JP2006071247A - 球状氷粒子の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 きれいな球状氷粒を、簡便に効率よく製造できるようにする。
【解決手段】 過冷却した水性液の液滴５を撥水面２上へ滴下し、該液滴５の過冷却状態を解除して、撥水面２上で転動させながら氷結させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、アイスブラスト加工、アイスクリームやシャーベットなどの氷菓子の装飾や歯触りの変化付け、生鮮食品の保冷用クラッシュアイス代わり、食器や食品充填容器などの洗浄材などとして用いられる球状氷粒子の製造方法および製造装置に関する。

従来、球状氷粒子の製造装置としては、半球体のカップと、中央部に注入孔を有する半球体を、注入孔を跨いで１／２にした２片を半球状に合わせたカバーとを組み合わせた球状製氷容器を複数個並べ、カバーの注入孔から球状製氷容器に水を注入して製氷できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、球状氷粒子の製造方法としては、水平な撥水面、傾斜した撥水面または回転する撥水面に水または水を含む液体を滴下し、撥水面の冷却または周囲の雰囲気の冷却により、撥水面上の液滴を凝固点以下に冷却する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１−１２３９６９号公報 特開平１０−９７３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される球状製氷容器を用いた装置では、数センチ径の比較的大きな球状氷粒子を製造することはできても、数ミリ径の細かな球状氷粒子を効率よく製造することはきわめて困難である。また、注入孔や分割容器の合わせ目の跡が残り、きれいな表面の球状氷粒子が得られない問題もある。

上記特許文献２に示される撥水面を用いた方法は、液滴が潰れて撥水面に氷着してしまい、きれいな球状氷粒子が得られない問題がある。液滴は、撥水面または周囲の雰囲気の冷却により、表面から結氷していくが、液滴の表面の相変化（液体から固体への相変化）時に液滴が表面張力を失うと共に、この相変化が徐々に進行することから、潰れを生じて撥水面に氷結してしまうものと考えられる。この潰れと撥水面への氷着の問題は、本発明者の実験によっても確認されている。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、撥水面に氷着させることなく、きれいな球状氷粒子を簡便に効率よく製造できるようにすることを目的とする。

上記目的のために、本発明は、過冷却した水性液の液滴を撥水面上へ供給する一方、該液滴の過冷却状態を、撥水面上への供給直前、撥水面上への供給時または撥水面上への供給後に解除し、該液滴を撥水面上で転動させながら氷結させることを特徴とする球状氷粒子の製造方法を提供するものである。

上記本発明の製造方法は、水性液が、当該水性液の氷結点より５〜１０℃低い温度に過冷却されていること、
撥水面の表面温度および撥水面上の液滴周囲の雰囲気温度を、水性液の氷結点以下でかつ水性液の過冷却温度以上の温度とすること、
撥水面の水接触角が１５０°以上であること、
撥水面を回転または揺動させ、該撥水面の回転または揺動によって液滴を転動させること、
撥水面を傾斜させ、該撥水面の傾斜方向に転がり移動させることで液滴を転動させること、
過冷却した水性液の液滴の過冷却状態の解除を、該液滴の撥水面上への落下による衝撃または撥水面上での振動の付与で行うこと、
過冷却した水性液の液滴の過冷却状態の解除を、液滴を撥水面上へ供給する途中で、液滴に音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させることで行うこと、
を好ましい態様として含むものである。

また、本発明は、以下の３つの製造装置を提供するものである。

本発明の第１の製造装置は、水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として落下供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から落下する液滴を、落下の衝撃で過冷却状態を解除可能な高低差をもって撥水面で受け、撥水面上で液滴を転動させる液滴転動手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置である。

本発明の第２の製造装置は、水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から供給される液滴を撥水面で受け、液滴の過冷却状態を解除可能な振動を伴って撥水面上で転動させる液滴転動手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置である。

本発明の第３の製造装置は、水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として落下供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から落下する液滴を撥水面で受け、撥水面上で転動させる液滴転動手段と、過冷却水性液供給手段から液滴転動手段の撥水面への落下途中で液滴に過冷却状態を解除可能な音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させる非接触式過冷却解除手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置である。

