ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству для производства льда, подвижному объекту, устройству для производства чешуйчатого льда и способу производства чешуйчатого льда.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
До настоящего времени в качестве способа сохранения свежести растений/животных, например, свежих морепродуктов, или их частей применяли способ охлаждения растений/животных, например, свежих морепродуктов, или их частей ледяной водой. Однако в случае льда, образованного из пресной воды, концентрация растворенного вещества в морской воде, используемой для сохранения свежести, уменьшается по мере таяния льда. В результате имеется проблема, связанная с тем, что из-за осмотического давления вода попадает в тело растений/животных или их части, погруженные в смесь льда и воды, и свежесть и подобные характеристики ухудшаются.
В связи с этим Патентный документ 1 раскрывает способ производства солесодержащего льда, который образован в форме суспензии и имеет температуру таяния льда от -5°C до -1°C, соответствующую концентрации растворенного вещества, путем превращения сырой воды, например, отфильтрованной и обеззараженной морской воды, в солесодержащую воду, имеющую концентрацию растворенного вещества около 1,0%-1,5%, путем регулировки концентрации соли, и быстрого охлаждения солесодержащей воды и дальнейшего превращения солесодержащего льда, полученного путем заморозки солесодержащей воды, имеющей концентрацию растворенного вещества приблизительно от 0,5% до 2,5%, в суспензию. Однако в традиционных технологиях, в том числе в Патентном документе 1, имеется проблема, связанная с тем, что, поскольку влага, содержащаяся в свежих морепродуктах, кристаллизуется при заморозке, и в свежих морепродуктах образуются большие кристаллы льда, клеточные ткани свежих морепродуктов разрушаются, и свежесть и вкус не могут быть сохранены.
В дополнение в случае льда, полученного путем заморозки соленой воды, заморозка начинается с части пресной воды, имеющей более высокую точку замерзания, а часть, которая замерзает последней, находится в ситуации, в которой имеется часть, образованная при замерзании небольшого количества соленой воды, и выпавшая в осадок соль налипает вокруг льда, и концентрация растворенного вещества во льду получается неоднородной. Кроме того, во время таяния сначала тает часть, которая замерзла последней, и появляется соленая вода высокой концентрации, таким образом, талая вода имеет техническую проблему, заключающуюся в том, что концентрация растворенных веществ существенно меняется в процессе таяния, и температура повышается до 0°C. В связи с этим заявитель настоящей заявки уже подал заявку на патент (заявка на патент Японии № 2016-103637) на устройство для производства чешуйчатого льда, который имеет отличную охлаждающую способность и может сохранять неразделенное состояние в течение долгого времени.
Патентный документ 1: Нерассмотренная заявка на патент Японии, публикация № 2002-115945
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, решаемые изобретением
Однако в устройстве для производства льда, в том числе в устройстве для производства чешуйчатого льда, которое было зарегистрировано заявителем настоящей заявки, существует необходимость реализации технологии, обеспечивающей более эффективное производство льда, имеющего высокую охлаждающую способность.
Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеуказанных обстоятельств, и его задача заключается в обеспечении способа более эффективного производства льда, имеющего более высокую охлаждающую способность.
Средство для решения проблем
Для решения вышеуказанной задачи устройство для производства льда в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения включает в себя: блок производства льда, который имеет поверхность производства льда и блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда, и производит лед путем заморозки рассола, налипшего на охлаждаемую поверхность производства льда; блок подачи рассола для подачи рассола на поверхность производства льда путем обеспечения налипания рассола на поверхность производства льда; и блок сбора для сбора льда, произведенного блоком производства льда, причем устройство для производства льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда.
Y=f(x1) (1)
В дополнение устройство для производства льда может быть выполнено таким образом, что теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C составляет 70 Вт/м·К или более.
В дополнение устройство для производства льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
Y=f(x2) (2)
В дополнение устройство для производства льда может дополнительно включать в себя блок подачи хладоносителя для подачи заданного хладоносителя в блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда и может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
Y=f(x3) (3)
В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем распыления.
В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком.
В дополнение устройство для производства льда может быть выполнено таким образом, что теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C составляет 70 Вт/м·К или более.
В дополнение хладоноситель может представлять собой сжиженный природный газ (СПГ).
В дополнение блок производства льда может дополнительно включать в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, и вкладыш может быть смененным.
Устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с аспектом настоящего изобретения включает в себя блок производства льда, блок подачи рассола и блок сбора, причем блок производства льда может дополнительно включать в себя барабан, включающий в себя внутренний цилиндр, имеющий поверхность производства льда, внешний цилиндр, окружающий внутренний цилиндр, и зазор, образованный между внутренним цилиндром и внешним цилиндром, и блок подачи хладоносителя для подачи хладоносителя в зазор, блок подачи рассола может дополнительно включать в себя блок распыления, который вращается вместе с вращательным валом, вращающимся с центральной осью барабана в качестве оси, и распыляет рассол на поверхность производства льда внутреннего цилиндра, блок сбора может дополнительно включать в себя блок снятия для снятия льда, образуемого при налипании рассола, распыляемого с помощью блока распыления, на внутреннюю поверхность внутреннего цилиндра, охлаждаемую хладоносителем, подаваемым в зазор, и устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда.
В дополнение теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C может составлять 70 Вт/м·К или более.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком.
В дополнение хладоноситель может представлять собой сжиженный природный газ (СПГ).
В дополнение блок производства льда может дополнительно включать в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, и вкладыш может быть смененным.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с аспектом настоящего изобретения может быть установлено на подвижном объекте.
Эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен способ, посредством которого можно более эффективно производить лед, имеющий высокую охлаждающую способность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой изображение, включающее в себя вид в перспективе в частичном разрезе, который иллюстрирует схему устройства для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 представляет собой таблицу, иллюстрирующую теплопроводность каждого элемента, используемого для поверхности производства льда устройства для производства чешуйчатого льда, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой изображение, иллюстрирующее схему всей системы производства чешуйчатого льда, включающей в себя устройство для производства чешуйчатого льда, показанное на Фиг. 1.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
<Лед>
Лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой лед, который удовлетворяет следующим условиям (a) и (b) и образован из жидкости, которая включает в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество. Кроме того, выражение «чешуйчатый лед» относится к льду, который имеет чешуйчатую форму. (a) Температура льда после полного таяния 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. За счет снижения точки затвердевания снижается точка затвердевания водного раствора, в котором растворено растворенное вещество, например, поваренная соль. Другими словами, 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 во время таяния лед, имеющий сниженную точку затвердевания, поддерживается в стабильном состоянии при температуре равной или меньшей, чем точка затвердевания пресной воды, и, таким образом, поддерживается состояние, в котором сохраняется энергия холода. Следовательно, способность льда, образованного из такого водного раствора, охлаждать изделие, подлежащее охлаждению, по существу выше, чем у льда, образованного из пресной воды. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что лед, полученный в соответствии с традиционными технологиями, не обладает достаточной способностью охлаждения изделия, подлежащего охлаждения, поскольку температура самого льда быстро увеличивается с течением временем при охлаждении. Авторы настоящего изобретения исследовали причины этого и в результате обнаружили, что в традиционных технологиях лед, не включающий в себя растворенное вещество, фактически образуется до замерзания водного раствора даже при образовании льда из водного раствора, включающего в себя растворенное вещество, например, поваренную соль, и в результате образуется смесь льда, который не включает в себя растворенное вещество, и растворенного вещества, или не образуется лед, имеющий высокую охлаждающую способность, поскольку лед, имеющий сниженную точку затвердевания, образуется только в незначительном количестве.
Однако авторам настоящего изобретения удалось разработать устройство для производства льда, выполненное с возможностью производства льда, который имеет сниженную точку затвердевания и образован из жидкости, которая включает в себя водный раствор, заданным способом (детали будут описаны позже). Лед, полученный с использованием такого устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, удовлетворяет условиям (a) и (b). Далее будут описаны условия (a) и (b).
