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技術 真空冷却装置

出願人 株式会社サムソン
発明者 礒野嘉夫黒木茂
出願日 2013年7月2日 (6年10ヶ月経過) 出願番号 2013-138872
公開日 2015年1月19日 (5年3ヶ月経過) 公開番号 2015-010812
状態 拒絶査定
技術分野 冷凍機械と関連しない装置 食品の凍結・冷却及び乾燥
主要キーワード 空気取り入れ弁 吸引気体 減圧槽内 減圧槽 減圧能力 急速減圧 気体吸引 伝熱管部分
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

真空冷却装置において、真空冷却工程の初期には減圧速度を高めることで真空冷却に要する時間を短縮し、かつ真空冷却工程中に減圧速度を低下させることで品質を向上させることを両立することのできる真空冷却装置を提供する。

解決手段

被冷却物を収容する第一減圧槽、第一減圧槽と真空配管によって接続しており第一減圧槽内気体吸引する真空発生装置を持ち、第一減圧槽内を真空化することで第一減圧槽内に設けた被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、前記第一減圧槽とは別に前記真空配管と接続した第二減圧槽を設け、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に仕切弁を設けておき、第一減圧槽において内部に収容した被冷却物の真空冷却を実施する前に、第二減圧槽内の減圧を行っておき、第一減圧槽での真空冷却工程初期に第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通する工程を行う。

概要

背景

減圧槽内加熱調理した食品などの被冷却物を収容しておき、減圧槽内を真空化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減圧槽内を減圧し、減圧槽内での沸点を被冷却物の温度まで低下させると、被冷却物中の水分が蒸発し、その際に被冷却物から気化熱奪う。この場合、被冷却物の中心部分からも熱を奪うことができ、気化熱による冷却効果は大きなものであるため、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水封式又はドライ式真空ポンプによるものがある。真空発生装置にて減圧槽内の気体吸引する場合、被冷却物からは水分が多く蒸発しているため、減圧槽内の気体ととも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、減圧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という問題があった。

そのため、特開2012−102956号公報に記載があるように、減圧槽内の気体を真空発生装置へ送る真空配管の途中に、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ることを行っている。真空配管の途中で熱交換器によって気体の冷却を行うと、気体の体積縮小する。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。真空発生装置が吸引しなければならない気体の体積を小さくすることで、吸引の効率を高めることができる。特開2012−102956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るようにしている。真空冷却運転中は減圧槽と通じている部分では負圧になっており、この場合にはドレンを排出する排水弁を開いても、ドレンを排出することはできない。そのため、ドレンは真空冷却運転終了までためておき、真空冷却運転を終了して減圧槽内を大気圧に戻した後に排出を行っている。

また、特開平10−160312号公報には、減圧工程の初期には真空発生装置による減圧能力を高くし、減圧工程の途中で減圧能力を低下させる真空冷却装置の記載がある。真空冷却装置では、減圧速度を高めることで、より短い時間で冷却することができるようになるが、減圧速度が速すぎる場合には、冷却する食材の中で突沸が発生し、冷却している食材の吹きこぼれ破裂が発生することで冷却品質の低下を招くことがある。そのために、むやみに減圧能力を高めることはできないが、減圧槽内の圧力が減圧槽内に収容している食品の飽和圧力に等しくなるまでは、被冷却物内での水分の沸騰は発生しないため、その間であれば減圧速度を高めることができる。特開平10−160312号公報に記載の真空冷却装置のように、減圧初期には減圧速度を高めることで減圧槽内の圧力が食材の飽和圧力になるまでの時間を短くし、減圧工程の途中から減圧速度を低下することによって突沸を防ぎながら冷却を進めることで、冷却時間の短縮と品質向上の効果を両立することができる。

特開平10−160312号公報の発明では、真空発生装置でのポンプ回転数を変更することで能力を変更している。回転数の調節は、広く普及しているインバータを使用することによって行えるが、回転数の調節による減圧能力の調節範囲は限られ、能力の調節範囲を広くすると装置のコストが大きくなる。そのため、現実的な範囲内で減圧能力を可変としておいた場合、減圧能力を最大限とした場合であっても、減圧槽内の圧力が大気圧から食材の飽和圧力になるまでには比較的長い時間が必要であり、真空冷却時間短縮の効果は限られるものとなっていた。

