JP6429661B2

JP6429661B2 - Vacuum cooling device

Info

Publication number: JP6429661B2
Application number: JP2015023751A
Authority: JP
Inventors: 伸基明尾; 直希野口
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: JP2016148461A

Description

本発明は処理槽内を真空化し、処理槽内の被冷却物から水分を蒸発させた際に発生する気化熱を利用して被冷却物を冷却する真空冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a vacuum cooling apparatus that evacuates a processing tank and cools the object to be cooled using heat of vaporization generated when water is evaporated from the object to be cooled in the processing tank.

処理槽内に加熱調理した食品などの被冷却物を収容しておき、処理槽内を減圧することで被冷却物を冷却する真空冷却装置がある。被冷却物を収容している処理槽内を減圧すると、処理槽内での飽和蒸気温度が低下し、飽和蒸気温度を被冷却物の温度よりも低下させると、被冷却物中の水分が蒸発する。その際に被冷却物から気化熱を奪うため、被冷却物を短時間で冷却することができる。真空冷却装置に使用する真空発生装置としては、水又は蒸気によるエジェクタや水封式又はドライ式の真空ポンプによるものがある。真空発生装置にて処理槽内の気体を吸引する場合、気体と同時に被冷却物から発生した蒸気も吸引することになる。しかし、水は液体から気体に変わると体積が大幅に増大するため、蒸気をそのまま真空発生装置に吸引させたのでは、真空発生装置で排出しなければならない気体量が多くなる。そしてその場合には、処理槽内の減圧に要する時間が長くなるため、冷却工程時間が長くなってしまう。 There is a vacuum cooling device that accommodates an object to be cooled such as food cooked in a processing tank and cools the object to be cooled by reducing the pressure in the processing tank. When the inside of the treatment tank containing the object to be cooled is depressurized, the saturated vapor temperature in the treatment tank decreases, and when the saturated vapor temperature is lowered below the temperature of the object to be cooled, the water in the object to be cooled evaporates. To do. At that time, since the heat of vaporization is taken from the object to be cooled, the object to be cooled can be cooled in a short time. As a vacuum generator used for a vacuum cooling device, there is an ejector using water or steam or a water seal type or dry type vacuum pump. When the gas in the treatment tank is sucked by the vacuum generator, the vapor generated from the object to be cooled is sucked simultaneously with the gas. However, since the volume of water greatly increases when water is changed to gas, if the vapor is sucked into the vacuum generator as it is, the amount of gas that must be discharged by the vacuum generator increases. In that case, the time required for decompression in the treatment tank becomes longer, and thus the cooling process time becomes longer.

そのため、特開２０１４−１５９９３１号公報に記載があるように、処理槽内の気体を真空発生装置へ送る真空経路の途中に、真空発生装置が吸引している気体を冷却する熱交換器を設け、真空経路の途中で気体を冷却することを行っている。熱交換器によって気体の冷却を行うと、気体の体積が縮小し、特に蒸気を冷却することで液体に戻すと体積は大幅に小さくなるため、真空発生装置が吸引しなければならない気体の体積が小さくなり、真空冷却の効率を高めることができる。特開２０１４−１５９９３１号公報に記載の発明では、蒸気の冷却によって発生した凝縮水は熱交換器の下方に設置しているドレンタンクにためておき、ドレンとして排出するようにしている。 Therefore, as described in JP 2014-159931 A, a heat exchanger for cooling the gas sucked by the vacuum generator is provided in the middle of the vacuum path for sending the gas in the processing tank to the vacuum generator. The gas is cooled in the middle of the vacuum path. When the gas is cooled by the heat exchanger, the volume of the gas is reduced, and particularly when the vapor is returned to the liquid by cooling the vapor, the volume is significantly reduced. Therefore, the volume of the gas that the vacuum generator must suck is reduced. It becomes small and can improve the efficiency of vacuum cooling. In the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-159931, the condensed water generated by cooling the steam is stored in a drain tank installed below the heat exchanger and discharged as a drain.

