JP2013236581A - 真空冷却機能を有する食品機械 - Google Patents

Abstract

【課題】真空冷却機能を有する食品機械において、蒸気エゼクタを用いることなく、被冷却物を簡易に低温（特に１０℃以下）まで真空冷却する。
【解決手段】減圧手段４は、熱交換器９と、この熱交換器９の下流に設けられる水封式の第一真空ポンプ１０と、この第一真空ポンプ１０よりも排気能力の低い水封式の第二真空ポンプ１１とを備える。熱交換器９と第一真空ポンプ１０との間は、排気路１３およびバイパス路１４で接続されており、バイパス路１４に第二真空ポンプ１１が設けられている。排気路１３を介して第一真空ポンプ１０のみで排気を開始し、処理槽３内の品温または圧力が設定値まで下がると、バイパス路１４を介して第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して両真空ポンプで排気する。直列運転中、第一真空ポンプ１０への給水を遮断する一方、第二真空ポンプ１１へは冷水を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空冷却機能を有する食品機械に関するものである。

真空冷却機能を有する食品機械の代表例として、真空冷却専用機つまり真空冷却機がある。真空冷却機は、処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧することで、処理槽内の飽和蒸気温度を低下させ、それにより処理槽内の食品からの水分蒸発を促し、その気化潜熱により食品の冷却を図る装置である。

従来、食品を１０℃（飽和蒸気圧力１２．３ｈＰａ ａｂｓ）以下まで真空冷却するには、下記特許文献１に開示されるように、減圧手段として、蒸気エゼクタ（４）、蒸気凝縮用の熱交換器（５）、および真空ポンプ（６）が必要であった。

しかしながら、設置場所によっては、蒸気エゼクタを駆動するための蒸気源がなく、低圧ひいては低温まで真空冷却することができない。一方、水封式の真空ポンプ単体での到達真空度は、供給される封水の温度に相当する飽和蒸気圧力よりも所定圧力（内部漏れ５．３ｈＰａ）だけ高い圧力が限界である。そのため、真空ポンプへの封水として０℃の水を供給できたとしても、０℃の飽和蒸気圧力（６．１ｈＰａ ａｂｓ）に前記所定圧力（５．３ｈＰａ）を加えた圧力（１１．４ｈＰａ ａｂｓ）までが限界となり、さらに配管の圧力損失を考慮すると、一台の真空ポンプでは実際のところ１０℃以下まで冷却することはできない。

そこで、下記特許文献２に開示されるように、真空ポンプ（１，２）を直列に接続することも考えられるが、これだけでは蒸気エゼクタに代わるほどの性能を出せない。また、特許文献２に記載の発明の場合、真空ポンプ（１，２）を直列に接続した状態で、上流側の真空ポンプ（１）は、下流側の真空ポンプ（２）よりも大容量のものが用いられる。従って、水封式真空ポンプで構成する場合、下流側の真空ポンプ（２）への封水量が増加してしまい、下流側の真空ポンプ（２）内の圧力損失が上昇し、排気能力が低下してしまう。これを防止するには、下記特許文献３に開示されるように、上流側の真空ポンプ（２）において封水の一部を外部へ抽出する処理が必要となる。

特開平９−２９６９７５号公報（図１、請求項１） 特開平１０−２９６０３４号公報（図１−図３、段落０００９） 特開平６−５８２７９号公報（図１、図５、段落０００３、００１１）

本発明が解決しようとする課題は、真空冷却機能を有する食品機械において、蒸気エゼクタを用いることなく、被冷却物を簡易に低温（特に１０℃以下）まで真空冷却することにある。

