(57)【要約】      （修正有）【課題】シャーベット氷製氷機に使用されるアイスゼネレーターのキーパーツであるスクレーパーの先端が製氷面に近接して回転することを可能とすることで、製氷量の増加とエネルギー効率の改善を図ったシャーベットアイス製氷機を提供する。【解決手段】スクレーパーの氷を掻き取る側の沿面距離をその反対側より長くすることで、運転中スクレーパーを製氷面側に押し付ける力を発生させ、常に先端刃面を製氷面に接触させて回転させるようにして、成長した氷による熱抵抗を排除し常に新鮮な製氷面に結氷させて直ちに掻き取るようにして製氷量を増大させ、エネルギー効率を改善する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
図１、図２、図３、図４に示すように直径の異なる2つの金属製同心円筒により囲まれた空間を蒸発器３とし、内円筒の内径側表面を製氷面３１とし、製氷面３１に生成される氷を掻き取る樹脂製スクレーパー５を備えたローター２を内円筒の内径側に配置し、ローター２と蒸発器３の内円筒で挟まれた空間に塩水を流してシャーベット氷の製氷を行うアイスゼネレーターにおいて、樹脂製スクレーパー５の製氷面31側の沿面距離をその反対側（回転の中心側）よりも長くして流体の流速をより早くし、それにより発生するダウンフォース（揚力の逆の力）を利用して運転中スクレーパーを製氷面に押し付けて回転するようにしたことを特徴とするアイスゼネレーターを組み込んだシャーベットアイス製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水産物や農産物の分野で鮮度保持に利用されるシャーベット氷製造装置のアイスゼネレーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１により一般的な塩水シャーベット氷製造装置について説明する。１は塩水シャーベット氷を生成するアイスゼネレーター、２は蒸発器３の内筒製氷面（図３の３１）に生成されたシャーベット氷をその周囲に配置したスクレーパー５により掻きとるローター、３は冷凍機７より供給された冷媒液を蒸発させて塩水を冷却する蒸発器、４はアイスゼネレーター内部の塩水流路、５はローター２に取り付けられ蒸発器３の内筒製氷面（図３の３１）に生成されたシャーベット氷を掻きとるスクレーパー、６はローター２を駆動するギヤドモーター、７は冷凍機、８はシャーベット氷を収納するタンク、９は冷凍機７よりアイスゼネレーター１の蒸発器３に冷媒液を供給する冷媒液管、１０は蒸発器３で蒸発した冷媒ガスを冷凍機７へ戻す冷媒ガス管、１１はタンク８とアイスゼネレーター１の間に塩水を循環するポンプ、１２は塩水のゼネレーター１への供給管、１３は塩水のアイスゼネレーターよりタンクへの戻り管である。
【０００３】
次に動作について説明する。まずタンク８にシャーベット氷の原料となる塩水を充填し、ポンプ１１を運転してアイスゼネレーター１へ塩水を供給し、タンク８との間を循環させる。この状態で冷凍機７を運転し冷媒液管９より蒸発器３へ冷媒を供給すると塩水は徐々に冷却され温度を下げてゆく。０℃以下に下がると塩分濃度に応じた温度で塩水中の水分が結氷をはじめる。たとえば塩水の初期塩分濃度（質量割合）2.5%の場合はマイナス1.43℃で氷生成が始まる。氷が生成されるにつれて塩水中の水分は減少し塩分濃度が増加すると同時に結氷温度も低下する。たとえば氷の濃度（初期塩水質量に対する氷の質量割合）が30％の場合は塩水の塩分濃度は3.5％、結氷温度はマイナス2.11℃である。水が塩分を含んでいると氷の結晶は粗大化せずシャーベット状を呈する。氷の割合が増えるにつれて氷を含む塩水すなはち塩水シャーベット氷の粘度が上昇し流路抵抗も増加してローター１を駆動するギヤドモーターの電流値も増大する。
【０００４】
