CN110637203B - 状态变化控制装置及状态变化控制方法 - Google Patents

状态变化控制装置及状态变化控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110637203B
CN110637203B CN201880032876.0A CN201880032876A CN110637203B CN 110637203 B CN110637203 B CN 110637203B CN 201880032876 A CN201880032876 A CN 201880032876A CN 110637203 B CN110637203 B CN 110637203B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ice
ice slurry
slurry
flake
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880032876.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110637203A (zh
Inventor
广兼美雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blanctec Co Ltd
Original Assignee
Blanctec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017099144A external-priority patent/JP6905739B2/ja
Priority claimed from JP2017099145A external-priority patent/JP6998577B2/ja
Application filed by Blanctec Co Ltd filed Critical Blanctec Co Ltd
Publication of CN110637203A publication Critical patent/CN110637203A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110637203B publication Critical patent/CN110637203B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/04Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators specially adapted for storing deep-frozen articles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D13/00Stationary devices, e.g. cold-rooms
    • F25D13/06Stationary devices, e.g. cold-rooms with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space
    • F25D13/065Articles being submerged in liquid coolant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00Producing ice
    • F25C1/12Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00Producing ice
    • F25C1/12Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
    • F25C1/14Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes
    • F25C1/145Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes from the inner walls of cooled bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C5/00Working or handling ice
    • F25C5/18Storing ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2301/00Special arrangements or features for producing ice
    • F25C2301/002Producing ice slurries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/30Quick freezing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于以低成本且短时间高效地使对象物状态变化的方法。在通过使对象物与冰浆(S)接触来使对象物的温度变化从而使对象物状态变化的状态变化控制装置(1)中,冰浆接触部(11)使对象物与冰浆(S)以规定的相对速度接触来使对象物的温度变化。冰浆供给部(12)对冰浆接触部(11)供给冰浆(S)。由此,解决上述问题。

Description

状态变化控制装置及状态变化控制方法
技术领域
本发明涉及一种状态变化控制装置及状态变化控制方法。
背景技术
以往,为了在使生鲜海产品等货物冻结的状态下进行输送,使用具备用于维持保冷库内的温度的冷冻机的冷藏集装箱(reefer container)、在保冷库内配置有多个被冷冻的蓄冷剂的冷冻集装箱(refrigeration container)等。
不过,在冷藏集装箱中,由于需要确保在保冷库配置冷冻机、换气单元等设备的空间导致对载置货物的空间造成限制。此外,当然为了驱动冷冻机等而需要大量的电力。
因此,为了输送冻结的生鲜海产品等,从确保载置货物的空间或者电力成本的观点出发,大多使用在库内配置有被冷冻的蓄冷剂的冷冻集装箱。
不过,由于冷冻集装箱所使用的蓄冷剂会随着时间的推移融解而降低冷却能力,因此,需要在货物的输送后进行再次冻结的处理。因此,要持续地进行使伴随融解而冷却能力降低的大量的蓄冷剂再冻结的处理。
使蓄冷剂再冻结的处理还取决于蓄冷剂的大小,有时每一个据点一天再冻结处理5,000至10,000个左右的蓄冷剂。作为使蓄冷剂再冻结的具体方法,一般使用喷气(空气冷冻)方式(参照专利文献1和2)。喷气(空气冷冻)方式是指通过将冷气吹入冷冻库内,降低冷冻库内的温度从而进行冷冻的最普通的冷冻方法,例如家庭中的冰箱的冷冻室也采用了喷气(空气冷冻)方式。
此外,以往为了对被冷冻的生鲜海产品等进行解冻,使用以下方法:通过室温或者冰箱等进行自然解冻、将被冷冻的生鲜海产品等浸渍于冷水或冰水中进行解冻、通过微波炉进行解冻等。
不过,在自然解冻、由冷水或冰水实现的解冻的情况下,由于被冷冻的生鲜海产品等与热介质(室温的空气、冷水、冰水)的温度差较小,因此,解冻时间变长,生鲜海产品等的品质可能会降低。相反,若为了缩短解冻时间使用温水进行流水解冻,则生鲜海产品等的细胞可能会被破坏。
因此,为了解决上述问题,在专利文献3中记载了使用雪泥(Sherbet)状冰作为解冻介质的冻结食品解冻法。具体而言,在专利文献3提出了将在真空包装状态下被冷冻的鱼投入雪泥状冰(微细流动冰),使热量因鱼的温度与冰水温度的温度差而从鱼向冰水侧移动来解冻鱼的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-077925号公报
专利文献2:日本特开2015-036605号公报
专利文献3:日本特开2016-154453号公报
发明内容
然而,在包括专利文献1和2所公开的技术的现有的基于喷气(空气冷冻)方式的冷冻技术中,为了冷冻蓄冷剂,需要用-40℃左右的冷气使蓄冷剂冷却8小时左右。因此,为了生成冷气,需要大量的电力等能量、时间。
就是说,在利用蓄冷剂对货物进行保冷同时进行输送的情况下,不会像冷藏集装箱那样在冷冻集装箱中需要大量的电力等能量,但为了冷却蓄冷剂本身需要大量的电力等能量。此外,由于为了使蓄冷材料冷冻而需要等待8小时左右,因此,即使想要增加冷冻的蓄冷材料的数量,也存在时间上的制约较大的问题。
此外,在专利文献3所记载的冻结食品解冻法中,与被冷冻的鱼相接的雪泥状冰的微细冰通过从冷冻的鱼夺取到的冷能将与自身接触的水转化为冰而成长,鱼整体成为被微细的雪泥状冰覆盖的状态。此外,同样地与鱼相接的水也变为冰。
即,在专利文献3所记载的冻结食品解冻法中,接触的雪泥状冰中的水的部分(液体部分)被冷却而凝固,成为冰(霜)附着在被冷冻的鱼的表面。此时,附着在鱼的表面的冰(霜)的不包含溶质(例如食盐)的水(淡水)的部分成为凝固的冰(霜)。这是因为,溶解有食盐等溶质的水溶液几乎不会直接均匀地冻结,首先不包含溶质(例如食盐)的淡水的部分先冻结。
因此,在专利文献3所述的冻结食品解冻法中,例如即使将被冷冻的鱼浸渍于使用了食盐水的雪泥状冰,也会是雪泥状冰中的淡水的部分先冻结成为冰(霜)而附着在被冷冻的鱼的表面。此时,由于附着于在-20℃以下冻结的状态的鱼的表面的冰(霜)成为由淡水凝固的冰,因此,成为比食盐水的雪泥状冰的温度更低的冰(霜)的膜而包住鱼。
由于该低温的冰(霜)的膜,鱼和雪泥状冰无法直接接触,无法用食盐水的雪泥状冰高效地解冻鱼。
本发明是鉴于这样的情况而完成的,目的在于提供一种用于以低成本且短时间高效地使对象物状态变化的方法。更详细而言,目的在于提供一种用于以低成本且短时间高效地冷却对象物的方法和用于不使冷冻的对象物的表面部形成冰(霜)地以低成本且短时间高效地解冻该对象物的方法。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的,本发明的一方案的状态变化控制装置通过使对象物与冰浆接触来使所述对象物的温度变化从而使所述对象物状态变化,所述状态变化控制装置具备:冰浆接触单元,使所述对象物与所述冰浆以规定的相对速度接触来使所述对象物的温度变化;以及冰浆供给单元,对所述冰浆接触单元供给所述冰浆。
此外,所述状态变化控制装置还能具备冰浆循环单元,所述冰浆循环单元将所述冰浆送给至所述冰浆接触单元并且将从所述冰浆接触单元排出的所述冰浆送还至所述冰浆接触单元,由此使所述冰浆循环,所述冰浆接触单元能使由所述冰浆循环单元送给的所述冰浆以规定的相对速度与所述对象物接触。
