JP6910215B2 - Slurry ice making equipment and method - Google Patents

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Description

本発明は、被凍結液体をシャーベット状に凍結させたスラリーアイスを製造するスラリーアイス製造装置および方法に関する。 The present invention relates to a slurry ice production apparatus and method for producing slurry ice in which a liquid to be frozen is frozen in a sherbet shape.

近年、いくつかのスラリーアイスの製造方法が示されている。
例えば、特許文献1には、液体と低温冷媒を二重配管の金属管壁を介して熱交換させ、その管壁に付着した氷をスクレーパ(またはスクレバー等、複数の表現がある)によって掻き取ることでスラリーアイスを製造する技術が開示されている。
また、特許文献2には、容器内に被冷却媒体を封入するとともに冷却媒体を流通させる冷却媒体流路を設け、前記被冷却媒体内に複数の小物体を封入して該被冷却媒体を流動攪拌させて前記小物体を前記冷却媒体流路の表面に衝突させることにより、前記冷却媒体流路の表面に付着した氷をかきとってスラリーアイスを生成する方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、器(うつわ)内の液体を過冷却状態とし、それを解除してスラリーアイス(シャーベット状の氷水)を製造する製氷方法が開示されている。
また、特許文献4には、冷水を過冷却器で過冷却した後、蓄熱タンクに貯留された冷水の液面上に噴射して氷を生成させ、蓄熱タンクの下部の冷水をエアリフトさせて上方に導くことで液面上に生成した氷を下方に移動させてスラリーアイス(ダイナミック氷)を製造して蓄熱する技術が開示されている。
これらの特許文献1乃至4に開示されている技術は、フロン冷凍機を用いて製氷するものであるが、低温液化ガスを用いて製氷する技術も示されている。
例えば、特許文献5には、エアリフトポンプを用いて循環させながら流路を流れる低温液化ガス中に液滴等の被凍結物を投入して連続的に凍結させる技術が開示されている。
In recent years, several methods for producing slurry ice have been shown.
For example, in Patent Document 1, a liquid and a low-temperature refrigerant are heat-exchanged through a metal pipe wall of a double pipe, and ice adhering to the pipe wall is scraped off by a scraper (or a plurality of expressions such as a slurry). This discloses a technique for producing slurry ice.
Further, in Patent Document 2, a cooling medium flow path is provided in which a cooling medium is sealed in a container and a cooling medium is circulated, and a plurality of small objects are sealed in the cooling medium to allow the cooling medium to flow. A method of scraping ice adhering to the surface of the cooling medium flow path by causing the small object to collide with the surface of the cooling medium flow path by stirring is disclosed to generate slurry ice.
Further, Patent Document 3 discloses an ice making method in which a liquid in a vessel is supercooled and released to produce slurry ice (sherbet-like ice water).
Further, in Patent Document 4, after supercooling cold water with a supercooler, ice is generated by injecting it onto the liquid surface of the cold water stored in the heat storage tank, and the cold water at the lower part of the heat storage tank is airlifted upward. Disclosed is a technique for producing slurry ice (dynamic ice) and storing heat by moving the ice generated on the liquid surface downward by leading to.
The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 are for making ice using a Freon refrigerator, but a technique for making ice using a low-temperature liquefied gas is also shown.
For example, Patent Document 5 discloses a technique of continuously freezing an object to be frozen such as droplets into a cryogenic liquefied gas flowing through a flow path while circulating using an air lift pump.

特開2006−266639号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-266639 特開平10−160208号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-160208 特開平5−172444号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-172444 特開平10−148367号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-148367 特開平7−8240号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-8240

しかしながら、特許文献1乃至4に開示されている技術は、前述のとおり、フロン冷凍機を用いた製氷、蓄熱技術であり、主に大規模な設備を対象としており、長期間の稼働では十分な経済性を確保する一方で、短期間に簡易な製氷方法としては設備コスト負担が過大で経済的ではなく、少量製造には適さないものであった。
また、特許文献5に開示されている技術は、エアリフトポンプにより低温液化ガスを循環させるので、電力等の動力を必要とせず経済的な運転が行えるものであるが、シャーベット状に凍結したスラリーアイスを製造するものではない。
However, as described above, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 are ice making and heat storage techniques using a Freon refrigerator, mainly for large-scale equipment, and are sufficient for long-term operation. While ensuring economic efficiency, as a simple ice making method in a short period of time, the equipment cost burden was excessive and it was not economical, and it was not suitable for small-quantity production.
Further, the technique disclosed in Patent Document 5 circulates a cryogenic liquefied gas by an air lift pump, so that it can be operated economically without requiring power such as electric power, but it is a slurry ice frozen in a sherbet shape. Is not manufactured.

そこで、本発明者らは、低温液化ガスを用いたスラリーアイスを製造する方法を提案した(特願2016−164613号公報)。当該方法は、低温液化ガスを、容器に貯留された被凍結液体(例えば、水など)の液面の上方から液面に噴射させ、該噴射した液化ガスが前記被凍結液体中で浮沈及び揺動して該被凍結液体をスラリー状(シャーベット状)に凍結させるものであるが、被凍結液体よりも比重が大きい液化ガスを用いるのに好適なものであった。
そのため、被凍結液体よりも比重が小さい液化ガス(例えば、液体窒素)を用いた場合でも、効率的かつ安定してスラリーアイスを簡易な設備で製造することができるスラリーアイス製造装置および方法が望まれていた。
Therefore, the present inventors have proposed a method for producing slurry ice using a low-temperature liquefied gas (Japanese Patent Application No. 2016-164613). In this method, a low-temperature liquefied gas is injected onto the liquid surface from above the liquid surface of a liquid to be frozen (for example, water) stored in a container, and the injected liquefied gas floats and sinks and shakes in the liquid to be frozen. The liquid to be frozen is frozen in a slurry state (sherbet shape) by moving, and it is suitable for using a liquefied gas having a specific gravity larger than that of the liquid to be frozen.
Therefore, a slurry ice production apparatus and method capable of efficiently and stably producing slurry ice with a simple facility even when a liquefied gas (for example, liquid nitrogen) having a specific gravity smaller than that of the liquid to be frozen is used is desired. It was rare.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、被凍結液体をシャーベット状に凍結させたスラリーアイスを容易かつ廉価な設備コストで製造することができるスラリーアイス製造装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a slurry ice production apparatus capable of easily producing slurry ice in which a liquid to be frozen is frozen in a sherbet shape at a low equipment cost. The purpose is to provide a method.

(1)本発明に係るスラリーアイス製造装置は、被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するものであって、前記スラリーアイスの原料となる被凍結液体を貯留する貯留槽と、該貯留槽内に配設されて、前記被凍結液体よりも比重の小さい低温液化ガスを吐出する低温液化ガスノズルと、該低温液化ガスノズルを囲い、かつ前記貯留槽に貯留されている被凍結液体の液面よりも上方に突出するように前記貯留槽内に配設されると共に、下部に前記被凍結液体を導入するための導入口と、上部に開口部とをそれぞれ有する筒状体と、該筒状体内で生成したスラリーアイスと前記被凍結液体をエアリフトさせるエアリフトガスを供給するエアリフトガス供給部と、前記筒状体の開口部の近傍に設けられて、該開口部から取り出された前記スラリーアイスと前記被凍結液体を分離してスラリーアイスを取り出すための固液分離部とを備えたことを特徴とするものである。 (1) The slurry ice producing apparatus according to the present invention is for producing slurry ice by freezing the liquid to be frozen in a sherbet shape, and has a storage tank for storing the liquid to be frozen which is a raw material of the slurry ice. A low-temperature liquefied gas nozzle that is disposed in the storage tank and discharges a low-temperature liquefied gas having a specific gravity smaller than that of the liquid to be frozen, and a liquid to be frozen that surrounds the low-temperature liquefied gas nozzle and is stored in the storage tank. A tubular body that is arranged in the storage tank so as to project above the liquid surface and has an introduction port for introducing the liquid to be frozen at the lower part and an opening at the upper part, respectively. An air lift gas supply unit that supplies air lift gas that airlifts the slurry ice generated in the tubular body and the liquid to be frozen, and the slurry that is provided near the opening of the tubular body and is taken out from the opening. It is characterized by including a solid-liquid separation unit for separating ice and the liquid to be frozen and taking out slurry ice.

