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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Erzeugung von Salzwassermischung-Sherbet-Eis, bei welchem Eis,
welches durch Kühlen von sogenanntem Salzwasser, wie beispielsweise
zugeführtes Meereswasser, erzeugt ist, als kleine Eispartikel
durch einen Schaber abgeschabt wird, um dadurch ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis
zu erzeugen, welches die kleinen Eispartikel hat, welche mit dem
Salzwasser gemischt sind.
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2. Beschreibung zum Stand
der Technik
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Meeresfische
werden bislang im Allgemeinen durch Eisblöcke gekühlt,
um die Frische der Meeresfische beizubehalten. Jedoch können
die Meeresfische durch die Eisblöcke beschädigt
werden aufgrund von Vibrationen während des See- und Landtransportes,
wenn die Eisblöcke herkömmliche Eisblöcke
sind, oder kann die Frische der Meeresfische durch Wasser verloren
gehen, welches durch ein Schmelzen der Eisblöcke erzeugt
wird. Daher wurde in den jüngsten Jahren ein Verfahren
verwendet, bei welchem Eis, welches durch Kühlen von Salzwasser
erzeugt ist, zu Sherbet-förmigem oder Pulverschnee-förmigem
Eis, gemischt mit Salzwasser (im Folgenden als Salzwassermischung-Sherbet-Eis
bezeichnet) durch einen Schaber (ebenfalls als eine Schabmaschine
oder Schabklinge bezeichnet), geformt ist, so dass die Meeresfische
durch das Salzwassermischung-Sherbet-Eis gekühlt werden, wie
im Patentdokument 1 offenbart.
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Es
wurde jüngst herausgefunden, dass die Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises zum
Beibehalten der Frische und des Geschmackes der Meeresfische gemäß der
Fischart variiert, wenn die Meeresfische durch das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
gekühlt werden. Beispielsweise gibt es, wenn die Meeresfische
mit Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei –3°C gekühlt
werden, eine Möglichkeit, dass eine schlechte Einwirkung,
wie beispielsweise das Einfrieren von Fischfleisch oder das Eintrüben
von Fischaugen, gemäß der Art und der Größe
des Fisches auftreten kann.
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Wenn
beispielsweise Salzwassermischung-Sherbet-Eis mit einer Eiskonzentration
(prozentualer Gewichtsanteil von kleinen Eispartikeln zum Salzwassermischung-Sherbet-Eis,
ebenfalls als Eisverdichtungsfaktor (IPF) genannt) von 30% aus allgemeinem
Meereswasser (mit einer Salzkonzentration von etwa 3,5%) erzeugt
wird, beträgt die Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises gleich –3,1°C.
Wenn das Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei dieser Temperatur zum
Kühlen der Fische verwendet wird, wird das Fischfleisch
von nahezu allen Fischen jedoch derart gefroren, so dass der kommerzielle
Wert davon verloren geht. Es ist daher notwendig, die Salzkonzentration
einzustellen, um Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer derartigen Temperatur
bereitzustellen, so dass das Fischfleisch nicht gefroren ist. Es
ist beispielsweise notwendig, Salzwasser bei einer Salzkonzentration
von 1,7% vorzubereiten, um Salzwassermischung-Sherbet-Eis mit einer
Eiskonzentration von 30% bei –1,5°C zu erzeugen
(s. Patentdokument 1 für die Beziehung zwischen der Salzkonzentration
und der Temperatur von Salzwassermischung-Sherbet-Eis, obwohl es
dort keine Beschreibung hinsichtlich der Beziehung zwischen der
Eiskonzentration und der Temperatur von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
gibt).
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Wenn
Salzwasser mit einer niedrigen Salzkonzentration, beispielsweise
eine Salzkonzentration von etwa 1,5%, verwendet wird, wird Eis,
welches durch eine Eismaschine erzeugt wird, so hart, so dass ein
Problem auftritt, dass ein Schaber der Eismaschine ernsthaft verschlissen
wird und die Antriebsleistung zum Antreiben des Schabers sehr hoch
wird. Daher wurde ein Versuch unternommen, Meeres-Tiefenwasser (Meereswasser
von 200 Metern oder mehr unterhalb des Meeresspiegels) zu verwenden,
um eine Unterkühlung und eine Unterkühlungs-Auslöschung
durchzuführen (s. Patentdokument 2).
- [Patentdokument
1] JP-A-2002-115945 (1 und Absatz
Nr. 0035)
- [Patentdokument 2] JP-A-2006-10129 (1 bis 3 und
deren Beschreibung)
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Wenn
Meereswasser mit einer niedrigen Salzkonzentration (von beispielsweise
1,5%) dazu verwendet wird, um Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei
einer relativ hohen Temperatur (von beispielsweise –1,5°C),
wie in Patentdokument 1 zu erzeugen, tritt ein Problem auf, dass
der Schaber von der Eismaschine ernsthaft verschlissen wird und
die Antriebsleistung zum Antreiben des Schabers sehr hoch wird.
Es ist daher vorteilhaft, wenn Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei
einer relativ hohen Temperatur (von beispielsweise –1,5°C)
ohne die Verwendung von Meereswasser, welches eine geringe Salzkonzentration
hat, erzeugt werden kann.
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Obwohl
Patentdokument 2 offenbart hat, dass Meeres-Tiefenwasser (Meereswasser
von 200 Metern oder mehr unterhalb des Meeresspiegels) zur Durchführung
der Unterkühlung und der Unterkühlungs-Auslöschung
verwendet wird, ist es schwierig, das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
durch ein solches Verfahren zur Durchführung der Unterkühlung und
der Unterkühlungs-Auslöschung stabil zu erzeugen.
Es ist daher vorteilhaft, wenn Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei
einer relativ hohen Temperatur (von beispielsweise –1,5°C)
ohne die Verwendung eines solchen Verfahrens und mit der Verwendung
von ausnahmslos Meereswasser oder einfach verfügbarem Salzwasser
erzeugt werden kann.
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UMRISS DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der oben genannten Umstände ist es eine Aufgabe
von der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Erzeugung von Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer relativ
hohen Temperatur (von beispielsweise –1,5°C) einfach
herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Erzeugen von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
bereit, welches die Schritte enthält: Erzeugen von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
durch Kühlen von Salzwasser, welches einer Eismaschine
zum Erzeugen von Eis zugeführt wird, Abschaben des Eises durch
Schaber, um kleine Eispartikel auszubilden, um somit die kleinen
Eispartikel mit denn Salzwasser zu mischen; Zuführen des
Salzwassermischung-Sherbet-Eises von der Eismaschine in einen Eislagertank,
um somit das Salzwassermischung-Sherbet-Eis in dem Eislagertank
zu lagern; und Speichern einer vorbestimmten Menge des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
mit einer vorbestimmten Sherbet-Konzentration bei einer vorbestimmten
geringen Temperatur in dem Eislagertank, während das Salzwassermischung-Sherbet-Eis,
welches in dem Eislagertank gelagert ist, mehrfach wiederholt aus
dem Eislagertank an die Eismaschine zurückgeflossen wird,
wobei Wasser bei dem Prozess zum Erzeugen des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
in das Salzwassermischung-Sherbet-Eis injiziert wird. Demgemäß gibt
es eine Wirkung, dass das Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer
relativ hohen Temperatur einfach erzeugt werden kann.
