JPH06189727A - 真空冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 瞬時に被冷却材料の冷却を可能にすると共
に、被冷却材料冷却時に該材料から発せられる蒸気の処
理性を向上することを目的とする。 【構成】 真空冷却チャンバー１０内に吸引された高温
の被冷却材料を、被冷却材料導入管１１の先端ノズル部
１１ａからチャンバー１０内にフラッシュさせて、被冷
却材料を冷却するようにし、被冷却材料冷却時に該材料
から発せられる蒸気を、冷媒と熱媒との熱交換を選択的
に行う熱交換器２１あるいは熱交換器２２に導入して、
各熱交換器２１，２２に内蔵された物質に捕捉させ、か
つこの蒸気を熱交換器２１あるいは熱交換器２２から放
出した後、コンデンサ２８に導入して凝縮させるように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラッシュ真空冷却を
行う真空冷却装置に関し、特に、液状、スラリー状、ペ
ースト状等の被冷却材料の冷却時に該材料から発せられ
る蒸気の処理能力を向上した真空冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製菓材料であるクリームは、固形分が比
較的高く、ゲル状食品であるため、熱伝導率が悪く、そ
のため加熱・冷却をし難い性質を有すると共に、腐敗し
易い食品である。このため、従来、真空冷却を行う真空
冷却装置を使用してクリームを冷却するようにした技術
が知られている（特公平３−３１４１３号公報参照）。
このものでは、高温のクリームを真空冷却器内に導入
し、クリームから水分を蒸発させ、気化熱を奪うことに
よって、内容物を全く撹拌せずに急速に冷却して、均質
で食感の良好なクリームに仕上げるようにしている。

【０００３】また、一般に真空冷却装置として、図４に
示すようなものが知られている。このものは、被冷却材
料を収容する２基の真空冷却槽１，２と、該２基の真空
冷却槽１，２と選択的に連通され、被冷却材料冷却時に
該材料から発せられる蒸気及び空気等のガスが導入さ
れ、導入された蒸気及びガスのうち蒸気を冷媒と熱交換
して凝縮するコールドトラップ３と、該コールドトラッ
プ３に前記冷媒を循環供給するブラインチラー４と、前
記真空冷却槽１，２及びコールドトラップ３の内部を真
空に保持するため、該コールドトラップ３に接続される
２基の真空ポンプ５，６から構成されている。

【０００４】上記の真空冷却装置の作用は次のようであ
る。まず、高温の被冷却材料を、真空冷却槽１内に収容
する。その後、真空ポンプ５，６によって真空冷却槽１
を減圧する。被冷却材料中に含まれる水分は、真空冷却
槽１内の蒸気圧力と平衡状態になろうとして、自身のも
つ熱を奪って蒸発する結果、被冷却材料は冷却される。
一方、上述した被冷却材料冷却時に該材料から発せられ
る蒸気及び空気等のガスはコールドトラップ３に吸引さ
れ、蒸気は循環供給される冷媒と熱交換されて凝縮して
液化し、該コールドトラップ３から図の受器７を介して
外部に排出される。なお、被冷却材料から発せられる空
気等のガスは不凝縮性ガスと呼ばれて上記の凝縮に悪影
響を与えるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のコールドトラップ３を使用して被冷却材料冷却時に
該材料から蒸発した蒸気を処理する真空冷却装置にあっ
ては、コールドトラップ３内に配設される伝熱管の表面
積が、装置の構成上おのずと一定の制約を受ける。ま
た、コールドトラップ３の伝熱管表面は相当低温である
のが通常である（例えば、５℃）。その一方、真空冷却
槽１，２内で冷却される被冷却材料からは、上述したよ
うに、蒸気のほか、不凝縮ガスである空気等も発生す
る。伝熱管の表面積が制限され、かつ低温であること
は、伝熱管を覆う不凝縮ガスの厚みが比較的厚くなり、
熱伝達の点で問題がある。熱伝達を向上させるために
は、凝縮温度をより低温とする、あるいは伝熱管の表面
積を大きくする必要がある。凝縮温度をより低温とした
場合、コールドトラップ３において着霜し易く、熱交換
部の熱交換性が悪化し、凝縮能力が低下すると共に、冷
却した冷媒を供給するための冷却設備の負荷が大きくな
り、省エネルギ的にも適さない。また、伝熱管の表面積
を大きくすることについては、装置の構成上限界がある
ので、真空ポンプの容量を大きくするよりほかない。

