(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑な内周面と外周面を有する円筒状の内筒と、周方向に変位した部位にてその一部分を大径部とした複数のリング状小径部を軸方向にて等間隔に離間して形成した円筒蛇腹形状の外筒によって構成され、前記外筒を前記内筒に嵌合した状態にて同外筒の前記複数のリング状小径部が前記内筒の外周面に圧入固定され前記内筒と外筒がその嵌合部分にて炉中ろう付けによって一体にされることにより前記内筒の外周面に前記リング状小径部の間に多段の環状通路が形成されこれらの環状通路が前記リング状小径部の大径部分にて連通して冷却媒体の流通路が形成された円筒型熱交換器。
【請求項２】
前記外筒の両端に円筒状の小径部を形成して、これら小径部を前記内筒の外周面に嵌合した部分にて前記内筒と外筒を炉中ろう付けしたことを特徴とする請求項１に記載の円筒型熱交換器。
【請求項３】
前記外筒の一端部に冷却媒体の流入口を設け、同外筒の他端部に前記冷却媒体の流出口を設けたことを特徴とする請求項２に記載の円筒型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばオーガ式製氷機の冷凍系に使用し得る円筒型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒型熱交換器は例えば特開昭５５−２５７３５号公報に示されていて、この公報に示されている円筒型熱交換器は、内面及び外面が平滑な内筒と、所定範囲の内面に螺旋状の溝を有し且つ該溝の一端部と他端部には媒体の入口と出口を形成した外筒とを備え、前記溝の開口を前記内筒の外面で塞ぎ、且つ該溝以外の前記外筒の平坦部と前記内筒の外面との間に間隙を存する様に内筒と外筒を配置して前記内筒の外面と前記外筒の平坦部とをブレージング加工により結合し前記内筒の外面と前記溝によって媒体流通路を形成して成るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報の円筒型熱交換器においては、媒体流通路が螺旋状に形成されているため、媒体流通路を流れる媒体が遠心力によって主として媒体流通路の外側、すなわち外筒の螺旋状内面に沿って流れることとなり、媒体と外筒間での熱交換が十分に得られるものの、媒体と内筒間での熱交換が十分に得られなくて、媒体流通路内の媒体と内筒の内部に存在する物質間での熱交換を効率よく行うことができない。
【０００４】
本発明は、上記の問題に対処するため、平滑な内周面と外周面を有する円筒状の内筒と、周方向に変位した部位にてその一部分を大径部とした複数のリング状小径部を軸方向にて等間隔に離間して形成した円筒蛇腹形状の外筒によって構成され、前記外筒を前記内筒に嵌合した状態にて同外筒の前記複数のリング状小径部が前記内筒の外周面に圧入固定され前記内筒と外筒がその嵌合部分にて炉中ろう付けによって一体にされることにより前記内筒の外周面に前記リング状小径部の間に多段の環状通路が形成されこれらの環状通路が前記リング状小径部の大径部分にて連通して冷却媒体の流通路が形成された円筒型熱交換器を提供するものである。
【０００５】
本発明の実施にあたっては、前記外筒の両端に円筒状の小径部を形成して、これら小径部を前記内筒の外周面に嵌合した部分にて前記内筒と外筒を炉中ろう付けにより一体にするのが望ましい。この場合、前記外筒の一端部に冷却媒体の流入口を設け、同外筒の他端部に前記冷却媒体の流出口を設けて、前記流入口と流出口に冷凍配管を接続することにより冷却媒体を流通させるのが望ましい。
【０００６】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した本発明による円筒型熱交換器においては、前記外筒を前記内筒に嵌合した状態にて同外筒の前記複数のリング状小径部が前記内筒の外周面に圧入固定され前記内筒と外筒がその嵌合部分にて炉中ろう付けによって一体にされることにより前記内筒の外周面に前記リング状小径部の間に多段の環状通路が形成されこれらの環状通路が前記リング状小径部の大径部分にて連通して冷却媒体の流通路が形成される。しかして、多段に形成された環状通路に供給される冷却媒体は、各環状通路内を螺旋状通路に比して通路の外周に偏りが少ない状態にて流れ、内筒の外周面に沿っても十分に流れる。このため、媒体流通路内の媒体と内筒間での熱交換が十分に得られて、媒体流通路内の媒体と内筒の内部に存在する物質間での熱交換を効率よく行うことができる。
【０００８】