(Температура льда после полного таяния)
Что касается вышеуказанного условия (a), лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой лед из жидкости, которая включает в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, и, следовательно, его точка затвердевания ниже, чем точка затвердевания пресной воды (воды, которая не включает в себя растворенное вещество). По этой причине лед имеет особенность, заключающуюся в том, что температура льда после полного таяния ниже 0°C. «Температура льда после полного таяния» относится к температуре воды в момент времени, когда весь лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, превратился в воду после начала таяния льда при помещении льда в окружающую среду (например, при комнатной температуре и атмосферном давлении) при температуре, равной или превышающей точку таяния.
Температура льда после полного таяния особо не ограничена при условии, что она ниже 0°C, и она может быть соответствующим образом изменена путем регулировки вида и концентрации растворенного вещества. С точки зрения более высокой охлаждающей способности более предпочтительно, чтобы температура льда после полного таяния была ниже, 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 и т.п.). При этом также возможен случай, когда предпочтительно, чтобы точка затвердевания была ближе к точке замерзания изделия, подлежащего охлаждению (например, для предотвращения повреждения свежих растений/животных), и в таком случае предпочтительно, чтобы температура льда после полного таяния была не слишком высокой, и, например, температура предпочтительно составляет -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 и т.п.).
(Темп изменения концентрации растворенного вещества)
Что касается вышеуказанного условия (b), лед, полученный с использованием устройства для производства 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. Также возможен случай, когда даже при использовании традиционных технологий образуется небольшое количество льда, имеющего сниженную точку затвердевания, но большая часть льда представляет собой смесь льда из воды, не включающей в себя растворенное вещество, и кристаллов растворенного вещества и, следовательно, не обладает достаточной охлаждающей способностью. Таким образом, в случае содержания смеси льда из воды, не включающей в себя растворенное вещество, и кристаллов растворенного вещества в большом количестве, при помещении льда в условия таяния скорость вымывания растворенного вещества, сопровождающего таяние, является неравномерной, большее количество растворенного вещества вымывается по мере приближения момента времени к времени начала таяния, количество вымываемого растворенного вещества уменьшается по мере продолжения таяния, и количество вымываемого растворенного вещества уменьшается по мере приближения момента времени к времени окончания таяния. В отличие от этого лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой лед из жидкости, которая включает 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 водного раствора в момент окончания таяния к концентрации растворенного вещества в водном 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 во льду, полученном с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничен при условии, что он составляет 30% или менее, и это означает, что чистота льда из водного раствора, имеющего сниженную точку затвердевания, является более высокой, то есть, чем меньше темп изменения концентрации растворенного вещества, тем выше охлаждающая способность. С этой точки зрения, предпочтительно, чтобы темп изменения концентрации растворенного вещества составлял 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 и 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 и т.п.).
(Растворенное вещество)
Вид растворенного вещества, включенного в лед, полученный с использованием устройства для производства 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 соответствующим образом выбрано в зависимости от необходимой точки затвердевания, области 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 температура точки затвердевания не слишком снижена, и она подходит для охлаждения свежих растений/животных или их частей. В дополнение поваренная соль также предпочтительна с точки зрения простоты добычи, поскольку она содержится в морской воде. В дополнение примеры жидкого растворенного вещества могут включать в себя этиленгликоль. Кроме того, может быть включено одно растворенное вещество, или могут быть включены два или более видов.
Концентрация растворенного вещества, включенного в лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничена, и она может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от типа растворенного вещества, необходимой точки затвердевания, области применения льда и т.п. Например, в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества 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 и т.п.) с точки зрения дополнительного снижения точки затвердевания водного раствора и, следовательно, обеспечения высокой охлаждающей способности. При этом в случае использования льда, полученного с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, для охлаждения свежих растений/животных или их частей предпочтительно не слишком уменьшать температуру точки затвердевания, 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 и т.п.).
Лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, подходит для использования в качестве хладоносителя для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, поскольку он имеет отличную охлаждающую способность. Примеры низкотемпературного хладоносителя для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, 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 льда в соответствии с настоящим изобретением, полезен с точки зрения превосходной охлаждающей способности по сравнению с другими хладоносителями при температуре ниже 0°C, например, по сравнению с низкозамерзающим раствором.
Лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может включать в себя или может не включать в себя компоненты, отличные от описанного выше растворенного вещества.
В настоящем изобретении выражение «лед» относится к льду, полученному при замерзании жидкости, включающей в себя водный раствор.
В дополнение лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, поддерживается в стабильном состоянии при температуре равной или меньшей, чем точка затвердевания пресной воды, то есть 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 льда в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой жидкость, которая дополнительно включает в себя масло в дополнение к водному раствору, включающему в себя описанное выше растворенное вещество, как будет описано позже, состояние, в котором масло распределено равномерно, сохраняется в течение длительного времени, то есть в течение длительного времени может поддерживаться неразделенное состояние.
Как описано выше, жидкость, образующая лед, полученный с использованием устройства для производства 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 (молочные отходы и т.п.). С точки зрения повышения функциональности льда при еде предпочтительно, чтобы жидкость представляла собой сырое молоко. Предполагается, что причина такого повышения функциональности состоит в том, что во льду содержится масло (жир), входящее в сырое молоко. Кроме того, лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может быть образован только из льда, полученного путем заморозки водного раствора, включающего в себя описанное выше растворенное вещество.
В случае, когда жидкость, образующая лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно включает в себя масло, отношение между водой и маслом в жидкости особо не ограничено, и, например, оно может быть соответственно выбрано из диапазона 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 и т.п.).
В дополнение лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой лед из водного раствора, включающего в себя два или более видов растворенных веществ, имеющих разные степени снижения точки затвердевания. В этом случае лед, полученный с использованием устройства для производства 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 таком случае можно замедлить таяние льда из водного раствора, включающего в себя этиленгликоль, например, путем добавления льда из водного раствора, включающего в себя поваренную соль в качестве растворенного вещества, имеющего степень снижения точки затвердевания, отличную от этиленгликоля, к льду из водного раствора, включающего в себя этиленгликоль в качестве растворенного вещества. Альтернативно лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой лед из водного раствора, приготовленного путем растворения двух или более видов растворенных веществ в одном и том же водном растворе. В дополнение одновременное использование двух или более видов растворенных веществ, имеющих разные степени снижения точки затвердевания, также полезно для снижения точки таяния льда из водного раствора, включающего в себя растворенное вещество, до целевой. Например, в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества можно снизить точку таяния льда из солевого раствора путем одновременного использования растворенного вещества (этиленгликоля, хлорида кальция или т.п.), которое имеет превосходную способность снижать точку таяния по сравнению с поваренной солью, и, например, можно получить температуру около -30°C, которая не может быть получена только за счет льда из солевого раствора. Отношение двух или более видов растворенных веществ, имеющих разные степени снижения точки затвердевания, может быть соответственно изменено в зависимости от цели.
(Хладоноситель для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению)
Лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может быть использован в качестве хладоносителя для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению. Лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, подходит в качестве хладоносителя для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, поскольку он имеет отличную охлаждающую способность, как описано выше. Кроме того, для предотвращения путаницы между хладоносителем для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, и хладоносителем для охлаждения внутреннего цилиндра 22 (смотри Фиг. 1), хладоноситель для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, далее называется «ледяной суспензией». Ледяная суспензия представляет собой смесь льда, полученного с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, и жидкости, которая включает в себя водный раствор.
Ледяная суспензия, включающая в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может включать в себя компоненты, отличные от льда, и, например, может быть образована из смеси льда и воды, включающей в себя воду в дополнение к льду. Например, в случае дополнительного включения воды, включающей в себя такое же растворенное вещество, как растворенное вещество, включенное в лед, предпочтительно, чтобы концентрация растворенного вещества во льду и концентрация растворенного вещества в воде были близки друг к другу. Причина этого заключается в следующем.
В случае, когда концентрация растворенного вещества во льду выше концентрации растворенного вещества в воде, температура льда ниже, чем насыщенная точка 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 ледяной суспензии, состоящей из смеси льда и воды, уменьшается. Другими словами, как описано выше, 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). В дополнение в случае, когда ледяная суспензия 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, включающей в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, из смеси льда и воды, отношение концентрации растворенного вещества во льду к 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, получаемого с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, особо не ограничена, но предпочтительно, чтобы лед представлял собой лед из морской воды, воды, приготовленной путем добавления соли в морскую воду, или разбавленной морской воды в случае использования поваренной соли в качестве растворенного вещества. Морскую воду, воду, приготовленную путем добавления соли в морскую воду, или разбавленную морскую воду легко получить, и это позволяет снизить затраты.
