JP2021085550A

JP2021085550A - 粒状気体溶解氷製造装置

Info

Publication number: JP2021085550A
Application number: JP2019212547A
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: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-25
Also published as: JP7445282B2

Abstract

【課題】製造された気体溶解氷を粒状に破砕することなく、粒状気体溶解氷を大量に製造することが可能な装置を提供する。【解決手段】気体が溶解した溶液を粒状に氷結させた粒状気体溶解氷を製造する装置１０であって、気体が圧入される耐圧容器１１と、気体を冷却する冷却手段２７〜２９と、複数の凹部１４が表面に形成され、耐圧容器１１内を移動するコンベアベルト１３と、気体が溶解する溶媒を凹部１４に注入する溶媒供給手段２３と、凹部１４内に形成された粒状気体溶解氷を耐圧容器１１から排出する排出口１９に接続され、耐圧容器１１内の圧力を保持する氷排出弁２１、２２とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、炭酸ガス等の気体が溶解した溶液を粒状に氷結させた粒状気体溶解氷を製造する装置に関する。

特許文献１には、炭酸ガス入りの製氷原水が注水される耐圧製氷容器と、加圧媒体が供給されることで膨脹し、耐圧製氷容器内に注水されている製氷原水面に接触するよう、耐圧製氷容器内に配装されている中空弾性加圧嚢と、耐圧製氷容器をその外部から冷却するブライン包覆部、同じく中心側から冷却する中央ブライン供給部からなる冷却手段とを備えたことを特徴とする炭酸入り氷の製造装置の発明が開示されている。
また、特許文献２には、製氷原水を耐圧容器に所定の位置まで注水し、前記製氷原水にアルコール類と炭酸ガスを溶解させて不溶性ガスにて加圧し、耐圧容器を冷却して前記製氷原水を凍結させることを特徴とする炭酸入り氷の製造方法の発明が開示されている。

しかし、特許文献１及び２の発明は、耐圧容器の上蓋を外して耐圧容器内に製氷原水を注水し、製氷後に再び耐圧容器の上蓋を外して耐圧容器内の炭酸氷を取り出さなければならないため、炭酸氷を大量に自動生産することができない。

そこで、本発明者らは、炭酸水を貯留する炭酸水用耐圧容器から耐圧製氷容器に炭酸水を供給して耐圧製氷容器内の炭酸水を不活性ガスで加圧し、耐圧製氷容器を冷却して炭酸水を氷結させた後、耐圧製氷容器を加温して耐圧製氷容器の内面から炭酸氷を剥離させ、電動ボール弁を開いて炭酸氷排出口から炭酸氷を排出する炭酸氷製造装置を開発した（特許文献３参照）。

特開平７−１２０１２３号公報特開２０１４−２１９１９４号公報特開２０１９−４５１０１号公報

炭酸氷は、飲み物に入れたり、冷菓として利用されるため粒状であることが好ましい。しかし、従来の炭酸氷製造装置では、炭酸氷が大きな塊として製造される。そのため、製造された炭酸氷を粒状に破砕する装置が別途必要となる。このことが、炭酸氷製造装置の普及を妨げる一因となっている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造された気体溶解氷を粒状に破砕することなく、粒状気体溶解氷を大量に製造することが可能な装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、気体が溶解した溶液を粒状に氷結させた粒状気体溶解氷を製造する装置であって、
前記気体が圧入される耐圧容器と、
前記気体を冷却する冷却手段と、
複数の凹部が表面に形成され、前記耐圧容器内を移動するコンベアベルトと、
前記気体が溶解する溶媒を前記凹部に注入する溶媒供給手段と、
前記凹部内に形成された粒状気体溶解氷を前記耐圧容器から排出する排出口に接続され、前記耐圧容器内の圧力を保持する氷排出弁とを備えることを特徴としている。

コンベアベルトに形成された凹部に適量の溶媒を注入すると、凹部内の溶媒は、表面張力により水玉のように盛り上がった形状を呈する。耐圧容器内に圧入された気体は凹部内の溶媒中に微細気泡として溶け込む。気体が溶解した凹部内の溶液は耐圧容器内の気体によって冷却されて氷結し、粒状の気体溶解氷となる。

また、本発明に係る粒状気体溶解氷製造装置では、前記コンベアベルトが撥水性を有することを好適とする。これにより、凹部内で氷結した粒状気体溶解氷は凹部に付着することなく凹部から容易に離脱する。