(2)上記(1)に記載のものにおいて、前記低温液化ガスノズルの先端に、凍結防止用のノズル加熱手段を設けていることを特徴とするものである。 (2) The above-mentioned item (1) is characterized in that a nozzle heating means for preventing freezing is provided at the tip of the cryogenic liquefied gas nozzle.

(3)上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記筒状体の内壁を加熱する管壁加熱手段を設けたことを特徴とするものである。 (3) The above-mentioned item (1) or (2) is characterized in that a tube wall heating means for heating the inner wall of the tubular body is provided.

(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記低温液化ガスノズルに供給する低温液化ガスの供給量を調整する低温液化ガス供給量調整手段と、前記エアリフトガス供給部に供給するエアリフトガスの供給量を調整するエアリフトガス供給量調整手段とを備えたことを特徴とするものである。 (4) In any of the above (1) to (3), the low temperature liquefied gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the low temperature liquefied gas supplied to the low temperature liquefied gas nozzle, and the air lift gas supply unit. It is characterized by being provided with an air lift gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the air lift gas supplied to the vehicle.

(5)本発明に係るスラリーアイス製造方法は、上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のスラリーアイス製造装置を用いて前記被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するものであって、前記筒状体に導入された被凍結液体中に、該凍結液体よりも比重の小さい低温液化ガスを吐出するとともにエアリフトガスを供給し、前記筒状体内で生成したスラリーアイスと前記被凍結液体をエアリフトさせ、前記筒状体の開口部から取り出された前記スラリーアイスと前記被凍結液体を前記固液分離部で分離し、前記スラリーアイスを取り出すことを特徴とするものである。 (5) In the slurry ice production method according to the present invention, the slurry ice to be frozen is frozen in a sherbet shape using the slurry ice production apparatus according to any one of (1) to (4) above to produce slurry ice. In the liquid to be frozen introduced into the tubular body, a low-temperature liquefied gas having a specific gravity smaller than that of the frozen liquid is discharged and air lift gas is supplied to form a slurry ice produced in the tubular body. It is characterized in that the liquid to be frozen is air-lifted, the slurry ice taken out from the opening of the tubular body and the liquid to be frozen are separated by the solid-liquid separation part, and the slurry ice is taken out. ..

(6)上記(5)に記載のものにおいて、前記低温液化ガスは、液体窒素であり、前記エアリフトガスは、気体窒素であることを特徴とするものである。 (6) In the one described in (5) above, the cryogenic liquefied gas is liquid nitrogen, and the air lift gas is gaseous nitrogen.

本発明においては、被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するものであって、前記スラリーアイスの原料となる被凍結液体を貯留する貯留槽と、該貯留槽内に配設されて、前記被凍結液体よりも比重の小さい低温液化ガスを吐出する低温液化ガスノズルと、該低温液化ガスノズルを囲い、かつ前記貯留槽に貯留されている被凍結液体の液面よりも上方に突出するように前記貯留槽内に配設されると共に、下部に前記被凍結液体を導入するための導入口を、上部に開口部をそれぞれ有する筒状体と、該筒状体内で生成したスラリーアイスと前記被凍結液体をエアリフトさせるエアリフトガスを供給するエアリフトガス供給部と、前記筒状体の開口部の近傍に設けられて、該開口部から取り出された前記スラリーアイスと前記被凍結液体を分離してスラリーアイスを取り出すための固液分離部とを備えたことにより、簡易な設備で安価かつ容易にスラリーアイスを製造することができる。 In the present invention, the liquid to be frozen is frozen in a sherbet shape to produce slurry ice, which is disposed in a storage tank for storing the liquid to be frozen, which is a raw material for the slurry ice, and a storage tank. A low-temperature liquefied gas nozzle that discharges a low-temperature liquefied gas having a specific gravity smaller than that of the liquid to be frozen and a low-temperature liquefied gas nozzle that surround the low-temperature liquefied gas nozzle and project above the liquid level of the liquid to be frozen stored in the storage tank. A tubular body having an introduction port for introducing the liquid to be frozen at the lower part and an opening at the upper part, and slurry ice generated in the tubular body. The air lift gas supply unit that supplies the air lift gas that airlifts the liquid to be frozen and the slurry ice that is provided in the vicinity of the opening of the tubular body and is taken out from the opening and the liquid to be frozen are separated. Since the solid-liquid separation unit for taking out the slurry ice is provided, the slurry ice can be produced inexpensively and easily with simple equipment.

本実施の形態に係るスラリーアイス製造装置および方法を説明するための概略図である。It is a schematic diagram for demonstrating the slurry ice production apparatus and method which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るスラリーアイス製造装置および方法の他の態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another aspect of the slurry ice production apparatus and method which concerns on this embodiment. 本実施の形態に係るスラリーアイス製造装置および方法の他の態様に用いられるLN2ノズルを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the LN 2 nozzle used in another aspect of the slurry ice production apparatus and method which concerns on this embodiment.

本発明の実施の形態に係るスラリーアイス製造装置1は、被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するものであって、図1に示すように、水槽3と、LN2ノズル5と、エアリフト管7と、GN2供給部9と、固液分離部11とを備えたものである。
以下、スラリーアイス製造装置1の各構成要素について説明する。なお、本実施の形態では、被凍結液体には水を、低温液化ガスには液体窒素(LN2)を、エアリフトガスには気体窒素(GN2)を用いた場合について説明する。なお、被凍結液体として用いる水は、淡水又は海水のいずれであってもよい。
The slurry ice producing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is for producing slurry ice by freezing the liquid to be frozen in a sherbet shape, and as shown in FIG. 1, the water tank 3 and the LN 2 nozzle 5 The air lift pipe 7, the GN 2 supply unit 9, and the solid-liquid separation unit 11 are provided.
Hereinafter, each component of the slurry ice production apparatus 1 will be described. In this embodiment, a case where water is used as the liquid to be frozen, liquid nitrogen (LN 2 ) is used as the cryogenic liquefied gas, and gaseous nitrogen (GN 2 ) is used as the air lift gas will be described. The water used as the liquid to be frozen may be either fresh water or seawater.

<水槽>
水槽3は、スラリーアイスの原料となる水を貯留する貯留槽である。
図1に示す水槽3は、後述するように、水槽3内の水温度を調節するための水温度調節手段13が設置されている。
<Aquarium>
The water tank 3 is a storage tank for storing water as a raw material for slurry ice.
As will be described later, the water tank 3 shown in FIG. 1 is provided with water temperature adjusting means 13 for adjusting the water temperature in the water tank 3.

<LN2ノズル>
LN2ノズル5は、水槽3内に配設されて、水よりも比重の小さいLN2を吐出するものであり、図1においては、先端側が水槽3内に挿入され、後端側がLN2供給タンク15内の液相側とLN2供給流路17を介して連通している。
<LN 2 nozzle>
The LN 2 nozzle 5 is arranged in the water tank 3 to discharge LN 2 having a specific density smaller than that of water. In FIG. 1, the front end side is inserted into the water tank 3 and the rear end side supplies LN 2. It communicates with the liquid phase side in the tank 15 via the LN 2 supply flow path 17.

