(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料となる塩水を循環させることなくシャーベット状の氷を製造する製氷機であって、
冷媒により内周面が冷却される竪型ドラムと、前記竪型ドラムの中心軸上に配置されて回転する回転軸と、前記回転軸と共に回転し、前記竪型ドラムの内周面に向けて前記塩水を噴射する噴射手段と、前記回転軸に装着されて前記竪型ドラムの半径方向に延出し、前記回転軸と共に回転するアームと、前記アームの先端部に装着され、前記竪型ドラムの内周面に生成したシャーベット状の氷を掻き取るブレードと、前記竪型ドラムの下面に設けられ、前記ブレードによって掻き取られたシャーベット状の氷を排出する排出口とを備え、
前記回転軸が前記竪型ドラムの上面を封止する上部軸受部材にのみ支持されていることを特徴とする製氷機。
【請求項２】
請求項１記載の製氷機において、前記アームを複数有し、一の前記アームのブレードに形成されている鋸歯と他の前記アームのブレードに形成されている鋸歯の位置が、前記回転軸の方向にずれていることを特徴とする製氷機。
【請求項３】
請求項１記載の製氷機において、前記竪型ドラムの内周面に前記ブレードの刃先を押し付ける弾性部材と、前記弾性部材の押圧力を調節する押圧力調節部材とを備えることを特徴とする製氷機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製氷機において、前記塩水が流入する竪穴が前記回転軸の軸芯に沿って形成されると共に、前記竪穴と連通し、前記竪型ドラムの内周面に向けて前記回転軸から放射状に延出する複数のパイプを備え、前記パイプが前記噴射手段とされていることを特徴とする製氷機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製氷機において、前記塩水が流入する竪穴が前記回転軸の軸芯に沿って形成されると共に、前記竪穴と連通し、前記回転軸から延出する送液チューブを備え、前記送液チューブの先端部にスプレーノズルが装着され、前記スプレーノズルが前記噴射手段とされていることを特徴とする製氷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水などの塩水を原料としてシャーベット状の氷を製造する製氷機に関する。
【背景技術】
【０００２】
海産物の鮮度を保持するため、海産物を氷で冷却することが従来より行われている。例えば、漁船が漁に出る際には、大量の氷を漁船に積み込み、水氷（氷＋海水）を満たした容器に、捕獲した魚を入れて輸送している。しかしながら、真水から作った氷の場合、氷が溶けると、鮮度保持に使用している海水の塩分濃度が低下する。その結果、浸透圧により、水氷に浸している魚の体内に水が浸入して、魚の鮮度が落ちてしまうという問題がある。
【０００３】
そのため、海水をシャーベット状に凍らせた海水シャーベット氷を海産物の鮮度保持に使用する技術が近年、注目されている。例えば特許文献１には、シャーベットアイス製氷機に関する技術が開示されている。特許文献１記載の製氷機では、シャーベット氷の原料となる塩水が貯えられているタンクと氷を生成するアイスゼネレーターとの間で塩水を循環させると共に、冷凍機を作動してアイスゼネレーターを構成する蒸発器へ冷媒を供給することにより、塩水が徐々に冷却され、蒸発器の内筒製氷面に氷が生成する。内筒製氷面に生成した氷は、内筒内で回転するローターの表面に装着されたスクレーパーによって掻き取られ、塩水と共にタンクに流入する。
【０００４】
また、特許文献２には、海水シャーベット氷の製氷システムに関する技術が開示されている。特許文献２記載の製氷システムでは、製氷タンク、過冷却器、過冷却解除板、製氷タンクの順に海洋深層水を循環させると共に、製氷タンクと貯氷タンクとの間で海洋深層水を循環させることによって、海洋深層水が冷却され、製氷、貯氷工程が開始される。製氷が開始されると、製氷タンク内の氷水が貯氷タンク内に送り込まれ、貯氷タンク内の海洋深層水が製氷タンクに送り込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２１９３５号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に記載されている従来の製氷技術では、製氷部と貯氷部との間で海水などの塩水を循環させながら、塩水の一部が氷として成長する。従って、製氷に一定の時間を要する。
