JPH0644964B2 - 加圧式凍結濃縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は各種の飲料液や薬液、あるいはその他の濃縮液
を凍結、加圧により得ることができるようにしたその装
置に関する。

［従来技術とその欠点］ 溶液を凍結して氷晶化した後、氷晶を加圧して氷晶中の
溶質濃度の大なる溶液を氷晶から分離し、濃縮液を得る
装置は開発されている。

このような装置の一種として、濃縮液の回収容量を向上
させるために、凍結機構部たる垂直シリンダ内で抗張線
材と結合せしめた濃縮用母液の氷晶を下向きに牽引し、
下細りのテーパー孔内で加圧して濃縮液を効率良く得る
装置がある。

しかし、このように抗張線材の牽引方向を下向きとした
場合、抗張線材に結合した濃縮用母液の氷晶を得るため
に、シリンダ内へ供給した濃縮用母液が凍結するまでの
間、母液の流下を防止すための閉塞機構を必要とし、装
置自体が複雑でコスト高になってしまう。

そのため、予め凝固点の高い液（例えば水）をテーパー
孔の開口する槽から冷却用シリンダ下部まで満たし、テ
ーパー孔内及びシリンダ下部の液を氷結せしめ、これに
よってシリンダ底部を閉塞する装置もあるが、シリンダ
底部を閉塞する時間が無駄に費やされるため、濃縮液の
回収容量は下がる。

また、シリンダ底部が閉塞された後に、シリンダ内へ濃
縮用の母液を供給し、この母液をシリンダ内で凍結させ
て抗張線材に結合した氷晶を形成するので、母液の凍結
に要する時間も無駄に費やされ、効率的な濃縮液の回収
運転がなされているとはいえない点もある。

さらに、シリンダ内で凝固点の低い母液を凍結させるた
めに要する熱交換量が大なので、凍結機構部たる冷却用
シリンダの冷却能力を高いものとする必要があり、装置
自体のコンパクトがはかれない。

［目 的］ 本発明は抗張線材に結合した氷晶を形成するまでに要す
る時間を短縮せしめて効率的な濃縮液の回収運転を行え
るとともに、装置自体をコンパクト化して冷却用シリン
ダの凍結機構の冷却能力を小ならしめても、十分に濃縮
用母液の氷晶を得ることが可能な加圧式凍結濃縮装置を
提供できるようにした。

［手 段］ 上記目的を達成するために本発明に係る加圧式凍結濃縮
装置は、凍結用冷却部を有する垂直な冷却用シリンダの
下部に、下細りのテーパー孔を有する加圧筒の上部を断
熱材を介して接続し、エンドレスな抗張線材を、前記母
液容器の底にあけた孔から前記シリンダ内および加圧筒
内を通って回送されるようにし、かつスラリー状液製造
機から加圧筒及び冷却用シリンダ内へスラリー状液を供
給する構成のものとしてある。

［作 用］ 加圧筒及び冷却用シリンダ内へ供給されたスラリー状の
液は、微細な氷粒を多量に含んでいるので、加圧筒底部
に開口するテーパー孔から漏れ落ちることはないととも
に、極く微量の熱移動によってスラリー状液は容易に凍
結し、冷却用シリンダの底部を閉塞する。

また、底部の閉塞された冷却用シリンダ内へスラリー状
液製造機によってスラリー状とした凝固点の低い濃縮用
の母液を供給すると、母液は微量の熱移動によって氷結
するので、濃縮用母液を極く短時間で抗張線材に結合し
た氷晶に形成でき、あるいは冷却能力の小なる冷却用シ
リンダにより凝固点の低い濃縮用母液を容易に凍結せし
め得る。

［実施例］ 本考案の実施例を添付図面に示す一具体例によって説明
する。

第１図は本考案に係る装置の全体図で、上部に容器１を
有する冷却部たる垂直な冷却用シリンダ２の下部に加圧
部たる内面を下細りのテーパー面ならしめた加圧筒３を
接続してある、冷却用シリンダ２と加圧筒３とは両者の
フランジ４、５間に断熱材６を介在せしめて接続してあ
る。

また、加圧筒３の下部にはドレン用バルブＶを底に有す
る槽７を設けてあり、エンドレス回送させられるチェン
等の抗張線材８が、前記容器１の底の孔から冷却用シリ
ンダ２、加圧筒３内を通って回収槽７に入り、中のホイ
ール９で反転上昇し、ドライブホイール10にて駆動され
て、中間ガイドホイール11、12を経て供給ホイール13か
ら前述のごとく容器１、冷却用シリンダ２へ送られるよ
うになっている。

前記冷却用シリンダ２には、第２図のごとく上下二つの
冷却部たるジャケット14、15を設けてあり、16a および
17a は各冷却媒体用の入口、16b および17b は各同出口
を示す。

また、加圧体たる前記加圧筒３にもジャケット18を設け
てあり、符号19a 、19b は流体用の各入口、出口を示
す。

前記加圧筒３の上面、すなわちテーパー孔の入口の適所
に開口するドレンパイプ20により、テーパー孔内と液回
収容器21を接続せしめてある。

さらに、前記容器１へはスラリー状液製造機22によって
製造されたスラリー状の液がポンプＰによってスラリー
状液供給管23から供給されるようにしてある。

このスラリー状液製造機22は例えば液供給管24から液の
供給される冷却筒22a の外周に冷却たる冷却筒のジャケ
ット25を設け、冷却筒22a 内には両端縁部が冷却筒内面
に接した状態で摺動回転する掻取板22b を設けたものと
してある。

