(57)【要約】【課題】  装置自体の構成を更に簡素化することによって小型化・低コスト化を図りつつ、濃縮液の濃縮率及び回収率の更なる向上が図られた凍結濃縮装置、及び当該凍結濃縮装置に好適な氷圧搾ヘッドを提供する。【解決手段】  本発明は基体３１に放射状に配設された複数の氷圧搾通路３２を備える氷圧搾ヘッド３０であって、氷圧搾通路３２の内側壁３３が、氷圧搾通路３２の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられ、内側壁３３の下端部側が回動ピン３４によって軸支され、内側壁３３の上端部側が、付勢手段によって外側方向に付勢され、複数の氷圧搾通路３２の外側壁がスクリーン３６で形成され、複数の氷圧搾通路３２の外側に、氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部３７を備えることを特徴とする。また、本発明の凍結濃縮装置１０は、製氷部１２と、上記の氷圧搾ヘッド３０とを含んで成る。【選択図】  図２
2018157810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体に放射状に配設された複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドであって、
前記氷圧搾通路の内側壁が、前記氷圧搾通路の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられ、
前記内側壁の下端部側が回動ピンによって軸支され、
前記内側壁の上端部側が、付勢手段によって外側方向に付勢され、
前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、
前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする氷圧搾ヘッド。
【請求項２】
基体の外周壁に沿って形成された一又は複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドであって、
前記基体の外周壁が前記氷圧搾通路の内側壁をなし、
前記氷圧搾通路の上方を覆って圧搾コマが配設され、
前記圧搾コマの下端部が、前記内側壁の上端部から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなし、
前記圧搾コマが、付勢手段によって下側方向に付勢され、
前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、
前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする氷圧搾ヘッド。
【請求項３】
非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、
少なくとも製氷部と、
前記製氷部の上方に配設され、基体に放射状に配設された複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドと、
を含んで成り、
前記製氷部が、前記非濃縮液が投入される製氷筒と、該製氷筒内に配設されるオーガと、前記製氷筒に巻装される冷却パイプとを含んで構成され、
前記氷圧搾ヘッドが備える前記氷圧搾通路の内側壁が、前記氷圧搾通路の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられ、
前記内側壁の下端部側が回動ピンによって軸支され、
前記内側壁の上端部側が、付勢手段によって外側方向に付勢され、
前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、
前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる濃縮液を回収するための回収部を備えることを特徴とする凍結濃縮装置。
【請求項４】
非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、
少なくとも製氷部と、
前記製氷部の上方に配設され、基体の外周壁に沿って形成された一又は複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドと、
を含んで成り、
前記製氷部が、前記非濃縮液が投入される製氷筒と、該製氷筒内に配設されるオーガと、前記製氷筒に巻装される冷却パイプとを含んで構成され、
前記氷圧搾ヘッドが備える前記基体の外周壁が前記氷圧搾通路の内側壁をなし、
前記氷圧搾通路の上方を覆って圧搾コマが配設され、
前記圧搾コマの下端部が、前記内側壁の上端部から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなし、
前記圧搾コマが、付勢手段によって下側方向に付勢され、
前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、
前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする凍結濃縮装置。
【請求項５】
