(57)【要約】【課題】この発明が解決しようとする課題は、真空冷却装置の熱交換器における冷却水の使用量を削減することである。【解決手段】被冷却物を収容する冷却槽２に蒸気エゼクタ４を接続し、この蒸気エゼクタ４の排気側５に熱交換器６を介して真空ポンプ７を接続した真空冷却装置１の制御方法であって、前記熱交換器６用の冷却水の供給量を制御することを特徴としている。【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２に蒸気エゼクタ４を接続し、この蒸気エゼクタ４の排気側５に熱交換器６を介して真空ポンプ７を接続した真空冷却装置１の制御方法であって、前記熱交換器６用の冷却水の供給量を制御することを特徴とする真空冷却装置の制御方法。
【請求項２】
被冷却物を収容する冷却槽２に蒸気エゼクタ４を接続し、この蒸気エゼクタ４の排気側５に熱交換器６を介して真空ポンプ７を接続した真空冷却装置１の制御方法であって、前記被冷却物の徐冷中、前記熱交換器６用の冷却水の供給量を減少し、前記蒸気エジェクタ４の作動中、前記供給量を増加することを特徴とする真空冷却装置の制御方法。
【請求項３】
被冷却物を収容する冷却槽２に蒸気エゼクタ４を接続し、この蒸気エゼクタ４の排気側５に熱交換器６を介して真空ポンプ７を接続し、前記熱交換器６用の冷却水の供給量を制御する制御手段８を備えたことを特徴とする真空冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被冷却物の水分を減圧下で蒸発させ、その際の気化潜熱を利用して冷却する真空冷却装置の制御方法および真空冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、真空冷却装置は、被冷却物を収容した冷却槽を真空吸引し、減圧することによって、飽和蒸気温度を低下させ、前記被冷却物内の水分を蒸発させることにより、その際の気化潜熱を利用して前記被冷却物を冷却するものである。この真空冷却装置は、たとえば食品業界において、加熱調理された食品を冷却する工程で使用されている。
【０００３】
前記真空冷却装置は、前記冷却槽内の減圧（真空吸引）を行なうための種々の装置が提案され、実用に供されてきた。たとえば、蒸気エゼクタにより一段目の減圧作動を行い、つぎに熱交換器により水蒸気の大部分を凝縮させ、さらに真空ポンプにより二段目の減圧作動を行い空気と水蒸気を吸引するものがある。この場合、前記熱交換器で水蒸気を凝縮させるための冷却水が多量に必要であった。（たとえば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特許番号第３０７７６０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、真空冷却装置の熱交換器における冷却水の使用量を削減することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽に蒸気エゼクタを接続し、この蒸気エゼクタの排気側に熱交換器を介して真空ポンプを接続した真空冷却装置の制御方法であって、前記熱交換器用の冷却水の供給量を制御することを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽に蒸気エゼクタを接続し、この蒸気エゼクタの排気側に熱交換器を介して真空ポンプを接続した真空冷却装置の制御方法であって、前記被冷却物の徐冷中、前記熱交換器用の冷却水の供給量を減少し、前記蒸気エジェクタの作動中、前記供給量を増加することを特徴としている。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽に蒸気エゼクタを接続し、この蒸気エゼクタの排気側に熱交換器を介して真空ポンプを接続し、前記熱交換器用の冷却水の供給量を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、食品等（以下、「被冷却物」と云う）を冷却するとき、減圧手段を用いて冷却を行う真空冷却処理において実施することができる。まず、この発明の実施に適用される真空冷却装置について説明する。
【００１０】
前記真空冷却装置は、前記被冷却物を収容する冷却槽と、この冷却槽の排気ラインに接続された蒸気エゼクタと、この蒸気エゼクタの排気側に接続された熱交換器と、この熱交換器の下流側に接続された真空ポンプと、前記熱交換器用の冷却水の供給量を制御する制御手段と、前記真空冷却装置の運転を制御する制御器とにより構成されている。すなわち、前記真空冷却装置は、前記冷却槽内を減圧する２つの減圧手段（前記蒸気エジェクタと前記真空ポンプ）を備えている。
