JP2860352B2 - バルククーラにおける貯乳タンク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルククーラにおける
貯乳タンクであって，アイスバンクを冷却に用いたもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】バルククーラには，貯乳タンクと冷凍機
との関係により，直接冷却式と間接冷却式がある。間接
冷却式のバルククーラは，図６に示すように，床上に水
平に支持した断熱外殻体１の下部を水槽にし，冷凍機２
の蒸発器３をパイプでジグザグに形成し，これを前記水
槽中に配置してアイスバンク１ａを構成し,水槽の片側
上部に貯乳タンク７を取り付けている。そして，冷凍機
２の運転によって蒸発器３の外周に生成される氷４によ
って水槽中の水を冷却し，ポンプ６で冷却水５を汲み上
げ，注水管８，９から貯乳タンク７の側面外周に注いで
水槽に還流させ，貯乳タンク７内の牛乳を冷却するもの
で，アイスバンク式と呼ばれている。図中，５２は攪拌
羽根，５３はサーモスタット，７ａは排乳バルブであ
る。

【０００３】一方，直接冷却式のバルククーラは，貯乳
タンク底部（裏側）に蒸発器を直接取り付け，Ｒ１２も
しくはＲ２２という記号で表わされる冷媒が蒸発器にお
いて気化し冷却する際に体積が膨張するので，直接膨張
式（略して直膨式）と呼ばれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記直膨式のバルクー
ラは，冷媒が貯乳タンク底部の蒸発器内で気化するの
で，蒸発器の表面温度は常時０℃以下になる。そのため
に，貯乳タンクに牛乳を投入するとき，牛乳が攪拌羽根
の半分以上になった時点で攪拌羽根を回転させないと，
牛乳に氷結を生じ乳質が低下する。また，攪拌羽根を停
止したまま冷凍機を作動させ，空の貯乳タンクに牛乳を
投入した場合は，牛乳が急速に凍結する。これらは装置
の誤操作や誤作動によるものであるが，完全に避けるこ
とができずに牛乳の廃棄という大きな損失につながるも
のであった。

【０００５】上述の牛乳凍結に関し，間接冷却式のバル
ククーラは，氷の融解によってアイスバンク内の水を１
℃から３℃に冷却し，この冷却水を貯乳タンクの側面外
周に注いで冷却をするものなので，誤操作や誤作動があ
っても貯乳タンク内の牛乳が凍結しないという長所があ
る。しかし，バルククーラに必要とされる冷却性能を与
えるには，アイスバンクをかなり大きくしなければなら
なかった。また，図６のように，貯乳タンクをアイスバ
ンクの片側上方に設ける関係上，同容量の直膨式のバル
ククーラに比べ，設置面積が大きくなることが欠点とさ
れていた。

【０００６】本発明は、アイスバンクを分離した形態で
用いるものであって、バルククーラに必要とされる冷却
能力を備え、凍結の心配がなく牛乳を冷却して保蔵でき
るバルククーラにおける貯乳タンクを提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明の貯乳タンクにおいては，タンク本体の外壁
の一部を内壁に共用し，前記タンク本体の前面と後面お
よび底面から左右側面にかけて，それぞれ前記タンク本
体に前面と後面の冷却ジャケットおよび胴部冷却ジャケ
ットを連通に固着し，前記タンク本体と各冷却ジャケッ
トの外側を順次断熱材と外板で被覆する。そして，冷凍
機の蒸発器を水槽に収容してなるアイスバンクと前記後
面の冷却ジャケット下部との間に，中間部に循環ポンプ
を介在した冷却水送り管を配設し，さらに前記後面冷却
ジャケットの上部と前記アイスバンクとの間に冷却水戻
り管を配設し，循環ポンプによってアイスバンク内の冷
却水を各冷却ジャケットに循環させてアイスバンクに還
流するようにしたものである。

【０００８】前記冷却水送り管は，胴部冷却ジャケット
内の底面中央部に沿って延設し，該延設部に複数の噴水
孔を配設することが，冷却に対し効果的である。また，
前記各冷却ジャケットは，外壁を前記タンク本体に対し
突面に対向する複数の凹状部を千鳥配置に形成し，前記
突面の先端部を前記タンク本体の外面に溶着すること
が，冷却ジャケットの補強ならびに冷却水に攪拌作用を
与えて冷却作用を高めるのに好ましい。さらに，前記胴
部冷却ジャケットは，タンク本体を均一に冷却するため
に，上端部を開放部にした縦仕切り板を内側に固設した
ものにするとよい。