【０００６】さらに、凝縮温度を低く保とうとすると、
蒸気圧力を低く（例えば、６．５ｍｍＨｇ）しなければ
ならないが、そこに不凝縮ガスが分圧として１ｍｍＨｇ
混入したとすると、蒸気圧力全圧に対する不凝縮ガスの
割合が凝縮温度が高い場合と比べて大きくなる。この結
果、不凝縮ガスが蓄積しやすく凝縮能力に及ぼす影響が
大であり、真空ポンプで吸引して排出するにあたって余
計な排出能力が必要となる。したがって、エネルギの浪
費が大きい。

【０００７】また、図４の従来装置にあっては、連続的
に冷却を行うために、真空冷却槽１，２を２基備える必
要があり、装置の設備が大型化し、しかも本質的にはバ
ッチ操作の連続で、実質的には連続作動を行える装置で
はない。

【０００８】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、フラッシュ真空冷却方式を採用することにより瞬時
に被冷却材料の冷却を可能とし、被冷却材料冷却時に該
材料から発せられる蒸気の処理性を向上して、かつ連続
的冷却操作も行うことができ、しかも、省エネルギに資
することができる設備的に有利な真空冷却装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の真空冷却装置
は、フラッシュ真空冷却を行う真空冷却チャンバーと、
前記真空冷却チャンバー内部に連通される被冷却材料導
入管と、前記真空冷却チャンバー底部に連通され、該底
部から冷却された被冷却材料を排出する排出手段と、前
記真空冷却チャンバー内において前記被冷却材料冷却時
に該材料から発せられる蒸気及びガスが導入され、導入
された蒸気及びガスのうち蒸気を捕捉かつ放出可能な物
質が充填されると共に、該物質における捕捉時と放出時
に対応して、該物質を冷媒または熱媒と熱交換して冷却
または加熱する熱交換器と、前記熱交換器における物質
加熱により放出された蒸気が導入され、導入された蒸気
を冷媒と熱交換して凝縮するコンデンサと、前記真空冷
却チャンバー、熱交換器及びコンデンサの内部を真空に
保持する真空発生手段と、を含んで構成されたことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】高温の被冷却材料は、被冷却材料導入管を通じ
て真空発生手段を作動することにより予め真空に保持さ
れている真空冷却チャンバー内に、その圧力差によって
吸引される。真空冷却チャンバー内に吸引された高温の
被冷却材料は、該被冷却材料導入管からチャンバー内に
フラッシュされる。被冷却材料中に含まれる水分は、真
空冷却チャンバー内の蒸気圧力と平衡状態になろうとし
て、瞬時に自身のもつ熱を奪って蒸発する結果、被冷却
材料は冷却される。このようにして冷却された被冷却材
料は、チャンバー内底部に溜まり、排出手段により排出
される。排出される被冷却材料は、水分が蒸発して、所
定温度に冷却された製品となる。

【００１１】一方、熱交換器及びコンデンサの内部は、
真空発生手段によって所定の真空度に保持されている
が、熱交換器内部には蒸気を捕捉かつ放出可能な物質が
充填されているため、この物質の蒸気圧低下作用によ
り、熱交換器内部の実質的な蒸気圧力は、この物質が充
填されてないと仮定した場合に真空発生手段によって保
持される熱交換器内部の蒸気圧力よりも低くなってい
る。

【００１２】この場合、熱交換器に充填された物質を冷
媒と熱交換して冷却していくと、熱交換器内の実質的蒸
気圧力はさらに低下し、真空冷却チャンバー内の蒸気圧
力より低くなると、真空冷却チャンバーと熱交換器との
間に介装した開閉弁が開放作動し、蒸気は熱交換器に導
入され、該本体内に充填された物質に捕捉される。