前記製氷部及び前記回収部と導通する水位計を備え、該水位計に投入された非濃縮液の水位と、凍結濃縮後の濃縮液の水位との変化によって、該濃縮液の濃度を測定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の凍結濃縮装置。
【請求項６】
前記オーガが備える螺旋刃の下方側を面取りすることによって、該螺旋刃の刃厚を薄くしたことを特徴とする請求項３から請求項５の何れかに記載の凍結濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜や果物の搾汁、出汁、牛乳などの非濃縮液を凍結濃縮するための凍結濃縮装置に好適な氷圧搾ヘッド及び当該氷圧搾ヘッドを備えた凍結濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非濃縮液を濃縮する方法としては、真空濃縮法や煮沸濃縮法、凍結濃縮法などがある。その中でも非濃縮液に対して加熱処理を行わない凍結濃縮法は、含有成分や風味の劣化、芳香成分の散逸などを抑制することができるため、風味や芳香を重視する食品関連の濃縮法として好ましい。
【０００３】
そこで、本願出願人は、凍結濃縮法に好適な凍結濃縮装置として、簡単な構造で小型化でき、しかも成分を変化させることなく濃縮率を高めることができる凍結濃縮装置を先に開示している（特許文献１参照。）。特許文献１に開示した凍結濃縮装置は、非濃縮液から氷粒子と濃縮液とから成る氷スラリーを製造する製氷機と、前記製氷機から排出される前記氷スラリーが移送される遠心分離機と、前記遠心分離機によって前記氷スラリーから分離された濃縮液を貯蔵する貯蔵タンクと、前記非濃縮液及び前記濃縮液の濃度を計測する濃度計測器とを含んで構成され、前記遠心分離機が、水平方向に配設された回転軸に連結されたバスケットと、該バスケットを収容し、該バスケットの外側に移送される濃縮液を回収するケーシングとを含んで構成され、前記遠心分離機へ移送された前記氷粒子の製氷量を、前記濃度計測器で計測した前記濃縮液の濃度によって予測することを特徴とする。
【０００４】
上記の構成を備える特許文献１に係る凍結濃縮装置によると、装置自体が主に製氷機と、遠心分離機と、濃縮液の貯蔵タンクと、濃度計測器とで構成されるため、装置構成を非常に簡素化することができ、凍結濃縮装置の小型化・低コスト化を図りつつ濃縮率の更なる向上を図ることができる。
【０００５】
また、当該凍結濃縮装置に係る遠心分離機を横型のものとすることによって、濃縮率の向上及び濃縮液の回収率の向上を図ることができる。さらに、氷粒子の製氷量を、濃度計測器で計測した濃縮液の濃度によって予測することによって、別途センサ類を設けずとも氷粒子の排出制御を行うことができ、低コストで凍結濃縮の全自動化を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１９４３９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示した凍結濃縮装置は、従来の凍結濃縮装置に比べて装置構成が簡素化され、凍結濃縮装置の小型化・低コスト化、そして濃縮率の向上も図られている。しかしながら、更に装置構成を簡素化して小型化・低コスト化を図りつつ、濃縮率及び濃縮液の回収率を向上した凍結濃縮装置が求められている。
【０００８】
そこで本願発明者らは、上記の問題点に鑑み、装置自体の構成を更に簡素化することによって小型化・低コスト化を図りつつ、濃縮液の濃縮率及び回収率の更なる向上が図られた凍結濃縮装置、及び当該凍結濃縮装置に好適な氷圧搾ヘッドを提供するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったのである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明は基体に放射状に配設された複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドであって、前記氷圧搾通路の内側壁が、前記氷圧搾通路の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられ、前記内側壁の下端部側が回動ピンによって軸支され、前記内側壁の上端部側が、付勢手段によって外側方向に付勢され、前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は基体の外周壁に沿って形成された一又は複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドであって、前記基体の外周壁が前記氷圧搾通路の内側壁をなし、前記氷圧搾通路の上方を覆って圧搾コマが配設され、前記圧搾コマの下端部が、前記内側壁の上端部から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなし、前記圧搾コマが、付勢手段によって下側方向に付勢され、前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、少なくとも製氷部と、前記製氷部の上方に配設され、基体に放射状に配設された複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドと、を含んで成り、前記製氷部が、前記非濃縮液が投入される製氷