| 【発明の名称】 |
オ―ガ式製氷機 |
| 【発明者】 |
【氏名】坂野 慎哉
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| 【要約】 |
【課題】オーガの撓み量を減らして、オーガの刃先とシリンダ内面との間のクリアランスを減らすことにより製氷能力を向上させながら、オーガのかじりを防止することができる、オーガ式製氷機を提供することを課題とする。
【解決手段】オーガ４５の側部のうち、螺旋刃６９の上端７１の下方に位置する部分には、オーガの長手方向に延長した第１の補強梁７３が設けられている。また、第１の補強梁とオーガ周方向に約１８０度離隔した位置には、オーガの長手方向に延長した第２の補強梁７５が設けられている。これにより、氷圧縮時、オーガに一方向的にかかる荷重に対して補強効果が得られ、オーガの撓みが減少する。よって、螺旋刃とシリンダ内面との間のクリアランスを減らし製氷能力を向上させながら、オーガのかじりを防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シリンダ内面の氷層をオーガの外周面に形成された螺旋刃で掻き取り、掻き取られた氷を前記螺旋刃により前記オーガ上方に設けられた氷圧縮路に向けて搬送し、該氷圧縮路で圧縮氷を生成するオーガ式製氷機において、前記螺旋刃の上端下方に位置する前記オーガの側部及びこの側部とオーガ周方向に約１８０度離隔した位置の前記オーガの側部の少なくとも一方に、オーガの長手方向に延長する耐座屈手段が設けられていることを特徴とするオーガ式製氷機。
【請求項２】 シリンダ内面の氷層をオーガの外周面に形成された１条の螺旋刃で掻き取り、掻き取られた氷を前記螺旋刃により前記オーガ上方に設けられた氷圧縮路に向けて搬送し、該氷圧縮路で圧縮氷を生成するオーガ式製氷機において、前記オーガの上部外周面には、前記氷圧縮路に氷を押し込むための複数の押し込み部材が設けられており、これらの押し込み部材は相互にオーガ周方向に等間隔で離隔していることを特徴とするオーガ式製氷機。
【請求項３】 前記押し込み部材は２つ設けられており、その一方は前記螺旋刃の上端部分からなり、これら押し込み部材の上端部は、相互にオーガ周方向に約１８０度離隔していることを特徴とする請求項２に記載のオーガ式製氷機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーガ式製氷機に関し、特にそのオーガに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６に、従来のオーガ式製氷機の正面図を示す。オーガ式製氷機１の製氷室となるシリンダ３の外周には、冷媒が流通する冷却パイプ５が螺旋状に巻かれている。一方、シリンダ３の内部には、回転可能なオーガ７がシリンダ３と同軸に配設されている。シリンダ３の上部には、押圧頭９が固定されている。また、オーガ７は、図７及び８に示されるように、その外周に、螺旋状に延びる１条の刃１１を有する。シリンダ３内に供給された製氷水は、冷却パイプ５によって冷却され、シリンダ３の内周壁に沿って筒状に氷結する。また、シリンダ３内ではオーガ７が回転しているので、シリンダ３の内周壁に氷結した氷１３は、オーガ７の螺旋刃１１により掻き取られる。掻き取られた氷１４は、シャーベット状となり、オーガ７の回転に伴い螺旋刃１１の上面に載せられてシリンダ３上方に搬送される。シャーベット状の氷は、押圧頭９に形成された氷圧縮路を通過するのに伴い、柱状に分断されながら適当な硬度に圧縮される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来のオーガ式製氷機１においては、製氷中にオーガ７に作用する偏荷重によってオーガ７が軸心方向と垂直な向きに撓み、螺旋刃１１の刃先とシリンダ３内面とが接触してしまう、いわゆる「かじり」が発生する恐れがあった。そして、かじりが発生すると、それらの接触が金属同士の接触であるメタルコンタクトであるため、正常な製氷運転時に予定される負荷をはるかに上回る負荷が回転機構に作用し、極端な場合、オーガの折れ、ギヤードモータの破損など、機械的な破損が起こる可能性があった。
【０００４】このようにオーガ７の螺旋刃１１が１条のものにおいては、かじりを引き起こす第１の要因として、オーガ７の螺旋刃１１がシリンダ３内面で成長する氷を掻き取る際に発生するラジアル荷重が挙げられる。
