JP2006046719A - 真空冷却方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空吸引手段の能力を強化することなく、短時間で真空冷却を可能とすること。
【解決手段】 冷却室２を真空吸引手段４により真空吸引して冷却室２内の被冷却物を真空冷却する真空冷却方法において、前記蓄負圧室５を低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５により前記冷却室２を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴とする。また、冷却工程が、前記冷却室２を前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５と連通する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室５を前記冷却室２および前記真空吸引手段４に対して遮断する第二冷却工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、冷却室内の被冷却物を真空冷却する真空冷却方法および真空冷却装置に関するものである。

冷却室を真空吸引手段により真空吸引することにより真空冷却する技術は、特許文献１や特許文献２などにおいて広く知られ、実用化されている。

特開平１１−１３７２２７号公報 特開平１１−１１８２８７号公報

こうした従来の真空冷却装置において、短時間で真空冷却を行うことが求められる。
短時間冷却を実現するには、真空吸引手段の能力を強化すればよいが、装置が大型化するとともにイニシャルコストおよびランニングコストが高くなるという課題があった。

この発明が解決しようとする課題は、真空吸引手段の能力を強化することなく、短時間で真空冷却を可能とすることである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、冷却室を真空吸引手段により真空吸引して冷却室内の被冷却物を真空冷却する真空冷却方法において、前記蓄負圧室を低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段および前記蓄負圧室により前記冷却室を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、冷却工程が、前記冷却室を前記真空吸引手段および前記蓄負圧室と連通する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室を前記冷却室および前記真空吸引手段に対して遮断する第二冷却工程とを含むことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却室と、この冷却室内を真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段を作動させて被冷却物を真空冷却する制御手段とを備える真空冷却装置において、前記冷却室および前記真空吸引手段に対して連通、遮断自在に接続される蓄負圧室を備え、前記制御手段は、前記蓄負圧室を前記真空吸引手段と連通して低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段および前記蓄負圧室により前記冷却室を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、冷却工程が、前記冷却室を前記真空吸引手段および前記蓄負圧室と接続する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室を前記冷却室および前記真空吸引手段に対して遮断する第二冷却工程とを含むことを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項４において、前記冷却室と前記真空吸引手段との間に凝縮用の熱交換器を備え、前記第一冷却工程時に前記蓄負圧室が前記熱交換器を介して前記冷却室と連通されることを特徴としている。

この発明によれば、真空冷却工程に入る前に前記蓄負圧室を低圧としておき、この蓄負圧室と前記真空吸引手段とにより、前記冷却室を真空冷却するので、真空吸引手段だけにより真空吸引するものと比較して、冷却時間を短縮できる。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、真空冷却する真空冷却方法および装置に適用され、真空吸引手段により冷却室を真空吸引して被冷却物を真空冷却するものであれば、種々の種類、形式のものに適用される。

この発明の実施の形態の真空冷却装置は、被冷却物を収容する冷却室と、この冷却室内を真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段を作動させて被冷却物を真空冷却する制御手段とを備える真空冷却装置において、前記冷却室および真空吸引手段に対して連通、遮断自在に接続される蓄負圧室を備え、前記制御手段は、前記蓄負圧室を前記真空吸引手段と連通して低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段および前記蓄負圧室により前記冷却室を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴としている。

この実施の形態においては、冷却工程に入る前に前記蓄負圧室を前記真空吸引手段と連通して、蓄負圧室を低圧としておく。その後、前記冷却室を前記真空吸引手段および前記蓄負圧室と連通して、両者により前記冷却室を真空吸引する。このため冷却室は、真空吸引手段単独で真空吸引する場合と比較して短時間で前記冷却室を真空引きでき、結果として、冷却時間を短縮できる。

つぎに、この実施の形態の各構成要素について説明する。前記被冷却物は、好ましくは温かい食材とする。また、前記冷却室は、被冷却物を収容する空間を形成するとともに、被冷却物を出し入れすることができるものであれば、その形式、種類および大きさは問わない。また、この冷却室は、区画、容器などと称することができる。