本発明は、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、被冷却物が収容される処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して前記処理槽内を復圧する復圧手段とを備え、前記減圧手段は、蒸気凝縮用の熱交換器と、この熱交換器の下流に設けられる水封式の第一真空ポンプと、この第一真空ポンプよりも排気能力の低い水封式の第二真空ポンプとを備え、前記熱交換器と前記第一真空ポンプとの間は、排気路およびバイパス路で接続されており、そのバイパス路に前記第二真空ポンプが設けられており、前記排気路を介して前記第一真空ポンプのみで排気を開始し、前記処理槽内の品温または圧力が設定値まで下がると、前記バイパス路を介して前記第二真空ポンプと前記第一真空ポンプとを直列に接続して両真空ポンプで排気し、この直列運転中、前記第一真空ポンプの給水口への給水を遮断する一方、前記第二真空ポンプの給水口に被冷却物の冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度の水を供給することを特徴とする真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項１に記載の発明によれば、第二真空ポンプよりも排気能力の高い第一真空ポンプのみで排気を開始し、処理槽内の品温または圧力が設定値（もちろん第一真空ポンプ単独で到達できる真空度）まで下がると、第二真空ポンプと第一真空ポンプとを直列に接続して、両真空ポンプでさらに低圧まで排気する。第二真空ポンプと第一真空ポンプとの直列運転時、排気能力が比較的低い第二真空ポンプが上流側に配置され、排気能力が比較的高い第一真空ポンプが下流側に配置される。

この直列運転中、上流側の第二真空ポンプは、さらに上流側にある熱交換器で凝縮された凝縮水を排水すると共に、熱交換器で凝縮しきれなかった蒸気を真空ポンプ内で封水と接触させて凝縮させ、気体の体積を減少させることでより多くの気体を吸引できる効果を発揮する。つまり、直列運転中、上流側の第二真空ポンプは、蒸気凝縮用熱交換器で凝縮した水の排出と、さらに第二真空ポンプ内に流入する水蒸気の凝縮とを行うことになる。これにより、上流側の第二真空ポンプとして、下流側の第一真空ポンプよりも排気能力の低い真空ポンプを用いても、高い真空度を得ることができる。

また、直列運転中、下流側の第一真空ポンプへの封水の供給を停止することで、下流側の第一真空ポンプへの封水量の増加を防止できるので、下流側の第一真空ポンプ内の圧力損失の上昇を抑制して、排気能力の低下を防止することができる。さらに、下流側の第一真空ポンプの方が上流側の第二真空ポンプよりも排気能力が高い、すなわちポンプ容積が大きいので、従来技術のように、上流側の第二真空ポンプにおいて封水の一部を外部に抽出する必要もない。その上、直列運転中、第二真空ポンプへの封水として、被冷却物の冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度の水を供給することで、被冷却物を確実に冷却目標温度まで真空冷却することができる。このようにして、蒸気エゼクタを用いなくても、食品をたとえば１０℃以下の冷却目標温度まで真空冷却することができる。

請求項２に記載の発明は、前記各真空ポンプへの封水および前記熱交換器への通水は、前記処理槽内の品温または圧力が所定値まで下がると、常温水から冷水に切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項２に記載の発明によれば、処理槽内の減圧途中で、各真空ポンプへの封水および熱交換器への通水を、常温水から冷水に切り替えることで、冷水の使用を最小限に抑えつつ、被冷却物の冷却目標温度までの真空冷却を迅速に図ることができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記第一真空ポンプと前記第二真空ポンプとを並列に接続して両真空ポンプで排気するか、前記第二真空ポンプと前記第一真空ポンプとを直列に接続して両真空ポンプで排気するかを切替可能に構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項３に記載の発明によれば、第一真空ポンプと第二真空ポンプとは、直列だけでなく並列にも接続できるから、たとえば処理槽内からの排気開始時には両真空ポンプを並列に接続して、処理槽内からの排気を両真空ポンプで迅速に行うことができる。

