JPH0641102Y2 - スチールベルトフリーザの冷媒循環系統 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、冷凍室内に水平に設置された冷却板の真近の
上方にスチールベルトコンベヤのスチールベルトを設置
するとともに、該冷凍室内に冷風を循環させる手段を設
けたスチールベルトフリーザにおいて、スチールベルト
および空気を冷却するための冷媒を循環させる技術に関
するものである。

〔従来の技術〕

コンベヤによって搬送される被加工物を炉内に通過させ
て加熱したり、冷凍室内に通過させて冷凍したりするこ
とは広く行われているが、食品を冷凍する場合はステン
レス製のスチールベルトを用いたコンベヤが使われる。

そして、このスチールベルト上の食品を効率良く冷却す
るため、その上方から冷風を吹きつけるだけでなく、ス
チールベルトの下方に接せしめて冷却板を設けたスチー
ルベルトフリーザが賞用されている。

このような構造を採用する場合、実用技術面で次のよう
な問題が有る。

a.スチールベルトと冷却板との接触状態を精密に観察す
ると、その密着度（いわゆる、当たり）が余り良くない
ので伝熱効率が悪い。

b.スチールベルトと冷却板との間に摩擦を生じ摩耗が進
行する。

冷却板が摩耗すると冷媒の漏洩を生じる虞が有る。

上記a,bの問題を一挙に解決するため、実公昭54-45545
号公報に記載された技術が公知である。この公知技術
は、ベルトコンベヤの内側にこれと接近させて冷却器を
挿入し、この冷却器に一次冷媒又は二次冷媒を導入する
と共にコンベヤと冷却器間に非凍結性潤滑液を介在させ
伝熱と潤滑をはかりこれまでと同等あるいはそれ以上の
大きな冷却力を得ようというものである。

第３図は上記公知技術の実施例を示す模式図である。

１はステンレススチール製ベルトコンベヤであり、この
ベルトコンベヤ１の内側面に接近させて冷却板２が挿入
される。冷却板は内部に一次冷媒液又は二次冷媒液の通
路が形成された中空函型体でこの冷却板２の上面はベル
トコンベヤ１の内面に接近させて設けられベルトコンベ
ヤ１の長さ方向に沿って形成されている。更にベルトコ
ンベヤ１の下面と冷却板２の上面との間には薄膜状の非
凍結性潤滑液よりなる液膜３を介在させる。この非凍結
性潤滑液膜３は、ベルトコンベヤ１と冷却板２との間に
介在する空気を排除して両者を液膜３で接触させると共
にベルトコンベヤ１および冷却板２の面の潤滑作用をさ
せる。したがって液膜３は薄膜がのぞましいが必ずしも
薄膜でなく、2.0mm〜4.0mmの液層境界で流動させる事も
ある。更にこの液膜３を常時ベルトコンベヤ１と冷却板
２との間に介在させる手段としは、第３図に示すように
冷却器２の下方に受皿４を設け受皿４に溜った液をポン
プでヘッダー５に送る。

上記のヘッダー５には非凍結性潤滑液ノズルが設けられ
ていて、ベルトコンベヤ１と冷却板２との間に非凍結性
潤滑液を供給する。

冷却板２内には一次冷媒が導入されて蒸発するか或は予
め冷却された二次冷媒ブライン等が導入されて冷却板２
が冷却されこの温度が液膜３を介して金属製のベルトコ
ンベヤ１に伝導しベルトコンベヤ１上の被凍結物を冷却
凍結させる。このときベルトコンベヤ１と冷却板２間に
介在された非凍結性潤滑液より成る液膜３は両者間の空
気を排除して熱伝導を良好にすると共に両者間の潤滑液
となる。

この公知技術によれば上述のようにして、ベルトコンベ
ヤの内側に接近させて冷却板を挿入し、この冷却板に冷
媒を導入してベルトコンベヤを冷却させるようにしたか
ら、従来の冷媒にベルトコンベヤを直接浸漬する手段に
比して冷媒の消耗が少なく、冷媒による危険性又は二次
冷媒の粘度増大による動力の増大等の欠点を除去するこ
とが出来る。又ベルトコンベヤと冷却板との間に非凍結
性液膜を介在させたから両者間の空気を排除して熱伝導
性を良好にすると共に低温の冷却板にベルトコンベヤが
接触しているにもかかわらず潤滑性が良好で円滑な運行
をさせることができる。

