(57)【要約】【課題】  蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、従来よりも低温水の使用量を削減しながら冷却能力を向上させる。【解決手段】  内部に食品を収容する冷却槽２、冷却槽内の空気を吸引する真空発生装置１、冷却槽２と真空発生装置１を結ぶ真空経路９を設けておき、冷却槽２内を減圧することによって冷却槽内の食品を冷却する真空冷却装置において、真空経路９途中には上流側熱交換器６と下流側熱交換器１３を設け、上流側熱交換器６で凝縮した凝縮水を排出する上流側凝縮水排出装置５と、下流側熱交換器１３で凝縮した凝縮水を排出する下流側凝縮水排出装置１２をそれぞれ設けておき、下流側熱交換器１３には上流側熱交換器６よりも低温の冷却媒体を供給するようにしたことを特徴とする蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に食品を収容する冷却槽、冷却槽内の空気を吸引する真空発生装置、冷却槽と真空発生装置を結ぶ真空経路を設けておき、冷却槽内を減圧することによって冷却槽内の食品を冷却する真空冷却装置において、真空経路途中には上流側熱交換器と下流側熱交換器を設け、上流側熱交換器で凝縮した凝縮水を排出する上流側凝縮水排出装置と、下流側熱交換器で凝縮した凝縮水を排出する下流側凝縮水排出装置をそれぞれ設けておき、下流側熱交換器には上流側熱交換器よりも低温の冷却媒体を供給するようにしたことを特徴とする蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、真空経路と上流側凝縮水排出装置の間を閉鎖する上流側凝縮水遮断弁を設けておき、真空冷却工程の途中で上流側凝縮水遮断弁を閉鎖する制御を行うことを特徴とする蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、真空経路と下流側凝縮水排出装置の間を閉鎖する下流側凝縮水遮断弁も設けておき、真空冷却工程の途中で先に上流側凝縮水遮断弁を閉鎖し、上流側凝縮水遮断弁の閉鎖よりも後で下流側凝縮水遮断弁を閉鎖する制御を行うことを特徴とする蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、真空発生装置と接続した冷却槽内に冷却する食品を収容しておき、冷却槽内を減圧することによって食品中の水分を気化させ、気化熱によって食品を冷却するものである。真空冷却の場合、被冷却食品の最終温度は冷却槽内の真空度によって定まり、真空度が高いほどより低い温度まで冷却することができる。真空発生装置としては、水エジェクタによるものと水封式真空ポンプによるものが多く使用されている。水エジェクタによる減圧は、水槽にためた循環水をエジェクタと水槽の間で循環させることで行い、水封式真空ポンプによる場合も、真空ポンプ内に水を送り込みながら空気を吸引する。いずれの場合も、低真空の状態では循環水（封水）の温度が少々高くても空気を吸引することができるが、真空度が高くなった場合、循環水の温度が高いと循環水自体が蒸発してしまうために空気を吸引することができなくなる。そのため、より低い温度まで食品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、チラー等の水冷却装置によって循環水を冷却している。
【０００３】
真空冷却は冷却槽内から空気を吸引し、食品中の水分を気化させることによって温度を低下させるものであるため、真空発生装置は冷却槽内の空気とともに食品から発生した熱を吸引することになる。食品の熱を循環水が取り込むと循環水の温度は上昇し、循環水の温度が上昇すると真空度をあげることができなくなる。そのため、温度の上昇した循環水を冷却したり、大量の低温水を準備しておくことで循環水の温度が上昇しないようにしている。また、蒸気が真空経路内を流れていると、蒸気の容量分だけ吸引できる空気の容量が減少し、空気吸引の効率が低下することになる。そのため、真空経路の途中にプレート式熱交換器などからなる蒸気凝縮用の熱交換器を設け、真空経路の途中で蒸気を冷却して凝縮させている。