此外,所述冰浆接触单元还能具备使所述对象物振动或者摆动的对象物摆动单元。
此外,能将所述对象物设为蓄冷剂,将所述状态变化设为所述蓄冷剂被冷却而凝固。
此外,能将所述对象物设为被冷冻的食品,将所述状态变化设为所述食品的冷能被吸收而融解。
此外,所述冰浆供给单元还能具备:片冰制造单元,制造构成所述冰浆的片冰;以及冰浆制造单元,使由所述片冰制造单元制造出的所述片冰与盐水按规定的比例混合来制造所述冰浆,所述片冰制造单元能具有制冰面和冷却所述制冰面的制冰面冷却单元,所述片冰制造单元通过使所述盐水附着于被冷却的所述制冰面并剥离被冻结的所述盐水的冰来制造所述片冰。
此外,所述状态变化控制装置还能具备盐水提取单元,所述盐水提取单元提取所述冰浆所包含的所述盐水,对所述片冰制造单元和所述冰浆制造单元中的至少一方提供盐水,作为用于所述片冰或者所述冰浆的制造的原料。
此外,所述状态变化控制装置还能具备片冰提取单元,所述片冰提取单元提取所述冰浆所包含的所述片冰,对所述冰浆制造单元提供该片冰,作为用于所述冰浆的制造的原料。
使用了本发明的一方案的状态变化控制装置的对象物的状态变化控制方法是使用上述的本发明的一方案的状态变化控制装置来使对象物状态变化的方法。
发明效果
根据本发明,能提供用于以低成本且短时间高效地使对象物状态变化的方法。
附图说明
图1是包括表示现有的片冰制造装置的概要的局部剖面立体图的示意图。
图2是表示包括图1的片冰制造装置的片冰制造系统的整体的概要的示意图。
图3是表示作为通过本发明的状态变化控制装置的冷却功能而冷却的对象物的例子的蓄冷剂的图。
图4A是表示将蓄冷剂浸渍于贮存的冰浆的样子的图。
图4B是表示图4A中的A-A剖面的图。
图5是表示使三种蓄冷剂浸渍于冰浆而冻结的实验中的、该三种蓄冷剂和冰浆的温度变化的曲线图。
图6A是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置发挥冷却功能的情况的外观构成的例子的俯视示意图。
图6B是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置发挥冷却功能的情况的外观构成的例子的主视示意图。
图7是对具有图6A和图6B的构成的状态变化控制装置所进行的冷却处理的流程进行说明的流程图。
图8是表示作为通过贮存的冰浆而解冻的对象物的例子被冷冻至-21℃的鱼的图。
图9A是表示被冷冻至-21℃的鱼浸渍于贮存的冰浆的样子的图。
图9B是表示图9A中的A-A的图。
图10A是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置发挥解冻功能的情况的外观构成的例子的俯视示意图。
图10B是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置发挥解冻功能的情况的外观构成的例子的主视示意图。
图11是对图10A和图10B的状态变化控制装置所进行的解冻处理的流程进行说明的流程图。
图12是表示将被冷冻至-21℃的鱼浸渍于贮存的冰浆进行解冻的情况和使用图10A和图10B的状态变化控制装置的解冻功能进行解冻的情况下的鱼体内的温度变化的曲线图。
图13是表示各种条件下的片冰(混合冰)的体积密度(空隙率)的实验结果的图。
具体实施方式
<冰>
本发明的状态变化控制装置中使用的冰是使含有溶质的水溶液(也称为盐水)以溶质的浓度大致均匀的方式凝固的冰,是指至少满足以下的(a)和(b)的条件的冰(以下称为“混合冰”)。
(a)融解完成时的温度小于0℃
(b)在融解过程中冰融解成的水溶液(盐水)的溶质浓度的变化率为30%以内
在此,“盐水”的意思是指凝固点低的水溶液。具体而言,例如氯化钠水溶液(食盐水)、氯化钙水溶液、氯化镁水溶液、乙二醇等为盐水的一例。
混合冰能在融解时从周围夺取大量的潜热,但在融解未完全完成而残留有混合冰的期间温度不会上升。因此,能长时间持续冷却作为冷却的对象的物质。
此外,关于作为混合冰和盐水的混合物的后述的冰浆,也能在液体部分(盐水的部分)凝固时从周围夺取大量的冷能,但只要液体部分(盐水的部分)不完全冻结,温度就不会降低。因此,能长时间持续从想要解冻的物质吸收冷能。
需要说明的是,以下将作为通过使用了混合冰或者冰浆的温度变化实现状态变化(例如基于冷冻的凝固、基于解冻的融解)的对象的物质称为“对象物”。此外,特别地,以下将冷却的对象物称为“冷却对象物”,以下将被吸收冷能而解冻的对象物称为“解冻对象物”。
混合冰在通过后述的片冰制造装置200来制造片冰的工序中生成。
混合冰由于在被制造成片冰的状态下包含大量细小的空隙部(即空气的部分),处于该空隙部在混合冰内纵横无尽地连结的状态,能制备成雪花状,或制备成雪泥状。
混合冰中的空隙部的空气(气体)具有以下特征:当混合冰和盐水混合时,能容易地置换成盐水(液体)。
特别地,被制备为雪花状或者雪泥状的混合冰由于作为整体具备柔软性,因此,不会使对象物破损,反而起到作为保护对象物的缓冲材料的海绵那样的作用。
此外,无论混合冰处于具有大量空隙部(空气部分)的状态,还是处于由于混合冰的融解而盐水填充至该空隙部的状态,作为混合冰整体都能保持充分的流动性(柔软性)。因此,混合冰能更高效地冷却或者解冻对象物。例如,在像以往那样将被冷冻的对象物浸渍于冰水进行解冻的情况下,有时由于在漂浮有冰的冰水的上层部分和几乎没有冰的水的下层部温度不同,根据被解冻的对象物的部分而品质不同。相对于此,在将被冷冻的对象物浸渍于整体被制备为雪状、雪泥状的混合冰进行解冻的情况下,如上所述,不会产生根据部分的品质的差别。
在此,在将空隙部(空气部分)的体积与混合冰整体的体积的比例定义为“空隙率”的情况下,空隙率更低的一方(即体积密度高的一方)蓄冷效果高。可以利用这样的性质,根据对象物的性质、用途使混合冰的空隙率适当地变化。由此,能根据对象物的性质、用途来生成最佳的混合冰。
具体而言,例如,在以生鲜食品的冷藏、冷冻为目的而使用混合冰的情况下,生成空隙率高(即体积密度低)的混合冰即可。
此外,在以冷能的搬运为目的而使用混合冰的情况下,生成空隙率低(即体积密度高)的混合冰即可。
此外,混合冰通过加工为片(薄片)状,能使其比表面积增大。需要说明的是,以下,将被加工为这样的片(薄片)状的混合冰称为“片冰”。需要说明的是,片冰通过后述片冰制造装置200来制造。
此外,以下,将使该片冰与被冻结前的状态的盐水混合的混合物称为“冰浆”。冰浆具有流动性,因此与硬的片冰的状态相比,能无遗漏地与对象物进行接触。
需要说明的是,通过对冰浆添加片冰(个体),也能容易地调整冰浆所包含的片冰(个体)和盐水(液体)的构成比例。
此外,将食盐作为溶质的盐水(食盐水)的导热率约为0.58W/m K,但将食盐作为溶质的盐水冻结后的片冰的导热率约为2.2W/m K。即,与盐水(液体)相比,片冰(固体)的导热率更高,因此,片冰(固体)能使对象物更快地状态变化。
然而,在片冰(固体)的状态下与对象物接触的面积变小。因此,通过使片冰和盐水混合为冰浆的状态来保持流动性。由此,能使片冰(固体)均匀地与对象物进行接触,能迅速地使对象物状态变化。
在此,关于混合冰的体积密度,若要示出具体的数值,则作为混合冰可定义的体积密度为0.48g/cm3~0.78g/cm3。
此外,在以生鲜食品的冷藏为目的而使用混合冰的情况下,优选设为0.48g/cm3~0.54g/cm3的体积密度。
此外,在以生鲜食品的冷冻为目的而使用混合冰的情况下,优选设为0.69g/cm3~0.78g/cm3的体积密度。
此外,在以冷能的搬运为目的而使用混合冰的情况下,可以进一步机械地压缩使用了饱和食盐水的冰而设为0.75g/cm3~0.95g/cm3的体积密度。
以往,公知若使溶质溶解于溶剂,则此水溶液的凝固点比溶解有溶质前的溶剂的凝固点低(凝固点降下现象)。就是说,使溶解有食盐等溶质的水溶液冻结的冰与使淡水(即,没有溶解有食盐等溶质的水)冻结的冰相比为以更低温度(即小于0℃)冻结的冰。
在此,将在作为固体的冰变化(融解)为作为液体的水时所需的热量称为“潜热”。由于该潜热不伴随着温度变化,因此混合冰能在融解时以小于淡水的凝固点(0℃)的温度持续维持稳定的状态。因此,能使积存冷能的状态持续。此外,同样地,混合冰由于在冻结时以小于淡水的凝固点(0℃)的温度持续维持稳定的状态,因此能使积存冷能的状态持续。
像这样,混合冰为具有小于淡水的凝固点(0℃)的凝固点的“冰”,但其制造并不容易。即,即使想制造使溶解有食盐等溶质的水溶液冻结的冰,实际上水溶液(例如食盐水)也几乎不会直接冻结,首先不包含溶质(食盐等)的淡水的部分先冻结。因此,使溶解有食盐等溶质的水溶液冻结的结果是,所生成的物质为不包含溶质(食盐等)的淡水冻结成的冰和溶质(例如食盐等的结晶)的混合物。此外,例如即使生成凝固点降低的冰(食盐水等冻结成的冰),其量也微乎其微,没有实用性。
因此,在现有的技术中无法容易地制造凝固点低的冰。
因此,本发明人们通过规定的方法(详细在后文加以记述),成功地制造出使凝固点低的水溶液(盐水)冻结的冷却能力高的冰(混合冰),已经进行了多个专利申请(例如,日本特愿2016-103637)。
以下,对作为混合冰的条件的上述(a)和(b)进行说明。
<融解完成时的温度>
上述(a)是混合冰的条件中的融解完成时的温度小于0℃的条件。由于混合冰为包含溶质(食盐等)的水溶液(食盐水等),因此,混合冰的凝固点比没有溶解有溶质的淡水的凝固点低。因此,具有融解完成时的温度小于0℃的特征。需要说明的是,“融解完成时的温度”是指,通过将混合冰放置在融点以上的环境下(例如,室温、大气压下)来使混合冰的融解开始,所有的混合冰融解成水溶液(盐水)的时间点的此水溶液的温度。
此外,混合冰的融解完成时的温度小于0℃即可,并不特别限定,能通过调整溶质的种类、浓度来进行适当变更。不过,在冷却能力更高这一点来看,优选混合冰的融解完成时的温度更低,具体而言,优选为-1℃以下(-2℃以下、-3℃以下、-4℃以下、-5℃以下、-6℃以下、-7℃以下、-8℃以下、-9℃以下、-10℃以下、-11℃以下、-12℃以下、-13℃以下、-14℃以下、-15℃以下、-16℃以下、-17℃以下、-18℃以下、-19℃以下、-20℃以下等)。
另一方面,有时也优选使混合冰的凝固点接近于对象物的冻结点。例如,在存在为了防止生鲜动植物的损伤等理由的情况下,优选融解完成时的温度不会过高,例如优选为-21℃以上(-20℃以上、-19℃以上、-18℃以上、-17℃以上、-16℃以上、-15℃以上、-14℃以上、-13℃以上、-12℃以上、-11℃以上、-10℃以上、-9℃以上、-8℃以上、-7℃以上、-6℃以上、-5℃以上、-4℃以上、-3℃以上、-2℃以上、-1℃以上、-0.5℃以上等)。
<溶质浓度的变化率>