筒と、該製氷筒内に配設されるオーガと、前記製氷筒に巻装される冷却パイプとを含んで構成され、前記氷圧搾ヘッドが備える前記氷圧搾通路の内側壁が、前記氷圧搾通路の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられ、前記内側壁の下端部側が回動ピンによって軸支され、前記内側壁の上端部側が、付勢手段によって外側方向に付勢され、前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる濃縮液を回収するための回収部を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、少なくとも製氷部と、前記製氷部の上方に配設され、基体の外周壁に沿って形成された一又は複数の氷圧搾通路を備え、該氷圧搾通路の下方から上方へ氷粒子が送り込まれる氷圧搾ヘッドと、を含んで成り、前記製氷部が、前記非濃縮液が投入される製氷筒と、該製氷筒内に配設されるオーガと、前記製氷筒に巻装される冷却パイプとを含んで構成され、前記氷圧搾ヘッドが備える前記基体の外周壁が前記氷圧搾通路の内側壁をなし、前記氷圧搾通路の上方を覆って圧搾コマが配設され、前記圧搾コマの下端部が、前記内側壁の上端部から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなし、前記圧搾コマが、付勢手段によって下側方向に付勢され、前記複数の氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、前記複数の氷圧搾通路の外側に、前記氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の凍結濃縮装置において、前記製氷部及び前記回収部と導通する水位計を備え、該水位計に投入された非濃縮液の水位と、凍結濃縮後の濃縮液の水位との変化によって、該濃縮液の濃度を測定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の凍結濃縮装置において、前記オーガが備える螺旋刃の下方側を面取りすることによって、該螺旋刃の刃厚を薄くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の氷圧搾ヘッドの一の態様によると、特に氷圧搾通路の内側壁が氷圧搾通路の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられると共に、内側壁の下端部側が回動ピンによって軸支され、内側壁の上端部側が付勢手段によって外側方向に付勢されているため、氷圧搾通路を通過する氷粒子に一定の圧縮力を作用させることができる。従って、氷粒子の性状に違いがあっても、一様に圧縮された均質の氷片を得ることができる。
【００１６】
また、当該氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、氷圧搾通路の外側には氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えている。従って、氷粒子が氷圧搾通路を通過する際に内側壁によって圧搾されて氷粒子に含まれる液体がスクリーンを介して氷圧搾通路の外側に排出され、回収部によって当該液体を回収することができるため、余分な液体を含んでいない純度の高い氷片を得ることができる。更には、氷粒子に含まれる液体成分を効率よく回収することができると共に、回収率の向上を図ることもできる。
【００１７】
また、本発明の氷圧搾ヘッドの他の態様によると、特に氷圧搾通路の内側壁が基体の外周壁で形成され、氷圧搾通路の上方を覆って圧搾コマが配設され、圧搾コマの下端部が、内側壁の上端部から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなし、圧搾コマが付勢手段によって下側方向に付勢されているため、上記の一の態様と同様に、氷圧搾通路を通過する氷粒子に一定の圧縮力を作用させることができる。従って、氷粒子の性状に違いがあっても、一様に圧縮された均質の氷片を得ることができる。
【００１８】
更に、本発明の氷圧搾ヘッドの他の態様においても、当該氷圧搾通路の外側壁がスクリーンで形成され、氷圧搾通路の外側には氷粒子に含まれる液体を回収するための回収部を備えている。従って、氷粒子が氷圧搾通路を通過する際に圧搾コマによって圧搾されて氷粒子に含まれる液体がスクリーンを介して氷圧搾通路の外側に排出され、回収部によって当該液体を回収することができるため、余分な液体を含んでいない純度の高い氷片を得ることができる。また、氷粒子に含まれる液体成分を効率よく回収することができると共に、回収率の向上を図ることもできる。
【００１９】
そして、本発明の凍結濃縮装置によると、装置自体が主に製氷部と上記の氷圧搾ヘッドとを含んで構成されているため、装置構成を非常に簡素化することができ、凍結濃縮装置の一層の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の凍結濃縮装置に上記の氷圧搾ヘッドを適用することによって、濃縮率の更なる向上及び濃縮液の回収率の向上を図ることができる。
【００２１】