上記本発明の第１〜第３の製造装置は、それぞれ、液滴転動手段が、内面が撥水面となった断面樋状または管状をなし、過冷却水性液供給手段からの液滴の供給側に位置する上端から下端へと撥水面上を転がり移動させて液滴を転動させながら氷結させることが可能な下り傾斜で設けらた傾斜路を備えている一方、さらに傾斜路の下端から転がり落ちる氷粒子を受けて貯留する氷粒貯留手段を備えている球状氷粒子の製造装置とすることと、液滴転動手段が、内面が撥水面となっており、しかも揺動して、過冷却水性液供給手段からの液滴を転動させる揺動容器で、該揺動容器が、無端コンベア装置に複数個取り付けられ、無端コンベア装置の一端側で過冷却水性液供給手段から供給された液滴を揺動により転動させながら氷結させると共に、無端コンベア装置によって移動して、無端コンベア装置の他端側で氷粒子を排出する球状氷粒子の製造装置とすることを好ましい態様として含むものである。

本発明によれば、過冷却された水性液を用いていることから、その液滴の過冷却状態を解除することで、外部から冷却して相変化させる場合に比して、液滴の相変化が急激に生じる。また、液滴は、撥水面上で転動されることによって、ほぼ球形となると共に、液滴と撥水面との接触面が絶えず変化しながら上記急激な相変化を生じることから、液滴が潰れて撥水面に氷着することなく、ほぼ球形を維持したまま結氷する。このため、表面のきれいなほぼ球形の氷粒子を得ることができる。

本発明においても、相変化は液滴の表面層から生じるが、上記のように、本発明における相変化は外部からの冷却による相変化に比して急激であるため、液滴の表面に形成される氷層も短時間で自重に耐え得る厚さになる。そして、これによって撥水面に氷着することがなく、上記潰れのない結氷状態が得られると推測される。

本発明で氷結させる水性液とは、水、水溶液、水系分散液（水を分散媒とした分散液）をいう。例えば、得られた氷粒子を食品用途に用いる場合、飲料水の他、砂糖、甘味料、着色剤、香料などを溶かした水溶液、または牛乳、豆乳などの分散液を水性液として用いることができる。

本発明において、上記水性液は、過冷却して用いられる。過冷却とは、水性液を、液体状態を維持したまま当該水性液の氷結点以下の温度とすることをいい、過冷却した状態を過冷却状態という。

水性液の過冷却状態は、水性液を静置状態で冷凍庫などでゆっくりと冷却することでも得ることができるが、効率よく過冷却水性液を得るためには、流動する水性液を、流動状態を保ったまま氷結点以下に冷却することが好ましい。具体的には、冷凍機からの冷媒が供給される外管内に、水性液が供給される内管を挿入し、内管内を流れる水性液を、外管内を流れる冷媒で周囲から冷却することができる二重管熱交換器を用いて冷却することが好ましい。

過冷却した水性液は、当該水性液の氷結点まで冷却したものであってもよいが、後述する過冷却状態の解除時にできるだけ速やかな氷結を可能とするために、当該水性液の氷結点よりもさらに５〜１０℃低い温度であることが好ましい。過冷却した水性液の温度の下限は、上記当該水性液の氷結点より１０℃を超えて低い温度とすることも可能であるが、過冷却のしやすさおよび過冷却後の取り扱い性の点から、上記のように当該水性液の氷結点より１０℃低い温度までとするのが実用的である。

過冷却した水性液は、撥水面上に液滴として供給されて転動される。この水性液は、少なくとも、撥水面上への供給直前、撥水面上への供給時または撥水面上への供給後に解除過冷却状態が解除され、過冷却状態が解除された状態で、撥水面上で転動される。

撥水面上へ供給される液滴の大きさを調整することで得られる氷粒子の大きさを調整することができるが、できるだけ球形に近い形状の氷粒子を効率よく得られるようにする上で、撥水面上に供給する液滴は５〜１００μｌ（マイクロリットル）であることが好ましい。

