JP2005180893A - 溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体が大型となる欠点を解決でき、所要の濃度調整で、安定した溶液濃度の水氷を連続して供給できる、水氷連続製氷装置を提供する。
【解決手段】給水回路よりの水は、塩濃度調整器によって塩が混入されて予冷槽に至り、予冷槽と水氷製氷装置とは循環第１回路を以って循環させる。次に、循環第２回路を得て該貯留槽本体に連通し、該貯留槽本体は、水氷分離器を設けた冷水槽と、噴流送流器を設けた水氷槽を装設する。内部の噴流送流器で回転しながら排水用のアイスポンプで商品出口部よりバルブの切り替えで水氷を製氷しつつ連続的に商品を送り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、給水に塩濃度調整器を以って濃度を制御し、冷却装置、水氷（シャーベット）製氷装置、予冷槽、貯留する貯留槽本体を経て循環回路の切り替えによってシャーベット状の製氷を製造し、これを製氷分野、冷凍・空調分野、保冷流通分野、保冷医療、美容分野、深層水分野等に使用する溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置に関するものである。

従来この種のシャーベット状の製氷装置としては、冷却装置と水氷製氷装置は、それぞれ一つのシステムを以って成り立っている。即ち、製氷前の水を冷却する予冷システム、冷却した水から製氷する製氷システム、製氷された水氷を貯留する貯留システム、貯留された水氷を送り出す排気システムと、４種類のシステムの組み合わせで成り立っているものである。最終システムで貯留されたシャーベットを独立した送り出し装置によって商品として取り出すというように、それぞれが分離独立したシステムの組み合わせである。そのために装置全体が大掛りになり、運転も非常に複雑なものであった。

また、生鮮食品の鮮度保持のための溶液濃度制御も複雑で、製氷が進むと溶液濃度が濃縮され、目的の溶液濃度が一定に保持できない欠点があるためや、水氷の品質確保が大変に困難であった。

特に海水などの好塩性微生物は、低温下でも濃縮された溶液では増殖しやすい傾向を持つため、濃度制御が不安定なシステムでは、鮮度保持は不安定になる。また、溶液中の水氷の貯留についても時間とともに浮力で氷が浮遊し、氷結が進み粗目氷でしか取り出せなかった。氷結が進んだ粗目氷中の溶液濃度は濃縮溶液の濃度とは逆に極端に希釈された溶液になる欠点があった。

また、従来のものは、製氷された水氷を冷水から分離し、オーガスクリューで移送できる製氷システムも貯留を持たない単独な装置であり、従って、安定量を商品として供給出来ない問題があった。

発明が解決しよとうする課題

次に、問題点を詳しく述べると、冷却装置と水氷製氷装置を含む、水氷製氷システムと、水供給の溶液濃度制御装置と、予冷槽を含む予冷システムと、水氷と分離された冷水槽と、貯留する水氷槽を含む貯水システムとが、それぞれが独立したシステムであるため、供給された水に濃度制御された溶液を撹拌し、製氷温度近くまで予冷し、予冷された水を製氷装置に供給し製氷された水氷は貯留槽に移送され、蓄積されてから移動装置により商品供給がなされている。従って連続した商品の水氷の供給は非常に難しかった。

また、製氷装置による製氷中の水の循環では、製氷量が進む毎に溶液濃度が濃縮され、溶液濃度を一定に保つために水で希釈している。ところが循環水量が多く低温中では、希釈水と溶液の温度差により分離現象が発生するため安定した溶液濃度を保つ事が難しく、特に温度差が大きい溶液中での濃度制御は非常に難しいものである。

更に、鮮度輸送で見られる、海水に固形氷を投入する方法や固形の含塩氷に水を投入する方法では、固形氷の水分（Ｈ_２Ｏ）や投入した水の水分（Ｈ_２Ｏ）により塩水と水分（Ｈ_２Ｏ）が分離し魚が膨潤し、水温によっては凍結してしまう現象がある。鮮度の魚体温度が一定にならないことは、低温微生物の増殖の幅を大きくする結果となるものである。

課題を解決するための手段

そこで、本発明は、上記の各問題を解決するために、給水の溶液の濃度調整装置と、予冷槽を含む予冷システムと、冷却装置と水氷製氷装置を含む水氷製氷システム間での水の循環順序と溶液濃度の混入順序を制御する事で製氷前に濃度が安定した原液を作りながら予冷循環をする回路と、製氷したシャーベットと、濃縮された冷水を分離循環する回路を予冷槽に戻し供給水で濃度制御した原液として、予冷に戻す回路と、製氷分離されたシャーベットを貯留しつつ商品として移送し、一部を再循環で戻しながら移送動力として利用しながら送り出す移送循環をそれぞれ使い分けることにより安定した溶液濃度の水氷を連続的に商品として供給するものである。

