(57)【要約】【課題】一般の製氷器を用いて製氷できると共に紫外線を照射してオゾン氷を製造できるオゾン含有氷の製造方法及びその装置を提供する。【解決手段】冷却伝熱面１１に、酸素を含有乃至溶解した原料水２０をスプレーして製氷すると共にこれを順次掻き取って製氷するに際し、上記冷却伝熱面１１で生成された氷に紫外線ＵＶを照射してオゾン氷を製造するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却伝熱面に、酸素を含有乃至溶解した原料水をスプレーして製氷すると共にこれを順次掻き取って製氷するに際し、上記冷却伝熱面で生成された氷に紫外線を照射してオゾン氷を製造することを特徴とするオゾン含有氷の製造方法。
【請求項２】
冷却伝熱面に生成された酸素含有氷の膜に紫外線を照射して氷の膜中の酸素をオゾン化し、しかる後そのオゾン化された氷の膜を掻き取ってオゾン氷を製造する請求項１記載のオゾン含有氷の製造方法。
【請求項３】
１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線を照射する請求項１又は２記載のオゾン含有氷の製造方法。
【請求項４】
筒状に形成された冷却伝熱面に対して上記原料水をスプレーするスプレーノズルが、１８０度対向し、かつ円周方向に移動可能に設けられ、冷却伝熱面の内周面に形成されたオゾン氷或いは氷の膜を掻き取るようスクレーパーが円周方向に移動される請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン含有氷の製造方法。
【請求項５】
筒状に形成された冷却伝熱面を有する製氷器と、その冷却伝熱面に、酸素を含有乃至溶解した原料水を冷却伝熱面の円周方向に沿ってスプレーするスプレーノズルと、上記冷却伝熱面で生成された氷の膜を掻き落とすスクレーパー装置と、上記冷却伝熱面で生成された酸素含有氷に紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えたことを特徴とするオゾン含有氷の製造装置。
【請求項６】
スクレーパー装置が、製氷器の中心に設けられた回転軸と、その回転軸に支持アームを介して設けられたスクレーパーからなり、紫外線照射装置が、上記製氷器の軸心周りに固定して設けられた紫外線ランプと、上記回転軸に設けられ、紫外線ランプからの紫外光中、１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線を９０度反射させて冷却伝熱面に照射し、２４２ｎｍを超える紫外線をそのまま軸方向に透過させる波長選択鏡からなる請求項５記載のオゾン含有氷の製造装置。
【請求項７】
製氷器の下部には、オゾン氷貯蔵庫が設けられる請求項５又は６記載のオゾン含有氷の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧下で大気中の空気成分の酸素を平衡溶解している水を氷結して、氷中に酸素をマイクロ気泡として分散残留させ、この氷に紫外線を照射して氷中に閉じ込められている酸素をオゾン（Ｏ3）に転化するオゾン含有氷の製造方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鮮魚や野菜などの生鮮食品を、オゾン氷で冷蔵保存することが注目されてきており、オゾン氷は、氷中にオゾンガスを気泡として含んだものであり、オゾン氷の融解により、オゾンガスが、融解した水に溶けたり、水から放出されることで、生鮮食品を殺菌・消毒或いは消臭することができる。
【０００３】
従来のオゾン氷の製造方法は、特許文献１に示されるようにオゾン水を製造し、そのオゾン水を冷却させてオゾン氷とするものであるが、水に溶解したオゾンは水が凍る過程で、マイクロ気泡となるが、より安定な酸素になり易く、所望の濃度のオゾン氷を作製するのは困難である。
【０００４】
このため、特許文献２に示されるように、密閉容器内に、オゾンを溶解又は浮遊しているオゾン水を注入し、このオゾン水を加圧状態で冷却して凍らせてオゾン含有氷を製造することが提案されているが、オゾン水を加圧状態で凍らせるために、設備費が高くなると共に大量にオゾン氷を製造することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０５５６８号公報
