JP4278091B2 - 冷却方法および冷却システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば業務用厨房や食品加工工場等において、加熱調理直後の高温食材等を真空冷却方式により冷却するのに適した冷却方法と冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱調理した食材を保存するために冷却する過程においては、食材温度は必ず１５℃〜５５℃の領域を通過する。その温度領域においては細菌の繁殖が活発に行われる。そのため、その温度領域を急速冷却により可及的短時間で通過させ、以後はチルド温度（０〜３℃程度）で保管することが行われている。
【０００３】
そのような食材の急速冷却手段として真空冷却方式が一般的に用いられている。真空冷却方式は、食材の収納室における気体を真空引きすることで減圧し、食材内部の水分の気化により蒸発潜熱を奪うことで食材を冷却する（特許文献１参照）。すなわち、食材そのものの持つ水分の蒸発潜熱により冷却を行うものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１１８２８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空冷却方式では食材に含有される水分が減少し、食材が乾燥して食味が低下するという問題がある。また、真空冷却の際に収納室において食材はホテルパンやラック等の食材保持部材により保持されるが、その食材保持部材は真空冷却の前工程の加熱工程において食材と共に加熱される。このような場合、真空冷却により食材を冷却することはできるが、加熱により高温となった食材保持部材は一般に水分を含有しない金属材等であるために真空冷却されることがない。そのため、食材の急速冷却が阻害されるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決することのできる冷却方法と冷却システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却方法の第１の特徴は、加熱された水分含有食材を収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材に水滴を付着させ、その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する点にある。これにより、食材に水滴が付着し、その水滴が食材に含有される水分と混合し、その混合された水分が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材を冷却することができる。よって、食材に含有される水分の減少を抑制しつつ真空冷却を行うことができる。
【０００７】
本発明の冷却方法の第２の特徴は、加熱された水分含有食材を加熱された食材保持部材により保持した状態で収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材保持部材に水滴を付着させ、その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する点にある。これにより、食材保持部材に水滴が付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材保持部材を冷却することができる。
【０００８】
本発明の冷却システムの第１の特徴は、加熱された水分含有食材の冷却に用いられ、前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、前記収納室において前記食材を保持する食材保持部材と、前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材と前記食材保持部材とに到達するように供給する水滴供給手段と、前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上では開き、大気圧未満では閉じるものとされ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される点にある。これにより本発明方法を実施することができる。前記食材保持部材は絶縁材を介して支持される導電材とされ、前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材保持部材との間に電位差を付与すると共に前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、前記電位差により帯電した水滴は前記食材保持部材に向かい飛行することで、前記食材および前記食材保持部材に到達するのが好ましい。これにより、電位差を利用して水分を食材および食材保持部材に偏りなく供給することができる。
【０００９】