更に、本発明の凍結濃縮装置において、製氷部及び氷圧搾ヘッドが備える回収部と導通する水位計を備え、当該水位計に投入された非濃縮液の水位の変化によって濃縮液の濃度を測定することによって、他のセンサ等を使用した場合に生じる測定値のばらつきの問題もなく、低コスト化も図られる。
【００２２】
また、本発明の凍結濃縮装置において、オーガが備える螺旋刃の下方側を面取りすることによって、当該螺旋刃の刃厚を薄くすることができるため、製氷筒の内壁面に着氷した氷粒子との摩擦を軽減することができ、トルク過多による駆動モータの停止といった問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る凍結濃縮装置の全体構成を示す概略正面図である。
【図２】図１に示した凍結濃縮装置に係る製氷部及び氷圧搾ヘッドの縦方向断面図である。
【図３】図１に示した凍結濃縮装置に係る氷圧搾ヘッドの概略説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】図３に示した氷圧搾ヘッドによる氷粒子の圧搾状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る凍結濃縮装置の全体構成を示す概略正面図である。
【図６】図５に示した凍結濃縮装置に係る製氷部及び氷圧搾ヘッドの縦方向断面図である。
【図７】図６に示した氷圧搾ヘッドによる氷粒子の圧搾状態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の凍結濃縮装置の制御方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の凍結濃縮装置及び当該凍結濃縮装置に好適な氷圧搾ヘッドの実施形態について、図面に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施形態に係る凍結濃縮装置１０の全体構成を示す概略正面図、図２は図１に示した凍結濃縮装置１０に係る製氷部１２及び氷圧搾ヘッド３０の縦方向断面図、図３は図１に示した凍結濃縮装置１０に係る氷圧搾ヘッド３０の概略説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は底面図である。
【００２５】
これら図１〜図３に示すように、本実施形態の凍結濃縮装置１０は、非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、少なくとも製氷部１２と、製氷部１２の上方に配設される氷圧搾ヘッド３０とを含んで成る。
【００２６】
非濃縮液としては、野菜や果物の搾汁、出汁、牛乳など水分を含む液体であればその種類は特に限定されない。
【００２７】
製氷部１２は、図２に示すように、非濃縮液が投入される製氷筒１３と、製氷筒１３内に配設されるオーガ１４と、製氷筒１３に巻装される蒸発器１５とを含んで構成されている。製氷筒１３内に投入された非濃縮液に含まれる水分は、製氷筒１３の内壁面に氷粒子となって着氷し、オーガ１４が備える螺旋刃１６によって削り取られながら上方へと送られる。オーガ１４を回転駆動するための駆動力は、図１に示すように、駆動モータＭの出力軸に取り付けられたプーリＰ１と、オーガ１４の回転軸１７に取り付けられたプーリＰ２とをタイミングベルトＢで繋ぐことによって伝達される。
【００２８】
蒸発器１５には、製氷筒１３を冷却するための冷媒が循環供給される。蒸発器１５に供給される冷媒の循環経路は特に限定されず、公知の冷媒循環供給手段が適用できる。本実施形態では、図１に示すように、蒸発器１５によって製氷筒１３を冷却した冷媒は、蒸発器１５から冷媒管路２０によって冷凍機Ｒへ送られる。冷凍機Ｒへ送られた冷媒は、冷凍機Ｒが備える圧縮機、凝縮器及び膨張弁を経て、冷媒管路２１によって再び蒸発器１５へ供給されることとなる。なお、図１中、符号Ｃはサーモチラーであって、本実施形態において、冷凍機Ｒが備える凝縮器に連結され、循環液の冷却機能を備える。
【００２９】
そして、本実施形態の凍結濃縮装置１０に係る製氷部１２の上方には、氷圧搾ヘッド３０が配設されている。この氷圧搾ヘッド３０は、基体３１に放射状に配設された複数の氷圧搾通路３２を備え、氷圧搾通路３２の下方から上方へと、製氷部１２が備えるオーガ１４によって氷粒子が送り込まれる。
【００３０】
本実施形態に係る氷圧搾ヘッド３０は、図２及び図３に示すように、氷圧搾ヘッド３０が備える氷圧搾通路３２の内側壁３３が、氷圧搾通路３２の下方から上方へ向かって斜め外側方向に傾斜した状態で設けられている。そして、内側壁３３の下端部側が回動ピン３４によって軸支され、内側壁３３の上端部側が付勢手段（本実施形態ではバネ３５）によって外側方向に付勢されている。
【００３１】
更に、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド３０では、複数の氷圧搾通路３２の外側壁がスクリーン３６で形成され、複数の氷圧搾通路３２の外側に、氷粒子に含まれる濃縮液を回収するための回収部３７を備えている。なお、回収部３７には排出口３８を備え、回収部３７で回収された濃縮液が回収容器等に回収されることとなる。
【００３２】
