УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕШУЙЧАТОГО ЛЬДА, СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЧЕШУЙЧАТОГО ЛЬДА, СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕШУЙЧАТОГО ЛЬДА И ПОДВИЖНЫЙ ОБЪЕКТ
DEVICE FOR PRODUCING FLAKE ICE, A FLAKE ICE PRODUCTION SYSTEM, A FLAKE ICE PRODUCTION METHOD AND A MOBILE OBJECT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству для производства чешуйчатого льда, системе производства чешуйчатого льда, способу производства чешуйчатого льда и подвижному объекту.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
До настоящего времени для сохранения свежести и качества свежих морепродуктов применялся способ охлаждения свежих морепродуктов посредством льда. Например, при отправке рыболовного судна на промысел на рыболовное судно загружают большое количество льда, и хранят и перевозят пойманную рыбу в контейнере, наполненном ледяной водой (смесью льда и морской воды). Однако, если лед образован из пресной воды, таяние льда приводит к снижению концентрации растворенного вещества в морской воде, используемой для сохранения свежести. В результате из-за осмотического давления вода проникает в тушку рыбы, погруженную в ледяную воду, тем самым вызывая проблемы, связанные с ухудшением свежести и вкуса рыбы. В связи с этим для сохранения свежести скоропортящихся продуктов патентный документ 1 раскрывает способ производства льда, имеющего концентрацию растворенного вещества приблизительно от 0,5% до 2,5%, полученного посредством заморозки солесодержащей воды для получения состояния суспензии, в котором регулируют соленость сырой воды, например, отфильтрованной и обеззараженной морской воды, и быстро замораживают полученную солесодержащую воду, имеющую концентрацию растворенного вещества около 1,0%-1,5%, в результате чего получают солесодержащий лед в состоянии суспензии, имеющий вышеописанную концентрацию растворенного вещества и температуру таяния льда от -5°C до -1°C.
В дополнение до настоящего времени в целях сохранения свежести рыбы и т.п. применяли лед для охлаждения объекта, подлежащего охлаждению.
Патентный документ 2 раскрывает способ сохранения свежести рыбы посредством приведения рыбы в контакт со льдом, образованным из соленой воды, с целью охлаждения. Патентный документ 2 раскрывает в качестве способа производства льда, образованного из соленой воды, способ, в котором водно-солевой раствор собирают в контейнере и охлаждают снаружи.
В дополнение до настоящего времени применяли охлаждение растений/животных, например, свежих морепродуктов, или их частей ледяной водой для сохранения их свежести. Однако в случае льда, образованного из пресной воды, концентрация соли в морской воде, используемой для сохранения свежести, уменьшается по мере таяния льда. В результате имеется проблема, заключающаяся в том, что из-за осмотического давления вода попадает в тело растений/животных или их частей, погруженных в ледяную воду, и свежесть и подобные характеристики ухудшаются.
В связи с этим патентный документ 3 раскрывает способ производства льда, имеющего концентрацию растворенного вещества приблизительно от 0,5% до 2,5%, полученного посредством заморозки солесодержащей воды для получения состояния суспензии, в котором регулируют соленость сырой воды, например, отфильтрованной и обеззараженной морской воды, и быстро замораживают полученную солесодержащую воду, имеющую концентрацию растворенного вещества около 1,0%-1,5%, в результате чего получают солесодержащий лед в состоянии суспензии, имеющий вышеописанную концентрацию растворенного вещества и температуру таяния льда от -5°C до -1°C.
В дополнение патентный документ 4 раскрывает способ заморозки свежей рыбы посредством погружения свежей рыбы в жидкость, в котором в соленую воду от 0,2% до 5,0% (масс./об.) добавляют рапу и поддерживают температуру воды в диапазоне от -3°C до 10°C в течение определенного периода времени.
В дополнение для сохранения свежести свежих растений/животных, например, свежих морепродуктов, или их частей до настоящего времени применяли производство замороженных свежих растений/животных или их частей посредством охлаждения свежих морепродуктов и т.п. посредством льда. Например, большое количество льда загружают на рыболовное судно при отправке рыболовного судна на промысел, помещают пойманную рыбу в контейнер, наполненный смесью льда и воды (лед + морская вода) и таким образом транспортируют. Однако в случае льда, образованного из пресной воды, концентрация соли в морской воде, используемой для сохранения свежести, уменьшается по мере таяния льда. В результате имеется проблема, заключающаяся в том, что из-за осмотического давления вода попадает в тушку рыбы, погруженную в смесь льда и воды, и свежесть и вкус рыбы ухудшаются.
В связи с этим для сохранения свежести полученных растений/животных или их частей, подлежащих заморозке, патентный документ 3 раскрывает способ производства льда, имеющего концентрацию растворенного вещества приблизительно от 0,5% до 2,5%, полученного посредством заморозки солесодержащей воды для получения состояния суспензии, в котором регулируют соленость сырой воды, например, отфильтрованной и обеззараженной морской воды, и быстро замораживают полученную солесодержащую воду, имеющую концентрацию растворенного вещества около 1,0%-1,5%, в результате чего получают солесодержащий лед в состоянии суспензии, имеющий вышеописанную концентрацию растворенного вещества и температуру таяния льда от -5°C до -1°C.
В дополнение патентный документ 4 раскрывает способ погружения свежей рыбы в жидкость, в котором в солевой раствор от 0,2% до 5,0% (масс./об.) добавляют рапу и поддерживают температуру воды в диапазоне от -3°C до 10°C в течение определенного периода времени.
Патентный документ 1: Нерассмотренная заявка на патент Японии, публикация № 2002-115945
Патентный документ 2: Нерассмотренная заявка на патент Японии, публикация № 2000-3544542
Патентный документ 3: Нерассмотренная заявка на патент Японии, публикация № 2002-115945
Патентный документ 4: Нерассмотренная заявка на патент Японии, публикация № 2006-158301
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, решаемые изобретением
Однако в известном уровне техники, в том числе в патентном документе 1, поскольку влага в свежих морепродуктах кристаллизуется при заморозке, в свежих морепродуктах образуются кристаллы льда, которые разрушают клеточные ткани свежих морепродуктов, и, следовательно, имеется проблема, заключающаяся в том, что сложно сохранять свежесть и вкус морепродуктов. Также в традиционном способе, описанном в патентном документе 1, поскольку температура точки таяния солесодержащего льда в состоянии суспензии или температура жидкости для погружения является недостаточно низкой, свежесть свежих морепродуктов может сохраняться только в течение короткого периода времени, и не может быть получена температура охлаждения, требуемая для каждого объекта холодного хранения. Также во льду, полученном посредством заморозки соленой воды, вода начинает замерзать с части пресной воды, имеющей высокую точку замерзания, а последняя замерзающая часть содержит часть, в которой замораживается небольшое количество соленой воды, и часть, в которой выпавшая в осадок соль налипает вокруг льда. В результате концентрация растворенного вещества во льду становится неравномерной. Также при таянии льда, образуется высококонцентрированная соленая вода, поскольку сначала тает часть, которая замерзла последней. Таким образом, имеется техническая проблема, заключающаяся в том, что концентрация растворенного вещества существенно меняется во время таяния, и температура талой воды увеличивается до 0°C. Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеописанных обстоятельств, и задача настоящего изобретения заключается в простом получении чешуйчатого льда, имеющего приблизительно равномерную концентрацию растворенного вещества. Кроме того, может быть обеспечен способ производства чешуйчатого льда, имеющего отличную охлаждающую способность, и способ производства чешуйчатого льда, способного сохранять неразделенное состояние в течение длительного периода времени.
