(57)【要約】【課題】１ｍｍ未満の凍結物を製造する際に、低温液化ガスと凍結物との分離を安定して行うことができる凍結装置を提供する。【解決手段】凍結装置は、低温液化ガス冷却槽１１と、低温液化ガス冷却槽内で凍結した凍結物Ａを低温液化ガスから分離する固液分離部１２と、固液分離部で分離した低温液化ガスを受ける低温液化ガス貯槽１３と、低温液化ガス貯槽内の低温液化ガスを低温液化ガス冷却槽に循環供給する低温液化ガスポンプ１４とを備えている。固液分離部１２は、断面が半円形に形成され、低温液化ガスを透過し、凍結物を捕捉するメッシュ部２０と、メッシュ部で捕捉した凍結物を搬出するスクリューコンベヤ１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガス冷却槽内の低温液化ガス中に被凍結物を投入して冷却することによって生成した凍結物を固液分離部で低温液化ガスから分離して搬出する凍結装置において、前記固液分離部は、前記低温液化ガスを透過し、前記凍結物を捕捉するメッシュ部と、該メッシュ部で捕捉した凍結物の搬出を行うコンベヤとを備え、前記メッシュ部は、断面が半円形に形成され、前記コンベヤは、断面が半円形に形成された前記メッシュ部の内面に摺接する外径を有するスクリューコンベヤであって、該スクリューコンベヤは、駆動部に接続される駆動軸基端部に設けられた基端側支持部材と、該基端側支持部材に対して軸線方向の複数の棒状支持部材の先端側に設けられた先端側支持部材とによって回転可能に支持され、前記メッシュ部は、前記複数の棒状支持部材の内側に、上方が開口した状態で軸線方向両端が前記基端側支持部材と前記先端側支持部材とによって支持され、メッシュ部の上方に前記低温液化ガス冷却槽に連通して凍結物を含む低温液化ガスを流下させる流下部が設けられ、メッシュ部の下方に前記凍結物を分離した低温液化ガスの受け部が設けられるとともに、前記スクリューコンベヤの端部に、前記メッシュ部で捕捉されてスクリューコンベヤで搬送された前記凍結物を落下させる落下口が設けられていることを特徴とする凍結装置。
【請求項２】
前記メッシュ部は、エッチングメタルスクリーンを複数枚重ねて拡散接合して形成したことを特徴とする請求項１記載の凍結装置。
【請求項３】
前記エッチングメタルスクリーンは、低温液化ガスの流通を妨げない範囲で、積層厚さが０．５〜１．０ｍｍの範囲に形成されていることを特徴とする請求項２記載の凍結装置。
【請求項４】
前記メッシュ部は、金網メッシュと、該金網メッシュを固定する固定部材とで形成され、前記固定部材には、前記低温液化ガスが流通する流通部を有していることを特徴とする請求項１記載の凍結装置。
【請求項５】
前記固液分離部は、前記落下口側が上昇する傾斜を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の凍結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結装置に関し、詳しくは、微細粒子を低温液化ガス中で連続して凍結させて微細凍結粒子を製造する凍結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種小物品を冷却・凍結させる凍結装置として、液体窒素のような低温液化ガス中に凍結対象物を浸漬させ、固液分離装置によって凍結物と低温液化ガスとを分離することが行われている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第１９６５４９７号公報
【特許文献２】特許第４９０９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の凍結装置では、凍結物が１ｍｍ以上であればステンレス鋼製ワイヤからなるメッシュコンベヤが使用でき、強度的にはまったく問題はないが、凍結物が１ｍｍ未満、数十μｍ程度未満になると、細い線径のステンレス金網や金属薄板のエッチングによるスクリーンを使用する必要があり、強度的な問題があった。特に、低温液化ガス温度の低温下では、合成樹脂は使用することができず、金属薄板においても強度が大幅に低下し、短時間で破損して破片が製品凍結物に混入するおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明は、１ｍｍ未満の微細粒子からなる凍結物を安定して製造できる凍結装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の凍結装置は、低温液化ガス冷却槽内の低温液化ガス中に被凍結物を投入して冷却することによって生成した凍結物を固液分離部で低温液化ガスから分離して搬出する凍結装置において、前記固液分離部は、前記低温液化ガスを透過し、前記凍結物を捕捉するメッシュ部と、該メッシュ部で捕捉した凍結物の搬出を行うコンベヤとを備え、前記メッシュ部は、断面が半円形に形成され、前記コンベヤは、断面が半円形に形成された前記メッシュ部の内面に摺接する外径を有するスクリューコンベヤであって、該スクリューコンベヤは、駆動部に接続される駆動軸基端部に設けられた基端側支持部材と、該基端側支持部材に対して軸線方向の複数の棒状支持部材の先端側に設けられた先端側支持部材とによって回転可能に支持され、前