JP2020118417A

JP2020118417A - 氷スラリー製造システム

Info

Publication number: JP2020118417A
Application number: JP2019012167A
Authority: JP
Inventors: 知昭秋山; Tomoaki Akiyama; 怜那秋山; Rena Akiyama; 博胡; Haku KO
Original assignee: Iceman Co Ltd
Current assignee: Iceman Co Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: JP6589123B1; WO2020158131A1

Abstract

【課題】多様な種類且つ幅広い濃度の溶液を原料液として使用することができ、従来に比べて氷粒子の粒径が小さく、氷充填率の調整も容易な氷スラリー製造システムを提供する。【解決手段】氷スラリー製造システム１０は、微細な氷粒子を生成する製氷機１１と、製氷機１１に原料液を供給し、製氷機１１から排出される氷粒子及び原料液を貯留するタンク１２と、製氷機１１とタンク１２との間で原料液を循環させる循環配管１３とを有し、製氷機１１は、原料液の凝固点より１５℃〜２５℃低い温度に内周面が冷却される竪型ドラムと、竪型ドラムの中心軸上に配置され、１０ｒｐｍ以上で回転する回転軸と、竪型ドラムの直上に配置され、内周面に向けて原料液を供給する原料液供給手段と、回転軸と共に回転し、内周面を流下する原料液に流速を付与するブレードとを備え、タンク１２は、タンク１２内の氷粒子及び原料液を撹拌する撹拌機３１を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、氷スラリー製造システムに関する。

近年、シャーベット状の氷、いわゆる氷スラリー（アイススラリー、スラリー氷、スラリーアイスとも呼ばれる。）が様々な分野で活用されている。例えば、特許文献１では、高塩分濃度の塩水を凍結させた氷と同じ塩分濃度の塩水とを混合して製造した氷スラリーに生鮮海産物を浸漬して瞬間凍結させる生鮮海産物の鮮度保持方法の発明が開示されている。

また、特許文献２には、水の凝固点を下げる成分を含む原料水を冷却して氷粒子を連続して製造する製氷部と、製氷部から送り込まれた氷粒子と原料水とを均一に混合する混合空間とを備えるスラリーアイス製造装置の発明が開示されている。

特開２０１７−１６１２１２号公報特開２０１９−２６１４号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法の場合、塩分濃度が高濃度に限定されることに加えて、塩水氷と塩水とを混合する作業が必要となる。一方、特許文献２記載のスラリーアイス製造装置は、氷粒子と原料水とを均一に混合することができるが、スラリーアイスの氷充填率（氷／スラリーの重量比）が２５〜３０％と低く、用途に応じて氷充填率を調整できないという課題がある。

また、氷スラリーを構成する氷粒子は粒径が小さいほど、流動性に優れ、被冷却物との接触面積が拡大して冷却効率が高くなるが、従来の氷スラリーを構成する氷粒子の場合、粒径のバラつきが大きいという課題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多様な種類且つ幅広い濃度の溶液を原料液として使用することができ、従来に比べて氷粒子の粒径が小さく、氷充填率の調整も容易な氷スラリー製造システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る氷スラリー製造システムは、微細な氷粒子を生成する製氷機と、前記製氷機に原料液を供給し、前記製氷機から排出される氷粒子及び原料液を貯留するタンクと、前記製氷機と前記タンクとの間で原料液を循環させる循環配管とを有し、
前記製氷機は、原料液の凝固点より１５℃〜２５℃低い温度に内周面が冷却される竪型ドラムと、前記竪型ドラムの中心軸上に配置され、１０ｒｐｍ以上で回転する回転軸と、前記竪型ドラムの直上に配置され、前記竪型ドラムの内周面に向けて原料液を供給する原料液供給手段と、前記回転軸に装着されて前記竪型ドラムの半径方向に延出し、前記回転軸と共に回転するアームと、前記アームの先端部に装着され、前記竪型ドラムの内周面を流下する原料液に流速を付与するブレードと、前記竪型ドラムの下面に設けられ、氷粒子及び原料液を排出する排出口とを備え、
前記タンクは、該タンク内に貯留された氷粒子及び原料液を撹拌する撹拌機を備えることを特徴としている。

ここで、「微細な氷粒子」は、粒径が０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の氷粒子である。

高速でブレードを回転させることによって、竪型ドラムの内周面を流下する原料液に流速が付与され、内周面を流下する原料液は過冷却（物質の相変化において、変化するべき温度以下でもその状態が変化しないでいる状態を指す。例えば、液体が凝固点を過ぎて冷却されても固体化せず、液体の状態を保持する現象）となる。過冷却となった原料液が竪型ドラムの内周面から離れることにより微細な氷粒子が生成される。生成された微細な氷粒子は原料液と共に竪型ドラムから排出され、タンク内に貯留される。製氷機とタンクとの間で原料液を循環させることにより、タンク内の氷粒子が徐々に増加する。その際、タンク内の氷粒子同士が結合せず、氷粒子と原料液が均一に混合されるように、タンク内の氷粒子及び原料液を撹拌機で撹拌する。

