JP7600835B2 - 真空冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の真空ポンプを備えた真空冷却装置に関する。

従来、加熱調理された食品等の被冷却物を真空冷却する真空冷却装置がある。例えば、特許文献１に開示される真空冷却装置は、生産性を高めつつも被冷却物へのダメージを低減するため、冷却槽内の圧力を検出する圧力検出手段（圧力センサ）と冷却槽内に大気を導入可能な徐冷弁（圧力調整弁）を備え、槽内圧力が予め設定された圧力制御条件の特性ライン（徐冷プログラム）に沿うよう徐冷弁を制御することが可能となっている。

特開２０１９－２０８４７８号公報

ところで、このような徐冷弁等の徐冷手段により徐冷制御を行う真空冷却装置であっても、排気速度（排気速度）を早めて冷却能力を高めるには、複数の真空ポンプを備え、複数の真空ポンプによって排気を行うことが考えられる。そして、複数の真空ポンプにより真空冷却を行う場合には、真空ポンプにおけるキャビテーションの発生を抑制し、また、消費電力を低減するため、冷却槽内の減圧が進んだ段階で真空ポンプの運転台数を削減し、排気速度を低下させるのが好ましい。

しかしながら、真空ポンプの運転台数を増減させると、排気速度は大きく増減することになる。したがって、槽内圧力だけに基づいて真空ポンプの運転台数を削減すると、真空ポンプの運転台数の変更に徐冷弁による槽内圧力の制御が追いつかず、徐冷プログラムに沿った槽内圧力の調整ができないおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の真空ポンプを備えた真空冷却装置において、真空ポンプの運転台数を変更しても複数の時間区分ごとに設定された目標圧力に沿って槽内圧力を調整可能な真空冷却装置を提供するものである。

本発明によれば、処理槽内に収容された被冷却物を冷却する真空冷却装置であって、複数の真空ポンプと、熱交換器と、徐冷手段と、圧力検出手段と、制御手段とを備え、前記複数の真空ポンプは、並列に配置されるとともに、前記熱交換器を介して前記処理槽と接続され、前記熱交換器は、前記処理槽から排気された蒸気を凝縮可能に構成され、前記徐冷手段は、前記複数の真空ポンプによる前記処理槽の排気速度を低減可能に構成され、前記圧力検出手段は、前記処理槽内の圧力を検出可能に構成され、前記制御手段は、記憶部と、徐冷制御部と、ポンプ運転台数決定部とを備えており、前記記憶部は、予め定めた複数の時間区分ごとに設定される目標圧力を記憶し、前記徐冷制御部は、前記圧力検出手段が検出する前記処理槽の槽内圧力が前記記憶部の記憶する目標圧力となるよう、前記徐冷手段を制御し、前記ポンプ運転台数決定部は、下記（１）又は（２）に基づいて、前記真空ポンプの運転台数を決定する、真空冷却装置が提供される。
（１）前記複数の時間区分ごとの必要排気能力
（２）前記徐冷手段による排気速度の低減率

本発明によれば、制御手段のポンプ運転台数決定部が上記（１）又は（２）に基づいて真空ポンプの運転台数を決定することで、適切なタイミングで運転台数を削減でき、徐冷手段により予め定めた複数の時間区分ごとの目標圧力に沿って槽内圧力を調整することが可能となっている。なお、前記処理槽の排気速度を低減する徐冷手段としては、上述した徐冷弁を備えるもののほか、制御手段が備える真空ポンプの回転数制御部や、真空ポンプの給気ラインに設けた開度調整弁が挙げられる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、前記ポンプ運転台数決定部は、前記（１）に基づいて前記運転台数を決定するものであり、前記ポンプ運転台数決定部は、前記複数の真空ポンプのうち１台以上の真空ポンプの運転を停止しても残りの真空ポンプの排気能力の和が前記必要排気能力を超えている場合に、前記１台以上の真空ポンプの運転を停止する。

好ましくは、前記ポンプ運転台数決定部は、前記（２）に基づいて前記運転台数を決定するものであり、前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷手段による排気速度の低減率が所定率以上であれば前記運転台数を削減し、前記徐冷手段による排気速度の低減率が前記所定率未満であれば前記運転台数を削減しない。

好ましくは、前記徐冷手段は、前記処理槽内に導入する空気を調整可能な徐冷弁を備え、前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷弁の開度が所定開度以上であれば前記運転台数を削減し、前記徐冷弁の開度が前記所定開度未満であれば前記運転台数を削減しない。

好ましくは、前記真空ポンプは、水封式の真空ポンプである。

本発明の第１実施形態に係る真空冷却装置１を示す模式図である。 図１の真空冷却装置１の制御手段１０の構成を示すブロック図である。 図２の制御手段１０の記憶部１０１が記憶する徐冷プログラムの一例を、時間－圧力のグラフで示す図である。 図１の真空冷却装置１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る真空冷却装置１の動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る真空冷却装置１の一部の構成を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
１．１ 真空冷却装置１の構成
まず、本発明の一実施形態に係る真空冷却装置１の構成について説明する。真空冷却装置１は、熱調理された食品等の被冷却物Ｆを処理槽２内で真空冷却するものである。本実施形態の真空冷却装置１は、図１に示すように、処理槽２と、熱交換器４と、複数の真空ポンプ（本実施形態では、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの３台の真空ポンプ）と、給水手段６と、徐冷手段７と、制御手段１０とを備える。また、真空冷却装置１は、処理槽２内の気体（空気及び蒸気）を排気するための排気路１１を備える。排気路１１には、熱交換器４が接続されるとともに、熱交換器４の下流側において第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの吸気ライン９Ａ～９Ｃが並列に接続されている。なお、図１においては、排気路１１及びこれと接続される吸気ライン９Ａ～９Ｃを太線で図示している。以下、各構成を具体的に説明する。

