JP2016070583A - Ice grain manufacturing method and ice grain manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、氷粒製造方法及び氷粒製造装置に関する。 The present invention relates to an ice grain production method and an ice grain production apparatus.
従来、液状物を液体冷媒中に滴下して粒状アイス（氷粒）を得る装置としては、特許文献１に開示されているような装置が知られている。この装置は、図６に示すように、液体冷媒供給口１０１から供給される液体冷媒Ｚ、例えば液体窒素の流路を形成する樋状の冷媒流路１０２と、該冷媒流路１０２の終端に設けられた分離部１０３と、生成した氷粒Ｔを入れる氷粒容器１０４と、液体冷媒Ｚを循環使用するための冷媒循環手段１０５と、冷媒流路１０２の上流部に設けられた液状物投入手段１０６とから構成されている。 Conventionally, an apparatus as disclosed in Patent Document 1 is known as an apparatus for obtaining granular ice (ice grains) by dropping a liquid material into a liquid refrigerant. As shown in FIG. 6, this apparatus includes a liquid refrigerant Z supplied from a liquid refrigerant supply port 101, for example, a bowl-shaped refrigerant flow path 102 that forms a flow path of liquid nitrogen, and an end of the refrigerant flow path 102. Separation unit 103 provided, ice particle container 104 containing the generated ice particles T, refrigerant circulation means 105 for circulating and using the liquid refrigerant Z, and liquid material input provided upstream of the refrigerant flow channel 102 And means 106.
液体冷媒Ｚ中に滴下された被凍結液Ｌは、低温の液体冷媒Ｚに接触して急冷され、液体冷媒Ｚの流れに伴って下流に流されることになるが、このとき被凍結液Ｌは、液体冷媒Ｚの流れによって回転しながら凍結するので、略完全な球状の氷粒Ｔとなる。このようにして形成された氷粒Ｔは、液体冷媒Ｚの流れに乗って冷媒流路１０２終端の分離部１０３に至り、ここで液体冷媒Ｚは、細い棒の間から液回収容器１０７内に流下して前記冷媒循環手段１０５により循環使用され、生成した氷粒Ｔは、細い棒の上を滑って氷粒容器１０４内に落下し、適宜な手段で回収される。 The to-be-frozen liquid L dripped into the liquid refrigerant Z is brought into contact with the low-temperature liquid refrigerant Z and rapidly cooled, and flows downstream along with the flow of the liquid refrigerant Z. Since it freezes while rotating by the flow of the liquid refrigerant Z, a substantially perfect spherical ice particle T is obtained. The ice particles T thus formed ride on the flow of the liquid refrigerant Z and reach the separation section 103 at the end of the refrigerant flow path 102, where the liquid refrigerant Z enters the liquid recovery container 107 from between the thin rods. The ice particles T that have flowed down and are circulated and used by the refrigerant circulating means 105 slide on a thin rod and fall into the ice particle container 104, and are collected by appropriate means.
上述の従来の装置は、略完全な球状で見栄えが良く、更に、略同等の大きさの氷粒を効率よく多量に製造することができるという点で優れたものであるが、割れや欠けが生じている氷粒も看過できない程度の割合で混在してしまうという問題があった。 The above-mentioned conventional apparatus is excellent in that it has a substantially perfect spherical shape and is good in appearance, and is capable of producing a large amount of ice particles of substantially the same size efficiently. There was a problem that the ice particles that were generated were mixed at a rate that could not be overlooked.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、割れや欠けのある氷粒が発生してしまうことを大幅に抑制することができる氷粒製造方法及び氷粒製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an ice particle manufacturing method and an ice particle manufacturing apparatus capable of greatly suppressing the generation of ice particles having cracks and chips. The purpose is to provide.
本発明の前記目的は、氷粒を製造する氷粒製造方法であって、液状物を液体冷媒中に滴下する滴下ステップと、液体冷媒の作用により、滴下された液状物を冷却して氷粒を生成する第１冷却ステップと、生成した氷粒と液体冷媒とを分離する分離ステップと、液体冷媒と分離された氷粒を液体冷媒に接触させることなく保持する保持ステップと、前記保持された氷粒を液体冷媒中に再度浸漬させて、前記氷粒を冷却する第２冷却ステップと、を備える氷粒製造方法により達成される。 The object of the present invention is an ice particle manufacturing method for manufacturing ice particles, a dropping step of dropping a liquid material into a liquid refrigerant, and cooling the dropped liquid material by the action of the liquid refrigerant to cool the ice particles. A first cooling step for generating the ice particles, a separation step for separating the generated ice particles and the liquid refrigerant, a holding step for holding the ice particles separated from the liquid refrigerant without contacting the liquid refrigerant, and the holding A second cooling step of immersing the ice particles again in the liquid refrigerant to cool the ice particles is achieved by an ice particle manufacturing method.
また、上記氷粒製造方法において、前記保持ステップは、液体冷媒が貯留される貯留部の上方において氷粒を保持することが好ましい。 In the ice grain manufacturing method, it is preferable that the holding step holds the ice grains above a storage portion in which the liquid refrigerant is stored.
また、前記保持ステップは、１秒〜３０秒の間、氷粒を保持することが好ましい。 The holding step preferably holds ice particles for 1 to 30 seconds.
また、前記第１冷却ステップは、滴下された液状物の少なくとも外表面領域を凍結させることが好ましい。 The first cooling step preferably freezes at least the outer surface region of the dropped liquid material.
また、前記第１冷却ステップは、流路内を流れる液体冷媒中において行われることが好ましい。 The first cooling step is preferably performed in a liquid refrigerant flowing in the flow path.
また、前記第２冷却ステップは、前記流路内を流下した液体冷媒が貯留される貯留部において行われることが好ましい。 In addition, it is preferable that the second cooling step is performed in a storage portion in which the liquid refrigerant that has flowed down in the flow path is stored.
