(57)【要約】【課題】ブライン冷却方式のアイスクリーム製造装置において、ブライン冷却装置に炭酸ガス冷媒、炭酸ガス冷却装置にアンモニア冷媒を使用した冷凍装置、また、ブライン冷却装置の省エネ化とアイスクリーム凍結装置内のブライン液量安定制御による省人員化を可能とする。【解決手段】アイスクリーム製造装置は、アンモニア冷媒の冷却装置で炭酸ガス冷媒を冷却、液化し、アイスクリーム凍結槽本体またはその近傍に具備されたブライン冷却器に液体炭酸ガスを送り、ブラインを冷却し、そのブラインを循環してアイスクリームを凍結する。そして、オーバーフロータンク、ブライン循環ポンプによりアイスクリーム凍結槽の液面レベルを一定に保つ。さらにブライン補給タンクとフロートバルブなどによりオーバーフロータンクのブライン液面を制御する。【選択図】図２
2011067125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機械室にあるアンモニアを冷媒とする冷却装置で炭酸ガス冷媒を冷却、液化し、隔離されたアイスクリーム製造ラインに設置されているアイスクリーム凍結槽本体またはアイスクリーム凍結槽近傍に具備されたブライン冷却器に液体炭酸ガスを送り、ブラインを冷却し、その冷却されたブラインを循環してアイスクリームを凍結することを特徴とするアイスクリーム製造装置。
【請求項２】
アイスクリーム凍結槽にブラインオーバーフロー口を備え、オーバーフローしたブラインを受けるオーバーフロータンク、ブライン循環ポンプ、ブライン冷却器を循環するように連絡され、アイスクリーム凍結槽の液面レベルを一定に保つことを特徴とする請求項１記載のアイスクリーム製造装置。
【請求項３】
アイスクリーム凍結槽からオーバーフローしたブラインを受けるオーバーフロータンクのブライン量を一定以上に保つために、別の場所に設けたブライン補給タンクと連絡されたフロートバルブまたはフロートスイッチでオーバーフロータンクのブライン液面を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のアイスクリーム製造装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に地球に優しい自然冷媒を使用し、省エネ、省人員を実現したアイスクリーム製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラインを使用した冷却方式のアイスクリーム製造装置は、アイスクリーム凍結装置、ブライン冷却装置から構成され、アイスクリーム凍結装置は、アイスクリーム凍結槽、ブライン冷却器、ブラインタンク、ブライン冷却ポンプ、ブライン供給ポンプ、ブライン戻しポンプ、ブライン冷却装置を具備し、ブラインタンク内のブラインは、ブライン冷却ポンプでブライン冷却器へ送られ、ブライン冷却装置により冷却されブラインタンクへ戻る。冷却されたブラインタンク内のブラインは、ブライン供給ポンプでアイスクリーム凍結槽へ送られ、アイスクリーム製品を冷却、固化している。アイスクリーム凍結槽内のブラインはアイスクリーム製品を冷却、固化後、ブライン戻しポンプによりブラインタンクへ戻る。ブラインはこの循環を繰り返している。また、ブライン冷却装置は蒸気圧縮式冷凍機を使用し、冷媒はアンモニアまたはフロン２２を使用している施設が多く存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブラインを使用した冷却方式のアイスクリーム製造装置を構成するブライン冷却装置が具備する冷凍機の冷媒として使用されているフロンの多くがフロン２２であり、環境保護のため２０２０年に全廃することがモントリオール議定書で定められている。また、ブライン冷却、送り、還りの配管系統で大きな動力を必要とするポンプを使用しているが、この動力は全てブライン冷却器の負荷になり、そのまま冷凍機の動力に反映されるため、多くのエネルギーを必要とする低効率のアイスクリーム製造装置となっている。