Средство для решения проблем
Для достижения вышеуказанной цели в соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечено устройство для производства чешуйчатого льда, которое производит чешуйчатый лед посредством заморозки рассола, включающее в себя: барабан, включающий в себя внутренний цилиндр, внешний цилиндр, который окружает внутренний цилиндр, и зазор, образованный между внутренним цилиндром и внешним цилиндром, блок подачи хладоносителя, который подает хладоноситель в зазор, вращательный вал, который вращается с центральной осью барабана в качестве оси, блок распыления, который вращается вместе с вращательным валом и распыляет рассол на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра, и блок снятия, который снимает чешуйчатый лед, образованный в результате налипания рассола, распыляемого из блока распыления, на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра, которая охлаждается хладоносителем, подаваемым в зазор.
В дополнение рассол может включать в себя водный раствор, который содержит растворенное вещество, удовлетворяющий заданному условию, и твердое вещество (например, металл), имеющее более высокую теплопроводность, чем у льда, образованного из жидкости, включающей в себя водный раствор.
В дополнение жидкость может дополнительно включать в себя масло.
В дополнение растворенное вещество может включать в себя два или более видов растворенных веществ, каждое из которых имеет разную степень снижения точки затвердевания.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с аспектом настоящего изобретения может дополнительно включать в себя блок управления скоростью, который переменно управляет скоростью вращения вращательного вала.
В дополнение блок подачи хладоносителя может подавать сжиженный природный газ в качестве хладоносителя в зазор.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с аспектом настоящего изобретения может быть установлено на подвижном объекте.
Эффект изобретения
В соответствии с настоящим изобретением можно легко производить чешуйчатый лед, имеющий приблизительно равномерную концентрацию растворенного вещества. Кроме того, можно обеспечить способ производства чешуйчатого льда, имеющего превосходную охлаждающую способность, и способ производства чешуйчатого льда, который может сохранять неразделенное состояние в течение длительного времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой изображение, включающее в себя вид в перспективе в частичном разрезе, показывающий схему устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой изображение, показывающее схему всей системы производства чешуйчатого льда, включающей в себя устройство для производства чешуйчатого льда, показанное на фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой изображение, показывающее виды ледяной суспензии, которая может быть получена из чешуйчатого льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда, показанного на фиг. 1; и
Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую пример использования отработанного холода от СПГ (сжиженный природный газ).
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
<Лед>
Лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой лед (также называемый «чешуйчатым льдом»), который образован из жидкости (также называемой «рассолом»), включающей в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, который удовлетворяет следующим условиям (a) и (b).
(a) Температура при полном таянии льда ниже 0°C.
(b) Темп изменения концентрации растворенного вещества в водном растворе, образуемом из льда в процессе таяния, составляет 30% или менее.
Известно, что снижение точки затвердевания, при котором снижается точка затвердевания водного раствора, происходит в случае, когда в воде растворено растворенное вещество, например, поваренная соль. За счет снижения точки затвердевания снижается точка затвердевания водного раствора, в котором растворено растворенное вещество, например, поваренная соль.
Это значит, что лед, образованный из такого водного раствора, представляет собой лед, который затвердевает при более низкой температуре, чем лед, образованный из пресной воды. В настоящем документе теплота, необходимая для превращения льда в воду, называется «скрытой теплотой», и эта скрытая теплота не сопровождается изменением температуры. За счет такой скрытой теплоты лед, имеющий сниженную точку затвердевания, как описано выше, поддерживается в стабильном состоянии при температуре, равной или меньшей, чем точка затвердевания пресной воды, во время таяния, и, следовательно, поддерживается состояние, в котором сохраняется энергия холода. Следовательно, способность вышеописанного льда охлаждать объект холодного хранения по существу выше, чем у льда, образованного из пресной воды. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что при использовании льда, полученного традиционным способом, для охлаждения объекта холодного хранения, температура самого льда быстро увеличивается, и, следовательно, его охлаждающая способность является недостаточной. Авторы настоящего изобретения исследовали причины этого и обнаружили, что в традиционном способе даже при образовании льда из водного раствора, включающего в себя растворенное вещество, например, поваренную соль, фактически образуется лед, не включающий в себя растворенное вещество, до замерзания водного раствора. В результате образуется смесь льда, не включающего в себя растворенное вещество, и оставшегося растворенного вещества, или, иными словами, образуется лишь незначительное количество льда, имеющего сниженную точку затвердевания. Следовательно, не образуется лед, имеющий высокую охлаждающую способность.
Однако авторам настоящего изобретения удалось получить лед из жидкости, включающей в себя водный раствор, имеющий сниженную точку затвердевания, заданным способом (описанным позже). Такой лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, удовлетворяет вышеуказанным условиям (a) и (b). Далее будут описаны условия (a) и (b).
(Температура при завершении таяния)
Что касается вышеуказанного условия (a), поскольку лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой лед, образованный из жидкости, включающей в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, его температура точки затвердевания ниже, чем у льда из пресной воды (воды, не включающей в себя растворенное вещество). В связи с этим лед имеет особенность, заключающуюся в том, что температура при завершении таяния ниже 0°C. «Температура при завершении таяния» означает температуру воды, полученной при таянии всего количества льда, используемого для блока холодного хранения в соответствии с настоящим изобретением, в результате помещения льда в температурные условия выше точки таяния (например, при комнатной температуре и атмосферном давлении) для начала таяния.
Температура при завершении таяния особо не ограничена при условии, что эта температура ниже 0°C, и она может быть при необходимости изменена посредством регулировки вида и концентрации растворенного вещества. Чем выше охлаждающая способность, тем предпочтительно ниже температура при завершении таяния, и, в частности, температура предпочтительно составляет -1°C или ниже (-2°C или ниже, -3°C или ниже, -4°C или ниже, -5°C или ниже, -6°C или ниже, -7°C или ниже, -8°C или ниже, -9°C или ниже, -10°C или ниже, -11°C или ниже, -12°C или ниже, -13°C или ниже, -14°C или ниже, -15°C или ниже, -16°C или ниже, -17°C или ниже, -18°C или ниже, -19°C или ниже, -20°C или ниже или т.п.). При этом также возможен случай, когда предпочтительно, чтобы точка затвердевания была ближе к точке замерзания объекта холодного хранения (например, для предотвращения повреждения свежих растительных и животных продуктов). В таком случае предпочтительно, чтобы температура при завершении таяния была не слишком низкой, например, -21°C или выше (-20°C или выше, -19°C или выше, -18°C или выше, -17°C или выше, -16°C или выше, -15°C или выше, -14°C или выше, -13°C или выше, -12°C или выше, -11°C или выше, -10°C или выше, -9°C или выше, -8°C или выше, -7°C или выше, -6°C или выше, -5°C или выше, -4°C или выше, -3°C или выше, -2°C или выше, -1°C или выше, -0,5°C или выше или т.п.).
