(57)【要約】      （修正有）【課題】高い効率および氷の生産量を維持し、比較上の製氷機と同等以上のエネルギー効率の製氷機を実現する。同時に、蒸発器の材料コストの節約を実現する。【解決手段】製氷機の蒸発器３０に、銅の代わりとして、アルミニウムを使用し、かつ、従来のＨＦＣ冷却剤／冷媒と比較して、改善された熱伝達輸送特性およびより高い熱容量を得ることを特に狙った代替の冷却剤／冷媒をさらに使用する製氷機である。随意に、回転式圧縮機２０が、従来の往復式圧縮機の代わりに使用され、製氷機の性能をさらに高める。【選択図】図１
2013164255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、前記圧縮機から前記蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、前記圧縮機が、ローリングピストン型装置である冷却剤／冷媒システム
を備える製氷機。
【請求項２】
前記圧縮機が、回転式ローリングピストン型密閉圧縮機である、請求項１に記載の製氷機。
【請求項３】
冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、前記圧縮機から前記蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、前記冷却剤／冷媒が、少なくとも約１０００Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．２−Ｆの強制対流熱伝達率と、０°Ｆにおける少なくとも約０．０６０Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの液体熱伝導率と、少なくとも約７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力とを有する冷却剤／冷媒システム
を備える製氷機。
【請求項４】
前記冷却剤／冷媒が、Ｒ−３２から構成される、請求項３に記載の製氷機。
【請求項５】
前記冷却剤／冷媒が、Ｒ−４１０−Ａから構成される、請求項３に記載の製氷機。
【請求項６】
冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、前記圧縮機から前記蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、前記蒸発器が、アルミニウムから構成される冷却剤／冷媒システム
を備える製氷機。
【請求項７】
前記蒸発器が、ろう付けされたアルミニウムまたは鋳造アルミニウムである、請求項６に記載の製氷機。
【請求項８】
前記蒸発器が、ろう付けされたアルミニウムであり、被覆される、請求項７に記載の製氷機。
【請求項９】
前記蒸発器が、無電解ニッケル被覆および電着される高分子被覆から選択される被覆によって被覆される、請求項８に記載の製氷機。
【請求項１０】
冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、前記圧縮機から前記蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、前記蒸発器が、アルミニウムから構成され、前記冷却剤／冷媒が、少なくとも約１０００Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．２−Ｆの強制対流熱伝達率と、０°Ｆにおける少なくとも約０．０６０Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの液体熱伝導率と、少なくとも約７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力とを有し、前記圧縮機が、回転式圧縮機である冷却剤／冷媒システム
を備える製氷機。
【請求項１１】