【０００５】
さらにブライン供給ポンプ能力とブライン戻しポンプ能力のバランスを取ることが非常に難しいため、複雑な制御を必要とする。他にもブライン濃度の管理、ブライン量の管理、アイスクリーム凍結装置のブライン液面管理など煩わしい日常管理が存在していた。
【０００６】
本発明は従来の、ブラインを使用した冷却方式のアイスクリーム製造装置効率の低さを解決するものであり、ブライン冷却装置に炭酸ガス冷媒、さらに炭酸ガス冷却装置にアンモニア冷媒を使用した自然冷媒冷凍設備、また、ブライン冷却装置の省エネ化とアイスクリーム凍結装置内のブライン液量安定制御による省人員化を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の、ブラインを使用した冷却方式のアイスクリーム製造装置は、アイスクリーム凍結槽、オーバーフロー口、ブラインオーバーフロータンク、ブライン循環ポンプ、ブライン冷却器、ブライン補給タンク、フロートバルブまたはフロートスイッチ、ブライン冷却装置を具備したアイスクリーム凍結装置から構成される。ブラインオーバーフロータンクのブラインは、ブライン循環ポンプでブライン冷却器へ送りブライン冷却装置により冷却され、アイスクリーム凍結槽へ送られ、アイスクリーム製品を冷却、固化する。
【０００８】
そして、アイスクリーム凍結装置は、アイスクリーム製品がアイスクリーム凍結槽で冷却、固化するとき付着したブラインを同伴して外部へ持っていくので、アイスクリーム凍結装置内のブライン量は減少する。そのためブライン補給タンクをブラインオーバーフロータンクより上方に設置し、自然流下でフロートバルブまたはフロートスイッチを使用しブラインオーバーフロータンクに補給し、アイスクリーム凍結装置内のブライン量を一定に保つ。また、ブライン補給タンクに顆粒または液体ブラインを投入するとき、作業性向上のためブラインを投入しやすい別位置にブライン元タンクを設置しポンプなどでブライン補給タンクまで送ることもある。
【０００９】
また、アイスクリーム凍結装置のブライン冷却装置は炭酸ガス冷媒を使用し、ブライン冷却器、カスケードコンデンサー、受液器、炭酸ガス冷却装置を具備し、受液器内の気体炭酸ガス冷媒はカスケードコンデンサーに送られ、炭酸ガス冷却装置により冷却、液化され受液器に戻る。冷却、液化した炭酸ガス冷媒はブライン冷却器へ送られブラインから熱を奪い蒸発することでブラインを冷却する。気体化した炭酸ガス冷媒は受液器に戻りカスケードコンデンサーで再冷却、液化される。ブライン冷却装置はこれを繰り返す。受液器からブライン冷却器へ炭酸ガス冷媒液を送るとき機器の高低差や配管圧損などによる炭酸ガス冷媒の送液量の不足を防ぐために液ポンプを設置し受液器からブライン冷却器へ炭酸ガス冷媒液を送ることもある。
【００１０】
さらに、ブライン冷却装置の炭酸ガス冷却装置はアンモニア冷媒を使用し、アンモニア冷凍機、凝縮器、高圧受液器、膨張弁、低圧受液器、カスケードコンデンサーを具備し、アンモニア冷凍機に圧縮された気体アンモニア冷媒は凝縮器で冷却、液化され高圧受液器へ送られる。高圧受液器内のアンモニア冷媒液は膨張弁を通り減圧され低圧受液器へ送られる。そのときフロートスイッチなどで低圧受液器内のアンモニア冷媒液量を制御されカスケードコンデンサーに送られる。カスケードコンデンサーへ送られたアンモニア冷媒は蒸発することで炭酸ガス冷媒から熱を奪い炭酸ガス冷媒を冷却、液化する。気体化したアンモニア冷媒は低圧受液器に戻りアンモニア冷凍機で再圧縮される。炭酸ガス冷却装置はこれを繰り返す。
【００１１】
アイスクリーム製造装置は、ブラインを使用してアイスクリームを冷却、固化するアイスクリーム凍結装置、炭酸ガス冷媒を使用してブラインを冷却するブライン冷却装置、アンモニア冷媒を使用して炭酸ガス冷媒を冷却、液化する炭酸ガス冷却装置から構成される。
