(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空配管によって接続しており処理槽内の気体を吸引する真空発生装置、真空発生装置が処理槽から吸引している気体を途中で冷却する熱交換器を持ち、処理槽内を減圧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、
前記の熱交換器は、気体吸引経路に第一熱交換器と第二熱交換器を順に設け、第一熱交換器と第二熱交換器は共通の下部集合室を通じて接続した構成としており、
下部集合室は内部に遮蔽板を設け、下部集合室内は遮蔽板によって上下に区分し、下部集合室の下部はドレン貯水部としておき、第一熱交換器から第二熱交換器へ流れる吸引気体は下部集合室の上部を通し、第一熱交換器及び第二熱交換器で発生したドレンは遮蔽板下方のドレン貯水部へ流すようにしているものであって、遮蔽板は第一熱交換器を設置している側にドレンを下部集合室の底部へ落下させる開口部を設け、第二熱交換器を設置している側には開口部は設けていないものとしており、遮蔽板は開口部に向けて高さが低くなるように傾斜をさせて設置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、遮蔽板は根本側で下部集合室内の側壁面に接続した横方向に延びる面と、先端側で下方向に延びる面を持つものであり、
遮蔽板先端側の下方向に延びる面は、遮蔽板根本側を接続している下部集合室側面と対向する側面に近い位置に設置するようにしており、
遮蔽板と下部集合室の側面及び底面で囲まれた下部集合室内下部の大部分を占める空間をドレン貯水部として、下部集合室内にあるドレンの大部分はドレン貯水部内に入るようにしていることを特徴とする真空冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真空冷却装置において、下部集合室内上部の空間と下部に設けたドレン貯水部との間は、ドレンを前記ドレン貯水部内へ送るためのドレン流出口と、ドレン貯水部内の気体を下部集合室内の上部へ抜くための空気抜き用穴によって連通しており、空気抜き用穴はドレン流出口よりも高い位置に設けてい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】
本発明は処理槽内を減圧し、処理槽内の被冷却物から水分を蒸発させた際に発生する気化熱を利用して被冷却物を冷却する真空冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
処理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、処理槽内を減圧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処理槽内を減圧し、処理槽内での沸点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し、その際に被冷却物から気化熱を奪うため、被冷却物を短時間で冷却することができる。真空冷却装置に使用する真空発生装置としては、水又は蒸気によるエジェクタや水封式又はドライ式の真空ポンプによるものが知られている。真空発生装置にて処理槽内の気体を吸引する場合、吸引気体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。しかし、水は液体から気体に変わると体積が大幅に増大するため、蒸気をそのまま真空発生装置に吸引させたのでは、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る。その場合、処理槽内の減圧に要する時間が長くなるため、冷却工程時間が長くなってしまう。
【０００３】