【０００５】ここで、オーガ７に発生する荷重がこのラジアル荷重だけであると仮定すると、オーガ７の撓み量の時間的な変化は、無負荷の状態すなわちオーガ７が氷の掻き取りを行っていない状態をオーガ撓み量０の基準として、図９に示されるようになる。このようなオーガの撓みは、オーガ７自体の回転及びシリンダ３内面での氷の成長のアンバランスによって、螺旋刃１１の刃先が氷を掻き取る際に、掻き取る氷の量すなわち厚みが一定でないため、刃先の各部に発生するラジアル荷重が均等ではなくなることによる。上記仮定のように、製氷中螺旋刃１１に作用する荷重がラジアル荷重だけであるならば、それによるオーガ７の撓み量を見越して螺旋刃１１の刃先とシリンダ３内面との間のクリアランスを設定しておけば、かじりを回避することは可能である。その一方で、このクリアランスをあまり大きく採りすぎると製氷能力の低下につながるので、クリアランスは必要最小限であることが望ましい。
【０００６】しかしながら、実際の製氷運転中には、ラジアル荷重だけでなく、オーガ７の軸心方向と平行な鉛直方向の荷重がオーガ７に作用することが分っており、この鉛直方向の荷重がかじりを引き起こす第２の要因として挙げられる。すなわち、図１０に示されるように、適当な硬度の氷を形成するよう押圧頭９に設けられた複数の氷圧縮路１５に、シャーベット状の氷を押し込み圧縮する過程においては、氷１７を圧縮路１５に押し込む際の反力がオーガ７上部に作用し、螺旋刃１１の上端１９という一箇所でこの反力を受けることになる。そして、かかる鉛直方向の第２の荷重は、オーガ７の座屈を生じさせ、図１１に示されるように、常に螺旋刃１１の上端１９とオーガ周方向に１８０度離隔した側（１８０度対向側）のオーガ７の側部が回転半径方向外側に突出するように、オーガ７を撓ませる。この鉛直方向荷重により、オーガの撓み量は、図１２に示されるようになる。
【０００７】したがって、実際の製氷運転中には、図９に示されるラジアル荷重による撓み量と図１２に示される鉛直方向荷重による撓み量とを合成した、図１３に示されるような撓み量がオーガ７に生じる。これは、図９の撓み量が螺旋刃１１の上端１９と１８０度対向する側にシフトしたものであり、最大撓み量が増加することになる。よって、実際にかじりを防ごうとすると、ラジアル荷重により発生する撓み量に、氷圧縮過程で起こる鉛直方向荷重による撓み量をプラスしただけのクリアランスを、螺旋刃の刃先とシリンダ内面との間に設ける必要があり、より大きなクリアランスを採用する分、上述したように製氷能力の低下を強いられることになる。
【０００８】なお、製氷能力を向上させる態様として、冷凍回路の能力を上げた上で、図１４に示されるような２条の螺旋刃２１を有するオーガ２３を使用するものが考えられるが、本来１条の螺旋刃でも十分なものをあえて２条にすることは製作加工面でのデメリットや重量増加などの新たな問題を伴うことになる。
【０００９】本発明は、上述したような従来の問題を解決するためになされたものであり、オーガの撓み量を減らして、オーガの刃先とシリンダ内面との間のクリアランスを減らすことにより製氷能力を向上させながら、オーガのかじりを防止することができる、オーガ式製氷機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明は、シリンダ内面の氷層をオーガの外周面に形成された螺旋刃で掻き取り、掻き取られた氷を前記螺旋刃により前記オーガ上方に設けられた氷圧縮路に向けて搬送し、該氷圧縮路で圧縮氷を生成するオーガ式製氷機において、前記螺旋刃の上端下方に位置する前記オーガの側部及びこの側部とオーガ周方向に約１８０度離隔した位置の前記オーガの側部の少なくとも一方に、オーガの長手方向に延長する耐座屈手段が設けられていることを特徴とする。また、同目的を達成するための別の手段として、本発明は、シリンダ内面の氷層をオーガの外周面に形成された１条の螺旋刃で掻き取り、掻き取られた氷を前記螺旋刃により前記オーガ上方に設けられた氷圧縮路に向けて搬送し、該氷圧縮路で圧縮氷を生成するオーガ式製氷機において、前記オーガの上部外周面には、前記氷圧縮路に氷を押し込むための複数の押し込み部材が設けられており、これらの押し込み部材は相互にオーガ周方向に等間隔で離隔していることを特徴とする。