JP3979273B2

JP3979273B2 - 真空冷却装置の制御方法

Info

Publication number: JP3979273B2
Application number: JP2002337330A
Authority: JP
Inventors: 伸章柳原; 秀樹東浦; 幸樹松藤
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004170009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関するものである。特に、前記被冷却物を収容する冷却槽が着脱自在で搬送自在に構成された真空冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空冷却装置は、この真空冷却装置内に組付けられた冷却槽内に収容した被冷却物の品温度を検出するとき、温度センサを前記被冷却物へ差し込み、この温度センサの検出温度に基づいて、減圧手段の運転を制御している。しかし、前記冷却槽が着脱自在で搬送自在に構成された真空冷却装置においては、前記被冷却物へ温度センサを差し込むことができないから直接温度検出ができないので、減圧手段の作動時間で制御していた。この場合、前記被冷却物が凍結するおそれがある。また品温度の表示や設定もできなかった。（たとえば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１９５７１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、冷却槽を着脱自在とした真空冷却装置において、被冷却物を凍結させることなく冷却することである。また、冷却槽内の圧力が低下する速度と被冷却物の品温度が低下する速度とのズレを補い、より設定する温度になるように被冷却物を冷却することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、被冷却物を収容する冷却槽を真空冷却装置から着脱自在とした真空冷却装置の制御方法において、前記冷却槽を前記真空冷却装置に装着して前記冷却槽に真空吸引ラインを接続し、この真空吸引ライン内の圧力を検出する圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前記真空吸引ラインを介して前記冷却槽内を減圧する減圧手段６の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段が被冷却物の冷却目標温度に対応する所定圧力に到達した信号を検知してから前記冷却槽２内の圧力が低下する速度と前記被冷却物の温度が低下する速度とのズレを
補うための所定時間後に前記減圧手段の作動を停止するように制御することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、被冷却物を収容する冷却槽を真空冷却装置から着脱自在とした真空冷却装置の制御方法において、前記冷却槽を前記真空冷却装置に装着して前記冷却槽に真空吸引ラインを接続し、この真空吸引ライン内の圧力を検出する圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前記真空吸引ラインを介して前記冷却槽内を減圧する減圧手段の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段が被冷却物の冷却目標温度に対応する第一所定圧力に到達した信号を検知してから前記冷却槽２内の圧力が低下する速度と前記被冷却物の温度が低下する速度とのズレを補うための所定時間後に前記減圧手段の作動を停止するとき、前記所定時間内であっても前記真空吸引ライン内の圧力が被冷却物の凍結防止温度に対応する第二所定圧力となると、直ちに前記減圧手段６の作動を停止するように制御することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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処理において実施する。特に、着脱自在で搬送自在に構成された真空容器である冷却槽内に前記被冷却物が収容される形式の真空冷却装置に関する。前記被冷却物の例としては、たとえば味噌汁やスープ等の液状の食品があり、これらの被冷却物は、前記冷却槽内で真空冷却された状態のままで、前記真空冷却装置から前記冷却槽ごと取り外されて、この冷却槽とともにこの冷却槽内に収容された状態で搬送される。そして、前記被冷却物は、搬送先で前記冷却槽から取り出され、たとえば再加温された後、配膳される。まず、この発明の実施に適用される真空冷却装置について説明する。
【０００９】