上述の公知技術を適用したスチールベルトフリーザが実
用化されている。

第４図はスチールベルトフリーザの１例を示す模式図で
ある。

ベルトフリーザは高性能の連続式凍結装置として、冷凍
食品工場など食品加工工場や水産基地、農畜産基地にお
ける加工センターなどに数多く設置されている。

我国における最近の傾向として、より高品質な本物の味
が求められ、食品加工分野においても、食生活の多様化
にともなう製品の種類の著しい増加や、加工手段がます
ます複雑化してきている。そうした傾向のなかで、スチ
ールベルトフリーザは、他方式に比較して急速凍結が可
能であること、ランニングコストが安く、洗浄，殺菌が
容易なことから、装置を衛生的に使用できるなど数多く
の特徴を有しており、汎用性の高い連続式フリーザとし
て高く評価されている。

第４図において11はステンレスベルトコンベヤであ
る。,12は駆動側シーブで、Ｖロープ駆動方式とドラム
駆動方式がある。13はテンション側シーブで、ステンレ
スベルトに所定のテンション（張力）をかけ、ステンレ
スベルトの平面度を維持し、安定してステンレスベルト
コンベヤを駆動させる。14は洗浄装置で、フリーザの運
転中にステンレスベルトを洗浄することができ、食品を
裸の状態で、直接ステンレスベルトに乗せて凍結するこ
とができる。15は駆動用モーター及び無段変速器よるな
る駆動部で、ベルトコンベヤの速度を任意に設定でき
る。16はステンレスベルト下面に設置された直膨式の冷
却板で、下面側から不凍液を介して直接接触させステン
レスベルトを冷却する。17はステンレスベルト上面側か
ら補助的に冷却するためのユニットクーラーである。

断熱パネル８はトンネル型の冷凍室19を構成している。

スチールベルトフリーザに使用されるステンレスベルト
は、マルテンサイト系のものとオーステナイト系のもの
があるが、硬さ、低温における強度の点でマルテンサイ
ト系のステンレスベルトの方が適している。標準として
はマルテンサイト系のステンレスベルトで、厚さ1mmで
ある。ベルトの幅は700（600）mm,1000（900）mm,1200
（1100）mm,1500（1400）mmなどの種類（カッコ内の数
字は有効冷却幅）のものがあり、用途，生産ラインとの
接続，処理能力に応じて選定できる。

スチールベルトフリーザの構造は比較的簡単であり、日
常の保守管理も容易で、高性能な割には使い易いフリー
ザである。

〔考案が解決しようとする課題〕

第４図に示したスチールベルトフリーザの説明図から容
易に理解できるように、この装置には循環空気を冷却す
るための冷却部（例えばユニットクーラ17）と、ステン
レスベルトコンベヤを冷却するための冷却部（例えば冷
却板16）との２個の冷却部が必要である。

上記２個の冷却部に対して、冷媒の圧縮機や凝縮器およ
び高圧受液器（いずれも図示せず）を共用することは可
能であるが、冷媒の循環系統は別個に設けなければなら
ない。その理由は、空気冷却部に求められる冷却特性
と、スチールベルト冷却部に求められる冷却特性とが異
なるためである。

第５図は従来例のスチールベルトフリーザにおける冷媒
の循環系統図である。

給液配管22を介して高圧受液器から送られてきた冷媒
は、複数個の空気冷却器26を流通し、吸入配管21を経て
圧縮機に吸入される。上記の空気冷却機26には通風用の
フアン26a,および乾式の膨張弁（図示せず）が設けられ
ている。

23は止弁、24はストレーナ、25は電磁弁、30は自動膨張
弁である。

上記空気冷却器26を流通するサーキットに対して並列
に、冷却板16内の蒸発器（図示せず）を通るサーキット
が次のように構成されている。

給液配管22を介して供給された冷媒は低圧液溜器27に流
入し、実線で描いた給液管28を経て冷却板16に流入す
る。このように、蒸発器内に低圧の液状冷媒を満たした
方式は満液式と呼ばれ、該満液式蒸発器を流通した冷媒
中の気体部分は低圧液溜器27を介して吸入配管21を経て
圧縮機に吸入される。

また、上記と異なる従来例として、低圧液溜器27内の液
状冷媒を鎖線で描いた給液管28′およびストレーナ24を
経て液ポンプ29にて吸入，吐出し、液状の冷媒を強制的
に冷却板16内に送る強制液循環方式も有る。

上記いずれの従来例においても、空気冷却器26に設けら
れた乾式の蒸発器を備えた冷媒サーキットと、冷却板16
に設けられた満液式若しくは液循環式の蒸発器を備えた
冷媒サーキットとの２サーキットが構成されている。上
記の乾式とは、先に説明した満液式に対する方式であっ
て、高圧の冷媒を、気液混合流として、膨張弁を介して
蒸発器に送入する方式であって、空調用蒸発器は一般に
乾式である。