記メッシュ部は、前記複数の棒状支持部材の内側に、上方が開口した状態で軸線方向両端が前記基端側支持部材と前記先端側支持部材とによって支持され、メッシュ部の上方に前記低温液化ガス冷却槽に連通して凍結物を含む低温液化ガスを流下させる流下部が設けられ、メッシュ部の下方に前記凍結物を分離した低温液化ガスの受け部が設けられるとともに、前記スクリューコンベヤの端部に、前記メッシュ部で捕捉されてスクリューコンベヤで搬送された前記凍結物を落下させる落下口が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の凍結装置は、前記メッシュ部が、エッチングメタルスクリーンを複数枚重ねて拡散接合して形成したこと、特に、前記エッチングメタルスクリーンは、低温液化ガスの流通を妨げない範囲で、積層厚さが０．５〜１．０ｍｍの範囲に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、前記メッシュ部が、金網メッシュと、該金網メッシュを固定する固定部材とで形成され、前記固定部材には、前記低温液化ガスが流通する流通部を有していることを特徴としている。さらに、前記固液分離部は、前記落下口側が上昇する傾斜を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固液分離部を、凍結物と低温液化ガスとを分離する断面半円形状のメッシュ部と、該メッシュ部の内側に摺接して凍結物を搬送するスクリューコンベヤとで構成したので、１ｍｍ以下の微細な凍結物であっても低温液化ガスから確実に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の凍結装置の第１形態例を示す側面図である。
【図２】同じく固液分離部を示す側面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】本発明の凍結装置における固液分離部の第２形態例を示す側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１乃至図３は、本発明の凍結装置の第１形態例を示している。まず、図１に示すように、本形態例に示す凍結装置は、低温液化ガス冷却槽１１と、該低温液化ガス冷却槽１１内の低温液化ガスによって冷却され、凍結した凍結物Ａを低温液化ガスから分離する固液分離部１２と、該固液分離部１２で凍結物から分離した低温液化ガスを受けるための低温液化ガス貯槽１３と、該低温液化ガス貯槽１３内の低温液化ガスを前記低温液化ガス冷却槽１１に循環供給するための低温液化ガスポンプ１４とを備えている。
【００１２】
前記低温液化ガス冷却槽１１には、凍結対象物を微細な粒状あるいは霧状にして低温液化ガス冷却槽１１内の低温液化ガスに投入する被凍結物投入機１５が設けられ、固液分離部１２には、分離した凍結物Ａを外部に搬出するスクリューコンベヤ１６が設けられている。スクリューコンベヤ１６は、駆動部（図示せず）に接続される基端部側が、基端側支持部材１７に支持されるとともに、先端部が先端側支持部材１８に支持されている。また、基端側支持部材１７及び先端側支持部材１８の外周側には、両支持部材１７，１８を連結するため、スクリュー軸線方向に複数本の連結棒１９が設けられており、円周状に配置された複数の連結棒１９の内周側で、前記両支持部材１７，１８間に、前記固液分離部１２を構成するメッシュ部２０が設けられている。さらに、固液分離部１２の上方には、低温液化ガス冷却槽１１の底面に開口した流下部１１ａが設けられており、固液分離部１２の基端部側には、メッシュ部２０の内面に連続したガイド部材１２ａを介して凍結物を下方に落下させる落下口１２ｂが設けられている。
【００１３】
図２及び図３は、前記凍結装置における固液分離部１２を示している。本形態例に示すメッシュ部２０は、粘度が低い低温液化ガスを透過して被凍結物を捕捉するものであって、このメッシュ部２０は、エッチングメタルスクリーンを複数枚重ねて拡散接合するとともに、断面が半円形の円筒半割状に形成され、上方が開口した状態で配置されている。エッチングメタルスクリーンは、厚さが０．００５〜１．０ｍｍの金属製薄板に薬液やレーザーなどを用いて多数の小通孔を形成したものであって、１枚だけでは強度が弱く、固液分離部で用いることが困難であることから、エッチングメタルスクリーンの厚さや小通孔の径、数などの条件に応じて複数枚を積層して拡散接合することにより、実用十分な強度を得るようにしている。
【００１４】
エッチングメタルスクリーンにおける小通孔の径は、凍結物Ａの粒径に対応して設定できるが、凍結物Ａの粒径の２倍以下で、低温液化ガスが大きな抵抗を受けずに通過する径以上の寸法に設定することが好ましい。例えば、小通孔の径が凍結物Ａの粒径の２倍であっても、複数枚を積層することにより、凍結物Ａによって小通孔が閉塞されることはない。また、エッチングメタルスクリーンにおける金属板の板厚は、小通孔の径の寸法より小さな厚さであることが好ましい。板厚が小通孔の径の寸法より大きいと、低温液化ガスの流通の妨げとなり、板厚が薄すぎると、強度が低下し、必要な強度を得るためには、積層枚数を増加させなければならない。積層枚数は、必要強度が得られれば、任意の枚数を選択でき、低温液化ガスの流通を妨げない範囲で、積層厚さを０．５〜１．０ｍｍの範囲内にすることが好ましい。例えば、大きさが０．１ｍｍの凍結物を得る場合で、小通孔の径が０．２ｍｍ、板厚が０．２ｍｍの場合は、３〜５枚、例えば５枚を積層することにより、所望の固液分離性能を得ながら、所望の強度を得ることができる。
