JP2020094794A - 真空冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減することができる真空冷却装置を提供する。【解決手段】食品Ｆが収容される処理槽２と、処理槽２内の減圧手段３と、処理槽２内の復圧手段４とを備える。減圧手段３として、処理槽２内からの排気路５に、熱交換器７と真空ポンプ９とを備える。品温センサ３４の検出温度と圧力センサ３３の検出圧力における飽和温度との温度差を監視し、この温度差が限界能力判定値を下回ると、真空ポンプ９への給水量を増加させるか、および／または、真空ポンプ９の回転数を増加させる。蒸気エゼクタ６を備える場合、蒸気エゼクタ６への給蒸量を増加させてもよい。前記温度差が限界能力判定値を下回るまでは、真空ポンプ９の給水量、蒸気エゼクタ６の給蒸量、および真空ポンプ９の回転数を抑えて、水、蒸気および電力の削減を図る。【選択図】図１

Description

本発明は、処理槽内を減圧して食品を冷却する真空冷却装置に関するものである。

従来、処理槽内を減圧する手段として、蒸気凝縮用の熱交換器と水封式の真空ポンプの他、所望によりさらに蒸気エゼクタを備えた真空冷却装置が知られている。この種の真空冷却装置では、真空ポンプへの給水量、真空ポンプの回転数（インバータ制御されるモータの駆動周波数）、および蒸気エゼクタへの給蒸量は、所定に維持されている。すなわち、所定の能力を満たす規定値として、真空ポンプへの給水量、真空ポンプの回転数、および蒸気エゼクタへの給蒸量が設定されており、常にその規定値で真空ポンプを運転したり、蒸気エゼクタを作動させたりしている。但し、下記特許文献１には、蒸気エゼクタへの給蒸量について、処理槽内の温度または圧力に基づき変更することが開示されている。

特開平９−２９６９７５号公報（特許請求の範囲、段落０００８、図２）

真空ポンプや蒸気エゼクタを作動させる際、常に前記規定値で作動させるのでは、無駄に水、蒸気または電力を消費するおそれがある。すなわち、最初から真空ポンプへの給水量をフル（前記規定値）で運転したのでは、水の消費を抑えることができない。また、蒸気エゼクタの作動時、蒸気エゼクタへの給蒸量が常にフルでは、蒸気の消費を抑えることができない。同様に、最初から真空ポンプの回転数をフルで運転したのでは、電力の消費を抑えることができない。

前記特許文献１に記載の発明のように、たとえば蒸気エゼクタへの給蒸量を変更するにしても、単に処理槽内の温度または圧力に基づき切り替えるだけでは、切替タイミングに改善の余地がある。

具体的には、食品に応じて冷却の難易（冷えにくさ・冷えやすさ）が異なるので、減圧能力を抑えた状態（真空ポンプへの給水量、蒸気エゼクタへの給蒸量、または真空ポンプの回転数を抑えた状態）で運転を開始しても、冷えにくい食品であれば、比較的早期に減圧能力を高める必要がある。また、減圧能力を抑えた状態で運転中、それ以上の減圧（ひいては食品の冷却）ができなくなれば、到達限界（到達可能な真空度の限界）として減圧能力を高める必要がある。

発明者らは、鋭意研究に努めた結果、冷却の難易や到達限界を、品温（処理槽内の食品温度）と槽内圧力換算温度（処理槽内圧力における飽和温度）との関係から把握可能とした。すなわち、真空冷却装置により食品を真空冷却する場合、処理槽内の圧力を低下させるに従って、品温は槽内圧力換算温度に追従する形で下がっていくが、冷えにくい食品では品温の追従が悪くなるので、品温と槽内圧力換算温度との温度差から、冷却の難易を知ることができる。また、処理槽内圧力（ひいては槽内圧力換算温度）をどの程度まで低下させることができるかは減圧能力に左右され、その減圧能力での到達限界に近づくと品温との差が小さくなるので、品温と槽内圧力換算温度との関係から、到達限界を知ることもできる。

本発明が解決しようとする課題は、水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減することができる真空冷却装置を提供することにある。また、品温と槽内圧力換算温度との関係から、冷却の難易や到達限界を判定し、適切なタイミングで減圧能力を制御して食品を冷却できる真空冷却装置を提供することを課題とする。

なお、品温と槽内圧力換算温度との関係から、冷却の難易や到達限界を判定して、省エネルギと冷却確保の両立を図るにしても、品温や槽内圧力のそれぞれについて、センサによる計測値が実際の値からズレを生じるおそれがある。万一ズレを生じた場合には、冷却が遅くなったり、冷却がされなくなったりするおそれがある。そこで、万一ズレが生じても、適切なタイミングで減圧能力を制御して、冷却の遅れを防止すると共に、確実な冷却を実現できると好適である。

また、水や蒸気等を削減した省エネ運転をするにしても、冷却負荷（たとえば食品の温度や量の違い）や冷却方式（たとえば蒸気エゼクタの有無の違い）によっては、省エネ運転中に真空ポンプ内の封水温度が過度に上昇したり、真空ポンプ内封水温度相当の飽和圧力と処理槽内圧力との差が小さくなって減圧速度が低下したりするおそれがある。そこで、真空ポンプの保護を図ると共に、封水温度の上昇による減圧速度の低下を抑制できれば好適である。

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、食品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する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記処理槽内に収容された食品の温度を検出する品温センサと、前記各手段を制御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、蒸気凝縮用の熱交換器と水封式の真空ポンプとを備え、限界能力判定制御として、前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差を監視し、この温度差が限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプへの給水量を増加させるか、および／または、前記真空ポンプの回転数を増加させる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、品温と槽内圧力換算温度との温度差から、現状の真空ポンプの給水量や回転数での冷却能力の過不足を監視することができる。そして、その温度差が限界能力判定値を下回ると、到達限界に達した（あるいは近づいた）として、真空ポンプへの給水量を増加させるか、および／または、真空ポンプの回転数を増加させて、処理槽内の減圧をさらに進めることができる。品温と槽内圧力換算温度との温度差が限界能力判定値を下回るまでは、真空ポンプへの給水量および／または回転数を抑えることで、水および／または電力の消費を削減することができる。

請求項２に記載の発明は、前記減圧手段として、蒸気エゼクタをさらに備え、前記温度差が限界能力判定値を下回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する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。

請求項２に記載の発明によれば、品温と槽内圧力換算温度との温度差から、現状の真空ポンプの給水量や回転数および蒸気エゼクタの給蒸量での冷却能力の過不足を監視することができる。そして、その温度差が限界能力判定値を下回ると、到達限界に達した（あるいは近づいた）として、（ａ）真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行して、処理槽内の減圧をさらに進めることができる。品温と槽内圧力換算温度との温度差が限界能力判定値を下回るまでは、真空ポンプの給水量、蒸気エゼクタの給蒸量、および真空ポンプの回転数の内、いずれか一以上を抑えることで、水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減することができる。

請求項３に記載の発明は、前記減圧手段として、蒸気エゼクタをさらに備え、前記蒸気エゼクタの作動後、食品判定制御として、食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行し、前記食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回らない場合、限界能力判定制御として、前記温度差が限界能力判定値を下回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する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。

請求項３に記載の発明によれば、品温と槽内圧力換算温度との温度差から、食品の冷却の難易を監視することができる。そして、蒸気エゼクタの作動後、食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回ると、冷えにくい食品であるとして、（ａ）真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行して、食品の冷却を迅速に進めることができる。一方、食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回らない場合、前記温度差が限界能力判定値を下回ると、到達限界に達した（あるいは近づいた）として、（ａ）真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行して、処理槽内の減圧をさらに進めることができる。いずれにしても、途中までは、真空ポンプの給水量、蒸気エゼクタの給蒸量、および真空ポンプの回転数の内、いずれか一以上を抑えることで、水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減することができる。

