液体冷却における使用のための熱交換器
熱交換器は、その中を通る冷媒の循環を可能とするように少なくとも1つの入口と出口を有する。熱交換器の各々は、一対の薄いフラットな外側プレートの間に配列された材料の複数の薄いセクションを含む。材料の薄いセクションの各々は、平行な流路で構成され、冷媒が入口を通り、1つのセクションから次へ、そして最後に出口を出て流れることを可能とする。平行な流路のセクションの配列は、外側プレートの内壁の大部分と接触することを可能とし、最大の熱交換を可能とする。液体を冷却するための使用においては、熱交換器は、フレーム内に配置され、冷却されるべき液体と接触させられる。熱交換器が、氷の結晶を製造するために十分に液体を冷却するように使用される場合には、回転するスクレーパーが、熱交換器の表面を横切って掃き、生成されたるらゆる氷の結晶を取り除く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を冷却する熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
製氷機および冷却機は周知である。これらのタイプの機械は、食品加工、漁業、および一般的な冷却アプリケーションを含む多くの産業で使用されている。冷却機は、一般的には、液体を氷点より上のポイントに冷却するが、製氷機は、一般的には、水または溶液をその氷点より下まで冷却する。製氷機および冷却機は、一般的には、内部通路を貫流する冷媒によって冷却される熱交換器を使用する。冷却されるべき水または任意の他の液体は、熱交換器の表面上に導かれる。液体が凍った場合には、氷を熱交換器の表面から取り除く様々な方法が使用され、その方法は、氷を取り除くために、スクレーピングデバイスを使用すること、または、表面を一時的に加熱することを含む。スラリーアイスは、フレークアイスとは異なり、氷点を変えるために、凍らされる水は、通常、塩または何か他の物質と混合している。結果として生じるスラリー製品は、スラッシュなコンシステンシーを有しかつポンプされ得るが、これは、最終製品が、搬送される場合の多くのアプリケーションにとって、それを好ましいものとする。さらに、そのエネルギーの格納および伝達特性は、他のタイプの氷より優れている。
【0003】
Lyonによる特許文献1および特許文献2と共にGallによる特許文献3および特許文献4は、冷媒がディスクの内部を移動するための内部通路を持つディスク形状の熱交換器を開示する。ディスクは、その表面に形成される氷を取り除く、固定されたスクレーピング機構に接触して回転する。Lyonの開示においては、ディスクは、対となる半分のディスク2つで形成され、半分のディスクの各々は、複数の溝をその内側表面に含む。2つの半分における溝のパターンは、半分のディスクが対にされ一緒にろう付けされた場合に、対応する溝が一致して通路を形成するように、ミラーイメージである。この熱交換器の製造は、ディスクの分離した半分の各々を化学的にエッチングすることを含むが、それは高価である。
【0004】
Gallによる2つのデバイスは、フライス盤(milling machine)を使用して厚い金属プレートに流体通路をカットすることによって形成される熱交換デバイスを開示する。一旦、通路がカットされると、薄いプレートが、ディスクを完成するためにミリングされたプレートに結合される。プレートをミリングすることは、それを化学的にエッチングするほど高価ではなく、かつ、このプロセスでは、両方ではなく一方のプレートだけが機械加工されるが、なおこれは、時間のかかる高価なプロセスである。先行技術のフラットディスク熱交換器においては、冷媒は、熱交換器の表面の有意な部分に触れることはない。その理由は、圧力に耐えるために、ろう付けのための十分に大きい表面積を提供するように溝と溝の間に十分な材料が必要だからである。
【0005】
先行技術の中で開示される熱交換器における冷媒は、1つだけの入口を通って導かれ、1つだけの出口を通って排出される。冷媒は、内部通路を通り、コンプレッサによって駆動される。冷媒にとって最適な速度の範囲があり、速度が小さ過ぎると、熱交換の効率が減少し、コンプレッサから取り出されるオイルをコンプレッサのタンク(reservoir)に運び返すための十分な速度がなくなる。速度が大き過ぎると、コンプレッサは、エネルギーを浪費する。
【0006】
1つだけの入口と1つだけの出口を有することは、冷媒の全量が、小さな断面を通過することを強いる。冷媒の一定のマスフローに対し、より小さなフロー断面は、より大きな速度に相当する。故に、1つだけの入口と1つだけの出口を有する場合には、溝の長さおよび速度が大きくなり、従って、製氷機システム内の冷媒を動かすコンプレッサーのワークは、甚だしく大きくなる。先行技術の熱交換器においては、冷媒の速度を減らす唯一の方法は、断面積を増やすことであるが、それは、製造コストを増大させる。
【特許文献1】米国特許第5,157,939号明細書
【特許文献2】米国特許第5,363,659号明細書
【特許文献3】米国特許第5,632,159号明細書
【特許文献4】米国特許第5,918,477号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、その全体に渡って圧力低下がより少なく、冷媒の速度が、最適な範囲に低減され得る熱交換器を用いる製氷機を有することに利点がある。
【0008】
冷却機および製氷機における使用のために、安価な方法で作られ得る熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0009】
熱交換を改善するために、冷媒とディスク表面の大部分との熱的接触の程度がより大きくなることを冷媒通路が可能とする、熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0010】
外壁は高い熱交換を提供するように薄いが、冷媒の高圧になお耐え得るフラットプレートの熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0011】
別のニーズは、1つだけの駆動モータで、追加的表面の各々のための追加的な電力がほとんどなく、数個の熱交換面を同時にすり剥がすことを可能とする、フラットプレートの熱交換器を用いる製氷機を提供することにさらなる利点がある。
【0012】
働かせるのが簡単、ロバスト、および容易であり、働かせるためのスペースをほとんど要求しない、製氷機のためのスクレーピングメカニズムを提供することに、なおさらなるニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
別の局面においては、本発明は、熱交換のための装置に向けられ、その装置は、少なくとも1つの流体の入口、第1の外側プレートおよび第2の外側プレート、ならびに、内部層を備える。内部層は、第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉して挟まれる。内部層は、少なくとも1つの連続する流体用の溝を、少なくとも一部分は規定する。流体用の溝の各々は、外側プレートのうちの1つの内側表面、および、内部層によって一部分は規定される。少なくとも1つの連続する流体用の溝は、少なくとも1つの流体の入口と少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を作り上げる。
【0014】
別の局面においては、本発明は、熱交換のための装置に向けられ、その装置は、少なくとも1つの流体の入口、少なくとも1つの流体の出口、第1の外側プレートおよび第2の外側プレート、内部層を備える。内部層は、少なくとも1つの流体の入口と少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を、少なくとも一部分は規定する。内部層は、各々が流路の1つ以上のセグメントを規定する複数のセクションを、必要に応じて含み得る。セクションは、内部層の流れの部分を作り上げるように、パズルのような構成で一緒になる。
【0015】
1つの局面においては、本発明の実施形態は、熱交換のための装置を有する冷却機または製氷機を含む。熱交換装置は、通常は同じ形状のフラットなトップおよびボトムのプレート、該プレートのエッジに近いポイントまたはエッジ上のポイントに各々が位置される少なくとも1つの流体の入口および少なくとも1つの流体の出口、および、該トップおよびボトムのプレートの間のパズルタイプ配列の複数のセクションを含む。該セクションの各々は、流体用の溝に平行な薄い材料のピースを備える。該セクションのパズルタイプ配列は、流体が、入口から、違ったセクションを通って、出口に連続的に流れるのを可能とする。この実施形態のさらなる特徴は、トップおよびボトムのプレートの内側表面の大部分が、セクションを通って流れる流体と触れることになるように構成されていることである。本発明の1つの実施形態においては、平行な流体用の溝のセクションは、波形の材料であり、パズルタイプの配列はプレート内で対称である。さらに、入口および出口の各々は、流体が、かなりの数の流体用の溝を通って流れるように大きさを決められる。有利な実施形態においては、2つの入口および2つの出口があり、各々は、トップまたはボトムのプレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる。前述の実施形態においては、トップおよびボトムのプレート各々は、内側リングおよび外側リングの部分を含み、内側および外側リングは、流体用の溝のセクションを越えて広がる。セクションを通る流体の流路は、好ましくは、入口を通りそして内側リングへ向かう流れ、その後、出口に向けて内側リングを廻り、その後、前方および後方に、まず入口に向かい、その後出口に向かい、外側リングに次第により近づく経路に沿い、そして最後に出口を通る流れを含む。
【0016】
本発明の別の特徴は、2つのプレートの間から材料をすり剥がす装置であり、それは、プレートの中心を垂直に通り抜けるシャフト、プレートのエッジに到達するのに十分な長さを有するプレートの間に置かれる中空のキャリア、キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパー、シャフトに固定する手段を有し、中空のキャリア内でスライド係合であるように置かれる内側キャリア、シャフトを回転する手段、内側キャリアを中空のキャリアに連結する取り外し可能な手段を備える。1つの実施形態においては、固定する手段は、内側キャリアに溶接されかつシャフトにボルトどめされたプレートである。また、取り外し可能な連結手段は、中空のキャリアがスライドアウトし得るように取り外しが可能なボルトであり得る。スクレーピング装置の形状は、好ましくは、熱交換器表面に接触するエッジがすり減ったときに、もう一方のエッジが使用され得、それによってスクレーピング機構の寿命が延びるように、装置がリバーシブルである。
【0017】
別の局面においては、本発明は、製氷装置であって、それは、フレーム、フレーム内に平行に配列される複数のフラットなプレートの熱交換器、熱交換器に連続的に溶液を供給する手段、熱交換器の表面から氷の結晶を取り除くスクレーピング手段を備える。
【0018】
別の局面においては、本発明は、入口から熱交換のための装置を通り出口に至り、入り口と出口との間の表面全体を実質的に占める、全体的な連続的流路を確立する方法に関し、該方法は、セクションの各々が、平行な流体用の溝のセットでできている複数のセクションを提供するステップと、セクションの各々を1つ以上の角度で交わり選択された平行な溝のグループに切り取るステップと、それによって流路の向きを変更するように、セクションの各々のエッジを1つ以上の他のセクションに隣接させるステップと、セクションをパズルのような構成で組み立てるステップとを包含する。セクションの各々は、任意の時点で隣接しかつ平行な流路を含み、それによって、セクションは、互いに反対方向の平行な流路を含む。
【0019】
他の局面およびデバイスの利点は、以下の「発明を実施するための最良の形態」および添付する図面から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図3を参照すると、同図は、本発明の最初の実施形態に従う製氷機10を示す。製氷機10は、支持フレーム14内の複数のフラットプレート熱交換器12、スクレーピングシステム15および液体供給システム17を備える。図12aを参照すると、熱交換器の各々は、第1の外側プレート42、第2の外側プレート44および第1および第2の外側プレート42と44との間に置かれる内部層45で構成される。内部層45は、複数の壁部47を含み、該壁の各々は、2つの長手方向のエッジ49を有する。1つまたは両方の長手方向のエッジ49に沿って、脚部51が、壁部47に一体化して結合され得る。1つまたは2つの脚部51は、外側プレート42および44の1つまたは両方に壁部47を結合する。外側プレート42および44に結合された場合には、壁部47は、熱交換器12を通る冷媒の運送のために使用される流体用の溝53を、分離し規定する。溝53は、1つ以上の冷媒の入口32と1つ以上の冷媒の出口34との間に冷媒の流路を提供するように配列される。図1に示される例示的な実施形態においては、熱交換器12は、2つの入口32と2つの出口34とを有して示されるが、代替的に、熱交換器12がより少なくまたはより多くの入口32と出口34とを有することが可能である。
【0021】
流路は、流体の入口から協同する流体の出口までリードする外側プレートと内部層との間のサンドイッチによって形成される全ての溝を含むと理解される。対照的に、用語流路の「セグメント」は、入口と出口との間の流路の一部を規定するために使用され、それは、流路の全長を通して(流路セグメントに関係する全ての内部層のセクションを通して)、平行な配列で整列される一連の隣合う溝だけが、同一のセグメントに属するものと理解される。
【0022】
図1aを参照する。壁部47を、外側プレート42および44に脚部51を使用して結合することによって、いくつかの利点が得られる。1つの利点は、壁部47が、比較的薄く作られ得、比較的多数の壁部47および結合された脚部51が、外側プレート42と44との間に置かれ得るということである。これは、外側プレート42と44との間に比較的多くの構造部材を提供する。これはまた、冷媒が圧力下で溝53を循環するときに、熱交換器の変形に抵抗するように熱交換器12を構成する。
【0023】
熱交換器12は、約30psig(207kPa)と約300psig(2070kPa)との間まで加圧されることを期待され得、つまり、少なくとも約300psig(2070psi)までは耐えるように構成され得る。しかしながら、一部の管轄区域においては、熱交換器12は、使用中に予想される最大の内圧よりさらに高い圧力に耐えることを要求され得る。例えば、熱交換器12は、一部の管轄区域における地方条例を満たすように約450psig(3100kPa)もの圧力に耐えるように構成され得る。
【0024】
比較的薄い壁部47を有することによって、壁部47に接触するプレート42および44の表面積全体が、比較的小さい。これは、プレート42および44と溝53との間の接触する表面積が比較的より大きいことを許容し、それは、プレート42および44を選択された温度に維持することを容易とする。壁部47の厚さは、Twで示されている。厚さTwは、例えば、約0.008インチ(0.2mm)であり得る。隣合う溝を規定する壁部47のペアの間の溝の幅は、Wcで示されるが、約3/16インチ(4.8mm)であり得る。溝の幅Wcは、均一である必要がないということ、および、用語「溝の幅」は、外側プレート42および44との流体の接触界面がある溝53の部分に関するということが理解される。
【0025】
壁部厚さTwの溝の幅Wcに対する比は、約1:8より小さくあり得、より好ましくは、約1:18と約1:25との間であり、さらに好ましくは、約1:20より小さく、例えば、1:22.5のような、約1:20と約1:25との間である。
【0026】
第1と第2のプレート42と44との間により多くの構造部材(すなわち、壁部47)を有することによって、第1および第2のプレート42および44の厚さは比較的低く維持され得る。第1および第2のプレート42および44の厚さは、それぞれTp1およびTp2で示される。厚さTp1およびTp2は、各々約0.120インチ(3mm)以下であり得る。
【0027】
壁部47に連結される脚部51は、厚さTfを有し、それは、壁部47の厚さTwと同じであり得る。脚部51は、外側プレート42および44の外側表面に置かれる材料の冷却において、それらが、ほとんど影響しないように、比較的薄いことが好ましい。脚部51は、第1および第2のプレート42および44に対して、比較的大きな表面積を介して壁部47と結合することを可能とし、従って、比較的安全かつ密閉された結合を提供し、一方で、壁部47が比較的薄いことを同時に可能とする。
【0028】
壁部47および脚部51は、一体化し一緒になって、波形にされたシート材料のセクション40に形成される。溝53が、入口32と出口34との間の一式の選択された平行な流路に沿って冷媒を導くように、複数のそのようなセクション40は一緒に合わされる。熱交換器12を通って流れる冷媒の単位量あたりの熱伝達量を大きくするように、一般的には、流路は曲がりくねって作られ得る。用語「曲がりくねる」は、流路セグメントに関して使用され、方向は、徐々に(セクションの境界で、90度から180度の角度の複数の界面を用いて)または即座に(少なくとも1つの鋭角なセクション界面を用いて)部分的に、少なくとも1度はV状のパターンで、および、通常はつづら折りのパターンで複数回反転される。例えば、図13で示されるように、セクション界面での溝のV状のパターンが、単独の流路セグメントにおいて複数回繰り返され得る。
【0029】
波形にされたシート材料のセクション40を複数合わせて内部層45を作ることは、流路に対して選択されたルートを提供し、壁部47と外側プレート42および44との両方に関して、比較的薄い壁構造を提供し、そしてまた、これらの有利な特徴を熱交換器12に、比較的安価に組み込む方法を提供する。それらの平面形状はどうであれ、従来のパズルピースの形状に制限されないが、セクション40は、パズルのような構成で一緒に合わされる。
【0030】
用語「波形にされた」は、流体が熱交換器を通り流れる溝の深さおよび幅を規定するように役目を果たすつづら折の折り曲げパターンを規定するために、広く使用される。折り曲げにより形成される形状は、外側プレート42および44と少なくとも部分的に平面を共有する表面を含む溝の寸法を規定するという点において重要である。溝の壁の脚部51に関係するこの共有の表面は、幅Wfを有するが、幅Wfは、波形にされたシート材料の層が、例えば、ろう付けによって、外側プレートに密閉して結合される場合には、外側プレート42および44との結合を形成するのに十分な可能な接触面積に関係する。この接触面積は、折り曲げが90度で形成される場合に最大となるが、部分的に曲線形を有する折り曲げが、やや粗雑な接触面を用いる場合にさえも有利に使用され得るということが理解される。脚部51が小さいほど、冷媒と外側プレート42および44との間に直接的に存在する表面積が大きくなるということが理解される(図12bを参照)。従って、波形の構成は、所望の、密閉表面積の量と直接に流体と外側プレートの接触量との間での選択されたトレードオフを提供するように選択され得る。
【0031】
セクション40の選択された構成は、図1で提供される。1つ以上の入口32および1つ以上の出口34の間で異なる流路を提供するセクション40のさらなる構成が、図11、図13、図14、図15に示される。より詳細には、図1、図11、図13は、2つの入口32および2つの出口34の間に一式の流路を有する熱交換器12を示す。図14および図15は、1つの入口32および1つの出口34の間に一式の流路を有する熱交換器12を示す。
【0032】