前記真空冷却装置は、前記被冷却物を収容し着脱自在で搬送自在に構成された真空容器である冷却槽と、この冷却槽の着脱手段に接続される真空吸引ラインと、この真空吸引ラインに設けた圧力検出手段と、前記真空吸引ラインと接続された減圧手段と、前記真空冷却装置の運転を制御する制御器とにより構成されている。
【００１０】
前記冷却槽は、真空に耐える容器と真空維持手段と前記真空吸引ラインと着脱し、真空吸引接続口となる前記着脱手段とを備えている。前記真空維持手段は、前記冷却槽内を真空引きした状態を維持するため吸引方向のみの流体の流通を許容するものである。前記着脱手段は、前記冷却槽と前記真空吸引ラインとの装着および離脱が簡単にでき、しかも装着時気密が保持されるように構成されている。また、前記冷却槽は、前記真空冷却装置に複数着脱自在に設けることも好適である。
【００１１】
前記真空吸引ラインは、前記着脱手段を介して、前記冷却槽と前記減圧手段とを接続する。そして、前記真空吸引ラインは、この真空吸引ライン内の圧力を検出する前記圧力検出手段を備えている。この圧力検出手段は、検出した圧力信号を前記制御器へ出力する。そして、前記真空吸引ラインは、この真空吸引ライン内を大気圧まで復圧する復圧ラインを備えている。
【００１２】
ここにおいて、前記圧力検出手段を備える前記真空吸引ラインとは、前記減圧手段の作動時、前記冷却槽を除く真空状態となる部分を意味する。すなわち、前記真空吸引ラインを構成する配管，前記真空吸引ラインと連通する配管，前記減圧手段を構成する部材そのものおよび前記復圧ラインが含まれる。
【００１３】
前記減圧手段は、前記真空吸引ラインおよび前記着脱手段とを介して、前記冷却槽内を真空引きするものである。前記減圧手段は、たとえば容積型真空ポンプ，液封式真空ポンプ，エジェクタ等であり、これらを単独、あるいは組み合わせて、減圧作動を行うように構成されている。
【００１４】
前記制御器は、前記圧力検出手段の信号に基づいて、前記減圧手段の作動・停止を制御する制御部を内蔵している。この場合、前記制御部は、前記圧力検出手段の信号をそのまま用いて、前記減圧手段の作動を制御してもよいが、好ましくは、前記圧力検出手段の信号を対応する飽和蒸気温度へ換算して、換算した温度により前記減圧手段の作動を制御することが好適である。
【００１５】
このような構成の前記真空冷却装置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内に収容してから、この冷却槽を前記着脱手段により前記真空吸引ラインに連結する。つぎに、前記減圧手段を作動させ、前記冷却槽内を減圧し、前記被冷却物を冷却する。そして、前記被冷却物の温度が低下すると、前記減圧手段の作動を停止し、前記真空吸引ライン内を前記復圧ラインから空気を導入して復圧してから冷却処理を終了する。そして、前記着脱手段を解除して、前記冷却槽を真空引きした状態のままで、前記真空冷却装置から取り外し搬送する。
【００１６】
このときの前記圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前記減圧手段の運転を制御する制御方法について説明する。すなわち、前記真空吸引ライン内の圧力があらかじめ設定した所定圧力（あるいは、換算した温度）に到達すると、前記減圧手段を停止するように制御する。この場合、前記所定圧力（あるいは、換算した温度）は、前記被冷却物の物性値および処理量とを勘案して、前記被冷却物が凍結しない状態に設定する。
【００１７】
以上のように、この実施の形態によれば、冷却槽を着脱自在とした真空冷却装置において、被冷却物の品温度が直接検出できないときにおいても、前記真空冷却ライン内の圧力に基づいて、前記被冷却物を凍結させることなく冷却することができる。
【００１８】
ここにおいて、前記実施の形態の変形例として、前記制御部は、前記圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前記減圧手段の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段が前記所定圧力に到達した信号を検知してから所定時間後に前記減圧手段の作動を停止するように制御することも好適である。
【００１９】
すなわち、前記冷却槽および前記真空冷却ライン内の圧力が低下する速度と、前記被冷却物の品温度が低下する速度にズレ（前記品温度の速度が遅れるズレ。）が生じる被冷却物の場合、前記到達信号を検知してからさらに所定時間冷却作動を継続させて、前記ズレを補うようにした後、前記減圧手段の作動を停止するように制御するものである。
【００２０】
これにより、前記ズレをなくし、より設定する温度になるように前記被冷却物の冷却処理を行うことができる。
【００２１】