請求項４に記載の発明は、前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧する温度差一定制御を実行可能とされ、この温度差一定制御において、限界能力判定制御として、前記設定温度差を確保できず、温度差が限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプの回転数を増加させ、それでも限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプへの給水量を増加させることを特徴とする請求項１または請求項２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、真空冷却装置は、温度差一定制御を実行可能とされる。温度差一定制御では、品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えることで、食品からの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品の冷却を図ることができる。そして、この温度差一定制御において、前記設定温度差を確保できず、温度差が限界能力判定値を下回ると、到達限界に達した（あるいは近づいた）として、真空ポンプの回転数を増加させ、それでも限界能力判定値を下回ると、真空ポンプへの給水量を増加させる。品温と槽内圧力換算温度との温度差が限界能力判定値を下回るまでは、真空ポンプへの給水量や回転数を抑えることで、水や電力の消費を削減することができる。しかも、真空ポンプの給水量や回転数を増加させるにしても、段階的に行うことで、水や電力の消費の削減を有効に図ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記温度差一定制御では、食品判定制御として、前記品温センサの検出温度の設定時間内の温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を増加させることを特徴とする請求項４に記載の真空冷却装置である。

請求項５に記載の発明によれば、温度差一定制御では、品温の低下具合を監視しつつ、それに応じて前記設定温度差を変化させるので、食品に応じた真空冷却を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、前記各判定制御と並行して、第一バックアップ制御を実行可能とされ、この第一バックアップ制御では、前記処理槽内の圧力とその圧力に至るまでの最長到達時間との関係が予め設定されており、最長到達時間内にその圧力に到達しない場合、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記減圧手段として蒸気エゼクタを備える場合にはその蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空冷却装置である。

請求項６に記載の発明によれば、前記各判定制御と並行して、第一バックアップ制御を実行可能とされる。第一バックアップ制御では、最長到達時間内に所定圧力（その最長到達時間に対応して設定された圧力）に到達しない場合、（ａ）真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行して、処理槽内の減圧をさらに進めることができる（この内（ｂ）は蒸気エゼクタを備える場合にのみ採用可）。前記各判定制御において、品温や槽内圧力について、センサによる計測値が実際の値から万一ズレを生じても、第一バックアップ制御により、適切なタイミングで減圧能力を制御することができる。これにより、冷却の遅れを防止できると共に、確実な冷却を実現することができる。

請求項７に記載の発明は、前記各判定制御と並行して、第二バックアップ制御を実行可能とされ、この第二バックアップ制御では、前記処理槽内の圧力域とその圧力域での最低減圧速度との関係が予め設定されており、最低減圧速度を下回った場合、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記減圧手段として蒸気エゼクタを備える場合にはその蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空冷却装置である。

請求項７に記載の発明によれば、前記各判定制御と並行して、第二バックアップ制御を実行可能とされる。第二バックアップ制御では、圧力域に応じた最低減圧速度を下回った場合、（ａ）真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行して、処理槽内の減圧をさらに進めることができる（この内（ｂ）は蒸気エゼクタを備える場合にのみ採用可）。前記各判定制御において、品温や槽内圧力について、センサによる計測値が実際の値から万一ズレを生じても、第二バックアップ制御により、適切なタイミングで減圧能力を制御することができる。これにより、冷却の遅れを防止できると共に、確実な冷却を実現することができる。

さらに、請求項８に記載の発明は、第一冷却工程および第二冷却工程を順次に実行した後、前記各判定制御を実行可能とされ、前記第一冷却工程では、通水開始条件を満たすまで、前記熱交換器の通水を停止した状態で、前記真空ポンプに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、前記第二冷却工程では、前記熱交換器の通水を開始すると共に、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を冷水に切り替え、前記各冷却工程において、前記真空ポンプ内の封水温度または前記真空ポンプからの排水温度を監視し、この温度が上限値以上になると前記真空ポンプへの給水量を第一設定水量から第二設定水量に増加させ、その後、下限値以下を所定時間継続すると、前記真空ポンプへの給水量を第一設定水量に戻すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の真空冷却装置である。

請求項８に記載の発明によれば、真空ポンプ内の封水温度または真空ポンプからの排水温度に基づき、真空ポンプへの給水量を増減させることで、真空ポンプの保護を図ると共に、封水温度の上昇による減圧速度の低下を抑制することができる。また、第一冷却工程と第二冷却工程とにより熱交換器の通水の有無を切り替えると共に、真空ポンプ内の封水温度等に基づき真空ポンプへの給水量を増減させることで、熱交換器や真空ポンプに用いる水の使用量の削減を図ることができる。

本発明の真空冷却装置によれば、水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減することができる。また、品温と槽内圧力換算温度との関係から、冷却の難易や到達限界を判定し、適切なタイミングで減圧能力を制御して食品を冷却することができる。

そして、好ましい実施形態によれば、品温や槽内圧力について、センサによる計測値が実際の値から万一ズレを生じても、適切なタイミングで減圧能力を制御して、冷却の遅れを防止できると共に、確実な冷却を実現することができる。また、冷却負荷等が異なっても、真空ポンプの保護を図ると共に、封水温度の上昇による減圧速度の低下を抑制することができる。

本発明の実施例１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。 図２中の食品判定制御の一例を示すフローチャートである。 図２中の限界能力判定制御の一例を示すフローチャートである。 図１の真空冷却装置の運転方法の変形例１に用いるテーブルの一例であり、処理槽内の圧力とその圧力に至るまでの最長到達時間との関係を示している。 図１の真空冷却装置の運転方法の変形例２に用いるテーブルの一例であり、処理槽内の圧力域とその圧力域での最低減圧速度との関係を示している。 図１の真空冷却装置の運転方法の変形例３を示す図であり、真空ポンプ内の封水温度に基づき真空ポンプへの給水量を増減させる処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例２の真空冷却装置の運転方法の一例を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。 図１の封水給水路の変形例を示す図である。

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、本発明の実施例１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、食品Ｆが収容される処理槽２と、この処理槽２内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入する復圧手段４と、これら各手段３，４を制御して処理槽２内の食品Ｆを冷却する制御手段（図示省略）とを備える。

処理槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、ドア（図示省略）で開閉可能とされる。処理槽２は、典型的には略矩形の箱状に形成され、正面の開口部がドアで開閉可能とされる。ドアを開けることで、処理槽２に食品Ｆを出し入れすることができ、ドアを閉じることで、処理槽２の開口部を気密に閉じることができる。ドアは、処理槽２の正面および背面の双方に設けられてもよい。なお、図示例では、食品Ｆは、ホテルパンや番重のような食品容器に入れられて、処理槽２内に収容されている。

減圧手段３は、処理槽２内の気体（空気や蒸気）を外部へ吸引排出して、処理槽２内を減圧する手段である。本実施例では、減圧手段３は、処理槽２内からの排気路５に、蒸気エゼクタ６、蒸気凝縮用の熱交換器７、逆止弁８、および水封式の真空ポンプ９を順に備える。

蒸気エゼクタ６は、吸引口６ａが処理槽２に接続されて設けられ、入口６ｂから出口６ｃへ向けて、エゼクタ給蒸路１０（１０ａ〜１０ｄ）からの蒸気がノズルで噴出可能とされる。入口６ｂから出口６ｃへ向けて蒸気を噴出させることで、処理槽２内の気体も吸引口６ａを介して出口６ｃへ吸引排出される。