本発明に係る粒状気体溶解氷製造装置では、コンベアベルトに形成された凹部に溶媒を注入し、該溶媒に気体を溶け込ませて冷却することにより粒状の気体溶解氷を製造する。これにより、製造された気体溶解氷を破砕することなく、粒状気体溶解氷を大量に製造することができる。

本発明の一実施の形態に係る粒状気体溶解氷製造装置の平断面図である。同粒状気体溶解氷製造装置の側断面図である。同粒状気体溶解氷製造装置の斜視断面図である。粒状気体溶解氷製造装置を構成するベルトコンベアの終端部のイメージ図である。

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。
なお、以下の実施の形態では、溶解する気体として二酸化炭素、気体を溶解する溶媒として原料水（水）を選択して粒状炭酸氷（本発明における「粒状気体溶解氷」に相当）を製造する場合について説明する。

本発明の一実施の形態に係る粒状気体溶解氷製造装置１０を図１〜図３に示す。
本実施の形態に係る粒状気体溶解氷製造装置１０は、二酸化炭素が圧入される耐圧容器１１と、耐圧容器１１内に設置されたベルトコンベア１２と、二酸化炭素が溶解する原料水を供給する溶媒供給手段２３と、耐圧容器１１内に圧入される二酸化炭素を冷却する冷却手段と、製造された粒状炭酸氷を耐圧容器１１から排出する排出口１９とを備えている。

耐圧容器１１は、水平に配置された円筒状容器から構成されている。円筒状容器の両端部は、それぞれお碗型のフランジで開閉可能に封止されている。

ベルトコンベア１２は耐圧容器１１の中心軸方向に配置され、無端状のコンベアベルト１３が２本のローラ１５、１６間に巻き掛けられている。上側に位置するコンベアベルト１３が往路ベルト１３ａ、下側に位置するコンベアベルト１３が復路ベルト１３ｂとなる。
往路ベルト１３ａの始端部側に従動ローラ１５、終端部側に駆動ローラ１６が配置されている。駆動ローラ１６の一方の端部には、駆動ローラ１６を回転させるモータ１７が設置されている。これによりコンベアベルト１３は耐圧容器１１内を移動する。

コンベアベルト１３の表面には複数の凹部１４が形成されている。凹部１４は半球状とされ、コンベアベルト１３の幅方向と移動方向についてそれぞれ所定の間隔をあけてマトリックス状に配置されている。凹部１４は、往路ベルト１３ａでは上方に向けて開口し、復路ベルト１３ｂでは下方に向けて開口している。
コンベアベルト１３は撥水性を備えていることが好ましく、撥水性素材として熱可塑性シリコーンゴムなどを使用することができる。

往路ベルト１３ａの始端部の上方には、各凹部１４に原料水を適量注入する溶媒供給手段２３が設置されている。本実施の形態では、溶媒供給手段２３として定量バッチ式の溶媒注入管を複数使用する。溶媒注入管の吐出口は、コンベアベルト１３の幅方向に配置された各凹部１４の直上に位置するように配置されている。溶媒注入管の周囲は断熱材２４で被覆されている。

冷却手段は、耐圧容器１１内の二酸化炭素を冷却するガス冷却機２７と、耐圧容器１１内の二酸化炭素をガス冷却機２７に送給する往き配管２８と、ガス冷却機２７で冷却された二酸化炭素を耐圧容器１１に送給する戻り配管２９とから概略構成されている。
往き配管２８の一端部と戻り配管２９の一端部はそれぞれガス冷却機２７に接続されている。往き配管２８の他端部は、耐圧容器１１の端部を封止する、往路ベルト１３ａの終端部側フランジの下部に接続され、戻り配管２９の他端部は終端部側フランジの上部に接続されている。

往き配管２８の他端部と戻り配管２９の他端部の間には、終端部側フランジに基端部が接合され耐圧容器１１内に向けて水平方向に突出する整流板２５が設置されている。また、戻り配管２９の他端部の近傍には、二酸化炭素を耐圧容器１１に供給するガス供給管２６が接続されている。

凹部１４内で氷結した粒状炭酸氷は、往路ベルト１３ａの終端部に配置されたホッパー１８を介して、耐圧容器１１に形成された排出口１９から、氷排出弁２１、２２を備える排出管２０へ排出される。氷排出弁２１、２２は耐圧容器１１内の圧力を保持する。