Ледяная суспензия, включающая в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, может дополнительно включать в себя или может не включать в себя твердое вещество, имеющее более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, но предпочтительно, чтобы она дополнительно включала в себя твердое вещество.
Путем использования твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность, можно добиться охлаждения целевого объекта охлаждения за короткое время, но в этом случае само твердое вещество также теряет энергию холода за короткое время, и его температура, вероятно, будет 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 краткосрочного охлаждения целевого объекта охлаждения. Однако лед, полученный с использованием устройства для производства 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 краткосрочного охлаждения за счет твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность. Примеры твердого вещества, имеющего более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства 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 и 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.), которые имеют более высокую теплопроводность, чем лед в соответствии с настоящим изобретением. В дополнение в качестве твердого вещества, имеющего более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, 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.), является предпочтительным, 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.), является более предпочтительным, 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.), является еще более предпочтительным, 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.), является еще более предпочтительным, 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.), является еще более предпочтительным, твердое вещество, имеющее теплопроводность 200 Вт/м·К или более, является еще более предпочтительным, и твердое вещество, имеющее теплопроводность 400 Вт/м·К или более (410 Вт/м·К или более или т.п.), является особенно предпочтительным.
В случае, когда ледяная суспензия, включающая в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя твердое вещество, имеющее более высокую теплопроводность, чем описанный выше лед в соответствии с настоящим изобретением, ледяная суспензия подходит для долгосрочного охлаждения, даже когда она включает в себя большое количество твердого вещества, как описано выше, и, например, отношение массы твердого вещества, имеющего более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, к массе льда, полученного с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, включенного в ледяную суспензию (или общей массе льда в соответствии с настоящим изобретением, включенного в ледяную суспензию, и жидкости, которая включает в себя водный раствор), 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.).
Твердое вещество, включенное в ледяную суспензию, включающую в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда 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 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, включающая в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя описанное выше твердое вещество, лед может быть получен с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, описанным позже, и затем смешан с твердым веществом, или лед может быть получен в состоянии, в котором твердое вещество предварительно смешано с водой, являющейся сырьем для льда, с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением.
Далее устройство 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением и система 60 производства льда, включающая в себя устройство 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением будут описаны со ссылкой на чертежи.
[Устройство для производства чешуйчатого льда]
Фиг. 1 представляет собой изображение, включающее в себя вид в перспективе в частичном разрезе, который иллюстрирует схему устройства 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением.
Даже при охлаждении снаружи жидкости, которая включает в себя водный раствор и находится в состоянии, в котором она собрана в контейнере, невозможно получить такой же лед, как лед, полученный с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Считается, что это связано с тем, что скорость охлаждения является недостаточной. Однако в соответствии с устройством 10 для производства чешуйчатого льда возможно быстрое охлаждение, которое не было реализовано в известном уровне техники, поскольку туманообразный водный раствор вступает в непосредственный контакт со стеночной поверхностью, поддерживаемой при температуре равной или меньшей, чем точка затвердевания водного раствора, за счет распыления жидкости (далее называемой «рассолом»), которая включает в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество. Считается, что может быть получен лед, который удовлетворяет условиям (a) и (b) и имеет высокую охлаждающую способность.
Примеры стеночной поверхности могут включать в себя стеночную поверхность внутренней стенки 22 цилиндрической конструкции, например, барабана 11, описанного позже, но стеночная поверхность особо не ограничена при условии, что она представляет собой стеночную поверхность, которая 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 на 1°C или более (температура ниже на 2°C или более, температура ниже на 3°C или более, температура ниже на 4°C или более, температура ниже на 5°C или более, температура ниже на 6°C или более, температура ниже на 7°C или более, температура ниже на 8°C или более, температура ниже на 9°C или более, температура ниже на 10°C или более, температура ниже на 11°C или более, температура ниже на 12°C или более, температура ниже на 13°C или более, температура ниже на 14°C или более, температура ниже на 15°C или более, температура ниже на 16°C или более, температура ниже на 17°C или более, температура ниже на 18°C или более, температура ниже на 19°C или более, температура ниже на 20°C или более, температура ниже на 21°C или более, температура ниже на 22°C или более, температура ниже на 23°C или более, температура ниже на 24°C или более, температура ниже на 25°C или более и т.п.), чем точка затвердевания водного раствора, с точки зрения возможности производства льда, который удовлетворяет условиям (a) и (b) и имеет высокую чистоту льда.
Способ распыления особо не ограничен, и жидкость может распыляться, например, с помощью средства распыления, имеющего распылительное отверстие 13a, в виде блока 13 распыления, описанного 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 и т.п.) или 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 и т.п.).
В дополнение распыление жидкости может выполняться путем непрерывного распыления, при котором на центральной оси вертикального барабана 11, описанного позже, обеспечено средство вращения, например, вращательный вал 12, и распыление выполняется при вращении средства вращения.
(Этап сбора)
Устройство 10 для производства чешуйчатого льда имеет этап сбора льда, образованного на стеночной поверхности после описанного выше этапа образования льда.
Способ сбора особо не ограничен, и, например, лед на стеночной поверхности может соскребаться или сниматься с использованием специального средства, например, ножа 15, описанного позже, и падающий лед может быть собран.
В дополнение при образовании льда выделяется теплота, и существует вероятность, что фактическая температура завершения таяния зависит от того, что лед подвергается воздействию этой теплоты, выделяемой при образовании льда. Таким образом, считается, что температура завершения таяния зависит не только от вида и концентрации растворенного вещества, но и от теплоты, выделяемой при образовании льда. По этой причине фактическая температура завершения таяния может регулироваться путем регулировки количества теплоты, выделяемой при образовании льда, оставшейся на льду. Регулировка теплоты, выделяемой при образовании льда, может выполняться путем регулировки времени выдержки льда на стеночной поверхности на этапе сбора льда.
Как проиллюстрировано 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, окружающего внутренний цилиндр 22, и зазора 24 для хладоносителя, образованного между внутренним цилиндром 22 и внешним цилиндром 23. В дополнение внешняя периферийная поверхность барабана 11 покрыта цилиндрическим теплоизоляционным защитным кожухом 19.
Внутренний цилиндр 22 имеет стеночную поверхность, рассол, налипший на стеночную поверхность, замерзает при охлаждении стеночной поверхности, и, таким образом, образуется лед. В настоящем документе устройство 10 для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (1) (f означает функцию), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, образуемого на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22.
Y=f(x1) (1)
Другими словами, чем выше теплопроводность стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на которую налипает рассол, тем быстрее температура хладоносителя для охлаждения стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 переносится на рассол, и, следовательно, большее количество льда образуется за более короткое время. В связи с этим путем применения элемента, имеющего более высокую теплопроводность, в качестве элемента, образующего внутренний цилиндр 22, можно увеличить скорость производства льда. В отличие от этого путем применения элемента, имеющего более низкую теплопроводность, в качестве элемента, образующего внутренний цилиндр 22, можно уменьшить скорость производства льда. В настоящем варианте выполнения в качестве элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, применяется элемент, имеющий более высокую теплопроводность, чем нержавеющая сталь или железо, и, в частности, применяется элемент (например, медь), имеющий теплопроводность 70 Вт/м·К или более при температуре 20°C. В связи с этим устройство 10 для производства чешуйчатого льда может производить большее количество льда за более короткое время по сравнению со случаем применения нержавеющей стали или железа в качестве элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22. В общем в случае необходимости производства большого количества льда необходимо увеличить площадь стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 для эффективного производства льда за более короткое время, но так как стеночная поверхность внутреннего цилиндра 22 образована из элемента, имеющего более высокую теплопроводность, скорость производства льда увеличивается, и, следовательно, нет необходимости увеличения стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, и в результате также можно производить лед в относительно узком пространстве. С этой точки зрения, предпочтительно применять элемент, имеющий высокую теплопроводность, в качестве элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, и, в частности, элемент, имеющий теплопроводность 100 Вт/м·К или более при температуре 20°C, является более предпочтительным, элемент, имеющий теплопроводность 150 Вт/м·К или более при температуре 20°C, является еще более предпочтительным, элемент, имеющий теплопроводность 200 Вт/м·К или более при температуре 20°C, является еще более предпочтительным, элемент, имеющий теплопроводность 250 Вт/м·К или более при температуре 20°C, является еще более предпочтительным, и элемент, имеющий теплопроводность 300 Вт/м·К или более при температуре 20°C, является особенно предпочтительным. Верхний предел теплопроводности особо не ограничен, и, например, теплопроводность при температуре 20°C может составлять 1000 Вт/м·К или менее (900 Вт/м·К или менее, 800 Вт/м·К или менее, 700 Вт/м·К или менее, 600 Вт/м·К или менее, 500 Вт/м·К или менее, 400 Вт/м·К или менее и т.п.).
