(57)【要約】本発明は溶液内の相の部分結晶化装置において、冷却回路（２２）と接触した少なくとも一本の管（２００）で形成された熱交換器（２）の循環回路（２０）内に溶液を循環させる少なくとも一つのポンプ（１）を有し、熱交換器（２）の回路（２０）が溶液の循環の際に相の結晶化した粒子が溶液と連続的に混合されるように、溶液の混合静力学機構を有していることを特徴とする装置に関するものである。本発明は本発明による複数個の装置、または、かかる装置の複数個の部分を含む配置にも関するものである。
2007517652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却回路（２２）と接触した少なくとも一本の管（２００）で形成された熱交換器（２）の回路内に溶液を循環させる少なくとも一つのポンプ（１）を備え、熱交換器（２）の循環回路（２０）が結晶の出現を遅らせるために過冷維持静止手段を含む区域と、結晶の出現を可能にする過冷破断静止手段を含む区域を備えていることを特徴とする、溶液内の相の部分結晶化装置。
【請求項２】
相の結晶化粒子が、溶液の循環の際に溶液と連続して混合されるように溶液混合静力学機構を有する区域をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
過冷維持手段がそれぞれの管（２００）の内壁の少なくとも一部に係着防止被覆を有し、該被覆は結晶の出現を遅らせるのに適した、材料、および／または表面状態の形を取ることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
該材料が、疎水性プラスチックまたはガラスであることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
該表面状態が軽く粗製加工されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
過冷破断手段がそれぞれの管の内壁の少なくとも一つの被覆変更、および／または溶液循環の少なくとも一つの方向転換、および／またはそれぞれの管の内壁上に溶液循環に対する少なくとも一つの障害物（２０７、２０８）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
内壁被覆の変更が過冷を破断し、結晶の出現を可能にするのに適した、材料の変更および／または表面状態の変更の形を取ることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
過冷破断手段の部位の材料が金属であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
過冷破断手段の部位の表面状態の変更が粗さを増す方向で実施されることを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
混合機構がそれぞれの管（２００）の内壁の少なくとも一部に少なくとも一つの係着防止被覆、および／または溶液循環の少なくとも一つの方向転換、および／またはそれぞれの管の内壁上に溶液循環に対する少なくとも一つの障害物（２０７、２０８）を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
該方向転換は循環回路内の曲管（２０１）、および／またはバッフル（２０２）、および／または循環回路の内側断面の少なくとも一つの変更（２０３）であることを特徴とする、請求項６または１０に記載の装置。
【請求項１２】
溶液循環に対する該障害物（２０７、２０８）が針および／またはプレートを有することを特徴とする、請求項６または１０に記載の装置。
【請求項１３】
回路の内断面が次第に増加すること（２０４）を特徴とする、請求項１から１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
熱交換器の回路が少なくとも一つのバルブ（４，５）を有することを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
該バルブが熱交換器の上流または下流に配置され、溶液の結晶化率または氷の滴定量を制御するために溶液流量を調節することを可能にすることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ポンプが時間に応じて変化して溶液を循環させるのに適していることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
