| 【発明の名称】 |
粒氷製造方法及び製造装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】野澤 忠司
【氏名】中山 哲夫
【氏名】坂下 茂
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| 【要約】 |
【課題】粒氷を生成する粒氷形成装置内において、冷媒の気液分離をなすことにより、格別の気液分離手段を必要とせず、装置が小型で簡単かつ低コストとなり、また冷却部における粒氷の生成を効率的になして製氷効率が向上するとともに、粒氷生成のための動力を低減し、さらには装置における粒氷の堆積を回避し、粒氷の搬出を円滑になし得る粒氷製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】溶液を冷媒で冷却することにより粒氷を製造するにあたり、環状の溶液通路で溶液を通流させて、該溶液通路と流路壁を隔てた冷媒流路を流動する冷媒とを過冷却状態にて熱交換し、次いで内外周を連通する通路孔を有する中空の回転筒を回転させながら、前記微小粒氷結晶及び高濃度化された溶液を前記通路孔を通して前記回転筒の内部に流動させることにより、回転筒内の低濃度溶液と混合させて、粒氷を生成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 溶液を冷媒で冷却することにより粒氷を製造するにあたり、前記冷媒と溶液とを過冷却状態にて熱交換して該溶液から微小粒氷結晶を生成する第1の製氷工程と、前記微小粒氷結晶及び高濃度化された溶液と低濃度の溶液とを混合させて粒氷を生成する第2の製氷工程とを行うことを特徴とする粒氷の製造方法。
【請求項２】 前記第１の製氷工程は、環状の溶液通路で溶液を通流させて、該溶液通路と流路壁を隔てた冷媒流路を流動する冷媒と該溶液とを過冷却状態にて熱交換することによりなされ、前記第２の製氷工程は内外周を連通する通路孔を有する中空の回転筒を回転させながら、前記第１製氷工程で生成された微小粒氷結晶及び溶液を前記通路孔を通して前記回転筒の内部に流動させて回転筒内部の低濃度溶液と混合させることによりなされる請求項１記載の粒氷製造方法。
【請求項３】 外筒と内筒との間に冷媒が通流する冷媒通路が形成された固定筒と、回転駆動されるとともに、前記内筒の内周に所定間隙の溶液通路を存して嵌合された中空の回転筒とを備え、さらに、前記冷媒と溶液通路内の溶液とを過冷却状態にて熱交換して微小粒氷結晶を生成する第１の氷生成手段と、前記微小粒氷結晶及び溶液とを前記回転筒内の溶液とを混合させて粒氷を生成する第２の氷生成手段とを備えたことを特徴とする粒氷製造装置。
【請求項４】 前記第１の氷生成手段は、前記溶液通路において該通路を通流する溶液を過冷却状態にて前記内筒を介して前記冷媒により冷却するように構成され、前記第２の氷生成手段は、前記回転筒に複数の通路穴を設け、前記第１の氷生成手段にて生成された微小粒氷結晶及び溶液を該通路穴を通して前記回転筒の内部に流動させることにより、前記回転筒内に流動させて該回転筒内の溶液と混合させるように構成されてなる請求項３記載の粒氷製造装置。
【請求項５】 前記固定筒は、前記外筒の内周と内筒の外周との間に中間筒を設けてなる３重筒に構成され、前記外筒の内周と中間筒の外周との間には、外部から冷媒が導入される外側冷媒通路が形成され、前記中間筒の内周と内筒の外周との間には、前記外側冷媒通路を経た冷媒が通流し該外側冷媒通路よりも小さい間隙を有して高速で冷媒を通流させる内側冷媒通路が形成されてなる請求項３または４記載の粒氷製造装置。
【請求項６】 前記内側冷媒通路の出口近傍に設けられた冷媒出口と前記外筒の上部内周との間に冷媒を気液分離する気液分離手段を設けるとともに、該気液分離手段にて分離された気体を取出す気体出口を前記外筒の上部に設けてなる請求項５記載の粒氷製造装置。
【請求項７】 前記気液分離手段で分離した液冷媒を、前記外側冷媒通路に環流するように構成されてなる請求項６記載の粒氷製造装置。