【特許文献２】特開２００５−７７０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、酸素をマイクロ気泡として含有した氷を製造し、その気泡含有氷に、紫外線を照射して氷中に閉じこめられた酸素からなる気泡を紫外線励起によりオゾン化してオゾン氷とすることが検討されている。
【０００７】
この紫外線照射によるオゾン氷の製造は、使用時に酸素含有氷に紫外線照射を行えばよいため、製氷器は一般のものを使用でき、しかも大量にオゾン氷を製造できることが期待できるものである。
【０００８】
しかしながら、酸素含有氷に紫外線を照射するには、紫外線が氷に入射する前に空気中の酸素をオゾン化してしまうため、フレーク状やざらめ状の氷に紫外線を照射したのでは効率が悪く、キューブ状などある程度の体積を有するものでないと効率が悪くなる。よって、氷に紫外線を効率よく入射するためには、紫外線を吸収しない雰囲気で酸素含有氷に紫外線を照射するなど新たな工夫が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、一般の製氷器を用いて製氷できると共に紫外線を照射してオゾン氷を製造できるオゾン含有氷の製造方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、冷却伝熱面に、酸素を含有乃至溶解した原料水をスプレーして製氷すると共にこれを順次掻き取って製氷するに際し、上記冷却伝熱面で生成された氷に紫外線を照射してオゾン氷を製造することを特徴とするオゾン含有氷の製造方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、冷却伝熱面に生成された酸素含有氷の膜に紫外線を照射して氷の膜中の酸素をオゾン化し、しかる後そのオゾン化された氷の膜を掻き取ってオゾン氷を製造する請求項１記載のオゾン含有氷の製造方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線を照射する請求項１又は２記載のオゾン含有氷の製造方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、筒状に形成された冷却伝熱面に対して上記原料水をスプレーするスプレーノズルが、１８０度対向し、かつ円周方向に移動可能に設けられ、冷却伝熱面の内周面に形成されたオゾン氷或いは氷の膜を掻き取るようスクレーパーが円周方向に移動される請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン含有氷の製造方法である。
【００１４】
請求項５の発明は、筒状に形成された冷却伝熱面を有する製氷器と、その冷却伝熱面に、酸素を含有乃至溶解した原料水を冷却伝熱面の円周方向に沿ってスプレーするスプレーノズルと、上記冷却伝熱面で生成された氷の膜を掻き落とすスクレーパー装置と、上記冷却伝熱面で生成された酸素含有氷に紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えたことを特徴とするオゾン含有氷の製造装置である。
【００１５】
請求項６の発明は、スクレーパー装置が、製氷器の中心に設けられた回転軸と、その回転軸に支持アームを介して設けられたスクレーパーからなり、紫外線照射装置が、上記製氷器の軸心周りに固定して設けられた紫外線ランプと、上記回転軸に設けられ、紫外線ランプからの紫外光中、１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線を９０度反射させて冷却伝熱面に照射し、２４２ｎｍを超える紫外線をそのまま軸方向に透過させる波長選択鏡からなる請求項５記載のオゾン含有氷の製造装置である。
【００１６】
請求項７の発明は、製氷器の下部には、オゾン氷貯蔵庫が設けられる請求項５又は６記載のオゾン含有氷の製造装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一般の製氷器を用いて簡単にオゾン氷を簡単に製造できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１における紫外線照射装置の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１において、１０は製氷器で、冷却伝熱面１１が円筒状に形成され、その円筒状の冷却伝熱面１１の下部に縮径した過冷却伝熱面１２が形成され、この冷却伝熱面１１と過冷却伝熱面１２の外周に、それぞれ冷媒（Ｒ−４０４Ａ）が導入されるジャケット１３，１４が形成され、さらに上部に覆い蓋１５が設けられ構成される。
