WO2019077756A1 - フレークアイス製造装置、フレークアイス製造方法 - Google Patents

Abstract

熱伝導率が優れた製氷面を有するフレークアイス製造装置及び熱伝導率が優れた製氷面から生成された氷からフレークアイスを製造するフレークアイス製造方法を提供する。　フレークアイス製造装置１０１は、回転軸１１０と、冷媒流路１２１を内部に有する１枚又は複数枚の金属プレート１２０と、金属プレート１２０の一方又は両方の表面に向けてブラインを噴射するノズル１３０と、回転軸１１０に固定されて回転するスクレーパ１４１と、を備え、ノズル１３０から金属プレート１２０の表面に向けて噴射されたブラインが金属プレート１２０の表面で凍結して生成された氷をスクレーパ１４１によって掻き取ってフレークアイスを製造する。金属プレート１２０は、銅製又は銅合金製である。

Description

フレークアイス製造装置、フレークアイス製造方法

　本発明は、フレークアイス製造装置、フレークアイス製造方法に関する。

　食品等の鮮度を保持したり、蓄冷剤を冷却したりするために、氷を薄片状に加工したフレークアイスが使用されている。従来より、フレークアイスを製造するための装置が種々提案されている。

　例えば、特許文献１には、内面に冷媒流路を設ける円筒体と、この円筒体の中心軸に配置されて回転するシャフトと、このシャフトに軸方向に間隔を空けて取り付けられた複数枚の板状のスクレーパとを備えたシャーベット氷製造装置が記載されている。このシャーベット氷製造装置は、冷媒流路に供給された原水から氷を生成し、この氷が回転するシャフトに掻き取られることで、フレークアイスを製造する。

登録実用新案第３２０８２９６号公報

　特許文献１に開示されたシャーベット氷製造装置は、円筒体と板状のスクレーパとの間のクリアランスが一定間隔とされることで、均一なフレークアイスを製造することができる。そのためには、円筒体は真円に加工されていなければならない。しかし、真円の円筒体を製造することは、困難である。しかも、円筒体は、板状のスクレーパが回転するほどの内部空間を設けていることから、シャーベット氷製造装置が大型化する。

　本発明は、小型化が可能であり、容易に製造することができる構造のフレークアイス製造装置及びフレークアイス製造方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の一態様のフレークアイス製造装置は、
　回転軸と、
　冷媒流路を内部に有する１枚又は複数枚の金属プレートと、
　前記金属プレートの一方又は両方の表面に向けてブラインを噴射するノズルと、
　前記回転軸に固定されて回転するスクレーパと、
　を備え、
　前記ノズルから前記金属プレートの表面に向けて噴射されたブラインが前記金属プレートの表面で凍結して生成された氷を回転する前記スクレーパによって掻き取ってフレークアイスを製造する。

　また、前記金属プレートは、単位時間当たりの前記氷の生成量を示す製氷速度をＹとし、前記金属プレートの熱伝導率をｘ１としたときに、次式（１）が成り立つように設計されている。
　Ｙ＝ｆ（ｘ１）　・・・（１）

　また、前記金属プレートは、銅製又は銅合金製であってよい。

　また、前記回転軸は、水平姿勢であり、前記金属プレートは、起立姿勢であってよい。

　また、本発明の一態様のフレークアイス製造装置は、前記ノズルが複数形成され、前記金属プレートに近接して配置されたパイプをさらに備えてよい。

　また、前記金属プレートには、前記スクレーパの回転方向に分割された複数の領域が設定され、前記ノズルは、前記複数の領域のうち、前記スクレーパによって氷が掻き取られた領域の金属プレートにブラインを噴射するように制御される。

　また、本発明の一態様のフレークアイス製造装置は、前記スクレーパを前記回転軸に固定する棒状のブレードを備え、前記ブレードは、回転方向側の面に前記スクレーパを備え、回転方向側と反対側の面に前記ノズルを備えてよい。

　また、前記ブレードは、等間隔に複数配置されていてよい。

　また、本発明の一態様のフレークアイス製造装置は、所定のクリアランスをもって前記スクレーパを前記金属プレートに近接させるポジショナを備えていてよい。

　また、前記金属プレートは、外周面に溝部を有する円盤状であり、前記ポジショナは、前記金属プレートの溝部と前記スクレーパの先端部とに架け渡される掛止具であってよい。

　また、前記ポジショナは、前記スクレーパの先端部を保持し、かつ、前記金属プレート上を摺動するブロック体、又は前記金属プレート上に固定され、前記スクレーパの先端部を遊嵌する溝部を有するブロック体であってよい。

　フレークアイス製造装置は、前記スクレーパの移動軌跡に相対する前記金属プレートの表面は、耐摩耗性の金属によってメッキされていてよい。

　上記目的を達成するため、本発明の一態様のフレークアイス製造方法は、
　冷却されている金属プレートの表面に向けてブラインを噴射する工程と、
　前記金属プレートの表面に付着したブラインを凍結させて氷を生成する工程と、
　前記金属プレートに付着した氷を回転するスクレーパによって掻き取る工程と、
　を含む。

　本発明によれば、型化が可能であり、容易に製造することができる構造のフレークアイス製造装置及びフレークアイス製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置を示す断面正面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置を示し、図１のＩI－ＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置を示し、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたスクレーパを含む一実施形態を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたポジショナの一実施形態であって、図４のＶ－Ｖ断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたポジショナの他実施形態を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたスクレーパによって氷を掻き取っている状態の一実施形態を示す要部断面図である。 本発明の他実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたブレードの一実施形態であって、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に相当する断面図である。

　＜氷＞
　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、以下の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす、溶質を含有する水溶液を含む液体の氷である。なお、「フレークアイス」とは、薄片状に加工された氷のことをいう。
　（ａ）融解完了時の温度が０℃以下である
　（ｂ）融解過程で前記氷から発生する水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である

　水に溶質を融解した場合、その水溶液の凝固点が低下するという凝固点降下が生じることが知られている。凝固点降下の作用により、食塩等の溶質が融解した水溶液は、その凝固点が低下している。つまり、そのような水溶液からなる氷は、真水からなる氷より低い温度で凝固した氷である。
　ここで、氷が水に変化するときに必要な熱を「潜熱」というが、この潜熱は温度変化を伴わない。このような潜熱の効果により、上記のような凝固点が低下した氷は、融解時に真水の凝固点以下の温度で安定な状態が続くため、冷熱エネルギーを蓄えた状態が持続することになる。
　よって、本来であれば、被冷却物の冷却能が真水からなる氷より高くなるはずである。しかし、従来の技術によって生成された氷は、冷却の際に自身の温度が経時的に早く上がる等、被冷却物を冷却する能力が十分なものではないことを本発明者らは発見した。その理由について本発明者らは検討したところ、従来の技術では食塩等の溶質を含有する水溶液から氷を製造したとしても、実際は、水溶液が凍る前に溶質を含まない氷が先に製造されてしまい、結果として製造されるのは溶質を含まない氷と溶質との混合物となってしまうか、あるいは、凝固点の低下した氷はほんの僅かしか生成されないため、冷却能の高い氷が製造されていなかったことがわかった。

　容器に溜められた状態の水溶液を含む液体を外部から冷却しても、フレークアイス製造装置により生成される氷と同様の氷を生成することはできない。これは、冷却速度が十分でないことに起因すると考えられる。しかしながら、フレークアイス製造装置によれば、溶質を含有する水溶液を含む液体（以下「ブライン」と呼ぶ）を噴射することで霧状となった水溶液が凝固点以下の温度に保持された金属プレートに直接接することにより、従来なかった急速な冷却を可能としている。これにより、上記（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす、冷却能の高い氷を生成することができると考えられる。

　しかしながら、本発明者らは、所定の方法により（詳細は後述する）、凝固点が低下した水溶液を含む液体の氷を生成することができるフレークアイス製造装置の発明に成功した。このような本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、上述の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たすものである。以下、上述の（ａ）及び（ｂ）の条件について説明する。