つぎに、前記実施の形態のさらなる変形例として、前記制御部は、前記圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前記減圧手段の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段が第一所定圧力に到達した信号を検知してから所定時間後に前記減圧手段の作動を停止するとき、前記所定時間内であっても前記真空吸引ライン内の圧力が前記第一所定圧力より低い第二所定圧力となると、直ちに前記減圧手段の作動を停止するように制御することも好適である。この場合、前記第二所定圧力は、前記被冷却物の凍結温度より若干高い温度となるように設定する。
【００２２】
すなわち、前記ズレが生じる被冷却物の場合、前記到達信号を検知してからさらに所定時間冷却作動を継続させて、前記ズレを補うようにするが、前記被冷却物の量が少ないときに、前記減圧手段の作動を停止する前に前記被冷却物が凍結してしまうのを防ぐように制御するものである。
【００２３】
これにより、前記ズレをなくすとともに、凍結する温度となるより前に前記減圧手段の作動を停止させて前記被冷却物の冷却処理を行うことができる。
【００２４】
一方、前記制御器は、前記圧力検出手段の検出信号を温度表示に変換して表示する表示部および前記被冷却物の冷却設定温度を設定する設定部とからなる指示計を付設することも好適である。
【００２５】
これにより、前記圧力を温度へ換算して表示することができる。また、前記冷却槽内温度を前記指示計により設定して制御することができる。
【００２６】
【実施例】
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。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処理において実施する。まず、この発明の実施に適用される真空冷却装置について説明する。この真空冷却装置は、着脱自在で搬送自在に構成された冷却槽内に収容される前記被冷却物を冷却するものである。図１は、前記真空冷却装置を説明する概略的な説明図である。図２は、前記真空冷却装置の正面外形図であり、図３は、右側面図である。図４は、前記各冷却槽を取り外した状態を説明する右側面図である。
【００２７】
図１において、真空冷却装置１は、被冷却物（図示省略）を収容し着脱自在で搬送自在に構成された真空容器である２個の冷却槽２，２と、これらの各冷却槽２に対してそれぞれの着脱手段であるカプラー３，３を介して接続される真空吸引ライン４と、この真空吸引ライン４に設けた圧力検出手段５と、前記真空吸引ライン４と接続された減圧手段６と、前記真空冷却装置１の運転を制御する制御器（図示省略）とにより構成されている。
【００２８】
前記各冷却槽２は、真空状態の圧力に耐える構成のもので上面開口の容器７と、この開口に着脱される蓋８とを備えている。前記蓋８には、真空維持手段である逆止弁９と前記真空吸引ライン４と着脱するための前記カプラー３とをそれぞれ備えている。前記容器７と前記蓋８は、パッキン（図示省略）を介して密閉できるように構成されている。前記逆止弁９は、前記容器７内を真空引きした状態を維持するため吸引方向のみの流体の流通を許容するものである。前記各カプラー３は、前記各冷却槽２と前記真空吸引ライン４との装着と離脱が簡単にできるように構成されており、一端は、前記蓋８に，他端は前記真空吸引ライン４の先端部に設けられている。そして、前記一端と前記他端は、気密に連結自在に装着できるように構成されている。
【００２９】
前記真空吸引ライン４は、前記各カプラー３を介して、前記各冷却槽２と前記減圧手段６とを接続する。そして、前記真空吸引ライン４は、前記圧力検出手段５を備えている。この圧力検出手段５は、前記真空吸引ライン４内の圧力を検出し、検出した圧力信号を前記制御器へ出力する。また、前記真空吸引ライン４は、この真空吸引ライン４内を大気圧まで復圧する復圧ライン１０を備えている。この復圧ライン１０には、導入する空気を清浄にするフィルター１１と空気導入制御弁１２とが設けられている。
【００３０】
ここにおいて、前記圧力検出手段５は、前記真空吸引ライン４に設けることが好ましいが、前記真空吸引ライン４と連通している前記復圧ライン１０において、前記空気導入制御弁１２の下流側に前記圧力検出手段５を設けることも実施に応じ、好適である。
【００３１】
前記減圧手段６は、前記真空吸引ライン４を介して、前記各冷却槽２内を真空引きするものである。前記減圧手段６は、一段目の減圧作動を行う蒸気エジェクタ１３と、二段目の減圧作動を行う水封式真空ポンプ１４とを直列に配置して構成されている。前記蒸気エジェクタ１３には、エジェクタ効果の駆動源である蒸気の供給を制御する蒸気供給制御弁１５が設けられており、また前記蒸気エジェクタ１３の下流側には、熱交換器１６が設けられている。