撥水面上への供給直前での過冷却状態の解除は、例えば、過冷却した水性液の液滴を撥水面上へ滴下し、その落下途中で該液滴に音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させることで行うことができる。撥水面上への供給時における過冷却状態の解除は、例えば、水性液の液滴を、撥水面上へ落下した時の衝撃で過冷却状態を解除可能な高低差をもって落下供給することで行うことができる。撥水面上への供給後の過冷却状態の解除は、例えば、水性液の液滴を撥水面上に供給後、撥水面上の液滴に振動を付与することで行うことができる。この過冷却状態の解除のために液滴に付与する振動は、後述する撥水面上での液滴の転動に伴って必然的に付与されるものでもよいが、例えば撥水面をバイブレーターで振動させることなど、過冷却状態を確実に解除できるよう、液滴を転動させるための撥水面の動き以外に撥水面を加振することが好ましい。また、上記撥水面上への供給直前での過冷却状態の解除と、上記撥水面上への供給時における過冷却状態の解除と、上記撥水面上への供給後の過冷却状態の解除とは、それぞれ単独で用いる他、２以上を組み合わせて用いることができる。

液滴の撥水面上での転動は、撥水面を回転させ、この回転に伴って撥水面上で液滴を転がすこと、撥水面を揺動させ、この揺動に伴って液滴を撥水面上で転がすこと、撥水面を傾斜面とし、該撥水面の傾斜方向に液滴を転がり移動させることなどによって行うことができる。液滴は、この撥水面上での転動により、ほぼ球形となり、しかもこの転動時に過冷却状態が解除されていることによる急激に相変化によりほぼ球形のまま氷結する。

撥水面は、液滴を転動させることができると共に、転動により液滴を球状にすることがができるよう、水接触角が大きいことが好ましい。具体的には撥水面の水接触角は１５０°以上であることが好ましい。この撥水面は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系合成樹脂、シリコーン樹脂などによる被覆面として形成することができる。また、この撥水面は、液滴との接触面積を小さくして撥水性を高めるため、平坦面ではなく、梨地加工などの微細な凹凸加工を施した面とすることもできる。

撥水面は、液滴の結氷を妨げないようにするために、使用する水性液の氷結点以下の表面温度としておくことが好ましが、液滴の撥水面への氷着を防止しやすくするために、当該水性液の過冷却温度以上の表面温度とすることが好ましい。また、同様の理由から、少なくとも撥水面上の液滴周囲の雰囲気温度も、使用する水性液の氷結点以下の温度で、かつ当該水性液の過冷却温度以上の温度とすることが好ましい。一般的には、液滴の撥水面への供給から撥水面上での氷結完了までを上記温度の恒温室または恒温装置内で行うことが好ましい。

前記液滴の撥水面上での転動は、具体的には、図１〜図３に示される液滴転動手段を用いて行うことができる。

図１に示される液滴転動手段１は、内面が撥水面２となっており、しかも垂直な回転軸３回りに回転される回転容器４で構成されている。この回転容器４の回転軸３は、垂直軸ではなく、回転容器４の形状などに応じて傾いた軸とすることもできる。回転容器４の回転数は、液滴５の大きさなどに応じて、液滴５を確実に転動させることができ、しかも液滴５が回転容器４から飛び出さない範囲で選択することができる。

図２に示される液滴転動手段１は、内面が撥水面２となっており、しかもほぼ水平な揺動軸６回りに揺動される揺動容器７で構成されている。この揺動容器７の揺動軸は、水平軸ではなく、揺動容器７の形状などに応じて傾いた軸とすることもできる。また、図示される揺動容器５は、揺動軸６回りに揺動されるものとなっているが、揺動軸６回りの揺動だけでなく、左右への往復スライド揺動とすることもできる。揺動の角度および速度は、液滴５を確実に転動させることができ、しかも液滴５が揺動容器７から飛び出さない範囲で選択することができる。

