(57)【要約】      （修正有）【課題】オゾンガスを氷中に閉じ込めてオゾン氷、特に高濃度のオゾン氷とする製造装置及びオゾン氷を製造する方法装置を提供する。【解決手段】給水装置、給水装置から補給されるオゾン水製造装置、オゾン水オゾン水製造装機から給水されるタンク、タンクから供給されるオゾン氷製造装置、オゾン氷製造装置は圧力が加えられる機構を有する製氷部を有して加圧状態のオゾン水を冷却する冷凍装置を有しており、且つ、オゾン氷製造装置の製氷部には製氷されたオゾン氷を取り外すための押出部材を設けたオゾン氷製造機械を構成する。【選択図】図１
2006207953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水装置、該給水装置から補給されるオゾン水製造装置、該オゾン水製造装置から給水されるタンク、該タンクから供給されるオゾン氷製造装置、該オゾン氷製造装置は圧力が加えられる機構を有する製氷部を有し、該加圧状態のオゾン水を冷却する冷凍装置を有しているオゾン氷製造機械
【請求項２】
前記オゾン氷製造装置の製氷部には製氷されたオゾン氷を取り外すための押出部材が設けられる請求項１記載のオゾン氷製造機械
【請求項３】
前記オゾン氷製造装置の製氷部には、冷凍機の熱ガスが送られるようにした請求項１または２記載のオゾン氷製造機械
【請求項４】
前記オゾン氷製造機を複数としてオゾン水製造装置からオゾン水を交互に供給するサイクルとし氷生成を連続させる請求項１記載のオゾン氷製造機械
【請求項５】
前記オゾン水発生装置において、高濃度オゾン水を生成するため、タンク、冷却器、オゾン発生装置、タンクを順次循環する管路を形成し、更には圧縮機を設けてオゾン水発生装置、タンク内へ圧力を加える請求項１又は４記載のオゾン氷製造機械
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン氷の製造機械、特に高濃度のオゾン氷の製造機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年食品業界では、食中毒、異物混入等の事故は頻発する傾向にあり、その生鮮食品の鮮度維持及び安全の確保は緊急の課題となっている。
そこで、オゾンによる殺菌・脱臭が利用が関心を呼んでおり、そして、オゾンの殺菌力・消臭力の作用効果は、又作用後も無害であることは既に知られており、殺菌等を必要とする分野では使用されて来た。
しかしながら、オゾンガスは気体であるために、その使用は制限されており、高濃度を１時間以上もたせることはできない。例え、部屋をオゾンガスで充満させ殺菌できたとしても、その部屋の部材を腐食させたりして、優れた効果があるのにも拘わらず、現実的にはその使用は難しかった。又、オゾンガスは分解して酸素となり易いで、保存が難しいという問題があった。一方水に溶かして殺菌することも行われてきたが、水には溶解しても１時間以内しかもたないという問題点があった。
【０００３】
更に、オゾンを氷に閉じ込めることができた場合には、オゾンを携帯できる利点があったが、その問題点は、その閉じ込めに関し装置が複雑であったり、手間が掛かり製造の工程に難点があった。
【特許文献１】特公平８−２７１１１号公報
【特許文献２】特開２０００−３９２３９号公報
【特許文献３】特開平１０−２６７４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、オゾンガスを氷中に閉じ込めてオゾン氷とする製造装置及びオゾン氷を製造する方法装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、従来はできなかったオゾンガスを氷に閉じ込める製造機械が得られることとなり、特に高濃度のオゾンが含まれるオゾン氷が得られる構成とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のオゾン氷の製造装置及び方法は、従来はできなかったオゾンガスを氷に閉じ込める製造装置及び製造方法が得られることとなり、特に高濃度のオゾンが含まれるものが得られることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のオゾン氷の製造機械について実施の最良の形態が以下に詳細に説明される。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明装置の１実施例の断面図であって、オゾン水発生装置（２）、オゾン氷製造装置（１）、タンク（３）、冷凍装置（５）等が示される。
【０００９】
以下順次オゾン製造装置について説明する。
水道水が、オゾン水発生装置（２）へ弁（２０）を通過して補給される。オゾン発生装置（２）でオゾンの生成は、空気中から取得した酸素に無声放電を行い発生させるものであるが、それ自体は、市販されているものであり、その詳細は、本発明の要部ではないので省略される。
