JP6369755B2 - 真空冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、食材を収容した処理槽内を減圧して、食材を真空冷却する真空冷却装置に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、冷却槽（４）内を減圧する手段として、蒸気凝縮用の熱交換器（６）と水封式の真空ポンプ（７）とを備えた真空冷却装置が知られている。この装置では、熱交換器（６）への通水および真空ポンプ（７）への封水として、常温水と冷水とを切替可能とされている。具体的には、熱交換器（６）および真空ポンプ（７）には、常温水供給ライン（２４）からの常温水と、チラー（２５）で冷却された冷水タンク（３８）からの冷水とを切り替えて供給可能とされ、また、熱交換器（６）を通過後の水を、排水ライン（３１）へ排水するか、冷水タンク（３８）へ戻すかを切替可能とされる。また、熱交換器（６）の冷却水出口側を排水ライン（３１）に連通させた状態で、排水ライン（３１）の排水制御弁（３２）を閉じておくことで、熱交換器（６）内に水を滞留させることもできる。そして、真空冷却装置は、以下の各工程を順次に実行して、冷却槽（４）内の被冷却物（３）を真空冷却する。

まず、特許文献１の図３に示されるように、熱交換器（６）に常温水を滞留させた状態で、封水として常温水を供給しつつ真空ポンプ（７）を作動させて、冷却槽（４）内を減圧する（冷却初期工程）。

その後、特許文献１の図４に示されるように、熱交換器（６）の凝縮水出口温度（図６の温度センサ１２の検出温度）が通水開始温度を超えると、排水制御弁（３２）を開くことで、熱交換器（６）への通水を開始して、熱交換器（６）を通過後の水を排水しつつ、冷却槽（４）内をさらに減圧する（冷却中期工程）。

その後、特許文献１の図５に示されるように、冷却槽（４）内の被冷却物（３）の温度（品温センサ９の検出温度）がチラー切替温度以下になると、熱交換器（６）への通水および真空ポンプ（７）への封水を、常温水から冷水に切り替えて、冷却槽（４）内をさらに減圧する（冷却後期工程）。この際、熱交換器（６）を通過後の水は、冷水タンク（３８）へ戻される。

特許第４２８８６９９号公報

従来技術では、上述した冷却初期工程、冷却中期工程および冷却後期工程が順次に実行される。つまり、品温がチラー切替温度以下になるまでに、凝縮水温度が通水開始温度を超えて、熱交換器への通水が開始され、熱交換器を通過後の水が排水される。その後、品温がチラー切替温度以下になると、熱交換器への通水が冷水に切り替えられる。

しかしながら、凝縮水温度が通水開始温度を超えることなく、品温がチラー切替温度以下になる場合も起こり得る。その場合、熱交換器は、通水停止状態から冷水にて通水を開始され、それまで熱交換器内に滞留していた比較的高温の滞留水は、排水されずに冷水タンクへ流入することになる。そのため、冷水タンクに流入した比較的高温の水をチラーで冷却する必要が生じ、チラーへの負荷を増すことになる。このような制御は、節水にはなるが、水道代と電気代との兼ね合いにより、却って運転コストを増すおそれもある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、蒸気凝縮用の熱交換器と水封式の真空ポンプとを備えた真空冷却装置において、真空ポンプを用いて処理槽内を減圧中、熱交換器への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、それまで熱交換器内に滞留していた水を、排水するか冷水タンクへ供給するかを切り替えることができる真空冷却装置を提供することにある。

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、食材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、貯留水をチラーにより冷却可能な冷水タンクと、前記各手段を制御して前記処理槽内の食材を真空冷却する制御手段とを備え、前記減圧手段として、前記処理槽内からの排気路に、蒸気凝縮用熱交換器と水封式真空ポンプとを順に備え、前記熱交換器への通水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、前記真空ポンプを用いて前記処理槽内を減圧中、前記熱交換器への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、前記熱交換器内の滞留水を前記冷水タンクへ供給することなく排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するか、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく前記冷水タンクへ供給して、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するかを切替可能とされたことを特徴とする真空冷却装置である。

請求項１に記載の発明によれば、真空ポンプを用いて処理槽内を減圧中、熱交換器への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、それまで熱交換器内に滞留していた水を、排水するか冷水タンクへ供給するかを切り替えることができる。冷水タンクへ供給せずに排水する場合、水を無駄にするが、チラーの電気使用量を節約できる。一方、排水せずに冷水タンクへ供給する場合、チラーの電気使用量を増すが、水を節約できる。所望により、いずれでも運転することができる。