蒸気エゼクタ６への給蒸量は、変更可能とされる。本実施例では、次のように構成されている。すなわち、まず、エゼクタ給蒸路１０は、第一給蒸路１０ａと第二給蒸路１０ｂとの並列部を備える。具体的には、蒸気供給源からの上流側給蒸路１０ｃは、第一給蒸路１０ａと第二給蒸路１０ｂとに分岐した後、再び合流して下流側給蒸路１０ｄとして、蒸気エゼクタ６に接続される。そして、第一給蒸路１０ａには、減圧弁１１および第一給蒸弁１２が設けられる一方、第二給蒸路１０ｂには、第二給蒸弁１３が設けられる。各給蒸弁１２，１３は、電磁弁から構成されている。なお、減圧弁１１に代えて、オリフィスのような圧損要素を設けてもよい。

第一給蒸路１０ａにのみ減圧弁１１を設けているので、第一給蒸路１０ａを介した蒸気エゼクタ６への蒸気は、第二給蒸路１０ｂを介した蒸気エゼクタ６への蒸気よりも低圧となる。そのため、第一給蒸路１０ａを介した蒸気エゼクタ６への蒸気の供給流量は、第二給蒸路１０ｂを介した蒸気エゼクタ６への蒸気の供給流量よりも少なくなる。

第二給蒸弁１３を閉じた状態で第一給蒸弁１２を開けると、第一給蒸路１０ａを介して、比較的小流量（第一設定蒸気量）で、蒸気エゼクタ６に蒸気を供給することができる。さらに第二給蒸弁１３も開けると、第一給蒸路１０ａおよび第二給蒸路１０ｂを介して、比較的大流量（前記第一設定蒸気量よりも大きな第二設定蒸気量）で、蒸気エゼクタ６に蒸気を供給することができる。両給蒸弁１２，１３を開けると、第二給蒸路１０ｂにより減圧弁１１を介さない蒸気が蒸気エゼクタ６に供給され、上流側給蒸路１０ｃの蒸気元圧と同等の圧力の蒸気を、蒸気エゼクタ６に供給することができる。

熱交換器７は、排気路５内の流体と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７により、排気路５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。

真空ポンプ９は、本実施例では水封式であり、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。そのために、真空ポンプ９の給水口９ａには、封水給水路１４（１４ａ〜１４ｄ）を介して水が供給される。封水給水路１４から給水しつつ真空ポンプ９を作動させると、真空ポンプ９は、吸気口９ｂから気体を吸入し、排気口９ｃへ排気および排水する。真空ポンプ９は、オンオフ制御されてもよいし、出力を調整可能とされてもよい。たとえば、真空ポンプ９は、インバータを用いて、モータの駆動周波数ひいては回転数を変更可能とされる。

真空ポンプ９への給水量は、変更可能とされる。本実施例では、次のように構成されている。すなわち、まず、封水給水路１４は、第一封水路１４ａと第二封水路１４ｂとの並列部を備える。具体的には、給水源からの上流側封水路１４ｃは、第一封水路１４ａと第二封水路１４ｂとに分岐した後、再び合流して下流側封水路１４ｄとして、真空ポンプ９に接続される。そして、上流側封水路１４ｃ（または第一封水路１４ａ）には、第一封水弁１５が設けられる一方、第二封水路１４ｂには、第二封水弁１６が設けられる。また、第一封水路１４ａには、第一定流量弁１７が設けられる一方、第二封水路１４ｂには、第二定流量弁１８が設けられる。各定流量弁１７，１８は、周知のとおり、一定の流量で通水可能に構成される。各定流量弁１７，１８の設定流量は、互いに同一でも異なってもよいが、本実施例では、第一定流量弁１７は、第二定流量弁１８よりも小流量に設定されている。なお、各封水弁１５，１６は、電磁弁から構成されている。

第二封水弁１６を閉じた状態で第一封水弁１５を開けると、第一封水路１４ａを介して、比較的小流量（第一設定水量）で、真空ポンプ９に封水を供給することができる。さらに第二封水弁１６も開けると、第一封水路１４ａおよび第二封水路１４ｂを介して、比較的大流量（前記第一設定水量よりも大きな第二設定水量）で、真空ポンプ９に封水を供給することができる。つまり、両封水弁１５，１６を開けると、各定流量弁１７，１８の設定流量の合算値で、真空ポンプ９に封水が供給される。なお、第一設定水量は、第二封水弁１６を開けるまで、所期の減圧速度を維持できる最低流量に設定しておくのが好ましい。

熱交換器７および真空ポンプ９への給水系統について、さらに説明すると、本実施例では、熱交換器７および真空ポンプ９には、常温水と冷水とを切り替えて供給可能とされる。冷水とは、チラー（図示省略）により所定温度に冷却を図られた水であり、常温水とは、そのような冷却を図られない水である。

図示例の場合、常温水と冷水の切り替えは、常温水給水路１９に設けられた常温水給水弁２０と、冷水給水路２１に設けられた冷水給水弁２２で行われる。常温水給水弁２０より下流の常温水給水路１９と、冷水給水弁２２より下流の冷水給水路２１とは、合流して共通給水路２３とされている。そして、この共通給水路２３は、熱交換器７への熱交給水路２４と、真空ポンプ９への封水給水路１４（上流側封水路１４ｃ）とに分岐されている。常温水給水弁２０または冷水給水弁２２を開けることで、熱交換器７に給水され、さらに第一封水弁１５（所望によりさらに第二封水弁１６）を開けると、真空ポンプ９に給水される。

熱交換器７は、熱交給水路２４を介して水が供給され、熱交排水路２５を介して水が排出される。熱交排水路２５は、冷水タンク（チラーの給水源）への冷水戻し路２６と、外部への排水出口路２７とに分岐されており、冷水戻し路２６には冷水戻し弁２８が設けられ、排水出口路２７には排水出口弁２９が設けられている。冷水戻し弁２８および排水出口弁２９により、熱交換器７を通過後の水を、冷水タンクへ戻すか、排水出口路２７から排出するか、あるいはいずれも行わずに熱交換器７の通水を阻止するか（つまり熱交換器７の冷却水出口側を閉じるか）を切り替えることができる。

熱交換器７に冷水を供給する場合、排水出口弁２９を閉じると共に冷水戻し弁２８を開けることで、熱交換器７を通過後の冷水は冷水タンクへ戻される。冷水タンク内の貯留水は、チラーで冷却されて再び冷水給水路２１へ供給可能とされる。一方、熱交換器７に常温水を供給する場合、冷水戻し弁２８を閉じると共に排水出口弁２９を開けることで、熱交換器７を通過後の常温水は排水出口路２７から排出される。その他、冷水戻し弁２８および排水出口弁２９を閉じることで、熱交換器７の通水を停止することができる。

復圧手段４は、減圧された処理槽２内へ外気を導入して、処理槽２内を復圧する手段である。本実施例では、復圧手段４は、処理槽２内への給気路３０に、エアフィルタ３１および給気弁３２を順に備える。処理槽２内が減圧された状態で、給気弁３２を開けると、外気がエアフィルタ３１を介して処理槽２内へ導入され、処理槽２内を復圧することができる。給気弁３２は、好ましくは開度調整可能な弁から構成される。

処理槽２には、さらに、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ３３と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度（品温）を検出する品温センサ３４とが設けられる。

