JP2020074696A - 液冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物の冷却効率を向上させることが可能な液冷装置の提供。【解決手段】液冷装置１０は、クーラント液９０Ａを流通させること、および、上下方向に重ねられた複数のばんじゅう２１（トレイ）における各長孔２１Ｂ（貫通孔）をつらぬくつらぬき状態にすることが可能な金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ（管）と、金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに設けられ、クーラント液９０Ａを噴射させる噴射口１２Ａを、つらぬき状態において上下方向に重ねられた複数のばんじゅう２１の間に向けた状態に有する噴霧ノズル１２（ノズル）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、加熱システムに適用されて、クーラント液をかけることにより被加熱物を冷却する液冷装置に関する。

真空包装をはじめとして酸化や汚染を防止するために気密性の包装体で食品を密封することが広く行われているが、このような包装食品においては、調理あるいは殺菌などの目的で加熱システムを用いた加熱処理を施すことがある。この場合、被加熱物である包装食品が加熱処理によって高温となるため、包装食品の出荷にあたっては、梱包あるいはチルド冷蔵に適した温度まで冷却する必要がある。この冷却には、従来、包装食品を載せたトレイを上下方向に複数重ね、各トレイ上の包装食品に冷却水などのクーラント液をかけて冷却する従来技術が採用されていた（例えば特許文献１を参照）。ここで、上記特許文献１に記載された技術では、トレイに多数の貫通孔が設けられて、残った冷却水の速やかな流下が実現されている。

特開２０００−２１００６２号公報

しかし、上記従来技術では、被加熱物である包装食品が載せられたトレイの重なりの外からクーラント液をかける。このため、上記従来技術では、トレイの中央部分などにクーラント液が到達しにくい場所ができて、この場所における被加熱物の冷却効率が悪くなるという問題があった。

本発明は、トレイに載せられた被加熱物にクーラント液をかけて冷却する際に、クーラント液が到達しにくい場所を減らすことで、被加熱物の冷却効率を向上させることを可能とするものである。

本発明は、上下方向に貫通した貫通孔を有する底の上に被加熱物が載せられた状態のトレイを上下方向に複数重ねた状態で被加熱物を加熱する加熱システムに適用されて、クーラント液をかけることにより各被加熱物を冷却する液冷装置を包含する。この液冷装置は、クーラント液を流通させること、および、上下方向に重ねられた複数のトレイにおける各貫通孔をつらぬくつらぬき状態にすることが可能な管と、この管に設けられ、かつ、クーラント液を噴射させる噴射口を、つらぬき状態において上下方向に重ねられた複数のトレイの間に向けた状態に有するノズルと、を備えている。

上記の液冷装置によれば、上下方向に重ねられたトレイに載せられた被加熱物に、このトレイの重なりの内部からクーラント液をかけることが可能となる。

１つの好ましい実施態様では、トレイが、上記底の外周に沿って立設されてクーラント液の通過を阻害する周壁と、この周壁に囲まれた内部スペースとを備えている場合に、ノズルが、つらぬき状態において内部スペースに位置される。

この場合、ノズルが噴射するクーラント液は、トレイの重なりの外からではクーラント液の到達が阻害される、トレイの周壁の内部にて噴射される。

別の好ましい実施態様では、ノズルが、つらぬき状態においてトレイの底に沿う方向に長い扁平形状のスプレーパターンを有する噴霧ノズルである。

この場合、複数のトレイの間に向けて噴射されるクーラント液において、上方あるいは下方にそれたルートに飛散されるクーラント液の割合が減少する。

別の好ましい実施態様では、噴射したクーラント液が到達する範囲が異なる複数のノズルを備えている。

この場合、複数のノズルからクーラント液が噴射されることで、このクーラント液が到達する範囲がより広くなる。

本発明の液冷装置は、トレイに載せられた被加熱物にクーラント液をかけて冷却する際に、クーラント液が到達しにくい場所を減らして、被加熱物の冷却効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかる液冷装置１０が適用される加熱システム２０を表した要部断面図である。 図１のＩＩ―ＩＩ線断面矢視図である。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面矢視図である。 図２のＩＶ部拡大図である。 図３のＶ―Ｖ線断面矢視図である。 本発明の有用性を検証する対照実験における、実験群の実験結果を表したサーモグラフィーである。 本発明の有用性を検証する対照実験における、統制群の実験結果を表したサーモグラフィーである。 図１の液冷装置１０の変形例にかかる液冷装置３０と、この液冷装置３０が適用される加熱システム２０とを表した要部断面図である。 図８のＩＸ―ＩＸ線断面矢視図である。

