冷却装置
【課題】 被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能な冷却装置において、簡易な構成で、水封式真空ポンプの封水温度の上昇を抑制して、減圧能力の低下を防止する。
【解決手段】 処理槽３内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段６は、水封式の真空ポンプ３３を備える。処理槽３内には、冷凍機２７の蒸発器から構成される冷却器５と、この冷却器５を介して冷風を被冷却物２へ供給するファン４とが設けられる。処理槽３内の中空部は、冷却器５を境に左右に分けられ、一方に被冷却物２が収容され、他方に排気管路３６を介して真空ポンプ３３が接続される。真空ポンプ３３を用いて処理槽３内の気体を外部へ吸引排出して、被冷却物２の真空冷却を図る際、冷凍機２７を運転する。冷却器５で蒸気を凝縮させながら真空冷却を図ることで、封水温度の上昇を抑制して、減圧能力の低下を防止できる。
【解決手段】 処理槽３内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段６は、水封式の真空ポンプ３３を備える。処理槽３内には、冷凍機２７の蒸発器から構成される冷却器５と、この冷却器５を介して冷風を被冷却物２へ供給するファン４とが設けられる。処理槽３内の中空部は、冷却器５を境に左右に分けられ、一方に被冷却物２が収容され、他方に排気管路３６を介して真空ポンプ３３が接続される。真空ポンプ３３を用いて処理槽３内の気体を外部へ吸引排出して、被冷却物２の真空冷却を図る際、冷凍機２７を運転する。冷却器５で蒸気を凝縮させながら真空冷却を図ることで、封水温度の上昇を抑制して、減圧能力の低下を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱後の食材または食品に代表される各種の被冷却物の冷却を図るための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記各特許文献に開示されるように、一つの処理槽で、食材の真空冷却と冷風冷却とを実行可能な冷却装置が提案されている。ここで、真空冷却とは、処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧することで、処理槽内の食材からの水分蒸発を促し、その気化潜熱により食材の冷却を図るものである。また、冷風冷却とは、処理槽内にクーラーおよびファンを設けて、冷風により食材の冷却を図るものである。
【特許文献１】特開平４−１９８６８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記各特許文献に開示される冷却装置では、減圧手段とクーラーとは択一的に運転されるので、蒸気は凝縮されずに処理槽外へ排出される。従って、減圧手段として真空ポンプのみを用いる場合、迅速な減圧を図ることはできない。また、減圧手段として水封式の真空ポンプを用いる場合、食材から生じる蒸気が封水温度を上昇させ、真空ポンプの能力を低下させるおそれがある。特に、減圧手段として、蒸気エゼクタや蒸気凝縮用熱交換器は用いず、真空ポンプのみを用いる場合、減圧能力を低下させるおそれがある。
【０００４】
ところで、減圧手段による処理槽内の減圧には限界があり、その限界圧力における処理槽内の飽和蒸気温度に、食材の温度（以下、品温という）が近づくか、そもそも初期の品温が前記飽和蒸気温度以下である場合には、真空冷却が困難または不可能である。これに対処するために、減圧手段の能力を向上させるには、蒸気エゼクタなどを必要とするものである。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、典型的には真空冷却と冷風冷却とが可能に構成された冷却装置において、簡易な構造で効果的な真空冷却を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、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、被冷却物が収容される密閉可能な処理槽と、この処理槽内に設けられる冷却器と、この冷却器を境に連通しつつも分けられる前記処理槽内の空間の内、前記被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を介して接続され、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段とを備えることを特徴とする冷却装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、処理槽内の空間は、冷却器を境に連通しつつも二つに分けられ、一方の空間に被冷却物が収容され、他方の空間に排気管路が接続される。これにより、真空冷却中に被冷却物から生じる蒸気は、冷却器を介して排気管路へ吸引されることになる。従って、冷却器を機能させておけば、冷却器に効率的に蒸気を凝縮させて、蒸気の排気管路への吸引を防止することができる。処理槽内で蒸気を凝縮させつつ真空引きすることで、真空冷却を効率的に行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記減圧手段は、水封式の真空ポンプを備え、この真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記冷却器を機能可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、減圧手段を用いて処理槽内の気体を外部へ吸引排出して被冷却物の真空冷却を図る際、冷却器を機能させることができる。従って、処理槽内において冷却器で蒸気を凝縮させつつ、被冷却物の真空冷却を図ることができる。これにより、封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。しかも、処理槽内で単に冷却器を機能させるだけでなく、被冷却物からの蒸気は冷却器を介して排気管路へ吸引されるので、効果的な真空冷却を図ることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記冷却器は、前記真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いときに機能可能とされたことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いとき（真空ポンプの負荷が高いとき）に冷却器を機能させることで、効率的に封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記減圧手段を用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記処理槽の上部から蒸気および／または温水を供給可能とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、減圧手段により処理槽内を減圧後、処理槽内を密閉した状態で冷却器を機能させて、処理槽内の蒸気を凝縮させることで、処理槽内の一層の減圧を図る場合には、予め処理槽内を蒸気で満たしておくことで、一層効果的に処理槽内を減圧して、被冷却物の真空冷却を図ることができる。しかも、空気より軽い蒸気を、処理槽の上部から下方へ導入することで、処理槽内からの空気排除を効果的に行うことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記被冷却物は、台車に載せられて前記処理槽内に収容され、前記冷却器を介したファンによる冷風で、前記被冷却物の冷却が可能とされ、前記ファンは、前記台車の車輪に冷風を当てないように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、被冷却物は台車に載せられるので、被冷却物の処理槽に対する搬入または搬出が容易である。また、真空冷却に加えて冷風冷却も可能とされ、迅速でムラのない冷却が可能となる。しかも、台車の車輪が仮に汚れていても、ファンによる冷風は車輪に当らないので、汚染物が舞い上がらず、衛生的な冷却を図ることができる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明は、処理槽内に収容される被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、前記真空冷却のために、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段として、水封式の真空ポンプを備え、前記冷風冷却のために、前記処理槽内には、冷凍機の蒸発器から構成される冷却器と、この冷却器を介して冷風を前記被冷却物へ供給するファンとを備え、前記冷凍機を運転しつつ前記真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出可能とされたことを特徴とする冷却装置である。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、真空ポンプを用いて処理槽内の気体を外部へ吸引排出して被冷却物の真空冷却を図る際、冷凍機を運転させることができる。従って、処理槽内において冷却器で蒸気を凝縮させつつ、被冷却物の真空冷却を図ることができる。これにより、封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の冷却装置によれば、典型的には真空冷却と冷風冷却とが可能に構成された冷却装置において、簡易な構造で効果的な真空冷却を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の冷却装置は、被冷却物の真空冷却を少なくとも実行可能に構成され、より好ましくは、被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成される。この冷却装置にて冷却を図られる被冷却物は、その種類を特に問わないが、典型的には加熱調理後の食材または食品である。
【００２０】
本実施形態の冷却装置は、被冷却物が収容される処理槽、処理槽内を冷却する冷却器、処理槽内を減圧する減圧手段、減圧された処理槽内を復圧する復圧手段の他、制御手段を備える。さらに、真空冷却に加えて冷風冷却も実行可能に構成する場合には、処理槽内で風を起こし、冷却器を介した冷風を被冷却物へ吹き付けるファンをさらに備える。
【００２１】
処理槽は、被冷却物を収容可能に中空構造に形成され、典型的には略矩形の中空ボックス状に形成された金属製の缶体である。処理槽は、被冷却物が収容される処理槽本体と、この処理槽本体の開口部を開閉する扉とから構成される。扉が閉じられた状態では、処理槽本体と扉との隙間は、パッキンにて封止される。
【００２２】
処理槽には、好ましくは、処理槽内の圧力を検出する圧力センサ、処理槽内の温度を検出する温度センサ、処理槽内の被冷却物の温度（品温という）を検出する品温センサとの内、いずれか一以上のセンサが備えられる。好ましくは、これら三つのセンサが、すべて備えられる。
【００２３】
被冷却物は、直接にまたは適宜の容器に入れられて、処理槽内に収容される。その際、被冷却物は、台車（ワゴンを含む）を介して、処理槽に対し出し入れしてもよい。あるいは、被冷却物は、処理槽内に設けた棚に保持してもよい。
【００２４】
冷却器は、処理槽内を冷却する熱交換器である。冷却器は、典型的には、冷凍機の蒸発器から構成される。本実施形態では、冷凍機のコンデンシングユニットから供給される液化冷媒を蒸発させて、処理槽内の気体を冷却する蒸発器から構成される。但し、冷却器は、冷水製造装置（チラー）から供給される冷水、またはブラインチラーから供給されるブラインを冷媒とする熱交換器としてもよい。