上述(b)是混合冰的条件中的在融解过程中冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率在30%以内的条件。混合冰具有在融解过程中冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率(以下,在本说明书中有时简称为“溶质浓度的变化率”)为30%以内的特征。即使在使用以往存在的技术的情况下,有时也会生成凝固点稍微降低的冰,但大部分不过是不包含溶质的水的冰和溶质的结晶的混合物,因此,冷却能力和吸收冷能的能力不充分。像这样,在作为使不包括溶质的水冻结的冰和溶质的结晶的混合物的情况下,当将冰放置在融解条件下时,伴随着融解的溶质溶出的速度不稳定。具体而言,越接近于融解开始的定时,溶质溶出得越多。然后,伴随着融解的进行,溶质溶出的量逐渐变少。即,越接近于融解完成的定时,溶质的溶出量越少。
相对于此,混合冰由于是使包含溶质的水溶液冻结的冰,因此其具有融解过程中的溶质的溶出速度的变化较小的特征。具体而言,在混合冰融解的过程中混合冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率为30%。在此,“在融解过程中混合冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率”的意思是融解完成时的水溶液的浓度与在融解过程的任意的定时融解成的水溶液中的溶质浓度的比例。需要说明的是,“溶质浓度”的意思是溶解于水溶液的溶质的质量的比例。
混合冰中的溶质浓度的变化率为30%以内即可,并不特别限定,但其变化率越小意味着是纯度越高的混合冰,即是冷却能力和吸收冷能的能力越高的混合冰。
从该观点来看,溶质浓度的变化率优选为25%以内(24%以内、23%以内、22%以内、21%以内、20%以内、19%以内、18%以内、17%以内、16%以内、15%以内、14%以内、13%以内、12%以内、11%以内、10%以内、9%以内、8%以内、7%以内、6%以内、5%以内、4%以内、3%以内、2%以内、1%以内、0.5%以内等)。另一方面,溶质浓度的变化率也可以是0.1%以上(0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、4%以上、5%以上、6%以上、7%以上、8%以上、9%以上、10%以上、11%以上、12%以上、13%以上、14%以上、15%以上、16%以上、17%以上、18%以上、19%以上、20%以上等)。
<溶质>
混合冰所包含的溶质的种类是以水为溶剂时的溶质即可,并不特别限定,能根据所希望的凝固点、使用的冰的用途等来适当选择。作为溶质,可以例举出固体状的溶质或者液状的溶质等,但作为固体状的溶质,可以例举出盐类(无机盐、有机盐等)作为代表性的溶质。特别是,由于盐类中的食盐(NaCl)没有使凝固点的温度过度地降低,因此,适合于生鲜动植物或者其一部分的冷却和解冻。此外,食盐由于包含在海水中,因此在容易供应这一点来看也很合适。此外,可以例举出乙二醇等作为液状的溶质。需要说明的是,可以单独包含一种溶质,也可以包含两种以上。
混合冰所包含的溶质的浓度并不特别限定,但能根据溶质的种类、所希望的凝固点、混合冰的用途等来适当选择。例如,在将食盐用作溶质的情况下,在降低水溶液的凝固点,获得高的冷却能力这一点来看,食盐的浓度优选为0.5%(w/v)以上(1%(w/v)以上、2%(w/v)以上、3%(w/v)以上、4%(w/v)以上、5%(w/v)以上、6%(w/v)以上、7%(w/v)以上、8%(w/v)以上、9%(w/v)以上、10%(w/v)以上、11%(w/v)以上、12%(w/v)以上、13%(w/v)以上、14%(w/v)以上、15%(w/v)以上、16%(w/v)以上、17%(w/v)以上、18%(w/v)以上、19%(w/v)以上、20%(w/v)以上等)。
另一方面,在将混合冰用于生鲜动植物或者其一部分的冷却的情况等下,优选不使凝固点的温度过度地降低,在该观点来看,优选为23%(w/v)以下(20%(w/v)以下、19%(w/v)以下、18%(w/v)以下、17%(w/v)以下、16%(w/v)以下、15%(w/v)以下、14%(w/v)以下、13%(w/v)以下、12%(w/v)以下、11%(w/v)以下、10%(w/v)以下、9%(w/v)以下、8%(w/v)以下、7%(w/v)以下、6%(w/v)以下、5%(w/v)以下、4%(w/v)以下、3%(w/v)以下、2%(w/v)以下、1%(w/v)以下等)。
由于混合冰的冷却能力以及吸收冷能的能力优异,因此,适合于用于使对象物冷却并冻结同时从被冷冻的对象物高效地吸收冷能的制冷剂。需要说明的是,除了混合冰以外,作为冷却对象物的低温的制冷剂,可以例举出用作防冻液的乙醇等有机溶剂。然而,与这些防冻液相比,混合冰的导热率更高且比热容更高。因此,在与防冻液这样的其他的凝固点小于0℃的制冷剂相比冷却能力和吸收冷能的能力更优异这一点来看,混合冰是有用的。
需要说明的是,混合冰可以包含上述的溶质(食盐等)以外的成分,也可以不包含。
<冷却对象物的制冷剂>
如上所述,由于混合冰的冷却能力优异,因此,优选作为用于使对象物冷却并冻结的制冷剂。特别地,使将混合冰加工为片状后的片冰和盐水按规定的比例混合为雪泥状的混合物(冰浆)与对象物接触的面积变大。因此,能高效地使对象物冷却并冻结,此外,能从被冷冻的对象物高效地吸收冷能。
需要说明的是,为了防止用于使对象物冷却并冻结或从被冷冻的对象物吸收冷能的“制冷剂”与为了冷却图1所示的片冰制造装置200的内筒32的内周面而供给至制冷剂间隙34的“制冷剂”的混淆,以下,将用于使对象物冷却并冻结的制冷剂称为“冰浆”,将供给至制冷剂间隙34的制冷剂称为“内筒冷却制冷剂”。
冰浆所包含的片冰和盐水均包含相同的溶质,此时,优选片冰的溶质浓度和盐水的溶质浓度为相近的值。其理由如下所述。
即,在片冰的溶质浓度比盐水的溶质浓度高的情况下,由于片冰的温度比盐水的饱和冻结点低,在溶质浓度低的盐水混合的紧后盐水冻结。
与此相对,在片冰的溶质浓度比盐水的溶质浓度低的情况下,与片冰的饱和冻结点相比盐水的饱和冻结点更低。因此,片冰和盐水混合的冰浆的温度降低。就是说,为了不使片冰和盐水的混合物的状态(冰浆的状态)变动,如上所述,优选将混合的片冰和盐水的溶质浓度设为相同程度。
此外,在处于冰浆的状态的情况下,盐水可以是片冰融解成的盐水,也可以是另行制备的盐水,但优选是片冰融解成的盐水。
具体而言,在由片冰和盐水的混合物构成含有片冰的冰浆的情况下,片冰的溶质浓度与盐水的溶质浓度之比更优选为75:25~20:80,进一步优选为70:30~30:70,更进一步优选为60:40~40:60,再进一步优选为55:45~45:55,特别优选为52:48~48:52,最优选为50:50。特别地,在将食盐用作溶质的情况下,优选片冰的溶质浓度与盐水的溶质浓度之比为上述范围内。
需要说明的是,成为片冰的原料的盐水并不特别限定,但在使用食盐作为溶质的情况下,优选为海水、向海水追加了盐的水或者海水的稀释水。海水、向海水添加了盐的水或者海水的稀释水的供应容易,因此能降低供应成本。
含有片冰的冰浆可以进一步含有具有比片冰更高的导热率的固体,也可以不含有,但优选含有。
通常,在想要在短时间冷却对象物或者从被冷冻的对象物吸收冷能进行解冻的情况下,能利用导热率高的固体作为制冷剂或者热介质。不过,在利用导热率高的固体作为制冷剂的情况下,该固体自身也会在短时间丧失冷能而温度容易上升,因此,不适于长时间的冷却。此外,在利用导热率高的固体作为热介质的情况下,该固体自身也会在短时间获取冷能而温度容易降低,因此,不适于长时间吸收被冷冻的对象物的冷能。
即,对于长时间地冷却对象物或者长时间地从被冷冻的对象物吸收冷能而言,不利用导热率高的固体作为制冷剂或者热介质为好。不过,不适于想要在短时间冷却对象物或者在短时间从对象物吸收冷能的情况。
然而,片冰的冷却能力高同时吸收冷能的能力也高。因此,在可以获得由导热率的高的固体实现的短时间的冷却能力和在短时间吸收冷能的能力,并且还可以进行长时间的冷却或者长时间吸收被冷冻的对象物的冷能这一点来看,是有用的。
需要说明的是,作为具有比片冰更高的导热率的固体,例如可以例举出金属(铝、银、铜、金、硬铝、锑、镉、锌、锡、铋、钨、钛、铁、铅、镍、铂、镁、钼、锆、铍、铟、铌、铬、钴、铱、钯)、合金(钢(碳钢、铬钢、镍钢、铬镍钢、硅钢、钨钢、锰钢等)、镍铬合金、铝青铜、炮铜、黄铜、锰、镍银、康铜、焊料、镍铝合金、镍铬合金、蒙乃尔合金、铂铱等)、硅、碳、陶瓷(氧化铝陶瓷、镁橄榄石陶瓷、滑石陶瓷等)、大理石、砖(氧化镁砖、钴砖等)等。
此外,具有比片冰高的导热率的固体优选导热率为2.3W/m K以上(3W/m K以上、5W/m K以上、8W/m K以上等)的固体,更优选导热率为10W/m K以上(20W/m K以上、30W/m K以上、40W/m K以上等)的固体,进一步优选导热率为50W/m K以上(60W/m K以上、75W/m K以上、90W/m K以上等)的固体,更进一步优选导热率为100W/m K以上(125W/m K以上、150W/mK以上、175W/m K以上等)的固体,进而优选导热率为200W/m K以上(250W/m K以上、300W/mK以上、350W/m K以上等)的固体,更进而优选导热率为200W/m K以上的固体,特别优选导热率为400W/m K以上(410W/m K以上等)的固体。
在含有片冰的冰浆含有具有比片冰高的导热率的固体的情况下,如上所述,即使包含大量的固体,也适于长时间的冷却或者长时间从被冷冻的对象物吸收冷能的情况。例如,具有比片冰更高的导热率的固体的质量/冰浆所包含的片冰的质量(或者冰浆所包含的片冰和盐水的合计质量)可以是1/100000以上(1/50000以上、1/10000以上、1/5000以上、1/1000以上、1/500以上、1/100以上、1/50以上、1/10以上、1/5以上、1/4以上、1/3以上、1/2以上等)。需要说明的是,上述固体可以是任何形状,但优选为粒子状。这是因为具有与冰浆相接的面积变大同时易于加工等的优点。
此外,上述固体也可以以包含于片冰的内部的形态存在,此外,也可以存在于片冰的外部,但存在于片冰的外部容易与对象物直接相接,因此,冷却能力或者从被冷冻的对象物吸收冷能的能力变高。由此,上述个体优选存在于冰的外部。此外,在含有片冰的冰浆含有上述固体的情况下,可以在通过后述的片冰制造装置制造出片冰之后使上述固体混合,或者,也可以预先使上述个体与作为原料的盐水混合来制造片冰。
[片冰制造装置]
即使从外部冷却积存于容器的状态的水溶液,也无法制造具有与混合冰同等的性质的冰。认为这是由于冷却速度不够。