本発明の冷却システムの第２の特徴は、加熱された水分含有食材の冷却に用いられる冷却システムであって、前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材に到達するように供給する水滴供給手段と、前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材との間または前記水滴の噴霧位置と前記食材近傍との間に電位差を付与すると共に、前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、前記電位差により帯電した水滴は前記食材に向かい飛行することで、前記食材に到達するものとされ、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧未満では閉じ、大気圧以上の時は開くものとされ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される点にある。これにより食材に水滴を付着させる本発明方法を実施することができ、電位差を利用して水分を食材に偏りなく供給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の真空冷却システム１は、加熱された水分含有食材Ｆの冷却に用いられるもので、食材Ｆは冷却槽２の内部の収納室２ａに収納される。収納室２ａにおいて、多数のホテルパン３それぞれにより食材Ｆが保持され、それらホテルパン３はラック４により積層状に支持され、ラック４は車輪５を介して収納室２ａの床面に載置される。本実施形態では、ホテルパン３およびラック４が金属等の導電材製食材保持部材であり、車輪５またはラック４の下部がゴムやプラスチック等の絶縁材とされ、これにより導電材製食材保持部材は絶縁材を介して支持される。食材Ｆは、ホテルパン３およびラック４により保持された状態で加熱調理装置（図示省略）により加熱調理され、収納室２ａに収納された時点で例えば１００℃に近い状態となる。また、ホテルパン３およびラック４は食材Ｆと共に加熱されることで食材Ｆの温度以上になる。
【００１１】
収納室２ａの気体を吸引する可変速の２段遠心型コンプレッサ１１、１２が設けられている。各コンプレッサ１１、１２の翼車１１ａ、１２ａはモータ１３によって駆動され、モータ１３は制御装置１６により制御されるインバータ１８の出力周波数に応じて速度変更される。制御装置１６は、収納室２ａにおける圧力を検出する圧力センサ７および収納室２ａに収納された食材Ｆの温度を検出する温度センサ８に接続される。圧力センサ７の検出値に応じてインバータからモータ１３への出力周波数を制御することで、制御装置１６は翼車１１ａ、１２ａの回転速度を収納室２ａにおける圧力が低下する程に高速になるように制御する。温度センサ８の検出値から食材Ｆの温度が目標値に達したならば運転を終了する。なお、収納室２ａの圧力と食材Ｆの温度は一定の対応関係にあるため、その圧力と温度の中の何れか一方のみを検出し、その検出値に応じて制御してもよい。また、圧力と温度そのものでなく対応する値を検出するものでもよい。翼車１１ａ、１２ａの回転速度は、連続的に変化するように制御してもよいしステップ状に変化するように制御してもよく、モータ１３の速度制御はインバータを用いるものに限定されない。
【００１２】
両翼車１１ａ、１２ａの間の気体流路にインタークーラ１５が設けられ、水道等の水源３１に電磁開閉バルブ３４を介して接続される。運転時に制御装置１６からの信号によりバルブ３４が開かれ、インタークーラ１５の内部に水がフラッシングされることで通過気体は冷却される。第１段コンプレッサ１１による圧縮気体はインタークーラ１５においてフラッシングされた微細な水滴と接触し、水滴の一部が蒸発することで気体は冷却され、しかる後に第２段コンプレッサ１２にて圧縮される。この結果、１段の断熱圧縮の場合よりも等温圧縮に近づき、圧縮に要するエネルギは小さくなる。なお、インタークーラ１５はフラッシング水を使用しない空冷タイプとすることで簡素化してもよい。
【００１３】
下段のコンプレッサ１２の出口にチェックバルブ１７を介して凝縮器２１が接続される。チェックバルブ１７は、コンプレッサ１１、１２による圧縮気体が大気圧未満では閉じ、大気圧以上の時は開き、閉じた状態では圧縮気体を凝縮器２１に導き、開くことで圧縮気体を凝縮器２１に導くことなく大気に放出する機構を構成する。
【００１４】
凝縮器２１はファン２３による強制空気流で冷却され、コンプレッサ１１、１２により圧縮された気体に含有される水蒸気を凝縮する。凝縮器２１において凝縮された水は液溜め２２に溜められる。液溜め２２に溜められた水、冷却槽２の底部に溜められた水、およびインタークーラ１５の底部に溜められた水は、電磁開閉バルブ３５、３６、３７を介して水タンク３８に集められる。制御装置１６は、何れかの液溜めに水が溜まったのが何れかの液面センサ３５ａ、３６ａ、３７ａにより検知されると電磁開閉バルブ３５、３６、３７を開く。水タンク３８内は液面上方空間が真空ポンプ（図示省略）に接続されることで減圧状態とされる。水タンク３８の排水口は水ポンプ３９に接続され、水ポンプ３９の吐水口は噴霧器２４に接続される。制御装置１６は、水タンク３８に水が溜まったのが液面センサ３８ａにより検知されると、水ポンプ３９を駆動する。これにより、噴霧器２４から噴霧される水がファン２３による強制空気流に乗って凝縮器２１に冷却のため噴霧され、ファン２３のみによる冷却時よりも凝縮器２１の冷却能力は向上した状態で運転される。すなわち、凝縮器２１により水蒸気を凝縮することで得られた水を、加圧後に凝縮器２１に噴霧する加圧噴霧機構が設けられている。
【００１５】
