(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に食品を収容する処理槽、処理槽内の空気を吸引する真空発生装置、処理槽と真空発生装置を結ぶ真空配管、真空配管の途中に蒸気凝縮用熱交換器、冷水を生成する水冷却装置、水冷却装置によって生成した冷水によって常温水を冷却することで、常温水の温度より低いが冷水の温度より高い
準冷水を生成する準冷水用熱交換器、蒸気凝縮用熱交換器へ冷却用水を供給する冷却用水供給配管、水冷却装置で生成した冷水の蒸気凝縮用熱交換器への供給を制御する冷水側冷却用水制御弁、準冷水用熱交換器で生成した準冷水の蒸気凝縮用熱交換器への供給を制御する準冷水側冷却用水制御弁、各機器の作動を制御する運転制御装置を有する真空冷却装置であって、真空冷却工程を初期工程、中期工程、終期工程に分け、運転制御装置は、初期工程時には真空発生装置は作動させるが、蒸気凝縮用熱交換器への冷却用水の供給は行わず、初期工程終了後に行う中期工程時には真空発生装置の作動と準冷水側冷却用水制御弁を開く制御を行い、中期工程後に行う終期工程時には真空発生装置の作動と冷水側冷却用水制御弁を開く制御、を行うものである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、真空発生装置は、エジェクタ、循環ポンプ、水槽、循環配管からなるエジェクタ式の真空発生装置であり、蒸気凝縮用熱交換器へ冷却用水を供給する冷却用水供給配管は、一端を前記循環配管に接続し、循環配管を送られる循環水の一部を分岐させて蒸気凝縮用熱交換器へ供給するものである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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、真空発生装置が接続された処理槽内に冷却する食品を収容しておき、処理槽内を真空化することによって食品中の水分を気化させ、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処理槽内の真空度によって定まり、真空度が高いほど低温まで冷却することができる。水エジェクタによる減圧の場合、処理槽内の減圧は、水槽に溜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う。この場合、低真空の状態では循環水の温度が少々高くても空気の吸引を行うことができるが、真空度が高い場合、循環水の温度が高いと循環水からの蒸発があるため、空気の吸引を行う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することが行われている。
【０００３】
また、真空冷却は処理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、真空発生装置は処理槽内の空気とともに食品から発生した蒸気も吸引する必要がある。しかし蒸気の状態で吸引すると、蒸気の容量分だけ吸引できる空気の容量が低下し、空気吸引の効率が低下するため、真空配管の途中に蒸気凝縮用熱交換器を設け、蒸気凝縮用熱交換器へ冷却用水を送ることで真空配管内の負圧蒸気を凝縮し、空気吸引の効率を向上させている。
【０００４】
蒸気凝縮用熱交換器へ供給する冷却用水は、常温水よりも冷却した水の方が蒸気凝縮の効率が良いため、水冷却装置にて生成した冷水を蒸気凝縮用熱交換器へ送ることが行われている。冷却工程終期の食品温度が低い時期であれば、真空配管内の蒸気の温度も低いために蒸気凝縮用熱交換器を通過した冷却用水の温度上昇幅は僅かであるが、食品温度が高い時期の場合、冷却用水の温度は蒸気凝縮用熱交換器で大きく上昇する。温度の大きく上昇した冷却用水を再度冷却するためには膨大なエネルギーが必要となるため、蒸気凝縮用熱交換器を通過した後の冷却用水は捨てており、多くの水が使用される。蒸気凝縮用熱交換器へは多量の冷却用水を送る必要があるため、多量の冷水が必要であり、大容量の水冷却装置が使用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、蒸気凝縮用熱交換器の冷却用水の使用量を削減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