LN2ノズル5は、水との接触時間が十分取れる水深(図1のhs)の中間程度に先端が位置するように配設すればよい。さらに、LN2ノズル5は、図1に示すように、水槽3内において水没されている先端が水により凍結して閉塞するのを防止するため、ヒーター19などのノズル加熱手段を前記先端に設置し、氷の成長を抑止することが望ましい。この場合、ヒーター19により設定される温度は、5℃程度以上であれば十分である。 The LN 2 nozzle 5 may be arranged so that the tip of the LN 2 nozzle 5 is located in the middle of the water depth (hs in FIG. 1) where a sufficient contact time with water can be obtained. Further, as shown in FIG. 1, the LN 2 nozzle 5 is provided with a nozzle heating means such as a heater 19 at the tip in order to prevent the tip submerged in the water tank 3 from being frozen and blocked by water. However, it is desirable to suppress the growth of ice. In this case, it is sufficient that the temperature set by the heater 19 is about 5 ° C. or higher.

<エアリフト管>
エアリフト管7は、本発明の筒状体に相当するものであり、LN2ノズル5を囲い、かつ水槽3に貯留されている水の液面よりも上方に突出するように水槽3内に配設されると共に、下部に水を導入するための導入口7aを、上部に開口部7bをそれぞれ有するものである。
<Air lift pipe>
The air lift pipe 7 corresponds to the tubular body of the present invention , and is arranged in the water tank 3 so as to surround the LN 2 nozzle 5 and project upward from the liquid level of the water stored in the water tank 3. It is provided and has an introduction port 7a for introducing water in the lower part and an opening 7b in the upper part.

導入口7aは、エアリフト管7内に外部(水槽3)より供給される水を導入するために、水槽3の水面より下に位置する。また、導入口7aは、GN2供給部9により供給されたGN2がエアリフト管7の外部の液層に出ていくのを抑えるため、適度な開口サイズとすることが望ましい。 The introduction port 7a is located below the water surface of the water tank 3 in order to introduce water supplied from the outside (water tank 3) into the air lift pipe 7. Further, it is desirable that the introduction port 7a has an appropriate opening size in order to prevent the GN 2 supplied by the GN 2 supply unit 9 from going out to the liquid layer outside the air lift pipe 7.

エアリフト管7内においては、図1に示すように、LN2ノズル5から吐出されたLN2が複数の略球形状となり、水の持つ熱によって気化されて水中を揺動しながら浮上することにより水がシャーベット状に凍結し、スラリーアイスが生成される。そして、エアリフト管7内で生成したスラリーアイスを取り出すため、エアリフト管7は、開口部7bが水槽3内における液面よりも上方に位置するように配設されている。この場合、水槽3の水面から開口部7bまでの高さ(図1のht)が、スラリーアイス製造装置1における揚程となる。 In air-lift pipe 7, as shown in FIG. 1, by LN 2 discharged from LN 2 nozzle 5 becomes a plurality of substantially spherical, floats while swinging the water is vaporized by the heat of the water Water freezes like sherbet to produce slurry ice. Then, in order to take out the slurry ice generated in the air lift pipe 7, the air lift pipe 7 is arranged so that the opening 7b is located above the liquid level in the water tank 3. In this case, the height from the water surface of the water tank 3 to the opening 7b (ht in FIG. 1) is the lift in the slurry ice manufacturing apparatus 1.

なお、エアリフト管7は、LN2ノズル5と同様、内壁に水が凍結、閉塞するのを防ぐために、ヒーター21等の管壁加熱手段を設備し、エアリフト管7の内壁に氷が付着、成長するのを防止することが望ましい。この場合、ヒーター21により設定される温度は、5℃程度以上であれば十分である。 Similar to the LN 2 nozzle 5, the air lift pipe 7 is equipped with a pipe wall heating means such as a heater 21 in order to prevent water from freezing and blocking on the inner wall, and ice adheres to and grows on the inner wall of the air lift pipe 7. It is desirable to prevent this. In this case, it is sufficient that the temperature set by the heater 21 is about 5 ° C. or higher.

<GN2供給部>
GN2供給部9は、エアリフト管7内で生成したスラリーアイスとエアリフト管7内に導入された水とをエアリフトさせるGN2を供給するエアリフトガス供給部であり、エアリフト管7内の下部に設置されている。GN2供給部9は、図1に示すように、LN2供給タンク15内の気相側とGN2供給流路23を介して連通し、LN2供給タンク15内の気体窒素(GN2)がエアリフトガスとして供給される。
<GN 2 supply unit>
The GN 2 supply unit 9 is an air lift gas supply unit that supplies GN 2 that airlifts the slurry ice generated in the air lift pipe 7 and the water introduced in the air lift pipe 7, and is installed in the lower part of the air lift pipe 7. Has been done. As shown in FIG. 1, the GN 2 supply unit 9 communicates with the gas phase side in the LN 2 supply tank 15 via the GN 2 supply flow path 23, and gas nitrogen (GN 2 ) in the LN 2 supply tank 15. Is supplied as air lift gas.

GN2供給部9は、LN2と水が接触した後の水とスラリーアイスの混合物を、下から押し上げられる位置に設置されていればよく、図1においては、水槽3の最下層部(底面)に設けられている。この場合、水深hsは、図1に示すように、GN2供給部9が設置されている水槽3の底面から水面までの高さとなる。 The GN 2 supply unit 9 may be installed at a position where the mixture of water and slurry ice after the contact between LN 2 and water is pushed up from below. In FIG. 1, the bottom layer portion (bottom surface) of the water tank 3 is used. ). In this case, the water depth hs is the height from the bottom surface of the water tank 3 in which the GN 2 supply unit 9 is installed to the water surface, as shown in FIG.

もっとも、GN2供給部9は、水槽3の最下層部に設けるものに限定されるわけではなく、LN2ノズル5のLN2吐出口より下側で、エアリフト管7の導入口7aよりも上方に位置するように設けてもよい。この場合、水深hsは、GN2が水と最初に接触する位置であるGN2供給部9の位置から水面までの高さとなる。 However, the GN 2 supply unit 9 is not limited to the one provided in the lowermost layer portion of the water tank 3, and is below the LN 2 discharge port of the LN 2 nozzle 5 and above the introduction port 7a of the air lift pipe 7. It may be provided so as to be located at. In this case, depth hs is a height from the positions of the GN 2 supply unit 9 is a position where GN 2 comes into contact with water and start to water.

<固液分離部>
固液分離部11は、エアリフト管7の開口部7b近傍に設けられて、エアリフト管7内でエアリフトされて開口部7bから排出されたスラリーアイスと水の混合物から該スラリーアイスを分離して取り出すものであり、固液分離部11には、固液分離設備である金網やパンチングメタルなどを用いることができる。
<Solid liquid separation part>
The solid-liquid separation unit 11 is provided in the vicinity of the opening 7b of the air lift pipe 7, and separates and takes out the slurry ice from a mixture of slurry ice and water that is air-lifted in the air lift pipe 7 and discharged from the opening 7b. For the solid-liquid separation unit 11, a wire mesh, punching metal, or the like, which is a solid-liquid separation facility, can be used.

図1において、固液分離部11は、下方に向かって傾斜するようにエアリフト管7の開口部7bに設置されている。これにより、エアリフト管7の開口部7bから排出されたスラリーアイスと水の混合物は、固液分離部11上を滑落しながらスラリーアイスと水に分離され、該分離されたスラリーアイスを容器25に取り出すことができる。一方、固液分離部11にて分離された余剰の水は、固液分離部11から水槽3に滴下し、再度、エアリフト管7内に導入させることができる。 In FIG. 1, the solid-liquid separating portion 11 is installed in the opening 7b of the air lift pipe 7 so as to incline downward. As a result, the mixture of slurry ice and water discharged from the opening 7b of the air lift pipe 7 is separated into slurry ice and water while sliding down on the solid-liquid separation section 11, and the separated slurry ice is placed in the container 25. Can be taken out. On the other hand, the surplus water separated by the solid-liquid separation unit 11 can be dropped from the solid-liquid separation unit 11 into the water tank 3 and introduced into the air lift pipe 7 again.