【００２５】
処理槽内にファンを設置して、被冷却物の冷風冷却も実行可能に構成する場合、冷却器は、被冷却物を冷風冷却によりチルド域まで冷却可能な低温（たとえば−１０℃以下）とすることができる熱交換器とするのがよい。冷風冷却時には、冷却器を機能させた状態でファンを回転させることで、ファンへの吸込空気またはファンからの吐出空気は、冷却器を介して冷風として被冷却物へ吹き付けられる。
【００２６】
ところで、被冷却物を台車に載せて処理槽内に収容する場合、台車の車輪に冷風が当らないように構成するのが好ましい。つまり、台車の車輪に冷風が当らないように、冷却器やファンの設置位置が決定される。本実施形態では、被冷却物の収容スペースの横に冷却器やファンが設置されるが、冷却器やファンは、台車の車輪と対応する高さ位置よりも上方に設置される。また、ファンは、その駆動軸が水平に配置される。これにより、台車の車輪が汚れていても、ファンによる冷風は車輪に当らないので、処理槽内で汚染物が舞い上がるのが防止される。また、被冷却物へ冷風を効率的に当てることで、衛生的で迅速な冷却を図ることができる。
【００２７】
減圧手段は、処理槽内の空気や蒸気を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧する手段である。具体的には、減圧手段は、水封式の真空ポンプを備える。水封式の真空ポンプは、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動する。
【００２８】
より具体的には、本実施形態では、放射状に配置された羽根をもつインペラは、封水が供給されるケーシング内に、そのケーシングと偏心して設置されている。従って、インペラを高速回転させると、ケーシング内に水環ができ、しかもインペラとケーシングとを偏心させているので、一回転するたびに内部の気体が膨張と圧縮とを繰り返すことになる。そこで、ケーシングの適切な位置に吸気口と排気口とを設けておくことで、外部の気体を吸排気することができる。通常、ケーシングには、吸気口と排気口との他に給水口が設けられており、その給水口からケーシング内へ封水が供給される。
【００２９】
このような構成の真空ポンプは、その吸気口が排気管路を介して処理槽に接続される。排気管路の中途には、真空弁が開閉可能に設けられている。
【００３０】
処理槽に対する冷却器および減圧手段の設置は、真空冷却時に被冷却物から出る蒸気が、冷却器を介して減圧手段に吸引されるように設定するのが好ましい。すなわち、冷却器を境に連通しつつも分けられる処理槽内の空間の内、被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を接続するのが好ましい。具体的には、冷却器を境に処理槽内の空間を二つに分け、一方の空間に被冷却物を収容し、他方の空間に排気管路を接続する。さらに、ファンも設置する場合には、そのファンは前記他方の空間に設置するのがよい。
【００３１】
復圧手段は、減圧手段により減圧された処理槽内へ外気を導入して、処理槽内を復圧する手段である。この復圧手段により、処理槽内へ外気を導入することで、処理槽内を大気圧まで復圧することができる。処理槽内への外気の導入は、衛生面を考慮して、フィルターを介して行うのが望ましい。フィルターを介した清浄空気は、給気管路を介して処理槽内へ供給される。給気管路の中途に設けた真空解除弁を開閉することで、処理槽内への外気導入の有無が切り替えられる。
【００３２】
制御手段は、減圧手段、復圧手段、冷凍機やファンなどを制御する。逆にいうと、これら各構成は、制御手段により制御され、予め設定されたプログラムに従い、所定の工程が順次に実行される。その際、圧力センサにより検出される処理槽内圧力、温度センサにより検出される処理槽内温度、品温センサにより検出される品温や、経過時間などを用いて制御される。
【００３３】
冷却装置は、その運転方法を特に問わないが、少なくとも真空冷却工程を実行可能に構成されている。そして、好ましくは、その真空冷却工程後に冷風冷却工程を実行可能に構成されている。この場合、前段の真空冷却工程では、被冷却物の内部まで均一に冷却できるので、温度ムラが生じることがなく、しかも迅速な冷却を図ることができる。そして、後段の冷風冷却工程では、さらに低温（典型的にはチルド域）まで冷却することができる。真空冷却により予め温度ムラなく冷却した後にさらに冷風冷却を図ることで、冷風冷却により仮に温度ムラが生じても、その温度差を微小範囲に抑えることができる。しかも、真空冷却のみでは、大掛かりな減圧手段が必要になる低温までの冷却を図ることができる。
【００３４】
真空冷却工程は、第一真空冷却工程と第二真空冷却工程とに分けられる。第一真空冷却工程は、真空冷却工程に必須の工程であるが、第二真空冷却工程は、所望により実行される工程である。
【００３５】
第一真空冷却工程は、減圧手段により処理槽内を減圧することで、被冷却物の真空冷却を図る工程である。第一真空冷却工程時には、冷却器を機能させるのがよい。具体的には、冷却器が冷凍機の蒸発器から構成される場合、第一真空冷却時には冷凍機を運転させるのがよい。これにより、蒸気を冷却器に凝縮させつつ真空冷却を図ることになり、真空ポンプの封水温度の上昇を抑制して、真空ポンプの減圧能力の低下を防止することができる。また、従来、排気管路には真空ポンプの手前に通水型熱交換器を設けて、冷却用水を給排水して排気管路内の蒸気を凝縮させていたが、この熱交換器を不要とすることもできる。これにより、装置構成が簡易となるだけでなく、大幅な節水を図ることができる。
【００３６】
第一真空冷却工程後に第二真空冷却工程を実行しようとする場合、第一真空冷却工程の後半には、処理槽内へ蒸気および／または温水を供給して、その蒸気と共に処理槽内の空気を減圧手段により排出するのがよい。これにより、後述する第二真空冷却工程を、より効果的に行うことができる。
【００３７】
処理槽内へ蒸気や温水を供給する場合、その供給は、処理槽の上部から行うのが好ましい。空気より軽い蒸気を、処理槽の上部から下方へ導入することで、処理槽内からの空気排除を効果的に行うことができる。
【００３８】
第一真空冷却工程中に冷却器を機能（典型的には冷凍機を運転）させるのは、第一真空冷却工程中の常時であってもよいし、所望時であってもよい。たとえば、上述した処理槽内への蒸気や温水の供給時までは、冷却器を機能させつつ処理槽内の減圧が図られる。
【００３９】
また、第一真空冷却工程中の所望時に冷却器を機能させる場合、真空ポンプ内の封水の温度が高いとき（真空ポンプの負荷が高いとき）に冷却器を機能させることが好ましい。すなわち、第一真空冷却工程中の真空ポンプ内またはその排出側で封水温度を検出し、封水温度が設定された温度（たとえば、３５〜４０℃）に到達したときに冷却器を機能させる制御をすることが好ましい。これにより、効率的に封水温度の上昇を防止できるとともに、減圧能力の低下を防止できる。また、冷却器を機能させる制御は、封水温度による制御に限られるものではなく、処理槽内の圧力もしくは温度、品温、または第一真空冷却工程の経過時間などに基づき、冷却器を機能させるか否かを制御してもよい。
【００４０】
第二真空冷却工程では、第一真空冷却工程により減圧された処理槽内を密閉した状態で、冷却器を機能させた状態でファンを回転させる。これにより、処理槽内の気体を攪拌させながら蒸気を凝縮して、処理槽内をさらに減圧でき、被冷却物の真空冷却をさらに図ることができる。このような真空冷却工程の終了後には、処理槽内は大気圧まで復圧される。その後、所望により、ファンおよび冷却器を機能させて、被冷却物の冷風冷却を図る冷風冷却工程がなされる。
【００４１】
本実施形態の冷却装置は、上述したとおり、少なくとも第一真空冷却工程が実行可能とされ、所望により、さらに第二真空冷却工程および／または冷風冷却工程が実行可能とされる。但し、場合により、冷風冷却後に真空冷却したり、冷風冷却のみを実行したりしてもよい。つまり、真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、真空冷却と冷風冷却とを自在に切り替えて、いずれか一方のみ、または双方を適宜組み合わせて実行する冷却装置に、本発明を適用することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、この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および図２は、本発明の冷却装置の一実施例を示す概略図であり、図１は、処理槽の扉を半分程開いた状態を示す斜視図、図２は、一部を断面にして示す全体構成図である。また、図３は、図１の冷却装置の正面図であり、一部を省略して示している。さらに、図４は、図３におけるIV−IV断面図であり、一部を切り欠いて示している。
【００４３】
本実施例の冷却装置１は、真空冷却と冷風冷却との両機能を備え、自在に切り替えて運転することにより、真空冷却と冷風冷却との内、いずれか一方が実行されるかまたは双方が実行されて、被冷却物２の冷却を図る装置である。被冷却物２は、特に問わないが、典型的には加熱調理後の食材または食品である。
【００４４】
本実施例の冷却装置１は、被冷却物２が収容される処理槽３、処理槽３内に風を起こすファン４、処理槽３内を冷却し特にファン４による風を冷却する冷却器５、処理槽３内の流体を外部へ吸引排出する減圧手段６、減圧手段６により減圧された処理槽３内を復圧する復圧手段７、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する給蒸手段８の他、これらを制御する制御手段９を備える。
【００４５】
処理槽３は、略矩形の中空ボックス状に形成された金属製の缶体である。処理槽３は、前面へ開口して中空部を有する処理槽本体１０と、この処理槽本体１０の開口部を開閉する扉１１とから構成される。処理槽本体１０は、略矩形の中空部が前面へ開口して形成されると共に、その略矩形の開口部の外周に沿って連続的にパッキン１２が設けられる。
【００４６】
処理槽本体１０の前方上部には、左右方向へ延出すると共に処理槽本体１０の右側へ延出して、レール１３が設けられる。このレール１３には、それに沿って左右へスライド可能に、扉１１が吊り下げられる。具体的には、略矩形板状の扉１１の上部には、左右二箇所にそれぞれローラ１４（図３）が設けられており、このローラ１４がレール１３に保持される。従って、レール１３に沿ってローラ１４が回転しつつ、処理槽本体１０に対し扉１１が左右にスライド可能とされる。
【００４７】
扉１１は、処理槽本体１０の開口部と対面する位置が全閉位置とされ、処理槽本体１０の開口部を完全に露出させる位置が全開位置とされる。全閉位置においては、扉１１の左右に設けた留め具１５（図１）に、処理槽本体１０の左右に設けた掛け具１６を係合することで、扉１１を処理槽本体１０へ引き付けて固定することができる。これにより、処理槽本体１０と扉１１との隙間が、パッキン１２にて確実に封止される。
【００４８】
処理槽３内には、左側に被冷却物２が収容可能とされ、右側にファン４や冷却器５が設置される。被冷却物２は、台車１７を介して処理槽３に出し入れすることができる。台車１７は、略矩形の板材または枠材の下面四隅に、車輪（キャスター）１８，１８，…が設けられて構成される。台車１７は、上下に複数の棚または棚枠を有していてもよいし、また手押し部を有していてもよい。本実施例では、上下に複数の棚枠を有した台車１７が使用され、被冷却物２を収容した容器（たとえば、ホテルパン）１９が各棚枠に保持される。但し、単に略矩形板状の荷台の下面四隅に車輪１８，１８，…を有して構成される台車１７を使用し、被冷却物２を収容した容器（たとえば、ばんじゅう）１９を、荷台の上に積み重ねてもよい。
【００４９】
