JP3021693B2 - 耐真空性収着容器を有する製氷装置 - Google Patents

耐真空性収着容器を有する製氷装置

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    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は収着原理による製氷機に
関する。
【０００２】
【従来の技術】気化原理による製氷方法及び装置はすで
に公知である。この場合、水蒸気の吸出により水性液体
が気化せしめられる。それにより、気化する液体は、凝
固点に到達して固相に変わるまで冷却される。純粋な水
の三重点は０℃及び６．１ミリバールである。水溶液
は、より低い温度及びより低い水蒸気圧で凝固する。真
空気化により、水溶液を凝固させるためには、相当な水
蒸気量を吸出しなければならない。この水蒸気流を大気
圧に圧縮することになれば、機械的圧縮機で相当な費用
が必要である。装置的、同様エネルギー的費用は、別の
製氷方法、例えば従来の冷凍機よりも著しく高い。
【０００３】さらに吸出する水蒸気を収着剤に吸着させ
る方法は公知である。このような装置は、例えば食料品
の凍結乾燥に使用される。
【０００４】前述の方法は非常に速くかつ温和な製氷を
可能にするものであるが、該方法は家事及び小規模商業
では従来使用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、急速かつ損失無く製氷するための簡単な装置を提供
することであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、耐真空性収着容器を有する製氷装置であって、該収
着容器が固体収着剤を収容し、かつ真空ポンプに接続さ
れており、該真空ポンプを介して収着容器が真空化可能
である形式のものにおいて、収着容器が吸収口を有し、
該吸収口を介して空気及び冷たい水蒸気が分離可能な製
氷容器から流入し、固体収着剤がゼオライトを含有し、
かつ通気装置を有し、該装置を介して製氷容器に通気す
ることができ、それにより該製氷容器をシール面から取
り外すことができることにより解決される。
【０００７】本発明による製氷機では、任意の形及びほ
ぼ任意の大きさの開口横断面を有する製氷容器内で水性
液体を速くしかも簡単に凝固させることができる。真空
ポンプから生じた減圧に起因して、製氷容器は収着容器
の平たいシール面に真空密に圧着される。シール面は平
らであり、かつ平滑なパッキングを備えているので、製
氷容器を吸収口に対して心合わせして設置する必要はな
い。例えばブランデー用グラスのような小さい開口横断
面を有する製氷容器の使用もまた保証されている、とい
うのもこのように小さい開口横断面では、低い作業圧に
起因して、十分に圧着力が提供されるからである。他
面、平坦なシール面は、大きな製氷容器、例えばワイン
クーラー又はシャンペンクーラーもまた下に設置するこ
とができるほどの大きさに選択することができる。その
際シール面は、流入する液体及び凍った氷粒子が製氷容
器の底に落ちるように、製氷容器がほぼ垂直であるよう
に配向する。
【０００８】空気及び水蒸気が製氷容器から吸収口を介
して流出する際１００ｍ／ｓをはるかに越える流速が生
じるので、水滴ないしはすでに凍った氷粒子は一緒に収
着容器内に搬送される。このことを回避するために、分
離された水滴ないしは粒子が容器の底に再び落下し、収
着容器内に到達することができないように、滴又は粒子
分離装置を配置する。その際、該分離装置は、分離され
る粒子が何度も方向を換え、かつ遠心力により、吸収口
内への流入が妨げられるように、吸収口の周囲に配置す
るのが有利である。
【０００９】有利には、氷結する液体の供給導管は、遮
断装置の下方でかつ製氷容器の底からはるかに上方に開
口している。極めて良好な結果は、導管の直径が約１ｍ
ｍであり、かつ供給導管の開口が漏斗状で１０〜２０ｍ
ｍに広がっている場合に達成される。このようにして、
導管の氷結する際の供給導管の閉塞を効果的に阻止する
ことができる。
【００１０】また供給導管を吸収口内に貫通案内し、か
つ滴分離装置を供給導管の開口と組み合わせることも有
利である。このようにして、小さい製氷容器の際にも深
すぎず容器内に突入する、滴分離装置と供給導管のコン
パクトなユニットを構成することができる。有利には、
導管及び遮断装置は、洗浄のために分離できるように設
置する。
【００１１】種類の異なった水溶液のために複数の供給
導管を設けることも特に有利である。