概要

真空冷却装置において、真空冷却工程の初期には減圧速度を高めることで真空冷却に要する時間を短縮し、かつ真空冷却工程中に減圧速度を低下させることで品質を向上させることを両立することのできる真空冷却装置を提供する。被冷却物を収容する第一減圧槽、第一減圧槽と真空配管によって接続しており第一減圧槽内の気体を吸引する真空発生装置を持ち、第一減圧槽内を真空化することで第一減圧槽内に設けた被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、前記第一減圧槽とは別に前記真空配管と接続した第二減圧槽を設け、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に仕切弁を設けておき、第一減圧槽において内部に収容した被冷却物の真空冷却を実施する前に、第二減圧槽内の減圧を行っておき、第一減圧槽での真空冷却工程初期に第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通する工程を行う。

目的

本発明が解決しようとする課題は、真空冷却装置において、真空冷却工程の初期には減圧速度を高めることで真空冷却に要する時間を短縮し、かつ真空冷却工程中に減圧速度を低下させることで品質を向上させることを両立することのできる真空冷却装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被冷却物を収容する第一減圧槽、第一減圧槽と真空配管によって接続しており第一減圧槽内気体吸引する真空発生装置を持ち、第一減圧槽内を真空化することで第一減圧槽内に設けた被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、前記第一減圧槽とは別に前記真空配管と接続した第二減圧槽を設け、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に仕切弁を設けておき、第一減圧槽において内部に収容した被冷却物の真空冷却を実施する前に、第二減圧槽内の減圧を行っておき、第一減圧槽での真空冷却工程初期に第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通する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

請求項1に記載の真空冷却装置において、第二減圧槽は真空冷却中に発生したドレンをためておくドレンタンクであることを特徴とする真空冷却装置。

請求項3

請求項1に記載の真空冷却装置において、真空配管の第二減圧槽との接続部より第二減圧槽側に第二仕切弁を設けておき、第二仕切弁は第一減圧槽での真空冷却工程初期には開くことで第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通し、真空冷却工程の途中で第二仕切弁を閉じることにより、第二減圧槽を真空配管から切り離す制御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4

請求項1から3のいずれかに記載の真空冷却装置において、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に逆止弁を設けていることを特徴とする真空冷却装置。

技術分野

0001

本発明は減圧槽内真空化し、減圧槽内の被冷却物から水分を蒸発させる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。

背景技術

0002

減圧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、減圧槽内を真空化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減圧槽内を減圧し、減圧槽内での沸点を被冷却物の温度まで低下させると、被冷却物中の水分が蒸発し、その際に被冷却物から気化熱を奪う。この場合、被冷却物の中心部分からも熱を奪うことができ、気化熱による冷却効果は大きなものであるため、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水封式又はドライ式真空ポンプによるものがある。真空発生装置にて減圧槽内の気体吸引する場合、被冷却物からは水分が多く蒸発しているため、減圧槽内の気体ととも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、減圧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という問題があった。

0003

そのため、特開2012−102956号公報に記載があるように、減圧槽内の気体を真空発生装置へ送る真空配管の途中に、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ることを行っている。真空配管の途中で熱交換器によって気体の冷却を行うと、気体の体積縮小する。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。真空発生装置が吸引しなければならない気体の体積を小さくすることで、吸引の効率を高めることができる。特開2012−102956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るようにしている。真空冷却運転中は減圧槽と通じている部分では負圧になっており、この場合にはドレンを排出する排水弁を開いても、ドレンを排出することはできない。そのため、ドレンは真空冷却運転終了までためておき、真空冷却運転を終了して減圧槽内を大気圧に戻した後に排出を行っている。

0004

また、特開平10−160312号公報には、減圧工程の初期には真空発生装置による減圧能力を高くし、減圧工程の途中で減圧能力を低下させる真空冷却装置の記載がある。真空冷却装置では、減圧速度を高めることで、より短い時間で冷却することができるようになるが、減圧速度が速すぎる場合には、冷却する食材の中で突沸が発生し、冷却している食材の吹きこぼれ破裂が発生することで冷却品質の低下を招くことがある。そのために、むやみに減圧能力を高めることはできないが、減圧槽内の圧力が減圧槽内に収容している食品の飽和圧力に等しくなるまでは、被冷却物内での水分の沸騰は発生しないため、その間であれば減圧速度を高めることができる。特開平10−160312号公報に記載の真空冷却装置のように、減圧初期には減圧速度を高めることで減圧槽内の圧力が食材の飽和圧力になるまでの時間を短くし、減圧工程の途中から減圧速度を低下することによって突沸を防ぎながら冷却を進めることで、冷却時間の短縮と品質向上の効果を両立することができる。