処理槽３には、処理槽３内の圧力を検出する圧力センサ２０と、処理槽３内の温度を検出する温度センサ２１とが備えられる。さらに、処理槽３内に収容される被冷却物２の温度を検出する品温センサ２２も備えられる。本実施例の品温センサ２２は、被冷却物２へ検温部を差し込んで、被冷却物２の温度を検出する構成である。
【００５０】
処理槽３の右側壁には、一または複数のファン４が設けられる。本実施例では、冷却器５が設置されるのと対応した上下方向領域に、三つのファン４，４，４が上下に等間隔に離隔して設けられる。各ファン４は、複数枚の羽根２３が、処理槽３外に配置されたモータ２４により、駆動軸２５を介して回転駆動される構成である。各駆動軸２５は処理槽３の右側壁を水平に貫通して設けられるが、この貫通部においても処理槽３の内外の封止は確保される。
【００５１】
処理槽３内には、左右方向中央部よりやや右側に、直方体状の冷却器５が設けられる。これにより、処理槽３内の中空部は、冷却器５を境に左右に分けられる。但し、これら左右の空間は、冷却器５およびその前後などにおける処理槽３との隙間を介して、互いに連通される。
【００５２】
冷却器５は、水平な台座２６に載せられて、処理槽３内の底面から浮いた状態で設置される。台座２６の高さＨは、たとえば約２０ｃｍとされており、台車１７の各車輪１８よりも高く設定される。これにより、ファン４による風が台車１７の各車輪１８に当たることが防止され、処理槽３内に汚染物が舞い上がるのが防止される。一方、台車１７に載せられた被冷却物２には、ファン４の風が確実に当たるように設計される。但し、そのために、台車１７に載せられる一番下の容器１９は、空の状態としておいてもよい。
【００５３】
冷却器５は、周知の構成の冷凍機２７の蒸発器から構成される。具体的には、冷却器５は、冷媒管路２８を介してコンデンシングユニット２９と接続されている。コンデンシングユニット２９からの液化冷媒は、液電磁弁３０および膨張弁３１を介して蒸発器（冷却器５）へ供給され、この蒸発器にて完全に蒸発される。この際、蒸発器において冷媒は周囲から吸熱するので、蒸発器は冷却器５として機能する。
【００５４】
冷凍機２７を運転した状態でファン４を作動させると、図４に示すように、ファン４への吸込空気は、冷却器５にて冷却された後、冷却器５の前後における処理槽３との隙間を介して、被冷却物２の収容空間へ供給され、再び冷却器５を介してファン４へ吸い込まれる。このようにして、処理槽３内において、冷風の循環流を形成することができる。この際、冷却器５の後面と処理槽３の後面との隙間、冷却器５の前面と扉１１との隙間を、それぞれある程度小さくしておくのが好ましい。これにより、風速を上げて、処理槽３の左側壁まで風を流すことができる。また、本実施例における冷却器５の上部は、図２〜図４に示すように、ファン４の風を冷却器５の上方へ流さないように、天板３２を設ける構成としたが、これに限られるものではなく、ファン４の風を冷却器５の上方から流す場合は天板３２を設けなくてもよい。
【００５５】
処理槽３には、処理槽３内の流体を外部へ吸引排出する減圧手段６が接続される。本実施例では、減圧手段６は、水封式の真空ポンプ３３から構成される。水封式の真空ポンプ３３は、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動される。
【００５６】
より具体的には、本実施例では、放射状に配置された羽根をもつインペラ（図示省略）は、封水が供給される円筒状ケーシング（符号省略）内に、ケーシングと偏心して設置されている。従って、インペラを高速回転させると、ケーシング内に水環ができ、しかもインペラとケーシングとを偏心させているので、一回転するたびに内部の気体が膨張と圧縮とを繰り返すことになる。そこで、ケーシングの適切な位置に吸気口と排気口とを設けておくことで、外部の気体を吸排気することができる。さらに、ケーシングには、その内部へ封水を供給するための給水口が設けられている。
【００５７】
真空ポンプ３３の給水口には、封水管路３４が接続される。封水管路３４の中途には、封水弁３５と流量調整弁（図示省略）とが設けられる。封水弁３５は、真空ポンプ３３に連動して開かれる弁であり、本実施例では電磁弁から構成される。このようにして、真空ポンプ３３には、封水弁３５および流量調整弁を介して、封水が供給可能とされる。
【００５８】
真空ポンプ３３の吸気口には、処理槽３からの排気管路３６と排水管路３７とが接続される。排気管路３６と排水管路３７とは、真空ポンプ３３の側において共通管路３８とされており、この共通管路３８が真空ポンプ３３の吸気口に接続される。この共通管路３８には、逆止弁３９が設けられる。
【００５９】
排気管路３６は、処理槽３の右側部に接続される。本実施例では、台座２６よりも若干上方において、処理槽３の右側部に排気管路３６が接続される。一方、排水管路３７は、処理槽３の底部に接続される。本実施例では、処理槽３内の底面には、手前側の右角部に円形の凹部４０が形成されており、この凹部４０に排水管路３７が接続される。処理槽３を微小に傾斜させるなどして、処理槽３内の底部の水は、前記凹部４０へ自然に導かれる。
【００６０】
排気管路３６の中途には真空弁４１が設けられ、排水管路３７の中途には排水弁４２が設けられる。これにより、処理槽３内の気体は、真空弁４１および逆止弁３９を介して、真空ポンプ３３へ吸引可能とされる。また、処理槽３内の底部に溜まった水は、排水弁４２および逆止弁３９を介して、真空ポンプ３３へ吸引可能とされる。真空弁４１および排水弁４２は、本実施例ではそれぞれ電動弁から構成される。
【００６１】
ところで、排水管路３７の中途（処理槽３と排水弁４２との間）には、洗浄水管路４３が接続されている。所望時には、真空弁４１および排水弁４２を閉じると共に処理槽３の扉１１を開けた状態で、洗浄水管路４３の手動弁４４を開けて、排水管路３７に逆方向へ水を流して、排水管路３７内の洗浄を図ることができる。
【００６２】
真空ポンプ３３の排気口には、排気セパレータ４５が接続される。これにより、真空ポンプ３３からの流体は、気水分離された後、排気および排水される。この排水は、排水ピット（排水升）４６へ行うことができるが、この排水ピット４６は、図３に示すように床面よりも上方に配置されていることがある。従って、処理槽３内からの排水を自然に行おうとすれば、処理槽３を高く設置せざるを得ず、被冷却物２の搬出入に支障を来たすおそれがあるが、本実施例によれば、真空ポンプ３３を用いて排水するので、処理槽３の位置を比較的低く抑えることができる。また、単に真空ポンプ３３を用いて処理槽３の底部から真空引きするだけでは、排水管路３７内に水が溜まった場合には、減圧能力が低下するおそれがあるが、本実施例によれば、排水管路３７とは別に排気管路３６を有するので、排気管路３６を用いて減圧することで減圧能力を低下させるおそれはない。
【００６３】
処理槽３には、減圧手段６にて減圧された後、復圧するための復圧手段７が接続されている。本実施例の復圧手段７は、処理槽３に接続された給気管路４７が、エアフィルタ４８を介して外気と連通可能に設けられている。給気管路４７を処理槽３の上部に接続する場合、復圧時に処理槽３内へ流入する空気が被冷却物２へ直接に当らないように、給気管路４７は、ファン４や冷却器５が設置された側の上部において、処理槽３に接続するのが好ましい。給気管路４７の中途には、真空解除弁４９が設けられている。この真空解除弁４９は、処理槽３内への外気導入の有無を切り替える弁であり、本実施例では電動弁から構成される。真空解除弁４９の開放により、処理槽３内は大気圧に開放可能とされる。
【００６４】
処理槽３には、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する給蒸手段８が接続されている。この給蒸手段８は、ボイラから構成してもよいが、温水タンク５０により構成するのが簡易である。この温水タンク５０には、給水管路５１を介して水が供給可能とされる。給水管路５１の中途には、給水弁５２が設けられる。この給水弁５２は、温水タンク５０への給水の有無を切り替える弁であり、本実施例では電磁弁から構成される。
【００６５】
温水タンク５０には、水位検出器（図示省略）が設けられている。この水位検出器による検出信号に基づき給水弁５２の開閉を制御することで、温水タンク５０内には設定量の水が貯留される。また、温水タンク５０には水温センサ（図示省略）が設けられており、この水温センサによる検出信号に基づきヒータ５３を制御することで、温水タンク５０内の水は設定温度（たとえば８０℃）に保持される。なお、ヒータ５３には、ヒータ温度センサ（図示省略）が設けられており、ヒータ５３の過熱が防止される。
【００６６】
このような構成の温水タンク５０は、給蒸管路５４を介して処理槽３に接続される。本実施例では、給蒸管路５４は、処理槽３の上部に接続される。この際、温水タンク５０からの蒸気や温水が、被冷却物２に直接に当らないように、ファン４や冷却器５が設置された側の上部に接続される。給蒸管路５４の中途には、給蒸弁５５が設けられている。この給蒸弁５５は、処理槽３内への蒸気や温水の供給の有無を切り替える弁であり、本実施例では電動弁から構成される。
【００６７】
処理槽３内の減圧状態で給蒸弁５５を開くことで、差圧により、温水タンク５０内の蒸気は温水を伴って処理槽３内へ自然に供給される。温水をも処理槽３内へ供給することで、水の濃縮を防止することができる。処理槽３内に供給された温水は、減圧下で一層蒸発を促されて、処理槽３内に蒸気を充満させる。従って、減圧手段６を作動させておくことで、排気管路３６を介して処理槽３内からの空気排除を効果的に行うことができる。ところで、冷却器５の除霜を図りたい場合にも、給蒸手段８により処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給してもよい。
【００６８】
温水タンク５０には、給蒸管路５４から分岐して、オーバーフロー管路５６が接続されている。このオーバーフロー管路５６は、温水タンク５０からの余分な蒸気や水を、逆止弁５７を介して排出するものである。さらに、温水タンク５０には、給水管路５１の中途（温水タンク５０と給水弁５２との間）から分岐して、ブロー管路５８が接続されている。所望時には、ブロー管路５８に設けた手動ブロー弁５９と、温水タンク５０上部に設けた手動エア入れ弁６０とを開けることで、ブロー管路５８を介して温水タンク５０からの排水を図ることができる。
【００６９】
ファン４、冷却器５、減圧手段６、復圧手段７、給蒸手段８は、制御手段９により制御される。この制御手段９は、それが把握する経過時間や前記各センサ２０，２１，２２からの検出信号などに基づいて、前記各構成を制御する制御器６１である。具体的には、ファン４のモータ２４、冷凍機２７のコンデンシングユニット２９と液電磁弁３０、真空ポンプ３３と封水弁３５、真空弁４１、排水弁４２、真空解除弁４９、温水タンク５０のヒータ５３と給水弁５２、給蒸弁５５の他、圧力センサ２０、温度センサ２１および品温センサ２２などは、制御器６１に接続される。そして、制御器６１は、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被冷却物２の冷却処理を行う。
【００７０】
図５は、本実施例の冷却装置１による冷却処理の典型例を示すフローチャートである。基本的には、被冷却物２の真空冷却を図った後、冷風冷却を図る構成である。しかしながら、被冷却物２の温度が比較的高温の場合には、まず粗熱取り工程Ｓ１を行うのが好ましい。この粗熱取り工程Ｓ１は、被冷却物２を冷風冷却または送風冷却する工程である。
【００７１】
