JPS6060476A - 低温流体の接触による製品の冷凍方法とその装置 - Google Patents
低温流体の接触による製品の冷凍方法とその装置Info
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- JPS6060476A JPS6060476A JP59165557A JP16555784A JPS6060476A JP S6060476 A JPS6060476 A JP S6060476A JP 59165557 A JP59165557 A JP 59165557A JP 16555784 A JP16555784 A JP 16555784A JP S6060476 A JPS6060476 A JP S6060476A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F25D3/11—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space
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- F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
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- F25D2317/0681—Details thereof
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、一般的には冷凍方法とその装置に関し、具
体的には、食品のような製品を低温冷却剤に接触させつ
つ処理トンネルを連続的に通過させて冷凍する方法とそ
の装置に関する。
体的には、食品のような製品を低温冷却剤に接触させつ
つ処理トンネルを連続的に通過させて冷凍する方法とそ
の装置に関する。
(従来の技術)
製品、特に食品などの連続冷却及び冷凍装置としては、
例えば、米国特許第Ra 28,712号、第3 、4
03 、527号、第3.613,386号、第3,8
13,895号、第3,892,1.04号、及び第4
,229,947号に例示されているものが周知である
。そのような装置は、断熱壁で限定されている延伸トン
ネルとトンネルの長手方向に延びて物品をその上に賎せ
て移動させる循環コンベヤベルトを通常備えている。液
体窒素(LIN )のような低温流体は、噴霧されてト
ンネルに1通常はトンネルの製品出口端の近くに導入さ
れる。代表的な操作では、液体冷却剤がコンベヤ上の製
品に直接噴霧され、製品との熱交換によって気化され、
蒸気としてトンネルを介してコンベヤ上の製品の移動と
逆流関係で流され、トンネルの製品入口端の近くで吐き
出される。
例えば、米国特許第Ra 28,712号、第3 、4
03 、527号、第3.613,386号、第3,8
13,895号、第3,892,1.04号、及び第4
,229,947号に例示されているものが周知である
。そのような装置は、断熱壁で限定されている延伸トン
ネルとトンネルの長手方向に延びて物品をその上に賎せ
て移動させる循環コンベヤベルトを通常備えている。液
体窒素(LIN )のような低温流体は、噴霧されてト
ンネルに1通常はトンネルの製品出口端の近くに導入さ
れる。代表的な操作では、液体冷却剤がコンベヤ上の製
品に直接噴霧され、製品との熱交換によって気化され、
蒸気としてトンネルを介してコンベヤ上の製品の移動と
逆流関係で流され、トンネルの製品入口端の近くで吐き
出される。
(発明が解決しようとする問題点)
以上説明したタイプの装置は、正確な管理のもとて適切
に作動する場合には、冷却剤の利用が非常に効率的であ
るが、比較的費用が、☆、くつくものである。複雑な気
体流量調整装置が冷たい9索ガスをトンネルの入口の方
へポンプ操作するのに必要である。移動する冷たいガス
の容量は、噴霧領域内での冷却剤の気化によって生ずる
容量に正確につり合わなければならない。ポンブト■作
した各号があ寸りにも少ない場合には、余分の非常に冷
たい窒素ガスがトンネルの製品出口端から流出し、利用
できる冷凍剤の約半分を空費する。ポンプjψ作した容
量があまりにも多い場合には、暖かい室の空気がトンネ
ルの製品出口端に引き入れられて、大きな熱損失と郷の
堆積を生ずる。気体流量調整装置は、適切に機能するた
めには冷却剤の定常な流れを必要としている。従って、
冷却剤調整装置えて冷却剤の流1d−を修正しなければ
ならない。このタイプの1周整装置は、簡単なON −
OFFFF操作量流量調整装置も明らかに費用が高くつ
き、複雑であり、整備が固唾である。
に作動する場合には、冷却剤の利用が非常に効率的であ
るが、比較的費用が、☆、くつくものである。複雑な気
体流量調整装置が冷たい9索ガスをトンネルの入口の方
へポンプ操作するのに必要である。移動する冷たいガス
の容量は、噴霧領域内での冷却剤の気化によって生ずる
容量に正確につり合わなければならない。ポンブト■作
した各号があ寸りにも少ない場合には、余分の非常に冷
たい窒素ガスがトンネルの製品出口端から流出し、利用
できる冷凍剤の約半分を空費する。ポンプjψ作した容
量があまりにも多い場合には、暖かい室の空気がトンネ
ルの製品出口端に引き入れられて、大きな熱損失と郷の
堆積を生ずる。気体流量調整装置は、適切に機能するた
めには冷却剤の定常な流れを必要としている。従って、
冷却剤調整装置えて冷却剤の流1d−を修正しなければ
ならない。このタイプの1周整装置は、簡単なON −
OFFFF操作量流量調整装置も明らかに費用が高くつ
き、複雑であり、整備が固唾である。