【００１３】物質への蒸気の捕捉が飽和したならば、今
度は物質を熱媒と熱交換して加熱する。これにより、熱
交換器内の実質的蒸気圧力は上昇し、コンデンサ内の蒸
気圧力よりも高くなると、熱交換器とコンデンサとの間
に介装した開閉弁が開放作動し、物質に捕捉された蒸気
が放出されコンデンサ本体内に吸引される。また、熱交
換器内においては、物質に捕捉された蒸気の放出によ
り、あわせて該物質が再生される。コンデンサ本体内に
吸引された蒸気は、冷媒との熱交換により冷却されて凝
縮され、液体となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１において、フラッシュ真空冷却を行う真空冷
却チャンバー１０が設けられている。このチャンバー１
０は、縦長の筒状中空体から形成され、その下部はロー
ト状に形成されている。かかるチャンバー１０内部に、
後述する被冷却材料を導入する被冷却材料導入管１１が
設けられている。この導入管１１の基端部は被冷却材料
（原料）が溜められた原料タンク１２底部に連通接続さ
れ、先端部は前記チャンバー１０周壁を貫通して該チャ
ンバー１０内部に導かれ、その先端ノズル部１１ａが下
方に向けて開口される。

【００１５】前記導入管１１には、該導入管１１を開閉
すると共に、被冷却材料導入量を調整する調整手段とし
ての流量調整弁１３が介装されている。前記チャンバー
１０の底部には、開閉弁１４を介して製品排出管１５が
連通接続され、該排出管１５には製品排出用ポンプ１６
が介装される。これら製品排出管１５、開閉弁１４及び
製品排出用ポンプ１６により、チャンバー１０底部から
冷却された被冷却材料を排出する本発明の排出手段が構
成される。

【００１６】前記真空冷却チャンバー１０内部を真空に
保持する真空発生手段としては、真空ポンプ１７が設け
られる。この真空ポンプ１７は、チャンバー１０上部に
連通接続された後述する導入管１８に真空導入管１９を
介して連通接続される。この導入管１９には開閉弁２０
が介装される。なお、真空発生手段としては、真空ポン
プに限定されず、エジェクタ等を用いてもよい。

【００１７】前記真空冷却チャンバー１０内において前
記被冷却材料冷却時に該材料から発せられる蒸気及び空
気等のガスが導入され、導入された蒸気及び空気等のガ
スのうち蒸気を捕捉かつ放出可能な物質が充填されると
共に、該物質における捕捉時と放出時に対応して、該物
質を選択的に冷媒または熱媒と熱交換して選択的に冷却
または加熱する熱交換器２１，２２が設けられている。

【００１８】本実施例において、上記熱交換器２１，２
２は第１及び第２と２基並列に設けられており、各熱交
換器２１，２２の具体的構成は次の通りである。熱交換
器２１，２２の本体２１ａ，２２ａには、蒸気及び空気
等のガスの導入口２１ｂ，２２ｂが形成される。一方、
チャンバー１０上部には蒸気及びガスの導入管１８の一
端部が連通接続され、該導入管１８は２つに分岐されて
それぞれ分岐管１８ａ，１８ｂとなる。この２つの分岐
管１８ａ，１８ｂは、それぞれ上記熱交換器本体２１
ａ，２２ａの蒸気及びガスの導入口２１ｂ，２２ｂに連
通接続される。この導入管１８の分岐部の上流側には開
閉弁２３が介装されている。また、分岐管１８ａ，１８
ｂにはそれぞれ開閉弁２４，２５が介装されている。

【００１９】熱交換器本体２１ａ，２２ａ内部には、導
入された蒸気を捕捉かつ放出可能な物質が充填されてい
る。この物質としては、水和物，吸着剤，吸収液が挙げ
られる。例えば、前記吸着剤としては、シリカゲル，ゼ
オライト，活性アルミナ，活性炭等がある。また、前記
吸収液としては、臭化リチウム溶液，塩化カルシウム溶
液等がある。なお、本実施例に係る図１に示した装置
は、このうち吸着剤を用いた場合の構成であり、吸収液
を用いた場合の装置の構成については後述する。