ここで、氷圧搾ヘッド３０による氷粒子の圧搾状態について詳述する。図４は、氷圧搾ヘッド３０における氷粒子の圧搾状態を示した一部拡大断面図である。まず、同図（ａ）に示すように、製氷部１２の運転開始時には、氷圧搾通路３２の内側壁３３の上端部側がバネ３５によって外側方向に付勢され、氷圧搾通路３２を塞いだ状態となっている。
【００３３】
製氷部１２の運転を開始して非濃縮液の凍結濃縮を開始すると、製氷筒１３内に投入された非濃縮液に含まれる水分が氷粒子となって製氷筒１３の内壁面に着氷し、氷粒子はオーガ１４によって削り取られながら製氷筒１３の上方へと押し上げられて、図４（ｂ）に示すように、氷圧搾通路３２内へ押し込まれる。氷圧搾通路３２に押し込まれた氷粒子は、バネ３５で付勢されている内側壁３３によってスクリーン３６側へ圧縮される。このとき、氷粒子に含まれる濃縮液は外側壁であるスクリーン３６を介して回収部３７側へ排出される。
【００３４】
一方、氷粒子はオーガ１４による押圧力と内側壁３３による圧縮力とによって強固に結着して氷片となり、オーガ１４による氷片の押圧力が内側壁３３による圧縮力に勝り始めると、内側壁３３は回動ピン３４を軸心として内側方向に回動し始める。最終的には、図４（ｃ）に示すように、氷片は氷圧搾ヘッド３０の上方に配設された貯氷部２２へ排出されることとなる。
【００３５】
そして、上記一連の作業を継続していく過程で、氷粒子が水分を多く含んで軟らかくなり、内側壁３３の圧縮力がオーガ１４による押圧力に勝り始めると、内側壁３３は回動ピン３４を軸心として外側方向に回動し始め、氷粒子に含まれる濃縮液が多く、氷粒子が軟らかくなると、図４（ｄ）に示すように、再び氷圧搾通路３２を内側壁３３が塞ぐこととなる。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド３０によると、氷粒子が氷圧搾通路３２を通過する際に内側壁３３によって圧搾され、氷粒子に含まれる濃縮液がスクリーン３６を介して氷圧搾通路３２の外側に排出され、回収部３７によって濃縮液を回収することができ、余分な濃縮液を含んでいない純度の高い氷片を得ることができる。
【００３７】
特に、非濃縮液を凍結濃縮する際、濃度によって製氷部１２で生成される氷粒子の硬さにばらつきが有り、通常のオーガ式製氷機が備える氷圧縮部では均質な硬度の氷片を得ることが困難である。つまり、非濃縮液が低濃度の段階では得られる氷粒子が硬く、濃縮液の濃度が高濃度になってくると、得られる氷粒子は軟らかくなる。そこで、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド３０によると、内側壁３３による圧縮力が付勢手段によって可変式となっているため、氷粒子の硬さに合わせた最適な圧縮力を作用させることができる。
【００３８】
また、氷粒子が圧縮される外側壁をスクリーン３６で形成することによって、氷粒子に含まれる濃縮液を効率よく回収することができると共に、回収率の向上も図られる。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態に係る凍結濃縮装置１０、及びこの凍結濃縮装置１０に好適な氷圧搾ヘッド３０について詳述したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されるものではない。
【００４０】
本発明の凍結濃縮装置及び当該凍結濃縮装置に好適な氷圧搾ヘッドの他の実施形態について、図面に基づいて詳述する。図５は本発明の他の実施形態に係る凍結濃縮装置１１の全体構成を示す概略正面図、図６は図５に示した凍結濃縮装置１１に係る製氷部１２及び氷圧搾ヘッド４０の縦方向断面図である。なお、本実施形態の凍結濃縮装置１１及び凍結濃縮装置１１が備える氷圧搾ヘッド４０が備える各構成物品等に付された符号が、上記の実施形態に係る凍結濃縮装置１０及び凍結濃縮装置１０が備える氷圧搾ヘッド３０に付された符号と同じ場合は、同一の物品、或いは同様の機能を果たす物品であるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
これら図５及び図６に示すように、本実施形態の凍結濃縮装置１１も非濃縮液を凍結濃縮して濃縮液を得るための凍結濃縮装置であって、少なくとも製氷部１２と、製氷部１２の上方に配設される氷圧搾ヘッド４０とを含んで成る。
【００４２】
製氷部１２は、図６に示すように、非濃縮液が投入される製氷筒１３と、製氷筒１３内に配設されるオーガ１４ａと、製氷筒１３に巻装される蒸発器１５とを含んで構成されている。製氷筒１３内に投入された非濃縮液に含まれる水分は、製氷筒１３の内壁面に氷粒子となって着氷し、オーガ１４ａが備える螺旋刃１６ａによって削り取られながら上方へと送られる。オーガ１４ａを回転駆動するための駆動力は、図５に示すように、オーガ１４ａの回転軸１７ａに駆動モータＭが直結されることによって伝達される。
【００４３】
蒸発器１５には、製氷筒１３を冷却するための冷媒が循環供給される。蒸発器１５に供給される冷媒の循環経路は特に限定されず、公知の冷媒循環供給手段が適用できる。本実施形態では、図５に示すように、蒸発器１５によって製氷筒１３を冷却した冷媒は、蒸発器１５から冷媒管路（不図示）によってコンデンシングユニットＣＵへ送られる。コンデンシングユニットＣＵへ送られた冷媒は、コンデンシングユニットＣＵが備える圧縮機、凝縮器等を経て、冷媒管路（不図示）によって再び蒸発器１５へ供給されることとなる。