セクション40の各々は、1つ以上の隣合うセクション40に対してゼロでない角度でカットされ得、その結果として、セクションが、それらの外側エッジに沿って一緒に合わされた場合には、波形によって形成された溝53は、1つのセクション40から別のセクション40へ方向を変える。第2のセクション40は、別のセクションに隣接され、流れの方向が再び変わる、そのようにして、入口32から出口34への全体の流路が確立する。セクション40の各々は、任意の時点で隣接しかつ平行な流路を含み得、すなわち、セクション40は、互いに反対方向の平行な流路を含み得る。
【0033】
内部層45は、それらの外周について、第1および第2のプレート42および44を一緒に密閉し結合するための外周リング48を含み、熱交換器12の外周から冷媒が漏れ出すことを防ぎ得る。穴付きの取り付けつまみ50が、支持フレーム14に熱交換器12を取り付けるために、外側リング48に対して提供され得る。つまみ50は、フレーム14に取り付くタイロッド100(図3)をその穴に通して受け取り得る。スペーサー22は、熱交換器12の隣合うペアの間および熱交換器とフレーム14との間で、タイロッド50に提供され、選択された位置に1つ以上の熱交換器12を固定する。外側リング48は、内部層45(すなわちセクション40)の溝のあたりに達し、かつ、入口32および出口34のあたりに達する。
【0034】
用語「密閉し」は、3つの層のサンドイッチ(すなわち、2つの外側プレート42および44並びに内部層45)の特性に関して使用され、それは、約50psig(340kPa)から約300psig(2070kPa)までの間の範囲の圧力のような高圧の場合に、3層のサンドイッチから熱交換媒体(例えば冷媒)が抜け出すのを防止する。特に、媒体が冷媒である場合には、熱交換器12からの冷媒の抜け出しに対する環境面での不安を防止するような、そのような密閉方法で層を結合することが重要である。
【0035】
熱交換器12は、シャフトを通す穴55を有し得、それは、熱交換器12の両側のスクレーパー26に連結するために、スクレーピングシステム15の一部であるドライブシャフト16が、通り抜けることを可能にする。一部の実施形態に対して熟考されるが、例えば、熱交換器が冷却機として使用される場合には、熱交換器12は、シャフトが通り抜ける穴55は必要ない。
【0036】
内部層45は、通し穴55周りのそれらの内周に沿って、第1および第2のプレート42および44を一緒に密閉し結合するための内側リング46を含み、熱交換器12の内周から冷媒が漏れ出すことを防ぐ。
【0037】
熱交換器のコンポーネントの各々は、第1および第2のプレート42および44、内周および外周のリング46および48、ならびに、セクション40を含むが、金属材料のような適切な材料で作られ得る。
【0038】
外周リング48、内周リング46および脚部51を外側プレート42および44に結合することは、ろう付けのような任意の適切な手段によって実行され得る。
【0039】
セクション40のパズルタイプの配列を通る例示的な流路は、図1および図1aを参照して、次のように記述される。冷媒は、32aで示される入口を通り熱交換器12に入り、内側リング46に向かいセクション40aに沿って進む。セクション40aを通り進んだ後に、冷媒の一部は、セクション40aの溝53の終端からセクション40bに向かい、方向を変え、内側リング46に沿って進む。セクション40bから、冷媒は、セクション40cの中へ、つづいてセクション40dへと進むが、そこで、流体は方向を変え、しばらくの間内側リング46から遠ざかって流れる。冷媒は、セクション40dから、前にセクション40cを通り40dに向かったのとは異なる一式の流路に沿って、セクション40cの中へ流れ戻る。セクション40cから、冷媒は、セクション40bの中に流れ戻り、その後、セクション40aに流れ戻る。流れの矢印52によって分かるように、冷媒は、34aで示される出口に至るまで、セクション40を通過し続ける。入口32aと出口34aとの間に見られる流路は、図1に示される熱交換器12の4分の1を流れ抜ける。熱交換器12に入る冷媒の一部はまた、熱交換器12の別の4分の1の中の34bで示される出口に流れることに注意する。冷媒はまた、32bで示される入口を通り同様のパターンで、出口34aおよび34bの各々に流れる。
【0040】
少なくとも一部のセクション40においては、セクション40bのように、冷媒は、一部の溝53に沿って一方向に流れかつ別の溝に沿って反対方向に流れるということに注意する。
【0041】
さらに、セクション40dの部分とセクション40cの部分との間の結合部のような、隣合うセクションの少なくとも一部のペアの結合部においては、冷媒が、ある程度はそれ自身に流れ戻るように、溝53が鋭角で出合うということに注意する。少なくとも一部の溝53が鋭角で出合う隣合うセクションとの間の結合部を提供することによって、曲がりくねった流路が提供され得る。
【0042】
さらに、セクション40bとセクション40cとの間の結合部のような、隣合うセクションの少なくとも一部のペアの間での一部の他の結合部においては、溝53が鈍角で出合うということに注意する。そのような結合部は、隣合うセクション40の連続的なペアの間に提供され、1つの方向から別の方向への、冷媒の流路における方向の比較的緩やかな変化を可能とし得る。例えば、図14および14aにおける熱交換器12によって提供される流路は、セクション40の隣合うペアの間で、鈍角な結合部だけを含む。図14および14aに示される熱交換器12においては、流路全体は、熱交換器12の一般的な環状の形状に従い、それ自身に重なり戻ることのない形状を有する。少なくとも一部の溝53が鈍角で出合う隣合うセクション40との間の結合部を提供することによって、流れの方向における変化全体によって被る圧力低下が減らされる。
【0043】
2つの入口32および2つの出口34を提供することによって、冷媒の4分の1の各々によって移動される総距離は、熱交換器の1つの4分の1区だけに限定される。圧力低下は、冷媒によって移動される経路長さに比例して変化するので、これは、熱交換器全体の冷媒の流れの合計によって経験される圧力低下全体を減らす。
【0044】
冷媒の経路を増やす場合には、当分野において周知のトレードオフがある。一方では、経路長さが長いほど、冷媒がそれと接触する材料から熱を取り除かねばならない時間が増大し、それは熱伝達をより効果的にする。経路が短いほど、冷媒を動かすために要求される圧力は減少し、従って、冷媒の流れを駆動するコンプレッサーなどが、より楽に働くようにする。セクション40の多数のパズルタイプの配列が、熱交換器12において使用され得る。図1および図13において示される配列は、様々なサイズのユニットに対して、より長い経路長とより短い経路長との間のトレードオフを最適化することが知られており、一方で、プレート表面の全てをカバーすることを提供する。
【0045】
内部層45は、外側リング48で作られる外側境界部、波形にされたシート材料のセクション40で作られる流れの部分、および、必要な場合に提供される内側リング46で作られる随意的な内側境界部を備える。流れの部分は、内部層45の面積の約50%から約95%の間の面積をカバーし得るが、それは、熱交換器12がシャフトを通す穴55を有すか否か、および熱交換器12の全体のサイズのような、一定の要因に依存する。一部の実施形態においては、流れの部分は、内部層45の面積の約75%から約90%の間をカバーし、好ましくは、内部層45の面積の少なくとも約85%、さらに好ましくは、内部層45の面積の少なくとも約88%をカバーし得る。
【0046】
スクレーピングシステム15が記述される。中心シャフト16は、ほぼ平行な位置で垂直方向に並べられる熱交換器12を通り抜けるが、それは、1対の軸受け18によって、フレーム14の外側に支持され得る。シャフト16は、ギアボックス103を介してモーター102によって駆動される。複数のネジロッド100は、支持ブラケット20に取り付けられる穴の開いたつまみ50の穴101を通り抜ける。ロッド100、ブラケット20、スペーサ22は、図3に示されるように、垂直状態で熱交換器12を保持し得、それらはナット24によって定位置に固定される。
【0047】
図4に示されるように、最も外側の熱交換器とフレーム14との間に、外側スクレーピングデバイス26が置かれるが、一方で、図8に示される内側スクレーピングデバイス28は、2つの熱交換器12の間に置かれる。
【0048】
冷媒は、複数のコネクション30(図3)を通りマシン10に入り、そして、入口32(図2)を通って熱交換器12の各々の中にポンプされる。いったん、冷媒が熱交換器12を通り抜けると、それは、出口34(図2)を通り外に出、そしてコネクション30(図3)を通って出てゆく。冷却されるべき真水、塩水またはあらゆるほかの液体は、シャフト16を通りマシン10の中にポンプされ、その後、ノズル36から熱交換器12の表面にスプレーされる。最も外側の熱交換器をすり剥がすスクレーピングデバイス26のために、ノズル36は、スクレーパー26の後方のセクションに配置される。2つのプレートを同時にすり剥がすスクレーピング機構28にノズル36を設けることは可能ではあるが、それらを別個のスプレーチューブ92に設けることが好ましい。スクレーピングデバイス26、28は、シャフト16によって回転され、熱交換器12の表面から氷と水の混合したものを取り除き、それらをフード38に落下させる。いったんフード38に入ると、氷と水の混合したものは、格納タンク(図示されていない)にポンプされ、そこで氷が分離され、水が再び製氷機10にポンプされ戻される。複数の断熱パネル60が、フレームにボルトどめされ、断熱された区画を作る。
【0049】
図4〜図10に関連して、スクレーピングデバイスの実施形態が示される。図4は、ベースプレート56(図5に示される)の使用によってシャフト16にボルトどめされるキャリアチューブ54を備える外側スクレーピングデバイス26を示す。図6Bに示されるトップウェッブ62は、キャリアチューブ54の端部に溶接されるが、一方で、ミドルウェッブ64(図6Cに示される)は、チューブ54に沿って等しく間隔を空けられ、ボトムウェッブ66(図6Dに示される)は、シャフト16の近くで、チューブ54のベースに溶接される。複数のスクレーパー58は、キャリアチューブ54の全長に沿い、ピボットシャフト68によってウェッブに固定されるが、ピボットシャフトは、図7に示されるが、その肩70がそれを定位置に固定する。スクレーパー58は、好ましくは、スラリーアイスを製造するためにはプラスチック、フレークアイスのためには金属である。
【0050】
図6Aおよび6Bを参照すると、第1のバー74が各ウェッブのスロット72に置かれていて、ウェッブは、第1のバー74およびウェッブの両方に溶接された第2のバー76を有する。ゴムのバンパー78が、第1のバー74と第2のバー76との間に置かれる。ゴムのバンパー78は、スクレーパー58を押してバー74から遠ざけ、フラットプレート熱交換器12にスクレーパーの角80を押し付ける。スクレーパー58の形状は、角80が擦り減り、第2の角を使用する場合には、単に裏返されることを可能とし、それによって、スクレーパーの寿命を延ばす。複数のノズル36が、スクレーパー58から見てキャリアチューブ54の反対側に沿ってある。水がシャフト16の中にポンプされると、それは、キャリアチューブ54の内部を通って上昇し、チューブ54がシャフトと一緒に回転するとき、水がノズル36からスプレーされる。
【0051】
図8は、内側スクレーピングデバイス28を示し、それは、2つのフラットプレート熱交換器12の間で使用される。内側キャリア82があり、それは、ベースプレート56(図5)に溶接されシャフト16にボルトどめされる。追加的な中空のキャリア84が、内側キャリア82に被さってスライドし、それをすっぽりと包む。取り外し可能なボルト86が、中空のキャリア84を内側キャリア82に固定し、そうすることにより、シャフト16に固定する。複数のウェッブ88が、中空のキャリア84に溶接される。2つのスクレーパーのグループ58があり、2つの別個のピボットされるシャフト68(図7に示される)によってウェッブ88に固定される。キャリア84の全長に沿ってスクレーパー58の各ペアは、バンパー78によって離される。バー90がウェッブ88に溶接され、バンパー78を定位置に固定する。バンパー78は、スクレーパー58を押して互いを遠ざけ、かつ、それぞれの熱交換器12に向かって押す。この設計は、内側スクレーピングデバイスのメンテナンスを容易とする。フラットプレート熱交換器12を取り除くのではなく、必要なことは、ボルト86を取り除くことであり、中空のキャリア84は、熱交換器の間からスライドアウトし得る。さらに、キャリア84は、熱交換器12の直径の半分よりも小さいので、製氷機まわりに必要なサービスエリアは小さい。
【0052】
図10に示されるように、内側キャリア82から見てシャフト16の反対側にスプレーチューブ92があり、それは、ベースプレート56に溶接されシャフト16にボルトどめされる。スプレーチューブ92の全長に沿って複数のノズル36がある。水がシャフト16の中に流れ込むと、スプレーチューブ92を通って流れ、ノズル36から出、熱交換器12の表面にスプレーされる。
【0053】
図16は、プレートが水平に置かれる製氷機の代替的な実施形態を示す。これは、例えば、漁船の船上で、高さが限られる場合の状況下で有利である。図16を参照すると、そこでは、類似する部分は似た番号づけがされているが、製氷機210は、ボトムフレーム208によって支持されるトップフレーム209の中に複数のフラットプレート熱交換器12を備える。中心のシャフト16は、ほぼ平行な位置で水平に並べられる熱交換器12を通り抜けるが、それは、トップフレーム209の外側の上および収集パン206の下で、一対の軸受けケーシング18によって支持される。
【0054】
最も外側の熱交換プレートとトップフレーム209との間に、外側スクレーピングデバイス201が置かれるが、一方で、内側スクレーピングデバイス202は、2つの熱交換器12の間に置かれるれる。冷媒は、複数のコネクションを通りマシン210に入り、その後、熱交換器12の各々の中にポンプされる。真水、塩水またはあらゆる他の液体は、シャフト16を通りマシン210の中にポンプされ、その後、スクレーピングデバイス201、202のノズルから熱交換器12の表面にスプレーされる。スクレーピングデバイス201、202は、シャフト16によって回転され、熱交換器12の表面から氷と水の混合したものを取り除く。氷は、スクレーピングデバイス201、202を外側の方に向けることによって、外側方向に方向づけられて押される。氷がプレート12の最も外のエッジを通過すると、それはパン206の中に落下する。図17は、パン206の平面図を示す。パン206には、シャフト16に付属されるスイーピングデバイス203があり、シャフト16と一緒に回転し、氷を掃いてパン206の中に落とす。パンは、穴のあいたセクション212を有する。スイーパー203が穴の開いたセクション212を通過するとき、氷は、穴の開いたセクション212を通って落下し、受け皿205に着地する。その後、氷は出口204を通って製氷機から格納タンク(示されていない)の中へポンプされ、そこで氷は分離され、水はポンプされ製氷機210へ戻る。傾斜したコーナー207は、氷がパン206の中に落ちたときに、それが、スイーパー203によって手の届く位置のパン206のセクションに滑って落ちる。
【0055】
スクレーピングデバイス201、202は、図18に示されるが、複数のスクレーパー220を有するキャリアを備える。スクレーパー220の各々は、トップセクション226を有するホルダ223、リアセクション224、およびフロントセクション225、ならびに、スクレーピングエレメント221を保持するための2つのサイドセクション222を有する。圧縮性のバンパー230は、熱交換プレート12との接触を保つスクレーピングエレメント221に外向きの圧力を維持する。
【0056】
スクレーパー220は、連続するスクレーパー220が、単独のスクレーパー220の幅程度離れるように、キャリアに沿って間隔をあけられる。シャフトの反対側のスクレーパー220は、すべてのスクレーパー220によって辿られる環状経路が反対側のスクレーパーを通過するように、キャリアに沿って並べられる。スクレーピングエレメント221は、氷をプレート12のエッジに向け、最後には越えるように押すように外向きに傾けられたスクレーピングエッジ229を有する。連続するスクレーピングエレメントは、シャフトに近いものはキャリアの全長方向に並行により近く角度づけられ、プレート12のエッジに近いものはキャリアの全長方向に垂直により近く並べられるように、次第に外向きに角度づけられ得る。別々に角度づけられたスクレーピングエレメントは、設計にとって必須条件ではない。ピン227は、スクレーピングエレメントをホルダ223に連結するように使用され、穴228に固定されるスクリューネジは、ピン227を定位置に保つ。
【0057】
最も外側の外側プレート12をすり剥がす外側スクレーピングデバイス201の場合には、スクレーパー220は、シャフトにボルトどめされるキャリアに溶接される。プレートの間に置かれ、それらのプレートの側面を同時にすり剥がす内側スクレーピングデバイス202は、中空のキャリアに溶接されたスクレーパー220を有し、シャフトにボルトどめされた内側キャリア82の上を滑らされる。ノズル(示されていない)は、凍らされるべき液体をスプレーするために、キャリアからプレート12に向けられる。
【0058】
図においては、内部層は、複数のセクションからできているとして示されており、パズルのようなやり方で一緒にはめ合う。各セクションは、複数の壁部および脚部を含むとして記述され、全てがそのセクションの部分として一体に結合される複数の流体用の溝を規定する。壁部47の各々が、長手方向のエッジ49の一方または両方に沿って、それに一体的に連結される脚部51を有する独立したピースであることも代替的に可能である。言い換えると、関連する1つまたは2つの脚部51を有する壁部の各々が、外側プレートに独立して連結される独立したピースであることが必要に応じて可能である。
【0059】
図においては、製氷機は、各熱交換器の両側をすり剥がすためにスクレーパーを含む。1つ以上の熱交換器のために、片面をすり剥がすための単独のスクレーパーだけを有することが代替的に可能である。
【0060】
図においては、製氷機は、複数の熱交換器12を含むとして示されている。任意の製氷機に対して、単独の熱交換器12を含むことが、代替的に可能である。そのような代替案においては、マシンは、一方または両方の外側表面に外側スクレーパー26を含み得るが、内側スクレーパー28は含まれないということが理解される。
【0061】
製氷機10は、液体源を経て液体供給システム17を通りノズル36から排出される、凍らされるべき液体を提供するとして記述された。凍らされるべき液体を、別の方法で提供することが代替的に可能である。例えば、図22を参照すると、密閉されたハウジング97が提供され得、それは、内部チャンバー99を規定し、その中に熱交換器12ならびにスクレーパー26および28が置かれる。凍らされるべき液体は、ハウジング97の一方の側壁など、適切な任意の場所に置かれ得るチャンバーの注入口101を経てチャンバー99の中に導かれ得る。チャンバー99は、凍らされるべき液体によって実質的に満たされ得る。従って、熱交換器12は、凍らされるべき液体の中に沈められる。氷が熱交換器12の上にできたとき、スクレーパー26および28は、その氷をすり剥がす。チャンバー99のトップで連結される適切なコンジットの中にそれを収集することによるなど、任意の適切な手段によって、氷は収集され得る。
【0062】
図22aを参照すると、密閉されたハウジング97は、ほぼ円筒形であり得、1枚または2枚のフラットなシート301から構成され得、そのシートは、円筒形に曲げられた断熱材料であって、そのエッジで密閉されるのが好ましい。チャンバー99は、好ましく断熱されたエンドパネル302(図22)によって、その端部で密閉される。代替的に、密閉されたハウジングは、ほぼ長方形であり得る。