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Diese
Erfindung stellt ebenfalls eine Einrichtung zum Erzeugen von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
bereit, welche enthält: eine Eismaschine, welche Salzwassermischung-Sherbet-Eis
unter der Steuerung, basierend auf einer Steuerung auf eine solche
Art und Weise, erzeugt, das Eis, welches durch Kühlen von
Salzwasser, welches der Eismaschine zugeführt wird, erzeugt
ist, durch Schaber abgeschabt wird, um kleine Eispartikel auszubilden,
um dadurch die kleinen Eispartikel mit dem Salzwasser zu mischen;
einen Eislagertank, welcher das Salzwassermischung-Sherbet-Eis lagert,
welches von der Eismaschine unter Steuerung, basierend auf der Steuerung
zugeführt wird; und eine Wasserinjektionseinheit, welche
Wasser in das Salzwassermischung-Sherbet-Eis injiziert; wobei die
Steuerung durch die Steuerung derart durchgeführt wird,
so dass das Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches im Eislagertank
gelagert ist, von dem Eislagertank an die Eismaschine zurückgeflossen
wird und die Injektion des Wassers durch die Wasserinjektionseinheit in
Schritten eines Zuführens des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
von der Eismaschine an den Eislagertank und eines Rückfließens
des Salzwassermischung-Sherbet-Eises aus dem Eislagertank an die
Eismaschine durchgeführt wird. Demgemäß kann
eine Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung erzielt
werden, welche Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer relativen
hohen Temperatur einfach erzeugen kann.
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Das
Vorhergehende und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
von der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung von der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaubild, welches Ausführungsform 1 von dieser Erfindung
anzeigt und ein Beispiel eines gesamten Systemaufbaus von einer Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungseinrichtung zur Durchführung eines Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahrens anzeigt;
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, welches Ausführungsform 1 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein Beispiel von einem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsablauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren
und der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsvorrichtung, wie
in 1 gezeigt, anzeigt;
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3 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Ausführungsform 1 von dieser
Erfindung anzeigt, und die Beziehung zwischen einer Salzkonzentration
und einem Gefrierpunkt aufgrund der Wirkung der Gefrierpunkt-Unterdrückung
anzeigt;
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4 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Ausführungsform 1 von dieser
Erfindung anzeigt, und welcher Eiserstellungs-Kurvenverläufe
bei Salzkonzentrationen von 1,0% bis 4,5%, bei Intervallen von 0,5% genommen,
anzeigt;
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5 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Ausführungsform 1 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein Beispiel von einem Salzwasserzustand
und einem Eiserstellungs-Kurvenverlauf in dem Falle anzeigt, bei
welchem Salzwassermischung-Sherbet-Eis in den Zustand von einer
Anfangs-Salzwasserkonzentration von 2,5%, einer Ziel-Salzwassermischung Sherbet-Eis-Temperatur
von –1,5°C und einer Ziel-Eiskonzentration (IPF)
von 25% durch das Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren und
die Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung, wie in 1 gezeigt,
erzeugt wird;
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6 ist
ein Schaubild, welches Ausführungsform 2 von dieser Erfindung
anzeigt, und ein weiteres Beispiel von einem gesamten Systemaufbau
der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung zur Durchführung
des Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahrens anzeigt;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, welches Ausführungsform 2 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein Beispiel von einem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsablauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren
und der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung, wie
in 6 gezeigt, anzeigt;
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8 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Ausführungsform 2 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein Beispiel von einem Salzwasserzustand-
und Eiserstellungs-Kurvenverlauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung,
wie in 6 gezeigt, anzeigt;
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, welches Ausführungsform 3 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein weiteres Beispiel von einem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsablauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren und
der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung anzeigt;
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10 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Ausführungsform 3 von dieser
Erfindung anzeigt, und ein Beispiel von einem Salzwasserzustand-
und Eiserstellungs-Kurvenverlauf in denn Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsablauf,
wie in 9 gezeigt, anzeigt;
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11 ist
ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einem Salzwasserzustand-
und Eiserstellungs-Kurvenverlauf anzeigt, welcher die Tatsache anzeigt,
dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis in dem Zustand eines Zielpunktbereiches
von –1,5°C bis –0,5°C und eines
IPF-Bereiches von 15% bis 25% im Falle von einer Salzkonzentration
von C = 3,0 in Ausführungsform 1 (ohne jegliche Entwässerungsvorrichtung)
und Ausführungsform 3 (ohne jegliche Entwässerungsvorrichtung)
von dieser Erfindung erzeugt werden kann; und
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12 ist
ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einem Salzwasserzustand-
und Eiserstellungs-Kurvenverlauf anzeigt, welcher die Tatsache anzeigt,
dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis in dem Zustand eines Zielpunktbereiches
von –1,5°C bis –0,5°C und eines
IPF-Bereiches von 15% bis 25% in dem Falle von einer Salzkonzentration
von C = 3,0 in Ausführungsform 2 (mit einer Entwässerungsvorrichtung)
von dieser Erfindung erzeugt werden kann.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON DER
ERFINDUNG
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Ausführungsform 1
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Im
Folgenden wird Ausführungsform 1 von dieser Erfindung mit
Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. 1 ist
ein Schaubild, welches ein Beispiel von einem gesamten Systemaufbau
von einer Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung zur
Durchführung eines Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahrens
anzeigt. 2 ist ein Ablaufdiagramm, welches
ein Beispiel von einen Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsablauf
in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren und der
Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung, wie in 1 gezeigt,
anzeigt. 3 ist ein Kurvenverlauf, welcher
die Beziehung zwischen der Salzkonzentration und dem Gefrierpunkt
aufgrund der Wirkung der Gefrierpunkt-Unterdrückung anzeigt. 4 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Eiserstellungs-Kurvenverläufe
bei Salzkonzentrationen von 1,0% bis 4,5%, genommen bei Intervallen
von 0,5% anzeigt. 5 ist ein Kurvenverlauf, welcher
ein Beispiel von einem Salzwasserzustand- und Eiserstellungs-Kurvenverlauf
in dem Falle anzeigt, bei welchem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
in dem Zustand von einer Anfangs-Salzkonzentration von 2,5%, einer
Ziel-Salzwassermischung Sherbet-Eis-Temperatur von –1,5°C
und einer Ziel-Eiskonzentration (IPF) von 25% durch das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und die Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung,
wie in 1 gezeigt, erzeugt wird.