塩水を循環させる製氷方式では、氷の生成につれて塩水中の水分が減少する。その結果、塩水の塩分濃度が上昇し、結氷温度が低下する。従って、一定の塩分濃度を有するシャーベット氷を継続的に製造するためには、塩水の塩分濃度を調整する必要がある。
また、塩水を循環させる製氷方式の場合、循環する塩水の温度が０℃より低くなるため、製氷面以外でもマイナス温度となる部位が発生し、製氷運転に支障をきたすことがある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、一定の塩分濃度を有するシャーベット状の氷を支障なく製造することが可能な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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、原料となる塩水を循環させることなくシャーベット状の氷を製造する製氷機であって、
冷媒により内周面が冷却される竪型ドラムと、前記竪型ドラムの中心軸上に配置されて回転する回転軸と、前記回転軸と共に回転し、前記竪型ドラムの内周面に向けて前記塩水を噴射する噴射手段と、前記回転軸に装着されて前記竪型ドラムの半径方向に延出し、前記回転軸と共に回転するアームと、前記アームの先端部に装着され、前記竪型ドラムの内周面に生成したシャーベット状の氷を掻き取るブレードと、前記竪型ドラムの下面に設けられ、前記ブレードによって掻き取られたシャーベット状の氷を排出する排出口とを備え、
前記回転軸が前記竪型ドラムの上面を封止する上部軸受部材にのみ支持されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、冷却された金属からなる竪型ドラムの内周面に塩水を噴射するので、内周面に付着した塩水は瞬時に凍結する。そのため、塩水を循環させる必要がない。その結果、塩水の塩分濃度は常に一定となり、一定の塩分濃度を有するシャーベット状の氷を製造することができる。また、塩水を循環させないので、塩水を循環させる設備が不要となり、製氷運転を阻害する要因がない。さらにまた、回転軸の下端部が軸支されていないので、竪型ドラムの下方に障害物がなく、掻き取られて落下したシャーベット状の氷が製氷機に付着することがない。
【００１０】
また、本発明に係る製氷機では、前記アームを複数有し、一の前記アームのブレードに形成されている鋸歯と他の前記アームのブレードに形成されている鋸歯の位置が、前記回転軸の方向にずれていてもよい。これにより、一のアームのブレードの鋸歯間に存在するシャーベット状の氷を、他のアームのブレードの鋸歯で掻き取ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る製氷機では、前記竪型ドラムの内周面に前記ブレードの刃先を押し付ける弾性部材と、前記弾性部材の押圧力を調節する押圧力調節部材とを備えていてもよい。これにより、竪型ドラムの内周面が真円でなくても、竪型ドラムの内周面に生成したシャーベット状の氷をブレードで確実に掻き取ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る製氷機では、前記塩水が流入する竪穴が前記回転軸の軸芯に沿って形成されると共に、前記竪穴と連通し、前記竪型ドラムの内周面に向けて前記回転軸から放射状に延出する複数のパイプを備え、前記パイプが前記噴射手段とされていてもよい。あるいは、前記竪穴と連通し、前記回転軸から延出する送液チューブを備え、前記送液チューブの先端部にスプレーノズルが装着され、前記スプレーノズルが前記噴射手段とされていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る製氷機では、冷却された金属からなる竪型ドラムの内周面に塩水を噴射するので、内周面に付着した塩水は瞬時に凍結する。そのため、塩水を循環させる必要がなく、一定の塩分濃度を有するシャーベット状の氷を支障なく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る製氷機の部分断面斜視図である。
【図２】同製氷機の縦断面図である。
【図３】同製氷機を構成する回転軸、アーム、及びブレードの側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る製氷機の部分断面斜視図である。
【図５】同製氷機を構成する回転軸、アーム、及びブレードの斜視図である。
【図６】同製氷機のブレード押圧機構を説明するための部分拡大図である。