【００１２】このようにして、水の氷、フルーツシャー
ベット（ジュースから成る）並びにまたアイスクリーム
（牛乳及びアイス用粉末から成る）を同一の製氷機で構
造を変えないで製造することができる。それぞれの供給
導管は別々の開口を有していてもよく又はひとつの共通
開口で終っていてもよい。
【００１３】該供給導管は遮断バルブを備えている。製
氷容器内の圧力が６．１ミリバールの作業圧未満に低下
して後はじめて、液体を製氷容器に流入させてもよい。
６．１ミリバールの製氷圧（水溶液の場合は該製氷圧は
さらに低い）に達する前に液体が製氷容器に流入する
と、該液体は凝結することができない。該液体は製氷容
器の底に集りかつ製氷圧を下回ると、激しい気化反応下
で表面で氷結するが、一方では閉じた氷層の下に液相が
残留する。このことを回避するために、製氷圧に達する
前に液体が流入するのを阻止する自動調節装置を設ける
のが有利である。使用者に作業圧の到達度を表示する視
覚的圧力表示計か、又は例えば冷却技術から公知である
全自動的噴射装置が有利である。
【００１４】低圧に起因して、液体自体は供給導管を通
って吸引される。それにより供給導管内の機械的な搬送
装置は不必要である。
【００１５】導管を氷結すべき液体を有する適当な貯蔵
容器に簡単に差し込むことができる可撓性ホースの形で
構成するのが特に有利である。貯蔵容器は例えばミネラ
ルウォータのびん、牛乳びん、又はジュースパックであ
ってもよい。パックのふた又は上部に適当な大きさの開
口を穿孔し、該開口を通って細供給導管チューブ挿入す
れば十分である。
【００１６】真空ポンプはシステム圧を６．１ミリバー
ル未満に下げるという課題を有する。その都度の製氷装
置の構成に基づき、少なくとも製氷容器、しばしばまた
収着容器でさえも大気圧から製氷圧になるまで吸引され
ねばならないので、ポンプによる吸出時間をできるだけ
短時間におさえるために、高い吸収容積を有する真空ポ
ンプが有利である。しかし他方では、すでに最終真空は
１ミリバール程度で十分である。理論的には６．１ミリ
バールの最終圧に真空化することで十分なはずである
が、吸収口及び収着剤内での相応する流動抵抗を克服す
るために、到達可能な最終圧は若干低くするべきであ
る。１ミリバール未満の最終圧では新たな利点をもたら
さない。回転スライダー真空ポンプを使用する場合に
は、油の逆流安全装置がありかつ噴射口からのオイルミ
ストの突出が僅かであるように留意すべきである。
【００１７】吸収容器は有利には、製氷容器から吸収さ
れた水蒸気が充てんされた収着剤に均等に到達すること
ができるように構成されるべきである。収着剤で充てん
されていない空胴及び供給導管の割合は、必要な作業圧
まで急速に真空することができるように、できるだけ小
さくすべきである。
【００１８】収着剤は、製氷容器から出る水蒸気を収着
する、つまり水蒸気を吸収剤構造内で凝縮しかつ結合す
るという課題を有する。その際収着熱が発生し、該収着
剤を加熱する。収着剤の収着能力は高温度では著しく減
少する。長時間にわたって高い製氷効率を維持するため
に収着剤を冷却するのが有利である。このためには、収
着容器に適当な冷却装置を装備することが必要である。
このためには、空気又は冷水循環用熱交換器が有利であ
る。
【００１９】もちろん室温では、収着剤は水素分子に対
しては制限された収着能力を有しているにすぎない。収
着能力喪失は、真空ポンプが作動しているにもかかわら
ず製氷速度が減退するか、又は全く氷を製造することが
できなくなることから明らかになる。この場合には、収
着剤を新しいものと交換するか、熱を導入することによ
り再生しなければならない。先述の場合、収着容器は密
閉装置を有し、該装置を介して飽和した収着充てん剤を
取出し再生したものと交換することができる。ここでは
シールリングを有する真空密の密閉蓋が特に有利である
ことが判明した。
【００２０】収着剤の再生のためには、それぞれの用い
られた材料に基づき１５０〜３００℃の温度に加熱しな
ければならない。該加熱を収着容器内部で行う場合に
は、遊離した水蒸気は安全に流出できねばならない。製
氷機内での水蒸気の凝縮は回避されるべきである。
【００２１】全部の収着充てん剤を新しいものと交換す
る場合は、該充てん剤を透過性のあるケーシング内に充
てんし、かつ収着剤を該ケーシングと一緒に交換するこ
とが有利である。該ケーシングは真空ポンプによって、
製氷容器から吸引されたガスないしは蒸気流ができるだ
け全ての収着剤を貫通し、かつ収着充てん剤を素通りせ
ずに導くように、構成されなければならない。付加的
