(57)【要約】【課題】ポンプによる低温液化ガスの汲み上げや樋などによる整流を必要とせずに、被凍結物を低温液化ガスに投入して粒状に凍結させた凍結物を製造する粒状凍結物製造装置及び粒状凍結物製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る粒状凍結物製造装置１００は、低温液化ガスに投入された被凍結物を凍結させて粒状の凍結物を製造するものであって、内周壁が曲面で下方に向かって縮径して下端が開口した円錐部１を有し、前記低温液化ガスを貯留する貯槽３と、貯槽３内の低温液化ガスを攪拌して旋回流を形成する攪拌機構５と、該旋回流が形成された低温液化ガスに前記被凍結物として原料を滴下する原料滴下機構７と、該投入された前記被凍結物が前記低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物を前記開口から抽出する凍結物抽出機構９とを備えることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガスに投入された被凍結物を凍結させて粒状の凍結物を製造する粒状凍結物製造装置であって、
内周壁が曲面で下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部を有し、前記低温液化ガスを貯留する貯槽と、
該貯槽内の低温液化ガスに旋回流を形成する旋回流形成機構と、
該旋回流が形成された低温液化ガスに前記被凍結物を投入する被凍結物投入機構と、
該投入された前記被凍結物が前記低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物を前記開口から抽出する凍結物抽出機構と、を備えることを特徴とする粒状凍結物製造装置。
【請求項２】
前記旋回流形成機構は、前記貯槽内の低温液化ガスに浸漬した第１羽根車を有し、該第１羽根車を回転させることにより、前記低温液化ガスに旋回流を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項３】
前記旋回流形成機構は、前記貯槽において前記低温液化ガスを前記縮径部の接線方向に噴出することにより、前記低温液化ガスの旋回流を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項４】
前記縮径部における開口と上部とを連通した状態に連結する連結管と、
前記縮径部の前記開口から前記連結管を経て前記縮径部の上部に至る液流れを形成する液流れ形成機構を有し、
前記液流れを形成することによって、前記縮径部と前記連結管との間に前記低温液化ガスの回流を形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項５】
前記連結管は、上方に立ち上がる縦管部と、該縦管部の上部から横方向に延出するように設けられて前記縮径部に接続する横流路部を有し、
前記液流れ形成機構は、前記縦管部の上部と前記横流路部との交差部に設けられた第２羽根車からなり、
該第２羽根車を回転させることにより前記液流れを形成するとともに、前記横流路部を介して前記貯槽に低温液化ガスを噴出して旋回流を形成するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項６】
前記凍結物抽出機構は、前記縮径部の開口から下方に向けて延出するように設けられた抽出管と、該抽出管の下部に接続して前記凍結物を抽出するスクリューコンベアを有し、
該スクリューコンベアは、一端側が前記抽出管の下部に連通し、他端側が前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面よりも上方に位置するように配設された凍結物移送管と、該凍結物移送管に回転可能に配設されたスクリューとを備えてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項７】
前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面高さを制御する液面制御機構を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項８】
前記液面制御機構は、
補充用の低温液化ガスを貯留する低温液化ガスタンクと、
該低温液化ガスタンクから前記貯槽に低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給配管と、
