JP6963248B2 - 食品冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、柔らかい食品等の被冷却物を冷却するのに最適な食品冷却装置に関する。

従来、食品冷却装置は、冷凍式冷却トンネル内部にコンプレッサーで冷媒を圧縮して得られた冷気（冷却源）を、冷凍式冷却トンネル内部にダウンフローで噴射する方式が周知である。かかる方式は、コンプレッサーの冷却源が−４０℃〜−５０℃度程度の温度であるため、被冷却物を冷却するために十分な低温の冷気が得られない。そこで、冷気の噴出量（風量）を多くしてトンネル内部に設けた攪拌ファンで攪拌しながら冷気を被冷却物に当てるようにして冷却能力の調整を行っている。

また、冷却源として液化窒素等の液化ガスを使用した冷却装置も周知である（例えば、特許文献１）。かかる装置は、両端に搬入口と搬出口とを有するトンネル部と、前記トンネル部内に被凍結物を搬送するベルトコンベアと、前記トンネル部内に低温の液化ガスを供給する低温液化ガス供給機構と、前記トンネル部内に、前記トンネル部内のガスを長手方向に蛇行させて流すガス流蛇行調節機構とを備えたものである。

特開平０９−１５４５５３号公報

前記コンプレッサーで冷媒を圧縮する冷却装置は、風量が多く強風となるため、アイスクリームやプリンのように表面が柔らかい食品は、風圧によって変形し易い。この結果、食品を強い風力で冷却すると変形してしまうため冷却処理を行うことが困難である。

前記特許文献１に記載の食品冷凍装置は、液化ガスを使用するため、冷却温度を低温にすることができるが、ガス蛇行調節機構が攪拌ファンによりトンネル内部のガスを攪拌し蛇行させる構成であるため、風量や風向が不安定となる欠点がある。柔らかい食品を冷却する場合、風量や風向が不安定であると、それぞれの食品を均等にかつ安定して冷却できず、その結果、被冷却食品表面の形状粗雑化等を招き、食品の品質低下を招くという問題があった。

本発明は、柔らかい食品等の被冷却物であっても変形させることなく均等に安定して冷却することができ、被冷却物の品質を向上することができる食品冷却装置を提供することを課題とする。

本発明に係る食品冷却装置は、両端に搬入口と排出口とを備え、搬送される被冷却物が通過するトンネル部と、前記トンネル部内に設けられた冷却空間に被冷却物を冷却するための液化ガスを供給する液化ガス供給部と、前記冷却空間内に供給された液化ガスから生成される低温ガスを攪拌する攪拌手段とを備えた食品冷却装置において、前記攪拌手段の下方には、攪拌された低温ガスが真下方向に流れるのを遮る邪魔板が設けられ、邪魔板の下方には、冷却空間を上下部分に区画する区画壁が設けられ、前記邪魔板に当った低温ガスが前記邪魔板の周囲を通過して上部空間から下部空間に流れるように、上下空間部を連通する連通路が、前記区画壁に複数形成され、前記液化ガス供給部は、前記上部空間の加圧状態を維持しながら上部空間から連通路を介して下部空間に低温ガスが流れるように、液化ガスを供給することを特徴とする。

かかる構成を備える食品冷却装置によれば、邪魔板は液化ガスが真下方向に流れるのを遮るので、前記攪拌手段により攪拌された液化ガスが下方の被冷却物に向けて直接に流れることはない。しかも、邪魔板の周囲を通過した液化ガスは、上部空間から複数の連通路を介して下部空間に流れるため、それぞれの位置での均等な噴出（ダウンフロ−）が可能となり、柔らかい食品等の被冷却物であっても変形させることなく均等に安定して冷却することができる。

また、上記構成を備える食品冷却装置において、前記攪拌手段を攪拌ファンを含むものとし、前記冷却空間の温度が設定温度になるように冷却空間への液化ガスの供給量を制御する手段と、前記連通路から吹き出す低温ガスの設定風圧又は設定風量に応じた回転速度で前記攪拌ファンを回転させる手段と、を有する制御装置をさらに備える、ものとすることが望ましい。