以下に、図面を用いて、本発明の一実施形態にかかる液冷装置１０について説明する。この液冷装置１０は、図２ないし図４に示すように、パウチ袋に入れられた食品（具体的には例えば味付け油揚げ）を被加熱物９０として、この被加熱物９０を加熱して殺菌する加熱システム２０（図２参照）に適用される。

ここで、被加熱物９０は、方形平板状の底２１Ａの外周に沿って周壁２１Ｃが立設された金属製のトレイであるばんじゅう２１に載せられた状態で加熱される。このばんじゅう２１は、複数を上下方向に積み重ねることができるようになっている。なお、本実施形態においては、ばんじゅう２１の底２１Ａは、長辺が９６０［ｍｍ］で短辺が６３０［ｍｍ］の長方形状を呈する。また、ばんじゅう２１は、その周壁２１Ｃの高さが一律に４０［ｍｍ］とされることで、全体として直方体の箱形状を呈する。

加熱システム２０は、図１および図２に示すように、ばんじゅう２１を上下方向に複数重ねた状態で収納することが可能な処理槽２２を備えている。この処理槽２２の中には、上下方向に重ねられたばんじゅう２１が載せられる架台２２Ａと、処理槽２２の側壁および天井から突出される複数のノズル２２Ｂと、処理槽２２内に開口されたスチーム配管（図示せず）とが設けられている。

ここで、スチーム配管は、被加熱物９０（図２参照）を加熱殺菌できる熱エネルギーを有したスチーム（図示せず）を噴射し、このスチームを処理槽２２内に充満させることができるようになっている。また、各ノズル２２Ｂは、加熱されたばんじゅう２１および被加熱物９０を冷却可能なクーラント液９０Ａを噴射できるようになっている。本実施形態においては、各ノズル２２Ｂは、クーラント液９０Ａとして冷却水が供給されて、この冷却水を上下方向に重ねられたばんじゅう２１に向けて噴射することで、これらのばんじゅう２１および被加熱物９０を冷却する。

ばんじゅう２１は、図３および図４に示すように、周壁２１Ｃに囲まれた内部スペース２１Ｄに複数の被加熱物９０を並べて入れることができるようになっている。また、ばんじゅう２１は、その底２１Ａおよび周壁２１Ｃが、それぞれ貫通孔である抜き孔２１Ｅ（図３参照）および抜き孔２１Ｆ（図４参照）を多数有するパンチングメタルにより形成されている。これにより、ばんじゅう２１は、内部スペース２１Ｄの底２１Ａの上に載せられた各被加熱物９０に加熱システム２０からのスチームが到達するようにされている。

また、ばんじゅう２１の底２１Ａには、この底２１Ａを２つに仕切る長尺帯状の貫通孔である長孔２１Ｂが、上記パンチングメタルの抜き孔２１Ｅとは別に設けられている。この長孔２１Ｂは、ばんじゅう２１が上下方向に複数重ねられた状態で、上下方向（図４で見て上下方向）に貫通されるように設けられている。また、ばんじゅう２１は、複数を上下方向に積み重ねる際に、各底２１Ａを互いに平行にし、かつ、各長孔２１Ｂの位置および向きを揃えた状態で上下方向に積み重ねることができるようになっている。なお、本実施形態において、長孔２１Ｂは、底２１Ａの長方形状において互いに対向する短辺の間に、この長方形状の中心を通ってその長手方向（図３では左右方向）に延びるように設けられることで、底２１Ａを２つの合同な長方形状に仕切る。