【0063】
ハウジング97は、凍らされるべき液体の漏れを防ぐために、そこを貫通し回転するシャフト16の周りを密閉する。この密閉は、複数のパッキングリングによるように、任意の適切な手段によって達成され得る。
【0064】
マシン10の代替的な構成が可能である。液体を冷却するが凍らせない冷却機として構成される場合には、スクレーパーシステム15は要求されない。液体は、液体をチャンバー99の中へおよび外へポンプすることによって、熱交換器12と接触させられ得る。ポンピングの速さは、熱交換器12によって、液体がどの程度まで冷却されるかを決定する。
【0065】
上記は、本発明の実施形態を構成するが、本発明が、伴う特許請求の範囲の公正な意義から逸脱することなく変更を可能とすることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】図1は、本発明の実施形態に従う熱交換器の透けて見える平面図である。
【図1a】図1aは、図1に示される熱交換器の透けて見える平面図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図2】図2は、図1に示される熱交換器を組み込んだ本発明の別の実施形態に従う製氷機の正面図であり、一部は架空である。
【図3】図3は、図2のライン3−3に沿って切られた断面図である。
【図4】図4は、プレートの片側をすり剥がすためのスクレーピングデバイスの側面図である。
【図5】図5は、スクレーピングデバイスをシャフトに連結するベースプレートの端面図である。
【図6A】図6Aは、図4におけるスクレーピングデバイスのトップウェッブの平面図であり、それに連結されたスクレーパーを伴う。
【図6B】図6Bは、図6Aのトップウェッブの平面図であり、スクレーパーを除く。
【図6C】図6Cは、スクレーパーのミドルウェッブの平面図である。
【図6D】図6Dは、スクレーパーのボトムウェッブの平面図である。
【図7】図7は、スクレーパーをウェッブに連結するピボットシャフトの側面図である。
【図8】図8は、2つのプレートの間で使用されるスクレーピングデバイスの側面図である。
【図9A】図9Aは、図7におけるスクレーピングデバイスのトップウェッブの平面図であり、それに連結された一対のスクレーパーを伴う。
【図9B】図9Bは、図9Aにおけるウェッブの平面図であり、スクレーパーを除く。
【図10】図10は、図8のスクレーピングデバイスで使用されるスプレーチューブの側面図である。
【図11】図11は、プレートの間の代替的のパズルタイプにおけるセクションの平面図である。
【図11a】図11aは、図11に示される熱交換器の透けて見える平面図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図12a】図12aは、図1に示される熱交換器の部分の拡大断面側面図である。
【図12b】図12bは、図12aに示される熱交換器の部分の代替構成の拡大断面側面図である。
【図13】図13は、プレートの間の別の代替的のパズルタイイプ配列のセクションの平面図である。
【図14】図14は、デバイスが1つだけの入口と1つだけの出口を有する場合の、パズルタイプ配列のセクションの平面図である。
【図14a】図14aは、図14に示される熱交換器の透けて見える図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図15】図15は、1つだけの入口と1つだけの出口がある場合の、別のパズルタイプ配列の平面図である。
【図16】図16は、製氷機の代替の実施形態の正面図であり、熱交換器は、水平に置かれる。
【図17】図17は、水平の実施形態の収集パンおよびスイーパー配列の平面図である。
【図18】図18は、水平なプレートでの使用のためのスクレーピングデバイスの平面図である。
【図19】図19は、2つの水平なプレートを同時にすり剥がすための1対のスクレーパーの側面図である。
【図20】図20は、水平なプレートをすり剥がすための単独のスクレーピングエレメントの側面図である。
【図21】図21は、水平なプレートと接触するスクレーピングエレメントの平面図である。
【図22】図22は、本発明の別の実施形態に従う製氷機の部分的に透けて見える透視図である。
【図22a】図22aは、図22に示されるハウジングの側面図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を冷却する熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
製氷機および冷却機は周知である。これらのタイプの機械は、食品加工、漁業、および一般的な冷却アプリケーションを含む多くの産業で使用されている。冷却機は、一般的には、液体を氷点より上のポイントに冷却するが、製氷機は、一般的には、水または溶液をその氷点より下まで冷却する。製氷機および冷却機は、一般的には、内部通路を貫流する冷媒によって冷却される熱交換器を使用する。冷却されるべき水または任意の他の液体は、熱交換器の表面上に導かれる。液体が凍った場合には、氷を熱交換器の表面から取り除く様々な方法が使用され、その方法は、氷を取り除くために、スクレーピングデバイスを使用すること、または、表面を一時的に加熱することを含む。スラリーアイスは、フレークアイスとは異なり、氷点を変えるために、凍らされる水は、通常、塩または何か他の物質と混合している。結果として生じるスラリー製品は、スラッシュなコンシステンシーを有しかつポンプされ得るが、これは、最終製品が、搬送される場合の多くのアプリケーションにとって、それを好ましいものとする。さらに、そのエネルギーの格納および伝達特性は、他のタイプの氷より優れている。
【0003】
Lyonによる特許文献1および特許文献2と共にGallによる特許文献3および特許文献4は、冷媒がディスクの内部を移動するための内部通路を持つディスク形状の熱交換器を開示する。ディスクは、その表面に形成される氷を取り除く、固定されたスクレーピング機構に接触して回転する。Lyonの開示においては、ディスクは、対となる半分のディスク2つで形成され、半分のディスクの各々は、複数の溝をその内側表面に含む。2つの半分における溝のパターンは、半分のディスクが対にされ一緒にろう付けされた場合に、対応する溝が一致して通路を形成するように、ミラーイメージである。この熱交換器の製造は、ディスクの分離した半分の各々を化学的にエッチングすることを含むが、それは高価である。
【0004】
Gallによる2つのデバイスは、フライス盤(milling machine)を使用して厚い金属プレートに流体通路をカットすることによって形成される熱交換デバイスを開示する。一旦、通路がカットされると、薄いプレートが、ディスクを完成するためにミリングされたプレートに結合される。プレートをミリングすることは、それを化学的にエッチングするほど高価ではなく、かつ、このプロセスでは、両方ではなく一方のプレートだけが機械加工されるが、なおこれは、時間のかかる高価なプロセスである。先行技術のフラットディスク熱交換器においては、冷媒は、熱交換器の表面の有意な部分に触れることはない。その理由は、圧力に耐えるために、ろう付けのための十分に大きい表面積を提供するように溝と溝の間に十分な材料が必要だからである。
【0005】
先行技術の中で開示される熱交換器における冷媒は、1つだけの入口を通って導かれ、1つだけの出口を通って排出される。冷媒は、内部通路を通り、コンプレッサによって駆動される。冷媒にとって最適な速度の範囲があり、速度が小さ過ぎると、熱交換の効率が減少し、コンプレッサから取り出されるオイルをコンプレッサのタンク(reservoir)に運び返すための十分な速度がなくなる。速度が大き過ぎると、コンプレッサは、エネルギーを浪費する。
【0006】
1つだけの入口と1つだけの出口を有することは、冷媒の全量が、小さな断面を通過することを強いる。冷媒の一定のマスフローに対し、より小さなフロー断面は、より大きな速度に相当する。故に、1つだけの入口と1つだけの出口を有する場合には、溝の長さおよび速度が大きくなり、従って、製氷機システム内の冷媒を動かすコンプレッサーのワークは、甚だしく大きくなる。先行技術の熱交換器においては、冷媒の速度を減らす唯一の方法は、断面積を増やすことであるが、それは、製造コストを増大させる。
【特許文献1】米国特許第5,157,939号明細書
【特許文献2】米国特許第5,363,659号明細書
【特許文献3】米国特許第5,632,159号明細書
【特許文献4】米国特許第5,918,477号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、その全体に渡って圧力低下がより少なく、冷媒の速度が、最適な範囲に低減され得る熱交換器を用いる製氷機を有することに利点がある。
【0008】
冷却機および製氷機における使用のために、安価な方法で作られ得る熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0009】
熱交換を改善するために、冷媒とディスク表面の大部分との熱的接触の程度がより大きくなることを冷媒通路が可能とする、熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0010】
外壁は高い熱交換を提供するように薄いが、冷媒の高圧になお耐え得るフラットプレートの熱交換器を有することにさらなる利点がある。
【0011】
別のニーズは、1つだけの駆動モータで、追加的表面の各々のための追加的な電力がほとんどなく、数個の熱交換面を同時にすり剥がすことを可能とする、フラットプレートの熱交換器を用いる製氷機を提供することにさらなる利点がある。
【0012】
働かせるのが簡単、ロバスト、および容易であり、働かせるためのスペースをほとんど要求しない、製氷機のためのスクレーピングメカニズムを提供することに、なおさらなるニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
別の局面においては、本発明は、熱交換のための装置に向けられ、その装置は、少なくとも1つの流体の入口、第1の外側プレートおよび第2の外側プレート、ならびに、内部層を備える。内部層は、第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉して挟まれる。内部層は、少なくとも1つの連続する流体用の溝を、少なくとも一部分は規定する。流体用の溝の各々は、外側プレートのうちの1つの内側表面、および、内部層によって一部分は規定される。少なくとも1つの連続する流体用の溝は、少なくとも1つの流体の入口と少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を作り上げる。
【0014】
別の局面においては、本発明は、熱交換のための装置に向けられ、その装置は、少なくとも1つの流体の入口、少なくとも1つの流体の出口、第1の外側プレートおよび第2の外側プレート、内部層を備える。内部層は、少なくとも1つの流体の入口と少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を、少なくとも一部分は規定する。内部層は、各々が流路の1つ以上のセグメントを規定する複数のセクションを、必要に応じて含み得る。セクションは、内部層の流れの部分を作り上げるように、パズルのような構成で一緒になる。
【0015】
1つの局面においては、本発明の実施形態は、熱交換のための装置を有する冷却機または製氷機を含む。熱交換装置は、通常は同じ形状のフラットなトップおよびボトムのプレート、該プレートのエッジに近いポイントまたはエッジ上のポイントに各々が位置される少なくとも1つの流体の入口および少なくとも1つの流体の出口、および、該トップおよびボトムのプレートの間のパズルタイプ配列の複数のセクションを含む。該セクションの各々は、流体用の溝に平行な薄い材料のピースを備える。該セクションのパズルタイプ配列は、流体が、入口から、違ったセクションを通って、出口に連続的に流れるのを可能とする。この実施形態のさらなる特徴は、トップおよびボトムのプレートの内側表面の大部分が、セクションを通って流れる流体と触れることになるように構成されていることである。本発明の1つの実施形態においては、平行な流体用の溝のセクションは、波形の材料であり、パズルタイプの配列はプレート内で対称である。さらに、入口および出口の各々は、流体が、かなりの数の流体用の溝を通って流れるように大きさを決められる。有利な実施形態においては、2つの入口および2つの出口があり、各々は、トップまたはボトムのプレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる。前述の実施形態においては、トップおよびボトムのプレート各々は、内側リングおよび外側リングの部分を含み、内側および外側リングは、流体用の溝のセクションを越えて広がる。セクションを通る流体の流路は、好ましくは、入口を通りそして内側リングへ向かう流れ、その後、出口に向けて内側リングを廻り、その後、前方および後方に、まず入口に向かい、その後出口に向かい、外側リングに次第により近づく経路に沿い、そして最後に出口を通る流れを含む。
【0016】
本発明の別の特徴は、2つのプレートの間から材料をすり剥がす装置であり、それは、プレートの中心を垂直に通り抜けるシャフト、プレートのエッジに到達するのに十分な長さを有するプレートの間に置かれる中空のキャリア、キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパー、シャフトに固定する手段を有し、中空のキャリア内でスライド係合であるように置かれる内側キャリア、シャフトを回転する手段、内側キャリアを中空のキャリアに連結する取り外し可能な手段を備える。1つの実施形態においては、固定する手段は、内側キャリアに溶接されかつシャフトにボルトどめされたプレートである。また、取り外し可能な連結手段は、中空のキャリアがスライドアウトし得るように取り外しが可能なボルトであり得る。スクレーピング装置の形状は、好ましくは、熱交換器表面に接触するエッジがすり減ったときに、もう一方のエッジが使用され得、それによってスクレーピング機構の寿命が延びるように、装置がリバーシブルである。
【0017】
別の局面においては、本発明は、製氷装置であって、それは、フレーム、フレーム内に平行に配列される複数のフラットなプレートの熱交換器、熱交換器に連続的に溶液を供給する手段、熱交換器の表面から氷の結晶を取り除くスクレーピング手段を備える。
【0018】
別の局面においては、本発明は、入口から熱交換のための装置を通り出口に至り、入り口と出口との間の表面全体を実質的に占める、全体的な連続的流路を確立する方法に関し、該方法は、セクションの各々が、平行な流体用の溝のセットでできている複数のセクションを提供するステップと、セクションの各々を1つ以上の角度で交わり選択された平行な溝のグループに切り取るステップと、それによって流路の向きを変更するように、セクションの各々のエッジを1つ以上の他のセクションに隣接させるステップと、セクションをパズルのような構成で組み立てるステップとを包含する。セクションの各々は、任意の時点で隣接しかつ平行な流路を含み、それによって、セクションは、互いに反対方向の平行な流路を含む。
【0019】
他の局面およびデバイスの利点は、以下の「発明を実施するための最良の形態」および添付する図面から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図3を参照すると、同図は、本発明の最初の実施形態に従う製氷機10を示す。製氷機10は、支持フレーム14内の複数のフラットプレート熱交換器12、スクレーピングシステム15および液体供給システム17を備える。図12aを参照すると、熱交換器の各々は、第1の外側プレート42、第2の外側プレート44および第1および第2の外側プレート42と44との間に置かれる内部層45で構成される。内部層45は、複数の壁部47を含み、該壁の各々は、2つの長手方向のエッジ49を有する。1つまたは両方の長手方向のエッジ49に沿って、脚部51が、壁部47に一体化して結合され得る。1つまたは2つの脚部51は、外側プレート42および44の1つまたは両方に壁部47を結合する。外側プレート42および44に結合された場合には、壁部47は、熱交換器12を通る冷媒の運送のために使用される流体用の溝53を、分離し規定する。溝53は、1つ以上の冷媒の入口32と1つ以上の冷媒の出口34との間に冷媒の流路を提供するように配列される。図1に示される例示的な実施形態においては、熱交換器12は、2つの入口32と2つの出口34とを有して示されるが、代替的に、熱交換器12がより少なくまたはより多くの入口32と出口34とを有することが可能である。
【0021】
流路は、流体の入口から協同する流体の出口までリードする外側プレートと内部層との間のサンドイッチによって形成される全ての溝を含むと理解される。対照的に、用語流路の「セグメント」は、入口と出口との間の流路の一部を規定するために使用され、それは、流路の全長を通して(流路セグメントに関係する全ての内部層のセクションを通して)、平行な配列で整列される一連の隣合う溝だけが、同一のセグメントに属するものと理解される。
【0022】
図1aを参照する。壁部47を、外側プレート42および44に脚部51を使用して結合することによって、いくつかの利点が得られる。1つの利点は、壁部47が、比較的薄く作られ得、比較的多数の壁部47および結合された脚部51が、外側プレート42と44との間に置かれ得るということである。これは、外側プレート42と44との間に比較的多くの構造部材を提供する。これはまた、冷媒が圧力下で溝53を循環するときに、熱交換器の変形に抵抗するように熱交換器12を構成する。
【0023】
熱交換器12は、約30psig(207kPa)と約300psig(2070kPa)との間まで加圧されることを期待され得、つまり、少なくとも約300psig(2070psi)までは耐えるように構成され得る。しかしながら、一部の管轄区域においては、熱交換器12は、使用中に予想される最大の内圧よりさらに高い圧力に耐えることを要求され得る。例えば、熱交換器12は、一部の管轄区域における地方条例を満たすように約450psig(3100kPa)もの圧力に耐えるように構成され得る。
【0024】
比較的薄い壁部47を有することによって、壁部47に接触するプレート42および44の表面積全体が、比較的小さい。これは、プレート42および44と溝53との間の接触する表面積が比較的より大きいことを許容し、それは、プレート42および44を選択された温度に維持することを容易とする。壁部47の厚さは、Twで示されている。厚さTwは、例えば、約0.008インチ(0.2mm)であり得る。隣合う溝を規定する壁部47のペアの間の溝の幅は、Wcで示されるが、約3/16インチ(4.8mm)であり得る。溝の幅Wcは、均一である必要がないということ、および、用語「溝の幅」は、外側プレート42および44との流体の接触界面がある溝53の部分に関するということが理解される。
【0025】
壁部厚さTwの溝の幅Wcに対する比は、約1:8より小さくあり得、より好ましくは、約1:18と約1:25との間であり、さらに好ましくは、約1:20より小さく、例えば、1:22.5のような、約1:20と約1:25との間である。
【0026】
第1と第2のプレート42と44との間により多くの構造部材(すなわち、壁部47)を有することによって、第1および第2のプレート42および44の厚さは比較的低く維持され得る。第1および第2のプレート42および44の厚さは、それぞれTp1およびTp2で示される。厚さTp1およびTp2は、各々約0.120インチ(3mm)以下であり得る。
【0027】