冷却槽２に設けられた噴霧ノズル４２に、水道等の水源３１から電磁開閉バルブ３３、細菌まで除去可能な高性能フィルタ３２を介して水が供給される。これにより、噴霧ノズル４２から収納室２ａに水滴を噴霧する噴霧機構が構成されている。電磁開閉バルブ３３は制御装置１６に接続され、コンプレッサ１１、１２の運転時に開かれる。噴霧ノズル４２に設けられた負電極４４とホテルパン３およびラック４に電気的に接続された正電極４５との間に電圧を印加する高電圧発生装置４１が設けられ、その高電圧発生装置４１の発生電圧は放電が生じないように収納室２ａの圧力に応じて制御装置１６により制御可能とされ、圧力が低下する程に電圧が小さくされる。これにより、水滴の噴霧位置である噴霧ノズル４２と食材保持部材であるホテルパン３およびラック４との間に電位差を付与すると共に水滴を帯電させる高電圧発生機構が構成されている。
【００１６】
コンプレッサ１１、１２による気体の吸引中に、高電圧発生装置４１により電圧を印加することで、噴霧ノズル４２とホテルパン３およびラック４との間に電位差が付与され、噴霧ノズル４２から噴霧されたミスト状の微細な水滴はホテルパン３およびラック４とは逆極の負極に帯電される。これにより、その電位差により水滴はホテルパン３およびラック４に向かい飛行することで、食材Ｆ、ホテルパン３およびラック４に到達する。すなわち、気体の吸引中に、収納室２ａに水滴を食材Ｆと食材保持部材とに到達するように供給する水滴供給手段が構成されている。なお、収納室２ａの圧力が低下すると水滴に衝突する気体分子が少なくなるため印加電圧が低くても帯電した水滴を食材保持部材に向かい飛行させることができるので、高電圧発生装置４１における電圧に対する耐圧要求は比較的低く設定できる。
【００１７】
上記実施形態において、ホテルパン３およびラック４と共に食材Ｆを加熱した後に収納室２ａに収納し、しかる後にコンプレッサ１１、１２を駆動すると、当初は収納室２ａの内圧は大気圧で、コンプレッサ１１、１２により吸引される気体の多くは空気である。そのため、コンプレッサ１１、１２は吸引した気体を大気圧以上に昇圧し、その気体はチェックバルブ１７を介して外気中に放出される。
【００１８】
さらにコンプレッサ１１、１２により収納室２ａから気体を吸引すると、収納室２ａの圧力が次第に低下する。収納室２ａの真空度がそれ程高くなく、食材Ｆの温度が高い間は、食材Ｆに含有される水分と、食材Ｆ、ホテルパン３、ラック４に付着した水分はさかんに蒸発する。これにより、収納室２ａから吸引される気体の大部分は水蒸気により占められるようになる。その水蒸気の密度が高い時は、翼車１１ａ、１２ａの回転速度が低くても収納室２ａから吸引される水蒸気の質量流量を確保できるので、翼車１１ａ、１２ａの回転速度が低く抑えられるように制御装置１６はモータ１３を制御する。よって、モータ１３に過大な電力を供給する必要はない。
【００１９】
コンプレッサ１１、１２による気体吸引により収納室２ａの圧力が低下するに従って、食材Ｆの含有水分と食材保持部材に付着した水分の蒸発が進行する。収納室２ａの真空度が高くなり、食材Ｆの温度が常温程度まで低下した時、収納室２ａから吸引される気体の大部分を占める水蒸気の密度は低下する。そのため、制御装置１６は、収納室２ａの圧力が低下するに従いモータ１４の回転速度、すなわち翼車１１ａ、１２ａの回転速度を上昇させる。これにより、収納室２ａから吸引される気体における水蒸気の体積流量が確保され、食材Ｆの冷却速度が確保される。この時、コンプレッサ１１、１２により吸引される気体の大部分を占める水蒸気の密度は低いため、回転速度を高くしても翼車１１ａ、１２ａを駆動する上で過大な電力を必要としない。
【００２０】
また、コンプレッサ１１、１２により圧縮される気体は、大気圧以下になるとチェックバルブ１７が閉じるため、凝縮器２１に導かれ、そこで気体の大部分を占める水蒸気が凝縮される。これによりコンプレッサ１２の出口側から出る水蒸気を吸引する作用が生じることから、コンプレッサ１１、１２は効率よく収納室２ａから気体を放出させて食材Ｆを冷却できる。さらに、この際、ファン２３による強制空気流に噴霧器２４から噴霧される水の蒸発が加わると、凝縮器２１がより冷却される。すなわち、加圧噴霧機構から噴霧される水が蒸発することで蒸発熱を奪って凝縮器２１を冷却し、凝縮器２１での水蒸気の凝縮を促進できる。
【００２１】
上記実施形態によれば、エネルギー効率を低下させることなく、食材Ｆの温度が低下した場合でも収納室２ａから排出する水蒸気の体積流量を確保することができる。これにより、食材Ｆの温度低下時でも冷却速度を維持し、食材Ｆをチルド温度まで急速に冷却できる。また、収納室２ａから吸引された水蒸気を凝縮させることで効率よく食材Ｆを冷却できる。さらに、コンプレッサ１１、１２で圧縮された気体が大気圧以上である時は、収納室２ａから吸引された水蒸気は凝縮されることなく大気に直接排出されるので、水蒸気の流量に制限がかからず、冷却能力の増加が実現する。
【００２２】
そして、気体の吸引中に収納室２ａに供給された水滴が食材Ｆに付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材Ｆを冷却できるので、食材Ｆに含有される水分の減少を抑制しつつチルド温度まで真空冷却を行うことができ、食材Ｆの乾燥を防止し、食味の低下を抑制できる。また、ホテルパン３およびラック４に水滴が付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことでホテルパン３およびラック４を冷却することができる。これにより、ホテルパン３およびラック４が食材Ｆと共に加熱されても、食材Ｆの冷却速度が低下するのを防止できる。さらに、電位差を利用して水分を食材Ｆ、ホテルパン３およびラック４に偏りなく供給することができる。