前記真空吸引手段は、好ましくは、特許文献２のように、エゼクタ，熱交換器および真空ポンプを組み合わせたものとするが、これに限定されるものではなく、たとえば特許文献１のように、熱交換器と真空ポンプとを組み合わせたものとすることができる。前記エゼクタとしては、蒸気エゼクタ，水エゼクタなどを用いることができる。この真空吸引手段は、前記冷却室と真空吸引ラインにより接続され、この真空吸引ラインの途中には前記冷却室と前記真空吸引手段とを連通、遮断するための第一弁を設ける。

前記蓄負圧室は、所定の低圧とした後、この低圧を保持し、前記真空吸引手段と協働して前記冷却室を真空吸引する機能を有するものである。この蓄負圧室は、バッファタンク、低圧室，蓄圧室、圧力調整室と称することもできる。

また、この蓄負圧室は、前記真空吸引手段と連通されて、その内部が真空吸引されて低圧（たとえば、１０hpa程度）とされる状態と、低圧状態とされた後、前記冷却室と連通されて前記冷却室内の気体を吸引する状態とが選択的に可能なように接続される。好ましくは、この蓄負圧室は、前記真空吸引手段と前記冷却室と連通、遮断可能に設けられる。この連通、遮断可能とは、前記蓄負圧室が、前記真空吸引手段と連通状態か、遮断状態かを選択できるとともに、前記冷却室と連通状態か、遮断状態かを選択できることを意味する。この蓄負圧室の接続形態は、好ましくは、前記真空吸引ラインから分岐し接離を制御する第二弁を有するする分岐ラインにより接続される第一の形態とする。しかしながら、この蓄負圧室は、前記真空吸引ラインにおいて前記第一弁の下流側に設ける第二の形態とすることもできる。

前記第一の形態によれば、前記蓄負圧室の真空吸引能力が低下すると、この蓄負圧室を前記真空吸引ラインから切り離すことができ、前記真空吸引手段が前記蓄負圧室を真空吸引せず、前記冷却室のみを真空吸引することができるので、これによっても冷却時間を短縮できる。

また、前記制御手段は、予め記憶した制御手順により、前記蓄負圧室を前記真空吸引手段と連通して低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段および前記蓄負圧室により前記冷却室を真空吸引する冷却工程とを行う。この冷却工程は、好ましくは、前記冷却室を前記真空吸引手段および前記蓄負圧室と連通する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室を前記冷却室および前記真空吸引手段に対して遮断する第二冷却工程とを含むものとする。

この第一冷却工程から第二冷却工程の切替のタイミングは、好ましくは、第一冷却工程において、前記冷却室の圧力と前記蓄負圧室の圧力とがほぼ均衡した時点以降とする。このタイミングは、実験により経験的に求められ、第一冷却工程の開始から設定時間後とすることもできるし、前記冷却室内の圧力を検出する圧力センサを設けて、検出圧力が設定値となった時点とすることもできる。このタイミングを冷却の負荷の違いに応じて調整することにより、最適（最短）の状態で冷却を行うことができる。

この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、前記の実施の形態において、前記冷却室と前記真空吸引手段との間に凝縮用の熱交換器を備え、第一冷却工程時に前記蓄負圧室を前記熱交換器を介して前記冷却室と連通するように構成することができる。

この実施の形態によれば、前記蓄負圧室による気体吸引量を増大できるので、前記熱交換器を備えないものと比較して、冷却時間を短縮することができる。この熱交換器を前記真空吸引ラインに設けることにより、前記真空吸引手段の真空吸引能力をも向上できる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の真空冷却装置の一実施例の概略構成を示す説明図であり、図２は、同実施例による冷却室内の圧力変化を説明する図である。

同実施例の真空冷却装置１は、冷却室２と、真空吸引ライン３を介して前記冷却室１と接続される真空吸引ユニット４と、蓄負圧室としてのバッファタンク５と、前記真空冷却ユニット４などを制御する制御器６とを主要部として備える。前記真空吸引ライン３には、前記冷却室２と前記真空吸引ユニット４との連通、遮断を選択する第一電磁弁７と、凝縮用の第一熱交換器８とを備える。