該低温液化ガス供給配管に設けられた開閉弁と、
前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面高さを測定する液面計と、
該液面計が測定した液面高さに基づいて前記開閉弁を開閉制御する開閉弁制御部と、を備えてなることを特徴とする請求項７に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項９】
前記貯槽は密閉構造であり、
該密閉された前記貯槽内の圧力を一定に制御する圧力制御機構を有すること特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項１０】
前記圧力制御機構は、前記貯槽に接続する放出管５１と、該放出管に設けられて前記貯槽内が予め設定された圧力以上のときに開弁する背圧弁を備えてなることを特徴とする請求項９に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項１１】
前記被凍結物投入機構は、前記貯槽に貯留された低温液化ガスに被凍結物として液体状の原料を滴下する原料滴下機構であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の粒状凍結物製造装置。
【請求項１２】
低温液化ガスに被凍結物を投入して粒状の凍結物を製造する粒状凍結物製造方法であって、
内周壁が曲面であり下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部を有する貯槽に貯留した低温液化ガスを攪拌して、該低温液化ガスの旋回流を形成する旋回流形成工程と、
該旋回流が形成された低温液化ガスに被凍結物を投入する被凍結物投入工程と、
該投入した被凍結物を前記低温液化ガス中で前記縮径部の上部から前記下端の開口に向かって沈降及び移動させながら凍結させる凍結工程と、
該凍結した凍結物を前記縮径部の前記開口から抽出する凍結物抽出工程と、を備えたことを特徴とする粒状凍結物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状凍結物製造装置及び粒状凍結物製造方法に関し、特に食品や医薬品などの原料を粒状に凍結させた凍結物を製造する粒状凍結物製造装置及び粒状凍結物製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品や医薬品などの液体を急速に凍結させる方法として、液体状態の低温液化ガスを樋状流路に整流し、この低温液化ガス中に被凍結物を滴下して低温液化ガスと共に流下させ、樋状流路の下流側で凍結物と低温液化ガスを分離して、それぞれを回収する方法がある。
【０００３】
粒状の凍結物を製造する装置として、特許文献１に開示されるような凍結装置が用いられている。
特許文献１に開示された凍結装置においては、低温液化ガス供給部１に貯留された低温液化ガスＣを、傾けて固定された樋２に流し、この低温液化ガスＣ中に被凍結物Ａを滴下し、共に樋２を流下させることで凍結させて凍結物Ｂを製造し、下流側の分離部４で凍結物Ｂと低温液化ガスＣとを分離している。このとき、分離部４で分離され、液回収容器５で回収された低温液化ガスＣは、液溜８で貯留された後、エアリフトポンプ７で再び上流側の低温液化ガス供給部１に汲み上げられ、連続的に樋２に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８９６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された凍結装置においては、被凍結物Ａを凍結させるために、樋２で整流させる低温液化ガスＣにはある程度の深さが必要である。ここで、樋２に流す低温液化ガスＣの流量が一定であると仮定すると、深さを設けるためには樋２の傾きを緩くする必要があるが、傾きを緩くしすぎると凍結物Ｂの下流側への流れが不十分となり、樋２の途中で凍結物Ｂが固着や堆積しやすくなるという問題があった。これらのことから、樋２の傾きや低温液化ガスＣの流量などを適切に調整する必要があるが、この調整が困難であった。
