JP7430896B2 - 製氷方法および製氷装置 - Google Patents
製氷方法および製氷装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7430896B2 JP7430896B2 JP2019207604A JP2019207604A JP7430896B2 JP 7430896 B2 JP7430896 B2 JP 7430896B2 JP 2019207604 A JP2019207604 A JP 2019207604A JP 2019207604 A JP2019207604 A JP 2019207604A JP 7430896 B2 JP7430896 B2 JP 7430896B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ice
- container
- raw material
- cooling tank
- material liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 170
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 74
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 57
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 49
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 25
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 10
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 8
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 7
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000014171 carbonated beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000019613 sensory perceptions of taste Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000035923 taste sensation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Description
図1において、氷結させる原料液11を収容する容器12は有底筒状をしており、上部に開口部13を有している。容器12の水平断面形状は矩形としているが、矩形以外の多角形とすることもできるし、単純な円形とすることもできる。容器12の底部近くの側面には孔15が設けられ、該孔15には流路16の一端16aが液密に接続されている。そして、上記流路16の他端16bには緩衝容器17が液密に接続されている。緩衝容器17には、製氷中に原料液11の溶存ガス量を保つために逆止弁を設けてもよい。容器12はステンレス鋼等の金属材料を用いても、ポリエチレン、ポリプロピレンや透明なアクリル樹脂等の非金属材料を用いても製作することが可能であるが、熱伝導率が低い方が好ましく、非金属材料を用いるのが好適である。また、容器12と緩衝容器17及び流路16の材料も同様である。
容器12の上部の開口部13には箱状の冷却槽18が配設される。図2に示す冷却槽18は容器12の形状に対応して平面視矩形としているが、円形など他の形状であっても構わない。ここで肝心なことは容器12の上部開口部13全体を冷却槽18で覆うことである。そのため、図1および図2で示す製氷装置は、冷却槽18の平面視寸法を容器12の上部開口部13より大きな寸法としている。また、冷却槽18の一部であり冷却装置21に接触する上板19と、冷却槽18の一部であり容器12の上部開口部13に接触する下板20と以外を構成する材料は、容器12と同様の材料を用いることがよい。このことにより周囲から冷却槽18内へ熱が流入するのを極力抑制できる。
冷却槽18の上板19の上には低温熱源としての冷却装置21が載置される。冷却装置21は、冷却槽の上板19に当接され、原料液11に当接する下板20から冷却槽18を介して放射される原料液11の熱を吸収することで、原料液11を冷却・冷凍する。冷却装置21としては、原料液11の凝固点よりも低い温度に到達可能な装置であればどのようなものでも使用できる。また、図3のように冷却装置21’を冷却槽18内に設置してもよい。この場合、上板19を省くことができるとともに、下板20との距離を短くでき放射による冷却能力を高めることができる。
ここで、次に、上述した製氷装置10を用いて原料液11から単結晶氷を製造する方法について説明する。ここでは簡便上、原料液11を水111として説明する。具体的に本製氷方法は、原料液を大気に触れながら静置状態で温める工程と、温められた原料液を密閉状態で予冷する工程と、予冷された原料液を製氷装置で凍らせる製氷方法であって、製氷装置は、上部に開口部を有する容器と、開口部を覆う冷却槽と冷却槽の上面又は内部に設けられた放射冷却装置と、容器の内部と連通する緩衝容器とを備え、容器の上縁に載置された冷却槽の下板に接するまで充填された容器内の前記原料液を単結晶氷に氷結することを特徴とするものである。以下具体的に説明する。
始めに水111を大気に触れる状態で自然環境下と同じような条件において、静置状態で温める。自然環境下と同じような条件とは、温度はおおよそ10℃以上40℃以下を示し、好ましくは20℃以上30℃以下であり、より好ましくは20℃以上25℃以下のことをいう。合わせて、水と水に触れている大気との温度で、水の蒸発が急激に進行するような大きな差が生じない状態のことをいう。このような操作をする理由は、例えば水111に天然水を用いた場合、天然水は含有するミネラル等の成分含有割合によってヒトの味覚による感じ方が異なることが知られていて、おいしい天然水をおいしいままの状態で氷にするためにはミネラル等の成分含有割合を維持する必要があるからである。すなわち原料液の蒸発を抑制し含有成分を変えることがないため、微量のミネラル含有量が味覚に影響するような天然水をもそのままで氷結できる。
