JP3579525B2 - 製氷方法およびその製氷装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶粒が大きくて、硬くて融解し難く、かつ透明性に優れた高品質の氷を製造する製氷方法、および高品質の氷を製造することができる製氷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
製氷装置の一形式として、特開平5−264137号公報に示されているように、冷却媒体により冷却されて所定の範囲の温度に保持された製氷板の製氷面上に貯溜槽内の製氷用水を供給して同製氷面上を流下させ、流下する製氷用水を同製氷面上にて徐々に凍結させて氷を漸次成長させて高品質の氷を製造する製氷装置がある。
【0003】
当該形式の製氷装置においては、流下する製氷用水が製氷面上にて徐々に凍結されて氷が成長することから、結晶粒が大きくて、硬くて融解し難く、かつ透明性に優れた高品質の氷を製造することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
当該製氷装置において、結晶粒の大きい氷を得るためには、製氷面上を流下する製氷用水が凍結を開始する時の製氷用水の冷却速度に依存し、水から氷へ相変化するための潜熱の単位時間当りの移動量がある微量の範囲にて安定していることが望ましい。本発明者等は、この熱量の収支関係が製氷板の製氷面を所定の範囲の温度に保持する際の冷却媒体による製氷面の冷却速度に大きく依存することを知得した。従って、本発明の目的は、かかる知得に基づき、上記した製氷方法および製氷装置を改良して、製氷板の製氷面の冷却速度を低減させることにより、一層高品質の氷を製造し得るようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却媒体により冷却されて所定の範囲の温度に保持された製氷板の製氷面上に貯溜槽内の製氷用水を供給して同製氷面上を流下させ、流下する製氷用水を同製氷面上にて徐々に凍結させて氷を漸次成長させて高品質の氷を製造する製氷方法であり、その第1の製氷方法は、製氷開始から所定の時間の間、前記製氷板が保持温度の最高温度に達したとき、前記冷却媒体の冷却機能を規制して、前記製氷面の保持温度の最低温度までの冷却速度を前記冷却媒体の規制前に有する冷却速度より低減させることを特徴とし、その第2の製氷方法は、製氷開始から所定の時間の間、前記冷却媒体の温度を漸次低下して、前記製氷面の保持温度の最低温度までの冷却速度を前記冷却媒体の温度低下前の有する冷却速度より低減させることを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明は上記した各製氷方法を実施するための製氷装置であり、その第1の製氷装置は、前記冷却媒体の冷却機能を規制する加熱手段を備えていることを特徴とし、その第2の製氷装置は、前記冷却媒体の温度を漸次低下させる制御手段を備えていことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の作用・効果】
本発明の第1の製氷方法および製氷装置によれば、製氷の開始から所定の時間の間に製氷板が所定の範囲の保持温度の最高温度に達した際には、冷却媒体の冷却機能を規制することにより製氷板の冷却速度を低減した状態で保持温度の最低温度にまで低下させることができる。このため、製氷板は製氷の開始から所定の時間の間急冷することがなくて、製氷用水の凍結開始時における氷の結晶核が短時間で発生することがなく、かつ結晶の短時間での多発に起因して結晶粒が小型化するようなことがなく、高品質の氷を生成することができる。
【0008】
また、本発明の第2の製氷方法および第2の製氷装置によれば、製氷開始から所定の時間の間、冷却媒体を漸次低下させて製氷板を徐冷することができる。このため、製氷板は製氷の開始から所定の時間の間急冷されることがなくて、製氷用水の凍結開始時における氷の結晶核が短時間に発生することがなく、かつ結晶の短時間での多発に起因して結晶粒が小型化するようなことがなく、高品質の氷を生成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明するに、図1には本発明の製氷方法を実施するための製氷装置が示されている。当該製氷装置は本願出願人が出願した特願平7−130539号出願に係る製氷装置を基本構造とするもので、冷凍機構部10と、ブライン冷却機構部20と、製氷部を構成する貯溜槽30a、製氷機構部30b、および供給機構部30cと、製氷制御装置40を備えている。
【0010】
冷凍機構部10は、圧縮機11、凝縮器12、ドライヤ13および膨張弁14を循環管路15を介して直列的に配設してなるもので、圧縮機11から圧縮状態で送出された冷媒は循環管路15を通して循環され、この循環途中で凝縮器12で凝縮されてドライヤ13を経て膨張弁14にて膨張して蒸発し、後述するブライン冷却機構部20を構成する熱交換器21内にて循環中のブラインと熱交換して、同ブラインを冷却する。
