JP2020099257A - 真空冷却装置および真空冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水封式真空ポンプへの給水として常温水のみを用いるバックアップ運転モードにおいて、運転時間を短縮し、水や電力の消費の無駄を削減する。【解決手段】食品Ｆが収容される処理槽２と、処理槽２内の気体を外部へ吸引排出する水封式の真空ポンプ１１を有する減圧手段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、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度を検出する品温センサ３８と、真空ポンプ１１への給水温度を検出する水温センサ３９と、制御手段とを備える。減圧手段３により処理槽２内を減圧中、品温センサ３８の検出温度が「水温センサ３９の検出温度＋設定値」以下になることを条件に、処理槽２内の減圧を停止する。品温センサ３８に代えて圧力センサ３７を用い、圧力センサ３７の検出圧力における飽和温度が「水温センサ３９の検出温度＋設定値」以下になることを条件に、処理槽２内の減圧を停止してもよい。【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および真空冷却方法に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、冷却槽（４）内を減圧する手段として、蒸気凝縮用の熱交換器（６）と水封式の真空ポンプ（７）とを備えた真空冷却装置が知られている。この装置では、熱交換器（６）の通水および真空ポンプ（７）の封水として、常温水と冷水とを切替可能とされる。具体的には、熱交換器（６）および真空ポンプ（７）には、常温水供給ライン（２４）からの常温水と、チラー（２５）で冷却された冷水タンク（３８）からの冷水とを切り替えて供給可能とされる。そして、熱交換器（６）を通過後の水は、排水ライン（３１）から排水されるか、冷水タンク（３８）へ戻される。

この装置では、まず、待機工程として、冷水タンク（３８）内の水がチラー（２５）との間で循環されて冷却される（特許文献１の図２）。その後、冷却初期工程として、熱交換器（６）の通水を停止した状態で、封水として常温水を供給しつつ真空ポンプ（７）を作動させて、冷却槽（４）内を減圧する（特許文献１の図３）。その後、冷却中期工程として、熱交換器（６）の通水を開始し（特許文献１の図４）、さらに、冷却後期工程として、熱交換器（６）の通水と真空ポンプ（７）の封水を、常温水から冷水に切り替えて、冷却槽（４）内をさらに減圧する（特許文献１の図５）。熱交換器（６）に冷水を通す場合、熱交換器（６）を通過後の冷水は、冷水タンク（３８）に戻される。

特開２００４−１７００６０号公報（段落００４６−００５３、図１−５）

熱交換器や真空ポンプへの給水として、常温水と冷水とを切り替えて運転する真空冷却装置では、チラーの故障時や過負荷時（冷水タンク内の水温が上限温度を超えた時）、冷水を用いることなく常温水だけで運転（バックアップ運転モードで運転）したい場合がある。

冷却終了条件として、品温が冷却目標温度以下になるか、冷却時間が冷却最大時間を超えるかを設定していても、バックアップ運転モードの場合、常温水だけを使用することに伴い、通常、冷却目標温度までの冷却ができず、冷却最大時間の経過が実質的な終了条件となる。そのため、槽内圧力が到達限界（到達可能な真空度の限界）に至っても、言い換えれば減圧能力との関係でそれ以上の冷却ができない状況になっても、冷却最大時間の経過を待つことになり、時間とエネルギ（真空ポンプの水や電力）を無駄に消費するおそれがある。

また、冷水タンク内の水温が上限温度を超えることで、いきなり常温水によるバックアップ運転モードに切り替えるのでは、上述したような弊害があるので、事前にこれを抑制できれば好適である。冷水タンク内の水温がある程度上昇したことを検知し、事前に常温水から冷水への切替えタイミングを遅らせることができれば、チラーの冷却負荷を軽減し、バックアップ運転モードへの切替えを抑制することができる。できるだけバックアップ運転モードへの移行を事前に抑制できれば、バックアップ運転モードにおける時間とエネルギ（真空ポンプの水や電力）の無駄な消費を削減することができる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、運転時間を短縮し、水や電力の消費の無駄を削減することができる真空冷却装置および真空冷却方法を実現することにある。特に、通常運転モードとバックアップ運転モードとを切替可能な真空冷却装置において、バックアップ運転モードで運転する際、運転時間を短縮し、水や電力の消費の無駄を削減することを課題とする。