に、収着充てん剤内部に、水蒸気が収着充てん剤に到達
するのを妨害するエアクッションが残留しないように留
意すべきである。
【００２２】収着剤としてゼオライトを使用した際極め
て良好な結果が得られた。ゼオライトは規則的な結晶構
造を有し、該空胴内に水３６重量％までを可逆的に吸着
することができるアルミノケイ酸塩である。ゼオライト
はまた比較的高い温度（１００℃を越える）で、なおか
なりの水蒸気吸着能力があり、従って本発明による製氷
機内での使用に特に適している。特に有利なのは、ゼオ
ライトタイプＡで、なかでもナトリウム及びマグネシウ
ムの形であることが判明した。これは２５０〜３００℃
のしばしばの再生に対して特に安定である。
【００２３】収着充てん剤の内部での均等な吸着及び僅
かな圧力の低下を保証するためには、特に顆粒収着剤が
適していた。この場合、１〜１０ｍｍの顆粒の直径が最
高の結果を呈する。
【００２４】収着容器と製氷容器との間に、収着容器の
吸収口を閉鎖する遮断装置を接続するのが特に有利であ
る。このようにして、真空ポンプは収着容器を前もって
真空にすることができる。その際には、製氷容器を下方
に設置し、遮断装置を開くことにより、必要な真空がよ
り速く得られる。それにより真空ポンプの負担もまたさ
らに軽減される、それというのも該真空ポンプは大気圧
から吸出する必要はなく、その都度の容量比により、約
１００ミリバールから吸出すればよいからである。
【００２５】また、製氷容器を平らなシール面から取り
はずすことができるように、通気装置を介して製氷容器
に通気する前に遮断装置を閉めることが有利である。こ
の場合、該換気装置は有利には遮断装置と製氷容器の間
に設けられているので製氷容器を交換する際、吸収容器
に一緒に通気しなくてもよい。
【００２６】真空ポンプの作動を遮断装置と回路技術的
に結びつけることが特に有利である。この場合、遮断装
置を開いた際に自動的に真空ポンプは作動し、閉めた際
にも同様再び自動的に停止する。この場合には、収着容
器は真空のままであるが、製氷容器及びシール面と遮断
装置の間の連結部分だけに通気される。
【００２７】遮断装置をもたない製氷機では、必然的に
通気装置の作動中、収着容器もまた通気される。新らた
な製氷容器を設置する際、ポンプは、作動していない場
合には、その都度に別に始動させなければならない。ポ
ンプの永続的な運転を回避するために、絶対圧が６ミリ
バール未満に達した際にポンプを止め、その圧力レーベ
ルを越えたところで再び始動させる押しボタンスイッチ
を設けるのが有利である。
【００２８】遮断装置には、公称値２０ｍｍ以上の機械
的に操作可能なボールバルブが適している。該ボールバ
ルブは、バルブが完全に閉じると真空ポンプの回路を遮
断し、開くと再び回路を連結するスイッチに連結するこ
とができる。同時に通気装置をボールバルブの作動装置
に連結することができる。この場合も、ボールバルブが
閉じると、通気装置は開かれ、ボールバルブが開くと閉
じられる。
【００２９】製氷容器の内部、特に底部では、平らなシ
ール面から製氷容器を取外した後に凍った塊を分割する
ことができる構造を使用することができる。このように
して例えば“キュービックアイス”やそれに似た構造物
を製造し、後で分割することができる。
【００３０】
【実施例】次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明
する。
【００３１】図１に示されている製氷機は収着容器１内
に顆粒の形の収着剤２を収容している。収着容器１の下
方部分には、電気モータ４及びクラッチ５を介して駆動
される真空ポンプ３がフランジを介して接合されてい
る。収着剤２は金網６，７により固定されている。収着
容器１の上部には、閉鎖装置８があり、該閉鎖装置はシ
ールリング９及びクランプ１０によって真空密に収着容
器１上に締付けられている。ハンドレバー１２を介して
操作可能であるボールバルブ１１を介して、収着容器１
に平らなシール面１３が連結されている。該シール面は
平らなシール１４及び吸収口１５を備えている。ボール
バルブ１１と平らなシール面１３の間で接続導管内に通
気装置１６がはめ込まれている。吸収口１５を貫通し
て、開口域で漏斗状に広がっている供給導管１７が案内
されている。吸収口１５の下に、供給導管１７に滴分離
装置１８が設けられている。真空システムの外部に、供
給導管１７内に遮断バルブ１９がはめ込まれており、こ
れを介して凝固すべき液体の供給が制御される。供給導
管１７のもうひとつの端部は、凝固すべき液体を貯蔵す