【００１０】
オゾン水発生装置（２）は、タンク（３）とつながっており、水は弁（２０）の開閉により供給される。水は、タンク（３）から管路（２００）からポンプ（２１）により、オゾン水発生装置（２）へ送られる。管路（２００）の途中には、冷却器（２２）を設けることも出来る。該冷却器（２２）は、オゾン氷製造装置（１）の冷却用の冷凍装置５から分岐して行うことが可能である。しかし、別の冷凍装置により実施することも可能である。
オゾン水発生装置（２）で生成されたオゾン水は、管路（２１１）を経てタンク（３）へ送られる。又、圧縮機（４）を設けておき、オゾン水発生装置（２）へ加圧し、又タンク（３）にも加圧することで、ヘンリーの法則により高濃度のオゾン水を生成することも出来る。
【００１１】
更に、オゾン水発生装置（２）から管路（２１１）を経てオゾン水が形成されたタンク（３）より、更に管路（２００）より再びオゾン水発生装置（２）へ循環させることで、もっと高濃度のオゾン水を生成することができる。これに加えて、圧縮機（４）による加圧と管路（２００）の冷却器（２２）が機能すれば、更に高濃度のオゾン水が生成することが可能となることが理解される。
このように本発明のオゾン発生装置を含むオゾン水製造装置が詳細に説明された。
【００１２】
こうして製造されたオゾン水は該タンク（３）からオゾン氷製造装置（１）、（１）に管路（２０１）より導かれる。
【００１３】
又、オゾン水製造装置（２）は、更に、高濃度のオゾン氷を製造する必要がある場合には、循環させる事により、本来のオゾン水製造装置よりもっと高濃度を得られる方法が得られることが見出される。
【００１４】
更に、運転の方法について詳述すれば、通常では、オゾン水発生装置は、製造したオゾン水を一過性、一方向でしか使用しないのでオゾン水発生装置から出た直後のオゾン濃度が使用する時の最大濃度である。しかし、従来のオゾン水製造装置に比べてオゾン水の濃度を高める事が出来た構成は、図１中オゾン水発生装置（２）、水タンク（３）と冷却器（２２）、ポンプ（２1）、をつなぐ循環経路である。先に述べたように原料水の給水弁（２０）により水タンクに給水する。給水量はフロートセンサー（３０１）により検知し満水停止する。この水は、最初清水であり下方のポンプ（２１）により冷却器（２２）を通過してオゾン水発生装置（２）へ送水され、ここで通過後にオゾンが添加されるが、ワンパスでの濃度は一定レベルに留まる。出た水はタンク（３）へ戻り再度循環される。
なお、該センサー（３０１）は、その他電子的なセンサーが利用できるのは勿論である。
【００１５】
また本実施例では、本方式のオゾン氷製造装置（１）は、２管群以上の構成となるユニットとして説明してあるので、一つの管群の製氷が終了するまでに所定の時間を必要とする。ここに着目して一旦のタンク（３）から一方の管群へ給水を終えると、次の製氷給水までに数十分程度の時間が空くこととなる。この時間に上述のタンク（３）−冷却器（２２）−オゾン発生装置（２）−タンク（３）と循環を行うと、途中の冷却と再循環によって、ワンパス時の約数倍の濃度が得られる事となり、製造に遊びがなく効率の良い製造が可能となる。
圧縮機（４）は、オゾン水製造装置では内臓しているものもあるので、これを利用しても良い。又、給水位置は、弁（２５）側でなくて、オゾン発生装置（２）側に設けることもできる。
なお、上記実施例では、２管群以上としたが、１巻群であっても製氷できることは勿論である、
【００１６】
製氷装置（１）は、図１、図４、図５に示すように、氷を生成する複数の筒状の製氷管（１０）（１０）とこれに水を注入しフタをする開閉蓋（１２１）が下側にある。開閉蓋（１２１）には、製氷管（１０）に注水する為の注水チューブ（１２０）が連結されている。
製氷管（１０）は、断面円筒状であれば強度があるので好ましいが、その他強度があれば、角状であっても構わない。
注水チューブ（１２０）は、開閉蓋（１２１）のヒンジ部（１２２）に注水のため連結されており、ヒンジ部（１２２）の軸内が流路として、図に示すように、注水チューブ（１２３）から、注水口（１２４）を経て、製氷管（１０）（１０）内へ注水するように構成することができる。
【００１７】
開閉板（１２１）は、図４の（２）に示されるようにヒンジ部（１２２）の軸を中心にリンク（Ｂ）部を介して電動シリンダー（１２）の上下動により開閉させられる。製氷管（１０）の下方は開閉板（１２１）を閉じた時に密封しなければならない為、適宜Ｏ−リングなどを使用して適宜シールされる。
【００１８】
また、電動シリンダー（１２）は、製氷管（１０）内部に高圧がかかる為、開閉板（１２１）が閉じた際圧力に負けて漏れ出さない様にする必要がある為、空気シリンダーなど内部機構でロック出来ない方式のものは使用しない。
【００１９】
