[发明专利]洁净透明冰的制造方法和制造装置

权利要求书

1.洁净透明冰的制造方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤一、制冰前准备：

在制冰容器中设置置换溶解空气的过饱和开放区，具体为：制冰容器内液面至制冰容器上开口处形成过饱和开放区，过饱和开放区保持与外部大气的联通，保持过饱和开放区空气压力恒定，保温盖上设置加热控温装置，用于提高过饱和开放区外部环境温度，降低液面张力；

步骤二、制冰过程：

制冰容器在制冷载体的作用下开始制冰，根据制冰容器的体积选用机械扰动方式，按恒定流速冲刷晶体界面，稀释或替换晶体界面形成的溶解空气过饱和区，同时通过对过饱和开放区温度的控制提高水体液面温度；获得洁净透明冰体；机械扰动具体为泵压扰动，泵压扰动为在制冰容器内壁上布置水泵，水泵对晶体界面进行冲刷，流经晶体界面的水体流动方向与晶体界面所成的角度小于等于45°。

2.根据权利要求1所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：步骤二中，在制冰的后期，清理晶界表面，用新水置换剩余未结冰水体，然后继续结冰，获得洁净透明冰体。

3.根据权利要求2所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：所述水泵对晶体界面进行冲刷，流经晶体界面的水体流速为500mm/S～2000mm/S。

4.根据权利要求3所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：所述制冷载体的温度为-6℃～-18℃，控制水泵压力，从而控制水流的速度，控制冰在结晶过程中厚度的增长速度，冰的厚度增长不超过2.5mm/min。

5.根据权利要求2、3或4所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：步骤二中，制冰过程分为初期、中期、后期、清洁晶界表面阶段、继续结冰阶段和获得成品六个阶段；所述初期为冰核形成阶段，中期为结冰阶段，后期为冰晶水体积变小阶段；其中清洁晶界表面阶段，监控剩余冰前水体溶解性固体浓度，当剩余冰前水体的溶解性固体浓度超过400mg/L时，清除晶体边界附近的溶解性固体，将剩余未结冰的水取出，注入新的水参与制冰。

6.根据权利要求5所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：所述冰核形成阶段，流经晶体界面的水体流速为500mm/S～2000mm/S，过饱和开放区温度控制在5℃～10℃；由于温度在4℃至9℃区间，水体开始形成冰核；故而在制冰的初期，过饱和开放区的温度设置应保持在5℃至10℃区间，如此设置，低流速和控温促进了冰核的形成，同时降低液面张力，溶解空气置换后顺利排出。

7.根据权利要求6所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：所述结冰阶段，流经晶体界面的水体流速为500mm/S～2000mm/S，过饱和开放区温度控制在9℃～20℃；过饱和开放区应保持与外部大气的联通，保持过饱和开放区空气压力的恒定；对晶体界面进行大面积的冲洗，完成溶解空气的置换，制冰容器侧壁与底部形成冰核，且水体内部温度在0℃～4℃时，应提高过饱和开放区外部环境温度，降低液面张力，将液面张力保持在0.073N/m～0.071N/m区间内，加快气体逃逸。

8.根据权利要求7所述的洁净透明冰的制造方法，其特征在于：所述冰晶水体积变小阶段以及继续结冰阶段，流经晶体界面的水体流速为500mm/S～2000mm/S，过饱和开放区温度控制在9℃～20℃；对晶体界面进行大面积的冲洗，完成溶解空气的置换，提高过饱和开放区外部环境温度，降低液面张力，将液面张力保持在0.073N/m～0.071N/m区间内，加快气体逃逸。

9.洁净透明冰的制造装置，其特征在于：具体包括制冰容器(1)、保温箱(2)、加热控温装置(4)和水泵(7)，制冰容器(1)设置在保温箱(2)内，制冰容器(1)内盛装有水，制冷容器通过蒸发器或者冷媒制冷，制冰容器(1)内水的液面至制冰容器上开口处形成过饱和开放区，过饱和开放区保持与外部大气的联通，保温箱(2)的顶盖内侧设置有加热控温装置(4)；所述制冰容器(1)内壁上布置有水泵(7)，所述水泵(7)可调节安装在制冰容器(1)上，水泵用于冲刷晶体界面，稀释或替换晶体界面形成的溶解空气过饱和区。