このため、冷媒循環系統の構成が複雑で、配管全長が長
く、部品コストも設置コストも高価であり、設備のメイ
テイナンスも難しかった。

各種方式の蒸発器の中で乾式は最も構成が簡単であるこ
とも勘案して、冷却板16の蒸発器も乾式にすることが望
まれていたが、スチールベルトフリーザの基本的な構造
として冷却板は水平な板状部材であり、かつ、その厚さ
寸法にも自ずから制約が有るので、仮に冷却板を乾式の
蒸発器として組み込んだ構成を考えてみると、冷媒量が
不足したり、不均一な流れになったりして冷媒と冷却板
との間の熱授受が不充分となり、スチールベルトフリー
ザとして実用的性能を発揮できない。

本考案は上述の事情に鑑みて為されたもので、簡単な構
成で、しかも実用上充分な冷却性能を発揮し得る、１サ
ーキット２冷却部形の冷媒循環系統を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本考案の基本的な
原理を略述すると次のごとくである。

即ち、空気冷却用の蒸発器も、スチールベルト冷却用の
冷却板の蒸発器も、共に乾式蒸発器で構成して冷媒系統
を簡単な１サーキット形とする。

ただし、これだけでは冷却板と冷媒との間の熱授受が不
足するので、水平板状の冷却板の中に構成した中空部よ
りなる蒸発器の底部に、浅い（例えば２〜3mm）液溜ま
りを形成させて、この液溜部の液状冷媒と冷却板との間
に広い接触面積を持たせる。

上述の原理に基づく具体的な構成として、本考案に係る
スチールベルトフリーザの冷媒循環系統は、冷凍室内を
水平に貫通して設置されたスチールベルトコンベヤと、
上記スチールベルトコンベヤのスチールベルトの下面に
対向近接して設置された冷却板と、上記冷却板内に設け
られた流路に冷媒を供給して蒸発させる手段と、前記冷
凍室内で冷風を循環させる手段とを備え、かつ、前記の
スチールベルトと冷却板との間に非凍結性潤滑液を圧送
供給する構造のスチールベルトフリーザにおいて、 前記の冷風を発生させるためのフアンおよび乾式の蒸発
器を有する空気冷却器を設けるとともに、 前記冷却板内に形成された中空部よりなる乾式の蒸発器
と、上記の冷却器の乾式の蒸発器とを直列に接続して、
前記冷却板内に形成された乾式の蒸発器を上流側に位置
せしめて、一つの冷媒サーキット中に２種類の冷却部を
直列に接続した冷媒循環系統を構成し、かつ、 前記冷却板内に設けられて蒸発器を形成している中空部
の底面に比して、冷媒流出管の上端を上方に位置せしめ
て、該中空部の底面近傍に液状冷媒の液溜部を形成した
ことを特徴とする。

〔作用〕

上記の手段に係る構成よりなる冷却板内の乾式蒸発器
は、液溜まり内の液状冷媒と冷却板とが広い面積で接触
していて充分な伝熱面積が得られ、実用上充分な冷却性
能を発揮する。

しかも、空気冷却用の蒸発器も冷却板内の蒸発器も共に
乾式であるから冷媒循環系統が、一つの冷媒サーキット
内に２種類の冷却部を直列に接続した形となり、構成が
簡単で、配管長さが短かい。従って製造コストが安価で
あり、メンテイナンスが容易である。

このように、一つの冷媒サーキット中に２種類の冷却部
を直列に接続する構成は、冷却板内の蒸発器を上流側と
し、空気冷却用の蒸発器を下流側とすることによって、
実用に供し得る。

〔実施例〕

第１図は本考案に係る冷媒循環系統の模式図である。

高圧受液器から冷媒を供給される給液配管22と、圧縮機
へ冷媒を還流させる吸入配管21との間に、空気冷却器26
と冷却板16′とが直列に介装接続されている。

詳しくは、乾式蒸発器（図示せず）およびフアン26aを
備えた空気冷却器26と、第２図について後述する乾式蒸
発器を設けた冷却板16′とが、自動膨張弁30,電磁弁25,
ストレーナ24,止弁23を介して直列に接続されている。

上記冷却板16′の部分破断斜視図を第２図（Ａ）に示
す。

冷却板16′の中には乾式蒸発器流路16a〜16dが形成され
ている。

上記の流路16a,16bにはマニホールド形の分配器31の枝
管が接続されており、流路16c,16dにはマニホールド形
のヘッダ32の枝管である冷媒出口管32a,32bが接続され
ている。

