(57)【要約】【課題】効率よく製氷を行えるようにした蓄熱量の大きい製氷器を提供する。【解決手段】内部に水Ｗを貯留するための上面が開口した深底状の容器本体１と、容器本体１の上部に配置され容器本体１の上面開口を覆った状態で配置され、かつ外気と接触する冷熱吸収用の冷熱媒体Ｒを収容した上面が開口した浅底の第１の皿状容器２と、第１の皿状容器２の下部にこれと連通状態に垂設され、容器本体１に配設されて底部が封止され、内部の冷媒Ｒと容器本体１内の水Ｗとを熱交換するための複数の外パイプ３と、第１の皿状容器２の内方に配置されて、冷熱媒体Ｒの液面下に配置された浅底の第２の皿状容器４と、第２の皿状容器４の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ前記外パイプ３の内方に例えば同心状をなして配置され、外パイプ３の底部近傍にてその下部が開口した複数の内パイプ５とから基本的に構成されている。【選択図】      図１
2005016825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留するための容器本体と、該容器本体の上部に配置されて冷熱を導入可能な冷媒を収容するための皿状容器と、前記皿状容器に形成された冷媒出口と、該皿状容器に形成され前記冷媒出口より上部に位置する冷媒入口とを連通し、かつ、前記容器本体内に配設される一または複数の熱交換用パイプを備えたことを特徴とする製氷器。
【請求項２】
前記皿状容器は、第１の皿状容器と、該第１の皿状容器の内方に配置された第２の皿状容器とを備えてなり、
前記熱交換用パイプは、前記第１の皿状容器の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ底部が封止された一または複数の外パイプと、前記第２の皿状容器の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ前記外パイプの内方に配置されて底部が開口した一または複数の内パイプとからなることを特徴とする請求項１に記載の製氷器。
【請求項３】
前記皿状容器は、その上面が開口されていて、該皿状容器に収容される冷媒が、その表面において外気と接することにより冷熱が導入されることを特徴とする請求項１または２に記載の製氷器。
【請求項４】
前記第２の皿状容器は、前記第１の皿状容器より側壁が高く設定され、当該側壁の上部が前記冷媒入口となっていることを特徴とする請求項２または３に記載の製氷器。
【請求項５】
前記第１の皿状容器は、その側壁の上部より、前記第２の皿状容器の側壁に向けて断熱材からなる逆流防止片を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の製氷器。
【請求項６】
前記外パイプの外周部は、多数の放熱フィンを設けてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の製氷器。
【請求項７】
前記容器、外パイプ、放熱フィンが熱伝統率の高い材料で構成され、前記第二の容器、内パイプが熱伝導率の低い材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の製氷器。
【請求項８】
前記皿状容器および熱交換用パイプが、前記容器本体に非連結状態で配置されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の製氷器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自然冷熱を利用した製氷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先に、本出願人は、冬期における寒冷地の冷熱を蓄熱し、夏期にこれを放熱することで、電力コストを大幅に削減しつつ穀物等の食料品を新鮮な状態に保存するための低温貯蔵施設を開発した。