【００２０】前記熱交換器本体２１ａ，２２ａ内部に
は、冷媒としての冷却水と熱媒としての温水が選択的に
循環供給される熱交換部２６，２７がそれぞれ設けられ
ている。第１及び第２の熱交換器２１，２２それぞれの
熱交換部２６，２７に冷却水と温水とを選択的に循環す
る冷却水循環回路と温水循環回路については後述する。
前記第１及び第２の熱交換器２１，２２における物質の
加熱により放出された蒸気が導入され、導入された蒸気
を冷媒と熱交換して凝縮するコンデンサ２８が設けられ
ている。

【００２１】かかるコンデンサ２８の具体的構成は次の
通りである。コンデンサ２８の本体２８ａには、導入口
２８ｂ，２８ｃが２つ形成される。この導入口２８ｂ，
２８ｃには、上記熱交換器本体２１ａ，２２ａの導出口
２１ｃ，２１ｄがそれぞれ管２９，３０を介して連通接
続される。この管２９，３０にはそれぞれ開閉弁３１，
３２が介装されている。コンデンサ本体２８ａ内部に
は、冷媒としての冷却水が循環供給される熱交換部３３
が設けられている。この熱交換部３３に冷却水を循環す
る冷却水循環回路については後述する。

【００２２】また、コンデンサ本体２８ａ底部にはドレ
ン管３４が連通接続され、該ドレン管３４には開閉弁３
５が介装されている。前記熱交換器２１，２２とコンデ
ンサ２８内部を真空に保持する手段は、前記真空ポンプ
１７が共通に使用される。この真空ポンプ１７は、コン
デンサ本体２８ａ側部に形成された吸引口２８ｄに真空
導入管３６を介して連通接続される。この真空導入管３
６には開閉弁３７が介装される。

【００２３】ここで、前記第１及び第２の熱交換器２
１，２２それぞれの熱交換部２６，２７に冷却水と温水
とを選択的に循環する冷却水循環回路と温水循環回路、
コンデンサ２８の熱交換部３３に冷却水を循環する冷却
水循環回路の構成について説明する。

【００２４】すなわち、循環冷却水が貯留される冷却塔
３８が設けられている。この冷却塔３８の底部には、冷
却水ポンプ３９が介装された冷却水往管４０が連通接続
される。この冷却水往管４０は四方切換弁４１を介して
第１及び第２の熱交換器２１，２２の熱交換部２６，２
７の一方の流通口にそれぞれ連通接続される。 冷却塔
３８の上部には、冷却水復管４２が連通接続される。こ
の冷却水復管４２は四方切換弁４３を介して第１及び第
２の熱交換器２１，２２の熱交換部２６，２７の他方の
流通口にそれぞれ連通接続される。

【００２５】一方、循環温水が貯留される図示しない温
水源が設けられている。この温水源には、温水ポンプ４
４が介装された温水往管４５が連通接続される。この温
水往管４５は前記四方切換弁４３を介して第１及び第２
の熱交換器２１，２２の熱交換部２６，２７の他方の流
通口にそれぞれ連通接続される。温水源には、温水復管
４６が連通接続される。この温水復管４６は前記四方切
換弁４１を介して第１及び第２の熱交換器２１，２２の
熱交換部２６，２７の一方の流通口にそれぞれ連通接続
される。

【００２６】前記四方切換弁４１，４３は、それぞれ４
つのポートａ，ｂ，ｃ，ｄを備えており、それぞれポー
トａとｄを接続すると共にポートｂとｃを接続する位置
と、ポートａとｂを接続すると共にポートｃとｄを接続
する位置とに切り換えられるようになっている。

【００２７】ここで、各四方切換弁４１，４３におい
て、それぞれポートａとｄを接続すると共にポートｂと
ｃを接続する位置に切り換えると、温水源から温水ポン
プ４４によって吸引される温水は、温水往管４５を介し
て第２の熱交換器２２の熱交換部２７に圧送され、該熱
交換部２７を通過して後、温水復管４６を介して温水源
に戻り、この温水循環が繰り返し行われる。

【００２８】一方、冷却塔３８から冷却水ポンプ３９に
よって吸引される冷却水は、冷却水往管４０を介して第
１の熱交換器２１の熱交換部２６に圧送され、該熱交換
部２６を通過して後、冷却水復管４２を介して冷却塔３
８に戻り、この冷却水循環が繰り返し行われる。