壁部47に連結される脚部51は、厚さTfを有し、それは、壁部47の厚さTwと同じであり得る。脚部51は、外側プレート42および44の外側表面に置かれる材料の冷却において、それらが、ほとんど影響しないように、比較的薄いことが好ましい。脚部51は、第1および第2のプレート42および44に対して、比較的大きな表面積を介して壁部47と結合することを可能とし、従って、比較的安全かつ密閉された結合を提供し、一方で、壁部47が比較的薄いことを同時に可能とする。
【0028】
壁部47および脚部51は、一体化し一緒になって、波形にされたシート材料のセクション40に形成される。溝53が、入口32と出口34との間の一式の選択された平行な流路に沿って冷媒を導くように、複数のそのようなセクション40は一緒に合わされる。熱交換器12を通って流れる冷媒の単位量あたりの熱伝達量を大きくするように、一般的には、流路は曲がりくねって作られ得る。用語「曲がりくねる」は、流路セグメントに関して使用され、方向は、徐々に(セクションの境界で、90度から180度の角度の複数の界面を用いて)または即座に(少なくとも1つの鋭角なセクション界面を用いて)部分的に、少なくとも1度はV状のパターンで、および、通常はつづら折りのパターンで複数回反転される。例えば、図13で示されるように、セクション界面での溝のV状のパターンが、単独の流路セグメントにおいて複数回繰り返され得る。
【0029】
波形にされたシート材料のセクション40を複数合わせて内部層45を作ることは、流路に対して選択されたルートを提供し、壁部47と外側プレート42および44との両方に関して、比較的薄い壁構造を提供し、そしてまた、これらの有利な特徴を熱交換器12に、比較的安価に組み込む方法を提供する。それらの平面形状はどうであれ、従来のパズルピースの形状に制限されないが、セクション40は、パズルのような構成で一緒に合わされる。
【0030】
用語「波形にされた」は、流体が熱交換器を通り流れる溝の深さおよび幅を規定するように役目を果たすつづら折の折り曲げパターンを規定するために、広く使用される。折り曲げにより形成される形状は、外側プレート42および44と少なくとも部分的に平面を共有する表面を含む溝の寸法を規定するという点において重要である。溝の壁の脚部51に関係するこの共有の表面は、幅Wfを有するが、幅Wfは、波形にされたシート材料の層が、例えば、ろう付けによって、外側プレートに密閉して結合される場合には、外側プレート42および44との結合を形成するのに十分な可能な接触面積に関係する。この接触面積は、折り曲げが90度で形成される場合に最大となるが、部分的に曲線形を有する折り曲げが、やや粗雑な接触面を用いる場合にさえも有利に使用され得るということが理解される。脚部51が小さいほど、冷媒と外側プレート42および44との間に直接的に存在する表面積が大きくなるということが理解される(図12bを参照)。従って、波形の構成は、所望の、密閉表面積の量と直接に流体と外側プレートの接触量との間での選択されたトレードオフを提供するように選択され得る。
【0031】
セクション40の選択された構成は、図1で提供される。1つ以上の入口32および1つ以上の出口34の間で異なる流路を提供するセクション40のさらなる構成が、図11、図13、図14、図15に示される。より詳細には、図1、図11、図13は、2つの入口32および2つの出口34の間に一式の流路を有する熱交換器12を示す。図14および図15は、1つの入口32および1つの出口34の間に一式の流路を有する熱交換器12を示す。
【0032】
セクション40の各々は、1つ以上の隣合うセクション40に対してゼロでない角度でカットされ得、その結果として、セクションが、それらの外側エッジに沿って一緒に合わされた場合には、波形によって形成された溝53は、1つのセクション40から別のセクション40へ方向を変える。第2のセクション40は、別のセクションに隣接され、流れの方向が再び変わる、そのようにして、入口32から出口34への全体の流路が確立する。セクション40の各々は、任意の時点で隣接しかつ平行な流路を含み得、すなわち、セクション40は、互いに反対方向の平行な流路を含み得る。
【0033】
内部層45は、それらの外周について、第1および第2のプレート42および44を一緒に密閉し結合するための外周リング48を含み、熱交換器12の外周から冷媒が漏れ出すことを防ぎ得る。穴付きの取り付けつまみ50が、支持フレーム14に熱交換器12を取り付けるために、外側リング48に対して提供され得る。つまみ50は、フレーム14に取り付くタイロッド100(図3)をその穴に通して受け取り得る。スペーサー22は、熱交換器12の隣合うペアの間および熱交換器とフレーム14との間で、タイロッド50に提供され、選択された位置に1つ以上の熱交換器12を固定する。外側リング48は、内部層45(すなわちセクション40)の溝のあたりに達し、かつ、入口32および出口34のあたりに達する。
【0034】
用語「密閉し」は、3つの層のサンドイッチ(すなわち、2つの外側プレート42および44並びに内部層45)の特性に関して使用され、それは、約50psig(340kPa)から約300psig(2070kPa)までの間の範囲の圧力のような高圧の場合に、3層のサンドイッチから熱交換媒体(例えば冷媒)が抜け出すのを防止する。特に、媒体が冷媒である場合には、熱交換器12からの冷媒の抜け出しに対する環境面での不安を防止するような、そのような密閉方法で層を結合することが重要である。
【0035】
熱交換器12は、シャフトを通す穴55を有し得、それは、熱交換器12の両側のスクレーパー26に連結するために、スクレーピングシステム15の一部であるドライブシャフト16が、通り抜けることを可能にする。一部の実施形態に対して熟考されるが、例えば、熱交換器が冷却機として使用される場合には、熱交換器12は、シャフトが通り抜ける穴55は必要ない。
【0036】
内部層45は、通し穴55周りのそれらの内周に沿って、第1および第2のプレート42および44を一緒に密閉し結合するための内側リング46を含み、熱交換器12の内周から冷媒が漏れ出すことを防ぐ。
【0037】
熱交換器のコンポーネントの各々は、第1および第2のプレート42および44、内周および外周のリング46および48、ならびに、セクション40を含むが、金属材料のような適切な材料で作られ得る。
【0038】
外周リング48、内周リング46および脚部51を外側プレート42および44に結合することは、ろう付けのような任意の適切な手段によって実行され得る。
【0039】
セクション40のパズルタイプの配列を通る例示的な流路は、図1および図1aを参照して、次のように記述される。冷媒は、32aで示される入口を通り熱交換器12に入り、内側リング46に向かいセクション40aに沿って進む。セクション40aを通り進んだ後に、冷媒の一部は、セクション40aの溝53の終端からセクション40bに向かい、方向を変え、内側リング46に沿って進む。セクション40bから、冷媒は、セクション40cの中へ、つづいてセクション40dへと進むが、そこで、流体は方向を変え、しばらくの間内側リング46から遠ざかって流れる。冷媒は、セクション40dから、前にセクション40cを通り40dに向かったのとは異なる一式の流路に沿って、セクション40cの中へ流れ戻る。セクション40cから、冷媒は、セクション40bの中に流れ戻り、その後、セクション40aに流れ戻る。流れの矢印52によって分かるように、冷媒は、34aで示される出口に至るまで、セクション40を通過し続ける。入口32aと出口34aとの間に見られる流路は、図1に示される熱交換器12の4分の1を流れ抜ける。熱交換器12に入る冷媒の一部はまた、熱交換器12の別の4分の1の中の34bで示される出口に流れることに注意する。冷媒はまた、32bで示される入口を通り同様のパターンで、出口34aおよび34bの各々に流れる。
【0040】
少なくとも一部のセクション40においては、セクション40bのように、冷媒は、一部の溝53に沿って一方向に流れかつ別の溝に沿って反対方向に流れるということに注意する。
【0041】
さらに、セクション40dの部分とセクション40cの部分との間の結合部のような、隣合うセクションの少なくとも一部のペアの結合部においては、冷媒が、ある程度はそれ自身に流れ戻るように、溝53が鋭角で出合うということに注意する。少なくとも一部の溝53が鋭角で出合う隣合うセクションとの間の結合部を提供することによって、曲がりくねった流路が提供され得る。
【0042】
さらに、セクション40bとセクション40cとの間の結合部のような、隣合うセクションの少なくとも一部のペアの間での一部の他の結合部においては、溝53が鈍角で出合うということに注意する。そのような結合部は、隣合うセクション40の連続的なペアの間に提供され、1つの方向から別の方向への、冷媒の流路における方向の比較的緩やかな変化を可能とし得る。例えば、図14および14aにおける熱交換器12によって提供される流路は、セクション40の隣合うペアの間で、鈍角な結合部だけを含む。図14および14aに示される熱交換器12においては、流路全体は、熱交換器12の一般的な環状の形状に従い、それ自身に重なり戻ることのない形状を有する。少なくとも一部の溝53が鈍角で出合う隣合うセクション40との間の結合部を提供することによって、流れの方向における変化全体によって被る圧力低下が減らされる。
【0043】
2つの入口32および2つの出口34を提供することによって、冷媒の4分の1の各々によって移動される総距離は、熱交換器の1つの4分の1区だけに限定される。圧力低下は、冷媒によって移動される経路長さに比例して変化するので、これは、熱交換器全体の冷媒の流れの合計によって経験される圧力低下全体を減らす。
【0044】
冷媒の経路を増やす場合には、当分野において周知のトレードオフがある。一方では、経路長さが長いほど、冷媒がそれと接触する材料から熱を取り除かねばならない時間が増大し、それは熱伝達をより効果的にする。経路が短いほど、冷媒を動かすために要求される圧力は減少し、従って、冷媒の流れを駆動するコンプレッサーなどが、より楽に働くようにする。セクション40の多数のパズルタイプの配列が、熱交換器12において使用され得る。図1および図13において示される配列は、様々なサイズのユニットに対して、より長い経路長とより短い経路長との間のトレードオフを最適化することが知られており、一方で、プレート表面の全てをカバーすることを提供する。
【0045】
内部層45は、外側リング48で作られる外側境界部、波形にされたシート材料のセクション40で作られる流れの部分、および、必要な場合に提供される内側リング46で作られる随意的な内側境界部を備える。流れの部分は、内部層45の面積の約50%から約95%の間の面積をカバーし得るが、それは、熱交換器12がシャフトを通す穴55を有すか否か、および熱交換器12の全体のサイズのような、一定の要因に依存する。一部の実施形態においては、流れの部分は、内部層45の面積の約75%から約90%の間をカバーし、好ましくは、内部層45の面積の少なくとも約85%、さらに好ましくは、内部層45の面積の少なくとも約88%をカバーし得る。
【0046】
スクレーピングシステム15が記述される。中心シャフト16は、ほぼ平行な位置で垂直方向に並べられる熱交換器12を通り抜けるが、それは、1対の軸受け18によって、フレーム14の外側に支持され得る。シャフト16は、ギアボックス103を介してモーター102によって駆動される。複数のネジロッド100は、支持ブラケット20に取り付けられる穴の開いたつまみ50の穴101を通り抜ける。ロッド100、ブラケット20、スペーサ22は、図3に示されるように、垂直状態で熱交換器12を保持し得、それらはナット24によって定位置に固定される。
【0047】
図4に示されるように、最も外側の熱交換器とフレーム14との間に、外側スクレーピングデバイス26が置かれるが、一方で、図8に示される内側スクレーピングデバイス28は、2つの熱交換器12の間に置かれる。
【0048】
冷媒は、複数のコネクション30(図3)を通りマシン10に入り、そして、入口32(図2)を通って熱交換器12の各々の中にポンプされる。いったん、冷媒が熱交換器12を通り抜けると、それは、出口34(図2)を通り外に出、そしてコネクション30(図3)を通って出てゆく。冷却されるべき真水、塩水またはあらゆるほかの液体は、シャフト16を通りマシン10の中にポンプされ、その後、ノズル36から熱交換器12の表面にスプレーされる。最も外側の熱交換器をすり剥がすスクレーピングデバイス26のために、ノズル36は、スクレーパー26の後方のセクションに配置される。2つのプレートを同時にすり剥がすスクレーピング機構28にノズル36を設けることは可能ではあるが、それらを別個のスプレーチューブ92に設けることが好ましい。スクレーピングデバイス26、28は、シャフト16によって回転され、熱交換器12の表面から氷と水の混合したものを取り除き、それらをフード38に落下させる。いったんフード38に入ると、氷と水の混合したものは、格納タンク(図示されていない)にポンプされ、そこで氷が分離され、水が再び製氷機10にポンプされ戻される。複数の断熱パネル60が、フレームにボルトどめされ、断熱された区画を作る。
【0049】
図4〜図10に関連して、スクレーピングデバイスの実施形態が示される。図4は、ベースプレート56(図5に示される)の使用によってシャフト16にボルトどめされるキャリアチューブ54を備える外側スクレーピングデバイス26を示す。図6Bに示されるトップウェッブ62は、キャリアチューブ54の端部に溶接されるが、一方で、ミドルウェッブ64(図6Cに示される)は、チューブ54に沿って等しく間隔を空けられ、ボトムウェッブ66(図6Dに示される)は、シャフト16の近くで、チューブ54のベースに溶接される。複数のスクレーパー58は、キャリアチューブ54の全長に沿い、ピボットシャフト68によってウェッブに固定されるが、ピボットシャフトは、図7に示されるが、その肩70がそれを定位置に固定する。スクレーパー58は、好ましくは、スラリーアイスを製造するためにはプラスチック、フレークアイスのためには金属である。
【0050】
図6Aおよび6Bを参照すると、第1のバー74が各ウェッブのスロット72に置かれていて、ウェッブは、第1のバー74およびウェッブの両方に溶接された第2のバー76を有する。ゴムのバンパー78が、第1のバー74と第2のバー76との間に置かれる。ゴムのバンパー78は、スクレーパー58を押してバー74から遠ざけ、フラットプレート熱交換器12にスクレーパーの角80を押し付ける。スクレーパー58の形状は、角80が擦り減り、第2の角を使用する場合には、単に裏返されることを可能とし、それによって、スクレーパーの寿命を延ばす。複数のノズル36が、スクレーパー58から見てキャリアチューブ54の反対側に沿ってある。水がシャフト16の中にポンプされると、それは、キャリアチューブ54の内部を通って上昇し、チューブ54がシャフトと一緒に回転するとき、水がノズル36からスプレーされる。
【0051】
図8は、内側スクレーピングデバイス28を示し、それは、2つのフラットプレート熱交換器12の間で使用される。内側キャリア82があり、それは、ベースプレート56(図5)に溶接されシャフト16にボルトどめされる。追加的な中空のキャリア84が、内側キャリア82に被さってスライドし、それをすっぽりと包む。取り外し可能なボルト86が、中空のキャリア84を内側キャリア82に固定し、そうすることにより、シャフト16に固定する。複数のウェッブ88が、中空のキャリア84に溶接される。2つのスクレーパーのグループ58があり、2つの別個のピボットされるシャフト68(図7に示される)によってウェッブ88に固定される。キャリア84の全長に沿ってスクレーパー58の各ペアは、バンパー78によって離される。バー90がウェッブ88に溶接され、バンパー78を定位置に固定する。バンパー78は、スクレーパー58を押して互いを遠ざけ、かつ、それぞれの熱交換器12に向かって押す。この設計は、内側スクレーピングデバイスのメンテナンスを容易とする。フラットプレート熱交換器12を取り除くのではなく、必要なことは、ボルト86を取り除くことであり、中空のキャリア84は、熱交換器の間からスライドアウトし得る。さらに、キャリア84は、熱交換器12の直径の半分よりも小さいので、製氷機まわりに必要なサービスエリアは小さい。
【0052】
図10に示されるように、内側キャリア82から見てシャフト16の反対側にスプレーチューブ92があり、それは、ベースプレート56に溶接されシャフト16にボルトどめされる。スプレーチューブ92の全長に沿って複数のノズル36がある。水がシャフト16の中に流れ込むと、スプレーチューブ92を通って流れ、ノズル36から出、熱交換器12の表面にスプレーされる。
【0053】
図16は、プレートが水平に置かれる製氷機の代替的な実施形態を示す。これは、例えば、漁船の船上で、高さが限られる場合の状況下で有利である。図16を参照すると、そこでは、類似する部分は似た番号づけがされているが、製氷機210は、ボトムフレーム208によって支持されるトップフレーム209の中に複数のフラットプレート熱交換器12を備える。中心のシャフト16は、ほぼ平行な位置で水平に並べられる熱交換器12を通り抜けるが、それは、トップフレーム209の外側の上および収集パン206の下で、一対の軸受けケーシング18によって支持される。
【0054】
最も外側の熱交換プレートとトップフレーム209との間に、外側スクレーピングデバイス201が置かれるが、一方で、内側スクレーピングデバイス202は、2つの熱交換器12の間に置かれるれる。冷媒は、複数のコネクションを通りマシン210に入り、その後、熱交換器12の各々の中にポンプされる。真水、塩水またはあらゆる他の液体は、シャフト16を通りマシン210の中にポンプされ、その後、スクレーピングデバイス201、202のノズルから熱交換器12の表面にスプレーされる。スクレーピングデバイス201、202は、シャフト16によって回転され、熱交換器12の表面から氷と水の混合したものを取り除く。氷は、スクレーピングデバイス201、202を外側の方に向けることによって、外側方向に方向づけられて押される。氷がプレート12の最も外のエッジを通過すると、それはパン206の中に落下する。図17は、パン206の平面図を示す。パン206には、シャフト16に付属されるスイーピングデバイス203があり、シャフト16と一緒に回転し、氷を掃いてパン206の中に落とす。パンは、穴のあいたセクション212を有する。スイーパー203が穴の開いたセクション212を通過するとき、氷は、穴の開いたセクション212を通って落下し、受け皿205に着地する。その後、氷は出口204を通って製氷機から格納タンク(示されていない)の中へポンプされ、そこで氷は分離され、水はポンプされ製氷機210へ戻る。傾斜したコーナー207は、氷がパン206の中に落ちたときに、それが、スイーパー203によって手の届く位置のパン206のセクションに滑って落ちる。
【0055】
スクレーピングデバイス201、202は、図18に示されるが、複数のスクレーパー220を有するキャリアを備える。スクレーパー220の各々は、トップセクション226を有するホルダ223、リアセクション224、およびフロントセクション225、ならびに、スクレーピングエレメント221を保持するための2つのサイドセクション222を有する。圧縮性のバンパー230は、熱交換プレート12との接触を保つスクレーピングエレメント221に外向きの圧力を維持する。
【0056】