また、給水よりの塩濃度調整器は、流入溶液が自動的に目的濃度を確保すると共に、工程においても濃縮や希釈が可変な濃度制御装置と、水温変化においても溶剤混入率が一定に出来る水流撹拌と微細気泡の撹拌とを一体にしたものである。更に、冷水分離された水氷槽とを上部と下部との噴流撹拌送流器を装設して撹拌流動するものである。

発明の効果

以上説明したように、本発明によれば、従来の水氷製氷装置のように、冷却装置と水氷製氷装置とを各々の分離独立した装置の組み合せのため、装置全体が大型となる欠点を解決でき、且つ製氷が進むと溶液濃度が濃縮され、目的の溶液濃度を一定に保てない欠点とを解決し、所要の濃度調整ができる効果がある。そして、給水回路からの常温の水が塩濃度調整器によって塩が適量に混入される効果と、水氷製氷装置によって３℃乃至５℃前後から製氷機構が確実に働いて同時に循環第２回路も作動して段階的に切り替えられる効果と、循環第２回路を得た貯留槽本体には、冷水槽の上部に設けた水氷分離器によって、水氷と塩水とは確実に分離され水氷は、水氷槽に容易貯留される効果がある。また、貯留槽本体に設けた冷水槽に隣接した水氷槽には、内部に回転羽根を設けた噴流送流器によっては、浮力によって浮き上がる水氷を常時確実均等に押し下げる作用が発生する効果と、押し下げられる水氷は、循環第３回路によって水氷槽の内部に循環貯留されて氷結することが無い便利な効果がある。
更に、本発明は、予冷槽を含む予冷装置の循環第１回路と、冷却装置と水氷製氷装置とを含む貯留槽本体との循環第２回路と、水氷の一部を再循環して戻し移送動力を利用する移送循環装置を有する循環第３回路を設けたことにより、各々の回路をバルブによって確実に制御し、安定した溶液濃度の水氷を連続的に商品として供給できる従来にない優れた特徴ある効果がある。
更に、貯留槽本体の冷水槽の上部に設けた水氷分離器によっては、水氷製氷装置から送られた製氷された水氷と冷水を目的の氷率に分離させ水氷を水氷槽に移送させる効果がある。また、水氷槽の内部に設けた噴流撹拌送流器によっては、上下の回転翼の流速方向の回転による撹拌によって溶液濃度の低下を防ぎ結氷を確実に防止出来、噴流撹拌送流器の装着について垂直でも水平にも装着出来る自由度を持つ効果もある。

次に、本発明の形態を図面について説明すると、最初に給水回路（１）から常温の水が塩濃度調整器（２）によって塩が混入され、予冷槽（Ｃ）の塩水が蓄積される。これと同時に循環第１回路（３）が作動して常温の水が水氷製氷装置（Ｂ）によって３℃まで冷却されるが、５℃前後から該水氷製氷装置（Ｂ）が働きバルブの切り替えによって循環第２回路（４）も同持に作動し段階的に切り替えられ、該水氷製氷装置（Ｂ）により冷却された水がシャーベット状の水氷に製氷される。

更に、循環第２回路（４）が作動と共に、冷水槽（５）に装着されている各種形状の水氷分離装置（６）により水氷と塩水は分離され、水氷は、水氷槽（７）に貯留される。この該水氷槽（７）に約２／３程貯留されると商品出口部（８）の出口のバルブが絞られ、アイスポンプ（１１）の作動と共に循環第３回路（９）が作動して排水循環が働くものである。

次に、図２に示す循環第３回路（９）が作動した時に、戻り排水によって上下に装着された噴流撹拌送流器（１０）の回転羽根が回転し、浮力によって浮き上がる水氷を押し下げる作用が発生する。押し下げられた水氷は、該循環第３回路（９）に入り内部で循環貯留されるので、氷結することが無く貯留される。そして貯留槽本体（Ｄ）に２／３以上に貯留されると、水氷製氷装置（Ｂ）の製氷が停止され、循環第２回路（４）は保冷循環となり、循環第３回路（９）は貯留する排水循環となり、水氷は氷結することなく塩濃度の変化もせずに貯留される。次に商品が必要な場合は、商品出口部（８）のバルブが開放されて商品（２０）に排出される。この時の戻り循環は平行して作用している。