【００２３】
図３、図４は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。第２実施形態においては、第１段コンプレッサ１１と第２段コンプレッサ１２との間に、上記実施形態のインタークーラ１５に代えて、ファン１５ａによる空冷式インタークーラ１５′が配置される。また、第２段コンプレッサ１２から排出される気体に含有される水蒸気を凝縮する凝縮器２１′の出口に水封型真空ポンプ５０が接続される。凝縮器２１′および水封型真空ポンプ５０は、凝縮器２１′よりも上流の機器を収納する筐体５１の外部に配置され、屋外に配置するのに適したもである。凝縮器２１′は筐体５２に収納され、その筐体５２内にファン２３′により吸引された空気により冷却される空冷型である。水蒸気を凝縮することで得られた水を利用する加圧噴霧機構は設けられず、水封型真空ポンプ５０から排出される水は排水され、凝縮器２１′はファン２３′により空冷されるのみであるが、第１実施形態と同様に加圧噴霧機構を設けてもよい。また、圧縮気体を凝縮器２１′に導くことなく大気に放出する機構は設けられていないが設けてもよい。さらに、圧力センサ７の検出値のみに応じて制御を行っているが、第１実施形態と同様に温度センサを設けてもよいし、温度センサの検出値のみに応じて制御を行うようにしてもよい。他は第１実施形態と同様である。
【００２４】
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、高電圧発生機構を設けず、噴霧ノズル４２からの噴霧圧力と重力により水滴が食材と食材保持部材とに到達するようにしてもよい。また、食材を絶縁材製の食材保持部材により保持してもよく、この場合の高電圧発生機構は、水滴噴霧機構に設けた一方の電極と食材の近傍に設けた他方の電極を有することで水滴の噴霧位置と食材近傍との間に電位差を付与し、または食材が食塩等を含むことで導電性である場合は食材に接続される他方の電極を有することで水滴の噴霧位置と食材との間に電位差を付与し、電位差により帯電させた水滴を前記食材に向かい飛行させることで食材に到達させるものとする。これにより、電位差を利用して水分を食材に偏りなく供給することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、食材の食味を低下させることなく、また、冷却速度を低下させることなく真空冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却システムの構成説明図
【図２】本発明の第２実施形態の冷却システムの構成説明図
【図３】本発明の第２実施形態の冷却システムの外観図
【符号の説明】
１ 冷却システム
２ａ 収納室
３ ホテルパン
４ ラック
５ 車輪（絶縁材）
１１、１２ コンプレッサ
４１ 高電圧発生装置
４２ 噴霧ノズル
Ｆ 食材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば業務用厨房や食品加工工場等において、加熱調理直後の高温食材等を真空冷却方式により冷却するのに適した冷却方法と冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱調理した食材を保存するために冷却する過程においては、食材温度は必ず１５℃〜５５℃の領域を通過する。その温度領域においては細菌の繁殖が活発に行われる。そのため、その温度領域を急速冷却により可及的短時間で通過させ、以後はチルド温度（０〜３℃程度）で保管することが行われている。
【０００３】
そのような食材の急速冷却手段として真空冷却方式が一般的に用いられている。真空冷却方式は、食材の収納室における気体を真空引きすることで減圧し、食材内部の水分の気化により蒸発潜熱を奪うことで食材を冷却する（特許文献１参照）。すなわち、食材そのものの持つ水分の蒸発潜熱により冷却を行うものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１１８２８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空冷却方式では食材に含有される水分が減少し、食材が乾燥して食味が低下するという問題がある。また、真空冷却の際に収納室において食材はホテルパンやラック等の食材保持部材により保持されるが、その食材保持部材は真空冷却の前工程の加熱工程において食材と共に加熱される。このような場合、真空冷却により食材を冷却することはできるが、加熱により高温となった食材保持部材は一般に水分を含有しない金属材等であるために真空冷却されることがない。そのため、食材の急速冷却が阻害されるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決することのできる冷却方法と冷却システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却方法の第１の特徴は、加熱された水分含有食材を収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材に水滴を付着させ、その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する点にある。これにより、食材に水滴が付着し、その水滴が食材に含有される水分と混合し、その混合された水分が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材を冷却することができる。よって、食材に含有される水分の減少を抑制しつつ真空冷却を行うことができる。
【０００７】
本発明の冷却方法の第２の特徴は、加熱された水分含有食材を加熱された食材保持部材により保持した状態で収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材保持部材に水滴を付着させ、その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する点にある。これにより、食材保持部材に水滴が付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材保持部材を冷却することができる。
【０００８】
本発明の冷却システムの第１の特徴は、加熱された水分含有食材の冷却に用いられ、前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、前記収納室において前記食材を保持する食材保持部材と、前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材と前記食材保持部材とに到達するように供給する水滴供給手段と、前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上では開き、大気圧未満では閉じるものとされ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される点にある。これにより本発明方法を実施することができる。前記食材保持部材は絶縁材を介して支持される導電材とされ、前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材保持部材との間に電位差を付与すると共に前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、前記電位差により帯電した水滴は前記食材保持部材に向かい飛行することで、前記食材および前記食材保持部材に到達するのが好ましい。これにより、電位差を利用して水分を食材および食材保持部材に偏りなく供給することができる。
【０００９】
本発明の冷却システムの第２の特徴は、加熱された水分含有食材の冷却に用いられる冷却システムであって、前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材に到達するように供給する水滴供給手段と、前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材との間または前記水滴の噴霧位置と前記食材近傍との間に電位差を付与すると共に、前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、前記電位差により帯電した水滴は前記食材に向かい飛行することで、前記食材に到達するものとされ、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧未満では閉じ、大気圧以上の時は開くものとされ、前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される点にある。これにより食材に水滴を付着させる本発明方法を実施することができ、電位差を利用して水分を食材に偏りなく供給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の真空冷却システム１は、加熱された水分含有食材Ｆの冷却に用いられるもので、食材Ｆは冷却槽２の内部の収納室２ａに収納される。収納室２ａにおいて、多数のホテルパン３それぞれにより食材Ｆが保持され、それらホテルパン３はラック４により積層状に支持され、ラック４は車輪５を介して収納室２ａの床面に載置される。本実施形態では、ホテルパン３およびラック４が金属等の導電材製食材保持部材であり、車輪５またはラック４の下部がゴムやプラスチック等の絶縁材とされ、これにより導電材製食材保持部材は絶縁材を介して支持される。食材Ｆは、ホテルパン３およびラック４により保持された状態で加熱調理装置（図示省略）により加熱調理され、収納室２ａに収納された時点で例えば１００℃に近い状態となる。また、ホテルパン３およびラック４は食材Ｆと共に加熱されることで食材Ｆの温度以上になる。
【００１１】
収納室２ａの気体を吸引する可変速の２段遠心型コンプレッサ１１、１２が設けられている。各コンプレッサ１１、１２の翼車１１ａ、１２ａはモータ１３によって駆動され、モータ１３は制御装置１６により制御されるインバータ１８の出力周波数に応じて速度変更される。制御装置１６は、収納室２ａにおける圧力を検出する圧力センサ７および収納室２ａに収納された食材Ｆの温度を検出する温度センサ８に接続される。圧力センサ７の検出値に応じてインバータからモータ１３への出力周波数を制御することで、制御装置１６は翼車１１ａ、１２ａの回転速度を収納室２ａにおける圧力が低下する程に高速になるように制御する。温度センサ８の検出値から食材Ｆの温度が目標値に達したならば運転を終了する。なお、収納室２ａの圧力と食材Ｆの温度は一定の対応関係にあるため、その圧力と温度の中の何れか一方のみを検出し、その検出値に応じて制御してもよい。また、圧力と温度そのものでなく対応する値を検出するものでもよい。翼車１１ａ、１２ａの回転速度は、連続的に変化するように制御してもよいしステップ状に変化するように制御してもよく、モータ１３の速度制御はインバータを用いるものに限定されない。
【００１２】
両翼車１１ａ、１２ａの間の気体流路にインタークーラ１５が設けられ、水道等の水源３１に電磁開閉バルブ３４を介して接続される。運転時に制御装置１６からの信号によりバルブ３４が開かれ、インタークーラ１５の内部に水がフラッシングされることで通過気体は冷却される。第１段コンプレッサ１１による圧縮気体はインタークーラ１５においてフラッシングされた微細な水滴と接触し、水滴の一部が蒸発することで気体は冷却され、しかる後に第２段コンプレッサ１２にて圧縮される。この結果、１段の断熱圧縮の場合よりも等温圧縮に近づき、圧縮に要するエネルギは小さくなる。なお、インタークーラ１５はフラッシング水を使用しない空冷タイプとすることで簡素化してもよい。
【００１３】
下段のコンプレッサ１２の出口にチェックバルブ１７を介して凝縮器２１が接続される。チェックバルブ１７は、コンプレッサ１１、１２による圧縮気体が大気圧未満では閉じ、大気圧以上の時は開き、閉じた状態では圧縮気体を凝縮器２１に導き、開くことで圧縮気体を凝縮器２１に導くことなく大気に放出する機構を構成する。
【００１４】
凝縮器２１はファン２３による強制空気流で冷却され、コンプレッサ１１、１２により圧縮された気体に含有される水蒸気を凝縮する。凝縮器２１において凝縮された水は液溜め２２に溜められる。液溜め２２に溜められた水、冷却槽２の底部に溜められた水、およびインタークーラ１５の底部に溜められた水は、電磁開閉バルブ３５、３６、３７を介して水タンク３８に集められる。制御装置１６は、何れかの液溜めに水が溜まったのが何れかの液面センサ３５ａ、３６ａ、３７ａにより検知されると電磁開閉バルブ３５、３６、３７を開く。水タンク３８内は液面上方空間が真空ポンプ（図示省略）に接続されることで減圧状態とされる。水タンク３８の排水口は水ポンプ３９に接続され、水ポンプ３９の吐水口は噴霧器２４に接続される。制御装置１６は、水タンク３８に水が溜まったのが液面センサ３８ａにより検知されると、水ポンプ３９を駆動する。これにより、噴霧器２４から噴霧される水がファン２３による強制空気流に乗って凝縮器２１に冷却のため噴霧され、ファン２３のみによる冷却時よりも凝縮器２１の冷却能力は向上した状態で運転される。すなわち、凝縮器２１により水蒸気を凝縮することで得られた水を、加圧後に凝縮器２１に噴霧する加圧噴霧機構が設けられている。
【００１５】
冷却槽２に設けられた噴霧ノズル４２に、水道等の水源３１から電磁開閉バルブ３３、細菌まで除去可能な高性能フィルタ３２を介して水が供給される。これにより、噴霧ノズル４２から収納室２ａに水滴を噴霧する噴霧機構が構成されている。電磁開閉バルブ３３は制御装置１６に接続され、コンプレッサ１１、１２の運転時に開かれる。噴霧ノズル４２に設けられた負電極４４とホテルパン３およびラック４に電気的に接続された正電極４５との間に電圧を印加する高電圧発生装置４１が設けられ、その高電圧発生装置４１の発生電圧は放電が生じないように収納室２ａの圧力に応じて制御装置１６により制御可能とされ、圧力が低下する程に電圧が小さくされる。これにより、水滴の噴霧位置である噴霧ノズル４２と食材保持部材であるホテルパン３およびラック４との間に電位差を付与すると共に水滴を帯電させる高電圧発生機構が構成されている。
【００１６】
コンプレッサ１１、１２による気体の吸引中に、高電圧発生装置４１により電圧を印加することで、噴霧ノズル４２とホテルパン３およびラック４との間に電位差が付与され、噴霧ノズル４２から噴霧されたミスト状の微細な水滴はホテルパン３およびラック４とは逆極の負極に帯電される。これにより、その電位差により水滴はホテルパン３およびラック４に向かい飛行することで、食材Ｆ、ホテルパン３およびラック４に到達する。すなわち、気体の吸引中に、収納室２ａに水滴を食材Ｆと食材保持部材とに到達するように供給する水滴供給手段が構成されている。なお、収納室２ａの圧力が低下すると水滴に衝突する気体分子が少なくなるため印加電圧が低くても帯電した水滴を食材保持部材に向かい飛行させることができるので、高電圧発生装置４１における電圧に対する耐圧要求は比較的低く設定できる。
【００１７】
上記実施形態において、ホテルパン３およびラック４と共に食材Ｆを加熱した後に収納室２ａに収納し、しかる後にコンプレッサ１１、１２を駆動すると、当初は収納室２ａの内圧は大気圧で、コンプレッサ１１、１２により吸引される気体の多くは空気である。そのため、コンプレッサ１１、１２は吸引した気体を大気圧以上に昇圧し、その気体はチェックバルブ１７を介して外気中に放出される。
【００１８】
さらにコンプレッサ１１、１２により収納室２ａから気体を吸引すると、収納室２ａの圧力が次第に低下する。収納室２ａの真空度がそれ程高くなく、食材Ｆの温度が高い間は、食材Ｆに含有される水分と、食材Ｆ、ホテルパン３、ラック４に付着した水分はさかんに蒸発する。これにより、収納室２ａから吸引される気体の大部分は水蒸気により占められるようになる。その水蒸気の密度が高い時は、翼車１１ａ、１２ａの回転速度が低くても収納室２ａから吸引される水蒸気の質量流量を確保できるので、翼車１１ａ、１２ａの回転速度が低く抑えられるように制御装置１６はモータ１３を制御する。よって、モータ１３に過大な電力を供給する必要はない。
【００１９】
コンプレッサ１１、１２による気体吸引により収納室２ａの圧力が低下するに従って、食材Ｆの含有水分と食材保持部材に付着した水分の蒸発が進行する。収納室２ａの真空度が高くなり、食材Ｆの温度が常温程度まで低下した時、収納室２ａから吸引される気体の大部分を占める水蒸気の密度は低下する。そのため、制御装置１６は、収納室２ａの圧力が低下するに従いモータ１４の回転速度、すなわち翼車１１ａ、１２ａの回転速度を上昇させる。これにより、収納室２ａから吸引される気体における水蒸気の体積流量が確保され、食材Ｆの冷却速度が確保される。この時、コンプレッサ１１、１２により吸引される気体の大部分を占める水蒸気の密度は低いため、回転速度を高くしても翼車１１ａ、１２ａを駆動する上で過大な電力を必要としない。
【００２０】
また、コンプレッサ１１、１２により圧縮される気体は、大気圧以下になるとチェックバルブ１７が閉じるため、凝縮器２１に導かれ、そこで気体の大部分を占める水蒸気が凝縮される。これによりコンプレッサ１２の出口側から出る水蒸気を吸引する作用が生じることから、コンプレッサ１１、１２は効率よく収納室２ａから気体を放出させて食材Ｆを冷却できる。さらに、この際、ファン２３による強制空気流に噴霧器２４から噴霧される水の蒸発が加わると、凝縮器２１がより冷却される。すなわち、加圧噴霧機構から噴霧される水が蒸発することで蒸発熱を奪って凝縮器２１を冷却し、凝縮器２１での水蒸気の凝縮を促進できる。
【００２１】
上記実施形態によれば、エネルギー効率を低下させることなく、食材Ｆの温度が低下した場合でも収納室２ａから排出する水蒸気の体積流量を確保することができる。これにより、食材Ｆの温度低下時でも冷却速度を維持し、食材Ｆをチルド温度まで急速に冷却できる。また、収納室２ａから吸引された水蒸気を凝縮させることで効率よく食材Ｆを冷却できる。さらに、コンプレッサ１１、１２で圧縮された気体が大気圧以上である時は、収納室２ａから吸引された水蒸気は凝縮されることなく大気に直接排出されるので、水蒸気の流量に制限がかからず、冷却能力の増加が実現する。
【００２２】
そして、気体の吸引中に収納室２ａに供給された水滴が食材Ｆに付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことで食材Ｆを冷却できるので、食材Ｆに含有される水分の減少を抑制しつつチルド温度まで真空冷却を行うことができ、食材Ｆの乾燥を防止し、食味の低下を抑制できる。また、ホテルパン３およびラック４に水滴が付着し、その水滴が真空冷却時に蒸発熱を奪うことでホテルパン３およびラック４を冷却することができる。これにより、ホテルパン３およびラック４が食材Ｆと共に加熱されても、食材Ｆの冷却速度が低下するのを防止できる。さらに、電位差を利用して水分を食材Ｆ、ホテルパン３およびラック４に偏りなく供給することができる。
【００２３】
図３、図４は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して相違点を説明する。第２実施形態においては、第１段コンプレッサ１１と第２段コンプレッサ１２との間に、上記実施形態のインタークーラ１５に代えて、ファン１５ａによる空冷式インタークーラ１５′が配置される。また、第２段コンプレッサ１２から排出される気体に含有される水蒸気を凝縮する凝縮器２１′の出口に水封型真空ポンプ５０が接続される。凝縮器２１′および水封型真空ポンプ５０は、凝縮器２１′よりも上流の機器を収納する筐体５１の外部に配置され、屋外に配置するのに適したもである。凝縮器２１′は筐体５２に収納され、その筐体５２内にファン２３′により吸引された空気により冷却される空冷型である。水蒸気を凝縮することで得られた水を利用する加圧噴霧機構は設けられず、水封型真空ポンプ５０から排出される水は排水され、凝縮器２１′はファン２３′により空冷されるのみであるが、第１実施形態と同様に加圧噴霧機構を設けてもよい。また、圧縮気体を凝縮器２１′に導くことなく大気に放出する機構は設けられていないが設けてもよい。さらに、圧力センサ７の検出値のみに応じて制御を行っているが、第１実施形態と同様に温度センサを設けてもよいし、温度センサの検出値のみに応じて制御を行うようにしてもよい。他は第１実施形態と同様である。
【００２４】
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、高電圧発生機構を設けず、噴霧ノズル４２からの噴霧圧力と重力により水滴が食材と食材保持部材とに到達するようにしてもよい。また、食材を絶縁材製の食材保持部材により保持してもよく、この場合の高電圧発生機構は、水滴噴霧機構に設けた一方の電極と食材の近傍に設けた他方の電極を有することで水滴の噴霧位置と食材近傍との間に電位差を付与し、または食材が食塩等を含むことで導電性である場合は食材に接続される他方の電極を有することで水滴の噴霧位置と食材との間に電位差を付与し、電位差により帯電させた水滴を前記食材に向かい飛行させることで食材に到達させるものとする。これにより、電位差を利用して水分を食材に偏りなく供給することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、食材の食味を低下させることなく、また、冷却速度を低下させることなく真空冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却システムの構成説明図
