JP2006199539A - 粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】六面体状のドライアイスブロックから高密度の粒状のドライアイスを省力化して効率的に製造できる粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置を提供する。
【解決手段】六面体状のドライアイスブロック６０をクラッシャ２０に供給し、六面体状のドライアイスブロックをクラッシャで破砕して破砕ドライアイス７０を製造し、破砕ドライアイスを、粒状ドライアイス押し出し成形機１０内に水平方向に配置されている押し出しシリンダ１２の上部に設けられた受入ホッパー１１に供給し、受入ホッパーから押し出しシリンダに供給された破砕ドライアイスを、押し出しシリンダの一端に設けられた多数の特定の形状の貫通孔を有するダイ１６に向けて、油圧駆動されるピストン１３で押し出しシリンダの他端側から押圧し、ダイからチョーク状の形状で押し出された粒状ドライアイス８０を受入容器５０に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置に関し、特に六面体状のドライアイスブロックからチョーク状の粒状ドライアイスを自動的に連続して製造する粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置に関する。

従来、食品の冷却、冷凍保存等にドライアイスが広く利用されている。気体の二酸化炭素を圧縮液化し、断熱膨張させると気化熱によりその一部が雪状の粉末となる。保存と流通のためにこれを圧縮成形して六面体状のドライアイスブロックの状態で断熱保管され、需要に応じて所望の大きさにスライスされて流通する。近年、食品などの被冷却物をある程度急速に冷却できることからチョーク状やペレット状の粒状ドライアイスが注目され、比較的小型の装置でスライスされた塊状のドライアイスから粒状（ペレット状ともいう）ドライアイスを製造する方法も開発されたことから需要地近くでの製造も可能になり、需要が急速に伸びている。

特許文献１には、液化炭酸ガスを噴射膨張させて生成される雪状ドライアイスを複数の成形孔が設けられているダイの周辺内壁面に沿って回動する回転ローラで圧縮してペレット状に成形するペレット状ドライアイスの製造装置が開示されている。特許文献２には、供給された液体状態の二酸化炭素を加圧する可動ピストンを備えたプレス室を有し、二酸化炭素を固体の状態に圧縮してプレス室の端部に配置された穿孔プレートでドライアイスペレットに成形するドライアイス用のペレットプレス機が開示されている。特許文献３には、塊状のドライアイスを横向きのケーシングの一端に設けられた押出ダイにシリンダ装置のロッドの先端に設けられたプレス板で加圧してドライアイスペレットを製造できるドライアイスペレットの製造装置が開示されている。特許文献４には、塊状ドライアイスを収容するケーシングと、ケーシングの一端側に配置され且つプレス板によって塊状ドライアイスを他端側に向けて加圧するシリンダ装置と、多数のノズルを備えた押出ダイとを備え、ケーシングは他端側が回動自在に枢支されることによって開放時に塊状ドライアイスを直接供給できる小型のドライアイスペレットの製造装置が開示されている。
特開２０００−１１９０１３号公報 特表２００４−５０８２７０号公報 特開２００２−１０２７２９号公報 特開２００４−１３７１１７号公報

特許文献１と特許文献２に記載のペレット状ドライアイスの製造装置では、原料を液化炭酸ガスとして供給する必要があり、液化炭酸ガス貯槽と連接されている必要がある。特許文献３、特許文献４に記載のドライアイスペレットの製造装置では、原料が押し出し成形機に塊状ドライアイスとして供給される必要があり、通常の保管状態であるほぼ２５ｃｍ角の六面体状のブロック状態から直接ドライアイスペレットを製造するためには大型の成形機と大きな押し出し動力を必要とし、押し出し成形機へのドライアイス供給の自動化が難しい。

本発明の目的は、六面体状のドライアイスブロックから高密度の粒状のドライアイスを、小型の押し出し成形機を用いて省力化して効率的に製造できる粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置を提供することにある。