Конкретные примеры элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, могут включать в себя цинк, алюминий, дюралюминий, золото, серебро, вольфрам, медь, алюминиевую бронзу, латунь, морскую латунь, никель (99,9%), молибден, палладий и кремний. В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим изобретением подходит для производства льда в относительно узком пространстве, как описано выше, и, например, подходит для производства льда в месте, которое имеет ограниченное пространство, например, внутри транспортировочного оборудования (например, транспортного средства (грузовика или т.п.) и морского судна). Кроме того, зависимость между элементом, образующим стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, и теплопроводностью будет описана позже со ссылкой на конкретный пример элемента, проиллюстрированный на Фиг. 2.
В дополнение устройство 10 для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на который может налипать рассол.
Y=f(x2) (2)
Другими словами, количество рассола, который может налипать на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, увеличивается по мере увеличения площади участка стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на который может налипать рассол. В связи с этим количество льда, образованного на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, также увеличивается. В отличие от этого количество рассола, который может налипать на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, уменьшается по мере уменьшения площади участка стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на который может налипать рассол. В связи с этим количества льда, образованного на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, также уменьшается. Таким образом, скорость производства льда регулируется путем регулировки площади участка стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на который может налипать рассол.
Материал для внешнего цилиндра 23 особо не ограничен. Кроме того, в настоящем варианте выполнения применяется сталь. Хладоноситель подается из блока 29 подачи хладоносителя в зазор 24 для хладоносителя по трубке 35 для хладоносителя. За счет него охлаждается стеночная 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. Кроме того, скорость вращения редукторного двигателя 20 регулируется блоком 27 управления вращением, как описано ниже. В дополнение к верхнему участку вращательного вала 12 прикреплено вращательное соединение 21. Во вращательном соединении 21 и верхнем участке вращательного вала 12 (смотри Фиг. 3) образовано вертикальное отверстие 12a, которое продолжается в направлении материальной оси и сообщается с каждым патрубком 13.
Блок 13 распыления образован множеством патрубков, имеющих распылительное отверстие 13a для распыления рассола на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22 на концевом участке, и вращается вместе с вращательным валом 12. Рассол, распыляемый через распылительное отверстие 13a, налипает на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, охлаждаемую хладоносителем, и быстро замерзает, не имея времени, чтобы отделиться от нее. Множество патрубков, образующих блок 13 распыления, радиально продолжаются от вращательного вала 12 в радиальном направлении барабана 11. Высота установки каждого патрубка особо не ограничена, и в настоящем варианте выполнения каждый патрубок установлен в верхнем положении высоты внутреннего цилиндра 22 барабана 11. Кроме того, вместо патрубка может быть применена распылительная форсунка или т.п.
В дополнение в устройстве 10 для производства чешуйчатого льда рассол также может налипать на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22 за счет подачи самотеком без применения описанного выше способа распыления. В этом случае объем рассола, налипающего на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, больше по сравнению со случаем, когда рассол налипает на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22 за счет распыления.
В связи с этим лед, полученный путем подачи рассола самотеком, почти не подвержен влиянию температуры воздуха внутри барабана 11, которая выше температуры стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, и, следовательно, имеет предпочтительное свойство, заключающееся в том, что он почти не тает по сравнению со льдом, полученным путем распыления рассола.
Блок 14 снятия образован множеством кронштейнов, имеющих нож 15, который снимает лед, образованный на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, установленный на концевом участке. Кроме того, 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. Количество кронштейнов особо не ограничено, и в настоящем варианте выполнения количество кронштейнов равно двум. Размер и материал ножа 15, установленного на концевом участке каждого кронштейна, особо не ограничен при условии, что нож 15 может снимать лед, образованный на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. Например, лед может соскребаться или сниматься кончиком ножа. Кроме того, в настоящем варианте выполнения нож 15 выполнен из нержавеющего стального листового материала, имеющего длину по существу равную общей длине (общей высоте) внутреннего цилиндра 22, и на концевой поверхности, обращенной к внутреннему цилиндру 22, образовано множество зубцов 15a. Чешуйчатый лед получают путем снятия льда, образованного на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, с помощью ножа 15. 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 (смотри Фиг. 3), расположенном прямо под устройством 10 для производства чешуйчатого льда.
Верхний опорный элемент 17 имеет форму перевернутой чаши и уплотняет верхнюю поверхность барабана 11. В центральном участке верхнего опорного элемента 17 установлена втулка 24 для поддержания вращательного вала 12. Кроме того, вращательный вал 12 поддерживается только верхним опорным элементом 17, и нижний концевой участок вращательного вала 12 не поддерживается с возможностью вращения. Другими словами, при падении чешуйчатого льда, снимаемого ножом 15, в нижнем положении барабана 11 отсутствует препятствие, и, таким образом, нижняя поверхность барабана 11 служит в качестве выпускного отверстия 16 для чешуйчатого льда для выпуска чешуйчатого льда.
Блок 29 подачи хладоносителя подает хладоноситель для охлаждения стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 в зазор 24 для хладоносителя по трубке 35 для хладоносителя. Кроме того, хладоноситель, подаваемый блоком 29 подачи хладоносителя, особо не ограничен при условии, что он охлаждает стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22. В частности, например, в качестве хладоносителя может быть применен сжиженный природный газ (СПГ).
Традиционно, импортированный СПГ хранится в резервуаре для хранения СПГ в жидком состоянии при температуре -160°C, и этот СПГ при температуре -160°C испаряется до тех пор, пока он не достигнет комнатной температуры, подвергается регулировке теплотворной способности и одоризации и подается в качестве бытового газа или для выработки энергии с помощью газовых турбин. Например, в качестве способа эффективного использования энергии отработанного холода СПГ в терминале СПГ применяют способ, в котором энергию отработанного холода до достижения СПГ при -160°C комнатной температуры используют для получения жидкого кислорода и жидкого азота, низкотемпературного хранения, выработки энергии с помощью криогенной установки и испарения СПГ (открытого типа, ORV) с использованием морской воды в качестве источника тепла.
В случае использования энергии отработанного холода СПГ в вышеуказанных областях имеются следующие преимущества по сравнению с традиционным способом охлаждения с помощью электроэнергии или двигателя. Другими словами, имеются преимущества, заключающиеся в том, что (1) может быть снижена необходимая электроэнергия, (2) может эффективно использоваться неиспользуемая энергия холода СПГ, (3) не требуется большой генератор, (4) уменьшается фактор загрязнения, (5) снижаются затраты, и т.п. С другой стороны, в случае попытки использования энергии отработанного холода СПГ также имеются следующие недостатки. Другими словами, использования энергии отработанного холода СПГ обычно ограничено непрерывным использованием в месте вблизи терминала СПГ. Это связано с тем, что транспортировка СПГ сопряжена с опасностью возгорания. Другими словами, в случае использования энергии отработанного холода СПГ установка для приема энергии отработанного холода СПГ должна принимать СПГ из терминала СПГ по трубе и возвращать газ в терминал СПГ после использования энергии отработанного холода СПГ. По этой причине сложно обеспечить транспортировку самого СПГ в отдаленные места и использовать энергию отработанного холода СПГ в этих местах на регулярной основе. В дополнение для непрерывного использования энергии отработанного холода СПГ в местах вблизи терминала СПГ требуются стационарные установки, и, следовательно, также имеется недостаток, заключающийся в том, что это подходит только для долгосрочного и стабильного проекта. Кроме того, также имеется недостаток, заключающийся в том, что прямой теплообмен между СПГ и изделием, подлежащим охлаждению, сопряжен с опасностью.
