粉砕物の製造方法、冷凍粉砕装置および発電システム
【課題】 共通の装置を用いてより幅広い粒度の粉砕物を製造できるようにする。
【解決手段】 冷凍粉砕装置は、冷空気（冷凍媒体）を導入することにより玄米を冷凍する冷凍機２２と、冷凍機２２で冷凍された玄米を衝撃粉砕する粉砕機２４とを備える。同装置のコントローラ４０には、冷空気の温度と粒度との相関データが記憶されており、製品の要求粒度が入力されると、前記相関データに基づき冷空気の温度が特定され、冷凍機２２に導入される冷空気がその特定温度となるように冷空気の温度が調整される。
【解決手段】 冷凍粉砕装置は、冷空気（冷凍媒体）を導入することにより玄米を冷凍する冷凍機２２と、冷凍機２２で冷凍された玄米を衝撃粉砕する粉砕機２４とを備える。同装置のコントローラ４０には、冷空気の温度と粒度との相関データが記憶されており、製品の要求粒度が入力されると、前記相関データに基づき冷空気の温度が特定され、冷凍機２２に導入される冷空気がその特定温度となるように冷空気の温度が調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玄米等の穀物類を冷凍粉砕して粒状、あるいは粉状の粉砕物を製造する方法、冷凍粉砕装置、およびこの冷凍粉砕装置を有する発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物質の低温脆性を利用した粉砕技術が一般に知られている。例えば特許文献１には、原料物質を液体窒素に浸漬してその沸点温度（−196°Ｃ）まで冷却し、これを粉砕機に導入して回転駆動されるブレード（羽根車）により衝撃粉砕する装置が開示されており、現在でも、代表的な冷凍粉砕装置として広く利用されている。
【特許文献１】特公昭４７−３４５４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような冷凍粉砕の技術は、従来、プラスチック等、限られた工業材料の粉砕に適用されており、求められる製品粒度、すなわち粉砕された原料物質の粒度も限られた範囲のものであった。そのため、粉砕装置は、原料物質の性状と要求粒度とに応じて、液体窒素により−196°Ｃまで冷却した原料物質を特定粒度（要求粒度）に粉砕し得るように装置の仕様、例えば粉砕機のブレードの形状、大きさ、回転数等が一体一対応で設計されるのが一般的であり、共通の冷凍粉砕装置を使って製品粒度を幅広く変更するということは行われていなかった。
【０００４】
ところが、近年、冷凍粉砕技術の食品加工への応用が注目されており、これに伴い、共通の粉砕装置で幅広い製品粒度に対応することが求められるようになってきた。すなわち、同一原料を粉砕する場合でも用途に応じて異なる粒度が求められる場合があり、また、粉砕による栄養価の損失を低減するために原料の種類に応じて製品粒度を変えることが求められる場合もある。このような場合、粒度に応じた複数の仕様の粉砕装置を揃えることは不経済であり、従って、共通の粉砕装置で幅広い製品粒度にすることが必要となる。
【０００５】
この場合、従来装置において、ブレードの回転数を可変とすることにより製品粒度を変更することも考えられる。しかし、ブレードの回転数を可変とする場合でも、ブレードの形状や大きさ等により対応できる製品粒度にも自ずと限界があり十分とはいえない。また、製品粒度の微粉化を図るべく粉砕機を高速駆動する場合には消費電力が嵩むことにもなる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、原料物質を冷凍粉砕して粒状、あるいは粉状の粉砕物を製造する技術に関し、共通の装置を用いてより幅広い粒度の粉砕物を製造できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願出願人は、原料物質の冷凍温度と粉砕物の粒度にある程度相関関係が成り立つことに着目した。すなわち、本発明の粉砕物の製造方法は、冷凍媒体を使って原料物質を冷凍する冷凍工程と、この冷凍工程で冷凍された原料物質を粉砕機により衝撃粉砕する粉砕工程とを有し、かつ前記冷凍工程において、粉砕物の要求粒度が小さい程、前記冷凍工程における原料物質の冷凍温度を低くするようにしたものである（請求項１）。
【０００８】
このような方法によると、粉砕機の構造や運転条件を一定にした場合でも、原料物質を幅広い粒度に粉砕することが可能となる。
【０００９】
具体的な方法として、例えば前記冷凍媒体の温度と粉砕物の粒度との相関関係を予め求めておき、要求される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体の温度を制御することが考えられる（請求項２）。
【００１０】
この方法によると、要求される製品粒度が決まれば、冷凍媒体の温度を上記相関関係に基づいて対応する温度に制御することにより、原料物質を容易に所望の製品粒度に粉砕することが可能となる。
【００１１】
また、粉砕機として、回転駆動される羽根車により原料物質を衝撃粉砕するものを使用し、相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるようにしてもよい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、より粒度の細かい粉砕物を得ることが可能となる。すなわち、原料物質の冷凍温度（冷凍媒体の温度）を下げていくと極低温域では冷凍温度に拘わらず製品粒度が略一定となる平衡領域が存在し、粉砕できる製品の粒度にも限界が生じることとなるが、羽根車の回転数を上げることで粒度をさらに下げることが可能となり、より微粉化された粉砕物を得ることが可能となる。
【００１３】
なお、冷凍媒体としては窒素等の低温不活性ガスを用いることも可能であるが、これのガスに比べて低コストで、安全性が高いという点から、冷空気を用いるのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
この場合、空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷空気を生成するのが好ましい（請求項５）。この方法によれば、例えば近年注目されているＬＮＧの冷熱を冷凍粉砕装置において有効に活用することが可能となる。
【００１５】
一方、本発明に係る冷凍粉砕装置は、冷凍媒体を導入することにより原料物質を冷凍する冷凍機と、この冷凍機で冷凍された原料物質を衝撃粉砕する粉砕機とを備えた冷凍粉砕装置において、前記冷凍媒体の温度と前記粉砕機により粉砕された原料物質の粒度との相関関係を記憶する記憶手段と、要求される製品粒度に関する情報の入力に基づき、この情報と記憶手段に記憶されている前記相関関係とに基づいて前記冷凍機に導入される冷凍媒体の温度を制御する制御手段とを備えているものである（請求項６）。
【００１６】
この装置によると、例えば製品粒度に関する情報を入力すれば、冷凍媒体の温度が上記相関関係に基づいて対応する温度に自動制御され、所望の粒度を有する粉砕物（製品）を得ることがことが可能となる。そのため、冷凍粉砕装置において請求項１，２に係る製造方法の自動化を進めることが可能となる。
【００１７】
この装置において、前記粉砕機は、羽根車を回転駆動することにより原料物質を衝撃粉砕するものであって、前記制御手段は、前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるべく前記粉砕機を駆動制御するものであるのが好ましい（請求項７）。
【００１８】
この装置によると、冷凍粉砕装置において請求項３に係る製造方法の自動化を進めることが可能となり、製品粒度の自由度を高めることが可能となる。
【００１９】
また、上記装置においては、空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷凍媒体として冷空気を生成する熱交換器を有しているのが好ましい（請求項８）。
【００２０】
例えば窒素等の低温不活性ガスを冷凍媒体として用いることも可能であるが、上記のように冷空気を用いるようにすれば、不活性ガスを用いる場合に比べてランニングコストを抑えることが可能となり、また安全性を高めることが可能となる。
【００２１】
なお、この装置では、前記制御手段が、前記熱交換器に対する低温液化ガスの供給量を調整することにより前記冷凍媒体としての冷空気の温度を制御するように構成されているのが好ましい（請求項９）。
【００２２】
この装置によると、冷凍媒体（冷空気）の温度制御を簡単な構成で、かつ低コストで行うことが可能となる。
【００２３】
一方、本発明に係る発電システムは、請求項８又は９に記載の冷凍粉砕装置を有する発電システムであって、燃料ガスと圧縮空気との混合気を燃焼させてタービンを回転させることにより発電する発電機と、前記冷凍粉砕装置において原料物質の冷却に供された後の排冷空気を冷媒として前記混合気用の空気を圧縮前に冷却する冷却装置とが設けられ、