上記に説明したタイプの冷凍装置のもう一つの不利点は
、二相流計の感度である。液体窒素が移送ラインを介し
て供給源から流れるにつれて、圧力が低くなり熱が断熱
壁を介して入ってくる。これらの要素は、一部の冷却剤
を気化させ、それによって、液体と気体の二相混合物を
形成する。ある場合には、液体と気体が分離して気体の
スラグと液体のスラグ知なる。そのようなスラグの筬ノ
1゜は、冷凍装置の作動には非常に有害不利益である。
、二相流計の感度である。液体窒素が移送ラインを介し
て供給源から流れるにつれて、圧力が低くなり熱が断熱
壁を介して入ってくる。これらの要素は、一部の冷却剤
を気化させ、それによって、液体と気体の二相混合物を
形成する。ある場合には、液体と気体が分離して気体の
スラグと液体のスラグ知なる。そのようなスラグの筬ノ
1゜は、冷凍装置の作動には非常に有害不利益である。
冷却剤ガスのスラグが噴霧ヘラグーに入った場合、液体
冷却剤の噴霧が直接に接触しない。豐品上への液体冷却
剤の直接噴霧ば、これらの系統内の約%の冷凍というこ
とになるので、気体をみたした噴霧ヘッダーの下を通過
する製品は、十分に冷却されないのである。従って、ス
ラグが流れている状態がおこった場合には、製品は、不
規則かつ不十分に冷却される。
冷却剤の噴霧が直接に接触しない。豐品上への液体冷却
剤の直接噴霧ば、これらの系統内の約%の冷凍というこ
とになるので、気体をみたした噴霧ヘッダーの下を通過
する製品は、十分に冷却されないのである。従って、ス
ラグが流れている状態がおこった場合には、製品は、不
規則かつ不十分に冷却される。
前記の問題は、冷凍する製品を低温の液体冷却剤に侵偵
する他の装置ではおこらないのである。
する他の装置ではおこらないのである。
そのような装置は、液体窒素またはその池の低温液体冷
却剤がみたされている断熱タンクと1車両される製品を
液体冷却剤に浸すように配設されているコンベヤベルト
で構成されている。そのような浸漬冷凍装皆は、液体冷
却剤の潜熱を利用するのであるが接触気化によって生じ
た非常に冷たい気体を1舎でているのである。代表的な
・′(k体ヤP、浸/々冷凍装置の排出気体温度は約−
280”F(−173°C)であると測定さり、ている
。そのよりなび・′a冷凍姿装は構造がi消単で、操作
が容易であり、比崎的決小な据付面積を占めるのである
が、冷1用削の利用については非効率的である。
却剤がみたされている断熱タンクと1車両される製品を
液体冷却剤に浸すように配設されているコンベヤベルト
で構成されている。そのような浸漬冷凍装皆は、液体冷
却剤の潜熱を利用するのであるが接触気化によって生じ
た非常に冷たい気体を1舎でているのである。代表的な
・′(k体ヤP、浸/々冷凍装置の排出気体温度は約−
280”F(−173°C)であると測定さり、ている
。そのよりなび・′a冷凍姿装は構造がi消単で、操作
が容易であり、比崎的決小な据付面積を占めるのである
が、冷1用削の利用については非効率的である。
他の別の冷凍装置の冷却剤効率を前記に説明したIa接
噴霧式の装置と比較して相対4仲コストを確立できる。
噴霧式の装置と比較して相対4仲コストを確立できる。
−成体窒素(L爾)を冷却剤として使用すると仮定する
と、 EL工N−−100 Qr、 (E4汀1.J=LINの効率、チ) QA=窒素ガス吐出温度に対し暖ためられたLINの利
用できる冷凍、BTU / r=b、 L工NQL−人
って来る製品温度に対し暖ためられたLINの利用でき
る冷凍、BTU/Lb、 LINLIN貯藏タンクの圧
力17.5 psigに対して、Q=81.0+0.2
52(320+r)、BTU /Lb、 LIN ;但
し、1一式rCおいてT−窒素ガス温度、T(81,0
は貯蔵圧力における液体窒素の潜熱であり、0.252
はその比ずIltである。)浸(盲犬LIN冷凍装置に
対して、 冷凍用コンベヤを介して運はfする製品て液体窒素を直
接噴霧することと製品の入口端への気化液体窒素の逆流
を利用する上記IL載明したタイプの4株装置において
、製品を一1100°Fの入IXI温度から+20 F
の窒素ガス吐出温度で加°Fの出1]沢度と(第13頁
) した場合、液体窒素の効率は、 である。
と、 EL工N−−100 Qr、 (E4汀1.J=LINの効率、チ) QA=窒素ガス吐出温度に対し暖ためられたLINの利
用できる冷凍、BTU / r=b、 L工NQL−人
って来る製品温度に対し暖ためられたLINの利用でき
る冷凍、BTU/Lb、 LINLIN貯藏タンクの圧
力17.5 psigに対して、Q=81.0+0.2
52(320+r)、BTU /Lb、 LIN ;但
し、1一式rCおいてT−窒素ガス温度、T(81,0
は貯蔵圧力における液体窒素の潜熱であり、0.252
はその比ずIltである。)浸(盲犬LIN冷凍装置に
対して、 冷凍用コンベヤを介して運はfする製品て液体窒素を直
接噴霧することと製品の入口端への気化液体窒素の逆流
を利用する上記IL載明したタイプの4株装置において
、製品を一1100°Fの入IXI温度から+20 F
の窒素ガス吐出温度で加°Fの出1]沢度と(第13頁
) した場合、液体窒素の効率は、 である。
最高液体窒素効率に到達するのは、冷却剤と被冷却製品
との間の逆流熱交換を用いる埃1蝕においてである。し
かし、この高い液体窒素効率が得られ維持できるのは、
操作の実施を・慎重に調整管理し装置府を適切に整備し
た場合だけである。
との間の逆流熱交換を用いる埃1蝕においてである。し
かし、この高い液体窒素効率が得られ維持できるのは、
操作の実施を・慎重に調整管理し装置府を適切に整備し
た場合だけである。
従って、この発明は、食品などのような製品を経済的に