約８７％〜８９％のアルミニウム含有量と、約１１％〜１３％のシリコン含有量とを有するアルミニウム合金から構成されたろう付け用材料によってろう付けされ、かつ、無電解ニッケル被覆および電着される高分子被覆から選択される被覆によって被覆された、被覆およびろう付けされたアルミニウムから構成される、製氷機において使用するための蒸発器。
【請求項１２】
アルミニウムから構成された蒸発器の上に水を流すこと、および、少なくとも約１０００Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの強制対流熱伝達率と、０℃における少なくとも約０．０６０Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの液体熱伝導率と、少なくとも約７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力とを有する冷却剤／冷媒を用いて、前記蒸発器を冷却することを含む、製氷機において氷を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年２月９日に提出された米国特許仮出願第６１／５９６，７６０号明細書の優先権を主張するものである。
本開示は、一般に、製氷機に関し、より詳細には、蒸発器における銅の代替物としてのアルミニウム、ならびに、従来のＨＦＣ冷却剤／冷媒よりも改善された熱伝達輸送特性およびより高い熱容量を得ることを特に狙った代替の冷却剤／冷媒との組み合わせと共に、様々なタイプの圧縮機を用いる製氷機に関する。結果として得られる製氷機は、所定のサイズの製氷機にとっての高い効率および氷の生産量を維持し、同様のサイズの従来の現在使用されている製氷機と同等以上のエネルギー効率を実現し、一方、同様のサイズの、従来の、および現在使用されている製氷機の蒸発器において一般に使用されている銅と比較される、アルミニウムによってもたらされるより低い密度、より低い金属コスト、およびより低い単位あたりの重量の複合効果に起因する、蒸発器に関する材料コストの節約を実現する。
【背景技術】
【０００２】
製氷機は、商用運転において立法形状の氷を供給するために広く使用されている。一般に、製氷機は、大きな冷却面上に水を流すことによって大量の氷を生産する。冷却面は、蒸発器のコイルと熱的に結合されており、蒸発器のコイルは、同様に冷凍システムと結合されている。冷却面、すなわち、蒸発器は、通常、その面上に多数の窪みを含み、そこに、面上を流れる水は集まることができる。一般に、窪みは、熱伝導率の高い金属板の、型形成された凹部である。水は、窪み上を流れるときに、氷に凍結する。
【０００３】
氷を採取するために、蒸発器は、蒸発器のコイル中を流れる熱蒸気によって加熱される。蒸発器プレートは、蒸発器から氷を採取するのに十分な温度まで加温される。蒸発器の面から解放されると、大量の角氷が、生産され、氷貯蔵容器内に落下する。一般的な製氷機によって生産された角氷は、形状に関して正方形または矩形であり、幾分薄いプロファイルを有する。三次元の立方体の形状を有するよりも、角氷は、多くの場合、タイルの形状に形成され、幅および奥行との比率／アスペクトに対し小さな高さを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、従来の製氷機において使用されている格子状の蒸発器には、銅が、基材として使用されている。また、一般に、Ｒ−４０４Ａおよび１３４ＡなどのＨＦＣタイプの冷却剤／冷媒が、従来の機械では使用されている。蒸発器の材料としての銅と、従来のＨＦＣタイプの冷却剤／冷媒との組み合わせは、銅の優れた熱伝導率およびＲ−４０４ＡおよびＲ−１３４Ａ用の圧縮機の容易に利用可能な供給が一因となり、この産業では標準となっている。しかしながら、銅の密度は、いくつかの可能な選択肢と比べて高く、また、銅は、次第に高価になってきている。これらの２つの特性の結果として、製氷機は、過度に重く、高価である。
【０００５】
