JP7433690B1

JP7433690B1 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP7433690B1
Application number: JP2023216748A
Authority: JP
Inventors: 努荒木
Original assignee: 株式会社カンネツ
Priority date: 2023-12-22
Filing date: 2023-12-22
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2043-12-22

Abstract

【課題】短時間にて冷凍完了することができる冷凍装置を提供する。【解決手段】飲食物を収納する冷凍ユニットＵを、同一円Ｃ上に等ピッチにて、かつ、同一円Ｃの中心を通る鉛直一軸心Ｌ廻りに回転可能として、複数個配設する。各冷凍ユニットＵが、低温の冷却液を収容する有底円筒体１と、円筒体１内に配設されるとともに飲食物を上方から挿入して保持する飲食物保持体と、飲食物保持体の底壁側に固着されたプロペラとを有する。プロペラへ冷却液を噴射してプロペラを回転させるように構成する。同一円Ｃ上の所定位置Ｚでは、冷却液を噴射せず、飲食物を円筒体１に出入れ可能に構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来、低温（例えば－30℃前後）の冷却液（エチルアルコール水溶液）中に食品を設置して冷凍する冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－７００３５号公報

しかし、特許文献１記載の冷凍装置は、飲食物を充分長時間をかけて過冷却してから冷却液中に設置するので、全体として、手間と時間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は、短時間にて冷凍完了することができる冷凍装置を提供することを目的とする。特に、複数の瓶入りアルコール等の飲食物を、効率良く、順次、冷凍すると共に、冷凍した飲食物を、簡単容易に（順次）、取出すことができる冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、飲食物を収納する冷凍ユニットを、同一円上に等ピッチにて、かつ、上記同一円の中心を通る鉛直一軸心廻りに回転可能として、複数個配設し、各上記冷凍ユニットが、低温の冷却液を収容する有底円筒体と、該円筒体内に配設されるとともに上記飲食物を上方から挿入して保持する飲食物保持体と、該飲食物保持体の底壁側に固着されたプロペラとを有し、上記プロペラへ上記冷却液を噴射して上記プロペラを回転させるように構成し、さらに、上記同一円上の所定位置では、上記冷却液を噴射せず、上記飲食物を上記円筒体に出入れ可能に構成したものである。

また、上記同一円の中心位置から上記冷凍ユニットの各々へ平面視放射状に下パイプを配設し、上記下パイプから上記冷却液を上記冷凍ユニットの上記プロペラへ噴射するように構成し、かつ、上記同一円の中心位置から上記冷凍ユニットの各々へ平面視放射状に上パイプを配設し、上記冷凍ユニットから上記上パイプへ上記冷却液を排出するように構成したものである。

また、上記同一円の中心位置に、下ロータリージョイントと上ロータリージョイントを、配設し、固定側の冷却機から上記下ロータリージョイントを介して上記冷凍ユニットの上記プロペラへ上記冷却液を噴射し、上記冷凍ユニットから上記上ロータリージョイントを介して固定側の上記冷却機へ上記冷却液を回収するように構成したものである。

本発明の冷凍装置によれば、短時間にて冷凍完了することができる。また、複数の瓶入りアルコール等の飲食物を、効率良く、順次、冷凍すると共に、冷凍した飲食物を、簡単容易に（順次）、取出すことができる。

本発明の実施の一形態を示す平面図である。要部断面図である。冷却液の流れを示す要部簡略断面図である。

以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説する。
図１・図２は、本発明の実施の一形態を示す。
本発明の冷凍装置は、飲食物Ｅ（例えば、日本酒等の瓶入りアルコールＮであって、特に、生酒が好適である。）を冷凍するものであって、飲食物Ｅ（例えば、１本の瓶入りアルコールＮ）を収納する複数（図１の例では、12個）の冷凍ユニットＵが、同一円Ｃ上に等ピッチにて、かつ、同一円Ｃの中心を通る鉛直一軸心Ｌ廻りに回転可能として、配設される。

