JP2010190568A - 連続搬送式フリーザ - Google Patents

Abstract

【課題】コンベアベルト上を搬送されるワークに上下方向からコンベアベルトに向けて垂直な衝突噴流を当てることにより、コアンダ効果によりワーク表面に沿う薄膜流を形成して、高い熱伝達率を維持する搬送式フリーザを提供する。
【解決手段】コンベアベルト２５の上方空間及び下方空間夫々に前記ワークを搬送する方向に複数のスリットノズル２４を連続的に並設し、噴出後の冷気を同複数のスリットノズル間で前記コンベアベルトの両側方向に導出する排気路を連続的に設け、該排気路及び前記冷却器及び送風機からなる冷気循環手段を介してハウジング２１の上方空間に冷気が供給されるとともに、コンベアベルトが出入りするハウジング入口開口部及び出口開口部２２付近に設置された前記上部スリットノズルのノズル先端部２３ｂを、前記ハウジング中央側に向け斜めに角度をもたせて設置した。
【選択図】図６

Description

本発明は、コンベアベルト上を搬送される製品（ワーク）に対し、衝突噴流により冷気を接触させ、連続冷却ないし連続冷凍可能な搬送式フリーザに関し、コアンダ効果によりワーク表面に密着した薄膜流を形成せしめて、高い冷却効果を維持させるとともに、ワークに接触させた後の冷気流をコンベアベルト両側方向に導出する排気路を形成し、かつハウジング内部の機器類を簡素化してオープンスペース化することにより、冷気流の圧力損出を少なくし、ハウジング内での冷気流の循環を容易にするとともに、洗浄等の保守点検を容易にした搬送式フリーザに関する。

従来ワーク、特に食品等を横長のハウジング内でコンベアベルトで搬送中に、冷却、加熱又は乾燥させるためにワークにガスジェットをぶつける方法が提案されている。すなわちコンベアベルトの流れ方向に対し直角に設けた噴流スリットによりベルト面に向け鉛直に吹き付けることにより、コアンダ効果によりワークの表面に沿った層流を形成し、これによって熱伝達率を高めることができるやり方である。

たとえば特表平８−５０７５９６号公報（先行技術１）には、コンベアベルトが出入りする入口開口部及び出口開口部を有するハウジング内に、コンベアベルトを取り囲み、上部壁、２つの側壁及び底部壁を有するトンネルを設け、ガス吸引手段によりトンネル内を真空状態にするとともに、孔を開けられた前記上部壁を通して、トンネルの内部から外部へ、そして同上部壁を通しトンネルの内部に戻る循環流を形成し、これによってコンベアベルト上に載せられたワークにぶつけるガスジェット流を形成する手段が開示されている。

図７は、先行技術１の装置の動作原理を示す概略断面図であり、図７（ａ）は、図７の部分詳細図である。本装置は、ハウジング０１を具備し、その中でトンネル０２は処理ゾーン０３を取り囲み、トンネル０２は、たとえばファンのような吸気手段０４と通じ、コンベアベルト０５はトンネル０２内で食品０６を搬送する。

図７において、トンネル０２の上部壁０７のみが孔を開けられていて、壁０７の上又は下に何等延在している部分もなしに平滑面を構成し、ノズル０８（図７（ａ）参照）を形成する。好ましい実施例においては、トンネル０２の底部壁もまた孔が開けられている。

運転中は、吸気手段０４は、空気が上部壁０７にあるノズル０８を通って吸気され、それによってコンベアベルト０５及びその上に位置された食品０６にぶつかる空気ジェット０９が形成されるようにトンネル０２の内部を真空状態にする。また特開平１１−６３７７７号公報（先行技術２）には、横長のハウジング内を貫通するコンベアベルト上に食品等のワークを載せ、同コンベアベルトの上下両面に多数の噴流スリットを設け、ワークに衝突噴流により冷気を接触させてワークを冷却ないし冷凍し、その後冷気をコンベアベルトの一側方向に排出する構成のフリーザが開示されている。

