(57)【要約】【課題】氷点下で所望の温度に細かく調整することを可能にした冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システムは、氷スラリー製造部１と、氷浴２と、流路３とを備える。氷スラリー製造部１は、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液とを含むシャーベット状の氷スラリーＳを製造する。氷スラリー製造部１は、水溶液の溶質濃度を変更可能な溶質含有率変更部１１を備え、溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより氷スラリーＳの温度を変更する。氷浴２は、氷スラリーＳを貯留する。流路３は、氷スラリー製造部１で製造された氷スラリーＳを氷浴２に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液とを含むシャーベット状の氷スラリーを製造する氷スラリー製造部と、
前記氷スラリーを貯留する氷浴と、
前記氷スラリー製造部で製造された前記氷スラリーを前記氷浴に供給する流路と、
を備え、
前記氷スラリー製造部は、前記溶質含有水溶液の溶質濃度を変更可能な溶質含有率変更部を備え、前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより前記氷スラリーの温度を変更する、
冷却システム。
【請求項２】
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす、
請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記氷浴に貯留された前記氷スラリーの上面上に配置される熱伝導性プレートをさらに備える、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記氷浴は、貯留された前記氷スラリーを排出する排出口を備える、
請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記氷浴に貯留された前記氷スラリーを前記氷スラリー製造部に戻す復路をさらに備える、
請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷点下の温度に調整することが可能な冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学実験や物理実験などの研究において、氷点下の温度を必要とする場合がある。氷点下で生体試料を凍結したり解凍したりするプログラムフリーザが特許文献１に記載されている。このプログラムフリーザは、血小板や骨髄などの生体試料（サンプル）、あるいは食品などを、温度傾斜を一定に保ちながら凍結する。
【０００３】
このプログラムフリーザは、チャンバーと、温度検出手段と、入力手段と、冷却手段と、加熱手段と、温度制御手段とを備えている。温度検出手段は、チャンバー内に納められたサンプルの温度を検出する。入力手段は、サンプルの凍結時及び解凍時の温度傾斜を入力する。冷却手段は、チャンバー内に液体窒素を供給し、チャンバー内の温度を低下させる。加熱手段は、チャンバー内の温度を上昇させるヒーターであり、ヒーターコントローラによって制御される。温度制御手段は、冷却手段と加熱手段とを制御する。
【０００４】
温度制御手段は、温度検出手段から得られたサンプルの温度から温度傾斜を算出し、この温度傾斜と入力手段から得られた温度傾斜とを比較して、これらが一致するように冷却手段と加熱手段とを制御する。温度制御手段は、液体窒素の供給量を増減し、ヒーターコントローラを制御する。温度制御手段は、例えば、−３℃／分の温度傾斜でサンプルを常温から５℃に一旦冷やし、この温度で１０分間ホールドした後、今度は−１℃／分の温度傾斜で−８０℃まで凍結する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−５９５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたチャンバーは、液体窒素が供給され、温度制御されるため、気密性や断熱性などの性能を有していることが要求される。しかし、このようなチャンバーは、大掛かりであり、化学実験や物理実験などの研究において使用することは不向きといえる。
【０００７】
さらに、特許文献１に記載されたプログラムフリーザは、チャンバー内の温度を制御するために、チャンバー内の温度を液体窒素によって低下させる一方で、ヒーターによって昇温させている。したがって、このプログラムフリーザは、エネルギーロスが生じているだけでなく、細かく迅速に温度を制御することが困難である。
【０００８】
本発明は、氷点下で所望の温度に細かく調整することを可能にした冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却システムは、
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液とを含むシャーベット状の氷スラリーを製造する氷スラリー製造部と、
前記氷スラリーを貯留する氷浴と、
前記氷スラリー製造部で製造された前記氷スラリーを前記氷浴に供給する流路と、
を備え、
前記氷スラリー製造部は、前記溶質含有水溶液の溶質濃度を変更可能な溶質含有率変更部を備え、前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより前記氷スラリーの温度を変更する。
【００１０】