また、低温液化ガスＣをエアリフトポンプ７で高い位置に汲み上げるため、液溜８において低温液化ガスＣをある程度大量に貯留する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ポンプなどによる低温液化ガスの汲み上げや、低温液化ガスを樋などに流して整流させることを必要せずに、安定して粒状の凍結物を製造する粒状凍結物製造装置及び粒状凍結物製造方法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】
【０００７】
（１）本発明に係る粒状凍結物製造装置は、低温液化ガスに投入された被凍結物を凍結させて粒状の凍結物を製造するものであって、内周壁が曲面で下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部を有し、前記低温液化ガスを貯留する貯槽と、該貯槽内の低温液化ガスに旋回流を形成する旋回流形成機構と、該旋回流が形成された低温液化ガスに前記被凍結物を投入する被凍結物投入機構と、該投入された前記被凍結物が前記低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物を前記開口から抽出する凍結物抽出機構と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記旋回流形成機構は、前記貯槽内の低温液化ガスに浸漬した第１羽根車を有し、該第１羽根車を回転させることにより、前記低温液化ガスに旋回流を形成するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）上記（１）に記載のものにおいて、前記旋回流形成機構は、前記貯槽において前記低温液化ガスを前記縮径部の接線方向に噴出することにより、前記低温液化ガスの旋回流を形成するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記縮径部における開口と上部とを連通した状態に連結する連結管と、前記縮径部の前記開口から前記連結管を経て前記縮径部の上部に至る液流れを形成する液流れ形成機構を有し、前記液流れを形成することによって、前記縮径部と前記連結管との間に前記低温液化ガスの回流を形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
（５）上記（４）に記載のものにおいて、前記連結管は、上方に立ち上がる縦管部と、該縦管部の上部から横方向に延出するように設けられて前記縮径部に接続する横流路部を有し、前記液流れ形成機構は、前記縦管部の上部と前記横流路部との交差部に設けられた第２羽根車からなり、該第２羽根車を回転させることにより前記液流れを形成するとともに、前記横流路部を介して前記貯槽に低温液化ガスを噴出して旋回流を形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記凍結物抽出機構は、前記縮径部の開口から下方に向けて延出するように設けられた抽出管と、該抽出管の下部に接続して前記凍結物を抽出するスクリューコンベアを有し、該スクリューコンベアは、一端側が前記抽出管の下部に連通し、他端側が前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面よりも上方に位置するように配設された凍結物移送管と、該凍結物移送管に回転可能に配設されたスクリューとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のものにおいて、前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面高さを制御する液面制御機構を有することを特徴とするものである。
【００１４】
（８）上記（７）に記載のものにおいて、前記液面制御機構は、補充用の低温液化ガスを貯留する低温液化ガスタンクと、該低温液化ガスタンクから前記貯槽に低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給配管と、該低温液化ガス供給配管に設けられた開閉弁と、前記貯槽に貯留された前記低温液化ガスの液面高さを測定する液面計と、該液面計が測定した液面高さに基づいて前記開閉弁を開閉制御する開閉弁制御部と、を備えてなることを特徴とするものである。
（９）上記（１）乃至（８）のいずれかに記載のものにおいて、前記貯槽は密閉構造であり、該密閉された前記貯槽内の圧力を一定に制御する圧力制御機構を有すること特徴とするものである。
【００１５】