【０００９】

【作用】上記のように構成された貯乳タンクは，アイス
バンクを満水にし，冷凍機を運転すると，水槽内の蒸発
器外周に氷を生成する。やがて氷が適当な厚さになり，
氷の融解によって水温が０℃〜３℃になったところで，
循環ポンプを作動すると，循環ポンプはアイスバンク内
の冷却水を冷却水送り管を介しタンク本体の後面冷却ジ
ャケットの下部に送水し，連通に形成されている各冷却
ジャケット内に充満させ，冷却水戻り管を介し後面冷却
ジャケットの上部からアイスバンクに還流させる。この
間において，タンク本体の外壁を内壁に共用している各
冷却ジャケットは，冷却水をタンク本体の外面に直接触
れさせ，タンク本体内の牛乳を冷却する。

【００１０】また，前記胴部冷却ジャケット内の底面中
央部に沿って延設し，この延設部に噴水孔を複数に配設
した冷却水送り管は，冷却水を各冷却ジャケットの下部
に送水して上昇させ，タンク本体を一様に冷却する。そ
して，タンク本体に突面に対向する先端部をタンク本体
の外面に溶着し，各冷却ジャケットの外壁に千鳥配置に
形成する複数の凹状部は，冷却水送り管から流出して各
冷却ジャケット内を上昇する冷却水の通路をジグザグ状
にする。このジグザグ通路は，ここを通過する冷却水に
攪拌作用を与え，タンク本体内の牛乳から冷却水への熱
移動を促進し，牛乳の冷却を良好にする。また，各冷却
ジャケットは，凹状部の先端部をタンク本体の外面に溶
着したことによって，タンク本体と一体になってこれを
補強する。

【００１１】さらに，胴部冷却ジャケットの内側に上端
部を開放部にして固設した縦仕切り板は，冷却水送り管
を介し供給された冷却水を上端部の開放部に達するまで
は横移動を小さくし，胴部冷却ジャケットがタンク本体
を一様に冷却できるようにする。

【００１２】

【実施例】次に，実施例について図面を参照して説明す
る。図１〜図３において，２１はステンレス鋼板で円筒
形に形成したタンク本体であり,内径１．４９ｍ，長さ
３．０８ｍ，容積約５，０００ｌである。アイスバンク
１０は，高さ１．５ｍ，幅１．４７ｍ，長さ２．１５
ｍ，容積約４，７４０ｌにステンレス鋼板で上面開口の
水槽１１にし，その内部にパイプでジグザグ状にした蒸
発器１２を配置し，上面に図示省略の上蓋を備える。水
槽１１は，外側を断熱材で厚さ約４ｃｍに囲っている。
蒸発器１２は，外径３４ｍｍ，延長約３８ｍのガス管を
ジグザグに水槽１１内に配置し，冷凍機１３に接続して
いる。

【００１３】冷凍機１３は３．７５ＫＷの市販品であ
り，内部に図示省略の圧縮機，受液器，凝縮器等を設け
ている。１４は冷媒送り管であり，一端を冷凍機１３内
の受液器に接続し，他端を膨張弁１５を介し蒸発器１２
に接続している。１６は冷媒戻り管であり，蒸発器１２
の終端部と冷凍機１３の圧縮機とを接続している。

【００１４】２０は貯乳タンク，４０は前面冷却ジャケ
ット，４１は後面冷却ジャケット，４２は胴部冷却ジャ
ケットであり，いずれもステンレス鋼板製である。前面
冷却ジャケット４０と後面冷却ジャケット４１および胴
部冷却ジャケット４２は，それぞれタンク本体２１の
前，後の鏡板および底部から両側胴部にかけて，タンク
本体２１の外壁の一部を内壁に共用し，タンク本体２１
の外面にならい外面と適当な空隙間隔を介しそれぞれ外
壁（図５の４２ａ参照）を固着して連通させ，上端面を
上面板４３で閉塞する（図３参照）。上述の適当な空隙
間隔は約１０ｍｍであり，タンク本体２１の外壁の一部
は，各冷却ジャケットの冷却面積を広くするために，高
さ約１．１ｍまでにしている。