る貯蔵容器２０内に突入している。保持クランプ２２，
２３は、さまざまに成形されかつ異なった開口横断面を
有する製氷容器２１でも通気後にシール面１３から剥離
するのを阻止する。
【００３２】飲用容器内で水の氷を製造するためには、
該製氷機により以下のように行う。
【００３３】飲用容器の開口をシール面１４に押付け、
ボールバルブ１１を開ける。ボールバルブを操作すると
共に、真空ポンプ３を電気モータ４を介して作動させ
る。通気装置１６及び遮断バルブ１９は自動的に閉まる
ので、飲用容器及び収着容器自体内の圧力は６．１ミリ
バール未満に低下する。次に遮断バルブ１９を開くこと
ができ、それによって貯蔵容器２０から水は導管口の漏
斗状の拡開部を介して飲用容器に吸引され、急激に凍結
され、流出する水蒸気は収着剤２に吸着される。所望の
量の氷が製造されると直ちに、遮断バルブ１９並びにボ
ールバルブ１１を閉める。同時に飲用容器に通気するた
めに通気バルブ１６を開くこともできる。保持クランプ
２２及び２３は、通気の際飲用容器が落下し、もしかし
て台に当たって破損することを阻止する。飲用容器２１
は、今度は製造された氷と一緒に保持クランプ２２，２
３からはずすことができる。収着容器１は、次の製氷容
器をセットしボールバルブ１１を開くまで真空状態にあ
る。従って、真空ポンプ３は製氷機全体を大気圧から排
出する必要はなく、それぞれの製氷容器の大きさに応じ
て約１００〜１５０ミリバールから排出すればよい。そ
れによりポンプによる排出時間は僅か数秒に短縮され
る。
【００３４】図２に部分的に示された製氷機は、収着容
器３１と製氷容器３２の間に遮断装置なしで作業する。
該収着容器３１内には通気性ケーシング３４内部にゼオ
ライト充てん剤３３があり、該ケーシングはゼオライト
充てん物３３と一緒に吸収容器３１から真空密の密閉装
置３５を介して交換することができる。接続管片３６
は、図示されていない真空ポンプに接続している。吸収
容器３１の上方部は、製氷容器への流路として形成され
た延長部３７を有する。製氷容器を真空密にフランジを
介して固定することができるように、延長部３７と製氷
容器３２の間に平らなシール面３８がある。通気バルブ
３９は製氷容器３２及び収着容器３１の通気を行う吸収
口４０を貫通して２本の供給導管４１，４２が案内され
ており、該供給導管は製氷容器３２の上方部にそれぞれ
１つの固有の漏斗状開口部を有する。容器３２の内部に
は、導管開口の一方から始まる氷構造４３が形成され、
該氷構造は容器をシール面３８から離す際に、漏斗状の
開口から分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製氷装置の１実施例のブロック図
である
【図２】本発明による製氷装置の１実施例による、収着
充てん物を有する収着容器及び氷内容物を有するセット
された製氷容器の断面図である
【符号の説明】
１ 収着容器、２ 収着剤、３ 真空ポンプ、１５ 吸
収口、１７，１９ 供給導管、２１ 製氷容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー エンゲルハルト ドイツ連邦共和国 ミュンヘン 45 シ ュターベラーシュトラーセ 22 (56)参考文献 特開 昭58−164974（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25C 1/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 耐真空性収着容器（１）を有する製氷装
    置であって、該収着容器が固体収着剤（２）を収容し、
    かつ真空ポンプ（３）に接続されており、該真空ポンプ
    を介して収着容器（１）が真空化可能である形式のもの
    において、収着容器（１）が吸収口（１５）を有し、該
    吸収口を介して空気及び冷たい水蒸気が分離可能な製氷
    容器（２１）から流入し、固体収着剤（２）がゼオライ
    トを含有し、かつ通気装置（１６）を有し、該装置を介
    して製氷容器（２１）に通気することができ、それによ
    り該製氷容器をシール面（１３）から取り外すことがで
    きることを特徴とする、耐真空性収着容器を有する製氷
    装置。
JP3009167A 1990-02-02 1991-01-29 耐真空性収着容器を有する製氷装置 Expired - Fee Related JP3021693B2 (ja)

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