循環回路が溶液内に気泡を導入する手段（２０５，２０６）を有することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
気体導入手段（２０５，２０６）が溶液循環内に、あるいは管の壁部位に設置されることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
複数個の装置を備えていることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
溶液内の相の部分結晶化の方法において、少なくとも一つのポンプ（１）を用いて少なくとも一本の管（２００）で形成された熱交換器（２）の循環回路（２０）内に溶液を循環させることから成る過程を有し、
・過冷維持静止手段によって結晶の出現を遅らせるために、温度を凍結開始温度未満に維持する過程と、
・結晶の出現を開始させるために過冷破断静止手段によって過冷破断を引き起こす過程
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２１】
溶液の混合静力学機構によって、溶液の循環の際に、相の結晶化粒子を溶液と連続的に混合することから成る過程を有することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
バルブまたはポンプを操作して溶液の流量を時間に応じて変化させることから成る過程を有することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
循環回路内のバルブによって溶液の流量を変化させることから成る過程を有することを特徴とする、請求項２０から２２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２４】
溶液の循環回路（２０）内に気泡を導入することから成る過程を有することを特徴とする、請求項２０から２３のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は恒常的に流れている、あるいは変動流れなどの半恒常流れの溶液の部分結晶化の方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現状技術
特定の用途分野において、装置内で循環する溶液の溶解相の部分結晶化ができることが所望されている。
【０００３】
溶液の凍結はその温度を下げることによって得られる。凍結開始温度は氷の最初の結晶が出現する可能性がある温度である。
【０００４】
しかしながら、実際には、結晶化開始を得るためには凍結開始温度以下に温度を下げる必要がある。この現象は過冷あるいは英語で「ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ」と呼ばれている。最初の結晶が出現する現象は「過冷破断」とよばれ、凍結開始温度と結晶化開始直前温度との間の開きは「過冷幅」と呼ばれる。
【０００５】
最初の結晶の出現は「核形成」と呼ばれ、これは熱を放出する発熱現象である。したがって、溶液と氷の結晶とを含む混合物の温度は過冷破断の際に凍結開始温度をわずかに下回る温度まで再び上昇する。混合物の冷却を継続すると、過冷の際に形成された結晶の成長が促進され、新たな結晶の出現開始も促進される。この最後の現象は二次結晶化と呼ばれる。
【０００６】
溶液の単位質量当たりの氷の結晶の質量部分は氷の滴定量と呼ばれる。
【０００７】
したがって、溶液の部分凍結または部分結晶化は氷の質量滴定量がゼロであり、温度が先験的に凍結開始温度以上である溶液から開始して、氷滴定量が０％を超え、最大氷滴定量未満である溶液を得ることを目的とする。最大氷滴定量は凍結開始温度よりはるかに低い温度（例えば、凍結開始温度より４０℃低い温度）で得られた氷滴定量と定義される。
【０００８】
連続システムは、部分結晶化が溶液循環の際に相の冷却によって行われる熱交換器を備えている。
【０００９】
結晶化相は、一般的に塩または水溶性であるか否かを問わず任意の溶液内の溶剤である。
【００１０】
水溶液の場合、目的は流体がポンプの作用で常に装置内を流れることができるように、氷の微粒子を含む部分凍結液体を形成することである。
【００１１】
ここで部分結晶化が望ましい二つの可能な用途を挙げる。
【００１２】
用途の第一の例は、二成分氷またはシャーベットであり、英語では「ｂｉｎａｒｙ  ｉｃｅ」 または「ｉｃｅ  ｓｌｕｒｒｙ」と呼ばれ、熱交換装置内の冷媒流体として用いられる。「シャーベット」は氷が約１０から７０％の重量比を示す混合物と定義される。
【００１３】