かかる構成を備える食品冷却装置によれば、被冷却物に吹き付ける低温ガスの温度を被冷却物に適した設定温度にすることができ、更に、被冷却物に適した風圧、風量等で低温ガスを当該被冷却物に吹き付けることができる。

また、上記構成を備える食品冷却装置において、前記連通路は、前記区画壁に上下方向に挿通された複数の連通パイプから構成され、前記邪魔板は前記連通パイプを上方から覆っているのが望ましい。

かかる構成を備える食品冷却装置によれば、前記邪魔板は前記連通パイプを上方から覆っているため、各連通パイプに攪拌された液化ガスが直接に流入されるのを防止することができる。

また、上記構成を備える食品冷却装置において、前記邪魔板は、平面部と平面部周縁から下方向に延設された周壁部とを備え、前記連通パイプの上端は、邪魔板の周壁部の下端よりも上方または邪魔板の周壁部の下端と同じ高さに位置するのが望ましい。

かかる構成を備える食品冷却装置によれば、前記邪魔板を通過した液化ガスは、若干上昇して前記連通パイプの上方に流れることとなり、前記邪魔板の周縁に近い連通パイプや前記邪魔板の中央部に位置する前記連通パイプの何れの連通パイプにも均等な風量の液化ガスを流入させることができる。

また、上記構成を備える食品冷却装置において、前記トンネル部の内部には、前記下部空間内の液化ガスを前記上部空間に戻すガス循環路が形成されているのが望ましい。

かかる構成を備える食品冷却装置によれば、被冷却物を冷却した前記下部空間内の液化ガスは、ガス循環路を通って前記上部空間に戻すこができるので、ガスの有効利用を図ることができ、省エネの効果を期待できる。

本発明によれば、柔らかい食品等の被冷却物であっても変形させることなく均等に安定して冷却することができる。この結果、液化ガスを使用したトンネル内の風の流れの進行方向全てダウンフローにして冷却した冷却製品を製造することが可能となる。

本発明の実施形態に係る食品冷却装置の全体概略を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る食品冷却装置の断面正面図である。 本発明の実施形態に係る食品冷却装置の断面側面図である。 トンネル部の斜視図である。 トンネル部の概略を示す断面図である。但し、側壁部については内側面のみを天壁部については下面のみを示している。 図５に示すトンネル部のＸ−Ｘ線断面平面図である。 冷気の流れを示す斜視図である。

以下、本発明を実施形態に基づき、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る食品冷却装置１は、トンネル部２と、搬送手段３と、液化ガス供給部５とを備えている。

トンネル部２は、左右の側壁部２０と、これら側壁部２０の上部を繋ぐ天壁部２１とを備えており、これらの側壁部２０および天壁部２１は断熱壁で構成されている。トンネル部２内には、両端に搬入口２２と搬出口２３とを有するトンネル状の冷却空間２４が形成されている。側壁部２０および天壁部２１の端面には、それぞれ上下にスライド可能な壁体２２ａ、２３ａが設けられており、これらの壁体２２ａ、２３ａの位置を調整することにより、搬入口２２と搬出口２３の開口面積が調整可能となっている。

トンネル部２の下部には搬入口２２から搬出口２３に向かう長手方向に沿って搬送手段３が配置されている。本実施形態では、間欠搬送式の搬送手段３が採用されているが、被冷却物に応じて連続搬送式の搬送手段３を採用してもよい。搬送手段３の駆動によって、その上面に載せられた被冷却物としての食品６がトンネル部２内を搬入口２２から搬出口２３まで搬送される構成になっている。