【００３２】
前記熱交換器１６は、前記各冷却槽２からの吸引流体中の水蒸気を凝縮させるものである。前記吸引流体の飽和蒸気温度は、前記熱交換器１６内のコイル１７内を流れる冷却水よりも高いから、水蒸気は前記コイル１７の表面に凝縮するので、前記吸引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１６は、前記吸引流体中における空気が占める割合を増加させる。前記熱交換器１６は、前記吸引流体を熱交換した後で前記水封式真空ポンプ１４へ排出する。
【００３３】
前記コイル１７の入口側には、冷却水ライン１８が接続されており、この冷却水ライン１８には冷却水制御弁１９が設けられている。また、前記冷却水ライン１８は、前記水封式真空ポンプ１４の封水を導入する封水導入ライン２０へ分岐している。この封水導入ライン２０には、封水制御弁２１が設けられている。一方、前記コイル１７の出口側には、冷却水排水ライン２２が設けられている。
【００３４】
そして、前記熱交換器１６の下流側の前記真空吸引ライン４には、第二逆止弁２３が設けられており、前記熱交換器１６は、前記第二逆止弁２３を介して、前記水封式真空ポンプ１４の吸込口２４と接続されている。そして、前記水封式真空ポンプ１４は、封水導入口２５から導入した封水と、前記吸引流体との混合された混合流体を吐出口２６から排出ライン２７を介して排出する。この排出ライン２７は、前記冷却水排水ライン２２と合流している。
【００３５】
前記制御器は、前記圧力検出手段５の信号に基づいて、前記空気導入制御弁１２，前記水封式真空ポンプ１４，前記蒸気供給制御弁１５，前記冷却水制御弁１９および前記封水制御弁２１の作動・停止を制御する制御部（図示省略）を内蔵している。また、前記制御部は、冷却作動の経過時間を測定するタイマ部（図示省略）と、前記圧力検出手段５の検出信号を温度表示に変換する換算部（図示省略）と、温度として表示する表示部および前記被冷却物の冷却設定温度を設定する設定部とからなる指示計（後述する符号３１）とを備えている。
【００３６】
つぎに、前記真空冷却装置１の外形的構成を図２から図４に基づいて説明する。図２および図３において、前記各逆止弁９をそれぞれ内蔵した２個の前記冷却槽２，２は、前記制御部，前記真空吸引ライン４，前記圧力検出手段５，前記減圧手段６および前記復圧ライン１０を内蔵した本体部２８上に載置されている。そして、前記両カプラー３，３の前記各他端をそれぞれ備えたアーム部２９によって前記両冷却槽２，２が着脱自在に連結されるように構成されている。
【００３７】
この着脱自在の構成を図３，図４に基づいて説明する。図３は、前記両冷却槽２，２を前記本体部２８上に装着し、前記両カプラー３，３と連結した状態を示しており、図４は、前記アーム部２９を軸３０を中心として回動させ、前記両カプラー３，３との連結を解除し、前記両冷却槽２，２を前記本体部２８上から取り除いた状態を示している。この図３，図４から明らかなように、前記アーム部２９を前記本体部２８の後部上方位置から前記両冷却槽２，２に被せることで前記両カプラー３，３が連結されるように構成されている。そして、図２に示すように、前記本体部２８の前面には、前記指示計３１が設けられている。
【００３８】
このような構成の前記真空冷却装置１の運転について説明する。まず、前記制御部にあらかじめ設定する設定値について説明する。たとえば、前記被冷却物として味噌汁を前記両冷却槽２，２内で５℃まで冷却処理するものとして説明する。この場合、前記指示計３１で、前記味噌汁の冷却目標温度として５℃を第一設定値（前記第一所定圧力に対応）として前記設定部に設定する。また、前記味噌汁の凍結防止温度として２℃を第二設定値（前記第二所定圧力に対応）として前記設定部に設定する。すると、前記制御部は、この５℃に対応する第一設定圧力として、前記換算部で６．５Torrと換算し、また２℃に対応する第二設定圧力として、前記換算部で５．３Torrと換算する。さらに、前記制御部は、前記６．５Torrを検知したときから所定時間（たとえば、６分）後に前記減圧手段６の作動を停止するように前記タイマ部に設定する。
【００３９】
つぎに、前記アーム部２９を起し、前記味噌汁を前記両冷却槽２，２内に収容してから、前記本体部２８上に載置する。そして、前記アーム部２９を倒し、前記両冷却槽２，２を前記両カプラー３，３を介して前記真空吸引ライン４に連結する。つぎに、前記減圧手段６を作動させ、前記両冷却槽２，２内を減圧し、前記被冷却物を冷却処理する。
【００４０】
