JP7529247B2 - 真空冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空冷却装置に関し、特に、食品を格納する冷却庫内への蒸気の供給、並びに冷却庫内の減圧に用いる複数の真空ポンプの駆動制御に関するものである。

従来から真空冷却は、微妙な食品の味を損なわずに食品を冷却できる方式として知られている。

このような真空冷却は、クロワッサン、デニッシュ、食パンなどのパン類の冷却に用いることで、時間のかかる送風冷却を用いる場合の品質や衛生面の問題を解消できる。

なお、特許文献１には、真空冷却装置として水エゼクターあるいは水封式真空ポンプを有するものが開示されている。

特開２０００－１６１８２９号公報

ところが、上述の真空冷却をパン類の冷却に用いた場合、パン内部での水分の沸騰により、歩留まり低下（具体的には、パンの体積当たりの重量の減少）、さらに水分蒸発によるクラスト部（例えば、食パンの耳部）の硬化が生ずるといった問題がある。

本発明は、食品を真空冷却する際に食品の水分蒸発を抑制することができる真空冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の項目を提供する。

（項目１）
食品を真空冷却する装置であって、
前記食品を格納する冷却庫と、
前記冷却庫内を減圧する減圧手段と、
前記冷却庫内に蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記冷却庫内を加熱する加熱手段と、
前記冷却庫内に供給された蒸気が、減圧された前記冷却庫内で凝縮することなく、前記食品の内部で凝縮するように、前記減圧手段および前記蒸気供給手段および前記加熱手段のうちの少なくとも１つを制御する制御手段と
を備えた、真空冷却装置。

（項目２）
前記制御手段は、前記冷却庫内に格納されている前記食品の内部の温度が前記食品の外部の温度より低くなるように、前記減圧手段および前記加熱手段を制御する、項目１に記載の真空冷却装置。

（項目３）
前記加熱手段は、板状部材の内部に蒸気配管が収容された蒸気式プレートコイルを含み、
前記蒸気式プレートコイルは、前記冷却庫内の壁面に取り付けられている、項目１または２に記載の真空冷却装置。

（項目４）
前記冷却庫内に外気を導入する外気導入手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷却庫内に蒸気が供給されている間、前記減圧手段による前記冷却庫内の圧力低下が抑制されるように、前記外気導入手段をさらに制御する、項目１～３のいずれか一項に記載の真空冷却装置。

（項目５）
食品を真空冷却する真空冷却装置であって、
前記食品を格納する冷却庫と、
前記冷却庫内を減圧する減圧手段であって、複数の真空ポンプを含む減圧手段と、
前記減圧手段を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、第１の期間の間、前記複数の真空ポンプのうちの少なくとも第１の真空ポンプおよび第２の真空ポンプを動作させ、前記第１の期間に続く第２の期間の間、前記複数の真空ポンプのうちの前記第１の真空ポンプを含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を停止させ、かつ、前記複数の真空ポンプのうちの前記第２の真空ポンプを含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を継続させるように、前記複数の真空ポンプを制御する、真空冷却装置。

（項目６）
前記真空冷却装置は、
前記冷却庫内の飽和状態を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段が前記冷却庫内の飽和状態を検出したことに応答して前記第１の期間から前記第２の期間に移行するように、前記複数の真空ポンプを制御する、項目５に記載の真空冷却装置。

（項目７）
前記第２の真空ポンプは、凝縮した水を排出する排水機能を有し、
前記第１の真空ポンプは、凝縮した水の排水機能を有しない、項目５または６に記載の真空冷却装置。

本発明によれば、食品を真空冷却する際に食品の水分蒸発を抑制することができる真空冷却装置を得ることができる。

図１は、本発明の第１の真空冷却装置１００を実施形態１として説明するための模式図である。 図２は、本発明の第２の真空冷却装置２００を実施形態２として説明するための模式図である。 図３は、本発明の第３の真空冷却装置を実施形態３として説明するための図である。 図４は、実施形態３の真空冷却装置３００で用いられる冷却庫の構造の一例（冷却庫１１０の構造）を具体的に説明するための平面図である。 図５は、実施形態３の真空冷却装置３００で用いられる冷却庫の構造の他の例（冷却庫１１０ａの構造）を具体的に説明するための平面図である。

以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。

本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。

（実施形態１）
図１は、本発明の第１の真空冷却装置１００を実施形態１として説明するための模式図である。

実施形態１で説明する発明は、食品を真空冷却する際に食品内部での沸騰による水分蒸発を抑制することができる真空冷却装置を提供することを課題とし、
食品Ｆを真空冷却する装置１００であって、
食品Ｆを格納する冷却庫１１０と、
冷却庫１１０内を減圧する減圧手段１２０と、
冷却庫内に蒸気を供給する蒸気供給手段１３０と、
冷却庫内を加熱する加熱手段１４０と、
冷却庫内に供給された蒸気が、減圧された冷却庫内で凝縮することなく、食品Ｆの内部で凝縮するように、減圧手段１２０および蒸気供給手段１３０および加熱手段１４０のうちの少なくとも１つを制御する制御手段１６０と
を備えた、真空冷却装置１００を提供することにより、上記の課題を解決したものである。

従って、本発明の真空冷却装置１００は、食品Ｆを冷却庫１１０内で真空冷却する際に、冷却庫１１０内に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させることなく、食品Ｆの内部で凝縮させるという機能を達成するものであれば、その他の構成は、特に限定されるものではなく、任意であり得る。