、かつ液体窒素の効率を殆んど・犠牲にしないで冷凍す
ることのできる比較的安価な言密単で連続的な低温冷凍
装置を提供することである。
、かつ液体窒素の効率を殆んど・犠牲にしないで冷凍す
ることのできる比較的安価な言密単で連続的な低温冷凍
装置を提供することである。
(問題を解決するだめの手段)
この発明によれば、前記の目的は低幅流体冷凍装置を提
供することによって達成されるのであって、その装置は
、製品と液体冷却剤の直接接触の代わりに気体一固体接
触の中間部の製品超冷却領域を利用し、冷却剤ガスが分
割されて前記超冷領域から二方向に流れ、(1)一部は
処理されている製品と逆流関係において冷凍装置の製品
入口端へ流れ、(2)もう一部は反対方向に、運ばれる
製品と同じ流れをなして、製品の出口端へ流れるように
なっている。好捷しい作動においては、各方向に流れる
冷却剤ガスの量は実質的に同じである。
供することによって達成されるのであって、その装置は
、製品と液体冷却剤の直接接触の代わりに気体一固体接
触の中間部の製品超冷却領域を利用し、冷却剤ガスが分
割されて前記超冷領域から二方向に流れ、(1)一部は
処理されている製品と逆流関係において冷凍装置の製品
入口端へ流れ、(2)もう一部は反対方向に、運ばれる
製品と同じ流れをなして、製品の出口端へ流れるように
なっている。好捷しい作動においては、各方向に流れる
冷却剤ガスの量は実質的に同じである。
以下、添付図面を参照して、この発明の好ましい実施態
様について、その構成と作用を詳細に説明する。
様について、その構成と作用を詳細に説明する。
(実施例)
10は冷凍装置全体を示し、この冷凍装置は上記に引用
した米国特許に示され説明されている一般のタイプの代
表的な断熱トンネルで構成されている。11は循環網ベ
ルトであって製品債載部12から製品下ろし部14マで
前記トンネル内を長手方向に通過し適切な機構で駆動さ
れる。図示のように、トンネルは八つの隣接した気体再
循環領域を備えており、これらの領域を1から8までと
称するが、更に多数のそのような処理領域または一層少
数の領域を利用することができる。各領域には、気体再
循環用ファン15を備え、これらのファンはトンネルの
天井に帛設されている。これらのファンは、半径流タイ
プであって、それぞれ別個にモータ16によって駆動さ
れる。液体窒素のような低温冷却剤は、冷凍装置のトン
ネルの長手方向中央部に近い一つオたはそれ以上の領域
内で噴射される。図示の実施例では、液体冷却剤は、多
岐管20によって、液体冷却剤貯蔵タンク(図示せず)
に接続している供給ラインから四つの領域、すなわち領
域3.4.5及び6に噴射できる。多岐管20は、前記
領域3乃至6のそれぞれのなかで、関連協動するファン
、例えば第3図及び第4図に示したファン15に、液体
冷却剤を上方に噴射するように方向づけられている複数
のノズル乙に接続している。液体冷却剤は、このように
して、処理須吠内での膨張によって気化し、再循環冷気
体を礎供してそれぞれの領域を通過するベルト上の製品
と接触する。
した米国特許に示され説明されている一般のタイプの代
表的な断熱トンネルで構成されている。11は循環網ベ
ルトであって製品債載部12から製品下ろし部14マで
前記トンネル内を長手方向に通過し適切な機構で駆動さ
れる。図示のように、トンネルは八つの隣接した気体再
循環領域を備えており、これらの領域を1から8までと
称するが、更に多数のそのような処理領域または一層少
数の領域を利用することができる。各領域には、気体再
循環用ファン15を備え、これらのファンはトンネルの
天井に帛設されている。これらのファンは、半径流タイ
プであって、それぞれ別個にモータ16によって駆動さ
れる。液体窒素のような低温冷却剤は、冷凍装置のトン
ネルの長手方向中央部に近い一つオたはそれ以上の領域
内で噴射される。図示の実施例では、液体冷却剤は、多
岐管20によって、液体冷却剤貯蔵タンク(図示せず)
に接続している供給ラインから四つの領域、すなわち領
域3.4.5及び6に噴射できる。多岐管20は、前記
領域3乃至6のそれぞれのなかで、関連協動するファン
、例えば第3図及び第4図に示したファン15に、液体
冷却剤を上方に噴射するように方向づけられている複数
のノズル乙に接続している。液体冷却剤は、このように
して、処理須吠内での膨張によって気化し、再循環冷気
体を礎供してそれぞれの領域を通過するベルト上の製品
と接触する。
第1図に示すように、冷却領域1乃至8は、それぞれ、
個々の再循環用ファン15を備えている。
個々の再循環用ファン15を備えている。
これらの連続している領域内のファンは、反対方向に水
平面に回転するように配設されている。従つて、領域1
.3.5及び7内のファンが逆時計方向に回転している
間に、領域2.4.6及び8内のファンは時計方向に回
転する。領域2乃至7内のファンは、その他の点では、
最初と最後の冷却領域(図示した実砲例の領域1と8)
のファン装置は別として、実質的に同様であり、前記最
初と最後のファン装部は、他の領域のファン装置と特定
の相界があり、これについては、この明細書中で後8説
明する。
平面に回転するように配設されている。従つて、領域1
.3.5及び7内のファンが逆時計方向に回転している
間に、領域2.4.6及び8内のファンは時計方向に回
転する。領域2乃至7内のファンは、その他の点では、
最初と最後の冷却領域(図示した実砲例の領域1と8)
のファン装置は別として、実質的に同様であり、前記最
初と最後のファン装部は、他の領域のファン装置と特定
の相界があり、これについては、この明細書中で後8説
明する。
第3図及び第4図ICついて、冷却剤噴射ノズルの配置