かかる二成分氷またはかかるシャーベットは、一般的に水とアルコールおよび／または例えば塩化ナトリウム、塩化カルシウム、または塩化カリウム、蔗糖などの塩および／または糖の溶液である。冷媒混合物は水−氷凝固による潜熱の形で冷熱を貯蔵することのできる一切の流体とすることもできる。
【００１４】
用途の第二の例はアイスクリーム食品に関するものである。これらの用途においては、水および／またはミルク、脂質分および／または果物片を主として含む調理物をさらにそこに細かい気泡を導入しながら部分的に凍らせる。導入する空気の量は、アイスクリーム食品の場合、調理物の量にほぼ等しい。
【００１５】
先行技術のいくつものタイプの装置が部分結晶化の実施を可能にする。
【００１６】
第一のタイプの装置は「直接接触発生器」と呼ばれる。このタイプの装置においては、結晶化させる流体を冷却表面と直接接触させる。
【００１７】
第二のタイプの装置は「真空発生器」と呼ばれる。このタイプの装置においては、部分結晶化させる流体をその三重点の近くに維持する。
【００１８】
しかしながら、先行技術の装置には問題がある。
【００１９】
直接接触発生器は熱交換器の壁で結晶化した粒子の機械的掻き取りによって作動する。したがって、機械的掻き取り装置の出力によってその出力が制限される。くわえて、回転部品と回転メカニズムが存在するために、高価である。
【００２０】
真空発生器はきわめて複雑で、きわめて高価で、大きな場所をふさぐ。結果的にそれらは所期の用途、とくに食品用途にあまり適さない。実際それらは一つのタイプと特定の生産量のために設計されている。つまり、モジュール化されておらず、したがって、柔軟性がない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
発明の簡単な説明
本発明は上記の問題の少なくとも一つを解決することを目的とする。
【００２２】
本発明の目的の一つは水溶性であるか否かを問わず、任意の溶液内の相の部分的結晶化の単純な技術を提案することである。
【００２３】
したがって、本発明の目的の一つは水溶性であるか否かを問わず、任意の溶液内の相の部分的結晶化の高価でない技術を提案することである。
【００２４】
とりわけ、本発明の目的の一つは運動または回転する、部品またはメカニズムを使用しない部分結晶化装置を提案することである。
【００２５】
同様に、本発明の目的の一つは部分結晶化させる相をその三重点の近くに維持しない部分結晶化装置を提案することである。
【００２６】
本発明の他の目的の一つはモジュラー式でかなりの単位出力を有する相の部分結晶化装置を提案することである。
【００２７】
本発明の他の目的の一つは、モジュラー式なことによって、とりわけ食品分野でいくつものタイプと生産量に対応するために並列させることができる相の部分結晶化装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
このため、本発明は、溶液内の相の部分結晶化装置において、冷却回路と接触した少なくとも一本の管で形成された熱交換器の回路内に溶液を循環させる少なくとも一つのポンプを備え、交換器の回路が過冷幅を制御することのできる一つまたは複数の手段と、熱交換器内部の正確な場所で、あるいは例えば、大型熱交換器ユニットの第一の熱交換器と第二の熱交換器との間に含まれる区域内で、結晶化を開始させる（過冷破断）のに適した複数の手段とを備えていることを特徴とする装置を提案する。
【００２９】
本発明の結晶化装置は、流れている溶液の過冷破断の現象の際に結晶化した粒子が前記溶液の循環の際に溶液と連続的に混合されるように、溶液の混合静力学装置も有利には備えている。
【００３０】
結晶化を開始させるのに適した手段と混合静力学装置は、流れの中に配置された障害物（針、プレートなど）を形成する要素で構成することができる。それらはまた、流れの循環方向の変化および／またはそれぞれの管の内壁被覆の変更とすることもできる。
【００３１】
過冷の維持手段、過冷の破断手段、または混合手段は、熱交換器を構成する異なる材料の組み合わせ、または熱交換器内部の溶液と接触して配置された材料の組み合わせとすることができる。熱交換器内の破断点の上流に位置づけられた材料（ならびに特異的とすることができるその表面状態）は過冷現象を促進し、下流に位置づけられた材料（ならびに特異的とすることができるその表面状態）は過冷破断を促進することができる。例えば、表面状態がきわめて平滑な（粗さが少ない）疎水性プラスチックは過冷破断を遅らせる傾向を持ち、また温度を結晶化なしに凍結開始温度以下に下げることができ、他方で表面状態が粗い金属は先験的に過冷破断（結晶化開始）を促進する傾向を持つ。
【００３２】
