(57)【要約】  【課題】冷却対象物を効率的、かつ均一に冷却することができ、さらに急激な温度変化に伴うヒビ割れ等の発生を回避することのできるトンネル型の冷却装置を提供する。  【解決手段】  トンネル型に形成した冷却処理部(２)の中心軸部分を冷却対象物(３)が走行するトンネル型の冷却装置であって、該冷却処理部(２)における移動方向中心よりも冷却対象物搬出口側にケーシング外周面側から走行経路中心に向かって低温液化ガスを噴出する冷却冷媒噴出ノズル(７)を配置し、この冷却冷媒噴出ノズル(７)のノズル口(13)を該ノズル口(13)から噴出される低温液化ガスの噴出方向が冷却処理部(２)における冷却対象物搬入側となるように傾斜させて形成してある。【選択図】    図１
2017219206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル型に形成した冷却処理部(２)の内部で冷却処理部(２)の中心軸部分を冷却対象物(３)が走行するトンネル型の冷却装置であって、該冷却処理部(２)における移動方向中心よりも冷却対象物搬出口側にケーシング外周面側から走行経路中心に向かって低温液化ガスを噴出する冷却冷媒噴出ノズル(７)を配置し、この冷却冷媒噴出ノズル(７)のノズル口(13)が該ノズル口(13)から噴出される低温液化ガスの噴出方向が冷却処理部(２)における冷却対象物搬入側となるように傾斜させてあることを特徴としたトンネル式冷却装置。
【請求項２】
冷却冷媒噴出ノズル(７)への低温液化ガス供給部(４)に低温液化ガスの流量調整弁(11)と、冷却処理部(２)内の温度に基づき前記流量調整弁(11)の開度を制御する温度調整器(12)とを配置し、この流量調整弁(11)の開度を冷却室の冷却対象物搬入側で検出した室内温度に基づき制御する請求項１に記載したトンネル式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガスの冷熱を利用したトンネル式の冷却装置に関し、より詳しくは、低温液化ガスを作用させてトンネル内を移動する冷却対象物を急速冷却するトンネル式冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品や工業製品を冷却ないし凍結処理する場合、処理室内冷媒となる液体または気体を噴射し、その保有冷熱及び気化熱を利用するものが知られている。そして、冷却対象物を均一かつ十分に冷却あるいは凍結させるため、冷媒の噴射方法について様々な検討がなされている。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、凍結処理室となる断熱ケース内に複数の液化窒素噴射ノズル及び液化二酸化炭素噴射ノズルを設けることで、凍結対象物に対して均一かつ効率的に液体窒素を接触させるようにしたトンネル式の凍結装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、トンネル型の冷却装置内での搬送方向下手側部分に液体窒素を冷却対象物に向けて噴霧する低温液化ガスの噴霧ノズルを設けるとともに、トンネル内の低温ガスを撹拌するための複数の撹拌ファンを設けたトンネル式の凍結装置が提案されている。この凍結装置では、噴射ノズルから噴射された液体窒素は冷却対象物に接触して低温ガスへと気化し、撹拌ファンにより発生した乱流によって冷却対象物に万遍なく接触するようになっている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、熱間加工で鋼管を形成する際に、走行する鋼管の外周に鋼管の軸方向に冷媒を噴射する複数の噴射ノズルを位置させ、冷却対象物に周方向から冷媒を作用させるようにした冷却装置が開示してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２９４０８５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４１１８号公報
【特許文献３】特開２００５‐２９８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示されているような液体窒素(冷媒)を冷却対象物の移動方向に配置した複数の噴射ノズルから直接噴霧するものでは、各ノズルまでの液体窒素供給配管の長さがそれぞれ異なるため、均一かつ微細な液体窒素供給が難しいという問題があった。また、冷媒として用いる液体低温ガスは、たとえば液体窒素の場合−１９６℃と極低温であることから、室温状態での冷却対象物に対して直接的に散布すると、冷却対象物に対して急激な温度変化を与えることとなるため、冷却対象物にヒビ割れ等が生じる虞があった。
【０００８】
また、特許文献２に示されているような冷却システムでは、冷却対象物が冷媒ノズル配設個所に到達されるまでに、トンネル内に生じる低温ガスの流れと接触して徐々に冷却されることから、急激な温度変化によるひび割れの発生を抑制することはできるが、冷却装置内に多数の撹拌ファンを設置して気化ガスの流れを形成しなければならないことから、設備が大型化し、設備費用も大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に開示されているものは、冷却対象物の外周に複数の噴射ノズルを配置するとともに、冷却対象物の移動方向でも複数の噴射ノズル群を配置していることから、周方向での冷却度合いを周方向全面にわたって均一化することはできるが、この場合でも、冷媒として液化窒素等の液体低温ガスが作用すると、冷却対象物に対して急激な温度変化を与えることとなるため、冷却対象物にヒビ割れ等が生じる虞は解消することはできない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑み提案されたものであり、冷却対象物を効率的、かつ均一に冷却することができ、加えて、急激な温度変化に伴うヒビ割れ等の発生を回避することのできるトンネル型の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、トンネル型に形成した冷却室の内部で冷却室中心軸部分を冷却対象物が走行するトンネル型の冷却装置であって、該冷却室における移動方向中心よりも冷却対象