すなわち、冷却庫１１０、減圧手段１２０、蒸気供給手段１３０、加熱手段１４０、および制御手段１６０はそれぞれ、種々の具体的な構成を採用することができる。

（冷却庫１１０）
冷却庫１１０は、食品Ｆを格納可能な筐体（冷却庫本体）を有し、食品Ｆを冷却庫本体内に出し入れ可能な構造であって、内部の減圧が可能な気密性を有するものであれば、その形状および材質は限定されない。例えば、冷却庫１１０は、中空の直方体、立方体、あるいは球体などの形状を有する冷却庫本体と、冷却庫本体に形成された開口を開閉する蓋体とを有していてもよい。

また、冷却庫１１０は、冷却庫本体に食品Ｆを載せる棚が設けられたものでもよいし、食品Ｆを載せた移動式の搬入ラック４０をそのまま冷却庫本体内に運び込むことが可能な構造でもよい。

例えば、食品Ｆが食パンである場合、冷却庫１１０内の棚は、食パンを焼くときに用いるケース（食パン焼型）をそのまま載せることができるように複数段設けられていてもよいし、焼きあがった食パンを運ぶ移動式の搬入ラック４０にも、食パン焼型を載せることができるように棚が複数段設設けられていてもよい。

（減圧手段１２０）
減圧手段１２０は、冷却庫１１０内を減圧可能なものであれば具体的な構成は任意であり得る。例えば、減圧手段１２０は、冷却庫１１０内の空気Ａｒの排気により冷却庫１１０内を減圧する減圧機１２１と、冷却庫１１０と減圧機１２１とを連結する配管（排気配管）１２３と、排気配管１２３の一部に設けられた開閉弁１２２とを有していてもよい。ここで、減圧機は、油式真空ポンプ、ドライ式真空ポンプ、水封式真空ポンプなどの真空ポンプでもよいし、水エゼクター、蒸気エゼクター、空気エゼクターなどの真空ポンプ以外の減圧機でもよい。排気配管１２３には、減圧機１２１が停止しても、減圧された冷却庫１１０へ気体が逆流しないように逆止弁が設けられていてもよい。この場合、必ずしも排気配管１２３に開閉弁１２２を設ける必要はない。減圧手段は１台であってもよいし、２台以上の複数設けていてもよい。

（蒸気供給手段１３０）
蒸気供給手段１３０は、冷却庫１１０内に蒸気Ｓｔを供給可能なものであれば具体的な構成は任意であり得る。例えば、蒸気供給手段１３０は、蒸気発生源２０と冷却庫１１０内とを連結する第１の蒸気配管１３１と、第１の蒸気配管１３１の一部に設けられた、制御手段１６０により制御される開閉弁１３２とを有していてもよい。あるいは、蒸気供給手段１３０は、蒸気発生源２０を含むものでもよく、蒸気発生源は、ボイラーでもよいし、あるいは超音波で蒸気を発生するものでもよい。

（加熱手段１４０）
加熱手段１４０は、冷却庫１１０内を加熱可能なものであればよく、具体的な構成は限定されるものではない。

例えば、加熱手段１４０は、発熱体として蒸気式プレートコイルを有するものでもよいし、電熱ヒータを有するものでもよい。例えば、加熱手段１４０が蒸気式プレートコイル１４１を有する場合、加熱手段１４０と蒸気供給手段１３０とで蒸気発生源２０を共用してもよい。この場合、加熱手段１４０は、蒸気式プレートコイル１４１と蒸気発生源２０とを接続するは第２の蒸気配管１４３と、第２の蒸気配管１４３の一部に設けられた、制御手段１６０により制御される開閉弁１４２とを有していてもよい。あるいは、加熱手段１４０が電熱ヒータを有する場合は、加熱手段１４０は蒸気発生源２０を利用せず、加熱ヒータへの通電が制御手段１６０によりオンオフされるようになっていてもよい。

蒸気式プレートコイルは、板状部材の内部に蒸気配管が収容されたものであり、例えば、冷却庫１１０内の壁面に取り付けられ得る。また、冷却庫１１０内に食品Ｆを載せる棚を設けている場合には、棚に取り付けられていてもよい。

（外気導入手段１５０）
さらに、真空冷却装置１００は、冷却庫１１０内に外気Ａｒを導入する外気導入手段１５０をさらに備えてもよい。この場合、制御手段１６０は、冷却庫１１０内に蒸気Ｓｔが供給されている間、減圧手段１２０による冷却庫１１０内の圧力低下が冷却庫１１０内への外気Ａｒの導入により抑制されるように、外気導入手段１５０をさらに制御するものとしてもよい。この外気導入手段１５０の構成は限定されるものではく、任意であり得る。外気導入手段１５０は、例えば、外気を冷却庫１１０内に取り入れるための配管（リーク配管）１５１と、この配管１５１に取り付けられた開閉弁（リーク弁）１５２とを有するものであるが、これには限定されず、冷却庫１１０の一部に形成された孔を開閉蓋で開閉するようにしたものでもよい。

（その他の構成）
本発明の真空冷却装置は、冷却庫１１０内の食品Ｆの温度を測定する温度センサおよび／または冷却庫１１０内の圧力を測定する圧力センサを有している。

（制御手段１６０）
制御手段１６０は、冷却庫１１０内に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させないで食品Ｆの内部で凝縮させるという機能を達成することができる限り、３つの手段（減圧手段１２０、蒸気供給手段１３０、加熱手段１４０）をどのように制御するかは問わない。