前記冷却室２には、被冷却物を出し入れする扉（図示省略）と、フィルタ９および復圧弁１０を有する復圧ライン１１を備える。

前記真空吸引ユニット４は、蒸気エゼクタ１２，凝縮用の第二熱交換器１３および水封式真空ポンプ１４をこの順に直列接続した構成としている。

前記バッファタンク５は、前記真空吸引ライン３から分岐される分岐ライン１５を介して前記真空吸引ライン３と前記第一熱交換器８の下流側において接続される。この分岐ライン１５には、このバッファタンク５を前記真空吸引ライン３に対して連通、遮断する第二電磁弁１６を備えている。

また、前記制御器６は、予め記憶した制御手順により、前記真空吸引ユニット４，前記第一熱交換器８，前記第一電磁弁７，前記第二電磁弁１６および前記復圧弁１０などの作動を制御する。前記第一熱交換器８の作動の制御は、前記第二熱交換器１３と同様に冷却水を供給することで作動状態とし、冷却水を供給停止することで非作動状態とする。

この制御手順には、この発明の特徴とする制御，すなわち前記バッファタンク５を前記真空吸引ユニット４と連通して低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引ユニット４および前記バッファタンク５により前記冷却室２を真空吸引する冷却工程とを行う手順とを含んでいる。そして、この冷却工程は、前記冷却室２を前記真空吸引ユニット４および前記バッファタンク５と連通する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記バッファタンク５を前記冷却室２および前記真空吸引ユニット４に対して遮断する第二冷却工程とを含んでいる。

この制御手順によるこの実施例の動作を図２に基づいて説明する。まず、真空冷却工程を行っていない，すなわち前記真空吸引ユニット４を作動させていない状態（真空冷却工程前、あるいは真空冷却工程後）において、前記第一電磁弁７を閉じ、前記第一熱交換器８を非作動状態とし、前記第二電磁弁１６を開いた状態として、前記真空吸引ユニット４を作動させる。これにより、前記バッファタンク５内の圧力は、徐々に低下する。そして、設定圧力（たとえば、１７hpa）となると、前記真空吸引ユニット４の作動を停止するとともに、前記第二電磁弁１６を閉じて、前記真空吸引ライン３，ひいては前記真空吸引ユニット４に対して遮断状態とする。こうして、前記バッファタンク５を低圧に蓄圧、保持する予備工程が行われる。

以上の予備工程を終了すると、真空冷却工程に入る。すなわち、前記冷却室２内に被冷却物を収容した状態で、前記第一電磁弁７を開き、前記第一熱交換器８を作動状態とし、前記第二電磁弁１６を開いて、前記真空吸引ユニット４を作動させることにより、第一冷却工程を実行する。これにより、前記冷却室２は、前記真空吸引ユニット４と、前記バッファタンク５と（両者）によって、真空吸引される。この前記バッファタンク５による真空吸引は、前記冷却室２内の気体が前記バッファタンク５内へ移動することにより生ずる。この両者の吸引による前記冷却室２内の圧力変化は、図２の曲線Ａで示される。前記バッファタンク５を用いない従来例では、圧力は曲線Ｅのように低下するが、この実施例では、曲線Ａのように圧力下げることができるので、冷却時間の短縮を行える。

この第一冷却工程において、前記第一熱交換器８を設けて、作動状態として、前記冷却室２から吸引される蒸気を凝縮することにより、前記真空吸引ユニット４の吸引能力が上昇すると共に、前記バッファタンク５に蓄える気体量を増加できこのバッファタンク５による吸引能力を高めることができる。結果として、前記第一熱交換器８を用いないものと比較して、冷却時間を短縮することができる。