冷風冷却のためには、処理槽３内を密閉した状態で、冷凍機２７およびファン４を作動させて、被冷却物２に冷風を吹き付けて冷却を図ればよい。一方、送風冷却のためには、真空解除弁４９および真空弁４１を開いた状態で、真空ポンプ３３を作動させればよい。また、被冷却物２に対して風を当てるために、ファン４を起動してもよい。これにより、処理槽３内へ外気を導入しつつ排出することで、被冷却物２の冷却が図られる。送風冷却時には、冷凍機２７は停止すると共に、給蒸弁５５は閉じた状態、排水弁４２は開いた状態または閉じた状態とされる。
【００７２】
このようにして、被冷却物２の温度がたとえば９０℃から７０℃になると、次工程の真空冷却工程へ移行する。本実施例では、真空冷却工程は第一真空冷却工程Ｓ２と第二真空冷却工程Ｓ３とに分けて実行される。
【００７３】
第一真空冷却工程Ｓ２では、処理槽３を密閉した状態で、真空弁４１および封水弁３５を開いて真空ポンプ３３を作動させ、処理槽３内の空気を外部へ吸引排出して、処理槽３内を減圧する。これにより、被冷却物２からの水分蒸発が促され、その気化潜熱により被冷却物２の冷却が図られる。
【００７４】
第一真空冷却工程Ｓ２では、ファン４は停止させているが、冷凍機２７は運転させてもよい。これにより、蒸気を冷却器５に凝縮させつつ、処理槽３内の気体を外部へ吸引排出することができる。従って、迅速な真空冷却を図ることができる。また、真空ポンプ３３の減圧能力は、封水温度に左右されることが知られているが、冷凍機２７を運転しつつ真空引きを図ることで、真空ポンプ３３の封水温度の上昇を抑制して、真空ポンプ３３の減圧能力の低下を防止することができる。しかも、処理槽３に対する冷却器５と真空吸引口（処理槽３への排気管路３６の接続開口）との配置は、本実施例のように、被冷却物２からの蒸気が冷却器５を介して排気管路３６へ吸引されるように設計しておけば、これら作用効果を一層確実に達成することができる。また、従来、排気管路３６には真空ポンプ３３の手前に通水型熱交換器を設けて、冷却用水を給排水して排気管路３６内の蒸気を凝縮させていたが、この熱交換器を不要とすることもできる。これにより、大幅な節水を図ることができる。
【００７５】
第一真空冷却工程Ｓ２中に冷凍機２７を運転させるのは、第一真空冷却工程Ｓ２中の常時であってもよいし、所望時であってもよい。たとえば、次に述べる処理槽３内への蒸気や温水の供給時までは、冷凍機２７を運転しつつ処理槽３内の減圧が図られる。
【００７６】
また、第一真空冷却工程Ｓ２中の所望時に冷凍機２７を運転させる場合、真空ポンプ内の封水の温度が高いとき（真空ポンプ３３の負荷が高いとき）に冷凍機２７を運転させることが好ましい。つまり、第一真空冷却工程Ｓ２中の真空ポンプ３３に設けられる封水温度センサ（図示省略）による封水温度を検出し、封水の温度が設定温度（たとえば、３５〜４０℃に設定）に到達したときに冷凍機２７を運転させ、設定温度より下がると冷凍機２７の運転を停止するように制御する。これにより、効率的に封水温度の上昇を防止できるとともに、減圧能力の低下を防止できる。
【００７７】
さらに、冷凍機２７を運転させる制御は、圧力センサ２０による処理槽内圧力、温度センサ２１による処理槽内温度、品温センサ２２による被冷却物温度、または第一真空冷却工程Ｓ２の経過時間などを検出し、所定の温度または時間に到達したときに冷凍機２７を運転させるように制御してもよい。
【００７８】
第一真空冷却工程Ｓ２の後半には、減圧手段６を作動させた状態のまま、給蒸弁５５を一時的に開いて処理槽３内へ温水を伴って蒸気を供給する。これにより、処理槽３内に蒸気を充満させ、その蒸気と空気を置換することで、処理槽３内からの空気排除を一層確実に行うことができる。この際、空気より軽い蒸気を、処理槽３の上部から下方へ導入することで、処理槽３内からの空気排除を効果的に行うことができる。このようにして、真空ポンプ３３の能力限界程度にまで処理槽３内を減圧する。この第一真空冷却工程Ｓ２により、被冷却物２の温度は、たとえば４０℃程度にまで速やかに冷却される。
【００７９】
その後の第二真空冷却工程Ｓ３では、真空弁４１および封水弁３５を閉じて真空ポンプ３３を停止させる。そして、処理槽３内を密閉した状態で、ファン４および冷凍機２７を運転する。これにより、冷却器５により処理槽３内の蒸気を凝縮させて、ファン４の作動により処理槽３内の気体を攪拌することで蒸気の凝縮を促進させ、処理槽３内をさらに減圧して被冷却物２を真空冷却することができる。このようにして、被冷却物２の温度は、たとえば１０℃にまで冷却される。第二真空冷却工程Ｓ３が終了すると、冷凍機２７の運転を停止する。
【００８０】
その後の復圧工程Ｓ４では、真空解除弁４９を開いて、処理槽３内を大気圧まで復圧する。すなわち、復圧工程Ｓ４では、真空弁４１を閉じた状態で、真空解除弁４９を開くことで、処理槽３内へ外気を導入して、処理槽３内の復圧が図られる。この復圧工程Ｓ４中または復圧工程Ｓ４直後には、真空ポンプ３３を作動させた状態で排水弁４２を開いて、処理槽３内の底部からの排水が図られる。
【００８１】
仮にこの排水をせずに次工程の冷風冷却工程Ｓ５を実行すると、処理槽３内の底部に溜まった水が、冷風冷却工程Ｓ５により凍結して扉１１を開かなくするおそれがあるが、冷風冷却工程Ｓ５前に排水しておくことで、そのような不都合を回避することができる。また、仮に凍らなくても、処理槽３内に水を残したままだと、扉１１を開けた際に処理槽３内から水が流れ出てしまうが、予め排水しておくことで、そのような不都合を回避することができる。さらに、冷風冷却工程Ｓ５前に排水しておくことで、処理槽３内の底部に溜まった水が冷風冷却時の負荷になるのを防止することもできる。
【００８２】
処理槽３内からの排水は、通常、真空ポンプ３３を作動させた状態で排水弁４２を設定時間だけ開いてなされる。但し、これに代えてまたはこれに加えて、処理槽３内の圧力変化に基づき、凝縮水の排水の完了を検知して、排水処理を終了してもよい。たとえば、復圧工程Ｓ４の中途（たとえば終盤）で排水弁４２を開いて排水する場合、真空ポンプ３３は、当初は排水管路３７内の水を吸引するので復圧速度が速いが、排水管路３７内の水が排水された後は、処理槽３内の気体を吸引排出するので復圧速度が鈍るか、処理槽内圧力が下がり始めることになる。従って、これを検知すれば、処理槽３内からの排水の完了を検知して、設定時間経過しなくても排水処理を終了するよう制御してもよい。
【００８３】
その後の冷風冷却工程Ｓ５では、再び処理槽３内を密閉した状態で、冷凍機２７およびファン４を作動させる。この冷風冷却工程Ｓ５により、被冷却物２は、たとえば３℃まで冷却される。但し、場合により冷凍する領域まで冷却してもよい。ところで、被冷却物２がまだ高温の場合、冷風冷却工程Ｓ５においても被冷却物２から生じた蒸気が、凝縮水として処理槽３の底部に溜まるおそれがあるので、冷風冷却工程Ｓ５においても、所望により排水管路３７を介して排水処理を図ってもよい。この際、上述した復圧工程Ｓ４における排水処理とは異なり、真空解除弁４９は開かずに排水することもできる。このようにして、凝縮水の凍結の防止や、処理槽３の扉１１を開けた場合の凝縮水の流れ出しを防止することができる。
【００８４】
ところで、真空冷却工程は、必ずしも第一真空冷却工程Ｓ２と第二真空冷却工程Ｓ３とに分けて実行する必要はなく、場合によっては第一真空冷却工程Ｓ２のみとすることもできる。第二真空冷却工程Ｓ３を実行しない場合、第一真空冷却工程Ｓ２の後半に、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する必要はない。
【００８５】
また、本実施例の冷却装置１は、真空冷却後に冷風冷却する構成に加えて、真空冷却または冷風冷却のいずれかのみ機能させて運転可能とするのがよい。真空冷却工程のみを実行する場合でも、その復圧時に排水しておくことで、処理後に扉１１を開けた際に、凝縮水が処理槽３から流れ出るのを防止することができる。さらに、真空冷却後に冷風冷却する構成に加えて、冷風冷却後に真空冷却するよう構成することもできる。これらの場合における真空冷却工程や冷風冷却工程は、上述した各工程と同様の工程である。但し、真空冷却工程は、第一真空冷却工程Ｓ２とその後の第二真空冷却工程Ｓ３との内、少なくとも第一真空冷却工程Ｓ２をいう。
【００８６】
本発明の冷却装置１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、処理槽３の右側にファン４や冷却器５などが設置され、処理槽３の左側に被冷却物２が収容されたが、これとは左右対称に構成してもよい。すなわち、この場合、処理槽３の左側にファン４や冷却器５などが設置され、処理槽３の右側に被冷却物２が収容されることになる。
【００８７】
また、前記実施例では、ファン４への吸込みにより、処理槽３内に風を起こす構成としたが、これとは逆に、ファン４からの吐出により、処理槽３内に風を起こす構成としてもよい。
【００８８】
また、前記実施例では、真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成したが、本発明は、少なくとも真空冷却が実行可能であれば足りる。その場合、前記実施例において、ファン４などの設置を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の冷却装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図１の冷却装置の全体構成図であり、一部を断面にして示している。
【図３】図１の冷却装置の正面図であり、一部を省略して示している。
【図４】図３におけるIV−IV断面図であり、一部を切り欠いて示している。
【図５】図１の冷却装置による冷却処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 冷却装置
２ 被冷却物
３ 処理槽
４ ファン
５ 冷却器
６ 減圧手段
７ 復圧手段
８ 給蒸手段
１７ 台車
１８ 車輪
２７ 冷凍機
３３ 真空ポンプ
３６ 排気管路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱後の食材または食品に代表される各種の被冷却物の冷却を図るための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記各特許文献に開示されるように、一つの処理槽で、食材の真空冷却と冷風冷却とを実行可能な冷却装置が提案されている。ここで、真空冷却とは、処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧することで、処理槽内の食材からの水分蒸発を促し、その気化潜熱により食材の冷却を図るものである。また、冷風冷却とは、処理槽内にクーラーおよびファンを設けて、冷風により食材の冷却を図るものである。
【特許文献１】特開平４−１９８６８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記各特許文献に開示される冷却装置では、減圧手段とクーラーとは択一的に運転されるので、蒸気は凝縮されずに処理槽外へ排出される。従って、減圧手段として真空ポンプのみを用いる場合、迅速な減圧を図ることはできない。また、減圧手段として水封式の真空ポンプを用いる場合、食材から生じる蒸気が封水温度を上昇させ、真空ポンプの能力を低下させるおそれがある。特に、減圧手段として、蒸気エゼクタや蒸気凝縮用熱交換器は用いず、真空ポンプのみを用いる場合、減圧能力を低下させるおそれがある。
【０００４】
