JPH07264970A - 蓄冷槽付真空冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】省力化された熱効率のよい野菜真空冷却装置を
提供する。 【構成】野菜を真空冷却する真空槽１、該真空槽１を真
空にする真空ポンプ８、野菜から蒸発する水蒸気を凝縮
するコールドトラップ２、コールドトラップを循環する
ブラインを冷却する冷却器４、該冷却器４を循環する冷
媒の圧縮機３、及び凝縮機５を主要構成要素とし、前記
ブライン冷却器４とコールドトラップ２との間に蓄冷槽
６が設けられている野菜真空冷却装置において、ブライ
ン冷却器４としてスーパーチラーを用い、蓄冷槽の下部
より導入されたブラインを連続的に製氷して流動性のあ
るリキッドアイスとして蓄冷槽の中間部に送るように構
成され、野菜の冷却とブラインの冷却とを独立して行な
うようになされたことを特徴とする野菜真空冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は野菜真空冷却装置に関
し、リキッドアイス（Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｃｅ）製氷桟を
１日中連続運転してリキッドアイスを製氷し、蓄冷槽に
蓄積し、最小容量の冷凍機にて、野菜冷却の熱負荷変動
に対応し、融解潜熱の利用、熱効率の向上、設備の簡略
化により消費電力の節減を計ることのできる野菜真空冷
却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】野菜は収穫後も生きて呼吸しているが、
その鮮度を長く保つには先ず呼吸作用を抑制することが
大切である。呼吸作用を抑制する最も効果的な方法は品
温を下げることである。この冷却に真空冷却法が用いら
れる。真空冷却装置は野菜中に含まれる自由水の蒸発潜
熱を巧みに利用して真空により野菜を冷却する装置であ
る。現在使用されている非蓄冷式真空冷却装置の１例は
図３の通りである。即ち真空槽１の中に野菜を格納密閉
して、真空ポンプ８にて排気する。真空槽内が２０mmＨ
ｇになると品温２２℃の野菜の自由水は蒸発を開始し、
真空度が増すと共に蒸発が促進され、蒸発潜熱により野
菜は冷却される。そして真空槽内が６mmＨｇに達すると
野菜品温は４℃となる。野菜より蒸発した水分は約２０
０万倍と膨大な容積となるので真空ポンプで排気するの
に技術的困難を伴う。その為コールドトラップ２をも設
け、該コールドトラップ２を約−５℃に冷却し、真空槽
１から排気されて通過する空気中の水蒸気を水に変えて
排水し、空気のみを真空ポンプ８にて排気する。この目
的にプライン冷却機４及びコールドトラップ２が使用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】野菜の生産は産地によ
り異るが、例えば長野県を例にとると収穫は５月から１
０月までで、１１月から４月までは野菜の生産がないの
が実情である。しかもその生産は６月上旬より７月下旬
までにピークがあり、他の月は比較的少く、ピーク時の
半分以下である。冷凍機の容量を選ぶにはピーク時の生
産量を考慮して計算するので他の月は冷凍機の冷却能力
は過剰となる。その上５〜１０月以外の間は冷凍機の運
転は休止する。もし蓄冷槽を設けてピーク時の熱負荷を
補えば冷凍機の容量を小形化することが可能である。つ
ぎに野菜真空冷却装置の１冷却サイクルは４０分であ
り、即ち冷却に２５分、搬出搬入に１０分、その他５分
を必要とする。この短時間に熱負荷がかかるので容量の
大きなブライン冷却機を必要とする。使用電気機器容量
が大きくなれば電気料金、特に基本料金が高価になり、
不経済である。したがって、本発明は設備の小型化及び
熱効率の向上が計られ、省エネルギー化された野菜真空
冷却装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は省エネルギー
の観点より冷凍機の夜間電力運転、容量の小型化、蓄冷
槽の設置等により上記の目的が達成されることを見出
し、先に蓄冷槽付真空冷却装置を提案した（特許第１７
６３９１０号、特開平５−１３７４９９号）。上記特開
平５−１３７４９９号は第４図に示す通りのものであ
る。この装置は野菜を真空冷却する真空槽１を真空にす
る真空ポンプ８、野菜から蒸発する水蒸気を凝縮するコ
ールドトラップ２、コールドトラップを循環するブライ
ンを冷却するブライン冷却器４、ブライン冷却器を循環
する冷媒の圧縮機３及び凝縮器５を主要構成とし、前記
ブライン冷却器４とコールドトラップ２間に蓄冷槽６が
設けられている野菜真空冷却装置において、野菜真空冷
却停止時に冷却器より蓄冷槽にシャーペットブラインを
導入して細氷が順次蓄積するようにし、野菜冷却時にこ
の蓄積されたシャーペットブラインを利用する装置であ
る。さて、野菜真空冷却の１工程は前記の通り約４０分
であり、１日の作業時間は５時間が普通である。そこで
上記の装置においては、真空冷却運転しない時、特に夜
間（電気料金の安い時間）に製氷装置を運転して、専ら
氷混りのシャーベットブラインを製造し、蓄冷槽に専ら
送り込み、細氷を浮上させて順次蓄冷する。そして、真
空冷却運転時には蓄冷槽のシャーベットラインをブライ
ンポンプ１１及びブライン３方弁１４ａによりコールド
トラップ２に導入冷却し、温度上昇したブライン水溶液
を再び蓄冷槽６に戻し、細氷と接触させて熱交換し循環
して省エネルギー化を計っているものである。