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水封式の真空ポンプを有する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備え、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の内、少なくとも一方のセンサを備えると共に、前記真空ポンプへの給水または前記真空ポンプ内の封水の温度を検出する水温センサを備え、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、前記各センサの検出値を監視して、前記品温センサの検出温度、または前記圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「前記水温センサの検出温度＋設定値」以下になることを条件に、前記処理槽内の減圧を停止す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、処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、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の内、少なくとも一方のセンサを備えると共に、真空ポンプへの給水または真空ポンプ内の封水の温度を検出する水温センサを備える。そして、減圧手段により処理槽内を減圧中、各センサの検出値を監視して、品温センサの検出温度、または圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「水温センサの検出温度＋設定値」以下になることを条件に、処理槽内の減圧を停止する。真空ポンプへの給水または真空ポンプ内の封水の温度に応じて、槽内圧力の到達限界ひいては食品の冷却限界が決まるので、その限界域に入ることを条件に冷却を終了することで、それ以上の冷却を有効に行えないにも関わらず無駄に運転を続けることが防止される。これにより、単に冷却最大時間の経過まで冷却する場合と比較して、運転時間を短縮できると共に、水や電力の消費の無駄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、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて前記処理槽内を減圧中、前記品温センサの検出温度、または前記圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「前記水温センサの検出温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、前記処理槽内の減圧を停止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、熱交換器および真空ポンプへの給水として常温水を用いて処理槽内を減圧中、品温センサの検出温度、または圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「水温センサの検出温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽内の減圧を停止する。温度と時間とに基づいて制御することで、より確実に安定して、到達限界域にて冷却を終了することができる。

請求項３に記載の発明は、前記減圧手段として、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を貯留し、貯留水をチラーにより冷却可能な冷水タンクを備え、通常運転モードとバックアップ運転モードとを切り替えて運転可能とされ、通常運転モードでは、品温が給水切替温度以下になると、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を、常温水から冷水に切り替えて、前記処理槽内を減圧し、バックアップ運転モードでは、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて、前記処理槽内を減圧し、前記冷水タンク内の水温に基づき、前記給水切替温度を変更す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３に記載の発明によれば、通常運転モードでは、品温が給水切替温度以下になると常温水から冷水に切り替えて処理槽内を減圧する一方、バックアップ運転モードでは冷水を用いず常温水を用いて処理槽内を減圧する。そして、冷水タンク内の水温に基づき、通常運転モードにおける給水切替温度を変更可能とされる。冷水タンク内の水温に基づきチラーの負荷を監視して、常温水から冷水への切替時期を調整することで、チラーの負荷を抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、前記冷水タンク内の水温がモード切替温度以上になると、通常運転モードからバックアップ運転モードに切り替えられ、前記冷水タンク内の水温が前記モード切替温度よりも低い所定温度以上になると、通常運転モードにおける前記給水切替温度を下げることを特徴とする請求項３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、冷水タンク内の水温がモード切替温度よりも低い所定温度以上になると、通常運転モードにおける給水切替温度を下げることで、常温水から冷水への切替時期を遅らせることができる。これにより、冷水タンク内の水温上昇を抑えて、バックアップ運転モードへの切替えを抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、水封式の真空ポンプを有する減圧手段を用いて処理槽内を減圧することで、前記処理槽内の食品の冷却を図る真空冷却方法であって、前記処理槽内の食品の温度、または前記処理槽内の圧力における飽和温度が、「前記真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になるか、「前記真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になることを条件に、前記処理槽内の減圧を停止することを特徴とする真空冷却方法である。

請求項５に記載の発明によれば、水封式の真空ポンプを有する減圧手段を用いて処理槽内を減圧することで、処理槽内の食品の冷却を図る。そして、処理槽内の食品の温度、または処理槽内の圧力における飽和温度が、「真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になるか、「真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になることを条件に、処理槽内の減圧を停止する。真空ポンプへの給水または真空ポンプ内の封水の温度に応じて、槽内圧力の到達限界ひいては食品の冷却限界が決まるので、その限界域に入ることを条件に冷却を終了することで、それ以上の冷却を有効に行えないにも関わらず無駄に運転を続けることが防止される。これにより、単に冷却最大時間の経過まで冷却する場合と比較して、運転時間を短縮できると共に、水や電力の消費の無駄を削減することができる。

さらに、請求項６に記載の発明は、前記減圧手段として、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて前記処理槽内を減圧中、前記処理槽内の食品の温度、または前記処理槽内の圧力における飽和温度が、「前記真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過するか、「前記真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、前記処理槽内の減圧を停止することを特徴とする請求項５に記載の真空冷却方法である。