さらに前記低温液化ガスとして液化天然ガスが使用され、前記熱交換器において空気との熱交換により前記低温液化ガスが気化することにより生成されるガス状体が、前記燃料ガスとして発電機に供給されるように構成されているものである（請求項１０）。
【００２４】
この発電システムによると、上記のような冷凍粉砕装置において生成される排冷空気およびガス状体を有効活用して発電を行うことが可能となる。
【００２５】
なお、この発電システムにおいて、前記冷却装置は、前記排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却するものであって、さらに、冷却装置から導出される前記排冷空気を所定の室内に導入する導入通路と、この導入通路に設けられ、前記室内への導入前に排冷空気に水を噴霧する噴霧装置と、前記室内から排冷空気を導出する導出通路とを備えているのが好ましい（請求項１１）。
【００２６】
この発電システムによると、さらに排冷空気を用いて室内の空調（冷房）を行うことが可能となる。すなわち、冷凍粉砕装置から排出され、さらに発電システムにおいて混合気用の空気の冷却に用いられた排冷空気は、ある程度温度が高く（例えば１６°Ｃ前後）、かつ非常に乾燥している。そのため、上記のように、排冷空気に水を噴霧しつつ室内に導入し得るように構成すると、この噴霧された水が室内で積極的に蒸発して気化熱を奪うこととなり、その結果、室内を冷却（冷房）することが可能となる。
【００２７】
なお、請求項１１の記載において、冷却装置は、「排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却する」とあるが、この「熱交換」は、両空気を直接熱交換する場合以外に、水等を媒介して間接的に熱交換する場合も含む意味である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る粉砕物の製造方法および冷凍粉砕装置によると、原料物質の冷凍温度を変更することにより粒度の異なる粉砕物（製品）を得るようにしたので、粉砕機の構造や運転条件を一定にした場合でも、原料物質を幅広い粒度に粉砕することが可能となる。従って、低コストで幅広い粒度の粉砕物（製品）を得ることができるようになる。特に、冷凍媒体として冷空気を用いることで、ランニングコストを抑えることが可能となり、また安全性を高めることができる。この場合、空気と低温液化ガスとの熱交換により冷空気を生成することで、ＬＮＧ等の冷熱を有効活用することができるという効果がある。
【００２９】
また、本発明の発電システムによると、冷凍粉砕装置において生成される排冷空気およびガス状体を有効活用して発電や空調を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る冷凍粉砕装置（本発明に係る粉砕物の製造方法が実施される冷凍粉砕装置）を回路図で示している。同図に示す冷凍粉砕装置は、玄米を原料物質とし、これを冷凍粉砕することにより玄米紛を製造するものである。
【００３２】
同図に示すように、冷凍粉砕装置は、大気中から取込んだ空気（Ａｉｒ）を所定温度まで冷却することにより冷凍媒体である冷空気を生成して装置本体２０に供給する冷媒供給ライン１０を有しており、このライン１０には、その上流側から順に吸着塔１１、熱交換器１２および温度センサ１４等が設けられている。
【００３３】
吸着塔１１には、アルミナゲルやゼオライト等の吸着剤が充填されている。一方、熱交換器１２には、図外の液体窒素（ＬＮ2）供給源から導出される供給ライン１６が接続されている。従って、空気（Ａｉｒ）は、吸着塔１１において水分や炭酸ガスが吸着、除去された後、液体窒素との熱交換により所定の温度、例えば当実施形態では−３５°Ｃ〜−１４０°Ｃまで冷却されてから装置本体２０に導入されるようになっている。
【００３４】
装置本体２０は、冷凍機２２、供給機２４および粉砕機２６等を備えている。
【００３５】
冷凍機２２は、供給口２２ａから投入される原料玄米を脆性粉砕可能な状態まで冷凍するものである。この冷凍機２２には前記冷媒供給ライン１０が接続されており、液体窒素との熱交換により生成された前記冷空気により玄米を冷凍するようになっている。
【００３６】
供給機２４は、冷凍機２２で冷凍された玄米を粉砕機２６に対して定量供給する装置である。この供給機２４には、前記冷媒供給ライン１０からの分岐ライン１１ａが接続されており、冷凍機２２と同様に冷空気が導入されるように構成されている。これにより玄米の昇温を抑えてその冷凍状態を維持するようになっている。
【００３７】
粉砕機２６は、供給機２４により供給されてくる冷凍玄米を粉砕するもので、モータ２８により回転駆動されるブレード２７により玄米を衝撃粉砕するようになっている。
【００３８】
装置本体２０の粉砕機２６には、導出ライン３２を介して分離器３０が接続されている。分離器３０は、玄米粉と冷空気とを分離するものでいわゆるサイクロンからなり、その下部には、分離された玄米粉の収集ボックス３０ａが設けられている。一方、分離器３０の上部出口管３０ｂには、分離された冷空気導出用のガスライン３６が接続されている。
【００３９】
なお、同図中の符合３４は、冷凍機２２に接続されたガスラインであり、冷凍機２２において玄米の冷凍に用いられた冷空気（排冷空気）が、このガスライン３４を通じて排出されるようになっている。
【００４０】
上記の構成において、原料となる玄米は、まず冷凍機２２に投入されてここで冷空気により冷凍される。そして、供給機２４により一定量ずつ粉砕機２６に供給され、ここで、回転駆動されるブレード２７により衝撃粉砕されることにより粉状化された後、冷空気をキャリアガスとして導出ライン３２を通じて分離器３０に導入され、冷空気と玄米粉に分離される。こうして分離された玄米粉は分離器３０の収集ボックス３０ａ内に収容され、一方、冷空気はガスライン３６を通じて大気中に放出されることとなる。
【００４１】
ところで、上記の冷凍粉砕装置は、詳しく図示していないが、マイクロコンピュータを構成要素とするコントローラ４０を有しており、一連の冷凍粉砕動作がこのコントローラ４０により統括的に制御されるようになっている。
【００４２】
特に、この装置では図外の入力装置を操作することによりオペレータが製品の粒度（粒径）を、例えば略２０μｍ〜６０μｍの範囲内で任意に指定できるように構成されており、前記コントローラ４０は、この指定された粒度の玄米粉が得られるように冷凍機２２による玄米の冷凍温度および粉砕機２６のブレード回転速度を制御するようになっている。
【００４３】
すなわち、粉砕機２６のブレード回転速度が一定であれば、製品の粒度は玄米の冷凍温度が低い程、微粉化される傾向があり、前記コントローラ４０の図外の記憶装置には、図２に示すような、粉砕機２６のブレード２７を一定回転速度（６０００ｒｐｍ）で駆動した際の冷空気の温度（冷凍媒体の温度）と製品粒度との相関データが記憶されている。そして、製品粒度が指定されると、その指定値と相関データとに基づいて冷空気の温度が特定され、冷凍機２２に導入される冷空気の温度がその特定温度と等しくなるように、前記温度センサ１４の検出値に基づいて冷空気の温度がフィードバック制御されるようになっている。具体的には、例えば指定粒度が３５μｍの場合には、粉砕機２６のブレード２７が上記速度で駆動された上で、冷空気の温度が−９０°Ｃとなるように温度センサ１４の検出値に基づいて冷媒供給ライン１６に設けられた電磁バルブ１８が開度調整される。
【００４４】
但し、指定粒度が３０μｍよりも小さい場合には、上記相関データ（図２の実線）に示すように、冷空気の温度を下げるだけでは指定粒度の玄米粉を得ることができないため、この場合には、さらにその粒度に応じて粉砕機２６におけるブレード２７の回転速度が調整される。すなわち、原料玄米の冷凍温度（冷空気の温度）を下げていくと極低温域には冷凍温度に拘わらず製品粒度が略一定となる平衡領域が存在し、具体的には、図２に示すように、−１１０°Ｃ以下の領域では、玄米の冷凍温度を下げても玄米の粒度は略３０μｍが限界となる。しかし、このような平衡領域でもブレード２７の回転数を上げてより高い衝突エネルギーを与えることで玄米をさらに微粉化することが可能となる。
【００４５】
そこで、前記記憶装置には、冷空気の温度が−１１０°Ｃ以下の領域については、さらに同図の一点鎖線および破線に示すように、ブレード２７を８０００ｒｐｍ、９０００ｒｐｍでそれぞれ駆動した際の冷空気の温度と製品粒度との相関データがさらに記憶されており、指定（要求）粒度が３０μｍよりも小さい場合には、冷空気の温度制御に加えてさらに粉砕機２６（モータ２８）の駆動が制御される。例えば指定粒度が２０μｍと指定された場合には、冷空気の温度が−１１０°Ｃ以下になるように電磁バルブ１８の開度が制御された上で、ブレード２７の回転速度が９０００ｒｐｍとなるようにモータ２８の駆動が制御されるようになっている。