【００１５】
被凍結物投入機１５から低温液化ガス冷却槽１１内の低温液化ガス中に投入されることによって冷却、凍結された凍結物Ａは、低温液化ガスと共に流下部１１ａから固液分離部１２のメッシュ部２０に流下する。メッシュ部２０に捕捉された凍結物Ａは、スクリューコンベヤ１６によって基端部側に搬送され、落下口１２ｂから所定の回収容器内に落下して回収される。また、メッシュ部２０を通過して低温液化ガス貯槽１３に流下した低温液化ガスは、低温液化ガスポンプ１４によって低温液化ガス冷却槽１１に送られて循環する。
【００１６】
このように、形成した凍結装置は、固液分離部に複数枚を積層してエッチングメタルスクリーンを拡散接合したメッシュ部を設けているので、微細な凍結物と低温液化ガスとを確実に分離することができ、小通孔が凍結物によって閉塞されることもない。これにより、１ｍｍ以下の大きさの微細な凍結物を容易かつ確実に安定した状態で連続的に得ることができる。さらに、固液分離部１２の基端部側を僅かに、例えば１〜２０度、好ましくは１〜１０度程度上昇させた傾斜を設けておくことにより、固液分離部１２からの低温液化ガスの流出を確実に防止できる。また、落下口１２ｂを下方に設けて開口させ、固液分離部１２などで蒸発した低温窒素ガスを下方に誘導して流出させることにより、落下口１２ｂからの空気の流入を防止でき、空気中の水分が装置各部に着霜することを回避できるとともに、回収容器に向けて低温ガスを吹き付ける状態になるので、回収した凍結物を低温状態に保つことができる。
【００１７】
図４及び図５は、本発明の凍結装置における固液分離部１２の第２形態例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した凍結装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１８】
本形態例に示すメッシュ部３０は、ステンレス製金網メッシュ３１と、該ステンレス製金網メッシュ３１を固定する固定部材３２とで形成している。前記ステンレス製金網メッシュ３１においても、凍結物Ａを捕捉し、低温液化ガスを通過させるものが用いられ、例えば、メッシュが２００メッシュで、線径が０．０５ｍｍ、開孔率が３６．７６％の金網を使用することができる。
【００１９】
固定部材３２は、ステンレス製金網メッシュ３１の強度不足を補うためのものであって、低温で所定の強度が得られれば、各種材料で形成することができる。本形態例では、金属板、例えばステンレス鋼製板材を断面半円形の半割形状に形成し、下半部には、ステンレス製金網メッシュ３１を通過した低温液化ガスを低温液化ガス貯槽１３に流下させる多数のスリット３３を設けている。また、スリット３３に限らず、適当な大きさ及び形状の通孔を設けた板材を用いてもよく、適当な強度を有する格子状部材や金網を用いてもよい。
【００２０】
このように形成したメッシュ部を固液分離部に使用した凍結装置においても、前記第１形態例と同様に、１ｍｍ以下の大きさの微細な凍結物を容易かつ確実に安定した状態で連続的に得ることができる。
【００２１】
さらに、固液分離部の両形態例において、連結棒１９を、メッシュ部の上部や側部で流下部１１ａからの固液混合流体の流下の妨げにならないような位置に設けることにより、メッシュ部から下方への低温液化ガスの流下の妨げとなることがなくなり、流動性の向上を図れる。また、断面半円形に形成したメッシュ部の開口両端上縁に、上方が拡開した逆ハ字状の鍔部を設けることにより、流下部１１ａから流下した凍結物Ａが低温液化ガス貯槽１３にこぼれ落ちることを確実に防止できる。また、スクリューコンベヤ１２の先端側を低温液化ガス貯槽１３の外部に突出させ、この突出部に落下口１２ｂを設けることもできる。
【００２２】
なお、本発明の凍結装置は、被凍結物の種類や大きさに応じて適宜な構成を採用することができる。また、低温液化ガス、例えば液体窒素に接液する部分の材質は、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト鋼やアルミニウム合金、ＰＴＦＥなどの低温脆性を生じず、耐食性に優れた材料によって形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００２３】
１１…低温液化ガス冷却槽、１１ａ…流下部、１２…固液分離部、１２ａ…ガイド部材、１２ｂ…落下口、１３…低温液化ガス貯槽、１４…低温液化ガスポンプ、１５…被凍結物投入機、１６…スクリューコンベヤ、１７…基端側支持部材、１８…先端側支持部材、１９…連結棒、２０…メッシュ部、３０…メッシュ部、３１…ステンレス製金網メッシュ、３２…固定部材、３３…スリット、Ａ…凍結物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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