請求項２に記載の発明は、前記排気路には、前記熱交換器の出口側に凝縮水温度センサが設けられる一方、前記処理槽には、食材の温度を検出する品温センサが設けられ、前記制御手段は、前記熱交換器への通水を停止した状態で、前記真空ポンプへの封水として常温水を供給しつつ、前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧し、この減圧中、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えると、常温水を用いて前記熱交換器への通水を開始し、前記熱交換器を通過後の水を排水する第一冷却工程と、前記品温センサの検出温度がチラー切替温度以下になると開始され、前記熱交換器への通水および前記真空ポンプへの封水を、前記冷水タンクからの冷水に切り替えて、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間で冷水を循環させつつ前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧する第二冷却工程とを順次に実行し、前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置である。
（ａ）前記熱交換器へ冷水を供給して、前記熱交換器内の滞留水を前記冷水タンクへ供給することなく排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始して前記第二冷却工程へ移行する。
（ｂ）前記熱交換器へ冷水を供給して、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく前記冷水タンクへ供給して、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始して前記第二冷却工程へ移行する。

請求項２に記載の発明によれば、凝縮水温度センサと品温センサとを用いて制御するが、第一冷却工程において、凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、第二冷却工程へ移行する場合、それまで熱交換器内に滞留していた水を、排水するか冷水タンクへ供給するかを切り替えることができる。

請求項３に記載の発明は、常温水給水弁を介した常温水給水路と、冷水給水弁を介した冷水給水路とが、合流後、前記熱交換器への熱交給水路と、前記真空ポンプへの封水給水路とに分岐され、前記封水給水路に封水給水弁が設けられ、前記熱交換器から前記冷水タンクへの熱交排水路に冷水戻し弁が設けられ、この冷水戻し弁より上流側の前記熱交排水路から分岐する排水路に排水弁が設けられ、前記第一冷却工程では、前記冷水給水弁、前記冷水戻し弁および前記排水弁を閉じる一方、前記常温水給水弁および前記封水給水弁を開けた状態で、前記真空ポンプを作動させて前記処理槽内を減圧し、この減圧中、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えると、前記排水弁を開けて前記熱交換器に通水し、前記第二冷却工程では、前記常温水給水弁および前記排水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記冷水戻し弁を開けて、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間で冷水を循環させつつ前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧し、前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされたことを特徴とする請求項２に記載の真空冷却装置である。
（ａ）前記常温水給水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記排水弁を開けて、前記熱交換器に通水して前記熱交換器を通過後の水を排水し、設定時間経過後、前記排水弁を閉じる一方、前記冷水戻し弁を開けて前記第二冷却工程へ移行する。
（ｂ）前記排水弁を閉じたまま、前記常温水給水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記冷水戻し弁を開けて前記第二冷却工程へ移行する。

請求項３に記載の発明によれば、常温水給水弁、冷水給水弁、封水給水弁、冷水戻し弁および排水弁により、第一冷却工程および第二冷却工程と、その移行を簡易に実施することができる。

さらに、請求項４に記載の発明は、少なくとも水道料金と電気料金の各単価を入力可能な設定器をさらに備え、前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するか、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するかの内、いずれで運転するのが安価であるかを、前記制御手段は、前記設定器により設定された情報に基づき判定して、安価な運転内容で運転することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空冷却装置である。

請求項４に記載の発明によれば、第一冷却工程において、凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、第二冷却工程へ移行する場合、それまで熱交換器内に滞留していた水を、排水するか冷水タンクへ供給するかの内、安価な方に自動で切り替えて運転することができる。

本発明によれば、蒸気凝縮用の熱交換器と水封式の真空ポンプとを備えた真空冷却装置において、真空ポンプを用いて処理槽内を減圧中、熱交換器への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、それまで熱交換器内に滞留していた水を、排水するか冷水タンクへ供給するかを切り替えることができる。

本発明の一実施例の真空冷却装置を示す概略図であり、一部を断面にして示している。 図１の真空冷却装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。

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、本発明の一実施例の真空冷却装置１を示す概略図であり、一部を断面にして示している。

本実施例の真空冷却装置１は、冷却を図りたい食材（食品を含む）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、貯留水をチラー６により冷却可能な冷水タンク７と、前記各手段４，５やチラー６などを制御して処理槽３内の食材２の真空冷却を図る制御手段（図示省略）とを備える。

処理槽３は、内部空間の減圧に耐える中空構造とされ、扉で開閉可能とされる。典型的には、処理槽３は、略矩形の中空ボックス状に形成され、扉で開閉可能とされる。扉を開けることで、処理槽３に食材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の開口部を気密に閉じることができる。

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内を減圧する手段である。本実施例では、減圧手段４は、処理槽３内からの排気路８に、蒸気エゼクタ９、蒸気凝縮用の熱交換器１０、逆止弁１１、および水封式の真空ポンプ１２が順に設けられて構成される。

蒸気エゼクタ９は、吸引口９ａが処理槽３に接続されて設けられ、入口９ｂから出口９ｃへ向けて、給蒸路１３からの蒸気がノズルで噴出可能とされる。入口９ｂから出口９ｃへ向けて蒸気を噴出させることで、処理槽３内の気体も吸引口９ａを介して出口９ｃへ吸引排出される。給蒸路１３に設けた給蒸弁１４の開閉を操作することで、蒸気エゼクタ９の作動の有無を切り替えることができる。