【００４６】
以上のような冷凍粉砕装置によると、製品（玄米）の粒度を変更することができるので、共通の装置を使って、用途に応じた粒度の異なる玄米粉を良好に製造することができる。特に、この装置では、物質の冷凍温度と粉砕物の粒度にある程度相関関係が成り立つことに着目し、玄米の冷凍温度を変更することによって製品粒度を変更するようにしているので、製品の粒度を比較的幅広い範囲で変更することができるという利点がある。例えば、玄米の冷凍温度を一定とし、粉砕機におけるブレードの回転速度を変更することにより粒度を変更することも考えられるが、この場合には、ブレードの回転数を変えてもブレードの形状や大きさ等、構造的な制約から粉砕可能な粒度範囲も制限され、広範囲で製品粒度を変更することは難しい。これに対して上記の実施形態のように玄米の冷凍温度を変更する方法によると、そのような構造的な制約を受けることがなく、ブレードの回転速度のみを調整する場合に比べると粉砕できる粒度の自由度が高くなる。従って、玄米をその用途に応じた最適なサイズ（粒度）に粉砕することができるという利点がある。
【００４７】
しかも、この装置では上記のように特定の条件の下、具体的には、玄米の冷凍温度を下げても粒度が殆ど変化しない極低温の平衡領域では、粉砕機２６におけるブレード２７の回転速度調整を併用する（ブレード２７の回転速度を上げる）ことにより、冷凍温度を下げるだけでは対応できない製品粒度まで玄米を粉砕し得るようにしているので、この点においても、製品の粒度を幅広い範囲で変更することができるという利点がある。
【００４８】
さらに、この装置では、玄米の冷凍媒体として冷空気を用いるようにしているので、ランニングコストを抑えることができ、また、装置の安全性を高めることができるという利点もある。すなわち、冷凍媒体等として窒素等の低温不活性ガスを用いることも可能であるが、この場合には、冷媒そのもの費用が嵩み経済的でなく、また、漏洩した場合に酸欠等の危険を伴うことが考えられる。これに対して冷空気によれば原料空気を大気中から直接取得することが可能であるため比較的安価であり、また、漏洩した場合の危険性もない。
【００４９】
なお、上記のような冷凍粉砕装置により粉砕された製品（玄米粉）は、その栄養価も好適に確保することが可能である。図３は、玄米を、冷凍温度−１１０°Ｃ、ブレード回転速度６０００ｒｐｍの条件で粉砕した場合の１００グラム当たりの栄養価を粉砕前後で比較したものであるが、殆どの栄養価（鉄を除く）が粉砕後も９０％以上の栄養価を保っており、良好に栄養価が確保されていることが考察できる。なお、図中の「滅菌後粉」とは、滅菌処理、すなわち大腸菌数が陰性となり、一般性菌数が１０００個／ｇ未満となるように処理を施した玄米粉であって、具体的には、玄米粉を８５°Ｃの温度に９０分以上晒した後の玄米粉である。
【００５０】
ところで、以上説明した冷凍粉砕装置（粉砕物の製造方法）は、本発明の好ましい実施の形態であって、その具体的な装置や方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５１】
例えば、上記の実施形態では、相関データとして、冷凍機２２に供給する冷空気（冷凍媒体）の温度と製品粒度との相関関係を記憶しておき、製品粒度を変更する際には、冷凍機２２に導入される冷空気の温度が相関データに基づいて特定される温度と等しくなるように、熱交換器１２における液体窒素の流量を調整するようにしているが、これ以外に、例えば冷凍機２２内部の温度と製品粒度との相関関係を記憶しておき、製品粒度を変更する際には、冷凍機２２内部の温度を検出しながら、その温度が相関データにより特定される温度と等しくなるように冷凍機２２に対する冷空気の導入量や導入時間を調整するようにしてもよい。要は、玄米の冷凍温度又は同温度に比例するパラメータと玄米粉（粉砕物）の粒度との相関関係（相関データ）を予め求めておき、要求（指定）される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体又はパラメータの温度を制御するようにすればよい。
【００５２】
また、この実施形態では、相関データとして、図２に示すように、粉砕機２６（ブレード２７）を６０００ｒｐｍで駆動したときの冷凍温度と製品粒度との関係と、粉砕機２６を８０００ｒｐｍおよび９０００ｒｐｍで駆動したときの冷凍温度（−１１０°Ｃ以下）と製品粒度との関係をそれぞれ記憶させているが、これは相関データの一例であってブレード２７の回転数等、具体的な数値はこれに限られるものではない。要は、具体的な相関データに基づき、冷空気の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域で、要求粒度に応じてブレード２７の回転数を上げるようにすればよい。
【００５３】
また、この実施形態では、玄米を粉砕して玄米粉を生成する場合を例に本発明について説明したが、勿論、これ以外の食品を粉砕する場合にも本発明は適用可能である。この場合、例えば冷凍粉砕装置に、複数の食品に対応する上記のような相関データを予め記憶させておくようにすれば、複数種の食品の粉砕加工についてその粒度の自由度を高めることが可能となり、装置の機能性を高めることができる。
【００５４】
また、実施形態では、原料空気と液体窒素とを熱交換させることにより冷凍媒体である冷空気を生成させているが、例えば原料空気を低温液化ガス、例えばＬＮＧと熱交換させることによって冷空気を生成させるようにしてもよい。このようにすれば、近年注目されているＬＮＧの冷熱を冷凍粉砕装置において有効に活用することが可能となる。なお、この場合には、原料空気との熱交換によりＬＮＧを気化させることによりＮＧ（ガス状体）を生成することが可能となるため、このＮＧと、ガスライン３４（３６）を通じて排出される冷排空気を利用して図４に示すような発電システムを構成するができる。以下、このシステムについて説明する。
【００５５】
同図において６２は発電機であり、この発電機６２には、冷媒供給ライン１６の下流側の端部が接続されている。これにより熱交換器１２で熱交換に供されて気化したＬＮＧ、つまりＮＧが発電機６２に導入されるようになっている。
【００５６】
また、発電機６２とは別に、混合気用の空気を冷却するための冷却回路５０（冷却装置）が設けられている。この冷却回路５０は、冷却水を循環させるループライン５１と、冷却水を圧送するポンプ５２と、前記ループライン５１に設けられる２つの熱交換器５４，５６とを備えており、同図中に破線矢印で示すように、冷却水をポンプ５２→熱交換器５４→熱交換器５６→ポンプ５２の順に循環させるようになっている。また、これら熱交換器５４，５６のうち冷却水の循環方向における上流側の熱交換器５４に前記ガスライン３４が接続され、さらに下流側の熱交換器５６には、原料空気の供給源から導出されて前記発電機６２に至る原料空気の供給ライン６０が接続されている。従って、ポンプ５２から吐出された冷却水は、最初の熱交換器５４において冷空気との熱交換により冷却され、次ぎの熱交換器５６において原料空気との熱交換により当該原料空気を冷却することとなる。
【００５７】
このような発電システムによると、冷凍粉砕装置の冷空気の生成に利用されたＬＮＧは、燃料ガス（ＮＧ）として発電機６２に導入され、一方、原料空気は、熱交換器５６を経由することにより冷却された後、図外の圧縮機により圧縮されてから発電機６２に導入される。そして、燃料ガスと圧縮空気との混合気が燃焼されることによりタービンが回転し、これにより発電機６２において発電が行われることとなる。
【００５８】
この発電システムによると、上記のような冷凍粉砕装置において生成される排冷空気、および冷凍媒体（冷空気）の生成に伴い生成されるＮＧを有効に活用して発電を行うことができるため、合理的な発電システムを構築できるという利点がある。なお、排冷空気として、同図中に括弧書きで示すように装置本体２０（分離器３０）からガスライン３６を通じて排出される排冷空気を用いるようにしてもよい。
【００５９】
なお、原料空気を低温液化ガス（ＬＮＧ等）と熱交換させることにより冷凍媒体である冷空気を生成する手段として、例えば図５に示すような構成を採用することもできる。
【００６０】
すなわち、この図の例では、冷媒供給ライン１０には圧縮機６３が設けられている。また、冷媒供給ライン１０は、圧縮機６３の下流側で主ライン１０ａとバイパスライン１０ｂとに分岐されており、主ライン１０ａに前記熱交換器１２および膨張タービン６４が設けられ、この熱交換器１２にＬＮＧの供給ライン１６が接続され、主ライン１０ａを通る空気とＬＮＧとを直接熱交換させるように構成されている。
