JPH09505514A - 液体を冷却及び炭酸化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体（２０）を冷却及び炭酸化する方法において、炭酸化するために導入される二酸化炭素を液体の冷却にも使用し、二酸化炭素は液体（２０）から二酸化炭素を離隔するが液体に熱を伝えることができる室（４，７）で膨張する。本発明によって前記膨張室（４，７）に隣接する領域で液体内にアイスバンクが形成され、これにより二酸化炭素を使用して冷却する先行の装置より液体の冷却の制御が良好に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 液体を冷却及び炭酸化する方法及び装置 本発明は本願特許請求の範囲１項及び６項の各公知部に記載されている方法及 び装置に関する。 出願人によるスエーデン特許公告公報第４６４７６１号に上記の方法が開示さ れており、この方法では二酸化炭素が液面下から、液体を保持するタンク内に導 入される。このように導入された二酸化炭素は膨張し液体を冷却する。同時に液 体が炭酸化される。上記公告公報に記載の方法は経済的且つ液体を炭酸化及び冷 却する際の問題点を解消するのに効果的であるということが証明されている。し かしながら、タンクから多量に炭酸化された液体を排出した後、比較的多量のタ ンク内に供給された液体を冷却する場合、タンク内の氷の形成を適切に制御でき なくなると問題が生じる。何故なら排出される液体の温度が一定に保たれなくな り、またタンク内の液体が完全に凍ってしまう可能性があるからである。この公 知の装置ではタンク内の特定の場所にアイスバンクを形成する事ができないので 、温度が一定に保たれない。 本発明の目的は上述の問題点を解消し、前記スエーデン特許の装置の利点、即 ち冷却と炭酸化を同時に行うことが可能な装置及び方法を提供することである。 上記目的は請求の範囲１及び６項の特徴部に記載された特徴を上記方法及び装 置に加えることによって達成される。 請求の範囲１項及び６項に記載の特徴によって液体に膨張室からの熱が伝わる 領域においてアイスバンクの形成の制御が可能である。 従って二酸化炭素が炭酸化と同様に冷却に使用されるが、二酸化炭素が冷却され る液体から離隔された室で実質的に膨張する装置を使用することによって、制御 不可能な顕微鏡的大きさの氷のスラッシまたはそれ以上に大きな氷の結晶の形成 を避けることができ、これにより液体の炭酸化が良好に制御される。液体中の制 御不可能な氷の塊による問題点は炭酸化は水の氷相では得られないということで ある。また膨張後のガスが液体に導入されるので、ガスと液体間のエネルギー交 換が良好になる。膨張室で膨張したガスはエネルギーが欠乏し、即ち液体と接触 する際、冷却された状態にあり、これにより液体が冷却される。本発明の装置は エネルギーが節約でき、冷却剤として通常使用されるフロンではなく二酸化炭素 を使用しているので環境問題を考慮した場合、有効な手段となる。 請求の範囲２及び１４項に記載の特徴によって液体が良好に炭酸化され、二酸 化炭素のエネルギー欠乏を利用することが可能である。 請求の範囲４及び１６項記載の特徴により公知の方法で冷却が開始した場合の 炭酸化の制御を独立して行うことが可能になる。 請求の範囲５及び１７項に記載の特徴により液体内に導入される全ての二酸化 炭素を使用しなくても液体を冷却することができ、これにより液体内に過剰に二 酸化炭素が導入されなくなる。 請求の範囲７項に記載の特徴によって装置の製造が容易且つ経済的になった。 請求の範囲８項記載の特徴によってアイスバンクがタンクの外壁に形成されるの で清潔なタンクの使用が可能になる。 請求の範囲１１項に記載の特徴により膨張室は安価で且つ容易に 製造可能な部材で形成することが可能になる。 請求の範囲１２項に記載の特徴による本発明の装置の好ましい構造は簡単且つ 安価に製造できる。 請求の範囲１３項に記載の特徴によって、アイスバンクはタンク内に導入され る二酸化炭素の流れの影響を受けないで形成される。 