【請求項８】 前記中空の回転筒の内部は前記第２の氷生成手段によって生成された氷を含む氷スラリの通路とされて、その上部が氷取出口に開放されるとともに、該回転筒の上部外周を軸受けにて支持してなる請求項３ないし７の何れか１つに記載の粒氷製造装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶液を過冷却温度に保持されている冷却部において冷却して粒氷を製造する方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水溶液を凍結させることにより、水と溶質との凝固点の差を利用し、氷結晶を析出させて水溶液の濃度を高め、濃縮された水溶液中から氷結晶を分離するようにした凍結濃縮方法は、気液間の物質移動が無く、香りの成分のように揮発しやすい成分を保持したまま脱水することができること、及び熱に対して不安定な水溶液や雑菌に汚染されやすい成分を含む水溶液から水分を除去する方法に好適であること、しかも水の凝固潜熱が蒸発潜熱の１／７であり、蒸発による方法よりも省エネルギーとなること等の理由から、上記のようにジュース、ワイン、ビール等の液状食品や飼料の濃縮、あるいは廃水中の汚染物質の除去、さらには海水や塩水の淡水化等に広く利用されている。
【０００３】かかる水溶液の凍結濃縮方法及びこれを用いた凍結濃縮装置として、本件出願人が特願平９−２００７６４号にて提案した発明の概要を図４に示す。
【０００４】図４において、０２は粒氷形成器で次のように構成されている。即ち該粒氷形成器０２は円筒形状をなし、ジャケット０６に囲まれた冷却部０７を備えている。この冷却部０７は図示しない装置からジャケット０６の内部に送られて循環する、低温冷媒液の蒸発潜熱又はブラインクーラーで所定の温度に冷却された冷媒（例えばＮＨ３等）によって冷却されるようになっている。これにより、該冷却部０７は水溶液の凝固温度よりも低い過冷却温度に保持されている。又、該冷却部０７にはモータ０９により回転せしめられる回転軸０１９に取付けられたスクリュー０１１が挿入されていて、この該スクリュー０１１は前記冷却部０７にて析出する氷結晶を掻き取って微小粒氷結晶０１０を形成するための氷掻き取り手段を形成している。さらに、前記粒氷形成器０２の上方には濃縮を要する原液である水溶液０１２を内部に導く原液入口０１３を設けると同時に、下方に濃縮液０１５を排出するための排出口０１４を備えている。
【０００５】０２１は前記粒氷形成器０２にて生成された氷（粒氷）を含む氷スラリ０５を搬出するための氷搬出路、０８は該氷スラリ０５を搬送するためのポンプである。又０２２は、前記氷搬出路０２１に接続される該氷形成器（図示省略）からの希液を導入するための希液導入口である。
【０００６】又、前記スクリュー０１１が取付けられている回転軸は、その上端部を粒氷形成器０２の上部に取付けられた上部軸受０１８により支持されその下端部を該粒氷形成器０２の下部に取付られた下部軸受０２０によって支持されている。０２ａは該上部軸受０１８の外側に設けられた粒氷を含む水溶液の通路穴である。
【０００７】前記凍結濃縮装置の稼動時において、先ず粒氷形成器０２の上方の原液入口０１３から濃縮を要する水溶液（例えば溶質の濃度が８％程度のワイン原液）０１２を導入すると、該水溶液０１２はこの水溶液の凝固温度よりも低い過冷却温度に保持されている下方の冷却部０７において、モータ９により回転せしめられているスクリュー０１１で攪拌されながら冷却され、ミクロンオーダーの直径を持つ微小粒氷結晶０１０が迅速かつ高能率に析出される。又、前記スクリュー０１１はその外周面において冷却部７の表面に付着した氷結晶を掻き取って微小粒氷結晶０１０を生じさせる。このために、残りの水溶液は溶質を含んで濃度の高い濃縮液０１５となり、上方から導入された原液である水溶液０１２との間に濃度勾配が形成され、この濃縮液０１５は下方の濃縮液排出口０１４から容器０２４に排出される。