【発明の効果】
【００１２】
アイスクリーム製造装置は、アイスクリーム凍結装置、ブライン冷却装置、炭酸ガス冷却装置から構成される。アンモニア冷媒を使用した炭酸ガス冷却装置は、カスケードコンデンサーで炭酸ガス冷媒を冷却、液化する。炭酸ガス冷媒を使用したブライン冷却装置は、アイスクリーム凍結槽またはその近傍に設けたブライン冷却器でブラインを冷却する。ブラインを使用したアイスクリーム凍結装置は、アイスクリーム製品を冷却、固化する。このとき、同じ熱量を搬送するのに炭酸ガスと比較してブラインで熱量を搬送する場合は、概ね３０倍の流量が必要である。これは炭酸ガス冷媒を使用した場合、流量が小さくなるので、ポンプや配管径を小さく出来るなどの利点となる。
【００１３】
炭酸ガス冷媒を使用したブライン冷却装置は、受液器をブライン冷却器より高い場所に設置し、高低差が充分にとれると、炭酸ガス冷媒を自然流下でブライン冷却器へ送ることができ、ポンプ動力はなく、また、液ポンプで受液器からブライン冷却器へ炭酸ガス冷媒を送る場合でも、炭酸ガス冷媒は循環するので戻りのポンプは必要としない。また、ブライン冷却器に必要なブライン循環ポンプもアイスクリーム凍結槽内またはその近傍に設けることにより従来のブラインポンプ動力より小さくすることが可能となる。本発明において実際のポンプ動力は、従来のブライン循環方式と比べて２５％程度のポンプ動力で収まる。ポンプ動力は直接冷凍機の熱負荷となるため、ポンプ動力の負荷が減った分だけ冷凍機能力を小さくでき、二重の省エネルギー効果が見込まれる。なお、地球温暖化の原因である二酸化炭素の排出が抑制されて地球環境に良いことは言うまでもない。
【００１４】
アイスクリーム凍結装置内のブラインは、アイスクリーム製品がアイスクリーム凍結槽で冷却、固化するとき、アイスクリーム冷却用の容器などに付着同伴して、ブラインはアイスクリーム凍結装置外部に持っていかれ、アイスクリーム凍結装置内のブライン量は減少する。アイスクリーム凍結装置のブライン液面は正確に維持する必要があり、従来のアイスクリーム凍結装置は、ブライン供給、ブライン戻りポンプの複雑な制御によりブライン液面を維持している。本発明では、例えばアイスクリーム凍結装置のブラインオーバーフロータンクより上方にブライン補給タンクを設置し、自然流下でフロートバルブまたはフロートスイッチを使用し、ブラインオーバーフロータンクに補給することでアイスクリーム凍結槽内のブライン液面を正確に維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は従来のアイスクリーム製造装置を説明する系統図である。
【図２】図２は本発明のアイスクリーム製造装置を説明する基本系統図である。（実施例１）
【図３】図３は本発明のアイスクリーム製造装置を説明する基本系統図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に示す実施例に基づいて説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１７】
図１は従来のアイスクリーム製造装置系統図の一例である。アイスクリーム凍結装置２０１において、ブラインタンク２内のブラインはアイスクリーム製品冷却のためブライン供給ポンプ７でアイスクリーム凍結槽１へ送る。そしてアイスクリーム凍結槽１でアイスクリーム製品を冷却、固化したブラインは、ブライン戻しポンプ８でブラインタンク２へ戻る。ブラインタンク２へ戻ったブラインはブライン冷却ポンプ６でブライン冷却器５へ送りブライン冷却装置２０２で冷却されブラインタンク２へ戻る。なお、アイスクリーム製品の冷却温度はアイスクリーム製品種類などの要因により変化するものであり、並行してブライン温度も変化するものである。
【００１８】