すなわち、上記のように蒸気の凝縮を制御する機能を達成するように３つの手段を制御すること、この機能を達成するように３つの手段のうちの任意の２つの手段を制御すること、この機能を達成するように３つの手段のうちの任意の１つの制御することのいずれもが本発明の範囲内であるというべきである。

例えば、制御手段１６０は、冷却庫内に格納されている食品の内部の温度が食品の外部の温度より低くなるように、減圧手段および加熱手段を制御するものでもよい。

なお、蒸気の凝縮を制御する機能を達成するように３つの手段を制御する具体的な方法は後述する実施形態３で詳しく説明する。

また、制御手段１６０の回路構成は任意であり、特に限定されるものではない。例えば、制御手段１６０は、プロセッサを用いて構成されたものでもよいし、あるいは、タイマーとリレー回路を用いて構成されたものでもよい。

この制御手段１６０は、図１に示すように、真空冷却装置１００の操作盤１６０ａ内に設けられていてもよいが、操作盤１６０ａとは別に設けられていてもよい。例えば、操作盤１６０ａ内には、図１に示すように、電源１０からの電力を真空冷却装置１００の各部に配電する配電部１６０ｂおよび操作者が操作する操作部１６０ｃがさらに設けられ、操作部１６０ｃから操作信号が制御手段１６０に出力されるようになっていてもよい。あるいは、操作盤の代わりに、操作部としてのキーボードおよび制御手段としての演算部を備えたコンピュータシステム（パーソナルコンピュータ）と、コンピュータシステムとは別に設けられた配電部とを用いてもよい。

（実施形態２）
図２は、本発明の第２の真空冷却装置２００を実施形態２として説明するための模式図である。

実施形態２で説明する発明は、負圧タンクを用いずに真空冷却の初期に冷却庫２１０内を急激に減圧し、その後冷却庫２１０内をさらに減圧することができる真空冷却装置を提供することを課題とし、
食品Ｆを真空冷却する装置２００であって、
食品を格納する冷却庫２１０と、
冷却庫内を減圧する減圧手段であって、複数の真空ポンプを含む減圧手段２２０と、
減圧手段２２０を制御する制御手段２６０と
を備え、
制御手段２６０は、第１の期間の間、複数の真空ポンプのうちの少なくとも第１の真空ポンプ２２１および第２の真空ポンプ２２２を動作させ、第１の期間に続く第２の期間の間、複数の真空ポンプのうちの第１の真空ポンプ２２１を含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を停止させ、かつ、複数の真空ポンプのうちの第２の真空ポンプ２２２を含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を継続させるように、複数の真空ポンプを制御する、真空冷却装置を提供することにより、上記の課題を解決したものである。

第１の期間から第２の期間へ移行するタイミングは、任意であり得る。例えば、所定の時間であってもよいし、冷却庫が所定の圧力になった時点であってもよいし、食品の温度が所定の温度になった時点であってもよいし、飽和状態になった時点であってもよい。好ましくは、飽和状態になった時点である。

従って、本発明の真空冷却装置２００は、食品Ｆを冷却庫１１０内で真空冷却する際に、第１の期間の間、複数の真空ポンプのうちの少なくとも第１の真空ポンプ２２１および第２の真空ポンプ２２２を動作させ、第１の期間に続く第２の期間の間、複数の真空ポンプのうちの少なくとも第１の真空ポンプ２２１の動作を停止させ、かつ、複数の真空ポンプのうちの少なくとも第２の真空ポンプ２２２の動作を継続させるように、制御手段２６０が複数の真空ポンプを制御するものであれば、その他の構成は、特に限定されるものではない。

（冷却庫２１０）
冷却庫２１０は、図１を用いて説明した真空冷却装置１００の冷却庫１１０と同様、食品Ｆを出し入れ可能に格納できる構造であって、内部の減圧が可能な気密性を有するものであれば、その他の構成については任意であり得る。

（減圧手段２２０）
減圧手段２２０は複数の真空ポンプを含むものであればその他の構成は限定されるものではなく、任意であり得る。

例えば、減圧手段２２０では、第１の期間に続く第２の期間の間に停止させる第１の真空ポンプと第２の期間の間にも動作を継続させる第２の真空ポンプとは、異なる種類の真空ポンプでもよいし、同じ種類の真空ポンプでもよい。２台以上設けることにより、初期の排気速度を高めることが可能となる。

例えば、第１の真空ポンプは、凝縮した水を冷却庫内から排出する排水機能を有さず、第２の真空ポンプは、この排水機能を有していてもよい。

あるいは、第１の真空ポンプおよび第２の真空ポンプともに、凝縮した水を冷却庫内から排出する排水機能を有していてもよいし、あるいは、第１の真空ポンプおよび第２の真空ポンプのいずれもこの排水機能を有していなくてもよい。排水機能を有さないポンプのみを用いる場合には、凝縮した水を溜めるタンクを備える必要がある。

好ましい実施形態において、第１の真空ポンプ２２１は、凝縮した水を冷却庫内から排出する排水機能を有さないドライ式真空ポンプあるいは油式真空ポンプであり、第２の真空ポンプ２２２は、凝縮した水を冷却庫内から排出する排水機能を有する水封式真空ポンプである。ドライ式真空ポンプは、凝縮した水を排水する機能を有していないが、水封式ドライポンプに比べて減圧能力が高いので早期に所望の減圧状態を達成することが可能であるため、第１の期間に用いる第１の真空ポンプとして有用である。それに対して、水封式真空ポンプは、ドライポンプに比べて減圧能力は劣るが、凝縮した水を排水する機能を有しているため、第２の期間も使用する第２の真空ポンプとして有用である。