【０００８】一方、前記微小粒氷結晶０１０は、前記スクリュー０１１によって巻き上げられるとともに、原液である水溶液０１２に浮上する。さらに、氷搬出路０２１に設けられた回転羽根式のポンプ０８を駆動して、微小粒氷結晶０１０と該微小粒結晶０１０に付着した水溶液０１２を含む氷スラリー０５を板氷形成器（図示省略）へ供給する。尚、微小粒結晶０１０の容積率が６０％であると仮定すると、少なくとも６０％は純粋な水であり、残余が水溶液（原液）である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図４に示される濃縮凍結装置における粒氷製造手段（以下先行技術という）は比表面積が大きいミクロンオーダーの粒氷結晶０１０を連続的に生産できる効果を有するものであるが、さらに次のような解決すべき課題を有している。
【００１０】先ず、かかる先行技術においては、粒氷形成器０２のジャケット０６には液体アンモニア等の液体の冷媒を循環させており、該形成器０２出口の冷媒を圧縮機（図示省略）に吸入する前にこれを気化させる必要があることから、気液分離器等の気化手段及びこれに付帯する配管を設けることを要し、装置が複雑、大型化するとともに装置コストも高くなる。
【００１１】また、粒氷形成器０２においては、冷却部０７内の過冷却水と該冷却部０７の外側に形成されているジャケット０６内の冷媒０１６との壁を隔てての熱交換のみで粒氷を生成しているため、粒氷の生成効率が充分に高くできない。加えて、回転するスクリュー０１１によって冷却部０７の壁面に生成された氷を掻き取るので、掻き取り抵抗が比較的大きくなり、スクリュー０１１の駆動動力も大きくなる。
【００１２】さらには、粒氷が生成される冷却部０７の上部には回転軸０１９を軸支するための上部軸受０１８が設けられており該冷却部０７の上部軸受０１８の下部近傍に粒氷の通路を有しないため、この部位に粒氷が堆積して氷塊を形成しやすい。
【００１３】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、粒氷を生成する粒氷形成装置内において冷媒の気液分離をなすことにより、格別の気液分離手段を必要とせず、装置が小型で簡単かつ低コストとなり、また冷却部における粒氷の生成を効率的になして製氷効率が向上されるとともに、粒氷生成のための動力を低減し、さらには、粒氷形成装置における粒氷の堆積を回避し、粒氷の搬出を円滑になし得る。粒氷製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、溶液を冷媒で冷却することにより粒氷を製造するにあたり、前記冷媒と溶液とを過冷却状態にて熱交換して該溶液から微小粒氷結晶を生成する第１の製氷工程と、前記微小粒氷結晶及び高濃度化された溶液と低濃度の溶液とを混合させて粒氷を生成する第２の製氷工程とを行うことを特徴とする粒氷の製造方法を提案する。
【００１５】また、請求項２記載の発明は請求項１記載の発明さらなる具体的方法に係り、請求項１において前記第１の製氷工程は、環状の溶液通路で溶液を通流させて、該溶液通路と流路壁を隔てた冷媒流路を流動する冷媒と該溶液とを過冷却状態にて熱交換することによりなされ、前記第２の製氷工程は内外周を連通する通路孔を有する中空の回転筒を回転させながら、前記第１製氷工程で生成された微小粒氷結晶を溶液とともに前記通路孔を通して前記回転筒の内部に流動させることによりなされるように構成する。
【００１６】請求項３ないし８に記載の発明は、請求項１〜２記載の発明を実施する装置に係るものであり、請求項３記載の発明は、外筒と内筒との間に冷媒が通流する冷媒通路が形成された固定筒と、回転駆動されるとともに、前記内筒の内周に所定間隙の溶液通路を存して嵌合された中空の回転筒とをそなえ、さらに、前記冷媒と溶液通路内の溶液とを過冷却状態にて熱交換して微小粒氷結晶を生成する第１の氷生成手段と、前記微小粒氷結晶及び溶液と前記回転筒内の溶液とを混合させて粒氷を生成する第２の氷生成手段とを備えたことを特徴とする粒氷製造装置にある。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項３において、前記第１の氷生成手段は、前記溶液通路において通流する溶液を過冷却状態にして前記内筒を介して前記冷媒により冷却するように構成され、前記第２の氷生成手段は、前記回転筒に複数の通路穴を設け、前記第１の氷生成手段にて生成された微小粒氷結晶及び溶液を該通路穴を通して前記回転筒内に流動させて該回転筒内の溶液とを混合させるように構成されてなる。