【００４４】
そして、本実施形態の凍結濃縮装置１１に係る製氷部１２の上方には、氷圧搾ヘッド４０が配設されている。この氷圧搾ヘッド４０は、基体４１の外周壁に沿って形成された一の氷圧搾通路４２を備え、氷圧搾通路４２の下方から上方へと、製氷部１２が備えるオーガ１４ａによって氷粒子が送り込まれる。なお、本実施形態では基体４１の外周壁に沿って円筒状をなす一の氷圧搾通路４２が形成されているが、この氷圧搾通路４２を基体４１の外周壁から放射状に配設される複数の隔壁で仕切ることによって、基体４１の外周壁に沿って複数の氷圧搾通路４２が形成されてもよい。
【００４５】
本実施形態に係る氷圧搾ヘッド４０は、図６に示すように、氷圧搾ヘッド４０が備える基体４１の外周壁が氷圧搾通路４２の内側壁４３をなし、氷圧搾通路４２の上方を覆って圧搾コマ４４が配設されている。この圧搾コマ４４によって、円筒状をなす基体４１の外周壁に沿って形成された氷圧搾通路４２を一度に塞ぐことが可能となっている。
【００４６】
また、この圧搾コマ４４の下側部４４ａは、内側壁４３の上端部４３ａから上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなしている。
【００４７】
そして、この圧搾コマ４４は、付勢手段（本実施形態では複数のバネ４５）よって下側方向に付勢されている。なお、各バネ４５の上方にはバネ４５による圧力を調整するためのナット４６が配設されており、各バネ４５を別々に調整することが可能となっている。
【００４８】
更に、この圧搾コマ４４は、上記の付勢手段（本実施形態では複数のバネ４５）と共に、オーガ１４ａの回転軸１７ａに取り付けられている。つまり、オーガ１４ａの回転と共に、付勢手段によって下側方向に付勢されている圧搾コマ４４も回転する。
【００４９】
更に、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド４０においても、氷圧搾通路４２の外側壁がスクリーン３６で形成され、氷圧搾通路４２の外側に、氷粒子に含まれる濃縮液を回収するための回収部３７を備えている。なお、回収部３７には排出口３８を備え、回収部３７で回収された濃縮液が回収容器等に回収されることとなる。
【００５０】
ここで、氷圧搾ヘッド４０による氷粒子の圧搾状態について詳述する。図７は、氷圧搾ヘッド４０における氷粒子の圧搾状態を示した一部拡大断面図である。まず、図６に示すように、製氷部１２の運転開始時には、氷圧搾通路４２の上方に配設された圧搾コマ４４がバネ４５によって下側方向に付勢され、氷圧搾通路４２を塞いだ状態となっている。
【００５１】
製氷部１２の運転を開始して非濃縮液の凍結濃縮を開始すると、製氷筒１３内に投入された非濃縮液に含まれる水分が氷粒子となって製氷筒１３の内壁面に着氷し、氷粒子は回転するオーガ１４ａによって削り取られながら製氷筒１３の上方へと押し上げられて、図７（ａ）に示すように、氷圧搾通路４２内へ押し込まれる。氷圧搾通路４２に押し込まれた氷粒子は、バネ４５で付勢されている圧搾コマ４４によって上方からも加圧される。このとき、氷粒子に含まれる濃縮液は外側壁であるスクリーン３６を介して回収部３７側へ排出される。なお、付勢手段を備える圧搾コマ４４はオーガ１４ａの回転軸１７ａに取り付けられており、オーガ１４ａと共に回転するため、氷粒子への圧力はオーガ１４ａと圧搾コマ４４との間で作用し、回転軸１７ａの軸受へのスラスト荷重は軽減されることとなる。
【００５２】
一方、氷粒子はオーガ１４ａによる押圧力と圧搾コマ４４による圧縮力とによって強固に結着して氷片となり、オーガ１４ａによる氷片の押圧力が圧搾コマ４４による圧縮力に勝り始めると、図７（ｂ）に示すように、圧搾コマ４４は上側方向に移動し始める。最終的には、図７（ｃ）に示すように、氷片は氷圧搾ヘッド４０の上方に配設された貯氷部２２へ排出されることとなる。このとき、圧搾コマ４４の下側部４４ａが、内側壁４３の上端部４３ａから上方へ向かって斜め外側方向に傾斜したテーパー状をなしているため、氷片をスムーズに貯氷部２２へ排出することが可能となる。
【００５３】
そして、上記一連の作業を継続していく過程で、氷粒子が水分を多く含んで軟らかくなり、圧搾コマ４４の圧縮力がオーガ１４ａによる押圧力に勝り始めると、圧搾コマ４４はバネ４５によって下側方向に移動し始め、氷粒子に含まれる濃縮液が多く、氷粒子が軟らかくなると、図７（ａ）に示すように、再び氷圧搾通路４２を圧搾コマ４４が塞ぐこととなる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド４０によると、氷粒子が氷圧搾通路４２を通過する際に圧搾コマ４４によって圧搾され、氷粒子に含まれる濃縮液がスクリーン３６を介して氷圧搾通路４２の外側に排出され、回収部３７によって濃縮液を回収することができ、余分な濃縮液を含んでいない純度の高い氷片を得ることができる。
【００５５】
特に、非濃縮液を凍結濃縮する際、濃度によって製氷部１２で生成される氷粒子の硬さにばらつきが有り、通常のオーガ式製氷機が備える氷圧縮部では均質な硬度の氷片を得ることが困難である。つまり、非濃縮液が低濃度の段階では得られる氷粒子が硬く、濃縮液の濃度が高濃度になってくると、得られる氷粒子は軟らかくなる。そこで、本実施形態に係る氷圧搾ヘッド４０によると、圧搾コマ４４自体は一つであるが、その上方に配設した付勢手段を複数のバネ４５で構成することによって、圧搾コマ４４の下側方向への圧縮力を調整することができるため、氷圧搾通路４２を通過する氷粒子の硬さに合わせた最適な圧縮力を作用させることができる。