また、本発明による円筒型熱交換器は、上記の外筒を内筒に圧入嵌合してその嵌合部分にて炉中ろう付けするだけで簡単に製造できるため、作業者によるハンダ付けやガス溶接に比して、製品の品質を安定させることができるとともに、作業環境を改善することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明による円筒型熱交換器をオーガ式製氷機の冷凍系に使用した例を示していて、この円筒型熱交換器１０は、内面１１ａ及び外面１１ｂが平滑な内筒１１と、上下両端部に筒状小径部１２ａ，１２ｂを有するとともに中間部に一部分を欠いたリング状小径部１２ｃを複数個（１１個）有する外筒１２を備えている。なお、図１に示したオーガ式製氷機は円筒型熱交換器１０以外の構成（例えば、オーガ２１、上部ハウジング２２、軸受２３、下部ハウジング２４、メカニカルシール２５、連結スリーブ２６、ギヤドモータ２７及び氷放出管２８等）が周知のものである。
【００１０】
内筒１１は、熱伝達が良好で耐水性の素材、例えばステンレス鋼管にて円筒形状に形成されていて、上下両端段部１１ｃ，１１ｄには環状フランジ１３，１４が圧入固定された状態で炉内ろう付けされる（炉内ろう付けされる部位の内筒外面１１ａにはろう材が予め塗布されている）ことにより一体的に組付けられている。また、内筒１１の下部所定位置に設けたパイプ取付孔１１ｅには、内筒１１内に製氷水を給排するための給排水パイプ１５が圧入固定された状態で炉内ろう付けされる（炉内ろう付けされる部位の内筒外面１１ａにはろう材が予め塗布されている）ことにより一体的に組付けられている。なお、給排水パイプ１５には、製氷水タンク（図示省略）内の製氷水を内筒１１内に導くための給水パイプ（図示省略）と、内筒１１内の水を排水路（図示省略）に導くための排水パイプ（図示省略）が接続されるようになっている。
【００１１】
外筒１２は、薄肉金属管にて円筒蛇腹形状に形成されていて、上端部一側には媒体入口１２ｄが形成され、下端部一側には媒体出口１２ｅが形成されている。媒体入口１２ｄはハンダ付けまたはガス溶接あるいは炉内ろう付けされる入口パイプ１６と冷凍配管（図示省略）を介して冷凍系の膨張弁（図示省略）に接続され、また媒体出口１２ｅはハンダ付けまたはガス溶接あるいは炉内ろう付けされる出口パイプ１７と冷凍配管（図示省略）を介して冷凍系の圧縮機（図示省略）に接続されるようになっている。また、外筒１２の上端には、上方の環状フランジ１３の下面に密着する環状フランジ部１２ｆが形成されている。また、外筒１２の上下両端には折り曲げ加工部１２ｇ，１２ｈが形成されている。
【００１２】
ところで、本実施形態においては、内筒１１の外面１１ｂと外筒１２の筒状小径部１２ａ，１２ｂ及び多数のリング状小径部１２ｃが圧入固定され、また外筒１２の環状フランジ部１２ｆが環状フランジ１３の下面に密着した状態で、内筒１１と外筒１２が炉内ろう付けされる（このときに内筒１１に圧入固定されている両環状フランジ１３，１４及び給排水パイプ１５も同時に内筒１１に炉内ろう付けされる）ことにより、内筒１１と外筒１２が密着結合されて一体化されていて、これによって内筒１１と外筒１２間に媒体流通路Ｐが形成されている。
【００１３】
媒体流通路Ｐは、多段の環状通路Ｐ１と、これら環状通路Ｐ１で隣接する各環状通路Ｐ１を周方向に変位した部位にて連通させる連通路Ｐ２（リング状小径部１２ｃの一部を大径にした部分、すなわち小径としない部分によって形成されている）からなるもので、一端は外筒１２に設けた媒体入口１２ｄに連通し、また他端は外筒１２に設けた媒体出口１２ｅに連通している。また、媒体流通路Ｐを構成する各連通路Ｐ２が各段毎で対向位置（図示左端位置と図示右端位置）に交互に設けられていて、媒体流通路Ｐがジクザク形状とされている。
【００１４】
上記のように構成した本実施形態の円筒型熱交換器１０においては、内筒１１と外筒１２が内筒１１の外面１１ａと外筒１２の筒状小径部１２ａ，１２ｂ及び多数のリング状小径部１２ｃにて密着結合されることにより、内筒１１と外筒１２間に多段の環状通路Ｐ１とこれら環状通路Ｐ１で隣接する各環状通路Ｐ１を周方向に変位した部位にて連通させる連通路Ｐ２からなる媒体流通路Ｐが形成される。このため、媒体入口１２ｄから媒体流通路Ｐに入った媒体（冷媒）は環状通路Ｐ１と連通路Ｐ２を順次通って媒体出口１２ｅに至り、その間に或る段の環状通路Ｐ１を一方に流れた媒体が次段の環状通路Ｐ１を他方に流れて、媒体流通路Ｐを媒体がジクザクに流れる。
【００１５】
したがって、媒体流通路Ｐ内の媒体は、各環状通路Ｐ１内を螺旋状通路に比して通路の外周に偏りが少ない状態、すなわち媒体の多くが自重で各段の底面に沿って流れ、一部が内筒１１の外面１１ｂに沿って流れ、外筒１２の内面に沿って殆ど流れない状態（実験により確認されている）にて流れ、内筒１１の外面１１ｂに沿っても十分に流れる。このため、媒体流通路Ｐ内の媒体と内筒１１間での熱交換が十分に得られて、媒体流通路Ｐ内の媒体と内筒１１の内部に存在する製氷水間での熱交換を効率よく行うことができる。