【図７】同製氷機の部分平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る製氷機の部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００１７】
本発明に係る製氷機は、海水などの塩水を原料としてシャーベット状の氷を製造する製氷機である。
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る製氷機１０の部分断面斜視図を図１に示す。製氷機１０は、冷媒により内周面が冷却される竪型ドラム１１を備え、ギヤードモータ２０により回転する回転軸１２が竪型ドラム１１の中心軸上に配置されている。回転軸１２には、回転軸１２と共に回転し、竪型ドラム１１の内周面に向けて塩水を噴射する噴射孔１３ａを先端部に有する複数のパイプ１３（噴射手段）と、竪型ドラム１１の半径方向に延出し、回転軸１２と共に回転するアーム１４が取り付けられている。アーム１４の先端部には、竪型ドラム１１の内周面に生成したシャーベット状の氷を掻き取るブレード１５が装着されている。
【００１８】
製氷機１０は、シャーベット状の氷の原料となる塩水を循環させる設備を備えておらず、一定の塩分濃度を有する塩水が噴射孔１３ａから竪型ドラム１１の内周面に向けて噴射される。
【００１９】
竪型ドラム１１は、シャーベット状の氷が内周面に生成する内筒２２と、内筒２２を囲繞する外筒２３とを有している（図２参照）。内筒２２及び外筒２３は鋼製とされ、内筒２２と外筒２３の間にはクリアランスが設けられている。クリアランスには、配管（図示省略）を介して冷凍機（図示省略）から冷媒が供給される。
なお、竪型ドラム１１の外周面は円筒状の保護カバー１９で覆われている。
【００２０】
竪型ドラム１１の上面は、鍋を逆さにした形状からなる上部軸受部材１７で封止されている。上部軸受部材１７の中心部には、回転軸１２を支持するブッシュ２８が嵌装されている。回転軸１２は上部軸受部材１７にのみ支持され、回転軸１２の下端部は軸支されていない。そのため、竪型ドラム１１の下方には、ブレード１５によって掻き取られたシャーベット状の氷が落下する際に障害となる物がなく、竪型ドラム１１の下面はシャーベット状の氷を排出する排出口１６とされている。
【００２１】
回転軸１２は、上部軸受部材１７の上方に設置されたギヤードモータ２０によって材軸回りに回転する。回転軸１２の上部には、材軸方向に延在し各パイプ１３と連通する竪穴１２ａが形成されている（図２参照）。また、回転軸１２の頂部にはロータリージョイント２１が取り付けられている。
シャーベット状の氷の原料となる塩水は、ロータリージョイント２１を介して、回転軸１２に形成された竪穴１２ａに供給され、竪穴１２ａから各パイプ１３に送給される。
【００２２】
パイプ１３は、回転軸１２から竪型ドラム１１の半径方向に放射状に延出している。各パイプ１３の設置高さは竪型ドラム１１の内筒２２高さの上部位置とされ、内筒２２の内周面の上部に向けて塩水が噴射される（図１、図２参照）。噴射孔１３ａから塩水を噴射する際の水圧としては０．３ＭＰａ〜２．０ＭＰａ程度が好ましい。
なお、パイプ１３に代えてスプレーノズルなどを使用しても良い。
【００２３】
アーム１４は回転軸１２に関して対称となるように装着されている。本実施の形態では、アーム１４の本数は２本とされている。
各アーム１４の先端部に装着されているブレード１５は、内筒２２の全長（全高）にほぼ等しい長さを有するステンレス製の板材からなり、内筒２２に面する端面には複数の鋸歯１５ａが形成されている（図３参照）。
【００２４】
各鋸歯１５ａの刃先は、ブレード１５の板厚方向と平行ではなく、板厚方向に対して斜め方向（本実施の形態では板厚方向に対して４５°の角度）に形成されている。さらに、一方のアーム１４のブレード１５に形成されている鋸歯１５ａと他方のアーム１４のブレード１５に形成されている鋸歯１５ａの位置は回転軸１２の方向にずれている。これにより、一方のアーム１４のブレード１５の鋸歯１５ａ間の谷間に存在するシャーベット状の氷を、他方のアーム１４のブレード１５の鋸歯１５ａで掻き取ることができる。
【００２５】
ブレード１５後方のアーム１４には、ブレード１５先端部と竪型ドラム１１の内筒２２との間隙を調節するためのブレード調節ボルト２６が取り付けられている。なお、ブレード１５先端部と竪型ドラム１１の内筒２２との間隙は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
次に、上記構成を有する製氷機１０の動作について説明する。