請求項６に記載の発明によれば、熱交換器および真空ポンプへの給水として常温水を用いて処理槽内を減圧中、処理槽内の食品の温度、または処理槽内の圧力における飽和温度が、「真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過するか、「真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽内の減圧を停止する。温度と時間とに基づいて制御することで、より確実に安定して、到達限界域にて冷却を終了することができる。

本発明の真空冷却装置および真空冷却方法によれば、運転時間を短縮し、水や電力の消費の無駄を削減することができる。特に、通常運転モードとバックアップ運転モードとを切替可能な真空冷却装置において、バックアップ運転モードで運転する際、運転時間を短縮し、水や電力の消費の無駄を削減することができる。

本発明の一実施例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。 通常運転モードでの運転内容を示すフローチャートである。 バックアップ運転モードでの運転内容を示すフローチャートである。

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、本発明の一実施例の真空冷却装置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、減圧手段３で用いる水を貯留すると共に貯留水をチラー５により冷却可能な冷水タンク６と、前記各手段３，４やチラー５などを制御して処理槽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７に、蒸気エゼクタ８、蒸気凝縮用の熱交換器９、逆止弁１０、および水封式の真空ポンプ１１を順に備える。

蒸気エゼクタ８は、吸引口８ａが処理槽２に接続されて設けられ、入口８ｂから出口８ｃへ向けて、エゼクタ給蒸路１２からの蒸気がノズルで噴出可能とされる。入口８ｂから出口８ｃ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８ａを介して出口８ｃへ吸引排出される。エゼクタ給蒸路１２に設けたエゼクタ給蒸弁１３の開閉を操作することで、蒸気エゼクタ８の作動の有無を切り替えることができる。

熱交換器９は、排気路７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９により、排気路７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１１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１１の給水口１１ａには、封水給水路１４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１１を作動させると、真空ポンプ１１は、吸気口１１ｂから気体を吸入し、排気口１１ｃへ排気および排水する。真空ポンプ１１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１１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。

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１５に、エアフィルタ１６および給気弁１７を順に備える。処理槽２内が減圧された状態で、給気弁１７を開けると、外気がエアフィルタ１６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１７は、好ましくは開度調整可能な弁から構成される。

チラー５は、冷凍機（図示省略）を備え、冷水タンク６からの水を冷却する。冷凍機は、周知のとおり、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備え、冷媒の圧縮、凝縮、膨張および蒸発の冷凍サイクルを実行する。そして、蒸発器において、冷媒と水とを混ぜることなく熱交換して、冷水タンク６からの水を冷却する。

冷水タンク６には、補給水路１８を介して、適宜給水可能とされる。本実施例では、ボールタップ１９により、冷水タンク６には補給水路１８から適宜常温水が供給され、冷水タンク６内は設定水位に維持される。

冷水タンク６内の貯留水は、チラー５により冷却可能とされる。そのために、冷水タンク６は、チラー入口路２０を介して、チラー５に接続される。チラー入口路２０には、送水ポンプ２１が設けられる。送水ポンプ２１を作動させると、冷水タンク６からの水が、チラー入口路２０を介してチラー５（より具体的には冷凍機の蒸発器）に通されて冷却され、冷水としてチラー出口路２２へ導出される。

チラー５からのチラー出口路２２は、冷水給水路２３と循環戻し路２４とに分岐される。チラー出口路２２からの冷水を、熱交換器９や真空ポンプ１１への冷水給水路２３へ送るか、冷水タンク６への循環戻し路２４へ送るかは、切替可能とされる。本実施例では、冷水給水路２３と循環戻し路２４との分岐部に設けた三方弁からなる切替弁２５により、チラー５からの冷水を冷水給水路２３へ送るか、循環戻し路２４へ送るかが切り替えられる。具体的には、切替弁２５は、チラー出口路２２と冷水給水路２３とを連通させる「給水位置」と、チラー出口路２２と循環戻し路２４とを連通させる「循環位置」とを切替可能とされる。

熱交換器９および真空ポンプ１１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９および真空ポンプ１１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５により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。

熱交換器９および真空ポンプ１１には、常温水給水路２６を介して常温水が供給可能とされる一方、冷水給水路２３を介して冷水が供給可能とされる。常温水給水路２６には、常温水給水弁２７および逆止弁２８が設けられている。これら各弁２７，２８よりも下流の常温水給水路２６と冷水給水路２３とは、合流して共通給水路２９とされている。そして、この共通給水路２９は、熱交換器９への熱交給水路３０と、真空ポンプ１１への封水給水路１４とに分岐されている。封水給水路１４には、封水給水弁３１が設けられている。