また、本発明の前記目的は、液体冷媒中に液状物を滴下して氷粒を製造する氷粒製造装置であって、液体冷媒が流れる流路と、前記流路に液状物を滴下するノズル部と、前記流路の下流部に配置され、前記流路における液体冷媒の作用により生成された氷粒と液体冷媒とを分離する分離部と、液体冷媒と分離された氷粒を液体冷媒に接触させることなく保持する保持部と、前記保持部の下方に配置され、液体冷媒が貯留される貯留部とを備えており、前記保持部に保持される氷粒を、前記貯留部に貯留される液体冷媒に浸漬可能に構成される氷粒製造装置により達成される。 In addition, the object of the present invention is an ice particle manufacturing apparatus for manufacturing ice particles by dropping a liquid material into a liquid refrigerant, wherein the flow channel through which the liquid refrigerant flows and a nozzle for dropping the liquid material into the flow channel And a separation unit that is disposed downstream of the flow path and separates the ice particles generated by the action of the liquid refrigerant in the flow path from the liquid refrigerant, and the ice particles separated from the liquid refrigerant as the liquid refrigerant A holding unit that holds the liquid refrigerant without contacting it; and a storage unit that is disposed below the holding unit and stores the liquid refrigerant. The ice particles held in the holding unit are stored in the storage unit. This is achieved by an ice grain manufacturing apparatus configured so as to be immersed in a liquid refrigerant.
本発明によれば、割れや欠けのある氷粒が発生してしまうことを大幅に抑制することができる氷粒製造方法及び氷粒製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ice-particle manufacturing method and ice-particle manufacturing apparatus which can suppress significantly that the ice particle with a crack and a chip | tip can generate | occur | produce can be provided.
以下、本発明に係る氷粒製造方法について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る氷粒製造方法が備える工程を示すブロック図である。本発明に係る氷粒製造方法は、例えば、水、ミルク、シロップ、コーヒー、各種ジュースといった液状物を凍結させて氷粒を製造する方法であり、図１のブロック図に示すように、滴下ステップＳ１と、第１冷却ステップＳ２と、分離ステップＳ３と、保持ステップＳ４と、第２冷却ステップＳ５とを備えている。 Hereinafter, the ice grain manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating steps included in an ice grain manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The ice grain production method according to the present invention is a method for producing ice grains by freezing liquid materials such as water, milk, syrup, coffee, and various juices. As shown in the block diagram of FIG. S1, first cooling step S2, separation step S3, holding step S4, and second cooling step S5 are provided.
滴下ステップＳ１は、上述のような液状物を液体冷媒中に滴下する工程である。この滴下ステップＳ１においては、液状物を液滴として液体冷媒中に滴下できる手段であれば、どのような構成のものでも使用することができる。 The dropping step S1 is a step of dropping the liquid material as described above into the liquid refrigerant. In this dropping step S1, any configuration can be used as long as it is a means capable of dropping a liquid material into the liquid refrigerant as a droplet.
第１冷却ステップＳ２は、液体冷媒の作用により、滴下された液状物を冷却して氷粒を生成する工程である。液体冷媒としては、滴下された液状物を急速に冷却（凍結）できるものであればよく、液体窒素や液体空気等の各種低温液化ガスを用いることができ、製造する氷粒が食品関係製品である場合には、食品衛生上無害のものを用いればよい。また、この第１冷却ステップＳ２は、滴下された液状物の少なくとも外表面領域を凍結させることができるように構成することが好ましい。また、第１冷却ステップＳ２においては、滴下された液状物を急速に冷却できる手段であれば、どのような構成のものでも使用することができるが、例えば、液体冷媒が流れる流路を冷却手段として用い、当該流路内を流れる液体冷媒中において、第１冷却ステップＳ２が行われるように構成することが好ましい。 The first cooling step S2 is a step of generating ice particles by cooling the dropped liquid material by the action of the liquid refrigerant. Any liquid refrigerant may be used as long as it can rapidly cool (freeze) the dropped liquid, and various low-temperature liquefied gases such as liquid nitrogen and liquid air can be used. In some cases, a food-sanitary one may be used. The first cooling step S2 is preferably configured so that at least the outer surface region of the dropped liquid material can be frozen. Further, in the first cooling step S2, any configuration can be used as long as it can rapidly cool the dropped liquid material. For example, the flow path through which the liquid refrigerant flows is a cooling unit. It is preferable that the first cooling step S2 is performed in the liquid refrigerant flowing through the flow path.
分離ステップＳ３は、生成した氷粒と液体冷媒とを分離する工程である。この分離ステップＳ３においては、液体冷媒中から氷粒を取出し両者を分離できる手段であれば、どのような形態の手段を採用してもよい。また、上記第１冷却ステップＳ２から分離ステップＳ３に移行するタイミングは、滴下ステップＳ１にて滴下される液状物の大きさによって変動するものではあるが、例えば、第１冷却ステップＳ２において生成される氷粒の直径が、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であれば、液状物が液体冷媒中に滴下されてから氷粒を液体冷媒から分離するまでの時間を３秒〜１５秒間に設定することが好ましい。 Separation step S3 is a process of separating the generated ice particles from the liquid refrigerant. In this separation step S3, any form of means may be adopted as long as it is a means capable of taking out ice particles from the liquid refrigerant and separating them. Further, the timing of shifting from the first cooling step S2 to the separation step S3 varies depending on the size of the liquid material dropped in the dropping step S1, but is generated in the first cooling step S2, for example. If the diameter of the ice particles is in the range of 3 mm to 10 mm, for example, the time from when the liquid material is dropped into the liquid refrigerant until the ice particles are separated from the liquid refrigerant may be set to 3 seconds to 15 seconds. preferable.
保持ステップＳ４は、液体冷媒と分離された氷粒を液体冷媒に接触させることなく保持する工程である。この保持ステップＳ４において、氷粒を保持する手段としては、液体冷媒から氷粒を分離できる状態を維持できる手段であれば、どのような形態の手段を採用してもよい。また、この保持ステップＳ４は、液体冷媒が貯留される貯留部の上方において氷粒を保持し、液体冷媒からの冷気が、保持される氷粒の周囲に存在する環境下で行われることが好ましい。また、保持ステップＳ４は、１秒〜３０秒の間、氷粒を保持するように設定することが好ましい。 The holding step S4 is a step of holding the ice particles separated from the liquid refrigerant without contacting the liquid refrigerant. In the holding step S4, any means may be used as the means for holding the ice particles as long as it can maintain the state in which the ice particles can be separated from the liquid refrigerant. In addition, the holding step S4 is preferably performed in an environment in which ice particles are held above the storage portion in which the liquid refrigerant is stored, and cold air from the liquid refrigerant exists around the ice particles to be held. . The holding step S4 is preferably set so as to hold ice particles for 1 to 30 seconds.
