JPH01141557A - 冷菓製造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アイスクリーム、シェーク等の冷菓を製造す
る冷菓製造機に関し、特に、殺菌のために冷菓の原料を
貯蔵する容器と冷菓を製造するシリンダとを加熱する際
の圧縮機の吐出圧を適正に保って、負荷条件を悪化させ
ることなく高温高圧の冷媒ガスを安定良く得られるよう
にした冷菓製造機に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、アイスクリーム、シェーク等の冷菓を製造する
冷菓製造機は、冷菓の原料を貯蔵する容器と、原料を混
練しながら冷凍して冷菓を製造するシリンダと、上記容
器及びシリンダを冷却する冷凍装置とを備えているが、
食品衛生上の理由から、上記容器及びシリンダを１日に
１回以上殺菌することが必要とされており、加熱殺菌を
行う場合には、３０分以上にわたって６８℃以上の殺菌
温度に加熱して殺菌処理することが法令で義務付けられ
ている。

そこで、従来では、例えば実開昭６０−１４４８８７号
公報に開示されているように、この容器及びシリンダを
殺菌処理するために、冷凍装置の冷媒のホットガスが有
している熱を利用するものが知られている。

このような冷菓製造装置は、例えば第８図に示すように
、冷菓の原料を貯蔵する容器１と、冷菓を製造するシリ
ンダ２と、上記容器１及びシリンダ２を冷却する冷凍装
置３とを備え、上記冷凍袋Ｗ３は、冷媒を圧縮する圧縮
機４と、容器１と冷媒との間の熱交換をする容器用熱交
換器５と、シリンダ２と冷媒との間の熱交換をするシリ
ンダ用熱交換器６と、外部の水あるいは空気等と冷媒と
の間の熱交換をする主熱交換器１４と、圧縮機４と容器
用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６との接続方向を
正逆切換えする四方弁７とを備え、四方弁７と容器用熱
交換器５及びシリンダ用熱交換器６とを接続する１対の
冷媒回路部分の一方に主熱交換器１４と膨張器１６．１
９とを介在させである。

このような従来例によれば、四方弁７を冷凍位置に切換
えたときには、圧縮機４から吐出された高温高圧のホッ
トガスが主熱交換器１４で外部の水、空気等により凝縮
されて過冷却液化され、膨張器１６．１９で膨張されて
低温のガスが容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器
６に流れて容器１あるいはシリンダ２から熱を奪い、こ
れらを冷却した後、気化した冷媒が圧縮機４に戻され、
圧縮されてホットガスとして再び主熱交換器１４に吐出
されることになる。

また、四方弁７を加熱位置に切換えたときには、圧縮機
４から吐出されるホットガスは容器用熱交換器５及びシ
リンダ用熱交換器６にて、これら容器１及びシ、リンダ
２を加熱することにより凝縮され、膨張器１６及び１９
で膨張された後、主熱交換器１４で外部の水、空気等に
より加熱され気化してから圧縮機４に戻され、圧縮され
てホットガスとして再び容器用熱交換器５及びシリンダ
用熱交換器６に吐出されることになる。従って、容器１
及びシリンタ２の加熱に利用できる熱を圧縮機４の入力
と主熱交換器１４で周囲から奪う熱とで賄うことになる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このように構成された従来例では、容器１及
びシリンダ２を加熱する加熱サイクルにおいて、容器用
熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６でこれら容器１及
びシリンダ２を加熱することにより凝縮させるので、冷
媒の凝縮温度を上記殺菌温度以上に上げる必要がある。

しかしながら、凝縮温度を上記殺菌温度以上の温度、例
えば約７５℃に上げるためには、冷媒として第３図に示
すような緒特性を有する冷媒Ｒ−５０２を使用する場合
を例にとれば、圧縮機の吐出圧を３６．　１４ｋｇ／ｃ
ＩＩ！（３５，１１ｋｇ／ａｄＧ）以上にする必要があ
る。これに対して通常の冷菓製造機に使用される圧縮機
は吐出圧が大きくても２０ｋｇ／ｃｉＧ程度であり、前
記のような高吐出圧を３０分以上も連続して維持すると
、長時間にわたり過負荷状態が続くので、圧縮機４が過
熱状態となり、焼損してしまうことになる。