熱交換器９は、熱交給水路３０を介して水が供給され、熱交排水路３２を介して水が排出される。熱交排水路３２は、冷水タンク６への冷水戻し路３３と、外部への排水出口路３４とに分岐されている。そして、冷水戻し路３３には冷水戻し弁３５が設けられ、排水出口路３４には排水出口弁３６が設けられている。冷水戻し弁３５および排水出口弁３６により、熱交換器９を通過後の水を、冷水タンク６へ戻すか、排水出口路３４から排出するか、あるいはいずれも行わずに熱交換器９の通水を阻止するか（つまり熱交換器９の冷却水出口側を閉じるか）を切り替えることができる。なお、図示例では、切替弁２５からの循環戻し路２４と、冷水戻し弁３５からの冷水戻し路３３とは、合流して冷水タンク６に接続されている。

熱交換器９に冷水を供給する場合、チラー５および送水ポンプ２１を作動させると共に、切替弁２５を給水位置にすればよい。これにより、冷水タンク６内の貯留水は、チラー入口路２０、チラー５、チラー出口路２２、冷水給水路２３、共通給水路２９および熱交給水路３０を介して、熱交換器９に供給される。さらに封水給水弁３１を開ければ、冷水は、封水給水路１４を介して真空ポンプ１１に供給される。また、排水出口弁３６を閉じた状態で、冷水戻し弁３５を開けておくことで、熱交換器９を通過後の冷水は、冷水タンク６へ戻される。

一方、熱交換器９に常温水を供給する場合、切替弁２５を循環位置とした状態で、常温水給水弁２７を開ければよい。この場合も、さらに封水給水弁３１を開ければ、常温水は、封水給水路１４を介して真空ポンプ１１に供給される。また、冷水戻し弁３５を閉じた状態で、排水出口弁３６を開けておくことで、熱交換器９を通過後の常温水は、排水出口路３４から排出される。

一方、共通給水路２９に常温水または冷水のいずれを供給する場合も、冷水戻し弁３５および排水出口弁３６を閉じておくことで、熱交換器９の通水を停止することができる。その状態で、封水給水弁３１を開ければ、常温水または冷水を真空ポンプ１１に供給することができる。

真空冷却装置１は、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ３７と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度を検出する品温センサ３８と、真空ポンプ１１への給水（常温水または冷水）の温度を検出する水温センサ３９とを備える。本実施例では、水温センサ３９は、封水給水路１４に設けられているが、場合により共通給水路２９などに設けられてもよい。

また、冷水タンク６には、貯留水の温度を検出する貯留水温度センサ４０が設けられる一方、チラー出口路２２には、冷水の温度を検出する冷水温度センサ４１が設けられる。本実施例では、冷水温度センサ４１は、チラー出口路２２に設けられているが、チラー５に内蔵されてもよいし、場合により、チラー入口路２０などに設けられてもよい。

その他、冷水タンク６には、低水位検出器として、たとえばフロートスイッチ４２が設けられる。前述したとおり、冷水タンク６は、ボールタップ１９により設定水位に維持されるが、何らかの不具合により、万一下限水位を下回った場合には、フロートスイッチ４２により異常を検知可能とされている。

制御手段は、前記各センサ３７〜４２の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段３，４やチラー５などを制御する制御器（図示省略）である。具体的には、チラー５、真空ポンプ１１、送水ポンプ２１、エゼクタ給蒸弁１３、給気弁１７、切替弁２５、常温水給水弁２７、封水給水弁３１、冷水戻し弁３５、排水出口弁３６の他、圧力センサ３７、品温センサ３８、水温センサ３９、貯留水温度センサ４０、冷水温度センサ４１、フロートスイッチ４２などは、制御器に接続されている。そして、制御器は、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、真空冷却装置１の運転方法（真空冷却方法）の一例について説明する。

本実施例の真空冷却装置１は、通常運転モードとバックアップ運転モードとを切り替えて運転可能とされる。詳細は後述するが、通常運転モードでは、熱交換器９や真空ポンプ１１への給水を、運転途中で常温水から冷水に切り替えて、処理槽２内を減圧する一方、バックアップ運転モードでは、冷水を用いずに常温水のみを用いて、処理槽２内を減圧する。

真空冷却装置１は、基本的には通常運転モードで運転されるが、所定の場合に、自動または手動で、バックアップ運転モードに切り替えられて運転される。たとえば、冷水タンク６内の貯留水の水温が上限温度（モード切替温度）以上になったことを、貯留水温度センサ４０により検知して、バックアップ運転モードに切り替えられる。また、冷水タンク６内の貯留水が下限水位を下回ったことを、フロートスイッチ４２により検知して、バックアップ運転モードに切り替えられる。あるいは、チラー５が故障したことを検知して、バックアップ運転モードに切り替えられる。以下、各運転モードでの運転内容の具体例について説明する。