(Темп изменения концентрации растворенного вещества)
Что касается вышеуказанного условия (b), лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, имеет особенность, заключающуюся в том, что темп изменения концентрации растворенного вещества в водном растворе, образуемом из льда в процессе таяния (далее в некоторых случаях в настоящем описании сокращенно называемый «темпом изменения концентрации растворенного вещества»), составляет 30% или менее. Даже в способе, описанном в патентном документе 1, также возможен случай, когда образуется небольшое количество льда, имеющего сниженную точку затвердевания. Однако, поскольку большая часть льда представляет собой смесь льда, не включающего в себя растворенное вещество, и кристаллов растворенного вещества, его охлаждающая способность является недостаточной. В случае вышеописанного льда, главным образом содержащего смесь льда, не включающего в себя растворенное вещество, и кристаллов растворенного вещества, при помещении льда в условия таяния скорость вымывания растворенного вещества во время таяния является неравномерной. Это значит, что в момент времени, близкий к началу таяния, вымывается большое количество растворенного вещества, в процессе таяния количество вымываемого вещества уменьшается, и в момент времени, близкий к завершению таяния, вымывается небольшое количество растворенного вещества. В отличие от этого лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, образован из жидкости, включающей в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, и, следовательно, имеет особенность, заключающуюся в том, что изменение скорости вымывания растворенного вещества в процессе таяния является небольшим. В частности, темп изменения концентрации растворенного вещества в водном растворе, образуемом из льда в процессе таяния, составляет 30%. Кроме того, «темп изменения концентрации растворенного вещества в водном растворе, образуемом из льда в процессе таяния» означает процентное отношение концентрации раствора при завершении таяния льда к концентрации растворенного вещества в растворе, образуемом в произвольный момент времени в процессе таяния. Кроме того, «концентрация растворенного вещества» означает концентрацию массы растворенного вещества в водном растворе.
Темп изменения концентрации растворенного вещества в отношении льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничен при условии, что темп составляет 30% или менее. Однако низкий темп изменения концентрации растворенного вещества означает высокую чистоту (т.е. высокую охлаждающую способность) льда, образованного из водного раствора, имеющего сниженную точку затвердевания. С этой точки зрения темп изменения концентрации растворенного вещества предпочтительно составляет 25% или менее (24% или менее, 23% или менее, 22% или менее, 21% или менее, 20% или менее, 19% или менее, 18% или менее, 17% или менее, 16% или менее, 15% или менее, 14% или менее, 13% или менее, 12% или менее, 11% или менее, 10% или менее, 9% или менее, 8% или менее, 7% или менее, 6% или менее, 5% или менее, 4% или менее, 3% или менее, 2% или менее, 1% или менее, 0,5% или менее или т.п.). При этом темп изменения концентрации растворенного вещества может составлять 0,1% или более (0,5% или более, 1% или более, 2% или более, 3% или более, 4% или более, 5% или более, 6% или более, 7% или более, 8% или более, 9% или более, 10% или более, 11% или более, 12% или более, 13% или более, 14% или более, 15% или более, 16% или более, 17% или более, 18% или более, 19% или более, 20% или более или т.п.).
(Растворенное вещество)
Вид растворенного вещества, которое может быть включено в лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничен при условии, что оно представляет собой растворенное вещество, для которого в качестве растворителя используется вода, и оно может быть при необходимости выбрано в соответствии с требуемой точкой затвердевания, областью применения льда и т.п. Примеры растворенного вещества могут включать в себя твердое растворенное вещество и жидкое растворенное вещество, и примеры типичного твердого растворенного вещества могут включать в себя соли (неорганические соли, органические соли и т.п.). В частности, среди солей поваренная соль (NaCl) является предпочтительной, поскольку ее температура точки затвердевания не слишком снижена, и она подходит для охлаждения свежих растений и животных или их частей. В дополнение поваренная соль также предпочтительна с точки зрения простоты добычи, поскольку она содержится в морской воде. Примеры жидкого растворенного вещества могут включать в себя этиленгликоль. Кроме того, может быть включено одно растворенное вещество, или могут быть включены два или более его видов.
Концентрация растворенного вещества, включенного в лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничена и может быть при необходимости выбрана в соответствии с видом растворенного вещества, необходимой точкой затвердевания, областью применения льда и т.п. Например, в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества с точки зрения дополнительного снижения точки затвердевания водного раствора и, следовательно, возможности получения высокой охлаждающей способности предпочтительно, чтобы концентрация поваренной соли составляла 0,5% (масс./об.) или более (1% (масс./об.) или более, 2% (масс./об.) или более, 3% (масс./об.) или более, 4% (масс./об.) или более, 5% (масс./об.) или более, 6% (масс./об.) или более, 7% (масс./об.) или более, 8% (масс./об.) или более, 9% (масс./об.) или более, 10% (масс./об.) или более, 11% (масс./об.) или более, 12% (масс./об.) или более, 13% (масс./об.) или более, 14% (масс./об.) или более, 15% (масс./об.) или более, 16% (масс./об.) или более, 17% (масс./об.) или более, 18% (масс./об.) или более, 19% (масс./об.) или более, 20% (масс./об.) или более или т.п.). При этом в случае использования льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, для охлаждения свежих растений и животных или их частей предпочтительно, чтобы температура затвердевания была не слишком снижена, и с этой точки зрения предпочтительно, чтобы концентрация поваренной соли составляла 23% (масс./об.) или менее (20% (масс./об.) или менее, 19% (масс./об.) или менее, 18% (масс./об.) или менее, 17% (масс./об.) или менее, 16% (масс./об.) или менее, 15% (масс./об.) или менее, 14% (масс./об.) или менее, 13% (масс./об.) или менее, 12% (масс./об.) или менее, 11% (масс./об.) или менее, 10% (масс./об.) или менее, 9% (масс./об.) или менее, 8% (масс./об.) или менее, 7% (масс./об.) или менее, 6% (масс./об.) или менее, 5% (масс./об.) или менее, 4% (масс./об.) или менее, 3% (масс./об.) или менее, 2% (масс./об.) или менее, 1% (масс./об.) или менее или т.п.).
Лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, подходит для использования в качестве хладоносителя для охлаждения объекта холодного хранения, поскольку он имеет отличную охлаждающую способность. Примеры низкотемпературного хладоносителя могут включать в себя органический растворитель, используемый в качестве низкозамерзающего раствора, например, этанол, в дополнение к льду, но лед имеет более высокую теплопроводность и более высокую удельную теплоемкость, чем низкозамерзающие растворы. По этой причине лед, имеющий сниженную точку затвердевания за счет растворения растворенного вещества, например, лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, также полезен с точки зрения превосходной охлаждающей способности по сравнению с другими хладоносителями при температурах ниже 0°C, например, по сравнению с низкозамерзающим раствором.
Лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может включать в себя или может не включать в себя компоненты, отличные от вышеописанного растворенного вещества.
В настоящем изобретении выражение «лед» относится к льду, полученному посредством заморозки жидкости, включающей в себя водный раствор.
Также лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, поддерживается в стабильном состоянии при температуре, равной или меньшей, чем точка затвердевания пресной воды, и, следовательно, лед может поддерживаться в неразделенном состоянии в течение длительного времени. По этой причине, например, в случае, когда жидкость, образующая лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой жидкость, которая дополнительно включает в себя масло в дополнение к водному раствору, включающему в себя растворенное вещество, как будет описано позже, состояние, в котором масло распределено равномерно, сохраняется в течение длительного времени, и, следовательно, неразделенное состояние может поддерживаться в течение длительного времени.
Как описано выше, жидкость, образующая лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой жидкость, которая дополнительно включает в себя масло в дополнение к водному раствору, включающему в себя описанное выше растворенное вещество. Примеры такой жидкости могут включать в себя сырое молоко, промышленные отходы, включающие в себя воду и масло (например, молочные отходы). С точки зрения повышения функциональности льда при еде предпочтительно, чтобы жидкость представляла собой сырое молоко. Предполагается, что причина повышения функциональности заключается в том, что во льду содержится масло (жир), входящее в сырое молоко. Кроме того, лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может быть образован только из льда, полученного посредством заморозки водного раствора, включающего в себя описанное выше растворенное вещество.
В случае, когда жидкость, образующая лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает в себя масло, отношение воды и масла в жидкости особо не ограничено и при необходимости выбрано в диапазоне, например, от 1:99 до 99:1 (от 10:90 до 90:10, от 20:80 до 80:20, от 30:70 до 70:30, от 40:60 до 60:40 или т.п.).