管の断面は、過冷の際に形成された結晶の成長段階の際に、あるいは過冷破断後に発生する二次核形成段階の際に、粘度が大幅に上昇し、見かけ密度が低下する（水の結晶化による体積膨張）溶液の流れが、高すぎる上流圧力を必要とせずに流れることができるように、過冷破断区域のあとは可変とすることもできる。
【００３３】
流体の循環は一定流量で、あるいは変動流量で、すなわち、流動相に続く相では流体は不動であるか、低い速度で流れるように行われる。これらの変動はオールオアナッシング型（流量ゼロまたは低流量から通常流量へ瞬間的な移行）、または正弦波型、あるいはさらに鋸歯型とすることができる。したがって、可変速度で連続する流動相に従って流体を循環させることもできる。
【００３４】
本発明は以下の特徴によって有利に補足されるのだが、単独に、あるいは技術的に可能なこれらの組み合わせで補足される。
・方向転換は、循環回路内の曲管、および／またはバッフル、および／または循環回路の内側断面の少なくとも一つの変更である。
・熱交換器回路は溶液の流量を調節することができる少なくとも一つのバルブを備えている。
・バルブは手動で操作されるか、あるいは、一つのパラメータ、または複数のパラメータ、または二つまたは複数のパラメータの間の差を計算に入れるサーモスタット型の自動システムによって操作される。これらのパラメータは、結晶化する溶液の入口温度、すなわち、過冷破断区域の上流に位置する場所に位置づけられた温度（溶液温度、熱交換器管温度、熱交換器冷却に用いられた一次流体の温度）、結晶化する溶液の出口温度、すなわち、過冷破断区域と交換器出口との間に位置する場所の温度（溶液温度、熱交換器管温度、熱交換器冷却に用いられた一次流体の温度）、過冷破断の際の溶液温度、またはいくつもの装置（交換器）が同一のポンプによって供給される場合にはとくに上流の供給流量の溶液の温度、とすることができる。
・循環回路は溶液内に気泡を導入する手段を備えている。
・気泡導入手段は溶液循環内に、あるいは管の壁の部位に配置されている。
【００３５】
本発明は本発明による複数個の装置を、あるいはかかる装置の複数個の部分を備えているユニットにも関するものである。
【００３６】
本発明はかかる装置の使用法にも関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図面の簡単な説明
本発明のその他の特徴、目的と利点は、付属の図面を参照して、非制限的で正確な例として挙げられた、下記の説明を読むことによって明らかになる。
【００３８】
図１は、本発明による装置の可能な一つの実施態様を模式的に示している。
【００３９】
図２は、混合機構をより正確に示す本発明による装置の一つの実施態様を模式的に示している。
【００４０】
図３から図５は、混合機構の可能ないくつもの実施態様を模式的に示している。
【００４１】
図６は、本発明による装置の循環回路のパイプの長手方向断面を模式的に示している。
【００４２】
図７と図８は、循環回路内に気体を導入する装置の実施態様を模式的に示している。
【００４３】
図９は、管内部の混合機構実施態様を模式的に示している。
【００４４】
全ての図において、類似の要素は同一の参照番号が付いている。
【実施例】
【００４５】
発明の詳細な説明
図１と図２に模式的に示したごとく、本発明によって可能な装置は、番号２で示され、入口が溶液のタンク１０に接続され、出口が部分結晶化溶液の容器３に接続された、熱交換器内に溶液を循環させることを可能にする少なくとも一つのポンプ１を主として備えている。
【００４６】
それぞれのポンプ１は当業者には周知である。しかしながら、容量ポンプであるか否かを問わず、ポンプの操作によって、装置内に適切に配置されたセンサーに組み合わされた一つまたは複数の調節システムに応じて、プロセスの過程において、流体の流量を変化させることができる。
【００４７】
流体の循環は一定流量で、あるいは変動流量で行われ、すなわち流動相に続く相では流体は不動であるか、低い速度で流れる。これらの変動はオールオアナッシング型（流量ゼロまたは低流量から通常流量へ瞬間的な移行）または正弦波型、あるいはさらに鋸歯型とすることができる。したがって、可変速度で連続する流動相に従って流体を循環させることもできる。
【００４８】
バルブ４はポンプ１と熱交換器２の入口との間に配置され、一方でバルブ５は容器３の前の熱交換器２の出口に配置されている。バルブ５は熱交換器２の出口での溶液の均一な混合を保証し、その流量の調節を可能にする。
【００４９】
それぞれのバルブは手動で制御されるか、あるいは、下記のパラメータの一つ、または複数、あるいは二つまたは複数のパラメータの間の差を計算に入れるサーモスタット型の自動システムによって制御される。パラメータは以下のものとすることができる。