以上、本実施の形態に係るスラリーアイス製造装置1によれば、被凍結液体の比重が低温液化ガスよりも重い系において、エアリフト管7内にLN2が吐出されることによりスラリーアイスを生成するとともに、エアリフト管7内にGN2を供給してスラリーアイスと水の混合物をエアリフトさせて開口部7bから排出させ、該混合物からスラリーアイスを分離して取り出すことにより、簡易な設備で安価かつ容易にスラリーアイスを一定時間連続的に製造することができる。さらに、スラリーアイス製造装置1によれば、スラリーアイスの製造条件に適合するLN2と水の接触頻度および接触時間の範囲が広く、小規模であっても簡易に少量のスラリーアイスを製造することができる。 As described above, according to the slurry ice producing apparatus 1 according to the present embodiment, in a system in which the specific gravity of the liquid to be frozen is heavier than that of the low temperature liquefied gas, LN 2 is discharged into the air lift pipe 7 to generate slurry ice. At the same time, GN 2 is supplied into the air lift pipe 7, the mixture of slurry ice and water is air-lifted and discharged from the opening 7b, and the slurry ice is separated and taken out from the mixture, so that it is inexpensive and easy with simple equipment. Slurry ice can be continuously produced for a certain period of time. Further, according to the slurry ice production apparatus 1, the range of contact frequency and contact time between LN 2 and water suitable for the slurry ice production conditions is wide, and a small amount of slurry ice can be easily produced even on a small scale. Can be done.

なお、本実施の形態に係るスラリーアイス製造装置1には、図1に示すように、水補給部27と水温度調節手段13がさらに設置されている。 As shown in FIG. 1, the slurry ice producing apparatus 1 according to the present embodiment is further provided with a water replenishment unit 27 and a water temperature adjusting means 13.

水補給部27は、水槽3に水を補給するものであり、スラリーアイスとして取り出された量に相当する水を補強することで、水槽3内における液面位置、すなわち、揚程(図1のht)を一定に保ってスラリーアイスの生成および取り出しができる。 The water supply unit 27 replenishes the water tank 3 with water, and by reinforcing the water corresponding to the amount taken out as slurry ice, the liquid level position in the water tank 3, that is, the lift (ht in FIG. 1). ) Can be kept constant to generate and remove slurry ice.

水温度調節手段13は、図1に示すように、ヒーター29と、水温検出端31と、温度調節機構33とを備えてなるものであり、水温検出端31により検出した水温度に基づいて温度調節機構33によりヒーター29の出力を制御して、水槽3内の水温度を一定に調節するものである。 As shown in FIG. 1, the water temperature adjusting means 13 includes a heater 29, a water temperature detecting end 31, and a temperature adjusting mechanism 33, and the temperature is based on the water temperature detected by the water temperature detecting end 31. The output of the heater 29 is controlled by the adjusting mechanism 33 to constantly adjust the water temperature in the water tank 3.

前述のように、スラリーアイス製造装置1は、スラリーアイスにならなかった余剰の水を固液分離部11で分離して水槽3に滴下させて循環利用するものであるが、分離した水を循環利用するにつれて水槽3内の水温度が下がり過ぎて全てが氷になる恐れがある。そのため、水温度調節手段13により水槽3内の水温度を調整することにより、比較的長時間使用する場合においても、水槽3内の水温度の下がり過ぎを防止することができ、長時間連続してスラリーアイスの生成と取り出しを行うことができる。 As described above, the slurry ice production apparatus 1 separates the excess water that has not become slurry ice by the solid-liquid separation unit 11 and drops it into the water tank 3 for circulation, but the separated water is circulated. As it is used, the temperature of the water in the water tank 3 may drop too much and all of it may become ice. Therefore, by adjusting the water temperature in the water tank 3 by the water temperature adjusting means 13, it is possible to prevent the water temperature in the water tank 3 from dropping too much even when it is used for a relatively long time, and it is continuous for a long time. The slurry ice can be produced and taken out.

さらに、本実施に係るスラリーアイス製造装置1は、エアリフト管7に供給する低温液化ガス量を制御する低温液化ガス供給量調整手段(図示なし)と、エアリフト管7に供給するエアリフトガス量を制御するエアリフトガス供給量調整手段(図示なし)を備えることが好ましい。 Further, the slurry ice manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment controls a low temperature liquefied gas supply amount adjusting means (not shown) for controlling the amount of low temperature liquefied gas supplied to the air lift pipe 7 and an air lift gas amount to be supplied to the air lift pipe 7. It is preferable to provide an air lift gas supply amount adjusting means (not shown).

図1に示すスラリーアイス製造装置1において、前記低温液化ガス供給量調整手段は、例えば、LN2供給タンク15の液相側とLN2ノズル5とを連通させるLN2供給流路17に設けることができ、また、前記エアリフトガス供給量調整手段は、例えば、LN2供給タンク15の気相側とGN2供給部9とを連通させるGN2供給流路23に設けることができる。 In the slurry ice production apparatus 1 shown in FIG. 1, the low temperature liquefied gas supply amount adjusting means is provided, for example, in the LN 2 supply flow path 17 that communicates the liquid phase side of the LN 2 supply tank 15 with the LN 2 nozzle 5. Further, the air lift gas supply amount adjusting means can be provided, for example, in the GN 2 supply flow path 23 that communicates the gas phase side of the LN 2 supply tank 15 with the GN 2 supply unit 9.

そして、前記低温液化ガス供給量調整手段と前記エアリフトガス供給量調整手段により、水槽3に設置されたエアリフト管7内に供給するLN2量およびGN2量を調整し、また、リフト高さ(揚程)に応じてLN2量とGN2量の比率を調整することで、一定時間連続的に稼動させることができる。 Then, the amount of LN 2 and the amount of GN 2 supplied into the air lift pipe 7 installed in the water tank 3 are adjusted by the low temperature liquefied gas supply amount adjusting means and the air lift gas supply amount adjusting means, and the lift height ( By adjusting the ratio of the amount of LN 2 and the amount of GN 2 according to the lift), it can be operated continuously for a certain period of time.

このように、水温度調節手段13、前記低温液化ガス供給量調整手段および前記エアリフトガス供給量調整手段を備えたスラリーアイス製造装置1においては、水温度調節手段13が有効に作用して水槽3内の水温度が一定に調節されることにより、エアリフト管7における揚程(図1のht)と、エアリフト管7に供給するGN2量およびLN2量やこれらの比率を制御することができるので、スラリーアイス製造装置1を稼動させながらスラリーアイスの製造条件を最適値に近づけることが可能である。 As described above, in the slurry ice production apparatus 1 provided with the water temperature adjusting means 13, the low temperature liquefied gas supply amount adjusting means and the air lift gas supply amount adjusting means, the water temperature adjusting means 13 effectively acts to the water tank 3 By adjusting the water temperature inside to be constant, it is possible to control the lift in the air lift pipe 7 (ht in FIG. 1), the amount of GN 2 and LN 2 supplied to the air lift pipe 7, and their ratios. , It is possible to bring the slurry ice production conditions closer to the optimum values while operating the slurry ice production apparatus 1.

ただし、図1に示すスラリーアイス製造装置1は、水槽3に貯留した水の初期水温が高い場合や、LN2やGN2の初期温度が高い場合には、エアリフト管7に供給するLN2量やGN2量の調整だけでなく、揚程を徐々に最適な高さに変更する必要が生じる場合もある。 However, the slurry ice producing apparatus 1 shown in FIG. 1 supplies the amount of LN 2 to the air lift pipe 7 when the initial water temperature of the water stored in the water tank 3 is high or when the initial temperature of LN 2 or GN 2 is high. In addition to adjusting the amount of GN and GN 2, it may be necessary to gradually change the lift to the optimum height.