この冷却処理の制御について説明する。前記減圧手段６を作動させてから、前記圧力検出手段５が６．５Torrを検出すると、前記制御部は、前記６．５Torrを検知したときから所定時間（たとえば、６分）後に前記減圧手段６の作動を停止するように制御する。すなわち、前記各冷却槽２および前記真空冷却ライン４内の圧力が低下する速度と、前記味噌汁の品温度が低下する速度にズレが生じるのを補うように制御する。具体的に説明すると、前記制御器は、前記圧力検出手段５により、前記真空吸引ライン４内の圧力が６．５Torrとなったことを検出してからさらに、６分間前記減圧手段６を作動させ、前記ズレを補いながら冷却処理を行う。
【００４１】
このとき、前記制御部は、前記減圧手段６の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段５が前記第一所定圧力（６．５Torr）に到達した信号を検知してから前記所定時間（６分）後に前記減圧手段６の作動を停止するとき、前記所定時間（６分）内であっても前記真空吸引ライン４内の圧力が前記第二所定圧力（５．３Torr）となると、直ちに前記減圧手段６の作動を停止するように制御する。すなわち、前記味噌汁の凍結する直前の温度で前記減圧手段６の作動を停止する。
【００４２】
そして、前記味噌汁の温度が低下すると、前記復圧ライン１０から清浄な空気を導入し、前記真空吸引ライン４内を復圧して冷却処理を終了する。そして、前記アーム部２９を起し、前記両冷却槽２，２と前記両カプラー３，３との連結を解除して、前記両冷却槽２，２内をそれぞれ真空引きした状態のままで、前記真空冷却装置１から取り外す。
【００４３】
これにより、前記ズレをなくすとともに、凍結する温度となる前に前記減圧手段６の作動を停止させて前記味噌汁の冷却処理を行うことができる。
【００４４】
つぎに、前記制御器による制御の変形例について説明する。この変形例では、前記制御部は、前記６．５Torrを検知したときから所定時間後に前記減圧手段６の作動を停止するように前記タイマ部に設定する。そして、前記制御部は、前記第二所定圧力を設定しない。
【００４５】
すなわち、この変形例は、前記被冷却物の目標温度が１０℃程度であって、凍結の恐れがないとき、あるいは前記タイマ部へ設定する時間が短くて同じく凍結の恐れがないときに有効であり、前記制御器を簡略化することができる。
【００４６】
一方、前記制御部では、これらの各制御において、前記圧力検出手段５の検出信号を温度表示に変換して前記表示部へ表示する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、冷却槽を着脱自在とした真空冷却装置において、被冷却物を凍結させることなく冷却することができる。また、冷却槽内の圧力が低下する速度と被冷却物の品温度が低下する速度とのズレを補い、より設定する温度になるように被冷却物の冷却処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空冷却装置を説明する概略的な説明図である。
【図２】真空冷却装置の正面図である。
【図３】真空冷却装置の右側面図である。
【図４】冷却槽を取り外した状態を示す真空冷却装置の右側面図である。
【符号の説明】
１真空冷却装置
２冷却槽
４真空吸引ライン
５圧力検出手段
６減圧手段

Claims

被冷却物を収容する冷却槽２を真空冷却装置１から着脱自在とした真空冷却装置１の制御方法において、前記冷却槽２を前記真空冷却装置１に装着して前記冷却槽２に真空吸引ライン４を接続し、この真空吸引ライン４内の圧力を検出する圧力検出手段５からの検出信号に基づいて、前記真空吸引ライン４を介して前記冷却槽２内を減圧する減圧手段６の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段５が被冷却物の冷却目標温度に対応する所定圧力に到達した信号を検知してから前記冷却槽２内の圧力が低下する速度と前記被冷却物の温度が低下する速度とのズレを補うための所定時間後に前記減圧手段６の作動を停止するように制御することを特徴とする真空冷却装置の制御方法。
被冷却物を収容する冷却槽２を真空冷却装置１から着脱自在とした真空冷却装置１の制御方法において、前記冷却槽２を前記真空冷却装置１に装着して前記冷却槽２に真空吸引ライン４を接続し、この真空吸引ライン４内の圧力を検出する圧力検出手段５からの検出信号に基づいて、前記真空吸引ライン４を介して前記冷却槽２内を減圧する減圧手段６の作動を停止するに際し、前記圧力検出手段５が被冷却物の冷却目標温度に対応する第一所定圧力に到達した信号を検知してから前記冷却槽２内の圧力が低下する速度と前記被冷却物の温度が低下する速度とのズレを補うための所定時間後に前記減圧手段６の作動を停止するとき、前記所定時間内であっても前記真空吸引ライン４内の圧力が被冷却物の凍結防止温度に対応する第二所定圧力となると、直ちに前記減圧手段６の作動を停止するように制御することを特徴とする真空冷却装置の制御方法。