本発明の粒状ドライアイスの製造方法は、
六面体状のドライアイスブロックから一連の操作で粒状のドライアイスを製造する粒状ドライアイスの製造方法であって、六面体状のドライアイスブロックをクラッシャに供給するステップと、六面体状のドライアイスブロックをクラッシャで破砕して破砕ドライアイスを製造するプロセスと、破砕ドライアイスを、粒状ドライアイス押し出し成形機内に水平方向に配置されている押し出しシリンダの上部に設けられた受入ホッパーに供給するステップと、受入ホッパーから押し出しシリンダに供給された破砕ドライアイスを、その押し出しシリンダの一端に設けられており、入口側にテーパ−部が設けられ出口側が直管状の多数の貫通孔を有するダイに向けて、その押し出しシリンダの他端側から流体圧駆動されるピストンで押圧するステップと、ダイからチョーク状の形状で押し出された粒状ドライアイスを受入容器に供給するステップとを含んでいる。

破砕ドライアイスが受入ホッパーから押し出しシリンダに供給されるステップにおいて、破砕ドライアイスが受入ホッパー内に設けられた供給補助手段で振動および／または攪拌することによって自動的に押し出しシリンダに供給されてもよい。

本発明の粒状ドライアイス製造装置は、
六面体状のドライアイスブロックから一連の操作で粒状のドライアイスを製造する粒状ドライアイス製造装置であって、ドライアイスブロックの供給部を有し、供給されたドライアイスブロックを破砕して破砕ドライアイスを製造するクラッシャと、破砕ドライアイスをチョーク状の形状で押し出して粒状ドライアイスに成形する粒状ドライアイス押し出し成形機と、破砕ドライアイスを粒状ドライアイス押し出し成形機に供給する供給手段と、粒状ドライアイスを受入容器に供給する供給手段とを備えている。粒状ドライアイス押し出し成形機は、受入ホッパーを上面に有し水平方向に配置されている押し出しシリンダと、その押し出しシリンダの一端に設けられて、入口側にテーパ−部が設けられ出口側が直管状の複数の貫通孔を有し、破砕ドライアイスを粒状ドライアイスに押し出し成形するダイと、押し出しシリンダと係合して破砕ドライアイスをダイに押圧する押圧ピストンと、押圧ピストンを往復駆動するための流体圧駆動機構とを有する。ここでクラッシャと粒状ドライアイス押し出し成形機は、共通架台上に載置されていてもよい。

押し出しシリンダの受入ホッパーには、破砕ドライアイスを押し出しシリンダに自動的に供給するための供給補助手段であるバイブレータおよび／または攪拌羽根が設けられていてもよい。

ダイの貫通孔のそれぞれの形状が、そのダイの入口側のノズル径をＤ１、出口側のノズル径をＤ２、そのダイのノズルの入口側のテーパ部の長さをＴとしたとき、テーパ部の長さＴに対するそのダイの入口側のノズル径Ｄ１と出口側のノズル径Ｄ２との差の比（Ｄ１−Ｄ２）／Ｔと、テーパ部の長さＴとが、それぞれ、
（Ｄ１−Ｄ２）／Ｔ＝１／５０〜１／１０
Ｔ＝（０．７〜０．８）×Ｄ２
の範囲にあることが望ましい。

本発明の粒状ドライアイスの製造方法と粒状ドライアイス製造装置では、六面体状のドライアイスブロックから粒状ドライアイスを一連の操作で省力化して効率的に製造することができる。また、特定の形状の貫通孔を有するダイにより高密度の粒状ドライアイスが製造できる。

本発明では、通常の保管状態である六面体状のドライアイスブロックを破砕して塊状の破砕ドライアイスとして押し出し成形機に自動供給することにより押し出し成形機を大型にすることなく省力化して、直接粒状ドライアイスを製造することができるという効果がある。