然而,根据本发明人发明且已经完成专利申请(例如日本特愿2016-103637)的片冰制造装置,能通过喷射含有溶质的盐水形成雾状,通过与预先冷却至盐水的凝固点以下的温度的壁面接触而使其冻结,直接附着于壁面。由此,能生成满足上述(a)和(b)的条件的冷却能力高的冰(混合冰)。
需要说明的是,参照图1的片冰制造装置200和图2的片冰制造系统300对本发明人发明且已经完成专利申请的片冰制造装置在后文加以记述。
(制冰工序)
为了使附着的盐水冻结而预先冷却的壁面并不特别限定。是能保持盐水的凝固点以下的温度的壁面即可。例如,可以例举出后述的图1中的圆桶21那样的圆筒形的构造物的内周面(例如后述的图1的内筒32的内周面)等。
壁面的温度保持在盐水的凝固点以下的温度即可,并不特别限定,但在能提高满足上述(a)和(b)的条件的冰(混合冰)的纯度这一点来看,优选保持为比盐水的凝固点低1℃以上的温度(低2℃以上的温度、低3℃以上的温度、低4℃以上的温度、低5℃以上的温度、低6℃以上的温度、低7℃以上的温度、低8℃以上的温度、低9℃以上的温度、低10℃以上的温度、低11℃以上的温度、低12℃以上的温度、低13℃以上的温度、低14℃以上的温度、低15℃以上的温度、低16℃以上的温度、低17℃以上的温度、低18℃以上的温度、低19℃以上的温度、低20℃以上的温度、低21℃以上的温度、低22℃以上的温度、低23℃以上的温度、低24℃以上的温度、低25℃以上的温度等)。
对壁面喷射盐水的方法并不特别限定,但例如可以通过后述的图1中的喷射部23那样的喷射单元进行喷射。
在该情况下,喷射时的压力例如可以是0.001MPa以上(0.002MPa以上、0.005MPa以上、0.01MPa以上、0.05MPa以上、0.1MPa以上、0.2MPa以上等),也可以是1MPa以下(0.8MPa以下、0.7MPa以下、0.6MPa以下、0.5MPa以下、0.3MPa以下、0.1MPa以下、0.05MPa以下、0.01MPa以下等)。此外,也能对喷射时的压力进行可变控制。
(回收工序)
在上述制冰工序之后,适当回收生成于壁面的混合冰。混合冰的回收方法并不特别限定,例如可以通过图1所示的刀片25来剥离生成于壁面的混合冰,并回收通过剥离呈片状落下的混合冰(即,片冰)。此外,也可以通过向附着于壁面的混合冰吹空气来剥离混合冰。由此,能不对壁面造成损坏地高效地回收混合冰作为片冰。
此外,在使盐水凝固而生成混合冰时,产生制冰热。混合冰由于带有该制冰热,实际融解完成的温度可能会受到影响。需要说明的是,认为混合冰的融解完成的温度与混合冰所包含的溶质的种类、浓度没有关系而受到制冰热的影响。因此,通过调整残留于混合冰的制冰热的热量,能对实际混合冰的融解完成的时间点的温度进行调整。需要说明的是,在回收工序中,残留于混合冰的制冰热的调整能通过调整使混合冰保持于壁面的时间来进行。
图1是包括表示现有的片冰制造装置200的概要的局部剖面立体图的示意图。
如图1所示,片冰制造装置200具备:圆桶21、旋转轴22、喷射部23、剥离部24、刀片25、片冰排出口26、上部轴承构件27、喷射控制部28、防热保护罩29、齿轮电动机30、旋转接头31、制冷剂间隙34、衬套38、制冷剂供给部39、旋转控制部37。
圆桶21包括:内筒32;围绕该内筒32的外筒33;以及形成于内筒32与外筒33之间的制冷剂间隙34。此外,圆桶21的外周面被圆筒状的防热保护罩29覆盖。
从制冷剂供给部39经由制冷剂配管45将内筒冷却制冷剂供给至制冷剂间隙34。由此,内筒32的内周面被冷却。
旋转轴22配置于圆桶21的中心轴上,以设置于上部轴承构件27的上方的齿轮电动机30为动力源,以该中心轴为轴绕材料轴旋转。需要说明的是,齿轮电动机30的旋转速度通过后述的旋转控制部37来控制。
喷射部23由在顶端部具有朝向内筒32的壁面喷射盐水的喷射孔23a的多个管构成,与旋转轴22一起旋转。从喷射孔23a喷射的盐水附着于通过制冷剂冷却的内筒32的壁面,不给分离为溶质和溶剂的时间地急速冻结。
构成喷射部23的多个管从旋转轴22在圆桶21的半径方向呈放射状延伸出。
剥离部24由在顶端部具备剥离生成于内筒32的内周面的混合冰的刀片25的多个悬臂构成。需要说明的是,剥离部24在圆桶21的半径方向延伸出,与旋转轴22一起旋转。
构成剥离部24的多个悬臂以相对于旋转轴22对称的方式装接。需要说明的是,图1所示的片冰制造装置200的剥离部24由两根悬臂构成,但悬臂的根数并不特别限定。
此外,装接于悬臂的顶端的刀片25由具有与内筒32的全长(全高)大致相等的长度的构件形成,在与内筒32的内周面对置的端部形成有多个锯齿25a。
生成于内筒32的内周面的混合冰通过被刀片25剥离而成为片冰。片冰从片冰排出口26落下。从片冰排出口26落下的片冰被贮存于配置于片冰制造装置200的正下方的片冰贮存箱44(参照图2)内。
此外,也可以通过调节从喷射部23喷射的盐水量来调节所制造的片冰量。即,能通过增加从喷射部23喷射的盐水量来增加所制造的片冰量。此外,相反地,能通过减小从喷射部23喷射的盐水量来减少所制造的片冰量。
上部轴承构件27形成为将锅颠倒过来的形状,对圆桶21的上表面进行密封。在上部轴承构件27的中心部嵌装有支承旋转轴22的衬套38。需要说明的是,旋转轴22仅由上部轴承构件27支承,旋转轴22的下端部未被轴支承。
即,由于在圆桶21的下方不存在在被刀片25剥离的片冰落下时成为障碍的物体,因此圆桶21的下表面成为排出片冰的片冰排出口26。
在由喷射部23进行盐水的喷射时,喷射控制部28调节从喷射部23喷射的盐水量。需要说明的是,调节从喷射部23喷射的盐水量的具体的方法并不特别限定。例如,可以通过针对构成喷射部23的多个管的每一个调节喷射盐水的管的数量和不喷射盐水的管的数量来调节所喷射的盐水量。此外,例如也可以通过使送入至喷射盐水的多个管的盐水量增加/减少来调节所喷射的盐水量。
此外,在由喷射部23进行盐水的喷射时,喷射控制部28执行喷射压力的可变控制。通过能对盐水的喷射压力进行可变控制,能控制附着于内筒32的内周面的盐水的体积。即,与以较强的压力将盐水喷射为雾状的情况相比,以较弱的压力将盐水喷射为液状的情况下附着于内筒32的内周面的盐水的粒子变大。因此,通过以较弱的压力将盐水喷射为液状而生成的混合冰不易受到比内筒32的内周面的温度高的圆桶21内部的空气的温度的影响。
由此,通过以较弱的压力将盐水喷射为液状而生成的混合冰与通过以较强的压力将盐水喷射为雾状而生成的情况相比不易融化。需要说明的是,喷射控制部28对盐水的喷射压力进行可变控制的具体的方法并不特别限定。例如,可以通过调节喷射盐水的多个管的喷射口(未图示)的口径对喷射压力进行可变控制。
防热保护罩29形成为圆筒状,对圆桶21的侧面进行密封。
制冷剂供给部39将冷却内筒32的内周面的内筒冷却制冷剂经由制冷剂配管45供给至制冷剂间隙34。
供给至制冷剂间隙34的制冷剂在制冷剂间隙34与制冷剂供给部39之间经由制冷剂配管45进行循环。由此,能使供给至制冷剂间隙34的内筒冷却制冷剂维持在冷却能力较高的状态。
[片冰制造系统]
图2是表示包含图1的片冰制造装置200的片冰制造系统300的整体的概要的示意图。
片冰制造系统300构成为包括:盐水贮存箱40、泵41、盐水配管42、盐水箱43、片冰贮存箱44、制冷剂配管45、冻结点调节部46、片冰制造装置200。
盐水贮存箱40贮存作为混合冰的原料的盐水。通过使泵41动作,贮存于盐水贮存箱40的盐水经由盐水配管42供给至喷射部23。供给至喷射部23的盐水成为用于生成混合冰的原料。
当贮存于盐水贮存箱40内的盐水变少时,盐水箱43对盐水贮存箱40供给盐水。
需要说明的是,在内筒32的内周面未被冻结而流下的盐水被贮存于盐水贮存箱40,通过泵41进行动作再次经由盐水配管42供给至喷射部23。
片冰贮存箱44配置于片冰制造装置200的正下方,贮存从片冰制造装置200的片冰排出口26落下的片冰。
冻结点调节部46调节从盐水箱43供给至盐水贮存箱40的盐水的冻结点。例如在盐水为食盐水的情况下,食盐水的冻结点根据浓度而不同。因此,冻结点调节部46调节贮存于盐水贮存箱40的食盐水的浓度。
接着,以盐水是食盐水为前提对包含具有上述构成的片冰制造装置200的片冰制造系统300的动作进行说明。
首先,制冷剂供给部39向制冷剂间隙34供给制冷剂,将内筒32的内周面的温度设定为比食盐水的冻结点低10℃左右。由此,能使附着于内筒32的内周面的食盐水冻结。
当内筒32的内周面冷却时,泵41从盐水贮存箱40经由盐水配管42向喷射部23供给作为盐水的食盐水。
当食盐水被供给至喷射部23时,喷射部23朝向内筒32的内周面喷射食盐水。当从喷射部23喷射的食盐水与内筒32的内周面接触时,不给分离为作为溶质的盐和作为溶剂的水的时间地瞬间冻结成混合冰。如上所述生成混合冰。
生成于内筒32的内周面的混合冰被在内筒32内下降的剥离部24剥离。被剥离部24剥离的混合冰从片冰排出口26落下作为片冰。从片冰排出口26落下的片冰被贮存于配置于片冰制造装置200的正下方的片冰贮存箱44内。
此外,如上所述,未冻结成混合冰而从内筒32的内周面流下的食盐水被贮存于盐水贮存箱40,通过使泵41动作,经由盐水配管42再次供给至喷射部23。需要说明的是,当盐水贮存箱40内的食盐水变少时,从盐水箱43向盐水贮存箱40供给食盐水。
以上,如图1和图2所示,根据现有的片冰制造装置200和包括所述片冰制造装置200的片冰制造系统300,能容易地制造溶质浓度大致均匀的片冰。
[状态变化控制装置]
作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置1是通过使包含由图1的片冰制造装置200和图2的片冰制造系统300制造的片冰的冰浆与对象物接触,高效地使该对象物状态变化的装置。
以下,基于附图对本发明的一实施方式的状态变化控制装置1进行说明。
(冷却功能)
图3是表示作为通过状态变化控制装置1的冷却功能而冷却的冷却对象物的例子的蓄冷剂101的图。
如图3所示,蓄冷剂101是将液体状的制冷剂112储存于主体部111的内部并密封的普通的蓄冷剂。一般而言,通过冷却包括主体部111的蓄冷剂101整体而使制冷剂112冻结,用于生鲜海产品等的保冷等。
需要说明的是,在本说明书中,“使蓄冷剂冻结”和“使密封于蓄冷剂的制冷剂冻结”是同义的。
如上所述,蓄冷剂101在不具备制冷机的冷冻集装箱等中被广泛利用,但为了使其冻结而使用喷气(空气冷冻)方式。因此,为了使蓄冷剂101冻结而耗费大量的能量、时间。
因此,本发明人发明了以下冷却方法:通过使包含上述的混合冰的冰浆与蓄冷剂101接触,能高效地使蓄冷剂101冷却并冻结。
图4A是表示将蓄冷剂101浸渍于贮存的冰浆S的样子的图。
如图4A所示,当将蓄冷剂101浸渍于贮存的冰浆S时,蓄冷剂101急剧冷却,因此蓄冷剂101的内部的制冷剂112被急速冷冻。