本発明のさらなる利点及び特徴は添付の図面を参照した実施態様の詳細な説明 により明らかになる。 第１図は本発明の第１の態様を略式に示す。 第２図は本発明の第２の態様を略式に示す。 第１図に冷却及び炭酸化のための装置を示す。この装置は炭酸化及び冷却され る液体（２０）のための圧力タンク（１）からなる。この実施態様のタンクは実 質的に円柱状のタンク壁（２）、実質的にな平坦な底部（３）及び図示されてい ないカバーからなる。タンク（１）内には螺旋状の冷却コイル（４）がタンク壁 （２）に隣接して配されている。この冷却コイル（４）は供給される二酸化炭素 の膨張室を形成し、前記コイルは図示していないコンプレッサー及び冷却器のよ うな二酸化炭素供給源にこれもまた図示していない入り口を介して接続されてい る。タンクのガス空間内で得られる二酸化炭素はコンプレッサーに再循環される のが好ましい。 冷却コイル（４）は食品衛生上認められた材料で製せられ、その下方部分はコ イルの出口及びタンク内の液体への入り口を形成する開口部（５）によって終結 している。 装置の作動中、環状のアイスバンク（図中、破断線及び符号（１０）にて示す ）がタンク壁（１２）の周囲に形成される。このアイ スバンクはタンク（１）から多量に排出される炭酸化された液体をの冷却する。 冷却コイル（４）で膨張した後、二酸化炭素は開口部（５）を介してタンクの液 体収納部に入り込む。このようにしてタンク内の液体は炭酸化される。 第２図に本発明の装置の第２の態様を示し、タンク（１）の内方には上部が閉 じた膨張室（７）が設けられており、この膨張室は密閉部（６）を有する冷却壁 （８）によって形成され、この封止部はタンク壁（２）の上部を密閉している。 従って冷却壁（８）はタンク壁（２）と共に膨張間隙部（７）を形成し、この間 隙部（７）は膨張した二酸化炭素が流出するように符号１１の場所で開口してい る。冷却壁（８）には第２図に示すようにその下方部にフランジ形状の内方への 案内手段（９）が設けられているのが好ましく、これにより膨張間隙部（７）か ら出る二酸化炭素をタンク（１）の中央部へと案内する。このようにして冷却壁 （８）の内側のアイスバンク（破断線１０で示す）上での液体とガスの流れが妨 害されなくなる。案内手段（９）によって上方へ移動する二酸化炭素はタンクの 中央を流れる。 上記の実施態様は請求の範囲に記載の特徴によって限定された本発明の一例に 過ぎない。従って前記請求の範囲内で多くの変型例が可能である。例えば膨張室 をタンク壁（２）の外側に配し、且つ冷却室からタンク（１）内の液体に熱が伝 わるようにすることも可能である。膨張室がパイプ形状である場合、螺旋状以外 の形状でもよく、実質的に垂直方向に交互に曲折した形状のものでもよい。また 液体の冷却には通常液体を炭酸化するよりも多量の二酸化炭素を必 要とするので本発明の範囲内で冷却に使用される二酸化炭素の一部を炭酸化する ために供給することも可能である。このために例えば炭酸化のために循環する二 酸化炭素の一部を枝分かれさせる制御手段を設けても良い。 炭酸化のための二酸化炭素が液面の上方からタンク内に導入される場合、二酸 化炭素ガスはガスポンプ等の手段によって強制的に液体内に混入させてもよい。 また可能であれば液体の流れを回転させて、１つまたはそれ以上のノズルを液面 の上方または下方に配することも可能であり、そこから液体内に二酸化炭素を吹 き込む。 本発明の別の好ましい実施態様では、ガスの膨張室（第１図のコイル状のパイ プ）はタンクの外側の第２液体室に配され、これにより装置の作動中、この第２ の液体室にアイスバンクが形成される。この場合、タンク（１）内の圧力より低 い圧力（可能であれば常圧で）が第２液体室に加えられるとアイスバンクが早く 形成される。何故なら一般的に知られているようにタンク内に圧力が加わるほど その中の液体の凝固点が下がるからである。さらにこれにはエネルギーの消費を 減少させるという利点がある。前記第２液体室は環状のタンク（１）の外側に壁 を設けて形成してもよく、液体が個体へと変化する際に膨張できるようにこの室 は完全に液体で満たされないようにする。