に関して説明する。図示しだ実施例においては、液体冷
却剤は、領域3乃至6で構成されているトンネルの中央
部に噴射される。噴射ノズル22は、これらの冷却剤再
循環領域の畏さに活って側縁に配設されて訃抄、噴射流
は、7字形にファンの中心に向って内方向及び外方向に
向けられる。
に関して説明する。図示しだ実施例においては、液体冷
却剤は、領域3乃至6で構成されているトンネルの中央
部に噴射される。噴射ノズル22は、これらの冷却剤再
循環領域の畏さに活って側縁に配設されて訃抄、噴射流
は、7字形にファンの中心に向って内方向及び外方向に
向けられる。
噴射された液体冷却剤は、冷却領域に吐き出されると気
化し、冷たい蒸気がファンの羽根によって半径方向に外
側に射出される。仕切り5は、トンネルの天井から下方
向にコンベヤベルト11上の製品との隙間レベルまで延
出し、気化冷却剤の領域間の直接の流れを限定している
。回転中のファンからの冷却剤の外側半所方向のbM、
:hは、仕切り25に阻害されるので、冷却剤の蒸気
の流れは、ベルト11の方へ下方向に向けられ、一部は
網状ベルトを通過するが、圧力差が存在しているので、
ファンの羽根の回転軸の方へ上方に押し進められる。
化し、冷たい蒸気がファンの羽根によって半径方向に外
側に射出される。仕切り5は、トンネルの天井から下方
向にコンベヤベルト11上の製品との隙間レベルまで延
出し、気化冷却剤の領域間の直接の流れを限定している
。回転中のファンからの冷却剤の外側半所方向のbM、
:hは、仕切り25に阻害されるので、冷却剤の蒸気
の流れは、ベルト11の方へ下方向に向けられ、一部は
網状ベルトを通過するが、圧力差が存在しているので、
ファンの羽根の回転軸の方へ上方に押し進められる。
再循環している冷却剤の蒸気流の流れの・Rターンは、
渋1図の領域7の矢印で示されている。冷却剤の蒸気の
同じ一般的な流れの・々ターンは、液体冷却剤が導入さ
れていない領域においても液体冷却剤を噴射した他の領
域内と同じように広く行き渡る。従って、各R域内の冷
却剤は、その領1■々内の再循環が大いに限定されて、
延伸したトロイドに似たドーナツ形に々る。ファンの羽
根の回転する構成部分によっては、輝線形の流れがおこ
り、延伸ドーナツ形がファンの回転軸の寸わりを回転す
る。
渋1図の領域7の矢印で示されている。冷却剤の蒸気の
同じ一般的な流れの・々ターンは、液体冷却剤が導入さ
れていない領域においても液体冷却剤を噴射した他の領
域内と同じように広く行き渡る。従って、各R域内の冷
却剤は、その領1■々内の再循環が大いに限定されて、
延伸したトロイドに似たドーナツ形に々る。ファンの羽
根の回転する構成部分によっては、輝線形の流れがおこ
り、延伸ドーナツ形がファンの回転軸の寸わりを回転す
る。
第1図で分かるように、この装置は、トンネルの製品入
口端に近い断熱トンネルの外側に((?を載部12の下
[)、蒸気麻めチャンバ加を、また、製品出口端に(F
ろし部14の下に)、同様71:蒸気もメチャンノζ3
1を、備えていて、それらのチャンバのなかに、使用済
みの冷却剤が頃吠1と領域8からそ乳ぞれ吐き出される
。集められた蒸気は、チャンバ30と31から、既知の
方法で、ダクト排気ファンを適切に配設して排出する。
口端に近い断熱トンネルの外側に((?を載部12の下
[)、蒸気麻めチャンバ加を、また、製品出口端に(F
ろし部14の下に)、同様71:蒸気もメチャンノζ3
1を、備えていて、それらのチャンバのなかに、使用済
みの冷却剤が頃吠1と領域8からそ乳ぞれ吐き出される
。集められた蒸気は、チャンバ30と31から、既知の
方法で、ダクト排気ファンを適切に配設して排出する。
冷凍用トンネルの各端で蒸気が吐き出されるので、圧力
が次第に低下し、これがトンネルの中央部からの冷却剤
ぞ気の確実な流れを生じ、トンネル中央部に冷f:IJ
剤が導入され、外側て反対側1(それぞれの集めチャン
バ(9)及び31に向って仏むのである。従って、図示
した実施例にかいては、冷却剤の蒸気は領域4から領域
1へ仕切り石のそれぞれの終縁の下をベルト11上の製
品の4助に反対する方向に順次に流れ、同様に、領域5
から領域8ヘベルト上の製品の移動と同じ方向に流れる
。
が次第に低下し、これがトンネルの中央部からの冷却剤
ぞ気の確実な流れを生じ、トンネル中央部に冷f:IJ
剤が導入され、外側て反対側1(それぞれの集めチャン
バ(9)及び31に向って仏むのである。従って、図示
した実施例にかいては、冷却剤の蒸気は領域4から領域
1へ仕切り石のそれぞれの終縁の下をベルト11上の製
品の4助に反対する方向に順次に流れ、同様に、領域5
から領域8ヘベルト上の製品の移動と同じ方向に流れる
。
第1図、第5図及び第6図で分かるように、領域1と領
域8のなかのファン装置は、中間再循環領域2から8−
1でのなかのファンと比較すると、いくらか修正されて
いる。トンネルの製品入口端及び出口端に近い町循環領
域でファンが回転すると、ファンの羽根の内縁の近くに
低圧部を生じ、これらの領域内の再循環蒸気に外部の暖
かい空気を吸い込む傾向となり、その結果、装置?h′
の冷却効率を低下させるようになる。冷凍用トンネルの
両端のそれぞれにおいて外部空気の前述のような流れ込
みを防上するために、8i城1と領域8の々かのファン
は、外周固定子リング35でそれぞれ聞寸れており、前
記固定子リングには、ファン15の羽根の影響下で冷却
剤英気の輪の回転方向と反対の方向に湾曲している固定
羽根36を備對ている。従って、領域1においては、フ
ァン15が冷却剤の蒸気を逆時計方向に回転させ、固定
子の羽根36は、各羽根の凹表面が時計回りに而するよ
うに、湾曲している。他方、領域8((訃いては、ファ
ン15は時計方向に回転し、羽根36の凹表面は)頃時