そのため、特開平７−１３９８６０号公報に記載があるように、処理槽内の気体を真空発生装置へ送る真空配管の途中に、真空発生装置が吸引している気体を冷却する熱交換器（コールドトラップ）を設け、真空配管の途中で気体を冷却することが行われている。熱交換器によって気体の冷却を行うと、気体の体積が縮小し、特に蒸気を冷却して液体に戻すと体積は大幅に小さくなるため、真空発生装置が吸引する気体の体積が小さくなり、真空冷却の効率を高めることができる。特開平７−１３９８６０号公報に記載の発明では、熱交換器内に冷却水を流す冷却水回路を挿入しておき、冷水ユニットで製造して冷水タンクにためておいた冷水を熱交換器内の冷却水回路に供給することで、冷却水回路の周囲を流れる気体を冷却するようにしている。冷水ユニットで製造した冷水をためておく冷水タンクを設置しておき、冷水タンクの冷水を熱交換器へ供給するようにしているため、熱交換器に冷水を安定的に供給することができる。
【０００４】
ただ、特開平７−１３９８６０号公報に記載の発明では、熱交換器に供給する冷却用水を冷却初期段階では常温水とし、その後に冷水ユニットによる冷水を供給することで、冷水タンクや冷凍機の大きさを小さくするとしている。この場合、配管の複雑化によるコスト上昇や水使用量の増大も発生するといったデメリットもあった。
【０００５】
また、特開２０１４−１５２９８２号公報に記載の真空冷却装置では、被冷却物を収容する処理槽２、処理槽２と真空配管９によって接続しており処理槽内の気体を吸引する真空発生装置１、真空発生装置１が処理槽２から吸引している気体を途中で冷却する熱交換器４・５、熱交換器で使用するための冷水を製造する冷水ユニット３を持ち、処理槽内を減圧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、前記の熱交換器は、冷水ユニットによって製造した冷水をためる冷水タンク１０内に前記熱交換器の伝熱管を設置した構成であって、冷水タンクの上部から冷水部分を貫通させて冷水タンクの下部まで達するようにしている第一熱交換器４と、冷水タンクの下部から冷水部分を貫通させて冷水タンクの上部まで達するようにしている第二熱交換器５を設け、第一熱交換器と第二熱交換器は冷水タンクの下部に設けた下部集合室で連結した構造としている。
【０００６】
このような構成とすることにより、熱交換器と冷水タンクは一体化しているため、冷水タンクと熱交換器の間で冷却水を循環させる循環経路などは不要になる。循環配管等を削減することで、装置として必要なスペースを小さくすることができ、装置コストを低下させることもできる。また、熱交換器と冷水タンクを別々に設けていた場合にはそれぞれに必要であった容器は、本発明であれば一つにすることができるため、この点でも設置スペースの縮小と低コスト化をすることができる、といった効果を得ることができる。
【０００７】
しかし、この構成とした真空冷却装置では、吸引気体が第一熱交換器で冷却されることで発生した凝縮水がドレンとして下部集合室内にたまっていると、減圧の進行によって下部集合室内のドレン水面から蒸気が発生することになる。そのために下部集合室のさらに下方にドレンタンクを設置し、ドレンは下部集合室から排出するようにしておく必要がある。そしてドレンタンクを別置きする構造は装置の大型化を招き、小型の機種においては大きな負担となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１５２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、真空冷却装置において、省スペース化・低コスト化をすることにある。 
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空配管によって接続しており処理槽内の気体を吸引する真空発生装置、真空発生装置が処理槽から吸引している気体を途中で冷却する熱交換器を持ち、処理槽内を減圧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、前記の熱交換器は、気体吸引経路に第一熱交換器と第二熱交換器を順に設け、第一熱交換器と第二熱交換器は共通の下部集合室を通じて接続した構成としており、下部集合室は内部に遮蔽板を設け、下部集合室内は遮蔽板によって上下に区分し、下部集合室の下部はドレン貯水部としておき、第一熱交換器から第二熱交換器へ流れる吸引気体は下部集合室の上部を通し、第一熱交換器及び第二熱交換器で発生したドレンは遮蔽板下方のドレン貯水部へ流すようにしているものであって、遮蔽板は第一熱交換器を設置している側にドレンを下部集合室の底部へ落下させる開口部を設け、第二熱交換器を設置している側には開口部は設けていないものとしており、遮蔽板は開口部に向けて高さが低くなるように傾斜をさせて設置していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、遮蔽板は根本側で下部集合室内の側壁面に接続した横方向に延びる面と、先端側で下方向に延びる面を持つものであり、遮蔽板先端側の下方向に延びる面は、遮蔽板根本側を接続している下部集合室側面と対向する側面に近い位置に設置するようにしており、遮蔽板と下部集合室の側面及び底面で囲まれた下部集合室内下部の大部分を占める空間をドレン貯水部として、下部集合室内にあるドレンの大部分はドレン貯水部内に入るようにしていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、下部集合室内上部の空間と下部に設けたドレン貯水部との間は、ドレンを前記ドレン貯水部内へ送るためのドレン流出口と、ドレン貯水部内の気体を下部集合室内の上部へ抜くための空気抜き用穴によって連通しており、空気抜き用穴はドレン流出口よりも高い位置に設けていることを特徴とする。
【００１４】
熱交換器下部に設けている下部集合室は、遮蔽板によって上下に分割することになる。第一熱交換器から第二熱交換器へ流れている吸引気体は、下部集合室内の上部を流れ、第一熱交換器と第二熱交換器で発生したドレンは、重力の影響により遮蔽板の表面を流れて下部集合室内下部のドレン貯水部内へ流れ落ちる。下部集合室内で吸引気体の流路とドレンの貯水部を分けることで、ドレンが第二熱交換器へ送られることを防止することができる。また、下部集合室内に設置する遮蔽板は、第二熱交換器設置側をふさぎ、ドレンをドレン貯水部へ送る開口は第一熱交換器設置側に設けることで、ドレン貯水部内に入ったドレンが再蒸発して第二熱交換器へ送られるということを、より効果的に防止することができる。
【００１５】
そして遮蔽板の先端を下方向に折り曲げておくと、ドレン貯水部を明確に区画することができる。ドレン貯水部にドレンを送るドレン流出口を低い位置に設けておくと、ドレン貯水部にドレンがたまった際にドレン流出口がドレンでふさがれることになり、下部集合室内の圧力が低下してもドレン貯水部では圧力低下が緩やかになる。その場合には下部集合室内の圧力が低下してもドレン貯水部からの蒸発は減少させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を実施することで、熱交換器下部の下部集合室とは別にドレンタンクを設置する必要はなくなり、ドレンが第二熱交換器へ送られることを防止しつつ、装置を小型化することができ、設置スペースの縮小と低コスト化をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例における真空冷却装置のフロー図
【図２】本発明の一実施例における下部集合室部分の一部透過斜視図
【図３】本発明の第二の実施例における下部集合室部分の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施例における真空冷却装置のフロー図、図２は本発明の一実施例における下部集合室部分の一部透過斜視図、図３は  本発明の第二の実施例における下部集合室部分の断面図である。真空冷却装置は、処理槽２、真空発生装置１、第一熱交換器４、第二熱交換器５、冷水ユニット３、冷水タンク１０などからなっている。真空冷却装置は、処理槽２の内部を減圧することによって、処理槽２に収容した被冷却物から水分を蒸発させ、その際に発生する気化熱の作用によって冷却を行う。
【００１９】
処理槽２と真空発生装置１の間は、真空配管９によって接続しておき、真空発生装置１を作動することによって処理槽２内の気体を排出する。このとき、処理槽２内の気体とともに被冷却物から発生した蒸気も真空発生装置１で吸引するようにしていると、真空発生装置１が吸引しなければならない気体の容積が大きくなり、処理槽２内の減圧に時間が掛かることになるため、冷却時間が長くなる。そのため真空配管９には熱交換器を設けておき、真空発生装置１が吸引している気体や気体中に含まれている蒸気を冷却することで、吸引しなければならない気体の体積を縮小している。