【０００５】本発明者はさらに研究を進めた結果、野菜
の真空冷却装置において、冷凍装置と野菜の冷却装置と
を蓄冷槽を介して独立して運転し、蓄冷槽内のブライン
の温度を常に約−５℃に保持することにより、設備の簡
略化と省エネルギー化を達成することができることを見
出し、本発明に到達したものである。即ち、本発明は、
野菜を真空冷却する真空槽１、該真空槽１を真空にする
真空ポンプ８，野菜から蒸発する水蒸気を凝縮するコー
ルドトラップ２、コールドトラップを循環するブライン
を冷却する冷却器４、該冷却器４を循環する冷媒の圧縮
機３、及び凝縮機５を主要構成要素とし、前記ブライン
冷却器４とコールドトラップ２との間に蓄冷槽６が設け
られている野菜真空冷却装置において、ブライン冷却器
４としてスーパーチラーを用い、蓄冷槽の下部より導入
されたブラインを連続的に製氷して流動性のあるリキッ
ドアイスとして蓄冷槽の中間部に送るように構成され、
蓄冷槽中ではリキッドアイスを比重差によりブライン中
に順次浮上させて貯氷・蓄冷する一方、蓄冷槽下部の約
−５℃に冷却されたブラインをブラインポンプ１４によ
りコールドトラップ２に送り、野菜水蒸気と熱交換して
水蒸気を凝縮し、温められたブラインを蓄冷槽に返すよ
うに構成され、野菜の冷却とブラインの冷却とを独立し
て行なうようになされたことを特徴とする野菜真空冷却
装置に関する。

【０００６】本発明ではブライン冷却器に特定の構成の
スーパーチラーを使用して、リキッドアイス（シャーペ
ットブライン）を生成している。元来氷は不純物を含ま
ない水のみが凍結して生成する性質をもっている。該ス
ーパーチラーはこの特性を利用し、その外周部より内部
のブライン水溶液を冷却して過冷却状態とし、流動性の
あるリキッドアイスを得、之を連続的に金属板にて掬く
い取ることのできる構成を採っており、連続的製氷を可
能とするものである。この過冷却水溶液は過冷却の温度
条件のまま、できるだけ長く維持すると氷が生成され、
凝固熱を放出し、水溶液の温度が上昇し、バランスす
る、すなわち結晶した球状の氷が析出し、氷の周囲を不
凍物質が取り巻き、氷の流動性を維持する。スーパーチ
ラー内で製氷された、流動性のあるリキッドアイスは蓄
冷槽に送られ、蓄冷槽中では氷とブライン水溶液との比
重差によって上下に分離され、氷は上部に蓄積され、下
部にブライン水溶液が貯留され、該ブライン水溶液はポ
ンプによって繰り返しスーパーチラーに送られ製氷され
る。そして、野菜の冷却には、蓄冷槽の下部より−５℃
に冷却されたブライン水溶液はブラインポンプ１４によ
り、コールドトラップに送られ、コールドトラップ中で
野菜から発生する温められた水蒸気を冷却して氷に換え
除湿し、その際の熱交換により温められて蓄冷槽にその
上部より返される。なお、水蒸気から凝縮された水はコ
ールドトラップの下部より排水される。本発明の野菜真
空冷却装置において、スーパーチラーでの製氷及び蓄冷
槽の冷却は野菜の冷却時は勿論、野菜の冷却をしないと
きも、行なわれ、冷凍装置は終日運転でき、そのため、
冷凍設備は小型化でき、又夜間の電力を使用できるので
経済的である。

