JPH0621751B2 - 凍結粒製造装置 - Google Patents

凍結粒製造装置

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JPH0621751B2
JPH0621751B2 JP61038746A JP3874686A JPH0621751B2 JP H0621751 B2 JPH0621751 B2 JP H0621751B2 JP 61038746 A JP61038746 A JP 61038746A JP 3874686 A JP3874686 A JP 3874686A JP H0621751 B2 JPH0621751 B2 JP H0621751B2
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世記二 今池
計城 泰多
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Taiyo Sanso Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アイスブラスト用の砥粒・研磨材等として好
適に用いられる微細な氷粒等の凍結粒を製造するための
装置であつて、特に冷媒収容容器内においてその上部に
設けた噴霧ノズルから冷媒液面へと被凍結液を噴霧滴下
させることにより、冷媒と熱交換させて微細な凍結粒を
製造しうるように構成した凍結粒製造装置に関するもの
である。
(従来の技術) 一般に、この種の凍結粒製造装置にあつては、被凍結液
を噴霧ノズルから冷媒液面に向けて略円錐状に拡散させ
ながら噴霧させるので、噴霧した被凍結液の微粒子の一
部は冷媒液面に到達することなく凍結粒製造容器の内壁
面に衝突付着し、そのまま凍結してしまうことが避け難
い。このような内壁に付着する凍結物は、被凍結液の噴
霧を継続して行うことにより、比較的短時間のうちに大
きく成長するため、凍結粒の有効製造面積即ち被凍結液
を噴霧滴下させる冷媒液面上の有効面積を著しく縮減さ
せて、凍結粒の製造効率を甚だしく低下させる結果を招
き、また、前記の内壁で成長した凍結物が冷媒中に落下
混入した場合には、これが本来の微細な凍結粒と共にア
イスブラスト等の使用に供せられることになるから、微
細且つ均一な粒径の凍結粒を用いることが要求される精
密なアイスブラスト等において種々の不都合を招来する
ことにもなる。
そこで従来は、かかる問題の解決策として、定期的に装
置の運転を停止して、凍結粒製造容器の内壁面に付着し
た凍結物を除去する(以下「第1解決策」という)か、
噴霧ノズルの噴霧角度を通例よりも小さくし、噴霧領域
の平面視における最大面積部即ち冷媒液面に接している
部分の面積が冷媒液面の総面積に比してある程度以上小
さくなるようにして、被凍結液の噴霧微粒子が容器内壁
面に衝突する方向に飛散することを避けるようにする
(以下「第2解決策」という)か、或いは、凍結粒製造
容器の内壁面に沿つて冷媒を流化させて、該内壁面にお
ける凍結物の発生を防止する(以下「第3解決策」とい
う)等の措置を講じている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、第1解決策では、装置の連続運転時間が
短くならざるを得ず、凍結粒の製造効率を落とすのみな
らず、冷媒の損失率が高くなる弊があつた。
また、第2解決策では、凍結粒の有効製造面積をかなり
小さくせざるを得ず、当然のことながら容器の径従つて
容積に対して凍結粒の製造量が非常に少なくなるという
感じを免れず、連続運転時間を長くすることはできて
も、装置効率のよい方法とはなり得ない。
また第3解決策では、容器内壁面に流下させる冷媒は、
ノズルから噴霧する冷媒に加わつて全体として凍結に必
要な冷却のエネルギーを与えることになるので、夫々の
径路から導入する冷媒量については微妙な調節を行つて
制御する必要があるが、このように限られた量の流下冷
媒を用いて容器内壁面における凍結物の発生を効果的に
防止することは実際上極めて困難であり、有効な解決策
というには甚だ不十分である。
本発明は、かかる実情に着目し、これを解決せんとして
鋭意研究の結果なされたもので、冷媒収容容器の内壁面
に被凍結液の噴霧微粒子が付着するのを未然に防止し
て、長時間に亘る連続運転を可能ならしめ、もつて凍結
粒の製造効率や装置効率を著しく向上させうる凍結粒製
造装置を提供することを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の凍結粒製造装置は、上記目的を達成すべく、特
に、液化窒素等の冷媒を収容した容器の上部に、冷媒液
面に向けて被凍結液を微粒状に噴霧する噴霧口を設ける
と共に、該噴霧口を囲繞して下向きに開口する環状のガ
ス噴射口を設け、この噴射口から噴射させたガスによ
り、容器内に噴霧口から冷媒液面に至る噴霧領域の周囲
を全面的に囲繞する気体カーテンを形成したものであ
る。
なお、気体カーテンとは気体の高速の流れをカーテン
(幕)状に形成させることを意味し、所謂エアカーテン
のエアを気体一般に拡張して使用せんとするものであ
る。
(作用) かかる構成によれば、被凍結液の噴霧微粒子の一部が冷
媒収容容器の内壁面に向つて飛散しても、この飛散微粒
子の容器内壁面への衝突は、ガスをガス噴射口から噴出
して形成した気体カーテンによつて確実に阻止され、噴
霧微粒子が容器内壁面へ付着して凍結するトラブルを未
然に防止することができる。
ところで、噴霧口の周辺には、被凍結液の噴霧に伴って
渦流が生じるため、噴霧粒子の一部(特に、超微なも
の)がこの渦流により舞い上がって、噴霧口や容器の上
壁に付着して、そのまま凍結してしまう虞れがある。特
に、噴霧口においては、超微な噴霧粒子でもそれが一旦
付着,凍結すると、その凍結物は、被凍結液の噴霧を継
続することによって、比較的短時間のうちに氷柱状に成
長して、大きな凍結塊となる。このような事態となる
と、被凍結液を噴霧口から均一に噴霧させ得なくなり、
極端な場合には、噴霧口が凍結塊で閉塞される虞れがあ
る。
しかし、噴霧口を囲繞する環状のガス噴射口から下向き
にガスが噴射されており、且つこの噴射ガスにより噴霧
口から冷媒液面に至る噴霧領域の周囲を完全に囲繞する
気体カーテンが形成されることから、噴霧口周辺に発生
する渦流によって噴霧微粒子が舞い上がるといったこと
がなく、上記した問題は生じない。また、冷媒液面から
発生する冷媒蒸発ガスは、噴霧微粒子と逐次熱交換する
ことによって密度差を生じながら徐々に上昇し、噴霧微
粒子は、上昇してくる冷媒蒸発ガスと向流接触して徐々
に熱交換が進み、凍結することになる。すなわち、噴霧
微粒子は冷媒が完全に気化した冷気相中で除々に凍結さ
れることから、その表面張力による球形変化を妨げられ
ず、球形状の凍結粒となる。しかも、噴霧微粒子は徐々
に上昇する冷媒蒸発ガスと接触するのみであるから、噴
霧微粒子同志がくっついたりすることがなく、各噴霧微
粒子が分散した状態で凍結し、均一粒径の凍結粒が与え
られる。かかる凍結作用は、ガス噴射口から冷媒液面に
向けてのガス噴射により、冷媒液面からの冷媒蒸発ガス
の発生が促進されることから、極めて良好に行われるこ
とになる。
そして、冷媒液面に落下した凍結粒は、冷媒中を沈降し
て完全に凍結され、サラサラした状態の凍結粒が得られ
ることになる。このとき、凍結粒と冷媒との密度差が殆
どないため、冷媒液面に到達した凍結粒は、直ちに冷媒
中を沈降せず、暫くの間は液面に浮遊することになり、
その上に新たな凍結粒が落下することによって、上記し
たサラサラした状態の凍結粒を得ることができない場合
がある。しかし、冷媒液面へのガス噴霧により、冷媒液
面に漣が発生することから、液面に到達した凍結粒は直
ちに沈降して、液面に浮遊することがなく、上記したよ
うな問題は生じない。
したがって、本発明の凍結粒製造装置によれば、球形化
した均一粒径で高品質な凍結粒を、連続運転により極め
て効率的に製造し得るのである。
(実施例) 以下、本発明の構成を第1図及び第2図に示す実施例に
基づいて更に具体的に説明する。
第1図に示す凍結粒製造装置は、横断面形状方形の冷媒
収容容器1内に、所定量の液化窒素等の冷媒2を収容す
ると共に該容器内上部に噴霧ノズル3を配設してなる。
噴霧ノズル3は、第2図に示す如く、中心部に混合器4
を内装した噴霧通路5を形成すると共に外周部に噴射通
路6を形成し、下面部において、噴霧通路5に連らなる
噴霧口7を開設すると共に噴射通路6に連らなり且つ噴
霧口7を囲繞する環状の噴射口8を開設してなる。噴霧
通路5には、水,フレオン系液体等の被凍結液を供給す
る供給管9を接続せしめ、噴射通路6には所定圧に加圧
した窒素ガス,空気等の加圧ガスを導入する導入管10を
接続してある。噴射通路6は、図示していないが、公知
の減圧弁を介して前記混合器4に連通している。噴霧口
7及び噴射口8は、何れも、下拡がりの截頭円錐状に形
成してあり、両者,8の下拡がり角度は同一角度にして
ある。
したがつて、この噴霧ノズル3を用いれば、被凍結液を
供給管9から噴霧通路5に供給すると共に加圧ガスを導
入管10から噴射通路6に導入すると、被凍結液が、混合
器4内で、噴射通路5から減圧弁を介して導入した加圧
ガスの一部(以下「噴霧ガス」という)と混合された
上、この噴霧ガスの作用を受け噴霧口7から微粒子状と
なつて噴霧されて、噴霧口7から略円錐状に拡散して冷