ところで、減圧手段による処理槽内の減圧には限界があり、その限界圧力における処理槽内の飽和蒸気温度に、食材の温度（以下、品温という）が近づくか、そもそも初期の品温が前記飽和蒸気温度以下である場合には、真空冷却が困難または不可能である。これに対処するために、減圧手段の能力を向上させるには、蒸気エゼクタなどを必要とするものである。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、典型的には真空冷却と冷風冷却とが可能に構成された冷却装置において、簡易な構造で効果的な真空冷却を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、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、被冷却物が収容される密閉可能な処理槽と、この処理槽内に設けられる冷却器と、この冷却器を境に連通しつつも分けられる前記処理槽内の空間の内、前記被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を介して接続され、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段とを備えることを特徴とする冷却装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、処理槽内の空間は、冷却器を境に連通しつつも二つに分けられ、一方の空間に被冷却物が収容され、他方の空間に排気管路が接続される。これにより、真空冷却中に被冷却物から生じる蒸気は、冷却器を介して排気管路へ吸引されることになる。従って、冷却器を機能させておけば、冷却器に効率的に蒸気を凝縮させて、蒸気の排気管路への吸引を防止することができる。処理槽内で蒸気を凝縮させつつ真空引きすることで、真空冷却を効率的に行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記減圧手段は、水封式の真空ポンプを備え、この真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記冷却器を機能可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、減圧手段を用いて処理槽内の気体を外部へ吸引排出して被冷却物の真空冷却を図る際、冷却器を機能させることができる。従って、処理槽内において冷却器で蒸気を凝縮させつつ、被冷却物の真空冷却を図ることができる。これにより、封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。しかも、処理槽内で単に冷却器を機能させるだけでなく、被冷却物からの蒸気は冷却器を介して排気管路へ吸引されるので、効果的な真空冷却を図ることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記冷却器は、前記真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いときに機能可能とされたことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いとき（真空ポンプの負荷が高いとき）に冷却器を機能させることで、効率的に封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記減圧手段を用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記処理槽の上部から蒸気および／または温水を供給可能とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、減圧手段により処理槽内を減圧後、処理槽内を密閉した状態で冷却器を機能させて、処理槽内の蒸気を凝縮させることで、処理槽内の一層の減圧を図る場合には、予め処理槽内を蒸気で満たしておくことで、一層効果的に処理槽内を減圧して、被冷却物の真空冷却を図ることができる。しかも、空気より軽い蒸気を、処理槽の上部から下方へ導入することで、処理槽内からの空気排除を効果的に行うことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記被冷却物は、台車に載せられて前記処理槽内に収容され、前記冷却器を介したファンによる冷風で、前記被冷却物の冷却が可能とされ、前記ファンは、前記台車の車輪に冷風を当てないように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、被冷却物は台車に載せられるので、被冷却物の処理槽に対する搬入または搬出が容易である。また、真空冷却に加えて冷風冷却も可能とされ、迅速でムラのない冷却が可能となる。しかも、台車の車輪が仮に汚れていても、ファンによる冷風は車輪に当らないので、汚染物が舞い上がらず、衛生的な冷却を図ることができる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明は、処理槽内に収容される被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、前記真空冷却のために、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段として、水封式の真空ポンプを備え、前記冷風冷却のために、前記処理槽内には、冷凍機の蒸発器から構成される冷却器と、この冷却器を介して冷風を前記被冷却物へ供給するファンとを備え、前記冷凍機を運転しつつ前記真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出可能とされたことを特徴とする冷却装置である。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、真空ポンプを用いて処理槽内の気体を外部へ吸引排出して被冷却物の真空冷却を図る際、冷凍機を運転させることができる。従って、処理槽内において冷却器で蒸気を凝縮させつつ、被冷却物の真空冷却を図ることができる。これにより、封水温度の上昇を防止して、減圧能力の低下を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の冷却装置によれば、典型的には真空冷却と冷風冷却とが可能に構成された冷却装置において、簡易な構造で効果的な真空冷却を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の冷却装置は、被冷却物の真空冷却を少なくとも実行可能に構成され、より好ましくは、被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成される。この冷却装置にて冷却を図られる被冷却物は、その種類を特に問わないが、典型的には加熱調理後の食材または食品である。
【００２０】
本実施形態の冷却装置は、被冷却物が収容される処理槽、処理槽内を冷却する冷却器、処理槽内を減圧する減圧手段、減圧された処理槽内を復圧する復圧手段の他、制御手段を備える。さらに、真空冷却に加えて冷風冷却も実行可能に構成する場合には、処理槽内で風を起こし、冷却器を介した冷風を被冷却物へ吹き付けるファンをさらに備える。
【００２１】
処理槽は、被冷却物を収容可能に中空構造に形成され、典型的には略矩形の中空ボックス状に形成された金属製の缶体である。処理槽は、被冷却物が収容される処理槽本体と、この処理槽本体の開口部を開閉する扉とから構成される。扉が閉じられた状態では、処理槽本体と扉との隙間は、パッキンにて封止される。
【００２２】
処理槽には、好ましくは、処理槽内の圧力を検出する圧力センサ、処理槽内の温度を検出する温度センサ、処理槽内の被冷却物の温度（品温という）を検出する品温センサとの内、いずれか一以上のセンサが備えられる。好ましくは、これら三つのセンサが、すべて備えられる。
【００２３】
被冷却物は、直接にまたは適宜の容器に入れられて、処理槽内に収容される。その際、被冷却物は、台車（ワゴンを含む）を介して、処理槽に対し出し入れしてもよい。あるいは、被冷却物は、処理槽内に設けた棚に保持してもよい。
【００２４】
冷却器は、処理槽内を冷却する熱交換器である。冷却器は、典型的には、冷凍機の蒸発器から構成される。本実施形態では、冷凍機のコンデンシングユニットから供給される液化冷媒を蒸発させて、処理槽内の気体を冷却する蒸発器から構成される。但し、冷却器は、冷水製造装置（チラー）から供給される冷水、またはブラインチラーから供給されるブラインを冷媒とする熱交換器としてもよい。
【００２５】
処理槽内にファンを設置して、被冷却物の冷風冷却も実行可能に構成する場合、冷却器は、被冷却物を冷風冷却によりチルド域まで冷却可能な低温（たとえば−１０℃以下）とすることができる熱交換器とするのがよい。冷風冷却時には、冷却器を機能させた状態でファンを回転させることで、ファンへの吸込空気またはファンからの吐出空気は、冷却器を介して冷風として被冷却物へ吹き付けられる。
【００２６】
ところで、被冷却物を台車に載せて処理槽内に収容する場合、台車の車輪に冷風が当らないように構成するのが好ましい。つまり、台車の車輪に冷風が当らないように、冷却器やファンの設置位置が決定される。本実施形態では、被冷却物の収容スペースの横に冷却器やファンが設置されるが、冷却器やファンは、台車の車輪と対応する高さ位置よりも上方に設置される。また、ファンは、その駆動軸が水平に配置される。これにより、台車の車輪が汚れていても、ファンによる冷風は車輪に当らないので、処理槽内で汚染物が舞い上がるのが防止される。また、被冷却物へ冷風を効率的に当てることで、衛生的で迅速な冷却を図ることができる。
【００２７】
減圧手段は、処理槽内の空気や蒸気を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧する手段である。具体的には、減圧手段は、水封式の真空ポンプを備える。水封式の真空ポンプは、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動する。
【００２８】
より具体的には、本実施形態では、放射状に配置された羽根をもつインペラは、封水が供給されるケーシング内に、そのケーシングと偏心して設置されている。従って、インペラを高速回転させると、ケーシング内に水環ができ、しかもインペラとケーシングとを偏心させているので、一回転するたびに内部の気体が膨張と圧縮とを繰り返すことになる。そこで、ケーシングの適切な位置に吸気口と排気口とを設けておくことで、外部の気体を吸排気することができる。通常、ケーシングには、吸気口と排気口との他に給水口が設けられており、その給水口からケーシング内へ封水が供給される。
【００２９】
このような構成の真空ポンプは、その吸気口が排気管路を介して処理槽に接続される。排気管路の中途には、真空弁が開閉可能に設けられている。
【００３０】
処理槽に対する冷却器および減圧手段の設置は、真空冷却時に被冷却物から出る蒸気が、冷却器を介して減圧手段に吸引されるように設定するのが好ましい。すなわち、冷却器を境に連通しつつも分けられる処理槽内の空間の内、被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を接続するのが好ましい。具体的には、冷却器を境に処理槽内の空間を二つに分け、一方の空間に被冷却物を収容し、他方の空間に排気管路を接続する。さらに、ファンも設置する場合には、そのファンは前記他方の空間に設置するのがよい。
【００３１】
復圧手段は、減圧手段により減圧された処理槽内へ外気を導入して、処理槽内を復圧する手段である。この復圧手段により、処理槽内へ外気を導入することで、処理槽内を大気圧まで復圧することができる。処理槽内への外気の導入は、衛生面を考慮して、フィルターを介して行うのが望ましい。フィルターを介した清浄空気は、給気管路を介して処理槽内へ供給される。給気管路の中途に設けた真空解除弁を開閉することで、処理槽内への外気導入の有無が切り替えられる。
【００３２】