泪回りに面している。
域8のなかのファン装置は、中間再循環領域2から8−
1でのなかのファンと比較すると、いくらか修正されて
いる。トンネルの製品入口端及び出口端に近い町循環領
域でファンが回転すると、ファンの羽根の内縁の近くに
低圧部を生じ、これらの領域内の再循環蒸気に外部の暖
かい空気を吸い込む傾向となり、その結果、装置?h′
の冷却効率を低下させるようになる。冷凍用トンネルの
両端のそれぞれにおいて外部空気の前述のような流れ込
みを防上するために、8i城1と領域8の々かのファン
は、外周固定子リング35でそれぞれ聞寸れており、前
記固定子リングには、ファン15の羽根の影響下で冷却
剤英気の輪の回転方向と反対の方向に湾曲している固定
羽根36を備對ている。従って、領域1においては、フ
ァン15が冷却剤の蒸気を逆時計方向に回転させ、固定
子の羽根36は、各羽根の凹表面が時計回りに而するよ
うに、湾曲している。他方、領域8((訃いては、ファ
ン15は時計方向に回転し、羽根36の凹表面は)頃時
泪回りに面している。
(作用)
次に作用について説明する。第2図に示した温割画作動
に基づいてbるものである。暖かい製品が゛ト100
F (:侶℃)でl・ンネルに入り、トンネル通過中に
冷却されて排出温度+30 F (−1’C) +c々
るというものである。第2図の食品の温度曲線から分か
るように、製品の幅1ぞは、それを入れたときから排出
するまで、@進的に下降する。第2図の下の方の[ンイ
1き曲線は、トンネル内の窒素ガスの@度パターンを示
す。借低篇度は、超冷領域4及び5のなかであって、そ
こへは、液体窒素が最初に導入され、膨張の際に形成さ
れる蒸気が再循環してイを品とLφ触L、それによって
きり品と蒸気との間の熱交換が−200:/;’ (−
129°C)という領域(領域4と5)1度となる。i
rl’l域4からトンネルの入口端の製品の方への窒素
ガスの逆の流れがある。グラフに示したように、′窒素
ガスは領域4から領域1へl1lIJな追って流り、る
ので、ガスは製品との逆流熱交換によって段階的に漸進
的に暖ためらtLチー 100 F (−73°C)、
−30″I4”(−34℃)となり、+20F(7℃)
の排出温度となる。ガスは領域lから製品の入口を通っ
て、30(第1図)として示されている排気フードに入
り、遠隔排気ファンへダクトで送られ、その排気ファン
が使用済み窒素を冷凍装置が設置されている建屋の外に
吐き出す。
に基づいてbるものである。暖かい製品が゛ト100
F (:侶℃)でl・ンネルに入り、トンネル通過中に
冷却されて排出温度+30 F (−1’C) +c々
るというものである。第2図の食品の温度曲線から分か
るように、製品の幅1ぞは、それを入れたときから排出
するまで、@進的に下降する。第2図の下の方の[ンイ
1き曲線は、トンネル内の窒素ガスの@度パターンを示
す。借低篇度は、超冷領域4及び5のなかであって、そ
こへは、液体窒素が最初に導入され、膨張の際に形成さ
れる蒸気が再循環してイを品とLφ触L、それによって
きり品と蒸気との間の熱交換が−200:/;’ (−
129°C)という領域(領域4と5)1度となる。i
rl’l域4からトンネルの入口端の製品の方への窒素
ガスの逆の流れがある。グラフに示したように、′窒素
ガスは領域4から領域1へl1lIJな追って流り、る
ので、ガスは製品との逆流熱交換によって段階的に漸進
的に暖ためらtLチー 100 F (−73°C)、
−30″I4”(−34℃)となり、+20F(7℃)
の排出温度となる。ガスは領域lから製品の入口を通っ
て、30(第1図)として示されている排気フードに入
り、遠隔排気ファンへダクトで送られ、その排気ファン
が使用済み窒素を冷凍装置が設置されている建屋の外に
吐き出す。
ad域5からの窒素ガスは、領域4からのガスと反対の
方向に流れる。窒素ガスは領域5からの予め冷却された
製品と同じ方向に流れるので、窒素ガスの温度は、第2
図に示すように、製品との熱交換によって段階的に連続
的に上列して−50F(−46℃)の排出温度となり、
この温度で窒素ガスは排気フード3】に入り、そこから
遠隔排気ファンだ向けられて建屋の外に吐き出される。
方向に流れる。窒素ガスは領域5からの予め冷却された
製品と同じ方向に流れるので、窒素ガスの温度は、第2
図に示すように、製品との熱交換によって段階的に連続
的に上列して−50F(−46℃)の排出温度となり、
この温度で窒素ガスは排気フード3】に入り、そこから
遠隔排気ファンだ向けられて建屋の外に吐き出される。
領域4及び5内での指示温度は、乙で示す温度調整装置
で維持されており、この調整装ばは、ソレノイド弁を作
動させて冷却剤流体を噴射ノズルに供給する。
で維持されており、この調整装ばは、ソレノイド弁を作
動させて冷却剤流体を噴射ノズルに供給する。
(発明の効果)
この発明による冷凍装置は、設計と操作が比較的に簡単
であり複雑ではないが、極く僅かの量の冷却剤の効率も
犠牲にしていないので、製品を経済的に冷凍できる。冷
却剤が超冷領域(4と5)に噴射された時、これらの領
域内の再循環ガスは、前記調整装置の整定値で維持され
ている。製品の出口端の方へ流れる窒素ガスのその部分
が再循環の同方向熱交換領域を通過する間に、同方向熱
交換は逆流熱交換よりも効率が小ではあるが、冷却剤の
効率損失I″r、僅かであって、これは、下記の割算か
ら分かるように、総窒素ガスの半分だけが悪い影響を受
けるからである。
であり複雑ではないが、極く僅かの量の冷却剤の効率も
犠牲にしていないので、製品を経済的に冷凍できる。冷
却剤が超冷領域(4と5)に噴射された時、これらの領
域内の再循環ガスは、前記調整装置の整定値で維持され