（１０）上記（９）に記載のものにおいて、前記圧力制御機構は、前記貯槽に接続する放出管５１と、該放出管に設けられて前記貯槽内が予め設定された圧力以上のときに開弁する背圧弁を備えてなることを特徴とするものである。
【００１６】
（１１）上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載のものにおいて、前記被凍結物投入機構は、前記貯槽に貯留された低温液化ガスに被凍結物として液体状の原料を滴下する原料滴下機構であることを特徴とするものである。
【００１７】
（１２）本発明に係る粒状凍結物製造方法は、低温液化ガスに被凍結物を投入して粒状の凍結物を製造するものであって、内周壁が曲面であり下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部を有する貯槽に貯留した低温液化ガスを攪拌して、該低温液化ガスの旋回流を形成する旋回流形成工程と、該旋回流が形成された低温液化ガスに被凍結物を投入する被凍結物投入工程と、該投入した被凍結物を前記低温液化ガス中で前記縮径部の上部から前記下端の開口に向かって沈降及び移動させながら凍結させる凍結工程と、該凍結した凍結物を前記縮径部の前記開口から抽出する凍結物抽出工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、低温液化ガスに投入された被凍結物を凍結させて粒状の凍結物を製造するものであって、内周壁が曲面で下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部を有し、前記低温液化ガスを貯留する貯槽と、該貯槽内の低温液化ガスに旋回流を形成する旋回流形成機構と、該旋回流が形成された低温液化ガスに前記被凍結物を投入する被凍結物投入機構と、該投入された前記被凍結物が前記低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物を前記開口から抽出する凍結物抽出機構を備えることにより、一定の流れがあり、かつ適した深さを有する低温液化ガスに被凍結物を投入することができ、投入された被凍結物が低温液化ガスの旋回流と重力によって低温液化ガス中を沈降及び移動しながら途中で滞留することなく粒状に凍結した粒状凍結物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態１に係る粒状凍結物製造装置の構成を説明する図である（（ａ）：側面図、（ｂ）：上面図）。
【図２】本実施の形態１に係る粒状凍結物製造装置において、低温液化ガスに滴下された液滴が沈降及び移動する挙動を説明する図である。
【図３】本実施の形態２に係る粒状凍結物製造装置の構成を説明する図である（（ａ）：側面図、（ｂ）：上面図）。
【図４】本実施の形態２に係る粒状凍結物製造装置の他の態様の構成を説明する図である（（ａ）：側面図、（ｂ）：上面図）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る粒状凍結物製造装置１００は、図１に示すように、低温液化ガスに投入された被凍結物を凍結させて粒状の凍結物を製造するものであって、下に凸の円錐部１を有して前記低温液化ガスを貯留する貯槽３と、貯槽３内の前記低温液化ガスを攪拌する攪拌機構５と、前記低温液化ガスに被凍結物である原料を滴下する原料滴下機構７と、前記低温液化ガス中で凍結した凍結物を抽出する凍結物抽出機構９と、低温液化ガスの液面高さを制御する液面制御機構１１と、貯槽３内の圧力を制御する圧力制御機構１３を備えたものである。
以下、上記の各構成について詳細に説明する。なお、本実施の形態１では低温液化ガスに液化窒素を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
＜貯槽＞
貯槽３は、低温液化ガスを貯留するものであり、下に凸の円錐形状である円錐部１と、円錐部１の上部（円錐形状の底面）に連続する円筒部４を有している。
円錐部１の下端（円錐形状の頂点位置）は開口しており、円筒部４の上部は密閉された密閉構造である。なお、貯槽３の外周面は、保温材で覆われていることが望ましい。
【００２２】
本実施の形態１では、貯槽３の材質としてSUS304を用いたが、これに限定されることではなく、原料及び低温液化ガスと反応しない材質であれば使用することができる。また、貯槽３内の圧力に耐えることができれば良い。
【００２３】