液冷装置１０は、図２に示すように、加熱システム２０においてクーラント液９０Ａが流通される配管２０Ａに着脱可能に接続される金属製のコネクター１１と、このコネクター１１に溶接された３本の金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとを備えている。

コネクター１１は、ばんじゅう２１の長孔２１Ｂに対応したサイズの長尺管の側面に、配管２０Ａへの接続口となる水栓ソケット１１Ａと、長尺管の重量およびこの長尺管にかかる荷重を支持する２セットの脚部１１Ｂとを設けた構成となっている。これらの脚部１１Ｂは、ばんじゅう２１の長孔２１Ｂの縁部上に載せられた載置状態となることで、コネクター１１の長尺管を、ばんじゅう２１の長孔２１Ｂの上にかぶさる位置に停止させることを実現させる。

また、３本の金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、コネクター１１の長尺管における各端部および中央部から、脚部１１Ｂと同じ側（図２で見て下側）に向かって直線状に延びだされている。したがって、３本の金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、複数のばんじゅう２１が各長孔２１Ｂの位置および向きを揃えて上下方向に積み重ねられた積み重ね状態において、これらの長孔２１Ｂをつらぬくつらぬき状態にすることが可能な管となる。

ところで、コネクター１１は、配管２０Ａから流入されるクーラント液９０Ａを３つに分流させて、３本の金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに流入させるようになっている。これらの金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれが複数の噴霧ノズル１２を備えて、流入されたクーラント液９０Ａを噴霧ノズル１２の噴射口１２Ａから噴射させて（図３参照）排出するようになっている。なお、各金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに設けられた噴霧ノズル１２は、その配設場所を除いて同じ構成を有するノズルである。

コネクター１１の長尺管における一方側（図２で見て左側）の端部から延びだされる金属管１０Ａにおいて、各噴霧ノズル１２は、コネクター１１の長尺管における他方側に噴射口１２Ａを向けた状態で、上下の列をなして配される。また、コネクター１１の長尺管における他方側（図２で見て右側）の端部から延びだされる金属管１０Ｃにおいて、各噴霧ノズル１２は、上記一方側に噴射口１２Ａを向けた状態で、上下の列をなして配される。また、コネクター１１の長尺管における中央部から延びだされる金属管１０Ｂにおいて、各噴霧ノズル１２は、その一部が上記一方側を向き、残りが上記他方側を向いた状態で、上下の列をなして配される。

これにより、各噴霧ノズル１２は、噴射したクーラント液９０Ａが到達する範囲が異なるようにされる。本実施形態においては、複数の噴霧ノズル１２のうち上記一方側を向く噴霧ノズル１２は、ばんじゅう２１の上下方向の重なりにおいて上から奇数番目となるばんじゅう２１の内部スペース２１Ｄにクーラント液９０Ａを到達させるように位置される。また、複数の噴霧ノズル１２のうち上記他方側を向く噴霧ノズル１２は、ばんじゅう２１の上下方向の重なりにおいて上から偶数番目となるばんじゅう２１の内部スペース２１Ｄにクーラント液９０Ａを到達させるように位置される。

また、液冷装置１０は、その脚部１１Ｂが上記載置状態となり、その金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが上記つらぬき状態となるようにセットされたセット状態において、各噴霧ノズル１２の噴射口１２Ａを複数のばんじゅう２１の間に向けた状態にする。より詳しくは、各噴霧ノズル１２の噴射口１２Ａは、図４に示すように、上記セット状態において２枚のばんじゅう２１に上下から挟まれる内部スペース２１Ｄにおいて、下側のばんじゅう２１の底２１Ａよりも上側のばんじゅう２１の底２１Ａにより近くなる位置に位置される。

そして、各噴霧ノズル１２は、図３ないし図５に示すように、クーラント液９０Ａを、上記つらぬき状態とされたばんじゅう２１の底２１Ａに沿う方向（図５で見て左右方向）に長い扁平形状のスプレーパターン１２Ｂで噴射するようになっている。本実施形態においては、各噴霧ノズル１２は、その噴射口１２Ａの上側に位置されるばんじゅう２１の底２１Ａと平行な向きでクーラント液９０Ａを噴射する。