Однако вышеописанные недостатки устраняются в случае использования СПГ в качестве хладоносителя устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Другими словами, можно производить чешуйчатый лед, имеющий очень низкую температуру, с использованием СПГ в качестве хладоносителя устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Следовательно, можно использовать энергию отработанного холода СПГ в отдаленных местах на регулярной основе путем транспортировки полученного чешуйчатого льда в отдаленные места, но без транспортировки самого СПГ в отдаленные места. В дополнение устройство 10 для производства чешуйчатого льда обладает мобильностью, поскольку оно не требует постоянной установки в конкретном месте, и может быть установлено на подвижном объекте, например, на транспортном средстве, морском судне или воздушном судне. Кроме того, прямой теплообмен между СПГ и изделием, подлежащим охлаждению, сопряженный с опасностью, не осуществляется, поскольку имеется промежуточный хладоноситель, называемый чешуйчатым льдом.
В дополнение можно производить чешуйчатый лед, который имеет очень низкую температуру и образуется за счет мгновенного замерзания рассола, имеющего точку замерзания до около -150°C, с использованием СПГ при температуре -160°C в качестве хладоносителя устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Другими словами, можно производить чешуйчатый лед при температуре -21,2°C в насыщенном состоянии в случае, когда рассол представляет собой соленую воду (водный раствор хлорида натрия), и можно производить чешуйчатый лед при температуре -26,27°C в насыщенном состоянии в случае, когда рассол представляет собой водный раствор хлорида магния, но даже вещество, которое имеет более низкую точку замерзания, чем соленая вода с этиленгликолем и водный раствор хлорида магния, и до сих пор не использовалось в рассоле в качестве «низкозамерзающего раствора», также может быть использовано в качестве чешуйчатого льда за счет мгновенной заморозки. В частности, также можно производить чешуйчатый лед, например, с использованием этиленгликоля в качестве рассола.
Другими словами, можно производить чешуйчатый лед, имеющий очень низкую температуру около -150°C, с использованием хладоносителя из СПГ при температуре -160°C, имеющего очень низкую температуру, в качестве хладоносителя устройства 10 для производства чешуйчатого льда. То есть необходимая температура холодного хранения индивидуально отличается в зависимости от вида изделия, подлежащего холодному хранению, и, например, -1°C подходит для одного изделия, подлежащего холодному хранению, и -150°C подходит для другого изделия, подлежащего холодному хранению. Короче говоря, можно легко производить чешуйчатый лед, соответствующий широкому диапазону требуемых температур холодного хранения, с использованием СПГ при температуре -160 градусов в качестве хладоносителя, имеющего очень низкую температуру, при охлаждении стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. Таким образом, устройство 10 для производства чешуйчатого льда может не только подавать энергию холода в качестве замены традиционной морозильной машины, но также может увеличивать энергоэффективность за счет использования энергии отработанного холода СПГ. Другими словами, также можно обеспечить систему совместного производства теплоты и энергии.
В дополнение устройство 10 для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру хладоносителя, подаваемого в зазор 24 для хладоносителя.
Y=f(x3) (3)
Другими словами, устройство 10 для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что скорость производства льда меняется в зависимости от температуры хладоносителя, подаваемого в зазор 24 для хладоносителя блоком 29 подачи хладоносителя. Другими словами, чем ниже температура стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, тем быстрее устройство 10 для производства чешуйчатого льда может замораживать рассол, налипший на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22. Короче говоря, чем ниже температура хладоносителя, подаваемого в зазор 24 для хладоносителя, тем большее количество льда может производить устройство 10 для производства чешуйчатого льда за более короткое время.
В частности, температура стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 резко уменьшается, например, в случае подачи СПГ при температуре -160°C в зазор 24 для хладоносителя. В связи с этим устройство 10 для производства чешуйчатого льда может производить большое количество льда при температуре до около -150°C за более короткое время.
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. Это позволяет поддерживать хладоноситель, подаваемый в зазор 24 для хладоносителя, в состоянии высокой охлаждающей способности. Блок 27 управления вращением регулирует скорость вращения блока 13 распыления и блока 14 снятия, которые вращаются вместе с вращательным валом 12, путем регулировки скорости вращения редукторного двигателя 20. Кроме того, способ, посредством которого блок 27 управления вращением управляет скоростью вращения, особо не ограничен. В частности, например, может быть применен способ управления с использованием инвертора.
Фиг. 2 представляет собой таблицу, иллюстрирующую теплопроводность каждого элемента, используемого для поверхности производства льда (например, стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, показанного на Фиг. 1).
Как проиллюстрировано на Фиг. 2, элементы, образующие поверхность производства льда, имеют разные теплопроводности. По этой причине скорость производства льда варьируется в зависимости от элемента, используемого для поверхности производства льда. В частности, например, теплопроводность (Вт/м·К) нержавеющей стали составляет 16 при температуре 20°C. В дополнение теплопроводность (Вт/м·К) чистого железа составляет 67 при температуре 20°C и выше, чем у нержавеющей стали. В дополнение теплопроводность (Вт/м·К) меди (обычной) составляет 372 при температуре 20°C и выше, чем у чистого железа. В дополнение теплопроводность (Вт/м·К) серебра составляет 418 при температуре 20°C и выше, чем у меди (обычной). Другими словами, теплопроводность элемента для поверхности производства льда, проиллюстрированная на Фиг. 2, повышается в следующем порядке серебро > медь (обычная) > чистое железо > нержавеющая сталь при одинаковых температурных условиях. В связи с этим скорость производства льда также увеличивается в следующем в порядке серебро > медь (обычная) > чистое железо > нержавеющая сталь.
В частности, например, в случае, когда стеночная поверхность (поверхность производства льда) внутреннего цилиндра 22 образована из меди, можно увеличить скорость производства льда путем замены стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 с медной на серебряную. С другой стороны, можно уменьшить скорость производства льда путем замены стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 с медной на поверхность из чистого железа или нержавеющей стали. Таким образом, можно регулировать скорость производства льда устройства 10 для производства чешуйчатого льда путем произвольного изменения элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22.
В то же время в некоторых случаях выбирают элемент, имеющий высокую теплопроводность, например, серебро или медь, в качестве элемента, образующего стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, и выбирают хладоноситель, имеющий очень низкую температуру, например, СПГ, в качестве хладоносителя для охлаждения стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. В таком случае огромное количество энергии холода, подаваемой от хладоносителя, имеющего очень низкую температуру, эффективно переносится на рассол через элемент, имеющий высокую теплопроводность, и, следовательно, может быть реализовано более эффективное производство льда.
[Система производства чешуйчатого льда]
Фиг. 3 представляет собой изображение, иллюстрирующее 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 включает в себя устройство 10 для производства чешуйчатого льда, резервуар 30 для хранения рассола, насос 31, трубку 32 для рассола, резервуар 33 с рассолом, резервуар 34 для хранения чешуйчатого льда, трубку 35 для хладоносителя и блок 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 в устройстве 10 для производства чешуйчатого льда. Другими словами, рассол, подаваемый во вращательное соединение 21, подается в вертикальное отверстие 12a, образованное во вращательном соединении 21 и вращательном валу 12, и 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, не застывший на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, но стекший 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, точка замерзания соленой воды варьируется в зависимости от концентрации, и, следовательно, блок 36 регулировки точки замерзания регулирует концентрацию соленой воды, хранящейся в резервуаре 30 для хранения рассола. Кроме того, способ регулировки точки замерзания рассола особо не ограничен этим. Например, также может быть применен следующий способ. Другими словами, обеспечено множество резервуаров 30 для хранения рассола, и в каждом из множества резервуаров 30 для хранения рассола хранится множество видов рассола, имеющих разные точки замерзания. После этого блок 37 регулировки точки замерзания рассола выбирает заданный вид рассола на основе требуемой температуры чешуйчатого льда (например, температуры холодного хранения, требуемой для транспортировки изделия, подлежащего транспортировке, с использованием чешуйчатого льда) и подает рассол в устройство 10 для производства чешуйчатого льда. Таким образом, можно регулировать температуру получаемого чешуйчатого льда путем регулировки точки замерзания рассола.