≪通常運転モード≫
図２は、通常運転モードでの運転内容を示すフローチャートである。

運転開始前、給気弁１７は開けられており、また切替弁２５は循環位置（チラー出口路２２と循環戻し路２４との連通状態）にあり、その他の前記各弁は閉じられた状態にある。また、チラー５、真空ポンプ１１および送水ポンプ２１は、停止している。

真空冷却装置１は、電源が投入されると待機処理を開始し、その後、スタートボタンが押されるなど、冷却運転の開始を指示されると、図２に基づき処理槽２内を減圧して食品Ｆの冷却を図る。なお、処理槽２内への食品Ｆの収容は、待機処理後に行われるが、冷却運転の開始前であれば、待機処理前または待機処理中に行われてもよい。

待機処理では、冷水タンク６内の貯留水を、チラー５との間で循環させて冷却する。具体的には、切替弁２５によりチラー出口路２２と循環戻し路２４とを連通させた状態で、チラー５および送水ポンプ２１を作動させる。なお、冷水タンク６は、ボールタップ１９により適宜給水され、設定水位に維持されている。

送水ポンプ２１を作動させることで、冷水タンク６内の貯留水は、チラー入口路２０を介してチラー５に送られて冷却され、チラー出口路２２および循環戻し路２４を介して、冷水タンク６に戻される。この際、冷水温度センサ４１の検出温度を設定温度（たとえば７℃）に維持するように、チラー５を制御する。ここでは、圧縮機をインバータ制御するが、場合によりオンオフ制御してもよい。

貯留水温度センサ４０の検出温度が設定温度以下になるか、所定のスタートボタンが押されるなどにより、図２に示す冷却運転を開始する。以後も、送水ポンプ２１は、基本的には作動を継続する。その間、チラー５も基本的には作動を継続するが、前述したとおりインバータ制御（出口側水温を設定温度に維持するようにインバータ制御）されるので、チラー５に通される水温に基づき出力は自動的に調整される。

冷却運転を開始すると、まずは、給気弁１７を閉じると共に、熱交換器９の通水を停止した状態で、真空ポンプ１１の封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１１により処理槽２内を減圧する（Ｓ１）。具体的には、給気弁１７を閉じて、処理槽２内を密閉する。また、冷水戻し弁３５および排水出口弁３６を閉じたままとすることで、熱交換器９の通水を不能とする。さらに、常温水給水弁２７および封水給水弁３１を開けて、真空ポンプ１１への封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１１を作動させて処理槽２内を減圧する。

その後、所定の通水開始条件を満たすと、熱交換器９の通水を開始する（Ｓ２，Ｓ３）。本実施例では、品温センサ３８の検出温度が通水開始温度（たとえば６０℃）以下になると、熱交換器９の通水を開始する。この際、熱交換器９および真空ポンプ１１への給水は、冷水に切り替えられる。つまり、常温水給水弁２７が閉じられる一方、切替弁２５が通水位置（チラー出口路２２と冷水給水路２３との連通状態）に切り替えられる。また、冷水戻し弁３５が開けられることで、熱交換器９を通過後の冷水は、冷水タンク６へ戻される。

その後、所定のエゼクタ作動条件を満たすと、蒸気エゼクタ８を作動させる（Ｓ４，Ｓ５）。本実施例では、品温センサ３８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、エゼクタ給蒸弁１３を開けて蒸気エゼクタ８を作動させる。

上述した一連の減圧中、給気弁１７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１７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）。

いずれにしても、処理槽２内の減圧により、処理槽２内の食品Ｆは冷却を図られる。そして、冷却終了条件として、たとえば品温センサ３８の検出温度が冷却目標温度（たとえば１０℃）以下になると、処理槽２内の減圧を停止する（Ｓ６，Ｓ７）。具体的には、エゼクタ給蒸弁１３、封水給水弁３１、冷水戻し弁３５を閉じると共に、切替弁２５を循環位置（チラー出口路２２と循環戻し路２４との連通状態）に切り替えて、蒸気エゼクタ８および真空ポンプ１１を停止すると共に、熱交換器９の通水を停止する。

その後、給気弁１７を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。この際、給気弁１７の開度を調整しつつ、処理槽２内を徐々に復圧することができる。なお、切替弁２５を循環位置に切り替えた後は、次回の冷却運転に備えて、前述した待機処理を行ってもよい。

