の一部の線状ないし島状の領域に当たり、この当たった領域の裏側（内管の内周面）を中心に冷却される。このように、冷媒が内管に部分的に当たると、冷媒と内管内の被冷却物とが均等に熱交換することができず、内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができない。
【０００５】
本開示は、内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができる二重管式製氷機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の観点に係る二重管式製氷機は、
（１）内管と、この内管の径方向外側において当該内管と同軸に設けられた外管とを備えており、前記内管内に被冷却物を流し、前記内管と外管との間のスペースに冷媒を流す二重管式製氷機であって、
前記スペースに冷媒を噴出するノズルが前記外管の壁に設けられ、
前記ノズルは、前記内管の少なくとも軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒を噴出する噴出口を有する。
【０００７】
本開示の第１の観点に係る二重管式製氷機では、ノズルの噴出口から内管の少なくとも軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒が噴出され、従来のように内管の限られた領域だけに冷媒が当たることはない。放射方向に噴出された冷媒が内管内の被冷却物と均等に熱交換することで、内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができる。
【０００８】
本開示の第２の観点に係る二重管式製氷機は、
（２）内管と、この内管の径方向外側において当該内管と同軸に設けられた外管とを備えており、前記内管内に被冷却物を流し、前記内管と外管との間のスペースに冷媒を流す二重管式製氷機であって、
前記スペースに冷媒を径方向内側に噴出するノズルが前記外管の壁に設けられ、前記ノズルの噴出口の噴出方向前方に、噴出された冷媒が当たる遮蔽板が設けられている。
【０００９】
本開示の第２の観点に係る二重管式製氷機では、ノズルの噴出口から径方向内側に噴出された冷媒は、当該噴出口の噴出方向前方に設けられた遮蔽板に当たり、この遮蔽板の面に沿って放射方向に広がる。放射方向に広がった冷媒が内管内の被冷却物と均等に熱交換することで、内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができる。
【００１０】
（３）前記（１）又は（２）の二重管式製氷機において、前記内管の一端側に被冷却物の入口管が設けられるとともに当該内管の他端側に被冷却物の出口管が設けられ、
複数のノズルが前記外管の軸方向に沿って設けられ、
ノズルの噴出口のサイズが、前記入口管から出口管に向かう方向に小さくされていることが望ましい。この場合、内管内に流入した直後の被冷却物は出口管付近の被冷却物に比べて温度が高いので、入口管側のノズルの噴出口のサイズを大きくすることで、流入直後の被冷却物を多くの冷媒で冷却することができ、これにより被冷却物の冷却効率を向上させることができる。
【００１１】
（４）前記（１）又は（２）の二重管式製氷機において、前記内管の一端側に被冷却物の入口管が設けられるとともに当該内管の他端側に被冷却物の出口管が設けられ、
３以上の複数のノズルが前記外管の軸方向に沿って設けられ、
隣接するノズル間のピッチが、前記入口管から出口管に向かう方向に大きくされていることが望ましい。この場合、内管内に流入した直後の被冷却物は出口管付近の被冷却物に比べて温度が高いので、ノズルの噴出口を入口管側に寄せて配置することで、流入直後の被冷却物を多くの冷媒で冷却することができ、これにより被冷却物の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の二重管式製氷機の一実施形態を含む製氷システムの概略構成図である。
【図２】図１に示される二重管式製氷機の側面説明図である。
【図３】図２に示される二重管式製氷機におけるブレード機構の断面説明図である。
【図４】図２に示される二重管式製氷機におけるノズルの断面説明図である。
【図５】ノズルの噴出方向を説明する図である。
【図６】本開示の二重管式製氷機の他の実施形態におけるノズル付近の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の二重管式製氷機を詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１４】
まず、本開示の二重管式製氷機を含む製氷システムについて説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る二重管式製氷機１を含む製氷システムＡの概略構成図である。