エアリフト管7に供給する最適なLN2量およびGN2量に関しては、前述のとおり、LN2供給タンク15に連結する前記低温液化ガス供給量調整手段と前記エアリフトガス供給量調整手段により容易に調整することが可能である。 As described above, the optimum amount of LN 2 and GN 2 supplied to the air lift pipe 7 can be easily adjusted by the low temperature liquefied gas supply amount adjusting means and the air lift gas supply amount adjusting means connected to the LN 2 supply tank 15. It is possible to do.

低温液化ガス供給量調整手段およびエアリフトガス供給量調整手段としては、流量調整弁などの絞りを可変に調整できる弁を用いることができるが、上流(LN2供給タンク15)と下流(水槽3)の圧力条件がおよそ一定であれば、孔径が一定の絞り(オリフィス)などを用いることも可能ある。そして、オリフィスなどを用いる場合においては、その条件(適した孔径など)は、あらかじめ試験して決定することができる。 As the low-temperature liquefied gas supply amount adjusting means and the air lift gas supply amount adjusting means, a valve such as a flow rate adjusting valve that can variably adjust the throttle can be used, but upstream (LN 2 supply tank 15) and downstream (water tank 3). If the pressure condition of the above is approximately constant, it is also possible to use a diaphragm (orifice) having a constant hole diameter. When an orifice or the like is used, the conditions (suitable hole diameter, etc.) can be determined by testing in advance.

なお、LN2供給タンク15中では外気温等の侵入熱により、LN2の一部が気化している状態となっているため、適度に密閉されているLN2供給タンク15内は気化により気相(GN2)および液相(LN2)ともに圧力を持っているので、この自圧によってGN2、LN2ともに水槽3に供給可能となる。ただし、単なる圧力差でLN2およびGN2を供給すると、配管抵抗にもよるが、過剰な供給になる恐れがあるので、前記低温液化ガス供給量調整手段やエアリフトガス供給量調整手段を設けることが好ましい。 Since a part of LN 2 is vaporized in the LN 2 supply tank 15 due to invading heat such as outside temperature, the inside of the appropriately sealed LN 2 supply tank 15 is vaporized by vaporization. Since both the phase (GN 2 ) and the liquid phase (LN 2 ) have pressure, both GN 2 and LN 2 can be supplied to the water tank 3 by this self-pressure. However, if LN 2 and GN 2 are supplied by a mere pressure difference, there is a risk of excessive supply, depending on the piping resistance. Therefore, the above-mentioned cryogenic gas supply amount adjusting means and air lift gas supply amount adjusting means should be provided. Is preferable.

一方、揚程に関しては、図1に示すようにエアリフト管7が水槽3の底面に固定して設置されている場合、スラリーアイス製造装置1の稼動中に最適な高さに制御することは困難である。 On the other hand, regarding the lift, when the air lift pipe 7 is fixedly installed on the bottom surface of the water tank 3 as shown in FIG. 1, it is difficult to control the height to the optimum height during the operation of the slurry ice production apparatus 1. be.

そこで、本発明に係るスラリーアイス製造装置の他の態様として、図1に示すように特別に設計された水槽3を用いるものではなく、図2に示すように、有底筒状のエアリフト管43と、エアリフト管43の上端開口部43aに取り付けられた固液分離部としての平板状の固液分離金網45と、エアリフト管43に挿入可能なLN2ノズル47及びGN2導入管49によって構成されるスラリーアイス製造ユニット41を汎用水槽に配設する態様であってもよい。 Therefore, as another aspect of the slurry ice producing apparatus according to the present invention, the water tank 3 specially designed as shown in FIG. 1 is not used, but as shown in FIG. 2, the bottomed tubular air lift pipe 43 is used. It is composed of a flat plate-shaped solid-liquid separation wire net 45 as a solid-liquid separation part attached to the upper end opening 43a of the air lift pipe 43, an LN 2 nozzle 47 that can be inserted into the air lift pipe 43, and a GN 2 introduction pipe 49. The slurry ice production unit 41 may be arranged in a general-purpose water tank.

エアリフト管43は、上部に上端開口部43aを、下部に導入口43bをそれぞれ有している点は、図1と同様であるが、有底である点で図1のものと異なる。有底にすることで、汎用水槽に配設して、GN2導入管49から下方に向けてGN2を吹き出すように供給することができる。 The air lift pipe 43 is similar to that of FIG. 1 in that it has an upper end opening 43a at the upper portion and an introduction port 43b at the lower portion, but is different from that of FIG. 1 in that it has a bottom. By making it bottomed, it can be arranged in a general-purpose water tank and supplied so as to blow out GN 2 downward from the GN 2 introduction pipe 49.

固液分離金網45は、エアリフト管43の上端開口部43aの周囲を囲んで張り出すように、かつ傾斜させた状態でエアリフト管43に溶接等により固定されている。もっとも、固液分離金網45はエアリフト管43に固定されていなくても、例えば、固液分離金網45にエアリフト管43を挿入できる開口部を設けると共に、エアリフト管43の上端開口部43aにフランジ部等を設け、前記開口部に挿入したエアリフト管43が固液分離金網45の開口縁部で支持されるようにしてもよい。 The solid-liquid separation wire mesh 45 is fixed to the air lift pipe 43 by welding or the like so as to surround the periphery of the upper end opening 43 a of the air lift pipe 43 and to project in an inclined state. However, even if the solid-liquid separation wire net 45 is not fixed to the air lift pipe 43, for example, the solid-liquid separation wire net 45 is provided with an opening into which the air lift pipe 43 can be inserted, and the upper end opening 43 a of the air lift pipe 43 is provided with a flange portion. Etc. may be provided so that the air lift pipe 43 inserted into the opening is supported by the opening edge of the solid-liquid separation wire net 45.

エアリフト管43の上端開口部43aに固液分離金網45を上記のように取り付けることで、固液分離金網45を汎用水槽の縁部に載置し、エアリフト管43を汎用水槽内の被凍結液体中に浸漬させた状態で支持することができる。 By attaching the solid-liquid separation wire mesh 45 to the upper end opening 43a of the air lift pipe 43 as described above, the solid-liquid separation wire mesh 45 is placed on the edge of the general-purpose water tank, and the air lift pipe 43 is placed on the edge of the general-purpose water tank to be frozen. It can be supported in a state of being immersed in it.

LN2ノズル47は、エアリフト管43内に低温液化ガスとしてLN2を吐出する低温液化ガスノズルであり、図3に示すように、内部に真空断熱層51aが形成された真空断熱管部51を有し、真空断熱管部51の内部には、LN2が上から下に流れる導入流路53と、導入流路53の下端で導入流路53に連通してLN2が上方に向かって流れる吐出流路55が形成されている。そして、吐出流路55の上端にLN2出口55aが設けられ、導入流路53の上端は、真空断熱管部51からさらに上方に延出した導入管57と連通している。さらに、導入管57の上端部には、LN2を供給するLN2供給管(図示なし)と連結するための連結部57aが設けられている。
LN2出口55aと導入管57には、これらを加熱するヒーター59が設けられている。
The LN 2 nozzle 47 is a low temperature liquefied gas nozzle that discharges LN 2 as a low temperature liquefied gas into the air lift pipe 43, and has a vacuum heat insulating pipe portion 51 having a vacuum heat insulating layer 51a formed inside as shown in FIG. Then, inside the vacuum insulation pipe portion 51, an introduction flow path 53 in which LN 2 flows from top to bottom and a discharge in which LN 2 flows upward through communication with the introduction flow path 53 at the lower end of the introduction flow path 53. The flow path 55 is formed. An LN 2 outlet 55a is provided at the upper end of the discharge flow path 55, and the upper end of the introduction flow path 53 communicates with the introduction pipe 57 extending further upward from the vacuum insulation pipe portion 51. Further, the upper end of the inlet tube 57, the connecting portion 57a for connecting the supplying LN 2 LN 2 supply pipe (not shown) is provided.
The LN 2 outlet 55a and the introduction pipe 57 are provided with a heater 59 for heating them.