【０００４】
蒸気凝縮用熱交換器で蒸気の凝縮を行う場合、冷却媒体は常温水よりも低温水を使用した方が蒸気をより多く凝縮させることができるが、低温水で蒸気を冷却させるためには大量の低温水を供給することが必要となる。大量の冷却水を準備するには、大きな能力の水冷却装置が必要であって、低温水を製造するコストも大きなものとなる。そのため、蒸気温度の高い時期には常温水を冷却媒体としたり、常温水を低温水によって冷却した準冷水を冷却媒体として蒸気を冷却しておき、蒸気温度の低くなる真空冷却工程の後期には低温水を使用して蒸気を冷却することも行われている。
【特許文献１】特開２００１−９１１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、従来よりも低温水の使用量を削減しながら冷却能力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、内部に食品を収容する冷却槽、冷却槽内の空気を吸引する真空発生装置、冷却槽と真空発生装置を結ぶ真空経路を設けておき、冷却槽内を減圧することによって冷却槽内の食品を冷却する真空冷却装置において、真空経路途中には上流側熱交換器と下流側熱交換器を設け、上流側熱交換器で凝縮した凝縮水を排出する上流側凝縮水排出装置と、下流側熱交換器で凝縮した凝縮水を排出する下流側凝縮水排出装置をそれぞれ設けておき、下流側熱交換器には上流側熱交換器よりも低温の冷却媒体を供給するようにしたことを特徴とする蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記の蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、真空経路と上流側凝縮水排出装置の間を閉鎖する上流側凝縮水遮断弁を設けておき、真空冷却工程の途中で上流側凝縮水遮断弁を閉鎖する制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記の蒸気凝縮用熱交換器を持った真空冷却装置において、真空経路と下流側凝縮水排出装置の間を閉鎖する下流側凝縮水遮断弁も設けておき、真空冷却工程の途中で先に上流側凝縮水遮断弁を閉鎖し、上流側凝縮水遮断弁の閉鎖よりも後で下流側凝縮水遮断弁を閉鎖する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施することで、低温水の使用量を削減することができ、しかも冷却能力を向上させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明装置の一実施例のフロー図である。扉を持ち、内部に食品を収容して密閉することができるようにした冷却槽２を設け、冷却槽２には真空経路９を接続しておき、真空経路９の他端は真空発生装置である水エジェクタ１に接続する。水エジェクタ１は低温水槽３に接続し、低温水槽３内の循環水を水エジェクタ１へ送る循環配管と循環ポンプ８を設ける。低温水槽３には水冷却装置４を接続しておき、水冷却装置４で生成した冷水を低温水槽３内にためるようにする。
【００１１】
真空経路９の途中に上流側熱交換器６と下流側熱交換器１３を、真空経路９の上流側から順に設ける。上流側熱交換器６には常温水弁１５を設けた常温水供給経路１０を接続し、下流側熱交換器１３には低温水弁１６を設けた低温水供給経路１１を接続しておく。上流側熱交換器６には上水道を流れる水の温度そのままである常温水を供給し、下流側熱交換器１３には水冷却装置４によって冷却した低温水を供給することができるようにしておく。上流側熱交換器６の真空経路下流側に分岐配管を設けて上流側凝縮水排出装置５を設け、下流側熱交換器１３の真空経路下流側にも分岐配管を設けて下流側凝縮水排出装置１２を設ける。上流側凝縮水排出装置５及び下流側凝縮水排出装置１２は、凝縮水タンクと排水弁等からなり、上流側熱交換器６又は下流側熱交換器１３で凝縮した凝縮水をためるようにしている。真空経路９と上流側凝縮水排出装置５の間に上流側凝縮水遮断弁１７、真空経路９と下流側凝縮水排出装置１２の間に下流側凝縮水遮断弁１８を設けておき、上流側凝縮水排出装置５及び下流側凝縮水排出装置１２は真空経路９から遮断することができるようにしておく。