0005

特開平10−160312号公報の発明では、真空発生装置でのポンプ回転数を変更することで能力を変更している。回転数の調節は、広く普及しているインバータを使用することによって行えるが、回転数の調節による減圧能力の調節範囲は限られ、能力の調節範囲を広くすると装置のコストが大きくなる。そのため、現実的な範囲内で減圧能力を可変としておいた場合、減圧能力を最大限とした場合であっても、減圧槽内の圧力が大気圧から食材の飽和圧力になるまでには比較的長い時間が必要であり、真空冷却時間短縮の効果は限られるものとなっていた。

先行技術

0006

特開平10−160312号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明が解決しようとする課題は、真空冷却装置において、真空冷却工程の初期には減圧速度を高めることで真空冷却に要する時間を短縮し、かつ真空冷却工程中に減圧速度を低下させることで品質を向上させることを両立することのできる真空冷却装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

請求項1に記載の発明は、被冷却物を収容する第一減圧槽、第一減圧槽と真空配管によって接続しており第一減圧槽内の気体を吸引する真空発生装置を持ち、第一減圧槽内を真空化することで第一減圧槽内に設けた被冷却物の冷却を行う真空冷却装置において、
前記第一減圧槽とは別に前記真空配管と接続した第二減圧槽を設け、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に仕切弁を設けておき、
第一減圧槽において内部に収容した被冷却物の真空冷却を実施する前に、第二減圧槽内の減圧を行っておき、第一減圧槽での真空冷却工程初期に第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通する工程を行うものであることを特徴とする。

0009

請求項2に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、第二減圧槽は真空冷却中に発生したドレンをためておくドレンタンクであることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、真空配管の第二減圧槽との接続部より第二減圧槽側に第二仕切弁を設けておき、第二仕切弁は第一減圧槽での真空冷却工程初期には開くことで第一減圧槽と第二減圧槽の間を連通し、真空冷却工程の途中で第二仕切弁を閉じることにより、第二減圧槽を真空配管から切り離す制御を行うものであることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、前記の真空冷却装置において、真空配管の第二減圧槽との接続部より第一減圧槽側に逆止弁を設けていることを特徴とする。

0010

本発明では、第一減圧槽で冷却する食材の出し入れを行っている時間帯を利用して第二減圧槽の準備減圧を行うことができるため、第一減圧槽での減圧開始時には第二減圧槽は減圧できた状態としておくことができる。そして第一減圧槽での減圧開始時に、第一減圧槽と第二減圧槽をつなぐと、第一減圧槽内の気体は圧力の低い第二減圧槽内へ一気に流れるため、第一減圧槽の圧力を急激に低下することができる。この減圧初期での第一減圧槽から第二減圧槽へ気体を移動させることによる圧力低下は、真空発生装置の作動による場合よりもはるかに早くすることができ、短時間で減圧を行うことができる。そしてこの場合、第一減圧槽で圧力が低下するにつれて第二減圧槽では圧力が高まり、圧力差が小さくなるために減圧速度は低下していく。そのために真空度が高くなった状態での減圧速度が大きいことによる被冷却物内での突沸の発生も防止できる。

発明の効果

0011

本発明を実施することで、真空冷却初期には高い速度で減圧を行えるため、真空冷却工程の時間を短縮することができる。そして、真空度が高まると減圧速度は緩やかになるために突沸の発生も防止できる。そのため冷却品質を維持したままで真空冷却に要する時間を短縮することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の第一の実施例における真空冷却装置のフロー
本発明の第一の実施例における真空冷却運転時のタイムチャート
本発明の第二の実施例における真空冷却装置のフロー図
本発明の第二の実施例における真空冷却運転時のタイムチャート

実施例

0013

本発明の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は本発明の第一の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、第一減圧槽2、第二減圧槽6、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、第一減圧槽2の内部を真空化することによって、第一減圧槽2に収容した被冷却物(高温の食品)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。