GN2導入管49は、エアリフト管43内にエアリフトガスとしてGN2を供給するエアリフトガス供給部であり、図2に示すように、エアリフト管43内に挿入されてLN2ノズル47と隣接して配置され、上端にGN2入口49aが、下端にGN2出口49bが設けられている。
凍結によるエアリフト管43内の流路の閉塞を防止するために、GN2導入管49は、隣接配置されているLN2出口55a近傍よりも上方の部位にはヒーター61等の加熱手段が設けられている。
なお、図2においてGN2出口49bは、エアリフト管43の導入口43bよりも下方に位置しているが、導入口43bよりも上方に設けたものであってもよい。
The GN 2 introduction pipe 49 is an air lift gas supply unit that supplies GN 2 as air lift gas into the air lift pipe 43, and is inserted into the air lift pipe 43 and adjacent to the LN 2 nozzle 47 as shown in FIG. It is arranged so that the GN 2 inlet 49a is provided at the upper end and the GN 2 outlet 49b is provided at the lower end.
In order to prevent the flow path in the air lift pipe 43 from being blocked due to freezing, the GN 2 introduction pipe 49 is provided with a heating means such as a heater 61 at a portion above the vicinity of the adjacent LN 2 outlet 55a. ing.
Although the GN 2 outlet 49b is located below the introduction port 43b of the air lift pipe 43 in FIG. 2, it may be provided above the introduction port 43b.

上記の各構成を備えたスラリーアイス製造ユニット41を汎用水槽に配設する場合、エアリフト管43の下部を汎用水槽に貯留された水に浸水させて導入口43bから水を導入させるとともに、連結部57a、GN2入口49aおよび固液分離金網45が水面の上方に位置するようにエアリフト管43の上部を水面から上方に突出させて設置する。これにより、装置の稼動中であっても、スラリーアイス製造ユニット41の高さ方向位置を変えることで、水面から上端開口部43aまでの高さ(揚程)を変更することが可能となり、容易に最適な揚程に調節することができる。 When the slurry ice production unit 41 having each of the above configurations is arranged in the general-purpose water tank, the lower part of the air lift pipe 43 is submerged in the water stored in the general-purpose water tank to introduce water from the introduction port 43b and the connecting portion. The upper part of the air lift pipe 43 is installed so as to project upward from the water surface so that 57a, the GN 2 inlet 49a and the solid-liquid separation wire mesh 45 are located above the water surface. As a result, even while the apparatus is in operation, the height (lift) from the water surface to the upper end opening 43a can be easily changed by changing the position in the height direction of the slurry ice manufacturing unit 41. It can be adjusted to the optimum lift.

なお、スラリーアイス製造ユニット41を汎用水槽に配設した場合において、水面から上端開口部43aまでの高さを揚程ht、GN2出口49bから水面までの高さを水深hsとすると、σ=hs/(hs+ht)で表されるσの値が大きいほど、揚程量および揚圧を高くすることができるが、スラリーアイス製造ユニット41のような簡易の設備で水深hsを大きくとることは難しい場合が多く、また、水深hsが深いと低温液化ガスと水との接触時間が長くなってスラリーアイス製氷量が増加するかわりに、GN2供給量をいくら多くしてもリフトアップできない限界が予想される。このような場合、水深hsに最適なGN2量を試運転調整時などで見出し、当該最適なGN2量を供給してスラリーアイス製造ユニット41を稼動すればよい。 When the slurry ice production unit 41 is arranged in a general-purpose water tank , σ = hs, where the height from the water surface to the upper end opening 43a is the lift ht and the height from the GN 2 outlet 49b to the water surface is the water depth hs. The larger the value of σ represented by / (hs + ht), the higher the lift amount and lift pressure, but it may be difficult to increase the water depth hs with a simple facility such as the slurry ice production unit 41. In addition, if the water depth hs is deep, the contact time between the low-temperature liquefied gas and water becomes long and the amount of slurry ice ice production increases, but it is expected that there is a limit that lift-up cannot be performed no matter how much the GN 2 supply amount is increased. .. In such a case, the optimum amount of GN 2 for the water depth hs may be found at the time of trial run adjustment or the like, and the optimum amount of GN 2 may be supplied to operate the slurry ice production unit 41.

次に、本発明に係るスラリーアイス製造方法について説明する。
本実施の形態に係るスラリーアイス製造方法は、図1に示すスラリーアイス製造装置1を用いて被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するものである。以下、図1に示すスラリーアイス製造装置1の動作とともに本実施の形態に係るスラリーアイス製造方法を詳細に説明する。
Next, the slurry ice production method according to the present invention will be described.
The slurry ice production method according to the present embodiment is to produce slurry ice by freezing the liquid to be frozen in a sherbet shape using the slurry ice production apparatus 1 shown in FIG. Hereinafter, the slurry ice production method according to the present embodiment will be described in detail together with the operation of the slurry ice production apparatus 1 shown in FIG.

まず、エアリフト管7に導入された水中に、被凍結液体として水よりも比重の小さい液体窒素(LN2)を吐出するとともに、エアリフトガスとして気体窒素(GN2)を供給する。エアリフト管7内にLN2を吐出してスラリーアイスを生成し、該生成したスラリーアイスと水をエアリフトさせてエアリフト管7上部の開口部7bから排出する。そして、取り出したスラリーアイスと水を固液分離部11で分離する。 First, liquid nitrogen (LN 2 ) having a specific gravity smaller than that of water is discharged as a liquid to be frozen into the water introduced into the air lift pipe 7, and gaseous nitrogen (GN 2 ) is supplied as an air lift gas. LN 2 is discharged into the air lift pipe 7 to generate slurry ice, and the generated slurry ice and water are air-lifted and discharged from the opening 7b at the upper part of the air lift pipe 7. Then, the slurry ice and water taken out are separated by the solid-liquid separation unit 11.

分離したスラリーアイスは、傾斜して設けられた固液分離部11上を滑落させ、容器25に取り出す。一方、固液分離部11で分離された水は、水槽3へと滴下し、再度、エアリフト管7下部の導入口7aからエアリフト管7内に導入する。また、スラリーアイスとして生成した量に相当する水は、水補給部27から補給水として水槽3に供給してもよい。 The separated slurry ice is slid down on the solid-liquid separation portion 11 provided on an inclined surface and taken out to the container 25. On the other hand, the water separated by the solid-liquid separation unit 11 is dropped into the water tank 3 and introduced into the air lift pipe 7 again from the introduction port 7a at the lower part of the air lift pipe 7. Further, water corresponding to the amount produced as slurry ice may be supplied to the water tank 3 as make-up water from the water supply unit 27.