【００５６】
また、氷粒子が圧縮される外側壁をスクリーン３６で形成することによって、氷粒子に含まれる濃縮液を効率よく回収することができると共に、回収率の向上も図られる。
【００５７】
以上、本発明の他の実施形態に係る凍結濃縮装置１１、及びこの凍結濃縮装置１１に適用した氷圧搾ヘッド４０について詳述したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されるものではない。
【００５８】
例えば、上記実施形態に係るオーガ１４ａにおいて、このオーガ１４ａが備える螺旋刃１６ａの下方側を面取りすることによって、螺旋刃１６ａの刃厚を薄くすることが好ましい。具体的には、図７（ａ）に示すように、螺旋刃１６ａの下方側を面取り角度α°（α°＝２５〜４５°）で面取りすることによって、図２に示したオーガ１４に係る螺旋刃１６に比べて、製氷筒１３の内壁面に着氷した氷粒子との摩擦を軽減することができ、駆動モータＭの小型化、トルク過多による駆動モータＭの停止といった問題を解消することができる。なお、このオーガ１４ａは上記実施形態に係る凍結濃縮装置１０にも当然に適用できる。或いは、凍結濃縮装置１０が備えるオーガ１４に係る螺旋刃１６の下方側を面取り角度α°で面取りすることによって、製氷筒１３の内壁面に着氷した氷粒子との摩擦を軽減することができ、トルク過多による駆動モータＭの停止、タイミングベルトＢの損傷といった問題を解消することができる。
【００５９】
また、各実施形態に係るオーガ１４とオーガ１４ａとを比較した場合、各オーガ１４、１４ａが備える螺旋刃１６、１６ａのピッチが異なっているが、オーガ１４ａに係る螺旋刃１６ａのピッチのように螺旋刃のピッチを細かくすることによって、螺旋刃１６ａ間の溝部分の氷粒子充填率が向上し、氷圧搾通路４２に押し込まれた氷粒子がオーガ１４ａ側に逆戻りしてしまうことを防止できる点で特に好ましい。また、螺旋刃のピッチを細かくすることによって、螺旋刃のねじれ角が大きくなるため、回転方向のトルクが減少し、駆動モータＭの小型化が図られる。
【００６０】
更に、ねじれ角が大きくなることによって、圧搾コマ４４に押し付けるスラスト荷重を増すことができ、より高圧力で氷粒子を圧縮し、氷粒子からの濃縮液の回収率向上が図られる。
【００６１】
また、本発明の凍結濃縮装置において、非濃縮液の濃縮率（濃度）は、既存の濃度計や屈折計等を使用して計測することができるが、例えば、水位計を使用することによって、濃縮液の濃度を測定することも可能である。
【００６２】
図１に示すように、上記実施形態の凍結濃縮装置１０において、製氷部１２及び回収部３７と導通する水位計２３が配設されている。より具体的には、水位計２３と製氷部１２の下部に備える供給口１８とが供給管２４を介して導通し、回収部３７の排出口３８と水位計２３とが回収管２５を介して導通している。そして、この水位計２３に凍結濃縮開始時に投入された非濃縮液の水位と、凍結濃縮後の濃縮液の水位との変化によって、濃縮液の濃度を測定するものである。このような水位計２３による濃縮液の濃度測定を行うことによって、他のセンサ等を使用した場合に生じる測定値のばらつきの問題もなく、水位計２３は濃度計や屈折計等に比べて安価であるため、凍結濃縮装置自体の低コスト化も図られる。
【００６３】
以下に、水位計２３を備えた本実施形態の凍結濃縮装置１０による非濃縮液の凍結濃縮方法について、図８に示すフロー図に沿って説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１において、濃縮すべき非濃縮液（原液）を水位計２３に投入し、非濃縮液の初期水位（ＷＬＩＮＩ）［ｃｍ］を測定する。
【００６５】
次に、ステップＳ２において、非濃縮液の必要水位（ＷＬＭＩＮ）［ｃｍ］、冷凍機Ｒの運転遅延時間（Ｔ１）［秒］、冷凍機Ｒの停止遅延時間（Ｔ２）［秒］及び駆動モータＭ（オーガ１４）停止遅延時間（Ｔ３）［秒］を設定する。なお、「必要水位」とは、製氷部１２において蒸発器１５による熱交換が十分に行われ、液バックが起こらないようにするために必要な非濃縮液の水位である。
【００６６】
ステップＳ２で上記の設定が完了すると、ステップＳ３において、目標倍率の入力を求められるので、ステップＳ４で濃縮液の目標倍率（ＭＧＯＡＬ）［倍］を入力する。
【００６７】
ステップＳ５において、非濃縮液の初期水位（ＷＬＩＮＩ）［ｃｍ］から非濃縮液量（原液量）［ｌ］を換算し、ステップＳ６において、非濃縮液量（原液量）［ｌ］を目標倍率（ＭＧＯＡＬ）［倍］で割ることによって濃縮液量［ｌ］を算出する。
【００６８】
そして、ステップＳ７において、濃縮液量［ｌ］から到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］を換算し、ステップＳ８において、この到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］と必要水位（ＷＬＭＩＮ）［ｃｍ］とを比較する。