В дополнение лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой лед из водного раствора, включающего в себя два или более видов растворенных веществ, каждое из которых имеет разную степень снижения точки затвердевания. В этом случае, лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой смесь льда из водного раствора, включающего в себя одно растворенное вещество, и льда из водного раствора, включающего в себя другое растворенное вещество.
В этом случае, например, при добавлении льда из водного раствора, включающего в себя этиленгликоль в качестве растворенного вещества, к льду из водного раствора, включающего в себя соль в качестве растворенного вещества, имеющую другую степень снижения точки затвердевания по сравнению с этиленгликолем, можно замедлить таяние льда из водного раствора, включающего в себя этиленгликоль.
Альтернативно лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой лед из водного раствора, приготовленного посредством растворения двух или более видов растворенных веществ в одном и том же водном растворе. В дополнение одновременное использование двух или более видов растворенных веществ, каждое из которых имеет разную степень снижения точки затвердевания, также полезно для снижения точки таяния льда из водного раствора, включающего в себя целевое растворенное вещество. Например, в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества можно снизить точку таяния льда, образованного из солевого раствора, посредством одновременного использования растворенного вещества (этиленгликоля, хлорида кальция или т.п.), которое может снижать точку таяния эффективней, чем поваренная соль, и, например, можно получить температуру около -30°C, которая не может быть получена только за счет льда, образованного из солевого раствора. Отношение двух или более видов растворенных веществ, каждое из которых имеет разную степень снижения точки затвердевания, может быть при необходимости изменено в соответствии с целью.
(Хладоноситель для охлаждения объекта холодного хранения (также называемый «ледяной суспензией»))
Настоящее изобретение включает в себя хладоноситель, включающий в себя вышеописанный лед, для охлаждения объекта холодного хранения. Как описано выше, лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, подходит в качестве хладоносителя для охлаждения объекта холодного хранения, поскольку он имеет отличную охлаждающую способность. Кроме того, для предотвращения путаницы между хладоносителем для охлаждения объекта холодного хранения и хладоносителем для охлаждения внутреннего цилиндра 22 (см. фиг. 1), хладоноситель для охлаждения объекта холодного хранения далее будет называться «ледяной суспензией».
Ледяная суспензия, полученная с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может включать в себя компонент, отличный от вышеописанного льда. Например, ледяная суспензия может быть образована из смеси льда и воды, включающей в себя воду в дополнение к вышеописанному льду. В случае, когда ледяная суспензия дополнительно включает в себя воду, включающую в себя такое же растворенное вещество, как растворенное вещество, включенное в лед, предпочтительно, чтобы концентрация растворенного вещества во льду была близка к концентрации растворенного вещества в воде, и причина этого заключается в следующем.
В случае, когда концентрация растворенного вещества во льду выше концентрации растворенного вещества в воде, температура льда ниже насыщенной точки замерзания воды, и, следовательно, влага замерзает сразу после смешивания воды, имеющей более низкую концентрацию растворенного вещества, со льдом. С другой стороны, в случае, когда концентрация растворенного вещества во льду ниже концентрации растворенного вещества в воде, насыщенная точка замерзания воды ниже насыщенной точки замерзания льда, и, следовательно, лед тает, и температура хладоносителя, образованного из смеси льда и воды, уменьшается. Это значит, что предпочтительно, чтобы концентрации растворенного вещества во льду и воде, подлежащих смешиванию, были установлены примерно одинаковыми, чтобы не изменять состояние смеси льда и воды (состояние ледяной суспензии), как описано выше. В дополнение в случае, когда хладоноситель находится в состоянии смеси льда и воды, вода может быть образована при таянии льда или может быть приготовлена отдельно, но предпочтительно вода представляет собой воду, образованную при таянии льда.
В частности, в случае образования ледяной суспензии, полученной с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, из смеси льда и воды, отношение концентрации растворенного вещества во льду и концентрации растворенного вещества в воде более предпочтительно составляет от 75:25 до 20:80, еще более предпочтительно от 70:30 до 30:70, еще более предпочтительно от 60:40 до 40:60, еще более предпочтительно от 55:45 до 45:55, особенно предпочтительно от 52:48 до 48:52 и наиболее предпочтительно 50:50. В частности, в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества предпочтительно, чтобы отношение концентрации растворенного вещества во льду к концентрации растворенного вещества в воде находилось в вышеуказанном диапазоне.
Вода, являющаяся сырьем для льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничена, но предпочтительно, чтобы лед представлял собой лед из морской воды, воды, приготовленной посредством добавления соли в морскую воду, или разбавленной морской воды в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества. Морская вода, вода, приготовленная посредством добавления соли в морскую воду, или разбавленная морская вода может быть легко получена, что позволяет снизить затраты.
Хотя ледяная суспензия, полученная с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, может дополнительно включать в себя или может не включать в себя твердое вещество, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, чтобы она дополнительно включала в себя твердое вещество. С использованием твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность, можно за короткое время выполнять быстрое охлаждение целевого объекта охлаждения, но в этом случае само твердое вещество также теряет энергию холода за короткое время, и его температура, вероятно, будем увеличиваться, и, следовательно, твердое вещество не подходит для долгосрочного охлаждения. При этом целесообразно не использовать твердое вещество, имеющее высокую теплопроводность для долгосрочного охлаждения, но нецелесообразно не использовать твердое вещество для быстрого охлаждения целевого объекта охлаждения. Однако лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, имеет высокую охлаждающую способность, как описано выше, и, следовательно, полезен с точки зрения того, что также возможно долгосрочное охлаждение при достижении способности быстрого охлаждения за счет твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность. Примеры твердого вещества, имеющего теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, могут включать в себя металлы (алюминий, серебро, медь, золото, дюралюминий, сурьма, кадмий, цинк, олово, висмут, вольфрам, титан, железо, свинец, никель, платина, магний, молибден, цирконий, бериллий, индий, ниобий, хром, кобальт, иридий, палладий), сплавы (сталь (углеродистая сталь, хромистая сталь, никелевая сталь, хромоникелевая сталь, кремнистая сталь, вольфрамовая сталь, марганцевая сталь и т.п.), хромоникелевый сплав, алюминиевая бронза, пушечный металл, латунь, манганин, нейзильбер, константан, припой, алюмель, хромель, монель-металл, платино-иридий и т.п.), кремний, углерод, керамику (алюмооксидная керамика, форстеритовая керамика, стеатитовая керамика и т.п.), мрамор кирпич (магнезитовый кирпич, муллитокорундовый кирпич и т.п.) и т.п., каждый из которых имеет теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением. В дополнение твердое вещество, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляет собой твердое вещество, имеющее теплопроводность 2,3 Вт/м·К или более (3 Вт/м·К или более, 5 Вт/м·К или более, 8 Вт/м·К или более или т.п.), более предпочтительно твердое вещество, имеющее теплопроводность 10 Вт/м·К или более (20 Вт/м·К или более, 30 Вт/м·К или более, 40 Вт/м·К или более или т.п.), еще более предпочтительно твердое вещество, имеющее теплопроводность 50 Вт/м·К или более (60 Вт/м·К или более, 75 Вт/м·К или более, 90 Вт/м·К или более или т.п.), еще более предпочтительно твердое вещество, имеющее теплопроводность 100 Вт/м·К или более (125 Вт/м·К или более, 150 Вт/м·К или более, 175 Вт/м·К или более или т.п.), еще более предпочтительно твердое вещество, имеющее теплопроводность 200 Вт/м·К или более (250 Вт/м·К или более, 300 Вт/м·К или более, 350 Вт/м·К или более или т.п.), особенно предпочтительно твердое вещество, имеющее теплопроводность 400 Вт/м·К или более (410 Вт/м·К или более или т.п.).