【００１８】請求項１〜４記載の発明において、回転筒は、前記固定筒内にこれを同心に立設され、その下部に駆動軸を連結して該駆動軸を減速装置を介してモータの出力端に連結して回転駆動されるように構成するのがよい。
【００１９】また、前記回転筒に設けられる通路穴は、該回転筒の長手方向に長い長方形状をなし、これを円周方向に等間隔にかつ長手方向には複数段設けるとともにその開口部断面を接線方向に傾斜した形状とするのがよい。
【００２０】かかる発明によれば、内筒の内周と回転筒の外周との間を上方に流動する溶液と、冷媒通路を通流する液冷媒により該溶液の凝固温度よりも低い過冷却温度に保持された状態にて前記内筒を介して該液冷媒とが熱交換することにより、該溶液中から微小径の微小粒氷結晶を析出する。
【００２１】そして、前記微小粒氷結晶は、これの析出によって高濃度化された前記溶液とともに回転筒の通路穴を通って該回転筒内に流動し回転筒の回転によって攪拌されながら該回転筒内の低濃度溶液と混合され、該低濃度溶液から粒氷を生成する。
【００２２】即ち、かかる発明によれば、溶液が溶液通路を流動中、過冷却温度に保持された状態にて内筒を介しての冷媒との熱交換により該溶液から微小粒氷結晶を析出する第一の工程と、該微小粒氷結晶と高濃度化された溶液をに回転筒の通路穴を通して内部通路に旋回力を与えて流出させ、回転筒の回転との共働によって回転筒内部の低濃度溶液とを混合させて粒氷を形成する第二の工程とを連続して行うことにより、従来技術のような溶液と冷媒との熱交換のみによる方法に比べて安定した品質の粒氷を多量に製造できて製氷効率が向上するとともに、従来技術のようなスクリューによる攪拌及び冷却部の付着氷の掻き取りが不要となり、従来技術に比べて格段に小さい駆動エネルギで以って、安定した品質の粒氷を製造することが可能となる。
【００２３】請求項５記載の発明は、請求項３または４において、前記固定筒は、前記外筒の内周と内筒の外周との間に中間筒を設けてなる３重筒に構成され、前記外筒の内周と中間筒の外周との間には外部から冷媒が導入される外側冷媒通路が形成され、前記中間筒の内周と内筒の外周との間には前記外側冷媒通路を経た冷媒が通流し該外側冷媒通路よりも小さい間隔を有して高速で冷媒を通流させる内側冷媒通路が形成されてなる。
【００２４】かかる発明によれば、外側冷媒通路を流れた液状の冷媒は該外側冷媒通路よりも通路幅の狭い内側冷媒通路を流れて、前記のように内筒を介して溶液通路を過冷却温度に冷却することにより過冷却状態にて該内筒を介して溶液と熱交換を行い微小粒氷結晶を生成せしめる。
【００２５】かかる熱交換時において、冷媒は通路幅の狭い内側冷媒通路においてその流速が増大せしめられるため、内筒の内側の溶液通路を流れる溶液と外側を流れる冷媒との間の熱通過率が上昇し、これによって溶液の冷却効果が向上し、微小粒氷結晶の生成が促進されるとともに冷媒の気化も促進される。
【００２６】請求項６記載の発明は、請求項５に加えて、前記内側冷媒通路の出口近傍に設けられた冷媒出口と前記外筒の上部内周との間に冷媒を気液分離する気液分離手段を設けるとともに、該気液分離手段にて分離された気体を取り出す気体出口を前記外筒の上部に設けてなる。
【００２７】請求項７記載の発明は請求項６に加えて、前記気液分離手段で分離した液冷媒を前記外側冷媒通路に環流するように構成されてなる。
【００２８】かかる発明において、前記気液分離手段は、外筒の上部に固定された分離板を、内側冷却通路を出た冷媒の伴流が衝突するような部位に設けるのがよい。
【００２９】かかる発明によれば、内側冷媒通路にて溶液との熱交換によって気化が促進され気液の伴流となった冷媒は、該内側冷媒通路の出口近傍に設けられた気液分離手段にて衝突等によって気液が分離され、気体は圧縮機に送られ、気体は外側冷媒通路に環流される。
【００３０】従ってかかる発明によれば粒氷を製造する装置の内部で気液混流冷媒の気液分離をなすことができ、格別な気液分離機は不要となる。
【００３１】請求項８記載の発明は請求項３ないし７記載の発明の何れかに加えて、前記中空の回転筒の内部は前記第２の氷生成手段によって生成された氷を含む氷スラリの通路とされて、その上部が氷取出し口に開放されるとともに、該回転筒の上部外周を軸受にて支持してなる。