各冷凍ユニットＵが、低温の冷却液Ａを収容する有底円筒体１と、円筒体１内に配設されるとともに飲食物Ｅを上方から挿入して保持する飲食物保持体２（瓶保持体14）と、飲食物保持体２の底壁２ａ側に固着されたプロペラ３とを有する。低温の冷却液Ａは、例えば、－35℃以上－25℃以下のエチルアルコール水溶液（アルコール濃度約60％）である。本発明に於て、「底壁側に固着された」とは、底壁に直接固着された場合と、底壁に連設された軸を介して固着された場合との両方を含むものとする。飲食物保持体２を、例えば、多数の孔付きの受皿状とする。プロペラ３の回転軸３Ａを回転自在に支持する回転軸受６を設ける。なお、回転軸受６は、図２の玉軸受に限らず、メタル軸受等であっても良い。円筒体１の外周面側に、冷却液Ａと外部との熱の移動を抑制するための断熱材７を備える。断熱材７は、例えば、発泡ウレタンから成る。

プロペラ３へ冷却液Ａを（図示省略のポンプによって）噴射してプロペラ３を回転させるように構成する。図１に示すように、同一円Ｃ上の所定位置Ｚでは、冷却液Ａを噴射せず、飲食物Ｅを円筒体１に出入れ可能に構成する。

同一円Ｃの中心位置から冷凍ユニットＵの各々へ平面視放射状に下パイプ４を配設し、下パイプ４から冷却液Ａを冷凍ユニットＵのプロペラ３へ噴射するように構成する。同一円Ｃの中心位置から冷凍ユニットＵの各々へ平面視放射状に上パイプ５を配設し、冷凍ユニットＵから上パイプ５へ冷却液Ａを排出するように構成する。

同一円Ｃの中心位置に、（冷却液Ａ用）下ロータリージョイントＲ₁と（冷却液Ａ用）上ロータリージョイントＲ₂を、配設する。固定側の冷却機15から下ロータリージョイントＲ₁を介して冷凍ユニットＵのプロペラ３へ冷却液Ａを噴射し、冷凍ユニットＵから上ロータリージョイントＲ₂を介して固定側の冷却機15へ冷却液Ａを回収するように構成する。

具体的には、固定側の冷却液送出パイプ（図示省略）から下ロータリージョイントＲ₁及び下パイプ４を介して円筒体１へ冷却液Ａを噴出し、円筒体１から上パイプ５及び上ロータリージョイントＲ₂を介して固定側の冷却液回収パイプ（図示省略）から冷却液Ａを冷却機15へ回収し、再度、冷却機15から冷却液送出パイプへ冷却液Ａを送出して、冷却液Ａが循環するように構成する。ところで、（前述のように）図１の同一円Ｃ上の所定位置Ｚに於て、冷却液Ａの噴射及び回収（排出）が自動的に止まるようにするためには、上下ロータリージョイントＲ₂，Ｒ₁の固定側に、平面視Ｃ形状とした冷却液流路凹溝を、形成すれば良い。

円筒体１を開閉自在として施蓋する蓋体８を備える。蓋体８の閉状態を保持するための電磁ロック９を備える。蓋体８に、飲食物Ｅ（瓶入りアルコールＮの場合、栓Ｓ）を上方から押圧する押え部材10と、押え部材10を下方へ弾発付勢するバネ部材（図示省略）と、押え部材10を鉛直軸心Ｌ₀廻りに回転自在に保持する回転軸受（図示省略）とを、取着する。押え部材10等によって、瓶Ｂが芯ずれしたり、転倒することを防止することができる。図３に示すように、冷却液Ａは、螺旋状に流れる。なお、図３では、プロペラ３、飲食物保持体２等を、図示省略している。

