JP4737718B2 - 複合冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、真空冷却と冷風冷却とを可能とした複合冷却装置に関する。

従来のこの種複合冷却装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この複合冷却装置においては、冷風冷却時に冷却用熱交換器にて発生したドレンは、特別に設けたドレン排出手段を用いて行われていた。

特開２００２−３１８０５１公報

この発明が解決しようとする課題は、ドレン排出手段を別個に設けることなく、ドレンを排出可能として、複合冷却装置の構成を簡素化することである。

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、被冷却物を収容する冷却室と、前記冷却室内に設けた冷却用熱交換器にて冷却された前記冷却室内の空気により被冷却物を冷却する冷風冷却手段と、減圧ラインに設けられた前記冷却室を密閉保持する開閉弁と減圧器との作動により前記冷却室内を減圧して被冷却物を真空冷却する真空冷却手段と、前記冷風冷却手段および前記真空冷却手段の作動を制御する制御手段とを備える複合冷却装置であって、前記制御手段は前記冷風冷却手段の作動時に前記開閉弁と前記減圧器とを間欠的に作動させることにより、前記冷却室の底部に設けた前記減圧ラインから前記冷却室内に貯留するドレンを排出することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記冷却用熱交換器にて生成されたドレンを前記真空冷却手段の一部を構成する減圧器を作動させることにより、効果的に前記冷却室外へ排出することができる。

さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記真空冷却手段は、前記冷却用熱交換器を含み、前記制御手段は、前記真空冷却手段による真空冷却工程時に前記冷却用熱交換器を作動させるとともに、前記減圧器を作動させることにより前記冷却室内に貯留するドレンを排出することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１による効果に加えて、真空冷却時ドレンを効果的に排出することができる。

この発明によれば、ドレン排出手段を別個に設けることなく、ドレンの排出が可能となるので、複合冷却装置の構成を簡素化することができる。

つぎに、この発明の複合冷却装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、被冷却物を冷風冷却と真空冷却とによって冷却可能な複合冷却装置に適用される。

この実施の形態を具体的に説明する。この実施の形態は、被冷却物を収容する冷却室と、前記冷却室内に設けた冷却用熱交換器にて冷却された前記冷却室内の空気により被冷却物を冷却する冷風冷却手段と、減圧ラインに設けた減圧器の作動により前記冷却室内を減圧して被冷却物を真空冷却する真空冷却手段と、前記冷風冷却手段および前記真空冷却手段の作動を制御する制御手段とを備える複合冷却装置であって、前記減圧ラインを前記冷却室の底部と接続したことを特徴としている。

この実施の形態１においては、前記制御手段により前記冷風冷却手段を作動させると、冷風冷却工程が行われる。この冷風冷却工程では、前記冷却室内の空気が前記冷却用熱交換器により冷却され、冷却された空気により被冷却物が冷却される。この冷風冷却工程時、前記冷却用熱交換器の表面でドレンが生成される。この実施の形態では、冷風冷却工程時に前記制御手段が前記減圧器を作動させることにより、前記冷却室内にせ生成されたドレンを前記冷却室外へ排出することができる。

また、前記制御手段により前記真空冷却手段を作動させると、真空冷却工程が行われる。この真空冷却工程では、前記冷却室内が減圧され、真空冷却により被冷却物が冷却される。

この実施の形態においては、真空冷却工程時、前記冷却用熱交換器を作動させない形態と、真空冷却工程時前記冷却用熱交換器を作動させる形態とを含む。

後者の冷却用熱交換器を作動させる形態は、つぎの三つの態様を含む。第一の作動態様は、被冷却物を収容した前記冷却室内を減圧器により減圧して減圧状態とした後、前記減圧器による減圧を停止するとともに、前記冷却室を密閉状態として、前記冷却用熱交換器に冷却作用を行わせる態様である。この態様では、被冷却物から発生した蒸気が前記冷却用熱交換器へ移動して凝縮し、被冷却物の水分蒸発を促進することで、冷却作用を行うものである。従って、前記冷却用熱交換器は、蒸気を凝縮するコールドトラップとして機能する。

第二の作動態様は、前記冷却室内を減圧しながら前記冷却用熱交換器に冷却作用を行わせる態様である。この態様においても、前記冷却用熱交換器は蒸気を凝縮するコールドトラップとして機能する。第三の作動態様は、第一の作動態様と第二の作動態様を組み合わせた作動態様である。

この真空冷却工程において前記冷却用熱交換器を作動させる態様においても、前記冷却用熱交換器においてドレンが生ずる。このためこの実施の形態においては、真空冷却工程においても前記減圧器を作動させることにより、生じたドレンを排出するように構成している。勿論、真空冷却工程時、前記冷却用熱交換器を作動させない態様においては、前記減圧器を作動させる必要は無い。

以上の如く、この実施の形態によれば、真空冷却に用いる前記減圧器の作動により、前記冷却室内で生じたドレンを前記減圧ラインを通して排出するように構成しているので、従来のように別個に設けていたドレン排出手段を削除することができ、複合冷却装置の構成を簡素化できる。

つぎに、この実施の形態の各構成要素について説明する。被冷却物は、好ましくは食材とするが、これに限定されるものではない。前記冷却室は、被冷却物を収容する密閉空間
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。この冷却室は、冷却室，冷却区画、冷却容器などと称することができる。

前記冷風冷却手段は、前記冷却室内の空気を循環させる空気循環手段と、この空気循環手段による循環流中に被冷却物および前記冷却用熱交換器を位置させるように循環経路を構成する循環経路構成部材とを備えたものとする。前記循環手段は、ファンから構成される。そして、前記循環経路は、前記熱交換器および前記ファンを前記冷却室内に配置することで、前記冷却室内に形成する。