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
【００１１】
本発明に係る冷却システムは、前記氷浴に貯留された前記氷スラリーの上面上に配置される熱伝導性プレートをさらに備えていてもよい。
前記氷浴は、貯留された前記氷スラリーを排出する排出口を備える。
本発明に係る冷却システムは、前記氷浴に貯留された前記氷スラリーを前記氷スラリー製造部に戻す復路をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、氷点下で所望の温度に細かく調整することを可能にした冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す概念図である。
【図３】本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の冷却システムの第４の実施形態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の冷却システムの第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す概念図である。
【００１５】
まず、第１の実施形態の冷却システムの概要について説明する。この冷却システムは、例えば、化学実験や物理実験などで試料Ａを冷却するために使用する。図１に示すように、冷却システムは、氷スラリー製造部１と、氷浴２と、流路３とを備えている。
【００１６】
氷スラリー製造部１は、シャーベット状の氷スラリーＳを製造する。氷スラリーＳは、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液とを含む。氷スラリー製造部１は、溶質含有水溶液中の溶質の含有率を変更可能な溶質含有率変更部１１を備える。溶質含有率変更部１１は、溶質の含有率を変更することで、溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより、氷スラリーＳの温度を変更することができる。
【００１７】
氷浴２は、氷スラリーＳを貯留する上面開口の容器である。氷浴２は、貯留された氷スラリーＳが外気によって融解しないように断熱性を有する。氷浴２は、空気層を介在させる二重構造であってもよい。氷浴２は、試料Ａの大きさに応じて、卓上に設置する小型から実験棟内に設置する大型まで種々の大きさのタイプが提供される。流路３は、氷スラリー製造部１で製造された氷スラリーＳを氷浴２に流動させる通路である。流路３は、例えば断熱性を有しているパイプである。したがって、氷浴２には、パイプの貫通穴（採番せず）が形成されている。
【００１８】
以下、氷スラリー製造部１について詳しく説明する。図示しないが、氷スラリー製造部１は、フレークアイス製造装置と貯氷タンクとを備えている。フレークアイス製造装置は、溶質含有水溶液を含む液体（以下「ブライン」と呼ぶ）からハイブリッドアイスを生成し、ハイブリッドアイスからフレークアイスを製造する。貯氷タンクでは、フレークアイスとブラインとが所定の比率で混合され、氷スラリーＳを製造する。
【００１９】
ブラインとは、例えば、塩化ナトリウム水溶液（塩水）や塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコール水溶液などのように、溶質を水のような溶媒中に含有する水溶液であり、凝固点が低いという特長を有している。ハイブリッドアイスは、ブライン中の溶質と溶媒とに分離する時間を与えられる間もなく瞬時に凍結した氷である。本発明において、「氷」とは、フレークアイス製造装置により生成されたハイブリッドアイス又はフレークアイスである。
【００２０】
氷は、以下の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす、溶質含有水溶液を含む液体の氷である。
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
【００２１】
条件（ａ）について説明する。氷は、溶質含有水溶液から生成されるため、凝固点が溶質を含まない真水よりも低下する。そのため、氷は、融解完了時の温度が０℃未満であるという特徴を有する。「融解完了時の温度」とは、フレークアイス製造装置により生成された氷を融点以上の環境下（例えば、室温、大気圧下）に置くことで氷の融解を開始させ、全ての氷が融解して水になった時点におけるその水の温度のことを指す。融解完了時の温度は、０℃未満であれば特に限定されず、溶質の種類、濃度を調整することで適宜変更することができる。
【００２２】
条件（ｂ）について説明する。フレークアイス製造装置により生成された氷は、溶質含有水溶液を含む液体の氷からなるものであるため、融解過程における溶質の溶出速度の変化が少ないという特徴を有する。具体的には、融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％である。「融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率」とは、融解過程の任意の時点での発生する溶質含有水溶液における溶質濃度に対する、融解完了時における溶質含有水溶液の濃度の割合を意味する。「溶質濃度」とは、溶質含有水溶液中の溶質の質量の濃度を意味する。
【００２３】
フレークアイス製造装置により生成された氷における溶質濃度の変化率は、３０％以内であれば特に限定されない。ただし、その変化率が少ない方が、凝固点の低下した溶質含有水溶液の氷の純度が高いこと、つまり、冷却能が高いことを意味する観点から、溶質濃度の変化率は、２５％以内であってもよい。