本発明によれば、真空冷却機能を有する食品機械において、蒸気エゼクタを用いることなく、被冷却物を簡易に低温（特に１０℃以下）まで真空冷却することができる。

本発明の食品機械の一実施例を示す概略図である。

以下、本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、本発明の食品機械１の一実施例を示す概略図である。本実施例の食品機械１は、真空冷却機であり、被冷却物としての食品２が収容される処理槽３と、この処理槽３内の気体を外部へ吸引排出して処理槽３内を減圧する減圧手段４と、減圧された処理槽３内へ外気を導入して処理槽３内を復圧する復圧手段５と、処理槽３内の圧力を検出する圧力センサ６と、処理槽３内に収容された食品２の温度（品温）を検出する品温センサ７と、これらセンサ６，７の検出信号などに基づき前記各手段４，５を制御する制御手段８とを備える。

処理槽３は、扉（図示省略）で開閉可能とされている。扉を開けることで、処理槽３に食品２を出し入れすることができ、扉を閉じることで、処理槽３内を密閉することができる。図示例の場合、食品２は、容器に入れられて、処理槽３内に収容されている。

処理槽３には、前述したとおり、圧力センサ６と品温センサ７とが設けられている。圧力センサ６は、処理槽３内の圧力を検出し、品温センサ７は、処理槽３内に収容された食品２の温度を検出する。図示例の品温センサ７は、測温部を食品２に差し込んで、食品２の温度を検出するが、場合により非接触センサを用いてもよい。

減圧手段４は、処理槽３内の気体（空気や蒸気）を外部へ吸引排出して、処理槽３内を減圧する。減圧手段４は、蒸気凝縮用の熱交換器９と、この熱交換器９の下流に設けられる水封式の第一真空ポンプ１０と、この第一真空ポンプ１０よりも排気能力の低い水封式の第二真空ポンプ１１とを備える。

なお、真空ポンプの排気能力は、排気速度（ｍ^３／ｈ）と到達真空度（Ｐａ）で表すことができる。但し、一般的には、駆動電動機の出力で表すこともできる。本実施例の場合、たとえば、第一真空ポンプ１０が２．２ｋＷ、第二真空ポンプ１１が０．７５ｋＷである。

熱交換器９の出口側の逆止弁１２とそれより下流の第一真空ポンプ１０との間は、排気路１３およびバイパス路１４で接続されており、そのバイパス路１４に第二真空ポンプ１１が設けられている。従って、排気路１３を介して第一真空ポンプ１０のみで排気するか、バイパス路１４を介して第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して両真空ポンプ１１，１０で排気するかを切り替えることができる。なお、熱交換器９は、処理槽３内からの気体とその冷却水との間接熱交換器である。つまり、後述するように、熱交換器９は、常温水または冷水が通され、処理槽３内からの排気中に含まれる蒸気を凝縮させる。

減圧手段４について、さらに具体的に説明すると、処理槽３からの排気路１３には、処理槽３の側から順に、熱交換器９、逆止弁１２、主吸気弁１５および第一真空ポンプ１０が設けられている。また、排気路１３には、主吸気弁１５の前後を接続するようにバイパス路１４が設けられており、このバイパス路１４には第二真空ポンプ１１が設けられている。さらに、バイパス路１４には、第二真空ポンプ１１より上流側に従吸気弁１６が設けられる一方、第二真空ポンプ１１より下流側に従排気弁１７が設けられている。

従って、主吸気弁１５を開く一方、従吸気弁１６および従排気弁１７を閉じた状態で、二つの真空ポンプ１０，１１の内、第一真空ポンプ１０のみを作動させて、処理槽３内からの排気を行うことができる。あるいは、主吸気弁１５を閉じる一方、従吸気弁１６および従排気弁１７を開いた状態で、第一真空ポンプ１０および第二真空ポンプ１１の双方を作動させて、処理槽３内からの排気を行うことができる。後者の場合、上流側の第二真空ポンプ１１の排気口と下流側の第一真空ポンプ１０の吸気口とが連通され、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とが直列に接続される。なお、第一真空ポンプ１０の排気口はセパレータ（図示省略）に接続されており、第一真空ポンプ１０からの流体は、このセパレータにおいて気水分離を図られた後、排気および排水される。