銅の代替物が存在する。しかしながら、銅と同等の高い熱伝導率を有する他の金属は、一般に、銅と比べてより密度があり、ポンド当たりのコストがより高く（銀および金は２つの例である）、重量／コストの低減の可能性を示さない。アルミニウムは、理論上は、製氷機の蒸発器において使用される銅の代替材料となるが、そのより低い熱伝導率およびより高い熱容量特性は、製氷機の性能に損失をもたらす。アルミニウムのより低い熱伝導率は、アルミニウムの蒸発器の金属にわたるより大きな温度差のゆえに、凍結サイクル中に冷凍システムをより過酷に動作させる。採取サイクル中、より低い熱伝導率およびより高い熱容量（低い熱拡散率）の複合効果は、銅と比較して、アルミニウムの蒸発器のより遅い加温の速度の原因となる。これらの２つの特性の複合効果は、最終的には、アルミニウムが蒸発器用の基材として考えられた際のより長い採取サイクルおよびサイクル全体の効率へのその後の不利益のゆえに、より低い氷の生産量へ転換される。蒸発器の金属としてのアルミニウムのより低い熱力学性能を補うために、理論上は、その能力および効率を改善するために、圧縮機の仕様を変更すること、または、熱伝達能力を増やすために、蒸発器の表面積を拡大することが可能であるが、これらの修正は、コストを増大させ、また、製氷機それ自体のサイズおよび重量を増大させる可能性がある。製氷機には、特定の面積しか割り当てることができないので、サイズのいかなる増大も、ファーストフード店などの商業施設でのこのような製氷機の使用の障害となる。
【０００６】
これまで、製氷機には、回転式圧縮機は採用されてこなかった。回転式圧縮機は、商用製氷機に使用されてきた密閉型の往復式およびスクロール式の圧縮機とは、２つの点で、すなわち、１）圧縮機のシェル内のガス容積が、往復式またはスクロール式の圧縮機の場合に見られる低い側圧の代わりに、回転式圧縮機を有するシステムサイクルに関しては高い側圧にあり、および、２）サクションガスが、密閉往復式圧縮機の場合に採用されている圧縮機のシェル容積内に間接的に進入する代わりに、回転式圧縮機の圧縮チャンバ内に直接進入する点で、根本的に異なっている。これらの相違は、歴史的に見て、商用製氷機への回転式圧縮機の応用の障害であると見られてきた。Ｒ−４１０Ａの冷却剤／冷媒は、吐出ガスの温度およびより高い作動圧力に関する懸念から、その優れた輸送特性によってもたらされる利益に関して適切に考慮されることなく、商用製氷機では使用されてこなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本開示は、蒸発器の基材としてより低コストの銅の代替物を用いることのできる製氷機を提供する。
【０００８】
本開示は、信頼性または適切な機能を何ら損なうことなく、製氷機の蒸気圧縮サイクルへの作業入力（ｗｏｒｋ  ｉｎｐｕｔ）として回転式圧縮機を初めて採用することをさらに提供する。
【０００９】
本開示は、蒸発器に関してより低コストの銅の代替物を用いるが、それでも、銅の蒸発器が使用された場合と比較して、比較的同等の採取サイクルおよびサイクル全体の生産効率によって、氷の生産量を維持する製氷機をさらに提供する。
【００１０】
本開示は、蒸発器の基材としてより低コストの銅の代替物を備えることのできる製氷機、および、より軽量な製氷機をさらに提供する。
【００１１】
本開示は、蒸発器として銅を用いた従来の製氷機と同等の生産量であるが、同等以上のエネルギー効率である製氷機をさらに提供する。
【００１２】
最後に、本開示は、製氷機キャビネットの全体的な物理サイズを維持し、さらに、同じサイズの各氷を氷の最終消費者に提供するために、蒸発器アセンブリに関して同じ幾何学的構造（高さ、幅、および奥行の全体）、および、さらに、格子状の蒸発器の立法形状のセルを形成する仕切り条片の間隔を維持することを提供する。製氷機によって占有される物理空間に関連する価値、ならびに、立方体の寸法および重量に関連する価値が存在するので、これらは、銅のアルミニウムへの置き換えの成功にとって、重要である。
【００１３】
上記および他の利点は、出願人の本開示によって達成され、そこでは、回転式圧縮機を採用し、かつ、蒸発器の基材としてアルミニウムを使用する修正された製氷機が開発されてきた。銅の蒸発器と同様に製氷機および角氷の同じ幾何学的構造を保ち、さらに、角氷の採取、サイクル効率、およびエネルギー使用を維持しながらの、回転式圧縮機の信頼性のある応用、および、蒸発器におけるアルミニウムの使用は、出願人の新規な手法によって達成された。