真空冷却の運転中はドレンタンク内も負圧になっており、負圧状態のドレンタンクから大気圧状態の装置外部へドレンを排出することはできない。そのため通常は、真空冷却運転終了までドレンタンクにドレンためておき、真空冷却運転を終了して処理槽内を大気圧に戻した後にドレンの排出を行っている。処理槽内の真空解除を行うとドレンタンク内の圧力も大気圧まで戻るため、真空解除後であればドレンタンク内のドレンを排出することができる。しかし、真空冷却を数バッチ連続で行う場合は、真空解除後に行うドレン排出を待って次ぎの真空冷却を行うようにしており、ドレン排出が終了するまで次バッチの真空冷却は開始できないことが、連続で真空冷却を行う際の処理時間の増大を招くことになっていた。 During the vacuum cooling operation, the drain tank also has a negative pressure, and the drain cannot be discharged from the negative pressure drain tank to the outside of the atmospheric pressure apparatus. Therefore, normally, the drain tank is drained until the end of the vacuum cooling operation, and the drain is discharged after the vacuum cooling operation is ended and the inside of the treatment tank is returned to the atmospheric pressure. When the vacuum in the processing tank is released, the pressure in the drain tank also returns to atmospheric pressure, so that the drain in the drain tank can be discharged after the vacuum is released. However, when vacuum cooling is performed continuously for several batches, the next vacuum cooling is performed after the drain discharge performed after the vacuum is released, and the vacuum cooling of the next batch cannot be started until the drain discharge is completed. The processing time for continuous vacuum cooling was increased.

特開２０１４−１５９９３１号公報JP 2014-159931 A

本発明が解決しようとする課題は、真空冷却を連続で行う場合に要する時間を短縮することのできる真空冷却装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vacuum cooling apparatus capable of reducing the time required for continuous vacuum cooling.

被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空経路によって接続しており処理槽内の気体を吸引する真空発生装置、真空発生装置が処理槽から吸引している気体を途中で冷却する熱交換器、熱交換器とはドレン排出経路で接続しているドレンタンクを持ち、処理槽内を真空化することで被冷却物の冷却を行い、真空冷却工程中に発生したドレンはドレンタンクにためるようにしている真空冷却装置において、前記熱交換器とドレンタンクを結ぶドレン排出経路の途中にドレンタンク遮蔽弁、前記処理槽内を真空解除する処理槽真空解除装置、前記ドレンタンク内を真空解除するドレンタンク真空解除装置を設けておき、処理槽とドレンタンクの真空解除を行う際、前記ドレンタンク遮蔽弁にてドレン排出経路を遮断した状態で、処理槽真空解除装置とドレンタンク真空解除装置により、処理槽とドレンタンクでは別々に真空解除を行うようにしていることを特徴とする。 A processing tank that contains the object to be cooled, a vacuum generator that is connected to the processing tank by a vacuum path and sucks the gas in the processing tank, and heat exchange that cools the gas sucked from the processing tank by the vacuum generator A drain tank connected with a drain discharge path is used to cool the object to be cooled by evacuating the treatment tank, and the drain generated during the vacuum cooling process accumulates in the drain tank. In the vacuum cooling apparatus, the drain tank shielding valve in the middle of the drain discharge path connecting the heat exchanger and the drain tank, the processing tank vacuum releasing device for releasing the vacuum in the processing tank, and the vacuum release in the drain tank A drain tank vacuum release device is provided, and when the vacuum of the treatment tank and drain tank is released, the drain discharge path is shut off by the drain tank shielding valve, and the treatment tank vacuum release device is And a drain tank vacuum release device, in the processing tank and the drain tank, characterized in that it to perform the vacuum release separately.

本発明を実施した場合、処理槽部分とドレンタンク部分を分割してそれぞれを別々に真空解除すると、処理槽に比べて容積の小さなドレンタンクでは処理槽よりも先に真空解除が終了する。そのため、処理槽では真空解除を行っている時にドレンタンク内のドレン排出を先に開始することができ、ドレン排出待ちによる次バッチの開始が遅れることを防止することができる。 In the case where the present invention is implemented, when the processing tank part and the drain tank part are divided and the vacuum is released separately, the vacuum release is completed before the processing tank in the drain tank having a smaller volume than the processing tank. Therefore, when the vacuum is released in the processing tank, drain discharge in the drain tank can be started first, and the start of the next batch due to waiting for drain discharge can be prevented from being delayed.