【００１１】
前記冷却槽は、前記被冷却物を収容する大きさに形成されており、前記冷却槽を密閉する扉と、前記冷却槽内を大気圧まで復圧する復圧ラインと、前記排気ラインとを備えている。
【００１２】
前記蒸気エジェクタは、蒸気ラインから供給される蒸気により、減圧機能を果たすものである。前記蒸気エジェクタは、前記排気ラインを負圧として前記冷却槽内を減圧，すなわち一段目の減圧作動を行うように構成されている。すなわち、前記蒸気エゼクタは、前記冷却槽内の空気および前記被冷却物から蒸発した水蒸気と、前記蒸気エゼクタへ供給した蒸気とを混合し、この混合した流体（以下、「混合流体」と云う。）を排出する。そして、前記混合流体は、前記熱交換器内へ流入するように構成されている。
【００１３】
前記熱交換器は、前記混合流体中の水蒸気を凝縮させるものである。前記熱交換器は、冷却水ラインを備えており、この冷却水ラインと連通する熱交換手段，たとえばコイルを備えている。前記混合流体の飽和蒸気温度は、前記コイル内を流れる冷却水よりもかなり高いから、水蒸気は前記コイルの表面に凝縮するので、前記混合流体中の水蒸気の分圧が減少し、その分、空気の分圧が増加する。すなわち、前記熱交換器は、前記混合流体中における空気が占める割合を増加させる。
【００１４】
前記真空ポンプは、たとえば容積型真空ポンプ，液封式真空ポンプ等であり、前記熱交換器により空気が主要部分を占めるようになった前記混合流体を前記真空ポンプで吸引し排気する。すなわち、前記真空ポンプは、二段目の減圧作動を行うように構成されている。
【００１５】
前記制御手段は、前記冷却水ラインに設けられており、たとえば流量調節弁，複数の電磁弁，オリフィス等を組み合わせることにより、冷却水の供給量を制御するように構成されている。
【００１６】
ここにおいて、前記制御手段は、冷却水の供給圧力や送水ポンプの回転速度を制御することにより、冷却水の供給量を制御する構成とすることも好適である。
【００１７】
このような構成の前記真空冷却装置の作用について説明する。まず、前記被冷却物を前記冷却槽内に収容し、前記扉を閉じて前記冷却槽を密閉する。そして、前記蒸気エジェクタと前記真空ポンプを作動させ、前記冷却槽内を減圧し、前記被冷却物を冷却する。このとき、前記熱交換器により、前記混合流体中の水蒸気を凝縮させ、前記混合流体中における空気が占める割合を増加させ、前記真空ポンプが空気を効率よく吸引できるようにする。そして、前記被冷却物の温度が低下すると、前記冷却槽内を復圧して冷却処理を終了する。
【００１８】
つぎに、前記真空冷却装置の制御方法について説明する。まず、第一の実施の形態の制御方法について説明する。
【００１９】
前記被冷却物を前記冷却槽内に収容し運転を開始する。前記真空冷却装置の運転開始直後においては、前記冷却槽内の圧力は大気圧に近いので、減圧することも容易であり、前記熱交換器の作動時における熱交換能力は小さくてよい。したがって、冷却水の供給量を少なくして前記熱交換器へ供給する。そして、冷却処理工程が進み、さらに減圧するときは、冷却水の供給量を増加させ、前記熱交換器の作動時における熱交換能力を大きくするように制御する。すなわち、前記真空冷却装置の運転状況に応じて、前記熱交換器へ供給する冷却水の供給量を制御する。つぎに、前記被冷却物の温度が低下し、前記冷却槽内を復圧するときは、冷却水の供給を停止する。これにより、冷却処理における冷却水の使用量を削減することができる。
【００２０】
ここにおいて、前記第一の実施の形態の変形例として、前記被冷却物の種別により、前記熱交換器へ供給する冷却水の供給量を制御することも好適である。すなわち、前記熱交換器の凝縮能力を減少させても支障のない種別の前記被冷却物のとき、前記冷却水の供給量を減少するように制御する。これにより、冷却処理における冷却水の使用量を削減することができる。
【００２１】
つぎに、第二の実施の形態について説明する。この第二の実施の形態は、前記真空冷却装置の制御方法において、特に前記被冷却物の含有する水分が多い，たとえば汁物等の食品の冷却を行うとき好適に実施することができる。すなわち、前記真空冷却装置の運転に際し、前記冷却槽内をゆっくり減圧する，いわゆる徐冷工程を行うときに有効である。
【００２２】