≪バックアップ運転モード≫
図３は、バックアップ運転モードでの運転内容を示すフローチャートである。

バックアップ運転モードでは、処理槽２内の減圧時、熱交換器９および真空ポンプ１１への給水として、冷水を用いないで常温水を用いる。また、蒸気エゼクタ８は作動させない。さらに、冷却終了条件が異なる。以下、具体的に説明する。

なお、バックアップ運転モードでは、チラー５の故障や冷水タンク６内の水位異常に基づく場合があるため、基本的には待機処理（冷水タンク６内の貯留水の冷却処理）を行わない。但し、待機処理を実行できる場合には、実行してもよい。

バックアップ運転モードの場合も、通常運転モードの場合と同様、所定のスタートボタンが押されると、図３に示す冷却運転を開始する。

冷却運転を開始すると、まずは、給気弁１７を閉じると共に、熱交換器９の通水を停止した状態で、真空ポンプ１１の封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１１により処理槽２内を減圧する（Ｓ１１）。具体的には、給気弁１７を閉じて、処理槽２内を密閉する。また、冷水戻し弁３５および排水出口弁３６を閉じたままとすることで、熱交換器９の通水を不能とする。さらに、常温水給水弁２７および封水給水弁３１を開けて、真空ポンプ１１への封水として常温水を供給しつつ、真空ポンプ１１を作動させて処理槽２内を減圧する。

その後、所定の通水開始条件を満たすと、熱交換器９の通水を開始する（Ｓ１２，Ｓ１３）。本実施例では、品温センサ３８の検出温度が通水開始温度（たとえば６０℃）以下になると、排水出口弁３６を開けて熱交換器９の通水を開始する。熱交換器９の通水開始時、通常運転モードの場合は冷水に切り替えたが、バックアップ運転モードの場合は常温水のままとする。そして、熱交換器９にて使用後の水は、排水出口路３４から排出される。

その後、品温が「給水温度＋設定値」以下になると、処理槽２内の減圧を停止する（Ｓ１４，Ｓ１５）。より好ましくは、品温が「給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽２内の減圧を停止する。すなわち、処理槽２内の減圧中、品温センサ３８と水温センサ３９の各検出温度を監視して、品温センサ３８の検出温度が「水温センサ３９の検出温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽２内の減圧を停止する。具体的には、常温水給水弁２７、封水給水弁３１および排水出口弁３６を閉じて、真空ポンプ１１を停止すると共に、熱交換器９の通水を停止する。その後、給気弁１７を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。なお、設定値（第一設定値）は、５〜１０℃、好ましくは６〜８℃の範囲で設定される。本実施例では、第一設定値は、たとえば７℃に設定される。

バックアップ運転の終了条件を、単なる冷却時間ではなく、品温と給水温度との関係から決定することで、運転時間の短縮と、エネルギの削減とを図ることができる。すなわち、真空ポンプ１１への給水温度に応じて、槽内圧力の到達限界ひいては食品Ｆの冷却限界が決まるので、その限界域に入ることを条件に冷却を終了することで、無駄に運転を続けることが防止される。これにより、単に予め設定された冷却最大時間の経過まで冷却する場合と比較して、運転時間を短縮できると共に、水や電力の消費の無駄を削減することができる。

なお、処理槽２内の減圧中、品温センサ３８と水温センサ３９の各検出温度を監視して、品温が「給水温度＋設定値」以下になるか、品温が「給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽２内の減圧を停止させたが、品温センサ３８ではなく圧力センサ３７を用いて、次のように制御することもできる。すなわち、処理槽２内の減圧中、圧力センサ３７の検出圧力と水温センサ３９の検出温度を監視して、槽内圧力換算温度（圧力センサ３７の検出圧力における飽和温度）が「給水温度＋設定値」以下になるか、槽内圧力換算温度が「給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽２内の減圧を停止させてもよい。圧力センサ３７を用いて制御する場合も、品温センサ３８を用いて制御する場合と同様の作用効果を奏することができる。

また、処理槽２内の減圧中、品温センサ３８（または圧力センサ３７）と水温センサ３９の各検出値を監視して、品温（または槽内圧力換算温度）が「給水温度＋設定値」以下になるか、品温（または槽内圧力換算温度）が「給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、処理槽２内の減圧を制御器により自動的に停止させたが、次のように構成してもよい。すなわち、品温（または槽内圧力換算温度）が「給水温度＋設定値」以下になるか、品温（または槽内圧力換算温度）が「給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、制御器はその旨、ブザーやランプなどの報知手段により報知し、それに基づき手動で減圧を停止させてもよい。