ている。製品の出口端の方へ流れる窒素ガスのその部分
が再循環の同方向熱交換領域を通過する間に、同方向熱
交換は逆流熱交換よりも効率が小ではあるが、冷却剤の
効率損失I″r、僅かであって、これは、下記の割算か
ら分かるように、総窒素ガスの半分だけが悪い影響を受
けるからである。
?LIN=84.5係
換言すれば、液体窒素の製品との直接接触を利用する先
行技術の複雑な全逆流冷凍装置と比較すると、液体窒素
の消費は、この発明のfii’i易化された装置では約
5.5%だけ増加しているにすぎないのである。この僅
かげかシの1ζL転費用の増加は、この発明の装置のよ
り一層安い主要費用、簡易化された操作及び機椋的信頼
性が埋め合せてなお余りあるものである。史に、作動が
劣っており適切な整備を行うことのできない先行技術の
装置と比較すると、この発明の実施例による冷却剤の消
費は15乃至5%少ないのである。
行技術の複雑な全逆流冷凍装置と比較すると、液体窒素
の消費は、この発明のfii’i易化された装置では約
5.5%だけ増加しているにすぎないのである。この僅
かげかシの1ζL転費用の増加は、この発明の装置のよ
り一層安い主要費用、簡易化された操作及び機椋的信頼
性が埋め合せてなお余りあるものである。史に、作動が
劣っており適切な整備を行うことのできない先行技術の
装置と比較すると、この発明の実施例による冷却剤の消
費は15乃至5%少ないのである。
この発明の第1図に示しだ実施例においては、冷却剤は
、冷凍用トンネルの長手方向中央部に近い四つの再循環
領域に導入される。トンネルの臣さと個々のガス再循環
領域の数に従って、より一層多数、または少数の隣接し
た領域を、そのなかに冷却剤を噴射するために利用でき
るが、冷却剤ガスの正味の流れが冷却剤導入の超冷頃域
から反対の方向へ得られることを条件とする。従って、
奇数の再循環領域が提供された場合、冷却剤は、トンネ
ルの中央部の一つの中央領域または奇数の隣接領域に噴
射することができる。冷却を追加することが必要である
か、捷たけ望せれる場合、いつでも作動できる弁で調整
する追加の噴射ノズルを備えると、作動の融通性が増す
。例えば、噴射冷却剤を入れるだめの四つの領域を使用
している図示の実施例において、冷却剤は、領域4と5
のなかへだけ噴射できるが、この場合、領域3と6のな
かの噴射ノズルに供給するラインの弁は閉じられており
、特別の場合に開くことが望捷れる時妬けいつでも開か
れることを条件としている。
、冷凍用トンネルの長手方向中央部に近い四つの再循環
領域に導入される。トンネルの臣さと個々のガス再循環
領域の数に従って、より一層多数、または少数の隣接し
た領域を、そのなかに冷却剤を噴射するために利用でき
るが、冷却剤ガスの正味の流れが冷却剤導入の超冷頃域
から反対の方向へ得られることを条件とする。従って、
奇数の再循環領域が提供された場合、冷却剤は、トンネ
ルの中央部の一つの中央領域または奇数の隣接領域に噴
射することができる。冷却を追加することが必要である
か、捷たけ望せれる場合、いつでも作動できる弁で調整
する追加の噴射ノズルを備えると、作動の融通性が増す
。例えば、噴射冷却剤を入れるだめの四つの領域を使用
している図示の実施例において、冷却剤は、領域4と5
のなかへだけ噴射できるが、この場合、領域3と6のな
かの噴射ノズルに供給するラインの弁は閉じられており
、特別の場合に開くことが望捷れる時妬けいつでも開か
れることを条件としている。
液体窒素が好ましい冷却剤であるが、この発明は、液体
二酸化炭麦、液体空気や標準沸点が一刃F(−468C
)以下の他の冷媒のような他の既知の低温冷媒を使用し
7て実施することができる。
二酸化炭麦、液体空気や標準沸点が一刃F(−468C
)以下の他の冷媒のような他の既知の低温冷媒を使用し
7て実施することができる。
この発明のもう一つの重要な有利点は、焼いたノ々イ皮
、ラビオリ、イーストでふくれている生ノ耐ンや低温液
体の直接噴射にさらされると熱衝撃によって損m害を受
ける同様々材料のような食品の冷凍に、この発明の装置
を適用できることである。
、ラビオリ、イーストでふくれている生ノ耐ンや低温液
体の直接噴射にさらされると熱衝撃によって損m害を受
ける同様々材料のような食品の冷凍に、この発明の装置
を適用できることである。
いくつかの冷却領域のなかへ噴射される冷却剤の量の比
率割合は、装置の熱交換特性によるとはいえ、そのなか
へ冷却剤が噴射される中央部は一般原則として冷凍装置
の全長の15乃至30%を占める。
率割合は、装置の熱交換特性によるとはいえ、そのなか
へ冷却剤が噴射される中央部は一般原則として冷凍装置
の全長の15乃至30%を占める。
冷却剤が一領域以上のなから構成される装置においては
、望ましいと分かったのは、冷却剤の主要部分を冷凍用
トンネルの長手方向の中心に最も近い領域のなかへ噴射
することである。従って、第1図に示しだような偶数の
冷却用領域を備えた装置においては、冷却剤の総供給量
の%を領域4と5に等量供給することができ、残りの%
を領域3と6に等素供給することができる。同様に、奇
数の冷却用領域を備えた装置においては、冷却剤の総供
給量の40乃至60係を最も中心の領域のなかへ噴射し
、残りの量の冷却剤をそのような最も中心の領域の各側
部の次の隣接領域のなかへ噴射する。
、望ましいと分かったのは、冷却剤の主要部分を冷凍用
トンネルの長手方向の中心に最も近い領域のなかへ噴射
することである。従って、第1図に示しだような偶数の
冷却用領域を備えた装置においては、冷却剤の総供給量
の%を領域4と5に等量供給することができ、残りの%
を領域3と6に等素供給することができる。同様に、奇
数の冷却用領域を備えた装置においては、冷却剤の総供