【0011】
ブライン冷却機構部20は、熱交換器21および循環ポンプ22を循環管路23を介して直列的に配設してなるもので、循環管路23は後述する製氷機構部30bを構成する冷却室に各管継手24a,24bを介して接続されている。ブライン冷却機構部20においては、循環ポンプ22の駆動によりブラインが冷却室を介して循環管路23を循環し、この間にブラインは熱交換器21において循環管路15を循環する冷媒により冷却される。
【0012】
製氷部は、貯溜槽30a、製氷機構部30b、および供給機構部30cからなるもので、製氷機構部30bは貯溜槽30aの上方に配設されている。製氷機構部30bを構成する冷却器31は、周囲壁31aの下方に固定された製氷板31bと冷却室31cにて形成されている。周囲壁31aの起立部内面および製氷板31bの上面には合成樹脂板31dが貼着されていて、起立部内面に断熱層を形成し、かつ製氷板31bの上面には製氷面31eを形成している。冷却器31においては、周囲壁31aの外周および冷却室31cの下面に電気ヒータ32a,32bが配設されている。
【0013】
供給機構部30cは、循環ポンプ33、供給パイプ34、散水パイプ35からなるもので、循環ポンプ33は貯溜槽30a内に配設されており、また散水パイプ35は周囲壁31aの起立部の先端に固定されている。散水パイプ35は周囲壁31a上端部にてその上縁に沿って延びていて、長手方向に延びるスリット状の噴出孔を備えている。かかる散水パイプ35は、供給パイプ34を介して循環ポンプ33に接続されている。
【0014】
製氷制御装置40は、マイクロコンピュータを主体とする制御装置41、環境温度センサ42、ブライン温度センサ43、液面センサ44等を備えている。制御装置41は、貯溜槽30a内への製氷用水の供給を制御するとともに装置の運転を制御し、各温度センサ42,43からの各温度の検出信号に基づいて圧縮器11の運転状態を制御し、かつ液面センサ44からの液面検出信号に基づいて各電気ヒータ32a,32bの動作を制御する。なお、符号45は電源、符号46は圧縮器の駆動回路を示している。
【0015】
このように構成した製氷装置においては、冷凍機構部10の圧縮機11、ブライン冷却機構部20の循環ポンプ22、および製氷機構部30cの循環ポンプ33の駆動により運転が開始される。冷凍機構部10においては、圧縮機11から圧縮状態で送出された冷媒は循環管路15を通して循環され、この循環途中で凝縮器12で凝縮されてドライヤ13を経て膨張弁14にて膨張して蒸発し、ブライン冷却機構部20の循環管路23を循環するブラインを熱交換器21内にて所定の温度に冷却する。また、ブライン冷却機構部20においては、制御装置41にて環境温度に応じて設定された温度に制御されたブラインを循環ポンプ22により冷却器31の冷却室31cを通して循環させ、製氷板31cおよび製氷面31eを冷却する。
【0016】
一方、製氷部においては、循環ポンプ33の駆動により貯溜槽30a内の製氷用水が冷却器31の供給パイプ34を経て散水パイプ35に供給され、散水パイプ35から製氷面31eの上端部に流出して製氷面31e上を流下し、製氷面31eの下端から貯溜槽30a内に還流する。この間、製氷面31e上を流下する製氷用水は凍結開始点(凝固点)に達して氷の生成が開始されるとともに、順次流下する製氷用水により氷が漸次成長する。氷が所定の厚みの板状に成長すると、冷凍機構部10の圧縮機11、ブライン冷却機構部20の循環ポンプ22、および供給機構部30cの循環ポンプ33の駆動が停止されるとともに、各ヒータ32a,32bに通電されて冷却器31を加熱して製氷面31e上の板状の氷を離脱させる。
【0017】
このように、当該製氷装置においては、冷凍機構部10における冷媒により環境温度に応じて予め設定された温度に冷却されて維持されるブラインにより製氷面31eを冷却するものであるから、冷凍機構部10の冷凍能力の変動の如何、および環境温度の如何に関わらずブラインの冷却温度が設定された温度に保持されて、製氷面31eの冷却温度が所定の範囲の温度に保持される。
【0018】
しかして、当該製氷装置においては、運転開始時点から製氷用水の製氷面31e上での凍結開始後所定時間の間、ヒータ32bが圧縮機11の駆動に応じて動作され、同ヒータ32bの動作により冷却室31cを循環するブラインの温度が制御される。図2は、製氷面31eを所定の範囲の温度t1〜t2に保持するための、圧縮機11のON、OFF動作とブラインの温度変化との関係を示すグラフの一例である。同図の2点鎖線で示すグラフは、圧縮機11を単にON、OFF動作した場合のブラインの温度変化を示し、また実線で示すグラフは、圧縮機11のON動作に対応してヒータ32bを動作させた場合のブラインの温度変化を示している。
【0019】