本発明の一実施例における真空冷却装置のフロー図Flow chart of vacuum cooling device in one embodiment of the present invention 本発明の一実施例における真空冷却運転時のタイムチャートTime chart during vacuum cooling operation in one embodiment of the present invention

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施例における真空冷却装置のフロー図、図２は本発明の一実施例における真空冷却運転時のタイムチャートである。真空冷却装置は、処理槽２、真空発生装置１、熱交換器４、冷水ユニット３、ドレンタンク６などからなっている。真空冷却装置は、処理槽２の内部を減圧することによって、処理槽２に収容した被冷却物から水分を蒸発させ、その際に発生する気化熱の作用によって冷却を行う。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart of the vacuum cooling device in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart during the vacuum cooling operation in one embodiment of the present invention. The vacuum cooling device includes a processing tank 2, a vacuum generator 1, a heat exchanger 4, a cold water unit 3, a drain tank 6, and the like. The vacuum cooling device depressurizes the inside of the processing tank 2 to evaporate water from the object to be cooled accommodated in the processing tank 2, and performs cooling by the action of vaporization heat generated at that time.

処理槽２と真空発生装置１の間は、真空経路９によって接続しておき、真空発生装置１を作動することによって処理槽２内の気体を排出する。このとき、処理槽２内の気体とともに被冷却物から発生した蒸気も真空発生装置１で吸引するようにしていると、真空発生装置１が吸引しなければならない気体の体積が大きくなり、処理槽２内の減圧に時間が掛かることになるため、冷却時間が長くなる。そのため真空経路９には熱交換器４を設けておき、真空発生装置１が吸引している気体や蒸気を冷却することで、吸引しなければならない気体の体積を縮小している。 The processing tank 2 and the vacuum generator 1 are connected by a vacuum path 9 and the gas in the processing tank 2 is discharged by operating the vacuum generator 1. At this time, if the vapor generated from the object to be cooled is sucked by the vacuum generator 1 together with the gas in the treatment tank 2, the volume of the gas that the vacuum generator 1 must suck increases, and the treatment tank Since the pressure reduction in 2 takes time, the cooling time becomes longer. Therefore, the heat exchanger 4 is provided in the vacuum path 9 and the volume of the gas that must be sucked is reduced by cooling the gas and vapor sucked by the vacuum generator 1.

熱交換器４は冷水ユニット３と接続しておき、冷水ユニット３で発生させた冷水を内部のタンクにためるようにしている。熱交換器４では、冷水をためているタンクを貫通するようにした複数の伝熱管を設置し、伝熱管内に処理槽２から吸引してきた気体を分散して流すことによって、吸引気体の冷却を行う。熱交換器４の下部には、吸引気体を冷却することで発生した凝縮水をドレンとして集合させるためのドレン集合室１２を設ける。ドレンはドレン集合室１２に集合させた後に熱交換器４の下方に接続しているドレン排出経路を通して排出するようにしており、ドレン排出経路のドレンタンク６に流れ落ちる。 The heat exchanger 4 is connected to the cold water unit 3 so that the cold water generated by the cold water unit 3 is stored in an internal tank. In the heat exchanger 4, a plurality of heat transfer tubes that pass through a tank storing cold water are installed, and the gas sucked from the treatment tank 2 is dispersed and flowed in the heat transfer tubes, thereby cooling the suction gas. I do. A drain collecting chamber 12 for collecting condensed water generated by cooling the suction gas as a drain is provided at the lower part of the heat exchanger 4. The drain is collected in the drain collecting chamber 12 and then discharged through the drain discharge path connected to the lower side of the heat exchanger 4 and flows down to the drain tank 6 in the drain discharge path.