【００２９】また、各四方切換弁４１，４３において、
それぞれポートａとｂを接続すると共にポートｃとｄを
接続する位置に切り換えると、温水源から温水ポンプ４
４によって吸引される温水は、温水往管４５を介して第
１の熱交換器２１の熱交換部２６に圧送され、該熱交換
部２６を通過して後、温水復管４６を介して温水源に戻
り、この温水循環が繰り返し行われる。

【００３０】一方、冷却塔３８から冷却水ポンプ３９に
よって吸引される冷却水は、冷却水往管４０を介して第
２の熱交換器２２の熱交換部２７に圧送され、該熱交換
部２７を通過した後、冷却水復管４２を介して冷却塔３
８に戻り、この冷却水循環が繰り返し行われる。

【００３１】コンデンサ２８の熱交換部３３に冷却水を
循環する冷却水循環回路は、該熱交換部３３の一方の流
通口に、前記冷却水往管４０から分岐した分岐管４７を
接続し、他方の流通口に、前記冷却水復管４２から分岐
した分岐管４８を接続することにより構成される。

【００３２】次に、かかる構成の真空冷却装置の作用に
ついて説明する。原料タンク１２に投入された高温の被
冷却材料、例えば、クリームコロッケの中身、プリンの
カスタードクリーム、ジャム等は、被冷却材料導入管１
１を通じて、真空ポンプ１７を作動することにより予め
真空に保持されている真空冷却チャンバー１０内に、そ
の圧力差によって吸引される。

【００３３】真空冷却チャンバー１０内に吸引された高
温の被冷却材料は、該被冷却材料導入管１１の先端ノズ
ル部１１ａからチャンバー１０内にフラッシュされる。
被冷却材料中に含まれる水分は、真空冷却チャンバー１
０内の蒸気圧力（例えば、水が１４℃で飽和する１２ｍ
ｍＨｇ）と平衡状態になろうとして、瞬時に自身のもつ
熱を奪って蒸発する結果、被冷却材料は冷却される。こ
のようにして冷却された被冷却材料は、チャンバー１０
内底部に溜まり、開閉弁１４を開放して、製品排出用ポ
ンプ１６を作動することにより、製品排出管１５から排
出される。排出される被冷却材料は、水分が蒸発して、
所定温度に冷却された製品となる。この場合、導入管１
１に介装された流量調整弁１３を調整することにより、
チャンバー１０内の蒸気圧力をコントロールし、被冷却
材料は所望の温度に冷却される。

【００３４】一方、上述した被冷却材料冷却時に該材料
から発せられる蒸気及び空気等のガスは、あらかじめ減
圧されている第１の熱交換器２１の本体２１ａ内に開閉
弁２３，２４を開放することにより吸引導入される。こ
の際、各四方切換弁４１，４３において、それぞれポー
トａとｄを接続すると共にポートｂとｃを接続する位置
に切り換え、冷却水ポンプ３９を駆動することにより、
冷却塔３８から吸引される冷却水は、冷却水往管４０を
介して第１の熱交換器２１の熱交換部２６に圧送され、
該熱交換部２６を通過した後、冷却水復管４２を介して
冷却塔３８に戻る冷却水循環が行われ、第１の熱交換器
２１の本体２１ａ内に充填された物質は冷却水と熱交換
されて冷却される。この場合、物質は例えば約３０°Ｃ
の温度に冷却される。