　（融解完了時の温度）
　上記（ａ）に関して、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、溶質を含む水溶液を含む液体の氷であるため、真水（溶質を含まない水）の凝固点より凝固点の温度が低下している。そのため、融解完了時の温度が０℃以下であるという特徴を有する。「融解完了時の温度」とは、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を融点以上の環境下（例えば、室温、大気圧下）に置くことで氷の融解を開始させ、全ての氷が融解して水になった時点におけるその水の温度のことを指す。

　融解完了時の温度は０℃以下であれば特に限定されず、溶質の種類、濃度を調整することで適宜変更することができる。融解完了時の温度は、より冷却能が高いという点で、温度が低い方が好ましく、具体的には、－１℃以下（－２℃以下、－３℃以下、－４℃以下、－５℃以下、－６℃以下、－７℃以下、－８℃以下、－９℃以下、－１０℃以下、－１１℃以下、－１２℃以下、－１３℃以下、－１４℃以下、－１５℃以下、－１６℃以下、－１７℃以下、－１８℃以下、－１９℃以下、－２０℃以下等）であることが好ましい。他方、凝固点を、被冷却物の凍結点に近づけた方が好ましい場合もあり（例えば、生鮮動植物の損傷を防ぐため等）、このような場合は、融解完了時の温度が高すぎない方が好ましく、例えば、－２１℃以上（－２０℃以上、－１９℃以上、－１８℃以上、－１７℃以上、－１６℃以上、－１５℃以上、－１４℃以上、－１３℃以上、－１２℃以上、－１１℃以上、－１０℃以上、－９℃以上、－８℃以上、－７℃以上、－６℃以上、－５℃以上、－４℃以上、－３℃以上、－２℃以上、－１℃以上、－０．５℃以上等）であることが好ましい。

　（溶質濃度の変化率）
　上記（ｂ）に関して、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、融解過程で氷から発生する水溶液の溶質濃度の変化率（以下、本明細書において「溶質濃度の変化率」と略称する場合がある。）が３０％以内であるという特徴を有する。従来の技術によっても、わずかに凝固点の低下した氷が生じる場合もあるが、そのほとんどは溶質を含まない水の氷と溶質の結晶との混合物であるため、冷却能が十分なものでない。このように溶質を含まない水の氷と溶質の結晶との混合物が多く含まれる場合、氷を融解条件下においた場合、融解に伴う溶質の溶出速度が不安定であり、融解開始時に近い時点である程、溶質が多く溶出し、融解が進むとともに溶質の溶出する量が少なくなり、融解が完了時に近い時点程、溶質の溶出量が少なくなる。これに対し、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、溶質を含む水溶液を含む液体の氷からなるものであるため、融解過程における溶質の溶出速度の変化が少ないという特徴を有する。具体的には、融解過程で氷から発生する水溶液の溶質濃度の変化率が３０％である。なお、「融解過程で氷から発生する水溶液の溶質濃度の変化率」とは、融解過程の任意の時点での発生する水溶液における溶質濃度に対する、融解完了時における水溶液の濃度の割合を意味する。なお、「溶質濃度」とは、水溶液中の溶質の質量の濃度を意味する。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷における溶質濃度の変化率は３０％以内であれば特に限定されないが、その変化率が少ない方が、凝固点の低下した水溶液の氷の純度が高いこと、つまり、冷却能が高いことを意味する。この観点から、溶質濃度の変化率は、２５％以内（２４％以内、２３％以内、２２％以内、２１％以内、２０％以内、１９％以内、１８％以内、１７％以内、１６％以内、１５％以内、１４％以内、１３％以内、１２％以内、１１％以内、１０％以内、９％以内、８％以内、７％以内、６％以内、５％以内、４％以内、３％以内、２％以内、１％以内、０．５％以内等）であることが好ましい。他方、溶質濃度の変化率は、０．１％以上（０．５％以上、１％以上、２％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１５％以上、１６％以上、１７％以上、１８％以上、１９％以上、２０％以上等）であってもよい。

　（溶質）
　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の種類は、水を溶媒としたときの溶質であれば特に限定されず、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。溶質としては、固体状の溶質、液状の溶質等が挙げられるが、代表的な固体状の溶質としては、塩類（無機塩、有機塩等）が挙げられる。特に、塩類のうち、食塩（ＮａＣｌ）は、凝固点の温度を過度に下げすぎず、生鮮動植物又はその一部の冷却に適してことから好ましい。また、食塩は海水に含まれるものであるため、調達が容易であるという点でも好ましい。また、液状の溶質としては、エチレングリコール等が挙げられる。なお、溶質は１種単独で含まれてもよく、２種以上含まれてもよい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の濃度は特に限定されず、溶質の種類、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。例えば、溶質として食塩を用いた場合は、水溶液の凝固点をより下げて、高い冷却能を得ることができる点で、食塩の濃度は０．５％（ｗ／ｖ）以上（１％（ｗ／ｖ）以上、２％（ｗ／ｖ）以上、３％（ｗ／ｖ）以上、４％（ｗ／ｖ）以上、５％（ｗ／ｖ）以上、６％（ｗ／ｖ）以上、７％（ｗ／ｖ）以上、８％（ｗ／ｖ）以上、９％（ｗ／ｖ）以上、１０％（ｗ／ｖ）以上、１１％（ｗ／ｖ）以上、１２％（ｗ／ｖ）以上、１３％（ｗ／ｖ）以上、１４％（ｗ／ｖ）以上、１５％（ｗ／ｖ）以上、１６％（ｗ／ｖ）以上、１７％（ｗ／ｖ）以上、１８％（ｗ／ｖ）以上、１９％（ｗ／ｖ）以上、２０％（ｗ／ｖ）以上等）であることが好ましい。他方、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を生鮮動植物又はその一部の冷却に用いる場合等においては、凝固点の温度を過度に下げすぎない方が好ましく、この観点で、２３％（ｗ／ｖ）以下（２０％（ｗ／ｖ）以下、１９％（ｗ／ｖ）以下、１８％（ｗ／ｖ）以下、１７％（ｗ／ｖ）以下、１６％（ｗ／ｖ）以下、１５％（ｗ／ｖ）以下、１４％（ｗ／ｖ）以下、１３％（ｗ／ｖ）以下、１２％（ｗ／ｖ）以下、１１％（ｗ／ｖ）以下、１０％（ｗ／ｖ）以下、９％（ｗ／ｖ）以下、８％（ｗ／ｖ）以下、７％（ｗ／ｖ）以下、６％（ｗ／ｖ）以下、５％（ｗ／ｖ）以下、４％（ｗ／ｖ）以下、３％（ｗ／ｖ）以下、２％（ｗ／ｖ）以下、１％（ｗ／ｖ）以下等）であることが好ましい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は冷却能に優れるため、被保冷物を冷却させる冷媒としての使用に適している。被保冷物を冷却させる低温の冷媒としては、氷以外に、エタノール等の不凍液として使用される有機溶媒が挙げられるが、これらの不凍液より氷の方が熱伝導率が高く、比熱が高い。そのため、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷のような溶質を溶解させて凝固点が低くなった氷は、不凍液のような他の０℃以下の冷媒より、冷却能が優れている点においても有用である。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、上記の溶質以外の成分を含んでもよく、含まなくてもよい。

　本発明において、「氷」とは、水溶液を含む液体が凍ったものを指す。

　また、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、真水の凝固点以下の温度で安定な状態が続くため、すなわち、分離しない状態を長く持続させることができる。そのため、例えば、後述のとおり、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体が、上記の溶質を含有する水溶液に加え、さらに、油を含む液体であった場合、該油が均一な状態が長持ちし、つまり、分離しない状態を長く持続させることができる。

　上述のとおり、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体は、上記の溶質を含有する水溶液に加え、さらに、油を含む液体であってもよい。そのような液体としては、生乳、水と油を含む産業廃棄物（廃棄乳等）が挙げられる。液体が生乳であった場合、その氷を食したときの官能性が向上する点で好ましい。このように、官能性が向上する理由は、生乳に含まれる油（脂肪）が氷の中に閉じ込められた状態であるからと推測される。なお、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、上記の溶質を含有する水溶液を凍結させたもののみから構成してもよい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体がさらに油を含む場合、液体中の水と油との比率は、特に限定されず、例えば、１：９９～９９：１（１０：９０～９０：１０、２０：８０～８０：２０、３０：８０～８０：３０、４０～６０：４０～６０等）の範囲で適宜選択してもよい。