水または、生成された氷（１００）を氷を取り出す時は、ロッド（１１）にて下方に押し出す部材が設けられる。複数のロッド（１１）（１１）は、図１に示されるように、連結板（１１０）によって一体的に連結されており、該連結板（１１０）は、エアーシリンダー（１１１）によって、氷を押し出す時には同時に作用する。エアーシリンダー（１１１）で連結板（１１０）を上下方向に動作させる。ここで生成した氷は生成した段階では非常に強力な凍結結合力、膨張力、で管内面に圧着しており、そのまま押し出そうとすると管そのものが破損してしまう。そこで凍結を解除する為に、冷凍装置（５）による圧縮工程で発生するホットガスを管外面に流入させて表面を溶解して脱氷させることで行うことも出来る。
【００２０】
この場合、凍結解除速度が複数の管で異なる為、ここに強制的に伸縮する電動シリンダーを用いる事はよりエアーシリンダー（１１１）がよい。その為、エアーシリンダー（１１１）により全体に予圧をかけておき、全ての凍結解除が終了した段階で全体を押し出す構造とする。
【００２１】
次に、製氷管（１０）の構造について説明する。図２示されるように製氷管（１０）（１０）は、上下の管板に挟まれている。上方は上部の管板（１０５）にて押さえ、且つ中心を通るロッド（１１）が貫通し、管内の気密はロッド周囲のＯ−リング（１０３）にて行っている。
【００２２】
下方は、開閉板（１２１）にて気密を保たれる。ロッド（１１）は、図２の（２）に示すように、中空パイプ構造であり、通気路（１００）が設けられており、上方は大気に連通している。
製氷管（１１）は、その内部を高圧にする為に、特殊な弁からなる機構を組み合わせている。すなわち製氷管（１０）内に水を注水加圧する場合、チューブ（１２０）より給水されるが、通水経路はヒンジ部（１２２）の軸内に組み込まれた通水口から注水チューブ（１２３）を経て、開閉板（１２１）の図３の（２）の下端に示される螺子孔（１２４）へ連結されて、複数の製氷管（１０）へ分岐される。又、オゾン水の給水は、この他、製氷管（１０）の管壁等からも行うことは出来る
【００２３】
下方の開閉板（１２１）は閉じられた状態で、さらにロッド（１１）は上部へ移動し管内へ空間を確保される。この時ロッド（１１）下端の氷押し出し部（１０２）の周囲には、隙間（１０１）が設けられており、注水された水によって排除された空気は上方へと抜けるが、管内部は密封部（１０３）でＯ−リングにて密封されている為に逃げ場がなく注水によって圧縮される。この時最初から全空間が圧縮されれば、略１Ｍｐａ以上の圧力となるので避けられる。図４の（１）に示すように、最初（４）の位置から略（３）の位置までは無負荷で注水し（３）の位置から略（２）の位置（空間全体の約半分）までを加圧出来るようにするのが最良である（略０．５Ｍｐａ以上を保つ為）。
【００２４】
オゾン濃度を高めるには、ヘンリーの法則で明らかな様に、ある程度高圧である方が効果的である。試験の結果０．５Ｍｐａ以上であると大体この濃度の率も頭打ちとなりそれ以上圧力を加えても、それ以上高率で濃度を上昇させられない事が分かっている。
上記のごとく、タイミングよく略（３）の位置にて加圧を開始する為に、ロッド（１１）の図示の部分に小孔（１０４）を開け、製氷管（１１）内の空気をここから大気へと逃がす。
【００２５】
動作方法は以下の様になる。図３の拡大図（通気）の位置では、管内空気は通気孔（１０４）が遮断されている。次に、図３の（２）の位置まで、ロッド（１１）を上げて、通気させた状態で図５の（１）の略（３）の位置まで注水する。そして、その位置を電気的センサーにより検知し、ロッド（１１）を図３の（２）の位置（密封）まで上昇させて密封させると、通気孔（１０４）は大気部に位置して製氷管（１１）内の空気は密閉される。そのまま、図３の（２）の注水口（１２４）から注水すれば、以降は加圧されながら所定の図２の（２）の位置まで水位は上昇する。この位置で停止させる理由は、水が凍結する場合、約１割体積膨張するのでこの（２）−（１）間で膨張分を緩衝させる目的である。このまま冷凍機により急速凍結を開始して所定の時間により製氷を完了する。
このようにして製氷することができるが、更に製氷能力を高めるためには、製氷管（１０）の管壁からの距離が冷凍時間に対しオゾンの分解を防止するために考慮されなくてはならない。実験の結果では数十ｍｍ以下が好ましいのがわかった。
【００２６】
製氷完了後は、直ちに下部開閉板（１２１）を開として、同時に冷凍装置（５）より冷媒入口管（１２）へ、または出口管（１３）よりホットガスを流入させ管外側より加熱を開始する。加熱開始から数十秒後には製氷管と氷との固着が解消されてあらかじめ上方より押さえつけられていた（Ａ）ロッド（１１）の先端部から全ての製氷外面が融けた時点で下方外部に押し出されるのが理解される。
【００２７】
冷凍装置（５）部分についての冷却、加熱の説明をする（図１）。