スクレーパー220は、連続するスクレーパー220が、単独のスクレーパー220の幅程度離れるように、キャリアに沿って間隔をあけられる。シャフトの反対側のスクレーパー220は、すべてのスクレーパー220によって辿られる環状経路が反対側のスクレーパーを通過するように、キャリアに沿って並べられる。スクレーピングエレメント221は、氷をプレート12のエッジに向け、最後には越えるように押すように外向きに傾けられたスクレーピングエッジ229を有する。連続するスクレーピングエレメントは、シャフトに近いものはキャリアの全長方向に並行により近く角度づけられ、プレート12のエッジに近いものはキャリアの全長方向に垂直により近く並べられるように、次第に外向きに角度づけられ得る。別々に角度づけられたスクレーピングエレメントは、設計にとって必須条件ではない。ピン227は、スクレーピングエレメントをホルダ223に連結するように使用され、穴228に固定されるスクリューネジは、ピン227を定位置に保つ。
【0057】
最も外側の外側プレート12をすり剥がす外側スクレーピングデバイス201の場合には、スクレーパー220は、シャフトにボルトどめされるキャリアに溶接される。プレートの間に置かれ、それらのプレートの側面を同時にすり剥がす内側スクレーピングデバイス202は、中空のキャリアに溶接されたスクレーパー220を有し、シャフトにボルトどめされた内側キャリア82の上を滑らされる。ノズル(示されていない)は、凍らされるべき液体をスプレーするために、キャリアからプレート12に向けられる。
【0058】
図においては、内部層は、複数のセクションからできているとして示されており、パズルのようなやり方で一緒にはめ合う。各セクションは、複数の壁部および脚部を含むとして記述され、全てがそのセクションの部分として一体に結合される複数の流体用の溝を規定する。壁部47の各々が、長手方向のエッジ49の一方または両方に沿って、それに一体的に連結される脚部51を有する独立したピースであることも代替的に可能である。言い換えると、関連する1つまたは2つの脚部51を有する壁部の各々が、外側プレートに独立して連結される独立したピースであることが必要に応じて可能である。
【0059】
図においては、製氷機は、各熱交換器の両側をすり剥がすためにスクレーパーを含む。1つ以上の熱交換器のために、片面をすり剥がすための単独のスクレーパーだけを有することが代替的に可能である。
【0060】
図においては、製氷機は、複数の熱交換器12を含むとして示されている。任意の製氷機に対して、単独の熱交換器12を含むことが、代替的に可能である。そのような代替案においては、マシンは、一方または両方の外側表面に外側スクレーパー26を含み得るが、内側スクレーパー28は含まれないということが理解される。
【0061】
製氷機10は、液体源を経て液体供給システム17を通りノズル36から排出される、凍らされるべき液体を提供するとして記述された。凍らされるべき液体を、別の方法で提供することが代替的に可能である。例えば、図22を参照すると、密閉されたハウジング97が提供され得、それは、内部チャンバー99を規定し、その中に熱交換器12ならびにスクレーパー26および28が置かれる。凍らされるべき液体は、ハウジング97の一方の側壁など、適切な任意の場所に置かれ得るチャンバーの注入口101を経てチャンバー99の中に導かれ得る。チャンバー99は、凍らされるべき液体によって実質的に満たされ得る。従って、熱交換器12は、凍らされるべき液体の中に沈められる。氷が熱交換器12の上にできたとき、スクレーパー26および28は、その氷をすり剥がす。チャンバー99のトップで連結される適切なコンジットの中にそれを収集することによるなど、任意の適切な手段によって、氷は収集され得る。
【0062】
図22aを参照すると、密閉されたハウジング97は、ほぼ円筒形であり得、1枚または2枚のフラットなシート301から構成され得、そのシートは、円筒形に曲げられた断熱材料であって、そのエッジで密閉されるのが好ましい。チャンバー99は、好ましく断熱されたエンドパネル302(図22)によって、その端部で密閉される。代替的に、密閉されたハウジングは、ほぼ長方形であり得る。
【0063】
ハウジング97は、凍らされるべき液体の漏れを防ぐために、そこを貫通し回転するシャフト16の周りを密閉する。この密閉は、複数のパッキングリングによるように、任意の適切な手段によって達成され得る。
【0064】
マシン10の代替的な構成が可能である。液体を冷却するが凍らせない冷却機として構成される場合には、スクレーパーシステム15は要求されない。液体は、液体をチャンバー99の中へおよび外へポンプすることによって、熱交換器12と接触させられ得る。ポンピングの速さは、熱交換器12によって、液体がどの程度まで冷却されるかを決定する。
【0065】
上記は、本発明の実施形態を構成するが、本発明が、伴う特許請求の範囲の公正な意義から逸脱することなく変更を可能とすることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】図1は、本発明の実施形態に従う熱交換器の透けて見える平面図である。
【図1a】図1aは、図1に示される熱交換器の透けて見える平面図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図2】図2は、図1に示される熱交換器を組み込んだ本発明の別の実施形態に従う製氷機の正面図であり、一部は架空である。
【図3】図3は、図2のライン3−3に沿って切られた断面図である。
【図4】図4は、プレートの片側をすり剥がすためのスクレーピングデバイスの側面図である。
【図5】図5は、スクレーピングデバイスをシャフトに連結するベースプレートの端面図である。
【図6A】図6Aは、図4におけるスクレーピングデバイスのトップウェッブの平面図であり、それに連結されたスクレーパーを伴う。
【図6B】図6Bは、図6Aのトップウェッブの平面図であり、スクレーパーを除く。
【図6C】図6Cは、スクレーパーのミドルウェッブの平面図である。
【図6D】図6Dは、スクレーパーのボトムウェッブの平面図である。
【図7】図7は、スクレーパーをウェッブに連結するピボットシャフトの側面図である。
【図8】図8は、2つのプレートの間で使用されるスクレーピングデバイスの側面図である。
【図9A】図9Aは、図7におけるスクレーピングデバイスのトップウェッブの平面図であり、それに連結された一対のスクレーパーを伴う。
【図9B】図9Bは、図9Aにおけるウェッブの平面図であり、スクレーパーを除く。
【図10】図10は、図8のスクレーピングデバイスで使用されるスプレーチューブの側面図である。
【図11】図11は、プレートの間の代替的のパズルタイプにおけるセクションの平面図である。
【図11a】図11aは、図11に示される熱交換器の透けて見える平面図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図12a】図12aは、図1に示される熱交換器の部分の拡大断面側面図である。
【図12b】図12bは、図12aに示される熱交換器の部分の代替構成の拡大断面側面図である。
【図13】図13は、プレートの間の別の代替的のパズルタイイプ配列のセクションの平面図である。
【図14】図14は、デバイスが1つだけの入口と1つだけの出口を有する場合の、パズルタイプ配列のセクションの平面図である。
【図14a】図14aは、図14に示される熱交換器の透けて見える図であり、熱交換器を通る冷媒によってとられる流路を明快に説明するために取り出された個々の流体用の溝を伴う。
【図15】図15は、1つだけの入口と1つだけの出口がある場合の、別のパズルタイプ配列の平面図である。
【図16】図16は、製氷機の代替の実施形態の正面図であり、熱交換器は、水平に置かれる。
【図17】図17は、水平の実施形態の収集パンおよびスイーパー配列の平面図である。
【図18】図18は、水平なプレートでの使用のためのスクレーピングデバイスの平面図である。
【図19】図19は、2つの水平なプレートを同時にすり剥がすための1対のスクレーパーの側面図である。
【図20】図20は、水平なプレートをすり剥がすための単独のスクレーピングエレメントの側面図である。
【図21】図21は、水平なプレートと接触するスクレーピングエレメントの平面図である。
【図22】図22は、本発明の別の実施形態に従う製氷機の部分的に透けて見える透視図である。
【図22a】図22aは、図22に示されるハウジングの側面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)少なくとも1つの流体の入口と、
b)少なくとも1つの流体の出口と、
c)各々は内側表面および外側表面を有する、第1の外側プレートおよび第2の外側プレートと、
d)内部層と
を備え、該内部層は、該第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉して挟まれ、該内部層は、少なくとも1つの連続した流体用の溝を少なくとも一部分は規定し、流体用の溝の各々は、該外側プレートのうちの1つの該内側表面および該内部層によって一部分は規定され、該少なくとも1つの連続する流体用の溝は、該少なくとも1つの流体の入口と該少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を作る、装置。
【請求項2】
前記流体は、冷媒である、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記内部層は、450psiの圧力に耐えるように密閉し挟まれる、請求項2に記載の装置。
【請求項4】
前記外側プレートと結合された前記内部層は、前記少なくとも1つの流路の少なくとも部分を構成する連続する溝を既定し、該溝は、隣合う溝のペアの間に仕切りを提供する内部層の壁、および、該内部層を該外側プレートに結合するために一体的な脚部によって規定される、請求項1、2または3に記載の装置。
【請求項5】
前記内部層は、流れの部分を備え、該流れの部分は、波形にされたシート材料を含む、請求項1、2、3、4、または5に記載の装置。
【請求項6】
前記内部層は、外側境界部分および波形にされたシートメタル部分、ならびに、必要に応じて内側境界部分を備え、該内部層の該シートメタル部分は、内部層の面積の約50%から約95%を覆い、例えば、該内部層の該面積の約75%から約90%、必要な場合には内部層の該面積の少なくとも約85%、必要な場合には内部層の該面積の少なくとも約88%を覆う、請求項1、2、3、4、または5に記載の装置。
【請求項7】
溝の各々は溝の幅を有し、壁部の各々は壁部の厚さを有し、該壁部の厚さの該溝の幅に対する比は1:8よりも小さい、請求項5に記載の装置。
【請求項8】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比は1:20よりも小さい、請求項7に記載の装置。
【請求項9】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は1:25と1:20との間である、請求項6に記載の装置。
【請求項10】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は1:18と1:25との間である、請求項6に記載の装置。
【請求項11】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は約1:22.5である、請求項6に記載の装置。
【請求項12】
外側プレートの各々の前記厚さは、該プレートの全範囲にわたり均一である、請求項6に記載の装置。
【請求項13】
前記波形にされたシート材料と表面が連絡している前記第1および第2の外側プレートの部分に対して、厚さが同じである、請求項3、6または12に記載の装置。
【請求項14】
前記波形にされたシート材料と表面が連絡している前記外側プレートの前記厚さは、約0.12インチ(3mm)以下である、請求項3、6、12または13に記載の装置。
【請求項15】
前記内部層は、外側境界部分を備え、前記波形にされたシート材料は、該外側境界部分内に配置される、請求項6または9に記載の装置。
【請求項16】
前記内部層は、内側境界部分を備え、前記波形にされたシート材料は、前記外側境界部分および該内側境界部分の内に配置される、請求項7に記載の装置。
【請求項17】
前記外側境界部分および波形にされたシート材料の高さは、実質的に同じであり、該波形にされたシート材料は、該外側境界部分内で同じ高さで据えられる、請求項15に記載の装置。
【請求項18】
前記内部層の少なくとも一部は、パズルタイプの配列で結合される複数の内部層のセクションによって構成され、該配列は、少なくとも2つの隣合うセクションの各々において形成される少なくとも1つの連続した隣合う溝を実質的に整列し、該整列された溝は、前記少なくとも1つの入口と前記少なくとも1つの出口との間の連続的な流路を、少なくとも一部分に規定する、請求項1、2または3に記載の装置。
【請求項19】
複数の入口および出口を備え、流体の入口の各々は、少なくとも1つの流体の出口と流体で連絡している、請求項1、2または6に記載の装置。
【請求項20】
流体の入口の各々は、単独の流体の出口と実質的に流体で連絡し、前記内部層の壁部によって規定される連続する溝は、それぞれの流体の入口と出口のペアの各々に対して異なる流路を規定する、請求項1、2または6に記載の装置。
【請求項21】
前記流路は、複数の異なる流路セグメントによって構成される、請求項1または6に記載の装置。
【請求項22】
前記溝が、少なくとも2つの隣合う内部層のセクションで実質的に整列している少なくとも1つの内部層のセクションをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項23】
少なくとも1つの内部層のセクションを構成する前記溝は、少なくとも2つの異なる流路セグメントで、少なくとも1つの隣合う内部層のセクションの前記溝と整列される、請求項18または22に記載の装置。
【請求項24】
前記少なくとも1つの内部層のセクションを構成する前記溝によって規定される前記流路セグメントは、前記流体を、少なくとも1つの流路セグメントの中である方向に向け、かつ、少なくとも1つの他の流路セグメントの中で反対の方向に向ける、請求項23に記載の装置。
【請求項25】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記少なくとも1つの流体の入口と前記少なくとも1つの流体の出口との間に実質的に環状の流路を規定する、請求項18に記載の装置。
【請求項26】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、少なくとも1つの曲がりくねった流路セグメントを規定する、請求項18に記載の装置。
【請求項27】
少なくとも2つの隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、セクションの間の界面で90度以下の角度で整列される、請求項26に記載の装置。
【請求項28】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記セクションの間の界面で鈍角で整列される、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記内部層のセクションのすべてを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記セクションの間の界面で鈍角で整列される、請求項26に記載の装置。
【請求項30】
前記内部層のセクションを通る前記流路セグメントを構成する前記溝は、図1、図11、図13、図14、および、図15のどれかに示されるように整列される、請求項18に記載の装置。
【請求項31】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)少なくとも1つの流体の入口と、
b)少なくとも1つの流体の出口と、
c)第1の外側プレートおよび第2の外側プレートと、
d)内部層と
を備え、該内部層は、該少なくとも1つの流体の入口と該少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を、少なくとも一部分は規定し、該内部層は、該第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉し挟まれる、装置。
【請求項32】
前記セクションは、トップとボトムのプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される、請求項31に記載の装置。
【請求項33】
前記セクションのパズルタイプの配列は、対称である、請求項31に記載の装置。
【請求項34】
平行な流路は、波形にされた材料である、請求項31に記載の装置。
【請求項35】
前記波形は、実質的に直角な曲げから成る、請求項34に記載の装置。
【請求項36】
2つの入口および2つの出口がある、請求項31から請求項35までに記載の記載の装置。
【請求項37】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる、請求項36に記載の装置。
【請求項38】
前記入口および出口は、多数の流路に前記流体が流れるように寸法決定される、請求項31〜請求項37に記載の記載の装置。
【請求項39】
前記トップおよびボトムのプレートはそれぞれ、外側リングおよび内側リングを含む、請求項31〜請求項38に記載の記載の装置。
【請求項40】
前記外側リングおよび内側リングは、流路の前記セクションを越えて広がる、請求項39に記載の記載の装置。
【請求項41】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、前記流体を、前記入口を通りそして前記内側リングへ向かって流れ、その後、該内側リングを廻り前記出口に向けて流れるように方向づけ、その後、該内側リングの周りの経路にそって1回以上後方および前方に、まず該入口に向かい、次に該出口に向かう方向に方向づけるが、そのような経路の各々は、次第に該外側リングに近づき、そして該出口を通るように方向づけられる、請求項31〜請求項40に記載の記載の装置。
【請求項42】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、図1に見られる様である、請求項33〜請求項41に記載の記載の装置。
【請求項43】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、図13に見られる様である、請求項31〜請求項40に記載の記載の装置。
【請求項44】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジ近辺に位置する、請求項31に記載の装置。
【請求項45】
プレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該プレートに平行に伸びる、該シャフトに連結されたキャリアと、
c)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
d)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備える、装置。
【請求項46】
前記キャリアは、前記プレートの上に液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項45に記載の装置。
【請求項47】
前記スクレーパーが前記プレートとの接触を保つ前記手段は、ゴムのバンパーを備える、請求項45に記載の装置。
【請求項48】
前記装置は、前記キャリアを回転する手段をさらに備える、請求項45に記載の装置。
【請求項49】
前記回転する手段は、モーターである、請求項48に記載の装置。
【請求項50】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項45から請求項49までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項51】