　また、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を含む水溶液の氷であってもよい。この場合、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、一方の溶質を含む水溶液の氷と、他方の溶質を含む水溶液の氷との混合物であってもよい。かかる場合、例えば、溶質としてエチレングリコールを含む水溶液の氷に、エチレングリコールと凝固点降下度の異なる溶質として食塩を含む水溶液の氷を加えることで、エチレングリコールを含む水溶液の氷の融解を遅らせることができる。あるいは、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、２種以上の溶質を同一の水溶液に溶解した水溶液の氷であってもよい。また、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を併用する場合、対象となる溶質を含む水溶液の氷の融点を下げる場合においても有用である。例えば、溶質として食塩を用いる場合に、食塩よりさらに融点を下げることができる溶質（エチレングリコール、塩化カルシウム等）を併用することで、食塩水の氷の融点を下げることができ、例えば、食塩水の氷のみではなしえない－３０℃近辺での温度を実現できる。凝固点降下度の異なる２種以上の溶質の比率は、目的に応じて適宜変更することができる。

　（被保冷物を冷却させる冷媒）
　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、被保冷物を冷却させる冷媒とすることができる。上記のとおり、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は冷却能に優れるため、被保冷物を冷却させる冷媒に好適である。
　なお、被保冷物を冷却させるための冷媒と、金属プレート１２０（図１参照）を冷却させるための冷媒との混同を防ぐため、被保冷物を冷却させるための冷媒を、以下「氷スラリー」と呼ぶ。氷スラリーは、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷と、水溶液を含む液体との混合物である。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーは、上記の氷の他の成分を含んでもよく、例えば、上記の氷以外に水を含むことで、氷と水との混合物により構成してもよい。例えば、氷に含まれる溶質と同一の溶質を含有する水をさらに含む場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度は近い方が好ましい。その理由は、以下のとおりである。

　氷の溶質濃度が水の溶質濃度より高い場合、氷の温度が水の飽和凍結点より低いため、溶質濃度が低い水を混合した直後に水分が凍結する。一方、氷の溶質濃度が水の溶質濃度より低い場合、氷の飽和凍結点よりも水の飽和凍結点のほうが低いため氷が融解し、氷と水との混合物からなる氷スラリーの温度が低下する。つまり、氷と水との混合物の状態（氷スラリーの状態）を変動させないようにするためには、上述のとおり、混合する氷と水の溶質濃度を同程度とすることが好ましい。また、氷と水との混合物の状態である場合、水は、上記氷が融解してなるものであってもよく、別途調製したものであってもよいが、上記氷が融解してなるものであることが好ましい。

　具体的には、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーを氷と水との混合物により構成する場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が、７５：２５～２０：８０であることがより好ましく、７０：３０～３０：７０であることがさらに好ましく、６０：４０～４０：６０であることがより一層好ましく、５５：４５～４５：５５であることがさらに一層好ましく、５２：４８～４８：５２であることが特に好ましく、５０：５０であることが最も好ましい。特に、溶質として食塩を用いる場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が上記範囲内にあることが好ましい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成される氷の原料となる水は、特に限定されないが、溶質として食塩を使用する場合、海水、海水に塩を追加した水、又は海水の希釈水、の氷であることが好ましい。海水、海水に塩を追加した水、又は海水の希釈水は、調達が容易であり、これによりコストの削減も可能となる。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーは、さらに、上記の本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体を含有してもよく、含有さなくてもよいが、含有することが好ましい。短時間で冷却対象物を冷却しようとした場合、熱伝導率の高い固体を利用することにより達成可能であるが、この場合、その固体自身も短時間で冷熱エネルギーを失い温度が上がりやすいため、長時間の冷却には不適である。他方、熱伝導率の高い固体を利用しない方が長時間の冷却に適しているが、短時間で冷却対象物を冷却するのには不適である。しかしながら、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷は、上記のように冷却能が高いため、熱伝導率の高い固体による短時間の冷却能力を得つつ、長時間の冷却も可能としている点で有用である。本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体としては、例えば、金属（アルミニウム、銀、銅、金、ジュラルミン、アンチモン、カドミウム、亜鉛、すず、ビスマス、タングステン、チタン、鉄、鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ニオブ、クロム、コバルト、イリジウム、パラジウム）、合金（鋼（炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、クロムニッケル鋼、ケイ素鋼、タングステン鋼、マンガン鋼等）、ニッケルクロム合金、アルミ青銅、砲金、黄銅、マンガニン、洋銀、コンスタンタン、はんだ、アルメル、クロメル、モネルメタル、白金イリジウム等）、ケイ素、炭素、セラミックス（アルミナセラミックス、フォルステライトセラミックス、ステアタイトセラミックス等）、大理石、レンガ（マグネシアレンガ、コルハルトレンガ等）等であって、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有するものが挙げられる。また、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体は、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ　Ｋ以上（３Ｗ／ｍ　Ｋ以上、５Ｗ／ｍ　Ｋ以上、８Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることが好ましく、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ　Ｋ以上（２０Ｗ／ｍ　Ｋ以上、３０Ｗ／ｍ　Ｋ以上、４０Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることがより好ましく、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ　Ｋ以上（６０Ｗ／ｍ　Ｋ以上、７５Ｗ／ｍ　Ｋ以上、９０Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることがさらに好ましく、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ　Ｋ以上（１２５Ｗ／ｍ　Ｋ以上、１５０Ｗ／ｍ　Ｋ以上、１７５Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることがより一層好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ　Ｋ以上（２５０Ｗ／ｍ　Ｋ以上、３００Ｗ／ｍ　Ｋ以上、３５０Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ　Ｋ以上の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が４００Ｗ／ｍ　Ｋ以上（４１０Ｗ／ｍ　Ｋ以上等）の固体であることが特に好ましい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーが、上記の本発明の氷より高い熱伝導率を有する固体を含有する場合、上記のとおり、多くの固体を含んでも長時間の冷却に適しており、例えば、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体の質量／氷スラリーに含まれる本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷の質量（又は氷スラリーに含まれる本発明の氷と水溶液を含む液体との合計質量）は、１／１０００００以上（１／５００００以上、１／１００００以上、１／５０００以上、１／１０００以上、１／５００以上、１／１００以上、１／５０以上、１／１０以上、１／５以上、１／４以上、１／３以上、１／２以上等）であってもよい。

　本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーに含有される上記固体は、どのような形状であってもよいが、粒子状であることが好ましい。また、上記固体は、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷の内部に含まれた形態で含まれていてもよく、氷の外部に含まれた形態で含まれていてもよいが、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が冷却対象物に直接接しやすくなるため、冷却能が高くなる。このことから、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が好ましい。また、本発明のフレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーが上記固体を含有する場合、後述の本発明のフレークアイス製造装置により氷を生成した後に上記固体と混合してもよく、あるいは、あらかじめ原料となる水に混合した状態で、本発明のフレークアイス製造装置によって氷を生成してもよい。

［フレークアイス製造装置］
　図１は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置１０１を示す断面正面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置１０１であって、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置１０１であって、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図４は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたスクレーパを含む一実施形態を示す正面図である。図５は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたポジショナの一実施形態であって、図４のＶ－Ｖ断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたポジショナの他実施形態を示す要部断面図である。図７は、本発明の一実施形態に係るフレークアイス製造装置に備えられたスクレーパによって氷を掻き取っている状態の一実施形態を示す要部断面図である。

　図１に示すように、フレークアイス製造装置１０１は、回転軸１１０と、金属プレート１２０と、ノズル１３０と、スクレーパ１４１とを備える。フレークアイス製造装置１０１は、さらに、ポジショナ１５０とカバー１６０と、冷媒の冷却機１７０を備える。

