JP6728543B2 - 長円形漏斗状の噴射ノズル構造 - Google Patents

長円形漏斗状の噴射ノズル構造 Download PDF

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Description

本発明は、冷凍食品機械の分野に属し、長円形漏斗状の噴射ノズル構造に関する。
送風式冷凍機は、冷凍食品の加工分野によく用いられる設備である。その中で、衝撃式
冷凍機は、その高い対流熱伝達係数によって、ますます冷凍機のメーカーや研究者の注意
深い関心をはらう対象になっている。冷凍機のプレナムチャンバー内の気流がノズル構造
を介して釈放した高速な気流は、衝撃効果を達成させるキーポイントである。衝撃効果は
、大幅な程度で、ノズル構造の構造やサイズにより決められる。従来の衝撃式冷凍機のノ
ズル構造が殆ど円状の有孔ボード型構造であるが、このような構造では、凍結領域におけ
る冷凍食品の凍結速度が低く、及び温度低下過程の均一性が低いという問題がある。
本発明の目的は、少なくとも、凍結領域における冷凍食品の低い凍結速度及び温度低下
過程の均一性を向上させることのできる衝撃式冷凍機噴射ノズル構造を提供することにあ
る。
上記目的を達成させるために、本発明は、長円形錐体状のガイド溝、長円形噴射ノズル
、ベルトコンベヤーを含む長円形漏斗状の噴射ノズル構造において、長円形錐体状のガイ
ド溝（１）、長円形噴射ノズル（２）及びベルトコンベヤー（３）の厚さは１〜５ｍｍで
あり、前記長円形錐体状のガイド溝（１）は、上端開口及び下端開口を含む中空の逆の長
円形錐台状であり、上端開口が長円形状の開孔に接続され、下端開口がノズルの入口に接
続され、ノズルは中空の長円形柱状であり、長円形錐体状のガイド溝（１）は、線状的に
配列され、且つ隣接する両者の間距が７０〜９０ｍｍであり、上端開口の長軸が５５〜６
５ｍｍであり、短軸が４０〜５０ｍｍであり、高さが３０〜５０ｍｍであり、前記隣接す
る両者の間距は、２つの長円形状の孔の中心の間の距離であり、長円形噴射ノズル（２）
は、出口断面の長軸が１５〜２５ｍｍであり、短軸が４〜６ｍｍであり、高さが２０〜４
０ｍｍであり、ベルトコンベヤー（３）は長円形噴射ノズル（２）の真下に位置し、且つ
ベルトコンベヤー（３）と長円形噴射ノズル（２）との間の距離が２０〜４０ｍｍである
ことを特徴とする長円形漏斗状の噴射ノズル構造を提供する。
１つの実施形態において、長円形錐体状のガイド溝（１）、長円形噴射ノズル（２）及
びベルトコンベヤー（３）の厚さは、１〜３ｍｍである。
１つの実施形態において、長円形錐体状のガイド溝（１）、長円形噴射ノズル（２）及
びベルトコンベヤー（３）の厚さは、２ｍｍである。
１つの実施形態において、細長い錐体状のガイド溝（１）は、線状的に配列され、且つ
隣接する両者の細長い錐体状のガイド溝（１）の間距が７５〜８５ｍｍである。
１つの実施形態において、隣接する両者の間距が８０ｍｍである。
１つの実施形態において、上端開口の長軸が６０ｍｍであり、短軸が４５ｍｍであり、
高さが４０ｍｍである。
１つの実施形態において、長円形噴射ノズル（２）は、出口断面の長軸が２０ｍｍであ
り、短軸が５ｍｍであり、高さが３０ｍｍである。
１つの実施形態において、ベルトコンベヤー（３）と長円形噴射ノズル（２）との間の
距離が３０ｍｍである。
本発明の提供する上記技術案によれば、冷凍食品の凍結速度を効果的に向上させ、及び
冷凍食品の温度低下過程の均一性を改善し、従来の構造が食品の冷凍加工の過程中の異な
る位置における冷凍食品の温度低下速度での大きな差異性を改善し、冷凍食品の品質を向
上させることができる。
本発明に係る長円形漏斗状の噴射ノズル構造の三次元模式図である。 本発明に係る長円形漏斗状の噴射ノズル構造の上面図である。 本発明に係る長円形漏斗状のノズル構造の正面図である。
本発明により達成される操作流れや創作特徴を分かりやすくするために、以下、具体的
な実施形態に合わせて、本発明を更に説明する。
長円形錐体状のガイド溝、長円形噴射ノズル、ベルトコンベヤーを含む長円形漏斗状の
噴射ノズル構造において、長円形錐体状のガイド溝（１）、長円形噴射ノズル（２）及び
ベルトコンベヤー（３）の厚さは１〜５ｍｍであり、前記長円形錐体状のガイド溝（１）