第２冷却ステップＳ５は、上記保持ステップＳ４において保持された氷粒を液体冷媒中に再度浸漬させて氷粒を冷却し、氷粒の外表面領域の温度と中央部領域の温度が略同一となるように完全凍結（完全硬化）させる工程である。この第２冷却ステップＳ５においては、液体冷媒を用いて氷粒を再度冷却できるような手段であれば、どのような形態の手段を採用してもよい。例えば、液体冷媒が貯留される貯留部を冷却手段として用い、保持ステップＳ４において保持される氷粒を当該貯留部に浸漬させて、第２冷却ステップＳ５における冷却を行うことができる。また、例えば、上記のように、第１冷却ステップＳ２において、液体冷媒が流れる流路を冷却手段として採用する場合には、当該流路内を流下した液体冷媒を貯留できるように貯留部を構成し、このような貯留部内の液体冷媒中に氷粒を再度浸漬させることにより第２冷却ステップＳ５を行うように構成してもよい。また、第２冷却ステップＳ５において氷粒を冷却する時間は、第１冷却ステップＳ２で冷却された氷粒の大きさによって変動するものではあるが、例えば、第１冷却ステップＳ２において生成される氷粒の直径が、例えば、３〜１０ｍｍの範囲であれば、第２冷却ステップＳ５での冷却時間を５秒以上に設定することが好ましい。 In the second cooling step S5, the ice particles held in the holding step S4 are immersed again in the liquid refrigerant to cool the ice particles, and the temperature of the outer surface region of the ice particles and the temperature of the central region are substantially the same. This is a step of complete freezing (complete curing). In the second cooling step S5, any form of means may be adopted as long as it is means that can cool the ice particles again using the liquid refrigerant. For example, it is possible to perform cooling in the second cooling step S5 by using a storage part in which the liquid refrigerant is stored as a cooling unit and immersing the ice particles held in the holding step S4 in the storage part. Further, for example, as described above, in the first cooling step S2, when the flow path through which the liquid refrigerant flows is employed as the cooling means, the storage unit is configured to store the liquid refrigerant that has flowed down in the flow path. However, the second cooling step S5 may be performed by immersing the ice particles again in the liquid refrigerant in the storage section. The time for cooling the ice particles in the second cooling step S5 varies depending on the size of the ice particles cooled in the first cooling step S2. For example, the ice generated in the first cooling step S2 If the diameter of the grains is, for example, in the range of 3 to 10 mm, it is preferable to set the cooling time in the second cooling step S5 to 5 seconds or more.
上述の第２冷却ステップＳ５が完了した後、氷粒を液体冷媒から取り出し、例えば製品用の容器内に氷粒を収納する工程等の後工程に供される。 After the above-described second cooling step S5 is completed, the ice particles are taken out from the liquid refrigerant and used for a subsequent process such as a process of storing the ice particles in a product container.
本発明に係る氷粒製造方法は、滴下された液状物を冷却する工程を２段階に分け、各冷却工程の間に氷粒を徐冷する時間を設けるように構成している。具体的には、第１冷却ステップＳ２を経た後、液体冷媒から氷粒を分離し、その状態を所定時間保持する保持ステップＳ４を備え、その後、再度液体冷媒により氷粒を冷却する第２冷却ステップＳ５を備えるように構成している。このような構成により、製造される氷粒に割れや欠け等の欠陥が発生することを極めて大幅に抑制することが可能となる。割れや欠け等の欠陥が発生することを抑制できる理由は、以下のようなメカニズムによるものと考えられる。すなわち、第１冷却ステップＳ２を経ることにより滴下された液状物の少なくとも外表面領域が凍結された氷粒を、保持ステップＳ４において、所定時間、液体冷媒に接触しない状態に維持して、第１冷却ステップＳ２により急冷されて凍結した氷粒の外表面領域の冷熱が、氷粒の中央部に伝わる時間を設けることができる。これにより、氷粒の外表面領域の温度は上昇する一方、氷粒の中央部の温度が低下することとなる。つまり、氷粒の外表面領域の温度と、中央部領域の温度との温度差を小さくすることが可能となる。この結果、第２冷却ステップＳ５により氷粒を完全凍結させる際に、氷粒に対して付加される熱衝撃が緩和され、割れや欠けといった欠陥が氷粒に発生しないものと考えられる。 The ice grain manufacturing method according to the present invention is configured to divide the process of cooling the dropped liquid substance into two stages, and to provide time for gradually cooling the ice grains between each cooling process. Specifically, after passing through the first cooling step S2, it is provided with a holding step S4 for separating the ice particles from the liquid refrigerant and holding the state for a predetermined time, and then cooling the ice particles again with the liquid refrigerant. Step S5 is provided. With such a configuration, it is possible to significantly suppress the occurrence of defects such as cracks and chips in the produced ice particles. The reason why the occurrence of defects such as cracks and chips can be suppressed is considered to be due to the following mechanism. That is, the ice particles in which at least the outer surface region of the liquid material dripped by passing through the first cooling step S2 is frozen are maintained in a state not in contact with the liquid refrigerant for a predetermined time in the holding step S4. It is possible to provide a time for the cold heat of the outer surface region of the ice particles that have been quenched and frozen in the cooling step S2 to be transmitted to the center of the ice particles. As a result, the temperature of the outer surface area of the ice particles increases, while the temperature of the central part of the ice particles decreases. That is, it is possible to reduce the temperature difference between the temperature of the outer surface region of the ice particles and the temperature of the central region. As a result, it is considered that when the ice particles are completely frozen in the second cooling step S5, the thermal shock applied to the ice particles is relaxed, and defects such as cracks and chips do not occur in the ice particles.