В случае, когда ледяная суспензия, полученная с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя вышеописанное твердое вещество, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, ледяная суспензия подходит для долгосрочного охлаждения, даже когда включено большое количество твердого вещества, как описано выше. Например, отношение массы твердого вещества, имеющего теплопроводность выше, чем у льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, к массе льда, который включен в ледяную суспензию, полученную с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением (или к общей массе жидкости, включающей в себя водный раствор, и льда, который включен в ледяную суспензию, используемую для блока холодного хранения в соответствии с настоящим изобретением), может составлять 1/100000 или более (1/50000 или более, 1/10000 или более, 1/5000 или более, 1/1000 или более, 1/500 или более, 1/100 или более, 1/50 или более, 1/10 или более, 1/5 или более, 1/4 или более, 1/3 или более, 1/2 или более и т.п.).
Вышеописанное твердое вещество в соответствии с настоящим изобретением может иметь любую форму, но предпочтительно имеет форму частиц. В дополнение твердое вещество может быть включено внутри льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, или снаружи льда, но охлаждающая способность выше, когда твердое вещество включено снаружи льда, поскольку твердое вещество может вступать в непосредственный контакт с целевым объектом охлаждения. По этой причине предпочтительно, чтобы твердое вещество было включено снаружи льда. В дополнение в случае, когда ледяная суспензия, полученная с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя вышеописанное твердое вещество, твердое вещество может быть смешано со льдом после производства льда в соответствии со способом производства льда, полученного с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением, который будет описан позже, или лед может быть получен в состоянии, в котором твердое вещество предварительно смешано с водой, являющейся сырьем для льда.
Далее будет приведено описание варианта выполнения настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи.
[Устройство для производства чешуйчатого льда]
Даже при охлаждении снаружи жидкости, которая включает в себя водный раствор и находится в состоянии, в котором она собрана в контейнере, невозможно получить лед, полученный с использованием устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением. Считается, что это связано с недостаточной скоростью охлаждения. Однако устройство 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения обеспечивает беспрецедентно быстрое охлаждение посредством распыления жидкости, включающей в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, для нанесения и непосредственного контакта со стеночной поверхностью, поддерживаемой при температуре, равной или меньшей, чем точка затвердевания водного раствора. Считается, что благодаря этому может быть получен лед, имеющий высокую охлаждающую способность, который удовлетворяет вышеописанным условиям (a) и (b).
Примеры стеночной поверхности могут включать в себя внутреннюю стеночную поверхность цилиндрической конструкции, например, барабана 11, показанного на фиг. 1, которая будет описана позже. Однако стеночная поверхность особо не ограничена при условии, что стеночная поверхность может поддерживаться при температуре, равной или меньшей, чем точка затвердевания водного раствора. Температура стеночной поверхности особо не ограничена при условии, что она поддерживается на уровне температуры, равной или меньшей, чем точка затвердевания водного раствора, но предпочтительно, чтобы температура поддерживалась на уровне температуры ниже точки затвердевания водного раствора на 1°C или более (2°C или более, 3°C или более, 4°C или более, 5°C или более, 6°C или более, 7°C или более, 8°C или более, 9°C или более, 10°C или более, 11°C или более, 12°C или более, 13°C или более, 14°C или более, 15°C или более, 16°C или более, 17°C или более, 18°C или более, 19°C или более, 20°C или более, 21°C или более, 22°C или более, 23°C или более, 24°C или более, 25°C или более или т.п.) с точки зрения возможности производства льда высокой чистоты, в том числе льда, который удовлетворяет условиям (a) и (b).
Способ распыления особо не ограничен, но возможно распыление, например, посредством распыления из распылительного отверстия 13a, обеспеченного в блоке распыления, например, в блоке 13 распыления, показанном на фиг. 1, которая будет описана позже.
В этом случае давление воды во время распыления может составлять, например, 0,001 MПа или более (0,002 MПа или более, 0,005 MПа или более, 0,01 MПа или более, 0,05 MПа или более, 0,1 MПа или более, 0,2 MПа или более или т.п.) и может составлять 1 MПа или менее (0,8 MПа или менее, 0,7 MПа или менее, 0,6 MПа или менее, 0,5 MПа или менее, 0,3 MПа или менее, 0,1 MПа или менее, 0,05 MПа или менее, 0,01 MПа или менее или т.п.
В дополнение, как показано на фиг. 1, которая будет описана позже, распыление жидкости может выполняться посредством непрерывного распыления, при котором на центральной оси вертикального барабана 11 обеспечено средство вращения, например, вращательный вал 12, и распыление выполняется при вращении средства вращения.
(Этап сбора)
После вышеописанного этапа образования льда настоящее изобретение включает в себя этап сбора льда, образованного на стеночной поверхности.
Способ сбора особо не ограничен. Например, лед на стеночной поверхности может сниматься специальным блоком, например, ножом 15, как показано на фиг. 1, которая будет описана позже, и падающий лед может быть собран.
Кроме того, при производстве льда выделяется теплота, и существует вероятность, что фактическая температура завершения таяния зависит от того, что лед подвергается воздействию этой теплоты, выделяемой при образовании льда. В связи с этим считается, что температура завершения таяния зависит не только от вида и концентрации растворенного вещества, но также и от теплоты, выделяемой при образовании льда. Соответственно, можно регулировать фактическую температуру завершения таяния посредством регулировки количества теплоты, выделяемой при образовании льда, оставшейся во льду. Теплоту, выделяемую при образовании льда, можно регулировать посредством регулировки времени выдержки льда на стеночной поверхности на этапе сбора в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 1 представляет собой изображение, включающее в себя вид в перспективе в частичном разрезе, показывающий схему устройства 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, устройство 10 для производства чешуйчатого льда включает в себя барабан 11, вращательный вал 12, блок 13 распыления, блок 14 снятия, нож 15, выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда, верхний опорный элемент 17, теплоизоляционный защитный кожух 19, редукторный двигатель 20, вращательное соединение 21, зазор 24 для хладоносителя, втулку 28, блок 29 подачи хладоносителя и блок 27 управления вращением. Барабан 11 состоит из внутреннего цилиндра 22, внешнего цилиндра 23, который окружает внутренний цилиндр 22, и зазора 24 для хладоносителя, образованного между внутренним цилиндром 22 и внешним цилиндром 23. Внешняя периферийная поверхность барабана 11 покрыта теплоизоляционным защитным кожухом 19 цилиндрической формы. Хотя материал внутреннего цилиндра 22 и внешнего цилиндра 23 особо не ограничен, в настоящем варианте выполнения применяется сталь. В зазор 24 для хладоносителя из блока 29 подачи хладоносителя по трубке 35 для хладоносителя подается хладоноситель, тем самым охлаждая внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22.
Вращательный вал 12 расположен на центральной оси барабана 11 и вращается вокруг материальной оси с центральной осью в качестве оси и с использованием редукторного двигателя 20, установленного над верхним опорным элементом 17 в качестве источника энергии. Скорость вращения редукторного двигателя 20 регулируется блоком 27 управления вращением, который будет описан позже. В дополнение к верхнему участку вращательного вала 12 прикреплено вращательное соединение 21. В верхнем участке вращательного вала 12 образовано вертикальное отверстие 12a, продолжающееся в направлении материальной оси и находящееся в сообщении с каждым патрубком блока 13 распыления (см. фиг. 2).