【０００７】本発明の真空冷却装置の一例を図１に示
す。第１図において、１が真空槽、２がコールドトラッ
プ、３が圧縮機、４がブライン冷却器（スーパーチラ
ー）、５が凝縮器、６が蓄冷槽、７が冷却塔、８が真空
ポンプ、９がブライン配管、１０が冷媒配管、１１がブ
ライン循環ポンプ、１２が冷却水ポンプ、１３が冷却水
配管、１４がブラインポンプ、１５が膨張弁、１６がジ
ャケット、１７が冷却シリンダー、１８がダッシャーブ
レード、Ｗがドレーン排水である。本発明において、ブ
ライン冷却器４は図２に示す通りであり、２重の円筒で
ある、冷却シリンダー１７と外周部のジャケット１６の
間を−１０℃にて蒸発させながら冷媒Ｒ−２２を流し、
ブライン１９を冷却する。ブラインは急速に冷却される
が、凍結寸前の過冷却の状態で回転するダッシャーブレ
ード１８にて、すくい取られ、冷却器内部にて微細な氷
を生成する。本発明の野菜直空冷却装置が運転される
時、蓄冷槽６下部より約−５℃に冷却されたブライン水
溶液がブラインポンプ１４によりコールドトラップ２に
送られ、野菜より蒸発した８〜１０℃の水蒸気を冷却し
て水に換え除湿する。この時約−５℃にて流入したブラ
インは野菜蒸気と熱交換して３〜８℃に温度上昇し、蓄
冷槽６上部より流入散布される。該流入ブラインは蓄冷
槽６中のリキッドアイスと接触し冷却される。蓄冷槽６
中のブラインはその下部より冷却器スーパーチラー４に
送られ製氷され、蓄冷槽６に送られ貯氷され、蓄冷槽６
にて約−５℃に冷却される。又、真空ポンプ停止時、即
ち野菜の冷却を停止するときは、ブライン冷却器スーパ
ーチラー４にてブラインを蓄冷槽６の下部より吸入し、
冷却してリキッドアイスを製造し、該蓄冷槽６に流し、
循環して専ら氷とブラインの混合液を生成し、氷を浮上
させ順次積み重ねて貯氷し、蓄冷する。スーパーチラー
４内にて晶結した氷は蓄冷槽上部に浮上し貯氷される。

【０００８】さて蓄冷槽のリキッドアイスは浮力で上部
に浮ぶ。その結晶間には無数の隙間があり、多孔質で巨
大な熱交換面積を有しているので加熱されて戻って来た
ブラインは素早く冷却される。結晶氷はブライン中の純
粋な水分のみが凍結するので、水分量変化によるブライ
ン濃度を検出することで製氷率が求められる。これによ
り蓄冷槽内の蓄氷量の制御が可能となり、野菜収穫量に
応じて、蓄氷量を制御しムダのない製氷運転が可能とな
る。本発明で使用し得るブラインは氷点−５℃前後のも
のが望しい。例えば濃度４０％のナイブライン（日曹丸
善製）の凝固点は−１２℃、比重は１．０５５ｋｇ／ｌ
であり、またエチレングリコール２０％の水溶液も同様
の仕様を有する。この蓄冷方式により冷凍機容量は従来
の２５％（従来の運転時間５Ｈ／本発明の運転時間２４
Ｈ）でよいことになり、設備費も節約され、基本電気料
金、使用料金も節約される。

【０００９】

【作用】本発明のスーパーチラーを用いるリキッドアイ
スシステムは製氷装置と蓄冷槽の作用とが一体となって
居り逆に製氷装置と熱負荷装置とは夫々別個のブライン
ポンプ（１１と１４）を有しているので野菜の冷却とブ
ラインの冷却とを完全に分離して運転することができ
る。したがって製氷システムは１日２４時間稼動してリ
キッドアイスを生成することも可能であり、予測される
熱負荷に応じて貯氷量（装置の容量）を制御することも
できる。熱負荷側も真空冷却運転時にブラインポンプ１
４を運転するだけで直ちに冷却可能となる。そして、蓄
冷槽を介して、製氷装置と熱負荷装置とを別個に運転が
できるため蓄冷槽の蓄冷と共に製氷装置を終日運転でき
るため、冷凍機容量を小さくすることができるという作
用効果を有する。一方スーパーチラー内で析出した氷の
結晶は蓄冷槽へ連続的に送り出すため、製氷部の熱伝導
特性が劣化することなく高い製氷効率が得られる。また
蓄冷槽に蓄積した氷は微細な氷であるため、コールドト
ラップからの戻りのブラインとの接触面積が大きく熱交
換数率が高い等の作用効果を有する。

