JPH10267477A - 純氷製氷装置 - Google Patents

純氷製氷装置

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JPH10267477A
JPH10267477A JP7429297A JP7429297A JPH10267477A JP H10267477 A JPH10267477 A JP H10267477A JP 7429297 A JP7429297 A JP 7429297A JP 7429297 A JP7429297 A JP 7429297A JP H10267477 A JPH10267477 A JP H10267477A
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Naoyuki Sato
尚之 佐藤
Masahide Ichikawa
雅英 市川
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的に一定形状の純氷を自動製氷できるよ
うにした。 【解決手段】 排水を収容する槽11に散気管12を設
置し、散気管12にエアポンプ13から空気を送風す
る。すると散気管12から細かい気泡14が排水中に散
気される。気泡14は排水面まで達すると、割れて飛沫
となって水滴が空気中に飛散する。飛散された水滴は、
回転ロールドラム15の表面に付着し、ドラム15の表
面が0℃以下に冷却されると、その表面に付着した水滴
が氷晶となって氷結し、種氷となる。種氷は、0℃以下
に冷却されたドラム15の表面で排水中の水を基にし
て、純氷19として結晶成長する。純氷19の表面に
は、さらに細かい気泡14が吹き付けられ、純氷19の
表面付近にある不純物や混合物を常に排除して、これら
が氷内に内包されなくなる。純氷19が成長した氷塊2
3は、表面に付着した不純物や混合物を洗浄して、分離
スロープ24により一定の大きさに分離選別されて回収
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、生活排水、産業
排水等を水処理し、水中の有機物や無機物を物理処理に
より除去する手段を用いた純氷製氷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生活排水、産業排水等を水処理して、水
中の有機物や無機物を除去する手段には、上述した物理
処理の外に、化学処理、生物処理及びこれらを組み合わ
せた処理手段がある。これらの中で物理処理を用いて有
機物や無機物を除去する手段は凍結融解法の一種で、こ
の方法は排水をただ単に凍結して、その後、融解させる
か、排水中で純氷を成長させるものである。
【0003】上記の凍結融解法は、排水をそのまま凍結
し、その後、融解させて固液分離や脱水性がよい汚泥を
作製することが目的の装置である。また、排水中に種氷
を注入して、その種氷を核にして排水中で純氷を成長さ
せる手段がある。この他、海水中で氷結晶のみを凍結し
て、その後、氷結晶だけを分離融解して淡水化する手段
もある。しかし、排水を凍結して、連続的に大きな氷塊
として純氷を析出させる安価な方法とその装置は未だ開
発されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した各手段を用い
て、排水中の固形物や溶解物等を分離し、水だけを大き
な氷塊として純粋な氷に凍結する安価な方法及びその装
置は前述のように未だ開発されていない。氷塊として、
例えば、北極の海氷は、一部分は純氷であっても、大き
な氷塊全体としては高濃度の塩水を内部に包含して凍結
している。
【0005】すなわち、水は、液体でいる限り、各種の
気体、液体、固体を十分に溶解し、また、各種の液体、
固体と混合し、各物質を非常によく溶解または、混合す
るが、氷になるときに、分子レベルの大きさではすべて
の溶質、混合物を排除して、純粋な氷分子の結晶として
成長する。しかし、氷塊のレベルの大きさでは、氷分子
の結晶と結晶の間に、水に包含されていた溶質、混合物
を内包している氷塊になり、純氷だけを結晶として大き
く成長させることは極めて困難である。
【0006】なお、上記純氷だけを析出する方法の1例
としては、例えば、半導体の製造方法で使用される、シ
リコン結晶を精製する帯域溶融法がある。図7はこの帯
域溶融法を述べるための概略構成図で、この溶融法は、
図7に示すような精製結晶71の一部のある幅だけ加熱
コイル72を用いて溶融帯を作成し、その帯域をゆっく
りと図示矢印方向に移動すると、結晶71は不純物73
を溶融帯に残して、純度を上げて凝固するようになる方
法である。74は元の材料である。