第一真空ポンプ１０および第二真空ポンプ１１は、いずれも水封式の真空ポンプである。そのため、原則として、各真空ポンプ１０，１１は、給水口から封水と呼ばれる水が供給されつつ運転される。具体的には、第一真空ポンプ１０には、第一封水弁１９を介して封水が供給可能とされ、第二真空ポンプ１１には、第二封水弁２０を介して封水が供給可能とされる。原則として、第一封水弁１９の開閉は、第一真空ポンプ１０の発停と連動し、第二封水弁２０の開閉は、第二真空ポンプ１１の発停と連動する。但し、後述するように、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０との直列運転時、第一封水弁１９は閉鎖され、第一真空ポンプ１０への封水の供給は停止される。

熱交換器９や各真空ポンプ１０，１１への給水系統について説明すると、熱交換器９は、熱交給水路２１を介して水が供給され、熱交排水路２２を介して水が排出される。また、各真空ポンプ１０，１１は、封水給水路２３を介して水が供給される。封水給水路２３は、先端側で二股に分岐されており、その内の一方が、第一封水弁１９を介して第一真空ポンプ１０の給水口に接続され、他方が、第二封水弁２０を介して第二真空ポンプ１１の給水口に接続される。

熱交給水路２１と封水給水路２３の基端部（上流部）は、共通管路２４とされており、この共通管路２４には、常温水か冷水かを切り替えて給水可能とされている。具体的には、共通管路２４の基端部には、切替弁２５を介して、常温水給水路２６と冷水給水路２７とが接続されている。

なお、冷水とは、後述するように、氷蓄熱装置２８などにより冷却された水をいい、常温水とは、そのような冷却がなされない水をいう。そのため、冷水の水温は、常温水の水温よりも低い。冷水の温度は、食品２の冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度とされる。具体的には、食品２を１０℃以下まで冷却しようとする場合、冷水の温度は６℃以下（より具体的には０．５℃〜６℃の範囲）とされ、好適には０．５℃〜５℃の範囲で設定される。たとえば、本実施例では、冷水の温度は、２〜３℃とされる。

常温水給水路２６は、たとえば水道水のような常温水を供給する。常温水給水路２６には、切替弁２５へ向けて給水弁２９と逆止弁３０とが順に設けられており、給水弁２９の開閉により、熱交給水路２１や封水給水路２３への給水の有無を切り替えることができる。

冷水給水路２７は、本実施例では氷蓄熱装置２８からの冷水を供給する。氷蓄熱装置２８は、蓄熱槽内に水を貯留し、その貯留水に水没させた製氷用熱交換器に冷凍機からの冷媒を通して、その製氷用熱交換器の外面に製氷することで冷熱を蓄熱できる。このような製氷による冷熱の蓄熱は、典型的には夜間電力を用いて行われる。蓄熱された冷熱は、蓄熱槽内の氷を溶かしながら冷水として利用することができる。

氷蓄熱装置２８からの冷水給水路２７には、循環ポンプ３１が設けられている。また、熱交換器９にて使用後の水は、熱交排水路２２を介して氷蓄熱装置２８へ戻される。熱交排水路２２には、冷水戻し弁３２が設けられている。また、熱交排水路２２には、冷水戻し弁３２よりも上流側（熱交換器９側）において、排水路３３が分岐して設けられており、この排水路３３には排水弁３４が設けられている。