また、上述のように、保持ステップＳ４は、液体冷媒が貯留される貯留部の上方において氷粒を保持し、液体冷媒からの冷気が、保持される氷粒の周囲に存在する環境下で行われるように構成することが好ましい。このような構成を採用することにより、保持ステップＳ４において保持される氷粒の外表面領域が急激に温度上昇することを抑制することができ、第２冷却ステップＳ５後の氷粒において、割れや欠けといった欠陥が発生することをより確実に抑制することが可能となる。 Further, as described above, the holding step S4 is performed in an environment in which ice particles are held above the storage portion in which the liquid refrigerant is stored, and cold air from the liquid refrigerant exists around the ice particles to be held. It is preferable to configure so that the By adopting such a configuration, it is possible to suppress a rapid increase in temperature of the outer surface area of the ice particles held in the holding step S4, and in the ice particles after the second cooling step S5, cracks and It is possible to more reliably suppress the occurrence of defects such as chipping.
また、本発明に係る氷粒製造方法において、液体冷媒が流れる流路を冷却手段として用い、当該流路内を流れる液体冷媒中において、第１冷却ステップＳ２が行われるように構成する場合、生成される氷粒同士が固着することなく、また、略完全な球状とすることができる。具体的に説明すると、滴下ステップＳ１により滴下された液状物（液滴状の液状物）は、低温の液体冷媒に接触して急冷され、冷却されながら一旦液中に沈み、ある程度冷却されると液面に浮上し、液体冷媒の流れに伴って下流に流されることとなり、次に滴下される液滴状の液状物との間には、一定の距離が形成されるため、氷粒同士が固着することを防止することができる。また、滴下された液状物は、液体冷媒の流れによって回転しながら凍結するため、略完全な球状の氷粒が生成されることとなる。 Further, in the ice particle manufacturing method according to the present invention, when the flow path through which the liquid refrigerant flows is used as a cooling means and the first cooling step S2 is performed in the liquid refrigerant flowing through the flow path, The formed ice particles do not adhere to each other and can be made into a substantially perfect sphere. More specifically, when the liquid material (droplet-like liquid material) dropped in the dropping step S1 is brought into contact with a low-temperature liquid refrigerant and rapidly cooled, and once cooled, it sinks into the liquid and is cooled to some extent. It floats on the liquid surface and flows downstream with the flow of the liquid refrigerant, and since a certain distance is formed between the liquid droplets that are dropped next, the ice particles It can prevent sticking. Further, since the dropped liquid substance is frozen while rotating by the flow of the liquid refrigerant, substantially perfect spherical ice particles are generated.
次に、上述の本発明に係る氷粒製造方法により氷粒を製造するために使用することができる好適な氷粒製造装置の一例について説明する。図２は、この氷粒製造装置１の概略構成図である。なお、構成の理解を容易ならしめるために、各構成要素を実寸比ではなく部分的に拡大又は縮小して示している。 Next, an example of a suitable ice grain production apparatus that can be used for producing ice grains by the above-described ice grain production method according to the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the ice grain manufacturing apparatus 1. In addition, in order to make an understanding of a structure easy, each component is shown partially expanded or reduced rather than an actual size ratio.
図２に示すように、氷粒製造装置１は、液状物供給部２と、冷媒流路３と、冷媒供給部４と、分離部５と、貯留部６と、冷媒循環手段７と、保持部８とを備え、液体冷媒中に液状物を滴下して氷粒Ｔを製造する装置である。液状物供給部２は、例えば、水、ミルク、シロップ、コーヒー、各種ジュースといった液状物を、冷媒流路３を流れる液体冷媒中に滴下する上述の滴下ステップＳ１を行う手段である。この液状物供給部２は、水やミルク等の液状物Ｌを貯留するタンク２１と、当該タンク２１の下方に配置され液状物Ｌを液滴として滴下する滴下部２２とを備えている。滴下部２２は、所定の孔径を有する貫通孔が側面に形成されたパイプ状体を横向き配置するようにして構成され、配管２３を介してタンク２１の底部と連通している。なお、滴下部２２は、側面に形成された貫通孔が、下方を向き、冷媒流路３を流れる液体冷媒Ｚ中に当該貫通孔から滴下された液滴Ｌが落下するように配置されている。また、配管２３の途中には流量制御弁２４が設けられており、この流量制御弁２４の開度調節により貫通孔から滴下される液状物Ｌの量を適宜変更できるように構成されている。また、液状物Ｌを貯留するタンク２１内に、貯留される液状物Ｌの液面位置を検出する液面調整計（図示せず）を設けると共に、タンク２１内に液状物Ｌを追加供給する手段（図示せず）を設け、当該液面調整計が検出する液面位置情報に基づいて、自動的にタンク２１内に貯留される液状物Ｌの量が一定となるように構成してもよい。 As shown in FIG. 2, the ice particle manufacturing apparatus 1 includes a liquid material supply unit 2, a refrigerant flow channel 3, a refrigerant supply unit 4, a separation unit 5, a storage unit 6, a refrigerant circulation unit 7, and a holding unit. And an apparatus for producing ice particles T by dropping a liquid material into the liquid refrigerant. The liquid material supply unit 2 is means for performing the above-described dropping step S <b> 1 for dropping a liquid material such as water, milk, syrup, coffee, and various juices into the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path 3. The liquid material supply unit 2 includes a tank 21 that stores a liquid material L such as water or milk, and a dropping unit 22 that is disposed below the tank 21 and drops the liquid material L as droplets. The dripping part 22 is configured such that a pipe-like body having a through-hole having a predetermined hole diameter formed on a side surface is disposed sideways, and communicates with the bottom of the tank 21 via a pipe 23. In addition, the dripping part 22 is arrange | positioned so that the through-hole formed in the side surface may face downward, and the droplet L dripped from the said through-hole falls in the liquid refrigerant Z which flows through the refrigerant flow path 3. . A flow rate control valve 24 is provided in the middle of the pipe 23 so that the amount of the liquid material L dripped from the through hole can be appropriately changed by adjusting the opening degree of the flow rate control valve 24. Further, a liquid level adjuster (not shown) for detecting the liquid level position of the stored liquid material L is provided in the tank 21 for storing the liquid material L, and the liquid material L is additionally supplied into the tank 21. Means (not shown) may be provided so that the amount of the liquid substance L stored in the tank 21 automatically becomes constant based on the liquid level position information detected by the liquid level adjuster. Good.