【００２４】
フレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の種類は、水を溶媒としたときの溶質であれば特に限定されず、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。溶質としては、固体状の溶質、液状の溶質等が挙げられるが、代表的な固体状の溶質としては、塩類（無機塩、有機塩等）が挙げられる。特に、塩類のうち、食塩（ＮａＣｌ）は、凝固点の温度を過度に下げすぎない。また、食塩は、調達が容易な海水に含まれる。また、液状の溶質としては、エチレングリコール等が挙げられる。溶質は１種単独で含まれてもよく、２種以上含まれてもよい。
【００２５】
フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体は、上記の溶質含有水溶液に加え、さらに、油を含む液体であってもよい。そのような液体としては、生乳、水と油を含む産業廃棄物（廃棄乳等）が挙げられる。液体が生乳であった場合、その氷を食したときの官能性が向上する点で好ましい。このように、官能性が向上する理由は、生乳に含まれる油（脂肪）が氷の中に閉じ込められた状態であるからと推測される。なお、フレークアイス製造装置により生成された氷は、上記の溶質含有水溶液を凍結させたもののみから構成してもよい。
【００２６】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷は、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を含む水溶液の氷であってもよい。この場合、フレークアイス製造装置により生成された氷は、一方の溶質含有水溶液の氷と、他方の溶質含有水溶液の氷との混合物であってもよい。かかる場合、例えば、溶質としてエチレングリコールを含む水溶液の氷に、エチレングリコールと凝固点降下度の異なる溶質として食塩を含む水溶液の氷を加えることで、エチレングリコールを含む水溶液の氷の融解を遅らせることができる。
【００２７】
あるいは、フレークアイス製造装置により生成された氷は、２種以上の溶質を同一の水溶液に溶解した水溶液の氷であってもよい。また、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を併用する場合、対象となる溶質を含む水溶液の氷の融点を下げる場合においても有用である。例えば、溶質として食塩を用いる場合に、食塩よりさらに融点を下げることができる溶質（エチレングリコール、塩化カルシウム等）を併用することで、食塩水の氷の融点を下げることができ、例えば、食塩水の氷のみではなしえない−３０℃近辺での温度を実現できる。凝固点降下度の異なる２種以上の溶質の比率は、目的に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷は、真水の凝固点以下の温度で安定な状態が続くため、すなわち、分離しない状態を長く持続させることができる。そのため、フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体が、上記の溶質含有水溶液に加え、さらに、油を含む液体であった場合、この油が均一な状態が長持ちし、つまり、分離しない状態を長く持続させることができる。
【００２９】
フレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の濃度は特に限定されず、溶質の種類、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。例えば、溶質として食塩を用いた場合は、溶質含有水溶液の凝固点をより下げて、高い冷却能を得ることができる点で、食塩の濃度は０．５％（ｗ／ｖ）以上であることが好ましい。
【００３０】
フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体がさらに油を含む場合、液体中の水と油との比率は、特に限定されず、例えば、１：９９〜９９：１の範囲で適宜選択してもよい。
【００３１】
ここで、フレークアイス製造装置の概要について説明する。図示しないが、フレークアイス製造装置は、ブラインを急速冷凍することで薄氷状のハイブリッドアイスを生成する製氷部と、この製氷部にブラインを注出する噴射部と、薄氷状のハイブリッドアイスを製氷部から掻き落とすブレードとを備えている。
【００３２】
製氷部は、筒状の竪型ドラムであったり、鉛直姿勢のプレートであったり、形態を問わない。竪型ドラムの内周面やプレートの表面の温度は、−２０℃〜−２５℃に冷却される。竪型ドラムやプレートを構成する部材としては、熱伝導率が高い銅や銅合金が採用される。竪型ドラムや金属プレートの表面は、耐摩耗性の金属、例えばクロムによってメッキされている。
【００３３】
噴射部は、ブラインを製氷部に間歇的に噴射する。ブラインは、製氷部で瞬間的にハイブリッドアイスに生成される。ブレードが氷を製氷部から掻き落とすことで、フレークアイスが製造される。フレークアイスは、製氷部の直下に配備された貯氷タンク内に落下する。なお、ハイブリッドアイスとフレークアイスとを合わせて以下、「氷」とも記載する。
【００３４】
貯氷タンクには、ブライン貯留タンクに貯留されたブラインも供給される。貯氷タンク内では、フレークアイス製造装置で製造されたフレークアイスと、ブライン貯留タンクから供給されたブラインとが所定の比率で混合される。このようにして、貯氷タンク内でシャーベット状の氷スラリーＳが製造される。