・結晶化する溶液の入口温度、すなわち、過冷破断区域の上流に位置する場所に位置づけられた温度（溶液温度、熱交換器管温度、熱交換器冷却に用いられた一次流体の温度）、
・結晶化する溶液の出口温度、すなわち、過冷破断区域と熱交換器出口との間に位置する場所の温度（溶液温度、熱交換器管温度、熱交換器冷却に用いられた一次流体の温度）、および／または
・過冷破断の際の溶液温度または、いくつもの装置（交換器）が同一のポンプによって供給される場合にはとくに上流の供給流量の溶液の温度。
【００５０】
熱交換器２は冷却回路２２と接触している、溶液の循環回路２０を主として備えている。それによって、ポンプ１は溶液を熱交換器２の回路２０内に循環させる。回路の長さは典型的には数メートル（約１から５メートル）程度である。
【００５１】
外部の冷凍ブロック２１は冷却回路２２内にマイナスの温度に冷却した流体を循環させることを可能にする。
【００５２】
冷凍ブロック２１と冷却流体の冷却回路２２により、溶液の循環回路２０の外壁は、例えば、およそ摂氏−５℃から摂氏−３０℃程度のマイナスの温度に維持される。このマイナスの温度は装置内の溶液の効果的な冷却を可能にする。
【００５３】
冷凍ブロック２１は冷却液の直接膨張によるシステム、または、当業者には周知の他のあらゆる冷却装置を含むことができる。
【００５４】
冷却回路２２内を流れる冷却液は、例えば、液体窒素などの低温流体または力学的圧縮機械に用いられる冷却液とすることができる。
【００５５】
ここで、溶液は例えば、冷媒液体または食品のアイスクリームである。
【００５６】
いずれの場合でも、溶液は凍結開始温度にできるだけ近い温度で熱交換器２に導入しなければならない。
【００５７】
図２により正確に示したごとく、循環回路２０は主として管２００で構成される。溶液は管２００の内部を循環し、一方で、溶液の冷却に使用される低温流体または冷媒流体は冷却回路２２内の管２００の外側を流れる。
【００５８】
好適には、循環回路２０を形成する管２００は内径が小さく、およそ５から３０ｍｍ程度である。それぞれの管２００はプラスチック製、金属製またはガラス製である。
【００５９】
熱交換器２は結晶の出現を遅らせるための過冷維持静止手段を含む区域、および、結晶の出現を可能にするために過冷破断静止手段を含む区域とから成る。
【００６０】
過冷維持手段は、とりわけ過冷幅を制御することを可能にする。それらはもちろん破断手段の上流に配置される。
【００６１】
このため、それぞれの管２００は、必要に応じて有利には、ある材料で構成されるか、または被覆を形成するために内面を薄膜で覆われるのだが、該材料および該被覆は、結晶の出現を遅らせるのに適した材料および／または表面状態の形をとる。その薄膜はそれぞれの管の内面の全体または部分を覆うことができる。その薄膜は、疎水性プラスチックフィルム、ガラスまたは特殊塗料で形成することができる。表面状態は、有利にはわずかに粗い。
【００６２】
過冷破断手段は、過冷維持手段に対してそれぞれの管の内壁の少なくとも一つの被覆変更、および／または溶液循環の少なくとも一つの方向転換、および／またはそれぞれの管の内壁に溶液循環に対する少なくとも一つの障害物を備えている。
【００６３】
図３は、溶液循環の方向転換が管内の曲管２０１の形を取ることができることを示している。それぞれの曲管２０１は溶液循環６の完全なＵターンを必ずしも形成しないが、循環回路２０に方向転換させるだけとすることもできる。一般的に、方向転換は管の直径の最低１０倍の長さにわたって上流側直線管部分の内側表面の母線が下流側直線管部分に対して約５度を越える破断角度を形成するような循環回路２０内の一切の装置を指す。
【００６４】
図４は、方向転換がバッフル２０２の形を取ることもできることを示している。したがって、破断角度はこの場合は９０度に等しい。
【００６５】
図５は、方向転換が循環回路２０の管２００の断面の変化２０３とすることもできることを示している。
【００６６】
断面の変化２０３は好適には断面の狭窄とする。狭窄２０３は好適には局部的で、狭窄２０３の上流と下流の管の断面はほぼ同じである。狭窄は狭窄する前の部分の管２００の直径の３倍にほぼ等しい長さに渡って行われる。
【００６７】
図９は、管２００の内部に配置された障害物２０７と２０８が過冷破断手段を形成できることを示している。障害物は、例えば、管２００の内壁に垂直に、あるいは斜めに延びるプレートまたはフィン２０７または２０８の形を取ることができる。障害物２０７または２０８は数多くの異なる形を取ることができる。それらは、例えば、針の形を取ることもできる。障害物２０７または２０８は管２００の内壁に取り付けるか、またはそれと一体とする。