給量の40乃至60係を最も中心の領域のなかへ噴射し
、残りの量の冷却剤をそのような最も中心の領域の各側
部の次の隣接領域のなかへ噴射する。
この発明は、以上説明した構成と作用であるので、冷凍
装置の温度は製品入口から超冷領域まで噺進的に冷たく
なり、超冷頭域から1り1品出口までll1fi進的に
暖かくなるという効果をも有する。p、、11伝達率は
、この発明の装置の暖かくなる[I′y1方向領域内で
減するので、食品につり合いがとれる傾向が生じ他の方
法で得られる製品温度よりも均一が製品温度を提供する
という効果も、寸だ、この発明は有する。
装置の温度は製品入口から超冷領域まで噺進的に冷たく
なり、超冷頭域から1り1品出口までll1fi進的に
暖かくなるという効果をも有する。p、、11伝達率は
、この発明の装置の暖かくなる[I′y1方向領域内で
減するので、食品につり合いがとれる傾向が生じ他の方
法で得られる製品温度よりも均一が製品温度を提供する
という効果も、寸だ、この発明は有する。
第1図は、この発明の実施のだめの冷凍装置の略立面図
、第21沼は、この発明の冷凍装置の入口端と出口端の
間の路に宿った隣接処理領域における製品入口端から製
品出口端までの製品温度/?ターンと平均ガス温度を示
す計画温度分布線図、第3図は、第1図に示した冷凍装
置の中央部の明瞭にするため部分的に省略した拡大部分
平面図、第4図は、第3図の線4−4に宿った断面図、
第5図は、第1図の領域1と8のなかのファン構造体の
拡大平面図、第6図は、第5図の線6−6に沿った断面
図である。 10・・・冷凍装置、1]・・・循環ベルト(コンベヤ
ベルト)、12・・・製品積9部、14・・・製品下ろ
し部、15・・・気体再循環用ファン、16・・・モー
タ、加・・・多岐管、22・・・ノズル、田・・・湿度
調整装置、5・・・仕切り、30 、31・・・蒸気集
めチャンバ、35・・・固定子リング、36・・・固定
羽根。
、第21沼は、この発明の冷凍装置の入口端と出口端の
間の路に宿った隣接処理領域における製品入口端から製
品出口端までの製品温度/?ターンと平均ガス温度を示
す計画温度分布線図、第3図は、第1図に示した冷凍装
置の中央部の明瞭にするため部分的に省略した拡大部分
平面図、第4図は、第3図の線4−4に宿った断面図、
第5図は、第1図の領域1と8のなかのファン構造体の
拡大平面図、第6図は、第5図の線6−6に沿った断面
図である。 10・・・冷凍装置、1]・・・循環ベルト(コンベヤ
ベルト)、12・・・製品積9部、14・・・製品下ろ
し部、15・・・気体再循環用ファン、16・・・モー
タ、加・・・多岐管、22・・・ノズル、田・・・湿度
調整装置、5・・・仕切り、30 、31・・・蒸気集
めチャンバ、35・・・固定子リング、36・・・固定
羽根。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)製品が複数の隣接している蒸気再循環冷却領域か
ら成る延伸路を連続的に通過することと、該延伸路の実
質的中央部の該冷却領域の一つ寸たけそれ以上に低温液
体冷媒を導入することから成る製品の冷凍方法において
、咳液体冷媒を製品との接触に先立って膨張により気化
させ、膨張によって形成された蒸気を該中央部の領域内
1で再循環させて該中央部を通過する製品と接触させ、
膣中央部からの蒸気の分割流を生ぜしめて一方の分割流
が該延伸路の製品入口端に向って流れ他方の分割流が該
延伸路の製品出口端に向って流れてそれぞれの分割流が
該延伸路を通過する製品に曙触するようにし、該蒸気を
該複数の冷却領域のそれぞれのなかで個々に再循環させ
ることf特徴とする低温流体の接触による製品の冷凍方
法。 (2)前記蒸気の再循環は、前記領域内において生じて
延伸ドーナツ形となることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 (3)前言e複数の隣接している冷却領域は、その数が
8であり、咳領琥の第4番目及び第5番目に前記液体冷
媒が導入されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 (4) 前記液体冷媒は、前記領域の第3番目及び第6
番目にも導入されることを特徴とする特許請求の範囲第
3頂配裁の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 (5)前記製品は、前記@磯から領域へ、製品の延伸路
の入口から出口へ通過するにつれてその温度が漸進的か
つ連続的に下げられることによって冷凍状態になること
をl特徴とする!11i昨請求の範囲第1項記載の低温
流体の接触による※ソ品の冷凍方法。 (6) 前記延伸路は、その長さの中点に近い区域にお
いて、蒸気温度が設定値に自動的に絣持さ・れており、
該設定値は、前記複数の冷却領域のうちでの最低温度で
あることを特徴とする11♀杵請求の範囲第1fr4配
弛の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 (7)前記設定値は、液体9麦を導入(2て冷媒として
使用して約−1oo〜−250F (約−73〜−15
7℃)の範囲でちることを特徴とする特許請求の範囲第
6項記代の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 (8)前言−荒気温守は、最低温度区1119と延伸路
の製品入口との間のそれぞれの領域内に才?いて漸次的
に高くなっていることを特徴とする特許請求の範囲第6
項記載の低温流体の接触1(よる製品の冷凍方法。 (9)前記蒸気温度は、最低温度区吠と延伸路の製品出
口端との間のそれぞれの領域内においてAflji進的