制御手段は、減圧手段、復圧手段、冷凍機やファンなどを制御する。逆にいうと、これら各構成は、制御手段により制御され、予め設定されたプログラムに従い、所定の工程が順次に実行される。その際、圧力センサにより検出される処理槽内圧力、温度センサにより検出される処理槽内温度、品温センサにより検出される品温や、経過時間などを用いて制御される。
【００３３】
冷却装置は、その運転方法を特に問わないが、少なくとも真空冷却工程を実行可能に構成されている。そして、好ましくは、その真空冷却工程後に冷風冷却工程を実行可能に構成されている。この場合、前段の真空冷却工程では、被冷却物の内部まで均一に冷却できるので、温度ムラが生じることがなく、しかも迅速な冷却を図ることができる。そして、後段の冷風冷却工程では、さらに低温（典型的にはチルド域）まで冷却することができる。真空冷却により予め温度ムラなく冷却した後にさらに冷風冷却を図ることで、冷風冷却により仮に温度ムラが生じても、その温度差を微小範囲に抑えることができる。しかも、真空冷却のみでは、大掛かりな減圧手段が必要になる低温までの冷却を図ることができる。
【００３４】
真空冷却工程は、第一真空冷却工程と第二真空冷却工程とに分けられる。第一真空冷却工程は、真空冷却工程に必須の工程であるが、第二真空冷却工程は、所望により実行される工程である。
【００３５】
第一真空冷却工程は、減圧手段により処理槽内を減圧することで、被冷却物の真空冷却を図る工程である。第一真空冷却工程時には、冷却器を機能させるのがよい。具体的には、冷却器が冷凍機の蒸発器から構成される場合、第一真空冷却時には冷凍機を運転させるのがよい。これにより、蒸気を冷却器に凝縮させつつ真空冷却を図ることになり、真空ポンプの封水温度の上昇を抑制して、真空ポンプの減圧能力の低下を防止することができる。また、従来、排気管路には真空ポンプの手前に通水型熱交換器を設けて、冷却用水を給排水して排気管路内の蒸気を凝縮させていたが、この熱交換器を不要とすることもできる。これにより、装置構成が簡易となるだけでなく、大幅な節水を図ることができる。
【００３６】
第一真空冷却工程後に第二真空冷却工程を実行しようとする場合、第一真空冷却工程の後半には、処理槽内へ蒸気および／または温水を供給して、その蒸気と共に処理槽内の空気を減圧手段により排出するのがよい。これにより、後述する第二真空冷却工程を、より効果的に行うことができる。
【００３７】
処理槽内へ蒸気や温水を供給する場合、その供給は、処理槽の上部から行うのが好ましい。空気より軽い蒸気を、処理槽の上部から下方へ導入することで、処理槽内からの空気排除を効果的に行うことができる。
【００３８】
第一真空冷却工程中に冷却器を機能（典型的には冷凍機を運転）させるのは、第一真空冷却工程中の常時であってもよいし、所望時であってもよい。たとえば、上述した処理槽内への蒸気や温水の供給時までは、冷却器を機能させつつ処理槽内の減圧が図られる。
【００３９】
また、第一真空冷却工程中の所望時に冷却器を機能させる場合、真空ポンプ内の封水の温度が高いとき（真空ポンプの負荷が高いとき）に冷却器を機能させることが好ましい。すなわち、第一真空冷却工程中の真空ポンプ内またはその排出側で封水温度を検出し、封水温度が設定された温度（たとえば、３５〜４０℃）に到達したときに冷却器を機能させる制御をすることが好ましい。これにより、効率的に封水温度の上昇を防止できるとともに、減圧能力の低下を防止できる。また、冷却器を機能させる制御は、封水温度による制御に限られるものではなく、処理槽内の圧力もしくは温度、品温、または第一真空冷却工程の経過時間などに基づき、冷却器を機能させるか否かを制御してもよい。
【００４０】
第二真空冷却工程では、第一真空冷却工程により減圧された処理槽内を密閉した状態で、冷却器を機能させた状態でファンを回転させる。これにより、処理槽内の気体を攪拌させながら蒸気を凝縮して、処理槽内をさらに減圧でき、被冷却物の真空冷却をさらに図ることができる。このような真空冷却工程の終了後には、処理槽内は大気圧まで復圧される。その後、所望により、ファンおよび冷却器を機能させて、被冷却物の冷風冷却を図る冷風冷却工程がなされる。
【００４１】
本実施形態の冷却装置は、上述したとおり、少なくとも第一真空冷却工程が実行可能とされ、所望により、さらに第二真空冷却工程および／または冷風冷却工程が実行可能とされる。但し、場合により、冷風冷却後に真空冷却したり、冷風冷却のみを実行したりしてもよい。つまり、真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、真空冷却と冷風冷却とを自在に切り替えて、いずれか一方のみ、または双方を適宜組み合わせて実行する冷却装置に、本発明を適用することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、この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および図２は、本発明の冷却装置の一実施例を示す概略図であり、図１は、処理槽の扉を半分程開いた状態を示す斜視図、図２は、一部を断面にして示す全体構成図である。また、図３は、図１の冷却装置の正面図であり、一部を省略して示している。さらに、図４は、図３におけるIV−IV断面図であり、一部を切り欠いて示している。
【００４３】
本実施例の冷却装置１は、真空冷却と冷風冷却との両機能を備え、自在に切り替えて運転することにより、真空冷却と冷風冷却との内、いずれか一方が実行されるかまたは双方が実行されて、被冷却物２の冷却を図る装置である。被冷却物２は、特に問わないが、典型的には加熱調理後の食材または食品である。
【００４４】
本実施例の冷却装置１は、被冷却物２が収容される処理槽３、処理槽３内に風を起こすファン４、処理槽３内を冷却し特にファン４による風を冷却する冷却器５、処理槽３内の流体を外部へ吸引排出する減圧手段６、減圧手段６により減圧された処理槽３内を復圧する復圧手段７、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する給蒸手段８の他、これらを制御する制御手段９を備える。
【００４５】
処理槽３は、略矩形の中空ボックス状に形成された金属製の缶体である。処理槽３は、前面へ開口して中空部を有する処理槽本体１０と、この処理槽本体１０の開口部を開閉する扉１１とから構成される。処理槽本体１０は、略矩形の中空部が前面へ開口して形成されると共に、その略矩形の開口部の外周に沿って連続的にパッキン１２が設けられる。
【００４６】
処理槽本体１０の前方上部には、左右方向へ延出すると共に処理槽本体１０の右側へ延出して、レール１３が設けられる。このレール１３には、それに沿って左右へスライド可能に、扉１１が吊り下げられる。具体的には、略矩形板状の扉１１の上部には、左右二箇所にそれぞれローラ１４（図３）が設けられており、このローラ１４がレール１３に保持される。従って、レール１３に沿ってローラ１４が回転しつつ、処理槽本体１０に対し扉１１が左右にスライド可能とされる。
【００４７】
扉１１は、処理槽本体１０の開口部と対面する位置が全閉位置とされ、処理槽本体１０の開口部を完全に露出させる位置が全開位置とされる。全閉位置においては、扉１１の左右に設けた留め具１５（図１）に、処理槽本体１０の左右に設けた掛け具１６を係合することで、扉１１を処理槽本体１０へ引き付けて固定することができる。これにより、処理槽本体１０と扉１１との隙間が、パッキン１２にて確実に封止される。
【００４８】
処理槽３内には、左側に被冷却物２が収容可能とされ、右側にファン４や冷却器５が設置される。被冷却物２は、台車１７を介して処理槽３に出し入れすることができる。台車１７は、略矩形の板材または枠材の下面四隅に、車輪（キャスター）１８，１８，…が設けられて構成される。台車１７は、上下に複数の棚または棚枠を有していてもよいし、また手押し部を有していてもよい。本実施例では、上下に複数の棚枠を有した台車１７が使用され、被冷却物２を収容した容器（たとえば、ホテルパン）１９が各棚枠に保持される。但し、単に略矩形板状の荷台の下面四隅に車輪１８，１８，…を有して構成される台車１７を使用し、被冷却物２を収容した容器（たとえば、ばんじゅう）１９を、荷台の上に積み重ねてもよい。
【００４９】
処理槽３には、処理槽３内の圧力を検出する圧力センサ２０と、処理槽３内の温度を検出する温度センサ２１とが備えられる。さらに、処理槽３内に収容される被冷却物２の温度を検出する品温センサ２２も備えられる。本実施例の品温センサ２２は、被冷却物２へ検温部を差し込んで、被冷却物２の温度を検出する構成である。
【００５０】
処理槽３の右側壁には、一または複数のファン４が設けられる。本実施例では、冷却器５が設置されるのと対応した上下方向領域に、三つのファン４，４，４が上下に等間隔に離隔して設けられる。各ファン４は、複数枚の羽根２３が、処理槽３外に配置されたモータ２４により、駆動軸２５を介して回転駆動される構成である。各駆動軸２５は処理槽３の右側壁を水平に貫通して設けられるが、この貫通部においても処理槽３の内外の封止は確保される。
【００５１】
処理槽３内には、左右方向中央部よりやや右側に、直方体状の冷却器５が設けられる。これにより、処理槽３内の中空部は、冷却器５を境に左右に分けられる。但し、これら左右の空間は、冷却器５およびその前後などにおける処理槽３との隙間を介して、互いに連通される。
【００５２】
冷却器５は、水平な台座２６に載せられて、処理槽３内の底面から浮いた状態で設置される。台座２６の高さＨは、たとえば約２０ｃｍとされており、台車１７の各車輪１８よりも高く設定される。これにより、ファン４による風が台車１７の各車輪１８に当たることが防止され、処理槽３内に汚染物が舞い上がるのが防止される。一方、台車１７に載せられた被冷却物２には、ファン４の風が確実に当たるように設計される。但し、そのために、台車１７に載せられる一番下の容器１９は、空の状態としておいてもよい。
【００５３】
冷却器５は、周知の構成の冷凍機２７の蒸発器から構成される。具体的には、冷却器５は、冷媒管路２８を介してコンデンシングユニット２９と接続されている。コンデンシングユニット２９からの液化冷媒は、液電磁弁３０および膨張弁３１を介して蒸発器（冷却器５）へ供給され、この蒸発器にて完全に蒸発される。この際、蒸発器において冷媒は周囲から吸熱するので、蒸発器は冷却器５として機能する。
【００５４】
冷凍機２７を運転した状態でファン４を作動させると、図４に示すように、ファン４への吸込空気は、冷却器５にて冷却された後、冷却器５の前後における処理槽３との隙間を介して、被冷却物２の収容空間へ供給され、再び冷却器５を介してファン４へ吸い込まれる。このようにして、処理槽３内において、冷風の循環流を形成することができる。この際、冷却器５の後面と処理槽３の後面との隙間、冷却器５の前面と扉１１との隙間を、それぞれある程度小さくしておくのが好ましい。これにより、風速を上げて、処理槽３の左側壁まで風を流すことができる。また、本実施例における冷却器５の上部は、図２〜図４に示すように、ファン４の風を冷却器５の上方へ流さないように、天板３２を設ける構成としたが、これに限られるものではなく、ファン４の風を冷却器５の上方から流す場合は天板３２を設けなくてもよい。
【００５５】
処理槽３には、処理槽３内の流体を外部へ吸引排出する減圧手段６が接続される。本実施例では、減圧手段６は、水封式の真空ポンプ３３から構成される。水封式の真空ポンプ３３は、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されて作動される。
【００５６】
より具体的には、本実施例では、放射状に配置された羽根をもつインペラ（図示省略）は、封水が供給される円筒状ケーシング（符号省略）内に、ケーシングと偏心して設置されている。従って、インペラを高速回転させると、ケーシング内に水環ができ、しかもインペラとケーシングとを偏心させているので、一回転するたびに内部の気体が膨張と圧縮とを繰り返すことになる。そこで、ケーシングの適切な位置に吸気口と排気口とを設けておくことで、外部の気体を吸排気することができる。さらに、ケーシングには、その内部へ封水を供給するための給水口が設けられている。