従って、切替弁２５により冷水給水路２７と前記共通管路２４（熱交給水路２１および封水給水路２３）とを連通させると共に、排水弁３４を閉じる一方で冷水戻し弁３２を開いた状態で、循環ポンプ３１を作動させると、氷蓄熱装置２８と熱交換器９との間で冷水を循環させることができる。この際、各封水弁１９，２０を開くことで、各真空ポンプ１０，１１への封水として冷水を供給することもできる。なお、各真空ポンプ１０，１１への封水は使い捨てられることを考慮し、氷蓄熱装置２８には適宜給水可能とされる。つまり、氷蓄熱装置２８には、補給水路４１を介して常温水が供給可能とされており、この給水の有無は、補給水路４１に設けた補給水弁４２の開閉により切り替えられる。

一方、切替弁２５により常温水給水路２６と前記共通管路２４（熱交給水路２１および封水給水路２３）とを連通させると共に、冷水戻し弁３２を閉じる一方で排水弁３４を開いた状態で、常温水の給水弁２９を開くと、常温水を熱交換器９に供給して、熱交換器９で使用後の水を、排水路３３を介して排水することができる。この際、各封水弁１９，２０を開くことで、各真空ポンプ１０，１１への封水として常温水を供給することもできる。

復圧手段５は、減圧された処理槽３内へ外気を導入して、処理槽３内を復圧する。復圧手段５は、処理槽３への給気路３５を備え、この給気路３５には、処理槽３へ向けて順に、エアフィルタ３６と真空解除弁３７が設けられている。従って、処理槽３内が減圧された状態で、真空解除弁３７を開くと、エアフィルタ３６を介して外気を処理槽３内へ導入し、処理槽３内を復圧することができる。なお、本実施例では、真空解除弁３７は電動弁（モータバルブ）から構成されており、開度調整可能であるから、処理槽３内を徐々に復圧することもできる。

制御手段８は、前記各センサ６，７の検出信号などに基づき前記各手段４，５などを制御する制御器３８である。具体的には、第一真空ポンプ１０、第二真空ポンプ１１、主吸気弁１５、従吸気弁１６、従排気弁１７、第一封水弁１９、第二封水弁２０、切替弁２５、給水弁２９、循環ポンプ３１、冷水戻し弁３２、排水弁３４、真空解除弁３７、補給水弁４２の他、圧力センサ６および品温センサ７は、制御器３８に接続されている。そして、制御器３８は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の食品２の真空冷却を図る。

以下、本実施例の食品機械１の運転について具体的に説明する。初期状態において、真空解除弁３７は開かれ、その他の弁は閉じられている。また、各真空ポンプ１０，１１および循環ポンプ３１は停止している。さらに、氷蓄熱装置２８には、予め製氷されて冷熱が蓄熱されている。この状態で、処理槽３内には、被冷却物としての食品２が収容され、処理槽３の扉は気密に閉じられる。その後、所定の運転開始ボタンを操作することで、真空冷却工程と復圧工程とが順次に実行される。

（１）真空冷却工程
真空冷却工程は、時系列に第一段階、第二段階および第三段階に分けることができる。以下、各段階を順に説明する。

（１−１）第一段階
真空冷却工程の開始に伴い、まずは、両真空ポンプ１０，１１の内、第一真空ポンプ１０のみを作動させる。この際、熱交換器９および第一真空ポンプ１０には、常温水を供給する。

具体的には、まず真空解除弁３７を閉じて処理槽３内を密閉する。また、従吸気弁１６および従排気弁１７を閉じたまま、主吸気弁１５および第一封水弁１９を開いて、第一真空ポンプ１０を作動させる。この際、切替弁２５および給水弁２９の操作により、常温水給水路２６からの常温水を熱交換器９および第一真空ポンプ１０へ供給する。また、冷水戻し弁３２を閉じて排水弁３４を開いた状態としておき、熱交換器９にて使用後の水を排水路３３から排水する。

（１−２）第二段階
処理槽３内の品温または圧力が所定値まで下がると、熱交換器９および各真空ポンプ１０，１１（実際にはこの時点ではまだ第一真空ポンプ１０のみが作動しているので第一真空ポンプ１０と言える。）への給水を、常温水から冷水に切り替える。