Далее работа системы 60 производства чешуйчатого льда, которая включает в себя устройство 10 для производства чешуйчатого льда и имеет вышеописанную конфигурацию, будет описана с учетом того, что рассол представляет собой соленую воду. Сначала блок 29 подачи хладоносителя подает хладоноситель в зазор 24 для хладоносителя и устанавливает температуру стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 ниже точки замерзания соленой воды на около -10°C. Это позволяет замораживать соленую воду, налипшую на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22. В то же время скорость производства льда устройства 10 для производства чешуйчатого льда регулируется в зависимости от теплопроводности элемента, используемого в качестве стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. В дополнение скорость производства льда устройства 10 для производства чешуйчатого льда регулируется в зависимости от площади участка стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, на который может налипать рассол. В дополнение скорость производства льда устройства 10 для производства чешуйчатого льда регулируется в зависимости от температуры хладоносителя, подаваемого в блок 29 подачи хладоносителя.
Блок 27 управления вращением приводит в действие редукторный двигатель 20 для вращения вращательного вала 12 вокруг материальной оси при охлаждении стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. Насос 31 подает соленую воду, которая является рассолом, из резервуара 30 для хранения рассола во вращательный вал 12 через вращательное соединение 21 при вращении вращательного вала 12. Блок 13 распыления, вращающийся вместе с вращательным валом 12, распыляет соленую воду на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22 при подаче соленой воды во вращательный вал 12. Соленая вода, распыляемая с помощью блока 13 распыления, мгновенно замерзает при контакте со стеночной поверхностью внутреннего цилиндра 22, и образуется лед. Кроме того, в случае, когда рассол налипает на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22 за счет подачи самотеком, объем рассола, налипшего на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, больше по сравнению со случаем, когда рассол налипает на стеночную поверхность за счет распыления, и, следовательно, объем получаемого льда также увеличивается. В связи с этим можно получать лед, который почти не тает на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. В это 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 используется распылительная форсунка, блок 27 управления вращением регулирует скорость вращения вращательного вала 12 с 10 до 15 об/мин. Лед, образованный на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, снимается блоком 14 снятия, который вращается вместе с вращательным валом 12. Лед, снимаемый блоком 14 снятия, падает через выпускное отверстие 16 в виде чешуйчатого льда. Чешуйчатый лед, выпавший через выпускное отверстие 16, 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 стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, хранится в резервуаре 30 для хранения рассола и снова подается во вращательное соединение 21 по трубке 32 для рассола при работе насоса 31. Кроме того, в случае уменьшения соленой воды в резервуаре 30 для хранения рассола резервуар 33 с рассолом подает соленую воду, хранящуюся в самом резервуаре 33 с рассолом, в резервуар 30 для хранения рассола.
В настоящем документе температура чешуйчатого льда, производимого устройством 10 для производства чешуйчатого льда, может меняться при изменении блоком 27 управления вращением скорости вращения редукторного двигателя 20. Например, предполагается, что в качестве рассола используется соленая вода. В этом случае до сих пор считалось, что точка замерзания, при которой замерзает соленая вода, зависит только от концентрации растворенного вещества в соленой воде. Например, до сих пор считалось, что в случае, когда концентрация растворенного вещества составляет 0,8%, соленая вода замерзает при температуре -1,2°C. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что температура чешуйчатого льда, получаемого из соленой воды с одинаковой концентрацией, меняется в зависимости от скорости вращения, и, в частности, температура уменьшается по мере уменьшения скорости вращения при использовании соленой воды в качестве рассола, и скорость вращения вращательного вала 12 меняется за счет использования устройства 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с настоящим вариантом выполнения. Причина этого связана с тем, что состояние чешуйчатого льда, подверженного воздействию теплоты, выделяемой при образовании льда, поддерживается до полного таяния чешуйчатого льда.
Это позволяет регулировать температуру чешуйчатого льда при фиксировании концентрации рассола на требуемом значении в соответствии с целями охлаждения и заморозки.
[Способ производства ледяной суспензии]
Далее будет описан пример способа производства ледяной суспензии с использованием вышеописанного рассола и чешуйчатого льда в качестве сырья. Что касается ледяной суспензии, можно получить ледяную суспензию, которая имеет необходимые температуру холодного хранения и время холодного хранения с использованием множества видов предварительно приготовленных рассолов в качестве сырья. Кроме того, способ описан с учетом того, что рассол представляет собой соленую воду, а изделие, подлежащее холодному хранению, представляет собой свежие морепродукты, и свежие морепродукты, являющиеся изделием, подлежащим холодному хранению, мгновенно заморожены путем непосредственного помещения в ледяную суспензию.
Концентрация растворенного вещества в соленой воде, которая является сырьем для ледяной суспензии, установлена значительно выше по сравнению с обычной концентрацией растворенного вещества для мгновенной заморозки свежих морепродуктов. Теоретическая насыщенная точка замерзания соленой воды, имеющей концентрацию растворенного вещества 13,6%, составляет -9,8°C, а теоретическая насыщенная точка замерзания соленой воды, имеющей концентрацию растворенного вещества 23,1%, составляет -21,2°C. В случае, когда концентрация растворенного вещества в соленой воде меньше 13,6%, скорость заморозки свежих морепродуктов полученной ледяной суспензией уменьшается. С другой стороны, в случае, когда концентрация растворенного вещества в соленой воде превышает 23,1%, соль выпадает в осадок в виде кристаллов, и, следовательно, насыщенная точка замерзания соленой воды увеличивается. Кроме того, в случае, когда свежие морепродукты непосредственно помещают в ледяную суспензию, поверхность свежих морепродуктов мгновенно замерзает и стягивается льдом даже при высокой концентрации растворенного вещества в ледяной суспензии, и, следовательно, соль не проникает в свежие морепродукты.
Предпочтительно, чтобы концентрации растворенного вещества в чешуйчатом льду и соленой воде, подлежащих смешиванию для получения ледяной суспензии, были примерно одинаковыми (разница концентраций: несколько процентов). В случае, когда концентрация растворенного вещества в чешуйчатом льду выше концентрации растворенного вещества в соленой воде, влага замерзает сразу после примешивания соленой воды, имеющей более низкую концентрацию растворенного вещества, поскольку температура чешуйчатого льда ниже насыщенной точки замерзания соленой воды. С другой стороны, в случае, когда концентрация растворенного вещества в чешуйчатом льду ниже концентрации растворенного вещества в соленой воде, чешуйчатый лед тает, и температура ледяной суспензии уменьшается, поскольку насыщенная точка замерзания соленой воды ниже насыщенной точки замерзания чешуйчатого льда. Следовательно, желательно устанавливать концентрации растворенного вещества в чешуйчатом льду и соленой воде, подлежащих смешиванию, примерно одинаковыми, чтобы не изменять состояние ледяной суспензии.
Отношение масс между чешуйчатым льдом и соленой водой, подлежащими смешиванию, установлено следующим образом чешуйчатый лед:соленая вода=от 75:25 до 20:80 и предпочтительно чешуйчатый лед:соленая вода=от 60:40 до 50:50. Кроме того, когда отношение массы чешуйчатого льда превышает 75 масс.%, отношение содержания твердого вещества увеличивается, и, следовательно, между свежими морепродуктами и ледяной суспензией образуется промежуток, и ледяная суспензия не вступает в тесный контакт со свежими морепродуктами. С другой стороны, когда отношение массы льда меньше 20 масс.%, сложно мгновенно заморозить свежие морепродукты с использование полученной ледяной суспензии.
Другими словами, в случае, когда рассол представляет собой соленую воду, ледяную суспензию получают путем смешивания чешуйчатого льда, образованного из соленой воды, имеющей концентрацию растворенного вещества (концентрацию рассола) от 13,6% до 23,1% с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда, и соленой воды, имеющей концентрацию растворенного вещества от 13,6% до 23,1%. В настоящем варианте выполнения температура полученной ледяной суспензии составляет от -9,8°C до -21,2°C. Температура соленой воды, смешиваемой с полученным чешуйчатым льдом, равна комнатной температуре или температуре ниже комнатной температуры. Кроме того, чем ниже температура соленой воды, тем выше эффективность производства льда.