図３に示される液滴転動手段１は、内面が撥水面２となっており、しかも傾斜して設置された、断面樋状をなす傾斜路８で構成されている。傾斜路８の傾斜角度と長さは、液滴５を確実に転動させながら氷結させることができる範囲で選択することができる。図示される傾斜路８は、断面樋状となっているが、内面が撥水面２となった管状とすることもできる。また、傾斜路８を螺旋状として、設置面積を小さくすることもできる。

次に、図４に基づいて本発明の製造装置の一例について説明する。

図中９は、水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴５として落下供給可能な過冷却水性液供給手段で、本例における過冷却水性液供給手段９は、ポンプ２０によって送られてくる水性液を二重管熱交換器で過冷却した後、その下方に位置する第１の液滴転動手段１ａに滴下供給するものとなっている。

第１の液滴転動手段１ａは、凹状に湾曲した内面（上面）が撥水面２となった、断面樋状をなす傾斜路８ａで、この第１の液滴転動手段１ａに連なって設けられた第２の液滴転動手段１ｂ方向に液滴５を転がり移動させることができるよう、傾斜して設けられている。

過冷却水性液供給手段９から第１の液滴転動手段１ａの撥水面２上への液滴５の落下経路に向かって、非接触式過冷却解除手段１０が設けられている。この非接触式過冷却解除手段１０は、落下途中の液滴５に音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させて、当該液滴５の過冷却状態を解除するものとなっている。

第２の液滴転動手段１ｂは、内面（上面）が撥水面２となった断面樋状をなす傾斜路８ｂで、上記第１の液滴転動手段１ａ側（過冷却水性液供給手段９からの液滴５の供給側）に位置する上端から下端へと、撥水面２上を転がり移動させて液滴を転動させることが可能な下り傾斜で設けられている。つまり、上記第１の液滴転動手段１ｂ上に落下供給された液滴５は、第１の液滴転動手段１ｂ上から第２の液滴転動手段１ｂへと転がり移動し、第２の液滴転動手段１ｂ上をさらに転がり移動するものとなっている。

上記第１の液滴転動手段１ａと第２の液滴転動手段１ｂには、それぞれ加振装置１１ａ，１１ｂが設けられている。この加振装置１１ａ，１１ｂは、それぞれ第１の液滴転動手段１ａと第２の液滴転動手段１ｂを上下または左右に微振動させ、この振動によって液滴５の過冷却状態を解除できるようになっている。本例においては、前記非接触式過冷却解除手段１０が設けられているので、この加振装置１１ａ，１１ｂは省略することもできるが、非接触式過冷却解除手段１０と共にこの加振装置１１ａ，１１ｂを設けることで、液滴５の過冷却状態解除漏れ防止を図ると共に、第１の液滴転動手段１ａおよび第２の液滴転動手段１ｂにおける液滴５の転動を促進させることができる。また、非接触式過冷却解除手段１０に代えてこの加振装置１１ａ，１１ｂを設けることもできる。

液滴５の過冷却状態の解除は、過冷却水性液供給手段９から第１の液滴転動手段１ａの撥水面２上への液滴５の落下高さを、落下の衝撃で当該液滴５の過冷却状態を解除可能な高さとすることによっても行うことができる。さらには、第１の液滴転動手段１ａおよび／または第２の液滴転動手段１ｂにおける液滴５の転動に伴う振動によって過冷却状態を解除することも可能である。これらの過冷却状態の解除手法は、それぞれ単独または複数の併用して用いることができる。

液滴５は、過冷却状態が解除されることによって急速に氷結し始め、第１の液滴転動手段１ａおよび第２の液滴転動手段１ｂ上を転がり落ちる間に、少なくとも簡単に割れない程度まで氷結する。換言すると、第２の液滴転動手段１ｂは、液滴５が簡単に割れない程度の氷粒子１２となるに必要な転動時間がとれる長さとなっている。