【0007】上記のように、水を凍結して大きな氷塊と
して純氷に固化させるためには、これらの溶解物や混合
物を排除して、純氷だけを析出するような方法は、技術
的に難しく、かつ高価な装置になってしまう問題があ
る。
【0008】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、純氷を簡単に大きく成長させることができるとと
もに、連続的に一定形状の純氷を自動製氷できるように
した純氷製氷装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第1発明は、排水が収容される槽
と、この槽内に設置されて外部から空気等の気体が供給
され、排水中に気泡を発生させる気泡発生装置と、前記
槽内の排水中に一部分が没するように回転自在に枢支さ
れ、外周表面には前記気泡発生装置からの気泡が割れて
付着される飛沫が氷結し、氷結した氷が純粋な氷塊に成
長するように冷却手段によって冷却される回転ロールド
ラムと、このドラム外周表面に成長した純粋な氷塊表面
の不純物等を暖めて洗浄する氷融解装置と、この装置で
表面が洗浄された氷塊を前記回転ロールドラムから剥離
選別する装置とを備えたものである。
【0010】第2発明は、前記冷却手段が、回転ロール
ドラム内に排水面より高く注入された冷媒液と、この冷
媒液をドラム外部に導いて冷却循環させる冷凍機からな
ることを特徴とするものである。
【0011】第3発明は、前記剥離選別する装置が、回
転ロールドラム内外のいずれか一方に加熱体が設けられ
たことを特徴とするものである。
【0012】第4発明は、前記剥離選別する装置が、回
転ロールドラムの外周表面に熱絶縁部材が形成されたこ
とを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1および図2は、この発明の実
施の第1形態を述べるための概略構成断面図および側断
面図で、図1および図2において、11は排水等を収容
する槽で、この槽11の内底部に散気管12を設置す
る。この散気管12にはエアポンプ13が接続されてい
て、このエアポンプ13から散気管12に空気等の気体
が送風される。散気管12には、小さい散気孔が穿設さ
れているために、送風された気体はこの散気孔から細か
い気泡14となって槽11内の排水中に散気される。排
水中の気泡14は、排水の表面まで達すると、気泡14
が割れて飛沫となって水滴が空気中に飛散する。
【0014】飛散された水滴は、槽11の排水中に一部
が没する回転ロールドラム15の表面に付着する。回転
ロールドラム15の内部には、排水面より高くなるよう
に冷媒液16が外部の冷凍機16から冷媒液注入管18
を介して注入されて、回転ロールドラム15は、その表
面が0℃以下に冷却され、その表面に付着した水滴が氷
晶となって氷結し、種氷になって連続的にドラム表面に
付着される。回転ロールドラム15の表面に連続的に付
着した種氷は、回転ロールドラム15の回転とともに、
排水中に水没し始める。
【0015】水没した種氷は、冷媒液で0℃以下に冷却
された回転ロールドラム15の表面で排水中の水を基に
して、分子レベルで純粋な氷(純氷)19として結晶成
長を続けるようになる。このように分子レベルで純粋に
結晶成長している純氷19の表面には、さらに細かい気
泡14が吹き付けられ、純氷19の表面付近にある不純
物や混合物を常に排除して、0℃の冷水と純氷19の表
面とを直接接触させて、純氷19を結晶化する条件が設
定される。このような条件に設定することにより、排水
中の不純物や混合物が氷内に内包されないようになる。
【0016】20は冷媒液16を冷凍機17に戻す冷媒
液抽出管、21はリング軸受で、この軸受21の中空部
はシールされ、回転ロールドラム15の回転軸、回転方
向等とは独立して固定された構成になっている。なお、
回転ロールドラム15は図示しない電動機等により駆動
されるように構成されているとともに、冷媒液16と排
水とが混合しないように、回転ロールドラム15の内
側、外側は完全に密封されている。
【0017】22は温風ヒータで、このヒータ22は、
回転ロールドラム15の表面に成長した純氷19が大き
な氷塊23に連続的に成長した際に、その氷塊23を暖
めて融かし、表面に付着した不純物や混合物を洗浄す
る。表面が洗浄された大きな氷塊23は、回転ロールド
ラム15から連続的に剥離されて分離スロープ24によ
り一定の大きさに分離選別されて回収される。
【0018】上記のような構成により、回転ロールドラ
ム15の表面に分子レベルで純氷19を成長させる際
に、純氷19の表面に細かい気泡が散気されると、排水
中の不純物や混合物が内包されなくなる。しかし、0℃
の冷水と純氷19の表面とを直接接触させて、前述のよ