また、前記押し込み部材は２つ設けられており、その一方は前記螺旋刃の上端部分からなり、これら押し込み部材の上端部は、相互にオーガ周方向に約１８０度離隔していることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るオーガ式製氷機を一部断面で示す正面図である。オーガ式製氷機３１は、上下方向に延長するシリンダ３３を備えた冷凍ケーシング３５を有する。シリンダ３３は熱良導性材料から形成され、シリンダ３３の外周面には、冷凍回路の一部を構成し且つその内部を低温の冷媒が流通する冷却パイプ３７が螺旋状に巻かれている。さらに、シリンダ３３の外周には、シリンダ３３及び冷却パイプ３７を覆うように断熱材３９が設けられている。シリンダ３３の略下部には、シリンダ３３内に製氷水を供給する給水パイプ４１が取り付けられている。また、シリンダ３３の略上部には、シリンダ３３内の製氷水を一定水位を越えないように排水する排水パイプ４３が接続されている。
【００１２】シリンダ３３の内部には、オーガ４５が回転可能に設けられている。オーガ４５の下端は、シリンダ３３の下方に配置されているギヤードモータ部４７の駆動軸（図示せず）に接続されている。シリンダ３３の下端は、ギヤードモータ部４７に固定されたハウジング４９に接続されている。ハウジング４９内には、オーガ４５の下部を支持する下部軸受５１が配設されている。下部軸受５１の上方には、メカニカルシール５３が取り付けられている。
【００１３】シリンダ３３上部の内側には、押圧頭５５がボルト５７を介して固定されている。押圧頭５５には、図１０に示した従来と同態様の複数の氷圧縮路（図示せず）が形成されている。また、押圧頭５５の内部には、上部軸受５９が配設されている。押圧頭５５の上方には、オーガ４５と一体的に回転するカッター６１が設けられている。
【００１４】図２及び３に示されるように、オーガ４５は、上軸部６３、下軸部６５、及びそれらの軸部６３，６５の間に位置し且つ軸部６３，６５よりも直径の大きい本体部６７とを有する。オーガ４５の本体部６７の外周面には、螺旋状に延びた１条の螺旋刃６９が設けられている。オーガ４５の側部のうち、螺旋刃６９の上端７１の下方に位置する部分には、耐座屈手段として、オーガ４５の長手方向に沿って延長した第１の補強梁７３が設けられている。さらに、オーガ４５の側部のうち、第１の補強梁７３とオーガの周方向に約１８０度離隔した位置には、第１の補強梁７３と同様にオーガ４５の長手方向に沿って延長した第２の補強梁７５が耐座屈手段として設けられている。
【００１５】次に、以上のように構成されたオーガ式製氷機３１の動作について説明する。給水パイプ４１からシリンダ３３内に供給された製氷水は、冷却パイプ３７により冷却されてシリンダ３３内面に沿って筒状に氷結する。シリンダ３３内面の氷は、ある程度成長し一定の厚さ以上になると、シリンダ３３内で回転しているオーガ４５の螺旋刃６９により掻き取られる。掻き取られた氷は、シャーベット状となり、螺旋刃６９の上面に載せられてシリンダ３３内を上方に搬送され、押圧頭５５に形成された氷圧縮路に押し込まれる。氷圧縮路内で適当な硬度に圧縮された氷は、引き続き下方から搬送されてくる氷によって氷圧縮路から押し出され、カッタ６１によって所望の長さに裁断される。
【００１６】上記動作において、螺旋刃６９の上端７１には、シャーベット状の氷を氷圧縮路に押し込む際の反力として鉛直方向下向きの荷重が作用する。この反力は、螺旋刃６９の上端７１すなわちオーガ４５の軸心とずれた位置に作用するものであり、図２及び３に矢印Ｘで示されるように、常に螺旋刃６９の上端７１とオーガ周方向に約１８０度離隔した向きにオーガ４５を撓ませようとする。しかし、本実施の形態においては、Ｘ方向の撓みに対するオーガの剛性を上げるように第１及び第２の補強梁７３，７５が設けられているため、かかる反力に起因して従来生じていた図１１及び１２に示されるようなオーガの撓みが生じることが防止されている。よって、本実施の形態においては、螺旋刃６９の上端７１に生じる鉛直方向荷重によって従来のようにオーガ４５の最大撓み量が増加することはなく、螺旋刃６９の刃先とシリンダ３３内面との間のクリアランスを、製氷能力の低下を伴うような大きな値にする必要がない。すなわち、図６〜１３に示した従来のオーガ式製氷機に比べると、螺旋刃６９の刃先とシリンダ３３内面との間のクリアランスを小さくし、製氷能力を向上させることが可能であると同時に、螺旋刃６９とシリンダ３３との間に生じる「かじり」を防ぐことができる。
