JP2000346405A - 氷蓄熱式真空冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気圧縮機を使用して容器内に置かれた被冷
却物を低温度に冷却する真空冷却装置において、従来の
チラー装置のような比較的に大型の冷水製造装置を不要
とし、且つ水や電気の使用量も抑え、安価な冷却コスト
で食品などを低温冷却することができる氷蓄熱式真空冷
却装置を提供すること。 【解決手段】 密閉可能な容器１２の冷却室１１内を減
圧して、内部に置いた被冷却物を冷却する減圧手段１９
を備え、減圧手段１９が、エゼクタ２０の吸引口と冷却
室１１とを真空吸引管２８で連通され、冷凍装置２３及
び水槽２５内に浸漬された蓄熱コイル２４とで水槽内の
冷水を氷塊３０に生成し、冷水送給ポンプ２１で水槽２
５内の冷水をエゼクタに加圧して供給することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は氷蓄熱式真空冷却
装置に関し、更に詳しくは加熱調理した食品、例えば温
野菜、肉類、魚類又は豆類などを真空冷却する氷蓄熱式
真空冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工食品業界では、加熱調理した食品を
常温に戻し、又は低温に冷却して出荷している。この時
の冷却方法は、真空冷却方法が一般的に採用されてい
る。この真空冷却方法とは、加熱調理された食品を密閉
可能な容器の調理室内に入れ、内部を真空引きして減圧
し、これにより沸点を下げることにより食品から水分を
低温蒸発させ、その際の気化熱により食品自体を冷却す
るものである。

【０００３】従来、このような真空冷却方法には２通り
あって、１つの方法は容器の調理室内に食品を入れ、冷
却ポンプにより冷却水をエゼクタと呼ばれている蒸気圧
縮機に通した時に発生する吸引力を容器の調理室に作用
させることで容器内を減圧し、調理室内の食品を気化熱
で冷却する方法である。

【０００４】また、他の１つの方法は、真空ポンプを使
用する方法であり、真空ポンプで容器の調理室内を直接
吸引して減圧し、発生した蒸気を真空ポンプで吸引する
時、当該真空ポンプの羽根に冷却水を供給することによ
り羽根に形成した水膜を利用して蒸気を凝縮させ、容器
の調理室内の真空度を高める方法である。

【０００５】前述した真空冷却方法は、更に常温冷却方
法と低温冷却方法とがあり、前者の常温冷却方法は調理
室内に入れた食品を常温即ち約２５℃前後まで冷却する
ものであり、また後者の低温冷却方法は調理室内の食品
を約２０℃以下にまで冷却するものである。

【０００６】ところで、前述の低温冷却方法で容器の調
理室内に入れた食品を冷却する際、冷却ポンプにより冷
却水をエゼクタと呼ばれている蒸気圧縮機に通した時に
発生する吸引力を容器の調理室に作用させることで容器
内の蒸気を吸引して減圧し、調理室内の食品を気化熱で
冷却する場合には、冷水製造装置（一般的には「チラー
装置」と呼ばれている）が必要となる。

【０００７】このチラー装置は、通常、屋外にコンクリ
ート等で基礎架台を作り、この上に装置本体を設置し、
この装置本体に冷水の往復循環配管系を接続したり、或
いは電気配線をしたりして構成されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように蒸気圧
縮機を用いて食品の低温冷却を行うためには、比較的に
大型のチラー装置を必要とし、そのためチラー装置の設
置工事、配管工事、電気工事、及びその他の設備に非常
に高額な費用が掛かり、その結果冷却コストが著しく高
くなる、という問題があった。

【０００９】また、蒸気圧縮機を使用して容器内の調理
室をより高い減圧度にするには蒸気圧縮機に冷水を連続
供給する必要があり、そのため水槽内に比較的に低温度
の供給水を大量に準備しておかなければならず、水槽も
大型になると共に非常に使用水量が多く、このことも冷
却コストを高める要因になっている、という問題があっ
た。