また、このような過負荷状態では圧縮機の運転状態が不
安定になり、安定良く高温のホットガスを得ることが困
難になる。

本発明は上記の事情を考慮してなされたものであって、
殺菌のために冷菓の原料を貯蔵する容器と冷菓を製造す
るシリンダとを加熱する際の圧縮機の吐出圧を適正に保
って、負荷条件を悪化させることなく高温のホットガス
を安定良く得られるようにした冷菓製造機の提供を目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る冷菓製造機は、上記の目的を達成するため
に、冷菓の原料を収納する容器と、冷菓を製造するシリ
ンダと、これら容器及びシリンダを冷却する冷凍装置と
を備え、この冷凍装置が方向制御弁を切換えることによ
り圧縮機から吐出される冷媒を容器及びシリンダを冷却
するよ・うに冷媒回路内で循環させる冷凍サイクルと、
容器及びシリンダを加熱するように冷媒を冷媒回路内で
循環させる加熱サイクルとに切換えられるように構成さ
れた冷菓製造機において、」二記冷媒回路が、容器と冷
媒との間の熱交換をする容器用熱交換器と、シリンダと
冷媒との間の熱交換をするシリンダ用熱交換器と、高温
または低温の外部熱源と冷媒との間の熱交換をする主熱
交換器と、主熱交換器と容器用熱交換器及びシリンダ用
熱交換器との間に介在させた膨張器と、加熱サイクル時
に容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器と膨張器との
間に直列接続され、外部と冷媒との間で熱交換を行う補
助熱交換器とを備えたことを特徴としている。

〔作　用〕

上記のように構成された本発明の冷菓製造機によれば、
容器用熱交換器及びシリンダ用熱交換器と主熱交換器と
の間に補助熱交換器が直列に介在されているので、圧縮
機が吐出する凝縮温度以上の高温のボットガスを容器用
熱交換器及びシリンダ用熱交換器内で凝縮させることな
く容器及びシリンダを加熱し、容器用熱交換器及びシリ
ンダ用熱交換器を通過した凝！？ｉｆ温度以上の高温の
ホットガスを補助熱交換器内で凝縮させることができる
。従って、冷媒の凝縮温度を上記の殺菌温度以下に設定
しても容器及びシリンダを凝縮温度以上の高温で加熱す
ることができ、圧縮機の吐出圧を通常使用時具」−に高
めることなく高能率に容器及びシリンダを加熱すること
ができる。その結果、圧縮機の負荷状態を通常使用時に
比べて悪化させることなく高温のホットガスを得て予熱
時間を短縮できるとともに、所要の殺菌温度を長時間に
わたって安定良く得ることができるのである。

〔実施例１〕 本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

この冷菓製造機には、原料を貯蔵する容器１と、冷菓を
製造するシリンダ２と、これらを冷却したり殺菌のため
に加熱したりする冷凍装置３とが設けられる。

冷凍袋Ｗ３の冷媒回路には、圧縮機４と、容器１と冷媒
との間の熱交換をする容器用熱交換器５と、シリンダ２
と冷媒との間の熱交換をするシリンダ用熱交換器６と、
圧縮機４と容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６
との接続方向を正逆切換えできる四方弁７とが設けられ
ている。

四方弁７には、圧縮機４の吐出路８に接続されるホット
ガス導入口９と、圧縮機４の吸入路１０に接続される切
換接続口（過熱ガス導出口）１３と、１対の切換接続口
１１．１２が設けられ、ホットガス導入口９と切換接続
口１２とが連通されるとともに切換接続口１３と切換接
続口１１とが連通される位置が正接続位置である冷凍位
置とされ（第２図に示す状態）、ホットガス導入口９と
切換接続口１１とが連通されるとともに切換接続口１２
と切換接続口１３とが連通される位置が逆接続位置であ
る加熱位置（第１図に示す状態）とされる。

上記切換接続口１２には主熱交換器１４の高温側接続口
１４ａが接続され、この主熱交換器１４の低温側接続口
１４ｂと容器用熱交換器５の入口５ａとは、開閉弁１５
及び容器冷却用膨張器としてのキャピラリチューブ１６
を介在させた容器冷却用冷媒供給路１７によって接続さ
れる。また、上記低温側接続口１４ｂとシリンダ用熱交
換器６の入口６ａとは、別の開閉弁１８及びシリンダ冷
却用膨張器としてのキャピラリチューブ１９を介在させ
たシリンダ冷却用冷媒供給路２０によって接続される。