制御手段は、前記各センサ３３，３４の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段３，４を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、真空ポンプ９、第一給蒸弁１２、第二給蒸弁１３、第一封水弁１５、第二封水弁１６、常温水給水弁２０、冷水給水弁２２、冷水戻し弁２８、排水出口弁２９、給気弁３２の他、圧力センサ３３および品温センサ３４などは、制御器に接続されている。そして、制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽２内の食品Ｆの真空冷却を図る。

以下、本実施例の真空冷却装置１の運転方法の具体例について説明する。
図２は、本実施例１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。

運転開始前、給気弁３２は開けられた状態にある一方、その他の前記各弁は閉じられた状態にあり、真空ポンプ９は停止している。その状態で、処理槽２内に食品Ｆが収容され、処理槽２のドアは気密に閉じられる。そして、スタートボタンが押されるなど運転開始が指示されると、制御器は、給気弁３２を閉じると共に、減圧手段３により処理槽２内の減圧を開始する。

減圧の開始時、まずは、第一冷却工程として、熱交換器７の通水を停止した状態で、真空ポンプ９に常温水を供給しつつ、真空ポンプ９により処理槽２内を減圧する（ステップＳ１）。この際、第二封水弁１６を閉じた状態で、第一封水弁１５を開けて、真空ポンプ９には小流量で給水される。また、各給蒸弁１２，１３は閉じられており、蒸気エゼクタ６は作動していない。

その後、通水開始条件として、たとえば品温センサ３４の検出温度が通水開始温度（たとえば６０℃）以下になると、第二冷却工程へ移行し、熱交換器７の通水を開始する（Ｓ２，Ｓ３）。この際、熱交換器７および真空ポンプ９への給水は、冷水に切り替えられる。

その後、エゼクタ作動条件として、たとえば品温センサ３４の検出温度がエゼクタ作動温度（たとえば３０℃）以下になると、第三冷却工程へ移行し、蒸気エゼクタ６を作動させる（Ｓ４，Ｓ５）。この際、第二給蒸弁１３を閉じた状態で、第一給蒸弁１２を開けて、蒸気エゼクタ６には小流量で給蒸される。

その後（第三冷却工程中）、品温ＴＦ（処理槽２内の食品温度）と槽内圧力換算温度ＴＳ（処理槽２内圧力における飽和温度）との温度差ΔＴを監視して、所定の制御を実行する（Ｓ６）。ここでは、食品判定制御（図３のＳ６ａ）の他、所望により限界能力判定制御（図４のＳ６ｂ）を実行する。なお、制御器は、予め登録された所定の演算式（またはテーブル）に基づき、圧力センサ３３の検出圧力から飽和温度としての槽内圧力換算温度ＴＳを求めることができる。

図３は、食品判定制御Ｓ６ａの一例を示すフローチャートである。
食品判定制御Ｓ６ａでは、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴから、食品Ｆの冷却の難易を判定し、冷えにくい食品Ｆの場合には、減圧能力を高める。真空冷却装置１により食品Ｆを真空冷却する場合、処理槽２内の圧力を低下させるに従って、品温ＴＦは槽内圧力換算温度ＴＳに追従する形で下がっていくが、冷えにくい食品Ｆでは品温ＴＦの追従が悪くなり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが大きくなるので、温度差ΔＴから冷却の難易を判定することができる。そして、冷えにくい食品Ｆの場合には、減圧能力を高めることで、食品Ｆの冷却を迅速に進めることができる。本実施例では、蒸気エゼクタ６の作動で減圧能力が高まり槽内圧力が段階的に低下するときの品温変化に注目し、蒸気エゼクタ６の作動直後に、前記温度差ΔＴが所定よりも大きくなれば、冷えにくい食品Ｆと判定して、減圧能力を高める。

具体的には、図３に示すように、蒸気エゼクタ６の作動後（第一給蒸弁１２の開放後）、食品判定時間（たとえば３０秒）内に前記温度差ΔＴが食品判定値（たとえば５℃）を上回る、好ましくは設定時間（たとえば５秒）上回ると、冷えにくい食品Ｆと判定して、真空ポンプ９への給水量を増加させるか、および／または、蒸気エゼクタ６への給蒸量を増加させる（Ｓ６１，Ｓ６２）。たとえば、第二封水弁１６を開けることで、真空ポンプ９への給水量を大流量にすると共に、第二給蒸弁１３を開けることで、蒸気エゼクタ６への給蒸量を大流量にする。これにより、減圧能力を高めて、食品Ｆの冷却を迅速に進めることができる。

一方、食品判定時間内に前記温度差ΔＴが食品判定値を上回らない場合、限界能力判定制御Ｓ６ｂへ移行する（Ｓ６３）。

図４は、限界能力判定制御Ｓ６ｂの一例を示すフローチャートである。
限界能力判定制御Ｓ６ｂでは、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴから、現在の減圧能力（真空ポンプ９への給水量、蒸気エゼクタ６への給蒸量）での到達限界に達した（あるいは近づいた（以下同様））ことを判定し、到達限界に達した場合には、減圧能力を高める。真空度の到達限界に達すると、槽内圧力換算温度ＴＳをそれ以上下げることができず、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが小さくなるので、温度差ΔＴから到達限界か否かを判定することができる。そして、到達限界に達した場合には、減圧能力を高めることで、処理槽２内の減圧をさらに進めることができる。本実施例では、食品判定制御Ｓ６ａを優先して適用し、食品判定制御Ｓ６ａで冷えにくい食品Ｆを判定されなかった場合、限界能力判定制御Ｓ６ｂを実施する。

具体的には、図４に示すように、前記温度差ΔＴが限界能力判定値（たとえば３℃）を下回る、好ましくは設定時間（たとえば３秒）下回ると、到達限界に達したと判定して、真空ポンプ９への給水量を増加させるか、および／または、蒸気エゼクタ６への給蒸量を増加させる（Ｓ６４，Ｓ６５）。たとえば、第二封水弁１６を開けることで、真空ポンプ９への給水量を大流量にすると共に、第二給蒸弁１３を開けることで、蒸気エゼクタ６への給蒸量を大流量にする。これにより、減圧能力を高めて、処理槽２内の減圧をさらに進めることができる。なお、限界能力判定制御Ｓ６ｂは、処理槽２内の圧力が、判定開始圧力（たとえば３０ｈＰａ）以下になってから開始するのが好ましい。

ところで、食品判定制御Ｓ６ａにて、ステップＳ６２を実行（つまり給水量や給蒸量を増加）したならば、所定の冷却終了条件を満たすまで、その状態（つまり大流量）を維持すると共に、限界能力判定制御Ｓ６ｂを実行しない。一方、食品判定制御Ｓ６ａにて、ステップＳ６２を実行しない場合、限界能力判定制御Ｓ６ｂに移行し、ステップＳ６５を実行（つまり給水量や給蒸量を増加）しない限り、所定の冷却終了条件を満たすまで、限界能力判定制御Ｓ６ｂにより到達限界か否かを監視しつつ、処理槽２内の減圧を進めることになる。そして、到達限界に達して、ステップＳ６５を実行（つまり給水量や給蒸量を増加）したならば、以後は単に、所定の冷却終了条件を満たすまで、その状態（つまり大流量）を維持すればよい。

このようにして、第三冷却工程では、食品判定制御Ｓ６ａおよび限界能力判定制御Ｓ６ｂを実行しながら、処理槽２内の減圧を進めて、食品Ｆの冷却を図る。そして、冷却終了条件として、たとえば品温センサ３４の検出温度が冷却目標温度ＴＺ（たとえば１０℃）になると、処理槽２内の減圧を停止する（Ｓ７，Ｓ８）。具体的には、各給蒸弁１２，１３、各封水弁１５，１６および冷水給水弁２２などを閉じて、蒸気エゼクタ６および真空ポンプ９を停止すると共に、熱交換器７の通水を停止する。その後、給気弁３２を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。