【００１０】この発明の目的は、蒸気圧縮機を使用して
容器内に置かれた被冷却物を低温度に冷却する真空冷却
装置において、従来のチラー装置のような比較的に大型
の冷水製造装置を不要とし、且つ水や電気の使用量も抑
え、安価な冷却コストで食品などを低温冷却することが
できる氷蓄熱式真空冷却装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の氷蓄熱式真空
冷却装置は、冷却室を備える密閉可能な容器と、この容
器の前記冷却室内を減圧して、この冷却室内に置いた被
冷却物を冷却する減圧手段とを備え、減圧手段が、エゼ
クタと、容器の冷却室とエゼクタの吸引口とを連通させ
る真空吸引管と、蓄熱装置とから構成され、この蓄熱装
置が、水を蓄えた水槽と、水槽内の水の一部を氷塊に生
成する冷凍装置及び水槽内に浸漬された蓄熱コイルと、
水槽内に生成された氷塊で冷却された冷水を前記エゼク
タの一端入口部に加圧して供給する冷水送給ポンプとか
ら構成されていることを特徴とする。

【００１２】また、この発明の氷蓄熱式真空冷却装置
は、前記氷蓄熱式真空冷却装置が、前記容器の前記冷却
室を大気圧に戻す吸気手段を備え、前記吸気手段が、フ
ィルタ装置を介して前記冷却室を大気に連通する吸気管
と、この吸気管に設けられた開閉弁とから構成されてい
ることを特徴とする。

【００１３】そして、容器の冷却室内には温度センサを
設置しておくことが好ましく、制御装置はこの温度セン
サによる冷却室内の検出温度に基づいて冷凍装置の運
転、ポンプの運転、及び開閉弁の開閉等を行って、本氷
蓄熱式真空冷却装置の全自動制御を行うことができる。

【００１４】この発明の氷蓄熱式真空冷却装置による
と、水槽内に水を入れ、電力料金の安い夜間の間に冷凍
装置を運転し、蓄熱コイルにより水槽内の水の一部に氷
塊を生成し、水槽内の水を冷水とする。その後、日中に
おいて例えば食品等を冷却する時には、容器の開閉扉を
開けて冷却室内に被冷却物である食品を入れた後に開閉
扉を閉めて冷却室を密閉する。

【００１５】次いで、冷水送給ポンプを作動させて水槽
から、氷塊で冷やされた冷水を蒸気圧縮機であるエゼク
タに圧力を掛けて通水する。冷水はエゼクタ内を噴射流
となって通過し、これにより内部の拡散室における空気
が誘導されて吸引され、この拡散室に接続されている真
空吸引管内を負圧にし、この真空吸引管に接続されてい
る容器の冷却室が減圧される。

【００１６】容器の冷却室内が減圧されると、この減圧
により沸点が下がり、その結果食品から水分が急速に蒸
発する。その際に発生した蒸気は、真空吸引管を通って
冷却室の空気と共にエゼクタ内に吸引され、エゼクタ内
の拡散室で冷水と混合されて凝縮され復水となる。この
時、冷水の温度が低ければ低い程、蒸気の凝縮率が高く
なり、蒸気は更に吸引されて冷却室内の減圧度をより一
層高めることになる。この結果、更に蒸気の発生を促し
て食品自体の冷却が促進される。

【００１７】このように冷却室内を減圧することにより
沸点が下がり、内部に置かれた食品に含まれる水分が低
温で蒸発し、その時の気化熱により食品が冷却される。
冷却室内の食品が上述のようにして所定温度まで冷却さ
れた後、冷却室が大気圧に戻される。

【００１８】その時、外気が吸気管を通って冷却室内に
入るが、外気はフィルタ装置を通ってくるため塵埃など
は取り除かれ、清浄な空気が冷却室に導入される。その
ため、容器を減圧することによって冷却した後の食品を
冷却室から取り出す時の冷却室への大気の導入による食
品の汚染が防がれる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、この発明の氷蓄熱式真空冷
却装置を図に示される実施形態について更に詳細に説明
する。図１にはこの発明の一実施形態に係る氷蓄熱式真
空冷却装置１０が示されている。この実施形態に係る氷
蓄熱式真空冷却装置１０は、内部に冷却室１１を形成し
た容器１２を備え、この容器１２には冷却室１１に食品
を出し入れする入り口を開閉する扉１３がヒンジ等によ
り取り付けられている。

