チルの縁の下の力持ち: 製氷機の仕組み

夏の夜の冷たいカクテルから、ピクニック用に詰め込んだクーラーボックスまで、 氷 私たちが当然のことと思っている現代の必需品です。冷凍庫や自動製氷機が普及する前は、氷を安定的に供給するには製氷室と大規模な物流努力が必要でした。今日、謙虚な人は、 氷 maker は、スタンドアロンの家電製品であれ、冷蔵庫内の機能であれ、効率的で魅力的な科学によってこの小さな奇跡を起こします。

凍結の科学: 水から氷へ

製氷機の核心は、水の物理的特性を利用する単純な機械です。水の温度が温度を下回ると、固体の氷に変わります。 凝固点 .

フェーズチェンジ

水は $H_2O$ 分子でできています。液体状態では、これらの分子は常に移動し、互いにすり抜けていきます。液体の水を固体の氷に変えるには、十分な量の水を取り除く必要があります 熱エネルギー （熱）これらの分子の速度を遅くします。分子が十分に速度を落とすと、分子間の引力によって、分子は厳密に繰り返されるパターンに固定されます。 結晶格子 。この変換はとして知られています 相変化 .

冷凍サイクル

熱を除去するプロセスは、 冷凍システム 、原理的には冷蔵庫やエアコン全体を冷やすのと同じです。このサイクルには 4 つの主要なコンポーネントと、 冷媒 .

• コンプレッサー: これがシステムの核心です。ガス状冷媒を加圧し、その温度を劇的に上昇させます。
• コンデンサーコイル: 高温高圧の冷媒は、通常は機器の背面または底部にあるコイルを通って流れます。周囲の空気（キッチン）に熱を放出します。冷媒は冷えると液体に戻ります。
• 膨張バルブ (またはキャピラリ チューブ): 液体冷媒は狭いバルブを通過し、圧力が急速に低下します。この圧力の突然の低下により、冷媒は瞬時に非常に冷たくなります。
• 蒸発器コイル: ここで製氷機にとって魔法が起こります。極低温の液体冷媒はコイルを通って流れ、通常は製氷皿と直接接触します。この冷たい表面は急速に熱を奪います アウト 水の凍結を引き起こします。熱を吸収した冷媒はガスに戻り、コンプレッサーに戻ってサイクルを再開します。

自動製氷機の構造

最新の冷蔵庫のほとんどでは、自動製氷機がシンプルな時間サイクルで動作し、通常 1 ～ 2 時間ごとに氷をバッチで生成します。

給水

まず、製氷機には水が必要です。あ 電磁弁 家の幹線（通常はろ過されたもの）から小さなプラスチックまたは金属への水の流れを制御します。 氷 mold またはトレイ。このバルブは通常、タイマーまたはセンサーによってトリガーされます。

フリーズとセンシング

型に充填したら、 蒸発器コイル 型の周囲で水を冷やし始めます。このステップのタイミングは非常に重要です。水が完全に凍ると、次の 2 つの一般的な方法のいずれかが氷の準備ができたことを示します。

• サーモスタット/タイマー: 基本的なシステムは単純なタイマーを使用します。所定の時間が経過すると (60 分など)、機械は氷が固体であるとみなします。
• 光学センサー（赤外線）： より洗練されたシステムでは、氷の貯蔵庫に赤外線ビームを照射します。ビームが氷の山で遮られると、機械は生産を停止します。レベルが低下すると、ビームの遮断が解除され、生産が再開されます。これはよく次のように呼ばれます。 フルセンサー .

氷を収穫する

氷が完全に形成されたら、型から取り外す必要があります。このプロセスは、 収穫する .

• 発熱体: 小さな 発熱体 金型の近くが短時間 (約 10 ～ 15 秒間) 活性化されます。これにより、型の表面がわずかに温まり、氷の小さな層が溶けてキューブが解放される程度ですが、キューブ自体が溶けるほどではありません。
• エジェクターアーム: 電動式 エジェクターアーム またはレーキで金型全体を掃き、緩んだ立方体を押し出して下の保管箱に押し込みます。うるさい カタカタ キューブがゴミ箱に落ちる音が聞こえます。

遮断機構

便宜上、自動製氷機は容器がいっぱいになると製氷を停止する必要があります。これは次の方法で実現されます。 ワイヤー遮断アーム （または保釈金）。この腕は氷の山の上にあります。アイスビンがいっぱいになると、立方体がアームを押し上げて「上の」位置に保持します。この物理的な動きによってスイッチが作動し、製氷機にサイクルを停止するように指示します。氷が使用されて山が落ちると、アームが元に下がり、機械が再び製氷を開始します。

凍結、加熱、排出の継続的かつ静かなサイクルは、完全に凍結した水を継続的かつオンデマンドで供給する賢明なエンジニアリングの証拠です。

冷蔵庫の向こう側：特殊製氷機

冷蔵庫製氷機が最も一般的ですが、専門ユニットはさまざまな技術を使用して、商業用および家庭用に特定のタイプの氷を作成します。

フレーク＆ナゲットアイス

• フレークアイス: 主に食料品店の魚介類の陳列に使用されるフレークアイスは、冷却された垂直ドラムから氷の層を削り取ることによって製造されます。
• ナゲットアイス（またはチュアブルアイス）： レストランや病院で人気のあるこの柔らかく多孔質の氷は、フレーク氷を小さくて空気を含んだペレットに圧縮して作られています。

クリアアイスメーカー

冷蔵庫の氷に関する一般的な不満は、閉じ込められた気泡やミネラルがキューブの中心に凍ることによって発生し、見た目が曇ることです。 クリア製氷機 （バーテンダーや高級ドリンクによく使用されます）自然の湖の凍結プロセスを模倣することでこの問題を解決します。水を凍らせます。 ゆっくりと そして 方向的に .

最初に下層または上層から水を凍結させ、水を常に撹拌し続けることにより、気泡と不純物が押し出され、最後の水に濃縮されて凍結され、通常は廃棄されます。その結果、溶けるのが遅く、飲み物をすぐに薄めない、透き通った密度の高い氷ができあがります。