【００１５】
製氷システムＡは海水を被冷却物としており、利用側熱交換器を構成する二重管式製氷機１以外に、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、膨張弁５、過熱器６、レシーバ７、海水タンク８、及びポンプ９を備えている。二重管式製氷機１、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、膨張弁５、過熱器６、及びレシーバ７は配管により接続されて冷媒回路を構成している。また、二重管式製氷機１、海水タンク８、及びポンプ９も同じく配管により接続されて海水循環路を構成している。
【００１６】
通常の製氷運転時には、四路切換弁４が、図１において実線で示される状態に保持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は四路切換弁４を経て凝縮器として機能する熱源側熱交換器３に流入し、送風ファン１０の作動により空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、レシーバ７、過熱器６を経て膨張弁５に流入する。冷媒は、膨張弁５により所定の低圧に減圧され、二重管式製氷機１のノズル１１（図２参照）の噴出口から当該二重管式製氷機１を構成する内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に噴出される。
【００１７】
環状スペース１４内に噴出された冷媒は、ポンプ９により内管１２内に流入された海水と熱交換して蒸発する。冷媒の蒸発により冷却された海水は、内管１２から流出して海水タンク８に戻る。二重管式製氷機１で蒸発して気化した冷媒は圧縮機２に吸い込まれる。その際、二重管式製氷機１で蒸発しきれずに液体を含んだ状態の冷媒が圧縮機２に入ると、急激な高圧力（液圧縮）や冷凍機油の粘度低下により圧縮機２が故障する原因となることから、当該圧縮機２を保護するために二重管式製氷機１を出た冷媒は、過熱器６により過熱して圧縮機２に戻すようにしている。過熱器６は二重管式であり、二重管式製氷機１を出た冷媒は、過熱器６の内管と外管との間のスペースを通る間に過熱され、圧縮機２に戻る。
【００１８】
また、二重管式製氷機１の内管１２内の海水の流れが滞り、内管１２内に氷が蓄積される（アイスアキュームレーション）と、当該二重管式製氷機１が運転できなくなる。この場合、内管１２内の氷を溶かすためにデフロスト運転が行われる。このとき、四路切換弁４は、図１において破線で示される状態に保持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は四路切換弁４、過熱器６を経て二重管式製氷機１を構成する内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に流入し、内管１２内の氷を含む海水と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、過熱器６、レシーバ７を経て膨張弁２７に流入し、当該膨張弁２７により所定の低圧に減圧され、蒸発器として機能する熱源側熱交換器３に流入する。デフロスト運転時には蒸発器として機能する熱源側熱交換器３に流入した冷媒は送風ファン１０の作動により空気と熱交換して気化し、圧縮機２に吸い込まれる。
【００１９】
図２は、図１に示される、本開示の一実施形態に係る二重管式製氷機１の側面説明図である。二重管式製氷機１は、内管１２と、外管１３とを備えた横置き型の二重管式製氷機である。
内管１２は、内部を被冷却物である海水が通過する要素であり、ステンレスや鉄等の金属材料で作製されている。内管１２の両端は閉止されており、その内部には当該内管１２の内周面に生成されたシャーベット状の氷スラリーを掻き上げて内管１２内に分散させるブレード機構１５が配設されている。内管１２の軸方向一端側（図２において右側）に海水が当該内管１２内に供給される海水入口管１６が設けられており、内管１２の軸方向他端側（図２において左側）に内管１２から海水が排出される海水出口管１７が設けられている。
【００２０】
外管１３は、内管１２の径方向外側において当該内管１２と同軸に設けられ、ステンレスや鉄等の金属材料で作製されている。外管１３の下部には複数の（本実施形態では３つ）冷媒入口管１８が設けられており、外管１３の上部には複数の（本実施形態では２つ）の冷媒出口管１９が設けられている。外管１３の壁１３ａには、外管１３と内管１２との間の環状スペース１４に内管１２内の海水を冷却するための冷媒を噴出するノズル１１が設けられている。ノズル１１は、冷媒入口管１８と連通するように設けられている。
【００２１】