ドレン排出経路のドレンタンク６のさらに下流側には排水弁１１、熱交換器４とドレンタンク６の間にはドレンタンク遮蔽弁５を設置しておく。ドレンタンク６は真空冷却運転中に発生するドレンをためておくものであるが、熱交換器４とドレンタンク６の間に設けたドレンタンク遮蔽弁５によって熱交換器４とドレンタンク６の間は遮蔽することができるようにしている。またドレンタンク６には大気を導入するためのドレンタンク真空解除弁１３を持ったドレンタンク真空解除装置を接続している。 A drain valve 11 is provided further downstream of the drain tank 6 in the drain discharge path, and a drain tank shielding valve 5 is installed between the heat exchanger 4 and the drain tank 6. The drain tank 6 stores drainage generated during the vacuum cooling operation. The drain tank 6 is provided between the heat exchanger 4 and the drain tank 6 by a drain tank shielding valve 5 provided between the heat exchanger 4 and the drain tank 6. Is able to be shielded. The drain tank 6 is connected to a drain tank vacuum release device having a drain tank vacuum release valve 13 for introducing the atmosphere.

実施例での真空冷却運転動作を説明する。まず準備として、処理槽２内に被冷却物を収容し、処理槽２を密閉しておく。真空冷却の工程は処理槽２内を減圧する真空冷却工程と、真空冷却工程終了後に行う真空解除の工程からなる。真空冷却の工程では真空発生装置１の作動を開始して、処理槽２内を減圧する。真空冷却工程の時点では、ドレンタンク遮蔽弁５は開いており、処理槽２内に大気を導入することで処理槽内の圧力を大気圧に戻すための処理槽真空解除弁１０、およびドレンタンク６内に大気を導入することでドレンタンク６内の圧力を大気圧に戻すためのドレンタンク真空解除弁１３と、装置内にたまったドレンを系外へ排出する排水弁１１は閉じている。真空発生装置１の作動を行うと、真空発生装置１は真空経路９を通して処理槽２内の気体を吸引して排出するため、処理槽２内の圧力が低下していく。処理槽２内の圧力が低下し、処理槽２内の飽和蒸気温度が被冷却物温度よりも低くなると、処理槽２内に収容している被冷却物から水分が蒸発する。水分が蒸発する際には周囲から気化熱を奪うため、被冷却物の温度は急激に低下していく。 The vacuum cooling operation in the embodiment will be described. First, as a preparation, an object to be cooled is accommodated in the processing tank 2 and the processing tank 2 is sealed. The vacuum cooling process includes a vacuum cooling process for reducing the pressure in the processing tank 2 and a vacuum releasing process performed after the vacuum cooling process is completed. In the vacuum cooling process, the operation of the vacuum generator 1 is started and the inside of the processing tank 2 is depressurized. At the time of the vacuum cooling process, the drain tank shielding valve 5 is open, and the treatment tank vacuum release valve 10 for returning the pressure in the treatment tank to atmospheric pressure by introducing the atmosphere into the treatment tank 2, and the drain tank The drain tank vacuum release valve 13 for returning the pressure in the drain tank 6 to atmospheric pressure by introducing the atmosphere into the inside 6 and the drain valve 11 for discharging the drain accumulated in the apparatus to the outside of the system are closed. When the vacuum generator 1 is operated, the vacuum generator 1 sucks and discharges the gas in the processing tank 2 through the vacuum path 9, so that the pressure in the processing tank 2 decreases. When the pressure in the processing tank 2 decreases and the saturated vapor temperature in the processing tank 2 becomes lower than the temperature of the object to be cooled, moisture evaporates from the object to be cooled stored in the processing tank 2. When moisture evaporates, it takes heat of vaporization from the surroundings, so the temperature of the object to be cooled decreases rapidly.

