(57)【要約】【課題】真空冷却装置の真空ポンプ内に不純物を含んだ液分が入った場合にも不純物を残留させることなく残留液を確実に排出し、清浄な状態を保つ。【解決手段】被冷却物を収容する冷却槽２、冷却槽内の気体を吸引する真空ポンプ１、前記真空配管９に接続しており、途中に真空ポンプ乾燥弁４を持った外気導入配管３、真空配管の冷却槽側と真空ポンプ側で遮断する真空弁６、前記真空弁よりも真空ポンプ側に洗浄用水を供給するための水供給手段を設けており、前記真空弁は閉じ、真空ポンプは作動させた状態で真空ポンプ乾燥制御を実施する場合、真空ポンプ乾燥制御では、水供給手段により洗浄用水を供給する洗浄工程、前記真空ポンプ乾燥弁の開閉を複数回繰り返す残留液押し出し工程、真空ポンプ乾燥弁を開いた状態を保持する乾燥工程、を順に行う。【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、冷却槽と真空配管によって接続しており冷却槽内の気体を吸引する真空ポンプ、前記真空配管に接続しており、途中に真空ポンプ乾燥弁を持ち、他端には外気取り込み口を持った外気導入配管、前記真空配管の外気導入配管接続部よりも冷却槽側に真空配管の冷却槽側と真空ポンプ側で遮断する真空弁、前記真空弁よりも真空ポンプ側に洗浄用水を供給するための水供給手段を設けており、前記真空弁は閉じ、真空ポンプは作動させた状態で真空ポンプ乾燥制御を実施するようにしておき、真空ポンプ乾燥制御では、水供給手段により洗浄用水を供給する洗浄工程、前記真空ポンプ乾燥弁の開閉を複数回繰り返す残留液押し出し工程、残留液押し出し工程の真空ポンプ乾燥弁開時間よりも長時間、真空ポンプ乾燥弁を開いた状態を保持する乾燥工程、を順に行う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、洗浄工程時における水供給は、短時間の供給と、供給の時間よりも長くした供給停止を交互に複数回繰り返すことによって行うことを特徴とする真空冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の真空冷却装置において、真空ポンプ乾燥制御実施中に冷却槽内を減圧させる冷却運転要求信号が出力された場合には、残留液押し出し工程終了までの間は真空ポンプ乾燥制御を優先し、残留液押し出し工程終了後に冷却運転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、ドライ式真空ポンプを使用して冷却槽内を減圧することにより、冷却槽内の被冷却物を冷却するようにしている真空冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却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、冷却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冷却槽内を減圧し、冷却槽内の飽和温度が被冷却物の温度よりも低下すると、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、被冷却物の温度は低下する。真空冷却では被冷却物の内部から冷却を行うため、均一に短時間で冷却することができる。
【０００３】
真空発生装置としては、エジェクタ装置や真空ポンプが使用されており、ドライ式の真空ポンプであれば、蒸気の供給や水の循環が必要ないために装置の構造としては単純なものとすることができる。
【０００４】
真空冷却装置の真空発生装置では、被冷却物内から蒸発させた蒸気も吸引することになる。この場合、気体となった水分は液体に比べて体積が大幅に増大しているため、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り、そのことで冷却槽内の減圧に時間がかかることになる。そのため真空冷却装置では、冷却槽内の気体を真空発生装置へ送る真空配管の途中に熱交換器を設け、真空発生装置が吸引している気体分は真空配管の途中で冷却している。熱交換器によって気体の冷却を行うと、蒸気は凝縮して液体となるため、吸引気体から水分を分離することができる。このようにすることで、真空発生装置が排出する気体の体積が小さくなるため、減圧の効率を高めることができる。