前記スクレーパーは、金属である、請求項45から請求項49までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項52】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、前記スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項45から請求項51までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項53】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
e)該プレートの間に置かれるキャリアと、
f)該キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
g)該スクレーパーが両方のプレートとの接触を保つ手段と、
h)該プレートに平行な面内で該キャリアを回転する手段と
を備える、装置。
【請求項54】
前記キャリアは、前記プレートを垂直に貫通するシャフトに連結される、請求項53に記載の装置。
【請求項55】
前記キャリアは、すくなくとも2つのスクレーパーを含み、該スクレーパーの各々は、前記プレートのうちの1つと接触している、請求項53に記載の装置。
【請求項56】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
i)該プレートを垂直に貫通するシャフトと、
j)該シャフトに固定し、シャフトに垂直かつ該プレートに平行に置くための手段を有する内側キャリアと、
k)内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
l)該中空の外側キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
m)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
n)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに連結する取り外し可能な手段と
を備える、装置。
【請求項57】
前記装置は、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項56に記載の装置。
【請求項58】
前記装置は、前記キャリアを回転する手段をさらに備える、請求項56に記載の装置。
【請求項59】
前記回転する手段は、モーターである、請求項58に記載の装置。
【請求項60】
前記装置は、前記キャリアが、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルを有する場合には、その反対側で前記シャフトに固定されるチューブをさらに備える、請求項53または56に記載の装置。
【請求項61】
前記固定する手段は、前記内側キャリアに溶接され、かつ、前記シャフトにボルトどめされるプレートである、請求項56に記載の装置。
【請求項62】
前記取り外し可能な連結手段は、ボルトである、請求項56に記載の装置。
【請求項63】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項56から請求項62のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項64】
前記スクレーパーは、金属である、請求項56から請求項62までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項65】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、該スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項53から請求項64までのうちのいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項66】
液体を冷却する装置であって、該装置は、
o)フレームと、
p)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
q)液体を該熱交換器と継続的に接触させる手段と
を備える、装置。
【請求項67】
製氷する装置であって、該装置は、
r)フレームと、
s)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
t)液体を該熱交換器と継続的に接触させる手段と
u)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くスクレーピイング手段と
を備える、装置。
【請求項68】
請求項66または請求項67に記載の装置であって、熱交換器の各々は、
v)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
w)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
x)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
y)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションと
を備え、セクションの各々は、平行な流路を有する幅の狭い材料を含み、該セクションは、ピースの各々からの流路が、該入口から該セクションを通り該出口まで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、装置。
【請求項69】
前記液体を前記熱交換器と継続的に接触させる手段は、スプレーである、請求項66または請求項67に記載の装置。
【請求項70】
複数の断熱パネルが、密閉された区画を生成するように前記フレームに固定される、請求項66または請求項67に記載の装置。
【請求項71】
前記密閉された区画は、長方形である、請求項70に記載の装置。
【請求項72】
前記密閉された区画は、円筒形である、請求項70に記載の装置
【請求項73】
請求項67から請求項70のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記スクレーピングデバイスは、少なくとも1つの外側スクレーパー、および、1つよりも多いプレート熱交換器が存在する場合には、少なくとも1つの内側スクレーパーから成り、
該外側スクレーパーは、
z)該プレートに平行で前記シャフトに垂直に連結されるキャリアと、
aa)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
bb)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備え、
該内側スクレーパーは、
cc)それを該シャフトに固定する手段を有し、かつ、該プレートに平行で該シャフトに垂直に置かれる内側キャリアと、
dd)該内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる該中空の外側キャリアと、
ee)該中空のキャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
ff)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
gg)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに解放可能に連結する手段と
を備える、装置。
【請求項74】
前記熱交換プレートは、垂直に置かれる、請求項66〜請求項73のうちのいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項75】
請求項66から請求項73のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記熱交換プレートは、水平に置かれ、該装置は、前記スクレーパーによって取り除かれた氷を収集するために、該フラットプレート熱交換器の下にパンをさらに備える、装置。
【請求項76】
請求項75に記載の装置であって、前記パンは、
hh)フラットな領域と、
ii)収集された氷がさらに落下し得る該フラットな領域内の穴のあいた領域と、
jj)穴のあいた領域を横切ってフラットな領域で収集された氷を掃く手段と
を備える、装置。
【請求項77】
前記パンは、落下した氷を前記掃く手段のほうに寄せるために高くしたコーナーを有する、請求項76に記載の装置。
【請求項78】
請求項75から請求項78のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記パンの下に氷が落下し得る受け皿をさらに備える、装置。
【請求項79】
熱交換のための装置を通り、入口から出口までの全体的な連続する流路を確立する方法であって、該流路は、該入口と該出口との間の表面積の実質的に全てを占め、該方法は、
a)セクションの各々が平行な流体用の溝のセットで作られる複数のセクションを提供するステップと、
b)セクションの各々を1つ以上の角度で平行な流体用の溝の選択されたグループに切断するステップと、
c)該流路が方向を変えるようにするために、1つ以上の他のセクションにセクションの各々のエッジを隣接させるステップと、
d)パズルのような構成で該セクションを組み立てるステップと
を包含する、方法。
【請求項80】
セクションの各々は、任意の点ですべてが隣接しかつ平行な溝を含み得、それによって、セクションは、互いに反対の方向で平行な流路を含み得る、請求項79に記載の方法。
【請求項81】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
b)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
c)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
d)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションと
を備え、セクションの各々は、平行な流路を有する材料を含み、該セクションはピースの各々からの流路が、該入口を入り該セクションを通り該出口を出るまで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、装置。
【請求項82】
前記セクションは、前記トッププレートおよびボトムプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される、請求項81に記載の装置。
【請求項83】
前記セクションのパズルタイプの配列は、対称に構成される、請求項81に記載の装置。
【請求項84】
前記平行な流路は、波形にされた材料である、請求項81に記載の装置。
【請求項85】
2つの入口および2つの出口がある、請求項81に記載の装置。
【請求項86】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる、請求項85に記載の装置。
【請求項87】
前記入口および出口は、多数の流路に前記流体が流れるように寸法決定される、請求項81に記載の装置。
【請求項88】
前記トップおよびボトムのプレートの各々は、外側リングおよび内側リングを含む、請求項81に記載の装置。
【請求項89】
前記外側リングおよび内側リングは、流路の前記セクションを越えて広がる、請求項88に記載の装置。
【請求項90】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、前記流体を、前記入口を通りそして前記内側リングへ向かって流れ、その後、該内側リングを廻り前記出口に向けて流れるように方向づけ、その後、該内側リングの周りの経路に沿って1回以上後方および前方に、まず該入口に向かい、次に該出口に向かう方向に方向づけるが、そのような経路の各々は、次第に該外側リングに近づき、そして該出口を通るように方向づけられる、請求項88に記載の装置。
【請求項91】
プレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該プレートに平行な該シャフトに垂直に連結されたキャリアと、
c)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
d)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備える、装置。
【請求項92】
前記キャリアは、前記プレートの上に液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項91に記載の装置。
【請求項93】
前記スクレーパーが前記プレートとの接触を保つ前記手段は、ゴムのバンパーを備える、請求項91に記載の装置。
【請求項94】
前記装置は、前記シャフトを回転する手段をさらに備える、請求項91に記載の装置。
【請求項95】
前記回転する手段は、モーターである、請求項94に記載の装置。
【請求項96】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項91から請求項95までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項97】
前記スクレーパーは、金属である、請求項91から請求項95までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項98】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、前記スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項91から請求項97までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項99】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの間に置かれるキャリアと、
b)該キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
c)該スクレーパーが両方のプレートとの接触を保つ手段と、
d)該プレートに平行な面内で該キャリアを回転する手段と
を備える、装置。
【請求項100】
前記キャリアは、前記プレートを垂直に貫通するシャフトに連結される、請求項99に記載の装置。
【請求項101】
前記キャリアは、すくなくとも2つのスクレーパーを含み、該スクレーパーの各々は、前記プレートのうちの1つと接触している、請求項99に記載の装置。
【請求項102】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該シャフトに固定し、該プレートに平行でシャフトに垂直に置くための手段を有する内側キャリアと、
c)内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
d)該中空の外側キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
e)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
f)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに連結する取り外し可能な手段と
を備える、装置。
【請求項103】
前記装置は、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項104】
前記装置は、前記シャフトを回転する手段をさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項105】
前記回転する手段は、モーターである、請求項104に記載の装置。
【請求項106】
前記装置は、前記キャリアが、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルを有する場合には、その反対側に前記シャフトに固定されるチューブをさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項107】
前記固定する手段は、前記内側キャリアに溶接され、かつ、前記シャフトにボルトどめされるプレートである、請求項102に記載の装置。
【請求項108】
前記取り外し可能な連結手段は、ボルトである、請求項102に記載の装置。
【請求項109】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項102から請求項108のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項110】
前記スクレーパーは、金属である、請求項102から請求項108のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項111】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、該スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項102から請求項110までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項112】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
c)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
d)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くスクレーピイング手段と
を備える、装置。
【請求項113】
複数の断熱パネルが、密閉された区画を生成するように前記フレームに固定される、請求項112に記載の装置。
【請求項114】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に垂直かつ平行に配列される複数のフラットプレート熱交換器であって、熱交換器の各々は、
i)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
ii)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
iii)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
iv)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションであって、セクションの各々は、平行な流路を有する幅の狭い材料を備え、該セクションは、ピースの各々からの流路が、該入口から該セクションを通り該出口まで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、複数のセクションと、
を備え、
v)該セクションが、該トップおよびボトムのプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される
熱交換器と、
c)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
d)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
e)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くシャフトに連結されるスクレーピイングデバイスと、
f)該シャフトを回転する手段と、
g)密閉された区画を生成するように該フレームに固定される複数の断熱パネルと
を備える、装置。
【請求項115】