冷媒流路３は、滴下された液状物Ｌを急速に冷却（凍結）できる液体窒素や液体空気等の各種低温液化ガス（液体冷媒Ｚ）が流れる樋状の流路であり、液体冷媒Ｚの作用により、滴下された液状物Ｌを冷却して氷粒Ｔを生成する上述の第１冷却ステップＳ２を行うための手段である、冷媒流路３は、当該流路３を流れる液体冷媒Ｚと、液状物供給部２の滴下部２２から滴下された液滴状の液状物Ｌとを十分に接触させることができる液深さを形成できる流路深さを有するように構成されている。また、滴下された液状物Ｌの少なくとも外表面領域を凍結することができる流路長さを有するように構成されている。 The refrigerant flow path 3 is a bowl-shaped flow path through which various low-temperature liquefied gases (liquid refrigerant Z) such as liquid nitrogen and liquid air that can rapidly cool (freeze) the dropped liquid substance L. The refrigerant flow path 3, which is a means for performing the first cooling step S <b> 2 described above that cools the dropped liquid substance L by action to generate the ice particles T, includes the liquid refrigerant Z flowing through the flow path 3. The liquid material supply unit 2 is configured to have a flow path depth that can form a liquid depth that can sufficiently contact the liquid L in the form of droplets dropped from the dropping unit 22 of the liquid supply unit 2. Moreover, it is comprised so that it may have the flow path length which can freeze at least the outer surface area | region of the dripped liquid substance L. FIG.
冷媒供給部４は、冷媒流路３の上流側に配置され、後述の冷媒循環手段７の作用により循環される液体冷媒Ｚを冷媒流路３に吐出して供給する部材である。 The refrigerant supply unit 4 is a member that is disposed on the upstream side of the refrigerant flow path 3 and discharges and supplies the liquid refrigerant Z circulated by the action of the refrigerant circulation means 7 described later to the refrigerant flow path 3.
分離部５は、冷媒流路３の下流部に配置され、当該流路３における液体冷媒Ｚの作用により生成された氷粒Ｔと液体冷媒Ｚとを分離する上述の分離ステップＳ３を行うための手段である。この分離部５としては、例えば、金網等のメッシュ部材、或いは、パンチ穴が複数形成された板状体、或いは、多数の細い棒を液体冷媒Ｚの流れ方向に略平行に配列して構成したものを利用することができる。また、分離部５は、その上に氷粒Ｔが残存するようにするために、網目の大きさや、パンチ穴の大きさ、棒同士の間隔は、氷粒Ｔの大きさよりも小さくなるように構成されている。また、本実施形態においては、冷媒流路３から導かれ、液体冷媒Ｚと分離された氷粒Ｔが、分離部５の上を滑って保持部８に導かれるようにするために、保持部８側の端部が下方となるように傾斜して配置されている。 The separation unit 5 is disposed in the downstream portion of the refrigerant flow path 3 and performs the above-described separation step S3 for separating the ice particles T generated by the action of the liquid refrigerant Z and the liquid refrigerant Z in the flow path 3. Means. As the separation unit 5, for example, a mesh member such as a wire mesh, a plate-like body in which a plurality of punch holes are formed, or a large number of thin rods are arranged substantially parallel to the flow direction of the liquid refrigerant Z. Things can be used. Further, in order to allow the ice particles T to remain on the separating portion 5, the size of the mesh, the size of the punch holes, and the interval between the bars are made smaller than the size of the ice particles T. It is configured. Further, in the present embodiment, in order to allow the ice particles T guided from the refrigerant flow path 3 and separated from the liquid refrigerant Z to slide on the separation unit 5 and be guided to the holding unit 8, the holding unit It is arranged so as to be inclined so that the end on the 8 side is downward.
貯留部６は、分離部５の下方に配置される容器状部材であり、冷媒流路３を流下し、分離部５を介して下方に落下してくる液体冷媒Ｚを貯留できるように構成されている。 The storage unit 6 is a container-like member disposed below the separation unit 5, and is configured to store the liquid refrigerant Z flowing down the refrigerant flow path 3 and falling downward via the separation unit 5. ing.
冷媒循環手段７は、配管７１と、液ポンプ７２とを備えており、貯留部６内の液体冷媒Ｚを液ポンプの吸引作用により、冷媒供給部４に循環できるように構成されている。なお、この循環経路のいずれか一つには、使用する液体冷媒Ｚを補給する冷媒補給経路が設けられている。 The refrigerant circulation means 7 includes a pipe 71 and a liquid pump 72, and is configured to circulate the liquid refrigerant Z in the storage unit 6 to the refrigerant supply unit 4 by the suction action of the liquid pump. Note that any one of the circulation paths is provided with a refrigerant supply path for supplying the liquid refrigerant Z to be used.
