(57)【要約】【課題】ドライ式の真空ポンプ１によって冷却槽２内を減圧し、被冷却物から水分を蒸発させることで被冷却物の冷却を行っている真空冷却装置であって、真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転時間を短縮する。【解決手段】被冷却物を収容する冷却槽２、冷却槽と真空配管によって接続しており冷却槽内の空気を吸引する真空ポンプ１、外気を真空ポンプへ送るための真空ポンプ乾燥弁４、真空ポンプ乾燥弁４から吸引した空気が冷却槽２へ送られることを防止する真空弁６を持ち、冷却槽内を真空化することで被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転を行う場合、真空弁６を閉じ、真空ポンプは作動させた状態で、真空ポンプ乾燥弁４の開閉を行う。また、乾燥運転中に行う真空ポンプ乾燥弁４の閉止時間は、真空ポンプ内が真空化するのに要する時間としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を収容する冷却槽、冷却槽と真空配管によって接続しており冷却槽内の空気を吸引する真空ポンプ、外気を真空ポンプへ送るための真空ポンプ乾燥弁、真空ポンプ乾燥弁から吸引した空気が冷却槽へ送られることを防止する真空弁を持ち、冷却槽内を真空化することで被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、
真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転を行う場合、真空弁を閉じ、真空ポンプは作動させた状態で、真空ポンプ乾燥弁の開閉操作を行うものであることを特徴とする真空冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空冷却装置において、乾燥運転中に行う真空ポンプ乾燥弁の閉止時間は、真空ポンプ内が真空化するのに要する時間を基に定めるものであることを特徴とする真空冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ式真空ポンプを使用して冷却槽内を真空化することにより、冷却槽内の被冷却物を冷却するようにしている真空冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却槽内に加熱調理した食品などの被冷却物を収容しておき、冷却槽内を真空化することで被冷却物を冷却する真空冷却装置がある。被冷却物を収容している冷却槽内を減圧し、飽和温度を被冷却物の温度よりも低下させると、被冷却物中の水分が蒸発する。その際に被冷却物から気化熱を奪うため、被冷却物の温度は低下する。真空冷却では被冷却物の内部から冷却を行うため、均一に短時間で冷却することができる。
【０００３】
真空発生装置としては、エジェクタ装置や真空ポンプが使用されており、ドライ式の真空ポンプであれば、蒸気の供給や水の循環が必要ないために装置の構造としては単純なものとすることができる。ただしドライ式の真空ポンプの場合、真空ポンプが多量の水分を吸入すると能力の低下を招き、さらには故障が発生するおそれがある。また、真空発生装置にて冷却槽内の空気を吸引する場合、空気と同時に被冷却物から発生した蒸気も吸引することになる。この場合、水は液体から気体に変わることで体積が大幅に増大しているため、真空発生装置で排出しなければならない気体量が多くなり、そのことで冷却槽内を減圧する能力は小さくなってしまう。
【０００４】
そのため、特開２０１２−１０２９５６号公報に記載があるように、冷却槽内の空気を真空発生装置へ送る真空配管の途中に熱交換器を設け、真空発生装置が吸引している空気を真空配管の途中で冷却することを行っている。熱交換器によって空気の冷却を行うと、蒸気は凝縮して液体となるため、空気流から水分を分離することができる。このことにより、真空ポンプ内へ入る水分量を削減することができ、また真空ポンプが排出する気体の体積が小さくなるため、減圧の効率を高めることができる。
【０００５】
ただし、吸引空気からすべての水分を除去することは不可能であり、真空ポンプ内にドレンがたまることがあった。真空ポンプ内にドレンがたまると、真空ポンプによる減圧能力は低下し、冷却運転に要する時間が長くなる。そのため、真空冷却装置では冷却運転を終了するごとに真空ポンプの乾燥運転を行っている。次回の冷却運転は、乾燥運転が終了した後に行うことで、真空ポンプ内にドレンのない状態で冷却運転を開始するようにしている。