本実施例の真空冷却装置１によれば、食品判定制御Ｓ６ａまたは限界能力判定制御Ｓ６ｂにより、真空ポンプ９への給水量や蒸気エゼクタ６への給蒸量を増加させるまでは、真空ポンプ９の給水量を抑えたり、蒸気エゼクタ６の給蒸量を抑えたりすることができる。これにより、水や蒸気の使用量を削減して、低コストに運転することができる。

ところで、本実施例では、減圧手段３の作動中（上記一連の制御中）、給気弁３２を閉じておくことで、処理槽２内の圧力を迅速に低下させて食品Ｆを急冷することができる（急冷制御）。但し、場合により、給気弁３２の開度ひいては処理槽２内の圧力を調整しつつ食品Ｆを徐冷してもよい（徐冷制御）。たとえば、前述したステップＳ２において、通水開始条件を満たした後、後述する温度差一定制御Ｓ１２（図８）を行ってもよい。

また、前記実施例では、食品判定制御Ｓ６ａおよび限界能力判定制御Ｓ６ｂにおいて、所定の場合に、真空ポンプ９への給水量を増加させたり、蒸気エゼクタ６への給蒸量を増加させたりしたが、これに代えてまたは加えて、真空ポンプ９の回転数を増加（第一設定周波数から第二設定周波数に増加）させてもよい。つまり、前記実施例では、基本的には真空ポンプ９のインバータ周波数を一定としたが、場合により、変更可能としてもよい。その場合、食品判定制御Ｓ６ａおよび限界能力判定制御Ｓ６ｂでは、所定の場合に、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタ６への給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加の内、いずれか一以上を実行すればよい。その際、これら（ａ）〜（ｃ）の内、いずれか二以上を所定の順序で実行して、冷却能力を段階的に高めてもよい。実行順序としては、（ｃ）→（ａ）→（ｂ）の順が望ましい。

さらに、後述するように、蒸気エゼクタ６の設置を省略する場合には、食品判定制御Ｓ６ａは行われず、限界能力判定制御Ｓ６ｂが行われる。そして、限界能力判定制御Ｓ６ｂでは、所定の場合に、真空ポンプ９の給水量と回転数との内、一方または双方を増加させればよい。

次に、本実施例１の真空冷却装置１の運転方法の変形例について説明する。各変形例も、基本的には前記実施例１と同様であるから、以下では両者の異なる点を中心に説明し、同様の箇所については説明を省略する。

≪変形例１≫
変形例１の真空冷却装置１では、前記各判定制御（食品判定制御Ｓ６ａ、限界能力判定制御Ｓ６ｂ）と並行して、第一バックアップ制御が実行可能とされる。ここでは、上記一連の冷却運転中（第一冷却工程〜第三冷却工程）、第一バックアップ制御により所望の減圧（ひいては冷却）が図られているかを監視し、万一冷却遅れや冷却不足が懸念される場合には、減圧能力（冷却能力）を上げる操作を行う。

具体的には、まず前提として、制御器には、処理槽２内の圧力とその圧力に至るまでの最長到達時間との関係が予め設定されている。たとえば、図５に示すように、処理槽２内の圧力と、その圧力に至るまでの最長到達時間（減圧開始からの最長到達時間）との関係が、制御器の情報記憶部にテーブルとして登録されている。

図示例では、処理槽２内の圧力が２５ｈＰａになるまでの最長到達時間がｔ１分であり、以下同様に、２０ｈＰａまではｔ２分、１５ｈＰａまではｔ３分、１０ｈＰａまではｔ４分、８ｈＰａまではｔ５分と登録されている。時間ｔ１〜ｔ５は、冷却運転開始（減圧開始）からの経過時間のため、減圧が進むほど（つまり処理槽２内の圧力が低くなるほど）、大きな値に設定される（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５）。処理槽２内の圧力は、圧力センサ３３で検出することができ、冷却運転開始からの経過時間は、制御器のタイマで把握することができる。制御器は、処理槽２内を減圧中、冷却運転開始からの経過時間と処理槽２内の圧力とを監視して、第一バックアップ制御を実行する。

図５のテーブルは、最大負荷（１００％負荷）を想定して設定しておくのが好ましい。つまり、想定される最高温度で定格量（許容最大量）の食品（または水）が処理槽２内に収容された場合でも本来はクリア（最長到達時間内に減圧）できる数値として設定される。

第一バックアップ制御では、最長到達時間内に所定圧力（その最長到達時間に対応して設定された圧力）に到達しない場合、言い換えれば、図５のテーブルに示した各圧力に、その圧力と対応した最長到達時間内に到達しない場合、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタ６への給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する。たとえば、（ａ）および（ｂ）を実行する。もちろん、もし真空冷却装置１が蒸気エゼクタ６を備えない場合には、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加と、（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加との内、一方または双方を実行すればよい。一旦増加させた後は、増加させたままでよい。そのため、食品判定制御Ｓ６ａ、限界能力判定制御Ｓ６ｂおよび第一バックアップ制御の内、いずれかにより（ａ）〜（ｃ）が実行された後は、残りの制御は実行する必要はない。但し、まずは給水量の増加の後、給蒸量を増加させるなど、各制御により段階的に増加させてもよい。

前記実施例では、真空ポンプ９の給水量、蒸気エゼクタ６の給蒸量、および真空ポンプ９の回転数の内、いずれか一以上を抑えることで、水、蒸気および電力の内、いずれか一以上の消費を削減した省エネ運転をすることができる。そして、本変形例では、このような省エネ運転中、第一バックアップ制御により、処理槽２内の減圧に想定以上の遅れがないかを監視して、万一遅れがある場合には、省エネ運転の全部または一部を解除して、処理槽２内の減圧を進めることができる。そのため、前記各判定制御Ｓ６ａ，Ｓ６ｂにおいて、品温や槽内圧力について、センサ３３，３４による計測値が実際の値から万一ズレを生じても（それにより所望の冷却ができない状況になっても）、第一バックアップ制御により、適切なタイミングで減圧能力を制御することができる。これにより、冷却の遅れを防止できると共に、確実な冷却を実現することができる。

なお、ここでは５段階（槽内圧力５点）で最長到達時間内かを確認したが、何段階で確認するかは適宜に変更可能である。また、各段階の圧力（つまりどの圧力で最長到達時間内であるかを確認するか）も変更可能である。そのため、たとえば、３０ｈＰａと１５ｈＰａとの二箇所でのみ、最長到達時間内での減圧か否かを確認して、そうでない場合には、前記（ａ）〜（ｃ）の内のいずれか一以上を実行するようにしてもよい。その他、最長到達時間は、冷却運転開始から起算する以外に、たとえば第三冷却工程の開始から起算してもよい。

≪変形例２≫
変形例２の真空冷却装置１では、前記各判定制御（食品判定制御Ｓ６ａ、限界能力判定制御Ｓ６ｂ）と並行して、第二バックアップ制御が実行可能とされる。ここでは、上記一連の冷却運転中（第一冷却工程〜第三冷却工程）、第二バックアップ制御により所望の減圧（ひいては冷却）が図られているかを監視し、万一冷却遅れや冷却不足が懸念される場合には、減圧能力（冷却能力）を上げる操作を行う。

具体的には、まず前提として、制御器には、処理槽２内の圧力域とその圧力域での最低減圧速度との関係が予め設定されている。たとえば、図６に示すように、処理槽２内の圧力が所定圧力（たとえば３０ｈＰａ）以下となる領域について、この領域を複数の圧力域に分け、各圧力域について最低減圧速度を割り当てている。図示例では、処理槽２内の圧力域と、その圧力域での最低減圧速度との関係が、制御器の情報記憶部にテーブルとして登録されている。