内部に食品を収容する処理槽、処理槽内の空気を吸引する真空発生装置、処理槽と真空発生装置を結ぶ真空配管、真空配管の途中に蒸気凝縮用熱交換器、蒸気凝縮用熱交換器へ冷却用水を供給する冷却用水供給配管、冷却用水供給配管の途中に冷却用水制御弁、各機器の作動を制御する運転制御装置を有する真空冷却装置であって、真空冷却工程は初期工程と後期工程に分けておき、運転制御装置は、初期工程時には真空発生装置は作動させるが、蒸気凝縮用熱交換器への冷却用水の供給は行わず、初期工程終了後に行う後期工程では真空発生装置の作動と、蒸気凝縮用熱交換器へ冷却用水を供給する制御を行う。
【０００７】
また、冷水を生成する水冷却装置、水冷却装置によって生成した冷水によって常温水を冷却して準冷水を生成する準冷水用熱交換器、水冷却装置で生成した冷水の蒸気凝縮用熱交換器への供給を制御する冷水側冷却用水制御弁、準冷水用熱交換器で生成した準冷水の蒸気凝縮用熱交換器への供給を制御する準冷水側冷却用水制御弁も設け、真空冷却工程を初期工程、中期工程、終期工程に分けておき、運転制御装置は、初期工程時には真空発生装置は作動させるが、蒸気凝縮用熱交換器への冷却用水の供給は行わず、初期工程終了後に行う中期工程時には真空発生装置の作動と準冷水側冷却用水制御弁を開く制御を行い、中期工程後に行う終期工程時には真空発生装置の作動と冷水側冷却用水制御弁を開く制御を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１および図２は本発明の一実施例に関するものである。まず図１および図２を用いて説明する。図１は一実施例における真空冷却装置の構成概要図、図２は一実施例における真空度変化および食品温度変化の説明図である。
【００１４】
内部に食品を収容する処理槽２には、真空配管９を接続し、真空配管９の他端は２つに分岐しており、一方は常温側エジェクタ１ａ、他方は低温側エジェクタ１ｂに接続する。真空配管９の途中に蒸気凝縮用熱交換器６を設け、蒸気凝縮用熱交換器６に接続した冷却用水供給配管１１を通じて冷却用水を供給する。冷却用水供給配管１１には、準冷水供給配管１１ａと冷水供給配管１１ｂを接続しており、準冷水供給配管１１ａの途中に準冷水側冷却用水制御弁１２ａ、冷水供給配管１１ｂの途中に冷水側冷却用水制御弁１２ｂを設ける。
【００１５】
常温側エジェクタ１ａは常温水槽３ａに接続し、常温水槽３ａ内の循環水を常温側エジェクタ１ａへ送る常温側循環配管１０ａ、常温側循環配管１０ａの途中に常温側循環ポンプ８ａを設ける。低温側エジェクタ１ｂは低温側循環水槽３ｂに接続し、低温側循環水槽３ｂ内の循環水を低温側エジェクタ１ｂへ送る低温側循環配管１０ｂ、低温側循環配管１０ｂの途中に低温側循環ポンプ８ｂを設ける。準冷水供給配管１１ａの元側は常温側循環配管１０ａの常温側循環ポンプ８ａよりも下流に接続し、冷水供給配管１１ｂの元側は低温側循環配管１０ｂの低温側循環ポンプ８ｂよりも下流に接続しておき、常温側循環配管１０ａの途中に、準冷水供給配管１１ａにて送られる冷却用水と、低温側水槽３ｂ内に溜められている冷水の間で熱交換を行う準冷水用熱交換器１３を設ける。
【００１６】
