(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空経路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、前記熱交換器には発生したドレンを排出するドレン排出経路を接続し、ドレン排出経路には上流側から順に低温ドレン貯留部、高温ドレン遮蔽弁、高温ドレン貯留部、排水弁を設置しており、真空冷却装置による真空冷却運転を行う場合、真空冷却初期の工程では、排水弁は閉じた状態で高温ドレン遮蔽弁は開くことにより、熱交換器で発生したドレンは高温ドレン遮蔽弁と排水弁の間にある高温ドレン貯留部に貯留し、その後に行う真空冷却後期の工程では、高温ドレン遮蔽弁を閉じる操作を行うことにより、熱交換器で発生したドレンは高温ドレン遮蔽弁の上流側にある低温ドレン貯留部に貯留するようにした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、低温ドレン貯留部の上流側にドレンタンク遮蔽弁を設けておき、真空冷却の工程を終えて処理槽の真空解除を行う際、熱交換器と低温ドレン貯留部の間に設けたドレンタンク遮蔽弁を遮断することによって処理槽と低温ドレン貯留部では別々に真空解除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３】
請求項１又は２に記載の真空冷却装置において、真空冷却後期の工程中に排水弁を開き、高温ドレン貯留部に貯留していた高温ドレンの排出を行う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】
本発明は処理槽内を真空化し、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すると、処理槽内での飽和蒸気温度が低下し、飽和蒸気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ある。真空発生装置にて処理槽内の気体を吸引する場合、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。そしてその場合には、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２０１４−１５９９３１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経路の途中に、真空発生装置が吸引している気体を冷却する熱交換器を設け、真空経路の途中で気体を冷却することを行っている。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、特に蒸気を冷却することで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しなければならない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２０１４−１５９９３１号公報に記載の発明では、蒸気の冷却によって発生した凝縮水は熱交換器の下方に設置しているドレンタンクにためておき、ドレンとして排出するようにしている。
【０００４】
真空冷却の運転中はドレンタンク内も負圧になっており、負圧状態のドレンタンクから大気圧状態の装置外部へドレンを排出することはできない。そのため通常は、真空冷却運転終了までドレンタンクにドレンをためておき、真空冷却運転を終了して処理槽内を大気圧に戻した後にドレンの排出を行っている。しかし、ドレンをドレンタンクにためて置いた場合、真空冷却運転を行うことで真空経路内の圧力が低下し、ドレンタンク内のドレン温度よりも真空経路内の飽和蒸気温度の方が低くなると、ドレンから蒸気が発生することになる。その場合、真空発生装置で吸引しなければならない気体量が増加するため真空冷却装置の運転効率が低下して真空冷却の運転に要する時間が長くなり、再蒸発した蒸気を冷却するために冷水の供給も必要であった。
【０００５】
また、特開２０１４−１５９９３１号公報に記載の発明では、熱交換器とドレンタンクの間にドレンタンク遮蔽弁、処理槽と熱交換器の間に真空経路遮断弁を設置し、真空冷却運転の途中でドレンの排出を行えるようにしている。真空冷却運転中はドレンタンク内の圧力が低下しているため、この状態でドレンタンクからドレンを排出するには、ドレンタンク内の圧力を大気圧まで高めることが必要となる。この時に処理槽を含めた減圧部全体の圧力を大気圧に戻すと、真空冷却運転を再開した場合に元の圧力まで低下させるための時間が長く掛かることになり、真空冷却に要する時間が長くなる。特開２０１４−１５９９３１号公報に記載の発明では、ドレンタンク遮蔽弁を閉じてドレンタンク部分のみを大気圧に戻してドレンの排出を行うようにしている。