具体的には、処理槽２内の圧力が３０〜２５ｈＰａ（２５ｈＰａを超え３０ｈＰａ以下）の圧力域での最低減圧速度がＶ１（ｈＰａ／分）であり、以下同様に、２５〜２０ｈＰａ（２０ｈＰａを超え２５ｈＰａ以下）の圧力域での最低減圧速度がＶ２（ｈＰａ／分）、２０〜１５ｈＰａ（１５ｈＰａを超え２０ｈＰａ以下）の圧力域での最低減圧速度がＶ３（ｈＰａ／分）、１５ｈＰａ以下の圧力域での最低減圧速度がＶ４（ｈＰａ／分）と登録されている。減圧が進むほど（つまり処理槽２内の圧力が低くなるほど）減圧が難しくなるため、減圧速度Ｖ１〜Ｖ４は、処理槽２内の圧力域が低いほど、小さな値に設定される（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４）。処理槽２内の圧力は、圧力センサ３３で検出することができ、また、圧力センサ３３の検出圧力と経過時間との関係から、減圧速度を把握することができる。制御器は、処理槽２内を減圧中、処理槽２内の圧力が前記各圧力域にある間、減圧速度（単位時間内の圧力低下具合）を監視して、第二バックアップ制御を実行する。変形例１と同様に、変形例２でも、図６のテーブルは、最大負荷（１００％負荷）を想定して設定しておくのが好ましい。

第二バックアップ制御では、処理槽２内を減圧中、処理槽２内の圧力に応じた最低減圧速度を下回った場合、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタ６への給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する。たとえば、（ａ）および（ｂ）を実行する。もちろん、もし真空冷却装置１が蒸気エゼクタ６を備えない場合には、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加と、（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加との内、一方または双方を実行すればよい。一旦増加させた後の処理は、前記変形例１と同様である。

第二バックアップ制御でも、前述した第一バックアップ制御と同様の作用効果を奏することができる。また、ここでは３０ｈＰａ以下の領域を４つの圧力域に分けて制御したが、３０ｈＰａでなくてもよいし、圧力域の数や分け方も適宜に変更可能である。

≪変形例３≫
本変形例３の真空冷却装置１も、前記実施例と同様に、第一冷却工程および第二冷却工程を順次に実行した後、第三冷却工程を実行可能とされる。

第一冷却工程では、前記実施例と同様に、通水開始条件を満たすまで、熱交換器７の通水を停止した状態で、真空ポンプ９に常温水を供給（比較的小流量の第一設定水量で供給）しつつ、真空ポンプ９により処理槽２内を減圧する。その後、所定の通水開始条件を満たすと、第二冷却工程へ移行する。第二冷却工程では、熱交換器７の通水を実施すると共に、熱交換器７および真空ポンプ９への給水を冷水に切り替える。その後、所定のエゼクタ作動条件を満たすと、第三冷却工程へ移行して、蒸気エゼクタ６を作動（比較的小流量の第一設定蒸気量で作動）させる。第三冷却工程では、前述したとおり、食品判定制御Ｓ６ａと限界能力判定制御Ｓ６ｂとが実行可能とされ、その結果に応じて、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加、（ｂ）蒸気エゼクタ６への給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する。

本変形例３では、真空ポンプ９に温度センサ３５を設けて、真空ポンプ９内の封水温度を検出可能とする。そして、第一冷却工程および第二冷却工程において、真空ポンプ９内の封水温度を監視し、この温度が上限値以上になると真空ポンプ９への給水量を第一設定水量（小流量）から第二設定水量（大流量）に増加させ、その後、下限値以下を所定時間継続すると、真空ポンプ９への給水量を第一設定水量に戻す制御を行う。

具体的には、第二封水弁１６を閉じると共に第一封水弁１５を開けた状態で処理槽２内を減圧中、図７に示すように、温度センサ３５の検出温度が上限値（たとえば６３℃）以上になると、第二封水弁１６も開けて真空ポンプ９への給水量を増加させる（Ｓ１１，Ｓ１２）。その後、温度センサ３５の検出温度が下限値（たとえば６０℃）以下を所定時間（たとえば１０秒）継続すると、第二封水弁１６を閉じて再び真空ポンプ９への給水量を削減する（Ｓ１３，Ｓ１４）。その後も同様に、温度センサ３５の検出温度に基づき、第二封水弁１６の開閉を制御すればよい。

このような制御は、基本的には第一冷却工程で行われ、第二冷却工程への移行に伴い冷水に切り替えられると、第二封水弁１６が開いていても閉じられる。つまり、仮に第一冷却工程において第二封水弁１６が開けられても（そしてそのまま第二冷却工程へ移行しても）、第二冷却工程において真空ポンプ９への給水が冷水に切り替えられることで、真空ポンプ９内の封水温度が前記下限値よりも下がり、第二封水弁１６は閉じられることになる（Ｓ１３，Ｓ１４）。逆にいえば、そのような動作を実現するように、前記上限値および下限値が設定される。第一冷却工程において第二封水弁１６が閉じられた状態で第二冷却工程へ移行した場合にも、第二冷却工程において真空ポンプ９への給水が冷水に切り替えられることで、真空ポンプ９内の封水温度が下がり、第二封水弁１６は閉じられたままとなる。いずれにしても、第二封水弁１６は、前述したとおり、その後の食品判定制御Ｓ６ａまたは限界能力判定制御Ｓ６ｂで、必要に応じて開けられることになる。

このような制御により、熱交換器７や真空ポンプ９に用いる水の使用量の削減を図ることができる。しかも、真空ポンプ９内の封水温度に基づき、真空ポンプ９への給水量を増減させることで、真空ポンプ９の保護を図ると共に、封水温度の上昇による減圧速度の低下を抑制することができる。

なお、ここでは、真空ポンプ９に温度センサ３５を設けて、真空ポンプ９内の封水温度を監視して制御したが、真空ポンプ９からの排出路に温度センサ３５を設けて、真空ポンプ９からの排水温度を監視して、同様に制御することもできる。また、第一冷却工程および第二冷却工程における第二封水弁１６の開閉制御（真空ポンプ９内の封水温度などに基づく開閉制御）は、後述する実施例２にも同様に適用可能である。

次に、本発明の実施例２の真空冷却装置１について説明する。
本実施例２の真空冷却装置１も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、同様の箇所については説明を省略する。また、前記実施例１と対応する箇所には、同一の符号を付して説明する。本実施例２の真空冷却装置１は、構成については前記実施例１（図１）と同一であり、運転方法が異なる。

図８は、本実施例２の真空冷却装置１の運転方法の一例を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。

本実施例２の真空冷却装置１は、初期減圧制御Ｓ１１、温度差一定制御Ｓ１２、および最終減圧制御Ｓ１３を順次に実行する。そして、詳細は後述するが、温度差一定制御Ｓ１２において、図示しないが、食品判定制御と限界能力判定制御とが並行して実施される。

初期減圧制御Ｓ１１では、給気弁３２を閉じた状態で、減圧手段３により処理槽２内を減圧する。所定の移行条件として、たとえば品温ＴＦが移行温度ＴＡ（たとえば６０℃）以下になると、温度差一定制御Ｓ１２に移行する。

温度差一定制御Ｓ１２では、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差（たとえば２℃）になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する。つまり、品温センサ３４の検出温度ＴＦと圧力センサ３３の検出圧力における飽和温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する。