次に、粒状気体溶解氷製造装置１０を用いた粒状炭酸氷の製造方法について説明する。
（１）炭酸ガスボンベ（図示省略）内の二酸化炭素をガス供給管２６を介して耐圧容器１１内に圧入する。耐圧容器１１内における二酸化炭素の圧力は０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度が好ましい。耐圧容器１１内の圧力は、耐圧容器１１に取り付けた圧力計（図示省略）に基づいて、設定した圧力が維持されるように自動調節される。
なお、二酸化炭素圧入前に真空ポンプを用いて耐圧容器１１内を真空状態にしておくと、所定の炭酸濃度を有する粒状炭酸氷が得やすくなる。

（２）ガス冷却機２７を作動させて耐圧容器１１内の二酸化炭素を循環冷却する。冷却温度は低いほど良いが経済的に言えば−２０℃〜−３５℃程度で良い。
（３）ベルトコンベア１２を駆動し、溶媒注入管から往路ベルト１３ａの各凹部１４に原料水を注入する。原料水の温度は０℃に近い低温であることが好ましい。

（４）凹部１４が往路ベルト１３ａの始端部から終端部まで移動する間に、耐圧容器１１内の二酸化炭素が凹部１４内の原料水中に微細気泡として溶け込む。二酸化炭素が溶解した凹部１４内の炭酸水は耐圧容器１１内の二酸化炭素によって冷却されて氷結し、粒状の炭酸氷となる。凹部１４が往路ベルト１３ａの始端部から終端部まで移動する時間は２０分程度とする。
（５）凹部１４が往路ベルト１３ａの終端部まで来ると、駆動ローラ１６によって凹部１４が押し上げられ、凹部１４内の粒状炭酸氷３０は凹部１４から押し出されてホッパー１８内に落下する（図４参照）。

（６）排出管２０に設置されている下側の氷排出弁２２を閉じ、上側の氷排出弁２１を開けることによりホッパー１８内の粒状炭酸氷３０は排出管２０内に蓄積される。次いで、上側の氷排出弁２１を閉じ、下側の氷排出弁２２を開くことにより、排出管２０内の粒状炭酸氷３０が粒状気体溶解氷製造装置１０外に排出される。なお、氷排出弁２１、２２に代えてロータリーバルブを使用すれば、氷排出弁２１、２２の交互開閉は不要である。

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、溶媒に溶解する溶質である気体として二酸化炭素を挙げたが、溶媒に溶ける気体であればその種類は問わない。溶媒に対する溶解度の高低は問わない。二酸化炭素以外の気体として、例えばオゾン、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン、アンモニアなどが挙げられる。また、上記実施の形態では、凹部の形状を半球状としているが、これに限定されるものではなく、サイコロ形や星形などでもよい。

なお、気体と溶媒の組合せが二酸化炭素と原料水でない場合は、粒状気体溶解氷の製造試験を行い、気体の圧力や温度、溶媒の温度、往路ベルトの移動速度などについて調整する必要がある。

１０：粒状気体溶解氷製造装置、１１：耐圧容器、１２：ベルトコンベア、１３：コンベアベルト、１３ａ：往路ベルト、１３ｂ：復路ベルト、１４：凹部、１５：従動ローラ（ローラ）、１６：駆動ローラ（ローラ）、１７：モータ、１８：ホッパー、１９：排出口、２０：排出管、２１、２２：氷排出弁、２３：溶媒供給手段、２４：断熱材、２５：整流板、２６：ガス供給管、２７：ガス冷却機（冷却手段）、２８：往き配管（冷却手段）、２９：戻り配管（冷却手段）、３０：粒状炭酸氷

Claims

気体が溶解した溶液を粒状に氷結させた粒状気体溶解氷を製造する装置であって、
前記気体が圧入される耐圧容器と、
前記気体を冷却する冷却手段と、
複数の凹部が表面に形成され、前記耐圧容器内を移動するコンベアベルトと、
前記気体が溶解する溶媒を前記凹部に注入する溶媒供給手段と、
前記凹部内に形成された粒状気体溶解氷を前記耐圧容器から排出する排出口に接続され、前記耐圧容器内の圧力を保持する氷排出弁とを備えることを特徴とする粒状気体溶解氷製造装置。
請求項１記載の粒状気体溶解氷製造装置において、前記コンベアベルトが撥水性を有することを特徴とする粒状気体溶解氷製造装置。