続いて、上述した各構成を有する液冷装置１０の使用方法の一例について説明する。この使用方法にて液冷装置１０を使用する場合、液冷装置１０の使用者（以下、単に「使用者」とも称する。）は、まず、それぞれに被加熱物９０が入れられた複数のばんじゅう２１と液冷装置１０とを用意して、これらを上記セット状態となるように組み上げる。

ついで、使用者は、上記セット状態とされた複数のばんじゅう２１を液冷装置１０と一緒に加熱システム２０の処理槽２２内に搬入して架台２２Ａに載せる。続いて、使用者は、加熱システム２０の配管２０Ａに液冷装置１０の水栓ソケット１１Ａを接続させることで、この液冷装置１０を加熱システム２０に適用された状態にする。

そして、使用者は、加熱システム２０のスチーム配管からスチームを噴射させ、この状態を維持したまま所定の加熱時間だけ待機する。このとき、スチーム配管から噴射されたスチームは、処理槽２２内に充満してばんじゅう２１および被加熱物９０を加熱し、この被加熱物９０の殺菌を実現させる。

上記加熱時間の待機が終わると、使用者は、ノズル２２Ｂからのスチームの噴射を停止させ、このノズル２２Ｂからのクーラント液９０Ａ（具体的には例えば冷却水）の噴射を開始させる。さらに、使用者は、配管２０Ａから液冷装置１０のコネクター１１にクーラント液９０Ａを流入させ、このクーラント液９０Ａを噴霧ノズル１２から噴射させる。そして、使用者は、この状態を維持したまま所定の冷却時間だけ待機する。

このとき、噴霧ノズル１２から噴射されたクーラント液９０Ａは、ばんじゅう２１の内部スペース２１Ｄにて被加熱物９０にかかることでこの被加熱物９０を冷却し、ばんじゅう２１の底２１Ａの抜き孔２１Ｅを通って外部に流出される。また、ノズル２２Ｂから噴射されたクーラント液９０Ａは、ばんじゅう２１の周壁２１Ｃに当たる。この周壁２１Ｃはクーラント液９０Ａの通過を阻害するため、クーラント液９０Ａはばんじゅう２１の周壁２１Ｃを冷却しながらこの周壁２１Ｃ上を流下される。ただし、ノズル２２Ｂから噴射されたクーラント液９０Ａの一部は、周壁２１Ｃの抜き孔２１Ｆを通過してばんじゅう２１の内部スペース２１Ｄに到達し、被加熱物９０およびばんじゅう２１を冷却しながらその底２１Ａの抜き孔２１Ｅを通ってばんじゅう２１の重なりの外に流出される。

上記冷却時間の待機が終わると、使用者は、配管２０Ａおよびノズル２２Ｂへのクーラント液９０Ａの流入をストップさせることで、噴霧ノズル１２およびノズル２２Ｂからのクーラント液９０Ａの噴射をストップさせる。そして、使用者は、上記冷却時間の間に冷却された複数のばんじゅう２１を液冷装置１０と一緒に加熱システム２０の処理槽２２から取り出し、これらを解体して被加熱物９０を取り出す。

上述した各構成を有する液冷装置１０によれば、噴霧ノズル１２が噴射するクーラント液９０Ａは、ばんじゅう２１の重なりの外からではクーラント液９０Ａの到達が阻害される、ばんじゅう２１の周壁２１Ｃの内部にある内部スペース２１Ｄにて噴射される。したがって、液冷装置１０によれば、上下方向に重ねられたばんじゅう２１に載せられた被加熱物９０に、ばんじゅう２１の重なりの内部からクーラント液をかけることが可能となる。