ブレード機構１５は、図３に示されるように、回転軸２０と、支持バー２１と、ブレード２２とを備えている。回転軸２０の軸方向の他端は内管１２の軸方向一端に設けられたフランジ２３から外部に延びて設けられ、ブレード機構１５を駆動させる駆動部を構成するモータ２４に接続されている。回転軸２０の周面には所定間隔で支持バー２１が径方向外側に向けて立設されており、この支持バー２１の先端にブレード２２が取り付けられている。ブレード２２は例えば金属で作製された帯板状の部材であり、回転方向の前方側の側縁は先細形状とされている。  
【００２２】
図４はノズル１１の断面説明図であり、図５はノズル１１の噴出方向を説明する図である。本実施形態におけるノズル１１は、内管１２の軸方向に冷媒を噴出する噴出口２５及び内管１２の周方向に冷媒を噴出する噴出口２６を有している。本実施形態では、ノズル１１の噴出口２５，２６から内管１２の軸方向及び周方向に冷媒が噴出され、従来のように内管１２の限られた領域だけに冷媒が当たることはない。放射方向に噴出された冷媒が内管１２内の海水と均等に熱交換することで、内管１２と外管１３とからなる熱交換器（利用側熱交換器）を有効に利用することができる。
【００２３】
本実施形態では、外管１３の軸方向に沿って設けられた３つのノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃの噴出口のサイズが、海水入口１８から海水出口１９に向かう方向に小さくされている。すなわち、ノズル１１ｂの噴出口のサイズはノズル１１ｃの噴出口のサイズよりも小さくされ、また、ノズル１１ａの噴出口のサイズはノズル１１ｂの噴出口のサイズよりも小さくされている。このようにノズル１１の噴出口のサイズを調整させることで、内管１２内に流入直後の海水（出口側の海水よりも温度が高い）を多くの冷媒で冷却することができ、これにより海水の冷却効率を向上させることができる。
【００２４】
〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、内管１２の軸方向及び周方向に噴出する噴出口をノズル１１に設けているが、これに加えて、軸方向と周方向の間の方向に冷媒を噴出する噴出口をノズル１１に設けることもできる。すなわち、内管の軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒を噴出する噴出口をノズル１１に設けることができる。この場合、内管の軸方向及び周方向だけに冷媒を噴出する噴出口を設ける場合よりも、さらに冷媒と被冷却物とを均等に熱交換することができ、内管と外管とからなる熱交換器を有効に利用することができる。
【００２５】
また、前述した実施形態ではノズルの噴出方向を放射方向とすることで熱交換器の有効利用を図っているが、他の方策でも冷媒を放射方向に噴出させることができる。例えば、図６に示されるように、外管１３の壁１３ａに設けられたノズル１１の噴出口３０の前方（噴出方向の前方）に遮蔽板３１を設け、この遮蔽板３１に冷媒があたるように、ノズル１１の噴出口３０から冷媒を径方向内側に噴出させることでも冷媒を放射方向に噴出させることができる。遮蔽板３１に当たった冷媒は当該遮蔽板３１の面に沿って放射方向に広がる。このため、従来のように内管１２の限られた領域だけに冷媒が当たることはない。放射方向に広がった冷媒が内管１２内の海水と均等に熱交換することで、内管１２と外管１３とからなる熱交換器（利用側熱交換器）を有効に利用することができる。
【００２６】
また、前述した実施形態では、海水入口管１６から海水出口管１７に向かう方向にノズル１１の噴出口のサイズを小さくしているが、隣接するノズル間のピッチを、海水入口管１６から海水出口管１７に向かう方向に大きくすることもできる。具体的に、３つのノズル１１を有する図２に示される実施形態において、ノズル１１ｃとノズル１１ｂとの間のピッチよりも、ノズル１１ｂとノズル１１ａとの間のピッチを大きくすることができる。これにより、内管１２内に流入直後の海水（出口側の海水よりも温度が高い）を多くの冷媒で冷却することができ、その結果、海水の冷却効率を向上させることができる。
【００２７】
また、前述した実施形態では、ノズルの数は３であるが、内管の長さに応じて２つ以下とすることもできるし、また、４つ以上の複数個とすることもできる。
また、前述した説明では、製氷システム内に１台の二重管式製氷機が用いられているが、２台以上の二重管式製氷機を直列又は並列に配置して用いることもできる。
また、前述した実施形態では、横型の二重管式製氷機を例として説明しているが、縦型の二重管式製氷機に本開示を適用することもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ：  二重管式製氷機
２  ：  圧縮機
３  ：  熱源側熱交換器
４  ：  四路切換弁
５  ：  膨張弁
６  ：  過熱器
７  ：  レシーバ
８  ：  海水タンク