そして、アイスクリーム凍結装置２０１のブライン冷却器５でブラインを冷却するブライン冷却装置２０２は、アンモニア冷媒を使用している。アンモニア冷凍機１０で圧縮された気体アンモニア冷媒は凝縮器１１で冷却、液化し高圧受液器１２に送られる。高圧受液器１２内のアンモニア冷媒は膨張弁１３を通り減圧されブライン冷却器５へ送られる。ブライン冷却器５でアンモニア冷媒は蒸発しブラインから熱を奪いブラインを冷却する。気体化したアンモニア冷媒はアンモニア冷凍機１０に戻り再圧縮される。ブライン冷却装置２０２はこれを繰り返す。なお、アンモニア冷媒の蒸発温度は上記アイスクリーム冷却温度、ブライン温度により変化するものである。また、ブライン冷却装置は満液式でも使用されることがある。
【００１９】
また、アイスクリーム凍結装置２０１は装置内のブライン量を一定に保つため、ブライン供給ポンプ７とブライン戻しポンプ８の能力バランスを取ることが難しいため複雑な制御を必要とし、他にもブライン濃度の管理、ブライン量の管理、アイスクリーム凍結槽１の液面管理など煩わしい日常管理が存在する。
【実施例１】
【００２０】
図２は本発明アイスクリーム製造装置系統図の一例である。アイスクリーム凍結装置２０３において、ブラインはブラインオーバーフロータンク３からブライン循環ポンプ９でブライン冷却器５に送り、ブライン冷却装置２０４により冷却される。冷却されたブラインはアイスクリーム凍結槽１へ送られアイスクリーム製品を冷却固化する。ブラインはアイスクリーム凍結槽１でアイスクリーム製品の熱を奪いアイスクリーム凍結槽１で余剰となったブラインはオーバーフロー口２４からブラインオーバーフロータンク３へ戻る。なお、ブライン冷却器５はアイスクリーム凍結槽１本体またはその近傍に設置することが好ましい。また、アイスクリーム製品の冷却温度はアイスクリーム製品種類などの要因により変化するものであり、並行してブライン温度も変化するものである。
【００２１】
アイスクリーム凍結装置２０３内のブラインはアイスクリーム製品がアイスクリーム凍結槽１で冷却固化するとき、アイスクリーム冷却用の容器などに付着同伴して、ブラインはアイスクリーム凍結装置１の外部に持っていかれアイスクリーム凍結装置２０３内のブライン量は減少する。そこで、ブライン補給タンク４を設置し、フロートバルブまたはフロートスイッチ１８を使用し、ブラインオーバーフロータンク３へブラインを補給する。なおブライン補給タンク４はブラインオーバーフロータンク３より上方に設置することで自然流下とし補給のときポンプなど動力を必要としないことが好ましい。さらに、ブライン補給タンク４に顆粒または液体ブラインを投入するとき、作業性向上のためブラインを投入しやすい別位置にブライン元タンクを設置しポンプなどでブライン補給タンク４へ送ることもある。
【００２２】
アイスクリーム凍結装置２０３のブライン冷却器５でブラインを冷却するブライン冷却装置２０４は、炭酸ガス冷媒を使用している。受液器１６内の気体炭酸ガス冷媒はカスケードコンデンサー１５で炭酸ガス冷却装置２０５に冷却、液化され受液器１６に戻り、炭酸ガス冷媒は液ポンプ１７でブライン冷却器５に送られ、蒸発することでブラインの熱を奪いブラインを冷却する。気体化した炭酸ガス冷媒は受液器１６に戻りカスケードコンデンサー１５で再冷却、液化される。ブライン冷却装置はこれを繰り返す。なお、受液器１６がブライン冷却器５よりも高く設置してあり高低差が充分とれ配管圧損が問題ないときなどは液ポンプでなく自然流下とし動力を使用しないことが好ましい。なお、炭酸ガス冷媒の蒸発温度は前記アイスクリーム冷却温度、ブライン温度により変化するものである。
【００２３】