【００３５】したがって、第１の熱交換器２１の本体２
１ａ内に導入された蒸気及び空気等のガスのうち蒸気
は、該本体２１ａ内に充填された物質に捕捉される。

【００３６】ここで、図２は本実施例で使用した物質で
あるシリカゲルの飽和温度と蒸気圧力との関係を示す図
である。上述の作用は、この図から次のように説明でき
る。すなわち、前回の蒸気放出終了温度である８０℃で
含水率５％のシリカゲルを冷却していくとすると、Ａ点
からＣ点（シリカゲル温度約６０℃）までは、熱交換器
２１が真空冷却チャンバー１０及びコンデンサ２８のい
ずれとも連通していないため、温度低下に伴い、第１の
熱交換器２１の本体２１ａ内の実質的蒸気圧力は低くな
っていく。真空冷却チャンバー１０内の蒸気圧力（１２
ｍｍＨｇ）よりも低くなると（Ｃ点をわずかでも過ぎる
と）、真空冷却チャンバ−１０と第１の熱交換器２１の
本体２１ａ内との間で圧力差が生じる。この時、開閉弁
２３，２４を開放すると、この圧力差により真空冷却チ
ャンバー１０内で発生した蒸気が、シリカゲルに吸着さ
れ始める。さらにシリカゲルを冷却していくと、シリカ
ゲルは同じ圧力下では温度が低いほど含水能力が高まる
ため、３０℃まで冷却した場合には、含水率２２％に至
るまで蒸気を吸着する。シリカゲルが飽和したならば、
開閉弁２３，２４を閉じる。

【００３７】物質への蒸気の捕捉が飽和したならば、蒸
気を放出して、物質を再生するべく、今度は物質を加熱
する。この際、各四方切換弁４１，４３において、それ
ぞれポートａとｂを接続すると共にポートｃとｄを接続
する位置に切り換え、温水ポンプ４４を駆動することに
より、温水源から吸引される温水は、温水往管４５を介
して第１の熱交換器２１の熱交換部２６に圧送され、該
熱交換部２６を通過して後、温水復管４６を介して温水
源に戻る温水循環が行われ、第１の熱交換器２１の本体
２１ａ内に充填された物質は温水と熱交換されて加熱さ
れる。この場合、物質は例えば約８０°Ｃの温度に加熱
される。

【００３８】したがって、物質に捕捉された蒸気は、第
１の熱交換器２１において放出され、物質は再生され
る。

【００３９】以上のようにして、第１の熱交換器２１か
ら放出された蒸気は、ガスと共に管２９を介してコンデ
ンサ本体２８ａ内に吸引される。コンデンサ本体２８ａ
内に吸引された蒸気は、熱交換部３３を循環する冷却水
との熱交換により冷却されて凝縮され、液体となる。こ
の時の、凝縮温度は、例えば約３０°Ｃの温度である。
コンデンサ本体２８ａ内において生成された水は、ドレ
ン管３４を開閉弁３５で開放することにより外部に排出
される。

【００４０】この作用を図２に基づき説明すると、第１
の熱交換器２１を真空冷却チャンバー１０及びコンデン
サ２８と遮断した状態で加熱していくと、第１の熱交換
器２１の本体２１ａ内の蒸気圧力が吸着終了点（Ｂ点）
から、コンデンサ２８内の蒸気圧力３１．８ｍｍＨｇ
（シリカゲル温度約４６℃）に至るまでは（図２のＤ
点）、含水率２２％が保持される。さらに、加熱し、第
１の熱交換器２１の本体２１ａ内の蒸気圧力が、コンデ
ンサ２８内の蒸気圧力よりもわずかに高くなったところ
で、開閉弁３１を開放する。さらに加熱していくと、シ
リカゲルの含水能力が低下していくため、シリカゲルか
らはそれに相当する分の蒸気が放出され、この蒸気はコ
ンデンサ２８内へ吸引されていく。８０℃まで加熱した
場合には、蒸気圧力３１．８ｍｍＨｇでシリカゲルの含
水能力は含水率５％まで低下するため（図２のＡ点）、
吸着した蒸気はすべて放出される。

【００４１】なお、２つの開閉弁２４，２５と２つの切
換弁４１，４３の選択的な開閉動作と切換動作により、
第１の熱交換器２１と第２の熱交換器２２において、上
述した蒸気の捕捉と、放出（物質の再生）とが交互に行
われる。

【００４２】すなわち、第１の熱交換器２１において、
上述した蒸気の吸着を行っている際に、第２の熱交換器
２２において、上述した蒸気の放出（物質の再生）を行
い、第２の熱交換器２２において、上述した蒸気の吸着
を行っている際に、第１の熱交換器２１において、上述
した蒸気の放出（物質の再生）を行う。