具体的には、本実施例では、品温センサ７の検出温度がたとえば４５℃まで下がると、給水弁２９および排水弁３４を閉じる一方、冷水戻し弁３２を開くと共に循環ポンプ３１を作動させ、切替弁２５を操作して、冷水給水路２７からの冷水を熱交換器９および第一真空ポンプ１０へ供給する。これにより、氷蓄熱装置２８からの冷水を、熱交換器９との間で循環させると共に、第一真空ポンプ１０へ供給することができる。

熱交換器９では蒸気の凝縮を促進させるために、処理槽３内から吸引する蒸気の温度と冷却水との温度差が大きい方が好ましいが、常温水の場合、夏場には３０℃以上にもなり得ることを考慮して、品温が４５℃になると冷水に切り替えるようにしている。なお、品温センサ７による検出温度に代えて、圧力センサ６による検出圧力が所定値（たとえば４５℃相当の飽和蒸気圧力）になると冷水に切り替えるようにしてもよい。

（１−３）第三段階
処理槽３内の品温または圧力が設定値まで下がると、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して両真空ポンプ１１，１０での排気に切り替える。この直列運転中、第一真空ポンプ１０の給水口への給水を遮断する一方、第二真空ポンプ１１の給水口には、第二段階に引き続き冷水（冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度の水）が供給される。なお、第三段階の設定値は、第二段階の所定値よりも低い値で設定される。

具体的には、本実施例では、品温センサ７の検出温度がたとえば２０℃まで下がると、主吸気弁１５および第一封水弁１９を閉じる一方、従吸気弁１６および従排気弁１７の他、第二封水弁２０を開いて、第二真空ポンプ１１を作動させる。これにより、上流側の第二真空ポンプ１１の排気口と下流側の第一真空ポンプ１０の吸気口とを連通して、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して、両真空ポンプ１１，１０で処理槽３内のさらなる減圧を図る。この際、熱交換器９および第二真空ポンプ１１には、第二段階に引き続き冷水が供給される。なお、品温センサ７による検出温度に代えて、圧力センサ６による検出圧力が設定値（たとえば２０℃相当の飽和蒸気圧力）になると、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０との直列運転に切り替えるようにしてもよい。

そして、品温センサ７の検出温度が冷却目標温度（たとえば１０℃）になると、従吸気弁１６、従排気弁１７、第二封水弁２０、冷水戻し弁３２を閉じると共に、第一真空ポンプ１０、第二真空ポンプ１１および循環ポンプ３１を停止させて、真空冷却工程を終了する。

（２）復圧工程
復圧工程では、真空解除弁３７を開くことで、処理槽３内を大気圧まで復圧する。真空解除弁３７を電動弁（モーターバルブ）から構成すれば、真空解除弁３７を徐々に開けて、処理槽３内を徐々に復圧することもできる。このようにして処理槽３内を大気圧まで復圧した後、処理槽３の扉を開けて、処理槽３から食品２を取り出せばよい。

本実施例の食品機械１によれば、比較的排気能力の高い第一真空ポンプ１０のみで排気を開始する。蒸気凝縮用の熱交換器９との組合せにより、熱交換器９において気体の体積を減少させることができるので、第一真空ポンプ１０のみで短時間の初期排気を行うことができ、省電力化を図ることができる。

その後、処理槽３内の品温または圧力が設定値まで下がると、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して、両真空ポンプ１１，１０でさらに低圧まで排気する。この直列運転では、比較的排気能力の低い第二真空ポンプ１１が上流側に配置され、比較的排気能力の高い第一真空ポンプ１０が下流側に配置される。また、この直列運転中、下流側の第一真空ポンプ１０の給水口への給水を遮断する一方、上流側の第二真空ポンプ１１の給水口に冷水を供給する。