このように、凝縮水を排水する機能を有さない第１のポンプと凝縮水を排水する機能を有する第２のポンプとを共用することにより、排気作業を第１のポンプで行い、食材から発生した飽和蒸気が凝縮した水の排水作業を第２のポンプで行うことが可能となり、効率的な真空冷却が可能となる。

なお、第１の真空ポンプ２２１および第２の真空ポンプ２２２と冷却庫２１０とをつなぐ配管には逆止弁２２１ａ、２２２ａが設けられていることが好ましい。また、水封式真空ポンプ２２２には、これを駆動するための水を溜める貯水タンク２２２ｂが接続されている。

なお、図２中、図１と同じ符号は、図１の真空冷却装置１００におけるものと同じものを示し、図２における操作盤２６０ａ、配電部２６０ｂ、操作部２６０ｃ、配管２２３、弁２２２は、図１における操作盤１６０ａ、配電部１６０ｂ、操作部１６０ｃ、配管１２３、弁１２２に相当するものである。

（制御手段２６０）
制御手段２６０は、上記のように複数の真空ポンプを制御するものであればその他の構成は限定されるものではなく、任意であり得る。

例えば、制御手段２６０は、冷却庫内の飽和状態が検出されたことに応答して第１の期間から第２の期間に移行するように、複数の真空ポンプを制御するものでもよい。ここで、飽和状態は、冷却庫２１０内の圧力を検出する圧力センサ１１と食品Ｆの芯温を測定する温度センサ１２とを用いて検出してもよい。本発明において、「飽和状態」とは、冷却庫内が真空ポンプにて排気されるにつれて真空度が低下し、これにより沸点も低下することにより、その時点での食材の温度が冷却庫内の真空度での沸点よりも高い状況において、食材の水分が沸騰（飽和）する状態のことをいう。この状態において、食材から飽和蒸気が発生し、発生した飽和蒸気が、真空経路（冷却庫から減圧手段に至る経路）に排気され、その経路の途中に設けられているコンデンサ（凝縮用熱交換器）で凝縮される。従って、好ましい実施形態においては、その凝縮された凝縮水は、凝縮用熱交換器の下流側に設けられている水封式ポンプなど排水機能を有する真空ポンプで排水される。

あるいは、制御手段２６０は、冷却庫内の温度あるいは圧力が所定値以下となったことに応答して第１の期間から第２の期間に移行するように、複数の真空ポンプを制御するものでもよい。あるいは、制御手段２６０は、冷却開始から所定時間が経過したときに第１の期間から第２の期間に移行するように、複数の真空ポンプを制御するものでもよい。

さらに、制御手段２６０の回路構成は、上述した真空冷却装置１００における制御手段１６０と同様に任意であり、特に限定されるものではない。

ただし、以下のさらなる実施形態の説明では、実施形態３として、上述した図１で説明した実施形態１の真空冷却装置の構成と図２で説明した実施形態２の真空冷却装置の構成とを包含する真空冷却装置３００を挙げ、この実施形態３の真空冷却装置３００における減圧手段３２０は、減圧機として、蒸気エゼクター３２３、凝縮用熱交換器（コンデンサ）３２４、ドライ式真空ポンプ２２１、水封式真空ポンプ２２２を備えたものを挙げる。

（実施形態３）
図３は、本発明の第３の真空冷却装置３００を実施形態３として説明するための図であり、真空冷却装置３００の具体的な構成を模式的に示している。

この実施形態３の真空冷却装置３００は、図１に示す第１の真空冷却装置１００および図１に示す第２の真空冷却装置２００の両方の構成を有するものである。

この真空冷却装置３００は、第１の真空冷却装置１００における減圧手段１２０として、図２に示す第２の真空冷却装置２００における減圧手段２２０を備え、さらにこの減圧手段２００を蒸気エゼクター３２３および凝縮用熱交換器３２４を有するものとしたものである。また、この真空冷却装置３００の制御手段３６０は、真空冷却装置１００の制御手段１６０を、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮を制限する制御に加えて、真空冷却装置２００の制御手段２６０における真空ポンプの動作を切り換える制御を行うようにしたものである。

すなわち、この実施形態３の真空冷却装置３００は、図３に示すように、食品Ｆを真空冷却する装置であって、図１で説明した冷却庫１１０、蒸気供給手段１３０，加熱手段１４０および外気導入手段１５０を備えている。また、この真空冷却装置３００は、冷却庫１１０内の圧力を検出する圧力センサ１１および食品Ｆの芯温を検出する温度センサ１２を備えている。

この真空冷却装置３００は、減圧手段として、図２で説明した減圧手段２２０に蒸気エゼクター３２３および凝縮用熱交換器３２４を組み合わせた減圧手段３２０を備え、真空冷却装置３００での真空冷却を制御する制御手段として、図１の真空冷却装置１００と同様に冷却庫１１０内での蒸気の凝縮を抑制する制御と、図２の真空冷却装置２００と同様に複数の真空ポンプの動作を切り換える制御とを行う制御手段３６０を備えている。

以下、実施形態３の真空冷却装置３００における冷却庫１１０、減圧手段３２０、蒸気供給手段１３０、加熱手段１４０、外気導入手段１５０、および制御手段３６０を具体的に説明する。