以上、本実施の形態に係るスラリーアイス製造方法によれば、簡易な設備で安価かつ容易にスラリーアイスを生成することができ、さらに、生成したスラリーアイスの取り出しが容易であり、調整作業等がなくても一定時間連続的にスラリーアイスを製造することができる。
また、本発明に係るスラリーアイス製造方法は、スラリーアイスの製造条件に適合するLN2と水の接触頻度および接触時間の範囲が広く、供給するLN2量とGN2量を調整することで、スラリーアイスの製造に最適な条件に設定することができる。
さらに、本発明に係るスラリーアイス製造方法は、図2に示すスラリーアイス製造ユニット41のようにユニット化したものを用いることで、スラリーアイスの製造中においても揚程高さを調整することができ、スラリーアイスを製造するのにさらに最適な条件に設定することができる。
As described above, according to the slurry ice production method according to the present embodiment, slurry ice can be produced inexpensively and easily with simple equipment, and the produced slurry ice can be easily taken out, and adjustment work and the like can be performed. Slurry ice can be continuously produced for a certain period of time without it.
Further, the slurry ice production method according to the present invention has a wide range of contact frequency and contact time between LN 2 and water suitable for the slurry ice production conditions, and by adjusting the amount of LN 2 and the amount of GN 2 to be supplied. Optimal conditions can be set for the production of slurry ice.
Further, in the slurry ice production method according to the present invention, the lift height can be adjusted even during the production of slurry ice by using a unitized product such as the slurry ice production unit 41 shown in FIG. The conditions can be further optimized for producing slurry ice.

なお、本発明に係るスラリーアイス製造装置および方法の上記の説明は、被凍結液体として水を、低温液化ガスとして液体窒素を用いたものであったが、被凍結液体および低温液化ガスは、これらに限られるものではなく、低温液化ガスは、被凍結液体よりも比重が小さいものであればよく、被凍結液体の種類に応じて適宜選択することができる。 In the above description of the slurry ice production apparatus and method according to the present invention, water was used as the liquid to be frozen and liquid nitrogen was used as the low temperature liquefied gas. The low-temperature liquefied gas may have a specific gravity smaller than that of the liquid to be frozen, and may be appropriately selected depending on the type of the liquid to be frozen.

また、上記の説明は、低温液化ガスである液体窒素が気化した気体窒素(GN2)をエアリフトガスとして用いるものであったが、エアリフトガスのガス種はこれに限定するものではなく、低温液化ガスと異なるガス種を用いてもよい。もっとも、低温液化ガスが気化したガスをエアリフトガスとして用いると、エアリフトガスを別途用意する必要がないので好ましい。 Further, in the above description, gaseous nitrogen (GN 2 ) vaporized from liquid nitrogen, which is a low-temperature liquefied gas, is used as the air lift gas, but the gas type of the air lift gas is not limited to this, and low-temperature liquefaction is used. A gas type different from that of the gas may be used. However, it is preferable to use the gas vaporized from the low-temperature liquefied gas as the air lift gas because it is not necessary to separately prepare the air lift gas.

本発明に係るスラリーアイス製造装置および方法による作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。 A specific experiment was conducted to confirm the action and effect of the slurry ice production apparatus and method according to the present invention, and the results will be described below.

実験は、図2に示すスラリーアイス製造ユニット41を汎用水槽に設置し、低温液化ガスとして液体窒素(LN2)と、エアリフトガスとして気体窒素(GN2)を用いて、前記汎用水槽に貯留された水をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造した。そして、スラリーアイスの製造条件である揚程、LN2量、GN2量を変更したときのスラリーアイス製造量を測定した。ここで、スラリーアイス製造ユニット41は、水面から開口部43bまでの高さを一定(ht=0.3m)としたまま、エアリフト管43内における水深(hs+ht)を変更して実験を行った。そのため、本実施例では、エアリフト管43の全長が異なる2種類のスラリーアイス製造ユニット41を用いた。この場合、水深hsは、GN2が水と最初に接触する位置(GN2出口49b)から水面までの高さである。
表1に、スラリーアイス製造条件と、スラリーアイス製造量の実験結果を示す。
In the experiment, the slurry ice production unit 41 shown in FIG. 2 was installed in a general-purpose water tank, and was stored in the general-purpose water tank using liquid nitrogen (LN 2 ) as a cryogenic liquefied gas and gaseous nitrogen (GN 2 ) as an air lift gas. The water was frozen in a sherbet shape to produce slurry ice. Then, the amount of slurry ice produced when the lift, the amount of LN 2 and the amount of GN 2 , which are the conditions for producing slurry ice, were changed was measured. Here, the slurry ice production unit 41 conducted an experiment by changing the water depth (hs + ht) in the air lift pipe 43 while keeping the height from the water surface to the opening 43b constant (ht = 0.3 m). .. Therefore, in this embodiment, two types of slurry ice production units 41 having different total lengths of the air lift pipe 43 are used. In this case, depth hs is the height from the position (GN 2 outlets 49b) which GN 2 comes into contact with water and start to water.
Table 1 shows the slurry ice production conditions and the experimental results of the slurry ice production amount.

Figure 0006910215
Figure 0006910215

表1において、スラリーアイス製造量は、固液分離金網45により余剰の水を分離して得られたスラリーアイスの量である。
また、表1において、条件1、条件2、条件4および条件5は、LN2とGN2をエアリフト管43に供給した場合のものであり、本発明の範囲内である。なお、条件4および5は、汎用水槽に貯留した水の水位を変更することで水深hsのみを変更したものである。
これに対し、条件3は、GN2を供給せずにLN2のみをエアリフト管43に供給したものであり、本発明の範囲外である。
In Table 1, the amount of slurry ice produced is the amount of slurry ice obtained by separating excess water with a solid-liquid separation wire mesh 45.
Further, in Table 1, Condition 1, Condition 2, Condition 4 and Condition 5 are cases where LN 2 and GN 2 are supplied to the air lift pipe 43, and are within the scope of the present invention. Conditions 4 and 5 change only the water depth hs by changing the water level of the water stored in the general-purpose water tank.
On the other hand, the condition 3 is that only LN 2 is supplied to the air lift pipe 43 without supplying GN 2 , which is outside the scope of the present invention.

表1より、本発明の範囲内である条件1、条件2、条件4および条件5においては、エアリフト管43内で生成したスラリーアイスを取り出すことができたのに対し、本発明の範囲外である条件3においては、スラリーアイスを取り出すことができなかった。
条件3においてスラリーアイスを取り出すことができなかった理由としては、エアリフト管43内にてLN2が気化したガスだけでは、エアリフト管43内で生成したスラリーアイスを開口部43bまで押し上げることができなかったためであった。
From Table 1, under conditions 1, 2, 2, 4 and 5, which are within the scope of the present invention, the slurry ice produced in the air lift pipe 43 could be taken out, whereas it was outside the scope of the present invention. Under certain condition 3, the slurry ice could not be taken out.
The reason why the slurry ice could not be taken out under the condition 3 is that the slurry ice generated in the air lift pipe 43 could not be pushed up to the opening 43b only by the gas vaporized by LN 2 in the air lift pipe 43. It was a slurry.

次に、GN2量およびLN2量を変更した条件1、条件2、条件4および条件5それぞれについて検討する。
条件1は、揚程1.3mにおいてGN2量とLN2量の供給比率が最適条件に近く、スラリーアイス製造量は1.1kg/分であり、期待された量のスラリーアイスを製造することができた。
Next, the conditions 1, condition 2, condition 4 and condition 5 in which the GN 2 amount and the LN 2 amount are changed are examined.
In condition 1, the supply ratio of GN 2 amount and LN 2 amount was close to the optimum condition at a lift of 1.3 m, and the slurry ice production amount was 1.1 kg / min, and the expected amount of slurry ice could be produced. ..

条件2は、条件1と揚程が同じであるが、LN2量が少ないため、水を凍結させるための十分な冷却時間と接触頻度が得られず、スラリーアイス製造量は0.4kg/分となり、条件1よりも減少する結果となった。 Condition 2 has the same lift as Condition 1, but because the amount of LN 2 is small, sufficient cooling time and contact frequency for freezing water cannot be obtained, and the amount of slurry ice produced is 0.4 kg / min. The result was less than that of condition 1.