【００６１】
主ライン１０ａには、さらに膨張タービン６４をバイパスするバイパスライン１０ｃが設けられ、パイパスライン１０ｂ，１０ｃにバルブ１３，１５が介設されている。
【００６２】
また、主ライン１０ａにおける膨張タービン６４の下流側であって、かつバイパスライン１０ｃの下流側の部分には冷空気の温度を検出する温度センサ６６が設けられている。
【００６３】
このような構成において、まず大気中から取り込まれた空気（Ａｉｒ）は、圧縮機６３により所定の圧力まで加圧されて熱交換器１２に導入され、ここでＬＮＧとの熱交換により冷却される。そして、熱交換器１２を経た空気は、次に膨張タービン６４に導入され、ここで該タービン６４を回転させることにより膨張仕事をしてさらに温度を下げ、最終的な冷空気として装置本体２０（冷凍機２２）へと供給される。そして、この際、温度センサ６６による検出温度に基づきバルブ１３，１５の開度が操作され、熱交換器１２等をバイパスするバイパスライン１０ｂ，１０ｃの流量が調整されることにより、装置本体２０に供給される冷空気の温度が調整されるようになっている。
【００６４】
このような構成によると、例えば、大気中から取り込んだ空気を圧縮機６３により加圧してから熱交換器１２および膨張タービン６４を通せば、最終的に空気の液化温度である−185°C前後の冷空気を生成することができ、また、バイパスライン１０ｂ，１０ｃにおける空気流量を調整することで冷空気の温度を幅広く調整することが可能になる。そのため、冷空気の温度の制御性が良く、所望の粒度に対応する温度の冷空気をより適切に装置本体２０に供給することが可能になるという利点がある。
【００６５】
なお、図４に示す発電システムにおいては、原料空気の冷却に用いられた排冷空気を室内に導入することにより冷凍粉砕装置（装置本体２０等）からの排冷却空気をさらに空調用に用いるようにしてもよい。具体的には、図６に示すようにガスライン３４（導入通路）を部屋７０に接続することにより熱交換器５４で熱交換に供された排冷空気を部屋７０に導入しつつ排気ライン７２（導出通路）を通じて大気中に放出するように構成する。また、ガスライン３４のうち部屋７０の直前に噴霧装置７１を介設し、部屋７０への導入前の排冷空気に対して水を噴霧するように構成する。
【００６６】
つまり、冷凍粉砕装置で冷凍媒体として使用される冷空気は、上述したように吸着塔１１を経由することにより水分等が除去されてから冷凍機２２等に導入されるため、熱交換器５４を経て取出される排冷空気は、例えば１６°Ｃ前後の非常に乾燥した空気である。そのため、この排冷空気に水を噴霧しながら部屋７０に導入すると、噴霧された水が室内で気化熱を奪いつつ積極的に蒸発して部屋外に導出される結果、効果的に室内が冷却（冷房）されることとなる（図７参照；同図は部屋７０への冷排空気の導入時間と室温および湿度の変化を示している）。従って、このような構成によると、冷凍粉砕装置から排出される排冷空気をさらに空調用として有効に活用することができるという利点がある。
【００６７】
なお、この構成では、部屋７０への冷排空気の導入に際して水を噴霧しているが、このように水の噴霧を行うことで室内湿度を良好に保つことができるという利点がある。すなわち、上記のように排冷空気を用いて冷房を行う場合、水を噴霧することなく冷排空気のみを部屋７０内に導入することによっても冷房効果を得ることは可能であるが、この際には室内の水分の蒸発を伴うため室内が過剰な乾燥状態となる。これに対して上記のように水の噴霧を行えば、その噴霧量を適切に保つことにより冷却効果を得る一方で、室内湿度を適切に保つことが可能であり、従って、室内を快適な状態に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る冷凍粉砕装置（本発明に係る粉砕物の製造方法が実施される冷凍粉砕装置）を示す回路図である。
【図２】コントローラに記憶される相関データの一例を示す図である。
【図３】玄米と玄米粉の栄養価を示す表である。
【図４】本発明に係る発電システムを示す回路図である。
【図５】冷凍媒体である冷空気を生成するための構成の一例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る発電システムの別の例を示す回路図である。
【図７】部屋への冷排空気の導入時間と室温および湿度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 冷媒供給ライン
１２ 熱交換器
１４ 温度センサ
２０ 装置本体
２２ 冷凍機
２４ 供給機
２６ 粉砕機
２７ ブレード
３０ 分離器
４０ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玄米等の穀物類を冷凍粉砕して粒状、あるいは粉状の粉砕物を製造する方法、冷凍粉砕装置、およびこの冷凍粉砕装置を有する発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物質の低温脆性を利用した粉砕技術が一般に知られている。例えば特許文献１には、原料物質を液体窒素に浸漬してその沸点温度（−196°Ｃ）まで冷却し、これを粉砕機に導入して回転駆動されるブレード（羽根車）により衝撃粉砕する装置が開示されており、現在でも、代表的な冷凍粉砕装置として広く利用されている。
【特許文献１】特公昭４７−３４５４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような冷凍粉砕の技術は、従来、プラスチック等、限られた工業材料の粉砕に適用されており、求められる製品粒度、すなわち粉砕された原料物質の粒度も限られた範囲のものであった。そのため、粉砕装置は、原料物質の性状と要求粒度とに応じて、液体窒素により−196°Ｃまで冷却した原料物質を特定粒度（要求粒度）に粉砕し得るように装置の仕様、例えば粉砕機のブレードの形状、大きさ、回転数等が一体一対応で設計されるのが一般的であり、共通の冷凍粉砕装置を使って製品粒度を幅広く変更するということは行われていなかった。
【０００４】
ところが、近年、冷凍粉砕技術の食品加工への応用が注目されており、これに伴い、共通の粉砕装置で幅広い製品粒度に対応することが求められるようになってきた。すなわち、同一原料を粉砕する場合でも用途に応じて異なる粒度が求められる場合があり、また、粉砕による栄養価の損失を低減するために原料の種類に応じて製品粒度を変えることが求められる場合もある。このような場合、粒度に応じた複数の仕様の粉砕装置を揃えることは不経済であり、従って、共通の粉砕装置で幅広い製品粒度にすることが必要となる。
【０００５】
この場合、従来装置において、ブレードの回転数を可変とすることにより製品粒度を変更することも考えられる。しかし、ブレードの回転数を可変とする場合でも、ブレードの形状や大きさ等により対応できる製品粒度にも自ずと限界があり十分とはいえない。また、製品粒度の微粉化を図るべく粉砕機を高速駆動する場合には消費電力が嵩むことにもなる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、原料物質を冷凍粉砕して粒状、あるいは粉状の粉砕物を製造する技術に関し、共通の装置を用いてより幅広い粒度の粉砕物を製造できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願出願人は、原料物質の冷凍温度と粉砕物の粒度にある程度相関関係が成り立つことに着目した。すなわち、本発明の粉砕物の製造方法は、冷凍媒体を使って原料物質を冷凍する冷凍工程と、この冷凍工程で冷凍された原料物質を粉砕機により衝撃粉砕する粉砕工程とを有し、かつ前記冷凍工程において、粉砕物の要求粒度が小さい程、前記冷凍工程における原料物質の冷凍温度を低くするようにしたものである（請求項１）。
【０００８】
このような方法によると、粉砕機の構造や運転条件を一定にした場合でも、原料物質を幅広い粒度に粉砕することが可能となる。
【０００９】
具体的な方法として、例えば前記冷凍媒体の温度と粉砕物の粒度との相関関係を予め求めておき、要求される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体の温度を制御することが考えられる（請求項２）。
【００１０】
この方法によると、要求される製品粒度が決まれば、冷凍媒体の温度を上記相関関係に基づいて対応する温度に制御することにより、原料物質を容易に所望の製品粒度に粉砕することが可能となる。
【００１１】