熱交換器１０は、排気路８内の流体とその冷却水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。熱交換器１０により、排気路８内の蒸気を、冷却水により冷却し凝縮させることができる。詳細は後述するが、熱交換器１０への冷却水として、本実施例では、常温水と冷水とを切り替えて供給することができる。

真空ポンプ１２は、水封式であり、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されつつ運転される。詳細は後述するが、真空ポンプ１２への封水として、本実施例では、常温水と冷水とを切り替えて供給することができる。

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内を復圧する手段である。復圧手段５は、処理槽３内への給気路１５に、エアフィルタ１６および真空解除弁１７が順に設けられて構成される。処理槽３内が減圧された状態で、真空解除弁１７を開くと、外気がエアフィルタ１６を介して処理槽３内へ導入され、処理槽３内を復圧することができる。真空解除弁１７は、好ましくは開度調整可能な電動弁から構成され、本実施例では比例制御弁から構成される。

チラー６は、冷凍機（図示省略）を備え、冷水タンク７からの通水を冷却する。冷凍機は、周知のとおり、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備え、冷媒の圧縮、凝縮、膨張および蒸発の冷凍サイクルを実行する。そして、蒸発器において、冷媒と水とを混ぜることなく熱交換して、冷水タンク７からの通水を冷却する。

冷水タンク７は、貯留水をチラー６により冷却可能とされる。冷水タンク７内の貯留水は、チラー給水路１８を介して、チラー６へ供給される。この供給は、チラー給水路１８に設けた循環ポンプ１９によりなされる。循環ポンプ１９を作動させると、冷水タンク７からの水が、チラー６（より具体的には冷凍機の蒸発器）に通される。その際、冷水タンク７からの水は、チラー６において冷却され、冷水として導出される。そして、その冷水は、冷水給水路２０を介して、熱交換器１０および真空ポンプ１２へ供給されるか、冷水給水路２０から分岐する戻し路２１を介して、冷水タンク７へ戻される。なお、熱交換器１０で使用後の冷水は、熱交排水路２２を介して、冷水タンク７へ戻して再利用可能とされる。

熱交換器１０への通水および真空ポンプ１２への封水として、本実施例では、常温水と冷水とを切り替えて供給可能とされる。そのために、常温水が通される常温水給水路２３と、冷水が通される冷水給水路２０とが、合流後、熱交換器１０への熱交給水路２４と、真空ポンプ１２への封水給水路２５とに分岐される。なお、冷水とは、チラー６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。以下、熱交換器１０や真空ポンプ１２に対する給排水系統について、さらに具体的に説明する。

熱交換器１０は、熱交給水路２４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、真空ポンプ１２は、封水給水路２５を介して水が供給され、この封水給水路２５には、封水給水弁２６が設けられている。封水給水弁２６の開閉は、真空ポンプ１２の発停と連動する。封水給水弁２６を開けた状態で真空ポンプ１２を作動させると、真空ポンプ１２は、熱交換器１０の側から流体を吸引して封水と共に吐出する。

熱交給水路２４と封水給水路２５の基端部（上流部）は、共通管路２７とされており、この共通管路２７には、常温水か冷水かを切り替えて供給可能とされる。具体的には、共通管路２７の基端部には、常温水給水路２３と冷水給水路２０とが合流するように接続されている。

常温水給水路２３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２３には、常温水給水弁２８と逆止弁２９とが順に設けられており、常温水給水弁２８の開閉により、熱交給水路２４や封水給水路２５への給水の有無を切り替えることができる。

冷水給水路２０は、チラー６からの冷水（言い換えれば冷水タンク７からの冷水）を供給する。チラー６からの冷水給水路２０の中途には、前述したように、冷水タンク７への戻し路２１が分岐して設けられている。その分岐部には三方弁３０が設けられており、チラー６からの冷水を前記共通管路２７（熱交給水路２４、封水給水路２５）へ供給するか、冷水タンク７へ戻すかを切替可能とされている。なお、冷水給水路２０の内、三方弁３０よりも上流側を、上流側冷水給水路２０ａといい、三方弁３０よりも下流側を、下流側冷水給水路２０ｂということがある。

三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとを連通させて、チラー６からの冷水を前記共通管路２７へ供給すれば、熱交換器１０への通水および真空ポンプ１２への封水として、冷水を供給することができる。一方、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと戻し路２１とを連通させて、チラー６からの冷水を戻し路２１により冷水タンク７へ戻せば、冷水タンク７内の水をチラー６に循環させて、冷水タンク７内の貯留水の冷却を図ることができる。

このように、三方弁３０は、チラー６からの冷水を熱交換器１０や真空ポンプ１２へ供給するか否かを切り替える冷水給水弁として機能する。上流側冷水給水路２０ａを下流側冷水給水路２０ｂと連通させた状態が、冷水給水弁（３０）の開放状態、上流側冷水給水路２０ａを戻し路２１と連通させた状態が、冷水給水弁（３０）の閉鎖状態となる。なお、三方弁３０に代えて、下流側冷水給水路２０ｂに第一電磁弁（冷水給水弁）を設ける一方、戻し路２１に第二電磁弁を設けて、択一的にいずれか一方を開放するよう制御することで、三方弁３０を設置した場合と同様に制御することもできる。

熱交換器１０にて使用後の水は、熱交排水路２２を介して冷水タンク７へ戻される。熱交排水路２２には、冷水戻し弁３１が設けられている。また、熱交排水路２２には、冷水戻し弁３１よりも上流側（熱交換器１０側）に、外部への排水路３２が分岐して設けられており、この排水路３２には排水弁３３が設けられている。

以上のような構成であるから、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとの連通を遮断した状態で、常温水給水弁２８および封水給水弁２６を開けることで、熱交換器１０および真空ポンプ１２に常温水を供給することができる。この際、冷水戻し弁３１を閉じる一方、排水弁３３を開けることで、熱交換器１０で使用後の水を、排水路３２を介して排水することができる。また、この間、所望により、チラー６および循環ポンプ１９を作動させれば、冷水タンク７内の貯留水をチラー６に循環させて、冷水タンク７内の貯留水の冷却を図ることができる。

一方、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとを連通させた状態で、常温水給水弁２８を閉じる一方、封水給水弁２６を開けて、チラー６および循環ポンプ１９を作動させれば、冷水タンク７からの水をチラー６で冷却した後、熱交換器１０および真空ポンプ１２に供給することができる。この際、冷水戻し弁３１を開ける一方、排水弁３３を閉じることで、熱交換器１０で使用後の水を、熱交排水路２２を介して冷水タンク７へ戻すことができる。

ところで、熱交換器１０へ供給された冷水は、冷水タンク７へ戻すことができるが、真空ポンプ１２へ供給された冷水は、使い捨てられる。そこで、本実施例では、常温水給水路２３には、常温水給水弁２８より上流側において、冷水タンク７への補給水路３４が分岐して設けられており、この補給水路３４を介して冷水タンク７に適宜給水される。具体的には、冷水タンク７に設けたボールタップ３５などにより、冷水タンク７には補給水路３４を介して適宜給水され、冷水タンク７内は所望水位に維持される。

処理槽３には、処理槽３内の圧力を検出する圧力センサ３６と、処理槽３内に収容された食材２の温度を検出する品温センサ３７とが設けられる。また、処理槽３内からの排気路８には、熱交換器１０の出口側に、凝縮水の温度を検出する凝縮水温度センサ３８が設けられる。さらに、チラー６の入口側または出口側において、冷水の温度を検出する冷水温度センサ３９が設けられる。その他、所望により、常温水給水路２３の常温水の温度を検出する給水温度センサ４０や、外気温を検出する外気温センサ（図示省略）などが設けられる。

制御手段は、前記各センサ３６〜４０の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段４，５やチラー６などを制御する制御器（図示省略）である。具体的には、チラー６、真空ポンプ１２、循環ポンプ１９、給蒸弁１４、封水給水弁２６、常温水給水弁２８、三方弁３０、冷水戻し弁３１、排水弁３３、真空解除弁１７の他、圧力センサ３６、品温センサ３７、凝縮水温度センサ３８、冷水温度センサ３９および給水温度センサ４０などは、制御器に接続されている。そして、制御器は、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の食材２の真空冷却などを図る。以下、真空冷却装置１の運転方法の一例について説明する。

図２は、本実施例の真空冷却装置１の運転方法の一例を示すフローチャートである。
本実施例の真空冷却装置１は、準備工程、第一冷却工程、第二冷却工程、第三冷却工程および真空解除工程を順に含んで実行する。以下、図２に基づき、各工程について順に説明する。

運転開始前、真空解除弁１７は開かれ、三方弁３０は上流側冷水給水路２０ａと戻し路２１とを連通させ、その他の弁１４，２６，２８，３１，３３は閉じられた状態にあり、チラー６および各ポンプ１２，１９は停止している。真空冷却装置１の運転に先立って、処理槽３内に食材２を収容して、処理槽３の扉を気密に閉じる。

真空冷却装置１は、電源が投入されると準備工程を開始し、その後、スタートボタンが押されて運転開始が指示されると、第一冷却工程、第二冷却工程、第三冷却工程および真空解除工程を順に実行する。なお、処理槽３への食材２の収容は、典型的には準備工程後（冷却待機中）に行われるが、第一冷却工程前であれば、場合により準備工程前または準備工程中に行われてもよい。

≪準備工程≫
準備工程では、冷水タンク７内の貯留水を、チラー６との間で循環させて設定温度（たとえば１０℃）まで冷却を図る（Ｓ１）。具体的には、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと戻し路２１とを連通させた状態で、チラー６および循環ポンプ１９を作動させる。これにより、冷水タンク７内の貯留水は、チラー給水路１８を介してチラー６へ送られて冷却され、上流側冷水給水路２０ａおよび戻し路２１を介して冷水タンク７へ戻される。以後、チラー６および循環ポンプ１９は、基本的には作動を継続する。また、冷水タンク７内の貯留水をチラー６に循環させての冷却は、第一冷却工程の終了まで継続され、冷水タンク７内の貯留水は設定温度に維持される。

≪第一冷却工程≫
第一冷却工程では、真空解除弁１７を閉じると共に、熱交換器１０への通水を停止した状態で、真空ポンプ１２への封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１２により処理槽３内を減圧する（Ｓ２）。具体的には、真空解除弁１７を閉じて、処理槽３内を密閉する。また、冷水戻し弁３１および排水弁３３を閉じることで、熱交換器１０への通水を不能とする。そして、常温水給水弁２８および封水給水弁２６を開いて、真空ポンプ１２への封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１２を作動させて処理槽３内を減圧する。

なお、三方弁３０は、前述したとおり、上流側冷水給水路２０ａと戻し路２１とを連通する状態にある。また、蒸気エゼクタ９への給蒸弁１４は閉じられており、蒸気エゼクタ９は停止している。熱交換器１０には、通水は不能であるが、常温水給水弁２８が開かれていることから、常温水が供給される上、前回の真空冷却運転の残留水もあり得るので、熱交換器１０の冷却水の通水側には、水が満たされた状態にある。

真空ポンプ１２により処理槽３内を減圧中、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度（たとえば５０℃）を超えると、常温水を用いて熱交換器１０への通水を開始し、熱交換器１０を通過後の水を排水する（Ｓ３，Ｓ４）。具体的には、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えると、排水弁３３を開く。これにより、常温水を用いて熱交換器１０への通水が開始され、熱交換器１０を通過後の水は排水路３２へ排水される。なお、その後、品温センサ３７の検出温度と凝縮水温度センサ３８の検出温度との差が所定温度（たとえば３０℃）以上で、排水弁３３を閉じる制御を行ってもよい。

このようにして、処理槽３内が減圧され、処理槽３内の食材２の冷却が図られる。品温センサ３７の検出温度がチラー切替温度（たとえば６０℃）以下になると、次工程へ移行する（Ｓ５）。

≪第二冷却工程≫
第二冷却工程では、熱交換器１０への通水および真空ポンプ１２への封水を、常温水から冷水に切り替えて、処理槽３内をさらに冷却する（Ｓ６）。第一冷却工程において、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えることなく、第二冷却工程へ移行する場合、第二冷却工程において熱交換器１０への通水が開始される。いずれにしても、熱交換器１０を通過後の水は、後述する例外（第一冷却工程から第二冷却工程への移行時における所定の場合）を除き、冷水タンク７へ戻される。

具体的には、常温水給水弁２８を閉じる一方、三方弁３０を切り替えて上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとを連通させる。これにより、冷水タンク７からチラー６を介した冷水を、熱交換器１０および真空ポンプ１２に供給できる。一方、排水弁３３を閉じる一方、冷水戻し弁３１を開いて、熱交換器１０を通過後の冷水を、冷水タンク７へ戻す。これにより、熱交換器１０と冷水タンク７との間で冷水を循環させつつ、真空ポンプ１２により処理槽３内を減圧する。

品温センサ３７の検出温度がエゼクタ作動温度（たとえば３０℃）以下になるか、および／または、圧力センサ３６の検出圧力がエゼクタ作動圧力（たとえば４５ｈＰａ）以下になると、次工程へ移行する（Ｓ７）。

ところで、第一冷却工程において、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えることなく、第二冷却工程へ移行する場合、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされている（Ｓ６）。つまり、第一冷却工程において、真空ポンプ１２を用いて処理槽３内を減圧中、第二冷却工程への移行に伴い、熱交換器１０への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、下記（ａ）または（ｂ）の内、設定されたいずれかが実行される。いずれを実行するかは、予め制御器に設定する（より具体的には制御器に接続された設定器で切り替える）か、各種条件（たとえば後述するように運転コスト）に応じて制御器が自動で切り替える。

（ａ）熱交換器１０へ冷水を供給して、熱交換器１０内の滞留水（第一冷却工程での滞留水）を冷水タンク７へ供給することなく排水路３２へ排水してから、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始して第二冷却工程へ移行する。具体的には、常温水給水弁２８を閉じる一方、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとを連通させ、さらに排水弁３３を開けて、熱交換器１０に通水して熱交換器１０を通過後の水を排水し、設定時間（好ましくは後述する「熱交換器１０および配管内の保有水量」分だけ排水可能な時間）経過後、排水弁３３を閉じる一方、冷水戻し弁３１を開けて第二冷却工程へ移行する。このように、熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ供給せずに排水する場合、水を無駄にするが、チラー６の電気使用量を節約できる。熱交換器１０内の滞留水の排水に伴って新たに冷水タンク７へ供給される補給水の温度（給水温度）は、熱交換器１０内の滞留水の水温よりも低く、滞留水を冷水タンク７へ戻して冷却するよりも、新たな補給水を冷却する方が、チラー６の冷却負荷が小さい。

（ｂ）熱交換器１０へ冷水を供給して、熱交換器１０内の滞留水を排水路３２へ排水することなく冷水タンク７へ供給して、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始して第二冷却工程へ移行する。具体的には、排水弁３３を閉じたまま、常温水給水弁２８を閉じる一方、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと下流側冷水給水路２０ｂとを連通させ、さらに冷水戻し弁３１を開けて、第二冷却工程へ移行する。このように、熱交換器１０内の滞留水を排水せずに冷水タンク７へ供給する場合、チラー６の電気使用量を増すが、水を節約できる。

≪第三冷却工程≫
第三冷却工程では、蒸気エゼクタ９も作動させて、処理槽３内をさらに減圧する（Ｓ８）。具体的には、給蒸弁１４を開いて、蒸気エゼクタ９を作動させる。これにより、処理槽３内をさらに減圧することが可能となる。

その後、品温センサ３７の検出温度が冷却目標温度（たとえば８℃）になるなど、所定の終了条件を満たせば、各弁を閉じると共に、真空ポンプ１２を停止して、次工程へ移行する（Ｓ９，Ｓ１０）。但し、三方弁３０により上流側冷水給水路２０ａと戻し路２１とを連通させると共に、チラー６および循環ポンプ１９の作動を継続して、次回の真空冷却運転に備えて、冷水タンク７内の貯留水を設定温度まで冷却することを継続してもよい。

なお、各冷却工程では、真空解除弁１７の開度を調整してもよく、その場合、処理槽３内の圧力を所望に低下させ、処理槽３内の食材２を徐冷することができる。

≪真空解除工程≫
真空解除工程では、復圧手段５を用いて、処理槽３内を大気圧まで復圧する（Ｓ１１）。具体的には、真空解除弁１７を開いて、処理槽３内を大気圧まで復圧する。この際、真空解除弁１７の開度を調整することで、処理槽３内を徐々に復圧することができる。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から冷却後の食材２を取り出すことができる。

以上の一連の真空冷却運転の終了後、所望により、他の食材２を処理槽３内に収容して、上述したのと同様の真空冷却運転を実行することができる。食材２を入れ替えて真空冷却運転を繰り返す場合、第三冷却工程の終了後、次回の真空冷却運転に備えて、冷水タンク７内の貯留水をチラー６に循環させて、準備工程を開始することができる。

本実施例の真空冷却装置１によれば、前述したとおり、第一冷却工程において、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えることなく、第二冷却工程へ移行する場合（つまり、真空ポンプ１２を用いて処理槽３内を減圧中、熱交換器１０への通水停止状態から常温水ではなく冷水を用いて通水を開始する際）、（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ供給することなく排水路３２へ排水してから、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始するか、（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水路３２へ排水することなく冷水タンク７へ供給して、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始するか、を切替可能とされる。

この切替えは、好ましくは運転コストに基づき行われる。すなわち、少なくとも水道料金と電気料金の各単価が設定器（図示省略）により入力可能とされ、制御器は、この入力された数値を用いて、前記（ａ）と（ｂ）との内、いずれで運転するのが安価であるかを判定して、安価な運転内容で運転する。

たとえば、次の条件にあるとする。
・水道料金（水道単価）：５００円／ｍ^３
・電気料金（電気単価）：１５円／ｋＷｈ
・熱交換器１０および配管内の保有水量（封水給水路２５との分岐部よりも下流の熱交給水路２４、熱交換器１０内における冷却水路、冷水戻し弁３１よりも上流の熱交排水路２２、および排水弁３３よりも上流の排水路３２の保有水量）：３０Ｌ
・給水温度（給水温度センサ４０の検出温度）：２５℃
・冷水温度（熱交換器１０や真空ポンプ１２への冷水温度（前記設定温度））：１０℃
・チラー冷却能力：５６ｋＷ（２５ＨＰ、外気温３５℃、５０Ｈｚにて）
・チラー消費電力：２０．１ｋＷ（２５ＨＰ、外気温３５℃、５０Ｈｚにて）

この場合において、前記（ａ）と（ｂ）の各運転コストは、以下のとおりである。

≪（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ戻さずに排水する場合≫
＜水道代について＞
３０Ｌを捨てると共に冷水タンク７へ３０Ｌを補給するので、次のとおりである。
水道代＝補給水量×１０^−３×水道単価＝３０×１０^−３×５００＝１５円
＜電気代について＞
３０Ｌの補給水（水温２５℃）を１０℃まで冷却する必要があるので、次のとおりである。なお、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌである。
冷却熱量＝補給水量×冷却温度差＝３０×（２５−１０）＝４５０ｋｃａｌ
チラーでの消費電力＝冷却熱量×（１／８６０）×（チラー消費電力／チラー冷却能力）＝４５０×（１／８６０）×（２０．１／５６）＝０．１８８ｋＷｈ
電気代＝チラーでの消費電力×電気単価＝０．１８８×１５＝２．８円
＜トータルコスト＞
トータルコスト＝水道代＋電気代＝１５＋２．８＝１７．８円

≪（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水せずに冷水タンク７へ戻す場合≫
＜水道代について＞
変動なし（０円）
＜電気代について＞
熱交換器１０内の滞留水は最大５０℃（通水開始温度）であり、これを１０℃まで冷却する必要があるので、次のとおりである。
冷却熱量＝保有水量×冷却温度差＝３０×（５０−１０）＝１２００ｋｃａｌ
チラーでの消費電力＝冷却熱量×（１／８６０）×（チラー消費電力／チラー冷却能力）＝１２００×（１／８６０）×（２０．１／５６）＝０．５ｋＷｈ
電気代＝チラーでの消費電力×電気単価＝０．５×１５＝７．５円
＜トータルコスト＞
トータルコスト＝水道代＋電気代＝０＋７．５＝７．５円

このように、水道単価が５００円／ｍ^３、電気単価が１５円／ｋＷｈの条件では、「（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ戻さずに排水する場合」は１７．８円である一方、「（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水せずに冷水タンク７へ戻す場合」は７．５円であるから、（ｂ）の方が低コストとなる。そのため、真空冷却装置１を運転する際、（ｂ）を選択して運転するのが望ましい。

一方、仮に、水道単価が７５円／ｍ^３、電気単価が１５円／ｋＷｈの条件では、「（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ戻さずに排水する場合」は５．１円である一方、「（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水せずに冷水タンク７へ戻す場合」は７．５円であるから、（ａ）の方が低コストとなる。そのため、真空冷却装置１を運転する際、（ａ）を選択して運転するのが望ましい。

以上のような判定処理を制御器が自動で行うのが好ましい。具体的には、前記各条件の内、熱交換器１０等の保有水量（たとえば３０Ｌ）、冷水温度（たとえば１０℃）、チラー冷却能力（たとえば５６ｋＷ）、およびチラー消費電力（たとえば２０．１ｋＷ）は、真空冷却装置１に応じて定まる固定値であるから、予め制御器に設定されている。一方、水道単価（たとえば５００円／ｍ^３）や電気単価（たとえば１５円／ｋＷｈ）は、ユーザに応じて異なる可能性があるため、設定器により変更可能に設定される。但し、通常、一度設定すれば足り、料金改定がない限り、運転の度に設定し直す必要はない。また、常温水給水温度（たとえば２５℃）は、所定タイミングにおける給水温度センサ４０の検出温度として制御器に取り込まれるが、場合により固定値としておいてもよく、その場合は給水温度センサ４０の設置を省略することができる。

そして、制御器は、これら情報に基づき前述したような演算を行って、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えることなく第二冷却工程へ移行する場合、（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ供給することなく排水路３２へ排水してから、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始するか、（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水路３２へ排水することなく冷水タンク７へ供給して、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始するかの内、低コストで運転できる方で運転するのがよい。

なお、ここでは、チラー冷却能力およびチラー消費電力は、固定値としたが、厳密には外気温および電源周波数（５０Ｈｚか６０Ｈｚか）に多少左右されるので、場合により、変更可能としてもよい。その場合、外気温は、外気温センサにより入力され、電源周波数は設定器により設定される。そして、制御器が、これらに基づき、チラー冷却能力およびチラー消費電力を算出する。

本発明の真空冷却装置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、処理槽３内の減圧手段４として、蒸気凝縮用の熱交換器１０と水封式の真空ポンプ１２とを備え、熱交換器１０への通水として常温水と冷水とを切替可能とされた真空冷却装置１であって、真空ポンプ１２を用いて処理槽３内を減圧中、熱交換器１０への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
（ａ）熱交換器１０内の滞留水を冷水タンク７へ供給することなく排水路３２へ排水してから、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始する。
（ｂ）熱交換器１０内の滞留水を排水路３２へ排水することなく冷水タンク７へ供給して、熱交換器１０と冷水タンク７との間での冷水の循環を開始する。

また、前記実施例では、熱交換器１０を通過後の水を排水するか冷水タンク７へ戻すかは、冷水戻し弁３１と排水弁３３とにより切り替えたが、これら弁の設置に代えて、熱交排水路２２と排水路３２との分岐部に三方弁を設けてこれを制御してもよい。

また、前記実施例では、減圧手段４は、蒸気エゼクタ９を備えたが、場合により蒸気エゼクタ９の設置を省略してもよい。その場合、第三冷却工程の実施は省略される。

また、前記実施例では、第一冷却工程において、凝縮水温度センサ３８の検出温度が通水開始温度を超えるまで、排水弁３３を閉じているが、場合により、第一冷却工程の開始直後に、所定時間だけ排水弁３３を開けて、熱交換器１０内の滞留水を入れ替えた後に、第一冷却工程を実施してもよい。