物搬出口側にケーシング外周面側から走行経路中心に向かって低温液化ガスを噴出する冷媒噴射ノズルを配置し、この冷媒噴射ノズルのノズル口が該ノズル口から噴出される低温液化ガスの噴出方向が冷却室における冷却対象物搬入側となるように傾斜させてあることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明は前記請求項１に記載の構成に加えて、冷媒噴射ノズルへの低温液化ガス供給経路に低温液化ガスの流量調整弁と、冷却室内の温度に基づき前記流量調整弁の開度を制御する温度調整器とを配置し、この流量調整弁の開度を冷却室の冷却対象物搬入側で検出した室内温度に基づき制御するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、冷媒噴射ノズルから冷却対象物に向けて噴出された冷媒(液体窒素)は冷却対象物を直接冷却し、かつ、噴出後に気化した低温の液化ガスが冷却室に導入された冷却対象物をあらかじめ一定温度まで予冷するので、冷媒が直接接触する際での温度変化を小さくすることができ、よって生じる冷却対象部のヒビ割れを抑制することができる。
【００１４】
また、冷媒噴射ノズルからの噴出冷媒の噴出方向を冷却室の冷却対象物導入口側に傾斜させた場合、低温液化ガスの噴出位置が筒状冷却装置の走行方向での中心よりも出口側であることから、噴出された低温液化ガスの気化ガスを利用して冷却装置に導入された付近から予冷を行うことができるとともに、低温液化ガスとの直接接触するまでの距離を多くとることによって冷却対象物を十分に予冷する時間を確保することができる。
【００１５】
さらに、同一の冷却装置内で気化した低温ガスによる予冷と、低温液化ガスの直接接触による冷却とを同時に行うことになるので、低温液化ガスの潜熱を効率的に利用することができるとともに、冷却装置自体をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した冷却装置の概略構成図である。
【図２】冷却処理部の取り出し説明図である。
【図３】低温液化ガス噴出ノズルの一実施形態を示す取り出し図で、図３ａは正面図、図３ｂは縦断面図である。
【図４】バルブ開度と冷却装置内温度の経過時間変化との関係を示すグラフである。
【図５】低温液化ガスの重量と冷却装置内温度の経過時間変化との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、冷却装置の一例を示す概略構成図である。この冷却装置(１)は、筒状に形成された冷却処理部(２)と、冷却処理部(２)の内部を走行して冷却される冷却対象物(３)と、冷却処理部(２)に冷却用冷媒)を供給する冷却冷媒供給部(４)とを具備している。
【００１８】
図２に示すように冷却処理部(２)は、冷却対象物が走行する筒状空間(５)をステンレス管(６)で構成してあり、冷却冷媒となる低温液化ガスを走行路の中心軸方向に向かって噴出する環状の冷却冷媒噴出ノズル(７)が、筒状空間(５)の中央よりも冷却対象物走行方向下手側部分(出口側)に設置してある。
【００１９】
この冷却冷媒噴出ノズル(７)は低温液化ガス貯槽(８)に低温液化ガス導出路(９)を含む冷却冷媒供給部(４)で連通接続されている。低温液化ガス貯槽(８)には低温液化ガスとしての液体窒素が貯蔵されている。低温液化ガス導出路(９)には、低温液化ガス貯槽(８)側から、サブクーラー(10)、流量調整弁(11)が装着してあり、冷却処理部(２)の筒状空間(５)の入口側(冷却対象物走行方向上手側)での気化ガス温度を温度調整器(12)にて一定制御し、その出力信号を流量調整弁(11)にフィードバックすることで、冷却液噴出ノズル(７)からの液体窒素噴出量を微調整できるようにしてある。 
【００２０】
筒状空間(５)の出口側に配置されている冷却冷媒噴出ノズル(７)は、図３に示すように、内側を冷却対象物(３)の走行経路とした環状に形成してあり、この冷却冷媒噴出ノズル(７)の内周面に、口径０.４ｍｍの冷却冷媒噴出孔(ノズル口)(13)が周面等間隔で８個形成してある。この冷却冷媒噴出孔(13)は、その噴出軸が冷却対象物(３)の走行軸線に直交する平面に対して上流側に３０度の角度をなすように形成してある。このように冷却冷媒としての低温液化ガスを上流側に傾けた状態で噴出すると、冷却対象物(３)の表面に噴霧した低温液化ガスが直接的に作用するとともに、噴霧した低温液化ガスは走行方向上流側(入口側)への噴出成分を有することになるから、噴出に伴い気化した気化ガスの走行方向上流側への移動成分が形成され、冷却対象物(３)の低温ガスによる予冷をホース流入側から徐々に行うことができる。
【００２１】
この実施形態では、低温液化ガス貯槽(８)からの低温液化ガス導出路(９)の低温液化ガス貯槽(８)にサブクーラを配置していることから、低温液化ガスが気液混合状態であってもサブクーラーの過冷却効果により冷却冷媒を期待の少ない液体の状態に変えて安定供給することが可能となるうえ、冷却処理部(２)の入口側出冷却冷媒が既に気化して温度が安定していることから、前記したように冷却処理部(２)の筒状空間(５)の入口側(冷却対象物走行方向上手側)での気化ガス温度を検出して温度調整器(12)にて一定に制御している。
【００２２】
図４は、バルブ開度６〜３０％の範囲で−１００℃を設定値(目標値)とした場合の経過時間と冷却装置入口での温度変化を示している。また、図５は、−１００℃を設定値(目標値)とした場合の経過時間と冷却装置入口での温度変化と冷却液(液体窒素)の重量変化を示している。
【００２３】
これらの検出結果から、冷却装置入口での温度は約−１００℃で安定し、冷却液の流量は０.１３Kg／minで安定制御できていることがわかる。
【符号の説明】
【００２４】
１…冷却装置、２…冷却処理部、３…冷却対象物、４…冷却冷媒供給部、７…冷却冷媒噴出ノズル、９…低温液化ガス導出路、11…流量調整弁、12…温度調整器、13…冷却冷媒噴出孔(ノズル口)。
【図１】
2017219206.tif 000003
【図２】
2017219206.tif 000004
【図３】
2017219206.tif 000005
【図４】
2017219206.tif 000006
【図５】
2017219206.tif 000007