本実施の形態１に係る貯槽３は、完全な円錐形状である円錐部１を有するものであるが、本発明に係る縮径部は、円錐形状に限る必要はなく、内周壁が曲面で下向きに凸形状となるように下方に向かって縮径するものであれば良く、縮径部の形状として、例えば、鉛直方向に対する内周壁の傾きが下方に向って変化するものや、水平方向の断面が円錐部１のような円形ではなく楕円形であるものであっても良い。
【００２４】
＜攪拌機構＞
攪拌機構５は、貯槽３に貯留された低温液化ガスに旋回流を形成する旋回流形成機構として設けられたものであり、貯槽３内の低温液化ガスに浸漬して円錐部１の中心軸回りに回転する第１羽根車１５と、第１羽根車１５を回転させるモーター１７と、モーター１７の動力を第１羽根車１５に伝えるシャフト１９からなるものである。
【００２５】
攪拌機構５は、モーター１７により第１羽根車１５を低温液化ガス中で回転させることにより、低温液化ガスは攪拌されて円錐部１の中心軸を中心とした旋回運動、すなわち旋回流を形成する。通常、第１羽根車１５は、一定の回転速度で連続して低温液化ガスを攪拌する。
【００２６】
第１羽根車１５は、低温液化ガス中で回転して低温液化ガスを単純に水平方向に押し出す形状のものや、低温液化ガスを吸い込んで水平方向に噴出する形状のものであっても良い。
また、本実施の形態１では、第１羽根車１５及びシャフト１９の材質にはSUS304を用いたが、これに限定されるものではなく、原料及び低温液化ガスと反応しない材質であれば使用することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、旋回流形成機構として、第１羽根車１５、モーター１７及びシャフト１９からなる攪拌機構５を用いたが、本発明に係る旋回流形成機構はこれに限定されるものではなく、例えば、円錐部１の内周壁面から接線方向に低温液化ガスを噴射することで、低温液化ガスを攪拌して旋回流を形成するものであっても良い。
【００２８】
＜原料滴下機構＞
原料滴下機構７は、貯槽３に貯留された低温液化ガスに被凍結物を投入する被凍結物投入機構として設けられたものであり、液体状態の原料が貯留された原料タンク２１と、一端側が原料タンク２１に接続して他端側が貯槽３内に設けられた原料供給配管２３と、原料供給配管２３に設けられた液滴製造装置２５を有してなるものである。
【００２９】
原料タンク２１に貯留された原料は、液滴製造装置２５を介して原料供給配管２３の前記他端から貯槽３内の低温液化ガスへと滴下される。ここで、原料滴下機構７により滴下される原料の滴下位置は、図２に示すように、被凍結物である液滴が沈降するのに適した深さを有し、かつ、液滴が低温液化ガスの旋回流によって円錐部１の側面（内周壁）を螺旋状に移動できるように円錐部１の中心からずれた位置とすることが望ましく、前記滴下位置の範囲として、円錐部１の中心から内周壁までのうち、内周壁側の半分が望ましい。
【００３０】
本実施の形態１では、原料タンク２１及び原料供給配管２３の材質としてSUS304を用いたが、これに限定されることではなく、原料と反応しない材質であれば使用することができる。
また、液滴製造装置２５は、原料供給配管２３から滴下される液滴を製造するものであるが、液滴製造装置２５において液滴を製造する方法は限定されることなく、様々な方法の中から適宜選択して用いることができる。
【００３１】
＜凍結物抽出機構＞
凍結物抽出機構９は、円錐部１の開口に接続し、貯槽３の低温液化ガスに投入された被凍結物が低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物を抽出するものであり、円錐部１の開口から下方に向けて延出するように設けられた抽出管２７と、抽出管２７の下部に接続して前記凍結物を抽出するスクリューコンベア２９を有している。
【００３２】
スクリューコンベア２９は、凍結物移送管３１と、凍結物移送管３１の内部に回転可能に設けられたスクリュー３３を備えてなるものである。
凍結物移送管３１は、一端側が抽出管２７の下端に接続し、他端側が貯槽３に貯留された低温液化ガスの液面高さより上方に位置するように配設されたものであり、抽出管２７を介して円錐部１の開口と連通している。そのため、凍結物移送管３１の内部にも、低温液化ガスが貯留されている。
【００３３】
スクリュー３３は、螺旋形状をしており、モーター３５により回転する。また、凍結物移送管３１の内壁面とスクリュー３３との間には、微小な隙間が設けられている。
【００３４】