【００３５】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳは、上記の氷の他の成分を含んでもよく、例えば、上記の氷以外に水を含むことで、氷と水との混合物により構成してもよい。例えば、氷に含まれる溶質と同一の溶質を含有する水をさらに含む場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度は近い方が好ましい。その理由は、以下のとおりである。
【００３６】
氷の溶質濃度が水の溶質濃度より高い場合、氷の温度が水の飽和凍結点より低いため、溶質濃度が低い水を混合した直後に水分が凍結する。一方、氷の溶質濃度が水の溶質濃度より低い場合、氷の飽和凍結点よりも水の飽和凍結点のほうが低いため氷が融解し、氷と水との混合物からなる氷スラリーＳの温度が低下する。つまり、氷と水との混合物の状態（氷スラリーＳの状態）を変動させないようにするためには、上述のとおり、混合する氷と水の溶質濃度を同程度とすることが好ましい。また、氷と水との混合物の状態である場合、水は、上記氷が融解してなるものであってもよく、別途調製したものであってもよいが、上記氷が融解してなるものであることが好ましい。
【００３７】
具体的には、フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳを氷と水との混合物により構成する場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が、７５：２５〜２０：８０であることがより好ましく、５０：５０であることが最も好ましい。特に、溶質として食塩を用いる場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が上記範囲内にあることが好ましい。氷スラリーＳが塩水を凍結させた氷から製造される場合は、塩分濃度が１３．６〜２３．１％とされる。
【００３８】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳは、さらに、上記のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体を含有することが好ましい。しかしながら、フレークアイス製造装置により生成された氷は、上記のように冷却能が高いため、熱伝導率の高い固体による短時間の冷却能力を得つつ、長時間の冷却も可能としている点で有用である。
【００３９】
フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体としては、例えば、金属（アルミニウム、銀、銅、金、ジュラルミン、アンチモン、カドミウム、亜鉛、すず、ビスマス、タングステン、チタン、鉄、鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ニオブ、クロム、コバルト、イリジウム、パラジウム）、合金（鋼（炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、クロムニッケル鋼、ケイ素鋼、タングステン鋼、マンガン鋼等）、ニッケルクロム合金、アルミ青銅、砲金、黄銅、マンガニン、洋銀、コンスタンタン、はんだ、アルメル、クロメル、モネルメタル、白金イリジウム等）、ケイ素、炭素、セラミックス（アルミナセラミックス、フォルステライトセラミックス、ステアタイトセラミックス等）、大理石、レンガ（マグネシアレンガ、コルハルトレンガ等）等であって、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有するものが挙げられる。
【００４０】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体は、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがより好ましく、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ  Ｋ以上）の固体であることがさらに好ましく、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがより一層好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が４００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることが特に好ましい。
【００４１】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳが、上記氷より高い熱伝導率を有する固体を含有する場合、上記のとおり、多くの固体を含んでも長時間の冷却に適しており、例えば、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体の質量／氷スラリーＳに含まれるフレークアイス製造装置により生成された氷の質量（又は氷スラリーＳに含まれる本発明の氷と溶質含有水溶液を含む液体との合計質量）は、１／１０００００以上であってもよい。
【００４２】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳに含有される上記固体は、どのような形状であってもよいが、粒子状であることが好ましい。また、上記固体は、フレークアイス製造装置により生成された氷の内部に含まれた形態で含まれていてもよく、氷の外部に含まれた形態で含まれていてもよいが、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が冷却対象物に直接接しやすくなるため、冷却能が高くなる。このことから、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が好ましい。