Блок 13 распыления образован множеством патрубков, каждый из которых обеспечен на концевом участке распылительным отверстием 13a для распыления рассола на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22, и вращается вместе с вращательным валом 12. Рассол, распыляемый через распылительное отверстие 13a, налипает на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22, которая охлаждается хладоносителем, и быстро застывает, не имея времени для отделения от нее. Множество патрубков, образующих блок 13 распыления, радиально продолжаются от вращательного вала 12 в радиальном направлении барабана 11. Хотя высота установки каждого патрубка особо не ограничена, в настоящем варианте выполнения каждый патрубок установлен в верхнем положении высоты внутреннего цилиндра 22 барабана 11. Кроме того, вместо патрубка может быть использована распылительная форсунка или т.п.
Блок 14 снятия образован множеством кронштейнов, каждый из которых обеспечен на концевом участке ножом 15, предназначенным для снятия налипшего рассола в застывшем состоянии с внутренней периферийной поверхности барабана 11. Блок 14 снятия продолжается в радиальном направлении барабана 11 и вращается вместе с вращательным валом 12. Множество кронштейнов, образующих блок 14 снятия, установлены так, чтобы быть симметричными относительно вращательного вала 12. Хотя количество кронштейнов особо не ограничено, в настоящем варианте выполнения количество кронштейнов равно двум. Размер и материал ножа 15, установленного на концевом участке каждого кронштейна, особо не ограничены при условии, что нож может снимать замороженный рассол. В настоящем варианте выполнения каждый нож 15 выполнен из листового материала из нержавеющей стали, имеющего длину, приблизительно равную общей длине (общей высоте) внутреннего цилиндра 22, и обеспечен множеством зубцов 15a на концевой поверхности, обращенной к внутреннему цилиндру 22. При снятии замороженного рассола ножом 15 образуется чешуйчатый лед, и чешуйчатый лед падает через выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда. Чешуйчатый лед, выпавший через выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда, хранится в резервуаре 34 для хранения чешуйчатого льда (фиг. 2), расположенном прямо под устройством 10 для производства чешуйчатого льда.
Верхняя поверхность барабана 11 уплотнена верхним опорным элементом 17, имеющим форму перевернутой чаши. В центральном участке верхнего опорного элемента 17 установлена втулка 24 для поддержания вращательного вала 12. Вращательный вал 12 поддерживается только верхним опорным элементом 17, и нижний конец вращательного вала 12 не поддерживается с возможностью вращения. Это значит, что в нижней части барабана 11 отсутствует препятствие для падения чешуйчатого льда, снимаемого ножом 15, и, таким образом, нижняя плоскость барабана 11 служит в качестве выпускного отверстия 16 для чешуйчатого льда для выпуска чешуйчатого льда.
Блок 29 подачи хладоносителя подает хладоноситель в зазор 24 для хладоносителя по трубке 35 для хладоносителя для охлаждения внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22. Хладоноситель, подаваемый блоком 29 подачи хладоносителя, особо не ограничен при условии, что он может охлаждать внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22. В частности, например, в качестве хладоносителя может быть использован СПГ (сжиженный природный газ). Способ использования СПГ в качестве хладоносителя будет описан позже со ссылкой на фиг. 4. В настоящем варианте выполнения хладоноситель, подаваемый в зазор 24 для хладоносителя, может циркулировать между зазором 24 для хладоносителя и блоком 29 подачи хладоносителя по трубке 35 для хладоносителя. За счет этого можно поддерживать хладоноситель, подаваемый в зазор 24 для хладоносителя в состоянии высокой охлаждающей способности. Блок 27 управления вращением регулирует скорость вращения редукторного двигателя 20, тем самым регулируя скорость вращения блока 13 распыления и блока 14 снятия, вращающихся вместе с вращательным валом 12. Способ управления скоростью вращения для блока 27 управления вращением особо не ограничен. В частности, например, может быть применен способ управления с использованием инвертора.
[Система производства чешуйчатого льда]
Фиг. 2 представляет собой изображение, показывающее схему всей системы 60 производства чешуйчатого льда, включающей в себя устройство 10 для производства чешуйчатого льда, показанное на фиг. 1.
Система 60 производства чешуйчатого льда обеспечена устройством 10 для производства чешуйчатого льда, резервуаром 30 для хранения рассола, насосом 31, трубкой 32 для рассола, резервуаром 33 с рассолом, резервуаром 34 для хранения чешуйчатого льда, трубкой 35 для хладоносителя и блоком 36 регулировки точки замерзания. Резервуар 30 для хранения рассола хранит рассол, являющийся сырьем для чешуйчатого льда. Рассол, хранящийся в резервуаре 30 для хранения рассола, подается во вращательное соединение 21 по трубке 32 для рассола при работе насоса 31 и превращается в чешуйчатый лед устройством 10 для производства чешуйчатого льда. Это значит, что рассол, подаваемый во вращательное соединение 21, подается в вертикальное отверстие 12a, образованное во вращательном валу 12 и вращательном соединении 21, и затем подается из вертикального отверстия 12a в каждый патрубок, образующий блок 13 распыления.
В случае уменьшения рассола в резервуаре 30 для хранения рассола резервуар 33 с рассолом подает рассол в резервуар 30 для хранения рассола. Кроме того, рассол, который не застыл на внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22, но стек вниз, хранится в резервуаре 30 для хранения рассола и снова подается во вращательное соединение 21 по трубке 32 для рассола при работе насоса 31. Резервуар 34 для хранения чешуйчатого льда расположен прямо под устройством 10 для производства чешуйчатого льда и хранит чешуйчатый лед, выпавший через выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда устройства 10 для производства чешуйчатого льда.
Блок 36 регулировки точки замерзания регулирует точку замерзания рассола, подаваемого в резервуар 30 для хранения рассола из резервуара 33 с рассолом. Например, в случае, когда рассол представляет собой соленую воду, поскольку точка замерзания соленой воды меняется в зависимости от концентрации, блок 36 регулировки точки замерзания регулирует концентрацию соленой воды, хранящейся в резервуаре 30 для хранения рассола. Способ регулировки точки замерзания рассола особо не ограничен. Например, также может быть применен следующий способ. То есть обеспечено множество резервуаров 30 для хранения рассола, и в соответствующих резервуарах 30 для хранения рассола хранится множество видов рассола, каждый из которых имеет разную точку замерзания. Далее блок 36 регулировки точки замерзания рассола выбирает заданный вид рассола на основе требуемой температуры чешуйчатого льда (например, температуры охлаждения, требуемой для транспортировки изделия, подлежащего транспортировке, с использованием чешуйчатого льда) и подает рассол в устройство 10 для производства чешуйчатого льда. Таким образом, посредством регулировки точки замерзания рассола можно регулировать температуру получаемого чешуйчатого льда.
Далее будет приведено описание работы системы 60 производства чешуйчатого льда, включающей в себя устройство 10 для производства чешуйчатого льда, имеющее вышеописанную конфигурацию, с учетом того, что рассол представляет собой соленую воду. Сначала блок 29 подачи хладоносителя подает хладоноситель в зазор 24 для хладоносителя и устанавливает температуру внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22 ниже точки замерзания соленой воды приблизительно на -10°C. Это позволяет замораживать соленую воду, налипающую на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22.