低温側循環水槽３ｂには水冷却装置４を接続し、水冷却装置４で生成した冷水を低温側循環水槽３ｂ内に溜めることができるようにする。冷却用水供給配管１１の蒸気凝縮用熱交換器６よりも下流側に冷却用水循環配管１５を接続し、冷却用水循環配管１５の他端は低温側水槽３ｂに接続する。冷却用水供給配管１１の蒸気凝縮用熱交換器６よりも下流に排水制御弁５を設けておき、水蒸気凝縮用熱交換器６を通過した冷却用水は、排水制御弁５によってそのまま排水するか、冷却水循環配管１５へ送り再利用するかの制御を行う。常温側循環ポンプ８ａ、低温側循環ポンプ８ｂ、準冷水側冷却用水制御弁１２ａ、冷水側冷却用水制御弁１２ｂ、水冷却装置４、排水制御弁５のそれぞれと接続し、内部にタイマー装置１４を持った運転制御装置７によって真空冷却装置の運転を制御する。
【００１７】
真空冷却の運転工程は、初期工程、中期工程、終期工程に分けておく。初期工程は運転開始時点から１分間、中期工程は初期工程終了時点から４分間、終期工程は中期工程終了時点から１０分間とし、運転制御装置７へ設定しておく。運転制御装置７は真空冷却を開始する前に予め水冷却装置４の作動を開始しておき、低温側水槽３ｂ内の水は約３℃の冷水としておく。
【００１８】
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はまず初期工程を行い、常温側循環ポンプ８ａ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。なお、初期工程を開始する前から作動させている水冷却装置４は、全ての工程を通じて作動させ続ける。
【００１９】
常温側循環ポンプ８ａの作動により、常温水槽３ａに溜めておいた常温の循環水は常温側循環配管１０ａを通して常温側エジェクタ１ａへ送られる。常温側エジェクタ１ａに送られた循環水が常温側エジェクタ１ａを通過する際に空気の吸引を行うため、真空配管９によって接続されている処理槽２内の空気が吸引され、処理槽内の真空度が上昇していく。この時、準冷水側冷却用水制御弁１２ａは閉じられたままであるため、蒸気凝縮用熱交換器６へ冷却用水が送られることはない。
【００２０】
初期工程開始から１分間が経過したことをタイマー装置１４が出力すると、運転制御装置は運転工程を初期工程から中期工程に切り換え、運転制御装置７は準冷水側冷却用水制御弁１２ａを開き、排水制御弁５の排水側を開く制御を行う。準冷水側冷却用水制御弁１２ａを開くと、常温側循環ポンプ８ａによって常温側循環配管１０ａ内を駆動させている循環水の一部が、循環配管１０から分岐させている準冷水供給配管１１ａへ入り、蒸気凝縮用熱交換器６へ冷却用水が供給される。
【００２１】
準冷水供給配管１１ａの途中には準冷水用熱交換器１３を設けているため、準冷水用熱交換器１３に達した常温水は低温側水槽３ｂ内の冷水と熱交換し、常温水の温度より低いが冷水の温度よりも高い準冷水となり、蒸気凝縮用熱交換器６へは準冷水が供給される。蒸気凝縮用熱交換器６へ供給された準冷水は真空配管９内の蒸気を冷却して凝縮させ、熱交換によって準冷水の温度は高くなる。温度の上昇した冷却用水は排水制御弁５を通して排水される。
【００２２】
中期工程開始から４分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は運転工程を中期工程から終期工程に切り換え、運転制御装置７は常温側循環ポンプ８ａの停止と、準冷水側冷却用水制御弁１２ａの閉鎖を行い、低温側循環ポンプ８ｂの作動と、冷水側冷却用水制御弁１２ｂを開き、排水制御弁５の冷却用水循環配管１５側を開く制御を行う。
【００２３】
処理槽内の圧力が低くなると、食品内の水分が蒸発し始める。食品温度の変化は図２に示すように、運転開始直後はほとんど変化しないが、飽和温度が食品温度以下となり水分の蒸発が始まると、蒸発時に熱が奪われるため食品温度は急激に低下していく。初期工程の場合、食品からの蒸気発生はほとんど行われていないため、蒸気凝縮用熱交換器６に冷却用水を供給する必要がない。そこで、運転開始時からある程度真空度が上昇するまでは、蒸気凝縮用熱交換器６へ冷却用水の供給を行わず、食品中の水分が蒸発し始めるころである初期工程開始から１分後に冷却用水の供給を開始する制御を行うことにより、冷却用水使用量を削減することができる。