これらのグラフから明らかなように、圧縮機11のON動作に対応してヒータ32bを動作させた場合のブラインの温度変化、すなわちブラインの保持温度の最高温度t1から最低温度t2までの下降速度は、圧縮機11を単にON、OFF動作した場合のブラインの保持温度の最高温度t1から最低温度t2までの下降速度に比較して極めて遅い。
【0020】
このため、当該製氷方法を採用すれば、製氷の開始から所定の時間の間に製氷面31eが所定の範囲の保持温度の最高温度t1に達した際には、ブラインの冷却機能を規制することにより製氷面31eの冷却速度を低減して、製氷面31eの保持温度の最低温度t2まで徐々に低下させることができる。この結果、製氷面31eは製氷の開始から所定の時間の間急冷されることがなくて、製氷用水の凍結開始時における氷の結晶核の短時間での発生、結晶の短時間での多発に起因する結晶粒の小型化を抑制し得て、高品質の氷を生成することができる。
【0021】
なお、図3に示すグラフは、製氷面31eの所定の範囲の保持温度を漸次低下させて制御する場合の、圧縮機11のON、OFF動作とブラインの温度変化との関係を示すグラフである。この場合にも、製氷面31eの冷却速度は低減され、高品質の氷を生成することができる。
【0022】
図4は、製氷開始時点から製氷完了までのブライン温度と製氷面31eの温度との関係を示すグラフであり、実線は本発明の第2の製氷方法におけるグラフ、2点鎖線は従来の製氷方法におけるグラフである。従来では、製氷開始から凍結開始後所定時間の間はブライン温度を比較的高い一定温度に制御して、製氷用水を徐冷することにより大きな結晶粒を生成し、その後ブライン温度をこれより低い一定温度に急激に低下されて制御して、製氷用水を急速冷却して氷の生成を迅速にする手段が採られている。このため、第2の製氷方法によれば、製氷開始から所定の時間の間、ブラインを漸次低下させて製氷面31eを徐冷しているため、圧縮機11の駆動のON、OFF制御により一定温度に制御する場合に比較して製氷面31eに対する急冷による衝撃が解消される。
【0023】
このため、製氷面31eは製氷開始から凍結開始後の所定の時間の間、急冷による衝撃が発生することがなくて、製氷用水の凍結開始時における氷の結晶核の短時間での発生、結晶の短時間での多発に起因する結晶粒の小型化がなくて、高品質の氷を生成することができるとともに、急冷の衝撃に起因する氷中でのクラックの発生、歪の発生がなくて、一層高品質の氷を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製氷装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】本発明の第1の製氷方法における製氷面を所定の範囲の温度に保持するための圧縮機のON、OFF動作とブラインの温度変化との関係を示すグラフの一例である。
【図3】同製氷方法における製氷面を所定の範囲の温度に保持するための圧縮機のON、OFF動作とブラインの温度変化との関係を示すグラフの他の一例である。
【図4】本発明の第2の製氷方法における製氷開始時点から製氷完了までのブライン温度と製氷面の温度との関係を示すグラフの一例である。
【符号の説明】
10…冷凍機構部、20…ブライン冷却機構部、30a…貯溜槽、30b…製氷機構部、30c…供給機構部、31…冷却器、31b…製氷板、31c…冷却室、31e…製氷面、32b…ヒータ(冷却媒体加熱手段)、35…散水パイプ、40…製氷制御装置、41…制御装置。
Claims (4)
- 冷却媒体により冷却されて所定の範囲の温度に保持された製氷板の製氷面上に貯溜槽内の製氷用水を供給して同製氷面上を流下させ、流下する製氷用水を同製氷面上にて徐々に凍結させて氷を漸次成長させて高品質の氷を製造する製氷方法であり、製氷開始から所定の時間の間、前記製氷板の製氷面が保持温度の最高温度に達したとき、前記冷却媒体の冷却機能を規制して、前記製氷面の保持温度の最低温度までの冷却速度を前記冷却媒体の規制前に有する冷却速度より低減させることを特徴とする製氷方法。
- 冷却媒体により冷却されて所定の範囲の温度に保持された製氷板の製氷面上に貯溜槽内の製氷用水を供給して同製氷面上を流下させ、流下する製氷用水を同製氷面上にて徐々に凍結させて氷を漸次成長させて高品質の氷を製造する製氷方法であり、製氷開始から所定の時間の間、前記冷却媒体の温度を漸次低下して、前記製氷面の保持温度の最低温度までの冷却速度を前記冷却媒体の温度低下前に有する冷却速度より低減させることを特徴とする高品質の氷を製造する製氷方法。
- 請求項1に記載の製氷方法を実施するための製氷装置であり、前記冷却媒体の冷却機能を規制する加熱手段を備えていることを特徴とする製氷装置。
- 請求項2に記載の製氷方法を実施するための製氷装置であり、前記冷却媒体の温度を漸次低下させる制御手段を備えていことを特徴とする製氷装置。
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