また、粉砕機として、回転駆動される羽根車により原料物質を衝撃粉砕するものを使用し、相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるようにしてもよい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、より粒度の細かい粉砕物を得ることが可能となる。すなわち、原料物質の冷凍温度（冷凍媒体の温度）を下げていくと極低温域では冷凍温度に拘わらず製品粒度が略一定となる平衡領域が存在し、粉砕できる製品の粒度にも限界が生じることとなるが、羽根車の回転数を上げることで粒度をさらに下げることが可能となり、より微粉化された粉砕物を得ることが可能となる。
【００１３】
なお、冷凍媒体としては窒素等の低温不活性ガスを用いることも可能であるが、これのガスに比べて低コストで、安全性が高いという点から、冷空気を用いるのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
この場合、空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷空気を生成するのが好ましい（請求項５）。この方法によれば、例えば近年注目されているＬＮＧの冷熱を冷凍粉砕装置において有効に活用することが可能となる。
【００１５】
一方、本発明に係る冷凍粉砕装置は、冷凍媒体を導入することにより原料物質を冷凍する冷凍機と、この冷凍機で冷凍された原料物質を衝撃粉砕する粉砕機とを備えた冷凍粉砕装置において、前記冷凍媒体の温度と前記粉砕機により粉砕された原料物質の粒度との相関関係を記憶する記憶手段と、要求される製品粒度に関する情報の入力に基づき、この情報と記憶手段に記憶されている前記相関関係とに基づいて前記冷凍機に導入される冷凍媒体の温度を制御する制御手段とを備えているものである（請求項６）。
【００１６】
この装置によると、例えば製品粒度に関する情報を入力すれば、冷凍媒体の温度が上記相関関係に基づいて対応する温度に自動制御され、所望の粒度を有する粉砕物（製品）を得ることがことが可能となる。そのため、冷凍粉砕装置において請求項１，２に係る製造方法の自動化を進めることが可能となる。
【００１７】
この装置において、前記粉砕機は、羽根車を回転駆動することにより原料物質を衝撃粉砕するものであって、前記制御手段は、前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるべく前記粉砕機を駆動制御するものであるのが好ましい（請求項７）。
【００１８】
この装置によると、冷凍粉砕装置において請求項３に係る製造方法の自動化を進めることが可能となり、製品粒度の自由度を高めることが可能となる。
【００１９】
また、上記装置においては、空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷凍媒体として冷空気を生成する熱交換器を有しているのが好ましい（請求項８）。
【００２０】
例えば窒素等の低温不活性ガスを冷凍媒体として用いることも可能であるが、上記のように冷空気を用いるようにすれば、不活性ガスを用いる場合に比べてランニングコストを抑えることが可能となり、また安全性を高めることが可能となる。
【００２１】
なお、この装置では、前記制御手段が、前記熱交換器に対する低温液化ガスの供給量を調整することにより前記冷凍媒体としての冷空気の温度を制御するように構成されているのが好ましい（請求項９）。
【００２２】
この装置によると、冷凍媒体（冷空気）の温度制御を簡単な構成で、かつ低コストで行うことが可能となる。
【００２３】
一方、本発明に係る発電システムは、請求項８又は９に記載の冷凍粉砕装置を有する発電システムであって、燃料ガスと圧縮空気との混合気を燃焼させてタービンを回転させることにより発電する発電機と、前記冷凍粉砕装置において原料物質の冷却に供された後の排冷空気を冷媒として前記混合気用の空気を圧縮前に冷却する冷却装置とが設けられ、
さらに前記低温液化ガスとして液化天然ガスが使用され、前記熱交換器において空気との熱交換により前記低温液化ガスが気化することにより生成されるガス状体が、前記燃料ガスとして発電機に供給されるように構成されているものである（請求項１０）。
【００２４】
この発電システムによると、上記のような冷凍粉砕装置において生成される排冷空気およびガス状体を有効活用して発電を行うことが可能となる。
【００２５】
なお、この発電システムにおいて、前記冷却装置は、前記排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却するものであって、さらに、冷却装置から導出される前記排冷空気を所定の室内に導入する導入通路と、この導入通路に設けられ、前記室内への導入前に排冷空気に水を噴霧する噴霧装置と、前記室内から排冷空気を導出する導出通路とを備えているのが好ましい（請求項１１）。
【００２６】
この発電システムによると、さらに排冷空気を用いて室内の空調（冷房）を行うことが可能となる。すなわち、冷凍粉砕装置から排出され、さらに発電システムにおいて混合気用の空気の冷却に用いられた排冷空気は、ある程度温度が高く（例えば１６°Ｃ前後）、かつ非常に乾燥している。そのため、上記のように、排冷空気に水を噴霧しつつ室内に導入し得るように構成すると、この噴霧された水が室内で積極的に蒸発して気化熱を奪うこととなり、その結果、室内を冷却（冷房）することが可能となる。
【００２７】
なお、請求項１１の記載において、冷却装置は、「排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却する」とあるが、この「熱交換」は、両空気を直接熱交換する場合以外に、水等を媒介して間接的に熱交換する場合も含む意味である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る粉砕物の製造方法および冷凍粉砕装置によると、原料物質の冷凍温度を変更することにより粒度の異なる粉砕物（製品）を得るようにしたので、粉砕機の構造や運転条件を一定にした場合でも、原料物質を幅広い粒度に粉砕することが可能となる。従って、低コストで幅広い粒度の粉砕物（製品）を得ることができるようになる。特に、冷凍媒体として冷空気を用いることで、ランニングコストを抑えることが可能となり、また安全性を高めることができる。この場合、空気と低温液化ガスとの熱交換により冷空気を生成することで、ＬＮＧ等の冷熱を有効活用することができるという効果がある。
【００２９】
また、本発明の発電システムによると、冷凍粉砕装置において生成される排冷空気およびガス状体を有効活用して発電や空調を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る冷凍粉砕装置（本発明に係る粉砕物の製造方法が実施される冷凍粉砕装置）を回路図で示している。同図に示す冷凍粉砕装置は、玄米を原料物質とし、これを冷凍粉砕することにより玄米紛を製造するものである。
【００３２】
同図に示すように、冷凍粉砕装置は、大気中から取込んだ空気（Ａｉｒ）を所定温度まで冷却することにより冷凍媒体である冷空気を生成して装置本体２０に供給する冷媒供給ライン１０を有しており、このライン１０には、その上流側から順に吸着塔１１、熱交換器１２および温度センサ１４等が設けられている。
【００３３】
吸着塔１１には、アルミナゲルやゼオライト等の吸着剤が充填されている。一方、熱交換器１２には、図外の液体窒素（ＬＮ2）供給源から導出される供給ライン１６が接続されている。従って、空気（Ａｉｒ）は、吸着塔１１において水分や炭酸ガスが吸着、除去された後、液体窒素との熱交換により所定の温度、例えば当実施形態では−３５°Ｃ〜−１４０°Ｃまで冷却されてから装置本体２０に導入されるようになっている。
【００３４】
装置本体２０は、冷凍機２２、供給機２４および粉砕機２６等を備えている。
【００３５】
冷凍機２２は、供給口２２ａから投入される原料玄米を脆性粉砕可能な状態まで冷凍するものである。この冷凍機２２には前記冷媒供給ライン１０が接続されており、液体窒素との熱交換により生成された前記冷空気により玄米を冷凍するようになっている。
【００３６】
供給機２４は、冷凍機２２で冷凍された玄米を粉砕機２６に対して定量供給する装置である。この供給機２４には、前記冷媒供給ライン１０からの分岐ライン１１ａが接続されており、冷凍機２２と同様に冷空気が導入されるように構成されている。これにより玄米の昇温を抑えてその冷凍状態を維持するようになっている。
【００３７】
粉砕機２６は、供給機２４により供給されてくる冷凍玄米を粉砕するもので、モータ２８により回転駆動されるブレード２７により玄米を衝撃粉砕するようになっている。
【００３８】
装置本体２０の粉砕機２６には、導出ライン３２を介して分離器３０が接続されている。分離器３０は、玄米粉と冷空気とを分離するものでいわゆるサイクロンからなり、その下部には、分離された玄米粉の収集ボックス３０ａが設けられている。一方、分離器３０の上部出口管３０ｂには、分離された冷空気導出用のガスライン３６が接続されている。