請求項114に記載の装置であって、前記スクレーピングデバイスは、少なくとも1つの外側スクレーパー、および、1つよりも多いプレート熱交換器が存在する場合には、少なくとも1つの内側スクレーパーから成り、
該外側スクレーパーは、
a)該プレートに平行で前記シャフトに垂直に連結されるキャリアと、
b)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
c)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備え、
該内側スクレーパーは、
d)該シャフトに固定し、かつ、該プレートに平行で該シャフトに垂直に置くための手段を有する内側キャリアと、
e)該内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
f)該中空のキャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
g)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
h)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに解放可能に連結する手段と
を備える、装置。
【請求項116】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に水平かつ平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
c)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
d)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
e)該熱交換器の表面に生成するあらゆる氷の結晶を取り除くシャフトに連結されるスクレーピイングデバイスと、
f)該シャフトを回転する手段と、
g)該スクレーピングデバイスによって取り除かれた氷を収集するための、該フラットプレート熱交換器の下のパンと
を備える、装置。
【請求項117】
請求項116に記載の装置であって、前記パンは、
a)フラットな領域と、
b)収集された氷がさらに落下し得る該フラットな領域内の穴のあいた領域と、
c)穴のあいた領域を横切ってフラットな領域に収集された氷を掃く手段と
を備える、装置。
【請求項118】
前記パンは、落下した氷を前記掃く手段のほうに寄せるために高くしたコーナーを有する、請求項117に記載の装置。
【請求項119】
請求項111、請求項117、または請求項118のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記パンの下に氷が落下し得る受け皿をさらに備える、装置。
【請求項120】
熱交換のための装置を通り、入口から出口までの全体的な連続する流路を確立する方法であって、該流路は、該入口と該出口との間の表面積の実質的に全てを占め、該方法は、
e)プレートの各々が平行な流体用の溝のセットで作られる複数のプレートを提供するステップと、
f)プレートの各々を1つ以上の角度で平行な流体用の溝の選択されたグループに切断するステップと、
g)該流路が方向を変えるようにするために、1つ以上の他のプレートにプレートの各々のエッジを隣接させるステップと、
h)パズルのような構成で該プレートを組み立てるステップと
を包含する、方法。
【請求項121】
プレートの各々は、任意の点ですべてが隣接しかつ平行な溝を含み得、それによって、プレートは、互いに反対の方向で平行な流路を含み得る、請求項120に記載の方法。
【請求項1】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)少なくとも1つの流体の入口と、
b)少なくとも1つの流体の出口と、
c)各々は内側表面および外側表面を有する、第1の外側プレートおよび第2の外側プレートと、
d)内部層と
を備え、該内部層は、該第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉して挟まれ、該内部層は、少なくとも1つの連続した流体用の溝を少なくとも一部分は規定し、流体用の溝の各々は、該外側プレートのうちの1つの該内側表面および該内部層によって一部分は規定され、該少なくとも1つの連続する流体用の溝は、該少なくとも1つの流体の入口と該少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を作る、装置。
【請求項2】
前記流体は、冷媒である、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記内部層は、450psiの圧力に耐えるように密閉し挟まれる、請求項2に記載の装置。
【請求項4】
前記外側プレートと結合された前記内部層は、前記少なくとも1つの流路の少なくとも部分を構成する連続する溝を既定し、該溝は、隣合う溝のペアの間に仕切りを提供する内部層の壁、および、該内部層を該外側プレートに結合するために一体的な脚部によって規定される、請求項1、2または3に記載の装置。
【請求項5】
前記内部層は、流れの部分を備え、該流れの部分は、波形にされたシート材料を含む、請求項1、2、3、4、または5に記載の装置。
【請求項6】
前記内部層は、外側境界部分および波形にされたシートメタル部分、ならびに、必要に応じて内側境界部分を備え、該内部層の該シートメタル部分は、内部層の面積の約50%から約95%を覆い、例えば、該内部層の該面積の約75%から約90%、必要な場合には内部層の該面積の少なくとも約85%、必要な場合には内部層の該面積の少なくとも約88%を覆う、請求項1、2、3、4、または5に記載の装置。
【請求項7】
溝の各々は溝の幅を有し、壁部の各々は壁部の厚さを有し、該壁部の厚さの該溝の幅に対する比は1:8よりも小さい、請求項5に記載の装置。
【請求項8】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比は1:20よりも小さい、請求項7に記載の装置。
【請求項9】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は1:25と1:20との間である、請求項6に記載の装置。
【請求項10】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は1:18と1:25との間である、請求項6に記載の装置。
【請求項11】
前記壁部の厚さの前記溝の幅に対する前記比の概数は約1:22.5である、請求項6に記載の装置。
【請求項12】
外側プレートの各々の前記厚さは、該プレートの全範囲にわたり均一である、請求項6に記載の装置。
【請求項13】
前記波形にされたシート材料と表面が連絡している前記第1および第2の外側プレートの部分に対して、厚さが同じである、請求項3、6または12に記載の装置。
【請求項14】
前記波形にされたシート材料と表面が連絡している前記外側プレートの前記厚さは、約0.12インチ(3mm)以下である、請求項3、6、12または13に記載の装置。
【請求項15】
前記内部層は、外側境界部分を備え、前記波形にされたシート材料は、該外側境界部分内に配置される、請求項6または9に記載の装置。
【請求項16】
前記内部層は、内側境界部分を備え、前記波形にされたシート材料は、前記外側境界部分および該内側境界部分の内に配置される、請求項7に記載の装置。
【請求項17】
前記外側境界部分および波形にされたシート材料の高さは、実質的に同じであり、該波形にされたシート材料は、該外側境界部分内で同じ高さで据えられる、請求項15に記載の装置。
【請求項18】
前記内部層の少なくとも一部は、パズルタイプの配列で結合される複数の内部層のセクションによって構成され、該配列は、少なくとも2つの隣合うセクションの各々において形成される少なくとも1つの連続した隣合う溝を実質的に整列し、該整列された溝は、前記少なくとも1つの入口と前記少なくとも1つの出口との間の連続的な流路を、少なくとも一部分に規定する、請求項1、2または3に記載の装置。
【請求項19】
複数の入口および出口を備え、流体の入口の各々は、少なくとも1つの流体の出口と流体で連絡している、請求項1、2または6に記載の装置。
【請求項20】
流体の入口の各々は、単独の流体の出口と実質的に流体で連絡し、前記内部層の壁部によって規定される連続する溝は、それぞれの流体の入口と出口のペアの各々に対して異なる流路を規定する、請求項1、2または6に記載の装置。
【請求項21】
前記流路は、複数の異なる流路セグメントによって構成される、請求項1または6に記載の装置。
【請求項22】
前記溝が、少なくとも2つの隣合う内部層のセクションで実質的に整列している少なくとも1つの内部層のセクションをさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項23】
少なくとも1つの内部層のセクションを構成する前記溝は、少なくとも2つの異なる流路セグメントで、少なくとも1つの隣合う内部層のセクションの前記溝と整列される、請求項18または22に記載の装置。
【請求項24】
前記少なくとも1つの内部層のセクションを構成する前記溝によって規定される前記流路セグメントは、前記流体を、少なくとも1つの流路セグメントの中である方向に向け、かつ、少なくとも1つの他の流路セグメントの中で反対の方向に向ける、請求項23に記載の装置。
【請求項25】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記少なくとも1つの流体の入口と前記少なくとも1つの流体の出口との間に実質的に環状の流路を規定する、請求項18に記載の装置。
【請求項26】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、少なくとも1つの曲がりくねった流路セグメントを規定する、請求項18に記載の装置。
【請求項27】
少なくとも2つの隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、セクションの間の界面で90度以下の角度で整列される、請求項26に記載の装置。
【請求項28】
複数の隣合う内部層のセクションを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記セクションの間の界面で鈍角で整列される、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記内部層のセクションのすべてを通る少なくとも1つの流路セグメントを構成する前記溝は、前記セクションの間の界面で鈍角で整列される、請求項26に記載の装置。
【請求項30】
前記内部層のセクションを通る前記流路セグメントを構成する前記溝は、図1、図11、図13、図14、および、図15のどれかに示されるように整列される、請求項18に記載の装置。
【請求項31】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)少なくとも1つの流体の入口と、
b)少なくとも1つの流体の出口と、
c)第1の外側プレートおよび第2の外側プレートと、
d)内部層と
を備え、該内部層は、該少なくとも1つの流体の入口と該少なくとも1つの流体の出口との間に、少なくとも1つの流路を、少なくとも一部分は規定し、該内部層は、該第1の外側プレートと第2の外側プレートとの間に密閉し挟まれる、装置。
【請求項32】
前記セクションは、トップとボトムのプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される、請求項31に記載の装置。
【請求項33】
前記セクションのパズルタイプの配列は、対称である、請求項31に記載の装置。
【請求項34】
平行な流路は、波形にされた材料である、請求項31に記載の装置。
【請求項35】
前記波形は、実質的に直角な曲げから成る、請求項34に記載の装置。
【請求項36】
2つの入口および2つの出口がある、請求項31から請求項35までに記載の記載の装置。
【請求項37】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる、請求項36に記載の装置。
【請求項38】
前記入口および出口は、多数の流路に前記流体が流れるように寸法決定される、請求項31〜請求項37に記載の記載の装置。
【請求項39】
前記トップおよびボトムのプレートはそれぞれ、外側リングおよび内側リングを含む、請求項31〜請求項38に記載の記載の装置。
【請求項40】
前記外側リングおよび内側リングは、流路の前記セクションを越えて広がる、請求項39に記載の記載の装置。
【請求項41】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、前記流体を、前記入口を通りそして前記内側リングへ向かって流れ、その後、該内側リングを廻り前記出口に向けて流れるように方向づけ、その後、該内側リングの周りの経路にそって1回以上後方および前方に、まず該入口に向かい、次に該出口に向かう方向に方向づけるが、そのような経路の各々は、次第に該外側リングに近づき、そして該出口を通るように方向づけられる、請求項31〜請求項40に記載の記載の装置。
【請求項42】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、図1に見られる様である、請求項33〜請求項41に記載の記載の装置。
【請求項43】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、図13に見られる様である、請求項31〜請求項40に記載の記載の装置。
【請求項44】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジ近辺に位置する、請求項31に記載の装置。
【請求項45】
プレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該プレートに平行に伸びる、該シャフトに連結されたキャリアと、
c)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
d)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備える、装置。
【請求項46】
前記キャリアは、前記プレートの上に液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項45に記載の装置。
【請求項47】
前記スクレーパーが前記プレートとの接触を保つ前記手段は、ゴムのバンパーを備える、請求項45に記載の装置。
【請求項48】
前記装置は、前記キャリアを回転する手段をさらに備える、請求項45に記載の装置。
【請求項49】
前記回転する手段は、モーターである、請求項48に記載の装置。
【請求項50】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項45から請求項49までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項51】
前記スクレーパーは、金属である、請求項45から請求項49までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項52】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、前記スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項45から請求項51までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項53】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
e)該プレートの間に置かれるキャリアと、
f)該キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
g)該スクレーパーが両方のプレートとの接触を保つ手段と、
h)該プレートに平行な面内で該キャリアを回転する手段と
を備える、装置。
【請求項54】
前記キャリアは、前記プレートを垂直に貫通するシャフトに連結される、請求項53に記載の装置。
【請求項55】
前記キャリアは、すくなくとも2つのスクレーパーを含み、該スクレーパーの各々は、前記プレートのうちの1つと接触している、請求項53に記載の装置。
【請求項56】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
i)該プレートを垂直に貫通するシャフトと、
j)該シャフトに固定し、シャフトに垂直かつ該プレートに平行に置くための手段を有する内側キャリアと、
k)内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
l)該中空の外側キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
m)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
n)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに連結する取り外し可能な手段と
を備える、装置。
【請求項57】
前記装置は、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項56に記載の装置。
【請求項58】
前記装置は、前記キャリアを回転する手段をさらに備える、請求項56に記載の装置。
【請求項59】
前記回転する手段は、モーターである、請求項58に記載の装置。
【請求項60】
前記装置は、前記キャリアが、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルを有する場合には、その反対側で前記シャフトに固定されるチューブをさらに備える、請求項53または56に記載の装置。
【請求項61】
前記固定する手段は、前記内側キャリアに溶接され、かつ、前記シャフトにボルトどめされるプレートである、請求項56に記載の装置。
【請求項62】
前記取り外し可能な連結手段は、ボルトである、請求項56に記載の装置。
【請求項63】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項56から請求項62のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項64】
前記スクレーパーは、金属である、請求項56から請求項62までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項65】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、該スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項53から請求項64までのうちのいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項66】
液体を冷却する装置であって、該装置は、
o)フレームと、
p)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
q)液体を該熱交換器と継続的に接触させる手段と
を備える、装置。
【請求項67】
製氷する装置であって、該装置は、
r)フレームと、
s)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
t)液体を該熱交換器と継続的に接触させる手段と
u)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くスクレーピイング手段と
を備える、装置。
【請求項68】