前記商品（２０）が取り出されて水氷槽（７）の内部に水氷が１／３程度になった時点で、図１に示す該循環第１回路（３）が作動して図２に示すバイパス回路（１９）より該循環第２回路（４）の濃縮され冷却された塩水の濃度と温度を感知し、不足する塩水の冷却が始まり、冷水による製氷と同時に該循環第１回路（３）から塩水供給が始まり、製氷循環に戻されるものである。その結果該循環第２回路（４）が作動して水氷の製氷が始まるものである。

次に、該貯留槽本体（Ｄ）の貯留限界に達した場合は、製氷循環が停止しバルブが切り替えられて、該循環第２回路（４）のバイパス回路（１９）が作動し、冷却循環によって製氷の制御が行われる。該貯留槽本体（Ｄ）における該水氷槽（７）の水氷については、該循環第３回路（９）の排水循環によって水氷が貯留され、凍結せずに貯留できる装置である。

また、商品出口部（８）より商品（２０）が取り出され使用されている間は、前記第１、第２、第３の三つの循環回路が同時に作動し、該冷却槽（５）からの製氷循環回路に該予冷槽（Ｃ）から濃度調整された冷水が補給され連続的な製氷が可能となるものである。

次に、本発明の実施例を説明すると、図１は、本発明の本発明の配置図であって、（４）は冷却装置で、（Ｂ）は水氷製氷装置、（Ｃ）は予冷槽、（Ｄ）は貯留槽本体である。

図１に示す給水回路（１）からの常温の水が塩濃度調整器（２）によって塩が混入されて該予冷槽（Ｃ）において蓄積される。該予冷槽（Ｃ）と回路で連係している該水氷製氷装置（Ｂ）とを連設した循環第１回路（３）の作動によって常温の水が循環して該水氷製氷装置（Ｂ）に入り該水氷製氷装置（Ｂ）の作用で３℃まで冷却されるが、５℃前後から製氷が始まり、バルブの切り替えによって循環第２回路（４）が同時に作動して段階的に切り替えるものである。
また、該水氷製氷装置（Ｂ）は、冷却装置（Ａ）の冷媒管（１３）と連通されて冷却される。

また、該水氷製氷装置（Ｂ）と該貯留槽本体（Ｄ）とは、該循環第２回路（４）の回路によって連通されている。該貯留槽本体（Ｄ）は、図３に示す如く、内部に冷水槽（５）と隔壁を設けて水氷槽（７）を設けてある。該冷水槽（５）には、上部に各種形状の水氷分離器（６）を載置し、水氷と塩水とに分離し、水氷は該水氷槽（７）に移送貯留する。塩水は水氷分離器（６）を垂下して冷水槽（５）に貯留するものである。また、該冷水槽（５）の上下には循環第２回路（４）が連係されている。
更に、該水氷槽（７）には、内部に回転羽根を設けて噴流送流器（１０）を縦装すると共に、内部に貯留された水氷（１４）を該噴流送流器（１０）の上下の回転羽根によって浮き上がる水氷（１４）を押し下げる作用をするように設けてある。
また、該水氷槽（７）には、図２に示す如く、上部と下部とに循環第３回路（９）を配設し、矢印の如く連通し、該循環第３回路（９）には、回路の途中に水氷排出用のアイスポンプ（１１）と商品出口部（８）を装設し、バルブの開放で該商品出口部（８）より商品（２０）に水氷（１４）を送出するものである。なお、商品出口部（８）には、該循環第３回路（９）を得て該水氷槽（７）に戻り循環作用をするように装設してある。
更に、図２に示す、バイパス回路（１９）は、該冷水槽（５）と予冷槽（Ｃ）との内部の冷水をバルブ（１２）等の操作によって矢印方向に循環することによって適宜調整するよう装設してある。

次に、図４に示すものは、本発明に使用する冷却装置（Ａ）を示し、外部に冷媒管（１３）を有し、内部に凝縮器（１５）、受液器（１６）、油分離器（１７）及び圧縮機（１８）を収納した状態を示したものである。