图5是表示使三种蓄冷剂(蓄冷剂501至蓄冷剂503)浸渍于冰浆S而冻结的实验中的蓄冷剂(蓄冷剂501至蓄冷剂503)和冰浆S的温度变化的曲线图。需要说明的是,蓄冷剂501至蓄冷剂503均为在-5℃冻结的类型的蓄冷材料,是由各个不同的制造商制造的蓄冷材料。
作为对象的蓄冷剂501至蓄冷剂503均为凝固点是-5℃的蓄冷剂,因此,通过被冷却而温度降低达到-5℃时冻结。
如图5所示,当将各个处于常温的状态(约16℃至18℃左右)的蓄冷剂501至蓄冷剂503浸渍于冰浆S进行冷却时,温度开始急剧降低,从开始冷却至18.5分钟后蓄冷剂503的温度达到-5℃并冻结。接着,从开始冷却至22分钟后蓄冷剂502的温度达到-5℃并冻结。然后,从开始冷却至31.5分钟后蓄冷剂501的温度达到-5℃并冻结。
此外,蓄冷剂501至蓄冷剂503的温度在冻结后也持续降低,在从冷却开始经过约40分钟的时间点开始进一步急剧降低,在从开始冷却经过约45分钟的时间点达到冰浆S的温度-21.3℃附近的温度(约-18至-20℃左右)。
需要说明的是,如图5所示,状态变化控制装置1的冰浆S的温度始终维持在-21.3℃左右。
像这样,能通过使用冰浆S使通过现有的喷气(空气冷冻)方式需要约8小时左右的蓄冷剂的冷冻处理用数十分钟进行。就是说,能实现通过基于现有的喷气(空气冷冻)方式的冷冻技术无法实现的低成本且高效地在短时间冷冻蓄冷剂的技术。
然而,在将蓄冷剂101浸渍于贮存的冰浆S的情况下,由于处于常温状态的蓄冷剂101与冰浆之间的温度差,与蓄冷剂101的表面部分接触的冰浆的一部分融解而变为盐水。例如,在采用食盐作为冰浆S的溶质的情况下,由于常温的蓄冷剂101浸渍于-21.3℃的冰浆,因此,与蓄冷剂101的表面部相接的冰浆的一部分由于该温度差而融解为食盐水的盐水。
在此,包含以食盐为溶质的片冰的冰浆的导热率为约2.2W/m K,与此相对,同样以食盐为溶质的盐水(食盐水)的导热率为约0.58W/m K。即,冰浆具有通过融解变为盐水而导热率急剧降低的性质。
就是说,由于冰浆S与常温的蓄冷剂101的温度差而在蓄冷剂101的表面部形成有盐水膜,其妨碍由冰浆S进行的蓄冷剂101的冷却。
图4B是表示图4A中的A-A剖面的图。在图4B的右端的虚线内显示有放大了蓄冷剂101的底部的图。如虚线内的放大图所示,在蓄冷剂101的表面部形成有盐水膜W。该盐水膜W妨碍由冰浆S进行的蓄冷剂101的冷却。
像这样,存在在将常温的蓄冷剂101浸渍于贮存的冰浆S的情况下,被由于温度差而形成于蓄冷剂101的表面部的盐水膜妨碍高效的冷却的问题。
因此,本发明人发明了能消除该问题,高效地使对象物冷却并冻结的状态变化控制装置1。
图6A是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置1发挥冷却功能的情况的外观构成的例子的俯视示意图。
图6B是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置1发挥冷却功能的情况的外观构成的例子的主视示意图。
如图6A和图6B所示,状态变化控制装置1具备冰浆接触部11、冰浆供给部12、冰浆循环部13、提取部14、冰浆制造部15。
冰浆接触部11通过使蓄冷剂101与冰浆S以规定的相对速度接触来冷却蓄冷剂101。
具体而言,冰浆接触部11通过使固定于固定蓄冷剂101的对象物固定部51的蓄冷剂101与以规定的相对速度在冰浆接触部11的内部流动的冰浆S接触来冷却蓄冷剂101。
即,冰浆接触部11中的冰浆S不像图4A和图4B的冰浆S那样被贮存,而通过后述的冰浆循环部13使其以规定的相对速度持续地流动。因此,能不给在蓄冷剂101的表面部形成盐水膜的时间地使流动的冰浆S维持与蓄冷剂101持续地接触的状态。需要说明的是,规定的相对速度的具体的速度并不特别限定,能根据对象物、状态变化的内容调节为任意的速度。
此外,从不使盐水膜形成于蓄冷剂101的表面部的观点出发,不仅可以使冰浆S流动,也可以在冰浆S之中移动蓄冷剂101本身。例如,可以在对象物固定部51设置使被固定的蓄冷剂101振动或者摆动的功能。由此,能不使盐水膜形成于蓄冷剂101的表面部。
像这样,根据状态变化控制装置1,能使通过现有的喷气(空气冷冻)方式需要约8小时左右的蓄冷剂101的冷冻处理用数十分钟左右进行。就是说,能实现通过基于现有的喷气(空气冷冻)方式的冷冻技术无法实现的低成本且高效地在短时间冷冻蓄冷剂的技术。
冰浆供给部12对冰浆接触部11供给冰浆S。
具体而言,冰浆供给部12将由后述冰浆制造部15制造的冰浆S经由后述的冰浆循环部13供给至冰浆接触部11。
此外,冰浆供给部12在进行冰浆S的供给时,将实际上在冰浆接触部11的内部和后述的冰浆循环部13的内部流动的冰浆S的量调节为适量。
由此,在冰浆接触部11中,能防止产生由于冰浆S的供给过多导致冰浆S从冰浆接触部11溢出的情况、由于冰浆S的供给不足导致在冰浆接触部11中冰浆S不与蓄冷剂101接触的情况。
冰浆循环部13将冰浆S送给至冰浆接触部11。
具体而言,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆供给部12供给的冰浆S送给至冰浆接触部11,此外,使送给的冰浆S从冰浆接触部11排出。由此,送给至冰浆接触部11的冰浆S在冰浆接触部11中与蓄冷剂101接触或者不与蓄冷剂101接触地穿过而从冰浆接触部11排出。然后,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆接触部11排出的冰浆S送还至冰浆接触部11。
像这样,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,使冰浆S在状态变化控制装置1内循环。
在此,由图6A的虚线包围的部分示出冰浆循环部13的内部的样子。需要说明的是,由虚线包围的部分只不过是图6A中冰浆循环部13的一部分,但对于冰浆循环部13的其他部分,也与由虚线包围的部分同样在内部配置有螺旋输送机52。
提取部14提取通过冰浆循环部13从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的盐水,将该盐水提供给冰浆制造部15。
在此,对通过提取部14提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的盐水的理由进行说明。
首先,冰浆S所包含的片冰与盐水的混合比例并不特别限定。可以根据用途采用最佳的混合比例。可是,当重复使蓄冷剂101冷却并冻结的处理时,冰浆S中的片冰的部分(固体部分)融解。由此,对于在状态变化控制装置1内循环的冰浆S中的片冰与盐水的混合比例而言,随着时间的推移片冰的部分(固体部分)的比例减少,盐水的部分(液体部分)的比例增加。
因此,提取部14通过提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的盐水,维持循环的冰浆S中的片冰与盐水的混合比例为最佳。
此外,提取部14将提取到的盐水作为用于冰浆S的制造的原料,提供给后述的冰浆制造部15。提供给冰浆制造部15的盐水被用作由冰浆制造部15制造的冰浆S所包含的盐水,或者被用作片冰制造装置200制造冰浆S所包含的片冰时的原料。
由此,能将循环的冰浆所包含的片冰与盐水的混合比例保持固定,并且能高效地重复利用通过冰浆S融解而获得的盐水。
需要说明的是,提取部14提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的盐水的具体的方法并不特别限定。例如,可以使用通过基于比重的分离机来使盐水从冰浆分离的方法。
冰浆制造部15使通过片冰制造系统300制造出的片冰与盐水按规定的比例混合来制造冰浆S。
如上所述,制造冰浆S时的片冰与盐水的混合比例并不特别限定。可以根据冰浆S的用途采用最佳的混合比例。
此外,冰浆制造部15在制造冰浆S时,能对冰浆S的空隙率进行可变设定。
接着,参照图7,对具有上述构成的状态变化控制装置1所进行的冷却处理的流程进行说明。
图7是对具有上述构成的状态变化控制装置1所进行的冷却处理的流程进行说明的流程图。
如图7所示,状态变化控制装置1通过进行以下那样一系列的处理,使固定于对象物固定部51的蓄冷剂101冷却并冻结。
在工序K1中,冰浆制造部15通过使由片冰制造装置200制造出的片冰与作为该片冰的原料的盐水按规定的比例混合来制造冰浆S。
在工序K2中,冰浆供给部12将在工序K1中制造出的冰浆S经由冰浆循环部13供给至冰浆接触部11。
在工序K3中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆供给部12供给的冰浆S送给至冰浆接触部11。
在工序K4中,冰浆接触部11通过使固定于固定蓄冷剂101的对象物固定部51的蓄冷剂101与以规定的相对速度在冰浆接触部11的内部流动的冰浆S接触来使蓄冷剂101冷却并冻结。
在工序K5中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,使在冰浆接触部11中与蓄冷剂101接触或者不与蓄冷剂101接触地穿过的冰浆S从冰浆接触部11排出。
在工序K6中,提取部14提取在工序K5中从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的盐水,将该盐水作为用于冰浆S的制造的原料,提供给冰浆制造部15。
在工序K7中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将在工序K5中从冰浆接触部11排出的冰浆S送还至冰浆接触部11。需要说明的是,从冰浆接触部11排出的冰浆S中的一部分的盐水在工序K6中由提取部14提取。由此,处理结束。
通过经过以上那样的工序,状态变化控制装置1能使通过现有的喷气(空气冷冻)方式需要约8小时左右的蓄冷剂的冷冻处理用数十分钟进行。就是说,能实现通过基于现有的喷气(空气冷冻)方式的冷冻技术无法实现的低成本且高效地在短时间冷冻蓄冷剂的技术。
(解冻功能)
图8是表示作为通过贮存的冰浆S解冻对象物的情况的例子被冷冻至-21℃的鱼201的图。
如图8所示,被冷冻至-21℃的鱼201能通过浸渍于贮存的冰浆S进行解冻。
在此,为了测量被冷冻至-21℃的鱼201的体内的各位置的温度变化,在鱼201的体内的两处设置温度计a和温度计b来进行实验。具体而言,在鱼201的离鱼体表面8cm的位置设置了温度计a,在鱼201的离鱼体表面2cm的位置设置了温度计b。需要说明的是,参照图12对实验结果在后文加以记述。
图9A是表示被冷冻至-21℃的鱼201浸渍于贮存的冰浆S的样子的图。