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In 1 enthält
die Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung: eine Eismaschine
(ebenfalls als Eiserzeuger bezeichnet) 1; eine Antriebsquelle
(ein Motor zum Antreiben eines Drehzylinders 1f (welcher
später beschrieben wird) in dieser Ausführungsform
1) 2 für die Eismaschine 1; einen Eismaschinen-Lasterfassungssensor (ein
Stromsensor, ein Amperemeter, usw.) 3 zum Erfassen des
Lastzustandes von der Eismaschine 1; eine Kühlanlage 4;
einen Kompressor 5; einen Verflüssiger 6;
eine Kühlmedium-Rohrleitung 7; ein Expansionsventil 8;
einen Drucksensor 9; einen Temperatursensor 10Ts;
eine Hauptzirkulationspumpe 11; eine Pumpensteuerung 11a,
wie beispielsweise ein Inverter, usw.; eine Rückflusspfad-Rohrleitung
(Eismaschine 1 <-
Eislagertank 14 (Salzwasser- oder Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 wird
von dem Eislagertank 14 an die Eismaschine 1 durch
die Hauptzirkulationspumpe 11 zugeführt)) 12;
einen Frischwasser-Temperatursensor 12 Tw; eine Flusspfad-Rohrleitung
(Eismaschine -> Eislagertank (Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 wird
von der Eismaschine 1 an den Eislagertank 14 durch
die Hauptzirkulationspumpe 11 zugeführt)) 13;
den Eislagertank 14 zum Lagern einer Mischung 143 aus Sherbet-Eis
und Salzwasser (d. h. Salzwassermischung-Sherbet-Eis); einen Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Entladepfad 141;
einen Ablaufpfad 142; ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Entladepfad-Umschaltventil 14a;
ein Ablaufpfad-Umschaltventil 14b; einen Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Lagerpegelsensor 14cLs zum
Erfassen des Lagerpegels des Salzwassermischung-Sherbet-Eises im
Eislagertank 14; einen Rührer (ebenfalls als Rührapparat
bezeichnet) 16, welcher durch eine Antriebsquelle (beispielsweise
ein Motor) 15 angetrieben wird; ein erstes Ventil 19 für
den Eislagertank 14; ein zweites Ventil 21 für
den Eislagertank 14; einen Salzkonzentrations-Einstelltank 22;
eine Salzwasser-Injektionsröhre 231 zum Injizieren
von Salzwasser 23, wie beispielsweise Meereswasser, von
einer Salzwasserquelle (nicht gezeigt) in dem Eislagertank 14;
eine Frischwasser-Injektionsröhre 241 zum Injizieren
von Frischwasser 24 von einer Frischwasserquelle (nicht
gezeigt) in den Eislagertank 14; ein Frischwassermengen-Einstellventil 25 zum
Steuern der Menge von Frischwasser 24, welches in den Eislagertank 14 injiziert
wird; einen Salzkonzentrationssensor 26cl zum Erfassen
der Salzkonzentration C von Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 in
den Eislagertank 14; ein Kaltsalzwasser-Zuführsteuerventil 28 zum
Steuern der Menge von Kaltsalzwasser, welches in den Eislagertank 14 injiziert
wird; und eine Steuerung 100, welche mit einem Einstellabschnitt 110 bereitgestellt
ist.
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Die
Eismaschine 1 enthält: einen Kühlmedium-Seitendurchgang 1a,
welcher mit einer Verdampferfunktion bereitgestellt ist; einen Salzwasser-Seitendurchgang 1b;
Schaber (ebenfalls als Schabmaschinen oder Schabklingen bezeichnet) 1c;
einen äußeren Zylinder 1d; einen inneren
Zylinder 1e; und den Drehzylinder 1f. Der Kühlmedium-Seitendurchgang 1a ist
zwischen dem äußeren Zylinder 1d und dem
inneren Zylinder 1e ausgebildet, so dass der Kühlmedium-Seitendurchgang 1a wie
ein Zylinder geformt ist. Der Salzwasser-Seitendurchgang 1b ist zwischen
dem Drehzylinder 1f und dem inneren Zylinder 1e ausgebildet,
so dass der Salzwasser-Seitendurchgang 1b wie ein Zylinder
geformt ist. Die Schaber 1c sind an einem Außenumfang
von dem Drehzylinder 1f bei regelmäßigen
Abständen, sowohl in einer Umfangsrichtung als auch in
einer Richtung der Erstreckung einer Mittenlinie angebracht, so
dass die Schaber 1c in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b angeordnet
sind.
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Das
Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Entladepfad-Umschaltventil 14a zum Öffnen
und Schließen des Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Entladepfades 141 ist
in dem Salzwassermischung-Sherbet- Eis-Entladepfad 141 bereitgestellt,
welcher in einer Seitenwand des Eislagertanks 14 nahe dem
Boden des Eislagertanks 14 bereitgestellt ist.
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Das
Ablaufpfad-Umschaltventil 14b zum Öffnen und Schließen
des Ablaufpfades 142 ist in dem Ablaufpfad 142 bereitgestellt,
welcher im Boden des Eislagertanks 14 bereitgestellt ist.
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Der
Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Lagerpegelsensor 14cLs zum
Erfassen des Lagerpegels des Salzwassermischung-Sherbet-Eises 143 im Eislagertank 14 ist
im Eislagertank 14 bereitgestellt.
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Die
Steuerung 100 empfängt Erfassungsausgaben von
den jeweiligen Sensoren 3, 9, 10Ts, 12Tb, 14cLs und 26cl und
steuert die jeweiligen Antriebsquellen 2 und 15,
die Kühlanlage 4, die jeweiligen Ventile 8, 14a, 14b, 19, 21 und 28 und
die Pumpensteuerung 11a, um den Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsablauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren und
die Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung, wie in 2, 5 und 7 gezeigt,
auszuführen, welches später beschrieben wird.
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Der
Einstellabschnitt 110 in der Steuerung 100 stellt
einen Zielpunkt, usw., ein, welches später beschrieben
wird.
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Eine
Salzwasser-Zuführeinheit ist aus der Salzwasserquelle (nicht
gezeigt), der Salzwasser-Injektionsröhre 231 und
dem Kaltsalzwasser-Zuführsteuerventil 28 ausgebildet.
Eine Frischwasser-Zuführeinheit ist aus der Frischwasserquelle
(nicht gezeigt), der Frischwasser-Injektionsröhre 241 und dem
Frischwassermenge-Einstellventil 25 ausgebildet.
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Ein
gesamter schematischer Betrieb des Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahrens und der Einrichtung wird im Folgenden mit Bezug
auf 1 beschrieben.
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Wenn
die Erzeugungseinrichtung eingeschaltet wird, so dass die Steuerung 100 beginnt, wird
Salzwasser in der Salzwasserquelle, beispielsweise mit einer Salzkonzentration
von 2,5%, 3%, 3,5%, usw., wie durch einen Benutzer ausgewählt,
in den Eislagertank 14 über das Kaltsalzwasser-Zuführsteuerventil 28 injiziert,
um somit im Eislagertank 14 gelagert zu werden.
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Das
im Eislagertank 14 gelagerte Salzwasser wird in den Salzwasser-Seitendurchgang 1b von der
Eismaschine (Eisgenerator) 1 durch die Zirkulationspumpe 11 eingegeben.
Eine Kühlmedium-Flüssigkeit bei etwa –12°C,
welche von der Kühlanlage 4 zugeführt
wird, fließt in den Kühlmedium-Seitendurchgang 1a von
der Eismaschine 1.
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Das
Salzwasser, welches die vorbestimmte Salzkonzentration und die vorbestimmte
Temperatur hat, fließt in den Salzwasser-Seitendurchgang 1b von
der Eismaschine 1 und kommt mit einer Innenumfangsoberfläche
(Wärmeübertragungsoberfläche) von dem
inneren Zylinder 1e von der Eismaschine 1 in Kontakt,
so dass das Salzwasser, welches mit der Innenumfangsoberfläche
von dem inneren Zylinder 1e in Kontakt ist, durch das Kühlmedium
in den Kühlmedium-Seitendurchgang 1a gekühlt
wird. Auf diese Art und Weise wird Eis an der Innenumfangsoberfläche
von dem inneren Zylinder 1e erzeugt.
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Das
an der Innenumfangsoberfläche von dem inneren Zylinder 1e erzeugte
Eis wird durch die Schaber (Schabklingen) 1c an dem Außenumfang von
dem Drehzylinder 1f, welcher durch die Eismaschine-Antriebsquelle
(Drehzylinder-Antriebsmotor) 2 zur Umdrehung angetrieben
wird, abgeschabt.
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Das
durch die Schaber 1c abgeschabte Eis wird als Partikel
mit einer Größe von ungefähr 0,1 mm bereitgestellt.
Die Eispartikel schweben in dem Salzwasser in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von
der Eismaschine 1, wobei sie wie Sherbet geformt sind,
welches Salzwasser enthält. Das heißt, dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis
erzeugt ist.