　回転軸１１０は、水平姿勢とされた駆動シャフト１１１と、この駆動シャフト１１１の一端部に固定されたモータ（例えばインバータモータ）１１２とを備え、任意の回転速度で回転する。モータ１１２及びモータ１１２を固定した駆動シャフト１１１の一端部を除いた駆動シャフト１１１と、金属プレート１２０と、ノズル１３０と、スクレーパ１４１がカバー１６０によって覆われている。カバー１６０の下面側は開口し、フレークアイス排出口１６１とされている。カバー１６０は、断熱性を有するＦＲＰ製とされ、カバー１６０内が外気の影響を受けないようにされている。フレークアイス排出口１６１の下方には、フレークアイス貯留タンク（図示せず）が置かれている。

　金属プレート１２０は、両表面を製氷面とした平板である。図２に示すように、金属プレート１２０の内部には、冷媒流路１２１（内径は例えば１０ｍｍ）が設けられている。金属プレート１２０の中心部には、駆動シャフト１１１（以下、回転軸１１０として説明する）が貫通する貫通穴１２２が形成されている。金属プレート１２０は、起立姿勢で複数枚（図１では２枚）、平行に向き合って並べられている。金属プレート１２０は、回転軸１１０が回転しても、回転しないように固定されている。

　このような金属プレート１２０は、単位時間当たりの氷の生成量を示す製氷速度をＹとし、金属プレートの熱伝導率をｘ１としたときに、次式（１）が成り立つように設計されている（ｆは関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を意味する）。
　Ｙ＝ｆ（ｘ１）　・・・（１）
　金属プレート１２０を構成する部材を熱伝導率の高い部材とすることにより、製氷速度を上げることができる。また、反対に、金属プレート１２０を構成する部材を熱伝導率の低い部材とすることにより、製氷速度を下げることができる。
　なお、要求される製氷速度によっては、式（１）が成り立たなくてもよい場合もあり得る。この場合、要求される製氷速度を満たす精度の熱伝導率を有する金属プレート１２０が使用される。

　金属プレート１２０を構成する部材としては、熱伝導率が高い銅や銅合金が採用される。金属プレート１２０の表面は、耐摩耗性の金属、例えばクロムによってメッキされている。金属プレート１２０は、後述するような円盤形状（直径は例えば４０ｃｍ）に限定されない限り、正方形等の多角形であってもよい。いずれにしても、金属プレート１２０は、表面と裏面が平行な板状体で（板厚は例えば２５ｍｍ）、大きな金属板から切断するだけで成形できるため、加工しやすいものとなっている。

　冷媒流路１２１は、例えば、貫通穴１２２の上側と下側とで独立して蛇行するように設けられている。冷媒流路１２１内を流れる冷媒は、上流側から下流側へ流れるにつれて若干、昇温する。しかし、冷媒は、上側と下側とで独立した冷媒流路１２１内を流れることで、流れる距離が独立していないときよりも短くされている。冷媒は、許容範囲以上に昇温することなく、金属プレート１２０を均等に冷却する。

　各冷媒流路１２１は、配管１７１，１７２によって冷却機１７０に接続されている。冷却機１７０によって冷却された冷媒は、一方の配管１７１→冷媒流路１２１→他方の配管１７２というように循環するように流れる。冷媒としては、沸騰温度が例えば－６０℃のフロン（ＨＣＦＣ２２）やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等が使用される。

　図１に示すように、ノズル１３０は、ブラインを金属プレート１２０の両方（図面において左面と右面）の表面に向けて噴射する。詳しくは後述するが、金属プレート１２０は、冷媒流路１２１内に冷媒が流れて冷却されているため、金属プレート１２０に付着したブラインは急速冷凍されて氷（ハイブリッドアイス）となる。

　ノズル１３０は、金属プレート１２０から少しの間隔をあけて配置されたパイプ１３１に多数形成される。２枚の金属プレート１２０の間に配置されたパイプ１３１には、両金属プレート１２０に向けてブラインを噴射できるようにノズル１３０が二方向に形成されている。

　スクレーパ１４１には、金属プレート１２０に付着した氷を掻き取るための刃部が形成されている。スクレーパ１４１は、回転軸１１０に固定された棒状のブレード１４０の回転方向側の面に備えられる。ブレード１４０は、金属プレート１２０の表面とパイプ１３１との間で回転する。ブレード１４０は、図２に示すように２本が反対方向に向けて直線状に配置されている。直線状に配置されたブレード１４０の長さを直径とする円環状のリング１４２によって、スクレーパ１４１が撓むことがないように保形される。スクレーパ１４１とリング１４２とを合わせてワイパー（採番せず）と呼ぶ。

　図４は、ブレード１４０の変形例を示す正面図である。図４に示すブレード１４０は、中心から１２０°の等間隔で３本配置されている。ブレード１４０は、図示しないが、９０°の等間隔で４本配置されている等、等間隔で複数本配置されてもよい。

　いずれにしても、スクレーパ１４１は、尖端部１４１ａと凹曲部１４１ｂとを交互に形成した波形状の棒状とされる。尖端部１４１ａが氷に割り込み、氷を凹曲部１４１ｂへ流すようにすることで、氷を掻き取りやすくされている。なお、図１に示したスクレーパ１４１は、波形状に描かれていないが、当然ながら、波形状に形成されていることが好ましい。

　スクレーパ１４１は、金属プレート１２０に接触しない方がよい。スクレーパ１４１は、例えば、０．２ｍｍ程度のクリアランスをもって金属プレート１２０から離れている。フレークアイス製造装置１０１は、このクリアランスを維持するように、ポジショナ１５０を備えている。

　図５は、ポジショナ１５０の一実施形態であって、図４のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、ポジショナ１５０の他実施形態を示す要部断面図である。図４、図５に示すポジショナ１５０は、ブロック体１５１によって構成されている。ブロック体１５１は、複数個（図面では４個）備えられている。各ブロック体１５１は、リング１４２を保持し、かつ、金属プレート１２０上を摺動する。このポジショナ１５０は、リング１４２と一体となって金属プレート１２０上を円運動する。図示しないが、ポジショナ１５０は、金属プレート１２０に当たる下面にボールなどを備え、摩擦力を軽減することが好ましい。

　ブロック体１５１は、金属プレート１２０上を摺動するのではなく、金属プレート１２０に固定されてもよい。この場合は、ブロック体１５１に溝部１５１ａが形成され、この溝部１５１ａにリング１４２の外周縁が遊嵌される。

　図６に示すポジショナ１５０は、例えばコ字形に成形された掛止具１５２によって構成されている。この掛止具１５２を採用する場合は、金属プレート１２０は、円盤状とされ、外周面に溝部１２３が形成されている。掛止具１５２の一端部は、ワイパーに固定されている。掛止具１５２の中間部は折り返されている。掛止具１５２の他端部は、金属プレート１２０の溝部１２３に遊嵌される。金属プレート１２０が円盤状とされることで、ブレード１４０が回転すると、掛止具１５２も金属プレート１２０の溝部１２３に規制されながら回転する。

　ここで、このフレークアイス製造装置１０１によってフレークアイスを製造する方法について説明する。

　冷媒を冷媒流路１２１内に流すことで、起立姿勢の金属プレート１２０が冷却される。冷媒が－６０℃であると、金属プレート１２０が熱伝導率が高い銅製又は銅合金とされていることで、金属プレート１２０も－６０℃に冷却される。金属プレート１２０は、カバー１６０で覆われていることから、外気の影響を受けることなく、－６０℃を維持する。

　そして、ブラインがパイプ１３１内に供給され、ノズル１３０から金属プレート１２０の表面である製氷面に向けて噴射される。食塩水（飽和状態）の凝固点は－２１℃であり、塩化マグネシウム水溶液（飽和状態）の凝固点は－２６．７℃である。したがって、食塩水やマグネシウム水溶液をブラインとして使用した場合は、ブラインが金属プレート１２０に付着すると、急速冷凍され、氷（ハイブリッドアイス）の膜が金属プレート１２０の表面に生成される。しかも、金属プレート１２０は、カバー１６０によって覆われ、外気の影響を受けないため、冷却された状態を維持する。