図５、６、７により従来のシャーベット氷生成装置の詳細について説明する。図５において２はアイスゼネレーターのローター、５は氷を掻きとるスクレーパー、１７はスクレーパー５を支持する支持棒１８の支持金具、１８はスクレーパー５の支持棒、１９はローター２のシャフトでギヤドモーター６に接続される。図６において３０はスクレーパー５の先端で氷を掻き取る刃面、３１はアイスゼネレーター１の蒸発器３の内筒製氷面（スクレーパー5側）でこの表面に氷が生成される。３２はスクレーパー５と製氷面の間を通る流体の流れ、３３はスクレーパー５とローター２の間を通る流体の流れ、34はスクレーパー５の前面側の傾斜面、３５はローター２の回転方向を示す、３６は流れ３２と流れ３３の流速差により発生した揚力、３７は流体が傾斜面３４に衝突して発生する力のうちスクレーパー５を製氷面３１の方向に押し付ける力を示す。製氷運転中スクレーパーは2つの力を受ける。その1は流体がスクレーパーに衝突して発生する力でローターを回転方向と逆の方向に押すように働き、そのうちの一部はスクレーパー前面側の傾斜面３４によりスクレーパーを製氷面へ押し付けるように働く。その2はスクレーパーの上下を流れる流体の圧力差によって働く力である。スクレーパー５の上方を通る流れ３２はその反対側を通る流れ３３に対して流速が遅いために、この流速の差によりスクレーパー５を製氷面より引き離そうとする力（揚力）が発生する。これら2つの力のバランスの結果として製氷運転中製氷面31とスクレーパーの先端30の間には隙間が発生する。図７において３６はスクレーパー５を支持棒１８に取り付ける窪みである。
【０００５】
次に動作について説明する。塩水の温度が下がって結氷が始まってもスクレーパーの先端30と製氷面31との間には隙間があるので、氷が隙間を埋めるまで成長しないと掻きとりを開始しない。氷が成長してスクレーパーの先端に触れると先端が製氷面側に引き寄せられ掻き取りが始まる。冷凍機の低圧圧力を通してこの現象を観察すると、氷が成長を始めると圧力が低下し始め、スクレーパーによる氷の切削が始まると圧力が上昇する。氷がなくなった時点で最高の圧力に達する。製氷運転中圧力はこのようなサイクルを繰り返している。低圧圧力が下がるのは氷が熱抵抗となり冷媒と塩水の熱交換量が減少したために起こり、上がるのは熱交換量が増えるためである。スクレーパーの先端30と製氷面31との隙間が大きいほど発生する低圧の圧力差は大きく、製氷量は減少し、エネルギー効率も低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシャーベット氷生成装置は以上のように構成されているので、運転中スクレーパーの先端30と製氷面31との間に隙間が発生し、製氷量の減少し、エネルギー効率の低下をきたしていた。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、スクレーパーの形状を工夫することによって運転中製氷面とスクレーパーの隙間を最小限にし、ほぼ氷ができると同時に掻きとり、熱抵抗の少ない新鮮な製氷面を常に確保して冷媒の蒸発現象を盛んにし、冷凍機の低圧圧力を高く保つことで製氷量の増加、エネルギー効率の改善を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では上記目的を達成するためにスクレーパーの形状を航空機翼の裏返し、つまり製氷面に沿った沿面長を長くし、スクレーパーの内側（中心側）の沿面長を短くすることで、運転中流体の流れを製氷面に沿った側を早くし、内側を遅くするようにしたので、内側より外側に向かう力つまりスクレーパーを内側より製氷面に押し付ける力(ダウンフォース)を発生させるようにした。これにより運転中流体の流れがスクレーパーに衝突して発生する力のうちスクレーパーを製氷面に押し付ける力とスクレーパーの内外面を流れる水によって発生する力の両方がスクレーパーを製氷面に押し付けるので、スクレーパーの先端が製氷面に常に接触した状態を実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば運転中スクレーパーの先端が製氷面に接近して回転することが可能となり、氷ができる初期の段階でその掻き取りが出来るようになる。したがい、氷の成長により発生する伝熱面の熱抵抗を最小限に抑え、製氷量の増大とエネルギー効率の改善が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施例を図２、図3、図４に基づいて説明する。
【００１１】