ところで、通常運転モードでは、品温が所定の給水切替温度（前記実施例では熱交換器９の通水開始温度と同一であるが異なってもよい）以下になると、熱交換器９および真空ポンプ１１への給水を、常温水から冷水に切り替えたが、冷水タンク６内の水温に基づき、給水切替温度を変更してもよい。冷水タンク６内の水温が上昇すると、給水切替温度を下げて、冷水への切替時期を遅らせるのが好ましい。たとえば、次のように構成することができる。

前提として、前述したとおり、通常運転モードからバックアップ運転モードへの切替条件の一つとして、冷水タンク６内の水温がモード切替温度（たとえば２５℃）以上になった場合がある。この場合において、冷水タンク６内の水温がモード切替温度よりも低い所定温度（たとえば２０℃）以上になると、通常運転モードにおける給水切替温度を下げるのがよい。たとえば、冷水タンク６内の水温が所定温度未満では、給水切替温度は第一設定温度（たとえば６０℃）とされる一方、冷水タンク６内の水温が所定温度以上になると、給水切替温度を第一設定温度よりも低い第二設定温度（たとえば４０〜５０℃）に変更する。給水切替温度を下げると、通常運転モードでの処理槽２内の減圧中、常温水から冷水への切替時期が遅れることになり、その分だけ、冷水の使用（ひいては使用後の冷水の冷水タンク６への戻り）が抑制されることになる。そのため、冷水タンク６内の水温上昇（チラーの負荷）を抑えて、貯留水がモード切替温度以上になることが抑制され、バックアップ運転モードへの切替えが防止される。

次に、本実施例の真空冷却装置１の変形例について説明する。
前記実施例では、水温センサ３９は、封水給水路１４に設けられて真空ポンプ１１への給水の温度を監視したが、水温センサ３９は、真空ポンプ１１に設けられて真空ポンプ１１内の封水の温度を監視してもよい。

この場合も、基本的には前記実施例と同様に制御できるが、バックアップ運転モードでの冷却終了条件の設定値（ステップＳ１４の設定値）は変更される。すなわち、前記実施例では、品温（または槽内圧力換算温度）が「給水温度＋設定値（第一設定値）」以下になることを条件に、処理槽２内の減圧を停止したが、本変形例では、品温（または槽内圧力換算温度）が「封水温度＋設定値（第二設定値）」以下になることを条件に、処理槽２内の減圧を停止する。この場合も、減圧の停止は、自動停止に代えて、報知手段への報知に基づく手動停止により行ってもよい。なお、給水に凝縮水とモータ発熱が加わる封水の温度は、給水温度より上昇する。このため、本変形例の第二設定値は、前記実施例の第一設定値よりも小さく設定され、たとえば０〜５℃、好ましくは２〜３℃に設定される。その他の構成および制御は、前記実施例と同様のため、説明を省略する。

本発明の真空冷却装置１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、（ａ）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水封式の真空ポンプ１１を有する減圧手段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、各手段を制御する制御手段とを備え、（ｂ）処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ３７と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度を検出する品温センサ３８との内、少なくとも一方のセンサを備えると共に、真空ポンプ１１への給水または真空ポンプ１１内の封水の温度を検出する水温センサ３９を備え、（ｃ）減圧手段３により処理槽２内を減圧中、各センサの検出値を監視して、品温センサ３８の検出温度、または圧力センサ３７の検出圧力における飽和温度が、「水温センサ３９の検出温度＋設定値」以下になることを条件に、処理槽２内の減圧を停止するのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記実施例において、減圧手段３の構成は、水封式の真空ポンプ１１を有するのであれば、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、減圧手段３として蒸気エゼクタ８を備えたが、場合により蒸気エゼクタ８の設置を省略してもよい。

さらに、真空冷却装置１は、少なくとも真空冷却機能を有すれば足り、場合により処理槽２内の食品Ｆの加熱機能を備えていてもよい。つまり、処理槽２内の食品Ｆの加熱後、前記実施例と同様にして、食品Ｆの真空冷却を図るようにしてもよい。