0014

第一減圧槽2と真空発生装置1の間は、真空配管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第一減圧槽2内の気体を排出する。また真空配管9は、第二減圧槽用の真空配管を通じて第二減圧槽6にも接続しており、第一減圧槽2と第二減圧槽のそれぞれに接続している真空配管は、途中から共通のものとして真空発生装置1に接続している。

0015

このとき、第一減圧槽2内及び第二減圧槽6内の気体に加えて、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る。特に第一減圧槽2内においては、減圧すると収容している被冷却物から蒸発し、水分は蒸気になると体積が大幅に大きくなるため、この蒸気まで吸引していると、減圧の効率が悪くなってしまう。そのため真空配管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気体中の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。

0016

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、伝熱管内に第一減圧槽2及び第二減圧槽6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(ドレン)を集合させるためのドレン集合室と、ドレンをためておくドレンタンク10を設ける。熱交換器4で発生したドレンは、ドレン集合室に集合させた後に熱交換器4の下方に設けているドレンタンク10に流れ落ちる。

0017

ドレンタンク10の底部には、ドレンを排出するための排水管と、排水管途中に設置している排水弁5を設けておき、排水弁5を開くことでドレンを排出する。なお、真空冷却装置の運転によってドレンタンク10内が負圧になっている場合には、排水弁5を開いてもドレンタンク10からのドレン排出は行えない。ドレンタンク10からのドレン排出時には、ドレンタンク10内が大気圧以上になっている必要がある。真空冷却運転が終了すると、第一減圧槽2内を大気圧まで戻して被冷却物の出し入れを行うため、その時であればドレンタンク10内の圧力は大気圧となる。ドレンタンク10内の圧力が大気圧となっていれば、ドレンタンク10よりも下方に設けている排水管の排水弁5を開くことで、ドレンタンク10内のドレンを外部へ排出することができる。

0018

真空配管9の熱交換器4より上流側では、他端を第一減圧槽2と接続している第一減圧槽用の真空配管9と、他端を第二減圧槽6と接続している第二減圧槽用の真空配管を合流させている。この真空配管合流部よりも第一減圧槽2側の真空配管に第一仕切弁8と逆止弁12、合流部よりも第二減圧槽6側の真空配管に第二仕切弁11を設けておく。第一減圧槽2は被冷却物の出し入れを行う必要があるために扉を設けているが、第二減圧槽6は被冷却物を収容して真空冷却を行うものではないため、第一減圧槽2では設けている扉などは設けていない。

0019

この実施例での真空冷却運転動作を図2に基づいて説明する。図2においては、当初の第一減圧槽内圧力値と第二減圧槽内圧力値は大気圧状態となっており、真空発生装置1は作動を停止し、第一仕切弁8と第二仕切弁11は閉じている。まず工程Aで真空冷却の準備を開始する。ここでは、第一減圧槽2内への被冷却物の収容を行いながら、第二減圧槽6では準備減圧を行う。準備減圧では、第一仕切弁8は閉じておき、第二仕切弁11を開き、真空発生装置1を作動する。真空発生装置1を作動すると、真空発生装置1は真空配管9を通じて気体の吸引を行う。この時、第一仕切弁8は閉じ、第二仕切弁11は開いているため、真空発生装置1は真空配管9から切り離されている。そのため、第一減圧槽2からの吸引は行わない。真空発生装置1では、真空配管9とつながっている第二減圧槽6内の気体を吸引するため、第二減圧槽6内の圧力は低下していく。