図１・図２に戻って、11はメインパイプを示す。メインパイプ11内に、冷却液送出パイプ及び冷却液回収パイプと、蓋体８を開閉するための圧縮エアー用パイプと、電磁ロック９及びセンサー用の電気配線が、挿通している。圧縮エアー用ロータリージョイント、及び、電気用スリップリングユニットを、有する。（圧縮エアー用パイプ、センサー用の電気配線、圧縮エアー用ロータリージョイント、及び、電気用スリップリングユニットを、図示省略する。）

12は冷却ユニットを示す。冷却ユニット12は、冷却液Ａを冷却するための冷却機15と、冷却液Ａを一時的に収容するタンクと、冷却液Ａを送出すポンプを、有する（タンク及びポンプを、図示省略する）。冷却機15とタンクとポンプは、適宜、配管にて接続される。

13は固定台を示す。固定台13は、冷凍ユニットＵを鉛直一軸心Ｌ廻りに回転させるための駆動モーター（図示省略）を内蔵する。

飲食物Ｅ（例えば、１本の瓶入りアルコールＮ）を飲食物保持体２（瓶保持体14）に保持させ、プロペラ３を、高速回転領域で回転させるように構成する。飲食物Ｅが瓶入りアルコールＮの場合、瓶Ｂの内部にアルコールの攪拌流が生じる。高速回転領域とは、 100rpm 以上 600rpm 以下である。望ましくは、 250rpm 以上 500rpm 以下である。回転速度が、上記範囲内にある場合、（飲食物Ｅと冷却液Ａとの間の）熱移動速度が速く、飲食物Ｅを、短時間で効率良く冷凍することができる。回転速度が、 100rpm 未満の場合、熱移動速度が遅い。飲食物Ｅが瓶入りアルコールＮの場合、瓶Ｂの内部のアルコールに生じる攪拌流が微かであり、熱移動速度が遅い。回転速度が 600rpm を超える場合、例えば、飲食物Ｅが瓶入りアルコールＮの場合、熱移動速度が遅くなる（剥離流の再付着が顕著となり中心付近がかえって攪拌されにくくなるためだと考えられる）。

飲食物Ｅの外面と、円筒体１の内周面との間隙寸法Ｔ（図２参照）を、５mm以上15mm以下に設定する。間隙寸法Ｔが、上記範囲にある場合、飲食物Ｅと円筒体１の内周面との間隙が狭く、冷却液Ａの流速が速くなり、熱伝達係数が上がり、冷却効果が高くなる。さらに、熱抵抗が減少する。すなわち、一層短時間で飲食物Ｅを冷凍することができる。間隙寸法Ｔが、５mm未満の場合、飲食物Ｅに圧力がかかり、飲食物Ｅが浮上がる虞れがある（特に、押え部材10等を省略した場合に、飲食物Ｅが浮上がる）。間隙寸法Ｔが、15mmを超える場合、冷却液Ａの流速が遅くなり、熱伝達係数が下がり、冷凍に要する時間の短縮効果が小さくなる。

次に、本発明の飲食物Ｅの冷凍方法の一例について説明する。複数の冷凍ユニットＵを、停止させ、飲食物設置位置（図１に示す例では、時計の３時の位置）に於て、図１の矢印Ｅ₁方向に、（未冷凍の）飲食物Ｅを冷凍ユニットＵの円筒体１（の飲食物保持体２）へ挿入する。例えば、低温の冷却液Ａ中に瓶入りアルコールＮを鉛直状に設置する。その後、蓋体８を閉じて、電磁ロック９を施錠する。

一方、飲食物取出位置（図１に示す例では、時計の２時の位置）に於て、電磁ロック９を開錠し、蓋体８を開いて、図１の矢印Ｅ₂方向に、（冷凍完了後の）飲食物Ｅを冷凍ユニットＵの円筒体１から取出す。