また、特定の形状の貫通孔を有するダイを使用することにより、高密度の粒状ドライアイスを製造できるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の粒状ドライアイス製造装置の模式的外形図であり、図２は本発明の実施の形態の粒状ドライアイス製造装置の模式的部分断面図である。粒状ドライアイス製造装置１は、粒状ドライアイス押出し成形機１０、ハンマークラッシャ２０、スクリューコンベヤ３０を有し、それらは共通架台４０上に搭載されている。ここでは粒状ドライアイス製造装置１の粒状ドライアイス押出し成形機１０、ハンマークラッシャ２０、スクリューコンベヤ３０は共通架台４０上に搭載されていることとしているが、設置場所の状況によっては粒状ドライアイス押出し成形機１０とハンマークラッシャ２０とが別々の架台に搭載されその間が搬送手段で結ばれていてもよい。またハンマークラッシャ２０が粒状ドライアイス押出し成形機１０の上部に設けられた２段構造となっていてもよい。

ハンマークラッシャ２０は、ドライアイスブロック６０が投入される投入口２１と、モータ２２で回転駆動される回転軸２３と、回転軸２３の円周方向に設けられた支点で回動可能に支持されて回転軸２３の回転運動により投入されたドライアイスブロック６０を破砕して破砕ドライアイス７０に加工する複数のハンマー２４と、破砕ドライアイス７０のサイズを選別する選別部２５とを有する。ここでは破砕機をハンマークラッシャとしているがこれに限定されるものではなく、ドライアイスブロック６０を破砕ドライアイス７０に破砕できるものであればよく、例えばジョークラッシャであってもよい。

スクリューコンベヤ３０は、破砕ドライアイス７０を受け入れる受入口３３と、破砕ドライアイス７０を回転運動によって上方に移動させるスクリュー３１と、スクリュー３１を回転させるモータ３２と、上昇した破砕ドライアイス７０を排出する排出シュート３４とを有する。ここでは搬送装置をスクリューコンベヤとしているが、これに限定されるものではなく、破砕ドライアイス７０を上方に搬送できるものであればよく、例えばスラットコンベヤであってもよい。

粒状ドライアイス押し出し成形機１０は、投入された破砕ドライアイス７０を受け入れて一時貯留する受入ホッパー１１と、破砕ドライアイス７０を受け入れるための開口が受入ホッパー１１の下部の開口と整合して設けられており、一端に粒状ドライアイス成形のためのダイ１６が取り付けられる押し出しシリンダ１２と、押し出しシリンダ１２の内面に係合して往復運動により破砕ドライアイス７０をダイ１６に押圧する押圧ピストン１３と、押圧ピストン１３の往復運動を行なわせる油圧シリンダ１４と、油圧シリンダ１４に油圧を付与するための油圧ポンプ１５を含む油圧制御機構と、破砕ドライアイス７０を粒状ドライアイス８０に成形するための貫通孔を複数有するダイ１６と、成形された粒状ドライアイス８０を排出するための排出口１７とを有する。受入ホッパー１１には、その外壁面に取り付けられて内部の破砕ドライアイス７０の流下を促進させるバイブレータ１８と、受入ホッパー１１の下部の開口に設けられ回転羽根の回転により破砕ドライアイス７０の固着を防止し流下を促進させるブリッジブレーカ１９とが設けられているが、破砕ドライアイス７０の流下に問題がなければ、バイブレータ１８とブリッジブレーカ１９はその両方あるいはいずれかが設けられなくてもよい。また、押圧ピストン１３の往復運動は油圧により行なうこととなっているが空気圧によってもよい。