水111を大気に触れる状態で自然環境下と同じような条件で温め水111中の溶存ガス濃度を低下させたら、水111を冷やす工程に移る。この段階では、大気中ガスが水111に再溶解しないよう密閉状態で冷却する。ここでの冷却は製氷装置で水111を凍らせる前の予冷であり、この段階では水111が凍らない程度に冷やす。具体的には2℃程度の雰囲気温度下で冷やすことが望ましいが、10℃未満であれば製氷段階に移った直後に気泡が発生するような不具合は生じない。すなわち、この範囲とすることで、氷結時の無駄なエネルギー消費を避け、硬くて透明度が高く、飲料用容器と同様の大きさを有する商品価値の高い単結晶氷を製造できるといった利点がある。
製氷装置10の設置される雰囲気温度は、2℃程度にコントロールされることが好ましい。雰囲気温度がこれより多少高くても製氷できなくなることはないが、容器12内の温度と雰囲気温度との温度差が大きくなると、無駄な熱移動が生じてしまい製氷に要する時間が長くなるとともに、余分な電力を消費してしまうというデメリットが生じるからである。一方、氷点下になると多結晶になりやすいため、2℃よりも高い雰囲気温度を維持する必要がある。
容器12内の水111の液体体積は、水111が氷結し固体となった分だけ減少する。氷結前後において水111の液体中に溶解しているガスの量が同じであるならば、液体体積の減少に伴い、水111の液体中溶存ガス濃度が上昇する。さらに氷結が進み、水111中の液体中溶存ガス濃度が、氷結温度0℃における飽和溶存ガス濃度よりも高くなると、氷を白濁させる一因である気泡が析出する。
原料液に水道水を用い、原料水を室温2℃の環境下で1日間静置したのち、製氷装置10で製氷した。製氷装置10には、深さd=240mmで一辺が185mmの直方体の容器12を用いた。ここで製氷装置10の容器12に設置した温度計と溶存酸素計(WA-2017DJ)(図示せず)により、水温および溶存酸素濃度が、2.8℃および11.8mg/Lであることを確認した。この初期溶存酸素濃度から算出される初気泡析出位置は45mmである。冷却装置21の設定温度を-17℃とし製氷を行った結果、42mmで気泡が析出した。
原料液に水道水を用い、室温約10℃の環境下で静置脱気したのち、室温2℃の環境下に設置してある製氷装置10に注入した。この時の水温および溶存酸素濃度は、11.7℃および10.1mg/Lであることを確認した。緩衝容器17の上部緩衝部31で原料水が大気に触れないようにしたまま、おおよそ2℃になるまで放置したのち、冷却装置21の設定温度を-17℃とし製氷を行った。結果、算出される初気泡析出位置が73mmのところ、実際には67mmで気泡が析出した。尚、原料水、温度計、溶存酸素計等の条件は比較例1と同じである。
原料水温を室温約20℃の環境下で静置脱気し、室温2℃の環境下に設置してある製氷装置10に注入した。この時の水温および溶存酸素濃度は、19.2℃および8.8mg/Lであり、実施例1と同様に製氷した結果、算出初気泡析出位置が94mmのところ84mmで気泡が析出した。
室温2℃の環境下に設置してある製氷装置10に脱気した原料水を注入し、水温および溶存酸素濃度が、22.4℃および8.0mg/Lであることを確認した。実施例1と同様に製氷した結果、算出初気泡析出位置が107mmのところ106mmで気泡が析出した。
11 原料水
111 水
12 容器(水槽)
13 開口部(上部開口部)
16 流路
17 緩衝容器
19 上板
20 下板
21,21’ 冷却装置
31 上部緩衝部(逆止弁)
Claims (8)
- 原料液を大気に触れながら静置状態で温める工程と、
前記静置状態で温めたときの平衡状態となる溶存ガス濃度を維持した前記原料液を密閉状態で予冷する工程と、
前記予冷されて前記溶存ガス濃度を維持した前記原料液を容器に充填する工程を有して
前記原料液を製氷装置で凍らせる製氷方法であって、
前記製氷装置は、
上部に開口部を有する前記容器と、前記開口部を覆う冷却槽と、前記冷却槽の上面又は内部に設けられた冷却装置と、前記容器の内部と連通する緩衝容器とを備え、
前記容器の上縁に載置された前記冷却槽の下板に接するまで充填された前記容器内の前記原料液を単結晶氷に氷結する
ことを特徴とする製氷方法。 - 前記静置状態で温める工程は、10℃以上40℃以下で行われることを特徴とする請求項1に記載の製氷方法。
- 前記予冷する工程は、2℃以上10℃未満で行われることを特徴とする請求項1または2に記載の製氷方法。
- 前記冷却槽の内部を真空とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の製氷方法。
- 前記冷却槽の内部に水蒸気を含まない気体を封入することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の製氷方法。
- 上部に開口部を有し原料液が充填された容器と、
前記開口部を覆い、前記容器の上縁に載置された冷却槽と、
前記冷却槽の上面又は内部に設けられた冷却装置と、
前記容器の内部と連通する緩衝容器とを備え、
前記冷却槽は前記容器に充填された前記原料液に当接する下板を有し、
前記容器に充填された前記原料液は大気に触れながら静置状態で温めた時の平衡状態となる溶存ガス濃度を維持する液であることを特徴とする製氷装置。 - 前記冷却槽の内部が真空であることを特徴とする請求項6に記載の製氷装置。
- 前記冷却槽の内部に水蒸気を含まない気体が封入されていることを特徴とする請求項6に記載の製氷装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019207604A JP7430896B2 (ja) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 製氷方法および製氷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019207604A JP7430896B2 (ja) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 製氷方法および製氷装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021081110A JP2021081110A (ja) | 2021-05-27 |
JP7430896B2 true JP7430896B2 (ja) | 2024-02-14 |
Family