【００３２】かかる発明によれば、回転筒が中空に形成され、その上部外周を軸受で支持しているので、回転筒の内部通路を上昇してきた粒氷及び溶液は、その流動を阻害されることなく氷取出口に搬送される。これにより、従来技術のように軸受の下部に粒氷が堆積するような不具合の発生が防止され、粒氷の搬送が円滑になされる。尚、前記軸受は、フッ素樹脂からなる薄肉の平軸受とするのが機能面、スペース面から好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例にすぎない。図１は本発明の実施形態にかかる粒氷製造装置の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は回転筒の部分展開図である。
【００３４】図１において、１は外筒、３は該外筒１と略同心の内筒であり、両筒は上下部分で溶接等によって固着されて一体となって、ボルト等の固定手段によって据付台（図示省略）等に固定されている。２は中間筒で、該外筒１の内周と内筒３の外周との間に、好ましくは内筒３の適所に部分的に固定されて前記両筒と略同心に設けられている。
【００３５】前記中間筒２の外周と外筒１の内周との間にはアンモニア等の液冷媒が通流する外側冷媒通路１６が設けられている。１１は前記外筒１の上部に設けられた冷媒入口で前記外側冷媒通路１６の上部に接続されている。
【００３６】１７は内側冷媒通路で、前記内筒３の外周と中間筒２の内周との間に形成されており、その下部が前記外側冷媒通路１６の下部に連通され、上部が後述する気液分離手段の分離板１４に連通している。前記外側冷媒通路１６の下部と内側冷媒通路１７の入口部との連通部は、前記中間筒２の下端を外側に屈曲させた変向部２ａが設けられ、水溶液の流れを円滑にしている。また、該内側冷媒通路１７はその半径方向の幅（隙間）が外側冷媒通路１６よりも充分に小さく形成されている。（前記幅は２ｍｍ程度が好ましい。）
【００３７】４は中空に形成された回転筒である。該回転筒４は、前記内筒３の内側に溶液通路１８を存して回転自在に嵌合されており、その下端にはモータ８からモータ歯車９及び駆動歯車７を介して駆動される駆動軸６が連結されている。該回転筒４には図２〜図３に示すように、上下方向長手方向に長い両端が円弧で結ばれた長方形スリット４ａが円周方向に等間隔（必ずしも等間隔でなくてもよい）に、かつ長手方向に沿って複数段穿設されている。
【００３８】そしてギアスリット４ａは、図２に示すように、その外周開口端と前記回転筒４の中心４ｃとを結ぶ半径方向線４ｂに対し円周方向（接線方向）に所定角度θ（θ＝３０°程度が好適）傾斜して穿けられて、前記溶液通路１８で形成された微小粒氷結晶２０ａを含有する溶液が旋回成分をもって該回転筒４の内部通路４ｄに流出するようになっている。
【００３９】前記回転筒４の上端部外周は、平軸受からなる軸受５によって回転自在に支持されている。該軸受５はフッ素樹脂軸受メタル等からなる薄肉のブッシュ状の滑り軸受で外周を前記内筒３の内周に固挿されている。１９は前記回転筒４の外側に形成された溶液通路１８の下端部が開口する溶液入口室であり、該入口室１９には水溶液を導入するための溶液入口１０が開口している。
【００４０】１４は気液分離装置を構成する分離板であり、該分離板１４は、外筒１の上部に固着されるとともに、前記中間筒２の上端部の外側に位置し、前記外側冷媒通路１６の上部に向けて穿設されている。該分離板１４の下端は前記中間筒２の上端よりも下方にラップして形成され、前記内側冷媒通路１７の上端部から流出した冷媒が該分離板１４に衝突可能となっている。
【００４１】１３は前記外筒１の上部に形成された気体室で、該気体室１３には前記分離板１４の外側が臨み、該分離板１４にて気液分離された気体を排出するための気体出口１２が設けられている。
【００４２】前記回転筒４の下部は外筒下部に取付けられた下部軸受５ｂによって支持されるとともに、該軸受５ｂによる支持部位に複数の（１個でもよい）濃縮液穴４ｅが穿けられている。２５は前記外筒１の下部に設けられた濃縮液出口であり、前記回転軸４の濃縮液穴４ｅと該回転軸４の回転により間欠的に連通されるようになっている。