円錐部１の低温液化ガス中を沈降及び移動しながら凍結した凍結物は、円錐部１の開口から排出されて抽出管２７内を沈降してスクリュー３３の先端に到達すると、スクリュー３３の回転に伴って凍結物移送管３１内を上方に移送される。このとき、凍結物移送管３１内に貯留した低温液化ガスは、凍結物移送管３１の内壁面とスクリュー３３との間に微小な隙間が設けられているため、凍結物移送管３１の上方に運ばれない。
【００３５】
前述のとおり、凍結物移送管３１の他端側は、貯槽３の低温液化ガスの液面よりも上方に位置しているため、凍結物移送管３１の他端側に移送された凍結物は、低温液化ガスと分離され、前記他端側に設けられた排出口３７から排出されて回収容器３９に回収される。
このように、凍結物抽出機構９は、凍結物と低温液化ガスとを効率よく分離することができる。
【００３６】
なお、本発明に係る凍結物抽出機構９は、上記の構成に限定されるものではなく、低温液化ガス中で凍結した凍結物を低温液化ガスと分離して抽出することができる機構であれば、その態様に特に限定はなく、例えばベルトコンベアなどを備えたものであっても良い。
【００３７】
＜液面制御機構＞
液面制御機構１１は、補充用の低温液化ガスを貯留する低温液化ガスタンク４１と、低温液化ガスタンク４１から貯槽３に低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給配管４３と、低温液化ガス供給配管４３に設けられた開閉弁４５と、貯槽３に貯留された前記低温液化ガスの液面高さを測定する液面計４７と、液面計４７が測定した液面高さに基づいて開閉弁４５を開閉制御する開閉弁制御部４９とを備えてなるものである。
【００３８】
液面制御機構１１は、例えば、貯槽３内において低温液化ガスが気化して液面高さが低下した場合、低温液化ガスタンク４１から低温液化ガスを供給することにより、貯槽３に低温液化ガスを補充することができる。
【００３９】
本発明に係る液面制御機構１１は、上記の構成に限定されるものではなく、貯槽３に貯留された液面高さを制御することができるものであれば、その態様に特に限定はない。
【００４０】
＜圧力制御機構＞
圧力制御機構１３は、密閉された貯槽３内で気化した低温液化ガスの（気相）圧力を所定の設定値に保つために貯槽３に設置されたものであり、貯槽３に接続する放出管５１と、放出管５１に設けられて貯槽３内が予め設定された圧力以上のときに開弁する背圧弁５３を備えている。
【００４１】
圧力制御機構１３において、背圧弁５３の上流側(貯槽３内部)設定された圧力より低い場合、背圧弁５３は閉じている。これに対し、背圧弁５３の上流側(貯槽３内部)が設定された圧力以上の場合、背圧弁５３は開き（開弁）、貯槽３内で気化した低温液化ガスは、放出管５１を経て外部に放出され、貯槽３内の圧力は低下する。そして、貯槽３内の圧力が設定された圧力を下回った場合、背圧弁５３は再び閉じる。
【００４２】
本実施の形態１では、圧力制御機構１３として背圧弁５３を用いたが、これに限定されるものではなく、貯槽３内の圧力を一定に保つことができれば他の態様でも良く、例えば、貯槽３内の圧力を測定する圧力計と、貯槽３内のガスを外部に放出する放出弁と、該圧力計の指示に基づいて放出弁の開閉を制御する圧力調整器を備えたものであっても良い。
【００４３】
次に、粒状凍結物製造装置１００を用いた粒状凍結物製造方法を以下に説明する。
本実施の形態に係る粒状凍結物製造方法は、低温液化ガスに被凍結物を投入して粒状の凍結物を製造するものであって、下方に向かって縮径した縮径部を有する貯槽３に貯留した低温液化ガスに旋回流を形成する旋回流形成工程と、該旋回流が形成された低温液化ガスに被凍結物を投入する被凍結物投入工程と、該投入した被凍結物を前記低温液化ガス中で前記縮径部の上部から前記下端の開口に向かって沈降及び移動させながら凍結させる凍結工程と、該凍結した凍結物を前記縮径部の前記開口から抽出する凍結物抽出工程とを備えたものであり、例えば、図１に示す粒状凍結物製造装置１００を用いることができる。
以下、粒状凍結物製造装置１００に基づいて、本実施の形態に係る粒状凍結方法を詳細に説明する。
【００４４】
＜旋回流形成工程＞
旋回流形成工程は、内周壁が曲面であり下方に向かって縮径して下端が開口した縮径部（図１における円錐部１に相当）を有する貯槽３に貯留した低温液化ガスを攪拌し、貯槽３に貯留した低温液化ガスに旋回流を形成する工程であり、粒状凍結物製造装置１００においては、攪拌機構５のモーター１７を起動して第１羽根車１５を回転させることにより低温液化ガスを一定速度で攪拌し、旋回流を形成する。