は、上端開口及び下端開口を含む中空の逆の長円形錐台状であり、上端開口が長円形状の
開孔に接続され、下端開口がノズルの入口に接続され、ノズルは中空の長円形柱状であり
、長円形錐体状のガイド溝（１）は、線状的に配列され、且つ隣接する両者の間距が７０
〜９０ｍｍであり、上端開口の長軸が５５〜６５ｍｍであり、短軸が４０〜５０ｍｍであ
り、高さが３０〜５０ｍｍであり、前記隣接する両者の間距は、２つの長円形状の孔の中
心の間の距離であり、長円形噴射ノズル（２）は、出口断面の長軸が１５〜２５ｍｍであ
り、短軸が４〜６ｍｍであり、高さが２０〜４０ｍｍであり、ベルトコンベヤー（３）は
長円形噴射ノズル（２）の真下に位置し、且つベルトコンベヤー（３）と長円形噴射ノズ
ル（２）との間の距離が２０〜４０ｍｍであることを特徴とする長円形漏斗状の噴射ノズ
ル構造である。
蒸発器からの低温の空気が冷凍機のファンにより吸入された後で昇圧されて流れ出し、
プレナムチャンバーを経過して噴射ノズルに入って、ノズルにより噴射された後でノズル
構造の出口から流れ出して蒸発器に入って熱交換を行い、再びファンにより吸入されて次
回の循環に入る。
従来の円状の有孔ボード型構造に比べると、本発明の提供する上記噴射ノズル構造を利
用すれば、ベルトコンベヤーの表面の熱交換強度を大幅に向上させ、冷凍食品の凍結速度
を向上させることができ、また、ノズルの出口の速度が著しく向上され、凍結領域内の流
動が改善され、冷凍食品の温度低下過程の均一性が改善されるので、冷凍食品の品質が向
上する。
サイズが６００*６００*６００ｍｍで、有孔ボードのサイズが６００*６００*２ｍｍで
ある冷凍機のプレナムチャンバーを例として、長円形漏斗状のノズルに対して数値シミュ
レーションを行うが、対比例として、長円形の開孔のある有孔ボード構造が選択される。
空気をシミュレーションの流体として、下記のように仮設する。（１）空気は非圧縮性の
流体である。（２）モデルが正常に運行する過程中、内部の流動場は定常状態として見ら
れる。（３）プレナムチャンバーの壁面は断熱として見られる。このモデルとしてｋ-ε
乱流モデルを採用する。衝撃の過程中に温度が変化するため、エネルギー式を起用する。
圧力入口の境界条件はＰｉｎ=２５０Ｐａであり、圧力出口の境界条件はＰｏｕｔ=０Ｐａ
である。凍結領域については、入口温度が２３０Ｋに設定され、出口温度が２３５Ｋに設
定される。コンベヤーは、ベルトコンベヤーとして処理され、熱伝導率が１６．３Ｗ／（
ｍ*℃）である。
数値シミュレーションによると、下記のようにすれば好ましい。長円形錐体状のガイド
溝１、長円形噴射ノズル２及びベルトコンベヤー３の厚さが２ｍｍである。長円形錐体状
のガイド溝１は、線状的に配列され、且つ隣接する２つの長円形錐体状のガイド溝１の間
距が８０ｍｍである。長円形錐体状のガイド溝１は、上端開口の長軸が６０ｍｍであり、
短軸が４５ｍｍであり、高さが４０ｍｍである。長円形噴射ノズル２は、出口断面の長軸
が２０ｍｍであり、短軸が５ｍｍであり、高さが３０ｍｍである。ベルトコンベヤー３は
、長円形噴射ノズル２の真下に位置し、且つ長円形状のノズル２との間の距離が３０ｍｍ
である。
冷凍機凍の結領域に対して数値シミュレーションを行う。そのシミュレーションの結果
によると、ノズルの出口面積が同じである場合、長円形漏斗状のノズル構造では、ベルト
コンベヤーの表面の平均ヌセルト数が１５８．１３であるが、従来の有孔平板における長
円形ノズルでは、平均ヌセルト数が１４５．３１であることが判明され、このような新規
の長円形漏斗状のノズル構造では、平均ヌセルト数が約８．８２％向上するので、このよ
うな構造によれば、横流れ方向の流通面積を大幅に向上させ、横流れ効果を低下させるこ
とができることが見られる。
上記実施例は、本発明の原理やその効果を例示的に説明するためのものだけであり、本
発明を制限するものではない。如何なる当業者も、本発明の精神や範囲から逸脱せずに、
上記実施例に修正や変更を加えってもよい。従って、当業者が本発明の開示する精神や技
術思想から逸脱せずに完成した全ての同等な修正や変更も、本発明の特許請求の範囲に含
まれる。
１ 長円形錐体状のガイド溝
２ 長円形噴射ノズル
３ ベルトコンベヤー