【００４３】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳが上記固体を含有する場合、フレークアイス製造装置により氷を生成した後に上記固体と混合してもよく、あるいは、あらかじめ原料となる水に混合した状態で、フレークアイス製造装置によって氷を生成してもよい。
【００４４】
ここで、第１の実施形態の冷却システムの使用方法について説明する。図１に示すように、氷スラリー製造部１で製造された氷スラリーＳは、流路３によって氷浴２へ流動する。氷スラリー製造部１で製造された氷スラリーＳは、溶質含有率変更部１１が食塩などの溶質の濃度を変更したり、エチレングリコールなどの溶質を併用したりすることにより、任意の温度、換言すれば細かく調整された所定の温度に冷却されている。
【００４５】
所定の温度の氷スラリーＳは、氷浴２に貯留される。この氷スラリーＳ内に試料Ａが浸漬されることで、試料Ａが実験される。別の試料Ａを実験するときは、溶質含有率変更部１１によって、その実験に適した温度に製造された氷スラリーＳが氷浴２に貯留される。したがって、この冷却システムは、細かく温度調整された氷スラリーＳが氷浴２に貯留されることで、試料Ａを的確に実験することができる。
【００４６】
次に、冷却システムの第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す概念図である。第２の実施形態において第１の実施形態と同じ部位は、同じ符号を付して、重複した説明をしない。
【００４７】
第２の実施形態の冷却システムは、第１の実施形態の冷却システムに熱伝導性プレート（以下、主として「プレート」という。）４をさらに備えるものである。プレート４は、氷浴２の上側の開口部から氷浴２内に入れ込まれ、氷浴２に貯留された氷スラリーＳの上面上に配置される。プレート４は、熱伝導性を有することから、氷スラリーＳの温度がプレート４の表面に伝熱される。プレート４は、銅や銅合金、銀などの熱伝導率が大きな金属で成形される。プレート４は、氷浴２に貯留された氷スラリーＳを外気から遮断するため、断熱材のように作用し、氷スラリーＳが昇温しないようにすることができる。
【００４８】
プレート４は、氷スラリーＳの上面に接触する本体部４１と、本体部４１の外周縁で上向きに突出した縁部４２とを備えている。プレート４が氷浴２の上側の開口部から氷浴２内に入れやすいように、プレート４の外径（プレート４が円盤の場合）が氷浴２の内径（氷浴２が有底筒状の場合）よりもわずかに小さくされる。プレート４の本体部４１は、板状であっても、網状であってもよい。プレート４は、氷スラリーＳの上面上に浮上してもよいし、氷浴２の底面から立設された複数本の支柱（図示せず）に支えられてもよいし、氷浴２の内周面に突設した鍔部（図示せず）上に支えられてもよい。さらに、プレート４の本体部４１は、浮力を有するように中空部が設けられることで、氷スラリーＳよりも比重が大きくても、氷スラリーＳの上面上に浮上するようにすることができる。
【００４９】
第２の実施形態の冷却システムにおいても、氷スラリー製造部１によって前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより、所定の温度に細かく調整されて製造された氷スラリーＳが氷浴２に貯留される。この氷スラリーＳの上面上にプレート４が載せられる。プレート４は、氷スラリーＳの上面上に浮上し、氷スラリーＳと同じ又はほぼ同じ温度に冷却される。このプレート４上に試料Ａが置かれる。試料Ａは、プレート４を介して氷スラリーＳによって冷却される。試料Ａが小さく、転がるような形状であっても、縁部４２によって、氷スラリーＳ内に落下しない。
【００５０】
次に、冷却システムの第３の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す概念図である。第３の実施形態において第１の実施形態と同じ部位は、同じ符号を付して、重複した説明をしない。
【００５１】
第３の実施形態の冷却システムは、第１の実施形態の冷却システムに排出口５及び復路６の少なくともいずれか一方を備えている。排出口５は、氷浴２の底側に取り付けられるパイプである。復路６の途中には、必要時のみ氷浴２内の氷スラリーＳを排出するための開閉弁（図示せず）が取り付けられている。
【００５２】
復路６は、氷浴２に貯留された氷スラリーＳを氷スラリー製造部１に戻すパイプである。復路６の途中には、必要時のみ氷浴２内の氷スラリーＳを氷スラリー製造部１に戻すための開閉弁（図示せず）が取り付けられている。復路６は、図示したように、氷浴２の上側に接続されるだけでなく、底側に接続されてもよい。
【００５３】
第３の実施形態の冷却システムは、氷浴２に貯留された氷スラリーＳが、例えば試料Ａによって汚染されると、排出口５から氷スラリーＳを排出する。あるいは、氷浴２に貯留された氷スラリーＳを短時間に昇温又は降温したいときは、氷浴２に貯留された氷スラリーＳを排出口５から排出し、前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより、新たな所定の温度の氷スラリーＳを氷スラリー製造部１から流入する。
【００５４】