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Das
Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von der
Eismaschine 1 erzeugt ist, wird aus dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b durch
die Zirkulationspumpe 11 extrudiert, um somit in den Eislagertank 14 über
die Flusspfad-Röhrenleitung 13 zugeführt
zu werden. Somit wird das Salzwassermischung-Sherbet-Eis im Eislagertank 14 gelagert.
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Das
in dem Eislagertank 14 gelagerte Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 wird
in den Salzwasser-Seitendurchgang 1b von der Eismaschine 1 über
die Rückflusspfad-Röhrenleitung 12 durch
die Zirkulationspumpe 11 zurückgeflossen. Somit
wird Eis an der Innenumfangsoberfläche von dem inneren Zylinder 1e auf
die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben erzeugt. Das Eis
wird durch die Schaber 1c abgeschabt, so dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis,
welches eine hohe Menge von Eispartikeln enthält, in dem
Salzwasser-Seitendurchgang 1b erzeugt wird.
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Das
Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches eine solche erhöhte
Menge von Eispartikeln enthält, wird ferner von dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b durch
die Zirkulationspumpe 11 auf die gleiche Art und Weise
wie oben beschrieben extrudiert. Somit wird das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
in den Eislagertank 14 über die Flusspfad-Röhrenleitung 13 zugeführt,
so dass das Salzwassermischung-Sherbet-Eis im Eislagertank 14 gelagert
wird.
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Der
Fluss- und Reflex-Zyklus, welcher den Rückfluss von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
aus dem Eislagertank 14 in den Salzwasser-Seitendurchgang 1b,
die Erzeugung von Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches eine hohe
Menge von Eispartikeln enthält, in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b,
und den Fluss des Salzwassermischung-Sherbet-Eises, welches eine
hohe Menge von Eispartikeln enthält, von dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b in
den Eislagertank 14, enthält, wird häufig
wiederholt, so dass eine vorbestimmte Menge von Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 mit
einer vorbestimmten Sherbet-Konzentration IPF in dem Eislagertank 14 gelagert
wird.
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Auf
diese Weise wird, da es unmöglich ist, Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 mit
einer vorbestimmten Sherbet-Konzentration zu erlangen, wenn das
Salzwasser einmal durch die Eismaschine 1 passiert wird,
der Fluss- und Rückfluss-Zyklus vielfach wiederholt, um
dadurch Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 mit einer vorbestimmten Sherbet-Konzentration
stufenförmig zu erzeugen.
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Beispielsweise
wird, um 10 Tonnen von Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 mit
einer vorbestimmten Sherbet-Konzentration von 30% zu erzeugen, der
Fluss- und Rückfluss-Zyklus bei etwa 10 Stunden wiederholt,
um dadurch das Salzwassermischung-Sherbet-Eis 143 schrittweise
zu erzeugen. Demgemäß, da eine hohe Menge von
Eis nicht innerhalb von einer kurzen Zeit in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von
der Eismaschine 1 erzeugt werden kann, wird die Bewirkung
des verriegelten Zustandes durch Ansammlung aufgrund von einer Erstarrung von
Sherbet-Eis, verglichen mit den Verfahren und der Einrichtung gemäß dem
Stand der Technik, bei welchem die Eismaschine nicht arbeiten kann
(der Drehzylinder 1f kann sich nicht umdrehen), stets verhindert.
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Im Übrigen,
da der Fluss- und Rückfluss-Zyklus wiederholt wird, steigt
die Sherbet-Konzentration des Salzwassermischung-Sherbet-Eises schrittweise an,
und steigt die Viskosität davon schrittweise an. Der schrittweise
Anstieg der Sherbet-Konzentration des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
und der Viskosität davon bedeutet, dass die Eismaschine 1 nahe
einem Zustand, bei welchem die Eismaschine 1 überlastet
ist, und einem Zustand, bei welchem die Eismaschine 1 verriegelt
ist, gelangt. Demgemäß ist es, obwohl der verriegelte
Zustand in der Ausführungsform 1 von der Erfindung wie
oben beschrieben stets verhindert werden kann, notwendig, Maßnahmen
zu treffen, um den verriegelten Zustand zu verhindern, beispielsweise
sogar bei einem plötzlichen Abfall der Umgebungstemperatur
aufgrund von einer plötzlichen Wetteränderung,
bei einer Wiederholung von einem vorübergehenden Leistungsausfall,
usw., so dass ein zuverlässigeres Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und eine Einrichtung dazu erzielt werden können.
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Wenn
die Sherbet-Konzentration des Salzwassermischung-Sherbet-Eises zu
hoch wird, beispielsweise wenn die Sherbet-Konzentration 50% übersteigt
und ein beträchtlich hoher Wert von 60%, 70% oder 80% wird,
wird die Viskosität des Salzwassermischung-Sherbet-Eises 143 so
hoch, dass nicht nur eine erzwungene Zirkulation des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von der Eismaschine 1 durch
die Zirkulationspumpe 11 schwierig wird, sondern ebenfalls die
Antriebsquelle (Drehzylinder-Antriebsmotor) 2 von der Eismaschine
hoch belastet und nachfolgend überlastet wird und schließlich
anhält. Daher, wenn Salzwassermischung-Sherbet-Eis mit
einer korrekten Sherbet-Konzentration, beispielsweise mit einer Sherbet-Konzentration
von 30%, erzeugt wurde, beendet die Steuerung 100 die Kühlanlage 4,
um somit die Eiserstellung zu beenden, so dass kein Sherbet-Eis
mehr erzeugt werden kann. In diesem Fall basiert beispielsweise
die Beurteilung in der Steuerung 100, ob die korrekte Sherbet-Konzentration
erlangt ist, auf der Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises,
welche durch den Temperatursensor 10Ts gemessen wird. Das
heißt, wenn die Temperatur von denn Salzwassermischung-Sherbet-Eis
eine spezifische Temperatur erreicht, die Kühlanlage 4 angehalten
wird. Mit anderen Worten, wird die korrekte Eis-Konzentration IPF,
basierend auf der Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises,
entsprechend der Salz-Konzentration erfasst, so dass der Betrieb
von der Kühlanlage 4 gemäß der
Erfassung von der korrekten Eis-Konzentration IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
beendet wird.
-
Auf
diese Art und Weise wird die Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises überwacht, um
den Betrieb von der Kühlanlage 4 derart zu steuern,
so dass die Überlastung und die Beendigung von der Eismaschine 1 durch
das Ausmaß von der Sherbet-Konzentration verhindert werden
können.
-
Im Übrigen
hängt die spezifische Temperatur von der Salz-Konzentration
des Meereswassers ab. Beispielsweise beträgt die spezifische
Temperatur –3,1°C bei einer Salz-Konzentration
von 3,5%, und –2,1°C bei einer Salz-Konzentration
von 2,5%. –3,1°C ist niedriger als –2,1°C.
Die Salz-Konzentration von Meereswasser variiert gemäß der
Umgebung. Beispielsweise wird die Salz-Konzentration gerade nach
einem schweren Regenfall oder nahe einer Flussmündung niedrig.