更に、容器用熱交換器５の出口及びシリンダ用熱交換器
６の出口は、逆止弁２１を介在させた直結冷媒通路２２
を介して四方弁７の切換接続口１１に連通される。

この直結冷媒通路２２の逆止弁２１の下流側には開閉弁
２３を介して容器用熱交換器５の入口に連通ずる容器用
ホットガス通路２４と、開閉弁２５を介してシリンダ用
熱交換器６の入口に連通ずるシリンダ用ホットガス通路
２６とが分岐接続される。また、この直結冷媒通路２２
の逆止弁２１の上流側には、補助熱交換器２７及び加熱
用膨張器２８を介在させた加熱用冷媒戻り路２９によっ
て主熱交換器１４の低温側接続口１４ｂが接続されてい
る。

上記加熱用膨張器２８は、直列接続される１個の加熱用
主膨張器としてのキャピラリチューブ３０と、これに開
閉弁３１を介して並列接続される加熱用主膨張器として
のキャピラリチューブ３２とを備え、各キャピラリチュ
ーブ３０．３２には補助熱交換器側への逆流を防止する
逆止弁３３゜３４が接続される。

尚、圧縮機４の吸入路１０には、液体とガスの分離を図
るためのアキュムレータ３５が介在されている。

また、上記主熱交換器１４は、補助熱交換器２７の排熱
を有効に利用するために、例えば第４図に示すように補
助熱交換器２７を冷却した水を主熱交換器１４に導いて
主熱交換器１４を加熱するように構成しである。

上記の構成において、第２図に示すように四方弁７を冷
凍位置に切換え、開閉弁１５．１８を開弁し、開閉弁２
３．２５を閉弁すると、容器１及びシリンダ２が冷凍装
置３によって冷却される冷凍サイクルが形成される。

この冷凍サイクルにおいては１、圧縮機４から吐出され
る高温高圧のホットガスは主熱交換器１４に導かれ、こ
こで水、空気等の低温の外部熱源によって凝縮されて過
冷却液化してからキャピラリチューブ１６．１９に流れ
、キャピラリチューブ１６．１９で断熱膨張してガス化
し、容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６を通過
する間に液化冷媒は蒸発して容器１及びシリンダ２を冷
却しながら気化し、この後、直結冷媒通路２２、四方弁
７及びアキュムレータ３５を経て圧縮機４に戻り、再び
加圧されてホットガスとして主熱交換器１４側に吐出さ
れることになる。そして、容器１の冷却温度とシリンダ
２の冷却温度とは、開閉弁１５．１８をそれぞれ必要に
応じて閉弁したり開弁じたりして調整される。

次に、第１図に示すように四方弁７を加熱位置に切換え
、開閉弁１５．１８を閉弁する一方、開閉弁２３，２５
を開弁すると、容器１及びシリンダ２が冷凍装置３によ
って加熱される加熱サイクルが形成される。

この加熱サイクルにおいては、Ｒ−５０２を冷媒として
使用した場合を例にとって説明すると、加熱用膨張器２
８を出た冷媒は、第３図のＡ点で示す蒸気圧が５．５２
ｋｇ／ｃｎｉ、蒸発温度が約−２℃のガス状態から主熱
交換器１４内での蒸発行程において例えば３０℃前後の
過熱ガスになるまで過熱され、第３図のＢ点で示す状態
で圧縮機４に吸入される。こうして高エンタルピになっ
た冷媒を圧縮機４で圧縮すると、比較的低圧で高温のホ
ットガスが得られる。例えば第３図の０点で示すように
、通常の冷凍サイクルで使用される吐出圧力の範囲内で
ある１８〜２０ｋｇ／ｃ１１．１２０℃程度の高温のホ
ットガスが得られる。

圧縮機４から吐出されたホットガスは、容器用ホットガ
ス通路２４並びにシリンダ用ホットガス通路２６を介し
て容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６に導入さ
れ、加熱サイクルの初期には容器１およびシリンダ２が
低温（容器１の温度は４〜１０℃、シリンダ２の温度は
−２〜−７℃）のため、ホットガスは、それぞれの熱交
換器５及び６で凝縮液化すると同時に容器１およびシリ
ンダ２を加熱する。容器１およびシリンダ２が凝縮温度
以上に達した後は、ホットガスが有する熱によって容器
１及びシリンダ２を所定の殺菌温度以上に加熱する一方
、容器１及びシリンダ２への放熱によって冷媒は冷却さ
れる。このとき冷媒は、容器１及びシリンダ２への放熱
によっては凝縮せずに補助熱交換器２７に導かれ、補助
熱交換器２７内で凝縮圧力約１８ｋｇ／ｃ＋＋ｆに対応
する凝縮温度４５℃程度に冷却され、更に第３図のＤ点
で示すように過冷却液化されてから加熱用膨張器２８で
膨張してガス化し、元のＡ点の状態に復帰することにな
る。

