JP2005308364A - 減圧処理装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明が解決しようとする課題は、減圧手段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】 熱交換器６を含む減圧手段１１により処理槽２内を減圧する減圧処理装置１の制御方法であって、熱交換器６用の冷却水の供給量を制御することにより、処理槽２内を徐々に減圧することを特徴とする。減圧手段１１は、蒸気エゼクタ４，熱交換器６および真空ポンプ７から構成する。
【選択図】 図１

Description

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などの減圧処理装置の制御方法に関する。

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。

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（特許文献１参照）。

こうした真空冷却装置においては、突沸を防止するために、冷却槽内を徐々に減圧（徐圧）することにより徐冷を行う。この徐冷は、一般的には復圧弁の開度を制御することにより行われる（特許文献２参照）。

特許番号第３０７７６０２号公報 特開昭６３−３８８７５号公報

特許文献１に記載のような熱交換器を含む減圧手段を用いた真空冷却装置において、特許文献２のように徐冷を復圧弁の制御により行うと、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ない。

この発明が解決しようとする課題は、主として真空冷却装置などの減圧処理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。

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、熱交換器を含む減圧手段により処理槽内を減圧する減圧処理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により、前記処理槽内を徐々に減圧することを特徴としている。

以上のように、この発明によれば、前記処理槽内の徐圧を前記熱交換器の冷却水量を制御することにより行うので、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。

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、食品などの被処理物を、減圧手段を用いて真空冷却する真空冷却装置や、減圧下で液体を被処理物に含浸させる真空含浸装置や、減圧下で低圧蒸気により被解凍物の解凍を行う真空蒸気解凍装置などの減圧処理装置において実施することができる。

この発明の実施の形態は、熱交換器を含む減圧手段により処理槽内を減圧する減圧処理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により、前記処理槽内を徐々に減圧することを特徴とする減圧処理装置の制御方法である。

この実施の形態においては、前記熱交換器へ供給する冷却水量を制御（調整）することにより、前記減圧手段の減圧速度（減圧能力）が調整されるので、前記処理槽内を徐々に減圧することができる。その結果、熱交換器における冷却水の供給量が削減される。

この実施の形態をさらに具体的に説明する。前記減圧処理装置は、前記処理槽と前記減圧手段とを備える。

前記処理槽は、前記減圧処理装置を真空冷却装置とした場合、被処理物としての被冷却物を収容する冷却槽となり、前記減圧処理装置を真空含浸装置とした場合は、含浸処理槽となる。この処理槽は、被処理物を収容する大きさに形成されており、前記処理槽を密閉する扉と、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。

前記減圧手段は、前記排気ラインに設けられ、前記熱交換器を含み、この熱交換器の冷却水の供給量を調整することにより、前記減圧手段の減圧速度が調整可能に構成されている。この減圧手段は、この好ましくは、この処理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水量調整手段とを含んだものとする。しかしながら、この減圧手段は、前記熱交換器と前記真空ポンプと前記水量調整手段とから構成することができる。この場合も前記熱交換器への供給冷却水量の調整により、前記減圧手段の減圧速度を制御するように構成する。

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処理槽内を減圧，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、前記処理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。

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。

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。

前記水量調整手段は、前記冷却水ラインに設けられており、好ましくは、開度が調整可能な流量調節弁とする。

ここにおいて、前記水量調整手段は、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。

以上のように構成される前記減圧処理装置において、前記熱交換器用の冷却水の供給量を制御することにより、前記処理槽内を徐々に減圧する徐圧制御が行われる。この徐圧制御は、前記減圧処理装置の制御手段により、前記水量調整手段を制御して行われる。そして、この徐圧制御において、前記減圧手段を構成する他の真空ポンプまたは蒸気エゼクタは、一定の出力とするが、前記水量調整手段による水量制御に加えて、真空ポンプまたは蒸気エゼクタの可変出力制御を行うこともできる。この制御において、好ましくは、前記復圧ラインによる外気導入を行わないものとする。