この直列運転中、上流側の第二真空ポンプ１１は、この第二真空ポンプ１１内に吸引される蒸気を第二真空ポンプ１１内で封水と接触させて凝縮させ、気体の体積を減少させることでより多くの気体を吸引できる効果を発揮する。つまり、直列運転中、上流側の第二真空ポンプ１１は、蒸気凝縮用の熱交換器９で凝縮した水の排出と、さらに第二真空ポンプ１１内に流入する水蒸気の凝縮とを行うことになる。これにより、上流側の第二真空ポンプ１１として、下流側の第一真空ポンプ１０よりも排気能力の低い真空ポンプを用いても、高い真空度を得ることができる。

また、直列運転中、下流側に排気能力の高い第一真空ポンプ１０が配置されるだけでなく、下流側の第一真空ポンプ１０への封水の供給を停止することで、下流側の第一真空ポンプ１０への封水量の増加を防止できるので、下流側の第一真空ポンプ１０内の圧力損失の上昇を抑制して、排気能力の低下を防止することができる。さらに、下流側の第一真空ポンプ１０の方が上流側の第二真空ポンプ１１よりも排気能力が高い、すなわちポンプ容積が大きいので、従来技術のように、上流側の第二真空ポンプ１１において封水の一部を外部に抽出する必要もない。その上、直列運転中、第二真空ポンプ１１への封水として冷水（食品の冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度の水）を供給することで、食品２を確実に冷却目標温度まで真空冷却することができる。このようにして、蒸気エゼクタを用いなくても、食品２をたとえば１０℃以下の冷却目標温度まで真空冷却することができる。

また、主吸気弁１５、従吸気弁１６、従排気弁１７（および後述する接続弁３９）を電動弁（モータバルブ）から構成しているので、電磁弁のように瞬時に開閉される訳ではなく、徐々に開度を変えて開放または閉鎖される。そのため、各真空ポンプ１０，１１は、その吸気口および排気口の双方が閉鎖された状態で運転されるのが防止される。

なお、各真空ポンプ１０，１１の軸封部について、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０との直列運転時、下流側となる第一真空ポンプ１０は、吐出側が大気圧になるため、通常どおりポンプの回転で生じる遠心力による動圧で軸をシールできるが、上流側となる第二真空ポンプ１１は、その吸気口から排気口へのすべてが大気圧未満となるため、外気の進入を防止できない。そこで、本実施例では、封水にある程度の給水圧をかけて軸のシールを図っている。具体的には、第二真空ポンプ１１への封水の圧力を高めるために、封水給水路２３との分岐部よりも下流の熱交給水路２１、または排水路３３との分岐部よりも上流の熱交排水路２２に、たとえばオリフィスや仕切弁などの適宜の絞り（図示省略）を設け、第二真空ポンプ１１への封水の圧力を上昇させている。

ところで、前記実施例において、第一真空ポンプ１０と第二真空ポンプ１１とを並列に接続して両真空ポンプ１０，１１で排気するか、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して両真空ポンプ１１，１０で排気するかを切替可能に構成してもよい。具体的には、図１において二点鎖線で示すように、第二真空ポンプ１１から従排気弁１７への管路と、第一真空ポンプ１０からの排気路とを、接続弁３９を有する接続路４０で接続しておくのである。

この場合、主吸気弁１５、従吸気弁１６および接続弁３９を開く一方、従排気弁１７を閉じることで、第一真空ポンプ１０と第二真空ポンプ１１とを並列に接続して両真空ポンプ１０，１１で排気することができる。あるいは、従吸気弁１６および従排気弁１７を開く一方、主吸気弁１５および接続弁３９を閉じることで、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０とを直列に接続して両真空ポンプ１１，１０で排気することができる。

このような構成の場合、第一真空ポンプ１０と第二真空ポンプ１１とは、直列だけでなく並列にも接続できるから、たとえば処理槽３内からの排気開始当初には両真空ポンプ１０，１１を並列に接続して、処理槽３内からの排気を両真空ポンプ１０，１１で迅速に行うことができる。その後、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０との直列運転に切り替えて、処理槽３内の真空度を高めることができる。