【００１０】

【実施例】以下実施例について具体的に説明する。 （１）冷媒（フレオンＲ−２２）は圧縮機３→凝縮器５
→膨張弁１５→ブライン冷却器スーパーチラー４→圧縮
機３と流れ、スーパーチラーにてブラインを冷却し、氷
の微細粒子リキッドアイスを製造する。リキッドアイス
は過冷却の状態にてスーパーチラーの冷却外壁より、す
くいとられ連続製氷される。スーパーチラー内で製氷さ
れた、流動性のあるリキッドアイスが蓄冷槽６に送ら
れ、氷とブラインの比重差により上下に分離され、氷は
上部に蓄積し、下部のブラインはポンプ１１により再度
スーパーチラーに送られ連続して製氷される。 （２）野菜の冷却時に、蓄冷槽の下部より約−５℃のブ
ラインがブラインポンプ１４によりコールドトラップ２
に送られ、野菜から蒸発する水分を凝縮し、熱交換され
３〜８℃になったブラインは蓄冷槽に送られる。野菜真空冷却装置の仕様 本発明の蓄冷槽を具備する真空冷却装置を用いて野菜を
予冷する場合の仕様の一例を表１に示す。従来方式の非
蓄冷方式では１２０ＫＷ駆動の冷凍機を、又本発明の蓄
冷方式では３０ＫＷ駆動の冷凍機を使用した。合計使用
電力量は夫々１７７．３ＫＷ（１００）、８２．５ＫＷ
（４６．５）であった。

【００１１】

【表１】

【００１２】本発明装置と特開平５−１３７４９９装置
の特徴を表２に示す。

【００１３】

【表２】

【００１４】表２の通り本発明は小容量冷凍機の連続運
転が可能なので、特開平５−１３７４９９号より電気量
は小さくてすみ、経済的である。

【００１５】

【発明の効果】本発明は次のような効果、即ち（１）真
空冷却用コールドトラップにリキッドアイスからなるブ
ラインを使用し、蓄冷槽を附属させ、野菜冷却装置と冷
凍機（製氷装置）を別個に運転できる構成としているの
で冷凍機を昼夜間運転し、スーパーチラーにて連続的に
リキッドアイスを生産し蓄冷槽のブラインを蓄冷するこ
とができ、冷凍機容量が小形化できる。又使用電力量
で、従来方式の約４７％でよく、又特開平５−１３７４
９９号発明の９３％でよいことになる、（２）スーパー
チラーの製氷側とコールドトラップの消費側とは蓄冷槽
で連っているが、夫々別個のブラインポンプで独立して
運転できるので、例えば野菜収穫の少いときは蓄冷され
た氷のみにより冷却運転できる、（３）蓄冷槽の冷却を
微細な氷塊であって相互に融着することもないリキッド
アイスで行なう方式を採っており、その表面積が大きい
ので加熱された戻りブラインとの熱交換が容易にでき
る、等の効果を有し設備が小型化、簡易化され、夜間の
電力をも有効に利用でき、省力化の進んだ装置であると
云うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄冷槽付真空冷却装置の概略図であ
る。

【図２】ブライン冷却器のスーパーチラーの内部構造を
示す図である。

【図３】従来の真空冷却装置の概略図である。

【図４】特開平５−１３７４９９号の蓄冷槽付真空冷却
装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 真空槽 ２ コールドトラップ ３ 圧縮機 ４ スーパーチラー ５ 凝縮器 ６ 蓄冷槽 ７ 冷却塔 ８ 真空ポンプ ９ ブライン配管 １０ 冷煤配管 １１ ブラインポンプ １２ 冷却水ポンプ １３ 冷却水配管 １４ ブラインポンプ １５ 膨張弁 １６ ジャケット １７ 冷却シリンダ １８ 掬い金属板 １９ ブライン Ｗ ドレン排水

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 野菜を真空冷却する真空槽１、該真空槽
   １を真空にする真空ポンプ８，野菜から蒸発する水蒸気
   を凝縮するコールドトラップ２、コールドトラップを循
   環するブラインを冷却する冷却器４、該冷却器４を循環
   する冷媒の圧縮機３、及び凝縮機５を主要構成要素と
   し、前記ブライン冷却器４とコールドトラップ２との間
   に蓄冷槽６が設けられている野菜真空冷却装置におい
   て、ブライン冷却器４としてスーパーチラーを用い、蓄
   冷槽の下部より導入されたブラインを連続的に製氷して
   流動性のあるリキッドアイスとして蓄冷槽の中間部に送
   るように構成され、蓄冷槽中ではリキッドアイスを比重
   差によりブライン中に順次浮上させて貯氷・蓄冷する一
   方、蓄冷槽下部の約−５℃に冷却されたブラインをブラ
   インポンプ１４によりコールドトラップ２に送り、野菜
   水蒸気と熱交換して水蒸気を凝縮し、温められたブライ
   ンを蓄冷槽に返すように構成され、野菜の冷却とブライ
   ンの冷却とを独立して行なうようになされたことを特徴
   とする野菜真空冷却装置。