このように、容器用熱交換器５およびシリンダ用熱交換
器６と加熱用膨張器２８との間に補助熱交換器２７を設
けることにより、圧縮機４から吐出されたホットガスは
、容器１およびシリンダ２を殺菌温度以上に加熱１−た
後、補助熱交換器２１で冷却されて、通常の使用圧力範
囲内の低い圧力で加熱ザイクルが構成され、これ乙、＝
よって圧縮機７１に過負荷を与えることなく殺菌温度以
上に加熱することができる。その結果、冷却されていた
容器１およびシリンダ２を急速Ｑこ昇温さ１！て、殺菌
処理に要する時間を短縮できるととも６乙所要の時間以
上Ｑこわたって安定良く容器１およびシリンダ２を殺菌
温度以上に加熱することができるのである。

尚、本実施例において、容器ｌやシリンダ２の温度が所
定の殺菌温度に上昇するまでの負荷が大きい状態では、
加熱用膨張器２８の開閉弁３】を開弁じて主キャピラリ
チューブ３０および補助キャピラリチューブ３２の両者
を同時に働かせて冷媒の流量を増大するとともに断熱膨
張させ、主熱交換器１４内での冷媒の流速を速くすると
共に冷媒を充分に高温の過熱状態になるまで加熱し、圧
縮終了後の容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換器６
に入る冷媒温度を１００〜１２０℃の高温乙こ一１二昇
さ−せて凝縮熱をも含めて高い熱交換容量を保持させる
。容器１やシリンダ２の温度が十昇して負荷が小さくな
った後は、冷媒流量が適正に減少するように開閉弁３１
を閉弁して主キャピラリチューブ３０のみで冷媒を膨張
させる。このように、主熱交換器１４内での冷媒の流速
を遅くして圧縮機４への冷媒ガス吸込圧力を低下させる
ことにより、冷媒循環総熱量を高負荷時よりは少なくし
、圧縮終了後の容器用熱交換器５及びシリンダ用熱交換
器６に入る冷媒温度が殺菌温度よりも所定量高い温度、
例えば８０〜］、　００℃程度になるようにして、容器
１及びシリンダ２の温度を安定良く殺菌温度以上に維持
するものである。

また、上記の実施例において、補助熱交換器２７の排熱
を主熱交換器１４の加熱に有効に利用するために、第５
図に示すように、補助熱交換器２７の一部分を冷却した
水を途中から主熱交換器１４側に流して主熱交換器１４
を加熱させた後、補助熱交換器２７の残りの部分を冷却
するように構成してもよい。

更に、上記の実施例では主熱交換器１４の加熱に補助熱
交換器２７の排熱が利用されているが、このことは本発
明に必須のことではなく、主熱交換器１４への給水と補
助熱交換器２７への給水とを並列にしてもよい。また、
主熱交換器１４及び補助熱交換器２７において冷媒と外
部の水との間で熱交換が行われるようになっているが、
これら主熱交換器１４及び補助熱交換器２７の周囲を自
然にあるいは強制されて流れる空気と冷媒との間で熱交
換させること（空冷式）も可能である。この場合、補助
熱交換器２７を主熱交換器１４の風上側に配置すれば補
助熱交換器２７の排熱を主熱交換器１４の加熱に有効利
用できる。

加えて、上記の実施例では膨張器としてキャピラリチュ
ーブ１６，１９，３０．３２が使用されているが、膨張
器として、例えば手動膨張弁、温度式膨張弁、低圧膨張
弁、フロート膨張弁等の膨張弁を使用することに何等支
障がない。

〔実施例２〕 上記の実施例１における第１図の加熱サイクル（第２図
の冷凍サイクルにおいても同様）においては、容器用熱
交換器５およびシリンダ用熱交換器６への冷媒の流れが
下から上へ流れるように構成されているが、例えば第６
図に示すように、容器用熱交換器５およびシリンダ用熱
交換器６への冷媒の流れを上から下への逆の流れをなす
ように構成して、完全リバース回路としてもよ（、この
ものも本発明の要旨に包含される。このように構成する
と、冷媒の流速が変わって熱交換効率が向上するばかり
でなく、回路構成も幾分簡素化できることになる。