に高くなっていることを!)キ徴とする特許請求の範囲
第6項記戦の低温流体の接触による製品の冷凍方法。 00)前記低flFn液体冷媒は、該液体を上方に噴射
してその下の製品からはなれた方向に前記領域に導入さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の低温
流体の接触による製品の冷凍方法、(11) 前記蒸気
の西循環は、液体冷媒を導入l−だ一つ寸だけそれ以上
の領域内で生じてドーナツ形となり、該冷媒は該再循環
蒸気の形のなかへ上方へ噴射されることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の低温流体の接触による製品の
冷凍方法。 (12延伸断熱トンネルと、製品を該トンネルの入口か
ら出口寸で複数の熱交換調成を介して該トンネルを1丙
過さぜ乙ためのコンベヤ機構と、低温液体冷媒を該トン
ネルの長手方向中央近くの核領域の少なくとも一つに導
入し液体導入領域内の膣液の膨張による気化を生ぜしめ
る機構と、液体導入領域内における核膨張により形成さ
れた蒸気と該領域内の製品との間の熱交換接触を行なわ
せるだめの蒸気再循環機構と、蒸気の一方がトンネルの
入口に向う方向に流れ蒸気の実質的に同じ他方がトンネ
ルの出口に向って流れ各々の蒸気の流れが該トンネルを
通過する製品と接触する状態で液体導入領域からの蒸気
の分割流を生ぜしめる機構と、該熱交換領域の残りの各
々の領域の中における該各々の領域内の蒸気の再循環を
生ぜしめる何個の手段を備えた機構とから成る低温流体
の接角虫による製品の冷凍装置。 (13)前B己低温液体導入領捜及び前記残りの熱交換
領域内における前記蒸気再循環機構l′l′¥(は、そ
れぞれ、前1コンベア機構の上方に装置されているラジ
アルファンより成ることを特f/、I−する特許請求の
範囲第12項記載、載の低温流体の接触(でよる製品の
冷凍装置。 04)隣接領域内における前記ファンは、反対方向に回
転することを特徴とする特許請求の範囲第13項記載の
低塩流体の接触による製品の冷凍装@。 (1つ 前記複数の熱交換領域は、14191.てぃて
その数が8であり、前記低温液体は該領域の笛4番目及
び第5番目に導入されることを特徴とする特許請求の範
囲第12項記載の低温流体の接触による製品の冷凍装置
。 +16) 前記低温液体は、前記領域の第3番目及び第
6番目にも導入されることを特徴とする特許請求の範囲
第15項記載の低温流体の接触による製品の冷凍装置。 (17) 前記低温液体導入領域は、そのうちの一つが
蒸気温度感知機構を備え、該感知機構は、作動自在に設
置されていてその領域の設定蒸気漏変を維持することを
特徴とする特許請求の範囲第12項記載の低温流体の接
触による製品の冷凍装置。 (国 前記感知機構は、弁作動機構に作動自在に接続し
ていて前記設定蒸気温度を維持するために必要に応じて
前記領域への冷媒の入りを咽整していることを特徴とす
る特許請求の範囲第17項記載の低温流体の接触による
製品の冷凍装置。 σ9 低温液体の前記領域への前記導入機構は、核液体
を前記トンネルの屋根に帛設されているラジアルファン
の水平に回転している羽根の方へ上方向に発射する噴射
ノズルから成ることを特徴とする特許請求の範囲第12
項記載の低温流体の接触による製品の冷凍装置。 OJI 前記低温液体導入領域内と前記残りの熱交換領
域内における前記蒸気再循環機構は、水平面に回転する
複数の羽根を備えたファンからそれぞれ成り、冷凍装置
の製品入口端及び製品出口端における該領域内の該ファ
ンは、回転ファン羽根の終縁に近いファンの外周をとり
囲んでいる羽根付き固定子リングをそれぞれ備えており
、該固定子リングの羽根は、ファンの回転方向と反対の
方向に面している凹面で湾曲していることを特徴とする
特許請求の範囲第12項記載の低渦流体の接触による製
品の冷凍装置。 f2+1 前N1復数の熱交換領域は、前記延伸断熱ト
ンネルノlJimから前記コンベア機構の上のレベルま
で下方に延出している縦方向仕切りによって分離されて
おり、該仕切りは、個々の熱交換領域内の蒸気の再循環
を制限しているが虻も近いトンネル端への方向に蒸気が
次の隣接領域へ一方向に流入できるようになっているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の低温流体
の接触による製品の冷凍装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/521,788 US4475351A (en) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | Dual-flow cryogenic freezer |
| US521788 | 1983-08-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060476A true JPS6060476A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=24078163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59165557A Pending JPS6060476A (ja) | 1983-08-09 | 1984-08-07 | 低温流体の接触による製品の冷凍方法とその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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