【０００６】
乾燥運転は、真空ポンプ内にたまったドレンを空気流によって押し出すことで行う。乾燥運転では、取り込んだ外気を真空ポンプへ送るための真空ポンプ乾燥弁を開いた状態で真空ポンプを作動する。真空ポンプには真空ポンプ乾燥弁から取り込んだ空気を送るようにしておくと、真空ポンプ作動時には真空ポンプ内で流速の速い空気流が発生する。空気流が真空ポンプ内のドレンを押し出すことで、真空ポンプ内のドレンを排出することができる。しかしこの方法による乾燥運転では、真空ポンプ内からのドレン排出に時間がかかり、乾燥運転時間が長いと、次回の冷却運転開始が遅くなるという問題があった。そのため、乾燥運転時間を短縮することが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１０２９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ドライ式の真空ポンプによって冷却槽内を減圧し、被冷却物から水分を蒸発させることで被冷却物の冷却を行っている真空冷却装置であって、真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽、冷却槽と真空配管によって接続しており冷却槽内の空気を吸引する真空ポンプ、外気を真空ポンプへ送るための真空ポンプ乾燥弁、真空ポンプ乾燥弁から吸引した空気が冷却槽へ送られることを防止する真空弁を持ち、冷却槽内を真空化することで被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、
真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転を行う場合、真空弁を閉じ、真空ポンプは作動させた状態で、真空ポンプ乾燥弁の開閉を行うものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、乾燥運転中に行う真空ポンプ乾燥弁の閉止時間は、真空ポンプ内が真空化するのに要する時間としていることを特徴とする。
【００１１】
真空ポンプを作動していて真空ポンプ乾燥弁を開いている場合、真空ポンプ乾燥弁から真空配管へ空気が入り、その空気が真空ポンプへと流れていく。この時の空気流は速いものであるが、真空ポンプ乾燥弁が開いたままの場合、空気の流速は一定となる。真空ポンプ内では空気流によるドレンを押し出す作用が発生するが、空気流を一定速度で流している場合、ドレンを排出する作用はあまり大きくならない。ここで真空ポンプ乾燥弁を閉じると、空気の導入がなくなるために真空配管及び真空ポンプでは真空となる。真空となった後に真空ポンプ乾燥弁を開くと、真空ポンプによる吸引力に加えて圧力差による吸引力が発生するため、真空ポンプ内へ流れ込む空気の流速は上昇する。すると、空気流によるドレンを押す作用が強まり、真空ポンプ内のドレンを排出する効果が高まる。
【００１２】
また乾燥運転時、真空ポンプ乾燥弁を開いており、多くの空気が流れている間は、真空ポンプ内のドレンは空気流によって真空ポンプの壁面に押さえつけられることになり、ドレンは真空ポンプ内の壁面に薄く広がるようになる。このようになると空気流がドレンを押す作用が少なくなり、ドレンは押し出されにくくなる。乾燥運転の途中で真空ポンプ乾燥弁を閉じると、空気の供給がなくなるために真空配管は真空となる。すると、真空ポンプ内を流れる空気流によってドレンを壁面へ押さえつけていた力は弱くなり、ドレンは表面張力によって集まってかたまりとなるため、厚みを増すことになる。その状態で真空ポンプ乾燥弁を開き、空気流量を増加させると、ドレンが空気流を受ける面積が大きくなっているため、空気流がドレンを押す作用が大きくなり、ドレンを出口の方へと大きく押し出すことができる。真空ポンプ乾燥弁の開閉を繰り返すと、そのたびにドレンを大きく押し出すため、真空ポンプ内からドレンを排出する時間を短縮することができる。以上のように、真空ポンプ内での空気流に強弱を付けることで、乾燥運転時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を実施することで、真空ポンプ内のドレンを排出する乾燥運転時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施している真空冷却装置の構成概要図