【００１５】前述の各冷却ジャケット４０〜４２は，図
３中の鎖線で囲ったＡ部を拡大した図５も参照して説明
すると，外壁４２ａをタンク本体２１に対し突面に対向
する複数の凹状部４８を千鳥配置に形成し，前記突面の
先端部をタンク本体２１の外面に溶着４９をしたもので
ある。凹状部４８は，外径４０ｍｍの半球面で，左右，
上下の配置ピッチが１５ｃｍ，上下のものを半ピッチず
つ交互に左右にずらし，千鳥配置としたものである。

【００１６】また，胴部冷却ジャケット４２は，冷却水
の横移動を小さくすることによって，タンク本体２１を
一様に冷却できるようにするために，図１，図２および
図４に示すように，上端部を開放部５１にした縦仕切板
５０を内側に固着して仕切っている。

【００１７】４４は冷却水送り管であり，始端部をアイ
スバンク１０に接続し，中間部に循環ポンプ４６を介在
し，終端部を後面冷却ジャケット４１の下部に接続し，
冷却水を各冷却ジャケットに下部から供給して上昇させ
るようにしている。４７は冷却水戻り管であり，後面冷
却ジャケット４１の上部とアイスバンク１０との間に配
設をしている。循環ポンプ４６は，最大揚程１２ｍ，毎
分吐出量が０．１６〜０．３２ｍ³であり，冷却水をア
イスバンク１０から冷却水送り管４４を介し各冷却ジャ
ケットに送り，冷却水戻り管４７を経てアイスバンク１
０に還流することを繰り返すように設けている。冷却水
送り管４４，冷却水戻り管４７は，内径４５ｍｍの鋼管
である。

【００１８】実施例は，バルククーラの前面に操作盤３
４を設けたので（図２参照），冷却水送り管４４，冷却
水戻り管４７を後面冷却ジャケット４１に接続したが，
前面冷却ジャケット４０に接続してもよい。要は，冷却
水を，後面冷却ジャケット４１から胴部冷却ジャケット
４２，前面冷却ジャケット４０を経てもう一度後面冷却
ジャケット４１に戻してからアイスバンク１０に還流さ
せることによって，冷却水の経路を長大にし，冷却効果
を高めるようになっていればよい。

【００１９】また，実施例の冷却水送り管４４は，胴部
冷却ジャケット４２内の底面中央部に延設し，この延設
部に複数の噴水孔４５を配設している。噴水孔４５は，
図２，図３に示すように，冷却水を胴部冷却ジャケット
４２の左右の側に同時に供給するために，冷却水送り管
４４の左右側面に複数個を等間隔に設けている。

【００２０】貯乳タンク２０は，公知のものと同様に，
タンク本体２１を発泡ウレタンの断熱材２２およびステ
ンレス鋼板の外板２３で順次外方に被覆し，上面にタン
ク本体２１と連通にマンホール２４を設け，攪拌用モー
タ２５，サーモスタット２６，洗浄スピンナ２７を取り
付け，エアー抜き２８を設けている。

【００２１】攪拌用モータ２５の回転軸には，タンク本
体２１内で回転する攪拌羽根２９を取り付け，マンホー
ル２４には，牛乳投入口３１，計量尺３２を設けた開閉
蓋３０を装着している。図２の３３は排乳バルブであ
り，鎖線で示した３４は，内部の機器を省略している公
知の操作盤である。３５は台枠であり，上面両側に適当
数の支柱３６を立設し（図３参照），タンク本体２１を
支柱３６で固定し，脚台３７で床面上に水平に載置する
ようになっている。その他，図１において，３８は公知
の洗浄ホース，２７は洗浄スピンナ，３９は洗浄用ポン
プである。

【００２２】ところで，現在，我が国におけるバルクク
ーラは，搾乳後，細菌の増殖を抑制するため，冷却性能
が冷却機付バルクミルクタンクに関するＩＳＯ５７０８
（国際規格）に適合しなければならないとされている。
この規格の第２節，１１に性能が規定されている。それ
によると，牛乳の乳冷却速度は，定格容量の２５％，５
０％又は７５％の４℃の乳が入っていて，そこにその定
格容量の２５％の３５℃の乳を添加して１バッチに仕上
げる場合，乳の全部が指定の冷却時間内で４℃まで冷却
されるようになっていなければならないとされている。