【００４３】かかる構成の真空冷却装置によると、フラ
ッシュ真空冷却方式を採用することにより瞬時に被冷却
材料の冷却が可能であると共に、導入管１１に介装され
た流量調整弁１３を調整することにより、チャンバー１
０内の蒸気圧力を変化させ、被冷却材料の冷却温度を容
易にコントロールすることができる。

【００４４】特に、かかる構成の真空冷却装置による
と、次のような独特の利点がある。すなわち、本構成の
真空冷却装置では、蒸気を吸着する物質を内蔵した熱交
換器２１，２２を使用しているため、蒸気を吸着するた
めの表面積が極大化して、吸着能力（水分を除去する能
力）を大きく採ることができる。したがって、不凝縮ガ
スの厚みが薄く、凝縮能力に及ぼす影響が小であると共
に、真空ポンプ１７で吸引して排出するに当たって、余
計な排出能力が不要となる。また、凝縮温度が低いと、
コールドトラップにおいて着霜し易く、熱交換部の熱交
換性が悪化し、凝縮能力が低下するが、コンデンサ２８
では凝縮温度が高いため着霜せず、熱交換部の熱交換性
が良く、凝縮能力が損なわれることがない。したがっ
て、真空ポンプ１７の容量を縮小でき、真空ポンプ１７
を駆動するためのエネルギ消費が少なく、省エネルギに
有効でもある。

【００４５】しかも、蒸気を捕捉する物質の冷却温度、
及び凝縮温度を高く設定できるため、冷媒を供給するに
あたっても、常温で十分である。この点、コールドトラ
ップを使用した場合には、凝縮温度５℃とするために、
０℃程度まで冷却した冷媒を供給する必要がある。した
がって、本構成の装置によれば、冷却能力の高い冷却設
備も不要であり、この点においても非常に有利である。
但し、本構成の装置では、熱媒を利用する必要がある
が、工場排熱等を利用すれば、省エネルギ的に問題はな
い。

【００４６】また、上記実施例によると、熱交換器２
１，２２を第１及び第２と２つ設け、２つの開閉弁２
４，２５と２つの切換弁４１，４３の選択的な開閉動作
と切換動作により、第１の熱交換器２１と第２の熱交換
器２２において、蒸気の捕捉と、放出（物質の再生）と
を交互に行う構成としたから、装置の連続的な作動を効
果的に行うことができる。

【００４７】図３は本発明にかかる真空冷却装置の他の
実施例の構成を示す図である。本実施例の真空冷却装置
は、蒸気実施例において熱交換器内に配設した吸着剤の
代わりに吸収液を用いた構成である。

【００４８】すなわち、真空冷却チャンバー１０に連結
され、吸収液が充填されて、吸収器としての機能を果た
す第１の熱交換器５１と、該第１の熱交換器５１に移送
管５５を介して連結されていると共に、内部に加熱用蒸
気又は温水を通過させることができる熱交換部５６が配
設され、第１の熱交換器５１内において蒸気を吸収した
吸収液を加熱し、吸収した蒸気を放出する放出器として
の機能を果たす第２の熱交換器５２と、第１の熱交換器
５１から第２の熱交換器へ蒸気を吸収した吸収液を移送
する溶液ポンプ５３とを有して構成される。

【００４９】なお、該第１の熱交換器５１から第２の熱
交換器との間には、第３の熱交換器５４が介装されてい
る。第３の熱交換器５４内は、溶液ポンプ５３により吸
収液を移送する移送管５５が通過するように設けられて
いると共に、第２の熱交換器５２内で加熱された吸収液
が復帰管５７を通過して第１の熱交換器５１内へノズル
５７ａから放出されて戻される際に、その内部を通過す
るように設けられている。その他の構成は、上記した実
施例と同様である。

【００５０】本実施例の真空冷却装置は以下のように作
用する。すなわち、真空冷却チャンバー１０で発生した
蒸気及び空気等の不凝縮ガスは、開閉弁２３を開放する
ことにより、第１の熱交換器５１内にとり込まれ、内部
に充填した臭化リチウム，塩化カルシウム等の吸収液に
吸収される。なお、吸収液は、冷却塔３８と連結され冷
媒が通過する熱交換部５８により熱交換され、所定の温
度（例えば、約３０℃）に保持されている。

