(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被冷却物を収容した冷却槽内を真空化することによって被冷却物の冷却を行う真空冷却装置であって、常温側循環ポンプを作動することで常温水槽の常温水を水エジェクタとの間で循環させる低真空用の真空発生装置と、低温側循環ポンプを作動することで低温水槽の低温水を水エジェクタとの間で循環させる高真空用の真空発生装置を設けておき、真空冷却工程ではまず低真空用の真空発生装置を作動させることによる前期工程を行い、次に高真空用の真空発生装置を作動させる後期工程を行うようにしている真空冷却装置において、前期工程の途中で低温側循環ポンプを作動する制御を追加してい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、低温水槽内の低温水温度を検出する低温水槽温度測定装置を設けておき、前期工程中に行う低温側循環ポンプの作動は短時間で作動を停止するインチング運転とし、低温側循環ポンプ作動前後での低温水温度の差が設定値を越えていればインチング運転を繰り返し行い、設定値を越えていなければ低温側循環ポンプの作動を終了す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、水エジェクタを利用した真空発生装置にて冷却槽内を減圧し、冷却槽内の被冷却物を気化熱によって冷却する真空冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許４２３４８５４号公報に記載があるように、食品を冷却する装置として真空冷却装置がある。真空冷却装置は、水エジェクタなどからなる真空発生装置が接続された冷却槽内に冷却する食品を収容しておき、冷却槽内を真空化することによって食品中の水分を気化させ、食品を冷却するものである。真空冷却の場合、被冷却物の最終温度は冷却槽内の真空度によって定まり、真空度が高いほど低温まで冷却することができる。水エジェクタによる冷却槽内の減圧は、循環水槽にためておいた循環水を水エジェクタと循環水槽の間で循環させることで行われる。この場合、低真空の状態では循環水の温度が少々高くても空気の吸引を行うことができるが、真空度が高い場合、循環水の温度が高いと循環水からの蒸発があるため、空気の吸引を行うことができなくなる。そのため、より低い温度まで被冷却物を冷却する場合には、循環水の温度を低くすることが必要であり、チラー等の循環水冷却装置によって循環水を冷却することが行われる。
【０００３】
真空工程開始直後の真空度が低い場合には、循環水の温度が高くても冷却槽内を減圧していくことが可能であり、食品に含まれる熱量が多いため食品から循環水に移動する熱量は多い。逆に、真空度が高くなってくると循環水の温度は低温でなければ冷却槽内を減圧することはできず、食品の温度は低くなっているために食品から循環水へ移動する熱量は少なくなる。そのため、真空工程を前期と後期に分け、常温の循環水を水エジェクタへ送り、温度の上昇した循環水は排出する前期工程と、水を冷却しておき低温の循環水を水エジェクタへ送る後期工程で切り換える段階的冷却を行うと、水の冷却量を削減することができ、省エネルギー化することができる。
【０００４】
また、真空冷却装置でも短時間で冷却することが望まれている。真空冷却装置の場合、被冷却物の中心部も冷却することができるため、冷風による冷却に比べて短時間で冷却することができるが、更に短縮することが望まれている。ただし、冷却工程の最初から低温水を使用したのでは、冷却時間は短縮できるがエネルギー使用量が膨大になるため、エネルギー使用量をあまり増やさずに冷却時間を短縮することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４２３４８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エネルギー使用量の増加は最小限に抑えながら冷却時間を短縮することのできる真空冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、内部に被冷却物を収容した冷却槽内を真空化することによって被冷却物の冷却を行う真空冷却装置であって、常温側循環ポンプを作動することで常温水槽の常温水を水エジェクタとの間で循環させる低真空用の真空発生装置と、低温側循環ポンプを作動することで低温水槽の低温水を水エジェクタとの間で循環させる高真空用の真空発生装置を設けておき、真空冷却工程ではまず低真空用の真空発生装置を作動させることによる前期工程を行い、次に高真空用の真空発生装置を作動させる後期工程を行うようにしている真空冷却装置において、前期工程の途中で低温側循環ポンプを作動する制御を追加していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、低温水槽内の低温水温度を検出する低温水槽温度測定装置を設けておき、前期工程中に行う低温側循環ポンプの作動は短時間で作動を停止するインチング運転とし、低温側循環ポンプ作動前後での低温水温度の差が設定値を越えていればインチング運転を繰り返し行い、設定値を越えていなければ低温側循環ポンプの作動を終了するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施することで、エネルギー使用量の増加は最小限に抑えながら冷却時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施する真空発生装置の構成概要図