前記制御手段は、徐圧以外の装置全体の制御も行う。前記減圧処理装置を真空冷却装置とする場合は、前記処理槽内を徐々に減圧して被処理物を徐冷する徐冷工程と徐冷工程に続く、前記処理槽内を大気圧に復圧する復圧工程とを制御する。前記徐冷工程は、好ましくは、前記処理槽内の圧力または温度が予め前記制御手段に記憶した設定の圧力変化パターンとなるように、前記制御手段が前記水量調整手段を制御して、減圧速度を調整する。

以上のように、この実施の形態によれば、徐圧時、前記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。また、前記復圧ラインを通して外気を導入することなく、徐圧を行うことにより、外気導入による前記処理槽内の汚染の可能性を低減できる。

前記実施の形態においては、前記熱交換器の冷却水の水量調整により徐圧を行う要に構成しているが、水量調整に加えて、水温の調整を行うことにより徐圧を行うように構成することができる。

以下、この発明の制御方法を実現する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装置である。図１は、この真空冷却装置を説明する概略的な説明図である。

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水量調整弁８と、前記真空冷却装置１の運転を制御する制御器９とにより主として構成されている。すなわち、前記真空冷却装置１は、前記蒸気エジェクタ４と前記熱交換器６と前記真空ポンプ７とは、この発明の前記冷却槽２内を減圧するため減圧手段１１を構成している。

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１２を備えている。前記復圧ライン１２には、空気を清浄にするフィルター１３と空気導入制御弁１４とが設けられている。

前記蒸気エジェクタ４は、蒸気ライン１５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１５は、前記蒸気エジェクタ４の蒸気入口１６と接続されており、また前記蒸気ライン１５には、蒸気制御弁１７が設けられている。前記蒸気ライン１５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１８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１６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。

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１９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２１を備えるとともに、冷却水排水ライン２２と混合流体排出ライン２３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２１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。

前記真空ポンプ７は、前記混合流体排出ライン２３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２３には、逆止弁２４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２５から分岐された封水ライン２６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２７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。

前記水量調整弁８は、前記給水ライン２６から分岐した前記冷却水ライン１９に設けられている。

前記制御器９は、前記空気導入制御弁１４，前記蒸気制御弁１７，前記真空ポンプ７および前記水量調整弁８と、前記冷却槽２内の圧力を検出する圧力検出器２８と、回線２９，２９，…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処理手順を記憶している。そして、この処理手順には、この発明の特徴とする前記水量調整弁８を制御して前記冷却槽２内を予め記憶した圧力変化パターンとなるように徐々に減圧することにより、被冷却物を徐冷する徐冷プログラムを含む。また、この処理手順は、前記真空冷却装置１の運転全体を制御するプログラムも含んでいる。

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、前記真空ポンプ７を作動させ、前記冷却槽２内を徐々に減圧し、前記被冷却物を徐冷する。この徐冷時、前記制御器９は、前記圧力検出器２８による検出圧力が、前記設定圧力変化パターンとなるように前記水量調整弁８を制御する。このとき、この実施例１においては、前記真空ポンプ７は一定出力となるように制御されている。これにより、冷却水量を調整しないで徐冷する従来例と比較して、冷却水量を削減できる。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。

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、前記水量調整弁８の開度を大きくし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。そして、前記被冷却物の温度が所定値に低下すると、前記空気導入制御弁１４を開いて、前記冷却槽２内を復圧して冷却処理を終了する。

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、前記水量調整弁８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１４を開いて復圧する。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではない。前記実施例１では、真空冷却の最初は、前記エゼクタ４の作動を停止し、冷却工程の途中から作動するように構成してい
るが、真空冷却の最初から前記蒸気エゼクタ４を作動させるように構成することができる。

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
６ 熱交換器
７ 真空ポンプ
８ 水量調整弁

Claims (1)

1. 熱交換器６を含む減圧手段１１により処理槽２内を減圧する減圧処理装置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により、前記処理槽２内を徐々に減圧することを特徴とする減圧処理装置の制御方法。

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