【００２０】この開閉扉１３は、これを閉鎖した時、冷
却室１１を完全に密閉することができる構造となってい
る。容器１２は角形又は丸形をはじめとしてどのような
形でもよい。氷蓄熱式真空冷却装置１０は、前述した容
器１２の冷却室１１内を大気圧に戻す吸気手段１４を備
えている。

【００２１】この吸気手段１４は、容器１２の冷却室１
１内に外気を取り込むもので、一端が容器１２の冷却室
１１に連通し、他端がフィルタ装置１５を介して大気に
連通した吸気管１６を備え、この吸気管１６の途中には
空気流量を調整する空気弁１７とこの吸気管１６を開閉
し、同時に空気流量を調整する空気調整弁１８が設けら
れて構成されている。

【００２２】更に、氷蓄熱式真空冷却装置１０は、容器
１２の冷却室１１に配置された食品を冷却するための減
圧手段１９を備えている。この減圧手段１９は、蒸気圧
縮機即ちエゼクタ２０と、冷水送給ポンプ２１と、蓄熱
装置２２とから構成されている。

【００２３】蓄熱装置２２は小型の冷凍装置２３と、蓄
熱コイル２４と、水槽２５とから構成され、蓄熱コイル
２４は水槽２５内の水中に浸漬するように適当な手段に
よって支持されている。エゼクタ２０の長手方向通路の
一端入口部２０ａには水槽２５から冷水を供給する冷水
供給管２６の一端が接続され、この冷水供給管２６の他
端は冷水送給ポンプ２１を介して水槽２５に接続されて
いる。

【００２４】エゼクタ２０の一端入口部２０ａに対向す
る他端出口部２０ｂには復水を水槽２５に戻すための戻
し管２７の一端が接続され、この戻し管２７の他端は水
槽２５に向かって開放されている。エゼクタ２０それ自
体は既によく知られているものである。すなわち、エゼ
クタ２０の内部には拡散室（図示せず）が形成されてい
て、ノズルから噴射された高速冷水がこの拡散室を通過
する時に周囲の空気を誘導し、拡散室内を低圧部とす
る。

【００２５】言い換えれば、エゼクタ２０に供給された
高速冷水が当該エゼクタ２０内で運動エネルギーに変換
されるのである。その結果、拡散室を区画する側壁、即
ちエゼクタ２０の長手方向通路に対して直交方向に設け
られた吸引口２０ｃに吸引力が作用することになる。そ
して、この吸引口２０ｃには、真空吸引管２８の一端が
接続され、且つ他端は逆止弁２９を介して容器１２の冷
却室１１に連通されている。

【００２６】他方、小型の冷凍装置２３は水槽２５の上
部に設置されており、この冷凍装置２３からの冷媒が通
過して熱を吸収する蓄熱コイル２４は冷凍装置２３の下
端に取り付けられて水槽２５内の水中に浸漬している。
これにより、冷凍装置２３を稼働させることによって蓄
熱コイル２４で水槽２５内の冷水の温度を下げ、ここに
氷塊３０を生成することができる。

【００２７】水槽２５には、その内部に水を供給して蓄
えるために給水管３１の一端が接続され、その他端は給
水弁３２を介して図示しない給水源に接続されている。
給水弁３２は水槽２５内に配置されたボールタップ３３
で開閉制御される。すなわち、水槽２５内の水位の高低
に応じて上がり下がりするボールタップ３３により、こ
れに接続されたレバーが給水弁３２を開閉する。

【００２８】また、水槽２５の底部には、その内部を清
掃する時のために排水管３４の一端が接続され、他端は
排水弁３５を介して適当な排水設備に開放されている。
更に、水槽２５内の所定水面高さ位置には、当該水槽２
５内の水が所定水位を超えた時に排水するオーバーフロ
ー管３６の一端が接続され、その他端は排水弁３４より
下流側における排水管３４に接続されている。