【００４５】
＜被凍結物投入工程＞
被凍結物投入工程は、貯槽３内において旋回流が形成された低温液化ガスに被凍結物を投入する工程であり、被凍結物として原料を原料滴下機構７により滴下する。
滴下する原料としては、食品や医薬品などが挙げられる。また、滴下する位置としては、図２に示すように、原料供給配管２３により円錐部１の中心からずれた位置が望ましく、滴下された液滴は低温液化ガス中を適した深度で沈降し、円錐部１の内周壁を螺旋状に移動させることができる。これにより、低温液化ガス中で凍結物同士が付着して、大きな塊となることが防止される。
【００４６】
＜凍結工程＞
凍結工程は、貯槽３の低温液化ガスに滴下した原料を前記低温液化ガス中で円錐部１の上部から下端の開口に向かって沈降及び移動させながら粒状に凍結させる工程である。
貯槽３の中心から離れた位置に滴下された原料の液滴は、低温液化ガスの旋回流に乗りながら沈降し円錐部１の内周壁に到達した後は、該内周壁上を螺旋状に移動する。そして、凍結物は、円錐部１の下端にある開口から排出され、抽出管２７内を沈降する。
【００４７】
＜凍結物抽出工程＞
凍結物抽出工程は、凍結した凍結物を円錐部１の開口から抽出する工程であり、円錐部１の開口から排出されて抽出管２７内を沈降した凍結物をスクリューコンベア２９により抽出する。
【００４８】
以上、本実施の形態１に係る粒状凍結物製造装置１００によれば、一定の旋回流があり、かつ適した深さを有する低温液化ガスに被凍結物を投入することができ、これにより、投入した被凍結物は、低温液化ガスの流れと重力によって円錐部１の内周壁を螺旋状に移動することができる。
ここで、円錐部１の内周壁に適した角度を設けることにより、円錐部１の内周壁を移動する凍結物は、途中で滞留することなく、固着や堆積を防止することができ、安定して粒状した凍結物を製造することができる。
【００４９】
また、凍結物は、低温液化ガスを貯留した円錐部１の下端の位置に自動的に集まることから、凍結物を効率よく抽出及び回収することができる。
【００５０】
さらに、粒状凍結物製造装置１００においては、従来技術のような樋状流路に低温液化ガスを整流して流すことや、低温液化ガスを貯槽３の液面よりも高い位置に汲み上げる必要もなく、貯槽３に貯留した低温液化ガスの液面高さを一定に調整し、各原料の粒状凍結に適した低温液面ガスの深度に調整することができる。
【００５１】
また、貯槽３を密閉構造とすることにより、外気中に含まれる水分が凍結した霜や氷による悪影響を防ぐことができる。これらにより、本実施の形態に係る粒状凍結物製造装置１００は、滴下された原料を効率よく粒状凍結させることができる。
【００５２】
なお、上記の説明は、被凍結物として液滴を滴下し、粒状に凍結した凍結物を製造するものであったが、本発明に係る被凍結物は液滴に限るものではなく、例えば塊状や小形の固形物などを凍結するものであっても良く、被凍結物の性状（液体又は固体）や形状は問わない。
【００５３】
［実施の形態２］
本実施の形態２に係る粒状凍結物製造装置２００は、図３に示すように、円錐部１における開口と上部とを連通した状態に連結する連結管５５と、円錐部１の開口から連結管５５を経て円錐部１の上部に至る液流れを形成する液流れ形成機構５７を有するものである。
【００５４】
以下、粒状凍結物製造装置２００について、図３に基づいて説明する。
なお、図３に示す粒状凍結物製造装置２００において、貯槽３、原料滴下機構７、凍結物抽出機構９、液面制御機構１１、圧力制御機構１３は、実施の形態１と同じものなので、以下、連結管５５及び液流れ形成機構５７について説明する。
【００５５】
＜連結管＞
連結管５５は、円錐部１における開口と上部とを連通した状態に連結するものであり、図３に示すように、抽出管２７の下部から分岐する分岐管部５９と、分岐管部５９の端部から上方に立ち上がる縦管部６１と、縦管部６１の上部から横方向に延出するように設けられて円錐部１に接続する横流路部６３を有する。
【００５６】
横流路部６３は、図３（ｂ）に示すように、円錐部１の接線方向に低温液化ガスを返送するように設けられている。
また、連結管５５への凍結物の流入を防ぐため、抽出管２７と分岐管部５９との間にはストレーナ６５が設けられている。
【００５７】
＜液流れ形成機構＞