Claims (5)

  1. 長円形錐体状のガイド溝、長円形噴射ノズル、ベルトコンベヤーを含む長円形漏斗状の
    噴射ノズル構造において、
    前記長円形錐体状のガイド溝（１）は、上端開口及び下端開口を含む中空の逆の長円形
    錐台状であり、上端開口が長円形状の開孔に接続され、下端開口がノズルの入口に接続さ
    れ、ノズルは中空の長円形柱状であり、
    長円形錐体状のガイド溝（１）は、線状的に配列され、且つ隣接する両者の間距が７０
    〜９０ｍｍであり、上端開口の長軸が５５〜６５ｍｍであり、短軸が４０〜５０ｍｍであ
    り、高さが３０〜５０ｍｍであり、前記隣接する両者の間距は、２つの長円形状の孔の中
    心の間の距離であり、
    長円形噴射ノズル（２）は、出口断面の長軸が１５〜２５ｍｍであり、短軸が４〜６ｍ
    ｍであり、高さが２０〜４０ｍｍであり、ベルトコンベヤー（３）は長円形噴射ノズル（
    ２）の真下に位置し、且つベルトコンベヤー（３）と長円形噴射ノズル（２）との間の距
    離が２０〜４０ｍｍであることを特徴とする長円形漏斗状のノズル構造。
  2. 長円形錐体状のガイド溝（１）は、線状的に配列され、且つ隣接する両者の間距が８０
    ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の長円形漏斗状の噴射ノズル構造。
  3. 長円形錐体状のガイド溝（１）の長軸が６０ｍｍであり、短軸が４５ｍｍであり、高さ
    が４０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の長円形漏斗状の噴射ノズル構造。
  4. 長円形噴射ノズル（２）の長軸が２０ｍｍであり、短軸が５ｍｍであり、高さが３０ｍ
    ｍであることを特徴とする請求項１に記載の長円形漏斗状の噴射ノズル構造。
  5. ベルトコンベヤー（３）と長円形噴射ノズル（２）との間の距離は、３０ｍｍであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の長円形漏斗状の噴射ノズル構造。
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