ID=75964700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019207604A Active JP7430896B2 (ja) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 製氷方法および製氷装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7430896B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000039241A (ja) | 1998-07-23 | 2000-02-08 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 過冷却水製造器 |
JP2008089251A (ja) | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Nagaoka Univ Of Technology | 液体の固化方法、製氷方法および製氷装置 |
JP2015137833A (ja) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 住友ゴム工業株式会社 | 複合体製造装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01281382A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-13 | Torii Shokuhin Kogyo Kk | 着色氷塊の製造方法 |
JP3350138B2 (ja) * | 1992-08-07 | 2002-11-25 | 株式会社前川製作所 | 透明氷の製造方法及び装置 |
JPH11211296A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-06 | Kanesen Trading:Kk | 氷の製造方法 |
-
2019
- 2019-11-18 JP JP2019207604A patent/JP7430896B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000039241A (ja) | 1998-07-23 | 2000-02-08 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 過冷却水製造器 |
JP2008089251A (ja) | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Nagaoka Univ Of Technology | 液体の固化方法、製氷方法および製氷装置 |
JP2015137833A (ja) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 住友ゴム工業株式会社 | 複合体製造装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021081110A (ja) | 2021-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007040548A (ja) | 塩水軟氷の製造方法及び装置 | |
KR101681658B1 (ko) | 시트 두께 제어 | |
JP2002507935A (ja) | 気体水和物による水の浄化処理 | |
CN112105863B (zh) | 一种充装干式杜瓦罐的方法及装置 | |
JP7430896B2 (ja) | 製氷方法および製氷装置 | |
Okawa et al. | Effect of crystal orientation on freeze concentration of solutions | |
JP2011012061A (ja) | 高圧凍結装置用の標本ホルダ | |
CN109883097B (zh) | 洁净透明冰的制造方法和制造装置 | |
JP6982869B2 (ja) | 水素含有氷及びその製造方法 | |
CN104404615A (zh) | 一种锑化镓单晶生长的平面结晶界面控制结构及使用方法 | |
WO2012099249A1 (ja) | 低温保存方法及び低温保存容器 | |
Khusnatdinov et al. | Fast-growth technique for ice single crystals | |
Higashi | Growth and perfection of ice crystals | |
US4753082A (en) | Method for manufacturing ice and apparatus therefor | |
JP5135576B2 (ja) | 製氷装置 | |
KR20160061622A (ko) | 과냉각 슬러시 제조기 | |
JP2018077005A (ja) | 水素含有氷及びその製造方法 | |
JP2023056136A (ja) | 製氷装置 | |
FR2633036A1 (fr) | Appareil pour le refroidissement et la congelation d'objets biologiques | |
JP7266268B2 (ja) | 塊状ガス含有氷の製造方法 | |
RU2186033C1 (ru) | Способ улучшения качества питьевой воды замораживанием и оттаиванием | |
JP3132480U (ja) | 保冷剤を利用して缶ジュース類、缶ビール類、及び瓶類のジュース、ビール等々を缶のまま、あるいはコップに注がれた飲んでいる途中のそれらの飲み物を簡易に保冷するコースター | |
JP2007283186A (ja) | 炭酸水製造装置 | |
JP2021124211A (ja) | 製氷装置 | |
LEPPÄRANTA | INFLUENCE OF ICE COVER ON LAKE ECOSYSTEMS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221003 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230823 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7430896 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |