JPH0753704Y2

JPH0753704Y2 - 凍結粒製造装置

Info

Publication number: JPH0753704Y2
Application number: JP1989065691U
Authority: JP
Inventors: 益太多田; 孝彦広井; 光博小川
Original assignee: 大陽酸素株式会社
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2004-06-05
Also published as: JPH037937U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、微細な凍結粒を製造するための装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

この種の凍結粒製造装置は、一般に、底壁に凍結粒の取
出口を設けた密閉断熱容器と、容器の上壁に設けられて
おり、噴霧口から下方に向けて水等の被凍結液を噴霧さ
せる噴霧器と、複数の冷媒噴出口から容器内に液化窒素
等の冷媒を噴出させる冷媒噴出器とを具備してなる。

かかる装置によれば、被凍結液の噴霧粒子が冷媒ガスと
熱交換して凍結される。かくして得られた凍結粒は、冷
媒ガスと共に取出口から取り出される。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、このような凍結粒製造装置にあっては、被凍
結液が噴霧器から均一に噴霧されることが、高品質の凍
結粒を得るための重要な条件となる。

しかし、上記した従来装置では、このような条件を維持
しながら連続運転を行なうことができず、高品質の凍結
粒を効率的に製造し得ないものであった。

すなわち、取出口は上記した如く冷媒ガスの排気口とし
ても機能するため、容器内には取出口に向かうガス流が
形成される。しかし、容器内で発生する冷媒ガス量は取
出口からの排気量に比して多いため、上記ガス流の大半
は容器の底壁で反転して噴霧口方向に上昇することにな
る。その結果、このような上昇ガス流によって、噴霧粒
子（特に超微なもの）が舞い上がって、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。

本考案は、このような点に鑑みてなされたもので、少な
くとも噴霧口の周辺における噴霧粒子の舞い上がりを阻
止して、噴霧粒子の噴霧口への付着・凍結を確実に防止
でき、高品質の凍結粒を効率良く製造しうる凍結粒製造
装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決した本考案の凍結粒製造装置は、底壁に
凍結粒の取出口を設けた密閉断熱容器と、容器の上壁に
設けられており、噴霧口から下方に向けて水等の被凍結
液を霧状に噴出させる噴霧器と、複数の冷媒噴出口から
容器内に液化窒素等の冷媒を噴出させる冷媒噴出器と、
噴霧口の周辺から下方に向かうガス流を形成させるガス
流形成手段とを具備したものである。

而して、ガス流形成手段は、格別の部材を設けず、冷媒
噴出器をそのまま利用して構成されるか、或いは、冷媒
噴出器を利用せず、格別の部材を設けることによって構
成されている。

すなわち、前者の場合、ガス流形成手段は、冷媒噴出口
を容器の上壁に向けた状態で被凍結液の噴霧領域外に配
置して、各冷媒噴出口からの噴出冷媒が噴霧領域を通過
することなく上壁に直接衝突せしめられるように構成さ
れている。

また、後者の場合、ガス流形成手段は、噴霧口の周囲に
ガス噴出口を設けて、このガス噴出口から下方に窒素ガ
ス等の噴霧粒子付着防止ガスを噴出させることによっ
て、噴霧口の周囲にこれを囲繞する環状の噴霧粒子付着
防止ガス流が形成されるように構成されている。

〔作用〕

噴出口から冷媒が噴出されると、その蒸発ガスたる冷媒
ガスにより容器内は冷気相雰囲気に保持される。

この状態において、被凍結液が噴霧口から噴霧される
と、その噴霧粒子は冷媒ガスと熱交換して凍結され、そ
の凍結粒は冷媒ガスと共に取出口から容器外に排出され
る。

このとき、噴霧粒子が舞い上がって噴霧口に付着する虞
れがあるが、かかる虞れはガス流形成手段によって確実
に防止される。

すなわち、冷媒噴出器を利用したガス流形成手段によれ
ば、冷媒噴出口から噴出された冷媒は、噴出後蒸発して
冷媒ガスとなって、上壁に衝突する、爾後、冷媒ガスは
上壁に沿って流動することになるが、その一部は噴霧口
方向に向かって流動して、噴霧口の周辺で互いに衝突
し、下方へと方向転換せしめられる。したがって、噴霧
口の周辺においては噴霧口から下方に向かうガス流が形
成される。そして、このガス流の作用によって、噴霧粒
子の噴霧口方向への舞い上がりは阻止され、噴霧粒子が
噴霧口に付着・凍結するような事態の発生は確実に防止
される。

このとき、冷媒噴出口から上壁に向かう冷媒ガスは、噴
霧領域を通過することなく、上壁に到達する。したがっ
て、上方に向けて冷媒を噴出させているにも拘らず、そ
の噴出作用によって噴霧粒子の舞い上がりを助長した
り、噴霧口からの噴霧作用が妨げられたりするようなこ
とはない。

また、冷媒ガスが上壁に衝突後これに沿って流動せしめ
られることから、仮令、噴霧口の周辺以外の上壁部分に
向かって噴霧粒子が舞い上がるようなことがあっても、
その噴霧粒子は上壁に付着したりすることがない。さら
に、上壁に衝突した冷媒ガスのうち容器の周壁方向に向
かうものは、その後、周壁に沿って流動することから、
噴霧粒子の周壁への付着・凍結も防止されることにな
る。なお、噴霧口下方への上記ガス流が形成されること
を条件とするが、上壁衝突後における冷媒ガスの流動形
態は、必要に応じて、噴霧口の向き，配置等を変更する
ことによって、つまり上壁に対する冷媒ガスの衝突角
度，衝突位置等を変更することによって、適宜に変更す
ることができる。

また、ガス噴出口を設けたガス流形成手段によれば、噴
霧口の周囲においてガス噴出口から下向きに噴霧粒子付
着防止ガスが噴出され、この噴出ガスによって、噴霧口
の周囲にこれを囲繞する環状の噴霧粒子付着防止ガス流
が形成されることになる。したがって、この場合にも、
噴霧粒子が噴霧口に付着・凍結するようなことはない。

しかも、噴霧粒子付着防止ガスの噴出作用によって、容
器内には、噴霧口から容器の底壁に向い、底壁で反転し
て容器の周壁に沿って上昇し、更に容器の上壁に沿って
噴霧口方向に向かう循環流が形成されようになる。した
がって、この循環流によって、上記したと同様に、噴霧
粒子が上壁や周壁に付着・凍結することもない。

〔実施例〕

第１図〜第３図は第１実施例を示しており、この実施例
の凍結粒製造装置は、密閉断熱容器１と冷媒噴出器２と
噴霧器３とガス流形成手段４とを具備する。

容器１は、第１図に示す如く、底壁1aを下窄まりの截頭
円錐形状とした円筒状のものであり、底壁1aの中央部に
は凍結粒の取出口1bが形成されている。

冷媒噴出器２は、第１図〜第３図に示す如く、ヘッダ2b
に供給管2cから冷媒５を供給することにより、ヘッダ2b
に形成した複数の冷媒噴出口2aから冷媒５を容器１内に
噴出させるように構成されている。冷媒噴出口2aから冷
媒５を噴出させると、それが噴出後蒸発して、この冷媒
ガス5aにより容器１内を後述する被凍結液６の凍結温度
以下の冷気相雰囲気に保持する。冷媒５としては、通
常、液化窒素等の液化ガスが使用される。

噴霧器３は、容器１の上壁1cの中央部に配置されてお
り、噴霧口3aから被凍結液６を霧状に噴出させるように
構成されている。被凍結液６の噴霧粒子6aは、第１図及
び第３図に示す如く、噴霧口3aから適宜角度をなして円
錐状に広がる噴霧領域3bを形成する。噴霧口3aの口径，
噴霧圧力は、製造しようとする凍結粒の粒径等に応じて
適宜に設定される。噴霧角度は、容器１の形状等に応じ
て適宜に設定される。被凍結液６としては、用途に応じ
て水、各種試剤を溶解或いは分散させた溶液，分散液、
果汁又は細菌培養液等が使用される。

噴霧口3aから被凍結液６が噴霧されると、その噴霧粒子
6aは冷媒ガス5aと熱交換して凍結される。得られた凍結
粒6bは取出口1bへと集合されて、適宜の回収手段により
回収される。回収手段は、例えば第１図に示す如く、２
段構造の噴射ガン7,8及び回収容器９を具備してなり、
各噴射ガン7,8に窒素ガス等のドライブガス10を供給す
ることにより、凍結粒6bを冷媒ガス5aと共に取出口1bか
ら吸引排出して、回収容器９に回収するようになってい
る。なお、回収容器９に排出された冷媒ガス5aは、ドラ
イブガス10と共にフィルタ11を通って容器９外に排気さ
れる。

ガス流形成手段４は、第１図〜第４図に示す如く、前記
冷媒噴出器２における冷媒噴出口2aの配置及び向きを工
夫することによって構成されている。

すなわち、円環状としたヘッダ2bを、上壁1cから適当距
離隔った位置において、噴霧領域3bを同心状に囲繞する
ように水平配置すると共に、複数の冷媒噴出口2aを、ヘ
ッダ2bの上面部に、上壁1cに直対向させ且つ周方向に等
間隔を隔てて形成して、噴出口2aから冷媒５が噴出され
ると、その蒸発ガスたる冷媒ガス5aが、噴霧領域3bを通
過することなく上壁1cに直接衝突せしめられるように構
成してある。この上壁1cに対する冷媒ガス5aの衝突角度
θは、第２図に示す如く、略90度である。

かかるガス流形成手段４によれば、冷媒ガス5aは上壁1c
に衝突後これに沿って流動し、その一部は上壁1cの中央
部位で互いに衝突して、下方へと方向転換する。したが
って、第２図に示す如く、上壁1cの中央部に位置する噴
霧口3aの周辺においては、冷媒ガス5aによる下向きのガ
ス流が形成されることになり、このガス流の作用によっ
て、噴霧粒子6aの舞い上がりによる噴霧口3aへの付着は
確実に回避される。

ところで、冷媒噴出器２を利用するガス流形成手段４
は、例えば第４図に示す如く、ヘッダ2aを方形環状とし
て、これに複数の噴出口2aを形成するようにしてもよい
し、第５図に示す如く、複数のヘッダ2bを容器１内に放
射状に突出させて、各ヘッダ2bの突出端に噴出口2aを形
成するようにしてもよい。また、噴出口2aの上壁1cに対
する開口角度つまり冷媒ガス5aの上壁1cに対する衝突角
度θや噴出口2aの数，相互間隔及び上壁1c,周壁1dとの
距離は、噴出圧力，噴霧角度等の条件に応じて適宜に設
定することができ、例えば第２図に示す衝突角度θが鋭
角となるようにして、噴霧口3a方向へのガス流動を積極
的に行なわしめるようにしてもよい。

第６図〜第８図は第２実施例を示しており、この実施例
の凍結粒製造装置においては、特にガス流形成手段４
を、冷媒噴出器２を利用せずに構成してある。

すなわち、第７図及び第８図に示す如く、容器１の上壁
1cに、噴霧口3aを囲繞する環状のガス噴出口13を形成し
てある。また、ガス噴出口13が形成された上壁1c部分に
は、噴霧器３のノズル部分3cが挿通する円筒状の堰部14
aとその外周に形成された環状溝14bとこれに連通された
ガス通路14cとを備えたガス導入体14が固設されてい
る。ノズル部分3cの外周面と堰部14aの内周面との間の
環状空間部分は、ガス噴出口13に連通するガス噴出通路
14dとされている。堰部14a及び環状溝14bの上方には、
ガス導入体14の上面に固着したノズル部分3cの鍔部3dで
閉塞された溢流空間14eが形成されている。ガス通路14c
には、図示していないが、適宜圧の噴霧粒子付着防止ガ
ス15を供給する供給管が接続されている。噴霧粒子付着
防止ガス15としては、冷媒５及び被凍結液６に対して不
活性な窒素ガス等が使用されるが、ノズル部分3c内の被
凍結液６を凍結させる虞れのある低温ガスは使用しな
い。

このようなガス流形成手段４によれば、噴霧粒子付着防
止ガス14をガス通路14cからガス導入体14内に供給する
と、このガス15は、環状通路14bから堰部14aを溢流して
ガス噴出通路14dに導入され、ガス噴出口13から下方へ
と噴出される。このとき、噴霧粒子付着防止ガス15は、
堰部14aの存在により溢流空間14eを経てガス噴出通路14
dに導入されることから、噴霧口3aの周囲において均一
に噴出されることになる。

したがって、このような噴霧粒子付着防止ガス15の噴出
によって、噴霧口3aの周辺においては下向きのガス流つ
まり噴霧口3aの周囲にこれを囲繞する環状の噴霧粒子付
着防止ガス流が形成され、噴霧粒子6aの舞い上がりによ
る噴霧口3aへの付着は確実に回避される。

なお、このようなガス流形成手段４においては、例えば
第９図に示す如く、噴霧口3aの周囲に複数のガス噴出口
13を設けて、各ガス噴出口13から下向きに噴霧粒子付着
防止ガス15を噴出させるようにすることもできる。

また、第２実施例においては、冷媒噴出器２をガス流形
成手段４として機能させないため、その構造は任意であ
り、噴出口2aの向き及び配置は第６図に例示する如く従
来装置におけると同様にしておくことができる。

第10図は第３実施例を示したもので、この実施例では、
特に、ガス流形成手段４を第１実施例における構成と第
２実施例における構成とを組合せたものに構成してあ
る。すなわち、冷媒噴出口2aの向き及び配置を第１実施
例におけると同様に設定すると共に、噴霧口3aの周囲に
これを近接囲繞する一又は複数のガス噴出口13を設け
て、冷媒ガス5a及び噴霧粒子付着防止ガス15により噴霧
口3aから下方に向かうガス流を形成するようにしてあ
る。このようにすれば、ガス流形成手段４による噴霧粒
子6aの舞い上がり防止作用がより効果的に行なわれる。

〔考案の効果〕

以上の説明から容易に理解されるように、本考案の凍結
粒製造装置にあっては、ガス流形成手段により噴霧口の
周辺から下方に向かうガス流を積極的に生ぜしめるよう
にしたものであるから、少なくとも噴霧口の周辺におけ
る噴霧粒子の舞い上がりを阻止して、噴霧口に噴霧粒子
が付着・凍結するのを確実に防止できるものである。し
たがって、本考案の製造装置によれば、良好な噴霧作用
を維持しながら長期に亘る装置の連続運転が可能とな
り、高品質の凍結粒を効率良く製造することができる。
しかも、凍結粒をブラストして清掃したり、生体の取り
出しに使用したりする等の際、作業効率を大幅に向上さ
せることができ、産業上極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る凍結粒製造装置の第１実施例を示
す縦断側面図、第２図は第１図の要部を拡大して示す作
用説明図、第３図は第１図のIII−III線に沿う横断平面
図、第４図は第１実施例におけるガス流形成手段の変形
例を示す第３図相当の横断平面図、第５図は第１実施例
におけるガス流形成手段の更に他の変形例を示す第３図
相当の横断平面図であり、第６図は第２実施例を示す装
置の縦断側面図、第７図は第６図の要部を拡大して示す
詳細図、第８図は第７図のVIII−VIII線に沿う横断平面
図、第９図は第２実施例におけるガス流形成手段の変形
例を示す横断底面図であり、第10図は第３実施例を示す
装置の縦断側面図である。１…密閉断熱容器、1a…底壁、1b…取出口、1c…上壁、
２…冷媒噴出器、2a…冷媒噴出口、３…噴霧器、3a…噴
霧口、3b…噴霧領域、４…ガス流形成手段、５…冷媒、
5a…冷媒ガス、６…被凍結液、6a…噴霧粒子、6b…凍結
粒、13…ガス噴出口、15…噴霧粒子付着防止ガス。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】底壁に凍結粒の取出口を設けた密閉断熱容
器と、容器の上壁に設けられており、噴霧口から下方に
向けて被凍結液を霧状に噴出させる噴霧器と、複数の冷
媒噴出口から容器内に冷媒を噴出させる冷媒噴出器と、
噴霧口の周辺から下方に向かうガス流を形成させるガス
流形成手段とを具備しており、該手段が、冷媒噴出口を
容器の上壁に向けた状態で被凍結液の噴霧領域外に配置
して、各冷媒噴出口からの噴出冷媒が噴霧領域を通過す
ることなく上壁に直接衝突せしめられるように構成され
ていることを特徴とする凍結粒製造装置。
【請求項２】底壁に凍結粒の取出口を設けた密閉断熱容
器と、容器の上壁に設けられており、噴霧口から下方に
向けて被凍結液を霧状に噴出させる噴霧器と、複数の冷
媒噴出口から容器内に冷媒を噴出させる冷媒噴出器と、
噴霧口の周辺から下方に向かうガス流を形成させるガス
流形成手段とを具備しており、該手段が、噴霧口の周囲
にガス噴出口を設けて、このガス噴出口から下方に噴霧
粒子付着防止ガスを噴出させることによって、噴霧口の
周囲にこれを囲繞する環状の噴霧粒子付着防止ガス流が
形成されるように構成されていることを特徴とする凍結
粒製造装置。