前記冷却用熱交換器は、被冷却物を冷風冷却によりチルド域まで冷却可能な低温（たとえば−１０℃以下）とすることができる熱交換器であればよいが、好ましくは、冷凍機のコンデンシングユニットから供給される液化冷媒を蒸発して間接熱交換により前記冷却室内の空気を冷却する蒸発器から構成する。しかしながら、この冷却用熱交換器は、冷水製造装置（チラー）から供給される冷水、またはブラインチラーから供給されるブラインを冷媒とする熱交換器とすることができる。

前記循環経路構成部材は、前記冷却室内を第一領域と第二領域とに区画し、連通用の開口により前記第一領域および前記第二領域を連通する区画壁から構成することができる。こうした構成により、循環経路の構成が簡素化される。

また、前記第一領域および前記第二領域を上下に配置し、前記第一領域に被冷却物を収容し、前記第二領域に前記冷却用熱交換器を配置するとともに、前記第二領域の底部に前記真空冷却手段の減圧ラインを接続することができる。この構成によれば、空気は蒸気より重く、下方へ移動するので、後記の空気排除工程における空気排除をスムーズに行うことができる。

また、前記区画壁を着脱自在に構成することができる。この構成により、前記区画壁を外して、前記冷却室の扉を開くと前記冷却用熱交換器を露出状態とすることができるので、この冷却用熱交換器の洗浄を容易に行うことができる。

また、前記真空冷却手段は、第一真空冷却工程を行う前記第一真空冷却手段と、第二真空冷却工程を行う第二真空冷却手段とから構成し、前記第一真空冷却工程の後に前記第二真空冷却工程を行うように構成することができる。すなわち、前記第一真空冷却手段は、前記冷却室と接続される減圧ライン中に設けた減圧器の作動により第一真空冷却工程を実行するように構成される。また、前記第二真空冷却手段は、前記冷却室を低圧下で密閉状態として前記冷却用熱交換器により被冷却物からの蒸気を凝縮することにより第二真空冷却工程を実行するように構成することができる。

前記第一真空冷却手段の減圧器は、真空ポンプまたは水エゼクタとすることができる。前記真空ポンプは、好ましくは、水封式真空ポンプとする。

前記第二真空冷却手段の前記冷却室を密閉するための構成要素として、前記減圧器を備える減圧ラインにおいて、前記冷却室と前記減圧器との間に開閉弁を設けている。前記第二真空冷却手段の作動時に前記開閉弁を閉じることで、前記冷却室内を密閉状態とすることができる。前記開閉弁は、好ましくは、電磁弁のような開閉の二動作を行う弁とするが、逆止弁とすることができる。

前記第一真空冷却手段の作動とは、前記開閉弁を開き、前記減圧器を運転することであり、前記第二真空冷却手段の作動とは、前記冷却室が低圧下の状態を作った後に前記開閉
弁を閉じ、前記冷却用熱交換器を作動させる，すなわち冷媒を供給して冷却作用を行わせることである。

前記第二真空冷却工程においては、減圧下で，密閉した空間内で被冷却物から蒸気が発生し、発生した蒸気が前記冷却用熱交換器の表面で凝縮し、被冷却物からの蒸発を促進する。この第二真空冷却工程の作用を確実なものとするためには、前記冷却室内に蒸気の凝縮を妨げる空気が存在しないことが重要である。このため、前記第一真空冷却工程中またはこの工程の前に空気排除工程を設けることが望ましい。

ところで、前記第一真空冷却手段は、前記減圧ラインの前記減圧器の上流側に凝縮用熱交換器を設けた態様とすることができる。この場合には、前記第一真空冷却工程は、前記減圧器と前記凝縮用熱交換器を作動させることにより行われる。この態様においては、前記開閉弁は、前記冷却室と前記凝縮用熱交換器との間に設けられる。

この実施の形態においては、前記冷却用熱交換器の除霜手段を設けることができる。前記第二真空冷却工程においては、条件によって前記冷却用熱交換器に着霜（着氷を含む。）する。すると、蒸気の凝縮が行われなくなるので、前記除霜手段を作動させて、除霜を行う。

前記除霜手段は、前記冷却用熱交換器を冷凍機の蒸発器とした場合には、前記冷凍機の圧縮機から前記冷却用熱交換器へホットガスを流して除霜する所謂ホットガスデフロストを行うように構成できる。また、この除霜手段は、前記冷却用熱交換器を加熱するヒータとすることができる。さらに、除霜手段としてオフサイクル法（冷凍機を一定時間止める制御）を採用することができる。前記冷却用熱交換器へ着霜により、蒸発器の温度または圧力を検出することで除霜を開始するように構成することができる。また、前記冷却室内の圧力，品温が設定値に達しないか、または蒸発器の温度または圧力，前記冷却室内の圧力，品温の変化量が設定値に達しない状態を生ずるので、この状態を検出することで除霜を開始するように構成することができる。

以下、この発明の具体的実施例１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、同実施例１の冷却装置としての複合冷却装置１の概略構成図であり、図２〜図６は、それぞれ同実施例１による制御手順の要部を説明するフローチャート図である。

前記複合冷却装置１は、真空冷却と冷風冷却とを行うことができる冷却装置であり、種々の冷却パターンを選択的に実行できるとともに、被冷却物温度（以下、品温という。）がチルド域の低温となるように被冷却物３を短時間で冷却できる特徴を有している。

前記複合冷却装置１は、冷却室２と、この冷却室２内の被冷却物３を真空冷却する真空冷却手段４と、前記被冷却物３を冷風冷却する冷風冷却手段５と、前記真空冷却手段４および前記冷風冷却手段５とを制御する制御手段としての制御器６とを主要部として備える。

そして、前記制御器６には、ソフトウエアによるタイマー７を備えている。前記制御器６は、予め記憶した第一〜第五プログラムからなる冷却プログラムに基づき、前記真空冷却手段４および前記冷風冷却手段５などを制御するように構成されている。この冷却プログラムには、この発明の特徴とする冷風冷却工程時および真空冷却工程時に生じたドレン（凝縮水）を排出するプログラムを含んでいる。