【００１７】また、オーガ４５の撓みを防ぐため、単純にオーガ全体の直径を大きくし剛性を上げるという方法も考えられるが、本出願人によるこれまでの試験結果等によれば、オーガは、氷を上方に送り圧縮する際に生じる反力がオーガの螺旋刃の刃先に作用しそこが押されることによって、定常的に一方向にのみ撓むことが分っている。よって、上記反力によるオーガ４５の撓みを防ぐため、本実施の形態においてはその一方向にのみ剛性を高めるよう第１及び第２の補強梁７３，７５が設けられており、単純にオーガ全体の直径を大きくする態様に比べると、オーガの軽量化が図られている。
【００１８】次に、本発明の別の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るオーガ式製氷機は、図１〜３に説明した実施の形態に係るオーガ式製氷機３１と、オーガの構成が異なる。図４及び５はそれぞれ、オーガの上部拡大斜視図及び平面図である。オーガ７７の本体部７９の外周面には、螺旋状に延長した１条の螺旋刃８１が設けられている。この螺旋刃８１の上端は、氷を押圧頭５５の氷圧縮路に押し込むための第１の押し込み部材８３として機能する。また、本体部７９の外周面には、螺旋状に延長した第２の押し込み部材８５が設けられている。この第２の押し込み部材８５の上端は、螺旋刃８１の上端とオーガ周方向に等間隔で離隔した位置にある。すなわち、第１の押し込み部材８３と第２の押し込み部材８５とは、図５に示されるように、互いに上端部８３ａ，８５ａがオーガ周方向に約１８０度離隔した関係にある。また、第２の押し込み部材８５は、オーガ周方向に約９０度の角度、延長している。
【００１９】次に、このようなオーガ式製氷機の動作について説明する。螺旋刃８１によりシリンダ３３内面から掻き取られた氷は、シャーベット状となり、螺旋刃８１の上面に載せられてシリンダ３３上方に搬送される。かかる氷は、さらに、螺旋刃８１の上端である第１の押し込み部材８３、及び第２の押し込み部材８５によって、押圧頭５５の氷圧縮路内に押し込まれる。
【００２０】このとき、オーガ７７は、シャーベット状の氷を氷圧縮路に押し込む際の反力として鉛直方向下向きの荷重を受ける。しかし、本実施の形態では、かかる反力は第１及び第２の押し込み部材８３，８５の両上端部８３ａ，８５ａで均等に受られるようになっているため、かかる反力に起因して従来生じていた図１１及び１２に示されるようなオーガの撓みが生じることが防止されている。よって、本実施の形態においても、オーガ７７の最大撓み量を小さくし螺旋刃８１の刃先とシリンダ３３内面との間のクリアランスを、製氷能力の低下を伴うような大きな値にする必要がない。すなわち、図６〜１３に示した従来のオーガ式製氷機に比べて、螺旋刃８１の刃先とシリンダ３３内面との間のクリアランスを小さくし、製氷能力を向上させることが可能でありながら、螺旋刃８１とシリンダ３３との間に生じる「かじり」を防ぐことができる。
【００２１】また、押圧頭５５に生じる荷重についてみてみると、押圧頭５５は、氷圧縮路内に押し込まれる氷を介して、上向きの荷重を受ける。より詳細には、押圧頭５５は、この上向きの荷重を、主に螺旋刃８１の上端の真上に位置する部分で受ける。したがって、図６〜１３に示した従来のオーガ式製氷機のような構造では、オーガの回転により螺旋刃の上端の位置が円状に移動するのに伴い、押圧頭が鉛直方向上向きの荷重を受ける位置も円状に移動する。よって、押圧頭とシリンダとの間のクリアランスも比較的大きいこともあり、結果として押圧頭に圧入してある上部軸受が動き、オーガの上軸部及び上部軸受が互いに動き合うため、定常摩耗状態に移行しにくく、両者の間の摩耗が早まることがあり得る。
【００２２】しかし、本実施の形態においては、第１の押し込み部材８３と第２の押し込み部材８５とがオーガ周方向に等間隔で離隔した位置にあるため、押圧頭は、その軸心に関して対称的な力を、これら押し込み部材８３，８５から受ける。すなわち、第１及び第２の押し込み部材８３，８５がそれぞれ押圧頭５５に及ぼすモーメントは相殺され、押圧頭５５は常に上向き方向にのみ持ち上げられることになり、押圧頭５５とそれに圧入してある上部軸受５９との運動量が劇的に減り、オーガ７７の上軸部及び上部軸受５９の間の相対運動も同様に少なくなる。したがって、従来と比較して定常摩耗状態への移行が早く、それだけオーガ７７の上軸部及び上部軸受５９の摩耗も少なくすることができる。