【００２１】
この製氷器１０の下部には導管１６を介して保冷用ジャケットを有するオゾン氷貯蔵庫（積出設備）１８が接続される。導管１６には、導管１６を開閉するダンパ１７が設けられる。
【００２２】
製氷器１０の冷却伝熱面１１の上部には、１８０度対向した位置で径方向に酸素を含有乃至溶解した原料水２０のスプレーノズル２１ａ，２１ｂが、冷却伝熱面の円周方向に沿って移動可能に設けられる。
【００２３】
原料水２０には、水に酸素が１４ｐｐｍ溶解、或いはマイクロバブルとして含み、その原料水２０が、１℃程度に冷却され、供給ライン２２から流量計２３、流量調節弁２４を介し、さらにスイベルジョイント２５を介して各スプレーノズル２１ａ，２１ｂに供給されるようになっている。
【００２４】
製氷器１０のジャケット１３，１４と、オゾン氷貯蔵庫（積出設備）１８のジャケットには、冷凍機２６からそれぞれ独立して供給されるようになっている。すなわち、冷凍機２６の冷媒供給ライン２７は、３つに分岐され、第１の冷媒供給ライン２７Ａが、冷却伝熱面１１のジャケット１３の下部に接続され、第２の冷媒供給ライン２７Ｂが、過冷却伝熱面１２のジャケット１４の下部に接続され、第３の冷媒供給ライン２７Ｃがオゾン氷貯蔵庫（積出設備）１８のジャケットの下部に接続され、また各ジャケットの上部にそれぞれ第１〜第３排出ライン２８Ａ〜Ｃが接続され、これらが排出ライン２８に合流されて冷凍機２６に戻るようになっている。
【００２５】
冷却伝熱面１１のジャケット１３に冷媒を供給する第１の冷媒供給ライン２７Ａには、感温式第１膨張弁２９Ａが接続され、また過冷却伝熱面１２のジャケット１４の冷媒供給ライン２７Ｂには、感温式第２膨張弁２９Ｂが接続され、これら膨張弁２９Ａ，２９Вによりジャケット１３，１４に供給する冷媒温度が制御されるようになっている。
【００２６】
製氷器１０には、冷却伝熱面１１で製氷された氷の膜を掻き取るためのスクレーパー装置３０が設けられる。このスクレーパー装置３０は、モータ３１で回転される回転軸３２の上下に設けた支持アーム３３で支持され、冷却伝熱面１１の内周面で上下に延び、冷却伝熱面１１に製氷された氷の膜を掻き取るスクレーパー３４とからなる。
【００２７】
スプレーノズル２１ａ，２１ｂは、回転軸３２と連動するように冷却伝熱面１１の円周方向に沿って移動自在に設けられ、供給ライン２２とは、スイベルジョイント２５を介して接続される。また一方のスプレーノズル２１ａはスクレーパー３４で氷の膜を掻き取った直後の冷却伝熱面１１に原料水２０をスプレーできるように、他方のスプレーノズル２１ｂはスクレーパー３４と１８０対向した冷却伝熱面１１に原料水２０をスプレーできるようになっている。
【００２８】
また製氷器１０の覆い蓋１５には、ベント管３５が設けられる。
【００２９】
製氷器１０内には、紫外線照射装置４０が設けられる。
【００３０】
この紫外線照射装置４０を、図２（ａ）、図２（ｂ）により説明する。
【００３１】
紫外線照射装置４０は、製氷器１０の下部の回転軸３２の軸受（図示せず）周りに固定して設けられた紫外線ランプ４１と、回転軸３２に設けられ、紫外線ランプ４１からの紫外光中、１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線ＵＶａを９０度反射させて冷却伝熱面１１に照射し、２４２ｎｍを超える紫外線ＵＶｂをそのまま軸方向に透過させる波長選択鏡４２とから構成される。
【００３２】
紫外線ランプ４１は、図２（ｂ）に示すように回転軸３２の下方で、その軸受（図示せず）の周りに９０度ごと４個固定して設けられ、その下部に反射ミラー４３を有する。
【００３３】
波長選択鏡４２は、製氷器１０の冷却伝熱面１１の全面に万遍なく照射できるように、回転軸３２に上下４段と設け、かつその形状が直角三角形状に形成されると共に頂角部が回転軸３２に斜め４５度傾斜するように設けられる。
【００３４】