また、第一真空ポンプ１０と第二真空ポンプ１１との並列運転から、第二真空ポンプ１１と第一真空ポンプ１０との直列運転に切り替える際、従排気弁１７の開度を徐々に開ける一方、主吸気弁１５および接続弁３９の開度を徐々に閉めて、直列運転へ移行させることができる。両真空ポンプ１０，１１の排気量に差があることを考慮して、直列運転によるメリットを最大限に得られるように、従排気弁１７の開度を調整してもよい。

本発明の真空冷却機能を有する食品機械１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、前記実施例では、真空冷却機に適用した例を示したが、上述した減圧手段４を備え、上述した真空冷却機能（真空冷却工程の特に第三段階）を達成できるならば、その他の食品機械にも同様に適用可能である。たとえば、本発明の食品機械１は、真空冷却機に限らず、冷風真空複合冷却機でもよい。この場合、前記実施例において、処理槽３内に冷風を生じさせる手段（冷却機およびファン）をさらに設置すればよい。これにより、食品２を収容した処理槽３内を減圧することによる真空冷却と、処理槽３内の食品２へ冷風を吹き付けることによる冷風冷却とを図ることができる。

さらに、前記設定値や前記所定値としての圧力または温度は、前記実施例で述べた数値に限らず適宜変更可能なことは言うまでもない。また、前記実施例では、その構成上、熱交換器９への冷却水を常温水から冷水に切り替えるタイミングと、各真空ポンプ１０，１１への封水を常温水から冷水に切り替えるタイミングとは一致するが、給水系統の構成を変更させて、前記両タイミングを場合により異ならせてもよい。

１ 食品機械
２ 食品（被冷却物）
３ 処理槽
４ 減圧手段
５ 復圧手段
６ 圧力センサ
７ 品温センサ
８ 制御手段
９ 熱交換器
１０ 第一真空ポンプ
１１ 第二真空ポンプ
１３ 排気路
１４ バイパス路
２１ 熱交給水路
２２ 熱交排水路
２３ 封水給水路
２６ 常温水給水路
２７ 冷水給水路
２８ 氷蓄熱装置
３３ 排水路
３９ 接続弁
４０ 接続路

Claims (3)

1. 被冷却物が収容される処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して前記処理槽内を復圧する復圧手段とを備え、
   前記減圧手段は、蒸気凝縮用の熱交換器と、この熱交換器の下流に設けられる水封式の第一真空ポンプと、この第一真空ポンプよりも排気能力の低い水封式の第二真空ポンプとを備え、
   前記熱交換器と前記第一真空ポンプとの間は、排気路およびバイパス路で接続されており、そのバイパス路に前記第二真空ポンプが設けられており、
   前記排気路を介して前記第一真空ポンプのみで排気を開始し、前記処理槽内の品温または圧力が設定値まで下がると、前記バイパス路を介して前記第二真空ポンプと前記第一真空ポンプとを直列に接続して両真空ポンプで排気し、
   この直列運転中、前記第一真空ポンプの給水口への給水を遮断する一方、前記第二真空ポンプの給水口に被冷却物の冷却目標温度よりも所定温度以上低い温度の水を供給する
   ことを特徴とする真空冷却機能を有する食品機械。
2. 前記各真空ポンプへの封水および前記熱交換器への通水は、前記処理槽内の品温または圧力が所定値まで下がると、常温水から冷水に切り替えられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械。
3. 前記第一真空ポンプと前記第二真空ポンプとを並列に接続して両真空ポンプで排気するか、前記第二真空ポンプと前記第一真空ポンプとを直列に接続して両真空ポンプで排気するかを切替可能に構成された
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却機能を有する食品機械。

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