海産物の鮮度保持に使用されるシャーベット状の氷の温度は、概ね−３℃〜−１℃である。他方、塩水の塩分濃度が上昇すると、塩水の凍結温度は低下する。従って、シャーベット状の氷の温度が概ね−３℃〜−１℃となるように、塩水の塩分濃度を設定する。因みに、ＮａＣｌ水溶液の場合、塩分濃度は４．５質量％〜１．５質量％となる。塩水の温度は低いほうが良いが、５℃〜２５℃とする。
【００２７】
冷凍機を作動させることで竪型ドラム１１に冷媒を供給し、竪型ドラム１１の内周面の温度を−２０℃〜−２５℃にする。
次いで、ギヤードモータ２０を作動させて、回転軸１２を材軸周りに回転させると共に、ロータリージョイント２１を介して回転軸１２内に塩水を供給する。回転軸１２の回転速度は２ｒｐｍ〜４ｒｐｍとする。なお、パイプ１３ではなくスプレーノズルを使用した場合は、回転軸１２の回転速度は１０ｒｐｍ〜１５ｒｐｍとする。
噴射孔１３ａから噴射される塩水量は、噴射された塩水が竪型ドラム１１の内周面上で全量凍結する程度の量とする。具体的には、排出口１６から排出される塩水の量を観察し、排出口１６から排出される塩水がほぼゼロとなるように、噴射孔１３ａから噴射される塩水量を調節する。
【００２８】
アーム１４と共に回転するパイプ１３から竪型ドラム１１の内周面に向けて噴射された塩水は、竪型ドラム１１の内周面に接触すると瞬時に凍結する。竪型ドラム１１の内周面に生成したシャーベット状の氷は、アーム１４と共に回転するブレード１５によって掻き取られる。掻き取られたシャーベット状の氷は排出口１６から落下する。
【００２９】
[第２の実施の形態]
竪型ドラムの直径が１ｍを超えるレベルになると、製造過程をいくら精密にしたところで竪型ドラムの内周面の真円度を確保することは難しい。また、製氷機完成後も、製氷運転による製氷機と外気温との温度差が繰り返されることにより、竪型ドラム等の金属材料に僅かな不均一収縮が発生し竪型ドラムが変形する。そのため、ブレードの刃先と竪型ドラムの内周面との間隙を一定に維持することができない。
【００３０】
そこで、本発明の第２の実施の形態に係る製氷機では、竪型ドラムの内周面にブレードの刃先を常時、押し付ける機構としている。本発明の第２の実施の形態に係る製氷機３０の部分断面斜視図を図４に、ブレード押圧機構を説明するための図を図５及び図６にそれぞれ示す。なお、本発明の第１の実施の形態に係る製氷機１０と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態に係る製氷機３０では、帯板材からなるブレード３５がブレード保持部材３６に保持され、ブレード連結部材３７を介してアーム３４の先端部３４ａに接合されている（図７参照）。ブレード３５、ブレード保持部材３６、及びブレード連結部材３７は、帯板材からなる一対のブレード挟持部材３８によって挟持されている。
【００３２】
ブレード３５は、一方の長辺方向端面が傾斜面とされ、シャーベット状の氷を掻き取る刃先とされている。ブレード３５の材質としてはステンレスでもよいが、ステンレスより柔らかく塩水に対して耐性のあるチタンや、樹脂製耐摩耗摺動材、炭素繊維などが好ましい。
【００３３】
ブレード保持部材３６は、帯板の上下両端部がアーム３４側に突出し、大略Ｃ字形とされている。ブレード保持部材３６の上下両端部からアーム３４側に突出する一対の突起部３６ｃ間に、帯板状とされたブレード連結部材３７の前半分（ブレード３５側）が嵌入される。一方、ブレード保持部材３６のブレード３５側長辺の下端部には、ブレード３５が脱落しないように保持するための突起部３６ｂが形成されている。
また、ブレード保持部材３６には、長辺方向に間隔をあけて厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３６ａが形成されている。一対のブレード挟持部材３８は、貫通孔３６ａを挿通するネジ（図示省略）によってブレード保持部材３６に固定される。
【００３４】
帯板状とされたブレード連結部材３７には、長辺方向に間隔をあけて短辺方向に貫通する複数の貫通孔３７ａが形成され、各貫通孔３７ａ内のブレード３５側に弾性部材２４が、アーム３４側に弾性部材２４の押圧力を調節する押圧力調節部材２７が挿入されている。
なお、図５の左側のブレード３５及び図６のブレード３５では、説明の便宜上、ブレード挟持部材３８を省略する。
【００３５】
本実施の形態では弾性部材２４として円筒状のウレタンゴムを使用している。弾性部材２４には、１５％圧縮時６０ｋｇ、２０％圧縮時８０ｋｇ、２５％圧縮時１００ｋｇの押圧力が発生する。なお、弾性部材２４の後端部（アーム３４側）には座金２５が貼着されている。