前記先行技術１にあっては、コンベアベルトを取り囲むトンネルを真空状態とするために、トンネルに隣接して真空室を設ける必要があり、そのためガス吸引手段として多大なファン動力を要するとともに、上部壁に設けられた孔から吸引ファンで吸引することにより高速噴流を形成しているため、噴流に方向性がなく、すぐに拡散してしまう傾向にあり、そのため噴流がワークに高速にて衝突しない場合もあり、熱伝達率が低下するという問題点を有している。

またコンベアベルトの下側に一定間隔で排気口を設けているので、その部分ではスリットノズルを設けることができず、その分熱伝達効率が低くなるという問題がある。またコンベアベルトの上側には排気口がなく、ベルト有孔部を通して排気される。即ちコンベアベルトは有孔であることが必須であり、有孔部がないコンベアベルトは使用できない。あるいはコンベアベルトに載るワークの積載密度にも限度がある。

また前記先行技術２にあっては、コンベアベルトの上下両面からワークに衝突噴流により冷気を接触させた後、冷気をコンベアベルトの一側方向に排気しているため、ワークに衝突する噴流が排気する側に斜めに傾く傾向があり、そのため噴流のワークに対する熱伝達効率が低下するとともに、コンベアベルトの周囲が狭い空間となっていて洗浄するのに不都合であり、そのため多数の洗浄ノズルを配置する必要があり、装置が複雑かつ高価となるという問題がある。

特表平８−５０７５９６号公報 特開平１１−６３７７７号公報

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、コンベアベルト上に載置されたワークにコンベアベルトの上方及び下方に設置されたスリットノズルから冷気を吹き付けて冷却又は冷凍する搬送式フリーザにおいて、コンベアベルト上を搬送されるワークに上下方向からコンベアベルトに向けて垂直な衝突噴流を当てることにより、コアンダ効果によりワーク表面に沿う薄膜流を形成して、高い熱伝達率を維持することを目的とする。

また、本発明の第２の目的は、前記垂直衝突噴流の整流性を向上させて、流れに方向性を与えることによって、スリットノズルからワークまで比較的離れている場合でも、コアンダ効果によるワーク表面に沿う薄膜流を形成することができるようにし、これによって熱伝達効率を高め、冷却効率を向上させることにある。

また本発明の第３の目的は、冷気を排気する排気路の構造を工夫することによって、前記先行技術１のように、排気通路の形成がスリットノズルの配置を阻害し、冷却効果に悪影響を及ぼさないようにすることにある。

さらに本発明の第４の目的は、冷気の循環空間を形成するハウジング内部の機器類をできるだけ簡素化してオープンスペース化し、冷気流の圧力損失を少なくするとともに、洗浄等の保守点検を容易にすることである。

そして、本発明の連続搬送式フリーザは、かかる目的を達成するもので、入口開口部及び出口開口部を有するハウジングと、同ハウジングの入口開口部及び同出口開口部を通ってワークを搬送するコンベアベルトと、同ハウジング内で冷気を循環させる冷却器及び送風機からなる冷気循環手段と、同ワークに対し冷気の垂直噴流を噴出して同ワークの冷却を行なうスリットノズルとを備えた連続搬送式フリーザにおいて、
前記コンベアベルトの上方空間及び下方空間夫々に前記ワークを搬送する方向に複数のスリットノズル（以下コンベアベルトの上方空間に配置したスリットノズルを上部スリットノズル、下方空間に配置したスリットノズルを下部スリットノズルという。）を連続的に並設し、噴出後の冷気を同複数のスリットノズル間で前記コンベアベルトの両側方向に導出する排気路を連続的に設け、該排気路及び前記冷却器及び送風機からなる冷気循環手段を介してハウジングの上方空間に冷気が供給されるとともに、
前記コンベアベルトが出入りするハウジング入口開口部及び出口開口部付近に設置された前記上部スリットノズルのノズル先端部を、前記ハウジング中央側に向け斜めに角度をもたせて設置したことを特徴とする。
そして好ましくは、前記スリットノズル上流側に冷気の助走区間となる開口を設けるとともに、前記上部スリットノズル上流側の開口と前記ハウジングの上方空間とを対面させ、一方前記下部スリットノズル上流側の開口は、コンベアベルトの両側部に設けられたダクト開口を介してハウジングの上方空間の冷気が導入可能に構成したことを特徴とする。

本発明においては、噴出後の冷気を複数のスリットノズル間で前記コンベアベルトの両側方向に導出する排気路を設けたことにより、排気路の設置がスリットノズルの設置を阻害することがなく、従ってスリットノズルをワークに対して最適な位置に設置可能となるため、コアンダ効果によるワーク表面に沿う薄膜流を確実に形成することができるようになる。

図１はコアンダ効果を説明する説明図で、図１において、たとえば円筒体Ａの側面に対して、円筒体Ａの中心線上を垂直に膜状の空気噴流ｋが衝突した場合、コアンダ効果により円筒体Ａの全長に亘り円筒体Ａの側面に密着した状態で円筒体Ａを包絡する安定した薄膜流が形成される。従って冷気流を衝突させた場合、コアンダ効果による冷風気流は円筒体Ａに対する熱伝達率をきわめて良好にし、冷却効果を向上させることができる。

またコンベアベルトの両側方向に導出する冷気の排気路を設けたことにより、ワークに衝突する噴流が斜めに傾くことがなく、しかも排気がスムーズにコンベアベルトの両側方に排出され、冷気を発生する冷却器等の吸入側に容易に到達することができる。

本発明装置において、前記スリットノズル上流側に助走区間をもうけることによって、冷気流に整流性をもたせ、流れに方向性を与えることができるとともに、スリットノズルから噴出する際の到達距離を増加することができる。図２はこの原理を説明する説明図であり、図２において、山型のスリットノズルｎは助走区間ｂを有し、ここから噴出した衝突噴流ｋは、コンベアベルトｃ上を搬送されるワークｗに垂直に衝突する。

この際助走区間ｂを有する山形ノズルｎから噴出される衝突噴流ｋは、整流性が良く、流れに方向性があるため、なかなか拡散せず、衝突噴流の到達距離ｈを長くすることができる。これによってたとえスリットノズルからワークまでの距離が離れていても冷気流がワークに衝突可能であるため、冷却効果を維持することができる。

また本発明において、前記送風機から冷気を前記ハウジングの上方空間に供給し、前記上部スリットノズルからワークに噴出した後、前記排気路に排出し、一方冷気の一部を前記コンベアベルトの両側部に開口したダクトを通って下部スリットノズルに導入し、ワークに噴出した後、前記排気路に排出し、同排気路から前記冷却器に戻る冷気の循環経路を形成する。

これによって、ワークに噴出した後の冷気が前記排気路から排出されることによって、ワークに噴出される噴出流又はワーク周辺の雰囲気を乱すことなく、スムーズにコンベアベルトから排出される。

また本発明において、好ましくは、前記排気路を並設された前記スリットノズル間の凹部に形成する。これによって排気路の形成がスリットノズルの配置を阻害することなく、かつ排気路の形成がきわめて容易になると共に、排気がコンベアベルトの両側からスムーズに排気され、冷気流の圧力損失が少なくなる。

また本発明において、コンベアベルトが出入りするハウジングの入口開口部又は出口開口部付近に設置されたスリットノズルのノズル先端部を（同入口開口部と同出口開口部との圧力差に応じて）前記ハウジング中央側に向け斜めに角度をもたせて設置する。即ちハウジングの内部で（ハウジング中央側の）圧力の高いほうから（同入口開口部と同出口開口部側に）低いほうに向かって冷気流が生じ、これによってフリーザ庫外への冷気の吹き出し及びフリーザ庫外の空気の流入が生じる場合がある。そのため前記スリットノズルを発生した冷気流に抗する方向へハウジング中央側に向け斜めに角度をもたせて設置することにより、スリットノズルから噴射される冷風のフリーザ庫外への冷風の吹き出し及び庫外空気の流入を防ぐことが可能になる。前記両開口部での圧力差がある場合、ノズル先端部の角度の方向を斜めに変えることにより空気流入を遮断することが可能になる。

また本発明において、好ましくは、前記スリットノズルを複数個ずつ一体に構成したスリットノズルユニットとする。これによってスリットノズルの製造及び取り付けがきわめて容易になる。さらには上記構成に加えて、好ましくは、前記コンベアベルトの上方に配置された前記スリットノズルユニットを同コンベアベルトの両側方に設けられたフレーム上に載置することにより、洗浄、その他の保守点検の際に、スリットノズルの取り外しがきわめて容易になる。

なお前述のように、スリットノズルのノズル先端を斜めに設置した場合において、スリットノズルユニットをコンベアベルトの両側方に設けられたフレーム上に載置する構成とした場合には、スリットノズルユニットの向きを入れ変えるだけでノズル先端部の斜め方向の向きを簡単に変えることができる。

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ている構成部品の寸法、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。

本発明の第１実施例に係る図３、図４において、１は、好ましくは、断熱性の壁で構成されたハウジングで、コンベアベルト２が出入りする図示しない入口開口部及び出口開口部以外は密閉され、内部で冷却された空気が循環する密閉空間を形成している。３及び４は、冷風サイクルの一部を構成する冷却器及びファンである。

５は、コンベアベルト２の上方空間に設けられた上部スリットノズルユニットで、上部スリットノズル５ａが複数個で一体に構成されている。９は、コンベアベルト２及び上部スリットノズルユニット５等を支持する支柱、１０は、支柱９に装架された縦フレームで、複数の上部スリットノズルユニット５が縦フレーム１０に持ち上げ可能に載置されている。６はコンベアベルト２の下方空間に設けられた下部スリットノズルユニットで、上部スリットノズルユニット５と同様に、複数個の下部スリットノズル６ａが一体となって構成され、支柱９に支持された横フレーム１１に支持されている。

上下スリットノズル５ａ及び６ａは、コンベアベルト２を横切る方向に配置され、ともに山形をなし、図２に示されるように、開口部の上流側に助走区間ｂが設けられている。本発明において、上下スリットノズル５ａ及び６ａは、ワークの種類に応じてエアカーテンを形成するごとく連続した開口を有してもよいし、あるいは連続した開口に断続的にスペーサを配置して断続した噴流を吹き出すようにしてもよい。

冷却器３で発生した冷気流は、ファン４で矢印のように上部スリットノズルユニット５のほうに向けられるが、一部がコンベアベルト２の両側部に配置されたダクト７の開口７ａからダクト７を通って、下部スリットノズルユニット６の下方に配置されたダクト８に導入され、その後下部スリットノズル６ａからコンベアベルト２の下面に向けて吹き出し、コンベアベルト２の下面からワークを冷却する。

なおコンベアベルト２は、本実施例では、熱伝達率の良いスチール製でつくられたスチールベルトであり、熱伝達率が良いため、下方からの冷気流により冷却されて間接的にワークを冷却できるため無孔であるが、代わりに有孔として、冷気流の一部が上方及び下方から同孔を通して流れるようにしてもよい。

かかる第１実施例の装置において、図５に示すように、コンベアベルト２はワークｗを載置して矢印ａ方向に移動する。一方冷却器（クーラ）３で発生した冷気流は、矢印で示すように、ファン４によって上部スリットノズルユニット５に向けられ、上部スリットノズル５ａからコンベアベルト２上のワークｗに向けて垂直方向に衝突噴流ｋを吹き出し、ワークｗを冷却する。冷気流の一部はダクト７の開口７ａからダクト７の内部を通ってダクト８及び下部スリットノズルユニット６を経て下部スリットノズル６ａからコンベアベルト２の下面に向けて垂直方向に衝突噴流ｋを吹き出し、スチールベルト２の下面を冷却することにより間接的にワークｗを冷却する。ワークｗ又はコンベアベルト２の下面にぶつかった噴流は、その後スリットノズル５ａ及び６ａの間に形成された凹部（排気路）１２を通って、図５の矢印ｅで示すように、コンベアベルト２の両側方へ排出される。その後冷排気は、ファン４により再び冷却器３に吸引される。

かかる第１実施例の装置によれば、開口の上流側に助走区間を有する山形の上下スリットノズル５ａ及び６ａにより整流された、流れに方向を有し、到達距離ｈを長くした冷気流ｋをワークｗに対し垂直方向に衝突させるため、コアンダ効果によりワークｗの全長に亘りワークｗの側面に密着した状態でワークｗを包絡する安定した薄膜流を形成することができる。従って冷気流を衝突させた場合、コアンダ効果による冷風気流はワークｗに対する熱伝達率をきわめて良好にし、冷却効果を向上させることができる。

また送風機４から冷気をハウジング１の上方空間に供給し、上部スリットノズル５ａからワークｗに噴出した後、排気路１２に排出し、一方冷気の一部をコンベアベルト２の両側部に設けられたダクト７の開口７ａを通って下部スリットノズル６ａに導入し、ワークｗに噴出した後、排気路１２に排出し、排気路１２から冷却器（クーラ）３に戻る冷気の循環経路を形成したことによって、ワークｗに噴出した後の冷気がワークに噴出される噴出流又はワーク周辺の雰囲気を乱すことなく、スムーズにコンベアベルト２から排出される。

また冷気流の排気路を並設された上下スリットノズル５ａ，６ａ間の凹部１２に形成したことによって、排気路の形成がスリットノズルの配置を阻害することなく、かつきわめて容易になると共に、排気がコンベアベルト２の両側からスムーズに排気され、そのままハウジング１内のオープンスペースを冷却器３までスムーズに循環されるため、冷気流の圧力損失が少なくなるという利点がある。

またスリットノズルを複数個ずつ一体に構成した上下スリットノズルユニット５及び６としたため、スリットノズルの製造及び取り付けがきわめて容易になる。さらにはコンベアベルト２の上方に配置された上部スリットノズルユニット５をコンベアベルト２の両側方に設けられた縦フレーム１０上に取り外し自在に載置することにより、洗浄、その他の保守点検の際に、スリットノズルの取り外しがきわめて容易になるという利点がある。

図６は、本発明装置の第２実施例の一部拡大断面図である。搬送式フリーザのハウジング入口開口部と出口開口部との間に圧力差が生じた場合、ハウジングの内部で圧力の高いほうから低いほうに向かって冷気流が生じ、これによってフリーザ庫外への冷気の吹き出し及びフリーザ庫外の空気の流入が生じる場合がある。この場合、冷風が庫外に洩れて作業者へ悪影響を及ぼしたり、或いは庫外空気が流入して冷却器に霜が付き、冷却性能に悪影響を及ぼしたりする。

本第２実施例は、これを解消するために、図示しない入口開口部から出口開口部２２に向かって冷気流が生じている場合、図６のように、ハウジング２１の出口開口部２２付近に設置された上部スリットノズルユニット２３のスリットノズル先端部２３ａを出口開口部２２側と反対の方向に斜めに角度をもたせて設置する。これによって出口開口部２２からフリーザ庫外への冷風の吹き出し及び入口開口部からの庫外空気の流入を防ぐことが可能になる。なお２３ｂは、出口開口部２２から離れた位置に配置された上部スリットノズルのノズル先端部で、コンベアベルト２５に対し鉛直方向に向けられている。２４は下部スリットノズルユニットで、そのノズル先端部２４ａはコンベアベルト２５に対し鉛直方向に配置されている。ｗはコンベアベルト２５に載置されたワークである。図６（ａ）は、図６のVIａ部分の拡大図である。このように入口開口部及び出口開口部で圧力差がある場合、ノズル先端部の角度を斜め方向に変えることにより冷気の吹き出し及び空気流入を防ぐことが可能になる。