処理槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、ドア（図示省略）で開閉可能とされる。処理槽２は、典型的には略矩形の箱状に形成され、正面の開口部がドアで開閉可能とされる。ドアを開けることで、処理槽２に被冷却物Ｆを出し入れすることができ、ドアを閉じることで、処理槽２の開口部を気密に閉じることができる。ドアは、処理槽２の正面および背面の双方に設けられてもよい。なお、図示例では、被冷却物Ｆは、ホテルパンや番重のような食品容器に入れられて、処理槽２内に収容されている。また、処理槽２には、処理槽２内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ１４が設けられている。加えて、処理槽２内には、収容された被冷却物Ｆの温度（品温）を検出する品温センサ１５が設けられている。

熱交換器４は、排気路１１内の流体と冷却水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。熱交換器４により、排気路１１内の蒸気を、冷却水により冷却し凝縮させることができる。冷却水は、後述する給水手段６から熱交給水路４０を介して供給され、熱交排水路４１を介して排出される。熱交排水路４１は、図示しない冷水タンク（チラーの給水源）への冷水戻し路４２と、外部への排水出口路４３とに分岐されており、冷水戻し路４２には冷水戻し弁４４が設けられ、排水出口路４３には排水出口弁４５が設けられている。冷水戻し弁４４及び排水出口弁４５により、熱交換器４を通過後の水を、冷水タンクへ戻すか、排水出口路４３から排出するか、あるいはいずれも行わずに熱交換器４の通水を阻止するか（つまり熱交換器４の冷却水出口側を閉じるか）を切り替えることができる。

第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃは、それぞれ水封式の真空ポンプであり、封水と呼ばれる水が供給されつつ駆動される。封水を供給するため、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの給水口５ｘには、後述する給水手段６から封水給水路５０を介して水が供給される。ここで、封水給水路５０は、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃに対応して３つの封水給水路５０Ａ～５０Ｃに分岐している。各封水給水路５０Ａ～５０Ｃには、封水弁５１及び定流量弁５２が設けられている。ここで、定流量弁５２は、周知の通り、一定の流量で通水可能に構成される。

そして、封水給水路５０から給水しつつ真空ポンプ５Ａ～５Ｃを作動させると、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃは、吸気口５ｙから気体を吸入し、排気口５ｚへ排気および排水する。

また、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの各吸気ライン９Ａ～９Ｃには、それぞれ対応する逆止弁１３Ａ～１３Ｃが設けられている。逆止弁１３Ａ～１３Ｃは、真空ポンプ５Ａ～５Ｃから吸気ライン９Ａ～９Ｃ側への気体の逆流を阻止するものである。逆止弁１３Ａ～１３Ｃは、真空ポンプ５Ａ～５Ｃの不具合時や停電時に、気体が処理槽２内へと逆流しないようにするための緊急遮断弁として機能する。

加えて、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃには、それぞれ封水温度センサ１６が設けられている。封水温度センサ１６は、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの内部に存在する封水の温度（封水温度）を検出可能に構成される。封水温度センサ１６は、具体的には例えば、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの内部に挿入された熱電対により構成することができる。

給水手段６は、熱交換器４及び第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃへ常温水又は冷水を供給可能に構成される。ここで、冷水とは、チラー（図示省略）により所定温度に冷却を図られた水（チラー水）であり、常温水とは、そのような冷却を図られない水である。給水手段６は、具体的には、給水源に接続された常温水給水路６０と、チラーに接続された冷水給水路６１とを備える。また、常温水給水路６０には常温水給水弁６２が設けられ、冷水給水路６１には、冷水給水弁６３が設けられている。加えて、冷水給水路６１には、冷水の温度を検出可能な冷水温度センサ１７が設けられている。

常温水給水路６０と冷水給水路６１とは、常温水給水弁６２及び冷水給水弁６３それぞれの下流の位置において合流し、共通給水路６４となっている。この共通給水路６４は、熱交換器４への熱交給水路４０と、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃへの封水給水路５０とに分岐されている。そして、給水手段６は、常温水給水弁６２または冷水給水弁６３を開けることで、熱交換器４に冷却水を給水し、さらに封水弁５１を開けることで、真空ポンプ５Ａ～５Ｃに給水するようになっている。

徐冷手段７は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２の排気速度を低減する手段である。本実施形態において、徐冷手段７は、減圧中の処理槽２内へ外気を導入することで処理槽２の排気速度を低減する。本実施形態の徐冷手段７は、具体的には、処理槽２に接続される給気路７０と、エアフィルタ７１と、徐冷弁７２とを備える。エアフィルタ７１と徐冷弁７２とは、上流側からこの順で給気路７０に設けられている。そして、処理槽２内が減圧された状態で徐冷弁７２を開けると、外気がエアフィルタ７１を介して処理槽２内へ導入され、処理槽２内を復圧することができる。