При охлаждении внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22 блок 27 управления вращением запускает редукторный двигатель 20 для вращения вращательного вала 12 вокруг материальной оси. При вращении вращательного вала 12 насос 31 подает соленую воду, которая представляет собой рассол, из резервуара 30 для хранения рассола во вращательный вал 12 через вращательное соединение 21. При подаче соленой воды во вращательный вал 12 блок 13 распыления, вращающийся вместе с вращательным валом 12, распыляет соленую воду на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра 22. Соленая вода, распыляемая из блока 13 распыления, при контакте с внутренней периферийной поверхностью внутреннего цилиндра 22 мгновенно превращается в лед. В то же время блок 27 управления вращением регулирует скорость вращения вращательного вала 12 с 2 до 4 об/мин. Кроме того, в случае, когда вместо патрубка в качестве компонента блока 13 распыления применяется распылительная форсунка, блок 27 управления вращением регулирует скорость вращения вращательного вала 12 с 10 до 15 об/мин. Лед, образованный на внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22, снимается блоком 14 снятия, вращающимся вместе с вращательным валом 12. Лед, снимаемый блоком 14 снятия, падает через выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда в виде чешуйчатого льда. Чешуйчатый лед, выпавший через выпускное отверстие 16 для чешуйчатого льда, хранится в резервуаре 34 для хранения чешуйчатого льда, расположенном прямо под устройством 10 для производства чешуйчатого льда. Как описано выше, соленая вода, которая не превратилась в лед, но стекла вниз по внутренней периферийной поверхности внутреннего цилиндра 22, хранится в резервуаре 30 для хранения рассола и снова подается по трубке 32 для рассола во вращательное соединение 21 при работе насоса 31. В случае уменьшения соленой воды в резервуаре 30 для хранения рассола резервуар 33 с рассолом подает соленую воду, хранящуюся в нем, в резервуар 30 для хранения рассола.
В настоящем документе блок 27 управления вращением может изменять температуру чешуйчатого льда, полученного с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда, посредством изменения скорости вращения редукторного двигателя 20. Например, предполагается, что в качестве рассола применяется соленая вода. До сих пор, считалось, что в этом случае точка замерзания, при которой замерзает соленая вода, зависит только от концентрации растворенного вещества.
Например, до сих пор считалось, что при концентрации растворенного вещества 0,8% соленая вода замерзает при температуре -1,2°C в любом случае. Однако, когда авторы настоящего изобретения, использующие соленую воду в качестве рассола, изменили скорость вращения вращательного вала 12 с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим вариантом выполнения, авторы настоящего изобретения обнаружили, что температура чешуйчатого льда, образованного из соленой воды одинаковой концентрации, менялась в зависимости от скорости вращения, и, в частности, температура уменьшалась при уменьшении скорости вращения. Причина этого связана с тем, что состояние чешуйчатого льда, хранящего теплоту, выделяемую при образовании льда, поддерживается до завершения таяния. Таким образом, можно регулировать температуру чешуйчатого льда при фиксировании концентрации рассола на требуемом значении в соответствии с целями охлаждения и заморозки.
Фиг. 3 представляет собой изображение, показывающее виды ледяной суспензии, которые могут быть получены из чешуйчатого льда, полученного с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда, показанного на фиг. 1.
Как показано на фиг. 3, при использовании соленой воды в качестве рассола устройство 10 для производства чешуйчатого льда может производить чешуйчатый лед (соленый лед), температура которого находится в диапазоне от -1°C до -21,3°C, посредством заморозки соленой воды, концентрация растворенного вещества в которой находится в диапазоне от 1% до 23,2%.
Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую пример использования отработанного холода от СПГ.
В настоящее время импортируемый СПГ хранится в резервуаре для хранения СПГ в жидком состоянии при температуре -160°C. СПГ при температуре -160°C испаряется до тех пор, пока не достигнет температуры окружающей среды, подвергается регулировке теплотворной способности и одоризации и подается в качестве бытового газа или для выработки электроэнергии на газотурбинной электростанции. В качестве способа эффективного использования отработанного холода от СПГ в терминале СПГ отработанный холод от СПГ при температуре -160°C до повышения температуры до температуры окружающей среды используется для производства жидкого кислорода и жидкого азота, склада холодного хранения, выработки электроэнергии из энергии холода и испарения СПГ открытого типа (ORV) с использованием морской воды в качестве источника тепла. Однако при использовании СПГ в качестве хладоносителя описанного выше устройства 10 для производства чешуйчатого льда можно легко нагревать СПГ до температуры окружающей среды без необходимости применения традиционных устройств, энергии или т.п.
Кроме того, при использовании СПГ при температуре -160°C в качестве хладоносителя устройства 10 для производства чешуйчатого льда можно получать чешуйчатый лед сверхнизкой температуры за счет мгновенной заморозки рассола, имеющего точку замерзания приблизительно до -150°C. Если рассол представляет собой соленую воду (раствор хлорида натрия), можно получать чешуйчатый лед с температурой -21,2°C при насыщении, если рассол представляет собой водный раствор хлорида магния, можно получать чешуйчатый лед с температурой -26,27°C при насыщении. Даже вещество, которое имеет точку замерзания ниже, чем соленая вода с этиленгликолем и водный раствор хлорида магния, называемое «низкозамерзающим» и до настоящего времени не используемое в качестве рассола, может мгновенно замерзать и использоваться в качестве чешуйчатого льда. В частности, например, можно получать чешуйчатый лед с использованием этиленгликоля в качестве рассола.
Таким образом, при использовании хладоносителя сверхнизкой температуры, например, СПГ при температуре -160°C, можно получать ультрахолодный чешуйчатый лед, имеющий температуру приблизительно -150°C. Для каждого объекта холодного хранения требуется разная температура холодного хранения в зависимости от его вида. Например, температура -1°C подходит для одного объекта, а температура -150°C подходит для другого объекта. В соответствии с настоящим изобретением при использовании хладоносителя сверхнизкой температуры, например, СПГ при температуре -160°C, можно легко получать чешуйчатый лед, который может соответствовать широкому множеству требуемых температур холодного хранения.
Выше описаны варианты выполнения настоящего изобретения, но настоящее изобретение никоим образом не ограничено конфигурациями, описанными в вышеуказанных вариантах выполнения, и настоящее изобретение также включает в себя другие варианты выполнения и модификации, которые считаются попадающими в объем охраны изобретения, описанный в формуле изобретения. В дополнение могут быть применены различные модификации и комбинации вышеописанных вариантов выполнения при условии, что они не отклоняются от замысла настоящего изобретения.
Например, в вышеописанных вариантах выполнения описанный рассол представляет собой соленую воду (водный раствор хлорида натрия). Однако рассол особо не ограничен этим. В частности, например, может быть использован водный раствор хлорида кальция, водный раствор хлорида магния, этиленгликоль и т.п.
Таким образом, можно приготовить множество видов рассола, каждый из которых имеет разную точку замерзания в зависимости от растворенного вещества и концентрации.
Кроме того, несмотря на то, что предпочтителен лед из жидкости, включающей в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, который удовлетворяет вышеописанным условиям (a) и (b), лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой лед, который не удовлетворяет одному или обоим условиям (a) и (b). Это значит, что для охлаждения объекта холодного хранения может быть использована ледяная суспензия, включающая в себя лед и воду, каждый из которых имеет разную концентрацию растворенного вещества.
Также, если вышеописанная ледяная суспензия содержит твердое вещество, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, предпочтительно, чтобы в процессе охлаждения твердое вещество, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, было расположено между объектом холодного хранения и льдом, включенным в ледяную суспензию. Таким образом, возможно долгосрочное охлаждение при обеспечении способности быстрого охлаждения за короткое время за счет твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность.
В таком случае в зависимости от цели между льдом, твердым веществом, имеющим теплопроводность выше, чем у льда, и объектом холодного хранения может быть расположено другое вещество. Например, в случае, когда ледяная суспензия включает в себя вещество, которое предпочтительно не должно непосредственно контактировать с объектом холодного хранения (например, твердое вещество, например, металл, имеющее теплопроводность выше, чем у льда, или т.п., которое не должно непосредственно контактировать с объектом холодного хранения с точки зрения безопасности), объект холодного хранения может охлаждаться таким образом, чтобы либо ледяная суспензия, либо объект холодного хранения был помещен в пакет для предотвращения непосредственного контакта между ледяной суспензией и объектом холодного хранения.