処理槽２内の圧力の調整は、減圧手段３を作動させた状態で、復圧手段４による給気量を調整すればよい。具体的には、減圧手段３（少なくとも真空ポンプ９）を作動させた状態で、給気弁３２の開度を調整すればよい。

温度差一定制御Ｓ１２において、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦよりも設定温度低くなるように、処理槽２内の圧力を調整すると、品温ＴＦが低下してくるので、その品温ＴＦの低下に合わせて、槽内圧力（槽内圧力換算温度ＴＳ）を低下させていけばよい。品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴを設定温度差に抑えることで、食品Ｆからの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品Ｆの冷却を図ることができる。つまり、仮に前記温度差ΔＴを考慮せずに減圧した場合、品温ＴＦが槽内圧力換算温度ＴＳに追従できず、温度差ΔＴ（圧力差）が大きくなると、突然一気に沸騰する突沸を生じさせるおそれがあるが、温度差ΔＴを設定温度差に抑えることで、突沸の発生を抑えることができる。

初期減圧制御Ｓ１１と温度差一定制御Ｓ１２とを含む一連の冷却運転において、熱交換器７および真空ポンプ９への給水や、蒸気エゼクタ６の作動は、基本的には前記実施例１と同様に制御される。すなわち、冷却運転の開始時には、熱交換器７の通水を停止した状態で、真空ポンプ９に常温水を供給しつつ、真空ポンプ９により処理槽２内を減圧する（第一冷却工程）。この際、まずは第一封水弁１５のみを開けて、真空ポンプ９には小流量で給水される。その後、通水開始条件を満たすと、熱交換器７の通水を開始するが、その際、熱交換器７および真空ポンプ９には、冷水が供給される（第二冷却工程）。その後、エゼクタ作動条件を満たすと、エゼクタ給蒸弁（ここでは次に述べるように第二給蒸弁）１３を開けて蒸気エゼクタ６を作動させる（第三冷却工程）。第一冷却工程および第二冷却工程では、前記実施例１の変形例３と同様の制御を実行してもよい。

なお、蒸気エゼクタ６への給蒸量は、本実施例２では必ずしも切替可能である必要はない。具体的には、図１において、第一給蒸路１０ａ、減圧弁１１および第一給蒸弁１２の設置は省略可能であり、第二給蒸弁１３の開閉により蒸気エゼクタ６の作動の有無を切り替えればよい。これに伴い、本実施例２では、第二給蒸弁１３を単にエゼクタ給蒸弁１３ということができる。

また、初期減圧制御Ｓ１１から温度差一定制御Ｓ１２へ移行する際、真空ポンプ９の回転数を下げてもよい。たとえば、初期減圧制御Ｓ１１では、真空ポンプ９の駆動周波数を第一周波数（たとえば６０Ｈｚ）とするが、温度差一定制御Ｓ１２への移行に伴い、第一周波数よりも低い第二周波数（たとえば５０Ｈｚ）とする。但し、温度差一定制御Ｓ１２中、後述する限界能力判定制御により、減圧能力が足りないと判定された場合、第一周波数に戻される（つまり回転数を上げる）。その場合、以後、最終減圧制御Ｓ１３へ移行しても、第一周波数のままとされる。一方、第二周波数のまま最終減圧制御Ｓ１３へ移行する場合は、その移行時に、第一周波数に戻される。

温度差一定制御Ｓ１２中、食品判定制御として、品温センサ３４の検出温度ＴＦを監視し、この検出温度の設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を所定温度（たとえば０．５〜１℃）増加させる。これにより、冷えにくい食品Ｆでも、設定温度差を増加させつつ食品Ｆの冷却を図ることができ、冷却が完了しなかったり、冷却時間が長くなり過ぎたりするのを防止できる。

たとえば、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが第一温度差ΔＴ１（たとえば２℃）となるように圧力制御中、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ（たとえば１分）内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値（たとえば１℃）未満になると、前記温度差ΔＴを第一温度差ΔＴ１よりも大きな第二温度差ΔＴ２（たとえば３℃）となるように圧力制御することで、品温ＴＦの低下を促すことができる。その後、再び、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値未満になると、前記温度差ΔＴを第二温度差ΔＴ２よりも大きな第三温度差ΔＴ３（たとえば４℃）となるように圧力制御して、品温ＴＦの低下を促すということを繰り返せばよい。

温度差一定制御Ｓ１２中、限界能力判定制御として、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴから、現在の減圧能力（真空ポンプ９の給水量および回転数）での到達限界に達した（あるいは近づいた（以下同様））ことを判定し、到達限界に達した場合には、減圧能力を高める。

具体的には、前記設定温度差を確保できず、温度差ΔＴが限界能力判定値を下回る、好ましくは設定時間（たとえば３秒）下回ると、到達限界に達したと判定して、真空ポンプ９の回転数を増加させる。たとえば、前述したとおり、温度差一定制御の開始時、真空ポンプ９の駆動周波数は第二周波数（たとえば５０Ｈｚ）とされているが、到達限界に達したと判定した場合、第二周波数よりも高い第一周波数（たとえば６０Ｈｚ）とされる。

真空ポンプ９の回転数を増加させた後も、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差を監視し、この温度差が再び限界能力判定値を下回る、好ましくは設定時間下回ると、到達限界に達したと判定して、真空ポンプ９への給水量を増加させる。つまり、第二封水弁１６を開けることで、真空ポンプ９への給水量を大流量にする。これにより、減圧能力を高めて、処理槽２内の減圧をさらに進めることができる。なお、一旦、真空ポンプ９の回転数や給水量を増加させた後は、その状態のまま減圧を進める。真空ポンプ９の回転数や給水量を増加させることなく最終減圧制御Ｓ１３へ移行する場合、その移行時に、真空ポンプ９の回転数や給水量を増加させるのが好ましい。

温度差一定制御Ｓ１２にて、所定の移行条件として、たとえば品温ＴＦが移行温度ＴＢ（たとえば２５℃）以下になると、最終減圧制御Ｓ１３に移行する。

最終減圧制御Ｓ１３では、給気弁３２を閉じた状態で、減圧手段３により処理槽２内を減圧する。そして、品温センサ３４の検出温度ＴＦが冷却目標温度ＴＺ（たとえば１０℃）になると、処理槽２内の減圧を停止する。具体的には、エゼクタ給蒸弁（本実施例では前述したとおり第二給蒸弁１３のみが存在）、各封水弁１５，１６および冷水給水弁２２などを閉じて、蒸気エゼクタ６および真空ポンプ９を停止すると共に、熱交換器７の通水を停止する。その後、給気弁３２を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。

本発明の真空冷却装置１は、前記各実施例の構成（制御を含む）に限らず適宜変更可能である。特に、減圧手段３として、処理槽２内からの排気路５に、蒸気凝縮用の熱交換器７と水封式の真空ポンプ９とを備え、限界能力判定制御として、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴを監視し、この温度差ΔＴが限界能力判定値を下回ると、真空ポンプ９への給水量を増加させるか、および／または、真空ポンプ９の回転数を増加させるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、限界能力判定制御として、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが限界能力判定値を下回ると、（ａ）真空ポンプ９への給水量の増加、（ｂ）（蒸気エゼクタ６を備える場合）蒸気エゼクタ６への給蒸量の増加、および（ｃ）真空ポンプ９の回転数の増加の内、いずれか一以上を実行するが、これらの内の複数を実行する場合には、段階的に実行してもよい。食品判定制御についても同様である。