一方、、前記バッファタンク５内の圧力は、曲線Ｇのように変化する。そして、時刻ｔ１において、前記冷却室２内圧力とほぼ均衡し、以後同圧力と同様な変化で下降する。そして、時刻ｔ２となると、前記第二電磁弁１６を閉じ、前記バッファタンク５を前記真空吸引ライン３から切り離し、第二冷却工程を実行する。

この第二冷却工程により、前記冷却室２内圧力は、図２の曲線Ｂのように下降し、前記バッファタンク５内の圧力は、直線Ｄのようにほぼ一定に保持される。この第二冷却工程を行わなかった場合は、曲線Ｆのように前記冷却室２内圧力が変化するが、第二冷却工程を行うことで、曲線Ｂのように圧力を下げることができ、冷却時間を短縮することができる。

この実施例によれば、従来は、図２の曲線Ｅのようにしか、前記冷却室２内の圧力を下降させることができなかったのに対して、曲線Ａ，Ｂのように下降させることができ、真空冷却に要する時間を短縮できる。また、前記真空吸引ユニット４の冷却能力を大きいものとする必要がないので、装置の大型化やコストアップの増大を抑えることができる。なお、図２の曲線Ｅにおいて、時刻ｔ３は、被冷却物から蒸気が発生することを示している。

この発明は、前記実施例に限定されるものではなく、図１において、前記バッファタンク５を前記冷却室２と直接連通する連通ライン（図示省略）を前記真空吸引ライン３と別に設けて、前記バッファタンク５の吸引作用を行わせるように構成することができる。また、図１において、前記バッファタンク５に対して前記真空吸引ユニット４と別の真空吸引手段（図示省略）を接続して、このバッファタンク５の真空吸引を行うように構成することができる。この際、このバッファタンク５に前記フィルタ９，前記復圧弁１１，復圧ライン１１と同様な復圧手段（図示省略）を設け、バッファタンク５内の圧力が設定値以下に下がりすぎないように、別の真空吸引手段と復圧手段とをＰＩＤ制御することが好ましい。この制御を行うことで、短時間で冷却できると共に、前記バッファタンク５を前記真空吸引ライン３から切り離すことなく、連続的に連通させることにより、被冷却物を所定の目標温度に制御することができる。

本発明の真空冷却装置の一実施例の概略構成を示す説明図である。 同実施例の動作を説明する圧力特性図である。

符号の説明

１ 真空冷却装置
２ 冷却室
３ 真空吸引ライン
４ 真空吸引ユニット（真空吸引手段）
５ バッファタンク（蓄負圧室）

Claims (5)

1. 冷却室２を真空吸引手段４により真空吸引して冷却室２内の被冷却物を真空冷却する真空冷却方法において、前記蓄負圧室５を低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５により前記冷却室２を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴とする真空冷却方法。
2. 冷却工程が、前記冷却室２を前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５と連通する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室５を前記冷却室２および前記真空吸引手段４に対して遮断する第二冷却工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の真空冷却方法。
3. 被冷却物を収容する冷却室２と、この冷却室２内を真空吸引する真空吸引手段４と、この真空吸引手段４を作動させて被冷却物を真空冷却する制御手段６とを備える真空冷却装置において、前記冷却室２および前記真空吸引手段５に対して連通、遮断自在に接続される蓄負圧室５を備え、前記制御手段６は、前記蓄負圧室５を前記真空吸引手段４と連通して低圧とする予備工程と、この予備工程後に前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５により前記冷却室２を真空吸引する冷却工程とを行うことを特徴とする真空冷却装置。
4. 冷却工程が、前記冷却室２を前記真空吸引手段４および前記蓄負圧室５と接続する第一冷却工程と、この第一冷却工程後に前記蓄負圧室５を前記冷却室２および前記真空吸引手段４をに対して遮断する第二冷却工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載の真空冷却装置。
5. 前記冷却室２と前記真空吸引手段４との間に凝縮用の熱交換器８を備え、第一冷却工程時に前記蓄負圧室５が前記熱交換器８を介して前記冷却室２と連通されることを特徴とする請求項４に記載の真空冷却装置。
   

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