さらに、真空冷却装置１は、少なくとも真空冷却機能を有すれば足り、場合により処理槽３内の食材２の加熱機能を備えていてもよい。

１ 真空冷却装置
２ 食材
３ 処理槽
４ 減圧手段
５ 復圧手段
６ チラー
７ 冷水タンク
８ 排気路
９ 蒸気エゼクタ
１０ 熱交換器
１２ 真空ポンプ
１９ 循環ポンプ
２０ 冷水給水路
２１ 戻し路
２２ 熱交排水路
２３ 常温水給水路
２４ 熱交給水路
２５ 封水給水路
２６ 封水給水弁
２７ 共通管路
２８ 常温水給水弁
３０ 三方弁（冷水給水弁）
３１ 冷水戻し弁
３２ 排水路
３３ 排水弁
３６ 圧力センサ
３７ 品温センサ
３８ 凝縮水温度センサ

Claims (4)

1. 食材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、
   貯留水をチラーにより冷却可能な冷水タンクと、
   前記各手段を制御して前記処理槽内の食材を真空冷却する制御手段とを備え、
   前記減圧手段として、前記処理槽内からの排気路に、蒸気凝縮用熱交換器と水封式真空ポンプとを順に備え、
   前記熱交換器への通水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、
   前記真空ポンプを用いて前記処理槽内を減圧中、前記熱交換器への通水停止状態から冷水を用いて通水を開始する際、前記熱交換器内の滞留水を前記冷水タンクへ供給することなく排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するか、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく前記冷水タンクへ供給して、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するかを切替可能とされた
   ことを特徴とする真空冷却装置。
2. 前記排気路には、前記熱交換器の出口側に凝縮水温度センサが設けられる一方、前記処理槽には、食材の温度を検出する品温センサが設けられ、
   前記制御手段は、前記熱交換器への通水を停止した状態で、前記真空ポンプへの封水として常温水を供給しつつ、前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧し、この減圧中、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えると、常温水を用いて前記熱交換器への通水を開始し、前記熱交換器を通過後の水を排水する第一冷却工程と、
   前記品温センサの検出温度がチラー切替温度以下になると開始され、前記熱交換器への通水および前記真空ポンプへの封水を、前記冷水タンクからの冷水に切り替えて、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間で冷水を循環させつつ前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧する第二冷却工程とを順次に実行し、
   前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされた
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。
   （ａ）前記熱交換器へ冷水を供給して、前記熱交換器内の滞留水を前記冷水タンクへ供給することなく排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始して前記第二冷却工程へ移行する。
   （ｂ）前記熱交換器へ冷水を供給して、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく前記冷水タンクへ供給して、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始して前記第二冷却工程へ移行する。
3. 常温水給水弁を介した常温水給水路と、冷水給水弁を介した冷水給水路とが、合流後、前記熱交換器への熱交給水路と、前記真空ポンプへの封水給水路とに分岐され、
   前記封水給水路に封水給水弁が設けられ、前記熱交換器から前記冷水タンクへの熱交排水路に冷水戻し弁が設けられ、この冷水戻し弁より上流側の前記熱交排水路から分岐する排水路に排水弁が設けられ、
   前記第一冷却工程では、前記冷水給水弁、前記冷水戻し弁および前記排水弁を閉じる一方、前記常温水給水弁および前記封水給水弁を開けた状態で、前記真空ポンプを作動させて前記処理槽内を減圧し、この減圧中、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えると、前記排水弁を開けて前記熱交換器に通水し、
   前記第二冷却工程では、前記常温水給水弁および前記排水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記冷水戻し弁を開けて、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間で冷水を循環させつつ前記真空ポンプにより前記処理槽内を減圧し、
   前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、下記（ａ）と（ｂ）とを切替可能とされた
   ことを特徴とする請求項２に記載の真空冷却装置。
   （ａ）前記常温水給水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記排水弁を開けて、前記熱交換器に通水して前記熱交換器を通過後の水を排水し、設定時間経過後、前記排水弁を閉じる一方、前記冷水戻し弁を開けて前記第二冷却工程へ移行する。
   （ｂ）前記排水弁を閉じたまま、前記常温水給水弁を閉じる一方、前記冷水給水弁および前記冷水戻し弁を開けて前記第二冷却工程へ移行する。
4. 少なくとも水道料金と電気料金の各単価を入力可能な設定器をさらに備え、
   前記第一冷却工程において、前記凝縮水温度センサの検出温度が通水開始温度を超えることなく、前記第二冷却工程へ移行する場合、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水してから、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するか、前記熱交換器内の滞留水を排水路へ排水することなく、前記熱交換器と前記冷水タンクとの間での冷水の循環を開始するかの内、いずれで運転するのが安価であるかを、前記制御手段は、前記設定器により設定された情報に基づき判定して、安価な運転内容で運転する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空冷却装置。

Images