そしてドレン排出後は、ドレンタンク内の減圧を行ってドレンタンク内の圧力が処理槽内の圧力よりも低くなると、真空経路遮断弁を開いて処理槽の減圧を再開する。この場合、処理槽は減圧が行われた状態で圧力を保持するため、処理槽内まで大気圧に戻す場合に比べると、真空冷却運転の中断による真空冷却運転時間の遅れを少なくすることができる。ただしこの場合でも、真空冷却運転を中断させることになるため、真空冷却運転時間の遅れは発生することになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１５９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、真空冷却に要する時間を短縮し、冷水ユニットのスペックダウンによるコストダウンを行う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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空経路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、前記熱交換器には発生したドレンを排出するドレン排出経路を接続し、ドレン排出経路には上流側から順に低温ドレン貯留部、高温ドレン遮蔽弁、高温ドレン貯留部、排水弁を設置しており、真空冷却装置による真空冷却運転を行う場合、真空冷却初期の工程では、排水弁は閉じた状態で高温ドレン遮蔽弁は開くことにより、熱交換器で発生したドレンは高温ドレン遮蔽弁と排水弁の間にある高温ドレン貯留部に貯留し、その後に行う真空冷却後期の工程では、高温ドレン遮蔽弁を閉じる操作を行うことにより、熱交換器で発生したドレンは高温ドレン遮蔽弁の上流側にある低温ドレン貯留部に貯留するようにしたものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、低温ドレン貯留部の上流側にドレンタンク遮蔽弁を設けておき、真空冷却の工程を終えて処理槽の真空解除を行う際、熱交換器と低温ドレン貯留部の間に設けたドレンタンク遮蔽弁を遮断することによって処理槽と低温ドレン貯留部では別々に真空解除を行うものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、真空冷却後期の工程中に排水弁を開き、高温ドレン貯留部に貯留していた高温ドレンの排出を行うものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を実施した場合、真空経路と繋がっているドレンの温度を低くすることができるため、真空冷却運転途中でドレンが再蒸発することによる真空冷却効率の低下を防止することができ、また真空冷却運転の途中で処理槽内の減圧を中断することもないために、真空冷却運転の時間を短縮できる。そして、冷水ユニットで冷却する熱量が低減できるため冷水ユニットのスペックダウンを行うこともできる。 
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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真空冷却運転時のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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真空冷却運転時のタイムチャートである。真空冷却装置は、処理槽２、真空発生装置１、熱交換器４、冷水ユニット３、ドレンタンク６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。 
【００１４】
処理槽２と真空発生装置１の間は、真空経路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体積が大きくなり、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。そのため真空経路９には熱交換器４を設けておき、真空発生装置１が吸引している気体や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。 
【００１５】
熱交換器４は冷水ユニット３と接続しておき、冷水ユニット３で発生させた冷水を内部のタンクにためるようにしている。熱交換器４では、冷水をためているタンクを貫通するようにした複数の伝熱管を設置し、伝熱管内に処理槽２から吸引してきた気体を分散して流すことによって、吸引気体の冷却を行う。熱交換器４の下部には、吸引気体を冷却することで発生した凝縮水をドレンとして集合させるためのドレン集合室１４を設けており、ドレンはドレン集合室１４に集合させた後に熱交換器４の下方に接続しているドレン排出経路を通して排出するようにしており、ドレン排出経路のドレンタンク６に流れ落ちる。 