【００６８】
内壁被覆の変更は過冷破断に適し、結晶出現を可能にする、材料変更および／または表面状態の変更の形を取ることができる。破断手段部位での材料は好適には金属である。破断手段部位での表面状態の変更はより粗さを増す方向で行われる。
【００６９】
混合機構は、それぞれの管２００の内壁の少なくとも一部に少なくとも一つの係着防止被覆、および／または溶液循環の少なくとも一つの方向転換、および／またはそれぞれの管の内壁に溶液循環に対する少なくとも一つの障害物２０７、２０８を含むことができる。
【００７０】
係着防止被覆は管の内面の薄膜の形を取ることができる。薄膜はそれぞれの管の内面全体または一部を覆うことができる。薄膜の目的は管２００の壁上の結晶化の際に形成される氷の粒子の係着を制限することである。
【００７１】
図２は、破断点部位で、またはその後で、溶液全体に対して回路２０の内壁部位で結晶化した粒子の連続的混合を可能にする熱交換器２の回路２０内の−ここでは２０１で表した−混合静力学装置の存在の例を示している。
【００７２】
図２は、混合機構を一つだけ示している。もちろん、熱交換器は回路２０にそって配置された複数の混合機構を含むことができる。
【００７３】
熱交換の際に、結晶化粒子は管２００の内壁の部位で結晶化し、冠状のものを形成することになる。
【００７４】
混合機構は結晶化した冠状の粒子を剥がすことを可能にし、またそれによって循環溶液の中心部分でこれらの粒子の混合を可能にする。
【００７５】
混合機構のいくつもの実施態様が可能である。
【００７６】
図３は回路２０の混合機構が管内の曲管２０１の形を取ることができることを示している。それぞれの曲管２０１は溶液循環６の完全なＵターンを必ずしも形成しないが、循環回路２０に方向転換をさせるだけとすることもできる。
【００７７】
一般的に、「混合機構」は管の直径の最低１０倍の長さにわたって上流側直線管部分の内側表面の母線が下流側直線管部分に対して約５度を越える破断角度を形成するような循環回路２０内の一切の装置を指す。
【００７８】
図４は、混合機構がバッフル２０２の形を取ることもできることを示している。したがって、破断角度はこの場合は９０度に等しい。
【００７９】
図５は、混合機構が循環回路２０の管２００の断面の変化２０３とすることもできることを示している。
【００８０】
断面の変化２０３は好適には断面の狭窄とする。狭窄２０３は好適には局部的で、狭窄２０３の上流と下流の管の断面はほぼ同じである。狭窄は狭窄する前の管の部分２００の直径の３倍にほぼ等しい長さに渡って行われる。
【００８１】
図９は、混合機構は管２００の内部に配置された障害物２０７と２０８であることもできることを示している。障害物は、例えば、管２００の内壁に垂直に、あるいは斜めに延びるプレートまたはフィン２０７または２０８の形を取ることができる。障害物２０７または２０８は数多くの異なる形を取ることができる。それらは、例えば、針の形を取ることもできる。
【００８２】
障害物２０７と２０８は管２００の内壁に取り付けるか、またはそれと一体とする。
【００８３】
障害物２０７と２０８は混合機構を形成する。なお、それらは結晶化開始区域を制御することを可能にする装置を構成することもできる。これはとくに針の場合である。
【００８４】
図６は、循環回路２０の内径が循環全体に沿って必ずしも一定でないことを示している。
【００８５】
溶液の密度は、結晶化につれてとくに氷の比体積は例えば水よりも高いために、低下する。
【００８６】
したがって、溶液の循環を容易にするために、溶液内の相の凍結の際に回路２０の管２００の断面を増すのが適切である。
【００８７】
くわえて、回路を構成する管２００の通過断面の変化が循環速度と溶液圧力の変化をもたらす。
【００８８】
循環速度の変化は溶液と管２００の冷却された内側表面との間の接触時間に影響する。したがって、溶液結晶加速度を制御するためにこのパラメータを操作することができる。
【００８９】
くわえて、溶液圧力の変化は、本明細書において以下に述べるごとく、より大きな結晶化を可能にすることもできる。
【００９０】
なお、熱交換器２内の溶液循環の際に、結晶化は循環回路２０と冷却回路２２との間の壁の部位での熱交換によって主として行われる。
【００９１】
しかしながら、有利には、そして図７と８に示すごとく、微小気泡の形で気体を溶液内に導入することができる。
【００９２】
溶液内に導入された空気または窒素の微小気泡が膨張することによって冷凍効果が発生し、溶液相の結晶化にも寄与する。