徐冷弁７２は、具体的には開度調整可能な電動弁とされ、開度調整により、処理槽２内への空気の導入量を調整可能（復圧の速度を調整可能）となっている。本実施形態の真空冷却装置１は、徐冷手段７の徐冷弁７２を制御することにより、後述する徐冷制御を行うようになっている。なお、真空冷却装置１の冷却運転の終了後には、徐冷弁７２を開放することで、処理槽２内を大気圧に復圧することも可能である。

制御手段１０は、各センサの検出信号や経過時間などに基づき、上述した各構成を制御する。制御手段１０は、冷水戻し弁４４及び排水出口弁４５と、封水弁５１と、常温水給水弁６２及び冷水給水弁６３と、徐冷弁７２とを制御する。また、制御手段１０は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの駆動制御を行う。加えて、制御手段１０には、圧力センサ１４、品温センサ１５、封水温度センサ１６及び冷水温度センサ１７などが接続されている。

本実施形態の制御手段１０はさらに、図２に示すように、目標圧力受付部１００と、記憶部１０１と、徐冷制御部１０２と、ポンプ運転台数決定部１０３とを備えている。

目標圧力受付部１００は、図示しない入力手段（パーソナルコンピュータ、タッチパネル等）を介して、ユーザから、予め定めた複数の時間区分ごとに設定される目標圧力、言い換えると、運転開始からの経過時間と各目標圧力の組み合わせのテーブルにより構成される徐冷プログラムを受け付ける。ここで、「複数の時間区分」の各区分は、全て一定の時間であってもよく、時間経過に伴い変化する一定でない時間であっても良い。目標圧力受付部１００は、また、ユーザからの入力に応じて、記憶部１０１に記憶された徐冷プログラムの修正や、徐冷プログラムの追加を受け付ける。

記憶部１０１は、各種データを記憶する機能を有する。本実施形態において、記憶部１０１は、目標圧力受付部１００が受け付けた複数の時間区分ごとの目標圧力（徐冷プログラム）を記憶する。なお、徐冷プログラムは、複数種類を記憶部１０１に記憶しておき、そのうちの何れかを選択して実行可能に構成することが好適である。また、複数の時間区分ごとの目標圧力を予め記憶部１０１に記憶させておくことで、目標圧力受付部１００を備えない構成とすることも可能である。加えて、本実施形態の記憶部１０１は、後述する複数の時間区分ごとの必要排気能力を記憶している。

徐冷制御部１０２は、徐冷手段７の徐冷弁７２を制御することで徐冷制御を行う。徐冷制御は、具体的には、圧力センサ１４が検出した槽内圧力が記憶部１０１の記憶する複数の時間区分ごとの目標圧力となるよう（徐冷プログラムに沿うよう）、徐冷弁７２の開度調整により排気速度を調整しつつ被冷却物Ｆを冷却する制御である。制御手段１０による徐冷制御により、処理槽２内は、徐冷プログラムが規定する図３に示すような時間－圧力のグラフのラインに沿って減圧される。なお、図３のグラフでは、一例として時間が進むに従って圧力を単調減少させているが、被冷却物Ｆの種類等によっては、圧力を単調減少させない徐冷プログラムを用いることも可能である。

ポンプ運転台数決定部１０３は、本実施形態では、記憶部１０１の記憶する複数の時間区分ごとの必要排気能力に基づいて、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を決定する。ここで、必要排気能力とは、所定時間の間に槽内圧力を目標圧力に到達させるために必要な排気速度であり、目標圧力が設定されたある時間から次の目標圧力が設定された時間までの間に必要な排気量に、所定の安全率を設けて算出されるものである。ただし、安全率は０％であっても良い。必要な排気量は、処理槽２の容積と真空ポンプ５Ａ～５Ｃの排気速度計算式とにより算出される。なお、必要排気能力は、予め算出して記憶部１０１に記憶しても良いが、真空冷却装置１の冷却運転中にリアルタイムで算出しても良い。

以上のような構成の制御手段１０は、後述するように、所定の手順（プログラム）に従い、被冷却物Ｆの冷却のための制御を行う。

なお、上記構成の制御手段１０は、具体的には例えば、ＣＰＵ、メモリ（例えばフラッシュメモリ）、入力部及び出力部を備えた情報処理装置により構成することができる。そして、情報処理装置により構成された制御手段１０の上述した各構成要素による処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで行われる。情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（プログラマラブルロジックコントローラ）あるいはマイコンが用いられる。ただし、制御手段１０の一部の機能を、任意の通信手段により接続されたクラウド上で実行されるよう構成しても良い。

１．２ 真空冷却装置１の動作
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態の真空冷却装置１の動作について説明する。本実施形態の真空冷却装置１は、制御手段１０の制御により各真空ポンプ５Ａ～５Ｃを駆動し、処理槽２内を減圧することにより、徐冷手段７による徐冷制御を行いつつ、処理槽２内に収容される被冷却物Ｆを冷却する。また、本実施形態の制御手段１０は、ポンプ運転台数決定部１０３を備えており、処理槽２内の減圧が進んでくると、ポンプ運転台数決定部１０３の判断に基づいて一部の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の駆動を停止させるようになっている。

以下、上記のような徐冷制御を含む、制御手段１０による具体的な冷却制御について説明する。なお、真空冷却装置１の運転開始前において、徐冷手段７の徐冷弁７２を除く各弁は閉じられた状態となっている。