前記壁は液体が膨張できるように弾性 材で形成される。 装置の作動中、タンク（１）内にアイスバンクを形成すると同様にタンク（１ ）の外に形成することも勿論、本発明の範囲内である。第２図の装置は上述の問 題点に対して有効であり且つ安価に解消で き、冷却壁（８）は図示したものとは異なる形状であってもよい。また冷却室と タンク壁の間に螺旋状の膨張室が形成されるように冷却壁（８）を形成してもよ い。また第２図の冷却壁を膨張後のガスが液面の上方から導入されるように変型 してもよく、この場合装置は上記したような構成となる。またこの場合、密閉手 段（６）によって間隙（７）を密閉する必要はなくなる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９５年１２月２９日 【補正内容】 請求の範囲 １．炭酸化するために使用される二酸化炭素を膨張させることによってタンク（ １）内の液体（２０）を冷却し炭酸化する方法において、二酸化炭素は液体に熱 を伝えることはできるが、液体から隔てられた膨張室（４，７）内で膨張するこ とを特徴とする方法。 ２．室（４，７）内で膨張した後、二酸化炭素はタンク（１）内の液体（２０） に導入されることを特徴とする請求の範囲１項記載の方法。 ３．タンク（１）が液体の他にガスを含む請求の範囲１項記載の方法において前 記室内で膨張した後二酸化炭素が液面（２１）の上方から導入されることを特徴 とする方法。 ４．二酸化炭素が強制的に液体（２０）に混入されることを特徴とする請求の範 囲３項記載の方法。 ５．冷却に使用される二酸化炭素の一部のみが炭酸化のために液体内に導入され る請求の範囲１項乃至４項いずれか１項記載の方法。 ６．液体（２０）を収容するためのタンク（１）及びタンク内に二酸化炭素を導 入するするための入り口（５，１１）からなる二酸化炭素で冷却及び炭酸化する 装置において、二酸化炭素を膨張させる膨張室（４，７）が液体に二酸化炭素の 熱を伝えられるようにするが、液体（２０）から二酸化炭素を離隔することを特 徴とする装置。 ７．室（４，７）はタンク（１）内に位置することを特徴とする請求の範囲６項 記載の装置。 ８．室（４，７）はタンク（１）の外側に位置することを特徴とする請求の範囲 ６項記載の装置。 ９．室（４）はパイプ状の部材（４）からなることを特徴とする請求の範囲６項 乃至８項いずれか１項記載の装置。 １０．部材（４）がタンクの外壁（２）の少なくとも一部に付着するような形状 を有することを特徴とする請求の範囲９項記載の装置。 １１．部材（４）は少なくとも１つの螺旋形状を有することを特徴とする請求の 範囲９項または１０項記載の装置。 １２．前記室は上部が閉じたリング形状の間隙（７）からなり、その内方の壁（ ８）は液体用の間隙を形成していることを特徴とする請求の範囲６項乃至８項い ずれか１項記載の装置。 １３．壁（８）は膨張した二酸化炭素が液体内に導入されるように内方に向いた 案内手段（９）によって終結していることを特徴とする請求の範囲１２項記載の 装置。 １４．室（４，７）からタンク（１）への二酸化炭素の入り口（５，１１）は液 体中下方に位置することを特徴とする請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記 載の装置。 １５．タンク（１）がガスも含む請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記載の 装置において、室からタンクへの二酸化炭素の入り口（５，１１）は液面より上 方に位置することを特徴とする請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記載の装 置。 １６．二酸化炭素を液体内に強制的に混入させる手段によって特徴づけられる請 求の範囲１５項記載の装置。 １７．冷却に使用される二酸化炭素の一部のみを炭酸化のために液体（２０）内 に導入する手段によって特徴づけられる請求の範囲６項乃至１６項いずれか１項 記載の装置。 １８．前記室が装置の作動中に外部アイスバンクを形成するためのタンクの外側 に配された別個の液体室内に位置することを特徴とする請求の範囲８項また、９ 項乃至１１項及び１４項乃至１７項が８項に従属している場合９項乃至１１項及 び１４項乃至１７項いずれか１項に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＵ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，Ｆ Ｉ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．炭酸化するために使用される二酸化炭素を膨張させることによってタンク（ １）内の液体（２０）を冷却し炭酸化する方法において、二酸化炭素は液体に熱 を伝えることはできるが、液体から隔てられた室（４，７）内で膨張することを 特徴とする方法。 ２．室（４，７）内で膨張した後、二酸化炭素はタンク（１）内の液体（２０） に導入されることを特徴とする請求の範囲１項記載の方法。 ３．タンク（１）が液体の他にガスを含む請求の範囲１項記載の方法において前 記室内で膨張した後二酸化炭素が液面（２１）の上方から導入されることを特徴 とする方法。 ４．二酸化炭素が強制的に液体（２０）に混入されることを特徴とする請求の範 囲３項記載の方法。 ５．冷却に使用される二酸化炭素の一部のみが炭酸化のために液体内に導入され る請求の範囲１項乃至４項いずれか１項記載の方法。 ６．液体（２０）を収容するためのタンク（１）及びタンク内に二酸化炭素を導 入するするための入り口（５，１１）からなる二酸化炭素で冷却及び炭酸化する 装置において、二酸化炭素を膨張させる室（４，７）が液体に二酸化炭素の熱を 伝えられるようにするが、液体（２０）から二酸化炭素を離隔することを特徴と する装置。 ７．室（４，７）はタンク（１）内に位置することを特徴とする請求の範囲６項 記載の装置。 ８．室（４，７）はタンク（１）の外側に位置することを特徴とす る請求の範囲６項記載の装置。 ９．室（４）はパイプ状の部材（４）からなることを特徴とする請求の範囲６項 乃至８項いずれか１項記載の装置。 １０．部材（４）がタンクの外壁（２）の少なくとも一部に付着するような形状 を有することを特徴とする請求の範囲９項記載の装置。 １１．部材（４）は少なくとも１つの螺旋形状を有することを特徴とする請求の 範囲９項または１０項記載の装置。 １２．前記室は上部が閉じたリング形状の間隙（７）からなり、その内方の壁（ ８）は液体用の間隙を形成していることを特徴とする請求の範囲６項乃至８項い ずれか１項記載の装置。 １３．壁（８）は膨張した二酸化炭素が液体内に導入されるように内方に向いた 案内手段（９）によって終結していることを特徴とする請求の範囲１２項記載の 装置。 １４．室（４，７）からタンク（１）への二酸化炭素の入り口（５，１１）は液 体中下方に位置することを特徴とする請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記 載の装置。 １５．タンク（１）がガスも含む請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記載の 装置において、室からタンクへの二酸化炭素の入り口（５，１１）は液面より上 方に位置することを特徴とする請求の範囲６項乃至１３項いずれか１項記載の装 置。 １６．二酸化炭素を液体内に強制的に混入させる手段によって特徴づけられる請 求の範囲１５項記載の装置。 １７．冷却に使用される二酸化炭素の一部のみを炭酸化のために液 体（２０）内に導入する手段によって特徴づけられる請求の範囲６項乃至１６項 いずれか１項記載の装置。 １８．前記室が装置の作動中に外部アイスバンクを形成するためのタンクの外側 に配された別個の液体室内に位置することを特徴とする請求の範囲８項また、９ 項乃至１１項及び１４項乃至１７項が８項に従属している場合９項乃至１１項及 び１４項乃至１７項いずれか１項に記載の装置。