液流れ形成機構５７は、円錐部１の開口から連結管５５を経て円錐部１の上部に至る液流れを形成するものであり、図３に示すように、縦管部６１の上部と横流路部６３の交差部に設けられた第２羽根車６７と、第２羽根車６７を回転させるモーター６９と、モーター６９の動力を第２羽根車６７に伝えるシャフト７１からなるものである。
【００５８】
第２羽根車６７を回転させると、縦管部６１において低温液化ガスを下部から上部へと吸い上げ、吸い上げられた低温液化ガスは横流路部６３に流入する。
横流路部６３は、図３（ｂ）に示すように上方から見ると、円錐部１の水平面において接線方向に延長するように配置されており、かつ、第２羽根車６７は、縦管部６１と横流路部６３との交差部に位置している。そのため、第２羽根車６７を回転させることにより横流路部６３に流入した低温液化ガスは、円錐部１において接線方向に流入し、貯槽３の低温液化ガスに旋回流を形成する。
【００５９】
また、第２羽根車６７を回転させることにより、縦管部６１の下部から上部へと低温液化ガスが吸い上げられるため、円錐部１に貯留されている低温液化ガスは下端の開口から流出し、抽出管２７、分岐管部５９、縦管部６１及び横流路部６３を経て円錐部１の上部側に返送される。これにより、円錐部１と連結管５５との間に低温液化ガスの回流が形成される。
【００６０】
このように、円錐部１の下端から低温液化ガスを流出させることで、円錐部１における低温液化ガスの旋回流の形成に対して補助的な作用をもたらすことができる。この作用は、例えば洗面器に水を溜め、洗面器の底の栓を抜くと、水は旋回しながら栓から流出することと同様の原理を用いたものである。
【００６１】
なお、第２羽根車６７は、通常、一定の回転速度で連続して回転される。
また、本実施の形態２では、第２羽根車６７及びモーター６９の材質としてSUS304を用いたが、これに限定されることではなく、低温液化ガスと反応しない材質であれば使用することができる。
【００６２】
以上より、本実施の形態２に係る粒状凍結物製造装置２００によれば、円錐部１と連結管５５との間で低温液化ガスの回流を形成することで、円錐部１において旋回流を効率良く形成することができる。さらに、本実施の形態２に係る液流れ形成機構５７は、前述した実施の形態１のように貯槽３に貯留された低温液化ガスを第１羽根車１５（図１参照）により直接攪拌するものではないため、第２羽根車６７に影響されることなく原料滴下機構７により原料を滴下する位置を任意に選択することができる。
【００６３】
なお、上記の説明では、第２羽根車６７とモーター６９とシャフト７１からなる液流れ形成機構５７を用いたが、これに限定されることではなく、円錐部１の下端から上部へと低温液化ガスを返送する連結管５５において、円錐部１の下端から低温液化ガスを吸い上げ、該吸い上げられた低温液化ガスを円錐部１の上部側において接線方向に噴出して旋回流を形成するものであれば、その態様は問わない。
【００６４】
さらに、本発明に係る粒状凍結物製造装置は、図４に示すように、図３に示したものに実施の形態１で示した攪拌機構５をさらに備えた粒状凍結物製造装置３００であっても良い。
そして、粒状凍結物製造装置３００においては、攪拌機構５による円錐部１での低温液化ガスの旋回流形成と液流れ形成機構５７による円錐部１での回流形成の双方をより効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  円錐部
３  貯槽
４  円筒部
５  攪拌機構
７  原料滴下機構
９  凍結物抽出機構
１１  液面制御機構
１３  圧力制御機構
１５  第１羽根車
１７  モーター
１９  シャフト
２１  原料タンク
２３  原料供給配管
２５  液滴製造装置
２７  抽出管
２９  スクリューコンベア
３１  凍結物移送管
３３  スクリュー
３５  モーター
３７  排出口
３９  回収容器
４１  低温液化ガスタンク
４３  低温液化ガス供給配管
４５  開閉弁
４７  液面計
４９  開閉弁制御部
５１  放出管
５３  背圧弁
５５  連結管
５７  液流れ形成機構
５９  分岐管部
６１  縦管部
６３  横流路部
６５  ストレーナ
６７  第２羽根車
６９  モーター
７１  シャフト
１００  粒状凍結物製造装置
２００  粒状凍結物製造装置
３００  粒状凍結物製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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