請求項66または請求項67に記載の装置であって、熱交換器の各々は、
v)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
w)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
x)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
y)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションと
を備え、セクションの各々は、平行な流路を有する幅の狭い材料を含み、該セクションは、ピースの各々からの流路が、該入口から該セクションを通り該出口まで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、装置。
【請求項69】
前記液体を前記熱交換器と継続的に接触させる手段は、スプレーである、請求項66または請求項67に記載の装置。
【請求項70】
複数の断熱パネルが、密閉された区画を生成するように前記フレームに固定される、請求項66または請求項67に記載の装置。
【請求項71】
前記密閉された区画は、長方形である、請求項70に記載の装置。
【請求項72】
前記密閉された区画は、円筒形である、請求項70に記載の装置
【請求項73】
請求項67から請求項70のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記スクレーピングデバイスは、少なくとも1つの外側スクレーパー、および、1つよりも多いプレート熱交換器が存在する場合には、少なくとも1つの内側スクレーパーから成り、
該外側スクレーパーは、
z)該プレートに平行で前記シャフトに垂直に連結されるキャリアと、
aa)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
bb)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備え、
該内側スクレーパーは、
cc)それを該シャフトに固定する手段を有し、かつ、該プレートに平行で該シャフトに垂直に置かれる内側キャリアと、
dd)該内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる該中空の外側キャリアと、
ee)該中空のキャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
ff)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
gg)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに解放可能に連結する手段と
を備える、装置。
【請求項74】
前記熱交換プレートは、垂直に置かれる、請求項66〜請求項73のうちのいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項75】
請求項66から請求項73のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記熱交換プレートは、水平に置かれ、該装置は、前記スクレーパーによって取り除かれた氷を収集するために、該フラットプレート熱交換器の下にパンをさらに備える、装置。
【請求項76】
請求項75に記載の装置であって、前記パンは、
hh)フラットな領域と、
ii)収集された氷がさらに落下し得る該フラットな領域内の穴のあいた領域と、
jj)穴のあいた領域を横切ってフラットな領域で収集された氷を掃く手段と
を備える、装置。
【請求項77】
前記パンは、落下した氷を前記掃く手段のほうに寄せるために高くしたコーナーを有する、請求項76に記載の装置。
【請求項78】
請求項75から請求項78のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記パンの下に氷が落下し得る受け皿をさらに備える、装置。
【請求項79】
熱交換のための装置を通り、入口から出口までの全体的な連続する流路を確立する方法であって、該流路は、該入口と該出口との間の表面積の実質的に全てを占め、該方法は、
a)セクションの各々が平行な流体用の溝のセットで作られる複数のセクションを提供するステップと、
b)セクションの各々を1つ以上の角度で平行な流体用の溝の選択されたグループに切断するステップと、
c)該流路が方向を変えるようにするために、1つ以上の他のセクションにセクションの各々のエッジを隣接させるステップと、
d)パズルのような構成で該セクションを組み立てるステップと
を包含する、方法。
【請求項80】
セクションの各々は、任意の点ですべてが隣接しかつ平行な溝を含み得、それによって、セクションは、互いに反対の方向で平行な流路を含み得る、請求項79に記載の方法。
【請求項81】
熱交換のための装置であって、該装置は、
a)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
b)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
c)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
d)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションと
を備え、セクションの各々は、平行な流路を有する材料を含み、該セクションはピースの各々からの流路が、該入口を入り該セクションを通り該出口を出るまで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、装置。
【請求項82】
前記セクションは、前記トッププレートおよびボトムプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される、請求項81に記載の装置。
【請求項83】
前記セクションのパズルタイプの配列は、対称に構成される、請求項81に記載の装置。
【請求項84】
前記平行な流路は、波形にされた材料である、請求項81に記載の装置。
【請求項85】
2つの入口および2つの出口がある、請求項81に記載の装置。
【請求項86】
前記入口および出口は、前記プレートのエッジに沿って等しく間隔を空けられる、請求項85に記載の装置。
【請求項87】
前記入口および出口は、多数の流路に前記流体が流れるように寸法決定される、請求項81に記載の装置。
【請求項88】
前記トップおよびボトムのプレートの各々は、外側リングおよび内側リングを含む、請求項81に記載の装置。
【請求項89】
前記外側リングおよび内側リングは、流路の前記セクションを越えて広がる、請求項88に記載の装置。
【請求項90】
流路の前記セクションの前記パズルタイプの構成は、前記流体を、前記入口を通りそして前記内側リングへ向かって流れ、その後、該内側リングを廻り前記出口に向けて流れるように方向づけ、その後、該内側リングの周りの経路に沿って1回以上後方および前方に、まず該入口に向かい、次に該出口に向かう方向に方向づけるが、そのような経路の各々は、次第に該外側リングに近づき、そして該出口を通るように方向づけられる、請求項88に記載の装置。
【請求項91】
プレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該プレートに平行な該シャフトに垂直に連結されたキャリアと、
c)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
d)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備える、装置。
【請求項92】
前記キャリアは、前記プレートの上に液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項91に記載の装置。
【請求項93】
前記スクレーパーが前記プレートとの接触を保つ前記手段は、ゴムのバンパーを備える、請求項91に記載の装置。
【請求項94】
前記装置は、前記シャフトを回転する手段をさらに備える、請求項91に記載の装置。
【請求項95】
前記回転する手段は、モーターである、請求項94に記載の装置。
【請求項96】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項91から請求項95までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項97】
前記スクレーパーは、金属である、請求項91から請求項95までのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項98】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、前記スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項91から請求項97までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項99】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの間に置かれるキャリアと、
b)該キャリアの全長に沿って置かれる少なくとも1つのスクレーパーと、
c)該スクレーパーが両方のプレートとの接触を保つ手段と、
d)該プレートに平行な面内で該キャリアを回転する手段と
を備える、装置。
【請求項100】
前記キャリアは、前記プレートを垂直に貫通するシャフトに連結される、請求項99に記載の装置。
【請求項101】
前記キャリアは、すくなくとも2つのスクレーパーを含み、該スクレーパーの各々は、前記プレートのうちの1つと接触している、請求項99に記載の装置。
【請求項102】
2つの平行なプレートから材料をすり剥がす装置であって、該装置は、
a)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
b)該シャフトに固定し、該プレートに平行でシャフトに垂直に置くための手段を有する内側キャリアと、
c)内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
d)該中空の外側キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
e)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
f)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに連結する取り外し可能な手段と
を備える、装置。
【請求項103】
前記装置は、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルをさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項104】
前記装置は、前記シャフトを回転する手段をさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項105】
前記回転する手段は、モーターである、請求項104に記載の装置。
【請求項106】
前記装置は、前記キャリアが、前記プレートに液体をスプレーする複数のノズルを有する場合には、その反対側に前記シャフトに固定されるチューブをさらに備える、請求項102に記載の装置。
【請求項107】
前記固定する手段は、前記内側キャリアに溶接され、かつ、前記シャフトにボルトどめされるプレートである、請求項102に記載の装置。
【請求項108】
前記取り外し可能な連結手段は、ボルトである、請求項102に記載の装置。
【請求項109】
前記スクレーパーは、プラスチックである、請求項102から請求項108のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項110】
前記スクレーパーは、金属である、請求項102から請求項108のうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項111】
前記スクレーパーは、第1および第2のエッジを含み、該スクレーパーは、リバーシブルでありどちらか一方のエッジの使用を可能とする、請求項102から請求項110までのうちのいずれか1つの請求項に記載の装置。
【請求項112】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
c)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
d)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くスクレーピイング手段と
を備える、装置。
【請求項113】
複数の断熱パネルが、密閉された区画を生成するように前記フレームに固定される、請求項112に記載の装置。
【請求項114】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に垂直かつ平行に配列される複数のフラットプレート熱交換器であって、熱交換器の各々は、
i)概略同じ形状のトッププレートおよびボトムプレートと、
ii)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の入口と、
iii)該プレートのエッジに位置される少なくとも1つの流体の出口と、
iv)該トッププレートとボトムプレートとの間の複数のセクションであって、セクションの各々は、平行な流路を有する幅の狭い材料を備え、該セクションは、ピースの各々からの流路が、該入口から該セクションを通り該出口まで、該流体の連続的な流れを可能とするような、互いにパズルタイプの配列である、複数のセクションと、
を備え、
v)該セクションが、該トップおよびボトムのプレートの内側表面の大部分が、該セクションを通り流れる流体と接触するように構成される
熱交換器と、
c)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
d)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
e)該熱交換器の表面に生成する任意の氷の結晶を取り除くシャフトに連結されるスクレーピイングデバイスと、
f)該シャフトを回転する手段と、
g)密閉された区画を生成するように該フレームに固定される複数の断熱パネルと
を備える、装置。
【請求項115】
請求項114に記載の装置であって、前記スクレーピングデバイスは、少なくとも1つの外側スクレーパー、および、1つよりも多いプレート熱交換器が存在する場合には、少なくとも1つの内側スクレーパーから成り、
該外側スクレーパーは、
a)該プレートに平行で前記シャフトに垂直に連結されるキャリアと、
b)該キャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
c)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と
を備え、
該内側スクレーパーは、
d)該シャフトに固定し、かつ、該プレートに平行で該シャフトに垂直に置くための手段を有する内側キャリアと、
e)該内側キャリアが中空のキャリア内でスライド係合するように該プレートの間に置かれる、中空の外側キャリアと、
f)該中空のキャリアの全長に沿って置かれる複数のスクレーパーと、
g)該スクレーパーが該プレートとの接触を保つ手段と、
h)該内側キャリアを該中空の外側キャリアに解放可能に連結する手段と
を備える、装置。
【請求項116】
製氷する装置であって、該装置は、
a)フレームと、
b)該フレーム内に水平かつ平行に配列された複数のフラットプレート熱交換器と、
c)該プレートの中心を垂直に貫通するシャフトと、
d)該熱交換器に溶液を継続的に供給するスプレー手段と、
e)該熱交換器の表面に生成するあらゆる氷の結晶を取り除くシャフトに連結されるスクレーピイングデバイスと、
f)該シャフトを回転する手段と、
g)該スクレーピングデバイスによって取り除かれた氷を収集するための、該フラットプレート熱交換器の下のパンと
を備える、装置。
【請求項117】
請求項116に記載の装置であって、前記パンは、
a)フラットな領域と、
b)収集された氷がさらに落下し得る該フラットな領域内の穴のあいた領域と、
c)穴のあいた領域を横切ってフラットな領域に収集された氷を掃く手段と
を備える、装置。
【請求項118】
前記パンは、落下した氷を前記掃く手段のほうに寄せるために高くしたコーナーを有する、請求項117に記載の装置。
【請求項119】
請求項111、請求項117、または請求項118のうちのいずれかの請求項に記載の装置であって、前記パンの下に氷が落下し得る受け皿をさらに備える、装置。
【請求項120】
熱交換のための装置を通り、入口から出口までの全体的な連続する流路を確立する方法であって、該流路は、該入口と該出口との間の表面積の実質的に全てを占め、該方法は、
e)プレートの各々が平行な流体用の溝のセットで作られる複数のプレートを提供するステップと、
f)プレートの各々を1つ以上の角度で平行な流体用の溝の選択されたグループに切断するステップと、
g)該流路が方向を変えるようにするために、1つ以上の他のプレートにプレートの各々のエッジを隣接させるステップと、
h)パズルのような構成で該プレートを組み立てるステップと
を包含する、方法。
【請求項121】
プレートの各々は、任意の点ですべてが隣接しかつ平行な溝を含み得、それによって、プレートは、互いに反対の方向で平行な流路を含み得る、請求項120に記載の方法。
【図1】
【図1a】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図11】
【図11a】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図14a】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図22a】
【図1a】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図11】
【図11a】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図14a】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図22a】
【公表番号】特表2008−503706(P2008−503706A)
【公表日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−516926(P2007−516926)
【出願日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【国際出願番号】PCT/CA2005/000986
【国際公開番号】WO2006/000090
【国際公開日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【出願人】(506425767)
【出願人】(506425996)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【国際出願番号】PCT/CA2005/000986
【国際公開番号】WO2006/000090
【国際公開日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【出願人】(506425767)
【出願人】(506425996)
【Fターム(参考)】
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