【００１６】
ドレンタンク６は低温ドレン貯留部であり、ドレンタンク６のさらに下方には高温ドレン貯留部１３を設けておき、ドレンタンク６と高温ドレン貯留部１３の間をつなぐ配管に高温ドレン遮断弁１２、さらに高温ドレン貯留部１３の下流側には排水弁１１を設置しておく。高温ドレン貯留部１３はタンクを設置するものであってもよいが、高温ドレン遮断弁１２と排水弁１１の間を長くすることができる場合には、高温ドレン遮断弁と排水弁の間をつないでいる配管を高温ドレン貯留部としてもよい。タンクに比べると径の小さな配管は、単位長さ当たりの容量は小さいためにドレンをためることのできる容量は小さくなるが、それでも配管長さが長くなった場合には配管部分で容積が大きくなるため、配管内に高温ドレンを貯留することもできる。
【００１７】
ドレンタンク６と高温ドレン貯留部１３は真空冷却運転中に発生するドレンをためておくものであるが、途中に設けた高温ドレン遮蔽弁１２によってドレンタンク６と高温ドレン貯留部１３は分割することができるようにしており、ドレン集合室１４とドレンタンク６の間にはドレンタンク遮蔽弁５を設けることで、ドレン集合室１４とドレンタンク６の間でも遮蔽することができるようにしている。またドレンタンク６には大気を導入するためのドレンタンク真空解除弁１５を持ったドレンタンク真空解除装置を接続している。
【００１８】
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。真空冷却の工程は真空冷却初期と、真空冷却後期に分割しており、さらに冷却終了後に行う真空解除の工程からなる。真空冷却の工程では真空発生装置１の作動を開始して、真空冷却運転を開始している。真空冷却初期工程の時点では、ドレンタンク遮蔽弁５と高温ドレン遮蔽弁１２は開いており、処理槽２内に大気を導入することで処理槽内の圧力を大気圧に戻すための処理槽真空解除弁１０、およびドレンタンク６内に大気を導入することでドレンタンク６内の圧力を大気圧に戻すためのドレンタンク真空解除弁１５と、装置内にたまったドレンを系外へ排出する排水弁１１は閉じている。真空発生装置１の作動を行うと、真空発生装置１は真空経路９を通して処理槽２内の気体を吸引して排出するため、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し、処理槽２内の飽和蒸気温度が被冷却物温度よりも低くなると、処理槽２内に収容している被冷却物から水分が蒸発する。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。 
【００１９】
真空経路９を通して吸引している気体は、熱交換器４で冷却する。吸引気体が流れる熱交換器４の伝熱管は、冷水をためたタンクを貫通して設置しているため、伝熱管内を流れる気体は伝熱管外側の冷水によって冷却され、処理槽２内を流れる蒸気が飽和蒸気温度より低くなると、蒸気は凝縮する。熱交換器４の伝熱管部分で発生した凝縮水は、熱交換器４の下方に設けているドレン集合室１４に集合し、ドレン集合室１４のさらに下方に設けているドレンタンク６へ流れ落ちる。蒸気を冷却することによって凝縮水にすると、体積は大幅に縮小する。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することができる。 
【００２０】
真空冷却初期の工程では、排水弁１１は閉じ、ドレンタンク遮蔽弁５と高温ドレン遮蔽弁１２は開いているため、ドレンは、ドレンタンク遮蔽弁５、ドレンタンク６、高温ドレン遮蔽弁１２を通過して高温ドレン貯留部１３にたまっていく。真空冷却初期の工程を開始してからの経過時間や、槽内圧力検出装置７にて検出している槽内圧力、あるいは品温検出装置８にて検出している被冷却物の品温が所定値に達すると、真空冷却初期の工程から真空冷却後期の工程に移行する。真空冷却後期の工程では、処理槽２内の被冷却物はある程度冷却された状態から始まり、真空冷却後期の工程でも真空発生装置１の作動は続いているため、処理槽２の減圧は継続し、減圧することによって処理槽２内の被冷却物温度は低下していく。被冷却物の温度低下によって被冷却物から発生する蒸気の温度は低くなるが、被冷却物から発生した蒸気は熱交換器４で冷却することで凝縮してドレンとなる。
【００２１】
真空冷却後期の工程では、ドレンタンク遮蔽弁５は開いておくが高温ドレン遮蔽弁１２は閉じる。この場合、ドレン集合室１４のドレンはドレンタンク６へは流れるが、ドレンタンク６から高温ドレン貯留部へのドレンの流れは止まることになる。また、真空冷却後期の工程中に排水弁１１を開き、高温ドレン貯留部１３にためて置いた高温ドレンは排出しておく。高温ドレン遮蔽弁１２を閉じることで高温ドレン貯留部１３はドレンタンク６部分とは遮断しているため、高温ドレン貯留部１３内の圧力を大気圧まで高めても高温ドレン貯留部内の高温ドレンがドレンタンク６側へ逆流することは発生しない。真空冷却後期の工程中にドレンの排出を行っておくことで、真空冷却運転終了後に行うドレン排出量が削減できるため、真空冷却運転終了後のドレン排出時間を短くすることができる。