この掻取板22b はモータの回転軸26と接続してあり、モ
ータＭによって適宜回転させられるとともに、前記冷却
筒のジャケット25に設けた冷却用冷媒の入出口25a 、25
b から冷却筒22の周面を冷却するための冷却用冷媒が供
給されるようにしてあるので、冷却筒内に供給された液
は冷却筒の内周面で冷却されて氷結し、この冷却筒内周
面に付着した薄氷を掻取板22b によって掻き取ること
で、液内に例えば0.5 〜1.5mm 程度の微細な氷粒を多量
に含むスラリー状の液を製造するのである。

上記のように構成した装置において、スラリー状液製造
機22へ例えば比較的凝固点の高い水を供給してスラリー
状水とし、このスラリー状水を冷却用シリンダ２に連通
する容器１へ供給する。

スラリー状水は冷却用シリンダ２を流下して加圧筒３へ
至るが、スラリー状水は細氷を多量に含むので、テーパ
ー孔から流れ落ちることはなく、塊状となって冷却用シ
リンダ底部を閉塞した状態で氷結し、閉塞用氷26とな
る。

次ぎに、スラリー状液製造機22へ濃縮用の母液を供給し
てスラリー状母液とし、このスラリー状母液を容器１か
ら冷却用シリンダ２内へ供給して氷結させ、抗張線材８
と結合した氷晶27とする。

しかして、スラリー状母液は内部に細氷を多量に含んで
いるので、完全に氷結させるために奪う熱量は小とな
り、微量の熱移動によってスラリー状母液は容易に凍結
する。

スラリー状母液が完全に凍結して氷晶27が形成される
と、抗張線材８はシリンダ２内を降下するように駆動さ
れ、これにより氷晶27も降下させられる。

抗張線材８と一緒にシリンダ内を通過した氷晶27は、次
ぎの加圧筒３に入るときに、加圧筒のテーパー孔内面に
よって圧搾され、加圧される。

この加圧により氷晶27の凝固点は低下し、氷晶中の溶質
に富んだ部分は濃度の高い部分から融解し、融解した濃
縮液は氷晶に加わる圧力の高い部分から圧力の低い方、
すなわちテーパー孔の下部側から上部の入口側へ移動し
て、ドレンパイプ21から回収容器22内に回収される。

なお、閉塞用氷26は加圧筒のジャケット18へ氷点よりも
高温の流体を流すことで溶融せしめて槽７へ排出させる
等の適宜手段によって除去し、ドレンパイプ20から液回
収容器21へは至らないようにする。

［効 果］ 以上説明したように、本発明に係る加圧式凍結濃縮装置
によれば、スラリー状液製造機によって供給用液をスラ
リー状にして装置本体へ供給するので、供給された液の
凍結に要する装置内での熱交換量を小ならしめ得る。

したがって、従来装置と同一の冷却能力を有する冷却用
シリンダであれば極く短時間でシリンダ内に供給された
液を凍結させることができ、従来装置よりも冷却能力の
小なる冷却用シリンダであっても従来装置とほぼ同等の
時間で凍結させることができる。

すなわち、冷却用シリンダの冷却能力はジャケット内に
供給される冷却用冷媒の温度及び供給量、シリンダ形成
材の熱伝導率、熱交換し得るシリンダ内表面積に対する
シリンダの容量（単位容量あたりの熱交換量）などで決
定されるので、例えば冷却用冷媒の供給されるジャケッ
ト部を小さくして装置をコンパクト化したり、シリンダ
内表面積に対してシリンダ容量が大となるよう冷却用シ
リンダの直径を大きくして処理量を増大せしめることも
可能である。

さらに、濃縮用母液はシリンダ内流下中に冷却用シリン
ダ内面と熱交換を行い、ほぼ凝固点に達するが、スラリ
ー状母液の氷結に要する熱量をシリンダ内面から奪うに
は従来装置よりも短距離で十分なので、シリンダの長さ
を短くすることによって装置のコンパクト化をはかるこ
とも可能である。

また、冷却用シリンダの冷却能力を従来と同等のものと
すれば、単位時間当りにシリンダ内で形成される氷晶の
量が増えるので、氷晶の上部へ順次氷晶を形成させて連
続運転を行う場合には、抗張線材の牽引速度を速めるこ
とが可能となり、単位時間当りの処理量が増える。

なお、前記実施例においては冷却用シリンダの底部を比
較的凝固点の高い氷によって閉塞するものとしたが、こ
れに限定されるものではないとともに、シリンダ底部閉
塞用のスラリー状液を製造するスラリー状液製造機とは
別にスラリー状母液を製造するスラリー状母液製造機を
別途設ける場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一例を示す正面図、第２図
は一部拡大縦断面図、第３図は第１図のIII−III線拡大
断面図である。 図中 １……母液容器、２……冷却用シリンダ ３……加圧筒、４、５……フランジ ６……断熱材、７……槽 ８……抗張線材、９〜13……ホイール 14、15……冷却部たるジャケット 18……加圧筒のジャケット 20……ドレンパイプ、21……回収容器 22……スラリー状液製造機 22a ……冷却筒、22b ……掻取板 22c ……モータの回転軸 23……スラリー状液供給管 24……液供給管 25……冷却筒のジャケット 26……閉塞用氷、27……氷晶 Ｐ……ポンプ、Ｍ……モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凍結用冷却部を有する垂直な冷却用シリン
   ダの下部に、下細りのテーパー孔を有する加圧筒の上部
   を断熱材を介して接続し、エンドレスな抗張線材を、前
   記母液容器の底にあけた孔から前記シリンダ内および加
   圧筒内を通って回送される凍結濃縮装置と、加圧筒及び
   冷却用シリンダ内へスラリー状液を供給するスラリー状
   液製造機とを備えることを特徴とする加圧式凍結濃縮装
   置。