また、前記各実施例では、減圧手段３として蒸気エゼクタ６を備えたが、場合により蒸気エゼクタ６の設置を省略してもよい。その場合、図２において、ステップＳ４，Ｓ５を省略すると共に、図３の食品判定制御Ｓ６ａを省略すればよい。蒸気エゼクタ６を備えない装置は、本来的に冷えにくい食品Ｆの冷却を想定しておらず、食品判定制御Ｓ６ａは不要である。また、ステップＳ６５では、第二封水弁１６を開放すればよい。

また、前記各実施例において、真空ポンプ９への給水流量は、第一封水弁１５と第二封水弁１６との内、第一封水弁１５のみを開けるか、第二封水弁１６も開けるかにより、二段階で流量を切り替えたが、流量変更方法は適宜に変更可能である。たとえば、第一封水弁１５を上流側封水路１４ｃではなく第一封水路１４ａに設けておき、第一定流量弁１７と第二定流量弁１８とが異なる流量のものであるならば、第一封水弁１５と第二封水弁１６とを択一的に開くことで、流量を切り替えてもよい。

また、図９は、図１の封水給水路１４（１４ａ〜１４ｄ）の変形例を示す図であるが、この図に示すように構成してもよい。すなわち、第二封水路１４ｂには、第二定流量弁１８を設置しない代わりに、第二封水弁１６を開閉切替する電磁弁ではなく、開度調整可能な電動弁から構成してもよい。その場合も、前記各実施例と同様に制御することができる。第二封水弁１６を開ける際、所定開度（たとえば全開）まで開放すればよい。

同様に、前記各実施例において、蒸気エゼクタ６への給蒸量は、第一給蒸弁１２と第二給蒸弁１３との内、第一給蒸弁１２のみを開けるか、第二給蒸弁１３も開けるかにより、二段階で流量を切り替えたが、流量変更方法は適宜に変更可能である。たとえば、第一給蒸弁１２と第二給蒸弁１３とを択一的に開くことで、流量を切り替えてもよい。あるいは、場合により、一方または双方の給蒸弁１２，１３を、電動弁から構成して、開度調整してもよい。

その他、真空ポンプ９への給水流量、蒸気エゼクタ６への給蒸量、または真空ポンプ９の回転数は、それぞれ、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴに基づき、多段階あるいは無段階で変更してもよい。

また、食品判定制御では、食品Ｆの冷却の難易に基づき減圧能力を変更したが、食品Ｆの量にも対応可能である。すなわち、食品Ｆの量が多く冷却能力が不足した場合にも、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴを監視し、食品判定制御により、真空ポンプ９への給水量を増加させたり、真空ポンプ９の回転数を増加させたりして、適切なタイミングで減圧能力を制御して効果的に冷却することができる。

さらに、前記実施例では、真空冷却装置１は、冷却専用機として説明したが、真空冷却機能を有するのであれば、適宜に変更可能である。たとえば、蒸気による加熱手段を備えることで、蒸煮冷却装置や飽和蒸気調理装置のように構成されてもよい。あるいは、冷凍機やファンを用いた冷風冷却手段を備えることで、冷風真空複合冷却装置のように構成されてもよい。

１ 真空冷却装置
２ 処理槽
３ 減圧手段
４ 復圧手段
５ 排気路
６ 蒸気エゼクタ（６ａ：吸引口、６ｂ：入口、６ｃ：出口）
７ 熱交換器
８ 逆止弁
９ 真空ポンプ（９ａ：給水口、９ｂ：吸気口、９ｃ：排気口）
１０ エゼクタ給蒸路（１０ａ：第一給蒸路、１０ｂ：第二給蒸路、１０ｃ：上流側給蒸路、１０ｄ：下流側給蒸路）
１１ 減圧弁
１２ 第一給蒸弁
１３ 第二給蒸弁
１４ 封水給水路（１４ａ：第一封水路、１４ｂ：第二封水路、１４ｃ：上流側封水路、１４ｄ：下流側封水路）
１５ 第一封水弁
１６ 第二封水弁
１７ 第一定流量弁
１８ 第二定流量弁
１９ 常温水給水路
２０ 常温水給水弁
２１ 冷水給水路
２２ 冷水給水弁
２３ 共通給水路
２４ 熱交給水路
２５ 熱交排水路
２６ 冷水戻し路
２７ 排水出口路
２８ 冷水戻し弁
２９ 排水出口弁
３０ 給気路
３１ エアフィルタ
３２ 給気弁
３３ 圧力センサ
３４ 品温センサ
３５ 温度センサ
Ｓ６ａ 食品判定制御
Ｓ６ｂ 限界能力判定制御
Ｓ１１ 初期減圧制御
Ｓ１２ 温度差一定制御
Ｓ１３ 最終減圧制御
ＴＦ 品温
ＴＳ 槽内圧力換算温度
ＴＺ 冷却目標温度

Claims (8)

1. 食品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する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記処理槽内に収容された食品の温度を検出する品温センサと、前記各手段を制御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、蒸気凝縮用の熱交換器と水封式の真空ポンプとを備え、
   限界能力判定制御として、前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差を監視し、この温度差が限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプへの給水量を増加させるか、および／または、前記真空ポンプの回転数を増加させる
   ことを特徴とする真空冷却装置。
2. 前記減圧手段として、蒸気エゼクタをさらに備え、
   前記温度差が限界能力判定値を下回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。
3. 前記減圧手段として、蒸気エゼクタをさらに備え、
   前記蒸気エゼクタの作動後、食品判定制御として、食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行し、
   前記食品判定時間内に前記温度差が食品判定値を上回らない場合、限界能力判定制御として、前記温度差が限界能力判定値を下回ると、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。
4. 前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧する温度差一定制御を実行可能とされ、
   この温度差一定制御において、限界能力判定制御として、前記設定温度差を確保できず、温度差が限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプの回転数を増加させ、それでも限界能力判定値を下回ると、前記真空ポンプへの給水量を増加させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却装置。
5. 前記温度差一定制御では、食品判定制御として、前記品温センサの検出温度の設定時間内の温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を増加させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の真空冷却装置。
6. 前記各判定制御と並行して、第一バックアップ制御を実行可能とされ、
   この第一バックアップ制御では、前記処理槽内の圧力とその圧力に至るまでの最長到達時間との関係が予め設定されており、最長到達時間内にその圧力に到達しない場合、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記減圧手段として蒸気エゼクタを備える場合にはその蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空冷却装置。
7. 前記各判定制御と並行して、第二バックアップ制御を実行可能とされ、
   この第二バックアップ制御では、前記処理槽内の圧力域とその圧力域での最低減圧速度との関係が予め設定されており、最低減圧速度を下回った場合、（ａ）前記真空ポンプへの給水量の増加、（ｂ）前記減圧手段として蒸気エゼクタを備える場合にはその蒸気エゼクタへの給蒸量の増加、および（ｃ）前記真空ポンプの回転数の増加の内、いずれか一以上を実行する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空冷却装置。
8. 第一冷却工程および第二冷却工程を順次に実行した後、前記各判定制御を実行可能とされ、
   前記第一冷却工程では、通水開始条件を満たすまで、前記熱交換器の通水を停止した状態で、前記真空ポンプに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、
   前記第二冷却工程では、前記熱交換器の通水を開始すると共に、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を冷水に切り替え、
   前記各冷却工程において、前記真空ポンプ内の封水温度または前記真空ポンプからの排水温度を監視し、この温度が上限値以上になると前記真空ポンプへの給水量を第一設定水量から第二設定水量に増加させ、その後、下限値以下を所定時間継続すると、前記真空ポンプへの給水量を第一設定水量に戻す
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の真空冷却装置。

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