（冷却庫１１０）
図４は、実施形態３の真空冷却装置３００で用いられる冷却庫の構造の一例（冷却庫１１０の構造）を具体的に説明するための平面図である。

冷却庫１１０は、図４に示すように、中空の筐体からなる冷却庫本体１１１と、冷却庫本体１１１の前面の開口１１１ａを開閉する蓋部材（図示せず）とを有する。この冷却庫本体１１１の内壁面１１１ｂおよび天井内面１１１ｃには、上述した加熱手段１４０の発熱体としての蒸気式プレートコイル１４１が取り付けられており、真空冷却装置３００の外部の蒸気供給源２０で発生された蒸気が蒸気配管１４３を介して蒸気式プレートコイル１４１に供給されるようになっている。蒸気配管１４３には電磁弁１４２が取り付けられており、電磁弁１４２の開閉は制御手段３６０により制御されるようになっている。なお、蒸気式プレートコイル１４１に供給された蒸気は、蒸気式プレートコイル１４１内を内部配管の経路に沿って移動した後、排出配管１４４およびドレイン出口１０３を介して外部に排出されるようになっている。

また、冷却庫本体１１１は、例えば、食品Ｆである食パンを収容したパン焼き型５０を格納した移動可能な搬入ラック４０が格納可能な構造となっている。この搬入ラック４０には、パン焼き型５０を載せる複数段の棚４１が設けられている。なお、冷却庫１１０の構造は、図４で説明した、パン焼き型５０を搬入ラック４０ごと冷却庫本体１１１に格納可能なものに限定されず、パン焼き型５０毎に格納可能なものであってもよい。

図５は、実施形態３の真空冷却装置３００で用いられる冷却庫の構造の他の例を説明するための図であり、図５（ａ）は、冷却庫１１０ａをその正面の開口側から見た正面図、図５（ｂ）は、冷却庫１１０ａを側面側から見た構造を示す側面図である。

この冷却庫１１０ａでは、蒸気式プレートコイル１４１がパン焼き型５０を個別に載せる棚１１２として複数段設けられている。従って、この冷却庫１１０ａでは、食品（食パン）Ｆを収容したパン焼き型５０を棚１１２である蒸気式プレートコイル１４１上に個別に収容することができる。なお、図５中、１１２ａは、蒸気配管１４３を蒸気式プレートコイル１４１に連結するための連結部分である。この蒸気配管１４３は、蒸気供給源２０の蒸気吐出管２１が加熱手段１４０側と減圧手段３２０（蒸気供給手段１３０）側とに分岐する分岐点Ｂｐ１より加熱手段１４０側に位置する部分の配管であり、蒸気吐出管２１における分岐点Ｂｐ１と蒸気供給源２０との間の部分には蒸気供給の元栓としての根元弁２１が設けられている。根元弁２１は制御手段３６０により制御されるようになっている。

（減圧手段３２０）
この減圧手段３２０は、第１の真空ポンプとしてドライ式真空ポンプ２２１を備えるとともに、第２の真空ポンプとして水封式真空ポンプ２２２を備える。さらに、減圧手段３２０は蒸気エゼクター３２３を備えている。蒸気エゼクター３２３は排気配管１２３を介して冷却庫１１０に接続されており、排気配管１２３に設けられている開閉弁１２２の開閉により蒸気エゼクター３２３が冷却庫１１０内に繋がるようになっている。この開閉弁１２２は空気圧で駆動するものであり、エアー供給源３０から電磁弁１０２を介して供給される圧縮空気により開閉するようになっている。蒸気エゼクター３２３の駆動蒸気の入り口３２３ｂには、蒸気発生源２０から電磁弁３２３ａを介して蒸気が供給されるようになっている。これらの電磁弁１０２および電磁弁３２３ａは制御手段３６０により制御されるようになっている。

なお、図３中、太い点線は、真空冷却装置３００における蒸気の経路を示すとともに、この経路に沿って設けられている蒸気供給用の配管を示す。太い一点鎖線は、真空冷却装置３００におけるエアー供給源３０から排気配管１２３に設けられている電磁弁１２２に駆動用圧縮空気を送る経路を示すとともに、この経路に沿って配置されている圧縮空気の供給用配管を示す。さらに、細い点線は、配管内での蒸気の経路を模式的に示し、細い一点鎖線は、凝縮用熱交換器３２４内での冷却水の経路を模式的に示す。図３中、Ｂｐ１およびＢｐ２は蒸気の経路の分岐点を示し、Ｊｐは蒸気の経路の合流点を示す。

この蒸気エゼクター３２３の下流側には、蒸気エゼクター３２３に流入した蒸気を凝縮させる凝縮用熱交換器３２４が接続されている。この凝縮用熱交換器３２４の気体排出口３２４ａには、逆止弁２２１ａを介してドライ式真空ポンプ２２１が接続されており、さらに、凝集用熱交換器３２４の底面排出口３２４ｂには水封式真空ポンプ２２２が逆止弁２２２ａを介して接続されている。

水封式真空ポンプ２２２には、その駆動に用いる水を溜める貯水タンク２２２ｂが接続されており、貯水タンク２２２ｂには、貯水量が一定量を超えないように排水するオーバーフロー配管２２２ｄが設けられており、さらに貯水タンク２２２ｂの水を抜くためのドレンコック２２２ｃが取り付けられている。