高密度の粒状ドライアイスを効率的に製造できるダイ１６の貫通孔の形状について説明する。図３はダイの貫通孔の形状を説明するための模式的断面図である。ダイ１６の形状により成形される粒状ドライアイス８０の大きさ、性状や生産効率が左右される。これまでの実験結果によれば、ダイ１６の貫通孔のそれぞれの形状が、そのダイ１６の入口側のノズル径をＤ１、出口側のノズル径をＤ２、ダイ１６のノズルの入口側のテーパ部の長さをＴ、ノズルの長さをＬとしたとき、テーパ部の長さＴに対するダイ１６の入口側のノズル径Ｄ１と出口側のノズル径Ｄ２との差の比（Ｄ１−Ｄ２）／Ｔと、テーパ部の長さＴとが、それぞれ、
（Ｄ１−Ｄ２）／Ｔ＝１／５０〜１／１０
Ｔ＝（０．７〜０．８）×Ｄ２
の範囲にあることが望ましい。

（Ｄ1−Ｄ２）／Ｔが１／５０より小さい場合、十分な硬度の粒状ドライアイスを製造できない。一方、（Ｄ1−Ｄ２）／Ｔが１／１０より大きい場合は粒状ドライアイス押出し抵抗が極めて大きくなり、大きな装置強度と高いシリンダ油圧力を必要とし、製造コストの面から好ましくない。

また、Ｔが０．７×Ｄ２より小さい場合、上記と同様に十分な硬度の粒状ドライアイスを製造できない。一方、Ｔが０．８×Ｄ２より大きい場合は粒状ドライアイス押出し抵抗が極めて大きくなり、大きな装置強度と高いシリンダ油圧力を必要とし、製造コストの面から好ましくない。

次に、粒状ドライアイス製造装置１の動作について説明する。ハンマークラッシャ２０は、投入口２１より投入されたドライアイスブロック６０を、モータ２２で回転駆動される回転軸２３の円周方向に設けられた支点で回動可能に支持され、回転軸２３の回転運動により回転する複数のハンマー２４の打撃力により破砕して破砕ドライアイス７０とし、選別部２５を通過した破砕ドライアイス７０はスクリューコンベヤ３０に供給される。

スクリューコンベヤ３０は受入口３３に供給された破砕ドライアイス７０を、モータ３１で駆動されるスクリュー３２で上方に移送し、排出シュート３４から粒状ドライアイス押し出し成形機１０に供給する。

粒状ドライアイス押し出し成形機１０では、排出シュート３４を経由してスクリューコンベヤ３０から供給される破砕ドライアイス７０を受入ホッパー１１で受け入れて、破砕ドライアイス７０は自重で押し出しシリンダ１２内部に供給される。この場合受入ホッパー１１の外壁面に取り付けられているバイブレータ１８と受入ホッパー１１の下部の開口に設けられたブリッジブレーカ１９の回転羽根の回転により、受入ホッパー１１内部の破砕ドライアイス７０の固着が防止され、流下が促進される。破砕ドライアイス７０の流下に問題がなければ、バイブレータ１８とブリッジブレーカ１９はその両方あるいはいずれかが使用されなくてもよい。

押し出しシリンダ１２に供給された破砕ドライアイス７０は、押し出しシリンダ１４と係合する押し出しピストン１３が、油圧シリンダ１４に作動する油圧ポンプ１５の油圧によって往復動することによって押し出しシリンダ１４の端部に押圧され、端部に設けられているダイ１５の複数の貫通孔を通過することで粒状ドライアイス８０に成形され、粒状ドライアイス８０が排出口１７を経由して受入容器５０内に排出される。

本発明の実施の形態の粒状ドライアイス製造装置の模式的外形図である。 本発明の実施の形態の粒状ドライアイス製造装置の模式的部分断面図である。 ダイの貫通孔の形状を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１ 粒状ドライアイス製造装置
１０ 粒状ドライアイス押し出し成形機
１１ 受入ホッパー
１２ 押し出しシリンダ
１３ 押圧ピストン
１４ 油圧シリンダ
１５ 油圧ポンプ
１６ ダイ
１７ 排出口
１８ バイブレータ
１９ ブリッジブレーカ
２０ ハンマークラッシャ
２１ 投入口
２２ モータ
２３ 回転軸
２４ ハンマー
２５ 選別部
３０ スクリューコンベヤ
３１ スクリュー
３２ モータ
３３ 受入口
３４ 排出シュート
４０ 共通架台
５０ 受入容器
６０ ドライアイスブロック
７０ 破砕ドライアイス
８０ 粒状ドライアイス