押圧力調節部材２７は、座金２５を押圧する円柱状の押圧棒２９と、押圧棒２９の後端部（アーム３４側）を押圧するボルト３１と、ボルト３１の螺挿位置を固定するナット３３とを備えている。一方、各貫通孔３７ａのアーム３４側内周面には、ボルト３１と螺合する雌ネジ部（図示省略）が形成されている。
【００３６】
ボルト３１を回すことによりボルト３１が貫通孔３７ａ内に進入し、ボルト３１の先端部が押圧棒２９の後端部を押す。これにより、押圧棒２９がブレード３５側に移動し、押圧棒２９の先端部（ブレード３５側）が座金２５を介して弾性部材２４を押圧する。その結果、弾性部材２４に押圧力が発生し、弾性部材２４はブレード保持部材３６を介してブレード３５の刃先を竪型ドラム１１の内周面に押し付ける。
【００３７】
図７は、ブレード３５の刃先が竪型ドラム１１の内周面に押し付けられている状態を示している。同図において回転軸３２は反時計回りに回転する。アーム３４は、その先端部３４ａが回転方向に向けて折れ曲がっており、アーム３４の先端部３４ａにブレード連結部材３７の後端部が接合されている。
【００３８】
なお、本実施の形態におけるブレード３５は長さが６００ｍｍと長尺であるため、回転軸３２の下端部が下部軸受部材１８により支持されている。
【００３９】
[第３の実施の形態]
本発明の第３の実施の形態に係る製氷機では、塩水の噴射手段がパイプではなく、スプレーノズルとされている。本発明の第３の実施の形態に係る製氷機４０の部分断面斜視図を図８に示す。なお、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る製氷機１０、３０と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態に係る製氷機４０では、塩水を噴射するスプレーノズル４３（噴射手段）がノズル保持部材４６を介して各アーム４４に装着されている。ノズル保持部材４６の取り付け位置は、アーム４４に形成された長孔４４ａを介して調節することができる。ノズル保持部材４６の取り付け位置を調節することで、スプレーノズル４３から噴射される霧状の塩水の噴射方向、並びにスプレーノズル４３から竪型ドラム１１の内周面までの距離を調節することができる。なお、各スプレーノズル４３は、近接するブレード３５の回転方向後方に配置されている。
【００４１】
一方、回転軸４２には、第１及び第２の実施の形態に係る製氷機１０、３０と同様、塩水が流入する竪穴（図示省略）が形成されており、竪穴と連通し、回転軸４２から延出する送液チューブ４５の先端部にスプレーノズル４３が装着されている。
【００４２】
アーム４４と共に反時計回りに回転するスプレーノズル４３から竪型ドラム１１の内周面に向けて噴射された霧状の塩水は、竪型ドラム１１の内周面に接触すると瞬時に凍結する。竪型ドラム１１の内周面に生成したシャーベット状の氷は、アーム４４と共に回転するブレード３５によって掻き取られ、排出口１６から落下する。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記実施の形態の組み合わせを施してもよい。例えば、上記実施の形態では、回転軸に装着するアーム（ブレード）の本数を２本としているが、３本以上でも良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０、３０、４０：製氷機、１１：竪型ドラム、１２、３２、４２：回転軸、１２ａ：竪穴、１３：パイプ（噴射手段）、１３ａ：噴射孔、１４、３４、４４：アーム、１５、３５：ブレード、１５ａ：鋸歯、１６：排出口、１７：上部軸受部材、１８：下部軸受部材、１９：保護カバー、２０：ギヤードモータ、２１：ロータリージョイント、２２：内筒、２３：外筒、２４：弾性部材、２５：座金、２６：ブレード調節ボルト、２７：押圧力調節部材、２８：ブッシュ、２９：押圧棒、３１：ボルト、３３：ナット、３４ａ：先端部、３６：ブレード保持部材、３６ｂ、３６ｃ：突起部、３７：ブレード連結部材、３６ａ、３７ａ：貫通孔、３８：ブレード挟持部材、４３：スプレーノズル（噴射手段）、４５：送液チューブ、４６：ノズル保持部材、４４ａ：長孔
【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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【図８】
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