【００２０】
熱交換器は、上流側の第一熱交換器４と下流側の第二熱交換器５の２系統とし、冷水タンク１０内に設けている。第一熱交換器４と下流側の第二熱交換器５の伝熱管は、冷水タンク１０の水部を貫通させるようにして設置している。第一熱交換器４の上部には処理槽２から吸引してきた気体を第一熱交換器４の複数の伝熱管に分散させるための上部分散室１１、第二熱交換器５の上部には第二熱交換器５の複数の伝熱管を流れてきた気体を集合させる上部集合室１３を設ける。
【００２１】
冷水タンク１０は直方体形状であって、冷水ユニット３との間を冷却用水配管７によって接続しておき、冷水ユニット３で発生させた冷水をためておくものである。冷却用水配管７は、冷水ユニット３と冷水タンク１０の間で冷水を循環させることができるようにしており、冷却用水配管７の途中には循環ポンプ８を設けている。冷水タンク１０の下部には、第一熱交換器４の複数の伝熱管に分かれて流れてきた気体を集合させる下部集合室１２を設ける。下部集合室１２は、冷水タンク１０の下部で気体流をターンさせて第二熱交換器５へ流す役割と、熱交換によって発生したドレンをためるドレンタンクの役割を果たす。下部集合室１２の天井面は冷水タンクの底板としており、第一熱交換器４及び第二熱交換器５の伝熱管下端は下部集合室１２まで達する構成としている。下部集合室１２の底部にはドレン配管１４を接続しておき、熱交換器で発生したドレンはドレン配管を通して排出することができるようにしておく。
【００２２】
処理槽２からの真空配管９は第一熱交換器４の上部分散室１１に接続し、真空発生装置１へ接続している真空配管９は第二熱交換器５の上部集合室１３に接続しておき、処理槽２から吸引してきた気体は、第一熱交換器４と第二熱交換器５を通った後に真空発生装置１へ達するようにしておく。第一熱交換器４は上部分散室１１と下部集合室１２の間を多数の伝熱管でつなぎ、第二熱交換器５も上部集合室１３と下部集合室１２の間を多数の伝熱管でつないでいるものである。そのため、処理槽２から取り出された気体は、上部分散室１１から第一熱交換器４の伝熱管に分かれて進み、冷水タンク１０の下方に設けている下部集合室１２に入ることで集合する。その後、下部集合室１２でターンした後に再び第二熱交換器５の伝熱管に分かれて進み、上部集合室１３で集合した後に真空発生装置１に向かうことになる。第一熱交換器４及び第二熱交換器５の伝熱管は、冷水タンク１０の水部を貫通させて設置しているため、伝熱管の外側は冷水タンク１０の冷水に接している。
【００２３】
下部集合室１２の中には、下部集合室１２を上下に分割し、下部集合室１２の底部にドレン貯水部１６を設ける遮蔽板６を設ける。遮蔽板６は、第一熱交換器４を設けている側にドレンを下方のドレン貯水部１６へ流す開口部を設け、第二熱交換器５を設けている側は、周壁と接続することでふさいでいる。遮蔽板６では、前記の開口部に向けて高さが低くなるように傾斜を設ける。
【００２４】
実施例での真空冷却運転動作を説明する。まず準備として、処理槽２内に被冷却物を収容し、処理槽２を密閉しておく。真空発生装置１、冷水ユニット３、循環ポンプ８の各機器類を作動することで真空冷却運転を行うと、処理槽２内の気体が真空配管９を通して真空発生装置１から取り出され、処理槽２内の圧力が低下していく。処理槽内の圧力が低下すると、処理槽２内に収容している被冷却物から水分が蒸発し、水分が蒸発する際には周囲から気化熱を奪うため、被冷却物の温度は急激に低下していく。
【００２５】
真空配管９を通して送られてきた気体は、第一熱交換器４の上部分散室１１から複数の伝熱管に分岐して下向きに流れ、下部集合室１２へ向かう。伝熱管は低温の冷水をためた冷水タンク１０に設置しているものであり、伝熱管の外側表面は冷水に接しているために伝熱管では周囲から冷却されている。そのため伝熱管内を流れる気体は、伝熱管の周囲から冷却されながら進むことになる。第一熱交換器４内を下向きに流れた気体は、下部集合室１２でターンして第二熱交換器５の方へ流れ、下部集合室１２内を上向きに流れる。第二熱交換器５の伝熱管も周囲で冷水と接しているために第二熱交換器５内を流れる気体は更に冷却される。