なお上部スリットノズル先端部２３ａに限らず、下部スリットノズル先端部２４ａを斜めに角度をもたせて設置してもよい。また斜めに角度をもたせるスリットノズル列の数は装置の条件に応じて適宜に設定することができる。

本発明によれば、コンベアベルト上を搬送される特に食品類等の製品（ワーク）に対し、衝突噴流により冷気を接触させ、連続冷却ないし連続冷凍可能な搬送式フリーザにおいて、コアンダ効果によりワーク表面に密着した冷気流を形成させてワークの冷却効果を高く維持するとともに、助走区間を有する山形のスリットノズルを用いて、拡散せず到達距離の長い衝突噴流を形成できるようにし、かつ冷気の排気をコンベアベルトの両側方に導出する排気経路を設けて、冷気流の循環をスムーズに行うことができるようにし、併せてハウジング内の各機器の構造を簡素化した有益なフリーザを実現できる。

コアンダ効果の原理を説明する説明図である。 助走区間をもつ山形スリットノズルの効果を説明する斜視図である。 本発明装置の第１実施例を一部を断裁して示す斜視図である。 前記第１実施例を別の角度から視た斜視図である。 前記第１実施例のうちコンベアベルトに当たる衝突噴流の流れを示す斜視図である。 本発明装置の第２実施例を示す一部拡大立面図である。 図６のVIａ部の拡大図である。 従来装置の動作原理を示す概略断面図である。 図７の部分詳細図である。

１ ハウジング
２ コンベアベルト
３ 冷却器
４ ファン
５ 上部スリットノズルユニット
５ａ 上部スリットノズル
６ 下部スリットノズルユニット
６ａ 下部スリットノズル
ｗ ワーク

Claims (3)

1. 入口開口部及び出口開口部を有するハウジングと、同ハウジングの入口開口部及び同出口開口部を通ってワークを搬送するコンベアベルトと、同ハウジング内で冷気を循環させる冷却器及び送風機からなる冷気循環手段と、同ワークに対し冷気の垂直噴流を噴出して同ワークの冷却を行なうスリットノズルとを備えた連続搬送式フリーザにおいて、
   前記コンベアベルトの上方空間及び下方空間夫々に前記ワークを搬送する方向に複数のスリットノズル（以下コンベアベルトの上方空間に配置したスリットノズルを上部スリットノズル、下方空間に配置したスリットノズルを下部スリットノズルという。）を連続的に並設し、噴出後の冷気を同複数のスリットノズル間で前記コンベアベルトの両側方向に導出する排気路を連続的に設け、該排気路及び前記冷却器及び送風機からなる冷気循環手段を介してハウジングの上方空間に冷気が供給されるとともに、
   前記コンベアベルトが出入りするハウジング入口開口部及び出口開口部付近に設置された前記上部スリットノズルのノズル先端部を、前記ハウジング中央側に向け斜めに角度をもたせて設置したことを特徴とする連続搬送式フリーザ。
2. 前記スリットノズルを複数個ずつ一体に構成したスリットノズルユニットとすることを特徴とする請求項１記載の連続搬送式フリーザ。
3. 前記ハウジング入口開口部又は出口開口部付近に設置された夫々のスリットノズルユニットをコンベアベルトの両側方に設けられたフレーム上に載置する構成としたことを特徴とする請求項２記載の連続搬送式フリーザ。

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