【００６９】
ステップＳ８において、到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］≧必要水位（ＷＬＭＩＮ）［ｃｍ］の場合には、ステップＳ９において凍結濃縮運転を開始するか否かを求められ、ステップＳ１０において運転開始を選択する場合には、ステップＳ１１で運転開始ボタンを押すことによって非濃縮液の凍結濃縮運転が開始する。なお、ステップＳ１０において、何らかの事情によって運転開始を選択しない場合には、ステップＳ１４で戻るボタンを押すことによってステップＳ３に戻ることとなる。
【００７０】
また、ステップＳ８において、到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］＜必要水位（ＷＬＭＩＮ）［ｃｍ］の場合には、ステップＳ１２において「目標倍率に達するには原液量が足りません」と表示され、ステップＳ１３で確認ボタンを押すことによってステップＳ３に戻る。そして、ステップＳ４で目標倍率を変更して入力することによりステップＳ５〜ステップＳ７を経て最終的にステップＳ８において再判定がなされる。なお、ステップＳ１３の後、上記のように目標倍率を変更するか、或いは原液（非濃縮液）を追加投入するかを選択し、原液の追加投入を選択した場合にはステップＳ１に戻って原液を追加投入することによって、ステップＳ８の条件を満たすようにすることも可能である。
【００７１】
以上の工程を経て、ステップＳ１１において運転開始ボタンを押すと、凍結濃縮運転が開始する。まず、ステップＳ１５において駆動モータＭが駆動され、製氷筒１３内のオーガ１４が回転する。
【００７２】
駆動モータＭが運転を開始してＴ１秒後、電磁弁（不図示）が開放され、冷凍機Ｒ及びサーモチラーＣの運転が開始する（ステップＳ１６）。
【００７３】
ステップＳ１７において、現在水位（ＷＬＣＵＲ）［ｃｍ］が計測され、ステップＳ１８において、到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］と現在水位（ＷＬＣＵＲ）［ｃｍ］とが比較される。そして、到達水位（ＷＬＧＯＡＬ）［ｃｍ］≧現在水位（ＷＬＣＵＲ）［ｃｍ］となった場合には、ステップＳ１９において電磁弁を閉じ、そのＴ２秒後に冷凍機Ｒ及びサーモチラーＣの運転を停止する（ステップＳ２０）。
【００７４】
更に、Ｔ３秒後、駆動モータＭの駆動を停止してオーガ１４の回転を停止する（ステップＳ２１）。ステップＳ２２において目標倍率に達したことが制御盤の表示部等（不図示）に表示され、凍結濃縮運転が終了することとなる。
【００７５】
以上のように、本実施形態の水位計２３を備えた凍結濃縮装置１０によると、水位計２３によって計測される非濃縮液（原液）及び濃縮液の水位から濃縮液の濃縮率を測定することができ、他のセンサを使用した場合に生じる測定値のばらつきといった問題もなく、水位計２３自体は濃度計や屈折計等に比べて安価であるため、凍結濃縮装置１０の低コスト化も図られる。
【００７６】
以上、本発明の凍結濃縮装置において、水位計を配設して非濃縮液（原液）及び濃縮液の水位から濃縮液の濃縮率を測定しつつ非濃縮液の凍結濃縮を行う方法について、本発明の実施形態に係る凍結濃縮装置１０に水位計２３を配設した態様に基づいて詳述した。しかし、この水位計を配設した凍結濃縮装置による非濃縮液の凍結濃縮方法は、上記の他の実施形態に係る氷圧搾ヘッド４０を備えた凍結濃縮装置１１によっても同様に行うことが可能である。つまり、図５に示すように、製氷部１２の下部に備える供給口１８と水位計（不図示）とを供給管２４を介して導通させ、回収部３７の排出口３８と水位計（不図示）とを回収管２５を介して導通させることによって、水位計を配設した凍結濃縮装置１１による非濃縮液の凍結濃縮を行うことが可能となる。
【００７７】
以上に例示した本発明の実施形態に係る凍結濃縮装置１０、１１及びこれら凍結濃縮装置１０、１１に適用した氷圧搾ヘッド３０、４０は、本発明の技術的思想を実質的に限定するものと解してはならない。本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、当業者の創意と工夫により、適宜に改良、変更又は追加をしながら実施できる。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１１：凍結濃縮装置
１２：製氷部
１３：製氷筒
１４、１４ａ：オーガ
１５：蒸発器
１６、１６ａ：螺旋刃
１７、１７ａ：回転軸
１８：供給口
２０、２１：冷媒管路
２２：貯氷部
２３：水位計
２４：供給管
２５：回収管
３０、４０：氷圧搾ヘッド
３１、４１：基体
３２、４２：氷圧搾通路
３３、４３：内側壁
３４：回動ピン
３５、４５：バネ（付勢手段）
３６：スクリーン（外側壁）
３７：回収部
３８：排出口
４４：圧搾コマ  
【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】
2018157810.tif 000007
【図６】
2018157810.tif 000008
【図７】
2018157810.tif 000009
【図８】
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