Demgemäß ist es, wenn die Salz-Konzentration verringert
wird, notwendig, die spezifische Temperatur gemäß einem
Wert, welcher durch den Salzkonzentrationssensor 26cl erfasst wird,
zu erhöhen, und die Kühlanlage 4 schnell
zu beenden, nachdem die Sherbet-Konzentration eine korrekte Konzentration
erreicht. Jedoch stehen die Theorie und die Praxis nicht immer zueinander
im Gleichklang, sogar wenn die spezifische Temperatur erhöht wird,
weil die Salzkonzentration verringert wird. Das heißt,
dass das Salzwassermischung-Sherbet-Eis mit einer höheren
Sherbet-Konzentration als der theoretisch abgeschätzte
Wert davon derart erzeugt wird, dass die Viskosität von
dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis hoch wird. Demgemäß wird nicht
nur die erzwungene Zirkulation des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von der Eismaschine 1 durch
die Zirkulationspumpe 11 schwierig, sondern kann ebenfalls
die Eismaschine-Antriebsquelle (Drehzylinder-Antriebsmotor) 2 aufgrund
der hohen Last gestoppt werden. Darüber hinaus, wenn die
Sherbet-Konzentration weiter ansteigt, gibt es eine Befürchtung,
dass das Eis in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b von
der Eismaschine 1 derart ansteigen kann, so dass das Volumen
des Eises zunimmt, um dadurch den Körper von der Eismaschine
zu zerbrechen.
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Daher,
wenn die Last auf die Antriebsquelle 2 zunimmt, steuert
die Steuerung 100 die Pumpensteuerung (Inverter) 11a automatisch
gemäß der Ausgabe des Eismaschinen-Lasterfassungssensors (Stromsensor) 3,
welcher den Lastzustand von der Antriebsquelle 2, welche
dem Drehzylinder 1f von der Eismaschine 1 antreibt,
erfasst, um die Ausgabe von der Zirkulationspumpe 11 zu
erhöhen, den Entladedruck von der Zirkulationspumpe 11 zu
erhöhen, und erzwungenermaßen das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
aus dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b zu der Flusspfad-Röhrenleitung 13 am
Anfangsstadium der Erstarrung des Sherbet-Eises erzwungenermaßen
zu extrudieren, um dadurch zu verhindern, dass die Eismaschine 1 in
den Überlastzustand oder den verriegelten Zustand abgleitet.
Im Übrigen, wenn die Last auf die Eismaschine 1 einen
vorbestimmten Wert oder höher erreicht, kann der Benutzer über
den Überlastzustand durch einen Summer, eine Sprachausgabe,
usw., informiert werden, so dass die Ausgabe von der Zirkulationspumpe 11 manuell
erhöht werden kann, wenn der Benutzer über den Überlastzustand
informiert ist. Obwohl die Kosten von der Einrichtung etwas geringer
werden, wenn ein solcher manueller Betrieb verwendet wird, gibt
es eine Befürchtung, dass der Zeitpunkt zur Erhöhung
der Ausgabe von der Zirkulationspumpe 11 verzögert
werden kann, oder dass die zunehmende Größe von
der Ausgabe von der Zirkulationspumpe 11 gering sein kann.
Um einen solchen Nachteil zu verhindern, ist es bevorzugt, dass
die Zirkulationspumpe 11 durch die Steuerung 100 automatisch
gesteuert wird.
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Bei
dem Zustand, bei welchem der Fluss- und Rückfluss-Zyklus
durch die Steuerung 100 häufig wiederholt wird,
wird das Salzwasser-Zuführsteuerventil 28 durch
die Steuerung 100 geschlossen. Andererseits, bei dem Zustand,
bei welchem der Fluss- und Rückfluss-Zyklus häufig
wiederholt wird, wenn die Ziel-Eiskonzentration IPF von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
beispielsweise 25% beträgt, beträgt die Temperatur
von einer Mischung aus Sherbet-Eis und Salzwasser in dem Salzwasser-Seitendurchgang 1b beispielsweise
normalerweise –1,9°C bei einer Salzkonzentration
von 2,5%. Die Temperatur erreicht bei einer Salzkonzentration von
3,5% etwa –2,7°C.
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Daher
wird in Ausführungsform 1 von der Erfindung, zusätzlich
zu der automatischen Steuerung von der Ausgabe von der Zirkulationspumpe 11,
basierend auf der Ausgabe von dem Eismaschinen-Lasterfassungssensor 3,
die Ausgabe von dem Temperatursensor 10Ts derart verwendet,
so dass eine automatische Steuerung durch die Steuerung auf eine
solche Art und Weise durchgeführt wird, dass die Eismaschine
fortfährt, bis die Eiskonzentration IPF von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis den
Zielwert erreicht, beispielsweise bis die Eiskonzentration IPF 35%
erreicht, wenn die Ziel-Eiskonzentration IPF gleich 25% beträgt,
wobei das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geöffnet
wird, um Frischwasser 24 von der Frischwasser-Injektionsröhre 241 in
den Eislagertank 14 zuzuführen, wenn die Temperatur,
welche durch den Temperatursensor 10Ts erfasst wird, –2,3°C
entsprechend der Eiskonzentration IPF von beispielsweise 35% erreicht, wenn
die Salzkonzentration C gleich 2,5% beträgt, und wobei
das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geschlossen wird,
um die Zuführung von Frischwasser 24 in den Eislagertank 14 zu
beenden, wenn die Temperatur, welche durch den Temperatursensor 10Ts erfasst
wird, den Zielwert von beispielsweise –1,5°C erreicht.
Auf diese Art und Weise kann Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei
einer relativ hohen Temperatur (beispielsweise bei –1,5°C)
einfach aus Salzwasser erzeugt werden, welches eine hohe Salzkonzentration
hat.
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Bei
dem Verfahren, bei welchem Eis, welches durch Kühlen von
Salzwasser erzeugt wird, durch die Schaber 1c, wie bei
der Eismaschine 1 bei dieser Ausführungsform 1,
abgeschabt wird, wenn die Salzkonzentration von dem Salzwasser niedrig ist,
kann das erzeugte Eis nicht abgeschabt werden, weil das erzeugte
Eis hart ist. Das heißt, dass, da es unmöglich
ist, Eis abzuschaben, wenn Salzwasser, welches eine Salzkonzentration
von weniger als 2,5% hat, verwendet wird, es notwendig ist, Salzwasser
zu verwenden, welches eine Salzkonzentration von 2,5% oder höher
hat.
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Wenn
jedoch Salzwasser, welches eine Salzkonzentration von 2,5% oder
höher hat, verwendet wird, beträgt die Temperatur,
bei welcher die Eiserzeugung beginnt, gleich –1,5°C,
wobei Eis so erzeugt wird, wie es ist, und beträgt die
Temperatur, bei welcher die Eiskonzentration IPF gleich 30% erreicht,
gleich –2,1°C. Das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
bei –2,1°C kann nicht der Kühlung einer
bestimmten Fischart angelegt werden, weil das Fischfleisch gefrieren
kann, wenn das Salzwassermischung-Sherbet-Eis der Kühlung
von Fisch angelegt wird.
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Daher
wird bei dieser Ausführungsform 1 die Ausgabe des Temperatursensors 10Ts derart
verwendet, so dass eine automatische Steuerung durch die Steuerung
auf eine solche Art und Weise durchgeführt wird, dass die
Eiserstellung fortfährt, bis die Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises einen
Zielwert oder höher erreicht, wobei das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geöffnet
wird, um Frischwasser 24 von der Frischwasser-Injektionsröhre 241 in
den Eislagertank 14 zuzuführen, wenn die Temperatur
des Salzwassermischung-Sherbet-Eises beispielsweise –2,3°C
erreicht, und wobei das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geschlossen wird,
um die Zuführung von Frischwasser 24 in den Eislagertank 14 zu
beenden, wenn die erfasste Temperatur des Temperatursensors 10Ts den
Zielwert von beispielsweise –1,5°C erreicht. Auf
diese Weise kann Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer relativ
hohen Temperatur (beispielsweise von –1,5°C) einfach
aus Salzwasser erzeugt werden, welches eine hohe Salzkonzentration
hat.