如图9A所示,当将被冷冻至-21℃的鱼201浸渍于贮存的冰浆S时,鱼201的冷能被急剧地夺取,因此鱼201被急速解冻。在此,在状态变化控制装置1中使用的冰浆使用温度为-1℃并且盐分浓度为1%的冰浆。这是因为,由于温度为-1℃并且盐分浓度为1%的冰浆的浸透压与作为被冷冻的对象物的鱼201、肉等的浸透压相等,因此不会破坏鱼201、肉等的细胞。为了不破坏细胞也可以在解冻完成后冷藏。
然而,在将鱼201浸渍于贮存的冰浆S的情况下,在被冷冻的鱼201的表面,接触的冰浆S所包含的盐水冷却而凝固,成为冰(霜)而附着。不过,附着于鱼201的表面的冰(霜)为不包含溶质(例如食盐)的水(淡水)的部分凝固成的冰(霜)。这是基于以下性质:溶解有食盐等溶质的水溶液几乎不会直接均匀地冻结,首先不包含溶质(例如食盐)的淡水的部分先冻结。
因此,即使将鱼201浸渍于贮存的冰浆S,在鱼201的表面,冰浆S中的淡水的部分也会先冻结成为冰(霜)而附着。此时,附着于鱼201的表面的冰(霜)为淡水凝固成的冰,成为与冰浆S的温度(-1℃)相比温度更低的冰(霜)的膜而包住鱼201。
由于该冰(霜)的膜,鱼201和冰浆S无法直接接触,无法通过冰浆S的温度(-1℃)高效地解冻鱼。
就是说,即使在-1℃的冰浆S与-21℃的鱼201之间存在足够的温度差,也会在鱼201的表面部形成有淡水凝固成的比-1℃温度更低的冰的膜。该冰的膜妨碍由冰浆S进行的从鱼201吸收冷能。
图9B是表示图9A中的A-A剖面的图。在图9B的右端的虚线内示出有放大鱼201的底部的图。如虚线内的放大图所示,在鱼201的表面部形成有淡水凝固成的比-1℃温度更低的冰的膜W。该冰的膜W妨碍冰浆S(-1℃)从鱼201吸收冷能。即,在将-21℃的鱼201浸渍于贮存的-1℃的冰浆S的情况下,即使在冰浆S与鱼201之间存在足够的温度差,也会产生由于形成于鱼201的表面部的冰的膜妨碍高效地冷却的问题。
因此,本发明人发明了能消除该问题,高效地解冻被冷冻的对象物的状态变化控制装置1。
图10A是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置1发挥解冻功能的情况的外观构成的例子的俯视示意图。
图10B是包括使作为本发明的一实施方式的状态变化控制装置1发挥解冻功能的情况的外观构成的例子的主视示意图。
如图10A和图10B所示,状态变化控制装置1具备冰浆接触部11、冰浆供给部12、冰浆循环部13、提取部14、冰浆制造部15。
冰浆接触部11通过使被冷冻至-21℃的鱼201与冰浆S以规定的相对速度接触,使冰浆S吸收鱼201的冷能。
具体而言,冰浆接触部11通过使固定于固定鱼201的对象物固定部51的鱼201以规定的相对速度与在冰浆接触部11的内部流动的冰浆S接触,从鱼201夺取冷能进行解冻。
即,冰浆接触部11中的冰浆S不像图8的冰浆S那样被贮存,而通过后述的冰浆循环部13使其以规定的相对速度持续地流动。因此,能不给在鱼201的表面部形成比-1℃温度更低的淡水的冰的膜的时间地维持流动的-1℃的冰浆S与鱼201持续地接触的状态。
此外,从不使比-1℃温度更低的淡水的冰膜形成于鱼201的表面部的观点出发,不仅可以使冰浆S流动,也可以在冰浆S之中移动鱼201本身。例如,可以在对象物固定部51设置使被固定的鱼201振动或者摆动的功能。由此,能不使比-1℃温度更低的淡水的冰的膜形成于鱼201的表面部。
像这样,根据状态变化控制装置1,能实现通过现有的解冻技术无法实现的低成本且高效地在短时间解冻被冷冻的对象物。
冰浆供给部12对冰浆接触部11供给冰浆S。
具体而言,冰浆供给部12将由后述的冰浆制造部15制造的冰浆S经由后述的冰浆循环部13供给至冰浆接触部11。
此外,冰浆供给部12在进行冰浆S的供给时,将实际上在冰浆接触部11的内部和后述的冰浆循环部13的内部流动的冰浆S的量调节为适量。
由此,在冰浆接触部11中,能防止产生由于冰浆S的供给过多导致冰浆S从冰浆接触部11溢出的情况、由于冰浆S的供给不足导致在冰浆接触部11中冰浆S不与鱼201接触的情况。
冰浆循环部13将冰浆S送给至冰浆接触部11。
具体而言,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆供给部12供给的冰浆S送给至冰浆接触部11,此外,使送给的冰浆S从冰浆接触部11排出。由此,送给至冰浆接触部11的冰浆S在冰浆接触部11中与鱼201接触或者不与鱼201接触地穿过而从冰浆接触部11排出。然后,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆接触部11排出的冰浆S送还至冰浆接触部11。
像这样,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,使冰浆S在状态变化控制装置1内循环。
在此,由图10A的虚线包围的部分示出冰浆循环部13的内部的样子。需要说明的是,由虚线包围的部分只不过是在图10A中冰浆循环部13的一部分,对于冰浆循环部13的其他部分,也与由虚线包围的部分同样在内部配置有螺旋输送机52。
提取部14提取通过冰浆循环部13从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰,将该片冰提供给冰浆制造部15。
在此,对通过提取部14提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰的理由进行说明。
首先,冰浆S所包含的片冰与盐水的混合比例并不特别限定。可以根据用途采用最佳的混合比例。可是,当重复解冻鱼201的处理时,冰浆S中的盐水的部分(液体部分)从对象物吸收冷能而凝固。由此,对于在状态变化控制装置1内循环的冰浆S中的片冰与盐水的混合比例而言,随着时间的推移片冰的部分(固体部分)的比例增加,盐水的部分(液体部分)的比例减少。
因此,提取部14通过提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰,维持循环的冰浆S中的片冰与盐水的混合比例为最佳。
此外,提取部14将提取到的片冰作为用于冰浆S的制造的原料,提供给后述的冰浆制造部15。提供给冰浆制造部15的片冰被用作由冰浆制造部15制造的冰浆S所包含的片冰。
由此,能将循环的冰浆所包含的片冰与盐水的混合比例保持固定,并且能高效地重复利用通过冰浆S的一部分凝固而获得的片冰。
需要说明的是,提取部14提取从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰的具体的方法并不特别限定。例如,可以使用通过基于比重的分离机来使片冰从冰浆分离的方法。
冰浆制造部15使通过片冰制造系统300制造出的片冰与盐水按规定的比例混合来制造冰浆S。
如上所述,制造冰浆S时的片冰与盐水的混合比例并不特别限定。可以根据冰浆S的用途采用最佳的混合比例。
此外,冰浆制造部15在制造冰浆S时,能对冰浆S的空隙率进行可变设定。
接着,参照图11,对具有上述构成的状态变化控制装置1所进行的处理的流程进行说明。
图11是对具有上述构成的状态变化控制装置1所进行的处理的流程进行说明的流程图。
如图11所示,状态变化控制装置1通过进行以下那样一系列的处理,从固定于对象物固定部51的鱼201吸收冷能进行解冻。
在工序K11中,冰浆制造部15通过使由片冰制造装置200制造出的片冰与作为该片冰的原料的盐水按规定的比例混合来制造冰浆S。
在工序K12中,冰浆供给部12将在工序K11中制造出的冰浆S经由冰浆循环部13供给至冰浆接触部11。
在工序K13中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将从冰浆供给部12供给的冰浆S送给至冰浆接触部11。
在工序K14中,冰浆接触部11通过使固定于固定鱼201的对象物固定部51的鱼201与以规定的相对速度在冰浆接触部11的内部流动的冰浆S接触,使冰浆S吸收鱼201的冷能进行解冻。
在工序K15中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,使在冰浆接触部11中与鱼201接触或者不与鱼201接触地穿过的冰浆S从冰浆接触部11排出。
在工序K16中,提取部14提取在工序K15中从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰中的一部分,将该片冰作为用于冰浆S的制造的原料,提供给冰浆制造部15。
在工序K17中,冰浆循环部13通过使螺旋输送机52旋转,将在工序K15中从冰浆接触部11排出的冰浆S送还至冰浆接触部11。需要说明的是,从冰浆接触部11排出的冰浆S中的一部分片冰在工序K16中由提取部14提取。由此,处理结束。
图12是表示将被冷冻至-21℃的鱼浸渍于贮存的冰浆S进行解冻的情况和使用状态变化控制装置1进行解冻的情况下的鱼体内的温度变化的曲线图。
图12的曲线图的纵轴表示鱼体内的温度(℃),横轴表示时间(分钟)。
在此,曲线Aa示出将被冷冻至-21℃的鱼201浸渍于贮存的冰浆进行解冻的情况下的配置于鱼201的离鱼体表面8cm的位置的温度计a(参照图8)所示的鱼体内的温度。
曲线Ab示出将被冷冻至-21℃的鱼201浸渍于贮存的冰浆S进行解冻的情况下的配置于鱼201的离鱼体的表面2cm的位置的温度计b(参照图8)所示的鱼体内的温度。
曲线Ba示出使用状态变化控制装置1对被冷冻至-21℃的鱼201进行解冻的情况下的配置于鱼201的离鱼体的表面8cm的位置的温度计a(参照图8)所示的鱼体内的温度。
曲线Bb示出使用状态变化控制装置1对被冷冻至-21℃的鱼201进行解冻的情况下的配置于鱼201的离鱼体的表面2cm的位置的温度计b(参照图8)所示的鱼体内的温度。
即,在测量距离鱼体的表面较远的位置的温度计a和测量距离鱼体的表面较近的位置的温度计b中,当然测量距离鱼体的表面较近的位置的温度计b容易受到外部的温度变化的影响,因此,与测量距离鱼体的表面较远的位置的温度计a相比温度会更快地上升。此外,在温度计a和温度计b中温度差较小的一方不容易破坏鱼201的细胞,由解冻导致的品质的降低变小。
首先,观察被冷冻至-21℃的鱼201的鱼体内的各位置的温度通过冷能被吸收而达到-15℃的定时的时间差。于是,在将鱼201浸渍于贮存的冰浆S的情况下,在温度计a与温度计b之间产生X1的时间差。与此相对,在使用状态变化控制装置1的情况下,在温度计a与温度计b之间只不过产生Y1的时间差。
此外,观察被冷冻至-21℃的鱼201的鱼体内的各位置的温度通过冷能被吸收而达到-10℃的定时的时间差。于是,在将鱼201浸渍于贮存的冰浆S的情况下,在温度计a与温度计b之间产生X2这一较大的时间差。与此相对,在使用状态变化控制装置1的情况下,在温度计a与温度计b之间只不过产生Y2的时间差。
进一步,观察被冷冻至-21℃的鱼201的鱼体内的各位置的温度通过冷能被吸收而达到-5℃的定时的时间差。于是,在将鱼201浸渍于贮存的冰浆S的情况下,在温度计a与温度计b之间产生X3这一更大的时间差。与此相对,在使用状态变化控制装置1的情况下,在温度计a与温度计b之间只不过产生Y3的时间差。