真空冷却装置１のスタートボタン（図示せず）が押されるなど、運転開始が指示されると、制御手段１０は、ステップＳ１において、まず、徐冷弁７２を全閉にするとともに、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの駆動を開始させ、給水手段６の常温水給水弁６２及び各封水弁５１を開く。これにより、真空ポンプ５Ａ～５Ｃに封水として常温水が供給され、３台の真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の減圧が開始される。これにより、高温の被冷却物Ｆから発生される蒸気を含む空気が排気路１１を通って排出される。

また、同時に、制御手段１０は、排水出口路４３の排水出口弁４５も開く。これにより、給水手段６からは熱交換器４にも常温水が供給されることになり、処理槽２内からの蒸気と常温水の間で熱交換が行われ、処理槽２内からの蒸気が凝縮されて真空ポンプ５Ａ～５Ｃに送水される。一方、熱交換器４において吸熱した常温水は、排水出口路４３を通って外部へと排出される。なお、ステップＳ１においては、槽内圧力がまだ高い状態であり被冷却物Ｆの沸騰や突沸は生じないので、徐冷弁７２を全閉とし、且つ全ての真空ポンプ５Ａ～５Ｃを駆動させることで処理槽２内の圧力を迅速に低下させる（急冷制御）。

次に、制御手段１０は、ステップＳ２において、運転開始から所定時間が経過したかどうかを判定する。そして、運転開始から所定時間が経過すると、ステップＳ３において、制御手段１０は、常温水給水弁６２を閉じるとともに冷水給水弁６３を開いて、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃに封水として冷水を供給する。この際、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの駆動は継続させる。封水として冷水を用いることにより、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃ内の飽和圧力を下げることができ、処理槽２内をさらに減圧することが可能となる。

また、ステップＳ３において、制御手段１０は、排水出口弁４５を閉じるとともに冷水戻し弁４４を開くことで、熱交換器４にも冷水を供給し、熱交換器４において吸熱した冷水を冷水タンク（図示せず）へと戻す。冷水タンクに戻された水は、チラー（図示せず）で冷却されて、再び冷水給水路６１へ供給されることになる。熱交換器４にも冷水を供給することで、排気路１１を通る気体を凝縮できるようになっている。

さらに、ステップＳ３において、制御手段１０は、徐冷手段７による徐冷制御を開始する。徐冷制御において、制御手段１０の徐冷制御部１０２は、圧力センサ１４の検出する上記複数の時間区分ごとの槽内圧力と、記憶部１０１に記憶された当該時間における目標圧力を比較する。そして、徐冷制御部１０２は、槽内圧力がその時間における目標圧力よりも低圧であれば、徐冷弁７２の開度を大きくすることで、真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の排気速度を低減する。

一方、徐冷制御部１０２は、槽内圧力がその時間における目標圧力よりも高圧であれば、徐冷弁７２の開度を小さくすることで、真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の排気速度を増加させる。このような制御により、制御手段１０の徐冷制御部１０２は、処理槽２の槽内圧力を素早く目標圧力に近づけ、予め設定された徐冷プログラムに沿うように処理槽２内の圧力を減圧することが可能となる。

次に、ステップＳ４において、制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、複数の時間区分ごとに、第２、第３真空ポンプ５Ｂ，５Ｃの排気能力の和が、上述した必要排気能力を超えているかどうかを判定する。そして、ポンプ運転台数決定部１０３は、第２、第３真空ポンプ５Ｂ，５Ｃの排気能力の和が必要排気能力を超えている場合には、第１真空ポンプ５Ａの駆動は必要ないと判断して、次のステップＳ５において、第１真空ポンプ５Ａの運転を停止する。また、合わせて、第１真空ポンプ５Ａに対応する封水弁５１も閉じる。

第３真空ポンプ５Ｃの駆動を停止した後は、第２及び第３真空ポンプ５Ｂ，５Ｃの駆動により処理槽２内の減圧を継続する。この際、制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、ステップＳ６において、複数の時間区分ごとに、第３真空ポンプ５Ｃの排気能力が、上述した必要排気能力を超えているかどうかを判定する。そして、ポンプ運転台数決定部１０３は、第３真空ポンプ５Ｃの排気能力が必要排気能力を超えている場合には、第２真空ポンプ５Ｂの駆動は必要ないと判断して、次のステップＳ７において、第２真空ポンプ５Ｂの運転を停止する。また、合わせて、第２真空ポンプ５Ｂに対応する封水弁５１も閉じる。

第２真空ポンプ５Ｂの駆動を停止した後は、第３真空ポンプ５Ｃの駆動により処理槽２内の減圧を継続する。この際、制御手段１０は、ステップＳ８において、圧力センサ１４の検出する槽内圧力が最終的な目標圧力（最終目標圧力）以下になったかどうかを判定する。そして、槽内圧力が最終目標圧力以下になると、真空冷却装置１による被冷却物Ｆの冷却を停止する。冷却を停止するには、具体的には、制御手段１０は、冷水戻し弁４４、封水弁５１、冷水給水弁６３の各弁を閉じ、第３真空ポンプ５Ｃの駆動を停止する。その後、徐冷手段７の徐冷弁７２を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧する。なお、真空冷却装置１による冷却の停止は、運転開始からの経過時間によって決めることも可能である。

１．３ 作用効果
以上のように、本実施形態の真空冷却装置１は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの３台の真空ポンプにより、冷却開始直後は槽内圧力を迅速に減圧可能とするとともに、処理槽２内の減圧が進んで全ての真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる排気が必要なくなった場合には一部の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を停止させることで、ランニングコストを抑えることが可能となっている。