前記徐冷工程は、前記被冷却物が急に減圧されることによる突沸等を防止する工程である。したがって、この徐冷工程中は、前記熱交換器の熱交換能力は小さくてよいので、冷却水の供給量を減少させる。前記徐冷工程においては、前記真空ポンプのみを作動させて、前記蒸気エジェクタの作動は行わない。そして、冷却処理工程が進み、さらに減圧するときは、前記蒸気エジェクタを作動させるとともに、冷却水の供給量を増加させ、前記熱交換器の作動時における熱交換能力を大きくするように制御する。つぎに、前記被冷却物の温度が低下し、前記冷却槽内を復圧するときは、冷却水の供給を停止する。これにより、前記徐冷工程中の冷却水の使用量を削減することができる。
【００２３】
ここにおいて、前記第二の実施の形態の変形例として、前記蒸気エジェクタの作動を行う場合、前記蒸気エジェクタへの蒸気の供給と前記熱交換器への冷却水の供給とを多段階で行うことも好適であり、また比例的に行うことも好適である。
【００２４】
以上のように、これらの実施の形態によれば、真空冷却装置の熱交換器における冷却水の使用量を削減することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。この実施例は、食品等（以下、「被冷却物」と云う）を冷却するとき、減圧手段を用いて冷却を行う真空冷却処理において実施することができる。まず、この発明の実施に適用される真空冷却装置について説明する。図１は、前記真空冷却装置を説明する概略的な説明図である。
【００２６】
図１において、真空冷却装置１は、被冷却物（図示省略）を収容する冷却槽２と、この冷却槽２の排気ライン３に接続された蒸気エゼクタ４と、この蒸気エゼクタ４の排気側５に接続された熱交換器６と、この熱交換器６の下流側に接続された真空ポンプ７と、前記熱交換器６用の冷却水の供給量を制御する制御手段８と、前記真空冷却装置１の運転を制御する制御器（図示省略）とにより構成されている。すなわち、前記真空冷却装置１は、前記冷却槽２内を減圧するため、前記蒸気エジェクタ４と前記真空ポンプ７とを備えている。
【００２７】
前記冷却槽２は、前記被冷却物を収容する大きさに形成されており、前記冷却槽２を密閉する扉（図示省略）と、前記冷却槽２内を大気圧まで復圧する復圧ライン９と、前記排気ライン３とを備えている。前記復圧ライン９には、空気を清浄にするフィルター１０と空気導入制御弁１１とが設けられている。
【００２８】
前記蒸気エジェクタ４は、蒸気ライン１２から供給される蒸気により、前記冷却槽２内を減圧する。前記蒸気ライン１２は、前記蒸気エジェクタ４の蒸気入口１３と接続されており、また前記蒸気ライン１２には、蒸気制御弁１４が設けられている。前記蒸気ライン１２は、ボイラ（図示省略）と接続されている。また、前記蒸気エジェクタ４の吸引口１５は、前記排気ライン３と接続されている。具体的に説明すると、蒸気を前記蒸気入口１３から前記蒸気エジェクタ４へ供給することにより、前記排気ライン３を負圧として前記冷却槽２内を減圧，すなわち一段目の減圧を行う。前記蒸気エゼクタ４は、前記冷却槽２内の空気および前記被冷却物から蒸発した水蒸気と、前記蒸気エゼクタ４へ供給した蒸気とを混合し、この混合した流体（以下、「混合流体」と云う。）を排出する。そして、前記混合流体は、前記熱交換器６内へ流入する。
【００２９】
前記熱交換器６は、前記混合流体中の加圧された状態の水蒸気を凝縮させるものであり、冷却水ライン１６と接続されている。前記熱交換器６は、その内部に熱交換手段であるコイル１７を備えるとともに、冷却水排水ライン１８と混合流体排出ライン１９とを備えている。前記混合流体の飽和蒸気温度は、前記コイル１７内を流れる冷却水よりもかなり高いので、前記コイルの表面で凝縮する。したがって、前記混合流体中の水蒸気の分圧が減少し、その分、空気の分圧が増加する。すなわち、前記熱交換器６は、前記混合流体中における空気が占める割合を増加させる。
【００３０】
前記真空ポンプ７は、前記混合流体排出ライン１９を介して前記熱交換器６と接続されている。前記混合流体排出ライン１９には、逆止弁２０が設けられている。前記真空ポンプ７は、水封式真空ポンプであり、給水ライン２１から分岐された封水ライン２２と接続されており、また封水と前記混合流体とを排出する排出ライン２３を備えている。したがって、前記真空ポンプ７は、前記熱交換器６によって空気の占める割合が増加した混合流体を吸引して排気する作動，すなわち二段目の減圧作動を行う。
【００３１】
前記制御手段８は、給水を制御する第一電磁弁２４と、同様に給水を制御する第二電磁弁２５と、流量を制限する第一オリフィス２６と、同様に流量を制限する第二オリフィス２７とにより構成されている。前記第一電磁弁２４と前記第一オリフィス２６とは、直列に接続されており、前記給水ライン２１から分岐した第一冷却水ライン２８に設けられている。また、前記第二電磁弁２５と前記第二オリフィス２７とは、直列に接続されており、前記給水ライン２１から分岐した第二冷却水ライン２９に設けられている。すなわち、前記両冷却水ライン２８，２９は、並列に配置されており、前記両オリフィス２６，２７の下流側の合流点３０でそれぞれ前記冷却水ライン１６と合流している。