飲食物設置位置に於ける飲食物Ｅの設置と、飲食物取出位置に於ける飲食物Ｅの取出しとが完了後、複数の冷凍ユニットＵを一体状に、鉛直一軸心Ｌ廻りに（図１の矢印Ｙ方向へ）所定角度θ（図１に示す例では、30°）だけ回転（公転）させる。順次、飲食物Ｅの設置・取出しと、複数の冷凍ユニットＵの鉛直一軸心Ｌ廻りの回転とを、繰返す。

飲食物Ｅは、冷凍ユニットＵ内に設置されて鉛直一軸心Ｌ廻りに公転するとともに、鉛直軸心Ｌ₀廻りに自転する。すなわち、冷却液Ａを流すことにより飲食物Ｅを鉛直軸心Ｌ₀廻りに回転（自転）させて、飲食物Ｅから熱を奪いつつ冷凍する。具体的には、飲食物Ｅを、高速回転領域で回転させる。飲食物Ｅが瓶入りアルコールＮの場合、瓶Ｂの内部にアルコールの攪拌流が生じる。冷却液Ａをプロペラ３へ間欠的に噴射し、プロペラ３の回転と停止とを、所定時間毎に繰返すように構成する。例えば、飲食物Ｅの出入れの際、複数の全ての冷凍ユニットＵに於て、冷却液Ａの噴射及び排出を停止する。飲食物Ｅが、飲食物設置位置から飲食物取出位置へ移動する間に、冷凍されるように、冷凍ユニットＵの鉛直一軸心Ｌ廻りの回転時間を設定する。なお、飲食物Ｅの設置及び取出しは、手動又は自動のいずれにて行うように構成するも良い。

なお、飲食物Ｅは、（真空パックされた）肉、魚等、ソフトドリンク、ノンアルコール飲料、味醂、醤油等の調味料類を含むあらゆる飲食物であっても良い。例えば、瓶入りアルコールＮは、ワイン、焼酎、招興酒等でも良い。また、飲食物保持体２の形状・構造は、（多数の孔付きの受皿状に限らず、）飲食物Ｅの形状・性質に合わせたものとする。

本発明は、設計変更可能であって、例えば、冷凍ユニットＵ等の個数は、増減自在である。特に、処理能力を向上させるために、冷凍ユニットＵの個数を多くするのが、好ましい。また、所定位置Ｚ（飲食物設置位置及び飲食物取出位置）に於ては、冷却液Ａの噴射・排出を停止し、所定位置Ｚ以外の位置に於ては、冷却液Ａを連続的に噴射・排出するように構成するも良い。また、複数の冷凍ユニットＵを、同一円Ｃの中心を通る鉛直一軸心Ｌ廻りに、常時、ゆっくり回転させるように構成するも良い。また、下ロータリージョイントＲ₁と上ロータリージョイントＲ₂を、固定側と回転側の各々一体ものとするも好ましい。また、押え部材10等を省略するも良い。

以上のように、本発明は、飲食物Ｅを収納する冷凍ユニットＵを、同一円Ｃ上に等ピッチにて、かつ、上記同一円Ｃの中心を通る鉛直一軸心Ｌ廻りに回転可能として、複数個配設し、各上記冷凍ユニットＵが、低温の冷却液Ａを収容する有底円筒体１と、該円筒体１内に配設されるとともに上記飲食物Ｅを上方から挿入して保持する飲食物保持体２と、該飲食物保持体２の底壁２ａ側に固着されたプロペラ３とを有し、上記プロペラ３へ上記冷却液Ａを噴射して上記プロペラ３を回転させるように構成し、さらに、上記同一円Ｃ上の所定位置Ｚでは、上記冷却液Ａを噴射せず、上記飲食物Ｅを上記円筒体１に出入れ可能に構成したので、短時間にて冷凍完了することができる。特に、複数の瓶入りアルコールＮ等の飲食物Ｅを、効率良く、順次、冷凍すると共に、冷凍した飲食物Ｅを、簡単容易に（順次）、取出すことができる。