【００１４】
本開示の実施形態の１つでは、製氷機において使用される冷却液に対する代替の手法であって、改善された熱輸送特性を有する冷却剤／冷媒を選択する手法が、提供される。製氷機の蒸発器にとって興味のある主要な輸送特性は、蒸発（凍結サイクル）および凝縮（採取サイクル）の双方に関する二相熱伝達率、ならびに、気相および液相に関する熱伝導率である。冷却剤／冷媒と蒸発器との間の熱伝達を改善することによって、温度差が低減され、採取中の熱伝達の速度が、増大され得る。これらの効果は、蒸発器にアルミニウムを使用する際の、金属特性の変化の影響を相殺する。最終成果は、より低コストだが、能力または効率におけるいかなる損失もなく、また、製氷機の物理サイズの全体におけるいかなる増大もない製氷機である。
【００１５】
本開示の追加的な実施形態では、圧縮機の選択が、改善された熱輸送特性を有する選択された冷却剤／冷媒に関連するより高い作動圧力およびより高い容積能力に基づいている製氷機が提供される。これらの冷却剤／冷媒を用いる、変位がより小さいタイプの密閉往復式圧縮機を使用することが可能である一方で、圧縮機のシェルおよび内部の機械部品は、選択された冷却剤／冷媒に起因するより高い圧力および力に対応するよう再設計されなければならない。好ましくは、および、随意に、蒸気圧縮工程のためにローリングピストンを採用した回転式圧縮機が、本開示では使用される。これらは、選択された冷却剤／冷媒と共に使用された場合に、密閉封止されたピストン型往復式圧縮機に優る特有の利点を有する。回転式圧縮機の圧縮空間内のより小さな死容積およびより小さな漏れ経路は、圧縮機の効率に対するより高い密度および作動圧力の影響を低減する。より小さな圧縮機のシェルは、より小型な圧縮機構のゆえに、圧縮機のシェルの材料コストに対するより高い作動圧力の影響を同様に低減する。
【００１６】
本開示のさらに別の実施形態では、回転式圧縮機が、高温のガスが蒸発器に供給される際に製氷機の採取サイクル中に吸込ポートに進入する多量の液状の冷却剤／冷媒を受け入れないことを確実にするために、製氷機の作動サイクルが、熱膨張弁の設定および冷却剤／冷媒の充填と共に、熱力学サイクルにおいて採用される熱交換器（最も注目に値するのは、サクション液体熱交換器（ｓｕｃｔｉｏｎ−ｌｉｑｕｉｄ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）（ＳＬＨＸ）のサイズ調整によって、最適化されている。また、このことは、凍結サイクル中のサクションガスの状態が、回転式圧縮機の作動限界内で冷却剤／冷媒（例えば、Ｒ−４１０ＡまたはＲ−３２）の吐出温度を制御するために十分低い冷却剤／冷媒のエンタルピーを有することを確実にする。
【００１７】
したがって、その特定の実施形態の１つでは、本開示は、冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、圧縮機から蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、圧縮機が、ローリングピストン型装置である冷却剤／冷媒システムを備える製氷機を提供する。
【００１８】
さらに、別のその特定の実施形態では、本開示は、冷却剤／冷媒と、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、サクション液体熱交換器と、圧縮機から蒸発器に高温ガスを向かわせるための高温ガス弁と、これらを相互連結する配管とを備え、蒸発器が、アルミニウムから構成され、冷却剤／冷媒が、少なくとも約１０００Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの強制対流熱伝達率と、０°Ｆにおける少なくとも約０．０６０Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの液体熱伝導率と、少なくとも約７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力とを有し、圧縮機が回転式圧縮機である冷却剤／冷媒システムを備える製氷機を提供する。
【００１９】
本開示のさらなる詳細、特徴、および利点は、図面を用いた、実施形態に関する以下の説明から帰結する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】製氷機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本開示の主題であるような製氷機の冷却剤／冷媒システムの一般的なフロー略図を描いている。図１では、冷却剤／冷媒を含む閉じた冷却剤／冷媒システム１０が存在し、そこでは、圧縮機２０に、適切なガスの冷却剤／冷媒が、適正な水準で充填されている。圧縮機２０は、冷却剤／冷媒の圧力、したがって、温度を上昇させる。冷却剤／冷媒は、圧縮機２０から出ると、圧縮機２０がシステム全体を加圧しているため、高圧の冷却剤／冷媒がその熱を放出し、液化する凝縮器３０まで通過させられる。高圧の冷却剤／冷媒は、環境との周囲熱交換によって、その熱を放出するが、このことは、高圧の冷却剤／冷媒が凝縮器の蛇行状コイルを通過するときに生じる。冷却剤／冷媒は、高圧の液体として凝縮器から出ると、サクション液体熱交換器（ＳＬＨＸ）を通過するが、そこで、凝縮器を出た液状の冷却剤／冷媒の温度およびエンタルピーが、製氷機の蒸発器から出る冷却剤／冷媒との熱交換によって、さらに減少する。次に、液状の冷却剤／冷媒は、膨張弁４０まで流れる。膨張弁４０は、「凝縮器」側（冷却剤／冷媒の流れが凝縮器から来るシステムの側に）、および、「蒸発器」側（冷却剤／冷媒の流れが蒸発器に進むシステムの側に）を有すると言うことができる。高圧の液状の冷却剤／冷媒は、膨張弁４０を通過する際の圧力降下によって、膨張弁４０を通過させられるので、液状の冷却剤／冷媒は、即座に沸騰し、蒸発器５０から熱を得て、蒸発器５０を冷却する。蒸発器５０の表面には、複数のセル（図示せず）が配置されており、該複数のセルに、水が流れ、薄層内で繰り返し凍結し、これにより、実質的に寸法の均一な角氷が生み出される。電子センサ（図示せず）によって決定される間隔で、高温ガス電磁弁６０は、圧縮機２０から蒸発器５０の入口に高温の吐出ガスを向かわせるために開かれ、これにより、氷と蒸発器５０の表面との接点の氷を溶かすのに十分な温度に蒸発器５０が加温され、こうして、蒸発器５０上に形成された氷の厚板が、製氷機の下方に配置された貯蔵容器内に解放される。蒸発器５０を通過した後、冷却剤／冷媒のガスは、ＳＬＨＸを通過して流れ、そこで、冷却剤／冷媒のガスは、凝縮器３０から出る液体によって加温され、次いで、圧縮機２０の吸込口に流れる。
【００２２】
本開示の蒸発器５０は、既に言及されたように、アルミニウム、または、アルミニウムを含有する合金から作製され得る。「アルミニウム」の意味の範囲内で、蒸発器５０には任意の一般的な合金群を使用することが可能である。最も好ましい合金は、コストおよびろう付け性能の理由からは３０００系であり、シート材料のための機械的強度の理由からは６０００系であり、ダイカスト材料のためには４０００系である。合金の選択は、所望の特定の性能特性、および、見込まれる製造性能に依存する。ろう付けされた蒸発器５０に関して、任意の特定の用途において重要であり得る特性は、仕切りの端部のすべてとパンとの結合（ギャップ制御）、めっき／被覆と適合する、ろう付け後の表面の化学的性質（めっき／被覆が施される場合）、凍結融解サイクルの使用期限にわたる、ろう付けされた接合部の耐久性、格子表面に関する寸法制御、および、工程管理限界を含むが、これらに限定されない。また、蒸発器５０は、鋳造アルミニウム、または、鋳造アルミニウム合金であってもよい。鋳造される蒸発器５０は、ろう付けされる蒸発器５０と比較して、より少ない製造工程および生産工程で済むという利点を有するが、鋳造アルミニウムの厚さを制御する際の難点を有する。さらに、鋳造アルミニウムの蒸発器５０は、多くの場合、鋳型への溶融したアルミニウムの流れおよび移動を改善するために添加剤を必要とし、これらの添加剤の一部は、蒸発器５０の熱伝達特性を同様に時として抑制するか、または、制限する絶縁体であるという特性を有する。現時点では、ろう付けされた蒸発器５０が好ましく、また、ろう付け用材料は、ベースのアルミニウムの蒸発器５０の溶融温度を下回る約５０℃の溶融温度を有するアルミニウム合金であることが好ましい。一般的な好ましいアルミニウムろう付け用合金は、４０００系のアルミニウム合金である。これらの合金は、合金の融解温度を低下させる合金化元素として、比較的高い割合のシリコンを有する。これらの合金のろう付け温度に関して１１００°Ｆ付近で比較的狭いウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）が存在する。ろう付けされるベースアルミニウム材料の融解温度が超えられないように、温度は、ろう付け工程中、この狭いウィンドウ内に制御されなければならない。一般的なろう付け用合金の組成および性質は、以下に示されている。この材料は、箔またはペーストの形態としての、シートアルミニウム上の有効な被膜である。現時点で好ましいろう付け用材料の組成は、約８７％〜８９％の間のアルミニウム含有量と、約１１％〜１３％のシリコン含有量と、最大で約０．０５％の他の少量の元素（各）の含有量と、最大で約０．１５％の他の少量の元素（合計）の含有量とを有する４０４７アルミニウム合金である。このタイプの合金が有する物理的性質は、約１０７０°Ｆ（５７７℃）の融点、約１０８０°Ｆ（５８２℃）の流動点、約１０８０°Ｆ〜１１２０°Ｆ（５８２℃〜６０４℃）の間のろう付け範囲、約２．６６の比重、および、約０．０９６ｌｂｓ／ｉｎ３の密度である。
【００２３】
蒸発器５０は、被覆されないままであってもよいし、または、使用のために被覆されてもよい。被覆／めっきされる、アルミニウムの蒸発器５０に関して、めっきまたは被覆の工程の前の表面の準備工程、めっき／被膜の形成および浴化学、工程ステップおよび工程パラメータの制御限界、耐久性試験中の、めっき／被覆の失敗の解析、ならびに、必要に応じて、被覆／めっきのＦＤＡの認可を含む、表面の化学的仕様の開発は、用途に応じて有用であってもよい。蒸発器５０に有用な被膜のなかには、ニッケル被覆（好ましくは、無電解ニッケル被覆）および有機高分子ベースの被覆がある。無電解ニッケルまたは他の金属の無電解被覆は、当該技術分野において知られており、また、任意のこのような被覆は、念頭にある用途に基づいて選択されてもよい。無電解ニッケル被覆を選択する際、上記した要因が、念頭に置かれるべきである。本開示において有用な有機高分子ベースの被覆もまた、当該技術分野において知られており、時として「電着被覆」と呼ばれている。電着被覆は、様々なタイプの被膜を導電性表面に施す方法である。利用される被膜の成分は、水中に分散しており、特別な槽に入れらている。洗浄および任意の他の必要な準備の後、被覆される部分が槽内に浸され、被覆が電流の作用によって施される。必要とされる厚さだけ被覆した後、この部分が槽から取り出され、余分な被膜は、洗い流され、再利用される。施された被覆は、その性能特性を得るために、硬化（例えば、高温で焼成することによって）される。この後者の手法に有用な被覆のなかには、セラミック酸化物をさらに含有してもよい、フッ素ベースの高分子に基づく有機高分子ベースの被覆がある。このような被覆は、Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｒｏａｄ，Ｃｏｌｅｓｈｉｌｌ，ＵＫ所在のＬＶＨ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ社などの周知の供給業者から得られてもよい。
【００２４】