うに純氷19を結晶化する条件を設定すると、冷水の過
冷却度が大きく、かつ結晶成長面での温度勾配が大きい
場合には、雪の六華の結晶のような樹枝状の結晶成長と
なり、その樹枝の間に排除すべき溶質や混合物が内包さ
れるようになる。また、冷水の過冷却状態が急激に破れ
ると、急激な結晶成長が始まり、結晶は樹枝状に成長
し、その樹枝の間に排除すべき溶質や混合物、不純物を
内包した氷の結晶が成長するようになる。
【0019】このために、前述のように排水中で細かい
気泡を散気して純氷19を得るようにするには、次のよ
うにすれば良いことになる。 (1)常に過冷却状態を破ること、(2)純氷表面から
排除すべき溶質、混合物や不純物を排除すること、
(3)排水全体の温度を一様にして、0℃の冷水を連続
的に供給すること、(4)排水表面では種氷の基になる
気泡の飛沫を飛散させること。
【0020】図3はこの発明の実施の第2形態を示す概
略構成断面図で、この図3の第2形態は、回転ロールド
ラム15の外表面に成長した純粋な大きな氷塊23を、
その表面を洗浄した後、回転ロールドラム15から連続
的に剥離するために、回転ロールドラム15の内側に加
熱体である固定ヒータ25を予め設けておくことによっ
て、剥離を容易にしたものである。
【0021】図4はこの発明の実施の第3形態を示す概
略構成断面図で、この図4の第3形態も第2形態と同様
に大きな氷塊23を容易に剥離させる加熱体であるニク
ロム線ヒータ26を回転ロールドラム15の外表面に設
けたものである。
【0022】図5はこの発明の実施の第4形態を示す概
略構成断面図で、この図5の第4形態も第2形態と同様
に大きな氷塊23を容易に剥離させる複数の熱絶縁突起
27を回転ロールドラム15の外周表面に設けたもので
ある。
【0023】図6はこの発明の実施の第5形態を示す概
略構成断面図で、この図6の第5形態も第4形態と同様
に大きな氷塊23を容易に剥離させる複数の熱絶縁物2
8を回転ロールドラム15の外周表面に設けたものであ
る。なお、第2形態から第5形態において、第1形態と
同一部分には同一符号を付して説明した。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
簡単構成でありながら、一定の形状の純氷を連続的に自
動製氷できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の第1形態を示す概略構成断面
図。
【図2】第1形態の概略構成側断面図。
【図3】この発明の実施の第2形態を示す概略構成断面
図。
【図4】この発明の実施の第3形態を示す概略構成断面
図。
【図5】この発明の実施の第4形態を示す概略構成断面
図。
【図6】この発明の実施の第5形態を示す概略構成断面
図。
【図7】半導体帯域溶融法を述べるための概略構成図。
【符号の説明】
11…槽 12…散気管 13…エアポンプ 14…気泡 15…回転ロールドラム 16…冷媒液 17…冷凍機 18…冷媒液注入管 19…純氷 20…冷媒液抽出管 22…温風ヒータ 23…氷塊 24…分離スロープ 25…固定ヒータ 26…ニクロム線ヒータ 27…熱絶縁突起 28…熱絶縁物

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排水が収容される槽と、この槽内に設置
    されて外部から空気等の気体が供給され、排水中に気泡
    を発生させる気泡発生装置と、前記槽内の排水中に一部
    分が没するように回転自在に枢支され、外周表面には前
    記気泡発生装置からの気泡が割れて付着される飛沫が氷
    結し、氷結した氷が純粋な氷塊に成長するように冷却手
    段によって冷却される回転ロールドラムと、このドラム
    外周表面に成長した純粋な氷塊表面の不純物等を暖めて
    洗浄する氷融解装置と、この装置で表面が洗浄された氷
    塊を前記回転ロールドラムから剥離選別する装置とを含
    む純氷製氷装置。
  2. 【請求項2】 前記冷却手段は、回転ロールドラム内に
    排水面より高く注入された冷媒液と、この冷媒液をドラ
    ム外部に導いて冷却循環させる冷凍機からなることを含
    む請求項1記載の純氷製氷装置。
  3. 【請求項3】 前記剥離選別する装置は、回転ロールド
    ラム内外のいずれか一方に加熱体を設けたことを含む請
    求項1記載の純氷製氷装置。
  4. 【請求項4】 前記剥離選別する装置は、回転ロールド
    ラムの外周表面に熱絶縁部材を形成したことを含む請求
    項1記載の純氷製氷装置。
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