また、上記同一円Ｃの中心位置から上記冷凍ユニットＵの各々へ平面視放射状に下パイプ４を配設し、上記下パイプ４から上記冷却液Ａを上記冷凍ユニットＵの上記プロペラ３へ噴射するように構成し、かつ、上記同一円Ｃの中心位置から上記冷凍ユニットＵの各々へ平面視放射状に上パイプ５を配設し、上記冷凍ユニットＵから上記上パイプ５へ上記冷却液Ａを排出するように構成したので、同一円Ｃの中心位置から分岐状に冷却液Ａを流すことができるとともに、同一円Ｃの中心位置へ求心的に冷却液Ａを回収することができて、効率が良い。

また、上記同一円Ｃの中心位置に、下ロータリージョイントＲ₁と上ロータリージョイントＲ₂を、配設し、固定側の冷却機15から上記下ロータリージョイントＲ₁を介して上記冷凍ユニットＵの上記プロペラ３へ上記冷却液Ａを噴射し、上記冷凍ユニットＵから上記上ロータリージョイントＲ₂を介して固定側の上記冷却機15へ上記冷却液Ａを回収するように構成したので、次々と多数（複数）の飲食物Ｅを冷凍可能でありながら、簡素な構造であって、コンパクトに設置することができる。

１（有底）円筒体
２飲食物保持体
２ａ底壁
３プロペラ
４下パイプ
５上パイプ
15 冷却機
Ａ冷却液
Ｃ同一円
Ｅ飲食物
Ｌ鉛直一軸心
Ｒ₁ 下ロータリージョイント
Ｒ₂ 上ロータリージョイント
Ｕ冷凍ユニット
Ｚ所定位置

Claims

飲食物（Ｅ）を収納する冷凍ユニット（Ｕ）を、同一円（Ｃ）上に等ピッチにて、かつ、上記同一円（Ｃ）の中心を通る鉛直一軸心（Ｌ）廻りに回転可能として、複数個配設し、
各上記冷凍ユニット（Ｕ）が、低温の冷却液（Ａ）を収容する有底円筒体（１）と、該円筒体（１）内に配設されるとともに上記飲食物（Ｅ）を上方から挿入して保持する飲食物保持体（２）と、該飲食物保持体（２）の底壁（２ａ）側に固着されたプロペラ（３）とを有し、
上記プロペラ（３）へ上記冷却液（Ａ）を噴射して上記プロペラ（３）を回転させるように構成し、
さらに、上記同一円（Ｃ）上の所定位置（Ｚ）では、上記冷却液（Ａ）を噴射せず、上記飲食物（Ｅ）を上記円筒体（１）に出入れ可能に構成したことを特徴とする冷凍装置。
上記同一円（Ｃ）の中心位置から上記冷凍ユニット（Ｕ）の各々へ平面視放射状に下パイプ（４）を配設し、上記下パイプ（４）から上記冷却液（Ａ）を上記冷凍ユニット（Ｕ）の上記プロペラ（３）へ噴射するように構成し、
かつ、上記同一円（Ｃ）の中心位置から上記冷凍ユニット（Ｕ）の各々へ平面視放射状に上パイプ（５）を配設し、上記冷凍ユニット（Ｕ）から上記上パイプ（５）へ上記冷却液（Ａ）を排出するように構成した請求項１記載の冷凍装置。
上記同一円（Ｃ）の中心位置に、下ロータリージョイント（Ｒ₁）と上ロータリージョイント（Ｒ₂）を、配設し、固定側の冷却機（15）から上記下ロータリージョイント（Ｒ₁）を介して上記冷凍ユニット（Ｕ）の上記プロペラ（３）へ上記冷却液（Ａ）を噴射し、上記冷凍ユニット（Ｕ）から上記上ロータリージョイント（Ｒ₂）を介して固定側の上記冷却機（15）へ上記冷却液（Ａ）を回収するように構成した請求項２記載の冷凍装置。