保持部８は、液体冷媒Ｚと分離された氷粒Ｔを液体冷媒Ｚに接触させることなく保持する上記保持ステップＳ４を行うための手段であり、本実施形態においては、籠状容器８１を備えている。この籠状容器８１としては、例えば、金網等のメッシュ部材を用いて容器状に形成したものや、パンチ穴が複数形成された板状体を用いて容器状に形成したものを好適に使用することができる。また、保持部８（籠状容器８１）は、氷粒Ｔを収容できるように、網目の大きさやパンチ穴の大きさが、氷粒Ｔの大きさよりも小さくなるように構成されている。また、この保持部８は、例えば、貯留部６を構成する容器状部材の上方に着脱自在に設置できるように構成することが好ましい。例えば、図２に示すように、貯留部６において対向配置される一対の上端縁６１，６１の間に橋渡して籠状容器８１を載置できるように、籠状容器８１の上部に、一対の載置用部材８２，８２を設けるように構成することが好ましい。なお、一方の載置用部材８２は、人が把持する取っ手としての機能を付与できるような形態に構成することが好ましい。また、保持部８の底面と貯留部６に貯留される液体冷媒Ｚの液面との間に所定の間隔が形成され、保持部８に収容される氷粒Ｔが、貯留部６内の液体冷媒Ｚと直接的に接触しないように、保持部８の大きさ（例えば、籠状容器８１の深さ）が設定されている。また、保持部８は、分離部５上を滑って導かれる氷粒Ｔをダイレクトに収容することができるように、籠状容器８１の開口の上方に分離部５の傾斜下方端が配置されるように設置されている。 The holding unit 8 is a means for performing the holding step S4 for holding the ice particles T separated from the liquid refrigerant Z without contacting the liquid refrigerant Z. In the present embodiment, the holding unit 8 includes a bowl-shaped container 81. ing. As this bowl-shaped container 81, for example, a container formed using a mesh member such as a wire mesh or a container formed using a plate-like body formed with a plurality of punch holes is preferably used. be able to. In addition, the holding unit 8 (the bowl-shaped container 81) is configured such that the size of the mesh and the size of the punch holes are smaller than the size of the ice particles T so that the ice particles T can be accommodated. Moreover, it is preferable to comprise this holding | maintenance part 8 so that it can install detachably above the container-shaped member which comprises the storage part 6, for example. For example, as shown in FIG. 2, a pair of bowl-shaped containers 81 are placed on the upper part of the bowl-shaped container 81 so that the bowl-shaped container 81 can be placed across a pair of upper end edges 61, 61 arranged to face each other in the storage unit 6. It is preferable that the mounting members 82 are provided. In addition, it is preferable to comprise the one mounting member 82 in the form which can provide the function as a handle which a person holds. In addition, a predetermined interval is formed between the bottom surface of the holding unit 8 and the liquid level of the liquid refrigerant Z stored in the storage unit 6, and the ice particles T stored in the holding unit 8 are liquid in the storage unit 6. The size of the holding portion 8 (for example, the depth of the bowl-shaped container 81) is set so as not to directly contact the refrigerant Z. In addition, the holding unit 8 has an inclined lower end of the separating unit 5 disposed above the opening of the bowl-shaped container 81 so that the ice particles T guided by sliding on the separating unit 5 can be directly accommodated. It is installed as follows.
上記のような構成の氷粒製造装置１の作動について以下説明する。まず、冷媒循環手段７の液ポンプ７２を作動させ、液体冷媒Ｚが、冷媒供給部４、冷媒流路３、分離部５、貯留部６、配管７１、液ポンプ７２、冷媒供給部４の順に循環する循環流れ（図２中の矢印で示す流れ）を生成する。 The operation of the ice grain manufacturing apparatus 1 configured as described above will be described below. First, the liquid pump 72 of the refrigerant circulating means 7 is operated, and the liquid refrigerant Z is in the order of the refrigerant supply unit 4, the refrigerant flow path 3, the separation unit 5, the storage unit 6, the pipe 71, the liquid pump 72, and the refrigerant supply unit 4. A circulating flow (flow indicated by an arrow in FIG. 2) is generated.
次に、液状物供給部２を介して水やミルクといった液状物Ｌを液滴として、冷媒流路３を流れる液体冷媒Ｚ中に滴下する。滴下された液滴状の液状物Ｌは、低温の液体冷媒Ｚに接触して急冷され、冷却されながら一旦液中に沈み、ある程度冷却されると液面に浮上し、液体冷媒Ｚの流れに伴って下流に流される。このとき液滴状の液状物Ｌは、液体冷媒Ｚの流れによって回転しながら凍結するので、略完全な球状の氷粒Ｔが生成される。なお、液状物供給部２からは順次液滴状の液状物Ｌが滴下されるが、滴下された液滴Ｌは、液体冷媒Ｚの流れに乗って下流側に移動するため、次に滴下される液滴状の液状物Ｌとの間には、一定の距離が形成され、氷粒Ｔ同士が固着することが防止される。 Next, a liquid material L such as water or milk is dropped as liquid droplets via the liquid material supply unit 2 into the liquid refrigerant Z flowing through the refrigerant flow path 3. The dropped droplet-like liquid substance L comes into contact with the low-temperature liquid refrigerant Z, is rapidly cooled, sinks into the liquid once while being cooled, and floats to the liquid surface when cooled to some extent, and flows into the liquid refrigerant Z flow. Along with this, it flows downstream. At this time, the liquid L in the form of droplets is frozen while rotating by the flow of the liquid refrigerant Z, so that a substantially perfect spherical ice particle T is generated. Although liquid droplets L are sequentially dropped from the liquid material supply unit 2, the dropped liquid droplets L move on the flow side of the liquid refrigerant Z and are then dropped. A certain distance is formed between the liquid droplets L and the ice particles T are prevented from sticking to each other.
液体冷媒Ｚ中の氷粒Ｔは、冷媒流路３の終端に配置される分離部５に至り、ここで液体冷媒Ｚは、網目やパンチ穴、棒同士の間隔といった分離部５の孔部を介して貯留部６に流下して冷媒循環手段７により循環使用される。また、分離部５において液体冷媒Ｚと分離された氷粒Ｔは、分離部５の上を滑って保持部８に収容される。この保持部８においては、所定時間、氷粒Ｔが液体冷媒Ｚと直接接しない状態で保持される。 The ice particles T in the liquid refrigerant Z reach the separation part 5 disposed at the end of the refrigerant flow path 3, where the liquid refrigerant Z passes through the holes of the separation part 5 such as meshes, punch holes, and intervals between the bars. Then, it flows down to the storage section 6 and is circulated and used by the refrigerant circulation means 7. Further, the ice particles T separated from the liquid refrigerant Z in the separation unit 5 slide on the separation unit 5 and are accommodated in the holding unit 8. In the holding unit 8, the ice particles T are held in a state where they are not in direct contact with the liquid refrigerant Z for a predetermined time.