【図２】本発明の一実施例でのタイムチャート
【図３】従来例でのタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施する真空冷却装置の構成概要図、図２は一実施例における作動状況と低温水槽内温度変化状況を示したタイムチャート、図３は比較のための従来例におけるタイムチャートである。内部に食品を収容する冷却槽２は、真空配管９を介して真空発生部と接続している。真空配管９は途中で分岐させており、分岐させた真空配管９の先端は、それぞれ常温エジェクタ１ａと低温エジェクタ１ｂに接続する。
【００１２】
常温エジェクタ１ａは常温水槽３ａに接続し、低温エジェクタ１ｂは低温水槽３ｂに接続しておき、常温水槽３ａ内の水を常温エジェクタ１ａへ送り循環させる常温水循環経路１０ａと、低温水槽３ｂ内の水を低温エジェクタ１ｂへ送り循環させる低温水循環経路１０ｂを設ける。常温水循環経路１０ａの途中には常温側循環ポンプ８ａ、低温水循環経路１０ｂの途中には低温側循環ポンプ８ｂを設けておく。低温水槽３ｂには、チラー用循環配管５を介してチラー４を接続しておく。
【００１３】
弁やポンプ等の各機器部とは信号線によって接続している運転制御装置７を設け、運転制御装置７によって各機器部の作動を制御する。低温水槽３ｂには低温水槽内水温を検出する低温水槽温度測定装置６を設けておき、低温水槽温内の温度情報は運転制御装置７へ出力するようにしておく。真空冷却装置の運転は、運転制御装置７によって各機器の作動を制御することで行うようにしており、真空発生の運転工程は、常温エジェクタ１ａにて真空を発生させる前期工程と、低温エジェクタ１ｂにて真空を発生させる後期工程に分けておく。
【００１４】
真空度が低い時期であれば、常温水による減圧でも冷却槽２内の空気を吸引することができる。しかし、真空度が高くなってくると、常温エジェクタ部分で循環水自体が蒸発することになり、冷却槽２内の空気を吸引することができなくなる。そのため、低温水を低温エジェクタ１ｂへ供給する後期工程を設定しておき、低温水を循環させることよってエジェクタ部分での蒸気発生を抑えることで、冷却槽２ではさらに減圧することができる。
【００１５】
冷却工程を図２に基づいて説明する。真空冷却の運転工程は、冷却槽２内に被冷却物を収容して密閉した後、常温エジェクタを用いて減圧を行う前期工程から行う。運転制御装置７は、常温側循環ポンプ８ａの作動により、常温水槽３ａ内にためておいた常温の循環水を、常温エジェクタ１ａへ送る。常温の循環水は、常温水循環経路１０ａを通って常温エジェクタ１ａに達し、循環水が常温エジェクタ１ａを通過する際に空気の吸引を行うため、真空配管９によって接続されている冷却槽２内の空気が吸引され、冷却槽内の圧力が低下していく。冷却槽２内の真空度が上昇していくと、冷却槽２内では飽和温度が低下するために冷却槽内の被冷却物から水分が蒸発していく。水分が蒸発すれば、気化熱によって熱が奪われるため被冷却物の温度が低下する。
【００１６】
また、前期工程の間に低温水槽３ｂに低温水の準備を行っておく。運転制御装置７は、低温水槽３ｂ内水温が上限温度Ｔ１よりも高ければチラー４の作動を行い、下限温度Ｔ２まで低下するとチラー４の作動を停止する制御を行うことで、低温水槽３ｂ内の低温水を所定温度に制御する。実施例の図２では、当初はチラー４を作動しているが、時刻Ａで低温水槽内温度が下限温度Ｔ２まで低下しているため、時刻Ａでチラーの作動を停止している。チラー４の運転を停止すれば低温水槽３ｂ内温度は上昇するが、この時の温度上昇は自然に上昇するものであるために緩やかとなっている。
【００１７】
前期工程から後期工程への変更は時刻Ｅで行っているが、時刻Ｅよりも前の時刻Ｂの段階で低温側循環ポンプ８ｂの作動を行う。この時の低温側循環ポンプ８ｂの作動は、例えば３０秒ごとに低温側循環ポンプを３秒間作動するインチング運転とする。運転制御装置７では、低温側循環ポンプの作動前後で低温水槽内温度を測定しておき、温度の変化量が設定値（０．２℃）以上ならインチング運転を繰り返し行い、変化量が設定値未満になればインチング運転を終了するようにしておく。低温側循環ポンプ８ｂの作動を行うと、低温水槽３ｂの低温水が低温水循環経路１０ｂに入り、その分だけ低温水循環経路１０ｂ内の滞留水が低温水槽３ｂに戻ってくることになる。すると、滞留水の温度は低温水槽３ｂ内温度よりも高いため、低温水槽３ｂ内温度は上昇する。温度の上昇は低温水循環経路１０ｂ内の滞留水が低温水槽３ｂからの低温水に置き換わるまで続くことになる。図２では、低温水槽３ｂ内温度は時刻Ｃで上限温度Ｔ１まで上昇しているため、時刻Ｃからチラー４の作動を行っており、チラー４の作動によって低温水槽３ｂ内温度は低下している。その後、低温水槽３ｂ内温度は時刻Ｄで下限温度Ｔ２まで低下しており、チラー４の作動を停止すると低温水槽３ｂ内温度は再び緩やかに上昇している。