【００２４】
食品温度が高い中期工程の場合、真空配管９には比較的温度の高い蒸気が送られており、蒸気凝縮用熱交換器６へ供給した準冷水は蒸気との熱交換によって温度が大きく上昇する。温度の高い水は、蒸気凝縮用熱交換器６用の冷却用水にも常温側エジェクタ用の循環水にも使用できないため、温度が大きく上昇した冷却用水は排水制御弁５を通して排水する。
【００２５】
中期工程時には真空配管９の蒸気温度が比較的高いため、冷却用水は常温より少し低い準冷水でも十分に蒸気を凝縮させることができるが、蒸気凝縮用熱交換器６を通過させた冷却用水は温度が高く再利用できないため、多量に必要となる。低温側水槽３ｂに溜めておいた冷水と常温水の熱交換を行うようにした場合、常温水側は水温を冷水の温度までさせることはできず、温度低下幅は少ないが、この場合冷水側の温度上昇幅を低く抑えながら、多くの準冷水を得ることができる。中期工程時には冷却用水は温度があまり低くいなくてもよいが多量に必要であるため、冷水と熱交換を行うということにより、準冷水を多量に得ることができる。中期工程時に冷水を蒸気凝縮用熱交換器６へ送る場合には、冷水を多量に準備しなければならなかったが、直接冷水を送ることはせず、冷水の量を減らさないことで水冷却装置４の能力や水槽の容積を過大にする必要が無い。なお、水冷却装置４は作動させ続けているため、低温側水槽３ｂ内の冷水温度は低く保つことができる。
【００２６】
食品温度がすでに低くなっている終期工程の場合には、低温側エジェクタ１ｂへ送る循環水も冷水でなければ真空度を上昇させることができない。終期工程の場合、真空配管９には比較的温度の低い蒸気が送られているため、蒸気凝縮用熱交換器６へは温度の低い冷水を供給しなければ蒸気を凝縮させることができないが、冷却用水の温度上昇は僅かとなる。冷却用水として冷水を蒸気凝縮用熱交換器６へ送る場合、蒸気凝縮用熱交換器６を通過した冷却用水の温度は常温に比べると低いものとなり、排水制御弁５を通して低温側水槽３ｂへ戻した方が、低温側水槽３ｂへ常温水を補給するよりも低温側水槽３ｂ内の水温を低くすることができる。冷却用水を低温側水槽３ｂへ戻すことで、冷却用水または低温側エジェクタへの循環水として再利用することができる。
【００２７】
必要とされる冷却用水の温度と水量は、中期工程時と終期工程時で異なっており、それぞれの工程に合わせて冷却用水を供給することで、冷却用水の冷却に必要なエネルギー量と水使用量を少なくすることができる。
【００２８】
また、蒸気凝縮用熱交換器６への冷却水の供給は、常温側循環配管１０ａまたは低温側循環配管１０ｂから分岐させているものであるため、蒸気凝縮用熱交換器６へ冷却用水を送るための専用のポンプを設ける必要が無い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、蒸気凝縮用熱交換器の冷却用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】 本発明の一実施例における真空冷却装置の構成概要図
【図２】 本発明の一実施例における真空度および食品温度変化の説明図
【符号の説明】
１ エジェクタ
２ 処理槽
３ａ  常温水槽
３ｂ  低温側循環水槽
４ 水冷却装置
５ 排水制御弁
６ 蒸気凝縮用熱交換器
７ 運転制御装置
８ａ  常温側循環ポンプ
８ｂ  低温側循環ポンプ
９ 真空配管
１０ａ  常温側循環配管
１０ｂ  低温側循環配管
１１ 冷却用水供給配管
１２ａ  準冷水側冷却用水制御弁
１２ｂ  冷水側冷却用水制御弁
１３ 準冷水用熱交換器
１４ タイマー装置
１５ 冷却用水循環配管
【図１】
0004271791.tif 000002
【図２】
0004271791.tif 000003