【００１２】
内部にタイマー装置１４を持った運転制御装置７を設け、運転制御装置７は循環ポンプ８及び水冷却装置４と接続しておき、運転制御装置７によって循環ポンプ８と水冷却装置４の運転を制御する。また、運転制御装置７は、常温水弁１５・低温水弁１６・上流側凝縮水遮断弁１７・下流側凝縮水遮断弁１８とも接続しておき、熱交換器への冷却用水供給や凝縮水排出などの制御も行う。
【００１３】
真空冷却の運転工程は、前期・中期・後期の３工程に分けておく。前期工程は、真空吸引開始時点から、上流側熱交換器６では真空経路９内を流れる蒸気を凝縮させる作用が少なくなるころまで、中期工程は下流側凝縮水排出装置１２で蒸気を凝縮させる作用が少なくなるころまでであり、後期工程はそれ以降の真空吸引を停止するまでとなる。運転制御装置７は、各工程の時間又は各工程を終了する温度を設定しておき、工程の設定時間が経過又は食品の温度が設定温度に到達すると、次工程へ移行するようにしておく。
【００１４】
運転制御装置７は、真空冷却を開始する前に水冷却装置４の作動を行っておき、低温水槽３内に３℃から５℃程度の低温水を準備しておく。冷却槽２内に冷却する食品を入れて冷却槽２の扉を閉め、運転制御装置７へ真空冷却開始の信号を入力すると、運転制御装置７はまず前期工程を行い、循環ポンプ８の作動を開始させ、タイマー装置１４によって時間の計測を開始する。
【００１５】
循環ポンプ８の作動により、低温水槽３内にためておいた循環水は循環配管を通して水エジェクタ１へと送られる。水エジェクタ１に送られた循環水は、水エジェクタ１を通過する際に空気の吸引を行うため、真空経路９によって接続している冷却槽２内の空気が吸引され、冷却槽内の圧力が低下していく。また運転制御装置７は、常温水弁１５及び低温水弁１６を開くことで上流側熱交換器６及び下流側熱交換器１３へ冷却用水を供給する。そして上流側凝縮水遮断弁１７及び下流側凝縮水遮断弁を開とし、上流側凝縮水排出装置５及び下流側凝縮水排出装置１２の排水弁は閉としておき、上流側熱交換器６及び下流側熱交換器１３で凝縮した凝縮水が凝縮水タンクにたまるようにしておく。
【００１６】
水エジェクタ１によって冷却槽２内を真空化していくと、冷却槽２内の食品から水分が蒸発し、蒸気は真空経路９を通って上流側熱交換器６に入る。食品の温度が高い時期の場合、食品から発生する蒸気の温度も高いものとなるが、上流側熱交換器６へは冷却媒体として常温水を供給しており、上流側熱交換器６内に入った蒸気は常温水の温度よりも高いため、上流側熱交換器６によって冷却されて凝縮水を発生する。上流側熱交換器６で凝縮した凝縮水は、上流側熱交換器６から真空経路９の下流側へと流れ出て上流側凝縮水排出装置５内へ入り、上流側凝縮水排出装置５の凝縮水タンクにたまる。
【００１７】
また、常温水で冷却している上流側熱交換器６では、蒸気を完全に冷却することはできないため、ある程度の熱は上流側熱交換器６の下流へと出ていく。まだ熱を持っている蒸気は、次に下流側熱交換器１３に入り、下流側熱交換器１３でも冷却が行われる。下流側熱交換器１３へは、水冷却装置４で冷却した低温水を冷却媒体として供給しており、下流側熱交換器１３で蒸気は更に冷却されて凝縮する。下流側熱交換器１３による凝縮水も、下流側熱交換器１３の下流側にある下流側凝縮水排出装置１２へ入り、下流側凝縮水排出装置１２の凝縮水タンクにたまる。食品から移動してきた熱は、上流側熱交換器６及び下流側熱交換器１３で冷却することによって少なくなっており、水エジェクタ１を通じて低温水槽３内へと入る熱量は少ないため、低温水槽３の温度上昇はわずかとなる。
【００１８】
食品の温度が高い前期工程の場合、蒸気の温度も高くなり、大量の熱が真空経路９内を流れることになるが、上流側熱交換器６で一段目の冷却を行い、下流側熱交換器１３で更に二段目の冷却を行うので低温水槽３まで達する熱量は少なくなる。また、常温水で冷却する上流側熱交換器６で大部分の熱を除去するため、下流側熱交換器１３に必要な低温水の量は少なくなる。低温水槽３にためている低温水の温度上昇が少なくなり、かつ下流側熱交換器１３で使用する低温水量は少なくなっているため、能力の大きな水冷却装置４を用いる必要がなくなる。