像这样,可知将被冷冻至-21℃的鱼201浸渍于贮存的冰浆S的情况和使用状态变化控制装置1的情况中在使用状态变化控制装置1的情况下鱼体内的各位置的温度差较小。就是说,使用状态变化控制装置1解冻鱼201不容易破坏鱼201的细胞,由解冻导致的品质的降低也较小。
接着,参照图13,对具有上述构成的状态变化控制装置1所使用的片冰(混合冰)的体积密度(空隙率)进行说明。
图13是表示各种条件下的片冰(混合冰)的体积密度的实验结果的图。此外,在图13中,也分别示出通过以下算式(1)求出的空隙率。
空隙率=1-(混合冰体积密度/同浓度的冰的密度)=1-(混合冰体积密度/(通常的冰的密度(0.92g/cm3))×(1+盐分浓度(%)/100))……(1)
如图13所示,片冰(混合冰)的冰温度随着盐分浓度变浓而降低。此时,片冰(混合冰)的体积密度逐渐增加,空隙率逐渐降低。
具体而言,在盐分浓度为0.0%时,冰温度为0.0℃,体积密度为0.45g/cm3(空隙率51.1%),在盐分浓度为1.0%时,冰温度为-1.0℃,体积密度为0.50g/cm3(空隙率46.2%),在盐分浓度为2.0%时,冰温度为-2.0℃,体积密度为0.52g/cm3(空隙率44.6%),在盐分浓度为5.0%时,冰温度为-6.3℃,体积密度为0.60g/cm3(空隙率37.9%),在盐分浓度为10.0%时,冰温度为-13.7℃,体积密度为0.64g/cm3(空隙率36.8%),在盐分浓度为15.0%时,冰温度为-19.9℃,体积密度为0.70g/cm3(空隙率33.9%),在盐分浓度为20.0%时,冰温度为-20.5℃,体积密度为0.73g/cm3(空隙率33.8%),在盐分浓度为23.5%时,冰温度为-21.0℃,体积密度为0.76g/cm3(空隙率33.1%)。
需要说明的是,图13所示的数值是表示盐浓度、冰温度以及体积密度(空隙率)的关系的一例,可以通过变更各条件进行调整。即,上述片冰制造系统300能根据片冰(混合冰)的用途制造满足最佳的盐浓度、冰温度以及体积密度(空隙率)的片冰(混合冰)。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不受上述的实施方式所记载的构成的任何限定,也包括被认为在权利要求书所记载的事项的范围内的其他实施方式、变形例。此外,只要在不脱离本发明的主旨的范围内,也可以实施各种变更、上述实施方式的组合。
例如,盐水在上述实施方式中被设为食盐水(氯化钠水溶液),但并不特别限定。具体而言,例如可以采用氯化钙水溶液、氯化镁水溶液、乙二醇等。由此,也可以根据溶质或者浓度的不同准备凝固点不同的多种盐水。
此外,在上述的实施方式中,将冷却对象物设为蓄冷剂(蓄冷剂101、501至503),但冷却对象物并不特别限定。也可以将能被冻结的所有物质作为冷却对象物。例如可以将海产品、畜产品、农产品等食品作为冷却对象物。
此外,在上述的实施方式中,将解冻对象物设为鱼201,但解冻对象物并不特别限定。也可以将能被解冻的冷冻的所有物质作为解冻对象物。例如可以将被冷冻的海产品、畜产品、农产品等食品作为解冻对象物。
此外,在上述的实施方式中,从冰浆接触部11排出的冰浆S所包含的片冰为通过提取部14提取的构成,但并不限定于这样的构成。例如,也可以通过用加热器等加热通过与解冻对象物接触而温度降低并凝固的固体部分(片冰的部分)使其融解从而变化为盐水,维持循环的冰浆S中的片冰与盐水的混合比例为最佳。
总结以上内容,本发明所应用的状态变化控制装置采取以下那样的构成即可,可以采取各种各样的实施方式。
一种状态变化控制装置(例如图6A、图10A的状态变化控制装置1),通过使对象物(例如图6A的蓄冷剂101、图10A的鱼201)与冰浆(例如图6A的冰浆S)接触从而使所述对象物的温度变化(例如冷却、冷能的吸收),使所述对象物状态变化(例如凝固(冻结)、融解(解冻)),所述状态变化控制装置具备:冰浆接触单元(例如图6A的冰浆接触部11),使所述对象物与所述冰浆以规定的相对速度接触来使所述对象物的温度变化;以及冰浆供给单元(例如图6A的冰浆供给部12),对所述冰浆接触单元供给所述冰浆。
由此,能低成本且高效地在短时间使对象物状态变化。
此外,还能具备冰浆循环单元(例如图6A的冰浆循环部13),所述冰浆循环单元通过将所述冰浆送给至所述冰浆接触单元并且将从所述冰浆接触单元排出的所述冰浆送还至所述冰浆接触单元由此使所述冰浆循环,所述冰浆接触单元能使由所述冰浆循环单元送给的所述冰浆以规定的相对速度与所述对象物接触。
由此,能进一步低成本且高效地使对象物状态变化。
此外,所述冰浆接触单元还能具备使所述对象物振动或者摆动的对象物摆动单元(例如图6A的对象物固定部51所具备的摆动功能)。
由此,能进一步高效地使对象物状态变化。
此外,能将所述对象物设为蓄冷剂(例如图6A的蓄冷剂101),将所述状态变化设为所述蓄冷剂被冷却而凝固。
由此,能实现通过基于现有的喷气(空气冷冻)方式的冷冻技术无法实现的低成本且高效地在短时间冷冻蓄冷剂。
此外,所述对象物为被冷冻的食品(例如图10A的鱼201),所述状态变化能设为所述食品的冷能被吸收而融解。
由此,能低成本且高效地在短时间解冻该对象物而不使冰(霜)附着于被冷冻的对象物的表面。
此外,所述冰浆供给单元还能具备:片冰制造单元(例如图1的片冰制造装置200),制造构成所述冰浆的片冰;以及冰浆制造单元(例如图6A的冰浆制造部15),使由所述片冰制造单元制造出的所述片冰与盐水(例如食盐水)按规定的比例混合来制造所述冰浆,所述片冰制造单元能具有制冰面(例如图1的内筒32的内周面)和冷却所述制冰面的制冰面冷却单元(例如供给至图1的制冷剂间隙34的内筒冷却制冷剂),所述片冰制造单元能通过使所述盐水附着于被冷却的所述制冰面并剥离被冻结的所述盐水的冰来制造所述片冰。
由此,通过包括制造为冰浆的原料的片冰的工序的一系列的处理,能进一步高效地对对象物进行冷冻或者解冻。
此外,还能具备盐水提取单元,所述盐水提取单元提取所述冰浆所包含的所述盐水,对所述片冰制造单元和所述冰浆制造单元中的至少一方提供该盐水,作为用于所述片冰或者所述冰浆的制造的原料。
由此,能将循环的冰浆的混合比例保持为固定,并且能高效地重复利用由冰浆融解获得的盐水。
此外,还能具备片冰提取单元,所述片冰提取单元提取所述冰浆所包含的所述片冰,对所述冰浆制造单元提供该片冰,作为用于所述冰浆的制造的原料。
由此,能将循环的冰浆的混合比例保持为固定,并且能高效地重复利用在对象物的解冻时由盐水冻结获得的片冰。
附图标记说明:
1 状态变化控制装置;
11 冰浆接触部;
12 冰浆供给部;
13 冰浆循环部;
14 提取部;
15 冰浆制造部;
21 圆桶;
22 旋转轴;
23 喷射部;
23a 喷射孔;
24 剥离部;
25 刀片;
26 片冰排出口;
27 上部轴承构件;
28 喷射控制部;
29 防热保护罩;
30 齿轮电动机;
31 旋转接头;
32 内筒;
33 外筒;
34 制冷剂间隙;
38 衬套;
39 制冷剂供给部;
40 盐水贮存箱;
41 泵;
42 盐水配管;
43 盐水箱;
44 片冰贮存箱;
45 制冷剂配管;
46 冻结点调节部;
51 对象物固定部;
52 螺旋输送机;
101、501、502、503 蓄冷剂;
111 主体部;
112 制冷剂;
200 片冰制造装置;
201 鱼;
300 片冰制造系统;
S 冰浆;
W 膜。

Claims (10)

1.一种状态变化控制装置,通过使对象物与包含满足以下条件(a)以及(b)的由含有溶质的水溶液冻结成的冰的冰浆接触来使所述对象物的温度变化从而使所述对象物状态变化,所述状态变化控制装置具备:
冰浆接触单元,使所述对象物与所述冰浆以规定的相对速度接触来使所述对象物的温度变化;以及
冰浆供给单元,对所述冰浆接触单元供给所述冰浆,
所述冰浆供给单元还具备:
片冰制造单元,制造构成所述冰浆的片冰;以及
冰浆制造单元,使由所述片冰制造单元制造出的所述片冰与盐水按规定的比例混合来制造所述冰浆,
所述片冰制造单元具有制冰面和冷却所述制冰面的制冰面冷却单元,所述片冰制造单元通过使所述盐水附着于被冷却的所述制冰面并剥离被冻结的所述盐水的冰来制造所述片冰,
(a)融解结束时的温度低于0℃,
(b)融解过程中冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率在30%以内。
2.根据权利要求1所述的状态变化控制装置,其中,
还具备冰浆循环单元,所述冰浆循环单元将所述冰浆送给至所述冰浆接触单元并且将从所述冰浆接触单元排出的所述冰浆送还至所述冰浆接触单元由此使所述冰浆循环,
所述冰浆接触单元使由所述冰浆循环单元送给的所述冰浆以规定的相对速度与所述对象物接触。
3.根据权利要求1或2所述的状态变化控制装置,其中,
所述冰浆接触单元还具备使所述对象物振动或者摆动的对象物摆动单元。
4.根据权利要求1所述的状态变化控制装置,其中,
所述对象物为蓄冷剂,所述状态变化是所述蓄冷剂被冷却而凝固。
5.根据权利要求1所述的状态变化控制装置,其中,
所述对象物为被冷冻的食品,所述状态变化是所述食品的冷能被吸收而融解。
6.根据权利要求1所述的状态变化控制装置,其中,
还具备盐水提取单元,所述盐水提取单元提取所述冰浆所包含的所述盐水,对所述片冰制造单元和所述冰浆制造单元中的至少一方提供该盐水,作为用于所述片冰或者所述冰浆的制造的原料。
7.根据权利要求1所述的状态变化控制装置,其中,
还具备片冰提取单元,所述片冰提取单元提取所述冰浆所包含的所述片冰,对所述冰浆制造单元提供该片冰,作为用于所述冰浆的制造的原料。
8.一种状态变化控制方法,通过使对象物与包含满足以下条件(a)以及(b)的由含有溶质的水溶液冻结成的冰的冰浆接触来使所述对象物的温度变化从而使所述对象物状态变化,所述状态变化控制方法包括:
使所述对象物与所述冰浆以规定的相对速度接触来使所述对象物的温度变化的冰浆接触步骤;以及
供给所述冰浆的冰浆供给步骤,
所述冰浆供给步骤中还包括:
制造构成所述冰浆的片冰的片冰制造步骤;以及
使在所述片冰制造步骤中制造出的所述片冰与盐水按规定的比例混合来制造所述冰浆的冰浆制造步骤,
在所述片冰制造步骤中,通过使所述盐水附着于被冷却的制冰面并剥离被冻结的所述盐水的冰来制造所述片冰,
(a)融解结束时的温度低于0℃,
(b)融解过程中冰融解成的水溶液的溶质浓度的变化率在30%以内。
9.根据权利要求8所述的状态变化控制方法,其中,
所述对象物为蓄冷剂,所述状态变化是所述蓄冷剂被冷而凝固。
10.根据权利要求8所述的状态变化控制方法,其中,
所述对象物为被冷冻的食品,所述状态变化是所述食品的冷能被吸收而融解。