【００２３】図７は，実施例の貯乳タンク２０の冷却速
度試験の結果を示したものである。ＩＳＯ規格では，水
と牛乳の冷却時間はほとんど同じであるとしているの
で，試験には水を用いた。試験は，室内温度１８℃，冷
凍機と循環ポンプを連続運転し，アイスバンクの水温約
０．３℃において，貯乳タンク内に４℃，２５００ｌの
水があるところに，タンク容量５，０００ｌの２５％量
（１，２５０ｌ）の３５℃の水を６分間で投入し，攪拌
羽根を作動させ，１０分毎に貯乳タンク内の水の温度，
アイスバンクの温度ならびに蒸発器の氷厚を測定したも
のである。表１は，上記規格に示されている牛乳の冷却
時間の規定を転載したものである。

【００２４】

【００２５】図７の測定結果は，投入後１０分で水温が
１２．７℃に上昇し，その後順次に温度が低下し３０分
後には９．４℃，１１０分で４．０℃になった。アイス
バンクの温度は，投入２０分後に３℃に上昇したが，そ
れ以後は３℃に安定し，１１０分には２．５℃なった。
また，アイスバンク内の蒸発器外周の氷厚は，当初の４
４ｍｍから次第に薄くなり，アイスバンク内の水温を３
℃に保ち，貯乳タンク内の水を冷却していたことがわか
った。この結果は，表１の分類Ｉにおけるミルキング全
体について規定している時間，２．５ｈ（１５０分）以
内で，前記ＩＳＯ規格に適合するものであった。

【００２６】次に，ＩＳＯ規格では，表１の右欄のよう
に，タンクに２回目のミルキングに相応する乳量を投入
する場合，その乳の全量が指定の冷却時間以内で，１０
℃から４℃まで冷却されなければならないとしている。
図８は上述に対応する試験結果である。測定条件は，供
試水量２，０００ｌ以外は，図７の場合と同様である。
測定結果は，ミルク（水）温度が投入後３０分で４．５
℃に低下し，４０分で３．５℃になった。これは，表１
の右欄に示されている分類Ｉの４８分（０．８ｈ）を上
回る性能であった。また，アイスバンクの冷却水温度
は，２０分で２℃に上昇したが，それ以降は徐々に低下
し，１１０分には０．３℃になった。

【００２７】以上に説明した図７，図８の冷却速度試験
の結果から，本発明によるバルククーラの貯乳タンク
は，ＩＳＯ規格に適合する性能を持つものにできること
が明らかになった。

【００２８】

【発明の効果】本発明は，以上に説明したように構成し
たので，以下に記載するような効果を奏する。

【００２９】タンク本体に前面と後面の冷却ジャケトお
よひ゛胴部冷却ジャケットを，タンク本体の外壁を内壁
に共用して固着し，アイスバンク内の冷却水を冷却水送
り管，循環ポンプおよび冷却水戻り管を介し後面冷却ジ
ャケットの下部から各冷却ジャケットに送水し，後面冷
却ジャケットからアイスバンクに還流するようにしたこ
とにより，冷却水をタンク本体の前面，後面および底部
から両側面にかけての広い面積の外壁に直接触れさせ，
直膨式に劣らない性能で貯乳タンク内の牛乳を冷却する
ことができる。

【００３０】そして，アイスバンクを用いたことによ
り，冷却水が０℃以下にはならないので，誤操作や誤作
動による牛乳の凍結を完全に防止し，牛乳を品質良好に
冷温貯蔵することができる。また，アイスバンクを貯乳
タンクと分離した構造にしたことにより，貯乳タンク自
体は直膨式バルククーラのものとほぼ同等の設置面積の
ものになるだけでなく，アイスバンクを建物の適当な箇
所に設けることができるので，従来からアイスバンク式
は設置面積が大きくなるという欠点を解消した貯乳タン
クを提供することができる。