【０００５】
真空発生装置がドライ式の真空ポンプの場合、分離した水分はドレンとしてドレンタンクにためておき、真空ポンプには送られないようにしている。しかし、一部の水分は真空ポンプまで送られ、真空ポンプ内で液化した水分が残留するということがある。真空ポンプ内でこの残留液がたまったままになると不衛生であるため、特開２０１４−６６３８４号公報に記載の発明では、冷却運転を行うたびに真空ポンプの乾燥運転を行うようにしている。
【０００６】
ただし、ここで発生する残留液は被冷却物中の水分が蒸発したものであり、不純物を含んだ残留液が真空ポンプ内に至った場合、真空ポンプ内を乾燥させるだけでは不純物が真空ポンプ内に残り、真空ポンプ内を衛生的に保つことができなくなることがあった。またドライ式の真空ポンプにおいて、真空ポンプ内に洗浄水を供給することで真空ポンプ内を洗浄水で満たした場合、その状態で真空ポンプの作動を行うと真空ポンプが固着することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−６６３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ドライ式の真空ポンプによって冷却槽内を減圧し、被冷却物から水分を蒸発させることで被冷却物の冷却を行っている真空冷却装置であって、真空ポンプ内に不純物を含んだ残留液が入った場合にも不純物を残すことなく残留液を確実に排出することのできる衛生的な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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽、冷却槽と真空配管によって接続しており冷却槽内の気体を吸引する真空ポンプ、前記真空配管に接続しており、途中に真空ポンプ乾燥弁を持ち、他端には外気取り込み口を持った外気導入配管、前記真空配管の外気導入配管接続部よりも冷却槽側に真空配管の冷却槽側と真空ポンプ側で遮断する真空弁、前記真空弁よりも真空ポンプ側に洗浄用水を供給するための水供給手段を設けており、前記真空弁は閉じ、真空ポンプは作動させた状態で真空ポンプ乾燥制御を実施するようにしておき、真空ポンプ乾燥制御では、水供給手段により洗浄用水を供給する洗浄工程、前記真空ポンプ乾燥弁の開閉を複数回繰り返す残留液押し出し工程、残留液押し出し工程の真空ポンプ乾燥弁開時間よりも長時間、真空ポンプ乾燥弁を開いた状態を保持する乾燥工程、を順に行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、洗浄工程時における水供給は、短時間の供給と、供給の時間よりも長くした供給停止を交互に複数回繰り返すことによって行うことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、真空ポンプ乾燥制御実施中に冷却槽内を減圧させる冷却運転要求信号が出力された場合には、残留液押し出し工程終了までの間は真空ポンプ乾燥制御を優先し、残留液押し出し工程終了後に冷却運転を行うものであることを特徴とする。
【００１１】
真空ポンプ乾燥制御を行う際、残留液押し出し工程の前に真空ポンプ内へ洗浄用水を供給する洗浄工程を行うと、洗浄用水は減圧している真空配管内で気化し、発生した蒸気が真空ポンプ内の残留水を押し出すとともに、蒸気が真空ポンプ内の不純物を洗い流す。