また、本実施形態の真空冷却装置１では、制御手段１０がポンプ運転台数決定部１０３を備え、ポンプ運転台数決定部１０３は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を、槽内圧力のみに基づいて決定するのではなく、記憶部１０１に記憶された複数の時間区分ごとの必要排気能力に基づいて決定するよう構成されている。より具体的には、ポンプ運転台数決定部１０３は、真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）のうち１つの真空ポンプ（５Ａ）の運転を停止しても残りの真空ポンプ（５Ｂ，５Ｃ）の排気能力の和がそのタイミングでの必要排気能力を超えている場合に、真空ポンプ５Ａを停止させる。また、真空ポンプ（５Ｂ，５Ｃ）のうち１つの真空ポンプ（５Ｂ）の運転を停止しても残りの真空ポンプ（５Ｃ）の排気能力がそのタイミングでの必要排気能力を超えている場合に、当該１つの真空ポンプ（５Ｂ）の運転を停止させる。

本実施形態の真空冷却装置１は、このような構成となっていることから、適切なタイミングで一部の真空ポンプ（例えば、第１真空ポンプ５Ａ）を停止させることが可能となっている。つまり、一部の真空ポンプ（５Ａ）の駆動停止後の残りの真空ポンプ（５Ｂ，５Ｃ）の排気能力の和が必要排気能力を下回ってしまうと、排気速度が徐冷プログラムに追いつかず処理槽２内の減圧が遅れてしまうことになるが、このような減圧の遅れを防止することが可能である。また、逆に、真空ポンプの排気能力の和が必要排気能力を大幅に超えた状態でも真空ポンプを停止しないでいると、徐冷弁７２を全開にしても徐冷手段７による排気速度の低減が追いつかず、徐冷プログラムよりも早く減圧してしまうことになるが、このような徐冷プログラムを超えた過剰な減圧も防止することが可能である。そして、適切なタイミングで真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の運転台数を削減可能となることで、大容量（大流量）の徐冷弁７２により徐冷制御を行わなくても良くなり、部品コストも削減することが可能となる。

２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る真空冷却装置１について説明する。本実施形態の真空冷却装置１は、第１実施形態に係る真空冷却装置１と類似しており、制御手段１０の制御による第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの動作、具体的には、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数の決定のしかたのみが異なっている。したがって、以下では、主に第１実施形態の真空冷却装置１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

本実施形態に係る真空冷却装置１の制御手段１０は、具体的には、ポンプ運転台数決定部１０３が、徐冷手段７による排気速度の低減率に基づいて、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を決定する。なお、本実施形態において、徐冷手段７による排気速度の低減率は、具体的には、徐冷弁７２の開度により規定される。すなわち、徐冷弁７２の開度が大きければ、給気路７０を介して処理槽２内に多くの外気が導入されるため、排気速度は大きく低下し、排気速度の低減率は高くなる。一方、徐冷弁７２の開度が小さければ、給気路７０を介して処理槽２内にあまり外気が導入されないため、排気速度はあまり低下せず、排気速度の低減率は低くなる。以下、図５のフローチャートを用いて、本実施形態の真空冷却装置１の冷却動作について説明する。

２．１ 真空冷却装置１の動作
真空冷却装置１のスタートボタン（図示せず）が押されるなど、運転開始が指示されると、制御手段１０は、ステップＳ１において、まず、徐冷弁７２を全閉にするとともに、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの駆動を開始させ、給水手段６の常温水給水弁６２及び各封水弁５１を開く。これにより、真空ポンプ５Ａ～５Ｃに封水として常温水が供給され、３台の真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の減圧が開始される。これにより、高温の被冷却物Ｆから発生される蒸気を含む空気が排気路１１を通って排出される。

また、同時に、制御手段１０は、排水出口路４３の排水出口弁４５も開く。これにより、給水手段６からは熱交換器４にも常温水が供給されることになり、処理槽２内からの蒸気と常温水の間で熱交換が行われ、処理槽２内からの蒸気が凝縮されて真空ポンプ５Ａ～５Ｃに送水される。一方、熱交換器４において吸熱した常温水は、排水出口路４３を通って外部へと排出される。なお、ステップＳ１においては、槽内圧力がまだ高い状態であり被冷却物Ｆの沸騰や突沸は生じないので、徐冷弁７２を全閉とし、且つ全ての真空ポンプ５Ａ～５Ｃを駆動させることで処理槽２内の圧力を迅速に低下させる（急冷制御）。

次に、制御手段１０は、ステップＳ２において、運転開始から所定時間が経過したかどうかを判定する。そして、運転開始から所定時間が経過すると、ステップＳ３において、制御手段１０は、常温水給水弁６２を閉じるとともに冷水給水弁６３を開いて、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃに封水として冷水を供給する。この際、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの駆動は継続させる。封水として冷水を用いることにより、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃ内の飽和圧力を下げることができ、処理槽２内をさらに減圧することが可能となる。

また、ステップＳ３において、制御手段１０は、排水出口弁４５を閉じるとともに冷水戻し弁４４を開くことで、熱交換器４にも冷水を供給し、熱交換器４において吸熱した冷水を冷水タンク（図示せず）へと戻す。冷水タンクに戻された水は、チラー（図示せず）で冷却されて、再び冷水給水路６１へ供給されることになる。熱交換器４にも冷水を供給することで、排気路１１を通る気体を凝縮できるようになっている。