Кроме того, в случае, когда рассол отличается от соленой воды, концентрация рассола и отношение масс между чешуйчатым льдом и рассолом, подлежащими смешиванию, регулируются так, чтобы температура получаемой ледяной суспензии достигала требуемой температуры. Таким образом, путем регулировки концентрации рассола и отношения масс между чешуйчатым льдом и рассолом, подлежащими смешиванию, можно получать ледяные суспензии при множестве разных температур.
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 вышеуказанных вариантов выполнения при условии, что они не отклоняются от замысла настоящего изобретения.
Например, устройство для производства льда в соответствии с настоящим изобретением необязательно должно иметь конфигурацию, как у устройства 10 для производства чешуйчатого льда, проиллюстрированного на Фиг. 1 в качестве варианта выполнения, и оно может представлять собой любое устройство для производства льда, включающее в себя компоненты в соответствии с настоящим изобретением. В дополнение лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляет собой лед, который удовлетворяет условиям (a) и (b) и образован из жидкости, которая включает в себя водный раствор, включающий в себя растворенное вещество, но он может представлять собой лед, который не удовлетворяет одному или обоим условиям (a) и (b). Другими словами, изделие, подлежащее холодному хранению, может быть приведено в состояние холодного хранения с использованием ледяной суспензии, образованной из льда и воды, которые имеют разные концентрации растворенного вещества.
В дополнение в соответствии с устройством 10 для производства чешуйчатого льда в соответствии с вариантом выполнения устройства для производства льда настоящего изобретения, можно эффективно производить чешуйчатый лед, имеющий произвольную температуру и, следовательно, уменьшить размер самого устройства 10 для производства чешуйчатого льда. Это позволяет устанавливать устройство 10 для производства чешуйчатого льда, имеющее меньший объем относительно объема всего загружаемого изделия, подлежащего холодному хранению, например, на подвижном объекте, например, транспортном средстве, морском судне или воздушном судне, для транспортировки изделия, подлежащего холодному хранению. Другими словами, в случае транспортировки изделия, подлежащего холодному хранению, ледяная суспензия для охлаждения изделия, подлежащего холодному хранению, должна быть пропорциональна количеству изделия, подлежащего холодному хранению, которое является целевым объектом транспортировки, но по понятным причинам в отношении транспортного средства, морского судна и воздушного судна для транспортировки изделия, подлежащего холодному хранению, установлена максимальная грузоподъемность. В связи с этим необходимо минимизировать количество ледяной суспензии до такой степени, чтобы мог поддерживаться эффект охлаждения, для максимизации загружаемого количества изделия, подлежащего холодному хранению, в этом диапазоне максимальной грузоподъемности. В то же время компактное устройство 10 для производства чешуйчатого льда имеет меньший объем относительно объема всего загружаемого изделия, подлежащего холодному хранению, и, следовательно, можно максимизировать загружаемое количество изделия, подлежащего холодному хранению, в этом диапазоне максимальной грузоподъемности.
В дополнение при снятии льда, налипшего на стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, зубец 15a касается стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. По этой причине стеночная поверхность внутреннего цилиндра 22, вероятно, будет изнашиваться и портиться. Износ особенно существен в случае использования материала, который является более мягким, чем зубец 15a, например, меди. Для решения этой проблемы на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 может быть установлен сменный вкладыш, хотя это не проиллюстрировано. Это позволяет поддерживать качество стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 просто путем замены вкладыша без проведения крупномасштабных ремонтных работ для замены всего внутреннего цилиндра 22 или всего барабана 11. В то же время с учетом равномерности теплопроводности желательно, чтобы вкладыш был выполнен из того же материала, что и стеночная поверхность внутреннего цилиндра 22, но он может быть выполнен из другого материала. Способ установки вкладыша на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 особо не ограничен. Например, вкладыш может быть установлен на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 путем ввинчивания в барабан 11 за счет обеспечения спиральной канавки на каждом из вкладыша и стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22, контактирующей с вкладышем, для придания формы, подобной винту с крупным шагом. Альтернативно вкладыш может быть временно охлажден для уменьшения объема и затем установлен на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. В этом случае, когда температура вкладыша возвращается к комнатной температуре, объем вкладыша расширяется, и, следовательно, вкладыш может быть приведен в тесный контакт и зафиксирован на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22. Кроме того, в случае применения конфигурации, в которой на стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 установлен вкладыш, на поверхностях, на которых стеночная поверхность внутреннего цилиндра 22 и вкладыш входят в тесный контакт друг с другом, могут быть образованы мелкие неровности с использованием наждачной бумаги или т.п. Это также позволяет обеспечить определенную силу трения на поверхностях, на которых стеночная поверхность внутреннего цилиндра 22 и вкладыш входят в тесный контакт друг с другом, и, следовательно, также можно предотвратить аварии, связанные с тем, что вкладыш соскальзывает со стеночной поверхности внутреннего цилиндра 22 и выпадает.
В дополнение в качестве рассола в вышеописанных вариантах выполнения используется соленая вода (водный раствор хлорида натрия), но рассол особо не ограничен. В частности, возможно использование, например, водного раствора хлорида кальция, водного раствора хлорида магния, этиленгликоля и т.п. Это также позволяет приготовить множество видов рассола, имеющих разные точки замерзания в зависимости от растворенного вещества или концентрации.
В дополнение в случае, когда ледяная суспензия, включающая в себя лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя твердое вещество, имеющее более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выполнять охлаждение так, чтобы на этапе охлаждения изделия, подлежащего охлаждению, твердое вещество, имеющее более высокую теплопроводность, чем лед, полученный с использованием устройства для производства льда в соответствии с настоящим изобретением, было расположено между льдом, включенным в ледяную суспензию, и изделием, подлежащим охлаждению. В связи с этим также возможно долгосрочное охлаждение изделия, подлежащего охлаждению, при достижении способности краткосрочного охлаждения за счет твердого вещества, имеющего высокую теплопроводность. В таком случае в зависимости от цели между каждыми двумя из льда, твердого вещества, имеющего более высокую теплопроводность, чем лед, и изделия, подлежащего охлаждению, может быть расположено другое вещество. Например, в случае, когда ледяная суспензия включает в себя вещество, которое предпочтительно не должно вступать в непосредственный контакт с изделием, подлежащим охлаждению (например, твердое вещество, имеющее более высокую теплопроводность, чем лед (металл, например, медь или т.п.), предпочтительно не должно вступать в контакт с изделием, подлежащим охлаждению, с точки зрения безопасности и т.п.), охлаждение может выполняться так, чтобы либо ледяная суспензия, либо изделие, подлежащее охлаждению, было помещено в пакет, и, следовательно, ледяная суспензия и изделие, подлежащее охлаждению, не вступали в непосредственный контакт друг с другом.
Лед, полученный с использованием устройства 10 для производства чешуйчатого льда, также может использоваться, например, в следующих областях в дополнение к охлаждению изделия, подлежащего охлаждению. Другими словами, лед также может использоваться для заморозки жидких промышленных отходов, заморозки навоза, сжижения газа и т.п.
Подводя итог вышесказанному, устройство для производства льда, в отношении которого применено настоящее изобретение, может иметь различные варианты выполнения при условии, что оно имеет следующую конфигурацию. Другими словами, устройство для производства льда (например, устройство 10 для производства чешуйчатого льда, показанное на Фиг. 1), в отношении которого применено настоящее изобретение, включает в себя: блок производства льда (например, внутренний цилиндр 22, внешний цилиндр 23 и зазор 24 для хладоносителя, показанные на Фиг. 1), который имеет поверхность производства льда (например, стеночную поверхность внутреннего цилиндра 22, показанную на Фиг. 1) и блок охлаждения (например, внутренний цилиндр 22, показанный на Фиг. 1) для охлаждения поверхности производства льда, и производит лед путем заморозки рассола, налипшего на охлаждаемую поверхность производства льда, блок подачи рассола (например, блок 13 распыления, показанный на Фиг. 1) для подачи рассола на поверхность производства льда за счет налипания рассола на поверхность производства льда, и блок сбора (например, блок 14 снятия, показанный на Фиг. 1) для сбора льда, произведенного блоком производства льда, и выполнен таким образом, что удовлетворяется следующая формула (1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда.
Y=f(x1) (1)
Это позволяет реализовать технологию, которая обеспечивает более эффективное производство льда, имеющего высокую охлаждающую способность.