真空経路９を通して吸引している気体は、熱交換器４で冷却する。吸引気体が流れる熱交換器４の伝熱管は、冷水をためたタンクを貫通して設置しているため、伝熱管内を流れる気体は伝熱管外側の冷水によって冷却され、処理槽２内を流れる蒸気が飽和蒸気温度より低くなると、蒸気は凝縮する。熱交換器４の伝熱管部分で発生した凝縮水は、熱交換器４の下方に設けているドレン集合室１２に集合し、ドレン集合室１２のさらに下方に設けているドレンタンク６へ流れ落ちる。蒸気を冷却することによって凝縮水にすると、体積は大幅に縮小する。気体の体積が小さくなると、真空発生装置１で排出しなければならない気体量が少なくなるため、より早く処理槽２内の圧力を低下することができ、冷却に要する時間を短縮することができる。 The gas sucked through the vacuum path 9 is cooled by the heat exchanger 4. Since the heat transfer tube of the heat exchanger 4 through which the suction gas flows is installed through a tank for storing cold water, the gas flowing in the heat transfer tube is cooled by the cold water outside the heat transfer tube and flows in the treatment tank 2. When the vapor falls below the saturated vapor temperature, the vapor condenses. The condensed water generated in the heat transfer tube portion of the heat exchanger 4 collects in the drain collecting chamber 12 provided below the heat exchanger 4 and flows down to the drain tank 6 provided further below the drain collecting chamber 12. When the steam is cooled to condensate, the volume is greatly reduced. When the volume of the gas is reduced, the amount of gas that must be exhausted by the vacuum generator 1 is reduced, so that the pressure in the treatment tank 2 can be reduced more quickly, and the time required for cooling can be reduced.

真空冷却の工程では、排水弁１１は閉じ、ドレンタンク遮蔽弁５は開いているため、ドレンは、ドレンタンク遮蔽弁５を通してドレンタンク６にたまっていく。真空冷却工程を開始してからの経過時間や、槽内圧力検出装置７にて検出している槽内圧力、あるいは品温検出装置８にて検出している被冷却物の品温が運転終了の値に達するなど、真空冷却終了時期になると、真空発生装置１の作動を停止して冷却運転を終了し、真空解除の工程に移る。この時、真空冷却装置では処理槽２内が減圧された状態であるため、真空解除の工程にて処理槽２内の圧力を大気圧まで戻すのであるが、真空解除の工程ではドレンタンク遮蔽弁５を閉じ、処理槽真空解除弁１０とドレンタンク真空解除弁１３を開くことで、処理槽２での真空解除とドレンタンク６での真空解除を並行して行う。 In the vacuum cooling process, the drain valve 11 is closed and the drain tank shielding valve 5 is open, so that the drain accumulates in the drain tank 6 through the drain tank shielding valve 5. The elapsed time since the start of the vacuum cooling process, the tank pressure detected by the tank pressure detection device 7, or the product temperature of the object to be cooled detected by the product temperature detection device 8 is finished. When it is time to end the vacuum cooling, such as reaching the value of the At this time, since the inside of the processing tank 2 is decompressed in the vacuum cooling device, the pressure in the processing tank 2 is returned to the atmospheric pressure in the vacuum releasing step, but the drain tank shielding valve is used in the vacuum releasing step. 5 is closed and the treatment tank vacuum release valve 10 and the drain tank vacuum release valve 13 are opened, so that the vacuum release in the treatment tank 2 and the vacuum release in the drain tank 6 are performed in parallel.

ドレンタンク遮蔽弁５を閉じた状態で処理槽真空解除弁１０とドレンタンク真空解除弁１３を開くと、処理槽２とドレンタンク６では大気が導入されて圧力が上昇していく。この時、ドレンタンク６の容積は処理槽２の容積よりも小さなものとしておくと、ドレンタンク６では処理槽２よりも短時間で大気圧まで戻すことができる。ドレンタンク６内が大気圧まで戻った後に、排水弁１１を開くと、ドレンタンク内にあるドレンの装置外への排出が開始されることになる。 When the treatment tank vacuum release valve 10 and the drain tank vacuum release valve 13 are opened with the drain tank shielding valve 5 closed, the atmosphere is introduced into the treatment tank 2 and the drain tank 6 and the pressure rises. At this time, if the volume of the drain tank 6 is smaller than the volume of the processing tank 2, the drain tank 6 can return to atmospheric pressure in a shorter time than the processing tank 2. When the drain valve 11 is opened after the inside of the drain tank 6 returns to the atmospheric pressure, the drain of the drain inside the drain tank is started.