【００５７】
真空ポンプ３３の給水口には、封水管路３４が接続される。封水管路３４の中途には、封水弁３５と流量調整弁（図示省略）とが設けられる。封水弁３５は、真空ポンプ３３に連動して開かれる弁であり、本実施例では電磁弁から構成される。このようにして、真空ポンプ３３には、封水弁３５および流量調整弁を介して、封水が供給可能とされる。
【００５８】
真空ポンプ３３の吸気口には、処理槽３からの排気管路３６と排水管路３７とが接続される。排気管路３６と排水管路３７とは、真空ポンプ３３の側において共通管路３８とされており、この共通管路３８が真空ポンプ３３の吸気口に接続される。この共通管路３８には、逆止弁３９が設けられる。
【００５９】
排気管路３６は、処理槽３の右側部に接続される。本実施例では、台座２６よりも若干上方において、処理槽３の右側部に排気管路３６が接続される。一方、排水管路３７は、処理槽３の底部に接続される。本実施例では、処理槽３内の底面には、手前側の右角部に円形の凹部４０が形成されており、この凹部４０に排水管路３７が接続される。処理槽３を微小に傾斜させるなどして、処理槽３内の底部の水は、前記凹部４０へ自然に導かれる。
【００６０】
排気管路３６の中途には真空弁４１が設けられ、排水管路３７の中途には排水弁４２が設けられる。これにより、処理槽３内の気体は、真空弁４１および逆止弁３９を介して、真空ポンプ３３へ吸引可能とされる。また、処理槽３内の底部に溜まった水は、排水弁４２および逆止弁３９を介して、真空ポンプ３３へ吸引可能とされる。真空弁４１および排水弁４２は、本実施例ではそれぞれ電動弁から構成される。
【００６１】
ところで、排水管路３７の中途（処理槽３と排水弁４２との間）には、洗浄水管路４３が接続されている。所望時には、真空弁４１および排水弁４２を閉じると共に処理槽３の扉１１を開けた状態で、洗浄水管路４３の手動弁４４を開けて、排水管路３７に逆方向へ水を流して、排水管路３７内の洗浄を図ることができる。
【００６２】
真空ポンプ３３の排気口には、排気セパレータ４５が接続される。これにより、真空ポンプ３３からの流体は、気水分離された後、排気および排水される。この排水は、排水ピット（排水升）４６へ行うことができるが、この排水ピット４６は、図３に示すように床面よりも上方に配置されていることがある。従って、処理槽３内からの排水を自然に行おうとすれば、処理槽３を高く設置せざるを得ず、被冷却物２の搬出入に支障を来たすおそれがあるが、本実施例によれば、真空ポンプ３３を用いて排水するので、処理槽３の位置を比較的低く抑えることができる。また、単に真空ポンプ３３を用いて処理槽３の底部から真空引きするだけでは、排水管路３７内に水が溜まった場合には、減圧能力が低下するおそれがあるが、本実施例によれば、排水管路３７とは別に排気管路３６を有するので、排気管路３６を用いて減圧することで減圧能力を低下させるおそれはない。
【００６３】
処理槽３には、減圧手段６にて減圧された後、復圧するための復圧手段７が接続されている。本実施例の復圧手段７は、処理槽３に接続された給気管路４７が、エアフィルタ４８を介して外気と連通可能に設けられている。給気管路４７を処理槽３の上部に接続する場合、復圧時に処理槽３内へ流入する空気が被冷却物２へ直接に当らないように、給気管路４７は、ファン４や冷却器５が設置された側の上部において、処理槽３に接続するのが好ましい。給気管路４７の中途には、真空解除弁４９が設けられている。この真空解除弁４９は、処理槽３内への外気導入の有無を切り替える弁であり、本実施例では電動弁から構成される。真空解除弁４９の開放により、処理槽３内は大気圧に開放可能とされる。
【００６４】
処理槽３には、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する給蒸手段８が接続されている。この給蒸手段８は、ボイラから構成してもよいが、温水タンク５０により構成するのが簡易である。この温水タンク５０には、給水管路５１を介して水が供給可能とされる。給水管路５１の中途には、給水弁５２が設けられる。この給水弁５２は、温水タンク５０への給水の有無を切り替える弁であり、本実施例では電磁弁から構成される。
【００６５】
温水タンク５０には、水位検出器（図示省略）が設けられている。この水位検出器による検出信号に基づき給水弁５２の開閉を制御することで、温水タンク５０内には設定量の水が貯留される。また、温水タンク５０には水温センサ（図示省略）が設けられており、この水温センサによる検出信号に基づきヒータ５３を制御することで、温水タンク５０内の水は設定温度（たとえば８０℃）に保持される。なお、ヒータ５３には、ヒータ温度センサ（図示省略）が設けられており、ヒータ５３の過熱が防止される。
【００６６】
このような構成の温水タンク５０は、給蒸管路５４を介して処理槽３に接続される。本実施例では、給蒸管路５４は、処理槽３の上部に接続される。この際、温水タンク５０からの蒸気や温水が、被冷却物２に直接に当らないように、ファン４や冷却器５が設置された側の上部に接続される。給蒸管路５４の中途には、給蒸弁５５が設けられている。この給蒸弁５５は、処理槽３内への蒸気や温水の供給の有無を切り替える弁であり、本実施例では電動弁から構成される。
【００６７】
処理槽３内の減圧状態で給蒸弁５５を開くことで、差圧により、温水タンク５０内の蒸気は温水を伴って処理槽３内へ自然に供給される。温水をも処理槽３内へ供給することで、水の濃縮を防止することができる。処理槽３内に供給された温水は、減圧下で一層蒸発を促されて、処理槽３内に蒸気を充満させる。従って、減圧手段６を作動させておくことで、排気管路３６を介して処理槽３内からの空気排除を効果的に行うことができる。ところで、冷却器５の除霜を図りたい場合にも、給蒸手段８により処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給してもよい。
【００６８】
温水タンク５０には、給蒸管路５４から分岐して、オーバーフロー管路５６が接続されている。このオーバーフロー管路５６は、温水タンク５０からの余分な蒸気や水を、逆止弁５７を介して排出するものである。さらに、温水タンク５０には、給水管路５１の中途（温水タンク５０と給水弁５２との間）から分岐して、ブロー管路５８が接続されている。所望時には、ブロー管路５８に設けた手動ブロー弁５９と、温水タンク５０上部に設けた手動エア入れ弁６０とを開けることで、ブロー管路５８を介して温水タンク５０からの排水を図ることができる。
【００６９】
ファン４、冷却器５、減圧手段６、復圧手段７、給蒸手段８は、制御手段９により制御される。この制御手段９は、それが把握する経過時間や前記各センサ２０，２１，２２からの検出信号などに基づいて、前記各構成を制御する制御器６１である。具体的には、ファン４のモータ２４、冷凍機２７のコンデンシングユニット２９と液電磁弁３０、真空ポンプ３３と封水弁３５、真空弁４１、排水弁４２、真空解除弁４９、温水タンク５０のヒータ５３と給水弁５２、給蒸弁５５の他、圧力センサ２０、温度センサ２１および品温センサ２２などは、制御器６１に接続される。そして、制御器６１は、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽３内の被冷却物２の冷却処理を行う。
【００７０】
図５は、本実施例の冷却装置１による冷却処理の典型例を示すフローチャートである。基本的には、被冷却物２の真空冷却を図った後、冷風冷却を図る構成である。しかしながら、被冷却物２の温度が比較的高温の場合には、まず粗熱取り工程Ｓ１を行うのが好ましい。この粗熱取り工程Ｓ１は、被冷却物２を冷風冷却または送風冷却する工程である。
【００７１】
冷風冷却のためには、処理槽３内を密閉した状態で、冷凍機２７およびファン４を作動させて、被冷却物２に冷風を吹き付けて冷却を図ればよい。一方、送風冷却のためには、真空解除弁４９および真空弁４１を開いた状態で、真空ポンプ３３を作動させればよい。また、被冷却物２に対して風を当てるために、ファン４を起動してもよい。これにより、処理槽３内へ外気を導入しつつ排出することで、被冷却物２の冷却が図られる。送風冷却時には、冷凍機２７は停止すると共に、給蒸弁５５は閉じた状態、排水弁４２は開いた状態または閉じた状態とされる。
【００７２】
このようにして、被冷却物２の温度がたとえば９０℃から７０℃になると、次工程の真空冷却工程へ移行する。本実施例では、真空冷却工程は第一真空冷却工程Ｓ２と第二真空冷却工程Ｓ３とに分けて実行される。
【００７３】
第一真空冷却工程Ｓ２では、処理槽３を密閉した状態で、真空弁４１および封水弁３５を開いて真空ポンプ３３を作動させ、処理槽３内の空気を外部へ吸引排出して、処理槽３内を減圧する。これにより、被冷却物２からの水分蒸発が促され、その気化潜熱により被冷却物２の冷却が図られる。
【００７４】
第一真空冷却工程Ｓ２では、ファン４は停止させているが、冷凍機２７は運転させてもよい。これにより、蒸気を冷却器５に凝縮させつつ、処理槽３内の気体を外部へ吸引排出することができる。従って、迅速な真空冷却を図ることができる。また、真空ポンプ３３の減圧能力は、封水温度に左右されることが知られているが、冷凍機２７を運転しつつ真空引きを図ることで、真空ポンプ３３の封水温度の上昇を抑制して、真空ポンプ３３の減圧能力の低下を防止することができる。しかも、処理槽３に対する冷却器５と真空吸引口（処理槽３への排気管路３６の接続開口）との配置は、本実施例のように、被冷却物２からの蒸気が冷却器５を介して排気管路３６へ吸引されるように設計しておけば、これら作用効果を一層確実に達成することができる。また、従来、排気管路３６には真空ポンプ３３の手前に通水型熱交換器を設けて、冷却用水を給排水して排気管路３６内の蒸気を凝縮させていたが、この熱交換器を不要とすることもできる。これにより、大幅な節水を図ることができる。
【００７５】
第一真空冷却工程Ｓ２中に冷凍機２７を運転させるのは、第一真空冷却工程Ｓ２中の常時であってもよいし、所望時であってもよい。たとえば、次に述べる処理槽３内への蒸気や温水の供給時までは、冷凍機２７を運転しつつ処理槽３内の減圧が図られる。
【００７６】
また、第一真空冷却工程Ｓ２中の所望時に冷凍機２７を運転させる場合、真空ポンプ内の封水の温度が高いとき（真空ポンプ３３の負荷が高いとき）に冷凍機２７を運転させることが好ましい。つまり、第一真空冷却工程Ｓ２中の真空ポンプ３３に設けられる封水温度センサ（図示省略）による封水温度を検出し、封水の温度が設定温度（たとえば、３５〜４０℃に設定）に到達したときに冷凍機２７を運転させ、設定温度より下がると冷凍機２７の運転を停止するように制御する。これにより、効率的に封水温度の上昇を防止できるとともに、減圧能力の低下を防止できる。
【００７７】
さらに、冷凍機２７を運転させる制御は、圧力センサ２０による処理槽内圧力、温度センサ２１による処理槽内温度、品温センサ２２による被冷却物温度、または第一真空冷却工程Ｓ２の経過時間などを検出し、所定の温度または時間に到達したときに冷凍機２７を運転させるように制御してもよい。
【００７８】
第一真空冷却工程Ｓ２の後半には、減圧手段６を作動させた状態のまま、給蒸弁５５を一時的に開いて処理槽３内へ温水を伴って蒸気を供給する。これにより、処理槽３内に蒸気を充満させ、その蒸気と空気を置換することで、処理槽３内からの空気排除を一層確実に行うことができる。この際、空気より軽い蒸気を、処理槽３の上部から下方へ導入することで、処理槽３内からの空気排除を効果的に行うことができる。このようにして、真空ポンプ３３の能力限界程度にまで処理槽３内を減圧する。この第一真空冷却工程Ｓ２により、被冷却物２の温度は、たとえば４０℃程度にまで速やかに冷却される。