【００４３】かかる構成からなる粒氷製造装置による粒氷の製造方法について説明する。この実施形態では粒氷を製造するための原液としてワイン原液等の濃縮用の溶液を用いて、粒氷の製造と溶液の濃縮とを併行するようにしている。
【００４４】図１において、溶液は外筒１下部の溶液入口１０から溶液入口室１９に導入された後、回転筒４の外周と内筒３の内周との間に形成された半径方向幅が１ｍｍ程度の狭い溶液通路１８に流入して該通路１８内を上方へと流れる。
【００４５】一方、アンモニア液等の液冷媒は外筒上部の冷媒入口１１から外側冷媒通路１６に導入され、図１の矢印のように下方へと流れ中間筒２の変向部２ａにて上方に変向されて内筒３の外周と中間筒２の内周との間の半径方幅が２ｍｍ程度の狭い内側冷媒通路１７に入る。また、前記回転筒４はモータ８によって所定の回転速度にて回転せしめられている。
【００４６】そして、前記内側冷媒通路１７内を上方に流れる冷媒によって前記溶液通路１８は内筒３を介して水の凝固温度よりも低い−０．５℃〜−１．０℃の過冷却温度に保持され、この内筒３を介して該内筒３の内側を流れる溶液と冷媒とが熱交換を行う。かかる過冷却温度下での熱交換により、溶液中の水分が凍結しミクロンオーダーの微小径の微小粒氷結晶２０ａが迅速に析出されるとともに溶液は高濃度かされる。
【００４７】一方、冷媒は上記のような溶液との熱交換によって吸熱蒸発して気化を始める。かかる熱交換は冷媒が前記内側冷媒通路１７を上方に流動しながら行われ、該内側冷媒通路１７内は気化した冷媒と液冷媒とが伴流することとなる。
【００４８】そして前記冷媒は、内側冷媒通路１７を上方に進むにつれて気化が進み、気化冷媒の割合が増加し上部の分離板１４の入口部に達する。かかる熱交換時において内側冷媒通路には外側冷媒通路１６に較べて流路面積が大幅に小さく形成されているので、該内側冷媒通路１７における冷媒はその流速が大幅に増速されて上方へと通流せしめられる。
【００４９】従って、該冷媒と内側冷媒通路１７の内筒３の外周面との間の熱伝達率が上昇し、該内筒３の内周面が臨む溶液通路１８を流れる溶液と冷媒との間の熱通過率が上昇し、これによって溶液通路１８を流動する溶液の冷却効果が向上して微小粒氷結晶２０ａの生成が促進されるとともに、冷媒の気化も促進される。
【００５０】気化された冷媒と液冷媒とが伴流して前記内側冷媒通路１７の上部から流出すると、該伴流は分離板１４に衝突する。かかる衝突によって前記伴流冷媒の気体と液体とが分離され、つまり気液分離がなされる。そして分離された気体は気体室１３、及び気体出口１２を通って冷凍装置の圧縮機（図示省略）の吸入口に送られる。また、分離された液体は外側冷媒通路１６に還流されて冷媒入口１１からの冷媒に合流し、前記のように使用される。
【００５１】このようにかかる実施形態によれば、粒氷を生成する装置の内部で気液混合冷媒の気液分離をなすことができるので、格別な気液分離器は不要となる。一方、前記溶液通路１８を流動する水溶液は前記のようにして内側冷媒通路１７を高速で通流する冷媒との高い熱通過率での熱交換により、微小粒氷結晶２０ａを析出、生成した後、該微小粒氷結晶２０ａは高濃度かされた溶液とともに回転筒４の回転によって溶液通路１８を円周方向に位相されながら、の複数のスリット４ａに流入する。
【００５２】該回転筒４は前記モータ８によって所定回転速度で回転せしめられており、かかる回転中の回転筒４のスリット４ａを図２の矢印に示すように前記微小粒氷結晶２０ａが溶液とともに旋回力を与えられながら流れて内部通路４ｄに入り、該内部通路４ｄにおいて、前記旋回力と回転筒の回転との共働によって、該内部通路４ｄ内の低濃度溶液と混合する。これによって低濃度溶液中の水分が凍結して粒氷が生成される。前記微小粒氷結晶２０ａのは種氷としての作用を行う。
【００５３】このように、溶液は冷媒によって過冷却温度に冷却されている溶液通路１８にて内筒３を介する冷媒との熱交換により微小粒氷結晶２０ａを生成する第１の製氷工程と、該微小粒結晶２０ａ及び高濃度化された溶液を回転筒４のスリット４ａから旋回力を付与して流出させ回転筒の回転との共働により、該微小粒氷結晶及び高濃度溶液と回転筒内の低濃度溶液とを混合させて粒氷を形成する第２の製氷工程とを連続して行うことによって粒氷の生成が効率的になされる。