　ここで、スクレーパ１４１を備えたブレード１４０（以下、「スクレーパ１４１」として説明する）の動作について説明する。スクレーパ１４１が図２及び図３に示した２本のタイプである場合は、図３に示すように、金属プレート１２０を座標面に見立てたときに、第１象限を第１領域Ａ、第２象限を第２領域Ｂ、第３象限を第３の領域Ｃ、第４象限を第４領域Ｄと呼ぶ。

　スクレーパ１４１は、図２及び図３に示すような縦向きの姿勢になる直前に、第１領域Ａと第３領域Ｃにノズル１３０から金属プレート１２０に向けてブラインが瞬間的に噴射される。このブラインが瞬間冷凍され、均一な厚さの氷が生成された状態で、スクレーパ１４１が一方向（図面では時計方向）に回転して第１領域Ａと第３の領域Ｃに進入し、氷を掻き取る。このようにスクレーパ１４１が第１領域Ａと第３の領域Ｃ内を回転している間に、第２領域Ｂと第４領域Ｄにノズル１３０から金属プレート１２０に向けてブラインが瞬間的に噴射される。このブラインが瞬間冷凍され、均一な厚さの氷が生成された状態で、スクレーパ１４１が一方向（図面では時計方向）に回転し、第２領域Ｂと第４領域Ｄに進入し、氷を掻き取る。

　このようにスクレーパ１４１が一方向に連続して回転し、金属プレート１２０に生成された氷を掻き取られた領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにノズル１３０からブラインが噴射され、瞬間冷凍されて生成された氷がスクレーパ１４１によって掻き取られる動作が繰り返される。ただし、スクレーパ１４１は、９０°回転するたびに停止するようにしてもよい。

　スクレーパ１４１が図４に示した３本のタイプである場合は、採番しない領域が６つ設けられる。３本のスクレーパ１４１であっても、２本のスクレーパ１４１と同様に停止と回転を繰り返し、スクレーパ１４１が金属プレートに生成された氷を掻き取る。

　図７は、スクレーパ１４１によって氷を掻き取っている状態の一実施形態を示す要部断面図である。スクレーパ１４１が、起立姿勢の金属プレート１２０の表面に生成された氷を掻き取ることで、フレークアイスが製造される。スクレーパ１４１は、ポジショナ１５０によって全長が均等なクリアランスをもって金属プレート１２０の表面から離間しているため、均一なフレークアイスが製造される。

　しかも、スクレーパ１４１は、金属プレート１２０の表面を擦らないため、金属プレート１２０の表面を損傷させることがない。スクレーパ１４１が氷を掻き取りすぎることがあったとしても、金属プレート１２０の表面は、耐摩耗性の金属によってメッキされていることから、金属プレート１２０の表面を損傷させることがない。

　このようにしてスクレーパ１４１によって金属プレート１２０から掻き取られることで生成されたフレークアイスは、カバー１６０の下面側のフレークアイス排出口１６１から下方に落下し、フレークアイス貯留タンク内に溜められる。まとめると、スクレーパ１４１が停止している状態において、冷却されている起立姿勢の金属プレート１２０にノズル１３０からブラインが噴射され、金属プレート１２０の表面に氷の膜が均一な厚さで成形された後、スクレーパ１４１が回転し、氷を掻き取るという動作を繰り返すことで、フレークアイスが次々とフレークアイス貯留タンク内に溜められる。

［フレークアイス製造装置の他の実施形態］
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。また本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記実施の形態の組み合わせを施してもよい。

　上述した実施形態のフレークアイス製造装置１０１では、ブラインを金属プレート１２０の表面に噴射するためのノズル１３０をパイプ１３１に備えたが、図８に示すようなブレード１４０を備えてもよい。
　図８は、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に相当する断面図である。このブレード１４０は、進行方向の前面（図８において見えいていない側）に前記スクレーパ１４１を備え、反対方向の後面（図８において見えている側）に前記ノズル１３０を備えている。この場合は、ノズル１３０から金属プレート１２０の表面に向けてブラインが噴射され、このブラインが金属プレート１２０の表面で瞬間冷凍されることで氷が生成された後、スクレーパ１４１が回転してくる。スクレーパ１４１によって瞬間冷凍された氷が掻き取られる。

　したがって、この場合は、ノズル１３０がスクレーパ１４１に追尾するように設けられる。スクレーパ１４１が氷を掻き取った後にノズル１３０からブラインが瞬間的に噴射される。次のスクレーパ１４１が回転してくるまでの間に瞬間冷凍され、氷の膜が生成される。ただし、ノズル１３０は、スクレーパ１４１に追尾するのではなく、スクレーパ１４１に先行して回転し、ブラインがスクレーパ１４１の後方に向けて噴射されるようにしてもよい。

　上述した実施形態では、スクレーパ１４１は、２本又は３本としたが、１本でもよい。１本のスクレーパ１４１の場合は、第２の領域Ｂと第３の領域Ｃもそれぞれ横方向に分割された領域としてもよい。この場合は、スクレーパ１４１が９０°回転するごとに各領域にノズル１３０からブラインが噴射され、ブラインが瞬間冷凍されて氷が生成された後にスクレーパ１４１がこの氷を削り取る。

　上述した実施形態では、ポジショナ１５０は、ブロック体１５１や掛止具１５２としたが、スクレーパ１４１の先端部が当たるような円環状の凸条（図示せず）を金属プレート１２０に設けてもよい。あるいは、スクレーパ１４１が金属プレート１２０に対して所定のクリアランスを維持するように保持されるときは、ポジショナ１５０は不要である。

　上述した実施形態では、金属プレート１２０は、貫通穴１２２を形成したが、貫通穴１２２でなく、切込みであってもよく、さらに、上下２枚に分離したものであってもよい。金属プレート１２０は、複数枚備えられるとしたが、１枚でもよい。１枚の金属プレート１２０は、水平姿勢とし、フレークアイス貯留タンク内と向き合う金属プレート１２０の下面にノズル１３０からブラインを噴射し、スクレーパ１４１が回転して氷が自重で落下するようにしてもよい。金属プレート１２０には、耐摩耗性の金属でメッキするとしたが、スクレーパ１４１が回転する範囲でメッキしてもよい。

　上述した実施形態における冷媒流路１２１やパイプ１３１のレイアウトは、一例を図示しただけであり、そのレイアウトは、任意に変更できる。

　また、ブラインは、上述した実施形態では塩水（塩化ナトリウム水溶液）としたが、特に限定されない。具体的には、例えば塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコール等を採用することができる。これにより、溶質又は濃度の違いに応じた凍結点の異なる複数種類のブラインを用意することができる。

　また、本発明のフレークアイス製造装置１０１により生成された氷を含む氷スラリーが、本発明のフレークアイス製造装置１０１により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体を含有する場合、被冷却物を冷却する工程において、氷スラリーに含まれる氷と被冷却物との間に、本発明のフレークアイス製造装置１０１により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体が介在するように冷却を行うことが好ましい。これにより、熱伝導率の高い固体による短時間の冷却能力を得つつ、被冷却物の長時間の冷却も可能となる。かかる場合、目的に応じて、氷、氷より高い熱伝導率を有する固体、被冷却物とのぞれぞれの間に、別のものが介在していてもよい。例えば、氷スラリーの中に被冷却物と直接接するのが好ましくないもの（例えば、安全性の観点で被冷却物と接するのが好ましくない、氷より熱伝導率が高い固体（銅などの金属等）等）が含まれる場合、袋に氷スラリー又は被冷却物のいずれか一方を収容して、氷スラリーと被冷却物とが直接接しないようにして冷却してもよい。

　このように、フレークアイス製造装置１０１により生成される氷は、被冷却物を冷却させる他に、例えば以下のような用途にも利用することができる。即ち、産業廃棄液の凍結、糞尿の凍結、気体の液体化等にも利用することができる。