また、本発明の真空冷却方法は、（ｘ）水封式の真空ポンプ１１を有する減圧手段３を用いて処理槽２内を減圧することで、処理槽２内の食品Ｆの冷却を図る真空冷却方法であって、（ｙ）処理槽２内の食品Ｆの温度、または処理槽２内の圧力における飽和温度が、「真空ポンプ１１への給水温度＋設定値」以下になる（好ましくはさらに設定時間経過する）か、「真空ポンプ１１内の封水温度＋設定値」以下になる（好ましくはさらに設定時間経過する）ことを条件に、処理槽２内の減圧を停止するのであれば、その他は適宜に変更可能である。そのため、前記（ｘ）および（ｙ）を満たすのであれば、必ずしも前記実施例の真空冷却装置１を用いる必要はない。また、前記（ｙ）に記載した終了条件に基づき減圧を停止する際、前述したように、その終了条件を満たした旨を真空冷却装置１の報知手段で報知されると、それに基づき手動で減圧を停止させてもよい。

１ 真空冷却装置
２ 処理槽
３ 減圧手段
４ 復圧手段
５ チラー
６ 冷水タンク
７ 排気路
８ 蒸気エゼクタ（８ａ：吸引口、８ｂ：入口、８ｃ：出口）
９ 熱交換器
１０ 逆止弁
１１ 真空ポンプ（１１ａ：給水口、１１ｂ：吸気口、１１ｃ：排気口）
１２ エゼクタ給蒸路
１３ エゼクタ給蒸弁
１４ 封水給水路
１５ 給気路
１６ エアフィルタ
１７ 給気弁
１８ 補給水路
１９ ボールタップ
２０ チラー入口路
２１ 送水ポンプ
２２ チラー出口路
２３ 冷水給水路
２４ 循環戻し路
２５ 切替弁
２６ 常温水給水路
２７ 常温水給水弁
２８ 逆止弁
２９ 共通給水路
３０ 熱交給水路
３１ 封水給水弁
３２ 熱交排水路
３３ 冷水戻し路
３４ 排水出口路
３５ 冷水戻し弁
３６ 排水出口弁
３７ 圧力センサ
３８ 品温センサ
３９ 水温センサ
４０ 貯留水温度センサ
４１ 冷水温度センサ
４２ フロートスイッチ

Claims (6)

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水封式の真空ポンプを有する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備え、
   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の内、少なくとも一方のセンサを備えると共に、前記真空ポンプへの給水または前記真空ポンプ内の封水の温度を検出する水温センサを備え、
   前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、前記各センサの検出値を監視して、前記品温センサの検出温度、または前記圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「前記水温センサの検出温度＋設定値」以下になることを条件に、前記処理槽内の減圧を停止する
   ことを特徴とする真空冷却装置。
2. 前記減圧手段として、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、
   前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、
   前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて前記処理槽内を減圧中、前記品温センサの検出温度、または前記圧力センサの検出圧力における飽和温度が、「前記水温センサの検出温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、前記処理槽内の減圧を停止する
   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、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、
   前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を貯留し、貯留水をチラーにより冷却可能な冷水タンクを備え、
   通常運転モードとバックアップ運転モードとを切り替えて運転可能とされ、
   通常運転モードでは、品温が給水切替温度以下になると、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水を、常温水から冷水に切り替えて、前記処理槽内を減圧し、
   バックアップ運転モードでは、前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて、前記処理槽内を減圧し、
   前記冷水タンク内の水温に基づき、前記給水切替温度を変更する
   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。
4. 前記冷水タンク内の水温がモード切替温度以上になると、通常運転モードからバックアップ運転モードに切り替えられ、
   前記冷水タンク内の水温が前記モード切替温度よりも低い所定温度以上になると、通常運転モードにおける前記給水切替温度を下げる
   ことを特徴とする請求項３に記載の真空冷却装置。
5. 水封式の真空ポンプを有する減圧手段を用いて処理槽内を減圧することで、前記処理槽内の食品の冷却を図る真空冷却方法であって、
   前記処理槽内の食品の温度、または前記処理槽内の圧力における飽和温度が、「前記真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になるか、「前記真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になることを条件に、前記処理槽内の減圧を停止する
   ことを特徴とする真空冷却方法。
6. 前記減圧手段として、前記真空ポンプの他、蒸気凝縮用の熱交換器を備え、
   前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として、常温水と冷水とを切替可能とされ、
   前記熱交換器および前記真空ポンプへの給水として常温水を用いて前記処理槽内を減圧中、前記処理槽内の食品の温度、または前記処理槽内の圧力における飽和温度が、「前記真空ポンプへの給水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過するか、「前記真空ポンプ内の封水温度＋設定値」以下になってから設定時間経過すると、前記処理槽内の減圧を停止する
   ことを特徴とする請求項５に記載の真空冷却方法。

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