また、液冷装置１０によれば、クーラント液９０Ａを、上記つらぬき状態とされたばんじゅう２１の底２１Ａに沿う方向（図５で見て左右方向）に長い扁平形状のスプレーパターン１２Ｂで噴射する。したがって、液冷装置１０によれば、複数のばんじゅう２１の間に向けて噴射されるクーラント液９０Ａにおいて、上方あるいは下方にそれたルートに飛散されるクーラント液９０Ａの割合が減少する。

また、液冷装置１０によれば、複数の噴霧ノズル１２からクーラント液９０Ａが噴射されることで、このクーラント液９０Ａが到達する範囲がより広くなる。

すなわち、液冷装置１０によれば、ばんじゅう２１に載せられた被加熱物９０にクーラント液９０Ａをかけて冷却する際に、クーラント液９０Ａが到達しにくい場所を減らして被加熱物９０の冷却効率の悪化を回避し、もって被加熱物９０の冷却効率を向上させることができる。

なお、本発明者は、本発明の液冷装置の有効性を、図２に示す加熱システム２０および液冷装置１０を用いた対照実験によって確認している。以下、この対照実験について説明する。

本発明者は、まず、加熱システム２０および液冷装置１０を、上述した液冷装置１０の使用方法の一例にしたがって使用することで被加熱物の加熱および冷却を行い、これを実験群とした。ついで、本発明者は、実験群と同じ加熱システム２０および液冷装置１０を用い、加熱システム２０のノズル２２Ｂのみを用いて被加熱物９０を冷却する点を除いて上記実験群と同等な方法により被加熱物９０の加熱および冷却を行い、これを対照群とした。そして、本発明者は、実験群および対照群のそれぞれについて解体直後のばんじゅう２１に入った被加熱物９０のサーモグラフィーを撮影し、これらのサーモグラフィーを比較することで、本発明の有効性を確認した。

ここで、実験群および対照群のそれぞれにおいては、味付け油揚げをパウチ袋に入れた食品を被加熱物９０とし、この被加熱物９０およびばんじゅう２１を９５［℃］の恒温状態となるように加熱した。また、実験群においては、加熱システム２０の処理槽２２に設けられたノズル２２Ｂ、および、液冷装置１０の噴霧ノズル１２の両方からクーラント液９０Ａを噴射することで、加熱された被加熱物９０およびばんじゅう２１を２０分間冷却した。また、対照群においては、加熱システム２０の処理槽２２に設けられたノズル２２Ｂのみからクーラント液９０Ａを噴射することで、加熱された被加熱物９０およびばんじゅう２１を２０分間冷却した。

上記対照実験の実験結果は、図６および図７に示す。ここで、図６には実験群における被加熱物９０のサーモグラフィーが示され、図７には対照群における被加熱物９０のサーモグラフィーが示されている。また、図６および図７において、３５［℃］以上の高温域９１は白色で、２５［℃］以下の低温域９２は灰色で示されている。

上記対照実験によれば、実験群における被加熱物９０は、一部に３５［℃］以上の高温域９１が残ったものの、概ね２５［℃］以下の低温域９２にまで冷却された（図６参照）。これに対し、対照群における被加熱物９０は、そのほぼすべてが３５［℃］以上の高温域９１であり、２５［℃］以下の低温域９２はほとんど存在しなかった（図７参照）。ここから、本発明の液冷装置を適用すると、被加熱物の冷却効率が向上されることが言える。

本発明は、上述した一実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、以下のような各種の形態を実施することができる。

（１）液冷装置の構成は、図２に示す液冷装置１０の構成に限定されず、適宜変更することができるものである。ここで、図８および図９に示す変形例にかかる液冷装置３０は、環状に繋げられた管３０Ａに複数の噴霧ノズル３２を設けた構成とされている。また、各噴霧ノズル３２は、上下方向にも広がりを有する錐体形状のスプレーパターンでクーラント液９０Ａを噴射することで、この噴霧ノズル３２の上下に位置されたばんじゅう２１を一緒に冷却することを実現させる。また、液冷装置は、ばんじゅう２１の底２１Ａをなすパンチングメタルの抜き孔２１Ｅ（図３参照）に柔軟な管をつらぬかせて、この管に設けられた全面散水型ノズルからクーラント液を噴射するものであってもよい。