【００７９】
その後の第二真空冷却工程Ｓ３では、真空弁４１および封水弁３５を閉じて真空ポンプ３３を停止させる。そして、処理槽３内を密閉した状態で、ファン４および冷凍機２７を運転する。これにより、冷却器５により処理槽３内の蒸気を凝縮させて、ファン４の作動により処理槽３内の気体を攪拌することで蒸気の凝縮を促進させ、処理槽３内をさらに減圧して被冷却物２を真空冷却することができる。このようにして、被冷却物２の温度は、たとえば１０℃にまで冷却される。第二真空冷却工程Ｓ３が終了すると、冷凍機２７の運転を停止する。
【００８０】
その後の復圧工程Ｓ４では、真空解除弁４９を開いて、処理槽３内を大気圧まで復圧する。すなわち、復圧工程Ｓ４では、真空弁４１を閉じた状態で、真空解除弁４９を開くことで、処理槽３内へ外気を導入して、処理槽３内の復圧が図られる。この復圧工程Ｓ４中または復圧工程Ｓ４直後には、真空ポンプ３３を作動させた状態で排水弁４２を開いて、処理槽３内の底部からの排水が図られる。
【００８１】
仮にこの排水をせずに次工程の冷風冷却工程Ｓ５を実行すると、処理槽３内の底部に溜まった水が、冷風冷却工程Ｓ５により凍結して扉１１を開かなくするおそれがあるが、冷風冷却工程Ｓ５前に排水しておくことで、そのような不都合を回避することができる。また、仮に凍らなくても、処理槽３内に水を残したままだと、扉１１を開けた際に処理槽３内から水が流れ出てしまうが、予め排水しておくことで、そのような不都合を回避することができる。さらに、冷風冷却工程Ｓ５前に排水しておくことで、処理槽３内の底部に溜まった水が冷風冷却時の負荷になるのを防止することもできる。
【００８２】
処理槽３内からの排水は、通常、真空ポンプ３３を作動させた状態で排水弁４２を設定時間だけ開いてなされる。但し、これに代えてまたはこれに加えて、処理槽３内の圧力変化に基づき、凝縮水の排水の完了を検知して、排水処理を終了してもよい。たとえば、復圧工程Ｓ４の中途（たとえば終盤）で排水弁４２を開いて排水する場合、真空ポンプ３３は、当初は排水管路３７内の水を吸引するので復圧速度が速いが、排水管路３７内の水が排水された後は、処理槽３内の気体を吸引排出するので復圧速度が鈍るか、処理槽内圧力が下がり始めることになる。従って、これを検知すれば、処理槽３内からの排水の完了を検知して、設定時間経過しなくても排水処理を終了するよう制御してもよい。
【００８３】
その後の冷風冷却工程Ｓ５では、再び処理槽３内を密閉した状態で、冷凍機２７およびファン４を作動させる。この冷風冷却工程Ｓ５により、被冷却物２は、たとえば３℃まで冷却される。但し、場合により冷凍する領域まで冷却してもよい。ところで、被冷却物２がまだ高温の場合、冷風冷却工程Ｓ５においても被冷却物２から生じた蒸気が、凝縮水として処理槽３の底部に溜まるおそれがあるので、冷風冷却工程Ｓ５においても、所望により排水管路３７を介して排水処理を図ってもよい。この際、上述した復圧工程Ｓ４における排水処理とは異なり、真空解除弁４９は開かずに排水することもできる。このようにして、凝縮水の凍結の防止や、処理槽３の扉１１を開けた場合の凝縮水の流れ出しを防止することができる。
【００８４】
ところで、真空冷却工程は、必ずしも第一真空冷却工程Ｓ２と第二真空冷却工程Ｓ３とに分けて実行する必要はなく、場合によっては第一真空冷却工程Ｓ２のみとすることもできる。第二真空冷却工程Ｓ３を実行しない場合、第一真空冷却工程Ｓ２の後半に、処理槽３内へ蒸気および／または温水を供給する必要はない。
【００８５】
また、本実施例の冷却装置１は、真空冷却後に冷風冷却する構成に加えて、真空冷却または冷風冷却のいずれかのみ機能させて運転可能とするのがよい。真空冷却工程のみを実行する場合でも、その復圧時に排水しておくことで、処理後に扉１１を開けた際に、凝縮水が処理槽３から流れ出るのを防止することができる。さらに、真空冷却後に冷風冷却する構成に加えて、冷風冷却後に真空冷却するよう構成することもできる。これらの場合における真空冷却工程や冷風冷却工程は、上述した各工程と同様の工程である。但し、真空冷却工程は、第一真空冷却工程Ｓ２とその後の第二真空冷却工程Ｓ３との内、少なくとも第一真空冷却工程Ｓ２をいう。
【００８６】
本発明の冷却装置１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、処理槽３の右側にファン４や冷却器５などが設置され、処理槽３の左側に被冷却物２が収容されたが、これとは左右対称に構成してもよい。すなわち、この場合、処理槽３の左側にファン４や冷却器５などが設置され、処理槽３の右側に被冷却物２が収容されることになる。
【００８７】
また、前記実施例では、ファン４への吸込みにより、処理槽３内に風を起こす構成としたが、これとは逆に、ファン４からの吐出により、処理槽３内に風を起こす構成としてもよい。
【００８８】
また、前記実施例では、真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成したが、本発明は、少なくとも真空冷却が実行可能であれば足りる。その場合、前記実施例において、ファン４などの設置を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の冷却装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図１の冷却装置の全体構成図であり、一部を断面にして示している。
【図３】図１の冷却装置の正面図であり、一部を省略して示している。
【図４】図３におけるIV−IV断面図であり、一部を切り欠いて示している。
【図５】図１の冷却装置による冷却処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 冷却装置
２ 被冷却物
３ 処理槽
４ ファン
５ 冷却器
６ 減圧手段
７ 復圧手段
８ 給蒸手段
１７ 台車
１８ 車輪
２７ 冷凍機
３３ 真空ポンプ
３６ 排気管路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物が収容される密閉可能な処理槽と、
この処理槽内に設けられる冷却器と、
この冷却器を境に連通しつつも分けられる前記処理槽内の空間の内、前記被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を介して接続され、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、
減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記減圧手段は、水封式の真空ポンプを備え、
この真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記冷却器を機能可能とされた
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却器は、前記真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いときに機能可能とされた
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記減圧手段を用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記処理槽の上部から蒸気および／または温水を供給可能とされた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記被冷却物は、台車に載せられて前記処理槽内に収容され、
前記冷却器を介したファンによる冷風で、前記被冷却物の冷却が可能とされ、
前記ファンは、前記台車の車輪に冷風を当てないように設けられる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
処理槽内に収容される被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、
前記真空冷却のために、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段として、水封式の真空ポンプを備え、
前記冷風冷却のために、前記処理槽内には、冷凍機の蒸発器から構成される冷却器と、この冷却器を介して冷風を前記被冷却物へ供給するファンとを備え、
前記冷凍機を運転しつつ前記真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出可能とされた
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項１】
被冷却物が収容される密閉可能な処理槽と、
この処理槽内に設けられる冷却器と、
この冷却器を境に連通しつつも分けられる前記処理槽内の空間の内、前記被冷却物が収容されるのとは反対側の空間に排気管路を介して接続され、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、
減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記減圧手段は、水封式の真空ポンプを備え、
この真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記冷却器を機能可能とされた
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却器は、前記真空ポンプ内の封水の温度が設定温度より高いときに機能可能とされた
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記減圧手段を用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する際、前記処理槽の上部から蒸気および／または温水を供給可能とされた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記被冷却物は、台車に載せられて前記処理槽内に収容され、
前記冷却器を介したファンによる冷風で、前記被冷却物の冷却が可能とされ、
前記ファンは、前記台車の車輪に冷風を当てないように設けられる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
処理槽内に収容される被冷却物の真空冷却と冷風冷却とを実行可能に構成された冷却装置であって、
前記真空冷却のために、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段として、水封式の真空ポンプを備え、
前記冷風冷却のために、前記処理槽内には、冷凍機の蒸発器から構成される冷却器と、この冷却器を介して冷風を前記被冷却物へ供給するファンとを備え、
前記冷凍機を運転しつつ前記真空ポンプを用いて前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出可能とされた
ことを特徴とする冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−８３７２（Ｐ２００９−８３７２Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３２４５９（Ｐ２００７−２３２４５９）
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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