また、本発明に係る氷スラリー製造システムでは、前記原料液供給手段は、前記竪型ドラムの直上に設置された平面視してドーナツ状の上板と、前記上板の直下に間隙を有して配置され、前記竪型ドラムの内径より小径とされた平面視してドーナツ状の下板と、上端が前記上板の内周縁に沿って固着され、下端が前記下板の内周縁に沿って固着されたリング材とを有し、
前記上板に形成された送液口を介して前記下板上に原料液が供給され、前記下板の外周縁から前記竪型ドラムの内周面に向けて原料液が吐出するようにしてもよい。

原料液供給手段として噴射ノズルを使用した場合、原料液の濃度が高いと、噴射孔が閉塞するおそれがあるが、上記構成によれば、原料液の濃度が高くても竪型ドラムの内周面に向けて原料液を供給することができる。

本発明に係る氷スラリー製造システムでは、多様な種類且つ幅広い濃度の溶液を原料液として微細な氷粒子を生成することができる。また、タンク内の氷粒子が徐々に増加するので、氷充填率の調整も容易である。

本発明の一実施の形態に係る氷スラリー製造システムの正面図である。同氷スラリー製造システムの平面図である。製氷機の部分断面斜視図である。回転軸、アーム、及びブレードの斜視図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る氷スラリー製造システム１０を図１及び図２に示す。
氷スラリー製造システム１０は、微細な氷粒子を生成する製氷機１１、製氷機１１の直下に配置され、製氷機１１から排出される氷粒子及び原料液を貯留すると共に、製氷機１１に原料液を供給するタンク１２、製氷機１１とタンク１２との間で原料液を循環させる循環配管１３、及び、製氷機１１に冷媒を循環供給する冷凍機１４を備えている。

製氷機１１によって生成された氷粒子は、タンク１２の上部を浮遊する。原料液は、タンク１２の下部から排出され、循環配管１３を介して製氷機１１の上部に供給される。循環配管１３の途中には、原料液を製氷機１１に送給するためのポンプ１５と、原料液の吐出量を調整するための吐出調整弁１６が設置されている。

図３に製氷機１１の部分断面斜視図を示す。製氷機１１は、冷媒により内周面が原料液の凝固点より１５℃〜２５℃低い温度に冷却される竪型ドラム２０を備えている。竪型ドラム２０の中心軸上には、ギヤードモータ２８により１０ｒｐｍ以上で回転する回転軸２５が配置されている。回転軸２５には、竪型ドラム２０の半径方向に延出し、回転軸２５と共に回転する複数のアーム２６が取り付けられている。各アーム２６の先端部には、竪型ドラム２０の内周面を流下する原料液に流速を付与するブレード２７が装着されている。また、竪型ドラム２０の直上には、竪型ドラム２０の内周面に向けて原料液を供給する原料液供給手段２１が設置されている。

竪型ドラム２０は、内周面を原液が流下する内筒２０ａと、内筒２０ａを囲繞する外筒２０ｂとを有している。内筒２０ａ及び外筒２０ｂは鋼製とされ、内筒２０ａと外筒２０ｂの間にはクリアランスが設けられている。クリアランスには、冷媒配管１７を介して冷凍機１４から冷媒が循環供給される。竪型ドラム２０の下面は、氷粒子及び原料液を排出する排出口３０とされている。
竪型ドラム２０の外周面は円筒状の保護カバー２９で覆われ、竪型ドラム２０と保護カバー２９の間にはウレタン等の断熱材が介装されている。

原料液供給手段２１は、竪型ドラム２０の直上に設置された平面視してドーナツ状の上板２２と、上板２２の直下に３ｍｍ〜５ｍｍ程度の間隙を有して配置され、竪型ドラム２０の内筒２０ａの内径より小径とされた平面視してドーナツ状の下板２３と、上端が上板２２の内周縁に沿って固着され、下端が下板２３の内周縁に沿って固着されたリング材２４とを有している。上板２２には送液口２２ａが２つ形成されており、終端部が二股に分岐する循環配管１３から２つの送液口２２ａを介して下板２３上に原料液が供給され、下板２３の外周縁から竪型ドラム２０の内周面の上部に向けて原料液が吐出する。

アーム２６は回転軸２５に関して対称となるように装着されている。本実施の形態では、アーム２６の本数は２本とされている。
各アーム２６の先端部に装着されているブレード２７は、内筒２０ａの全長（全高）にほぼ等しい長さを有するステンレス製の板材からなり、先端部は、すくい面を有する鉤爪状とされている（図４参照）。

ブレード２７後方のアーム２６には、ブレード２７先端部と竪型ドラム２０の内周面との間隙を調節するためのブレード調節ネジ３２が取り付けられている。ブレード２７先端部と竪型ドラム２０の内周面は非接触とされ、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の間隙を有している。
高速で回転するブレード２７によって、竪型ドラム２０の内周面を流下する原料液に流速が付与され、内周面を流下する原料液は過冷却となる。過冷却となった原料液が竪型ドラム２０の内周面から離れることにより微細な氷粒子が生成される。