また、本発明は、該循環第１回路（３）、循環第２回路（４）及び循環第３回路（９）における各々が単独で運転する場合でも水氷の商品供給は充分に達成できるものである。なお、塩濃度調整器（２）の工程と予冷槽（Ｃ）との工程を統合した点と、貯留槽本体（Ｄ）の工程と商品出口部（８）との統合した点において特徴を有するものである。
１ 全体のシステム
三つの循環回路を同時に運転することにより連続的に水氷を送り出す。
２ 各回路のシステム
（１）循環第１回路 塩分を混合させた塩を冷却する。
循環第２回路から戻る冷水に塩分の濃度調整を行う。
（２）循環第２回路 水氷を製氷し、残った冷水から再び水氷を製氷する回路。
水氷と冷水を分離した冷水を戻す。
（３）循環第３回路 水氷の循環によって噴流撹拌送流器を回転させ、水氷を貯留す る。
水氷の循環によって噴流撹拌送流器を回転させ、水氷を送り出 す。
追加 噴流撹拌送流器の装着の向きは垂直、水平を問わない。

本発明の循環第１回路と、循環第２回路とを明記した全体的な使用状態を示した系統的説明図である。 本発明の貯留槽本体の内部を開示した拡大説明図である。 本発明に使用する冷却装置の配線回路図である。

符号の説明

Ａ 冷却装置
Ｂ 水氷製氷装置
Ｃ 予冷槽
Ｄ 貯留槽本体
１ 給水回路
２ 塩濃度調整器
３ 循環第１回路
４ 循環第２回路
５ 冷水槽
６ 水氷分離器
７ 水氷槽
８ 商品出口部
９ 循環第３回路
１０ 噴流撹拌送流器
１１ アイスポンプ
１２ バルブ
１３ 冷媒管
１４ 水氷
１５ 凝縮器
１６ 受液器
１７ 油分離器
１８ 圧縮機
１９ バイパス回路
２０ 商品

Claims (6)

1. 冷凍装置（Ａ）と、水氷製氷装置（Ｂ）と予冷槽（Ｃ）と貯留槽本体（Ｄ）とよりなる水氷連続製氷装置において、給水回路（１）よりの給水は、塩濃度調整器（２）によって塩又は濃塩水や希釈水が混入されて該予冷槽（Ｃ）に至り、該予冷槽（Ｃ）と該水氷製氷装置（Ｂ）は、循環第１回路（３）を以って循環させ、該水氷製氷装置（Ｂ）は、循環第２回路（４）を得て該貯留槽本体（Ｄ）に連通し、該貯留槽本体（Ｄ）には、上部に水氷分離器（６）を設けた冷水槽（５）を設け、該冷水槽（５）に隣接して噴流送流器（１０）を収納した水氷槽（７）を装設し、該水氷槽（７）は、噴流送流器（１０）の回転で、排水用のアイスポンプ（１１）を経て商品出口部（８）のバルブの切り替えにより商品（２０）に至ることを特徴とした溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。
2. 請求項１の塩濃度調整器（２）は、流入溶液が自動的に目的濃度を維持し、各循環工程においても濃縮や希釈が可変な溶液濃度を制御することを特徴とする請求項１の溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。
3. 請求項１の該塩濃度調整器（２）においても水温変化に対応して溶液混入率が一定に制御してなる水流撹拌装置において微細気泡と気泡の撹拌を一体にした水流気泡撹拌としたことを特徴とする請求項１の溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。
4. 貯留槽本体（Ｄ）における水氷と製氷率を水氷と冷水とを目的の比率に可変制御して冷水分離したことを特徴とする請求項１の溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。
5. 貯留槽本体（Ｄ）で冷水分離された水氷槽（７）の水氷を下部の水氷排出のアイスポンプ（１１）に送るために上部と下部に回転羽根を有する噴流撹拌送流器（１０）を設け、上部の回転翼は水氷の水位に合せて水氷を上下させ、下部の回転翼は、排出する水氷を撹拌し流動体にして送り出したことを特徴とし、噴流撹拌送流器（１０）の装着については、貯留槽本体（Ｄ）に対して垂直又は水平にも装着できることを特徴とした請求項１の溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。
6. 予冷槽（Ｃ）の予冷循環回路には、給水回路（１）からの水を製氷装置（Ｂ）に送り水温を下げる循環第１回路（３）の機構と製氷された冷水が貯留槽本体（Ｄ）から戻り製氷装置（Ｂ）を経て、循環第２回路（４）においてバルブの切り替えによって該予冷槽（Ｃ）に戻る機構と、同じく該循環第２回路（４）において冷水が該製氷装置（Ｂ）に戻る手前でバルブの切り替えにより戻りの冷水と混合出来る機構を具備し、該予冷槽（Ｃ）内に設けられた請求項３の気泡と微細気泡による水流撹拌装置により製氷前に濃度が安定した原液を作ることを特徴とする請求項１の溶液濃度を連続制御した水循環切り替えによる水氷連続製氷装置。

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