JP2016031181A - 真空冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そのことにより、目標冷却温度に達するまでの時間が長くなるということがあり、また被冷却物中心部では十分な冷却が行われていないまま、冷却が不十分に終わるということもあった。
真空冷却の場合、被冷却物の種類によっては温度低下に差が発生することがあり、温度ムラによって過剰な冷却や冷却不足を生じることもあった。さらには被冷却物の大きさや、容器内での位置、詰り具合の差などにより、冷却され易い箇所と冷却され難い箇所とができることがあり、その場合にも温度ムラなどが発生することになる。
冷却目標温度になった後も処理槽内の真空度を維持するようにしておくと、温度低下の遅れていた部分があっても、圧力を維持している間に目標温度まで追いつくことができ、冷却の温度ムラを抑えることができるというものである。
しかしこの場合であっても、被冷却物の表面が凍結した後で真空度の維持を行ったのでは、被冷却物からの水分の蒸発が妨げられるために冷却には長い時間がかかることになる。
減圧速度を低下させると冷却に要する時間は長くなるが、被冷却物が飛び散るような場合には、真空度の低い時間帯では減圧速度を低下させる徐冷運転を行い、突沸の発生を防止するようにしている。徐冷運転が必要な場合でも、真空度が高くなってくると減圧速度は低下して水分の蒸発量は減少していくため、ある程度まで減圧が進むと徐冷運転は終了し、その後は真空発生装置の能力を全て使用した減圧を行っている。
冷却運転時に処理槽内の減圧速度を低減する徐冷運転機能を設けている真空冷却装置において、
被冷却物温度が5℃以下であってかつ目標冷却温度より高い状態の時に、徐冷運転を行うようにしているものであることを特徴とする。
処理槽内の圧力を計測する圧力計測装置を持っており、徐冷運転時には処理槽内の圧力を所定の値に維持する真空圧調の工程を行うものであることを特徴とする。
徐冷運転で処理槽内の圧力を所定の値に維持する真空圧調の工程を行った後に、被冷却物温度のさらなる低下のために処理槽内の真空度を高める真空冷却の工程を行うものであることを特徴とする。
徐冷運転は、途中に外気取り込み弁3を設けた外気取り込み用配管4を処理槽2に接続しておき、冷却運転中に外気取り込み弁3を少し開くことで処理槽2内に外気を導入することによって行う。外気取り込み弁3を通じて外気の導入を行うと、処理槽2内では一方で処理槽内の気体を排出しながら他方で処理槽内へ外気の導入を行うものであるため、処理槽2内の減圧速度は低下することになる。
一般的には被冷却物7が液体であった場合、処理槽2内を急激に減圧すると被冷却物7に突沸が発生し、被冷却物が飛び散ることになるため、冷却時に冷却速度を緩やかにする徐冷を行う。
この場合の徐冷運転は処理槽2内の圧力が急激に低下している時期に行う。処理槽2内の圧力が高い時期には、真空発生装置1が運転することによって排出される気体量は多くなり、圧力は急激に低下するため、突沸を防止するために行う徐冷運転はこの時間帯に行うことになる。減圧速度を低下させる徐冷を行うことにより、突沸による被冷却物の飛び散りなどを防止することができる。
処理槽内の真空度が高くなってくると、真空発生装置1が排出する気体量は減少し、処理槽2内の圧力変化は緩やかになる。真空度が高くなれば被冷却物7に突沸は発生しないため、真空冷却工程の終盤では突沸防止目的の徐冷は行わない。
被冷却物7が突沸の発生を起こさないものであれば、徐冷制御を行わずに冷却する方がより早く冷却することができる。
突沸防止目的での徐冷は、処理槽内を減圧する速度を緩やかにするものであり、減圧自体は進めるのであるが、凍結防止目的の徐冷は、減圧の途中で処理槽内を所定圧力に維持する圧力制御の時間を挟むことによって行う。
凍結防止目的に行う徐冷も開始時と終了時で異なる圧力を設定しておき、終了時の目標圧力に向けて圧力調節を行っても良いが、その場合には途中での圧力制御が行い難いため設定圧力は一点で定めておく方がよい。
処理槽内圧力を目標圧力に保持する場合、外気取り込み弁3の開度調節を行う。真空発生装置1の稼働を停止すると処理槽2内の圧力は上昇するため、真空発生装置1の稼働は継続しておき、外気取り込み弁3から取り込む外気量を調節することで減圧速度を調節し、処理槽2内の圧力を目標圧力に保つようにする。
Aの時間帯は被冷却物7の温度を目標冷却温度T1(例えば5℃)に向けて冷却する真空冷却の工程である。この時間帯では、真空発生装置1の能力をそのまま使用して処理槽2内の減圧を行い、被冷却物7の温度を低下させる。続くBの時間帯は、被冷却物7の温度が目標冷却温度T1に達した後、処理槽内を目標圧力に維持する真空圧調の工程である。ここでは所定時間の間、処理槽2内の圧力を冷却目標温度T1−αでの飽和圧力である目標圧力P1(例えば872Pa)で維持する。圧力制御は、真空発生装置1の運転は継続することで処理槽内からの気体の排出は継続している一方で、外気取り込み弁3からの外気導入を行い、外気の取り込み量を調節することで処理槽内の圧力を目標圧力に維持する。
目標圧力P3で所定時間の維持が終了すると冷却は終了であり、時間帯Gでは真空発生装置1の作動を停止する。そして外気取り込み弁3を開き、外気取り込み用配管4を通して処理槽2内へ外気を導入することで被冷却物内を大気圧に戻す。処理槽2内を大気圧に戻すと、被冷却物7を取り出すことができる。
処理槽内の圧力を最終の圧力よりは少し高い圧力で維持する時間帯を設けておくことで、被冷却物内部での温度ムラが発生していても被冷却物内での温度を均等化することができ、そのことによって被冷却物の表面が過剰に冷却されることを防止することができる。
また、被冷却物表面での凍結がないことより、被冷却物からの水分の蒸発が妨げられて冷却時間が長くなるということも防止できる。
2 処理槽
3 外気取り込み弁
4 外気取り込み用配管
5 圧力計測装置
6 運転制御装置
7 被冷却物
8 凝縮水タンク
9 真空配管
10 熱交換器
11 冷水発生装置
12 温度計測装置
Claims (3)
- 被冷却物を収容する処理槽、処理槽内の被冷却物温度を計測する温度計測装置、処理槽内の気体を排出する真空発生装置を持ち、処理槽の内部を減圧することで、処理槽内に収容した被冷却物の温度が目標冷却温度になるように冷却を行う真空冷却装置であって、
冷却運転時に処理槽内の減圧速度を低減する徐冷運転機能を設けている真空冷却装置において、
被冷却物温度が5℃以下であってかつ目標冷却温度より高い状態の時に、徐冷運転を行うようにしているものであることを特徴とする真空冷却装置。 - 請求項1に記載の真空冷却装置において、
処理槽内の圧力を計測する圧力計測装置を持っており、徐冷運転時には処理槽内の圧力を所定の値に維持する真空圧調の工程を行うものであることを特徴とする真空冷却装置。 - 請求項2に記載の真空冷却装置において、
徐冷運転で処理槽内の圧力を所定の値に維持する真空圧調の工程を行った後に、被冷却物温度のさらなる低下のために処理槽内の真空度を高める真空冷却の工程を行うものであることを特徴とする真空冷却装置。
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