【００９３】
したがって、溶液圧力の変化は溶液内の微小気泡の膨張の実現を可能にする。
【００９４】
この気体は、好適には窒素、あるいは食品アイスクリームの場合は空気である。したがって、このようにして循環回路２０内に乳濁液またはムースの形成が得られる。
【００９５】
図７と図８に示すごとく、気体はノズル２０５と２０６により循環回路２０内に導入される。
【００９６】
図７は、溶液の循環６にほぼ垂直に管２００の壁を通って溶液の循環６内に導管８が導入されるノズル２０５の第一の実施態様を示している。導管８は循環方向に、および、導管８の上流で管２００の直径の例えば２倍または３倍に等しい長さにわたって、導管８の先端が循環６にほぼ平行になるように曲げられている。導管８の先端部位の微小穿孔２０６は溶液６内に均質に微小気泡を放出することを可能にする。
【００９７】
管２００の断面の拡張２０４は、溶液の循環速度の変化とその圧力の変化により、溶液内の気体の膨張が容易になるように、導管先端に直角に有利に取り付けられる。
【００９８】
図８は、導管８が循環回路２０の管２００の外壁に整備された平衡室９内への気体導入を可能にするノズル２０６の第二の実施態様を示している。
【００９９】
平衡室９は、直径を導管８の上流の直径としたとき、管２００の直径の３倍から５倍にほぼ等しい長さにわたって延びる。平衡室９と管２００の外壁との間の微小穿孔２０６は、溶液６内に均質に微小気泡を放出することを可能にする。
【０１００】
管２００の断面の拡張２０４は溶液の循環速度の変化とその圧力の変化により、溶液内の気体の膨張が容易になるように、導管先端に直角に有利に取り付けられる。
【０１０１】
いずれの二つの場合にも、気体は溶液内に加圧導入される。
【０１０２】
気体は、循環ポンプ１の前、または後ろで、溶液が熱交換器２に入る前に導入することもできる。このとき、すでに微小気泡を含んでいる乳濁液の凍結が実現される。
【０１０３】
もちろん、本発明による装置の流量を増すために、あるいは例えば、さまざまなフレーバーのアイスクリームを組み合わせるために、複数の管を並列して配置することができる。
【０１０４】
このように、本発明による装置は、一つまたは複数の循環ポンプを備えて、モジュラー式、および、本発明による複数の交換器を含むことが可能であり、このとき出力は管の数によって適合させる。
【０１０５】
したがって、管の外側の直接膨張によって、本発明による交換器の従来の圧延機装着を図ることができる。
【０１０６】
実施した試験が示すところでは、本発明によって可能である装置は、質量で１０％の水−アルコール初期溶液について３０−５０％の間に含まれる氷の滴定量で出てくる毎分約９０ｇの流量のシャーベットを得ることができる。シャーベットの出口温度は約−５℃から１０℃に等しい。
【０１０７】
試験を実施した本発明による装置では、管の内径は８ｍｍに等しく、また、管の長さは４ｍに等しい。該装置は約２７０Ｗの管あたりの出力を発生する。
【０１０８】
したがって、出力は高く、本発明の装置は設計が単純であるから、費用が高くつかない。実際、可動式混合機構は一切備えていない。
【０１０９】
したがって、本発明による装置は、アイスクリームの生産のために食品分野で、また、とくに空調装置の生産のための冷媒液の生産分野で有利に使用できるが、それらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明による装置の可能な一つの実施態様を模式的に示している図
【図２】混合機構をより正確に示す本発明による装置の一つの実施態様を模式的に示している図
【図３】混合機構の可能ないくつもの実施態様を模式的に示している図
【図４】混合機構の可能ないくつもの実施態様を模式的に示している図
【図５】混合機構の可能ないくつもの実施態様を模式的に示している図
【図６】本発明による装置の循環回路のパイプの長手方向断面を模式的に示している図
【図７】循環回路内に気体を導入する装置の実施態様を模式的に示している図
【図８】循環回路内に気体を導入する装置の実施態様を模式的に示している図
【図９】管内部の混合機構実施態様を模式的に示している図
【符号の説明】
【０１１１】
１  ポンプ
２  熱交換器
４  バルブ
６  溶液循環
２０  循環回路
２１  冷凍ブロック
２２  冷却回路
２００  管
２０１  曲管
２０２  バッフル
２０５  ノズル
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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