【００３９】
なお、同図中の符合３４は、冷凍機２２に接続されたガスラインであり、冷凍機２２において玄米の冷凍に用いられた冷空気（排冷空気）が、このガスライン３４を通じて排出されるようになっている。
【００４０】
上記の構成において、原料となる玄米は、まず冷凍機２２に投入されてここで冷空気により冷凍される。そして、供給機２４により一定量ずつ粉砕機２６に供給され、ここで、回転駆動されるブレード２７により衝撃粉砕されることにより粉状化された後、冷空気をキャリアガスとして導出ライン３２を通じて分離器３０に導入され、冷空気と玄米粉に分離される。こうして分離された玄米粉は分離器３０の収集ボックス３０ａ内に収容され、一方、冷空気はガスライン３６を通じて大気中に放出されることとなる。
【００４１】
ところで、上記の冷凍粉砕装置は、詳しく図示していないが、マイクロコンピュータを構成要素とするコントローラ４０を有しており、一連の冷凍粉砕動作がこのコントローラ４０により統括的に制御されるようになっている。
【００４２】
特に、この装置では図外の入力装置を操作することによりオペレータが製品の粒度（粒径）を、例えば略２０μｍ〜６０μｍの範囲内で任意に指定できるように構成されており、前記コントローラ４０は、この指定された粒度の玄米粉が得られるように冷凍機２２による玄米の冷凍温度および粉砕機２６のブレード回転速度を制御するようになっている。
【００４３】
すなわち、粉砕機２６のブレード回転速度が一定であれば、製品の粒度は玄米の冷凍温度が低い程、微粉化される傾向があり、前記コントローラ４０の図外の記憶装置には、図２に示すような、粉砕機２６のブレード２７を一定回転速度（６０００ｒｐｍ）で駆動した際の冷空気の温度（冷凍媒体の温度）と製品粒度との相関データが記憶されている。そして、製品粒度が指定されると、その指定値と相関データとに基づいて冷空気の温度が特定され、冷凍機２２に導入される冷空気の温度がその特定温度と等しくなるように、前記温度センサ１４の検出値に基づいて冷空気の温度がフィードバック制御されるようになっている。具体的には、例えば指定粒度が３５μｍの場合には、粉砕機２６のブレード２７が上記速度で駆動された上で、冷空気の温度が−９０°Ｃとなるように温度センサ１４の検出値に基づいて冷媒供給ライン１６に設けられた電磁バルブ１８が開度調整される。
【００４４】
但し、指定粒度が３０μｍよりも小さい場合には、上記相関データ（図２の実線）に示すように、冷空気の温度を下げるだけでは指定粒度の玄米粉を得ることができないため、この場合には、さらにその粒度に応じて粉砕機２６におけるブレード２７の回転速度が調整される。すなわち、原料玄米の冷凍温度（冷空気の温度）を下げていくと極低温域には冷凍温度に拘わらず製品粒度が略一定となる平衡領域が存在し、具体的には、図２に示すように、−１１０°Ｃ以下の領域では、玄米の冷凍温度を下げても玄米の粒度は略３０μｍが限界となる。しかし、このような平衡領域でもブレード２７の回転数を上げてより高い衝突エネルギーを与えることで玄米をさらに微粉化することが可能となる。
【００４５】
そこで、前記記憶装置には、冷空気の温度が−１１０°Ｃ以下の領域については、さらに同図の一点鎖線および破線に示すように、ブレード２７を８０００ｒｐｍ、９０００ｒｐｍでそれぞれ駆動した際の冷空気の温度と製品粒度との相関データがさらに記憶されており、指定（要求）粒度が３０μｍよりも小さい場合には、冷空気の温度制御に加えてさらに粉砕機２６（モータ２８）の駆動が制御される。例えば指定粒度が２０μｍと指定された場合には、冷空気の温度が−１１０°Ｃ以下になるように電磁バルブ１８の開度が制御された上で、ブレード２７の回転速度が９０００ｒｐｍとなるようにモータ２８の駆動が制御されるようになっている。
【００４６】
以上のような冷凍粉砕装置によると、製品（玄米）の粒度を変更することができるので、共通の装置を使って、用途に応じた粒度の異なる玄米粉を良好に製造することができる。特に、この装置では、物質の冷凍温度と粉砕物の粒度にある程度相関関係が成り立つことに着目し、玄米の冷凍温度を変更することによって製品粒度を変更するようにしているので、製品の粒度を比較的幅広い範囲で変更することができるという利点がある。例えば、玄米の冷凍温度を一定とし、粉砕機におけるブレードの回転速度を変更することにより粒度を変更することも考えられるが、この場合には、ブレードの回転数を変えてもブレードの形状や大きさ等、構造的な制約から粉砕可能な粒度範囲も制限され、広範囲で製品粒度を変更することは難しい。これに対して上記の実施形態のように玄米の冷凍温度を変更する方法によると、そのような構造的な制約を受けることがなく、ブレードの回転速度のみを調整する場合に比べると粉砕できる粒度の自由度が高くなる。従って、玄米をその用途に応じた最適なサイズ（粒度）に粉砕することができるという利点がある。
【００４７】
しかも、この装置では上記のように特定の条件の下、具体的には、玄米の冷凍温度を下げても粒度が殆ど変化しない極低温の平衡領域では、粉砕機２６におけるブレード２７の回転速度調整を併用する（ブレード２７の回転速度を上げる）ことにより、冷凍温度を下げるだけでは対応できない製品粒度まで玄米を粉砕し得るようにしているので、この点においても、製品の粒度を幅広い範囲で変更することができるという利点がある。
【００４８】
さらに、この装置では、玄米の冷凍媒体として冷空気を用いるようにしているので、ランニングコストを抑えることができ、また、装置の安全性を高めることができるという利点もある。すなわち、冷凍媒体等として窒素等の低温不活性ガスを用いることも可能であるが、この場合には、冷媒そのもの費用が嵩み経済的でなく、また、漏洩した場合に酸欠等の危険を伴うことが考えられる。これに対して冷空気によれば原料空気を大気中から直接取得することが可能であるため比較的安価であり、また、漏洩した場合の危険性もない。
【００４９】
なお、上記のような冷凍粉砕装置により粉砕された製品（玄米粉）は、その栄養価も好適に確保することが可能である。図３は、玄米を、冷凍温度−１１０°Ｃ、ブレード回転速度６０００ｒｐｍの条件で粉砕した場合の１００グラム当たりの栄養価を粉砕前後で比較したものであるが、殆どの栄養価（鉄を除く）が粉砕後も９０％以上の栄養価を保っており、良好に栄養価が確保されていることが考察できる。なお、図中の「滅菌後粉」とは、滅菌処理、すなわち大腸菌数が陰性となり、一般性菌数が１０００個／ｇ未満となるように処理を施した玄米粉であって、具体的には、玄米粉を８５°Ｃの温度に９０分以上晒した後の玄米粉である。
【００５０】
ところで、以上説明した冷凍粉砕装置（粉砕物の製造方法）は、本発明の好ましい実施の形態であって、その具体的な装置や方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５１】
例えば、上記の実施形態では、相関データとして、冷凍機２２に供給する冷空気（冷凍媒体）の温度と製品粒度との相関関係を記憶しておき、製品粒度を変更する際には、冷凍機２２に導入される冷空気の温度が相関データに基づいて特定される温度と等しくなるように、熱交換器１２における液体窒素の流量を調整するようにしているが、これ以外に、例えば冷凍機２２内部の温度と製品粒度との相関関係を記憶しておき、製品粒度を変更する際には、冷凍機２２内部の温度を検出しながら、その温度が相関データにより特定される温度と等しくなるように冷凍機２２に対する冷空気の導入量や導入時間を調整するようにしてもよい。要は、玄米の冷凍温度又は同温度に比例するパラメータと玄米粉（粉砕物）の粒度との相関関係（相関データ）を予め求めておき、要求（指定）される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体又はパラメータの温度を制御するようにすればよい。
【００５２】
また、この実施形態では、相関データとして、図２に示すように、粉砕機２６（ブレード２７）を６０００ｒｐｍで駆動したときの冷凍温度と製品粒度との関係と、粉砕機２６を８０００ｒｐｍおよび９０００ｒｐｍで駆動したときの冷凍温度（−１１０°Ｃ以下）と製品粒度との関係をそれぞれ記憶させているが、これは相関データの一例であってブレード２７の回転数等、具体的な数値はこれに限られるものではない。要は、具体的な相関データに基づき、冷空気の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域で、要求粒度に応じてブレード２７の回転数を上げるようにすればよい。
【００５３】
また、この実施形態では、玄米を粉砕して玄米粉を生成する場合を例に本発明について説明したが、勿論、これ以外の食品を粉砕する場合にも本発明は適用可能である。この場合、例えば冷凍粉砕装置に、複数の食品に対応する上記のような相関データを予め記憶させておくようにすれば、複数種の食品の粉砕加工についてその粒度の自由度を高めることが可能となり、装置の機能性を高めることができる。