【００１８】
時刻Ｅになると前期工程から後期工程に移行しており、常温側循環ポンプ８ａの作動は停止し、低温側用循環ポンプ８ｂの作動によって冷却槽２内の減圧を行う。低温側循環ポンプ８ｂによる減圧を行うと低温水槽３ｂ内の温度は上昇するが、直前に低温水槽３ｂ内温度を低下させていたため、水温が上限温度Ｔ１より低い時間が長くなっており、低温水を循環させることで空気を効率よく吸引することができる。その後、低温水槽温度が上限温度Ｔ１まで上昇するとチラー４の運転を開始し、循環水温の上昇を抑える。被冷却物の温度を目標温度まで冷却することができると、低温側循環ポンプ８ｂとチラー４の運転を停止して真空冷却の工程を終了する。
【００１９】
時刻Ｂで行う低温側循環ポンプ８ｂの作動は、冷却槽２内の空気を吸引するためのものではなく、低温水循環経路１０ｂに滞留していた循環水を低温水槽３ｂ内へ還流させることが目的である。
【００２０】
前期工程時に低温水槽内の温度を十分に低下させていたとしても、冷却はチラー４と低温水槽３ｂの間で行うものであるため、低温水循環経路１０ｂ内の滞留していた循環水まで冷却することはできない。従来制御でのタイムチャートを記載している図３のように、低温水循環経路１０ｂ内に比較的高温の滞留水が残っている状態で後期工程に入った場合、低温側循環ポンプ８ｂの作動を開始しても、低温エジェクタ１ｂには低温水循環経路１０ｂ内に滞留していた比較的温度の高い水が送られることになる。低温エジェクタ１ｂに送られる循環水温度が高ければ冷却槽２内を減圧することができないため、後期工程での減圧が遅れ、冷却に要する時間が長くなる。本発明のように、あらかじめ低温水循環経路１０ｂ内の滞留水を低温水に置き換えておくと、後期工程を開始してすぐに低温水を低温側循環ポンプ８ｂに供給することができ、冷却槽内の減圧を行えるため、冷却時間を短縮することができる。
【００２１】
また従来例では、低温水循環経路１０ｂ内に温度の高い水が滞留している状態で後期工程を開始した場合、低温側循環ポンプ８ｂを作動すると温度の高い滞留水が低温水槽３ｂに戻ってくることになる。すると、低温水槽３ｂ内温度が上昇することになり、低温水槽３ｂ内温度が上限温度Ｔ１まで上昇するとチラー４の作動を行って低温水槽３ｂの冷却を行う。しかし、真空化を行うことによる温度上昇の影響を受けながら冷却であるため、低温水槽３ｂ内の温度は上限温度Ｔ１よりも高い状態が継続している。低温水槽３ｂの低温水温度が高ければ減圧速度は遅くなるため、被冷却物の冷却に要する時間が長くなる。この場合も、あらかじめ低温水循環経路１０ｂ内の滞留水を低温水に置き換えておくと、後期工程を開始しても低温水槽３ｂに戻ってくる循環水温度は低いため、低温水槽３ｂでの温度上昇を抑えることができ、冷却時間を短縮することができる。
【００２２】
さらに、前期工程で低温水槽３ｂ内の温度を十分に低下させていたとしても、チラー４の作動を停止した以降は、低温水槽３ｂ内の温度は徐々に上昇する。図３に記載しているように、チラー４停止後の自然な温度上昇によって低温水槽３ｂ内温度が上限に低い状態で後期工程を開始した場合は、下限温度に近い状態で後期工程を開始する場合に比べて低温エジェクタへ送られる循環水の温度が高くなる。循環水温度が高ければ減圧速度は低下するため、ここでも冷却時間が長くなる。本発明では、後期工程を開始する直前に比較的温度の高い循環水を低温水槽３ｂに戻すことによって低温水槽３ｂ内温度をいったん高くし、チラー４を作動することで後期工程開始時には下限に近い温度にしている。この場合、低温水槽３ｂ内の温度がより低い状態で後期工程を開始することになるため、この点でも冷却時間を短縮することができる。
【００２３】
なお、前期工程中に行う低温側循環ポンプ８ｂの作動は、短時間運転で停止するインチング運転とするのは、低温側循環ポンプ８ｂの作動による電力消費量を可能な限り削減するためである。ここでの低温側循環ポンプ８ｂの作動は、低温水循環経路１０ｂ内の滞留水が低温水槽３ｂの低温水と置き換わるまででよく、それ以上行っても意味がない。低温側循環ポンプの作動はインチング運転とし、作動効果を確認しつつ行うことで循環ポンプを必要以上に作動してしまうことを防止することができる。
【００２４】
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】
【００２５】
１ａ常温エジェクタ
１ｂ低温エジェクタ
２   冷却槽
３ａ常温水槽
３ｂ低温水槽
４   チラー
５   チラー用循環配管
６   低温水槽温度測定装置
７   運転制御装置
８ａ常温側循環ポンプ
８ｂ低温側循環ポンプ
９   真空配管
１０ａ常温水循環経路
１０ｂ低温水循環経路
【図１】
0005867961.tif 000002
【図２】
0005867961.tif 000003
【図３】
0005867961.tif 000004