Кроме того, в соответствии с устройством 10 для производства чешуйчатого льда согласно варианту выполнения устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, поскольку можно эффективно производить чешуйчатый лед любой температуры, можно уменьшить размер самого устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Таким образом, устройство 10 для производства чешуйчатого льда, имеющее небольшой объем по сравнению с общим объемом загружаемого объекта холодного хранения, может быть установлено, например, на подвижном объекте, например, на транспортном средстве, морском судне воздушном судне и т.п. для транспортировки объекта холодного хранения. Для транспортировки объекта холодного хранения необходимо, чтобы ледяная суспензия для охлаждения объекта холодного хранения была пропорциональна количеству транспортируемого объекта холодного хранения, но, разумеется, транспортное средство, морское судно и воздушное судно для транспортировки объекта холодного хранения имеет максимальную грузоподъемность. Для максимизации загружаемого количества объекта холодного хранения в пределах максимальной грузоподъемности необходимо минимизировать количество ледяной суспензии в диапазоне, позволяющем сохранять эффект охлаждения. В настоящем документе, поскольку компактное устройство 10 для производства чешуйчатого льда занимает только небольшой объем по сравнению с общим объемом загружаемого объекта холодного хранения, можно увеличить загружаемое количество объекта холодного хранения в диапазоне максимальной грузоподъемности.
Подводя итог вышесказанному, устройство для производства чешуйчатого льда и система производства чешуйчатого льда, в отношении которых применено настоящее изобретение, могут принимать различные варианты выполнения при условии, что они имеют следующую конфигурацию. Устройство для производства чешуйчатого льда (например, устройство 10 для производства чешуйчатого льда, показанное на фиг. 1), в отношении которого применено настоящее изобретение, включает в себя барабан (например, барабан 11, показанный на фиг. 1), включающий в себя внутренний цилиндр (например, внутренний цилиндр 22, показанный на фиг. 1), внешний цилиндр (например, внешний цилиндр 23, показанный на фиг. 1), окружающий внутренний цилиндр, и зазор (например, зазор 24 для хладоносителя, показанный на фиг. 1), образованный между внутренним цилиндром и внешним цилиндром, блок подачи хладоносителя (например, блок 36 подачи хладоносителя, показанный на фиг. 2), который подает хладоноситель (например, СПГ, показанный на фиг. 4) в зазор, вращательный вал (например, вращательный вал 12, показанный на фиг. 1), который вращается с центральной осью барабана в качестве оси, блок распыления (например, блок 13 распыления, показанный на фиг. 1), который вращается вместе с вращательным валом и распыляет рассол на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра, и блок снятия (например, блок 14 снятия, показанный на фиг. 1), который снимает чешуйчатый лед, образованный в результате налипания рассола, распыляемого из блока распыления, на внутреннюю периферийную поверхность внутреннего цилиндра, охлаждаемую хладоносителем, подаваемым в зазор. За счет этого можно легко получать чешуйчатый лед посредством заморозки рассола.
В дополнение рассол может включать в себя водный раствор, который включает в себя растворенное вещество и удовлетворяет заданным условиям, и твердое вещество (например, метал), имеющее теплопроводность выше, чем у льда, образованного из жидкости, включающей в себя водный раствор. За счет этого можно повысить охлаждающую способность.
В дополнение жидкость может дополнительно включать в себя масло. В дополнение растворенное вещество может включать в себя два или более видов растворенных веществ, каждое из которых снижает точку затвердевания в разной степени. За счет этого можно обеспечить способ производства чешуйчатого льда, имеющего отличную охлаждающую способность, и способ производства чешуйчатого льда, способного сохранять неразделенное состояние в течение длительного периода времени.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда может дополнительно включать в себя блок управления скоростью (например, блок 27 управления вращением, показанный на фиг. 2) для переменного управления скоростью вращения вращательного вала. За счет этого можно снизить скорость вращения редукторного двигателя 20, тем самым обеспечивая производство чешуйчатого льда, имеющего температуру ниже обычной.
В дополнение блок подачи хладоносителя может подавать сжиженный природный газ в качестве хладоносителя в зазор.
В дополнение система производства чешуйчатого льда (например, система 60 производства чешуйчатого льда, показанная на фиг. 2), в отношении которой применено настоящее изобретение, для производства чешуйчатого льда посредством заморозки рассола включает в себя блок распыления (например, блок 13 распыления, показанный на фиг. 1) для распыления рассола, элемент (например, устройство 10 для производства чешуйчатого льда, показанное на фиг. 1) для производства чешуйчатого льда в состоянии, в котором элемент охлаждается при температуре, равной или меньшей, чем точка замерзания рассола, с использованием заданного хладоносителя (например, СПГ, показанного на фиг. 4) при наличии распыляемого рассола, налипшего на элемент, для заморозки, и блок подачи хладоносителя (например, блок 36 подачи хладоносителя, показанный на фиг. 2), который подает в элемент сжиженный газ (например, СПГ, показанный на фиг. 4), который может охлаждать элемент при температуре, равной или меньшей, чем точка замерзания рассола, в качестве заданного хладоносителя.
В дополнение блок подачи хладоносителя может подавать СПГ в элемент в качестве заданного хладоносителя. За счет этого можно эффективно использовать отработанный холод от СПГ, тем самым обеспечивая более экологичное производство чешуйчатого льда.
В дополнение устройство 10 для производства чешуйчатого льда, в отношении которого применено настоящее изобретение, может быть установлено на подвижном объекте. За счет этого можно дополнительно уменьшить размер самого устройства для производства чешуйчатого льда, поскольку можно эффективно производить чешуйчатый лед любой температуры. Таким образом, устройство для производства чешуйчатого льда, имеющее небольшой объем по сравнению с общим объемом загружаемого объекта холодного хранения, может быть установлено, например, на транспортном средстве, морском судне и воздушном судне для транспортировки объекта холодного хранения.
ОБЪЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1, 2: Блок холодного хранения, 3: Ледяная суспензия, 4: Корпус, 5: Пространство для холодного хранения, 6: Разделительная стенка, 7: Теплоизоляционный материал, 8: Теплоизоляционный лист, 9: Хранилище ледяной суспензии, 10: Устройство для производства чешуйчатого льда, 11: Барабан, 12: Вращательный вал, 12a: Вертикальное отверстие, 13: Блок распыления, 13a: Распылительное отверстие, 14: Блок снятия, 15: Нож, 15a: Зубцы, 16: Выпускное отверстие для чешуйчатого льда, 17: Верхний опорный элемент, 19: Теплоизоляционный защитный кожух, 20: Редукторный двигатель, 21: Вращательное соединение, 22: Внутренний цилиндр, 23: Внешний цилиндр, 24: Зазор для хладоносителя, 27: Блок управления вращением, 28: Втулка, 29: Блок подачи хладоносителя, 30: Резервуар для хранения рассола, 31: Насос, 32: Трубка для рассола, 33: Резервуар с рассолом, 34: Резервуар для хранения чешуйчатого льда, 35: Трубка для хладоносителя, 36: Блок регулировки точки замерзания, 40: Отверстие подачи ледяной суспензии, 41: Отверстие выпуска ледяной суспензии, 42, 43: Двухпозиционный клапан, 44: Подвижный объект для холодного хранения, 45: Распределительная база, 46: Устройство подачи ледяной суспензии, 47: Блок регулировки подачи ледяной суспензии, 50: Зазор, 60: Система производства чешуйчатого льда, 70: Система подачи ледяной суспензии, 81: Нагнетательный зазор