また、洗浄工程において洗浄用水を供給する場合、洗浄用水の供給量が過剰となって真空ポンプ内が洗浄用水によって満たされることになると、真空ポンプでは正常な作動が行えなくなり、真空ポンプ内から洗浄用水が排出されなくなる。洗浄用水の供給は、短時間の供給と、供給の時間よりも長くした供給停止を交互に複数回繰り返すことによって行うと、供給した洗浄用水を排出した後に次の洗浄用水供給することになり、洗浄用水が真空ポンプ内でたまることを防止できる。そのため、真空ポンプの運転に支障を与えることなく、真空ポンプの洗浄を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を実施することで、真空ポンプ内に不純物を残すことなく残留液をより確実に排出して清浄な状態を保つことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例での真空冷却装置の構成概要図
【図２】本発明の一実施例でのタイムチャート
【図３】本発明の他の一実施例でのタイムチャート
【図４】本発明の実施例における真空ポンプ内での残留液形状のイメージ図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。真空冷却装置は、被冷却物を収容する冷却槽２、冷却槽２内の空気を吸引する真空ポンプ１、冷却槽２と真空ポンプ１の間をつなぐ真空配管９などからなる。冷却槽２は、側面に扉を持った略直方体の容器であり、中に被冷却物を収容して密閉することができるようにしている。真空冷却装置の運転を制御する運転制御装置７を設け、運転制御装置７は真空ポンプ１と接続しており、運転制御装置７が真空ポンプ１等の作動を行わせる。
【００１５】
真空冷却装置は、冷却槽内を減圧することで被冷却物内の水分を蒸発させ、気化熱によって被冷却物の冷却を行うものであるため、冷却槽から吸引している気体は蒸気を含んでいる。液体は蒸気になると体積が大幅に大きくなるため、そのままでは大容積の蒸気を真空ポンプ１へ送ることになり、それでは真空ポンプ１の排気効率が悪くなる。また、真空ポンプ内に液化した水分が入った場合には、真空ポンプの能力低下や真空ポンプの故障を招くことがあるため、真空配管９の途中で吸引空気から水分の分離を行う。真空配管９の途中に熱交換器１１を設け、熱交換器１１には冷却用水を供給するようにしておき、冷却槽２から吸引してきた気体と冷却用水の間で熱交換を行うことで、吸引気体の冷却を行う。熱交換器で吸引気体の冷却を行うと、気体中に含まれている蒸気が凝縮するため、吸引気体の体積は大幅に減少させることができる。熱交換器で分離した凝縮水は、熱交換器の下方に設置しているドレンタンク（図示せず）にためておき、冷却運転の終了後に排出する。
【００１６】
真空配管９には、熱交換器１１よりも下流に真空弁６を設け、真空弁６の下流側に外気導入配管３を接続する。外気導入配管３には、真空ポンプの乾燥運転時に外気を真空ポンプ１へ送るための真空ポンプ乾燥弁４を設けておく。真空ポンプ乾燥弁４は、真空ポンプ乾燥制御を行う場合に開くものであり、通常時は閉じている。真空弁６及び真空ポンプ乾燥弁４も運転制御装置７と接続しており、運転制御装置７によって真空弁６と真空ポンプ乾燥弁４の作動を制御する。
【００１７】
真空配管９の真空弁設置部よりも下流側に水供給手段１０と真空配管圧力検出手段５を設けておく。水供給手段１０は、真空ポンプ乾燥制御時に洗浄用水を供給するものであり、真空ポンプ乾燥制御時の最初に行う洗浄工程時に洗浄用水の供給を行う。圧力の検出は、冷却槽２に設けた槽内圧力検出手段８と、真空弁６よりも下流側に設けた真空配管圧力検出手段５によって行う。検出した圧力値は運転制御装置７への出力しており、運転制御装置７では水供給手段１０の作動も制御する。
【００１８】
冷却運転は、冷却槽２内に被冷却物を収容し、冷却槽２を密閉し真空弁６は開いた状態で真空ポンプ１を作動することによって行う。冷却槽２は密閉しておいて真空ポンプ１を作動すると、冷却槽内の気体は排出され、冷却槽内の圧力は低下していく。冷却槽２内の圧力を低下させることで冷却槽内の飽和温度を被冷却物の温度より低くすると、被冷却物からは水分の蒸発が発生し、水分が蒸発する際には周囲から気化熱を奪う。そのため、槽内圧力の低下につれて被冷却物の温度は低下していく。
【００１９】