図２において５は氷を掻きとるスクレーパー、16はアイスゼネレーターのローター、１７はスクレーパー５を支持する支持棒１８の支持金具、１８はスクレーパー５の支持棒、１９はローター２のシャフトでギヤドモーター６に接続される。
【００１２】
図３は本発明によるスクレーパー５が蒸発器３の内筒に装着された状態を上側より見た断面を示している。スクレーパー５は支持金具１７及び支持棒18によりローター２に取り付けられる。スクレーパー５は支持棒18の周りに回転できるようになっているので、自身の中心軸からのずれや蒸発器内筒の製氷面の真円度狂いに回転しながら対応することが出来る。
【００１３】
図４において38は流れ３２と流れ３３の流速の差により発生するスクレーパー５を製氷面３１へ押し付ける力（ダウンフォース）である。その他は前述と同様であるので説明を省略する。
【００１４】
以下、上記構成の動作を説明する。
【００１５】
ローター２が流体（塩水や海水など）の中で回転するとスクレーパー５の内側傾斜面３４に流体の流れが衝突してスクレーパー５に力を与える。この力はスクレーパー5を回転方向３５と逆の方向に押す力とスクレーパー５を製氷面３１側に押す力３７に分解される。また、スクレーパー５と製氷面３１の間の隙間を流れる流体３２はスクレーパーの沿面距離が長いためにその反対側を流れる流体３３に比して流速が早くなり、その静圧が反対側より低くなる。結果としてスクレーパー５を製氷面３１側に押しつける力３８を発生させる。これら２つの力がともにスクレーパー５を製氷面３１に押し付ける方向に働くので、スクレーパー５の先端３０は常に製氷面３１に接触して回転し、製氷面３１に氷が生成されると直ちに掻き取って、熱抵抗のない新鮮な製氷面３１を確保することができる。これにより蒸発器３の冷媒と流体間の熱交換量が増大して冷凍機の低圧圧力はより高いレベルで運転されるので、製氷量の増大、エネルギー効率の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的な塩水シャーベット氷生成装置
【図２】本発明の一実施例におけるアイスゼネレーターのローター
【図３】本発明の一実施例におけるアイスゼネレーターの横断面図
【図４】本発明の一実施例におけるスクレーパー
【図５】従来の一実施例におけるアイスゼネレーターのローター
【図６】従来の一実施例におけるスクレーパー
【図７】従来の一実施例におけるスクレーパー
【符号の説明】
【００１７】
１    アイスゼネレーター
２    ローター
３    蒸発器
４    蒸発器の水ふた
５    スクレーパー
６    ギヤドモーター
７    冷凍機
８    タンク
９    冷媒液管
１０    冷媒ガス管
１１    循環ポンプ
１２    塩水供給管
１３    塩水戻り管
１４    
１５    
１６    
１７    支持金具
１８    支持棒
１９    ローター駆動シャフト
２０    
２１    
２２    
２３    
２４
２５
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２７
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２９
３０    スクレーパーの先端刃面
３１    蒸発器の内筒製氷面
３２    スクレーパーの製氷面側を通る流れ
３３    スクレーパーの中心側（製氷面の反対側）を通る流れ
３４    スクレーパーの中心側の傾斜面
３５    ローターの回転方向
３６    従来のスクレーパー形状で発生する揚力
３７    流体がスクレーパーの傾斜面に衝突して発生する力のうちスクレーパーを製氷面に押し付けるように働く分力
３８    本発明のスクレーパー形状で発生するダウンフォース
【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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【図６】
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【図７】
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