【図２】本発明の第２実施形態の冷却システムの構成説明図
【図３】本発明の第２実施形態の冷却システムの外観図
【符号の説明】
１ 冷却システム
２ａ 収納室
３ ホテルパン
４ ラック
５ 車輪（絶縁材）
１１、１２ コンプレッサ
４１ 高電圧発生装置
４２ 噴霧ノズル
Ｆ 食材
Claims (5)
- 加熱された水分含有食材を収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材に水滴を付着させ、
その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、
前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、
前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、
前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、
前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する冷却方法。 - 加熱された水分含有食材を加熱された食材保持部材により保持した状態で収納室で真空冷却するに際して、その真空冷却時に前記食材保持部材に水滴を付着させ、
その出口にチェックバルブを介して凝縮器が接続されたコンプレッサにより、前記収納室の気体を吸引し、
前記チェックバルブを、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上の時は開き、大気圧未満では閉じ、
前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出し、
前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体を前記凝縮器に導き、
前記コンプレッサにより圧縮した気体中の水蒸気を前記凝縮器において凝縮する冷却方法。 - 加熱された水分含有食材の冷却に用いられる冷却システムであって、
前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、
前記収納室において前記食材を保持する食材保持部材と、
前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材と前記食材保持部材とに到達するように供給する水滴供給手段と、
前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧以上では開き、大気圧未満では閉じるものとされ、
前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、
前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、
前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される冷却システム。 - 前記食材保持部材は絶縁材を介して支持される導電材とされ、
前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材保持部材との間に電位差を付与すると共に前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、
前記電位差により帯電した水滴は前記食材保持部材に向かい飛行することで、前記食材および前記食材保持部材に到達する請求項３に記載の冷却システム。 - 加熱された水分含有食材の冷却に用いられる冷却システムであって、
前記食材の収納室の気体を吸引するコンプレッサと、
前記気体の吸引中に、前記収納室に水滴を前記食材に到達するように供給する水滴供給手段と、
前記コンプレッサの出口にチェックバルブを介して接続される凝縮器とを備え、前記水滴供給手段は、前記収納室に水滴を噴霧する噴霧機構と、前記水滴の噴霧位置と前記食材との間または前記水滴の噴霧位置と前記食材近傍との間に電位差を付与すると共に、前記水滴を帯電させる高電圧発生機構とを有し、
前記電位差により帯電した水滴は前記食材に向かい飛行することで、前記食材に到達し、前記チェックバルブは、前記コンプレッサにより圧縮された気体が大気圧未満では閉じ、大気圧以上の時は開くものとされ、
前記チェックバルブが開いた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記チェックバルブを介して前記収納室外の大気中に放出され、
前記チェックバルブが閉じた状態では前記コンプレッサにより圧縮された気体は前記凝縮器に導かれ、
前記コンプレッサにより圧縮された気体中の水蒸気が前記凝縮器において凝縮される冷却システム。
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