　金属プレート１２０は、例えば、水溶液の凝固点以下の温度に保持できれば特に限定されない。金属プレート１２０の温度は、水溶液の凝固点以下の温度に保持されていれば特に限定されないが、上記（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす氷の純度が高い氷を製造できる点で、水溶液の凝固点より１℃以上低い温度（２℃以上低い温度、３℃以上低い温度、４℃以上低い温度、５℃以上低い温度、６℃以上低い温度、７℃以上低い温度、８℃以上低い温度、９℃以上低い温度、１０℃以上低い温度、１１℃以上低い温度、１２℃以上低い温度、１３℃以上低い温度、１４℃以上低い温度、１５℃以上低い温度、１６℃以上低い温度、１７℃以上低い温度、１８℃以上低い温度、１９℃以上低い温度、２０℃以上低い温度、２１℃以上低い温度、２２℃以上低い温度、２３℃以上低い温度、２４℃以上低い温度、２５℃以上低い温度等）に保持されることが好ましい。

　金属プレート１２０を構成する部材は、夫々熱伝導率が異なる。このため、製氷面にどの部材を採用するかにより製氷速度が異なってくる。具体的には例えば、ステンレスの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、温度が２０℃のときに１６である。また、純鉄の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、温度が２０℃のときに６７であり、ステンレスよりも高い。また、銅（普通品）の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、温度が２０℃のときが３７２であり、純鉄よりもさらに高い。また、銀の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、温度が２０℃のときが４１８であり、銅（普通品）よりもさらに高い。即ち、図２に例示した製氷面の部材の熱伝導率は、同一の温度条件の下、銀＞銅（普通品）＞純鉄＞ステンレスの順で高くなっている。このため、製氷速度も、銀＞銅（普通品）＞純鉄＞ステンレスの順に高くなる。

　具体的には例えば、金属プレート１２０が銅で構成されている場合、金属プレート１２０を銅から銀に変更することにより、製氷速度を速くすることができる。一方、金属プレート１２０を銅から純鉄やステンレスに変更することにより、製氷速度を遅くすることができる。
　このように、フレークアイス製造装置１０１は、金属プレート１２０を構成する部材を任意に変更することにより、製氷速度を調節することができる。

　このとき、金属プレート１２０を構成する部材として銀や銅等の熱伝導率が高い部材が選択され、かつ、金属プレート１２０を冷却するための冷媒として超低温の冷媒が選択される場合がある。このような場合には、超低温の冷媒から供給される膨大な冷熱エネルギーが、熱伝導率が高い部材によって効率良くブラインに伝わるため、より効率の良い氷の生成を実現させることができる。

　噴射の方法は、特に限定されないが、例えば、後述するノズル１３０のように、噴射孔１３ａを備える噴射手段から、噴射することにより、噴射をすることができる。この場合において、噴射する際の水圧は、例えば、０．００１ＭＰａ以上（０．００２ＭＰａ以上、０．００５ＭＰａ以上、０．０１ＭＰａ以上、０．０５ＭＰａ以上、０．１ＭＰａ以上、０．２ＭＰａ以上等）であってもよく、１ＭＰａ以下（０．８ＭＰａ以下、０．７ＭＰａ以下、０．６ＭＰａ以下、０．５ＭＰａ以下、０．３ＭＰａ以下、０．１ＭＰａ以下、０．０５ＭＰａ以下、０．０１ＭＰａ以下等）であってもよい。

　また、氷が生成される際に、製氷熱が発生するが、この製氷熱を帯びることで、実際の融解完了温度に影響を与える可能性がある。このように、融解完了温度は、溶質の種類、濃度のみでなく、製氷熱の影響を受けると考えられる。そのため、氷に残存する製氷熱の熱量を調整することで、実際の融解完了温度を調整することができる。製氷熱を調整するためには、氷を回収する工程において、氷を壁面上の保持時間を調整することで行うことができる。

　ブラインが付着する金属プレート１２０は、熱伝導率が高い程、金属プレート１２０を冷却する冷媒の温度が速くブラインに伝わるため、短時間で多くの氷が生成される。
　このため、金属プレート１２０を構成する部材を熱伝導率の高い部材とすることにより、製氷速度を上げることができる。また、反対に、金属プレート１２０を構成する部材を熱伝導率の低い部材とすることにより、製氷速度を下げることができる。
　本実施形態では、金属プレート１２０を構成する部材として、ステンレスや鉄よりも熱伝導率が高い部材が採用されており、より具体的には、２０℃における熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ以上の部材（例えば、銅）が採用されている。このため、フレークアイス製造装置１０１は、金属プレート１２０を構成する部材にステンレスや鉄を採用した場合に比べて、短時間で多くの氷を生成することができる。一般に大量に氷を製造しようとした場合、短時間で効率的に氷を製造するためには金属プレート１２０の表面積を広くする必要があるが、金属プレート１２０を熱伝導理が高い部材により構成することで氷の製造速度が上がるため、金属プレート１２０を広くする必要がなくなり、結果として比較的狭いスペースでの氷の製造も可能となる。この観点で、金属プレート１２０を構成する部材は、熱伝導率が高い部材を採用することが好ましく、より具体的には２０℃における熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の部材がより好ましく、２０℃における熱伝導率が１５０Ｗ／ｍＫ以上の部材がより一層好ましく、２０℃における熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上の部材がさらに好ましく、２０℃における熱伝導率が２５０Ｗ／ｍＫ以上の部材がさらに一層好ましく、２０℃における熱伝導率が３００Ｗ／ｍＫ以上の部材が特に好ましい。熱伝導率の上限は特に制限されないが、例えば、２０℃における熱伝導率が１０００Ｗ／ｍＫ以下（９００Ｗ／ｍＫ以下、８００Ｗ／ｍＫ以下、７００Ｗ／ｍＫ以下、６００Ｗ／ｍＫ以下、５００Ｗ／ｍＫ以下、４００Ｗ／ｍＫ以下等）であってもよい。金属プレート１２０を構成する部材の具体例としては、亜鉛、アルミニウム、ジェラルミン、金、銀、タングステン、銅、アルミ青銅、七三黄銅、ネーバル黄銅、ニッケル（９９．９％）、モリブデン、パラジウム、ケイ素等が挙げられる。また、本発明のフレークアイス製造装置は、上述のとおり、比較的狭いスペースでの製造に適しており、例えば、輸送機器（例えば、車両（トラック等）、船）内部のような限られたスペースしかないような場所における製造に適している。

　また、フレークアイス製造装置１０１は、製氷速度をＹとし、金属プレート１２０のうちブラインが付着される可能性がある部分の面積をｘ２としたときに、次式（２）が成り立つように設計されている。
　Ｙ＝ｆ（ｘ２）　・・・（２）
　即ち、金属プレート１２０のうちブラインを付着させることができる部分の面積を大きくすれば、それだけ金属プレート１２０に付着することができるブラインの量が増える。このため、結果的に金属プレート１２０に生成される氷の量も増える。反対に、金属プレート１２０うちブラインを付着させることができる部分の面積を小さくければ、それだけ金属プレート１２０に付着することができるブラインの量が減る。このため、結果的に金属プレート１２０に生成される氷の量も減る。
　このように、金属プレート１２０のうちブラインを付着させることができる部分の面積が調節されることにより製氷速度が調節される。

　金属プレート１２０を冷却させる冷媒は、フロン（ＨＣＦＣ２２）やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）以外に、例えば、冷媒として、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ／液化天然ガス）を採用することができる。

　従来より、輸入されたＬＮＧは、－１６０℃の液体の状態でＬＮＧ貯蔵タンクに格納されており、この－１６０℃のＬＮＧは、常温になるまで気化させられ、熱量調整、付臭が施されて、都市ガスまたはＧＴ発電用に供給される。例えば、ＬＮＧの排冷熱を有効活用する手法として、ＬＮＧ基地では、－１６０℃のＬＮＧが常温になるまでの排冷熱を、液体酸素や液体窒素の製造、冷凍倉庫、冷熱発電、海水を熱源としたＬＮＧの気化（ＯＲＶ式）に利用する手法がとられている。