Ｒ−３２に基づく冷却剤／冷媒は、Ｒ−３２の優れた輸送特性および比湧出量のゆえに、蒸発器５０にとって重要な改善された熱輸送特性の目標特性を実現する。上記したように、これらの特性は、蒸発（凍結サイクル）および凝縮（採取サイクル）の双方に関する二相熱伝達率、ならびに、気相および液相に関する比熱を含む。ＨＦＣ−３２またはＲ−３２とも呼ばれるジフルオロメタンは、ジハロゲノアルカン群（ｖａｒｉｅｔｙ）の有機化合物である。これは、４つの水素原子のうちの２つが、フッ素原子によって置換されている点を除いて、メタンに基づいている。したがって、化学式は、通常のメタンのＣＨ４の代わりに、ＣＨ２Ｆ２である。ジフルオロメタンは、オゾン破壊能が０（ｚｅｒｏ  ｏｚｏｎｅ  ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）である冷却剤／冷媒である。ジフルオロメタンとペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）との共沸性（５０重量％／５０重量％）混合物は、Ｒ−４１０Ａとして知られており、新しい冷却剤／冷媒システム、とりわけ、空調設備における様々なクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）の一般的な代替物である。ジフルオロメタンとペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）とテトラフルオロエタン（Ｒ−１３４Ａ）との共沸性混合物は、混合物の実際の組成構成に応じてＲ−４０７Ａ〜Ｒ−４０７Ｅとして知られている。Ｒ−３２に基づく他の混合物が同様に知られている。Ｒ−４１０Ａは、現時点の商業的に利用可能な好ましい選択肢であるが、見込まれる安全区分および建築基準の変更により、Ｒ−３２および純粋なＲ−３２を含有する他の混合物が、適切な選択肢となる可能性がある。
【００２５】
既に述べたように、目標の氷の生産能力およびエネルギー効率を得るために必要とされる輸送特性を実現するために主成分としてＲ−３２を採用する、たくさんの冷却剤／冷媒の混合物が存在し得る。冷却剤／冷媒が考慮されるべきであり、かつ有すべきである主要パラメータは、少なくとも約１０００Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．２−Ｆの強制対流熱伝達率、０°Ｆにおける少なくとも約０．０６０Ｂｔｕ／ｈｒ．−ｆｔ．−Ｆの液体熱伝導率、および、少なくとも７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力である。Ｒ−４１０Ａは、１１００の強制対流熱伝達率、０．０６３の液体熱伝導率、および、７５Ｂｔｕ／ｆｔ．３の容積冷凍能力を有する。また、冷却剤／冷媒は、冷却剤／冷媒が蒸発するか、または、凝縮するときに、ゾーエトロープ（ｚｏｅｔｒｏｐｅ）の温度勾配（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｇｌｉｄｅ）のゆえに、蒸発器５０に生じ得るいかなる性能低下を避けるために、純粋成分または共沸性混合物であるべきである。
【００２６】
Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−３２、または、Ｒ−３２に基づいて混合された他の冷却剤／冷媒の選択は、Ｒ−４１０Ａまたは他のＲ−３２ベースの冷却剤／冷媒と関連するより高い作動圧力およびより高い容積能力に基づく圧縮機の選択を必要とする。Ｒ−４１０Ａと共に、変位がより小さなタイプの密閉往復式圧縮機を使用することが可能である一方で、圧縮機のシェルおよび内部の機械部品が、商用製氷機のために従来の産業で選択されていたＲ−４０４Ａと比較した際の、Ｒ−４１０Ａに起因するより高い圧力および力に対応するよう再設計される場合、蒸気圧縮工程のためにローリングピストンを採用する回転式圧縮機は、Ｒ−４１０ＡまたはＲ３２と共に使用される場合に、往復式圧縮機に優る特有の利点を有する。回転式圧縮機の圧縮空間内のより小さな死容積およびより小さな漏れ経路が、圧縮機の効率に対するより高い密度および作動圧力の影響を低減する。より小さな圧縮機のシェルは、より小型の圧縮機構のゆえに、圧縮機のシェルの材料コストに対するより高い作動圧力の影響を低減する。商用製氷機への回転式圧縮機の導入は、コスト効率が高く、かつ信頼性が高い冷凍システムを可能とする。特定の回転式圧縮機の選択は、製氷機のサイズおよび能力に依存する。製氷機への回転式圧縮機の信頼性の高い適用は、採取サイクル中に圧縮機の吸込ポートに進入する液状の冷却剤／冷媒の量、および、凍結サイクル中に圧縮機の吸込ポートに進入する過熱の度合いの正確な制御を必要とする。