条件4は、条件1および条件2に比べて水深hsを小さくしたものであり、LN2と水の接触時間や冷却時間が不足して熱交換の時間が短くなったためにスラリーアイスができにくくなり、スラリーアイス製造量は0.2kg/分となって条件2よりも減少した。 Condition 4 has a smaller water depth hs than conditions 1 and 2, and the contact time and cooling time between LN 2 and water are insufficient and the heat exchange time is shortened, which makes it difficult to form slurry ice. , The amount of slurry ice produced was 0.2 kg / min, which was less than that of Condition 2.

条件5は、条件4と同様に条件1および条件2に比べて水深hsを小さくしたものであり、さらに、条件4よりもLN2量およびGN2量を少なくしたものであるため、スラリーアイス製造量は0.1kg/分となり、条件4よりもさらに減少する結果となった。 Condition 5 is similar to Condition 4 in that the water depth hs is smaller than that of Condition 1 and Condition 2, and the amount of LN 2 and GN 2 is smaller than that of Condition 4. Therefore, slurry ice production is produced. The amount was 0.1 kg / min, which was a further decrease from Condition 4.

以上、本発明に係るスラリーアイス製造装置および方法によれば、スラリーアイスを容易に製造、取り出しができ、さらに、揚程高さや、被凍結液体を凍結させるLN2量とエアリフトガスであるGN2量やこれらの供給比率を変えることで、スラリーアイスを製造するのに最適な条件に設定できることが確認された。 As described above, according to the slurry ice producing apparatus and method according to the present invention, the slurry ice can be easily produced and taken out, and further, the lift height, the amount of LN 2 for freezing the liquid to be frozen, and the amount of GN 2 which is an air lift gas. It was confirmed that the optimum conditions for producing slurry ice can be set by changing the supply ratio of these products.

1 スラリーアイス製造装置
3 水槽
5 LN2ノズル
7 エアリフト管
7a 導入口
7b 開口部
9 GN2供給部
11 固液分離部
13 水温度調節手段
15 LN2供給タンク
17 LN2供給流路
19 ヒーター
21 ヒーター
23 GN2供給流路
25 容器
27 水補給部
29 ヒーター
31 水温検出端
33 温度調節機構
41 スラリーアイス製造ユニット
43 エアリフト管
43a 上端開口部
43b 導入口
45 固液分離金網
47 LN2ノズル
49 GN2導入管
49a GN2入口
49b GN2出口
51 真空断熱管部
51a 真空断熱層
53 導入流路
55 吐出流路
55a LN2出口
57 導入管
57a 連結部
59 ヒーター
61 ヒーター
1 Slurry ice production equipment 3 Water tank 5 LN 2 Nozzle 7 Air lift pipe 7a Introductory port 7b Opening 9 GN 2 Supply part 11 Solid-liquid separation part 13 Water temperature control means 15 LN 2 Supply tank 17 LN 2 Supply flow path 19 Heater 21 Heater 23 GN 2 Supply flow path 25 Container 27 Water supply unit 29 Heater 31 Water temperature detection end 33 Temperature control mechanism 41 Slurry ice production unit 43 Air lift pipe 43a Upper end opening 43b Introduction port 45 Solid-liquid separation wire net 47 LN 2 nozzle 49 GN 2 Introduction Pipe 49a GN 2 inlet 49b GN 2 outlet 51 Vacuum insulation pipe part 51a Vacuum insulation layer 53 Introduction flow path 55 Discharge flow path 55a LN 2 outlet 57 Introduction pipe 57a Connection part 59 Heater 61 Heater

Claims (6)

被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するスラリーアイス製造装置であって、
前記スラリーアイスの原料となる被凍結液体を貯留する貯留槽と、
該貯留槽内に配設されて、前記被凍結液体よりも比重の小さい低温液化ガスを吐出する低温液化ガスノズルと、
該低温液化ガスノズルを囲い、かつ前記貯留槽に貯留されている被凍結液体の液面よりも上方に突出するように前記貯留槽内に配設されると共に、下部に前記被凍結液体を導入するための導入口と、上部に開口部とをそれぞれ有するエアリフト管と、
エアリフト管内で生成したスラリーアイスと前記被凍結液体をエアリフトさせるエアリフトガスを供給するエアリフトガス供給部と、
前記エアリフト管の開口部の近傍に設けられて、該開口部から取り出された前記スラリーアイスと前記被凍結液体を分離してスラリーアイスを取り出すための固液分離部とを備えたことを特徴とするスラリーアイス製造装置。
A slurry ice production device that produces slurry ice by freezing the liquid to be frozen into a sherbet shape.
A storage tank for storing the liquid to be frozen, which is a raw material for the slurry ice,
A cryogenic liquefied gas nozzle disposed in the storage tank and discharging a cryogenic liquefied gas having a specific density smaller than that of the liquid to be frozen.
It is arranged in the storage tank so as to surround the cryogenic gas nozzle and project above the liquid level of the liquid to be frozen stored in the storage tank, and the liquid to be frozen is introduced in the lower part. An air lift pipe having an introduction port for the purpose and an opening at the top, respectively.
And air lift gas supply unit for supplying air lift gas for the air lift the object to be frozen liquid slurry ice generated in the air-lift inner pipe,
It is characterized by being provided in the vicinity of the opening of the air lift pipe and provided with a solid-liquid separating portion for separating the slurry ice taken out from the opening and the liquid to be frozen and taking out the slurry ice. Slurry ice making equipment.
前記低温液化ガスノズルの先端に、凍結防止用のノズル加熱手段を設けていることを特徴とする請求項1記載のスラリーアイス製造装置。 The slurry ice production apparatus according to claim 1, wherein a nozzle heating means for preventing freezing is provided at the tip of the low-temperature liquefied gas nozzle. 前記エアリフト管の内壁を加熱する管壁加熱手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のスラリーアイス製造装置。 The slurry ice producing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tube wall heating means for heating the inner wall of the air lift tube is provided. 前記低温液化ガスノズルに供給する低温液化ガスの供給量を調整する低温液化ガス供給量調整手段と、前記エアリフトガス供給部に供給するエアリフトガスの供給量を調整するエアリフトガス供給量調整手段とを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のスラリーアイス製造装置。 It is provided with a low temperature liquefied gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the low temperature liquefied gas supplied to the low temperature liquefied gas nozzle and an air lift gas supply amount adjusting means for adjusting the supply amount of the air lift gas supplied to the air lift gas supply unit. The slurry ice producing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the slurry ice is produced. 請求項1乃至4のいずれかに記載のスラリーアイス製造装置を用いて前記被凍結液体をシャーベット状に凍結させてスラリーアイスを製造するスラリーアイス製造方法であって、
前記エアリフト管に導入された被凍結液体中に、該凍結液体よりも比重の小さい低温液化ガスを吐出するとともにエアリフトガスを供給し、前記エアリフト管内で生成したスラリーアイスと前記被凍結液体をエアリフトさせ、
前記エアリフト管の開口部から取り出された前記スラリーアイスと前記被凍結液体を前記固液分離部で分離し、前記スラリーアイスを取り出すことを特徴とするスラリーアイス製造方法。
A slurry ice production method for producing slurry ice by freezing the liquid to be frozen in a sherbet shape using the slurry ice production apparatus according to any one of claims 1 to 4.
To be frozen in liquid introduced into the air-lift pipe, airlift air lift gas supply, said to be frozen liquid and the resulting slurry ice in the airlift the tube while discharging a small low-temperature liquefied gas specific gravity than the frozen liquid Let me
A method for producing slurry ice, which comprises separating the slurry ice taken out from the opening of the air lift pipe and the liquid to be frozen by the solid-liquid separating part, and taking out the slurry ice.
前記低温液化ガスは、液体窒素であり、前記エアリフトガスは、気体窒素であることを特徴とする請求項5記載のスラリーアイス製造方法。 The slurry ice production method according to claim 5, wherein the cryogenic liquefied gas is liquid nitrogen, and the air lift gas is gaseous nitrogen.
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