【００１９】
運転開始から設定時間が経過したことをタイマー装置１４が出力すると、運転制御装置７は、運転工程を前期工程から中期工程に切り換える。中期工程では、常温水弁１５を閉じ上流側凝縮水遮断弁１７を閉じる制御を行い、低温水弁１６の開と下流側凝縮水遮断弁１８の開は継続しておく。この場合、冷却槽２の食品からの蒸気は上流側熱交換器６を通過し、下流側熱交換器１３のみで冷却することになる。上流側熱交換器６への冷却媒体供給を停止したため、上流側熱交換器６では冷却しないことになるが、中期工程のころになると食品の温度は低下しており、食品から移動してくる熱量も少なくなっているため、下流側熱交換器１３のみでも十分に冷却することができる。
【００２０】
中期工程では、上流側熱交換器６に常温水を供給しても冷却の効果が得られないため、常温水弁１５を閉じておくことで冷却用水が無駄になるのを防止する。また、上流側凝縮水排出装置５の凝縮水タンクにためている凝縮水は、比較的高い温度のものであるため、真空度が進むと凝縮水が再び蒸発することになる。上流側凝縮水排出装置５の凝縮水が蒸発することは、冷却槽２の真空化を遅らせる要因となるため、中期工程以降は上流側凝縮水遮断弁１７を閉じることで、真空経路９と上流側凝縮水排出装置５の凝縮水タンクとの間を遮断しておき、凝縮水が蒸発することを防止する。なお、下流側凝縮水排出装置１２にたまっている凝縮水は、低温水で凝縮したものであって比較的温度の低いものであるため、この段階では下流側凝縮水排出装置１２の凝縮水が蒸発することはない。また、上流側凝縮水遮断弁１７を閉じておけば上流側凝縮水排出装置５の排水弁を開いても影響がないため、この間に上流側凝縮水排出装置５にたまっている凝縮水を排出しておく。
【００２１】
中期工程の設定時間が経過すると、運転制御装置７は後期工程へ切り替える。後期工程となると、下流側凝縮水遮断弁１８を閉じる制御を行い、低温水弁１６の開は継続しておく。冷却槽２及び真空経路９の真空度が高くなり、食品の温度が低くなってくると、低温水を供給している下流側熱交換器１３でも凝縮しなくなり、逆に下流側凝縮水排出装置１２の凝縮水タンクに溜めている凝縮水が蒸発することになる。そのため下流側凝縮水遮断弁１８を閉じることで、真空経路９と下流側凝縮水排出装置１２の凝縮水タンクとの間を遮断しておき、凝縮水が蒸発することを防止する。下流側凝縮水排出装置１２を閉じた後、下流側凝縮水排出装置１２の排水弁を開き、下流側凝縮水排出装置１２に溜まっている凝縮水を排出して次回の冷却に備える。
【００２２】
冷却槽２内の食品を十分に冷却することができれば、運転制御装置７は低温水弁１６を閉じて循環ポンプ８の作動を停止し、冷却の工程を終了する。冷却槽２内の圧力を戻して冷却槽２の扉を開けば、冷却の終わった食品を取り出すことができる。
【００２３】
食品から発生する熱は、真空経路９の途中に設けた上流側熱交換器６及び下流側熱交換器１３で除去しておくことで、低温水槽３にためた低温水の温度上昇が少なくなる。そのため、最終的な真空度を高くすることができ、食品の温度をより低くすることができる。また、低温水槽３の低温水温度を低く保つことができるので、能力の大きな水冷却装置４を使用する必要がなくなり、低温水の製造コストも低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例のフロー図
【符号の説明】
【００２５】
１  エジェクタ      
２  冷却槽      
３  低温水槽        
４  水冷却装置      
５  上流側凝縮水排出装置            
６  上流側熱交換器
７  運転制御装置
８  循環ポンプ
９  真空経路
１０  常温水供給経路
１１  低温水供給経路
１２  下流側凝縮水排出装置
１３  下流側熱交換器
１４  タイマー装置
１５  常温水弁
１６  低温水弁  
１７  上流側凝縮水遮断弁
１８  下流側凝縮水遮断弁      
【図１】
2005134085.tif 000003