CN201880032876.0A 2017-05-18 2018-05-18 状态变化控制装置及状态变化控制方法 Active CN110637203B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-099144 2017-05-18
JP2017099144A JP6905739B2 (ja) 2017-05-18 2017-05-18 冷却装置及び冷却方法
JP2017099145A JP6998577B2 (ja) 2017-05-18 2017-05-18 解凍装置及び解凍方法
JP2017-099145 2017-05-18
PCT/JP2018/019330 WO2018212335A1 (ja) 2017-05-18 2018-05-18 状態変化制御装置及び状態変化制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110637203A CN110637203A (zh) 2019-12-31
CN110637203B true CN110637203B (zh) 2021-11-09

Family

ID=64273835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880032876.0A Active CN110637203B (zh) 2017-05-18 2018-05-18 状态变化控制装置及状态变化控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11353254B2 (zh)
EP (1) EP3627080A4 (zh)
CN (1) CN110637203B (zh)
CA (1) CA3063833A1 (zh)
WO (1) WO2018212335A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115014016A (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 珠海格力电器股份有限公司 蓄冷装置、制冷系统及储冷方法
CN115406146B (zh) * 2022-08-19 2023-10-27 珠海格力电器股份有限公司 一种制冰控制方法、装置及制冰机
KR102487414B1 (ko) * 2022-09-30 2023-01-12 (주)스마트빙온테크놀로지 수산물의 저온 보관 및 숙성 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207075A (en) * 1991-09-19 1993-05-04 Gundlach Robert W Method and means for producing improved heat pump system
CN102052814A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 东莞理工学院 一种交替制冷的流态化冰浆发生系统
JP2016154453A (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 有限会社冷熱技研 シャーベット氷を使用した凍結食品解凍法
CN205843171U (zh) * 2016-06-13 2016-12-28 中华全国供销合作总社济南果品研究院 一种流态冰农产品预冷装置
JP6128452B1 (ja) * 2016-08-05 2017-05-17 ティーエスプラント有限会社 急速冷凍方法及び急速冷凍装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2263452A (en) * 1941-03-28 1941-11-18 Mechanical Res Inc Process and apparatus for freezing food products
JP2719170B2 (ja) 1989-02-10 1998-02-25 株式会社竹中工務店 製氷用冷凍装置
JPH06109288A (ja) * 1992-09-22 1994-04-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 氷スラリー熱交換装置
US5761913A (en) * 1996-10-24 1998-06-09 Winterlab Limited Ribbon-freezing method and apparatus
WO2003006898A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-23 3L Filters Ltd. Apparatus for producing potable water and slush from sea water or brine
JP2004053142A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Toyo Eng Works Ltd 氷水製造装置
NO320987B1 (no) * 2003-04-14 2006-02-20 Utstyr & Kjoleservice As Fremgangsmåte og system til temperering,særlig avkjøling, av produktenheter, samt anvendelse derav
US6857284B1 (en) * 2003-10-28 2005-02-22 Chrystal L. Brooks Irrevocable Trust Flushing system for screw-type crushed ice extrusion machine
CA2562722C (en) * 2006-09-12 2015-11-24 Sunwell Engineering Company Limited Method and apparatus for cooling product
EP2245941A1 (en) * 2009-04-27 2010-11-03 3x Technology An apparatus for thawing or cooling food products
CN103210266A (zh) * 2010-06-08 2013-07-17 纳诺艾斯公司 超小型冰及其用途以及用于生产的设备
US20120152497A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Morris & Associates, Inc. Rocker Chiller with Improved Product Moisture Retention
JP2015036605A (ja) 2013-08-15 2015-02-23 富士電機株式会社 蓄冷体
FR3029352B1 (fr) 2014-11-27 2017-01-06 Soitec Silicon On Insulator Procede d'assemblage de deux substrats
JP6221144B2 (ja) 2015-05-28 2017-11-01 シャープ株式会社 蓄熱パック、熱交換ユニットおよび蓄熱パックの製造方法
KR20180092996A (ko) 2015-11-19 2018-08-20 블랑테크 가부시키가이샤 플레이크 아이스 제조 장치, 플레이크 아이스 제조 시스템, 플레이크 아이스 제조 방법 및 이동체

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207075A (en) * 1991-09-19 1993-05-04 Gundlach Robert W Method and means for producing improved heat pump system
CN102052814A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 东莞理工学院 一种交替制冷的流态化冰浆发生系统
JP2016154453A (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 有限会社冷熱技研 シャーベット氷を使用した凍結食品解凍法
CN205843171U (zh) * 2016-06-13 2016-12-28 中华全国供销合作总社济南果品研究院 一种流态冰农产品预冷装置
JP6128452B1 (ja) * 2016-08-05 2017-05-17 ティーエスプラント有限会社 急速冷凍方法及び急速冷凍装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11353254B2 (en) 2022-06-07
EP3627080A4 (en) 2021-04-07
US20200191462A1 (en) 2020-06-18
CA3063833A1 (en) 2019-12-09
EP3627080A1 (en) 2020-03-25
WO2018212335A1 (ja) 2018-11-22
CN110637203A (zh) 2019-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6243092B2 (ja) 製氷装置、移動体、フレークアイス製造装置、フレークアイス製造方法
CN110637203B (zh) 状态变化控制装置及状态变化控制方法
WO2017086463A1 (ja) フレークアイス製造装置、フレークアイス製造システム、フレークアイス製造方法、移動体
JP2018017490A (ja) フレークアイス製造装置、氷、冷媒、氷の製造方法、被冷却物の製造方法、動植物又はその部分の被冷蔵物の製造方法、動植物又はその部分の冷蔵剤、被冷凍生鮮動植物又はその部分の製造方法、被解凍物又はその加工物、及び生鮮動植物又はその部分の凍結剤
JP6998577B2 (ja) 解凍装置及び解凍方法
JP6905739B2 (ja) 冷却装置及び冷却方法
WO2018110506A1 (ja) フレークアイス製造装置及び製造方法
JP2018059694A (ja) 製氷装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant