JP6376866B2 - 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法 - Google Patents

野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6376866B2
JP6376866B2 JP2014139633A JP2014139633A JP6376866B2 JP 6376866 B2 JP6376866 B2 JP 6376866B2 JP 2014139633 A JP2014139633 A JP 2014139633A JP 2014139633 A JP2014139633 A JP 2014139633A JP 6376866 B2 JP6376866 B2 JP 6376866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
heat storage
storage tank
cold trap
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014139633A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016017668A (ja
Inventor
隆芳 村木
隆芳 村木
太田 徹
徹 太田
岡本 尚人
尚人 岡本
直也 比留間
直也 比留間
Original Assignee
株式会社前川製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社前川製作所 filed Critical 株式会社前川製作所
Priority to JP2014139633A priority Critical patent/JP6376866B2/ja
Publication of JP2016017668A publication Critical patent/JP2016017668A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6376866B2 publication Critical patent/JP6376866B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、環境負荷が各段に少ない自然冷媒を用い、熱効率を向上させた野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法に関する。
レタス、キャベツ等の葉菜類を中心に、収穫した野菜は、できるだけ早く品温を下げ、野菜の呼吸作用を抑制することで、流通時の野菜の鮮度を高く保持することができる。
野菜の冷却方式として、通風式冷却方式と、差圧式冷却方式と、真空式冷却方式とがある。このうち、通風式冷却方式は、野菜が収納された冷却槽の中に冷風を形成させ、冷風の対流によって野菜を冷却する方式である。
図3に差圧式冷却方式を示す。冷却槽100の内部に冷却ユニット102と吸引ファン104が設けられている。レタス、キャベツ等の葉物野菜Vは、ダンボール106に収納されている。ダンボール106には入口及び出口に入口開口106a及び出口開口106bが形成されている。吸引ファン104により入口開口106aと出口開口106bとの間に差圧が形成され、冷却ユニット102で冷却された冷風が入口開口106aからダンボール106に流入し、均等に冷風が葉物野菜Vに当たり、より早く均一に冷却される。
真空式冷却方式は、野菜が収納された冷却槽内の空気を真空ポンプで排気し、冷却槽内を減圧状態(真空)にし、水が蒸発する沸騰圧力0.8kpa(飽和蒸気温度+4℃)まで低下させる。これによって、野菜自身がもつ水分を内部から蒸発させる事により、野菜から熱を奪うことが出来、短時間(20〜30分)で内部まで冷却を完了できる冷却方式である。必要な水分の蒸発量は重量の2〜4%程度でよく、ほとんど目減りする心配がなく、野菜を痛めるおそれがないという長所をもつ。
図4は、前記3方式の冷却速度を比較した線図である。ラインCで示される真空式冷却方式が、葉菜類や結球野菜も最も速く冷却できることがわかる。
真空式冷却方式において、真空度を下げると野菜から蒸発する水の体積が液体の13.5万倍に成ってしまうので、効率良く真空ポンプを運転させる為、冷却槽と真空ポンプ間に設けられた排気路にコールドトラップを設ける必要がある。コールドトラップで水蒸気を冷却管に凝縮水として結露させ、水に戻し水分を除去する。そのため、コールドトラップを冷却するための冷却媒体を送る冷凍機を設ける必要がある。
従来、冷却媒体をコールドトラップに送る冷凍機として、小型の装置では、冷却媒体としてフロンをコールドトラップに送るフロン直膨式もあるが、主としてエチレングリコールなどの不凍液(ブライン)をコールドトラップに循環させる方式が採用されている。
特許文献1には、前述のブライン循環方式を採用した真空冷却システムが開示されている。この真空冷却システムは、蓄熱槽を設けることで負荷の平準化を図っている。また、ブライン循環回路は、蓄熱槽を有する第1のブライン循環回路とコールドトラップに接続された第2のブライン循環回路とに分離され、第1のブライン循環回路は蓄熱槽に適した温度のブラインが循環し、第2のブライン循環回路はコールドトラップに適した温度のブラインが循環している。即ち、コールドトラップの冷却は野菜等が過度に冷却されて凍結することを避けるため、蓄熱を効率良く行う温度よりも高い温度に設定される。
このように、第1のブライン循環回路と第2のブライン循環回路とで、異なる温度のブラインを循環させることで、冷凍機の小型化及び熱効率の向上を図っている。
特開2001−241817号公報
特許文献1に開示された真空冷却システムのように、ブラインの顕熱を利用してコールドトラップを冷却する方式では冷却能力は大きくならない。冷却能力を増加させるためには、ブライン流量を増加する必要があり、ブライン配管の大径化とブラインポンプの大容量化を招く。
また、特許文献1に開示されたシステムは、第1のブライン循環回路と第2のブライン循環回路とは熱交換器を介して熱の授受を行うので、通常の冷凍機運転及び蓄熱槽に蓄熱された冷熱を用いた蓄熱運転において、該熱交換器での熱伝達損失分だけ冷凍機の熱効率が低下するという問題がある。
また、第1のブライン循環回路に冷凍機と蓄熱槽とが直列に設けられているので、冷凍機又は蓄熱槽のみの個別運転ができず、そのため、冷却負荷に応じた柔軟な冷却運転ができないという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、環境負荷が各段に少ない自然冷媒を用いた冷却システムと蓄熱槽を設けることで、真空予冷装置に於ける地球温暖化を防止すると共に、コールドトラップの冷却能力を高め、かつさらなる熱効率の向上と冷凍機の小型化を可能にすることを目的とする。
本発明の一態様に係る野菜の真空冷却システムは、内部に収納された野菜を真空冷却作用で冷却するための真空冷却槽と、該真空冷却槽内の空気を吸引排気し、真空冷却槽内の気圧を下げるための真空ポンプと、真空冷却槽から排気された空気を冷却し、該空気中に含まれる水蒸気を凝縮させるコールドトラップと、該コールドトラップに供給される冷却媒体を冷却する冷凍機とを備えている。
そして、前記目的を達成するため、前記冷凍機は、NHが循環する一次回路と、一次回路に設けられた冷凍サイクル構成機器とで構成され、該冷凍サイクル構成機器の一部を構成する熱交換器とコールドトラップとに接続され、コールドトラップを冷却する冷却媒体としてCOが循環する二次回路をさらに備えている。
前記熱交換器でNHとCOとは熱の授受を行い、COはNHによって冷却され、冷却されたCOはコールドトラップに送られる。コールドトラップでは真空冷却槽から排気された空気を冷却し、空気に含まれる水蒸気を凝縮し除去させる。
このように、一次回路及び二次回路とも自然冷媒を用いているので、地球温暖化を防止できる。また、一次側に冷媒として冷却効率が最も高いNHを用いることで、冷媒循環量を極小化できる。また、二次回路を循環する冷却媒体としてCOを用い、COの蒸発潜熱でコールドトラップを冷却するので、顕熱冷却を行うブラインと比べて冷却能力を大幅に向上でき、かつCOの搬送量及び搬送動力を大幅に低減できる。また、コールドトラップ前後のCOの温度差を大きくする必要がないので、冷凍機の蒸発温度を高くして運転できるため、冷凍機のCOP(成績係数)を向上できる。さらに、フロン直膨式のように、急激な負荷変動による液バック、冷却媒体の供給量不足を防止できる。
さらに、前記二次回路は、前記熱交換器で冷却されて液化したCO液を貯留するCO受液器と、コールドトラップの出口側で二次回路から分岐し、CO受液器に接続された第1の分岐路と、該第1の分岐路に設けられた蓄熱槽と、該蓄熱槽出口側の第1の分岐路及びCO受液器出口の二次回路に接続された第2の分岐路とを有している。
これによって、特許文献1のように、ブライン循環回路が第1のブライン循環回路と第2のブライン循環回路とに分離し、これら回路の間に熱交換器が介在しないので、熱交換器の熱伝達損失分に相当する熱効率の低下が生じない。
また、熱交換器が設けられた二次回路と蓄熱槽が設けられた第1の分岐路とはコールドトラップに対して並列に配置されている。そのため、COを熱交換器に循環させ、冷凍機でCOを冷却する冷却運転と、COを蓄熱槽に循環させ、蓄熱槽でCOを冷却する蓄熱冷却運転と、前記冷却運転及び前記蓄熱冷却運転を同時に行う急速冷却運転と、冷凍機で蓄熱槽の蓄熱を行う蓄熱運転との選択を、冷却負荷に応じて自由に行うことができる。そのため、余分な動力を節減でき、熱効率を向上できる。
本発明の一態様は、コールドトラップ出口の二次回路を流れるCOの温度を検出する手段と、蓄熱槽の出口で第1の分岐路及び第2の分岐路の接続部に設けられた第1の切替弁と、CO受液器の出口で二次回路と第2の分岐路との接続部に設けられた第2の切替弁と、前記温度検出手段の検出値に応じて第1の切替弁及び第2の切替弁の作動を制御する制御装置とをさらに備えている。
ここで、「温度検出手段」とは、例えば、温度センサであり、あるいはCOの圧力を検出する圧力検出手段と、COの圧力と温度との相関関係から、該圧力検出手段の検出値を温度に換算する手段とで構成されたものを含む。
この態様においては、温度検出手段で検出されたCO温度検出値に予め閾値を設定しておき、CO温度検出値が閾値を上回ったとき、熱交換器及び蓄熱槽に同時にCOを循環させ、熱交換器で冷却したCO及び蓄熱槽で冷却したCOを同時にコールドトラップに送る急速冷却運転を行う。これによって、コールドトラップの冷却能力を急速に高めることができる。
また、CO温度検出値が前記閾値以下である時、冷凍機の運転を停止させると共に、COを蓄熱槽に循環させ、蓄熱槽で冷却したCOをコールドトラップに送る蓄熱冷却運転を行う。これによって、予め蓄熱槽に蓄えた冷熱を用いた省エネ運転を行うことができる。
また、夜間など野菜を冷却しない時は、熱交換器で冷却したCOを蓄熱槽に循環させて蓄熱槽の冷熱量を蓄える蓄熱運転を行う。真空冷却システムは大きな電源設備を必要とするが、蓄熱槽を設けたことで、最大ピーク負荷時に使用電力を平準化できる。
従って、冷凍機を小型できると共に、深夜電力を利用することで、ランニングコストを削減できる。
本発明の一態様は、蓄熱槽の内部空間に二次回路に連通した伝熱管が配置され、かつ該内部空間に不凍液が充填され、伝熱管を流れるCOで不凍液を冷却することができる。
蓄熱槽の内部に不凍液を充填することで、蓄熱される冷熱量を増加できる。
本発明の一態様は、一次回路に設けられた冷凍サイクル構成機器が、NHガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮されたNHガスを凝縮する蒸発式凝縮器と、該蒸発式凝縮器で凝縮されたNH液を減圧して熱交換器に送る膨張手段とを有している。
このように、NHガスを冷却する能力が高い蒸発式凝縮器を用いたことで、外気温度が高くても、圧縮機の吐出圧力を低減できる。また、二次冷却媒体としてCOを用いたことで、NH液の蒸発温度を高くすることができる。これによって、圧縮機の圧縮比を大幅に低減できるため、冷凍機のCOP(成績係数)を向上できる。
次に、本発明の真空冷却方法は、コールドトラップ出口の二次回路に設けられ、COの温度を検出する温度検出手段と、蓄熱槽の出口で第1の分岐路及び第2の分岐路の接続部に設けられた第1の切替弁と、CO受液器の出口で二次回路と第2の分岐路との接続部に設けられた第2の切替弁と、前記温度検出手段の検出値に応じて第1の切替弁及び第2の切替弁の作動を制御する制御装置とを備えた真空冷却システムによる野菜の真空冷却方法である。
即ち、温度検出手段の検出値が閾値を上回ったとき、熱交換器及び蓄熱槽に同時にCOを循環させ、前記熱交換器で冷却したCO及び蓄熱槽で冷却したCOをコールドトラップに送る急速冷却ステップと、温度検出手段の検出値が前記閾値以下であるとき、冷凍機の運転を停止させると共に、COを蓄熱槽に循環させ、蓄熱槽で冷却したCOをコールドトラップに送る蓄熱冷却ステップと、コールドトラップにCOを送るのを停止し、熱交換器で冷却したCOを蓄熱槽に送り蓄熱槽に貯留された不凍液を冷却する蓄熱ステップとを含むものである。
急速冷却ステップでは、コールドトラップに送るCOを急速に冷却でき、コールドトラップの冷却能力を急速に高めることができる。また、蓄熱冷却ステップでは、蓄熱槽に蓄えた蓄熱を用いた省エネ運転を行うことができる。さらに、夜間など野菜を冷却しない時は、熱交換器で冷却したCOを蓄熱槽に循環させて蓄熱槽の冷熱量を蓄える蓄熱ステップを行うので、最大ピーク負荷時に使用電力を平準化でき、かつ冷凍機を小型できると共に、深夜電力を利用することで、ランニングコストを削減できる。
本発明によれば、自然冷媒を用いた冷却システムと蓄熱槽を設けることで、地球温暖化を防止できると共に、コールドトラップの冷却能力を高め、かつ真空冷却システムの熱効率を向上させ、冷凍機の小型化を可能にする。
本発明の一実施形態に係る真空冷却システムのブロック線図である。 前記真空冷却システムの制御系のブロック線図である。 従来の野菜の冷却方式を示す模式図である。 従来の幾つかの野菜の冷却方式の冷却能力を示す線図である。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
本発明の一実施形態に係る野菜の真空冷却システムを図1に基づいて説明する。図1において、真空冷却システム10は、野菜Vを冷却する真空冷却部12と、真空冷却部12を構成するコールドトラップ22に送られる冷却媒体としてのCOを冷却して液化させる冷凍機14と、冷却されたCOをコールドトラップ22に循環させる二次回路16とで構成されている。
真空冷却部12は内部に被冷却物としての野菜Vが収納される収納空間sを有する2個の真空冷却槽20A及び20Bと、真空冷却槽20A及び20Bと管路26で接続されたコールドトラップ22と、コールドトラップ22と管路28で接続された真空ポンプ24a及び24bとで構成されている。また、コールドトラップ22に後述する二次回路16が接続されている。コールドトラップ22は内部空間を有し、該内部空間に二次回路16と連通した伝熱管22aが設けられている。
収納空間sの空気は真空冷却槽20A又は20Bから吸引排気され、コールドトラップ22に流入する。収納空間sに含まれる水分は二次回路16から送られる低温のCO液で冷却され凝縮して空気から分離される。コールドトラップ22の構成は公知である。
管路26及び28とは別に、真空冷却槽20A及び20Bと真空ポンプ24a及び24bとは管路30を介して直接接続されている。真空冷却槽20A及び20Bには、夫々大気開放弁34a及び34bが設けられている。後述する一次減圧工程では、管路30を介して収納空間sからの排気が行われる。
冷凍機14は、一次回路40に一次冷媒としてNHが循環し、一次回路40に、圧縮機42、蒸発式凝縮器44、NH受液器46、膨張弁48及び熱交換器(カスケードコンデンサ)50で構成された冷凍サイクル構成機器が設けられている。
蒸発式凝縮器44には一次回路40に連通し蛇行した伝熱管52が設けられている。伝熱管52はファン54によって形成された外気aの通路に配置され、かつ伝熱管52の表面に冷却水ポンプ56で散水管58に汲み上げられた冷却水wが噴霧される。こうして伝熱管52を流れるNHガスは冷却水wの蒸発により直接熱が奪われ凝縮される。こうして、NHガスの冷却能力を向上できる。
二次回路16は、熱交換器50とコールドトラップ22との間に接続されている。熱交換器50の下流にはCO受液器60が設けられ、CO受液器60の下流にはCO液ポンプ62が設けられている。二次回路16を循環するCOは熱交換器50でNH液と熱交換して冷却され液化する。熱交換器50で液化したCO液は、一旦CO受液器60に貯留された後、CO液ポンプ62によってコールドトラップ22又は後述する蓄熱槽66に送られる。
また、コールドトラップ22と熱交換器50間の二次回路16とCO受液器60とを接続する第1分岐路64が設けられ、第1分岐路64に蓄熱槽66が設けられている。蓄熱槽66は内部空間を有し、内部空間には二次回路16に連通した伝熱管66aが設けられている。また、内部空間には、例えばエチレングリコールなどの不凍液が充填されている。
蓄熱槽66の下流で第1分岐路64とCO液ポンプ62の下流側の二次回路16とを接続する第2分岐路68が設けられている。そして、第1分岐路64と第2分岐路68との接続部に第1切替弁70が設けられ、二次回路16と第2分岐路68との接続部に第2切替弁72が設けられている。
また、コールドトラップ22の入口側の二次回路16に温度センサ74が設けられている。管路28には開閉弁28a及び28bが設けられ、管路30には開閉弁32a及び32bが設けられている。
図2は真空冷却システム10の制御系を示している。図2において、温度センサ74の検出値は制御装置82に入力され、制御装置82は温度センサ74の検出値に基づいて、あるいは真空冷却システム10の運転条件に応じて、第1切替弁70及び第2切替弁72を切替え制御すると共に、開閉弁28a、28b、32a、32bの開閉動作を制御すると共に、冷凍機14及び真空ポンプ24a、24bを作動させる。
かかる構成において、真空冷却部12を稼働させない夜間などにおいて、冷凍機14を作動させ、蓄熱槽66に貯留された不凍液を冷却する(蓄熱運転)。蓄熱運転では、第1切替弁70をオフ(矢印c方向の流路を開)、第2切替弁72をオン(矢印b方向の流路を開)に切り替え、冷却されたCO液を蓄熱槽66に循環させる。
真空冷却部12を稼働させる場合、第1切替弁70、第2切替弁72及び他の開閉弁を作動させ、熱交換器50又は蓄熱槽66で冷却された低温のCO液をコールドトラップ22に送る。
真空冷却部12では、制御装置82により開閉弁28a及び28bを閉、開閉弁32a又は32bを開とし、真空ポンプ24bを作動させ、管路32a又は32bを介して真空冷却槽20A又は20Bの収納空間sを減圧する(一次減圧工程)。一次減圧工程では、収納空間sに収納された野菜Vに含まれる水分が蒸発を開始する圧力近くになるまで収納空間sを減圧する。一次減圧工程は、真空冷却槽20A及び20Bで同時に行ってもよいし、あるいは交互に行ってもよい。
次に、制御装置82により開閉弁32a及び32bを閉とし、開閉弁28a又は28bを開として真空ポンプ24aを作動させる。これによって、管路26及び28を介して真空冷却槽20A又は20Bの収納空間sをさらに減圧し、野菜Vに含まれる水分を蒸発させる。水分の蒸発によって野菜Vから熱が奪われ、野菜Vは冷却される(二次減圧工程)。二次減圧工程は、真空冷却槽20A及び20Bを交互に行うようにする。
温度センサ74の検出値にある閾値が設定され、温度センサ74の検出値が該閾値を上回ったとき、制御装置82はコールドトラップ22を急速冷却する必要ありと判定する。そして、コールドトラップ出口のCOを熱交換器50及び蓄熱槽66に同時に循環し、熱交換器50及び蓄熱槽66で冷却されたCO液をコールドトラップ22に送る(急速冷却運転)。この場合、第1切替弁70をオン、第2切替弁72をオフとする。
これによって、低温のCO液を大量にコールドトラップ22に送り、コールドトラップ22を急速冷却できる。
温度センサ74の検出値が閾値以下のとき、コールドトラップ22を急速冷却する必要がないので、冷凍機14を停止させ、蓄熱槽66で冷却されたCO液のみをコールドトラップ22に送る(蓄熱冷却運転)。
図1中の蒸発温度TE、凝縮温度TC等の数値(温度)は真空冷却システム10の運転条件の一例を示す。
本実施形態によれば、一次回路40及び二次回路16とも自然冷媒を用いるので、地球温暖化を防止できると共に、急速冷却が可能な真空式冷却方式を用いているので、短時間で野菜Vの冷却が可能になる。また、一次回路40を循環する一次冷媒として冷却効率が最も高いNHを用いることで、冷媒循環量を極小化できる。また、二次回路16を循環する冷却媒体としてCOを用い、COの蒸発潜熱でコールドトラップを冷却するので、顕熱冷却を行うブラインと比べて冷却能力を大幅に向上できるため、二次回路16のCOの循環量及び搬送動力を大幅に低減できる。
また、コールドトラップ前後のCOの温度差を大きくする必要がないので冷凍機14の蒸発温度を高くして運転できるため、冷凍機14のCOPを向上できると共に、フロン直膨式のように、急激な負荷変動による液バック、冷却媒体の供給量不足を防止できる。
また、特許文献1のように、ブライン循環回路に熱交換器が介在していないので、熱交換器の熱伝達損失分に相当する熱効率の低下が生じない。
また、熱交換器50が設けられた二次回路16と蓄熱槽66が設けられた第1分岐路64とはコールドトラップに対して並列に配置されているため、コールドトラップ22から出たCOを熱交換器50及び蓄熱槽66に同時に循環させてCOを冷却する急速冷却運転と、コールドトラップ22から出たCOを熱交換器50のみに送り、熱交換器50でCOを冷却する通常冷却運転と、コールドトラップ22から出たCOを蓄熱槽66に循環させ、蓄熱槽66でCOを冷却する蓄熱冷却運転と、蓄熱槽66の蓄熱を行う蓄熱運転との選択を、コールドトラップ22の冷却負荷に応じて自由に行うことができる。そのため、余分な動力を節減でき、熱効率を向上できる。
また、温度センサ74の検出値に予め閾値を設定しておき、該閾値に応じて運転方式を使い分けるので、蓄熱槽66に蓄えた蓄熱を用いた省エネ運転を行うことができる。
また、夜間など野菜を冷却しない時は、安価な深夜電力を利用して蓄熱槽66を蓄熱する蓄熱運転を行い、最大ピーク負荷時に蓄熱槽66の蓄熱を用いることで、使用電力を平準化できる。従って、冷凍機を小型できると共に、ランニングコストを削減できる。
また、蓄熱槽66に不凍液を充填するので、蓄熱される冷熱量を増加できる。
さらに、一次回路40に蒸発式凝縮器44を設けたことで、NHガスの冷却能力を向上でき、圧縮機42の吐出圧力を低減できると共に、二次回路16の冷却媒体としてCOを用いたことで、NH液の蒸発温度を高くすることができる。これによって、圧縮機42の圧縮比を大幅に低減できるため、冷凍機14のCOP(成績係数)を大幅に向上できる。
なお、本実施形態において、温度センサ74の代わりに、COの圧力を検出する圧力センサと、COの圧力と温度との相関関係から、該圧力センサの検出値をCO温度に換算する換算手段とで構成された温度検出手段を用いてもよい。
また、2個の真空冷却槽20A及び20Bの代わりに、1個の真空冷却槽を設けるようにしてもよい。
1個の真空冷却槽を設けた場合、従来の不凍液(エチレングリコール)循環冷却方式の場合、エチレングリコールの熱搬送能力は温度差を利用した顕熱利用であり、エチレングリコールの比熱は0.55kcal/k・kgなので、温度差が[−2℃→−5℃]のとき、単位搬送熱量は1.65kcal/kgになり、エチレングリコールの必要流量は、例えば、負荷が259,720kcal/hの場合、
259,720kcal/h ÷ 1.65kcal/kg=157,406l/h(2,623l/min)
となる。そのため、二次回路16、第1分岐路64及び第2分岐路68を構成する配管の径は、125A〜150Aのサイズとなり、選定される液ポンプは、2,800l/min×25mh×18.5kwが必要になる。
一方、本実施形態のように、CO循環冷却方式では、COの蒸発潜熱を利用するので、−3℃で58.2kcal/kgと極めて大きな熱搬送量となり、単位流量で不凍液循環冷却方式の約35倍の熱量を搬送できる。そのため、COの必要流量は、
2,623l/min ÷ 35 = 75.9l/min
となる。そのため、二次回路16、第1分岐路64及び第2分岐路68を構成する配管の径は40A〜50Aと小口径で済み、選定される液ポンプは、75.9l/min×20mh×1.5kw程度でよい。
このように、本実施形態によれば、従来方式と比べて大幅に搬送動力を節減でき、大幅に電力消費量を節減できる。
また、本実施形態では、一次回路40に蒸発式凝縮器44を用いているので、圧縮機42出口のNH吐出圧力を低減できる(NH凝縮温度TC+35℃)。また、二次回路16の冷却媒体としてCOを用いているので、NHの蒸発温度TEを高くすることができる(TC+35℃/TE−8℃)。そのため、従来の不凍液循環方式(TC+48℃/TE−10℃)と比べて大幅に低圧縮比になり、1.5倍の高効率運転が可能になる。
即ち、外気乾球温度DB;+35℃、相対湿度;57%、外気湿球温度WB;+27℃のとき、空冷式凝縮器を用いた場合、外気の顕熱差を利用するだけなので、冷却能力は外気乾球温度DBで決まる。そのため、外気とNHとは大きな温度差が必要となり、NHは高い温度の外気に熱を捨てることになるので、NHの凝縮温度TCは+48℃となる。
一方、蒸発式凝縮器44を用いた場合、蒸発式凝縮器44は散水する冷却水の蒸発潜熱を利用するので、その冷却能力は外気湿球温度WB(+27℃)で決まる。そのためNHはより低い温度の外気に熱を捨てることが可能になり、凝縮温度TCは+35℃となる。
また、熱交換器50では、ブライン循環冷却方式の場合、NHが不凍液から熱を取り込む際に、NHとブライン間に温度差が必要となり、両者の熱交換でブラインの温度は−2℃から−5℃となり、NHの蒸発温度TEは−10℃となる。
CO循環冷却方式では、NHはCOの蒸発潜熱を取り込むので、両者の温度差は必要なく、NHは高い温度帯のCOから熱を取り込むことができる。そのため、NH3の蒸発温度TEは−8℃となる。
従って、従来の空冷式・ブライン循環冷却方式では、TC;+48℃、TE;−10℃(温度差58℃)、冷却能力53.0kw、圧縮機の軸動力21.0bkwで、COPは2.52となる。一方、本実施形態では、TC;+35℃、TE;−8℃(温度差43℃)、冷却能力73.8kw、圧縮機の軸動力19.0bkwで、COPは3.88となる。そのため、本実施形態はブライン循環冷却能力方式に対してCOPが1.54倍となる。
本発明によれば、地球温暖化を防止し、コールドトラップの冷却能力を高め、かつさらなる熱効率の向上と冷凍機の小型化が可能な野菜の真空冷却システムを実現できる。
10 真空冷却システム
12 真空冷却部
14 冷凍機
16 二次回路
20A、20B 真空冷却槽
22 コールドトラップ
24a、24b 真空ポンプ
26、28、30 管路
28a、28b、32a、32b 開閉弁
34a、34b 大気開放弁
40 一次回路
42 圧縮機
44 蒸発式凝縮器
46 NH受液器
48 膨張弁
50 熱交換器(カスケードコンデンサ)
52 伝熱管
54 ファン
56 冷却水ポンプ
58 散水管
60 CO受液器
62 CO液ポンプ
64 一次分岐路
66 蓄熱槽
68 二次分岐路
70 第1切替弁
72 第2切替弁
74 温度センサ
82 制御装置
100 冷却槽
102 冷却ユニット
104 吸引ファン
106 ダンボール
106a 入口開口
106b 出口開口
V 葉物野菜
w 冷却水

Claims (5)

  1. 内部に収納された野菜を真空冷却作用で冷却するための真空冷却槽と、
    前記真空冷却槽内の空気を吸引排気して前記真空冷却槽内の気圧を下げるための真空ポンプと、
    前記真空冷却槽から排気された空気を冷却し、該空気中に含まれる水蒸気を凝縮させ分離するコールドトラップと、
    前記コールドトラップに送られる冷却媒体を冷却する冷凍機とを備えた野菜の真空冷却システムにおいて、
    前記冷凍機は、NHが循環する一次回路と、該一次回路に設けられた冷凍サイクル構成機器とで構成され、
    前記冷凍サイクル構成機器の一部を構成する熱交換器と前記コールドトラップとに接続され、前記冷却媒体としてCOが循環する二次回路を備え、
    前記二次回路は、前記熱交換器で冷却されて液化したCO液を貯留するCO受液器と、前記コールドトラップの出口側で前記二次回路から分岐し、前記CO受液器に接続された第1の分岐路と、該第1の分岐路に設けられた蓄熱槽と、該蓄熱槽出口の前記第1の分岐路及び前記CO受液器出口側の前記二次回路に接続された第2の分岐路とを有していることを特徴とする野菜の真空冷却システム。
  2. 前記コールドトラップ出口の前記二次回路に設けられ、COの温度を検出する温度検出手段と、
    前記蓄熱槽の出口で前記第1の分岐路及び前記第2の分岐路の接続部に設けられた第1の切替弁と、
    前記CO受液器の出口で前記二次回路と前記第2の分岐路との接続部に設けられた第2の切替弁と、
    前記温度検出手段の検出値に応じて前記第1の切替弁及び前記第2の切替弁の作動を制御する制御装置とをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の野菜の真空冷却システム。
  3. 前記蓄熱槽は、
    内部空間に前記二次回路に連通した伝熱管が配置され、かつ該内部空間に不凍液が充填され、前記伝熱管を流れるCOで前記不凍液を冷却するものであることを特徴とする請求項1に記載の野菜の真空冷却システム。
  4. 前記冷凍サイクル構成機器は、
    NHガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮されたNHガスを凝縮する蒸発式凝縮器と、該蒸発式凝縮器で凝縮されたNH液を減圧して前記熱交換器に送る膨張手段とを有していることを特徴とする請求項1に記載の野菜の真空冷却システム。
  5. 請求項2に記載された野菜の真空冷却システムを用いた野菜の真空冷却方法であって、
    前記温度検出手段の検出値が閾値を上回ったとき、前記熱交換器及び前記蓄熱槽に同時にCOを循環させ、前記熱交換器で冷却したCO及び前記蓄熱槽で冷却したCOを前記コールドトラップに送る急速冷却ステップと、
    前記温度検出手段の検出値が前記閾値以下であるとき、前記冷凍機の運転を停止させると共に、COを前記蓄熱槽に循環させ、前記蓄熱槽で冷却したCOを前記コールドトラップに送る蓄熱冷却ステップと、
    前記コールドトラップにCOを送るのを停止し、前記熱交換器で冷却したCOを前記蓄熱槽に送り前記蓄熱槽に貯留された不凍液を冷却する蓄熱ステップとを含むことを特徴とする野菜の真空冷却方法。
JP2014139633A 2014-07-07 2014-07-07 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法 Active JP6376866B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014139633A JP6376866B2 (ja) 2014-07-07 2014-07-07 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014139633A JP6376866B2 (ja) 2014-07-07 2014-07-07 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016017668A JP2016017668A (ja) 2016-02-01
JP6376866B2 true JP6376866B2 (ja) 2018-08-22

Family

ID=55233015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014139633A Active JP6376866B2 (ja) 2014-07-07 2014-07-07 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6376866B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020165938A1 (ja) * 2019-02-12 2020-08-20 三菱電機株式会社 温度決定装置、温度決定プログラム及び温度決定方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4938948Y1 (ja) * 1970-12-29 1974-10-25