なお、この実施形態の真空冷却装置３００では、減圧手段３２０は、真空ポンプとして１つのドライ式真空ポンプ２２１と１つの水封式真空ポンプ２２２とを有しているが、真空ポンプとして２以上の水封式真空ポンプ２２２あるいは２以上のドライ式真空ポンプ２２１を有していてもよい。また、減圧手段３２０には、ドライ式真空ポンプ２２１および水封式真空ポンプ２２２の一方のものが、少なくとも１つのその他方のものとともに複数設けられていてもよい。

さらに、減圧手段３２０は、必ずしも蒸気エゼクター３２３および凝縮用熱交換器３２４を有するものである必要はない。

従って、減圧手段３２０は、初期の冷却庫１１０内の減圧の際に高い減圧能力を発揮でき、その後は減圧能力を落としてさらに冷却庫１１０内の減圧を徐々に行うことができるものであればよく、少なくとも２以上の真空ポンプを有するものであればよい。

（蒸気供給手段１３０）
蒸気供給手段１３０は、蒸気発生源２０から蒸気の分岐点Ｂｐ２から冷却庫１１０の蒸気入口１１１ｄに至る配管（第１の蒸気配管）１３１と、第１の蒸気配管１３１の一部に設けられた開閉弁１３２とを有し、蒸気発生源２０で発生された蒸気が真空冷却装置３００の冷却庫１１０に供給されるようになっている。この開閉弁１３２は制御手段３６０により制御されるようになっている。

なお、この真空冷却装置３００の蒸気供給手段１３０は、蒸気供給源を有するものではないが、蒸気供給手段１３０は蒸気供給源を有していてもよい。

（加熱手段１４０）
加熱手段１４０は、冷却庫１１０内に発熱体として設けられた蒸気式プレートコイル１４１と、蒸気発生源２０からの蒸気の分岐点Ｂｐ１から蒸気式プレートコイル１４１に至る配管（第２の蒸気配管）１４３と、第２の蒸気配管１４３の一部に設けられた開閉弁１４２とを有し、蒸気供給源２０で発生された蒸気が蒸気式プレートコイル１４１に供給されて蒸気式プレートコイル１４１が発熱することにより、冷却庫１１０内が加熱されるように構成されている。この開閉弁１４２は制御手段３６０により制御されるようになっている。

蒸気式プレートコイル１４１は、板状部材の内部に蒸気配管が収容されたものであり、図４に示すように、冷却庫１１０内の天井内面および側壁内面に取り付けられている。なお、図３では、説明の都合上、冷却庫１１０の天井内面に設けられている蒸気式プレートコイル１４１のみ図示している。

（外気導入手段１５０）
外気導入手段１５０は、外気を冷却庫１１０内に取り入れるための配管（リーク配管）１５１と、この配管１５１に取り付けられた開閉弁（リーク弁）１５２とを有するものである。このリーク弁１５２の開閉は制御手段３６０により制御されるようになっている。なお、外気導入手段１５０は、このような構成に限定されず、冷却庫１１０の一部に形成された孔を開閉蓋で開閉するようにしたものでもよい。

（制御手段３６０）
制御手段３６０は、冷却庫内１１０に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させることなく、食品Ｆの内部で凝縮させるように、減圧手段３２０および蒸気供給手段１３０および加熱手段１４０および外気導入手段１５０を制御する。

具体的には、制御手段３６０は、蒸気式プレートコイル１４１への蒸気の供給により蒸気式プレートコイル１４１が発熱して冷却庫１１０内が加熱されるように加熱手段１４０の制御を行う。なぜなら、冷却庫１１０内が加熱されることにより、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮を抑制することが可能であるためである。

また、制御手段３６０による減圧手段３２０の制御は、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮が起こりやすくすることが可能である。なぜなら、冷却庫１１０内の減圧を行う際に、冷却庫１１０内の気圧が飽和蒸気圧より低下しないように減圧手段３２０を制御することで、食品Ｆで水分が蒸発しにくくなり、食品Ｆでの水分の減少が抑制されるからである。

さらに、制御手段３６０による蒸気供給手段１３０の制御は、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮が起こりやすくすることが可能である。

なぜなら、冷却庫１１０への蒸気の供給が、冷却庫１１０内の気圧が飽和蒸気圧を下回らないタイミングで、つまり、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮が起こりやすい状態で、行われるように蒸気供給手段１３０を制御することにより、供給された蒸気が食品Ｆで凝縮しやすくなり、食品Ｆでの水分の補給効果が得られるからである。

なお、制御手段３６０による外気導入手段１５０の制御は、減圧手段３２０の制御と合わせて行う場合に冷却庫１１０内で蒸気が凝縮しやすくすることが可能である。

さらに、制御手段３６０は、第１の期間の間、ドライ式真空ポンプ２２１および水封式真空ポンプ２２２を動作させ、第１の期間に続く第２の期間の間、ドライ式真空ポンプ２２１の動作を停止させ、かつ、水封式真空ポンプ２２２の動作を継続させるように、２台の真空ポンプを制御する。ここで、制御手段３６０は、検出手段が冷却庫内の飽和状態を検出したことに応答して第１の期間から第２の期間に移行するように、複数の真空ポンプを制御する。

次に、本実施形態３の真空冷却装置３００の動作を説明する。

この真空冷却装置３００の動作スイッチが操作者により操作盤３６０ａにおいて操作されると、制御手段３６０は、減圧手段３２０の制御により冷却庫１１０内の減圧を行う前に、蒸気供給源２０の根元弁２１を開け、さらに、加熱手段１４０の制御により開閉弁１４２を開けて蒸気供給源２０から蒸気を冷却庫１１０内の蒸気式プレートコイル１４１に導入することにより冷却庫１１０を加熱する。