【００２９】この氷蓄熱式真空冷却装置１０を全自動的
に運転するため、制御装置３７が設けられ、この制御装
置３７は、温度指示調節器３８と信号線３９によって電
気的に接続され、この温度指示調節器３８は容器１２の
冷却室１１内に配置された温度センサ４０と信号線４１
により電気的に接続されている。

【００３０】また、制御装置３７は、吸気手段１４の吸
気管１６に配設された空気調整弁１８、冷水送給ポンプ
２１、及び小型の冷凍装置２３ともそれぞれ信号線４２
によって電気的に接続されている。

【００３１】次に、前述した氷蓄熱式真空冷却装置１０
の動作について説明する。この氷蓄熱式真空冷却装置１
０が動作する時の前提として、予め、水槽２５内に給水
管３１から水が所定水位まで入れられ、次いで、電気料
金が安い夜間などに冷凍装置２３を長時間運転し、蓄熱
コイル２４で水槽２５内の水の一部を氷塊３０に生成し
ておく。

【００３２】これにより、水槽２５内の水は、ほぼ０度
に近い温度の冷水となり、この温度は氷塊３０が解ける
まで持続することになる。そして、日中に、容器１２の
開閉扉１３を開けて冷却室１１に被冷却物である食品を
入れ、温度センサ４０を直接食品に差し込むなどして取
り付けておく。次いで、開閉扉１３を閉めて冷却室１１
を密閉する。その際、吸気手段１４の空気調整弁１８は
閉鎖されているものとする。

【００３３】その後、この氷蓄熱式真空冷却装置１０の
作動スイッチ（図示せず）が入れられると、制御装置３
７に予めプログラムされている制御手順で制御信号を出
力する。すなわち、制御装置３７は、減圧手段１９を動
作させるべく、冷水送給ポンプ２１に運転開始の制御信
号を出し、当該冷水送給ポンプ２１を運転する。

【００３４】冷水送給ポンプ２１の運転によって水槽２
５内の冷水がエゼクタ２０の一端入口２０ａから内部に
供給される。水槽２５内の冷水は、当該ポンプ２１で加
圧されてエゼクタ２０の一端入口部２０ａから他端出口
部２０ｂに向かって高速噴射される。

【００３５】既に説明したように、エゼクタ２０に供給
された冷水は当該エゼクタ２０内で運動エネルギーに変
換され、これにより真空吸引管２８から空気が逆止弁２
９を介して吸い込まれ、容器１２の冷却室１１内が負圧
即ち減圧される。容器１２の冷却室１１内が減圧される
と沸点が下がるため、冷却室１１内に配置された食品に
含まれている水分は低温蒸発をする。

【００３６】食品から蒸発した蒸気は冷却室１１内の空
気と共に真空吸引管２８から吸引排出される。食品に含
まれる水分が蒸発する時には周囲の熱を奪う気化熱が発
生するため食品自体の温度は水分の蒸発に伴って低下、
即ち冷却して行く。

【００３７】他方、食品から出た蒸気は真空吸引管２８
を通って空気と共にエゼクタ２０に吸引され、エゼクタ
２０の吸引口２０ｃから内部の拡散室に入り、一端入口
部２０ａから他端出口部２０ｂに向かって噴射されてい
る高速冷水と混合して急速に凝縮され、復水となる。エ
ゼクタ２０の他端出口部２０ｂから出た復水は、戻し管
２７から水槽２５に戻される。

【００３８】蒸気がエゼクタ２０内で冷やされて凝縮さ
れるとその体積が急激に小さくなるため、エゼクタ２０
の吸引口２０ｃから蒸気が更に吸引される。その結果、
エゼクタ２０に吸引される蒸気の流速が速まって、冷却
室１１内の減圧度が一層高くなり、その結果冷却室１１
内の食品は更に冷却されることになる。

【００３９】従って、吸引された蒸気とエゼクタ２０内
で混合される冷水の温度が低ければ低い程、容器１２の
冷却室１１内の減圧度は高くなり、内部に配置された食
品の温度は一層低下して低温冷却されることになる。