【図２】本発明の実施例における真空ポンプ内でのドレン形状のイメージ図
【図３】真空ポンプの構造を説明する真空ポンプ断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している真空冷却装置の構成概要図、図２は実施例における真空ポンプ内でのドレン形状のイメージ図、図３は一般的な真空ポンプの内部構造を説明するためのものである。
【００１６】
真空冷却装置は、被冷却物を収容する冷却槽２、冷却槽２内の空気を吸引する真空ポンプ１、冷却槽２と真空ポンプ１の間をつなぐ真空配管部９などからなる。冷却槽２は、側面に扉を持った略直方体の容器であり、中に被冷却物を収容して密閉することができるようにしている。真空冷却装置の運転を制御する運転制御装置７を設け、運転制御装置７は真空ポンプ１と接続しており、運転制御装置７が真空ポンプ１等の作動を行わせる。
【００１７】
真空冷却装置は、冷却槽内を減圧することで被冷却物内の水分を蒸発させ、気化熱によって被冷却物の冷却を行うものであるため、冷却槽から吸引している空気は蒸気を含んでいる。水は蒸気になると体積が大幅に大きくなるため、そのままでは大容積の蒸気を真空ポンプ１へ送ることになり、それでは真空ポンプ１の運転効率が悪くなる。また、真空ポンプ内に水分が入った場合には、真空ポンプの能力低下や真空ポンプの故障を招くことがあるため、途中の真空配管部９で吸引空気から水分の除去を行う。真空配管部９の途中には熱交換器５を設け、熱交換器５には冷却用水を供給するようにしておき、冷却槽２から吸引してきた空気と冷却用水の間で熱交換を行うことで、吸引空気の冷却を行う。熱交換器で吸引空気の冷却を行うと、空気中に含まれている蒸気が凝縮するため、空気中の水分を分離することができる。熱交換器で分離した凝縮水は、熱交換器の下方に設置している凝縮水タンク８にためておき、冷却運転の終了後に排出する。
【００１８】
真空配管部９には、熱交換器５よりも下流に真空弁６を設け、真空弁６の下流側に空気取り入れ経路３を接続する。空気取り入れ経路３には、真空ポンプの乾燥運転時に空気を真空ポンプ１へ送るための真空ポンプ乾燥弁４を設けておく。真空ポンプ乾燥弁４は、真空ポンプ１の乾燥運転を行う場合に開くものであり、通常時は閉じている。真空弁６及び真空ポンプ乾燥弁４も運転制御装置７と接続しており、運転制御装置７によって真空弁６と真空ポンプ乾燥弁４の作動を制御する。
【００１９】
冷却運転は、冷却槽２内に被冷却物を収容し、冷却槽２を密閉した状態で真空ポンプ１を作動することによって行う。冷却槽２は密閉しておいて真空ポンプ１を作動すると、冷却槽内の空気は排出され、冷却槽内の圧力は低下していく。冷却槽２内の圧力を低下させることで冷却槽内の飽和温度を被冷却物の温度より低くすると、被冷却物からは水分の蒸発が発生し、水分が蒸発する際には周囲から気化熱を奪う。そのため、槽内圧力の低下につれて被冷却物の温度は低下していく。
【００２０】
吸引空気中に含まれている蒸気は、真空配管部９の途中に設置している熱交換器５で冷却することによって凝縮させ、吸引空気から分離させている。ただし、すべての水分を除去することは不可能であるため、一部の水分は真空配管部９を通して真空ポンプ１内に入る。代表的な３葉式の真空ポンプ１では、図３に記載しているような内部構造となっている。ケーシング内部で互いに反対方向に回転する２つの３葉ロータを設置しておき、３葉ロータがケーシング内壁及びロータ間にわずかなすき間を保って回転し、３葉ロータの羽根の間にできる空間に入った空気を運ぶ。
【００２１】
真空ポンプ１内に水分が入っても、排気とともに全てが排出されるのであれば問題はないが、真空ポンプ内に入る水分量が真空ポンプ内から排出される水分量より多くなると、真空ポンプ内にドレンがたまることになる。真空ポンプ内にドレンがたまると、羽根間の空気を運ぶ空間が小さくなるため、その空間に入る空気の量が少なくなり、真空ポンプの排気能力が低下する。そして真空ポンプ内でドレンが再蒸発すると、真空ポンプ内が蒸気で満たされることになり、この場合も吸引して押し出す空気量が少なくなるために排気能力が低下する。真空ポンプ１にドレンがたまることで真空配管部９からの空気を吸引できなくなると、冷却槽２内では圧力が低下しなくなるため、被冷却物の冷却が止まることになる。
【００２２】