さらに、ステップＳ３において、制御手段１０は、徐冷手段７の徐冷弁７２の開度を調整することで処理槽２内の圧力を調整する徐冷制御を開始する。徐冷制御において、制御手段１０の徐冷制御部１０２は、圧力センサ１４の検出する複数の時間区分ごとの槽内圧力と、記憶部１０１に記憶された当該時間における目標圧力を比較する。そして、徐冷制御部１０２は、槽内圧力が目標圧力よりも低圧であれば、徐冷弁７２の開度を大きくすることで、真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の排気速度を低減する。一方、徐冷制御部１０２は、槽内圧力が目標圧力よりも高圧であれば、徐冷弁７２の開度を小さくすることで、真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２内の排気速度を増加させる。このような制御により、制御手段１０の徐冷制御部１０２は、処理槽２の槽内圧力を目標圧力に近づけ、予め設定された徐冷プログラムに沿うように処理槽２内の圧力を減圧することが可能となる。

次に、ステップＳ４において、制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷手段７による処理槽２の排気速度の低減率が所定率以上であるかどうか、すなわち徐冷弁７２の開度が第１所定開度以上であるかどうかを判定する。そして、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷弁７２の開度が第１所定開度以上（排気速度の低減率が所定率以上）であれば、３台の真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる排気は余剰であると判断して、次のステップＳ５において、第１真空ポンプ５Ａの運転を停止する。一方、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷弁７２の開度が第１所定開度未満（排気速度の低減率が所定率未満）であれば、真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数は適切であると判断して、３台の真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる排気を継続する。なお、第１所定開度は、具体的には例えば、３０～４０％とされる。ただし、第１所定開度は、徐冷弁７２の流量特性やその他の条件によって適宜設定され、運転状況に応じて変更も可能である。

第１真空ポンプ５Ａの駆動を停止した後は、第２及び第３真空ポンプ５Ｂ，５Ｃの駆動により処理槽２内の減圧を継続する。この際、制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、ステップＳ６において、徐冷手段７による処理槽２の排気速度の低減率が所定率以上であるかどうか、すなわち徐冷弁７２の開度が第２所定開度以上（排気速度の低減率が所定率以上）であるかどうかを判定する。そして、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷弁７２の開度が第２所定開度以上であれば、２台の真空ポンプ５Ｂ，５Ｃによる排気は余剰であると判断して、次のステップＳ７において、第２真空ポンプ５Ｂの運転を停止する。

一方、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷弁７２の開度が第２所定開度未満（排気速度の低減率が所定率未満）であれば、真空ポンプ５Ｂ，５Ｃの運転台数は適切であると判断して、２台の真空ポンプ５Ｂ，５Ｃによる排気を継続する。なお、第２所定開度は、第１所定開度と同じであってもよく、第１所定開度とは異なる値を設定しても良い。また、第２所定開度は、具体的には例えば、３０～４０％とされる。ただし、第２所定開度も、徐冷弁７２の流量特性やその他の条件によって適宜設定され、運転状況に応じて変更も可能である。

第２真空ポンプ５Ｂの駆動を停止した後は、第３真空ポンプ５Ｃの駆動により処理槽２内の減圧を継続する。この際、制御手段１０は、ステップＳ８において、圧力センサ１４の検出する槽内圧力が最終的な目標圧力（最終目標圧力）以下になったかどうかを判定する。そして、槽内圧力が最終目標圧力以下になると、真空冷却装置１による被冷却物Ｆの冷却を停止する。なお、冷却を停止するには、具体的には、制御手段１０は、冷水戻し弁４４、封水弁５１、冷水給水弁６３の各弁を閉じ、第３真空ポンプ５Ｃの駆動を停止する。その後、徐冷手段７の徐冷弁７２を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧する。なお、真空冷却装置１による冷却の停止は、運転開始からの経過時間によって決めることも可能である。

２．２ 作用効果
以上のように、本実施形態の制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷弁７２の開度が所定開度以上であれば第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を削減し、徐冷弁７２の開度が所定開度未満であれば、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を削減しないようになっている。本実施形態の真空冷却装置１も、このような構成となっていることにより、適切なタイミングで一部の真空ポンプ（例えば、第１真空ポンプ５Ａ）を停止させることが可能となっている。つまり、徐冷制御のため開閉する徐冷手段７の徐冷弁７２の開度を取得することで、運転中の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の排気能力に余裕があるかどうかを推定することができる。そして、ポンプ運転台数決定部１０３が排気能力に余裕がある場合に真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の運転台数を削減することで、槽内圧力を記憶部１０１の記憶する複数の時間区分ごとの目標圧力となるよう（徐冷プログラムに沿うよう）調整可能となっている。また、徐冷弁７２の開度に基づいて第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を削減するようにすることで、徐冷プログラムを追加・更新した場合（例えば、冷却速度を早めた場合）であっても、排気速度を維持することが可能となっている。

４．変形例
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。

上記各実施形態において、制御手段１０のポンプ運転台数決定部１０３は、駆動する真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を３台、２台、１台と段階的に削減するよう判断していた。しかしながら、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷プログラムによって、あるいは被冷却物Ｆの冷却状況等によっては、一度削減した駆動する真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の台数を再度増加させるような判断をしても良い。