９  ：  ポンプ
１０  ：  送風ファン
１１  ：  ノズル
１１ａ：  ノズル
１１ｂ：  ノズル
１１ｃ：  ノズル
１２  ：  内管
１３  ：  外管
１３ａ：  壁
１４  ：  環状スペース
１５  ：  ブレード機構
１６  ：  海水入口管
１７  ：  海水出口管
１８  ：  冷媒入口管
１９  ：  冷媒出口管
２０  ：  回転軸
２１  ：  支持バー
２２  ：  ブレード
２３  ：  フランジ
２４  ：  モータ
２５  ：  噴出口
２６  ：  噴出口
２７  ：  膨張弁
３０  ：  噴出口
３１  ：  遮蔽板
Ａ  ：  製氷システム
【図１】
2019124451.tif 000003
【図２】
2019124451.tif 000004
【図３】
2019124451.tif 000005
【図４】
2019124451.tif 000006
【図５】
2019124451.tif 000007
【図６】
2019124451.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月20日(2019.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管（１２）と、この内管（１２）の径方向外側において当該内管（１２）と同軸に設けられた外管（１３）とを備えており、前記内管（１２）内に被冷却物を流し、前記内管（１２）と外管（１３）との間のスペース（１４）に冷媒を流す二重管式製氷機（１）であって、
前記スペース（１４）に冷媒を噴出するノズル（１１）が前記外管（１３）の壁（１３ａ）に設けられ、
前記ノズル（１１）は、冷媒入口管（１８）に接続されており、前記内管（１２）の少なくとも軸方向及び周方向を含む放射方向に冷媒を噴出する噴出口（２５，２６）を有する二重管式製氷機（１）。
【請求項２】
内管（１２）と、この内管（１２）の径方向外側において当該内管（１２）と同軸に設けられた外管（１３）とを備えており、前記内管（１２）内に被冷却物を流し、前記内管（１２）と外管（１３）との間のスペース（１４）に冷媒を流す二重管式製氷機（１）であって、
前記スペース（１４）に冷媒を径方向内側に噴出するノズル（１１）が前記外管（１３）の壁（１３ａ）に設けられ、
前記ノズル（１１）の噴出口（３０）の噴出方向前方に、噴出された冷媒が当たる平板状の遮蔽板が設けられており、当該当たった冷媒が前記遮蔽板の面に沿って放射方向に沿って広がる二重管式製氷機（１）。
【請求項３】
前記冷媒入口管（１８）及び前記ノズル（１１）がそれぞれ複数設けられており、各冷媒入口管（１８）と各ノズル（１１）とが接続されている、請求項１に記載の二重管式製氷機（１）。
【請求項４】
前記ノズル（１１）に接続される冷媒入口管（１８）を備え、前記冷媒入口管（１８）及び前記ノズル（１１）がそれぞれ複数設けられており、各冷媒入口管（１８）と各ノズル（１１）とが接続されている、請求項２に記載の二重管式製氷機（１）。
【請求項５】
前記内管（１２）の一端側に被冷却物の入口管（１６）が設けられるとともに当該内管（１２）の他端側に被冷却物の出口管（１７）が設けられ、
複数のノズル（１１）が前記外管（１３）の軸方向に沿って設けられ、
ノズル（１１）の噴出口（２５，２６）のサイズが、前記入口管（１６）から出口管（１７）に向かう方向に小さくされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二重管式製氷機（１）。
【請求項６】
前記内管（１２）の一端側に被冷却物の入口管（１６）が設けられるとともに当該内管（１２）の他端側に被冷却物の出口管（１７）が設けられ、
３以上の複数のノズル（１１）が前記外管（１３）の軸方向に沿って設けられ、
隣接するノズル（１１）間のピッチが、前記入口管（１６）から出口管（１７）に向かう方向に大きくされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二重管式製氷機（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本実施形態では、外管１３の軸方向に沿って設けられた３つのノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃの噴出口のサイズが、海水入口管１６から海水出口管１７に向かう方向に小さくされている。すなわち、ノズル１１ｂの噴出口のサイズはノズル１１ｃの噴出口のサイズよりも小さくされ、また、ノズル１１ａの噴出口のサイズはノズル１１ｂの噴出口のサイズよりも小さくされている。このようにノズル１１の噴出口のサイズを調整させることで、内管１２内に流入直後の海水（出口側の海水よりも温度が高い）を多くの冷媒で冷却することができ、これにより海水の冷却効率を向上させることができる。