【００５４】
また、実施形態では、原料空気と液体窒素とを熱交換させることにより冷凍媒体である冷空気を生成させているが、例えば原料空気を低温液化ガス、例えばＬＮＧと熱交換させることによって冷空気を生成させるようにしてもよい。このようにすれば、近年注目されているＬＮＧの冷熱を冷凍粉砕装置において有効に活用することが可能となる。なお、この場合には、原料空気との熱交換によりＬＮＧを気化させることによりＮＧ（ガス状体）を生成することが可能となるため、このＮＧと、ガスライン３４（３６）を通じて排出される冷排空気を利用して図４に示すような発電システムを構成するができる。以下、このシステムについて説明する。
【００５５】
同図において６２は発電機であり、この発電機６２には、冷媒供給ライン１６の下流側の端部が接続されている。これにより熱交換器１２で熱交換に供されて気化したＬＮＧ、つまりＮＧが発電機６２に導入されるようになっている。
【００５６】
また、発電機６２とは別に、混合気用の空気を冷却するための冷却回路５０（冷却装置）が設けられている。この冷却回路５０は、冷却水を循環させるループライン５１と、冷却水を圧送するポンプ５２と、前記ループライン５１に設けられる２つの熱交換器５４，５６とを備えており、同図中に破線矢印で示すように、冷却水をポンプ５２→熱交換器５４→熱交換器５６→ポンプ５２の順に循環させるようになっている。また、これら熱交換器５４，５６のうち冷却水の循環方向における上流側の熱交換器５４に前記ガスライン３４が接続され、さらに下流側の熱交換器５６には、原料空気の供給源から導出されて前記発電機６２に至る原料空気の供給ライン６０が接続されている。従って、ポンプ５２から吐出された冷却水は、最初の熱交換器５４において冷空気との熱交換により冷却され、次ぎの熱交換器５６において原料空気との熱交換により当該原料空気を冷却することとなる。
【００５７】
このような発電システムによると、冷凍粉砕装置の冷空気の生成に利用されたＬＮＧは、燃料ガス（ＮＧ）として発電機６２に導入され、一方、原料空気は、熱交換器５６を経由することにより冷却された後、図外の圧縮機により圧縮されてから発電機６２に導入される。そして、燃料ガスと圧縮空気との混合気が燃焼されることによりタービンが回転し、これにより発電機６２において発電が行われることとなる。
【００５８】
この発電システムによると、上記のような冷凍粉砕装置において生成される排冷空気、および冷凍媒体（冷空気）の生成に伴い生成されるＮＧを有効に活用して発電を行うことができるため、合理的な発電システムを構築できるという利点がある。なお、排冷空気として、同図中に括弧書きで示すように装置本体２０（分離器３０）からガスライン３６を通じて排出される排冷空気を用いるようにしてもよい。
【００５９】
なお、原料空気を低温液化ガス（ＬＮＧ等）と熱交換させることにより冷凍媒体である冷空気を生成する手段として、例えば図５に示すような構成を採用することもできる。
【００６０】
すなわち、この図の例では、冷媒供給ライン１０には圧縮機６３が設けられている。また、冷媒供給ライン１０は、圧縮機６３の下流側で主ライン１０ａとバイパスライン１０ｂとに分岐されており、主ライン１０ａに前記熱交換器１２および膨張タービン６４が設けられ、この熱交換器１２にＬＮＧの供給ライン１６が接続され、主ライン１０ａを通る空気とＬＮＧとを直接熱交換させるように構成されている。
【００６１】
主ライン１０ａには、さらに膨張タービン６４をバイパスするバイパスライン１０ｃが設けられ、パイパスライン１０ｂ，１０ｃにバルブ１３，１５が介設されている。
【００６２】
また、主ライン１０ａにおける膨張タービン６４の下流側であって、かつバイパスライン１０ｃの下流側の部分には冷空気の温度を検出する温度センサ６６が設けられている。
【００６３】
このような構成において、まず大気中から取り込まれた空気（Ａｉｒ）は、圧縮機６３により所定の圧力まで加圧されて熱交換器１２に導入され、ここでＬＮＧとの熱交換により冷却される。そして、熱交換器１２を経た空気は、次に膨張タービン６４に導入され、ここで該タービン６４を回転させることにより膨張仕事をしてさらに温度を下げ、最終的な冷空気として装置本体２０（冷凍機２２）へと供給される。そして、この際、温度センサ６６による検出温度に基づきバルブ１３，１５の開度が操作され、熱交換器１２等をバイパスするバイパスライン１０ｂ，１０ｃの流量が調整されることにより、装置本体２０に供給される冷空気の温度が調整されるようになっている。
【００６４】
このような構成によると、例えば、大気中から取り込んだ空気を圧縮機６３により加圧してから熱交換器１２および膨張タービン６４を通せば、最終的に空気の液化温度である−185°C前後の冷空気を生成することができ、また、バイパスライン１０ｂ，１０ｃにおける空気流量を調整することで冷空気の温度を幅広く調整することが可能になる。そのため、冷空気の温度の制御性が良く、所望の粒度に対応する温度の冷空気をより適切に装置本体２０に供給することが可能になるという利点がある。
【００６５】
なお、図４に示す発電システムにおいては、原料空気の冷却に用いられた排冷空気を室内に導入することにより冷凍粉砕装置（装置本体２０等）からの排冷却空気をさらに空調用に用いるようにしてもよい。具体的には、図６に示すようにガスライン３４（導入通路）を部屋７０に接続することにより熱交換器５４で熱交換に供された排冷空気を部屋７０に導入しつつ排気ライン７２（導出通路）を通じて大気中に放出するように構成する。また、ガスライン３４のうち部屋７０の直前に噴霧装置７１を介設し、部屋７０への導入前の排冷空気に対して水を噴霧するように構成する。
【００６６】
つまり、冷凍粉砕装置で冷凍媒体として使用される冷空気は、上述したように吸着塔１１を経由することにより水分等が除去されてから冷凍機２２等に導入されるため、熱交換器５４を経て取出される排冷空気は、例えば１６°Ｃ前後の非常に乾燥した空気である。そのため、この排冷空気に水を噴霧しながら部屋７０に導入すると、噴霧された水が室内で気化熱を奪いつつ積極的に蒸発して部屋外に導出される結果、効果的に室内が冷却（冷房）されることとなる（図７参照；同図は部屋７０への冷排空気の導入時間と室温および湿度の変化を示している）。従って、このような構成によると、冷凍粉砕装置から排出される排冷空気をさらに空調用として有効に活用することができるという利点がある。
【００６７】
なお、この構成では、部屋７０への冷排空気の導入に際して水を噴霧しているが、このように水の噴霧を行うことで室内湿度を良好に保つことができるという利点がある。すなわち、上記のように排冷空気を用いて冷房を行う場合、水を噴霧することなく冷排空気のみを部屋７０内に導入することによっても冷房効果を得ることは可能であるが、この際には室内の水分の蒸発を伴うため室内が過剰な乾燥状態となる。これに対して上記のように水の噴霧を行えば、その噴霧量を適切に保つことにより冷却効果を得る一方で、室内湿度を適切に保つことが可能であり、従って、室内を快適な状態に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る冷凍粉砕装置（本発明に係る粉砕物の製造方法が実施される冷凍粉砕装置）を示す回路図である。
【図２】コントローラに記憶される相関データの一例を示す図である。
【図３】玄米と玄米粉の栄養価を示す表である。
【図４】本発明に係る発電システムを示す回路図である。
【図５】冷凍媒体である冷空気を生成するための構成の一例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る発電システムの別の例を示す回路図である。
【図７】部屋への冷排空気の導入時間と室温および湿度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 冷媒供給ライン
１２ 熱交換器
１４ 温度センサ
２０ 装置本体
２２ 冷凍機
２４ 供給機
２６ 粉砕機
２７ ブレード
３０ 分離器
４０ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍媒体を使って原料物質を冷凍する冷凍工程と、この冷凍工程で冷凍された原料物質を粉砕機により衝撃粉砕する粉砕工程とを有し、かつ前記冷凍工程において、粉砕物の要求粒度が小さい程、前記冷凍工程における原料物質の冷凍温度を低くするようにしたことを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の粉砕物の製造方法において、