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Der
Betriebsablauf in der Steuerung 100, welcher ein Ablauf
zur Erzeugung von Salzwassermischung-Sherbet-Eis, basierend auf
einer Eiserstellung und einer Injektion von Frischwasser, ist, wird
im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben.
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In 2 werden
zunächst die Beendigungs-Temperatur (Ziel-Temperatur) Ts2
und die Beendigungs-IPF (Ziel-IPF (Eiskonzentration)) des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
im Einstellabschnitt 110 von der Steuerung 100 eingestellt
(Schritt ST201).
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Dann
wird Salzwasser von der Salzwasser-Injektionsröhre 231 in
den Eislagertank 14 injiziert. Ferner wird die Salzkonzentration
C des Salzwassers im Eislagertank 14 durch den Salzkonzentrationssensor 26cl gemessen,
und wird der Pegel (Wasserpegel) des Salzwassers im Eislagertank 14 durch
den Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Lagerpegelsensor 14cLs gemessen
(Schritt ST202).
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Dann
wird die Eiserstellungs-Vollendungstemperatur Ts1 im Einstellabschnitt 110 von
der Steuerung 100 eingestellt (Schritt ST203).
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Dann
werden das erste und zweite Ventil 19 und 21 geöffnet,
wird die Hauptzirkulationspumpe 11 in Betrieb gesetzt,
und werden die Eismaschine 1 und die Kühlanlage 4 dazu
betrieben, um eine Eiserstellung durchzuführen (Schritt
ST204).
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Dann
wird beurteilt, ob die Temperatur Ts des Salzwassermischung-Sherbet-Eises,
welche die Ausgabe des Temperatursensors 10Ts ist, die
Eiserstellungs-Vollendungstemperatur Ts1 erreicht hat (der Einstellwert,
welcher beispielsweise ungefähr –2,2°C
beträgt, wenn die Salzkonzentration C gleich 2,5% beträgt),
und zwar basierend auf der Messinformation von der Temperatur Ts
(Schritt ST205).
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Wenn
das Beurteilungsergebnis in Schritt ST205 NEIN anzeigt (die Temperatur
Ts hat die Eiserstellungs-Vollendungstemperatur Ts1 nicht erreicht),
wird mit der Eiserstellung fortgefahren.
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Wenn
andererseits das Beurteilungsergebnis in Schritt ST205 JA anzeigt
(die Temperatur Ts hat die Eiserstellungs-Vollendungstemperatur
Ts1 erreicht), wird die Eiserstellung beendet (Schritt ST206).
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Die
Schritte ST201 bis ST206 sind ein Betriebsablauf für Einstellungen
in einem Standard-Eiserstellungs-Funktionsabschnitt 101 von
der Steuerung 100. Dieser Betriebsablauf ist gleich dem
Betriebsablauf in den Schritten des Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahrens gemäß dem Stand der Technik,
mit Ausnahme der Einstellung von der Beendigungs-Temperatur (Ziel-Temperatur)
Ts2 von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis. In den Schritten ST201
bis ST206 wird Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer niedrigen Temperatur
erzeugt.
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Dann
wird das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geöffnet,
so dass Frischwasser 24 von der Frischwasser-Injektionsröhre 241 in
den Eislagertank 14 injiziert wird (Schritt ST207).
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Dann
wird basierend auf der Messinformation von der Temperatur Ts (Schritt
ST208) beurteilt, ob die Temperatur Ts des Salzwassermischung-Sherbet-Eises,
welche die Ausgabe von dem Temperatursensor 10Ts ist, die
Beendigungs-Temperatur Ts2 erreicht hat oder nicht (der Einstellwert,
welcher beispielsweise –1,5°C beträgt,
wenn die Salzkonzentration C gleich 2,5% beträgt).
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Wenn
ein Ergebnis der Beurteilung in Schritt ST208 NEIN anzeigt (die
Temperatur Ts hat die Beendigungstemperatur Ts2 nicht erreicht),
wird mit der Injektion von Frischwasser 24 fortgefahren.
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Wenn
ein Ergebnis von der Beurteilung in Schritt ST208 andererseits JA
anzeigt (die Temperatur Ts hat die Beendigungs-Temperatur Ts2 erreicht), wird
das Frischwassermengen-Einstellventil 25 geschlossen, um
eine Injektion von Frischwasser 24 zu beenden (Schritt
ST209).
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In
dem Schritt ST209 wird Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer
relativ hohen Temperatur, beispielsweise bei –1,5°C,
als der Zielwert und mit einer IPF von 25% beendet. Das beendete
Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer relativ hohen Temperatur
im Eislagertank 14 wird dann aus dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis-Entladepfad 141 automatisch
oder optional entladen (Schritt ST210).
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Die
Schritte ST207 bis ST209 sind ein Betriebsablauf in einen Frischwasserinjektions-Funktionsabschnitt 102 von
der Steuerung 100. Durch die Schritte ST207 bis ST209 kann
Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer erforderten relativ hohen
Temperatur einfach erzeugt werden.
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Im Übrigen
wird die Injektion von Frischwasser durchgeführt, während
das Salzwassermischung-Sherbet-Eis im Eislagertank 14 durch
den Rührer 16 gerührt wird, so dass die
Temperatur und die IPF von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis in dem
gesamten Bereich des Eislagertanks 14 gleichmäßig
verteilt werden.
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Im
Folgenden werden thermophysikalische Eigenschaften des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
beschrieben.
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Die
Tatsache, dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei einer hohen Temperatur
erzeugt werden kann, wenn Wasser mit Salzwasser, wie beispielsweise
Seewasser, gemischt wird, wie oben beschrieben, wird im Folgenden
beschrieben.
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Zunächst
wird die Gefriertemperatur von Salzwasser beschrieben. Eine Salzwasser
NaCl-Lösung gefriert nicht bei 0°C, welches der
Gefrierpunkt von Frischwasser ist, sondern gefriert bei einen Punkt
niedriger als 0°C aufgrund der Wirkung der Gefrierpunkt-Unterdrückung.
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3 zeigt
die Beziehung zwischen der Salzkonzentration und dem Gefrierpunkt
aufgrund der Wirkung von der Gefrierpunkt-Unterdrückung. Wenn
Salzwasser, nachdem es damit beginnt, zu gefrieren, weiter gekühlt
wird, wird Eis erzeugt, so dass die Menge von Eis zunimmt. Darüber
hinaus, da Eis selber Frischwasser ist, nimmt die Salzkonzentration von
dem verbleibenden Salzwasserabschnitt schrittförmig zu.
Da die Salzkonzentration zunimmt, nimmt der Gefrierpunkt ab. Demgemäß,
wenn mit der Eiserstellung fortgefahren wird, nimmt die Menge von
Eis schrittweise zu und nimmt die Temperatur schrittweise ab, wie
in 3 gezeigt.
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Die
Kälte-Wärme-Quantität von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
ist wie folgt definiert.
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Die
Kälte-Wärme-Quantität kann in der spezifischen
Enthalpic [kcal/kg] von Salzwassermischung-Sherbet-Eis wie folgt
ausgedrückt werden: h = cw × (1·Ipf) × T
+ ci × Ipf × T – L × Ipf wobei
h [kcal/kg] die spezifische Enthalpie von Salzwassermischung-Sherbet-Eis
ist, c die spezifische Wärme ist, T die Temperatur von
Salzwassermischung-Sherbet-Eis ist, Ipf die Temperatur von Eis ist,
und L die latente Wärme der Erstarrung von Wasser ist.
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In
diesem Ausdruck ist der Index w als Wasser bestimmt und ist der
Index i als Eis bestimmt.