【００５４】このようにして、回転筒４の内部通路４ｄにて形成された粒氷２０は該内部通路４ｄ内に満たされている溶液に浮上して氷取出口１５へと移動せしめられて、該粒氷２０の使用先へと搬送される。また、上記のようにして粒氷２０が生成された後の溶液の濃度は溶液入口における溶液の濃度よりも大きくなっており、この濃縮液は回転体４の下部外周に穿けられた濃縮液穴４ｅから外筒１の下部の濃縮液出口２５へと導かれ、所定の使用がなされる。
【００５５】かかる実施形態によれば上記のようにスリット４ａを有する回転筒４を回転させるのみで、粒氷２０の生成が可能となり、又、該回転筒４の内壁面に生成氷が付着することも無いので、該回転筒４を駆動するモータ８の駆動力は従来技術のように冷却部に付着した氷を掻き取るスクリュー等に較べて大幅に低減される。
【００５６】また、該回転筒４が中空に形成され、その上部外周を軸受５で支持しているので、軸受５を設けることによって該回転筒４の内部から氷取出口１５に流動する粒氷２０の流路が詰まる部分は無く、該回転筒４の内部流路４ｄを上昇する前記粒氷２０は流路抵抗を受けることなく滑らかに氷取出口１５へと流動せしめられる。
【００５７】
【発明の効果】以上記載のごとく、請求項１〜２及び請求項３〜４記載の発明によれば、回転筒の外周の溶液通路を流れる溶液と冷媒とを過冷却状態での熱交換により微小粒氷結晶を生成させる第１の工程と、該微小粒氷結晶及び高濃度化された溶液を回転筒の通路穴から内部通路に流出させ、旋回力と回転筒の回転との共働によって該微小粒氷結晶及び高濃度溶液と回転筒内の低濃度溶液とを混合させて粒氷を生成する第２の工程とを連続して行うことにより、従来技術のような溶液と冷媒との熱交換による方法に較べて安定した品質の粒氷を多量に製造することができ、製氷効率が向上する。
【００５８】また、従来技術のようなスクリューによる攪拌及び氷の掻き取りを不要とし、回転筒を少ない抵抗で以って回転させるのみで粒氷を製造することができる。これにより、従来技術に較べて格段に小さい駆動エネルギで以って粒氷を製造することができる。
【００５９】請求項５記載の発明によれば中間筒を設けることにより、内側を溶液が流れている内筒の外側の冷媒通路の通路面積を小さくして冷媒の流速を上げ、溶液と冷媒との間の熱通過率を上昇させることができる。これによって溶液の冷却効率が向上し微小粒氷結晶の生成速度が増大されるとともに生成量も増大され、多量の粒氷を製造することができる。
【００６０】請求項６〜７記載の発明によれば、粒氷を製造する装置の内部で溶液を冷却後の気液伴流冷媒の気液分離を行う事ができ、格別な気液分離器が不要となり、装置が簡単、小型化するとともに装置コストも低減される。
【００６１】さらに請求項８記載の発明によれば、中空の回転筒の外周を軸受で支持しているので、回転筒の内部通路を上昇してきた粒氷及び溶液を軸受によりその流動を阻害されることなく円滑に氷取出口に搬送することができる。これにより従来技術のように軸受の下部に粒氷の塊が堆積するという不具合の発生を防止できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２４２６４４
【氏名又は名称】北陸電力株式会社
【識別番号】０００１４８３５７
【氏名又は名称】株式会社前川製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年３月１１日（１９９９．３．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３０２４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５８００３（Ｐ２０００−２５８００３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６４２８４ |
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