（２）図２に示す液冷装置１０は、その噴霧ノズル１２が同じ構成を有するため、各金属管１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにおけるクーラント液９０Ａの噴射量がほぼ一様となるものである。しかしながら、液冷装置は、クーラント液の噴射量が異なる複数種類の噴霧ノズルを備えて、ばんじゅう内において熱がこもりやすい場所にクーラント液を集中的に噴射することで、その冷却効率を向上させたものであってもよい。また、液冷装置は、被加熱物を加熱するスチームをばんじゅうの内部スペースにおいて噴射するノズルを備えることで、ばんじゅう内の被加熱物を加熱する向上させる追加機能を実現させることができるものであってもよい。

（３）被加熱物が載せられるトレイであるばんじゅうの構成は、上述したばんじゅう２１（図３参照）の構成に限定されない。すなわち、例えばばんじゅうの底において液冷装置の管がつらぬかれる長孔の向きおよび長さを任意に変更することができる。また、液冷装置の管がばんじゅうの底をなすパンチングメタルの抜き孔をつらぬくことができるものである場合は、底に長孔が設けられていないばんじゅうを採用することもできる。

（４）被加熱物が載せられるトレイは、被加熱物を入れた状態で上下方向に積み重ねることができるばんじゅうに限定されない。すなわち、例えばトレイを上下方向に隙間をあけて重ねることを可能とするトレイラックが加熱システムの処理槽に設けられている場合には、このトレイラックにセットすることが可能な任意の形状のトレイを使用することができる。

（５）クーラント液は冷却水である必要はない。すなわち、例えば洗剤や消毒液など、任意の種類の薬液をクーラント液として使用することができる。

１０ 液冷装置
１０Ａ 金属管（管）
１０Ｂ 金属管（管）
１０Ｃ 金属管（管）
１１ コネクター
１１Ａ 水栓ソケット
１１Ｂ 脚部
１２ 噴霧ノズル（ノズル）
１２Ａ 噴射口
１２Ｂ スプレーパターン
２０ 加熱システム
２０Ａ 配管
２１ ばんじゅう（トレイ）
２１Ａ 底
２１Ｂ 長孔（貫通孔）
２１Ｃ 周壁
２１Ｄ 内部スペース
２１Ｅ 抜き孔
２１Ｆ 抜き孔
２２ 処理槽
２２Ａ 架台
２２Ｂ ノズル
３０ 液冷装置
３０Ａ 管
３２ 噴霧ノズル
９０ 被加熱物
９０Ａ クーラント液
９１ 高温域
９２ 低温域

Claims (4)

1. 上下方向に貫通した貫通孔を有する底の上に被加熱物が載せられた状態のトレイを上下方向に複数重ねた状態で前記被加熱物を加熱する加熱システムに適用されて、クーラント液をかけることにより前記各被加熱物を冷却する液冷装置において、
   前記クーラント液を流通させること、および、上下方向に重ねられた複数の前記トレイにおける前記各貫通孔をつらぬくつらぬき状態にすることが可能な管と、
   前記管に設けられ、かつ、前記クーラント液を噴射させる噴射口を、前記つらぬき状態において上下方向に重ねられた複数の前記トレイの間に向けた状態に有するノズルと、
   を備えている、
   液冷装置。
2. 請求項１に記載された液冷装置であって、
   前記トレイが、前記底の外周に沿って立設されて前記クーラント液の通過を阻害する周壁と、当該周壁に囲まれた内部スペースとを備えている場合に、
   前記ノズルが、前記つらぬき状態において前記内部スペースに位置される、
   液冷装置。
3. 請求項１または請求項２に記載された液冷装置であって、
   前記ノズルが、前記つらぬき状態において前記トレイの前記底に沿う方向に長い扁平形状のスプレーパターンを有する噴霧ノズルである、
   液冷装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載された液冷装置であって、
   噴射した前記クーラント液が到達する範囲が異なる複数の前記ノズルを備えている、
   液冷装置。