前記第一〜第五プログラムは、被冷却物３の性状（真空冷却に適した食材か否か）と冷
却開始当初の品温（以下、初期品温という。）および到達（冷却）すべき品温（以下、設定冷却温度という。）に応じて選択される。すなわち、被冷却物３が真空冷却に適した食材かどうかという被冷却物３の性状条件と、初期品温が前記第一温度設定値（たとえば７０℃）以上か、それより低いかという初期品温条件と、設定冷却温度が前記第二温度設定値（たとえば１０℃）以上かそれより低いかという冷却温度条件とに応じて、前記プログラムを選択することができるように構成している。前記設定冷却温度は、目標冷却温度または到達冷却温度と称することができる。

つぎに、この複合冷却装置１の各構成要素について説明する。前記冷却室２は、被冷却物３を収容する密閉空間を形成し、被冷却物３を出し入れするための開口とこれを開閉する扉（いずれも図示省略）を備えている。また、前記冷却室２は、区画壁８により内部を上部の第一領域８１と下部の第二領域８２とに区画している。前記第一領域８１には、被冷却物３が収容され、前記第二領域８２には、前記冷風冷却手段５の一部を構成する冷却用熱交換器９が配置されている。被冷却物３は、容器に収容した食材である。

前記冷却用熱交換器９は、冷凍機１０の冷媒を液化するコンデンサ（図示省略）を有するコンデンシングユニット１１から供給される液化冷媒を蒸発させることにより冷却作用をなす周知の蒸発器にて構成されている。

この冷凍機１０は、前記冷却用熱交換器９を除霜する除霜手段を備えている。この除霜手段は、前記コンデンシングユニット１１から前記冷却用熱交換器９へホットガスを流して除霜するホットガスデフロストと称される周知の構成である。

前記区画壁８は前記冷却室２に対して着脱自在に構成されており、前記扉を開いて、前記区画壁８を外すと前記冷却用熱交換器９が前記冷却室２の被冷却物出し入れ用の開口から露出するように構成されている。前記冷却用熱交換器９を洗浄するには、前記区画壁８を外して露出状態とすることにより、前記冷却用熱交換器９をこの複合冷却装置１に備え付けの洗浄機（図示省略）を用いて丸洗いすることができる。

そして、前記冷風冷却手段５は、被冷却物３を冷風により冷却するものである。この冷風冷却手段５は、前記冷却室２内の空気を冷却するための前記冷却用熱交換器９と、前記冷却室２外に配置されるモータ１２によって駆動される空気循環手段としてファン１３とを含む。

そして、前記冷却室２の構成壁と前記区画壁８との間に開口（または隙間）１４，１４を設けて、前記冷却室２内に空気の循環経路（符号省略）を形成することにより、冷風冷却機能をなすように構成している。この実施例では、前記区画壁８は前記冷却室２の構成壁とで前記循環経路構成部材を構成する。なお、前記ファン１３から出た空気がショートパスして戻らないように、前記ファン１３と前記区画壁８および前記冷却室２の構成壁との間に遮蔽部材（図示省略）を設けるとともに、前記冷却用熱交換器９と前記区画壁８および前記冷却室２の構成壁との間にも遮蔽部材（図示省略）を設けている。

前記真空冷却手段４は、前期の真空冷却速度が早く（速く）、後期で真空冷却速度が鈍化する第一真空冷却特性を有する第一真空冷却手段４１と、前期の真空冷却速度が早く、後期で真空冷却速度が鈍化する第二真空冷却特性を有する第二真空冷却手段４２とから構成されている。

前記第一真空冷却手段４１および前記第二真空冷却手段４２は、具体的には、つぎのように構成される。すなわち、前記第一真空冷却手段４１は、前記冷却室２と接続される減圧ライン１５と、この減圧ライン１５中に設けられる減圧手段としての水封式の真空ポン
プ１６と、前記冷却室２および前記真空ポンプ１６の間に位置して閉時に前記冷却室２を密閉保持する開閉弁１７とを含んで構成される。

前記減圧ライン１５は、図１に示すように前記冷却室２の最も低い最低底部またはその近傍と接続すれば良いが、この実施例では、底壁の中央部と接続されている。この底壁は、周端部から中央部へ向けて下向きに傾斜形成されているので、前記減圧ライン１５は、前記底壁の一番低い箇所に接続されている。この構成により後記のドレン排出動作において、ドレンを速やかに排出することができる。

この第一真空冷却手段４１は、前記開閉弁１７を開いた状態で前記真空ポンプ１６を作動（運転）させることにより第一真空冷却工程を実行するように構成される。前記開閉弁１７は、開閉だけの弁としているが、開度が調整可能な弁とすることができる。前記減圧ライン１５には、必要に応じて前記冷却室２方向への流れを阻止する逆止弁（図示省略）を設けることができる。こうした構成による第一真空冷却手段４１の第一真空冷却特性は、前期の真空冷却速度が早く、後期で真空冷却速度が鈍化するものとなっている。

また、前記第二真空冷却手段４２は、前記冷却室２内を低圧下で密閉状態として前記冷却用熱交換器９により被冷却物からの蒸気を凝縮する機能を有し、第二真空冷却工程を実行するように構成される。この第二真空冷却手段４２を構成する要素は、前記冷却室２，前記冷却用熱交換器９，前記開閉弁１７および前記第一真空冷却手段４１である。前記冷却室２内を低圧下で密閉状態とするには、前記第一真空冷却工程後に、前記開閉弁１７を閉じることで実現される。こうした構成による第二真空冷却手段４２の第二真空冷却特性は、前記第一真空冷却特性と同様に、前期の真空冷却速度が早く、後期で真空冷却速度が鈍化するものとなっている。

そして、前記冷風冷却手段５の冷風冷却特性は、前記第一温度設定値以上の温度域の特性（第一冷風冷却特性）は、前記第一温度設定値以上の温度域では被冷却物３からの自然蒸発が支配的であるので真空冷却速度より早く、前記第二温度設定値以下の温度域の特性（第二冷風冷却特性）は、冷風冷却速度が前記第一真空冷却手段４１および前記第二真空冷却手段４２の前期の真空冷却速度より遅く、後期の鈍化した真空冷却速度よりも早いものとしている。

この実施例１においては、初期品温が低い場合でも、前記第二真空冷却工程の作用可能とするために、前記第一真空冷却工程の中期または後期に空気排除工程を実行するように構成している。より具体的には、前記冷却室２内圧力が前記真空ポンプ１６の減圧能力限界に対応する圧力（限界圧力）となる前に、前記限界圧力に相当する温度以上の４０℃の温水を前記冷却室２内へ注入するように構成している。注入された温水は、前記冷却室２内の圧力がその温水の飽和蒸気圧力以下まで減圧された時点から蒸発し始め、発生した蒸気により、前記冷却室２内の空気を室外へ排出することができる。

この空気排除工程における温水注入のタイミングは、前記第一真空冷却工程開始からの経過時間を前記タイマー７により計測し、この計測値が設定値（注入タイミング）となった時としている。また、この温水の注入必要量は、予め実験により前記冷却室２の容積に応じた値として求めておく。

前記冷却室２内への温水注入手段としての温水供給手段１８は、温水を前記冷却室２内へ供給するための第一給水ライン１９と、温水供給源２０と、温水供給を制御する第一給水弁２１とを設けて構成されている。

また、前記冷却室２は、真空冷却工程後に前記冷却室２内を負圧から大気圧に復圧する
復圧手段２２を備えている。この復圧手段２２は、前記冷却室２と接続される復圧ライン２３と、この復圧ライン２３途中に設ける復圧弁２４および除菌フィルター２５とを含んで構成される。前記復圧弁２４は、復圧速度を調整するために開度が調整可能な弁とするが、開閉のみの弁とすることができる。また、前記復圧ライン２３には、前記冷却室２内から外方向への流れを阻止する逆止弁（図示省略）を設けることができる。

前記第一真空冷却手段４１は、前記冷却室２内の気体を排出する排気機能に加えて、前記冷風冷却工程時および前記第二真空冷却工程時に前記冷却用熱交換器９にて生ずる凝縮水（ドレン）を前記冷却室２外へ排出するドレン排出機能をもなすように構成されている。すなわち、前記冷風冷却工程時に前記開閉弁１７を開き、前記真空ポンプ１６を作動させる動作を間欠的に行うように構成している。

前記制御器６は、予め記憶した前記冷却プログラムにより前記第一真空冷却手段４１，前記第二真空冷却手段４２，前記温水供給手段１８および前記冷風冷却手段５の作動などを制御するように構成されている。

前記冷却プログラムなどの制御を行うために、被冷却物３の品温を検出する品温センサ２６，前記冷却室２内の圧力（温度）を検出する室内圧力センサ２７，前記冷凍機１０の冷媒回路の圧力および温度をそれぞれ検出する冷媒圧力センサ２８，冷媒温度センサ２９を備えている。これらのセンサは、前記制御器６と接続されて、前記コンデンシングユニット１１，前記モータ１２，前記真空ポンプ１６、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１，前記復圧弁２４などを制御する。

前記冷却プログラムには、前記冷風冷却手段５による第一冷風冷却工程，前記真空冷却手段４１，４２による真空冷却工程および前記冷風冷却手段５による第二冷風冷却工程を順次行う第一冷却パターンを実行するプログラム（第一プログラム），前記真空冷却工程を行った後に前記第二冷風冷却工程を行う第二冷却パターンを実行するプログラム（第二プログラム）、前記冷風冷却手段５による冷風冷却工程のみを行う第三冷却パターンを実行するプログラム（第三プログラム），前記真空冷却工程のみを行う第四冷却パターンを実行するプログラム（第四プログラム）、前記第一冷風冷却工程および前記真空冷却工程を順次行う第五冷却パターンを実行するプログラム（第五プログラム）を含ませている。

前記第一〜第五プログラムは、前記のように、被冷却物３の性状条件と、初期品温条件と、冷却温度条件とに応じて、選択できるように構成している。

すなわち、被冷却物３が真空冷却に適している食材，すなわち水分を含み、蒸発が可能な食材であって、チルド域まで短時間で冷却したいという条件下において、初期品温が前記第一温度設定値以上の場合には、前記第一プログラムを選択して実行し、初期品温が前記第一温度設定値より低い場合は、前記第二プログラムを選択して実行する。そして、被冷却物３が真空冷却に適している食材であって、チルド域より高い温度域まで短時間で冷却したいという条件下において、初期品温が前記第一温度設定値以上の場合には、前記第五プログラムを選択して実行し、初期品温が前記第一温度設定値より低い場合は、前記第四プログラムを選択して実行する。さらに、被冷却物３が真空冷却に適していない食材や含有水分が蒸発不可能な態様の食材の場合は、前記第三プログラムを選択して実行する。

つぎに、前記第一プログラムおよび前記第二プログラムにおける前記第一冷風冷却工程から前記第一真空冷却工程への切換タイミング（以下、第一真空切換タイミングという。）、前記第一真空冷却工程から前記第二真空冷却工程への切換タイミング（以下、第二真空切換タイミングという。）および前記第二真空冷却工程から前記第二冷風冷却工程への切換タイミング（以下、冷風切換タイミングという。）について説明する。

すなわち、前記第一真空切換タイミングは、検出手段としての品温センサ２６の検出値が前記第一切換設定値となったときとしている。

また、前記第二真空切換タイミングおよび前記冷風切換タイミングは、それぞれ前記第一真空冷却特性および前記第二真空冷却特性を踏まえて、予め実験により、求めておく。前記第二真空冷却切換タイミングは、前記第一真空工程開始から前記第一真空冷却工程の後期の真空冷却速度が前記第二冷風冷却工程の冷風冷却速度近傍に達するまでの経過時間（冷却時間）を第二切換設定値として求めておき、検出手段としての前記タイマー７による計測値が前記第二切換設定値となったときとしている。また、前記冷風切換タイミングは、前記第二真空冷却工程開始から前記第二真空冷却工程の後期の真空冷却速度が前記第二冷風冷却工程の冷風冷却速度近傍に達するまでの経過時間（冷却時間）を第三切換設定値として求めておき、前記タイマー７による計測値が前記第三切換設定値となったときとしている。

前記第二切換設定値および前記第三切換設定値は、冷却時間（前記タイマー７による計測時間）によらずに、前記冷却室２内の圧力，前記冷却室２内の温度，前記近傍に達したときの被冷却物３の温度のいずれかにより，または前記冷却室２内の圧力，前記冷却室２内の温度，被冷却物３の温度のいずれかの変化量により求めることができる。そして、前記室内圧力センサ２５により室内圧力または室内温度を検出するか、前記品温センサ７により品温を検出するかして、検出値が前記第二切換設定値となったとき、前記第一真空冷却工程から前記第二真空冷却工程へ切り換え、前記検出値が前記第三切換設定値となったとき、前記第二真空冷却工程から前記第二冷風冷却工程へ切り換えるように構成することができる。品温により前記第一〜第三切換設定値を設定する場合には、前記第一切換設定値，前記第二切換設定値，第三切換設定値をそれぞれ前記第一温度設定値，前記第二温度設定値，前記第三設定温度とすることができる。前記第一切換設定値も品温以外の時間，室内圧力または室内温度などにより設定することができる。

以下に、この実施例１の動作を図１〜図６に基づき以下に説明する。

＜準備段階＞
使用者は、前記扉を開いて前記冷却室２内へ被冷却物３を収容し、前記扉を閉じて密閉状態とする。この状態では、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１，前記復圧弁２４は、全て閉状態で、前記モータ１２，前記真空ポンプ１６，前記コンデンシングユニット１１は、全て作動（運転）停止状態である。前記蒸気発生源２０は、予め作動状態としておくことができる。

＜冷却プログラムの選択＞
この状態で、使用者は、運転スイッチ（図示省略）により運転を開始した後、前記第一〜前記第五プログラムを選択する。この選択は、初期品温と設定冷却温度と被冷却物３の種類とに応じて行うことができる。

この選択により、図２を参照して、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮは、単にＳＮと称する。）において、前記第一プログラム〜前記第五プログラムが選択されると、それぞれＳ２〜Ｓ６にて第一プログラム〜前記第五プログラムが実行される。以下、各運転プログラムによる動作を説明する。

＜第一プログラム：冷風冷却→真空冷却→冷風冷却切換＞
前記第一プログラムは、初期品温が約７０℃以上で、設定冷却温度が１０℃以下であって、被冷却物３が水分を含み、その水分が蒸発可能な食材の冷却に適している。今、初期
品温を９０℃，設定冷却温度を３℃とする。

（第一冷風冷却工程）
この第一プログラムが選択されると、図３の処理手順が実行される。第一冷風冷却工程Ｓ２１では、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１および前記復圧弁２４を閉じて、前記真空ポンプ１６を停止するとともに、前記コンデンシングユニット１１および前記ファン１３を作動させる。これにより、前記冷却室２内において前記ファン１３→前記冷却用熱交換器９→前記開口１４→前記被冷却物３→前記開口１４→前記ファン１３の一点破線矢視の冷風循環流が形成される。この循環流により、前記冷却室２内の空気は、前記冷却用熱交換器９により冷却されて温度低下し、前記被冷却物３を冷却する。こうした冷風冷却により、品温が約７０℃となるまで冷却される。品温が７０℃まで低下したことを前記品温センサ２６により検出すると、前記第一冷風冷却工程Ｓ２１を終了する。

この第一冷風冷却工程において、被冷却物３および前記冷却用熱交換器９の表面からドレンが発生し、前記冷却室２内底部に貯留する。この実施例１では、前記制御器６が前記開閉弁１７を間欠的に開き、前記真空ポンプ１６を作動させる。すると、前記ドレンは、前記減圧ライン１５を通して前記冷却室２外へ排出される。このドレン排出時、前記復圧弁２４を開くことにより、ドレンの排出をスムーズに行うことができる。この実施例１においては、前記第一冷風冷却工程開始からの経過時間でドレン排出を制御するように構成しているが、ドレンの貯留を検出して、前記ドレン排出動作を行うように構成することができる。

この第一冷風冷却工程Ｓ２１は、前記コンデンシングユニット１１を作動させることなく、前記復圧手段２２をおよび前記開閉弁１７を開き、前記真空ポンプ１６を作動させることにより、外気を前記冷却室２へ導入しつつ、前記減圧ライン１５を通して排出することにより、外気により前記被冷却物３を冷却（外気導入冷却）するように構成することができる。この場合、前記ファン１３の作動は、必要に応じて行うことができる。

（第一真空冷却工程）
前記第一冷風冷却工程Ｓ２１が終了すると、Ｓ２２へ移行して、前記第一真空冷却工程が行われる。この第一真空冷却工程Ｓ２２は、つぎのように行われる。前記開閉弁１７を開き、前記第一給水弁２１を閉じ、前記復圧弁２４を閉じて、前記真空ポンプ１６を作動させる。すると、前記冷却室２内の気体は、前記減圧ライン１５を通して室外へ排出される。前記冷却室２内の圧力は、前記第一真空冷却特性に沿って低下し、この圧力低下に従って、被冷却物３からの蒸気の蒸発により、被冷却物３の温度が７０℃から低下して行く。この品温低下速度は、初期において急速で、温度の低下とともに、後期において鈍化して行く。

この第一真空冷却工程において、前記タイマー７の計測値が前記注入タイミングとなると、前記制御器６は、前記第一給水弁２１を所定時間だけ開いて、前記温水供給源２０から前記冷却室２内へ所定量の温水を供給する。そして、前記冷却室２内の圧力がその温水の飽和蒸気圧力以下まで減圧されると、供給された温水が蒸発し始める。こうして発生した蒸気とともに前記冷却室２内の空気が前記減圧ライン１５を通して室外へ排出される。こうして、前記冷却室２内の空気排除が行われる。

そして、前記タイマー７による計測時間が前記第二切換設定値に達すると、Ｓ２３の第二真空冷却工程へ移行する。この移行時点における真空冷却速度は、前記冷風冷却手段５の冷風冷却特性による冷却速度より低くなっている。また、この移行時点の品温は、約２０℃である。

（第二真空冷却工程）
前記第二真空冷却工程Ｓ２３では、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１および前記復圧弁２４を閉じて、前記真空ポンプ１６を停止するとともに、前記コンデンシングユニット１１を作動させる。前記コンデンシングユニット１１の作動により、前記冷却用熱交換器９内の温度を約−１０℃とする。このコンデンシングユニット１１による前記冷却用熱交換器９の温度低下には起動から所定の時間を要するので、前記第一切換設定値の所定時間前に前記コンデンシングユニット１１を起動させておくことが望ましい。

この第二真空冷却工程Ｓ２３においては、前記冷却室２内は、低圧で密封され、前記冷却室２内の蒸気は、前記冷却用熱交換器９へ移動して、ここで凝縮し、前記冷却室２内の圧力は、低圧状態を維持する。その結果、被冷却物３から蒸気が連続的に発生し、品温が低下して行く。この品温低下は、前記第二真空冷却特性に沿ってなされ、初期において急速に行われ、温度の低下とともに、後期において低下速度が鈍化して行く。前記タイマー７による計測時間が前記第二切換設定値に達すると、Ｓ２４の復圧工程へ移行する。この移行時点における真空冷却速度は、前記冷風冷却手段５の第二冷風冷却特性による冷却速度より低くなっている。また、この移行時点の品温は、約１０℃である。

この第二真空冷却工程においても前記冷却用熱交換器９にドレンが生ずるが、前記真空ポンプ１６が作動状態にあるので、生じたドレンは前記冷却室２内底部へ移動して、スムーズに冷却室２外へ排出される。

前記第二真空冷却工程Ｓ２３において、前記冷却用熱交換器９に着霜すると、前記制御器６は除霜動作を行う。着霜は、前記冷媒圧力センサ２８または前記冷媒温度センサ２９により前記冷凍機１０の低圧側の圧力または温度を検出することにより行い、検出値が着霜と判定できる設定値となるとホットガスを前記冷却用熱交換器９へ供給することにより除霜が行われる。この除霜動作により、前記冷却用熱交換器９の凝縮作用を良好に維持することができ、前記第二真空冷却工程による冷却を着霜による影響を受けずに効果的に行うことができる。

（復圧工程）
前記復圧工程Ｓ２４は、前記復圧弁２４を開くことで行う。これにより、外気が前記復圧ライン２３を通して前記冷却室２内へ導入され、前記冷却室２内が大気圧に復帰する。この復圧工程は、前記室内圧力センサ２７により検出され、大気圧を検出すると、復圧工程を終了し、Ｓ２５の第二冷風冷却工程へ移行する。この実施例１においては、前記復圧工程中は、前記コンデンシングユニット１１をの作動を継続し、前記ファン１３の作動を停止しておく。しかしながら、必要に応じて、前記コンデンシングユニット１１の作動を停止し、前記ファン１３を作動させるように構成することができる。

（第二冷風冷却工程）
前記第二冷風冷却工程Ｓ２５では、前記第一冷風冷却工程Ｓ２１と同様に、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１および前記復圧弁２４を閉じて、前記真空ポンプ１６を停止するとともに、前記コンデンシングユニット１１および前記ファン１３を作動させる。これにより、前記冷却室２内において前記ファン１３→前記冷却用熱交換器９→前記開口１４→前記被冷却物３→前記開口１４→前記ファン１３の一点破線矢視の冷風循環流が形成される。この循環流により、前記冷却室２内の空気は、前記冷却用熱交換器９により冷却されて温度低下し、前記被冷却物３を間接熱交換により冷却する。こうした冷風冷却により、品温が約３℃となるまで冷却される。品温が３℃まで低下したことを前記品温センサ２６により検出すると、前記第二冷風冷却工程Ｓ２５を終了する。

この第二冷風冷却工程においても、被冷却物３および前記冷却用熱交換器９の表面から
凝縮水（ドレン）が発生し、前記冷却室２内底部に貯留するが、生じたドレンは、前記第一冷風冷却工程と同様にして前記冷却室２外へ排出される。

（冷却運転終了）
この第二冷風冷却工程Ｓ２５が終了すると、使用者は、前記運転スイッチを操作して、冷却運転を停止して、前記冷却室２内の被冷却物３を取り出すことができる。勿論、前記第二冷風冷却工程終了後も、被冷却物３の冷蔵のために前記第二冷風冷却工程を続けることができる。

このように、この第一プログラムでは、前記第一冷風冷却工程Ｓ２１により、被冷却物３の粗熱取りが行われる。品温が約７０℃以上では、被冷却物３の温度が高く、被冷却物３からの自然蒸発が支配的であるので、前記真空冷却手段４を作動させることによる真空冷却が効果的に行われない。この第一プログラムでは、真空冷却でなく、冷風冷却により粗熱取りを行っているので、効果的な被冷却物３の冷却を行うことができ、全冷却時間を短縮することができる。

＜第二プログラム：真空冷却→冷風冷却切換＞
前記第二プログラムは、初期品温が約７０℃以下で、設定冷却温度が約１０℃以下であって、被冷却物３が水分を含み、その水分が蒸発可能な食材の冷却に適している。今、初期品温を６５℃，設定冷却温度を３℃とする。

この第二プログラムが選択されると、図４に示す処理手順が実行される。すなわち、→第一真空冷却工程Ｓ３１→第二真空冷却工程Ｓ３２→復圧工程Ｓ３３→冷風冷却工程Ｓ３４が順次実行される。

この第二プログラムにおいて、前記第一プログラムと異なるのは、図３の第一冷風冷却工程Ｓ２１を削除した点である。

図４の第一真空冷却工程Ｓ３１，第二真空冷却工程Ｓ３２，復圧工程Ｓ３３，冷風冷却工程Ｓ３５は、それぞれ図３の第一真空冷却工程Ｓ２２，第二真空冷却工程Ｓ２３，復圧工程２４，第二冷風冷却工程Ｓ２５に相当するので、その説明を省略する。また、前記第一真空冷却工程から前記第二真空冷却工程への切換タイミング，前記第二真空冷却工程から前記冷風冷却工程（復圧工程を含む）への切換タイミングおよび前記第一真空冷却工程における空気排除工程開始のタイミングは、それぞれ前記第一プログラムの第二真空切換タイミング，前記冷風切換タイミング，第一真空冷却工程における空気排除工程開始のタイミングと同様であるのでその説明を省略する。

＜第三プログラム：冷風冷却＞
前記第三プログラムは、被冷却物３が水分を含まない食材や、水分を含んでいてもその水分が蒸発できないように包装されている食材の冷却に適している。

この第三プログラムが選択されると、図２の冷風冷却工程Ｓ４が実行される。この冷風冷却工程Ｓ４は、前記第一プログラム（図３）の第一冷風冷却工程Ｓ２１と同様に、前記開閉弁１７，前記第一給水弁２１および前記復圧弁２４を閉じて、前記真空ポンプ１６を停止するとともに、前記コンデンシングユニット１１および前記ファン１３を作動させて行われる。すなわち、図１の一点破線矢視の冷風循環流が形成され、この冷風循環流により、被冷却物３を冷却する。この冷風冷却工程Ｓ５は、前記品温センサ２６による検出値が設定冷却温度となることで終了する。

＜第四プログラム：真空冷却＞
前記第四プログラムは、初期品温が約７０℃以下で、前記設定冷却温度が約１０℃以上であって、被冷却物３が水分を含み、その水分が蒸発可能な食材の冷却に適している。今、初期品温を６５℃とし、前記設定冷却温度を１５℃とする。

この第四プログラムが選択されると、図５に示すように、第一真空冷却工程Ｓ５１→第二真空冷却工程Ｓ５２→復圧工程Ｓ５３が順次実行される。

この第四プログラムにおいて、前記第一プログラムと異なるのは、図３の第一冷風冷却工程Ｓ２１および第二冷風冷却工程Ｓ２５を削除し、前記第二真空冷却工程５２の終了を品温が１５℃となったタイミングとしている点である。

以下の説明においては、図５の第一真空冷却工程Ｓ５１，第二真空冷却工程Ｓ５２，復圧工程Ｓ５３は、それぞれ図３の第一真空冷却工程Ｓ２２，第二真空冷却工程Ｓ２３，復圧工程２４に相当するので、その説明を省略する。また、前記第一真空冷却工程Ｓ５１から前記第二真空冷却工程Ｓ５２への第二真空切換タイミング，前記第一真空冷却工程における空気排除工程開始のタイミングは、それぞれ前記第一プログラムの前記第二真空切換タイミング，第一真空冷却工程Ｓ５１における空気排除工程開始のタイミングと同様であるので、その説明を省略する。以下、前記第四プログラムにおいて前記第一プログラムと異なる部分を主として説明する。

図５において、前記第一真空冷却工程Ｓ５１および前記第二真空冷却工程Ｓ５２は、図３の前記第一プログラムと同様に行われる。前記第二真空冷却工程Ｓ５２において、前記品温センサ２６による検出値が１５℃となると、前記第二真空冷却工程Ｓ５２を終了し、前記第一プログラムと同様に前記復圧工程Ｓ５３を実行して、冷却運転を終了する。

＜第五プログラム：冷風冷却→真空冷却＞
前記第五プログラムは、初期品温が約７０℃以上，設定冷却温度が１０℃以上であって、被冷却物３が水分を含み、その水分が蒸発可能な食材の冷却に適している。今、初期品温を９０℃，設定冷却温度を１５℃とする。

この第五プログラムが選択されると、図６に示す処理手順が実行される。すなわち、冷風冷却工程Ｓ６１→第一真空冷却工程Ｓ６２→第二真空冷却工程Ｓ６３→復圧工程Ｓ６４が順次実行される。

この第五プログラムにおいて、図３の前記第一プログラムと異なるのは、図３の前記第二冷風冷却工程Ｓ２５を削除した点である。

以下の説明においては、図６の冷風冷却工程Ｓ６１，第一真空冷却工程Ｓ６２，第二真空冷却工程Ｓ６３，復圧工程Ｓ６４は、それぞれ図３の第一冷風冷却工程Ｓ２１，第一真空冷却工程Ｓ２２，第二真空冷却工程Ｓ２３，復圧工程Ｓ２４に相当するので、その説明を省略する。また、前記冷風冷却工程Ｓ６１から前記空気排除工程Ｓ６２への切り換えタイミング，前記第一真空冷却工程Ｓ６３から前記第二真空冷却工程Ｓ６４への切り換えタイミングおよび前記第一真空冷却工程Ｓ６２における空気排除工程開始のタイミングは、図３の第一プログラムと同様であるので、その説明を省略する。

以上のように構成される実施例１によれば、つぎの作用効果を奏する。前記第一冷風冷却工程および前記第二冷風冷却工程において、被冷却物および前記冷却用熱交換器９にて生ずるドレンは、前記真空ポンプ１６を作動させることで、前記減圧ライン１５を通して効果的に排出される。また、前記第二真空冷却工程時に生ずるドレンも前記真空ポンプ１６の作動に伴い、前記減圧ライン１５を通して効果的に排出される。このように、この実
施例１においては、前記第一真空冷却手段４１を構成する減圧手段を用いてドレンを排出するので、ドレン排出専用の手段を省略することができ、装置の簡素化を実現できる。