この波長選択鏡４２は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、第１段目の波長選択鏡４２Ａが、回転軸３２周りに０〜９０度の範囲の紫外光を９０度反射乃至透過するように、第２段目の波長選択鏡４２Ｂが、９０〜１８０度の範囲の紫外光を９０度反射乃至透過するように、第３段目の波長選択鏡４２Ｃが、１８０〜２７０度の紫外光を９０度反射乃至透過するように、第４段目の波長選択鏡４２Ｄが、２７０〜３６０度の紫外光を９０度反射乃至透過するように設けられており、これにより、紫外線ランプ４１からの紫外線中、１３０〜２４２ｎｍの波長の紫外線ＵＶａを９０度反射して対応する段の冷却伝熱面１１に略９０度の範囲で照射し、かつ回転軸３２で波長選択鏡４２が回転されることで、各段で紫外線ＵＶａを冷却伝熱面１１の全周に照射することができるようにされ、また、オゾン励起に作用しない２４２ｎｍを超える紫外線ＵＶｂは、そのまま透過し、覆い蓋１５に設けた透過窓４５から製氷器１０外に放射するようになっている。
【００３５】
また、回転軸３２の下部には、軸周りに固定して配置された紫外線ランプ４１を清掃する除塵ブラシ４６が設けられる。
【００３６】
次に、上述した装置により、オゾン氷を製造する方法を説明する。
【００３７】
先ず、冷凍機２６より、感温式膨張弁２９Ａ，２９Ｂにて膨張させ、冷却伝熱面１１、過冷却伝熱面１２のジャケット１３，１４に冷媒ガスを供給して冷却伝熱面１１の温度を、−２０〜−４０℃程度に保持する。
【００３８】
原料水２０は、水中に酸素ガスをマイクロバブルとして噴射して、水中にマイクロバブルが浮遊させた状態にされると共に、０℃以上で１℃程度に冷却されて供給ライン２２から、スプレーノズル２１ａまたは２１ｂより冷却伝熱面１１にスプレーされる。スプレーされた原料水２０は、冷却伝熱面１１で氷結すると共に適宜下方に流下しながら氷結する結果、冷却伝熱面１１のスプレー範囲の上下で氷の膜が形成されて氷結される。
【００３９】
大気中のＯ2とＣＯ2の濃度と平衡して水中に溶解している状態の原料水２０を氷結すると、Ｏ2は、氷から遊離してマイクロバブルとして氷中に閉じ込められる。氷の中に閉じ込められたＯ2と氷片間に混在する空気に紫外線照射装置４０から紫外線を照射することにより閉じこめられたマイクロバブルの酸素はオゾン（Ｏ3）に転化する。
【００４０】
この際、紫外線ランプ４１からの紫外線中、オゾン化に有効な波長１３０〜２４２ｎｍの紫外線ＵＶａを波長選択鏡４２で反射して照射し、オゾン化に不要な２４２ｎｍを超える紫外線ＵＶｂは、そのまま波長選択鏡４２を透過させて製氷器１０外に放射させることで、効率のよいオゾン氷の製造が行える。
【００４１】
酸素の水中への溶解量を多くするためには、水と空気を１℃程度に冷却して接触させる。この条件下でのＯ2溶解量は約１４ｐｐｍであるので、これをオゾン化すれば殺菌剤として有効である。
【００４２】
本発明においては、製氷と同時に紫外線を照射してオゾン氷とするため、製氷器１０内の空気中のＯ2や氷結により放出されたＯ2が、紫外線の照射により一部Ｏ3に転化され、スプレーされる原料水２０や冷却伝熱面１１で流下する、氷結前の水中にＯ2より溶解度が高いＯ3が多く溶解するために、氷の中に１４ｐｐｍの濃度よりも多くのＯ3が含有されたオゾン氷とすることができる。
【００４３】
この冷却伝熱面１１に氷着したオゾン氷は、スクレーパー装置３０のスクレーパー３４により掻き取ることで、フレーク状乃至ざらめ状とされて、冷却伝熱面１１から落下し、導管１６のダンパ１７上に堆積し、過冷却伝熱面１２で−４０℃程度に冷却され、適宜ダンパ１７から下方のオゾン氷貯蔵庫（積出設備）１８に落下されて貯留される。
【００４４】
氷中のＯ3の減衰率は大きいが、初期の濃度が高いためにオゾン氷貯蔵庫（積出設備）１８で、長期保存しても濃度を高く保持できるので殺菌効果も長く維持できる。
【００４５】
このように、本発明では氷中に含まれているＯ2をＯ3に転化するために冷却伝熱面１１で製氷された氷の膜、或いは掻き落とされて落下する氷塊に紫外線ＵＶを照射することで、紫外線の透過性を良く、オゾンの転化率を高くすることができる。また冷却伝熱面１１は、ＳＵＳなど紫外線を反射することができるため、氷の膜を透過しても、冷却伝熱面１１で反射させてオゾンの転化率を高めることができ、これによりオゾンの転化速度を速めることができる。
【００４６】
紫外線を照射すると熱を発生するのでこの熱量を考慮した冷凍能力とする必要がある。冷却はＯ3保存と氷片の焼結防止のために−２０℃以下の温度を維持出来るようにする。
【００４７】
製氷器１０で製造されたオゾン氷は自然落下して、ダンパ１７を介してオゾン氷貯蔵庫１８に貯蔵し、必要時に適宜積み出す。
【符号の説明】
【００４８】
１０  製氷器
１１  冷却伝熱面
３０  スクレーパー装置
４０  紫外線照射装置
【図１】
2011080671.tif 000003
【図２】
2011080671.tif 000004