【００１６】
また、本実施形態の円筒型熱交換器１０においては、媒体流通路Ｐを構成する各連通路Ｐ２が各段毎で対向位置に交互に設けられているため、媒体入口１２ｄから媒体出口１２ｅに至る媒体流通路Ｐの実質的な全長を長くすることができて、媒体の媒体流通路Ｐ内での滞留時間を十分に確保でき、これによっても熱交換効率を高めることができる。また、内筒１１と外筒１２の密着結合手段として圧入固定手段及び炉内ろう付け固定手段を採用しているため、作業者によるハンダ付けやガス溶接に比して、製品の品質を安定させることができるとともに、作業環境を改善することができる。
【００１７】
また、本実施形態の円筒型熱交換器１０においては、内筒１１と外筒１２が炉内ろう付けされるときに内筒１１に圧入固定されている両環状フランジ１３，１４及び給排水パイプ１５も同時に内筒１１に炉内ろう付けされるようにしたため、両環状フランジ１３，１４及び給排水パイプ１５を内筒１１にハンダ付けやガス溶接によって固着する場合のような内筒１１の局部加熱による歪みの発生を無くすことができて、最終工程での内筒１１の内面１１ａの寸法出し加工を不要とすることができる。
【００１８】
また、本実施形態の円筒型熱交換器１０においては、外筒１２の上下両端に折り曲げ加工部１２ｇ，１２ｈが形成されているため、各折り曲げ加工部１２ｇ，１２ｈを所要の大きさとしてろう材の保持部とすることも可能であり、各折り曲げ加工部１２ｇ，１２ｈにろう材を置いて炉内ろう付けを行えば、内筒１１の外面１１ｂと外筒１２の筒状小径部１２ａ，１２ｂとの密着結合を更に確実とすることが可能である。
【００１９】
上記実施形態においては、外筒１２の上下に単一の媒体入口１２ｄ及び媒体出口１２ｅを設けるとともに、中間部に一部分を欠いたリング状小径部１２ｃを複数個（１１個）設けて、内筒１１と外筒１２間に多段の環状通路Ｐ１とこれら環状通路Ｐ１で隣接する各環状通路Ｐ１を周方向に変位した部位にて連通させる連通路Ｐ２からなる媒体流通路Ｐ（隣接する環状通路Ｐ１を単一の連通路Ｐ２によって連通させた通路）が形成されるようにしたが、外筒１２の上下に対向する一対の媒体入口及び媒体出口をそれぞれ設けるとともに、中間部に対向する二箇所を欠いたリング状小径部を複数個（１１個）設けて、内筒１１と外筒１２間に多段の環状通路とこれら環状通路で隣接する各環状通路を周方向に変位した部位にて連通させる連通路からなる媒体流通路（隣接する環状通路を対向する一対の連通路によって連通させた通路）が形成されるようにして実施することも可能である。また、上記実施形態においては、外筒１２の上方に媒体入口１２ｄを設けるとともに外筒１２の下方に媒体出口１２ｅを設けて実施したが、外筒の上方に媒体出口を設けるとともに外筒の下方に媒体入口を設けて実施することも可能である。
【００２０】
また、上記実施形態においては、炉内ろう付けに先だって内筒１１の外面１１ｂに予めろう材を塗布して実施したが、これに代えて或いはこれに加えて外筒１２の内面に予めろう材を塗布して実施することも可能である。また、外筒１２のリング状小径部１２ｃでは外筒１２の筒状小径部１２ａ，１２ｂほどに内筒１１と外筒１２の密着結合が要求されないため、外筒１２のリング状小径部１２ｃでは圧入固定のみによる密着結合でも実施可能である。この場合には、内筒１１の外面１１ｂや外筒１２の内面に予めろう材を塗布しないで、各折り曲げ加工部１２ｇ，１２ｈにろう材を置いて炉内ろう付けを行うのが望ましい。
【００２１】
また、上記実施形態においては、本発明による円筒型熱交換器をオーガ式製氷機の冷凍系に実施した例について説明したが、本発明による円筒型熱交換器はソフトクリーム製造機、冷凍炭酸飲料製造機等他の機械にも同様に実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による円筒型熱交換器をオーガ式製氷機の冷凍系に使用した例を示す一部破断側面図である。
【図２】  図１に示した円筒型熱交換器の一部破断側面図である。
【符号の説明】
１０…円筒型熱交換器、１１…内筒、１１ａ…内面、１１ｂ…外面、１２…外筒、１２ａ，１２ｂ…筒状小径部、１２ｃ…リング状小径部、１２ｄ…媒体入口、１２ｅ…媒体出口、１２ｆ…環状フランジ部、１２ｇ，１２ｈ…折り曲げ部、１３，１４…環状フランジ、１５…給排水パイプ、Ｐ…媒体流通路、Ｐ１…環状通路、Ｐ２…連通路。
【図１】
0003983358.tif 000002
【図２】
0003983358.tif 000003