第２の液滴転動手段１ｂの下端側には、第２の液滴転動手段１ｂを構成する傾斜路８ｂの下端から転がり落ちる氷粒子１２を受けて貯留する氷粒子貯留手段１３を備えている。氷粒子貯留手段１３は、傾斜路８ｂの下端から転がり落ちる氷粒子１２を収容する氷粒子タンク１４と、氷粒子タンク１４内の氷粒子１２を撹拌して氷粒子１２同志の凍り付き防止するために氷粒子タンク１４内で回転される撹拌羽根１５と、氷粒子タンク１４内を冷却するための冷風供給器１６と、氷粒子タンク１４の底部から落下する氷粒子１２を搬出するためのスクリュコンベア１７とを備えている。なお、１８は撹拌羽根１５を回転させるためのモータ、１９はスクリュコンベアを駆動するためのモータである。

以上の製造装置によれば、過冷却した水性液を次々に過冷却水性液供給手段９から滴下し、順次第１の液滴転動手段１ａから第２の液滴転動手段１ｂへと転がり移動させることで、氷粒子１２を連続的に製造することができる。

図４に示される製造装置は、傾斜路８ａである第１の液滴転動手段１ａと、傾斜路８ｂである第２の液滴転動手段１ｂとに分かれているが、傾斜路８ａである第１の液滴転動手段１ａと、傾斜路８ｂである第２の液滴転動手段１ｂとを一連一体に設けることもできる。また、傾斜路８ａである第１の液滴転動手段１ａと、傾斜路８ｂである第２の液滴転動手段１ｂとに代えて、図１で説明した回転容器４の液滴転動手段１や、図２で説明した揺動容器７の液滴転動手段１を用いることもできる。回転容器４の液滴転動手段１や揺動容器７の液滴転動手段１を用いる場合、これらを複数設置すると共に、過冷却水性液供給手段９から各駅的転動手段１（回転容器４または揺動容器７）に液滴５を供給し、必要な時間転動させて氷粒子１２とした後、得られた氷粒子１２を回転容器４または揺動容器７から排出して、再度液滴５を供給する作業を続けることで生産性を高めることができる。

さらに、図５に基づいて本発明の製造装置の他の例について説明する。

本例の製造装置は、揺動によって転動させつつ液滴５を氷結させるもので、液滴転動手段１として、揺動軸６周りに揺動される揺動容器７を用い、複数の揺動容器７を無端コンベア装置２１で順次搬送しながら氷結させることができるようになっている。

各揺動容器７は、底面が湾曲した横長の逆かまぼこ型をなしており、それぞれ揺動軸６周りに揺動されるものとなっている。この揺動容器７の揺動は、図示はされていないが、各揺動軸６に取り付けられたモータなどの駆動手段によって行われるものとなっている。

本例の無端コンベア装置２１は、チェーンコンベアで、各揺動容器７を軸支する各揺動軸６が、支持ロッド２２を介してそれぞれ無端コンベア２１のチェーン２３に取り付けられており、各揺動容器７は、無端コンベア装置２１の作動によって、図中右回りに移送されるものとなっている。また、各揺動容器７は、横方向に複数に区画されており、それぞれの内面は撥水面２となっている。

無端コンベア装置２１の一端側（図中左側）には、水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴５として揺動容器７の各区画領域内にそれぞれ落下供給可能な過冷却水性液供給手段９が設けられている。また、無端コンベア装置２１の他端側（図中右側）には、搬送されてきた揺動容器７が反転する際に排出される氷粒子１２を受けることができる位置にホッパ２４が設けられており、落下する氷粒子１２を回収できるようになっている。

本例の製造装置によれば、無端コンベア装置２１を作動して各揺動容器７を移送し、揺動容器７が過冷却水性液供給手段９の直下に移動してきた時に、過冷却水性液供給手段９で過冷却状態の液滴５を滴下すれば、当該揺動容器７がホッパ２４側に移動する間に液滴５を氷結させて球状氷粒子１２とすることができる。揺動容器７の揺動は、常時行ってもよいが、過冷却水性液供給手段９付近に移送されてきた時からホッパ２４付近へ移送されるまでの間のみとすることもできる。特に本例の製造装置は、液滴５を氷粒子１２とするまでに必要な時間を無端コンベア２１による揺動容器７の移送速度で調整することができ、装置を小型化しやすい利点がある。

なお、本例では無端コンベア２１としてチェーンコンベアを用いているが、バーコンベアやベルトコンベアを用いることもできる。

実施例１
恒温装置内に、約１５°傾けてスターラーを設置し、このスターラー上に、内面がポリテトラフルオロエチレンを被覆した撥水面となった鉢状の回転容器を設置し、スターラーで回転容器を回転させながら、過冷却した水を注射器を用いて滴下し、氷結させた。

氷結処理の条件は以下の通りである。

・恒温装置内の温度：−５℃
・過冷却水の温度：−４℃
・滴下量：４０μｌ
・撥水面の表面温度：−４℃（放射温度計で測定）
・撥水面の水接触角：１５０°
・回転容器の回転数：６０ｒｐｍ
・液滴の落下高さ：５ｃｍ

過冷却水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動し、その後撥水面上で白濁した粒子となって、回転容器上で転動し続けた。回転容器を止めて粒子を取り出したところ、直径約４ｍｍのほぼ球形の氷粒子であった。また、液滴の滴下後白濁した粒子となるまでの時間を測定したところ、約１０秒であった。

実施例２
氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・恒温装置内の温度：−１０℃
・過冷却水の温度：−８℃
・撥水面の表面温度：−８℃（放射温度計で測定）

過冷却水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動し、その後撥水面上で白濁した粒子となって、回転容器上で転動し続けた。回転容器を止めて粒子を取り出したところ、直径約４ｍｍのほぼ球形の氷粒子であった。また、液滴の滴下後白濁した粒子となるまでの時間を測定したところ、約１０秒であった。

実施例３
氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・滴下量：２０μｌ

過冷却水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動し、その後撥水面上で白濁した粒子となって、回転容器上で転動し続けた。回転容器を止めて粒子を取り出したところ、直径約３ｍｍのほぼ球形の氷粒子であった。また、液滴の滴下後白濁した粒子となるまでの時間を測定したところ、約５秒であった。

実施例４
氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例２と同様にして氷粒子を形成した。

・滴下量：２０μｌ

過冷却水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動し、その後撥水面上で白濁した粒子となって、回転容器上で転動し続けた。回転容器を止めて粒子を取り出したところ、直径約３ｍｍのほぼ球形の氷粒子であった。また、液滴の滴下後白濁した粒子となるまでの時間を測定したところ、約５秒であった。

比較例１
過冷却水ではなく、氷結点以上の温度の水を用い、氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・水の温度：２２．２℃
・滴下量：２０μｌ

水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動していたが、約１２５秒後に撥水面に氷着し、回転容器上の一定位置に付着したままとなった。

比較例２
過冷却水ではなく、氷結点以上の温度の水を用い、氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・恒温装置内の温度：−２０℃
・水の温度：１９．６℃
・滴下量：２０μｌ
・撥水面の表面温度：−１７℃（放射温度計で測定）

水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動していたが、約６秒後に撥水面に氷着し、回転容器上の一定位置に付着したままとなった。

比較例３
過冷却水ではなく、氷結点以上の温度の水を用い、氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・水の温度：１．５℃
・滴下量：２０μｌ
・撥水面の表面温度：−３℃（放射温度計で測定）

水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動していたが、約４５秒後に撥水面に氷着し、回転容器上の一定位置に付着したままとなった。

比較例４
過冷却水ではなく、氷結点以上の温度の水を用い、氷結処理の条件の一部を以下の通りとした他は実施例１と同様にして氷粒子を形成した。

・恒温装置内の温度：−２０℃
・水の温度：１．２℃
・滴下量：２０μｌ
・撥水面の表面温度：−１８℃（（放射温度計で測定）

水の液滴を回転容器の撥水面に滴下したところ、撥水面上で球形の液滴となって転動していたが、約２秒後に撥水面に氷着し、回転容器上の一定位置に付着したままとなった。

液滴転動手段の第１の例を示す斜視図である。 液滴転動手段の第２の例を示す斜視図である。 液滴転動手段の第３の例を示す斜視図である。 本発明に係る球状氷粒子製造装置の一例を示す概略説明図である。 本発明に係る球状氷粒子製造装置の他の例を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 液滴転動手段
１ａ 第１の液滴転動手段
１ｂ 第２の液滴転動手段
２ 撥水面
３ 回転軸
４ 回転容器
５ 液滴
６ 揺動軸
７ 揺動容器
８ 傾斜路
８ａ 第１の傾斜路
８ｂ 第２の傾斜路
９ 過冷却水性液供給手段
１０ 非接触式過冷却解除手段
１１ａ 加振装置
１１ｂ 加振装置
１２ 氷粒子
１３ 氷粒子貯留手段
１４ 氷粒子タンク
１５ 撹拌羽根
１６ 冷風供給器
１７ スクリュコンベア
１８ モータ
１９ モータ
２０ ポンプ
２１ 無端コンベア
２２ 支持ロッド
２３ チェーン
２４ ホッパ

Claims (13)

1. 過冷却した水性液の液滴を撥水面上へ供給する一方、該液滴の過冷却状態を、撥水面上への供給直前、撥水面上への供給時または撥水面上への供給後に解除し、該液滴を撥水面上で転動させながら氷結させることを特徴とする球状氷粒子の製造方法。
2. 水性液が、当該水性液の氷結点より５〜１０℃低い温度に過冷却されていることを特徴とする請求項１に記載の球状氷粒子の製造方法。
3. 撥水面の表面温度および撥水面上の液滴周囲の雰囲気温度を、水性液の氷結点以下でかつ水性液の過冷却温度以上の温度とすることを特徴とする請求項１または２に記載の球状氷粒子の製造方法。
4. 撥水面の水接触角が１５０°以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の球状氷結粒の製造方法。
5. 撥水面を回転または揺動させ、該撥水面の回転または揺動によって液滴を転動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造方法。
6. 撥水面を傾斜させ、該撥水面の傾斜方向に転がり移動させることで液滴を転動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造方法。
7. 過冷却した水性液の液滴の過冷却状態の解除を、該液滴の撥水面上への落下による衝撃または撥水面上での振動の付与で行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造方法。
8. 過冷却した水性液の液滴の過冷却状態の解除を、液滴を撥水面上へ供給する途中で、液滴に音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させることで行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造方法。
9. 水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として落下供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から落下する液滴を、落下の衝撃で過冷却状態を解除可能な高低差をもって撥水面で受け、撥水面上で液滴を転動させる液滴転動手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置。
10. 水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から供給される液滴を撥水面で受け、液滴の過冷却状態を解除可能な振動を伴って撥水面上で転動させる液滴転動手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置。
11. 水性液を過冷却し、過冷却した水性液を液滴として落下供給可能な過冷却水性液供給手段と、過冷却水性液供給手段から落下する液滴を撥水面で受け、撥水面上で転動させる液滴転動手段と、過冷却水性液供給手段から液滴転動手段の撥水面への落下途中で液滴に過冷却状態を解除可能な音波、超音波、収束光、電場または電圧を作用させる非接触式過冷却解除手段とを備えていることを特徴とする球状氷粒子の製造装置。
12. 液滴転動手段が、内面が撥水面となった断面樋状または管状をなし、過冷却水性液供給手段からの液滴の供給側に位置する上端から下端へと撥水面上を転がり移動させて液滴を転動させながら氷結させることが可能な下り傾斜で設けらた傾斜路を備えている一方、さらに傾斜路の下端から転がり落ちる氷粒子を受けて貯留する氷粒貯留手段を備えていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造装置。
13. 液滴転動手段が、内面が撥水面となっており、しかも揺動して、過冷却水性液供給手段からの液滴を転動させる揺動容器で、該揺動容器が、無端コンベア装置に複数個取り付けられ、無端コンベア装置の一端側で過冷却水性液供給手段から供給された液滴を揺動により転動させながら氷結させると共に、無端コンベア装置によって移動して、無端コンベア装置の他端側で氷粒子を排出することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の球状氷粒子の製造装置。

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