【００２６】
第一熱交換器４及び第二熱交換器５で気体の冷却を行うと、気体中に含まれていた蒸気が凝縮し、凝縮水は伝熱管内側表面を伝わり落ちて伝熱管の下方にある下部集合室１２へ流れ落ちる。蒸気が凝縮水になると体積は大幅に小さくなるため、処理槽２から吸引してきた気体は第一熱交換器４で体積を縮小させ、第二熱交換器５でさらに体積を縮小させる。そのため、第二熱交換器５で必要な気体流路の断面積は、第一熱交換器４に比べると小さくなっており、第二熱交換器の伝熱管設置数は第一熱交換器４よりも少なくすることができる。気体の体積が小さくなると、真空発生装置１で排出しなければならない気体量が少なくなるため、より早く処理槽２内の圧力を低下することができ、冷却に要する時間を短縮させることができる。
【００２７】
この真空冷却装置では、第一熱交換器４及び第二熱交換器５で発生したドレンは下部集合室１２に流れ落ちてくる。下部集合室１２内には遮蔽板６を設けているため、ドレンは遮蔽板６の上側表面に落下し、遮蔽板の表面に沿って開口部の方へ流れ、開口部から遮蔽板６より下方のドレン貯水部１６へ流れ落ちる。下部集合室１２の底部と第二熱交換器５の間には遮蔽板６があるため、ドレン貯水部１６にたまっているドレンが再蒸発して第二熱交換器５へ送られることを防止することができる。
【００２８】
従来の真空冷却装置では、第一熱交換器４及び第二熱交換器５で発生したドレンは、下部集合室１２とはドレン配管で接続しているドレンタンク内に送ることで、下部集合室１２から取り出し、ドレンが再蒸発して第二熱交換器５へ送られることを防止するようにしていたが、本発明ではドレンタンクを別に設置する必要が無くなるため、装置の省スペース化と低コスト化ができる。
【００２９】
図３に記載している第二の実施例は、傾斜して設けている遮蔽板６の下端側先端で傾斜角度を大きくしている。遮蔽板６の先端には下方向に延びる面を設けており、遮蔽板６の先端と下部集合室１２の底面との間にできる空間は狭いものとしている。遮蔽板６と下部集合室１２の側面及び底面で囲まれた部分はドレン貯水部１６となる。遮蔽板の先端と下部集合室底面との間に開口部を設けてドレン流出口としており、下部集合室１２内に流れ落ちてきたドレンは、前記のドレン流出口を通して遮蔽板６で囲んでいるドレン貯水部１６内に入る。
【００３０】
また、遮蔽板６にはドレン流出口よりも高い位置に空気抜き用穴１５を設けている。そのため、下部集合室１２内でドレンの水位が上昇してドレン流出口より高くなっても、ドレン貯水部１６内の空気は空気抜き用穴１５を通して抜けるため、ドレンをドレン貯水部１６内へ送ることができる。このような構造とした場合、ドレン貯水部にドレンがたまると、下部に設けているドレン流出口はドレンによってふさがれるため、ドレンの大部分は遮蔽板６で囲んだ部分に隔離されることになる。下部集合室１２内の遮蔽板６の下側と上側の間は空気抜き用穴１５で繋がるが、空気抜き用穴１５の開口面積は小さいため、遮蔽板６よりも上側での圧力を低下した場合に、遮蔽板６の上側と下側で圧力差が発生する。下部集合室内の遮蔽板より下部の空間では圧力の低下は緩やかとなるため、遮蔽板６より下方のドレン貯水部１６にたまっているドレンは蒸発し難くなり、蒸気の発生量は減少する。
【００３１】
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。
【００３２】
１  真空発生装置 
２  処理槽 
３  冷水ユニット 
４  第一熱交換器             
５  第二熱交換器 
６  遮蔽板 
７  冷却用水配管 
８  循環ポンプ 
９  真空配管 
１０  冷水タンク 
１１  上部分散室 
１２  下部集合室 
１３  上部集合室 
１４  ドレン配管
１５  空気抜き用穴
１６  ドレン貯水部  
【図１】
0006467176.tif 000002
【図２】
0006467176.tif 000003
【図３】
0006467176.tif 000004