そのため、冷却運転を終了するごとに真空ポンプ１の乾燥運転を行い、真空ポンプ内のドレンを排出した状態で、次の冷却運転を行うようにする。次回の冷却運転は乾燥運転終了後に行うことになるため、乾燥運転の時間が長くなると冷却運転の開始が遅れることになる。本実施例では、乾燥運転時に、真空ポンプ乾燥弁４を３０秒間開き、３０秒間閉じるというように開閉することで、乾燥運転に要する時間を短縮する。真空ポンプ乾燥弁の開閉時間は、真空ポンプ乾燥弁を閉じることで真空ポンプ内が真空化するのに要する時間を基準に定めることが適当である。
【００２３】
真空ポンプ１を作動していて真空ポンプ乾燥弁４を開いている場合、真空ポンプ乾燥弁４から真空配管部９へ空気が入り、その空気が真空ポンプ１へと流れていく。この時の空気流は速いものとなるが、真空ポンプ乾燥弁を開いたままの場合、空気の流速は一定となる。真空ポンプ内では空気流によるドレンを押し出す作用が発生するが、空気流を一定速度で流している場合、ドレンを排出する作用はあまり大きくならない。ここで真空ポンプ乾燥弁４を閉じると、空気の導入がなくなるために真空配管及び真空ポンプでは真空となる。真空となった後に真空ポンプ乾燥弁４を開くと、真空ポンプ１による吸引力に加えて圧力差による吸引力が発生するため、真空ポンプ内へ流れ込む空気の流速は上昇する。すると、空気流によるドレンを押す作用が高まり、真空ポンプ内のドレンを排出するを効果が高まる。
【００２４】
また、真空ポンプ乾燥弁４を開いており、多くの空気が流れている間は、真空ポンプ１内のドレンは空気流によって真空ポンプの壁面に押さえつけられることになり、ドレンは真空ポンプ内の壁面に薄く広がるようになる。このようになると空気流がドレンを押す作用が少なくなり、ドレンは押し出されにくくなる。乾燥運転の途中で真空ポンプ乾燥弁４を閉じると、空気の供給がなくなるため、真空弁６より下流側の真空配管部９は真空となる。すると、真空ポンプ内を流れる空気流によってドレンを壁面へ押さえつけていた力は弱くなり、ドレンは表面張力によって集まってかたまりとなるため、厚みを増すことになる。その状態で真空ポンプ乾燥弁４を開き、空気流量を増加させると、ドレンが空気流を受ける面積が大きくなっているため、空気流がドレンを押す作用が大きくなり、ドレンを出口の方へと大きく押し出すことができる。
【００２５】
図２の記載は、真空ポンプ内のドレンと空気流のイメージであり、乾燥運転時に真空ポンプ乾燥弁の開閉を行い、真空ポンプ内を流れる空気量を増減させた場合のものである。図２では、真空ポンプ乾燥弁を開いていることで多くの空気が流れている状態、真空ポンプ乾燥弁４を閉じているために真空ポンプ内は真空化し空気流は少なくなった状態、真空ポンプ乾燥弁４を開くことで空気流が急激に増加した状態、空気流がドレンを押した状態をそれぞれ表している。真空ポンプ乾燥弁４の開閉を行うと、そのたびにドレンを大きく押し出すため、真空ポンプ内からドレンを排出する時間を短縮することができる。
【００２６】
乾燥運転時には真空弁６を閉じているため、乾燥運転を行っている間に次回冷却運転の準備を行うことができる。冷却槽２内へ被冷却物を収納し、扉を閉じて準備しておくと、乾燥運転終了後に真空ポンプ乾燥弁４を閉じ、真空弁６を開く操作を行うことで冷却運転を開始することができる。乾燥運転時に真空ポンプ乾燥弁の開閉を行い、乾燥運転時間を短縮することで冷却運転の終了から次回の冷却運転を開始するまでの時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。
【００２７】
また、冷却運転を行っている途中で乾燥運転が必要となり、冷却運転を中断して乾燥運転を行うことになった場合、乾燥運転時間が長引くと被冷却物は不完全な冷却状態に置かれることになる。この場合にはできるだけ速く乾燥運転を終了すべきであり、真空ポンプ乾燥弁の開閉を行うことで乾燥運転時間を短縮すれば、より早く被冷却物の冷却を行うことができる。
【００２８】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  真空ポンプ
２  冷却槽
３  空気取り入れ経路
４  真空ポンプ乾燥弁
５  熱交換器
６  真空弁
７  運転制御装置    
８  凝縮水タンク
９  真空配管部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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