【００５１】蒸気を吸収した吸収液は溶液ポンプ５３に
より移送管５５を通過し、第２の熱交換器５２内へ移送
される。この際、移送管５５の一部が第３の熱交換器５
４内を通過する。この第３の熱交換器５４は前記したよ
うに第２の熱交換器５２内で加熱された吸収液がその内
部を通過するため、移送管５５内を通過している蒸気を
吸収した吸収液は予備的に加熱される。第２の熱交換器
５２内へ移送された蒸気を吸収した吸収液は、例えば、
約８０℃以上の温水が通過する熱交換部５６において熱
交換され、蒸気を放出する。

【００５２】放出された蒸気は、コンデンサ２８内へ吸
引され、熱交換部３３と熱交換されて凝縮され、液体と
なって開閉弁３５、ドレン管３４を通じて外部へ排出さ
れる。

【００５３】一方、第２の熱交換器５２内で蒸気を放出
した吸収液は、復帰管５７を通過して第３の熱交換器５
４内を通過し、先端ノズル５７ａより第１の熱交換器５
１内へ散布し、復帰せしめられる。

【００５４】本構成の装置は、吸収液を利用している点
で前記実施例と相違するが、その利点は前記実施例と全
く同様である。すなわち、コンデンサ２８内の蒸気圧力
は、コールドトラップを使用した場合と比較して高く保
持でき、また、吸収液の冷却温度、及び凝縮温度も高く
設定できる。したがって、真空ポンプ１７としては大容
量のものを用いる必要がなく、常温で連続的に冷却でき
るため、省エネルギを図ることができる。

【００５５】なお、特定の実施例を参照して本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当
該技術分野における熟練者などにより、本発明に添付さ
れた特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更
および修正が可能であるとの点に留意すべきである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
フラッシュ真空冷却方式を採用することにより瞬時に被
冷却材料の冷却が可能であると共に、被冷却材料冷却時
に該材料から発せられる蒸気の処理性を向上できるた
め、連続的な作動が可能となり、生産性に優れると共
に、設備的にも消費するエネルギ的にも有利な真空冷却
装置を提供することができる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る真空冷却装置の一実施例のシス
テム構成図である。

【図２】 蒸気を吸着する物質として同実施例で用いた
シリカゲルの飽和温度と蒸気圧力との関係を示す図であ
る。

【図３】 本発明に係る真空冷却装置の他の実施例のシ
ステム構成図である。

【図４】 従来の真空冷却装置のシステム構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ 真空冷却チャンバー １１ 被冷却材料導入管 １３ 流量調整弁 １４ 開閉弁 １５ 製品排出管 １６ 製品排出用ポンプ １７ 真空ポンプ １９ 真空導入管 ２１ 第１の熱交換器 ２２ 第２の熱交換器 ２６ 熱交換部 ２７ 熱交換部 ２８ コンデンサ ４１ 四方切換弁 ４３ 四方切換弁 ５１ 第１の熱交換器 ５２ 第２の熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮西 俊夫 大阪市西淀川区姫里１丁目15番10号 西淀 空調機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラッシュ真空冷却を行う真空冷却チャ
   ンバーと、 前記真空冷却チャンバー内部に連通される被冷却材料導
   入管と、 前記真空冷却チャンバー底部に連通され、該底部から冷
   却された被冷却材料を排出する排出手段と、 前記真空冷却チャンバー内において前記被冷却材料冷却
   時に該材料から発せられる蒸気及びガスが導入され、導
   入された蒸気及びガスのうち蒸気を捕捉かつ放出可能な
   物質が充填されると共に、該物質における捕捉時と放出
   時に対応して、該物質を冷媒または熱媒と熱交換して冷
   却または加熱する熱交換器と、 前記熱交換器における物質加熱により放出された蒸気が
   導入され、導入された蒸気を冷媒と熱交換して凝縮する
   コンデンサと、 前記真空冷却チャンバー、熱交換器及びコンデンサの内
   部を真空に保持する真空発生手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする真空冷却装置。