真空ポンプが吸引している気体中に含まれている蒸気は、真空配管９の途中に設置している熱交換器１１で冷却することによって凝縮させて体積を縮小し、凝縮水はドレンとして吸引空気から分離させている。ただし、すべての水分を分離することは不可能であるため、一部の水分は真空配管９を通して真空ポンプ１内に入る。
【００２０】
そのため、冷却運転を終了するごとに真空ポンプ乾燥制御を行い、真空ポンプ内の残留液を排出した状態で、次の冷却運転を行うようにする。真空ポンプ乾燥制御では、洗浄工程、残留液押し出し工程、乾燥工程、確認工程を順に行う。真空ポンプ乾燥制御の工程を図２及び図３に基づいて説明する。図２は真空ポンプ乾燥制御の実施中には冷却運転要求信号が出力されなかった場合、図３は真空ポンプ乾燥制御の実施中に冷却運転要求信号が出力された場合の実施例である。図２の実施例では真空ポンプ乾燥制御の工程を最後まで行えており、図３の実施例では真空ポンプ乾燥制御の工程は途中で終了している。
【００２１】
まず図２に基づいて真空ポンプ乾燥制御の工程を説明する。図２では真空ポンプ乾燥制御の前工程（工程Ａ）から始まっており、真空ポンプ乾燥制御は、真空弁６の閉リミットを検知した時より開始する。真空ポンプ乾燥制御の最初の工程は、洗浄工程（工程Ｂ）であり、この時には真空ポンプ１は作動し、真空弁は閉となっている。洗浄工程では、真空弁６と真空ポンプ乾燥弁４を閉じているため、真空ポンプ１の作動によって吸引する気体は真空弁６より下流側の真空配管部分となる。この部分における気体量は少ないために真空ポンプ１部分ではすぐに真空度が上昇していく。洗浄工程では、真空ポンプ乾燥弁４を閉じた状態で水供給手段１０を通じて洗浄用水の供給を行う。
【００２２】
真空ポンプ乾燥弁４を閉じており、真空ポンプ１部分を流れる吸引気体量が少なくなっている状態では、真空ポンプ内を流れる吸引気体の流速は低下する。そのため、この状態で洗浄用水の供給を行うと洗浄用水は気化し、気化した洗浄水は真空ポンプ１内の残留液と混合して残留液を希釈させながら残留液を押し出す。この時の洗浄用水の供給は、水供給手段に設けていた給水電磁弁の開閉を数回繰り返すことによって行い、給水用電磁弁を開く時間は、ごく短い時間として１回に行う給水量は少なくしておく。給水用電磁弁を閉じておく時間は、開く時間よりも長いものとし、その間に真空ポンプ内から洗浄用水の排出を行う。給水用電磁弁を閉じると給水は停止し、その状態で真空ポンプ１の作動は継続していると、真空ポンプ内の液体分は真空ポンプ内から排出される。そのため、真空ポンプ内の液量は洗浄用水の供給によって一時的に増えても、その後の給水停止中に減少する。給水時間と給水停止時間は、それぞれ０．５秒と５秒に設定するなど、給水停止時間を給水時間に比べて十分に長い時間とすることで、洗浄水の排出を行いながら給水を行う。
【００２３】
次の工程は残留液押し出し工程（工程Ｃ）であり、この時真空ポンプ１は作動を継続し、真空弁６は閉鎖したままであり、水供給手段１０では洗浄用水の供給は停止している。この状態で真空ポンプ乾燥弁４の開閉を行う。真空ポンプ乾燥弁４は、２秒間の開と１秒間の閉を５回繰り返している。この時の真空ポンプ１内は減圧されているため、真空ポンプ乾燥弁４を開くと外気が勢いよく真空ポンプ１内へ入り、真空ポンプ１内を流れる気体量は瞬間的に増加する。その際、真空ポンプ１内では気体流による残留液を押す効果が高まることになる。真空ポンプ乾燥弁４は２秒間の開と１秒間の閉を繰り返すものであるため、真空ポンプ１内での気体の流量は断続的に変化する。
【００２４】
真空ポンプ乾燥弁４を開いた状態を維持していると、真空ポンプ１部分では取り込んだ外気が流れるため、気体流は速いものとなるが流速は一定となる。この場合、真空ポンプ内では気体流による残留液を押し出す作用が発生するが、流速が一定の場合には、残留液を排出する作用はあまり大きくならない。ここで真空ポンプ乾燥弁４を閉じると、外気の導入が途切れるために真空ポンプに流れる気体の流速は一旦低下する。その後に真空ポンプ乾燥弁４を開き、外気の導入を再開すると、真空ポンプ１内に流れる気体量が急増して残留液を押す作用が高まる。このことを繰り返すことで、真空ポンプ内の残留液を排出する効果が高まる。