ドレンタンク６内にあるドレンの排出に要する時間が、処理槽２内にある被冷却物の出し入れに要する時間よりも長くなる場合、処理槽２内が大気圧に戻った後にドレンタンクのドレン排出と処理槽内の被冷却物の入れ替えを開始すると、被冷却物の入れ替え終了後にドレンの排出を待つ時間が必要となり、真空冷却運転の次バッチ開始が遅れることになっていた。上記のように、ドレンタンク遮蔽弁５を閉じて処理槽２の真空解除とドレンタンク６の真空解除をそれぞれ別に行うと、処理槽２で真空解除を行っている時間帯にいち早くドレンタンク６からのドレン排出を行うことができる。そのため、ドレンタンク６からの排水に時間が掛かる場合であっても、真空冷却の次バッチがドレン排出待ちによって遅れることはなく、このことによって真空冷却の間隔を短縮することができる。 When the time required for discharging the drain in the drain tank 6 is longer than the time required for taking in and out the object to be cooled in the processing tank 2, the drain discharge from the drain tank after the processing tank 2 returns to the atmospheric pressure. When the replacement of the object to be cooled in the processing tank is started, it is necessary to wait for the drain to be discharged after the replacement of the object to be cooled, and the start of the next batch of the vacuum cooling operation is delayed. As described above, when the drain tank shielding valve 5 is closed and the vacuum release of the treatment tank 2 and the vacuum release of the drain tank 6 are performed separately, the drain tank 6 is quickly released from the time period during which the vacuum release is performed in the treatment tank 2. Can be drained. Therefore, even when draining from the drain tank 6 takes time, the next batch of vacuum cooling is not delayed due to waiting for drain discharge, and this makes it possible to shorten the interval of vacuum cooling.

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.

１真空発生装置
２処理槽
３冷水ユニット
４熱交換器
５ドレンタンク遮蔽弁
６ドレンタンク
７槽内圧力検出装置
８品温検出装置
９真空経路
１０処理槽真空解除弁
１１排水弁
１２ドレン集合室
１３ドレンタンク真空解除弁

1 Vacuum generator
2 treatment tank
3 Cold water unit
4 Heat exchanger
5 Drain tank shielding valve
6 Drain tank
7 Tank pressure detector
8 Product temperature detector
9 Vacuum path
10 Treatment tank vacuum release valve
11 Drain valve
12 Drain meeting room
13 Drain tank vacuum release valve

Claims

被冷却物を収容する処理槽、処理槽と真空経路によって接続しており処理槽内の気体を吸引する真空発生装置、真空発生装置が処理槽から吸引している気体を途中で冷却する熱交換器、熱交換器とはドレン排出経路で接続しているドレンタンクを持ち、処理槽内を真空化することで被冷却物の冷却を行い、真空冷却工程中に発生したドレンはドレンタンクにためるようにしている真空冷却装置において、前記熱交換器とドレンタンクを結ぶドレン排出経路の途中にドレンタンク遮蔽弁、前記処理槽内を真空解除する処理槽真空解除装置、前記ドレンタンク内を真空解除するドレンタンク真空解除装置を設けておき、処理槽とドレンタンクの真空解除を行う際、前記ドレンタンク遮蔽弁にてドレン排出経路を遮断した状態で、処理槽真空解除装置とドレンタンク真空解除装置により、処理槽とドレンタンクでは別々に真空解除を行うようにしていることを特徴とする真空冷却装置。

A processing tank that contains the object to be cooled, a vacuum generator that is connected to the processing tank by a vacuum path and sucks the gas in the processing tank, and heat exchange that cools the gas sucked from the processing tank by the vacuum generator A drain tank connected with a drain discharge path is used to cool the object to be cooled by evacuating the treatment tank, and the drain generated during the vacuum cooling process accumulates in the drain tank. In the vacuum cooling apparatus, the drain tank shielding valve in the middle of the drain discharge path connecting the heat exchanger and the drain tank, the processing tank vacuum releasing device for releasing the vacuum in the processing tank, and the vacuum release in the drain tank A drain tank vacuum release device is provided, and when the vacuum of the treatment tank and drain tank is released, the drain discharge path is shut off by the drain tank shielding valve, and the treatment tank vacuum release device is And a drain tank vacuum release device, the processing tank and the vacuum cooling apparatus characterized by being configured to perform the vacuum release separately in the drain tank.