【００４０】容器１２を前述したようにして減圧するこ
とで冷却室１１内の食品が、その食品にあった所定の温
度まで冷却されると、温度センサ４０に信号線４１で接
続された温度指示調節器３８がこれを検知して出力信号
を制御装置３７に供給し、制御装置３７は冷水送給ポン
プ２１の作動を停止する。

【００４１】そして、吸気手段１４の空気調整弁１８が
開放され、これにより大気がフィルタ装置１５から吸気
管１６を介して冷却室１１内に導入される。冷却室１１
内に導入される大気は、フィルタ装置１５を通ってくる
ため、吸気中に含まれる塵埃等は除去され、従って清浄
な空気が冷却室１１内に入る。その結果、冷却室１１内
の食品が減圧解除時に汚染される恐れはなく、食品の品
質を保って容器１２から取り出すことができる。

【００４２】この吸気手段１４は、前述したように容器
１２の冷却室１１内に大気を取り込む時に空気の流量を
調整する空気調整弁１８が吸気管１６に設けられている
ため、この空気調整弁１８を調整することにより冷却室
１１内の復圧の速度を変えることができる。

【００４３】本実施形態に係る氷蓄熱式真空冷却装置１
０では、容器１２の冷却室１１内で被冷却物を冷却した
後に冷却室１１内を大気圧に戻す吸気手段１４が、吸気
管１６に空気弁１７と空気調整弁１８とを設けて構成さ
れている。この空気調整弁１８は容器１２内の圧力を圧
力センサ４３から信号線３９で検出器４４（プログラム
コントローラ）及び制御装置に接続されて、比例制御に
てきめ細かな空気流量調整を行うことができる。

【００４４】これにより、容器１２の冷却室１１内にお
ける減圧速度及び吸気速度を比例制御にて制御すること
ができる。この比例制御によっていろいろな食品に合っ
た冷却を行うことができる。

【００４５】更に、この発明の氷蓄熱式真空冷却装置で
は、開閉扉１３に監視窓（図示せず）を設け、また冷却
室１１内に上部に照明ランプ（図示せず）を設けておく
こともできる。このように監視窓や冷却室内照明ランプ
を設けると、容器１２の外部から冷却室１１内の食品の
冷却状態を監視しながら比例制御冷却することができ
る。

【００４６】具体的には、食品が容器（食品用の入れ
物）からこぼれたり或いは壊れたりすることがないよう
に食品を監視しながら冷却室内の真空度を比例制御にて
調整できるため良質な食品を得ることができると共に生
産効率を向上させることができる。

【００４７】また、容器１２の外部天板に加熱ヒータを
取り付けておくことも好ましい。このように容器の外部
天板に加熱ヒータを設けておけば、冷却室１１内で発生
した蒸気が天井に付着して結露となり、これが冷却中又
は冷却後の食品に落下して品質を低下させるようなこと
も防止することができる。

【００４８】この場合、加熱ヒータは電気ヒータでも或
いは冷凍装置の発熱部を利用したものであってもよい。
更に加熱ヒータの取付け位置は容器の外部天板に限定さ
れるものではなく、要するには冷却室１１内の天井に付
着した結露を加熱蒸発できるような位置であればどのよ
うな場所でもよい。

【００４９】更にまた、この発明の氷蓄熱式真空冷却装
置では、容器の冷却室内に攪拌装置を設置し、食品を攪
拌しながら冷却するようにしてもよい。その理由は、汁
物、練り物等の場合、表面が冷めると被膜や油膜がで
き、食品の中心からの蒸気が出難くなり食品全体に温度
差を生じていたことから、このような食品の場合にそれ
を攪拌することで表面に被膜や油膜ができるのを防ぐこ
とができ、その結果食品全体に温度差が出るのを防止す
ることができ、良質の食品を得ることができる。