【００３１】また，冷却水送り管を胴部冷却ジャケット
内の底部に延設し，この延設部に噴水孔を複数に配設す
ることにより，アイスバンクからポンプで圧送される冷
却水がほとんど同時に各冷却ジャケットの下部に供給さ
れて上昇するようになる。したがって，各冷却ジャケッ
トを貯乳タンク内の牛乳をほぼ一様に冷却するものにで
きる。

【００３２】さらに，各冷却ジャケットは，外壁にタン
ク本体に対し突面に対向する複数の凹状部を千鳥配置に
形成し，前記突面の先端部を前記タンク本体の外面に溶
着することにより，各冷却ジャケットの下部に供給され
て上昇する際の冷却水の通路をジグザグにし，この通路
を通過する冷却水に攪拌作用を与え，タンク本体の冷却
を促進することができる。また，凹状部の先端部をタン
ク本体の外面に溶着することにより，各冷却ジャケット
はタンク本体と一体になるので，タンク本体を補強でき
るという効果がある。

【００３３】さらに，胴部冷却ジャケットの内側に上端
部を開放部にした縦仕切板を固設することによって，縦
仕切板が前記上端部の開放部に達するまでは冷却水の横
移動を少なくし，胴部冷却ジャケットによるタンク本体
に対する冷却作用を一様にし，冷却効果を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルククーラの貯乳タンクを一部破断した全体
斜視図である。

【図２】一部を破断した貯乳タンクの左側面図である。

【図３】Ａ−Ａ線矢視の拡大断面図である。

【図４】Ｂ−Ｂ線矢視の拡大断面図である。

【図５】図３Ａ部の拡大断面図である。

【図６】従来のアイスバンク式バルククーラの一例を示
す縦断面図である。

【図７】本発明貯乳タンクの追装入条件下における冷却
速度試験のグラフである。

【図８】本発明貯乳タンクの単独装入条件下における冷
却速度試験のグラフである。

【符号の説明】 １０ アイスバンク １１ 水槽 １２ 蒸発器 １３ 冷凍機 ２０ 貯乳タンク ２１ タンク本体 ２２ 断熱材 ２３ 外板 ４０ 前面冷却ジャケット ４１ 後面冷却ジャケット ４２ 胴部冷却ジャケット ４２ａ冷却ジャケット外壁 ４４ 冷却水送り管 ４５ 噴水孔 ４６ 循環ポンプ ４７ 冷却水戻り管 ４８ 凹状部 ５０ 縦仕切板 ５１ 開放部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク本体（２１）の外壁の一部を内壁
   に共用し，前記タンク本体（２１）の前面と後面および
   底面から左右側面にかけて，それぞれ前面冷却ジャケッ
   ト（４０）と後面冷却ジャケット（４１）および胴部冷
   却ジャケット（４２）を連通に固着し,前記タンク本体
   （２１）と各冷却ジャケット（４０，４１，４２）の外
   側を断熱材（２２）と外板（２３）で順次に被覆し，冷
   凍機（１３）の蒸発器（１２）を水槽（１１）に収容し
   てなるアイスバンク（１０）と前記後面冷却ジャケット
   （４１）の下部との間に，循環ポンプ（４６）を中間部
   に介在した冷却水送り管（４４）を配設し，前記後面冷
   却ジャケット（４１）の上部と前記アイスバンク（１
   ０）との間に冷却水戻り管（４７）を配設して成るバル
   ククーラにおける貯乳タンク。
2. 【請求項２】 前記冷却水送り管（４４）を前記胴部冷
   却ジャケット（４２）内の底面中央部に沿って延設し，
   この延設部に複数の噴水孔（４５）を配設した請求項１
   記載のバルククーラにおける貯乳タンク。
3. 【請求項３】 前記前面，後面および胴部冷却ジャケッ
   ト（４０，４１，４２）の外壁を，前記タンク本体（２
   １）に対し突面に対向する複数の凹状部（４８）を千鳥
   配置に形成し，前記突面の先端部を前記タンク本体（２
   １）の外面に溶着したものにした請求項１記載のバルク
   クーラにおける貯乳タンク。
4. 【請求項４】 前記胴部冷却ジャケット（４２）の内側
   に縦仕切板（５０）を上部を開放部（５１）にして固設
   した請求項１記載のバルククーラにおける貯乳タンク。