製氷開始で電磁弁（５３）が開となり、冷凍機（５）の液出口（５００）から冷媒液が送られオゾン製氷機（１）へと向かう。膨張弁（５１）で液は減圧され蒸発し冷凍力を発揮し製氷を開始する。蒸発冷媒は水からエネルギーを奪い冷媒出口（１３）からヘッダーを通過して冷凍装置（５）へ吸引される。この状態で連続運転して製氷を続行する。所定の時間が経過し製氷が完了するとホットガス弁（５３）が開き吸入弁（５４）が閉じ、高圧のホットガスが製氷管中に流入し、そのガスの凝縮液化によって温熱を管壁に与える。これにより脱氷が進行する。
【００２８】
図１の様に右側製氷管（１０）群と左側製氷管（１０）群とに分離しているのは、上記説明の様に１台の冷凍装置で行えば、凍結運転とホットガス流入運転を一つの蒸発機（製氷管群）にて同時に行えないので、蒸発機を複数として冷凍サイクルを行うことになる。
【００２９】
要は、両製氷管（１０）（１０）を両方で同時に製氷運転を行い、機外にその吸熱を排出する製氷運転サイクルと、その後、いずれかの側を脱氷させる脱氷運転サイクルこの時は、片側は製氷運転を行い、もう一方に高温ガスを流入させる。この二つのサイクルはヒートポンプシステムでは比較的容易に行えるからである。これを応用して連続製氷運転を行うことができる。この運転によって外部から温水、電気ヒーターなどの余分なエネルギーを必要とせず脱氷運転が出来る。本例ではおよそ十数分おきにいずれか一方で脱氷運転を行う。
なお、両方で同時に製氷運転を行い、製氷が終了後、両方を脱氷運転させる事は冷凍サイクルが逆サイクルとなるので製氷機では容易に出来ない。
【００３０】
図４に示されるように、片側の製氷運転終了後、下部の開閉板（１２１）は（Ａ）点によって左右とも開かれるが、ホットガスは片方にしか流さず、もう一方は製氷運転を続行しているが、管内に強固に固着しているので下部開閉板が全開となっても両方とも出てしまう事は無い。
【００３１】
今回の説明は最小機種を想定しており、（Ｌ、Ｒ側）で相互脱氷式としているが、大型装置とする場合、（Ｌ、Ｒ側）を一つのブロックとし、これらの複数配置でそれぞれを（Ｌ、Ｒ側）または、３系統、４系統として一つのブロックごとに脱氷運転をさせるシステムを構築することもできる（図に示す。）
【００３２】
このように、オゾン発生装置（２）で生成されたオゾン水は、オゾン製造装置（１）に送られ製氷管（１０）内へ送り込まれる。
この時、製氷管（１０）内は、ロッド（１１）が上方にあって、管内には空間が形成されている。この位置は、図２の（１）でみて、該管内は大気と連通している。
この状態から通水を開始し、図４の（１）のほぼ中間の位置３で、ロッド（１１）を密封位置まで上昇させ、以後通水を続行させると圧力を加わりながら、同位置２で通水を止める。
これは、水が凍る時の膨張を考慮したものである。
次に、冷凍装置（５）から冷媒が製氷管（１０）の周囲を冷やすと加圧下でオゾン氷が出来ることになり、そしてオゾン氷の取り出しのために、冷凍装置（５）から熱ガスが冷媒の代わりに冷媒口（１２）へ送られてきて、氷が落下し易いようにする。そして、後は、ロッド（１１）が製氷管（１０）内を押し進んできて、氷を押し出すことになる。
【００３３】
高濃度のオゾン氷を生成する場合については、前記したような循環系を形成することでオゾン製造装置（１）へ高濃度オゾン水を送り込むことで得ることが出来、従って高濃度のオゾン氷が得られることになる。この高濃度オゾン氷は、オゾンガスを長い時間発生することが可能とする。
更には、本発明は、図６に示されるように、左右の製氷管を１ユニットとして多数のユニットの組み合わせで大量のオゾン氷を一括して生産することもできる。
【００３４】
以上のように、本発明は、上記実施例をもって説明してきたが、本実施例に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内で当業者が種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のオゾン製造装置の一実施例を示す
【図２】本発明のオゾン製造装置のオゾン氷の製造管の詳細を示す
【図３】図２に示すロッド部分の拡大図を示す。
【図４】製造管（１０）（１０）を左右に配置した状態の詳細を示す
【図５】上記製氷管の下端の開閉板が開かれた状態を示す。
【図６】複数の製氷管群による多量生産の状況を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１    オゾン製造装置
２    オゾン発生装置
３    タンク
４    圧縮機
５    冷凍装置
【図１】
2006207953.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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