【００２２】
真空冷却後期の工程を開始してからの経過時間や、槽内圧力検出装置７にて検出している槽内圧力、あるいは品温検出装置８にて検出している被冷却物の品温が運転終了の値に達するなど、真空冷却終了時期になると、真空発生装置１の作動を停止して冷却運転を終了し、真空解除の工程に移る。この時、真空冷却装置では処理槽２内が減圧された状態であるため、真空解除の工程にて処理槽２内の圧力を大気圧まで戻すのであるが、真空解除の工程ではドレンタンク遮蔽弁５を閉じ、処理槽真空解除弁１０とドレンタンク真空解除弁１５を開くことで、処理槽２での真空解除とドレンタンク６での真空解除を並行して行う。
【００２３】
ドレンタンク遮蔽弁５を閉じた状態で処理槽真空解除弁１０とドレンタンク真空解除弁１５を開くと、処理槽２とドレンタンク６では圧力が上昇していく。この時、ドレンタンク６の容積は処理槽２の容積よりも小さなものとしておくと、ドレンタンク６では処理槽２よりも短時間で大気圧まで戻すことができる。そして排水弁１１と高温ドレン遮蔽弁１２を開いていると、ドレンタンク６内が大気圧まで戻った後に、ドレンタンク内にあるドレンの装置外への排出が開始されることになる。
【００２４】
ドレンタンク６内にあるドレンの排出に要する時間が、処理槽２内にある被冷却物の出し入れに要する時間よりも長くなる場合、処理槽２内が大気圧に戻った後にドレンタンクのドレン排出と処理槽内の被冷却物の入れ替えを開始すると、被冷却物の入れ替え終了後にドレンの排出を待つ時間が必要となり、真空冷却運転の次バッチ開始が遅れることになっていた。上記のように、ドレンタンク遮蔽弁５を閉じて処理槽２の真空解除とドレンタンク６の真空解除をそれぞれ別に行うと、処理槽２で真空解除を行っている時間帯にいち早くドレンタンク６からのドレン排出を行うことができる。そのため、ドレンタンク６からの排水に時間が掛かる場合であっても、真空冷却の次バッチがドレン排出待ちによって遅れることはなく、このことによって真空冷却の時間を短縮することができる。
【００２５】
また、真空冷却装置は、冷却工程の初期段階で発生する蒸気は高温の被冷却物から発生するものとなり、蒸気温度は比較的高いものとなる。蒸気温度が高いと、熱交換器４で発生するドレン温度も高いものとなり、真空冷却工程の初期には高温のドレンが発生する。真空冷却装置では、被冷却物の温度が低下してもそれ以上に処理槽２内の飽和蒸気温度を低下することでさらに被冷却物の温度を低下させることができ、冷却工程の工程が進むにつれて被冷却物の温度は低下し、熱交換器４で発生するドレンの温度も低下していく。
【００２６】
処理槽内の圧力が低下すると、処理槽内での飽和蒸気温度も低下するため、温度の低下した被冷却物からも蒸気が発生し、被冷却物の温度は更に低下していく。そして真空冷却装置では、処理槽２での圧力低下とともに真空経路でも圧力が低下するため、この場合、真空冷却工程の初期に発生した比較的高温のドレン温度よりも真空経路内での飽和蒸気温度が低くなると、熱交換器で液体に戻したドレンが再蒸発することになってしまう。
【００２７】
本発明では、真空冷却工程の初期に発生する比較的高温のドレンは高温ドレン貯留部１３に貯蔵し、真空冷却工程の後期に発生する比較的低温のドレンはドレンタンク６に貯蔵するようにしている。そして、真空冷却工程の後期においては、真空発生装置１と高温ドレン貯留部１３は遮断するようにしているため、高温ドレン貯留部１３にためておいた高温ドレンが再蒸発することがなくなり、真空発生装置１で吸引する気体量は少なくなる。そして高温ドレンの再蒸発を防止することで、熱交換器４によって冷却しなければならない熱量が少なくなるため、冷水ユニット３で冷却する熱量を減少することができ、冷水ユニット３のスペックダウンによって真空冷却装置のコストを低減することができる。
【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。 
【００２９】
１  真空発生装置   
２  処理槽 
３  冷水ユニット 
４  熱交換器             
５  ドレンタンク遮蔽弁 
６  ドレンタンク 
７  槽内圧力検出装置 
８  品温検出装置 
９  真空経路 
１０  処理槽真空解除弁 
１１  排水弁 
１２  高温ドレン遮蔽弁 
１３  高温ドレン貯留部 
１４  ドレン集合室 
１５  ドレンタンク真空解除弁
【図１】
0006433323.tif 000002
【図２】
0006433323.tif 000003