前記冷凍媒体の温度と粉砕物の粒度との相関関係を予め求めておき、要求される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体の温度を制御することを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の粉砕物の製造方法において、
前記粉砕機として、回転駆動される羽根車により原料物質を衝撃粉砕するものを使用し、
前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げることを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の粉砕物の製造方法において、
前記冷凍媒体として冷空気を用いることを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の粉砕物の製造方法において、
空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷空気を生成することを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項６】
冷凍媒体を導入することにより原料物質を冷凍する冷凍機と、この冷凍機で冷凍された原料物質を衝撃粉砕する粉砕機とを備えた冷凍粉砕装置において、
前記冷凍媒体の温度と前記粉砕機により粉砕された原料物質の粒度との相関関係を記憶する記憶手段と、
要求される製品粒度に関する情報の入力に基づき、この情報と記憶手段に記憶されている前記相関関係とに基づいて前記冷凍機に導入される冷凍媒体の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷凍粉砕装置において、
前記粉砕機は、羽根車を回転駆動することにより原料物質を衝撃粉砕するものであって、
前記制御手段は、前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるべく前記粉砕機を駆動制御することを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項８】
請求項７に記載の冷凍粉砕装置において、
空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷凍媒体として冷空気を生成する熱交換器を有していることを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項９】
請求項８に記載の冷凍粉砕装置において、
前記制御手段は、前記熱交換器に対する低温液化ガスの供給量を調整することにより前記冷凍媒体としての冷空気の温度を制御することを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の冷凍粉砕装置を有する発電システムであって、
燃料ガスと圧縮空気との混合気を燃焼させてタービンを回転させることにより発電する発電機と、前記冷凍粉砕装置において原料物質の冷却に供された後の排冷空気を冷媒として前記混合気用の空気を圧縮前に冷却する冷却装置とが設けられ、
さらに前記低温液化ガスとして液化天然ガスが使用され、前記熱交換器において空気との熱交換により前記低温液化ガスが気化することにより生成されるガス状体が、前記燃料ガスとして発電機に供給されるように構成されていることを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発電システムにおいて、
前記冷却装置は、前記排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却するものであって、さらに、
冷却装置から導出される前記排冷空気を所定の室内に導入する導入通路と、この導入通路に設けられ、前記室内への導入前に排冷空気に水を噴霧する噴霧装置と、前記室内から排冷空気を導出する導出通路とを備えていることを特徴とする発電システム。
【請求項１】
冷凍媒体を使って原料物質を冷凍する冷凍工程と、この冷凍工程で冷凍された原料物質を粉砕機により衝撃粉砕する粉砕工程とを有し、かつ前記冷凍工程において、粉砕物の要求粒度が小さい程、前記冷凍工程における原料物質の冷凍温度を低くするようにしたことを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の粉砕物の製造方法において、
前記冷凍媒体の温度と粉砕物の粒度との相関関係を予め求めておき、要求される粒度が得られるように前記相関関係に基づいて前記冷凍媒体の温度を制御することを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の粉砕物の製造方法において、
前記粉砕機として、回転駆動される羽根車により原料物質を衝撃粉砕するものを使用し、
前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げることを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の粉砕物の製造方法において、
前記冷凍媒体として冷空気を用いることを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の粉砕物の製造方法において、
空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷空気を生成することを特徴とする粉砕物の製造方法。
【請求項６】
冷凍媒体を導入することにより原料物質を冷凍する冷凍機と、この冷凍機で冷凍された原料物質を衝撃粉砕する粉砕機とを備えた冷凍粉砕装置において、
前記冷凍媒体の温度と前記粉砕機により粉砕された原料物質の粒度との相関関係を記憶する記憶手段と、
要求される製品粒度に関する情報の入力に基づき、この情報と記憶手段に記憶されている前記相関関係とに基づいて前記冷凍機に導入される冷凍媒体の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷凍粉砕装置において、
前記粉砕機は、羽根車を回転駆動することにより原料物質を衝撃粉砕するものであって、
前記制御手段は、前記相関関係において冷凍媒体の温度変更に対する前記粒度の変化の割合が特定の割合以下となる領域では、要求粒度に応じて前記羽根車の回転数を上げるべく前記粉砕機を駆動制御することを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項８】
請求項７に記載の冷凍粉砕装置において、
空気を低温液化ガスと熱交換させることにより前記冷凍媒体として冷空気を生成する熱交換器を有していることを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項９】
請求項８に記載の冷凍粉砕装置において、
前記制御手段は、前記熱交換器に対する低温液化ガスの供給量を調整することにより前記冷凍媒体としての冷空気の温度を制御することを特徴とする冷凍粉砕装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の冷凍粉砕装置を有する発電システムであって、
燃料ガスと圧縮空気との混合気を燃焼させてタービンを回転させることにより発電する発電機と、前記冷凍粉砕装置において原料物質の冷却に供された後の排冷空気を冷媒として前記混合気用の空気を圧縮前に冷却する冷却装置とが設けられ、
さらに前記低温液化ガスとして液化天然ガスが使用され、前記熱交換器において空気との熱交換により前記低温液化ガスが気化することにより生成されるガス状体が、前記燃料ガスとして発電機に供給されるように構成されていることを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発電システムにおいて、
前記冷却装置は、前記排冷空気と前記混合気用の空気を熱交換させることにより該混合気用の空気を冷却するものであって、さらに、
冷却装置から導出される前記排冷空気を所定の室内に導入する導入通路と、この導入通路に設けられ、前記室内への導入前に排冷空気に水を噴霧する噴霧装置と、前記室内から排冷空気を導出する導出通路とを備えていることを特徴とする発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１０４７１（Ｐ２００６−１１０４７１Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３００６７６（Ｐ２００４−３００６７６）
【出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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