このように冷却庫１１０内が加熱された状態で冷却庫１１０内に食品Ｆが格納されると、制御手段３６０はさらなる操作者の操作に応答して減圧手段３２０の制御により、電磁弁１０２を開けて空気圧で作動する開閉弁１２２を動作させて開閉弁１２２による排気配管１２３の遮断状態を解除し、同時に減圧手段３２０における電磁弁３２３ａを開けて蒸気エゼクター３２３を駆動させ、さらに、制御手段３６０は、ドライ式真空ポンプ２２１および水封式真空ポンプ２２２を駆動させる。

そして、減圧の開始から予め食品Ｆの種類に応じて設定されている減圧開始からの所定時間が経過するか、冷却庫内の雰囲気が所定の圧力、所定の温度のいずれかに達すると、制御手段３６０は、蒸気供給手段１３０を制御することにより、蒸気配管１３１の開閉弁１３２を開けて冷却庫１１０内に蒸気を供給する。ここで、所定の時間、所定の圧力および所定の温度は冷却する食材の種類などに応じて任意に調整され得る。例えば、減圧開始１分程度から蒸気が供給される場合もあるし、繊細に時間をかけた冷却を行う場合においては減圧開始から５分以上経過した状況においても蒸気が供給され得る。

このとき、冷却庫１１０内、特に、蒸気が凝縮しやすい冷却庫１１０内の内壁面が加熱手段１４０により加熱されているので、冷却庫１１０内に供給された蒸気が凝縮して減圧手段３２０により冷却庫１１０内から蒸気エゼクター３２３側に吸引されるのを抑制できる。また、冷却庫１１０の内壁面が加熱されているので、冷却庫１１０の内壁面から離れた食品Ｆの配置部分では、内壁面より温度が低くなっている。その結果、供給された蒸気は、冷却庫１１０の内壁面側で凝縮することなく、冷却庫１１０内の食品Ｆの届くことにより食品Ｆは水分が補給される状態となる。そのため、冷却庫１１０内の急速な減圧により生ずる沸騰により食品Ｆで水分が失われるのを効果的に抑制することが達成される。

さらに、制御手段３６０は、蒸気供給手段１３０の制御と同時に、外気導入手段１５０の制御を行うことにより、リーク配管１５１のリーク弁１５２を開けて、減圧されている冷却庫１１０内に外気をリークさせて急激な減圧状態を緩和させる。これにより冷却庫１１０内に供給された蒸気の凝縮がさらに抑制されることとなる。

その後、冷却庫１１０内の圧力および温度の少なくとも一方が、予め食品Ｆの種類に応じて設定されている範囲より低くなったときに、あるいは、予め食品Ｆの種類に応じて設定されている時間が経過したとき、制御手段３６０は、蒸気供給手段１３０の制御により開閉弁１３２を閉じることにより、冷却庫１１０内への蒸気の供給を停止する。このとき同時に、制御手段３６０は、外気導入手段１５０の制御によりリーク弁１５１を閉じることにより冷却庫１１０内への外気のリークを停止する。

さらに、制御手段３６０は、圧力センサ１１および温度センサ１２の検出出力に基づいて、冷却庫１１０内で蒸気が凝縮した凝縮水が再度沸騰する飽和状態に達したことを検出すると、減圧手段３２０の制御によりドライ式真空ポンプ２２１の動作を停止し、同時に、開閉弁３２３ａを閉じて蒸気エゼクター３２３を停止し、水封式真空ポンプ２２２の動作のみを継続させる。

これにより冷却庫１１０内で飽和状態により生じた凝縮水をドライ式真空ポンプ２２１に侵入させることなく、目標の冷却温度まで食品Ｆを真空冷却することができる。

その後、食品Ｆが目標温度まで冷却されると、制御手段３６０は、減圧手段３２０の制御により水封式真空ポンプ２２２の動作を停止させ、冷却庫１１０内に外気導入手段１５０の制御により外気を導入して冷却庫１１０内の気圧を大気圧まで回復させる復圧動作を行う。

そして、冷却庫１１０内の復圧が完了した時点で操作者は冷却庫１１０の扉を開けて格納してある食品Ｆを取り出す。

このように本実施形態３の真空冷却装置３００では、制御手段３６０は、冷却庫内１１０に供給された蒸気が、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させることなく、食品Ｆの内部で凝縮されるように、減圧手段３２０および蒸気供給手段１３０および加熱手段１４０および外気導入手段１５０を制御する。

その結果、本発明の真空冷却装置は、食品を真空冷却する際に食品内部での水分蒸発を抑制することができる。

すなわち、制御手段３６０は、蒸気式プレートコイル１４１への蒸気の供給により蒸気式プレートコイル１４１が発熱して冷却庫１１０内が加熱されるように加熱手段１４０の制御を行うので、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮が冷却庫１１０内の加熱により抑制されることとなる。

また、制御手段３６０は、冷却庫１１０内の減圧を行う際に、冷却庫１１０内の気圧が飽和蒸気圧より低下しないように減圧手段３２０を制御することで、食品Ｆ内部での沸騰が抑制される。

さらに、制御手段３６０は、冷却庫１１０への蒸気の供給が、冷却庫１１０内の気圧が飽和蒸気圧を下回らないタイミングで、つまり、冷却庫１１０内での蒸気の凝縮が起こりやすい状態で、行われるように蒸気供給手段１３０を制御するので、供給された蒸気が食品Ｆに到達しやすくなり、これにより食品Ｆでの水分の補給効果が得られる。