この施設においては、例えば貯蔵室と隣接した氷庫に製氷水槽を備え、冬季の外気から冷熱を導入して製氷し、この氷に蓄熱された冷熱を夏季に利用するものである（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−７９２２１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製氷水槽における製氷は、外気と接している水槽の表面側から生ずるので、例えば製氷皿のように開口部が広く浅底の容器では比較的効率よく結氷させることができるものの、蓄熱量が小さいといった課題がある一方、蓄熱量を大きくすることを企図して深底の大型水槽とした場合には、表面側から進行する氷結が中央部分にまで到達せず、水槽の中央部に未氷結部分が生じ、水槽全体に冷熱を蓄熱することが困難であった。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、効率よく製氷を行えるようにした蓄熱量の大きい製氷器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、水を貯留するための容器本体と、該容器本体の上部に配置されて冷熱を導入可能な冷媒を収容するための皿状容器と、前記皿状容器に形成された冷媒出口と、該皿状容器に形成され前記冷媒出口より上部に位置する冷媒入口とを連通し、かつ、前記容器本体内に配設される一または複数の熱交換用パイプを備えたことを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明において、前記皿状容器は、第１の皿状容器と、該第１の皿状容器の内方に配置された第２の皿状容器とを備えてなり、前記熱交換用パイプは、前記第１の皿状容器の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ底部が封止された一または複数の外パイプと、前記第２の皿状容器の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ前記外パイプの内方に配置されて底部が開口した一または複数の内パイプとからなることが好ましい（請求項２）。
【０００８】
また、本発明では、前記皿状容器が、その上面が開口されていて、該皿状容器に収容される冷媒が、その表面において外気と接することにより冷熱が導入されたり（請求項３）、前記第２の皿状容器が、前記第１の皿状容器より側壁が高く設定され、当該側壁の上部が前記冷媒入口となっていたり（請求項４）、前記第１の皿状容器が、その側壁の上部より、前記第２の皿状容器の側壁に向けて断熱材からなる逆流防止片を備えてなっていたり（請求項５）、前記外パイプの外周部が、多数の放熱フィンを設けてなっていたり（請求項６）、前記容器、外パイプ、放熱フィンが熱伝統率の高い材料で構成され、前記第二の容器、内パイプが熱伝導率の低い材料から構成されていたり（請求項７）、前記皿状容器および熱交換用パイプが、前記容器本体に非連結状態で配置されてなることが好ましい（請求項８）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１，２は本発明に係る製氷器を示す。同図における製氷器は、内部に水Ｗを貯留するための上面が開口した深底状の容器本体１と、容器本体１の上部に配置され容器本体１の上面開口を覆った状態で配置され、かつ外気と接触する冷熱吸収用の冷熱媒体Ｒを収容した上面が開口した浅底の第１の皿状容器２と、第１の皿状容器２の下部にこれと連通状態に垂設されて容器本体１の底部近傍にまで至り、容器本体１に配設されて底部が封止され、内部の冷媒Ｒと容器本体１内の水Ｗとを熱交換するための一または複数の外パイプ３（熱交換用パイプ）と、第１の皿状容器２の内方に配置されて、第１の皿状容器２よりもその側壁４ａが高く設定された浅底の第２の皿状容器４と、第２の皿状容器４の下部にこれと連通状態に垂設され、かつ前記外パイプ３の内方に例えば同心状をなして配置され、外パイプ３の底部近傍にてその下部が開口した一または複数の内パイプ５（熱交換用パイプ）とから基本的に構成されている。
【００１１】
そして、本実施の形態では、例えば各外パイプ３同士の外周に嵌合された状態で上下方向に多段に配置された複数の放熱フィン６を備えている。さらに、第１の皿状容器２は、その側壁２ａの上部より、第２の皿状容器４の側壁４ａに向けて延長し、側壁４ａ上、または近傍ないしはこれを越える位置に至り、かつ断熱材からなる逆流防止片７を備えている。
【００１２】
容器本体１は上面が開口した容器として周囲に露出した状態で設置されるものであってもよいし、周囲を断熱材で覆われたり地下に埋設されるものであってもよい。また、本実施の形態では、その表面が外気と接触することにより外気の冷熱を冷媒Ｒに導入する構成となっているが、他の手段によって冷媒Ｒに冷熱を導入してもよい。