【００２７】
回転式圧縮機の代替物は、スクロール式圧縮機および往復式圧縮機を含む。スクロール式圧縮機は、圧縮空間内の死容積を除去するが、回転式圧縮機よりも変位に対してより大きな漏れ経路を有し、大部分の製氷機に適切なより小さなサイズであり、より低効率であり、また、製造するのにより費用が掛かる。上で述べたように、往復式圧縮機は、圧縮機に固有の死容積と組み合わされた、製氷機に関する相対的な高圧力比に起因して、著しく低効率である。さらに、Ｒ−４１０Ａに関する蒸気の高圧力比および低い比熱に起因して、往復式圧縮機に関する吐出温度限界が存在する。
【００２８】
（好ましい実施形態の説明）
次に、本開示は、以下の例を参照しながら説明される。これらの例は、当業者に対して本開示の実践をより完全に説明するためのものである。これらの例は、上で説明され、かつ、後に続く特許請求の範囲に包含されるような本開示の全範囲を限定していない。
【００２９】
以下の例は、ろう付けされた構成および無電解ニッケルめっきを有する、３０００系のアルミニウムから作製されたアルミニウムの蒸発器、Ｒ−４１０Ａの冷却剤／冷媒、ならびに、回転式圧縮機（ロータリ（Ｒｏｔａｒｙ）１２４−ＹＶ／６Ａ７）を用いた本開示の製氷機と、本開示によって教示された修正を有していない製氷機の同様の一般モデルとの氷の生産量およびエネルギーの使用量を比較している。本開示の修正を有していない比較上の製氷機は、銅の蒸発器、Ｒ−４０４Ａの冷却剤／冷媒、および往復ピストン圧縮機（Ｍａｎｉｔｏｗｏｃ社のＳＹ０４５２Ａ−１６１ベースライン（Ｂａｓｅｌｉｎｅ））を使用する。氷は、様々な空気／水の温度の生産プロトコルで生産された。５０°Ｆおよび７０°Ｆの空気の温度に対して、水の温度は５０°Ｆであり、９０°Ｆの空気の温度に対して、水の温度は７０°Ｆであり、および、１１０°Ｆの空気の温度に対して、水の温度は９０°Ｆであった。５０°Ｆ／５０°Ｆの温度の組み合わせのとき、本開示に係る製氷機は、２４時間あたりに、比較上の製氷機の４４０ｌｂｓの氷に対して、４５８ｌｂｓの氷を生産した。７０°Ｆ／５０°Ｆの温度の組み合わせのとき、本開示に係る製氷機は、２４時間あたりに、比較上の製氷機の４４２ｌｂｓの氷に対して、４５０ｌｂｓの氷を生産した。９０°Ｆ／７０°Ｆの温度の組み合わせのとき、本開示に係る製氷機は、２４時間あたりに、比較上の製氷機の３４６ｌｂｓの氷に対して、３７８ｌｂｓの氷を生産した。１１０°Ｆ／９０°Ｆの温度の組み合わせのとき、本開示に係る製氷機は、２４時間あたりに、比較上の製氷機の２６７ｌｂｓの氷に対して、２９１ｌｂｓの氷を生産した。以下に、結果が、グラフ形式で示されている。
【表１】
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【００３０】
以上の詳細な説明では、本開示の特定の実施形態が、その好ましい実施形態に関連して説明された。しかしながら、上記の説明が、本開示の特定の実施形態または特定の使用に特有のものであるという点で、これは、例示のみを意図されており、例示的な実施形態の簡明な説明を与えているにすぎない。したがって、本開示は、上述された特定の実施形態に限定されず、それどころか、本開示は、添付の特許請求の真正な範囲内に含まれるすべての代替例、修正例、および均等物を含んでいる。本開示の様々な修正例および変形例は、当業者には自明となるであろう。このような修正例および変形例が、本願の範囲ならびに特許請求項の主旨および範囲に含まれるべきであることが、理解されるべきである。
【図１】
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【外国語明細書】
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