【００３２】
前記制御器（図示省略）は、前記空気導入制御弁１１，前記蒸気制御弁１４，前記真空ポンプ７および前記両電磁弁２４，２５と回線（図示省略）を介してそれぞれ接続されており、これらの作動をそれぞれ制御するようにプログラムされた制御部（図示省略）を備えている。そして、前記制御器は、前記真空冷却装置１の運転を制御する。
【００３３】
このような構成の前記真空冷却装置１の作用について説明する。まず、前記被冷却物を前記冷却槽２内に収容し、前記扉を閉じて前記冷却槽２を密閉する。そして、前記蒸気エジェクタ４と前記真空ポンプ７を作動させ、前記冷却槽２内を減圧し、前記被冷却物を冷却する。このとき、前記冷却水ライン１６から冷却水を供給し、前記熱交換器６により、前記混合流体中の水蒸気を前記コイル１７の表面に凝縮させ、前記混合流体中における空気が占める割合を増加させ、前記真空ポンプ７が空気を効率よく吸引できるようにする。そして、前記被冷却物の温度が低下すると、前記冷却槽２内を復圧して冷却処理を終了する。
【００３４】
つぎに、前記構成の前記真空冷却装置１の制御方法の第一実施例について説明する。
【００３５】
前記真空冷却装置１の運転に際し、前記蒸気エジェクタ４と前記真空ポンプ７をともに作動させる。この場合、前記真空冷却装置１の運転開始直後は、前記冷却槽２内の圧力は大気圧に近いので、減圧することも容易であり、前記熱交換器６の作動時における熱交換能力は小さくてよい。したがって、冷却水の供給量は少なくてよいので、前記第一電磁弁２４のみを開く。
【００３６】
そして、冷却処理工程が進み、さらに減圧するときは、前記第二電磁弁２５も開いて，すなわち前記両電磁弁２４，２５を開いて冷却水の供給量を増加させ、前記熱交換器６の作動時における熱交換能力を大きくするように制御する。
【００３７】
つぎに、前記冷却槽２内を復圧するときは、前記蒸気エジェクタ４と前記真空ポンプ７をともに停止し、前記両電磁弁２４，２５をともに閉じて、冷却水の供給を停止する。そして、前記空気導入制御弁１１を開いて復圧する。これにより、冷却処理における初期の運転での冷却水の使用量を削減することができる。
【００３８】
つぎに、第二実施例について説明する。この第二実施例は、前記第一実施例の変形例であり、真空冷却処理に際し、前記冷却槽２内をゆっくり減圧する徐冷工程を行う制御方法である。この第二実施例の制御方法を図１に基づいて説明する。
【００３９】
前記徐冷工程は、前記被冷却物が急に減圧されることによる突沸等を防止する工程である。図１において、前記徐冷工程中、前記制御器は、前記真空ポンプ７のみを作動させて、前記蒸気エジェクタ４を作動させない。すなわち、前記徐冷工程中、蒸気は前記蒸気エジェクタ４へ供給されない。これにより、前記熱交換器６は、蒸気の熱量を冷却する必要がなく、前記冷却槽２から排出する熱量だけを冷却すればよく、前記熱交換器６の熱交換能力は小さくてよいものとなる。したがって、冷却水の供給量は少なくてよいので、前記第一電磁弁２４のみを開く。
【００４０】
そして、冷却処理工程が進み、さらに減圧するときは、前記蒸気制御弁１４を開いて前記蒸気エジェクタ４を作動させるとともに、前記両電磁弁２４，２５をともに開いて冷却水の供給量を増加させ、前記熱交換器６の作動時における熱交換能力を大きくするように制御する。
【００４１】
つぎに、前記冷却槽２内を復圧するときは、前記蒸気エジェクタ４と前記真空ポンプ７をともに停止し、前記両電磁弁２４，２５をともに閉じて、冷却水の供給を停止する。そして、前記空気導入制御弁１１を開いて復圧する。これにより、徐冷工程中の冷却水の使用量を削減することができる。
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、真空冷却装置の熱交換器における冷却水の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用する第一実施例の真空冷却装置を説明する概略的な説明図である。
【符号の説明】
１　真空冷却装置
２　冷却槽
４　蒸気エジェクタ
５　排気側
６　熱交換器
７　真空ポンプ
８　制御手段
【図１】
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