また、真空冷却工程を第一真空冷却手段４１による第一真空冷却工程と前記第二真空冷却手段４２による第二真空冷却工程とで、二段階により行っているので、前記真空冷却手段４の冷却能力を増強すべく冷却設備を大掛かりなものとせずに済むことができる。また、真空冷却開始当初から過大な冷却能力で真空冷却するものと比較して、真空冷却手段の作動に必要なエネルギーを削減できるとともに、急激な冷却で被冷却物の品質低下が問題になる食材では、品質の低下を抑えることができる。

また、前記第一真空冷却工程中に空気排除工程を行っているので、前記第二冷却工程における前記冷却用熱交換器表面での蒸気の凝縮を効率よく行うことができる。

また、冷風冷却用の前記冷却用熱交換器９を前記第二真空冷却手段４２の蒸気凝縮用のコールドトラップと兼用しているので、真空冷却手段の設備を簡素化でき、複合冷却装置のイニシャルコストを低減することができる。

さらに、被冷却物３が真空冷却に適している食材をチルド域まで短時間で冷却したい場合には、初期品温に応じて前記第一プログラムと前記第二プログラムとを選択して実行することにより、被冷却物３を短時間で冷却することができる。また、被冷却物３が真空冷却に適している食材であって、チルド域より高い温度域まで短時間で冷却したい場合には、初期品温に応じて前記第四プログラムと前記第五プログラムとを選択して実行することにより、同様に被冷却物３を短時間で冷却することができる。さらに、被冷却物３が真空冷却に適していない食材や含有水分が蒸発不可能な態様の場合は、前記第三プログラムを選択して実行することにより、短時間で冷却することができる。このように、前記第一〜第五プログラムを選択することにより、被冷却物３の性状，初期品温および設定冷却温度に応じた冷却を実現することができ、１台の冷却装置で種々の冷却を短時間で、高品質にて実現することができる。

つぎに、この発明の実施例２の複合冷却装置１を図７に基づき説明する。この実施例２は、前記真空冷却手段４を前記第一真空冷却手段４１と前記第二真空冷却手段４２とから構成するなどの点で前記実施例１と構成を同じくしており、以下に異なる部分を主として説明する。

この実施例２において、前記実施例１と異なるのは、前記第一真空冷却手段４１の構成である。前記実施例１では、前記第一真空冷却手段４１の減圧手段を前記減圧ライン１５，前記開閉弁１７および前記真空ポンプ１６としたが、この実施例２では、これらの構成要素に加えて、前記真空ポンプ１６の上流側に凝縮用熱交換器３１を設けた点である。前記開閉弁１７は、前記凝縮用熱交換器３１と前記冷却室２との間に設けている。前記凝縮用熱交換器４１へは第二給水ライン３２が接続される。そして、前記第二給水ライン３２に設けた第二給水弁３３の開閉により前記凝縮用熱交換器３１への通水が制御され、この凝縮用熱交換器３１の作動が制御される。前記第二給水弁３３は、前記制御器６により制御される。

この実施例２の第一真空冷却手段４１は、前記開閉弁１７を開き、前記凝縮用熱交換器３１および前記真空ポンプ１６を作動させて、前記第一真空冷却工程を実行する。この第一真空冷却工程の第一真空冷却特性は、前記実施例１の第一真空冷却と同様であるが、前記凝縮用熱交換器３１の冷却作用により真空冷却能力が前記第一真空冷却手段４１よりも増強されるとともに、前記冷却室２の空気排除が効率よく行える。また、この実施例２に
おいても前記実施例１と同様に第二真空冷却手段４１の作動により、ドレン排出機能がなされる。

以上、この実施例２において、前記実施例１と異なる構成を説明したが、その他は同様であるので、その説明を省略する。また、この実施例２においても、前記第一〜第五プログラムが同様に実行されるので、その説明を省略する。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではない。前記実施例１は、前記冷却用熱交換器９をコールドトラップに兼用しているが、兼用しない複合冷却装置とすることができる。また、前記冷却室２内の構成要素の配置は種々変更可能である。

この発明の実施例１の概略構成を説明する説明図である。 同実施例１の冷却プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の他の冷却プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の他の冷却プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の他の冷却プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の他の冷却プログラムを説明するフローチャート図である。 この発明の実施例２の概略構成を説明する説明図である。

符号の説明

１ 複合冷却装置
２ 冷却室
３ 被冷却物
４ 真空冷却手段
５ 冷風冷却手段
６ 制御器
１５ 減圧ライン
１６ 真空ポンプ
４１ 第一真空冷却手段
４２ 第二真空冷却手段

Claims (2)

1. 被冷却物を収容する冷却室と、前記冷却室内に設けた冷却用熱交換器にて冷却された前記冷却室内の空気により被冷却物を冷却する冷風冷却手段と、減圧ラインに設けられた前記冷却室を密閉保持する開閉弁と減圧器との作動により前記冷却室内を減圧して被冷却物を真空冷却する真空冷却手段と、前記冷風冷却手段および前記真空冷却手段の作動を制御する制御手段とを備える複合冷却装置であって、
   前記制御手段は前記冷風冷却手段の作動時に前記開閉弁と前記減圧器とを間欠的に作動させることにより、前記冷却室の底部に設けた前記減圧ラインから前記冷却室内に貯留するドレンを排出することを特徴とする複合冷却装置。
2. 前記真空冷却手段は、前記冷却用熱交換器を含み、
   前記制御手段は、前記真空冷却手段による真空冷却工程時に前記冷却用熱交換器を作動させるとともに、前記減圧器を作動させることにより前記冷却室内に貯留するドレンを排出することを特徴とする請求項1に記載の複合冷却装置。

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