В дополнение поверхность производства льда может быть образована из меди. Это позволяет более эффективно производить лед, имеющий высокую охлаждающую способность.
В дополнение устройство для производства льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
Y=f(x2) (2)
Это позволяет регулировать скорость производства льда путем регулировки площади участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
В дополнение устройство для производства льда может дополнительно включать в себя блок подачи хладоносителя (например, блок 29 подачи хладоносителя, показанный на Фиг. 1) для подачи заданного хладоносителя в блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда и может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
Y=f(x3) (3)
Это позволяет регулировать скорость производства льда путем выбора хладоносителя и регулировки температуры поверхности производства льда.
В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем распыления. В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком. Это позволяет регулировать скорость производства льда в зависимости от способа нанесения рассола для налипания на поверхность производства льда.
В дополнение поверхность производства льда может быть образована из меди, и хладоноситель может представлять собой СПГ. Это позволяет эффективно производить лед, имеющий очень низкую температуру, и, следовательно, позволяет легко производить чешуйчатый лед, соответствующий широкому диапазону требуемых температур холодного хранения.
В дополнение блок производства льда может дополнительно включать в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, и вкладыш может быть смененным. Это позволяет поддерживать качество поверхности производства льда путем простой замены вкладыша без проведения крупномасштабных ремонтных работ для замены всего блока производства льда.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда, в отношении которого применено настоящее изобретение, может включать в себя блок производства льда, блок подачи рассола и блок сбора, блок производства льда может дополнительно включать в себя барабан, включающий в себя внутренний цилиндр, имеющий поверхность производства льда, внешний цилиндр, окружающий внутренний цилиндр, и зазор, образованный между внутренним цилиндром и внешним цилиндром, и блок подачи хладоносителя для подачи хладоносителя в зазор, блок подачи рассола может дополнительно включать в себя блок распыления, который вращается вместе с вращательным валом, вращающимся с центральной осью барабана в качестве оси, и распыляет рассол на поверхность производства льда внутреннего цилиндра, блок сбора может дополнительно включать в себя блок снятия для снятия льда, образуемого при налипании рассола, распыляемого с помощью блока распыления, на внутреннюю поверхность внутреннего цилиндра, охлаждаемую хладоносителем, подаваемым в зазор, и устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда. Это позволяет более эффективно производить лед, имеющий высокую охлаждающую способность.
В дополнение теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C может составлять 70 Вт/м·К или более. В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол. В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда может быть выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
В дополнение блок подачи рассола может обеспечивать налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком. В дополнение хладоноситель может представлять собой сжиженный природный газ (СПГ). В дополнение блок производства льда может дополнительно включать в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, и вкладыш может быть смененным.
В дополнение устройство для производства чешуйчатого льда в соответствии с аспектом настоящего изобретения может быть установлено на подвижном объекте. Это позволяет эффективно производить чешуйчатый лед, имеющий произвольную температуру и, следовательно, уменьшить размер самого устройства для производства чешуйчатого льда. В связи с этим можно устанавливать устройство для производства чешуйчатого льда, имеющее меньший объем относительно объема всего загружаемого изделия, подлежащего холодному хранению, например, на транспортном средстве, морском судне и воздушном судне для транспортировки изделия, подлежащего холодному хранению.
ОБЪЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
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: Зубец, 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, и 60: Система производства чешуйчатого льда.
Устройство для производства льда содержит блок производства льда, который имеет поверхность производства льда и блок охлаждения поверхности производства льда, блок подачи рассола для подачи рассола на поверхность производства льда, блок сбора льда. Устройство для производства льда выполнено таким образом, что удовлетворяется формула Y=f(x1), где Y – скорость производства льда, а х1 - теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда. Устройство для производства чешуйчатого льда содержит блок производства льда, блок подачи рассола и блок сбора льда. Блок производства льда дополнительно включает барабан, включающий внутренний цилиндр, внешний цилиндр, и зазор между внутренним и внешним цилиндрами, блок подачи хладоносителя в зазор, блок подачи рассола дополнительно включает блок снятия льда, образованного от налипания рассола. Устройство для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется формула Y=f(x1), где Y – скорость производства льда, а х1 - теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда. Обеспечивается повышение скорости производства чешуйчатого льда. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Устройство для производства льда, содержащее:
блок производства льда, который имеет поверхность производства льда и блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда и производит лед путем заморозки рассола, налипшего на охлаждаемую поверхность производства льда;
блок подачи рассола для подачи рассола на поверхность производства льда путем обеспечения налипания рассола на поверхность производства льда; и
блок сбора для сбора льда, произведенного блоком производства льда,
причем устройство для производства льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (1): Y=f(x1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда.
2. Устройство для производства льда по п. 1, в котором теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C составляет 70 Вт/(м⋅К) или более.
3. Устройство для производства льда по п. 1, причем устройство для производства льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (2): Y=f(x2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
4. Устройство для производства льда по п. 1, дополнительно содержащее:
блок подачи хладоносителя для подачи заданного хладоносителя в блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда, причем
устройство для производства льда выполнено таким образом, что удовлетворяется следующая формула (3): Y=f(x3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
5. Устройство для производства льда по п. 1, в котором блок подачи рассола обеспечивает налипание рассола на поверхность производства льда путем распыления.
6. Устройство для производства льда по п. 1, в котором блок подачи рассола обеспечивает налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком.
7. Устройство для производства льда по п. 4, в котором хладоноситель представляет собой сжиженный природный газ (СПГ).
8. Устройство для производства льда по п. 1, в котором блок производства льда дополнительно включает в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, причем вкладыш является сменным.
9. Устройство для производства чешуйчатого льда, содержащее: блок производства льда по п. 1, блок подачи рассола по п. 1 и блок сбора по п. 1, причем блок производства льда дополнительно включает в себя барабан, включающий в себя внутренний цилиндр, имеющий поверхность производства льда, внешний цилиндр, окружающий внутренний цилиндр, и зазор, образованный между внутренним цилиндром и внешним цилиндром, и блок подачи хладоносителя для подачи хладоносителя в зазор, блок подачи рассола дополнительно включает в себя блок распыления, который вращается вместе с вращательным валом, вращающимся с центральной осью барабана в качестве оси, и распыляет рассол на поверхность производства льда внутреннего цилиндра, блок сбора дополнительно включает в себя блок снятия для снятия льда, образуемого при налипании рассола, распыляемого с помощью блока распыления, на внутреннюю поверхность внутреннего цилиндра, охлаждаемую хладоносителем, подаваемым в зазор, и устройство для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (1), где Y представляет собой скорость производства льда, указывающую количество льда, производимого в единицу времени, а x1 представляет собой теплопроводность поверхности производства льда в блоке производства льда.
10. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, в котором теплопроводность поверхности производства льда при температуре 20°C составляет 70 Вт/(м⋅К) или более.
11. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, причем устройство для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (2), где Y представляет собой скорость производства льда, а x2 представляет собой площадь участка поверхности производства льда, на который может налипать рассол.
12. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, дополнительно содержащее:
блок подачи хладоносителя для подачи заданного хладоносителя в блок охлаждения для охлаждения поверхности производства льда, причем устройство для производства чешуйчатого льда выполнено таким образом, что удовлетворяется формула (3), где Y представляет собой скорость производства льда, а x3 представляет собой температуру поверхности производства льда.
13. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, в котором блок подачи рассола обеспечивает налипание рассола на поверхность производства льда путем распыления.
14. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, в котором блок подачи рассола обеспечивает налипание рассола на поверхность производства льда путем подачи самотеком.
15. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, в котором хладоноситель представляет собой сжиженный природный газ (СПГ).
16. Устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9, в котором блок производства льда дополнительно включает в себя вкладыш, покрывающий поверхность производства льда, причем вкладыш является сменным.
17. Способ производства чешуйчатого льда, включающий этап, на котором используют устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9.
18. Подвижный объект для транспортировки изделия, подлежащего холодному хранению, содержащий установленное устройство для производства чешуйчатого льда по п. 9.
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| JP 6123534 A, 06.05.1994 | |||
| СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕШУЙЧАТОГО ЛЬДА С АККУМУЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛОТЫ ХЛАДАГЕНТА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2002 |
|
RU2228493C1 |