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Wenn
Salzwasser gekühlt wird, beginnt eine Erzeugung von Eis
bei dem Gefrierpunkt und nimmt die Temperatur Stück für
Stück ab, während die Eismenge zunimmt. Die Ortslinie
davon variiert gemäß der anfänglichen
Salzkonzentration, und der Zustand davon ist in 4 gezeigt. 4 zeigt
Zustände bei Salzkonzentrationen von 1,0% bis 4,5%, bei
Intervallen von 0,5% genommen. In 4 zeigt
die Abszisse die Enthalpie des Salzwassermischung-Sherbet-Eises
an, und zeigt die Ordinate die Temperatur an. In 4 zeigt
IPF% die Eiskonzentration an.
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Wenn
beispielsweise Salzwasser mit einer Salzkonzentration von 3,5% von
0°C aus gekühlt wird, wird es linear gekühlt.
Wenn die Temperatur –2,1°C erreicht, beginnt das
Salzwasser zu gefrieren und nimmt die Temperatur davon ab, während
die Menge von Eis zunimmt. Wenn beispielsweise die Eiskonzentration
IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis 30% beträgt, erreicht
die Temperatur –3,1°C und erreicht die spezifische
Enthalpie etwa –26 kcal/kg.
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Als
Nächstes wird ein Zustand in dem Fall, bei welchem Frischwasser
dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis hinzugefügt wird, in
Betracht gezogen. Wenn Frischwasser bei einer Temperatur von 0°C
oder höher hinzugefügt wird, nimmt die Temperatur
des Salzwassermischung-Sherbet-Eises zu und nimmt die Salzkonzentration
von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis ab, weil die Temperatur von
dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis gleich 0°C oder weniger
beträgt. Im Übrigen hat eine Lösung von
Eis, gemischt mit Salzwasser, wie beispielsweise Salzwassermischung-Eiswasser
oder Sherbet-Eis, die Eigenschaft, dass die Salzkonzentration davon
sich mit dem Gefrierpunkt ausgleicht. Demgemäß,
wenn Frischwasser dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis hinzugefügt
wird, wird ein Teil des Eises in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
geschmolzen, so dass die Salzkonzentration von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
ferner abnimmt, jedoch die Temperatur von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis abnimmt.
Daraus folgend wird sich die Salzkonzentration von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
mit dem Gefrierpunkt ausgleichen.
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Wenn
beispielsweise Frischwasser im Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches
eine Eiskonzentration von 30% hat, injiziert wird, nachdem das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
auf die Eiskonzentration von 30% gekühlt wird, während
es unter Verwendung von Salzwasser erzeugt wird, welches eine Anfangs-Salzkonzentration
von 3,5% hat, nimmt die Temperatur von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis über
die Ortslinie zu, wie in 4 gezeigt.
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Im Übrigen
zeigt 4 die Zustände in dem Fall an, bei welchem
drei Arten von Frischwasser bei 0°C, 5°C und 10°C
in Salzwassermischung-Sherbet-Eis unter der Bedingung injiziert
werden, dass die Mengen (Gewichtsverhältnisse) von dem
hinzugefügten Frischwasser zu dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
gleich 5%, 10%, 20% ..., 100% betragen.
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5 ist
ein Kurvenverlauf, welcher ein weiteres Beispiel von Eiserstellungs-Kurvenverläufen
in dem Falle anzeigt, bei welchem das Salzwassermischung-Sherbet-Eis
aus Salzwasser, welches eine Salzkonzentration von 2,5% hat, durch
die Schritte ST204 bis ST209 unter der Bedingung erzeugt wird, dass
der Zielpunkt von vollendetem Salzwassermischung-Sherbet-Eis gleich –1,5°C
mit einer IPF von 25% beträgt.
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Weil
die Eismaschine 1 in der Ausführungsform 1 lediglich
dann Eis erzeugen kann, wenn die anfängliche Salzkonzentration
gleich 2,5% oder höher beträgt, wie oben beschrieben,
ist eine 2,5% Linie als Referenz in 5 angezeigt.
Wie durch den Pfeil in 5 dargestellt, wird Eis aus
Salzwasser, welches eine Salzkonzentration von 2,5% hat, erzeugt, bis
die IPF eine IPF (= 35% in 5) erreicht,
welche höher als ein vorbestimmter Wert der Ziel-IPF (=
25% in 5) ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die IPF die
IPF (= 35% in 5) höher als der vorbestimmte Wert
(die Temperatur des Salzwassermischung-Sherbet-Eises erreicht –2,2°C)
erreicht, die Eiserstellung beendet und wird Frischwasser bei 0°C injiziert.
Es wurde herausgefunden, dass Salzwassermischung-Sherbet-Eis bei
einer relativ hohen Temperatur als der Zielpunkt von der Ziel-Temperatur (von –1,5°C
in 5) und der Ziel-IPF (von 25% in 5)
auf diese Art und Weise erlangt werden kann.
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Obwohl
Ausführungsform 1 für den Fall beschrieben wurde,
bei welchem Frischwasser injiziert wird, um somit mit Salzwasser
gemischt zu werden, welches eine hohe Salzkonzentration hat, wie
beispielsweise Meereswasser, gelten die zuvor genannten Eigenschaften
sogar dann, wenn das Frischwasser durch das Salzwasser ersetzt wird.
Sogar dann, wenn dünnes Salzwasser (Salzwasser, welches
eine geringe Salzkonzentration hat) injiziert wird, um mit dem Salzwasser
gemischt zu werden, welches eine hohe Salzkonzentration hat, wie
beispielsweise Meereswasser, ist es möglich, die Temperatur
des Salzwassermischung-Sherbet-Eises zu erhöhen. Jedoch kann
die größte Wirksamkeit zur Erhöhung der
Temperatur von Salzwassermischung-Sherbet-Eis erlangt werden, wenn
Salzwasser, welches eine Salzkonzentration von 0 hat, das heißt
Frischwasser, verwendet wird.
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In
Ausführungsform 1 können die Antriebsquelle (Drehzylinder-Antriebsmotor) 2 von
der Eismaschine 1 und die Hauptzirkulationspumpe 11 ein Betriebssystem
mit geringer Geschwindigkeit oder ein Betriebssystem mit variabler
Geschwindigkeit gemäß den Notwendigkeiten verwenden.
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Ausführungsform 2
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Im
Folgenden wird Ausführungsform 2 von dieser Erfindung mit
Bezug auf 6 bis 8 beschrieben. 6 ist
ein Schaubild, welches ein weiteres Beispiel von einem gesamten
Systemaufbau von der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung
zur Durchführung des Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahrens
zeigt. 7 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel eines
Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsablaufes in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und der in 6 gezeigten
Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung zeigt. 8 ist
ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einem Salzwasserzustand- und
Eiserstellungs-Kurvenverlauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und der in 6 gezeigten
Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung zeigt.
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Ausführungsform
2 ist derart aufgebaut, so dass ein Entwässerungsprozess
der zuvor genannten Ausführungsform 1 hinzugefügt
ist. Es kann ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis, welches eine Eiskonzentration
IPF höher als jene in Ausführungsform 1 hat, in
Ausführungsform 2 erzeugt werden.