ブライン冷却装置２０４のカスケードコンデンサー１５で炭酸ガス冷媒を冷却する炭酸ガス冷却装置２０５は、アンモニア冷媒を使用している。アンモニア冷凍機１０で圧縮した気体アンモニア冷媒は凝縮器１１で冷却、液化され高圧受液器１２へ送られる。高圧受液器１２内のアンモニア冷媒は膨張弁１３を通り減圧され低圧受液器１４へ送られ、そのときフロートスイッチなどで低圧受液器１４内のアンモニア冷媒液量を制御されカスケードコンデンサー１５に送られる。カスケードコンデンサー１５に送られたアンモニア冷媒は蒸発することで炭酸ガス冷媒から熱を奪い炭酸ガス冷媒を冷却、液化する。気体化したアンモニア冷媒は低圧受液器１４に戻りアンモニア冷凍機１０で再圧縮される。炭酸ガス冷却装置２０５はこれを繰り返す。なお、アンモニア冷媒の蒸発温度は前記アイスクリーム冷却温度、ブライン温度、炭酸ガス冷媒の蒸発温度により変化するものである。
【実施例２】
【００２４】
図３は本発明アイスクリーム製造装置系統図の一例である。前記アイスクリーム凍結装置２０３、前記ブライン冷却装置２０４、そしてカスケードコンデンサー１５で炭酸ガス冷媒を冷却、液化する炭酸ガス冷却装置２０６から構成される。ブライン冷却装置２０４のカスケードコンデンサー１５で炭酸ガス冷媒を冷却、液化する炭酸ガス冷却装置２０６は、アンモニア冷媒を使用している。アンモニア冷凍機１０で圧縮した気体アンモニア冷媒は凝縮器１１で冷却、液化され高圧受液器１２へ送られる。高圧受液器１２内のアンモニア冷媒は膨張弁１３を通り減圧されカスケードコンデンサー１５へ送られる。カスケードコンデンサー１５に送られたアンモニア冷媒は蒸発することで炭酸ガス冷媒から熱を奪い炭酸ガス冷媒を冷却、液化する。気体化したアンモニア冷媒はアンモニア冷凍機１０へ戻り再圧縮される。炭酸ガス冷却器２０６はこれを繰り返す。なお、アンモニア冷媒の蒸発温度はアイスクリーム製品種類などによる冷却温度、ブライン温度、炭酸ガス冷媒の蒸発温度により変化するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
アイスクリーム製造装置において、複雑な制御や無駄な動力を極力削減し、省エネで高効率のアイスクリーム製造装置の運転を実現し、なおかつ省人員化が図れる。また、冷媒も自然冷媒を使用することでフロン使用からの脱却ができ、地球環境を保護する上で製造業における経営的そして環境的立場の企業モデルとなり、他製造業などへの脱フロン、温暖化防止への意識向上へつながると考えられる。
【符号の説明】
【００２６】
１      アイスクリーム凍結槽
２      ブラインタンク
３      ブラインオーバーフロータンク
４      ブライン補給タンク
５      ブライン冷却器
６      ブライン冷却ポンプ
７      ブライン供給ポンプ
８      ブライン戻しポンプ
９      ブライン循環ポンプ
１０    アンモニア冷凍機
１１    凝縮器
１２    高圧受液器
１３    膨張弁
１４    低圧受液器
１５    カスケードコンデンサー
１６    受液器
１７    液ポンプ
１８    フロートバルブまたはフロートスイッチ
１９    ブライン管（冷却往）
２０    ブライン管（冷却還）
２１    ブライン管（供給）
２２    ブライン管（戻し）
２３    ブライン管（循環）
２４    オーバーフロー口
２５    ブライン管（補給）
２６    アンモニア冷媒管（高圧ガス）
２７    アンモニア冷媒管（高圧液）
２８    アンモニア冷媒管（低圧液）
２９    アンモニア冷媒管（低圧ガス）
３０    アンモニア冷媒管（低圧ガス）
３１    炭酸ガス冷媒管（ガス）
３２    炭酸ガス冷媒管（液）
３３    炭酸ガス冷媒管（液）
３４    炭酸ガス冷媒管（ガス）
２０１  アイスクリーム凍結装置（従来）
２０２  ブライン冷却装置（乾式）
２０３  アイスクリーム凍結装置
２０４  ブライン冷却装置（満液式）
２０５  炭酸ガス冷却装置（満液式）
２０６  炭酸ガス冷却装置（乾式）
【図１】
2011067125.tif 000003
【図２】
2011067125.tif 000004
【図３】
2011067125.tif 000005