上記各実施形態では、冷却運転において、まず、第１真空ポンプ５Ａを停止させ、その後、第２真空ポンプ５Ｂの運転を停止させていたが、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃのうち停止させる真空ポンプは、毎回同じでなくても良い。

上記各実施形態では、各真空ポンプ５Ａ～５Ｃは水封式の真空ポンプであった。しかしながら、真空ポンプ５Ａ～５Ｃは、他の方式のもの、例えば、回転数（排気量）を調整可能なドライポンプや、油回転式等であっても良い。

上記各実施形態では、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃによる処理槽２の排気速度を低減する徐冷手段７が給気路７０と徐冷弁７２とを備え、減圧中の処理槽２内へ外気を導入することで処理槽２内の圧力を調整する構成であった。しかしながら、処理槽２の排気速度を低減する徐冷手段７は、このような構成に限定されない。例えば、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃが回転数を調整可能な真空ポンプ（例えば、ドライポンプ等）であり、制御手段１０が各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの回転数を制御する回転数制御部（図示せず）を備えている場合には、当該回転数制御部を徐冷手段７とすることも可能である。この場合、徐冷手段７としての回転数制御部は、運転中の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の回転数を低下させることで、処理槽２の排気速度を低減することが可能である。

そして、このような構成の場合には、ポンプ運転台数決定部１０３は、運転中の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の回転数に基づいて第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を決定することが可能である。つまり、このような構成の場合、ポンプ運転台数決定部１０３は、徐冷手段７としての回転数制御部から各真空ポンプ５Ａ～５Ｃの回転数を取得し、当該回転数の定格回転数に対する比を排気速度の低減率と規定する。そして、当該排気速度の低減率に基づいて運転中の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の排気能力に余裕があるかどうかを推定することで、第２実施形態の制御手段１０と同様、適切なタイミングで一部の真空ポンプを停止させることが可能となる。

また、排気路１１又は真空ポンプ５Ａ～５Ｃの給気ラインに開度調整が可能な自動弁（図示せず）が設けられている場合には、当該開度調整弁を処理槽２の排気速度を低減する徐冷手段７として用いることも可能である。この場合、徐冷手段７としての開度調整弁は、開度を小さくすることで処理槽２の排気速度を低減することが可能である。そして、このような構成の場合には、ポンプ運転台数決定部１０３は、開度調整弁の開度に基づいて第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃの運転台数を決定することが可能である。つまり、このような構成の場合、ポンプ運転台数決定部１０３は、１００％から徐冷手段７としての開度調整弁の開度（％）を引いた値を排気速度の低減率と規定する。そして、当該排気速度の低減率に基づいて運転中の真空ポンプ（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の排気能力に余裕があるかどうかを推定することで、第２実施形態の制御手段１０と同様、適切なタイミングで一部の真空ポンプを停止させることが可能となる。

上記各実施形態では、真空冷却装置１は３台の真空ポンプ５Ａ～５Ｃを備える構成であった。しかしながら、真空冷却装置１が備える真空ポンプの数は、２台であってもよく、４台以上であっても良い。また、上記第１実施形態では、真空ポンプ５Ａ～５ＣをステップＳ４及びＳ６において１台ずつ停止させていた。しかしながら、残りの真空ポンプの排気能力の和と必要排気能力との差に応じて、２台以上の真空ポンプを一度に停止させるようにしても良い。

上記各実施形態の真空冷却装置１は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃにより処理槽２内の気体（空気及び蒸気）を排気する構成であった。しかしながら、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃに加え、処理槽２と熱交換器４の間にエゼクタ（図示せず）を設け、処理槽２内の減圧が進んだ後は、エゼクタと第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃとによって処理槽２内の気体（空気及び蒸気）を排気する構成とすることも可能である。ここで、エゼクタは、流体（例えば、蒸気）を高速で通過させることによって減圧域を作り、減圧域の周囲に設けた吸引口から流体を吸引するものである。

上記各実施形態において、封水給水路５０は、第１～第３真空ポンプ５Ａ～５Ｃに対応して３本の封水給水路５０Ａ～５０Ｃを備えていた。しかしながら、図６に示すように、第１真空ポンプ５Ａへの封水給水路５０Ａを２つの封水給水路５０ＡＸ，５０ＡＹに分岐させ、各封水給水路５０ＡＸ，５０ＡＹそれぞれに封水弁５１Ｘ，５１Ｙ及び定流量弁５２Ｘ，５２Ｙを設けることも好適である（図示は省略するが、第２及び第３真空ポンプ５Ｂ,５Ｃも同様に封水給水路５０Ｂ,５０Ｃを分岐させる）。このような構成であれば、封水給水路５０を介した各真空ポンプ５Ａ～５Ｃへの封水の給水量を調整可能となる。すなわち、例えば、第１真空ポンプ５Ａに供給される封水は、封水弁５１Ｘ又は封水弁５１Ｙのいずれか一方（例えば、封水弁５１Ｘ）を開き他方（例えば、封水弁５１Ｙ）を閉じることで少流量となり、封水弁５１Ｘ及び封水弁５１Ｙをともに開くことで大流量となる。なお、具体的な制御としては、制御手段１０は、真空冷却の開始後減圧が進むまでは、一方の封水弁５１Ｘのみを開いて駆動中の真空ポンプ５Ａ～５Ｃに少流量の封水（常温水又は冷水）を供給する。そして、制御手段１０は、減圧が進んだ際には、両方の封水弁５１Ｘ，５１Ｙを開いて駆動中の真空ポンプ（例えば、第２及び第３真空ポンプ５Ｂ,５Ｃ）に大流量の封水（冷水）を供給する。このような制御により、給水量を節約しつつ、高真空状態では大流量の冷水を供給して駆動中の真空ポンプの排気能力を高めることが可能となる。