【００１３】
容器２及び外パイプ３、並びに放熱フィン６は熱伝導率の高い材料、例えばアルミ、銅などの薄板、及び薄肉パイプなどから構成される。これに対し、容器４及び内パイプ５は熱伝導率の比較的低い材料、例えばステンレス、合成樹脂などの板及びパイプなどから構成される。以上の構成材料の違いは、容器間及びパイプ間での冷熱の授受を小さく、水との接触位置で冷熱の授受を大きくさせるためであり、これにより、循環効率、冷却効率ともに向上する。
【００１４】
前記冷媒Ｒは、例えば寒冷地における冬期外気温である−２０℃以下の融点であって、比熱が小さく、流動性の高い液体であるならばいずれも使用可能であり、例えば普通水にエチレングリコールを溶解した不凍液などが掲げられる。また、エーテルなど揮発性の極めて高い液体を冷媒Ｒとして用いる場合には、容器２の上面開口部をガラスなどの熱伝導性の高い材料で密封しておけばよい。
【００１５】
本実施の形態では、図２に示されるように、外パイプ３が例えば９本あり、内パイプ５はすべての外パイプ３内に配設されていて同数となっている。第１及び第２の皿状容器２，４および外内パイプ３，５は図示しない接続手段によって一体となっている。また、本実施の形態では、第２の皿状容器４の内パイプ５との接続部が冷媒出口４ｂ（冷媒入口ともなる）を構成し、第２の皿状容器４の側壁４ａ上部が第２の皿状容器４への冷媒入口４ｃ（冷媒出口ともなる）となる。つまり、第２の皿状容器４に形成され冷媒出口４ｂより、第２の皿状容器４に形成された冷媒入口４ｃが上部に位置している。
【００１６】
以上の構成において、例えば、外気温が−１０〜−２０℃であって、容器本体１が露出した状態で設置されている場合、容器本体１の側壁を通じて水Ｗに外気の冷熱が伝導されると同時に、図１中、白抜き矢印で示される外気の冷熱が皿状容器２，４および外内パイプ３，５の冷媒Ｒを介して容器本体１内の水Ｗに伝導され、水Ｗは容器本体１の中央部も含めてその全体が結氷する。なお、容器本体１の周囲が断熱材で囲われていたり、地下に埋設されたものである場合には、専ら容器本体１の上面開口を通じて熱交換がなされる。
【００１７】
以下、本発明に係る製氷器の作用を具体的に説明する。容器本体１に適量の水Ｗを貯留するとともに、皿状容器２，４および外内パイプ３，５内に適量の冷媒Ｒを貯留する。冷媒Ｒは、第２の皿状容器４の側壁４ａを越える量を貯留することが必須である一方、水Ｗは第１の皿状容器２の側壁２ａの位置に至る量を貯留することが好ましい。
【００１８】
容器本体１の上面にて、外気の冷熱により第２の皿状容器４内の冷媒Ｒが冷却され、比重の重くなって、矢印に示すごとく内パイプ５内を下降し、内パイプ５の底部から外パイプ３を通り、外パイプ３及びこれに連結された冷却フィン６を通じて水Ｗとの間で熱交換が行われることにより、容器本体１内の水Ｗを冷却して氷結させる一方、外パイプ３内の冷媒Ｒは比重が軽くなって外パイプ３内を上昇して第１の皿状容器２に至り、第２の容器４の側壁４ａの上部から溢流して第２の皿状容器４内に入る。このように、本発明によれば、格別の動力を要することなく、自然に、冷却、下降、上昇の循環サイクルを繰返すことができる。
【００１９】
なお、水Ｗは氷に変態するときに若干体積膨張するため、一体となった皿状容器２，４および外内パイプ３，５を容器本体１に対して浮遊状態に配置しておくことにより、膨張圧力を吸収することができ、容器本体１の破損を未然に防止できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による製氷器にあっては、簡単な構成により、効率よく製氷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製氷器の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における平断面図である。
【符号の説明】
１  容器本体
２  第１の皿状容器
３  外パイプ
４  第２の皿状容器
５  内パイプ
６  放熱フィン
Ｗ  水
Ｒ  冷熱媒体
【図１】
2005016825.tif 000003
【図２】
2005016825.tif 000004