　上述した用途にＬＮＧの排冷熱を利用した場合、電力又はエンジン駆動による従来の冷却方法と比較して以下のようなメリットを有する。即ち、（１）所要動力が少なくて済む、（２）活用されていないＬＮＧの冷熱エネルギーを有効利用することができる、（３）大型の発電機が不要となる、（４）公害要因が低くなる、（５）コストが安くなる、等のメリットを有する。
　その一方で、ＬＮＧの排冷熱を利用しようとする場合には、以下のようなデメリットもあった。即ち、ＬＮＧの排冷熱の利用は、通常、ＬＮＧ基地周辺の場所での連続的な利用に限定されていた。これは、ＬＮＧは輸送時に燃焼の危険性が伴うためである。つまり、ＬＮＧの排冷熱を利用する場合、ＬＮＧの排冷熱の供給を受ける側は、ＬＮＧ基地から配管によってＬＮＧの供給を受け、ＬＮＧの排冷熱を利用した後にガスを返送する必要があった。このため、ＬＮＧ自体を遠隔地に輸送し、そこでバッチ的にＬＮＧの排冷熱を利用できるようにすることは困難であった。
　また、ＬＮＧ基地周辺の場所で連続的にＬＮＧの排冷熱を利用するためには固定化された設備が必要となるため、長期安定的なプロジェクトでないと対応できないというデメリットもあった。さらに、ＬＮＧと被冷却物との間における直接の熱交換は危険性を伴うというデメリットもあった。

　しかしながら、上述したフレークアイス製造装置１０１の冷媒としてＬＮＧを利用した場合、上述したデメリットはなくなる。即ち、ＬＮＧをフレークアイス製造装置１０１の冷媒として利用することにより、超低温のフレークアイスを製造することができる。このため、製造されたフレークアイスを遠隔地に輸送すれば、ＬＮＧ自体を遠隔地に輸送することなく、そこでバッチ的にＬＮＧの排冷熱を利用することができる。
　また、フレークアイス製造装置１０１は、特定の場所に固定させる必要はなく、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載させることもできるため機動性を有する。さらに、フレークアイスという中間冷媒が存在するため、危険性を伴う、ＬＮＧと被冷却物との間における直接の熱交換は行われない。

　また、－１６０℃のＬＮＧをフレークアイス製造装置１０１の冷媒として利用することにより、凍結点が－１５０℃程度までのブラインを瞬間凍結させた超低温のフレークアイスを製造することできる。即ち、ブラインが塩水（塩化ナトリウム水溶液）の場合には飽和状態で－２１．２℃、塩化マグネシウム水溶液の場合には飽和状態で－２６．２７℃のフレークアイスを製造することができるが、エチレングリコール塩水や塩化マグネシウム水溶液よりも凍結点が低く、従来より「不凍液」としてブラインに利用することができなかった物質についても瞬間凍結させることによりフレークアイスとして利用することができる。具体的には例えば、エチレングリコールをブラインとするフレークアイスを製造することもできる。

　即ち、－１６０℃のＬＮＧという超低温の冷媒をフレークアイス製造装置１０１の冷媒として利用することにより、－１５０℃程度の超低温のフレークアイスを製造することが可能となる。換言すると、要求される保冷温度は、被保冷物の種類に応じて個別に異なるものであり、例えば－１℃が適するものもあれば－１５０℃が適するものもある。つまり、金属プレート１２０を冷却させる際に、－１６０℃のＬＮＧという超低温の冷媒を利用することにより、幅広く要求される保冷温度にマッチさせたフレークアイスを容易に製造することができる。
　このように、フレークアイス製造装置１０１は、従来の冷凍機の代替として冷熱を供給することができるだけでなく、ＬＮＧの排冷熱を利用してエネルギー効率を高めることもできる。即ち、コージェネレーション（ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システムを構築することも可能となる。

　また、フレークアイス製造装置１０１は、製氷速度をＹとし、冷媒クリアランス２４に対し供給される冷媒の温度をｘ３としたときに、次式（３）が成り立つように設計されている。
　Ｙ＝ｆ（ｘ３）　・・・（３）
　即ち、フレークアイス製造装置１０１は、冷媒供給部２９により冷媒クリアランス２４に対し供給される冷媒の温度に応じて製氷速度が変化するように設計されている。
　即ち、フレークアイス製造装置１０１は、金属プレート１２０の温度が低い程、金属プレート１２０に付着させたブラインをより速く凍結させることができる。つまり、フレークアイス製造装置１０１は、冷媒クリアランス２４に供給される冷媒の温度が低い程、短時間で多くの氷を生成することができる。
　具体的には例えば、冷媒クリアランス２４に対し－１６０℃のＬＮＧが供給された場合、金属プレート１２０の壁面の温度は急激に低下する。このため、フレークアイス製造装置１０１は、－１５０℃程度までの氷を短時間で大量に生成することができる。

［氷スラリー製造手法］
　次に、上述したブラインとフレークアイスとを材料とする氷スラリーを製造する手法の一例を説明する。氷スラリーについては、予め用意された複数種類のブラインを材料とすることにより、要求される保冷温度と保冷時間とに対応させたもの製造することができる。
　なお、ブラインは塩水であり、被保冷物は生鮮海産物であることとし、また、氷スラリーの中に直接被保冷物である生鮮海産物を入れることにより瞬間凍結することを想定して説明する。

　生鮮海産物を瞬間凍結させるためには、氷スラリーの原料である塩水の溶質濃度を従来に比べて大幅に高く設定する。なお、溶質濃度が１３．６％である塩水の理論飽和凍結点は－９．８℃となり、溶質濃度が２３．１％である塩水の理論飽和凍結点は－２１．２℃となる。
　塩水の溶質濃度が１３．６％未満の場合、製造した氷スラリーによる生鮮海産物の凍結速度は遅くなる。一方、塩水の溶質濃度が２３．１％を超える場合、塩分が結晶として析出するため、塩水の飽和凍結点が上昇する。
　なお、生鮮海産物を直接氷スラリーに入れた場合、氷スラリーの溶質濃度が高くても、生鮮海産物の表面が瞬間凍結して氷結するため、生鮮海産物中に塩分が侵入することはない。

　氷スラリーを製造するために混合するフレークアイスと塩水との溶質濃度は、同程度（数％以内の濃度差）であることを好適とする。フレークアイスの溶質濃度が塩水の溶質濃度より高い場合、フレークアイスの温度が塩水の飽和凍結点より低いため、溶質濃度が低い塩水を混合した直後に水分が凍結する。一方、フレークアイスの溶質濃度が塩水の溶質濃度より低い場合、フレークアイスの飽和凍結点よりも塩水の飽和凍結点のほうが低いため、フレークアイスが融解し、氷スラリーの温度が低下する。
　従って、氷スラリーの状態を変動させないようにするためには、混合するフレークアイスと塩水の溶質濃度を同程度とすることが望ましい。

　混合するフレークアイスと塩水の質量比は、フレークアイス：塩水＝７５：２５～２０：８０、好ましくはフレークアイス：塩水＝６０：４０～５０：５０とする。なお、フレークアイスの質量比が７５質量％を超えると、固形分の比率が高くなるため、生鮮海産物と氷スラリーとの間に隙間が発生し、生鮮海産物に氷スラリーが密着しなくなる。一方、氷の質量比が２０質量％未満であると、製造した氷スラリーによって生鮮海産物を瞬間凍結し難くなるからである。

　即ち、ブラインが塩水の場合、溶質濃度（ブラインの濃度）を１３．６％～２３．１％とした塩水を用いてフレークアイス製造装置１０１により生成したフレークアイスと、溶質濃度が１３．６％～２３．１％である塩水とを混合して氷スラリーを製造する。
　本実施形態では、製造された氷スラリーの温度は－９．８℃～－２１．２℃となる。製造されたフレークアイスと混合する塩水の温度は、常温もしくはそれを下回る温度とする。なお、塩水の温度が低い程、製氷効率は高くなる。

　なお、ブラインが塩水以外の場合は、製造される氷スラリーの温度が、必要とされる温度となるように、ブラインの濃度や、混合するフレークアイスとブラインの質量比を調整する。
　このように、ブラインの濃度や、混合するフレークアイスとブラインの質量比を調整することにより、複数種類の温度の氷スラリーを製造することができる。

［まとめ］
　以上まとめると、本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１は、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。