さらに、前記実施形態では、真空冷却装置１は、冷却専用機として説明したが、少なくとも真空冷却機能を有するのであれば、適宜に変更可能である。たとえば、蒸気による加熱手段を備えることで、蒸煮冷却装置や飽和蒸気調理装置のように構成されてもよい。あるいは、冷凍機やファンを用いた冷風冷却手段を備えることで、冷風真空複合冷却装置のように構成されてもよい。

１ ：真空冷却装置
２ ：処理槽
４ ：熱交換器
５Ａ ：第１真空ポンプ
５Ｂ ：第２真空ポンプ
５Ｃ ：第３真空ポンプ
５ｘ ：給水口
５ｙ ：吸気口
５ｚ ：排気口
６ ：給水手段
７ ：徐冷手段
９Ａ～９Ｃ ：吸気ライン
１０ ：制御手段
１１ ：排気路
１３Ａ～１３Ｃ ：逆止弁
１４ ：圧力センサ（圧力検出手段）
１５ ：品温センサ
１６ ：封水温度センサ
１７ ：冷水温度センサ
４０ ：熱交給水路
４１ ：熱交排水路
４２ ：冷水戻し路
４３ ：排水出口路
４４ ：冷水戻し弁
４５ ：排水出口弁
５０ ：封水給水路
５０Ａ～５０Ｃ ：封水給水路
５１ ：封水弁
５２ ：定流量弁
６０ ：常温水給水路
６１ ：冷水給水路
６２ ：常温水給水弁
６３ ：冷水給水弁
６４ ：共通給水路
７０ ：給気路
７１ ：エアフィルタ
７２ ：徐冷弁
１００ ：目標圧力受付部
１０１ ：記憶部
１０２ ：徐冷制御部
１０３ ：ポンプ運転台数決定部
Ｆ ：被冷却物
Ｓ１～Ｓ８ ：ステップ

Claims (5)

1. 処理槽内に収容された被冷却物を冷却する真空冷却装置であって、
   複数の真空ポンプと、熱交換器と、徐冷手段と、圧力検出手段と、制御手段とを備え、
   前記複数の真空ポンプは、並列に配置されるとともに、前記熱交換器を介して前記処理槽と接続され、
   前記熱交換器は、前記処理槽から排気された蒸気を凝縮可能に構成され、
   前記徐冷手段は、前記複数の真空ポンプによる前記処理槽の排気速度を低減可能に構成され、
   前記圧力検出手段は、前記処理槽内の圧力を検出可能に構成され、
   前記制御手段は、記憶部と、徐冷制御部と、ポンプ運転台数決定部とを備えており、
   前記記憶部は、予め定めた複数の時間区分ごとに設定される目標圧力を記憶し、
   前記徐冷制御部は、前記圧力検出手段が検出する前記処理槽の槽内圧力が前記記憶部の記憶する目標圧力となるよう前記徐冷手段を制御する徐冷制御を実行し、
   前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷制御の実行中に、前記複数の真空ポンプのうち１台以上の真空ポンプの運転を停止しても残りの真空ポンプの排気能力の和が前記複数の時間区分ごとの必要排気能力を超えている場合に、前記１台以上の真空ポンプの運転を停止する、真空冷却装置。
2. 処理槽内に収容された被冷却物を冷却する真空冷却装置であって、
   複数の真空ポンプと、熱交換器と、徐冷手段と、圧力検出手段と、制御手段とを備え、
   前記複数の真空ポンプは、並列に配置されるとともに、前記熱交換器を介して前記処理槽と接続され、
   前記熱交換器は、前記処理槽から排気された蒸気を凝縮可能に構成され、
   前記徐冷手段は、前記複数の真空ポンプによる前記処理槽の排気速度を低減可能に構成され、
   前記圧力検出手段は、前記処理槽内の圧力を検出可能に構成され、
   前記制御手段は、記憶部と、徐冷制御部と、ポンプ運転台数決定部とを備えており、
   前記記憶部は、予め定めた複数の時間区分ごとに設定される目標圧力を記憶し、
   前記徐冷制御部は、前記圧力検出手段が検出する前記処理槽の槽内圧力が前記記憶部の記憶する目標圧力となるよう前記徐冷手段を制御する徐冷制御を行い、
   前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷手段による排気速度の低減率に基づいて、前記真空ポンプの運転台数を決定する、真空冷却装置。
3. 請求項２に記載の真空冷却装置であって、
   前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷手段による排気速度の低減率が所定率以上であれば前記運転台数を削減し、前記徐冷手段による排気速度の低減率が前記所定率未満であれば前記運転台数を削減しない、真空冷却装置。
4. 請求項３に記載の真空冷却装置であって、
   前記徐冷手段は、前記処理槽内に導入する空気を調整可能な徐冷弁を備え、
   前記ポンプ運転台数決定部は、前記徐冷弁の開度が所定開度以上であれば前記運転台数を削減し、前記徐冷弁の開度が前記所定開度未満であれば前記運転台数を削減しない、真空冷却装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれかに記載の真空冷却装置であって、
   前記真空ポンプは、水封式の真空ポンプである、真空冷却装置。