【００５０】また、この発明の氷蓄熱式真空冷却装置に
コンピューター或いは印字装置などを含む記録計を装備
することで、食品の温度、冷却水の温度、及び日時など
冷却運転中における必要なあらゆる管理データを記録保
存することもでき、これにより冷却時の食品管理を適切
に行うことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の氷蓄熱
式真空冷却装置によれば、水槽内の水中に蓄熱コイルを
浸漬させ、この蓄熱コイルに小型の冷凍装置を接続し
て、水槽の水に氷塊を生成することができるようにした
ことから、電力料金の安い夜間に冷凍装置を稼働して水
槽の水に氷塊を生成して、日中でも水槽内の水をほぼ０
度程度まで下げておくことができる。

【００５２】そのため、エゼクタでの蒸気の凝縮率を低
コストで高めることができ、容器の冷却室内の減圧度を
高めることができ、その結果冷却室内に配置した被冷却
物の温度を所定の低温度まで冷却できる。このようなこ
とから、この発明の氷蓄熱式真空冷却装置では、従来の
チラー装置のような比較的に大型の冷水製造装置を不要
とし、且つ水や電気の使用量も抑えることができ、その
結果、安価な冷却コストで食品などを低温冷却すること
ができる。

【００５３】更に、この発明氷蓄熱式真空冷却装置で
は、前述したように低コストで被冷却物を低温真空冷却
することができるだけではなく、全体として小型化でき
且つ冷却後に冷却室から被冷却物を取り出す時でも、大
気中の塵埃等が被冷却物に付着する可能性が極めて少な
いため、非常に衛生的でもあるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る氷蓄熱式真空冷却
装置を概略的に示す構成説明図である。

【符号の説明】

１０ 氷蓄熱式真空冷却装置 １１ 冷却室 １２ 容器 １３ 開閉扉 １４ 吸気手段 １５ フィルタ装置 １６ 吸気管 １７ 空気弁 １８ 空気調整弁 １９ 減圧手段 ２０ エゼクタ ２１ 冷水送給ポンプ ２２ 蓄熱装置 ２３ 冷凍装置 ２４ 蓄熱コイル ２５ 水槽 ２６ 冷水供給管 ２７ 戻し管 ２８ 真空吸引管 ２９ 逆止弁 ３０ 氷塊 ３１ 給水管 ３２ 給水弁 ３３ ボールタップ ３４ 排水管 ３５ 排水弁 ３６ オーバーフロー管 ３７ 制御装置 ３８ 温度指示調節器 ３９ 信号線 ４０ 温度センサ ４１ 信号線 ４２ 信号線 ４３ 圧力センサ ４４ 検出器（プログラムコントローラ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却室を備える密閉可能な容器と、この
   容器の前記冷却室内を減圧して、この冷却室内に置いた
   被冷却物を冷却する減圧手段とを備え、 前記減圧手段が、エゼクタと、前記容器の前記冷却室と
   前記エゼクタの吸引口とを連通させる真空吸引管と、蓄
   熱装置とから構成され、 この蓄熱装置が、水を蓄えた水槽と、前記水槽内の水の
   一部を氷塊に生成する冷凍装置及び前記水槽内に浸漬さ
   れた蓄熱コイルと、前記水槽内に生成された氷塊で冷却
   された冷水を前記エゼクタの一端入口部に加圧して供給
   する冷水送給ポンプとから構成されていることを特徴と
   する氷蓄熱式真空冷却装置。
2. 【請求項２】 前記氷蓄熱式真空冷却装置が、前記容器
   の前記冷却室を大気圧に戻す吸気手段を備え、前記吸気
   手段が、フィルタ装置を介して前記冷却室を大気に連通
   する吸気管と、この吸気管に設けられた開閉弁とから構
   成されていることを特徴とする氷蓄熱式真空冷却装置。
3. 【請求項３】 前記氷蓄熱式真空冷却装置が、制御装置
   と温度センサとを更に備え、この温度センサにより前記
   冷却室内における被冷却物の温度を検出して前記制御装
   置が前記冷凍装置の運転、前記冷水送給ポンプの運転、
   及び前記開閉弁の開閉を行ってこの氷蓄熱式真空冷却装
   置の全自動運転制御を行うことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の氷蓄熱式真空冷却装置。