〔実施例３〕 上記の実施例１においては、容器用熱交換器５とシリン
ダ用熱交換器６を並列接続して、加熱サイクル時および
冷凍サイクル時においてそれぞれ独立して温度制御がな
されるように構成しであるが、例えば第７図に示すよう
に、容器用熱交換器５とシリンダ用熱交換器６とを直列
接続し、シリンダ用熱交換器６から出た冷媒が容器用熱
交換器５に流れるように構成して、シリンダ用熱交換器
６を加熱または冷却した後、容器用熱交換器５を加熱ま
たは冷却するような直列回路としてもよく、このものも
本発明の要旨に包含される。このように構成すると、冷
菓製造機のリバース回路を構成する部品点数が少なくな
って、回路構成を大幅に簡素化できることになる。

〔発明の効果〕

本発明の冷菓製造機は、以上のように、冷媒回路に、容
器と冷媒との間の熱交換をする容器用熱交換器と、シリ
ンダと冷媒との間の熱交換をするシリンダ用熱交換器と
、高温または低温の外部熱源と冷媒との間の熱交換をす
る主熱交換器と、主熱交換器と容器用熱交換器およびシ
リンダ用熱交換器との間に介在させた膨張器と、加熱サ
イクル時に容器用熱交換器およびシリンダ用熱交換器と
膨張器との間に直列接続され、外部と冷媒との間で熱交
換を行う補助熱交換器とが設けられた構成である。

これにより、主熱交換器内の蒸発行程で冷媒を高エンタ
ルピになるまで過熱し、圧縮機による圧縮終了時に通常
の冷凍サイクルの使用圧力範囲内の低圧で冷媒を凝縮温
度および殺菌温度以上の高温に昇温させ、この乾燥ガス
状態のままの冷媒で容器用熱交換器及びシリンダ用熱交
換器を介して容器及びシリンダを加熱し、補助熱交換器
によってその冷媒を凝縮させ、凝縮した冷媒を加熱用膨
張器によって膨張させて主熱交換器に導入するという加
熱サイクルを実現することができる。つまり、圧縮機の
吐出圧を通常の冷凍サイクルの使用圧力範囲内にして圧
縮機が過負荷になることを防止できるうえ、高圧冷媒ガ
スの凝縮熱による加熱と殺菌温度以上の高温ホットガス
による加熱を併用して容器及びシリンダを加熱するので
、冷却されていた容器及びシリンダを短時間で殺菌温度
以上に昇温させることかでき、殺菌処理に必要な時間を
短縮できるとともに、所要の処理時間以上にわたって容
器及びシリンダを殺菌温度以上に安定よく加熱できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱サイクルでの本発明の一実施例の冷媒回路
図、第２図は冷凍サイクルでの本発明の換器に循環され
る水回路の要部を示す水回路図、第５図はその水回路の
変形例の要部を示す水回路図、第６図は本発明の他の実
施例を示す加熱サイクルの完全リバース冷媒回路図、第
７図は本発明の更に他の実施例を示す加熱サイクルの直
列冷媒回路図である。第８図は従来例の冷媒回路図であ
る。 １は容器、２はシリンダ、３は冷凍装置、４は圧縮機、
５は容器用熱交換器、６はシリンダ用熱交換器、７は四
方弁（方向制御弁）、１４は主熱交換器、１６はキャピ
ラリチューブ（膨張器）、１９はキャピラリチューブ（
膨張器）、２７は補助熱交換器、３０はキャピラリチュ
ーブ（膨張器）、３２はキャピラリチューブ（膨張器）
である。 特許出願人　　　　口舌冷機　株式会社第３図 エンタ１しピｈ：（ｋｃｄ／に９） 第４図　　　　　第５図 第１図 ］＼　　　　　　　　　　１５ 第２図 〕＼ 第７図 ｆ５ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷菓の原料を収納する容器と、冷菓を製造するシリ
   ンダと、これら容器及びシリンダを冷却する冷凍装置と
   を備え、この冷凍装置が方向切換弁を切換えることによ
   り圧縮機から吐出される冷媒を容器及びシリンダを冷却
   するように冷媒回路内で循環させる冷凍サイクルと、容
   器及びシリンダを加熱するように冷媒回路内で循環させ
   る加熱サイクルとに切換えられるように構成された冷菓
   製造機において、 上記冷媒回路が、容器と冷媒との間の熱交換をする容器
   用熱交換器と、シリンダと冷媒との間の熱交換をするシ
   リンダ用熱交換器と、高温または低温の外部熱源と冷媒
   との間の熱交換をする主熱交換器と、主熱交換器と容器
   用熱交換器及びシリンダ用熱交換器との間に介在させた
   膨張器と、加熱サイクル時に容器用熱交換器及びシリン
   ダ用熱交換器と膨張器との間に直列接続され、外部と冷
   媒との間で熱交換を行う補助熱交換器とを備えているこ
   とを特徴とする冷菓製造機。