氷浴２に貯留された氷スラリーＳが汚染されず、時間をかけて昇温又は降温したいときは、氷浴２に貯留された氷スラリーＳを復路６から氷スラリー製造部１へ戻す。氷スラリー製造部１では、所定の温度の氷スラリーＳを製造し、流路３から氷浴２に流入する。したがって、氷スラリーＳは、再利用可能に循環する。
【００５５】
なお、第３の実施形態であっても、第２の実施形態のようにプレート４を備えていてもよい。
【００５６】
次に、冷却システムの第４の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、本発明の冷却システムの第４の実施形態を示す概念図である。第４の実施形態において第１の実施形態と同じ部位は、同じ符号を付して、重複した説明をしない。
【００５７】
第４の実施形態の冷却システムは、氷スラリー製造部１の本体部（採番せず）と別体に備えられた溶質含有率変更部１１と、この溶質含有率変更部１１と氷スラリー製造部１の本体部とを連通するパイプのような流路７とを備えている。
【００５８】
溶質含有率変更部１１は、溶質含有水溶液（ブライン）の溶質を所定の濃度で貯留したカートリッジである。例えば、溶質含有率変更部１１が塩化カルシウム水溶液（３０％水溶液）を貯留すると、フレークアイス製造装置は、−５５℃のフレークアイスを製造する。溶質含有率変更部１１がエチレングリコール水溶液（７０％水溶液）を貯留すると、フレークアイス製造装置は、−６０°のフレークアイスを製造する。溶質含有水溶液の濃度が異なる溶質含有率変更部１１が交換されることで、さらに、複数のカートリッジ状の溶質含有率変更部１１が組み合わされることで、前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより所望の温度に細かく設定された氷スラリーＳを容易に氷浴２に貯留することができる。
【００５９】
第４の実施形態の冷却システムにおいても、氷浴２に貯留された氷スラリーＳによって試料Ａを冷却する。第４の実施形態の冷却システムにおいても、第２の実施形態で説明したプレート４を備えてもよいし、第３の実施形態で説明した。排出口５及び復路６の少なくともいずれか一方を備えてもよい。
【００６０】
以上、本発明の第１ないし第４の実施形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施形態や変形例も含むものである。また本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記の実施形態の組み合わせを施してもよい。
【００６１】
第１ないし第４の実施形態の流路３は、氷浴２に接続されるパイプとした。しかし、流路３は、氷浴２の上面から注入されるチューブや樋形状としてもよい。この場合は、氷浴２は氷スラリー製造部１から容易に切り離し、異なる実験室などに設置することができる。
【００６２】
第１ないし第４の実施形態の氷浴２は、１台の場合について説明した。しかし、氷浴２は、複数台が備えられるようにしてもよい。この場合は、各氷浴２が氷スラリー製造部１から異なる温度の氷スラリーＳが貯留されてもよいし、同じ温度の氷スラリーＳが貯留されてもよい。
【００６３】
以上まとめると、本発明が適用される冷却システムは、
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液とを含むシャーベット状の氷スラリーを製造する氷スラリー製造部１と、
前記氷スラリーＳを貯留する氷浴２と、
前記氷スラリー製造部１で製造された前記氷スラリーＳを前記氷浴２に供給する流路３と、
を備え、
前記氷スラリー製造部１は、前記溶質含有水溶液の溶質濃度を変更可能な溶質含有率変更部１１を備え、前記溶質含有水溶液の凝固点を変更することにより氷スラリーＳの温度を変更する。
【００６４】
この冷却システムは、氷スラリー製造部１が水溶液の溶質濃度を変更可能な溶質含有率変更部１１を備え、氷スラリーＳの温度を変更することにより、所定の温度に冷却された、換言すれば、細かく調整された氷スラリーＳを氷浴２に貯留することができる。冷却システムは、氷スラリーＳを使用して試料Ａを実験することができる。
【００６５】
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
【００６６】
この冷却システムは、氷が上記（ａ）（ｂ）の両条件を満たすことにより、凝固点が低下した水溶液を含む氷を製造することができる。
【００６７】
前記氷浴２に貯留された前記氷スラリーＳの上面上に配置される熱伝導性プレート４をさらに備える。
この冷却システムは、プレート４上に試料Ａを載せて試験することができる。
【００６８】
前記氷浴２は、貯留された前記氷スラリーＳを排出する排出口５を備える。
この冷却システムは、氷浴２に備えられた排出口５から氷スラリーＳを排出し、新たな氷スラリーＳを氷浴２に貯留しやすくすることができる。
【００６９】
前記氷浴２に貯留された前記氷スラリーＳを前記氷スラリー製造部１に戻す復路６をさらに備える。
この冷却システムは、氷浴２に貯留された氷スラリーＳが袋によって氷スラリー製造部１に戻されることで、氷スラリーＳは、循環し、再利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１……氷スラリー製造部
２……氷浴
３……流路
４……プレート
５……排出口
６……復路
Ａ……試料
Ｓ……氷スラリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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