【００２５】
図４の記載は、真空ポンプ内の残留液と空気流のイメージであり、真空ポンプ乾燥弁の開閉によって真空ポンプ内を流れる空気量を増減させた場合のものである。図４では、真空ポンプ乾燥弁を開いていることで多くの空気が流れている状態、真空ポンプ乾燥弁４を閉じているために真空ポンプ内での空気流は少なくなった状態、真空ポンプ乾燥弁４を開くことで空気流が急激に増加した状態、空気流が残留液を押した状態をそれぞれ表している。真空ポンプ乾燥弁４の開閉を行うと、そのたびに残留液を大きく押し出すため、真空ポンプ内から残留液を排出する時間を短縮することができる。
【００２６】
残留液押し出し工程（工程Ｃ）を終了すると、乾燥工程（工程Ｄ）を行う。乾燥工程は残留液押し出し工程で残留液の押し出しを行った後、真空ポンプ１内を乾燥させる工程である。残留液の粗方の排出は残留液押し出し工程で行えているため、ここでは真空ポンプ乾燥弁４を開いたままとし、真空ポンプ１内に早い流速で気体を流すことで真空ポンプ１内の表面を乾燥させる。乾燥工程の時間は残留液押し出し工程よりも長い時間をかけて行う。
【００２７】
乾燥工程を終了すると、真空ポンプ乾燥弁４を閉じて確認工程（工程Ｅ）に移行する。確認工程は真空ポンプ１の能力が出ているかを確認するものである。真空弁６と真空ポンプ乾燥弁４を閉じた状態で真空ポンプ１の作動を行い、圧力が低下していくことを確認することで、真空ポンプ１内に残留液がたまるなどの異常が発生していないことの確認を行う。確認工程までが真空ポンプ乾燥制御であり、真空ポンプ乾燥制御中には冷却槽内を減圧するための冷却運転要求信号が出力されていないので、真空ポンプ乾燥制御を最後まで行う。
【００２８】
図３の実施例は、真空ポンプ乾燥制御中に冷却運転要求信号が出力された例であり、この例では残留液押し出し工程（工程Ｃ）の途中で冷却運転要求信号が出力されている。なお、冷却運転要求信号が出力されるまでの工程は図２の場合と同じである。残留液押し出し工程が終了する前に冷却運転要求信号の出力があった場合は、残留液押し出し工程が終了するまでは真空ポンプ乾燥制御を行い、残留液押し出し工程終了時点で真空ポンプ乾燥制御を中断して冷却運転（工程Ｆ）に移行する。これは、残留液押し出し工程を終了する前、つまり真空ポンプ１内の残留液がたまっている状態では、真空ポンプ内に入った不純物が残っている可能性があり、この状態で冷却運転を行うと、真空ポンプ内では不純物が残った状態で乾燥することになり、真空ポンプ内が不衛生となることがあるためである。そのため、残留液押し出し工程が終了していない場合には、真空ポンプの残留液排出を優先して行うことで、真空ポンプ内を衛生的に保つことができるようにしている。
【００２９】
また、残留液押し出し工程終了後に冷却運転要求信号が出力された場合は、真空ポンプ乾燥制御はすぐに中断して冷却運転に移行する。残留液押し出し工程の終了まで工程が進んでいれば、真空ポンプ内に入り込んだ不純物の排出も終了しているため、真空ポンプ内の衛生状態が悪くなることはない。
【００３０】
冷却運転では、真空ポンプ１は作動を継続した状態で真空弁６を開き、真空ポンプ乾燥弁４は閉じたままとする。真空弁６を開いて真空ポンプ１を作動すると、真空ポンプ１は冷却槽２内の気体を吸引することになり、冷却運転を行える。冷却運転を行うと、真空ポンプ内では気体が流れるため、このことによって真空ポンプ内の乾燥を行うことができる。
【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。
【符号の説明】
【００３２】
１  真空ポンプ 
２  冷却槽 
３  外気導入配管 
４  真空ポンプ乾燥弁 
５  真空配管圧力検出手段 
６  真空弁 
７  運転制御装置     
８  槽内圧力検出手段 
９  真空配管
１０  水供給手段
１１  熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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