0020

第二減圧槽6から気体の吸引を行うことで、第二減圧槽6内を所定の高真空状態まで減圧しておく。その後は工程Bで真空発生装置1の作動停止と第二仕切弁11の閉動作を行い、第一減圧槽2の準備が整うまで高真空状態で待機する。次の工程Cより、第一減圧槽2での真空冷却を開始する。真空発生装置1の作動を開始し、第一仕切弁8を開くとともに、第二仕切弁11も開く。すると、第一減圧槽2と第二減圧槽6の間は遮るものがなくなるため、第一減圧槽2と第二減圧槽6は連通することになる。このときの第一減圧槽2及び第二減圧槽6内の圧力は、第一減圧槽>第二減圧槽であるため、圧力の高い第一減圧槽2内の気体は、圧力の低い第二減圧槽6内へ移動する。その際、二つの減圧槽間での圧力差が大きい場合には、気体は勢いよく移動することになり、第一減圧槽2内の圧力は急激に低下し、逆に第二減圧槽6内の圧力は上昇する。ここでの第一減圧槽2内の減圧速度は、真空発生装置1による減圧速度よりも大幅に早いものとなっており、圧力の値は急角度で低下している。しかし、第一減圧槽2内の気体が第二減圧槽6内へ流れ込むと、両者の圧力差は小さくなり、第一減圧槽と第二減圧槽の圧力が平衡化すると、第一減圧槽2から第二減圧槽6への移動による圧力の低下はなくなる。そのため、本実施例では真空冷却の初期には急速に減圧することができ、かつある程度まで減圧が進んだ以降は減圧速度を低下させるということができる。

0021

その後、工程Dで第二仕切弁11は閉じており、第二減圧槽6は再び待機状態としている。その間も第一減圧槽2では、真空発生装置1による減圧を行っており、第一減圧槽2内の圧力は低下し続けている。第一減圧槽2内の圧力が低下すると、第一減圧槽2では内部に収容している被冷却物から水分が蒸発し、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。このとき第二仕切弁11は閉じているため、第二減圧槽6内からの気体吸引は行わない。減圧すべき容積が大きくなると、減圧速度が低下するため、真空冷却に要する時間が長くなる。そのためここでは、第二減圧槽6は第一減圧槽2及び真空配管9から切り離しておくことで、減圧の能力が低下しないようにしている。

0022

真空配管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、冷水ユニット3で製造した冷水をためている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、気体中の蒸気が凝縮する。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に集合し、ドレン集合室のさらに下方に設けているドレンタンク10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、より早く第一減圧槽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。

0023

なお、第二減圧槽6は待機としておき、第一減圧槽2では減圧を行っている場合、槽内の圧力は第一減圧槽2<第二減圧槽6となる。第二仕切弁11を閉じることで第二減圧槽6は切り離しているが、もしも第二仕切弁11で漏れが発生することになると、第二減圧槽6内の気体が第一減圧槽2内へ逆流することがある。そうなると不衛生であるため本実施例では、第一減圧槽2側に逆止弁12を設けている。逆止弁12を設けていると、第一減圧槽2への逆流を防止することができ、衛生面でも問題ないものとなる。

0024

工程Eで冷却を終了すると、真空発生装置1の作動を停止し、第一仕切弁8を閉じる。そして図示していない空気取り入れ弁を開き、第一減圧槽2内へ空気を導入することで第一減圧槽2内の圧力を大気圧まで戻す。このとき、第一減圧槽2内へ導入する空気はエアフィルタを通して取り込むようにしている。

0025

第一減圧槽2内を大気圧まで戻すと、第一減圧槽2の扉を開くことができるようになり、工程Fで被冷却物の取り出しを行う。また、図2の実施例では、続けて真空冷却を行うようにしているため、第一減圧槽2で被冷却物の出し入れを行っている間に、第二減圧槽6では準備減圧を行うようにしている。第二減圧槽6で準備減圧を行っておくことで、次回の真空冷却時にも減圧初期には急速に減圧することができる。

0026

続いて第二の実施例について説明する。図3は本発明の第二の実施例における真空冷却装置のフロー図、図4は本発明の第二の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。基本的な構造は第一の実施例と同じであるが、第二の実施例での第二減圧槽6はドレンタンクを兼ねるものとしている。第二減圧槽6はドレンタンクでもあるので、熱交換器4の下方に設置している。

0027

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、伝熱管内に第一減圧槽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(ドレン)を集合させるためのドレン集合室を設けており、ドレンはドレン集合室に集合させた後に熱交換器4の下方に設けている第二減圧槽6に流れ落ちる。

0028

第二減圧槽6の底部には、ドレンを排出するための排水管と、排水管途中に設置している排水弁5を設けておき、排水弁5を開くことでドレンを排出する。ただし、真空冷却装置の運転によって第二減圧槽6内が負圧になっている場合には、排水弁5を開いても第二減圧槽6からのドレン排出は行えない。第二減圧槽6からのドレン排出は、真空冷却を行う前後の減圧していない時期に行うことになる。