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Das
heißt, dass, wie in 6 gezeigt,
eine Entwässerungseinheit, welche eine Entwässerungspumpe 22,
eine Entwässerungsröhre 221, ein Entwässerungs-Steuerventil 22a und
einen Integrier-Flussmesser 22b enthält, der in 1 gezeigten Einrichtung
hinzugefügt ist. Wie in 7 gezeigt, sind
Schritte ST701 bis ST705 zwischen den Schritten ST206 und ST207
in 2 bereitgestellt. Die zu entnehmende Wassermenge
wird berechnet (Schritt ST701). Der Rührer 16 wird
gestoppt (Schritt ST702). Die Entwässerungspumpe 22 wird
in Betrieb gesetzt (Schritt ST703). Die von dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
im Eislagertank 14 zu entnehmende Wassermenge wird basierend
auf der Ausgabe des Integrier-Flussmessers 22b gemessen,
so dass die Entwässerung beendet wird, wenn die von dem
Salzwassermischung-Sherbet-Eis zu entnehmende Wassermenge einen
vorbestimmten Wert erreicht (Schritt ST704). Der Rührer 16 wird
neu gestartet (Schritt ST705).
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Im Übrigen
werden die Schritte ST701 bis ST705 durch einen Entwässerungs-Funktionsabschnitt 103 von
der Steuerung 100 ausgeführt.
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Gemäß der
Ausführungsform 2 hat sich herausgestellt, dass ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis
bei einer relativ hohen Temperatur von –1,5°C mit
einer Eiskonzentration IPF von 30%, welche höher als die
Eiskonzentration IPF von 25% in Ausführungsform 1 ist,
wie folgt erzeugt werden kann. Wie durch den Pfeil in 8 dargestellt,
wird, nachdem das Eis aus Salzwasser, welches eine Salzkonzentration
von 2,5% hat, erzeugt ist, eine Entwässerung etwas durch
die Entwässerungseinheit durchgeführt, und wird
dann Frischwasser injiziert, oder wird mit anderen Worten Wasser
aus dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis vor der Injektion von Frischwasser
entfernt.
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Ausführungsform 3
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Im
Folgenden wird Ausführungsform 3 von der Erfindung mit
Bezug auf 9 und 10 beschrieben. 9 ist
ein Ablaufdiagramm, welches ein weiteres Beispiel von einem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsablauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsverfahren und
der Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung zeigt. 10 ist
ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einem Salzwasserzustand- und
Eiserstellungs-Kurvenverlauf in dem Salzwassermischung-Sherbet-Eis
Erzeugungsverfahren und dem in 9 gezeigten
Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungsablauf zeigt.
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Ausführungsform
3 ist derart aufgebaut, so dass die Eiserstellung und die Injektion
von Frischwasser in Ausführungsform 1 wechselweise oder wiederholt
durchgeführt werden. Es kann ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis,
welches eine Eiskonzentration IPF hat, welche höher als
jene in Ausführungsform 1 ist, in der Ausführungsform
3 ähnlich der Ausführungsform 2 erzeugt werden.
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In
Ausführungsform 3 werden, wie in 9 gezeigt,
die Schritte ST201 bis ST206 durch einen ersten Standard-Eiserstellungs-Funktionsabschnitt 101-1 von
der Steuerung 100 ausgeführt. Dann werden Schritte
ST701 bis ST703, welche gleich den Schritten ST207 bis ST209 sind,
durch einen ersten Frischwasser-Injektions-Funktionsabschnitt 102-1 ausgeführt.
Dann werden Schritte ST704 bis ST706, welche gleich den Schritten
ST204 bis ST206 sind, durch einen zweiten Standard-Eiserstellungs-Funktionsabschnitt 101-2 ausgeführt.
Dann werden die Schritte ST207 bis ST209 durch einen zweiten Frischwasser-Injektions-Funktionsabschnitt 102-2 ausgeführt.
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Gemäß der
Ausführungsform 3 hat sich herausgestellt, dass ein Salzwassermischung-Sherbet-Eis,
welches eine Eiskonzentration IPF hat, welche höher als
jene in Ausführungsform 1 ist, wie bei Ausführungsform
2 auf die folgende Art und Weise erzeugt werden kann. Wie durch
den Fall in 10 dargestellt, werden die Eiserstellung
und die Injektion von Frischwasser mehrfach wechselweise und wiederholt
durchgeführt.
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Im Übrigen,
in denn Fall, bei welchem Salzwasser, welches beispielsweise eine
Salzkonzentration von 3,0% hat, verwendet wird, wie in 11 gezeigt,
kann Salzwassermischung-Sherbet-Eis in einem Temperaturbereich von –1,5°C
bis –0,5°C und einem IPF-Bereich von 15% bis 25%
in einem durch K-B-C-D-M umgehenden Bereich in Ausführungsform
1 (ohne irgendeine Entwässerungseinheit) und Ausführungsform
3 (ohne irgendeine Entwässerungseinheit) erzeugt werden.
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Durch
einen Frischwasser-Injektionszyklus können die Temperatur
und die IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis in einem durch E-C-F
umgehenden Bereich eingestellt werden. Durch zwei Frischwasser-Injektionszyklen
und einen Eiserstellungs-Zyklus können die Temperatur und
die IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis in einem durch G-C-D-H
umgehenden Bereich eingestellt werden. Durch eine Mehrzahl von Frischwasser-Injektionszyklen
und Eiserstellungs-Zyklen können die Temperatur und die
IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis in einem durch K-B-C-D-M
umgehenden Bereich eingestellt werden.
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Der
durch A-K-M umgehende Bereich ist ein Bereich, bei welchem die Entwässerung
wesentlich ist. Sofern nicht der Entwässerungsprozess in
Ausführungsform 2 bereitgestellt ist, können die
Temperatur und die IPF von Salzwassermischung-Sherbet-Eis nicht
in den durch A-K-M umgehenden Bereich eingestellt werden.
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Wie
in 12 gezeigt, kann Salzwassermischung-Sherbet-Eis
in einer Temperatur von –1,5°C bis –0,5°C
und einem IPF-Bereich von 15% bis 25% in einem durch A-B-C-D umgehenden
Bereich in Ausführungsform 2 (mit einer Entwässerungseinheit) erzeugt
werden.
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Durch
einen Frischwasser-Injektionszyklus können die Temperatur
und IPF des Salzwassermischung-Sherbet-Eises in einem durch I-C-F
umgehenden Bereich eingestellt werden. Durch einen Entwässerungs-
und Frischwasser-Injektionszyklus können die Temperatur
und IPF des Salzwassermischung-Sherbet-Eises in einem durch A-B-C-D
umgehenden Bereich eingestellt werden.
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Im Übrigen
bedeutet der Ausdruck „Salzwasser", wie in Ausführungsformen
1 bis 3 verwendet, ein sogenanntes Salzwasser, wie beispielsweise Salzwasser,
welches durch Mischen von Salz und Wasser oder Seewasser erlangt
wird.
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Obwohl
Ausführungsformen 1 bis 3 für den Fall beschrieben
wurden, bei welchem die Injektion von Frischwasser und Entwässerung
durch die gemeinsam verwendete Steuerung 100 gesteuert
werden, können die Injektion von Frischwasser und die Entwässerung
durch eine weitere Steuerung gesteuert werden, welche von der Steuerung 100 separat bereitgestellt
ist. In diesem Fall kann die Steuerung der bestehenden Salzwassermischung-Sherbet-Eis Erzeugungseinrichtung
leicht hinzugefügt werden.
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In 1 bis 12 sind
identische oder äquivalente Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Ausführungsformen 2 und 3 ist die Beschreibung von Teilen,
welche zu jenen in Ausführungsform 1 identisch oder äquivalent
sind, in der Regel ausgelassen.
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Verschieden
Modifikationen und Änderungen von dieser Erfindung werden
denn Fachmann offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist von dieser Erfindung
abzuweichen, und es sollte verständlich sein, dass dies
nicht auf die hier dargelegten darstellhaften Ausführungsformen
beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002115945
A [0005]
- - JP 200610129 A [0005]