次に、保持部８内に収容された氷粒Ｔを、液体冷媒Ｚ中に再度浸漬させて、氷粒Ｔの２回目の冷却を行う（上述の第２冷却ステップＳ５に対応）。具体的には、本実施形態の場合、保持部８に設けられる一方の載置用部材８２を把持して保持部８を持ち上げ、例えば、図３に示すように、貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に設置されているメッシュ状容器６２内に氷粒Ｔを移し替えることにより行う。この移し替えにより、氷粒Ｔは、貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に浸漬され冷却されることになる。 Next, the ice particles T accommodated in the holding unit 8 are immersed again in the liquid refrigerant Z, and the ice particles T are cooled for the second time (corresponding to the second cooling step S5 described above). Specifically, in the case of the present embodiment, one holding member 82 provided in the holding unit 8 is gripped to lift the holding unit 8, for example, as shown in FIG. 3, the liquid refrigerant in the storage unit 6. This is performed by transferring the ice particles T into the mesh container 62 installed in Z. By this transfer, the ice particles T are immersed in the liquid refrigerant Z in the storage unit 6 and cooled.
次いで、液体冷媒Ｚ中に設置されているメッシュ状容器６２内において所定時間冷却され、氷粒Ｔの外表面領域及び中央部領域の温度が略同一となり完全凍結されたタイミングで、貯留部６内に設置されているメッシュ状容器６２を取り出して、当該容器６２から氷粒Ｔを適宜な手段で回収する。 Subsequently, the inside of the storage unit 6 is cooled at a timing when the inside of the mesh container 62 installed in the liquid refrigerant Z is cooled for a predetermined time and the temperatures of the outer surface region and the central region of the ice particles T become substantially the same and completely frozen. The mesh container 62 installed in the container is taken out, and the ice particles T are collected from the container 62 by an appropriate means.
本発明に係る氷粒製造装置１は、滴下された液状物Ｌを冷却する工程を２段階に分けるための保持部８を備えるように構成しているため、製造される氷粒Ｔに割れや欠け等の欠陥が発生することを極めて大幅に抑制することが可能となる。ここで、本実施形態に係る氷粒製造装置１により製造した氷粒Ｔを示す画像を図４に示す。また、従来の氷粒製造装置により製造した氷粒Ｔを示す画像を図５に示す。図４及び図５から、本実施形態に係る氷粒製造装置１により製造した氷粒Ｔは、ほとんど全てが綺麗な球状で割れや欠け等は発生していないのに対し、従来の装置により製造した氷粒Ｔにおいては、割れや欠けが発生しているものが多数存在することが分かる。なお、割れや欠け等の欠陥が発生することを抑制できる理由は、以下のようなメカニズムによるものと考えられる。すなわち、冷媒流路３において急冷された氷粒Ｔを、保持部８において、所定時間、液体冷媒Ｚに接触しない状態に維持することにより、急冷されて凍結した氷粒Ｔの外表面領域の冷熱が氷粒Ｔの中央部に伝えることができる。つまり、氷粒Ｔの外表面領域の温度は上昇する一方、氷粒Ｔの中央部の温度は低下することとなり、氷粒Ｔの外表面領域の温度と、中央部領域の温度との温度差が小さくなる。この結果、保持部８内の氷粒Ｔを貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に配置されるメッシュ状容器６２内に移し替えて、再度の冷却を行い完全凍結させる際に、氷粒Ｔに対して付加される熱衝撃が緩和され、割れや欠けといった欠陥が氷粒Ｔに発生しないものと考えられる。 Since the ice particle manufacturing apparatus 1 according to the present invention is configured to include the holding unit 8 for dividing the process of cooling the dropped liquid substance L into two stages, the ice particles T to be manufactured are The occurrence of defects such as chipping can be extremely greatly suppressed. Here, the image which shows the ice particle T manufactured with the ice particle manufacturing apparatus 1 which concerns on this embodiment is shown in FIG. Moreover, the image which shows the ice particle T manufactured with the conventional ice particle manufacturing apparatus is shown in FIG. From FIG. 4 and FIG. 5, the ice particles T manufactured by the ice particle manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment are almost all clean and spherical and are not cracked or chipped. It can be seen that there are a large number of cracked and chipped ice particles T. The reason why the occurrence of defects such as cracks and chips can be suppressed is considered to be due to the following mechanism. That is, the ice particles T rapidly cooled in the refrigerant flow path 3 are maintained in a state where they are not in contact with the liquid refrigerant Z for a predetermined time in the holding unit 8, thereby cooling the outer surface region of the ice particles T that are rapidly cooled and frozen. Can be transmitted to the center of the ice particle T. That is, while the temperature of the outer surface region of the ice particle T increases, the temperature of the central portion of the ice particle T decreases, and the temperature difference between the temperature of the outer surface region of the ice particle T and the temperature of the central region. Becomes smaller. As a result, when the ice particles T in the holding unit 8 are transferred into the mesh container 62 disposed in the liquid refrigerant Z in the storage unit 6 and then cooled again and completely frozen, On the other hand, it is considered that the thermal shock applied to the ice particles T is relaxed, and defects such as cracks and chips do not occur in the ice particles T.
また、上記装置構成においては、保持部８を籠状容器８１により構成すると共に、当該籠状容器８１を液体冷媒Ｚが貯留される貯留部６の上方に配置するように構成しているため、貯留部６内の液体冷媒Ｚの冷気が、保持部８に保持される氷粒Ｔの周囲に存在する環境を作り出すことができる。この結果、保持部８において保持される氷粒Ｔの外表面領域が急激に温度上昇することを抑制することができ、２回目の冷却後の氷粒Ｔにおいて、割れや欠けといった欠陥が発生することをより確実に抑制することが可能となる。 Moreover, in the said apparatus structure, while comprising the holding | maintenance part 8 with the bowl-shaped container 81, since the said bowl-shaped container 81 is comprised so that it may arrange | position above the storage part 6 in which the liquid refrigerant Z is stored, An environment in which the cold air of the liquid refrigerant Z in the storage unit 6 exists around the ice particles T held in the holding unit 8 can be created. As a result, it is possible to suppress the temperature of the outer surface region of the ice particles T held in the holding unit 8 from rising rapidly, and defects such as cracks and chips occur in the ice particles T after the second cooling. This can be more reliably suppressed.