0029

第二の実施例での真空冷却運転動作を図4に基づいて説明する。図4の実施例でも、当初の第一減圧槽2と第二減圧槽6は大気圧状態となっており、真空発生装置1は作動を停止し、第一仕切弁8は閉じている。まず工程aで真空冷却の準備を開始する。ここでも、第一減圧槽2内への被冷却物の収容を行いながら、第二減圧槽6では準備減圧を行う。準備減圧では、第一仕切弁8は閉じておき、真空発生装置1を作動する。真空発生装置1を作動すると、真空発生装置1は真空配管9を通じて気体の吸引を行う。この時、第一仕切弁8は閉じているため、真空発生装置1は真空配管9から切り離されている第一減圧槽2からの吸引は行わず、真空配管9とつながっている第二減圧槽6内の気体を吸引する。

0030

第二減圧槽6から気体の吸引を行うことで、第二減圧槽6では所定の高真空状態まで減圧を進めておき、その後は工程bで真空発生装置1の作動を停止し、第一減圧槽2の準備が整うまで高真空状態で待機する。次の工程cより、第一減圧槽2での真空冷却を開始する。ここで真空発生装置1の作動を開始し、第一仕切弁8を開く。すると、第一減圧槽2と第二減圧槽6の間は遮るものがなくなるため、第一減圧槽2と第二減圧槽6は連通することになる。このときの第一減圧槽2及び第二減圧槽6内の圧力は、第一減圧槽>第二減圧槽であるため、第一減圧槽2内の気体は第二減圧槽6内へ移動する。その際、二つの減圧槽間での圧力差が大きいと、気体は勢いよく移動することになり、第一減圧槽2内の圧力は急激に低下し、逆に第二減圧槽6内の圧力は上昇する。ここでの第一減圧槽2内の減圧速度は、真空発生装置1による減圧速度よりも大幅に早いものとなっているが、第一減圧槽と第二減圧槽の圧力差が小さくなると、第一減圧槽2から第二減圧槽6へ気体が移動する勢いが低下していく。そのため、初期には急速に減圧することができ、かつある程度まで減圧が進んだ以降は減圧速度を低下させるということができる。

0031

その後、時刻dで第一減圧槽2と第二減圧槽6の圧力は平衡となっており、第二減圧槽6内の圧力上昇は停止する。そしてその後は、真空発生装置1による吸引の作用により、第一減圧槽2内の圧力と第二減圧槽6内の圧力は同じように低下することになる。そして第一減圧槽2内の圧力が低下すると、第一減圧槽2では内部に収容している被冷却物から水分が蒸発し、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。

0032

また、真空配管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、冷水ユニット3で製造した冷水をためている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、気体中の蒸気が凝縮する。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に集合し、ドレン集合室のさらに下方に設けている第二減圧槽6へ流れ落ちる。

0033

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、より早く第一減圧槽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。

0034

工程eで真空冷却による冷却を終了すると、真空発生装置1の作動を停止する。そして図示していない空気取り入れ弁を開き、第一減圧槽2内へ空気を導入することで第一減圧槽2内の圧力を大気圧まで戻す。このとき、第一減圧槽2内へ導入する空気はエアフィルタを通して取り込むようにしている。第一減圧槽2内を大気圧まで戻すと、第一減圧槽2の扉を開くことができるようになり、工程fで被冷却物の取り出しを行う。また、第一減圧槽2に空気の導入を行うと、空気は第二減圧槽6へも流れこみ、第二減圧槽6内の圧力も上昇する。第二減圧槽6内が大気圧まで上昇すると、工程fでドレン排水弁5を開いてドレンの排出を行う。

0035

図4の実施例でも、続けて真空冷却を行うようにしているため、第一減圧槽2で被冷却物の出し入れを行っている間に、工程gで第二減圧槽6の準備減圧を行うようにしている。第二減圧槽6で準備減圧を行っておくことで、次回の真空冷却時にも減圧初期に急速減圧を行うことができる。

0036

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。

0037

1真空発生装置
2 第一減圧槽
3冷水ユニット
4熱交換器
5ドレン排水弁
6 第二減圧槽
7 槽内圧力検出装置
8 第一仕切弁
9真空配管
10ドレンタンク
11 第二仕切弁
12 逆止弁

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