媒液面2aに至る、被凍結液の噴霧微粒子12a…の噴霧
領域12を形成するようになつており、また加圧ガスの他
の一部(以下「気体カーテン形成ガス」という)を噴射
通路6を経て噴射口8から噴射させ、前記噴霧領域12を
上下方向において全面的に囲繞する略円錐環状の気体カ
ーテン13を形成するようにしてある。
ところで、噴霧口7の下拡がり角度つまり噴霧角度α
は、噴霧領域12の下端部が冷媒液面2aを略全面的に覆
いうるように、つまり凍結粒の有効製造面積が可及的に
大きくなるように設定し、また噴霧口7の開口径は必要
とされる噴霧微粒子12aの粒径つまり凍結粒の粒径に応
じて設定することが望ましい。
例えば、冷媒収容容器1の横断面積つまり冷媒液面2a
の寸法が450mm×450mmであり、噴霧口7と冷媒液
面2aとの距離が700mmであつて、必要な凍結粒の粒
径が50〜100μ,噴霧ノズル圧力が2kg/cm2Gで
ある場合において、噴霧口7の噴霧角度αは30゜,開口
径は0.2mm程度に設定することが望ましい。
また、気体カーテン13による噴霧微粒子12a…の容器内
壁面1aへの付着防止の効果を有効に発揮させるために
は、噴射口8からのガス噴射圧力を噴霧口7からの液噴
霧圧力よりも少なくとも0.2〜0.5kg/cm2程度大
きく設定しておくことが望ましい。
かかる設定は、この実施例の如く導入管10から導入する
加圧ガスを噴霧ガス及び気体カーテン形成ガスとして兼
用させている場合は、前記減圧弁の調整によつて行うこ
ができ、また噴霧ガスと気体カーテン形成ガスとを別源
から導入する場合には、各別にガス圧を調整すればよ
い。
但し、気体カーテン形成ガスの圧力は該ガス及び冷媒2
の消費量の点から必要以上に高くすることは好ましくな
く、またその必要もない。
(発明の効果) 本発明の凍結粒製造装置を運転する場合は、噴霧口から
冷媒液面に至る被凍結液の噴霧領域の周囲が気体カーテ
ンにより完全に囲繞されるから、被凍結液の噴霧微粒子
の容器内壁面への付着を確実に防止し得て、容器内壁面
への凍結物の付着を事実上完全に避けることができる。
したがつて、本発明の凍結粒製造装置を使用すれば、連
続運転時間は無制限に延長可能となり、噴霧ノズルによ
る噴霧角度を必要以上に小さくする必要がないこととも
相俟つて、凍結粒の製造効率を大幅に向上させることが
でき装置効率も向上する。また、容器内壁面に付着した
凍結物の除去作業を行う必要が事実上全くなくなるた
め、この作業に伴う冷媒の損失もなくなり、経済上極め
て有利である。
しかも、ガス噴射口から冷媒液面に向けてのガス噴射に
より、冷媒液面からの蒸発及び凍結粒の冷媒中への沈降
を促進させ得て、凍結粒の球形化,粒径の均一化を図る
ことができ、容器内壁面に付着した凍結物が冷媒中に落
下することがないこととも相俟って、サラサラした状態
の高品質の凍結粒を効率よく製造することができる。し
たがって、本発明の凍結粒製造装置によって得られた凍
結粒は、種々の用途に好適に供することができ、特に精
密を要するアイスブラスト等を要する場合にも問題がな
い。
本発明の装置は広く一般の凍結粒製造装置に適用して有
効であるが、特に特願昭60−258496号(特開昭62−1216
12号広報参照)に記載されている微凍結粒の製造装置に
適用した場合には、均一な微凍結粒の製造に極めて有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る凍結粒製造装置の一実施例を示す
概略の縦断側面図、第2図は同要部の拡大縦断側面図。 1……冷媒収容容器、1a……容器内壁面、2……冷
媒、2a……冷媒液面、3……噴霧ノズル、7……噴霧
口、8……ガス噴射口、12……噴霧領域、12a……噴霧
微粒子、13……気体カーテン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液化窒素等の冷媒(2)を収容した容器(1)の
    上部に、冷媒液面(2a)に向けて被凍結液を微粒状に噴霧
    する噴霧口(7)を設けると共に、該噴霧口(7)を囲繞して
    下向きに開口する環状のガス噴射口(8)を設け、この噴
    射口(8)から噴射させたガスにより、容器(1)内に噴霧口
    (7)から冷媒液面(2a)に至る噴霧領域(12)の周囲を全面
    的に囲繞する気体カーテン(13)を形成したことを特徴と
    する凍結粒製造装置。
JP61038746A 1986-02-24 1986-02-24 凍結粒製造装置 Expired - Fee Related JPH0621751B2 (ja)

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