Claims (6)

1. 六面体状のドライアイスブロックから一連の操作で粒状のドライアイスを製造する粒状ドライアイスの製造方法であって、
   前記六面体状のドライアイスブロックをクラッシャに供給するステップと、
   前記六面体状のドライアイスブロックを前記クラッシャで破砕して破砕ドライアイスを製造するプロセスと、
   前記破砕ドライアイスを、粒状ドライアイス押し出し成形機内に水平方向に配置されている押し出しシリンダの上部開口に設けられた受入ホッパーに供給するステップと、
   前記受入ホッパーから前記押し出しシリンダに供給された前記破砕ドライアイスを、該押し出しシリンダの一端に設けられており、入口側にテーパ−部が設けられ出口側が直管状の多数の貫通孔を有するダイに向けて、該押し出しシリンダの他端側から流体圧で駆動されるピストンで押圧するステップと、
   前記ダイからチョーク状の形状で押し出された粒状ドライアイスを受入容器に供給するステップとを含む、粒状ドライアイス製造方法。
2. 前記破砕ドライアイスが前記受入ホッパーから前記押し出しシリンダに供給されるステップにおいて、前記破砕ドライアイスが前記受入ホッパー内に設けられた供給補助手段で振動／または攪拌されることによって自動的に前記押し出しシリンダに供給される、請求項１に記載の粒状ドライアイス製造方法。
3. 六面体状のドライアイスブロックから一連の操作で粒状のドライアイスを製造する粒状ドライアイス製造装置であって、
   前記ドライアイスブロックの供給部を有し、供給された前記ドライアイスブロックを破砕して破砕ドライアイスを製造するクラッシャと、
   前記破砕ドライアイスをチョーク状の形状で押し出して粒状ドライアイスに成形する粒状ドライアイス押し出し成形機と、
   前記破砕ドライアイスを前記粒状ドライアイス押し出し成形機に供給する供給手段と、
   前記粒状ドライアイスを受入容器に供給する供給手段とを備え、
   前記粒状ドライアイス押し出し成形機は、
   受入ホッパーを上面に有し水平方向に配置されている押し出しシリンダと、
   該押し出しシリンダの一端に設けられて、入口側にテーパ−部が設けられ出口側が直管状の複数の貫通孔を有し、前記破砕ドライアイスを前記粒状ドライアイスに押し出し成形するダイと、
   前記押し出しシリンダと係合して前記破砕ドライアイスを前記ダイに押圧する押圧ピストンと、
   前記押圧ピストンを往復駆動するための流体圧駆動機構とを有する、粒状ドライアイス製造装置。
4. 前記クラッシャと前記粒状ドライアイス押し出し成形機は、共通架台上に載置されている、請求項３に記載の粒状ドライアイス製造装置。
5. 前記押し出しシリンダの前記受入ホッパーには、前記破砕ドライアイスを前記押し出しシリンダに自動的に供給するための供給補助手段であるバイブレータおよび／または攪拌羽根が設けられている、請求項３に記載の粒状ドライアイス製造装置。
6. 前記ダイの前記貫通孔のそれぞれの形状が、該ダイの入口側のノズル径をＤ１、出口側のノズル径をＤ２、該ダイのノズルの入口側のテーパ部の長さをＴとしたとき、テーパ部の長さＴに対する該ダイの入口側のノズル径Ｄ１と出口側のノズル径Ｄ２との差の比（Ｄ１−Ｄ２）／Ｔと、テーパ部の長さＴとが、それぞれ、
   （Ｄ１−Ｄ２）／Ｔ＝１／５０〜１／１０
   Ｔ＝（０．７〜０．８）×Ｄ２
   の範囲にある、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の粒状ドライアイス製造装置。

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