また、タンク１２内の氷粒子同士が結合せず、氷粒子と原料液が均一に混合されるように、タンク１２には、タンク１２内に溜められている氷粒子及び原料液を撹拌する撹拌機３１が設置されている。
タンク１２の側面上部には、原料液をタンク１２内に注入するための原料液供給管１８が、タンク１２の側面下部には、タンク１２内に貯留されている氷スラリーを排出するための氷スラリー排出管１９が取り付けられている。

次に、上記構成を有する氷スラリー製造システム１０を用いて氷スラリーを製造する手順について説明する。
（１）原料液供給管１８からタンク１２内に原料液を貯留する。原料液は常温でよい。
原料液には、水、塩化物等を含む水溶液、アルコール溶液、薬液、ジュースなどを使用することができる。
（２）冷凍機１４を作動させ、竪型ドラム２０の内表面の温度を低下させる。竪型ドラム２０の内表面の温度が低いほど製氷能力は向上するが、冷凍サイクル上、製氷効率が低下する。そのため、竪型ドラム２０の内表面の温度を原料液の凝固点より１５℃〜２５℃低い温度に設定する。

（３）ギヤードモータ２８を作動させて、回転軸２５を回転させる。回転軸２５の回転速度は１０ｒｐｍ以上、好ましくは３０ｒｐｍ以上、より好ましくは５０ｒｐｍ以上とする。回転速度の上限としては、原料液の濃度にもよるが、１５０ｒｐｍ程度である。

（４）ポンプ１５を作動させて、タンク１２から製氷機１１に循環配管１３を介して原料液を循環供給し、微細な氷粒子を生成する。原料液の吐出量は吐出調整弁１６により調整する。
氷粒子の粒径は０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である。一方、回転軸の回転速度が２〜３ｒｐｍである従来の製氷機の場合、竪型ドラムの内周面上に凍結した氷膜を剥がすため、氷粒子の径は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度となる。

（５）製氷機１１からタンク１２内に排出された氷粒子同士が結合せず、氷粒子と原料液が均一に混合されるように、タンク１２内の氷粒子及び原料液を撹拌機３１で撹拌する。
（６）タンク１２内に貯留する氷スラリーの氷充填率が所定の値となった時点でポンプ１５及びギヤードモータ２８を停止し、氷スラリー排出管１９から別容器に氷スラリーを排出する。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、製氷機をタンクの直上に配置しているが、製氷機とタンクを並設し、製氷機とタンクの間に復路管を設けてもよい。また、上記実施の形態では、ブレードの枚数を２枚としているが、３枚以上でもよい。さらにまた、原料液供給手段は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、回転軸から放射状に延出する複数のパイプから、竪型ドラムの内周面に向けて原料液を吐出するようにしてもよい。

１０：氷スラリー製造システム、１１：製氷機、１２：タンク、１３：循環配管、１４：冷凍機、１５：ポンプ、１６：吐出調整弁、１７：冷媒配管、１８：原料液供給管、１９：氷スラリー排出管、２０：竪型ドラム、２０ａ：内筒、２０ｂ：外筒、２１：原料液供給手段、２２：上板、２２ａ：送液口、２３：下板、２４：リング材、２５：回転軸、２６：アーム、２７：ブレード、２８：ギヤードモータ、２９：保護カバー、３０：排出口、３１：撹拌機、３２：ブレード調節ネジ

Claims

微細な氷粒子を生成する製氷機と、前記製氷機に原料液を供給し、前記製氷機から排出される氷粒子及び原料液を貯留するタンクと、前記製氷機と前記タンクとの間で原料液を循環させる循環配管とを有し、
前記製氷機は、原料液の凝固点より１５℃〜２５℃低い温度に内周面が冷却される竪型ドラムと、前記竪型ドラムの中心軸上に配置され、１０ｒｐｍ以上で回転する回転軸と、前記竪型ドラムの直上に配置され、前記竪型ドラムの内周面に向けて原料液を供給する原料液供給手段と、前記回転軸に装着されて前記竪型ドラムの半径方向に延出し、前記回転軸と共に回転するアームと、前記アームの先端部に装着され、前記竪型ドラムの内周面を流下する原料液に流速を付与するブレードと、前記竪型ドラムの下面に設けられ、氷粒子及び原料液を排出する排出口とを備え、
前記タンクは、該タンク内に貯留された氷粒子及び原料液を撹拌する撹拌機を備えることを特徴とする氷スラリー製造システム。
請求項１記載の氷スラリー製造システムにおいて、前記原料液供給手段は、前記竪型ドラムの直上に設置された平面視してドーナツ状の上板と、前記上板の直下に間隙を有して配置され、前記竪型ドラムの内径より小径とされた平面視してドーナツ状の下板と、上端が前記上板の内周縁に沿って固着され、下端が前記下板の内周縁に沿って固着されたリング材とを有し、
前記上板に形成された送液口を介して前記下板上に原料液が供給され、前記下板の外周縁から前記竪型ドラムの内周面に向けて原料液が吐出することを特徴とする氷スラリー製造システム。