　即ち、本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１は、
　回転軸１１０と、
　冷媒流路１２１を内部に有する１枚又は複数枚の金属プレート１２０と、
　前記金属プレート１２０の一方又は両方の表面に向けてブラインを噴射するノズル１３０と、
　前記回転軸１１０に固定されて回転するスクレーパ１４１と、
　を備え、
　前記ノズル１３０から前記金属プレート１２０の表面に向けて噴射されたブラインが前記金属プレート１２０の表面で凍結して生成された氷を回転する前記スクレーパ１４１によって掻き取ってフレークアイスを製造する。

　このフレークアイス製造装置１０１によれば、金属プレート１２０を容易に製造することができ、金属プレート１２０にノズル１３０から噴射されたブラインが凍結することで生成された氷をスクレーパ１４１によって掻き取ることで、フレークアイスを容易に製造することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記金属プレート１２０は、単位時間当たりの前記氷の生成量を示す製氷速度をＹとし、前記金属プレート１２０の熱伝導率をｘ１としたときに、次式（１）が成り立つように設計されている。
　Ｙ＝ｆ（ｘ１）　・・・（１）
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、金属プレート１２０が式（１）により設計されることで、より効率良く氷を生成し、フレークアイスを製造することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記金属プレートは、銅製又は銅合金製である。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、式（１）を満たす金属プレート１２０を廉価に製造することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記回転軸１１０は、水平姿勢であり、前記金属プレート１２０は、起立姿勢である。
　金属プレート１２０から掻き取られるフレークアイスを自重で落下させることができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記ノズル１３０が複数形成され、前記金属プレート１２０に近接して配置されたパイプ１３１をさらに備える。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、パイプ１３１に形成された多数のノズル１３０から金属プレート１２０の表面にブラインを瞬間に噴射し、薄い氷を生成することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記金属プレート１２０には、前記スクレーパ１４１の回転方向に分割された複数の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定され、前記ノズル１３０は、前記複数の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、前記スクレーパ１４１によって氷が掻き取られた領域の金属プレート１２０にブラインを噴射するように制御される。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、金属プレート１２０には、分割された領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとにノズル１３０からブラインが噴射され、金属プレート１２０に生成された氷をスクレーパ１４１によって掻き取ることができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記スクレーパ１４１を前記回転軸に固定する棒状のブレード１４０を備え、
　前記ブレード１４０は、回転方向の面に前記スクレーパ１４１を備え、回転方向側と反対側の面に前記ノズル１３０を備えている。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、棒状のブレード１４０が前面にスクレーパ１４１を備え、後面にノズル１３０を備えることにより、ノズル１３０から噴射されたブラインが金属プレート１２０の表面で凍結し、氷が生成された状態で、その氷をスクレーパ１４１が掻き取るようにすることができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記ブレード１４０は、等間隔に複数配置されている。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、ブレード１４０が等間隔に複数配置されていることにより、均一なフレークアイスを製造することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　所定のクリアランスをもって前記スクレーパ１４１を前記金属プレート１２０に近接させるポジショナ１５０を備えている。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、スクレーパ１４１が金属プレート１２０の表面に所定のクリアランスを維持することで、生成される氷の厚さを均一にし、均一なフレークアイスを製造することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記金属プレート１２０は、外周面に溝部１２３を有する円盤状であり、
　前記ポジショナ１５０は、前記金属プレート１２０の溝部１２３と前記スクレーパ１４１の先端部とに架け渡される掛止具１５２である。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、掛止具１５２の一端部が金属プレート１２０の溝部１２３内で移動し、掛止具１５２の他端部に保持されたスクレーパ１４１が金属プレート１２０に対して所定のクリアランスをもって移動する。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記ポジショナ１５０は、前記スクレーパ１４１の先端部を保持し、かつ、前記金属プレート１２０上を摺動するブロック体１５１、又は前記金属プレート１２０上に固定され、前記スクレーパ１４１の先端部を遊嵌する溝部１５１ａを有するブロック体１５１である。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、ブロック体１５１がスペーサのようになってスクレーパ１４１が金属プレート１２０に対して所定のクリアランスを維持することができる。

　本発明が適用されるフレークアイス製造装置１０１において、
　前記スクレーパ１４１の移動軌跡に相対する前記金属プレート１２０の表面は、耐摩耗性の金属によってメッキされている。
　このフレークアイス製造装置１０１によれば、耐摩耗性の金属が金属プレート１２０の表面を保護し、金属プレート１２０の長寿命化を図ることができる。

　本発明に係るフレークアイスの製造方法は、
　冷却されている金属プレート１２０の表面に向けてブラインを噴射する工程と、
　前記金属プレート１２０の表面に付着したブラインを凍結させて氷を生成する工程と、
　前記金属プレート１２０に付着した氷を回転するスクレーパ１４１によって掻き取る工程と、
　含む。

　このフレークアイス製造方法によれば、容易に製造することができ、小型化されたフレークアイス製造装置によってフレークアイスを効率よく生成することができる。

１０１：フレークアイス製造装置、１１０：回転軸、１２０：金属プレート、１２１：冷媒流路、１３０：ノズル、１３１：パイプ、１４０：ワイパー、１４１：スクレーパ、１５０：ポジショナ、１５１ａ：溝部、Ａ：第１の領域、Ｂ：第２の領域、Ｃ：第３の領域、Ｄ：第４の領域
 
 

Claims (13)

1. 　回転軸と、
   　冷媒流路を内部に有する１枚又は複数枚の金属プレートと、
   　前記金属プレートの一方又は両方の表面に向けてブラインを噴射するノズルと、
   　前記回転軸に固定されて回転するスクレーパと、
   　を備え、
   　前記ノズルから前記金属プレートの表面に向けて噴射されたブラインが前記金属プレートの表面で凍結して生成された氷を回転する前記スクレーパによって掻き取ってフレークアイスを製造する、
   　フレークアイス製造装置。
2. 　前記金属プレートは、単位時間当たりの前記氷の生成量を示す製氷速度をＹとし、前記金属プレートの熱伝導率をｘ１としたときに、次式（１）が成り立つように設計されている、
   　請求項１に記載のフレークアイス製造装置。
   　Ｙ＝ｆ（ｘ１）　・・・（１）
3. 　前記金属プレートは、銅製又は銅合金製である、
   　請求項１又は２に記載のフレークアイス製造装置。
4. 　前記回転軸は、水平姿勢であり、前記金属プレートは、起立姿勢である、
   　請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
5. 　前記ノズルが複数形成され、前記金属プレートに近接して配置されたパイプをさらに備える、
   　請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
6. 　前記金属プレートには、前記スクレーパの回転方向に分割された複数の領域が設定され、前記ノズルは、前記複数の領域のうち、前記スクレーパによって氷が掻き取られた領域の金属プレートにブラインを噴射するように制御される、
   　請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
7. 　前記スクレーパを前記回転軸に固定する棒状のブレードを備え、
   　前記ブレードは、回転方向側の面に前記スクレーパを備え、回転方向側と反対側の面に前記ノズルを備えている、
   　請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
8. 　前記ブレードは、等間隔に複数配置されている、
   　請求項７に記載のフレークアイス製造装置。
9. 　所定のクリアランスをもって前記スクレーパを前記金属プレートに近接させるポジショナを備えている、
   　請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
10. 　前記金属プレートは、外周面に溝部を有する円盤状であり、
    　前記ポジショナは、前記金属プレートの溝部と前記スクレーパの先端部とに架け渡される掛止具である、
    　請求項９に記載のフレークアイス製造装置。
11. 　前記ポジショナは、前記スクレーパの先端部を保持し、かつ、前記金属プレート上を摺動するブロック体、又は前記金属プレート上に固定され、前記スクレーパの先端部を遊嵌する溝部を有するブロック体である、
    　請求項９に記載のフレークアイス製造装置。
12. 　前記スクレーパの移動軌跡に相対する前記金属プレートの表面は、耐摩耗性の金属によってメッキされている、
    　請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のフレークアイス製造装置。
13. 　冷却されている金属プレートの表面に向けてブラインを噴射する工程と、
    　前記金属プレートの表面に付着したブラインを凍結させて氷を生成する工程と、
    　前記金属プレートに付着した氷を回転するスクレーパによって掻き取る工程と、
    　を含む、
    　フレークアイス製造方法。
     
     

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