分配器31に矢印ａのごとく流入した冷媒は、矢印b,b′
のごとく流路16a,16bに流入し、矢印c,c′、矢印d,d′
のごとく流動して流路16c,16dに流入し、矢印e,e′、矢
印f,f′のごとく流路16d,16c内を流動して、冷媒出口管
32a,32bから矢印g,g′のごとく流出し、矢印ｈのごとく
空気冷却器26′に向かう。

上記冷却板16′と冷媒出口管32aとの接続部付近を矢印
Ｂ方向に見た垂直断面を第２図（Ｂ）に示す。

冷媒出口管32aは冷却板16′の底面を貫通して乾式蒸発
器流路16d内に突出し、該冷媒出口管32aの上端は底面よ
りも高さ寸法Ｈだけ高い位置に開口している。

矢印ｆのごとく乾式蒸発器流路16d内を流動した冷媒は
矢印ｇのごとく冷媒出口管32aに流入し、流下するので
あるが、該冷媒出口管32aが寸法Ｈだけ突出しているの
で、液状の冷媒は深さ寸法Ｄで流路の底部に溜まって液
溜16eが形成される。上記の深さ寸法Ｄは前記の突出寸
法Ｈと略等しくなる。

冷却板16′内に形成されている蒸発器は、冷媒流路容積
の大部分を気体冷媒によって占められ、液体冷媒の占め
る容積が少ないという意味で乾式の蒸発器であるが、液
溜16eに溜まった液状冷媒が広い底面の全部と接触して
いるので冷却板16′との間の伝熱面積が広くて伝熱効率
が高い。

そして、第１図に示したように、乾式蒸発器を備えた空
気冷却部26と、乾式蒸発器を備えた冷却板16′とが直列
に接続されて１サーキット２冷却部の冷媒循環系統を構
成しているので、配管の構成部材が少なく（例えば低圧
液溜器27等が不要）、配管の全長が短かくて製造コスト
が安く、その上、メイテイナンスが容易である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案に係るスチールベルトフリ
ーザの冷媒循環系統を適用すれば、一つの冷媒サーキッ
ト中に２種類の冷却部を直列に接続した簡単な構成で製
造コストが安く、メイテイナンスが容易で、しかも高い
伝熱効率が得られて充分な冷却性能が発揮される。

さらに副次的効果として、乾式蒸発器の特長であるとこ
ろの所要冷媒量が少ないという長所も有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る冷媒循環系統の模式図である。 第２図（Ａ）は上記実施例における要部破断斜視図であ
り、第２図（Ｂ）はそのＢ矢視垂直断面図である。 第３図は公知技術（実公昭54-45545）の説明図、第４図
は公知のスチールベルトフリーザの説明図である。 第５図はスチールベルトフリーザにおける公知の冷媒循
環系統図である。 16,16′……冷却板、16a〜16d……乾式蒸発器流路、16e
……液溜、19……冷凍室、21……吸入配管、22……給液
配管、23……止弁、24……ストレーナ、25……電磁弁、
26……空気冷却器、26a……フアン、30……自動膨張
弁、31……分配器、32……ヘッダ、32a,32b……冷媒出
口管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−259366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−60166（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8675（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−100246（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−86653（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−5022（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−45545（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍室内を水平に貫通して設置されたスチ
   ールベルトコンベヤと、上記スチールベルトコンベヤの
   スチールベルトの下面に対向近接して設置された冷却板
   と、上記冷却板内に設けられた流路に冷媒を供給して蒸
   発させる手段と、前記冷凍室内で冷風を循環させる手段
   とを備え、かつ、前記のスチールベルトと冷却板との間
   に非凍結性潤滑液を圧送供給する構造のスチールベルト
   フリーザにおいて、 前記の冷風を発生させるためのフアンおよび乾式の蒸発
   器を有する空気冷却器を設け、 前記冷却板内に形成された中空部よりなる乾式の蒸発器
   の下流側に上記の冷却器の乾式の蒸発器を直列に接続し
   て、一つの冷媒サーキット中に２種類の冷却部を有する
   冷媒循環系統を構成し、かつ、 前記冷却板内に設けられて蒸発器を形成している中空部
   の底面に比して、冷媒流出管の上端を上方に位置せしめ
   て、該中空部の底面近傍に液状冷媒の液溜部を形成した
   ことを特徴とする、スチールベルトフリーザの冷媒循環
   系統。