JPS5939583Y2 (ja) * 1980-08-01 1984-11-05
JPH09318223A (ja) * 1996-05-31 1997-12-12 Mitsubishi Electric Corp 蓄熱装置の制御回路および制御方法
JP2834722B2 (ja) * 1997-01-20 1998-12-14 安生 裕 蓄冷槽付真空冷却装置
JP4291933B2 (ja) * 2000-02-29 2009-07-08 株式会社マツハシ冷熱 真空冷却装置及びその使用方法
JP3717050B2 (ja) * 2000-07-19 2005-11-16 東京瓦斯株式会社 複合冷暖房装置
JP4043348B2 (ja) * 2002-11-22 2008-02-06 幸信 池本 炭酸ガス2次冷媒氷蓄熱冷凍装置
JP4407582B2 (ja) * 2005-07-08 2010-02-03 Jfeエンジニアリング株式会社 蓄熱式空気調和装置、該蓄熱式空気調和装置の運転方法
EP2362168A1 (en) * 2010-01-27 2011-08-31 Revent International AB System and method for cooling bread and recovering the emitted heat

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016017668A (ja) 2016-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9719699B2 (en) Refrigeration device
JP6064259B2 (ja) 冷凍サイクル装置
US8408022B2 (en) Hybrid cascade vapor compression refrigeration system
JP2007278666A (ja) 二元冷凍装置
JP6778884B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5935232B2 (ja) 冷凍装置
JP2004324902A (ja) 冷凍冷蔵庫
KR20150126480A (ko) 제습장치
JP6376866B2 (ja) 野菜の真空冷却システム及び真空冷却方法
JP2007093043A (ja) 給湯システム
JP2016156557A (ja) 冷凍サイクル装置
JP2011027358A (ja) 暖房装置
KR102123354B1 (ko) 열저장을 이용하는 진공동결건조시스템
KR20150076685A (ko) 냉장고
JP2017138090A (ja) 冷凍サイクル装置
CN108344084B (zh) 排气装置、制冷空调系统和不凝性气体的排气方法
JP4291933B2 (ja) 真空冷却装置及びその使用方法
JP4601190B2 (ja) 冷凍又は製氷に利用する水蒸気圧縮冷凍機の冷液取出しシステム
JP2013108678A (ja) 真空乾燥装置
JP6613404B2 (ja) 冷凍システム
CN104833147A (zh) 一种防止冷阱冰堵的真空预冷保鲜设备
KR102297905B1 (ko) 멀티냉동사이클 시스템
KR20140082171A (ko) 에너지 절감을 위한 고효율 공기열원 히트펌프용 냉난방 장치
KR20210021617A (ko) 냉각 효율이 개선된 냉동장치
WO2015131184A1 (en) Freeze inhibiting regrigeration circuit and method of operation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170605

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180418

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180720

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180724

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6376866

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250