【００２３】さらに、第２の押し込み部材８５は、オーガ周方向に約９０度の角度だけ延長しているため、オーガ７７の重量を大きく増加させることなく、上述した作用を生じる。
【００２４】以上に説明してきた本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、例えば以下のように改変することもできる。図１〜３に説明した上記実施の形態において、オーガ４５の側部に形成されていた第１及び第２の補強梁７３，７５のうち、いずれか一方だけで所望の補強効果が得られるならば、他方は省略することができる。これにより、図１〜３に示した実施の形態よりもさらにオーガの軽量化を図ることができる。また、図４及び５に示した実施の形態において、第１及び第２の補強梁７３，７５の双方または一方を設けてもよい。また、補強梁は、オーガの片側に１本ずつ配設されていたが、これに限られず、オーガの片側に２本あるいはそれ以上配設することもできる。さらに、必要に応じて補強梁の横断面形状をオーガ半径方向あるいは周方向に拡大すれば、オーガの撓み量をさらに減らすことができる。また、図２に示されるように、第１及び第２の補強梁７３，７５は、オーガ４５の本体部６７の上端から下端に亙って上下に延長しているが、これに限らず、例えば本体部６７の上下方向の中央部等、本体部６７に部分的に形成されていてもよい。
【００２５】また、図４及び５に説明した上記実施の形態において、第１の押し込み部材８３としては、既存の螺旋刃８１の上端部分が利用されていたが、これに代えて螺旋刃８１とは個別に設けた専用の部材を用いるようにしてもよい。さらに、押し込み部材の数は、２つに限定されるものではなく、例えば、３つの押し込み部材を、各々隣接する上端部同士が１２０度の間隔にあるように設けてもよく、また同様に、４つの押し込み部材を、各々隣接する上端部同士が９０度の間隔にあるように設けてもよい。特に、９０度の間隔で４つの押し込み部材を設けた場合には、何らかのきっかけで第１及び第２の押し込み部材８３，８５を通る線分方向と直角な方向の撓みが発生しそうなときでも、かかる撓みを防止することができる。さらに、図４に示した押し込み部材は、螺旋状の傾斜を備えていたが、オーガの回転に伴い氷を氷圧縮路に向け上方に押し上げることができれば他の形状でもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の本発明のオーガ式製氷機によれば、螺旋刃の上端下方に位置するオーガの側部及びこの側部とオーガ周方向に約１８０度離隔した位置のオーガの側部の少なくとも一方に、オーガの長手方向に延長する耐座屈手段が設けられているので、氷圧縮時に１条螺旋刃オーガに一方向的にかかる荷重に対し、効果的に強度アップできるように補強を入れることができ、オーガの撓みを減らすと同時に、螺旋刃刃先とシリンダ内面とのクリアランスを狭くして製氷能力の向上を図ることができる。
【００２７】また、請求項２に記載の本発明のオーガ式製氷機によれば、オーガの上部外周面には、氷圧縮路に氷を押し込むための複数の押し込み部材が設けられており、これらの押し込み部材は相互にオーガ周方向に等間隔で離隔しているので、氷圧縮時にオーガに作用する反力がアンバランスにならないようにして、オーガの撓みを減らすことができ、加えて、押圧頭のこじられるような動きを規制することができる。
【００２８】さらに、請求項３に記載の本発明のオーガ式製氷機によれば、押し込み部材は２つ設けられており、その一方は前記螺旋刃の上端部分からなり、これら押し込み部材の上端部は、相互にオーガ周方向に約１８０度離隔しているので、既存の１条螺旋刃を利用することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９４８９３
【氏名又は名称】ホシザキ電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２５日（１９９８．１２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３３４９（Ｐ２０００−１９３３４９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６９３１８ |
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