さらに、制御手段３６０は、蒸気供給手段１３０の制御と同時に、減圧されている冷却庫１１０内に外気をリークさせて減圧状態が緩和するように外気導入手段１５０の制御を行うので、冷却庫１１０内に供給された蒸気の凝縮がさらにしやすくなる。

さらに、制御手段３６０は、冷却開始後の第１の期間の間、ドライ式真空ポンプ２２１および水封式真空ポンプ２２２を動作させ、第１の期間に続く第２の期間の間、ドライ式真空ポンプ２２１の動作を停止させ、かつ、水封式真空ポンプ２２２の動作を継続させるように、２台の真空ポンプを制御する。ここで、制御手段３６０は、検出手段が冷却庫内の飽和状態を検出したことに応答して第１の期間から第２の期間に移行するように、複数の真空ポンプを制御する。第１の真空ポンプにドライ式真空ポンプを使用しているため、水封式真空ポンプよりも早く減圧することが可能である。また、第２の真空ポンプに水封式真空ポンプを使用しているため、飽和状態により発生した凝縮水を良好に排水することが可能となる。

これにより、冷却庫１１０内が飽和状態するまでの初期の冷却期間（第１の期間）で急速に冷却を行うことができ、冷却庫１１０内が飽和状態に達した後は、凝縮水を空気と共に排出可能な水封式真空ポンプ２２２により真空ポンプの機能障害を引き起こすことなく目標の温度まで真空冷却を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、冷却庫１１０内に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させないで食品Ｆの内部で凝縮させるという機能を達成するように減圧手段１２０、蒸気供給手段１３０、加熱手段１４０を制御する実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。

上述したように冷却庫１１０内に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させないで食品Ｆの内部で凝縮させるという機能を達成することができる限り、３つの手段をどのように制御するかは問わない。

例えば、冷却庫１１０内に供給された蒸気を、減圧された冷却庫１１０内で凝縮させないで食品Ｆの内部で凝縮させるという機能を達成するように３つの手段を制御すること、
上記の機能を達成するように３つの手段のうちの任意の２つの手段を制御すること、
上記の機能を達成するように３つの手段のうちの任意の１つの制御すること
のいずれもが本発明の範囲内であるというべきである。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、真空冷却装置の分野において、食品を真空冷却する際に食品内部での沸騰による水分蒸発を抑制することができる真空冷却装置を得ることができるものとして有用である。

１００、２００、３００ 真空冷却装置
１１０、１１０ａ 冷却庫
１２０、２２０、３２０ 減圧手段
２２１ ドライ式真空ポンプ（第１の真空ポンプ）
２２２ 水封式真空ポンプ（第２の真空ポンプ）
１３０ 蒸気供給手段
１４０ 加熱手段
１４１ 蒸気式プレートコイル
１５０ 外気導入手段
１６０、２６０、３６０ 制御手段

Claims (7)

1. 食品を真空冷却する装置であって、
   前記食品を格納する冷却庫と、
   前記冷却庫内を減圧する減圧手段と、
   前記冷却庫内に蒸気を供給する蒸気供給手段と、
   前記冷却庫内の内壁面を加熱する、蒸気配管が収容された蒸気式プレートコイルを含む加熱手段と、
   前記冷却庫内に供給された蒸気が、前記冷却庫内で凝縮することなく、前記食品の内部で凝縮するように、前記減圧手段によって前記冷却庫内を減圧するとともに、前記蒸気供給手段によって前記冷却庫内に蒸気を供給する前に前記加熱手段によって前記冷却庫内を加熱するように制御する制御手段と
   を備える、真空冷却装置。
2. 前記制御手段は、前記冷却庫内に格納されている前記食品の内部の温度が前記食品の外部の温度より低くなるように、前記減圧手段および前記加熱手段を制御する、請求項１に記載の真空冷却装置。
3. 前記冷却庫内に外気を導入する外気導入手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記冷却庫内に蒸気が供給されている間、前記減圧手段による前記冷却庫内の圧力低下が抑制されるように、前記外気導入手段をさらに制御する、請求項１また２に記載の真空冷却装置。
4. 前記減圧手段であって、複数の真空ポンプを含む減圧手段と、
   前記減圧手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、第１の期間の間、前記複数の真空ポンプのうちの少なくとも第１の真空ポンプおよび第２の真空ポンプを動作させ、前記第１の期間に続く第２の期間の間、前記複数の真空ポンプのうちの前記第１の真空ポンプを含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を停止させ、かつ、前記複数の真空ポンプのうちの前記第２の真空ポンプを含む少なくとも１つの真空ポンプの動作を継続させるように、前記複数の真空ポンプを制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の真空冷却装置。
5. 前記真空冷却装置は、
   前記冷却庫内の飽和状態を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出手段が前記冷却庫内の飽和状態を検出したことに応答して前記第１の期間から前記第２の期間に移行するように、前記複数の真空ポンプを制御する、請求項４に記載の真空冷却装置。
6. 前記第２の真空ポンプは、凝縮した水を排出する排水機能を有し、
   前記第１の真空ポンプは、凝縮した水の排水機能を有しない、請求項４または５に記載の真空冷却装置。
7. 前記制御手段は、前記蒸気の供給を前記冷却庫内の気圧が飽和蒸気圧を下回らないタイミングで行うように前記蒸気供給手段を制御するように構成されている、または前記冷却庫内の気圧が飽和蒸気圧より低下しないように前記減圧手段を制御するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の真空冷却装置。

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