以上、本発明に係る氷粒製造方法及び氷粒製造装置１の実施形態について説明したが、これらの具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態において、複数の冷媒流路３を並列に配置して氷粒製造装置１を構成してもよい。このような構成を採用する場合、水やミルク等の液状物Ｌを液滴として滴下する液状物供給部２の滴下部２２も、冷媒流路３のそれぞれに液滴を滴下できるように構成すると共に、分離部５や保持部８も各冷媒流路３に対応させて複数備えるように構成する。 As mentioned above, although embodiment of the ice grain manufacturing method and ice grain manufacturing apparatus 1 concerning this invention was described, these specific structures are not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the ice particle manufacturing apparatus 1 may be configured by arranging a plurality of refrigerant flow paths 3 in parallel. When such a configuration is adopted, the dropping unit 22 of the liquid supply unit 2 that drops the liquid L such as water or milk as droplets is also configured so that the droplets can be dropped into each of the refrigerant flow paths 3. In addition, a plurality of separation sections 5 and holding sections 8 are provided corresponding to each refrigerant flow path 3.
また、上述の氷粒製造装置１の実施形態においては、貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に設置されているメッシュ状容器６２に保持部８内の氷粒Ｔを移し替える作業を、人が保持部８を持ち上げて行うように構成されているが、この作業をオートメーション化して、自動的に保持部８内の氷粒Ｔを液体冷媒Ｚ中のメッシュ状容器６２に移し替えできるように構成してもよい。 Further, in the embodiment of the above-described ice particle production apparatus 1, a person performs an operation of transferring the ice particles T in the holding unit 8 to the mesh container 62 installed in the liquid refrigerant Z in the storage unit 6. Although it is configured to lift and hold the holding unit 8, this operation is automated so that the ice particles T in the holding unit 8 can be automatically transferred to the mesh container 62 in the liquid refrigerant Z. May be.
また、貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に設置されているメッシュ状容器６２に保持部８内の氷粒Ｔを移し替えることにより氷粒Ｔの２回目の冷却を行う代わりに、氷粒Ｔを保持する保持部８自体を貯留部６内の液体冷媒Ｚ中に浸漬させて、氷粒Ｔの２回目の冷却を行うように構成してもよい。 Further, instead of performing the second cooling of the ice particles T by transferring the ice particles T in the holding unit 8 to the mesh container 62 installed in the liquid refrigerant Z in the storage unit 6, the ice particles T The holding unit 8 itself that holds the ice particles may be immersed in the liquid refrigerant Z in the storage unit 6 to cool the ice particles T for the second time.
１ 氷粒製造装置
２ 液状物供給部
２１ タンク
２２ 滴下部
３ 冷媒流路
４ 冷媒供給部
５ 分離部
６ 貯留部
６２ メッシュ状容器
７ 冷媒循環手段
８ 保持部
８１ 籠状容器
８２ 載置用部材
Ｌ 液状物
Ｔ 氷粒
Ｚ 液体冷媒
Ｓ１ 滴下ステップ
Ｓ２ 第１冷却ステップ
Ｓ３ 分離ステップ
Ｓ４ 保持ステップ
Ｓ５ 第２冷却ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ice grain production apparatus 2 Liquid substance supply part 21 Tank 22 Dripping part 3 Refrigerant flow path 4 Refrigerant supply part 5 Separation part 6 Storage part 62 Mesh-like container 7 Refrigerant circulation means 8 Holding part 81 Trap-shaped container 82 Mounting member L Liquid material T Ice particle Z Liquid refrigerant S1 Dropping step S2 First cooling step S3 Separation step S4 Holding step S5 Second cooling step
Claims (7)
液状物を液体冷媒中に滴下する滴下ステップと、
液体冷媒の作用により、滴下された液状物を冷却して氷粒を生成する第１冷却ステップと、
生成した氷粒と液体冷媒とを分離する分離ステップと、
液体冷媒と分離された氷粒を液体冷媒に接触させることなく保持する保持ステップと、
前記保持された氷粒を液体冷媒中に再度浸漬させて、前記氷粒を冷却する第２冷却ステップと、を備える氷粒製造方法。 An ice grain production method for producing ice grains,
A dropping step of dropping the liquid material into the liquid refrigerant;
A first cooling step of cooling the dropped liquid substance to generate ice particles by the action of the liquid refrigerant;
A separation step for separating the generated ice particles from the liquid refrigerant;
A holding step for holding the ice particles separated from the liquid refrigerant without contacting the liquid refrigerant;
A second cooling step of immersing the held ice particles again in a liquid refrigerant to cool the ice particles;
液体冷媒が流れる流路と、
前記流路に液状物を滴下する液状物供給部と、
前記流路の下流部に配置され、前記流路における液体冷媒の作用により生成された氷粒と液体冷媒とを分離する分離部と、
液体冷媒と分離された氷粒を液体冷媒に接触させることなく保持する保持部と、
前記保持部の下方に配置され、液体冷媒が貯留される貯留部とを備えており、
前記保持部に保持される氷粒を、前記貯留部に貯留される液体冷媒に浸漬可能に構成される氷粒製造装置。 An ice particle manufacturing apparatus for manufacturing ice particles by dropping a liquid material in a liquid refrigerant,
A flow path through which liquid refrigerant flows;
A liquid supply unit for dropping liquid into the flow path;
A separation unit that is disposed in a downstream portion of the flow path and separates the ice particles generated by the action of the liquid refrigerant in the flow path and the liquid refrigerant;
A holding unit for holding the ice particles separated from the liquid refrigerant without contacting the liquid refrigerant;
A storage part that is disposed below the holding part and stores the liquid refrigerant;
The ice particle manufacturing apparatus comprised so that the ice particle hold | maintained at the said holding | maintenance part can be immersed in the liquid refrigerant stored by the said storage part.
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