トンネル部２の天壁部２１には、冷却空間内に供給される液化ガスを攪拌する攪拌ファン装置１０（攪拌手段）が設けられている。この攪拌ファン装置１０は、図２および図３に示すように、モータ１１、攪拌ファン１２等で構成されている。モータ１１は、天壁部２１の上面に固定されており、モータ１１の回転軸１１ａの先端側が天壁部２１を貫通してトンネル部２内の冷却空間２４に臨んでおり、その回転軸１１ａの下部に攪拌ファン１２が設けられている。

側壁部２０および天壁部２１の内側には、図５に示すように、内壁２７，２８が設けられ、側壁部２０の内面２０ａと内壁２７との間に所定の間隔が確保されている。また、天壁部２１の下面２１ａと内壁２８との間にも所定の間隔が確保されている。このように、側壁部２０および天壁部２１の内側に、内壁２７，２８との間で所定の間隔を確保することにより、側壁部２０および天壁部２１の内側にガス循環路２９が形成されている。

攪拌ファン１２の下方には、邪魔板１３が設けられている。邪魔板１３は、トンネル部２内のガスが真下方向に流れることを遮るために設けられている。邪魔板１３は、例えば、合成樹脂や金属等の非通気性板材料で形成される。邪魔板１３は、平面視矩形状を呈し、水平な平面部１３ａと、平面部１３ａ周縁から下方に延設された周壁部１３ｂとを備えている。

邪魔板１３の四隅部には、図６および図７に示すように、ブラケット１４が側方に突設され、各ブラケット１４は内壁２７に設けられた支持片（図示省略）に支持固定されている。このように、邪魔板１３を設置することにより、邪魔板１３と内壁２７との間には、ガス流通路１６が形成される。邪魔板１３の周囲にガス流通路１６を設けることにより、攪拌ファン１２により下方に向かう低温ガスは、邪魔板１３に当たり、邪魔板１３の上面に沿って流れ、邪魔板１３の端部からガス流通路１６に入り込んで下方に流れる。

邪魔板１３の下方には、邪魔板１３と所定の間隔をおいて区画壁２５が設けられている。区画壁２５により、トンネル部２内の冷却空間２４は、上部空間２４ａと下部空間２４ｂとに分割されている。区画壁２５には、上部空間２４ａと下部空間２４ｂとを連通する連通路として、連通パイプ２６が所定の間隔を有して挿通されている。なお、本実形態は、図６に示すように、７×６本（搬送方向Ａに沿って７本で且つ、搬送方向と直交方向沿って６本）の４２本の連通パイプ２６を例示するが、連通パイプ２６の本数や開口断面形状は特に限定されるものではない。

各連通パイプ２６の上端２６ａは、図５に示すように、邪魔板１３の下端（周壁部１３ｂの下端１３ｃ）よりも上方に位置しているか、もしくは、邪魔板１３の下端と同じ高さ位置であることが望ましい。全ての連通パイプ２６の上方は、邪魔板１３によって覆われている。

内壁２７の下部には、下部空間２４ｂとガス循環路２９とを連通する多数の通気孔２７ａが形成されている。通気孔２７ａは、トンネル部２１内の下部空間２４ｂの低温ガスをガス循環路２９を介して上部空間２４ａに戻して循環させる。

液化ガス供給部５は、液化窒素や液化炭酸ガス等の低温の液化ガスが貯蔵された供給源５０から液化ガスを供給するガス供給配管５１と、その供給量を調節する制御弁５２と、低温液化ガスをトンネル部２内に噴射するスプレーノズル５３と、トンネル部２内の温度を測定する温度センサ５４と、温度センサ５４の検出温度に基づいて制御弁５２の開閉を制御する制御装置５５とを備えている。

温度センサ５４によってトンネル部２内の冷却空間２４の温度が測定され、測定温度に応じて制御装置５５によって制御弁５２が開閉され、トンネル部２内の冷却空間２４の温度が予め設定された範囲となるように、トンネル部２内に液化ガスが供給される。また、この設定温度は制御装置５５によって食品６の冷却に適した温度を任意に設定できるようになっている。

制御装置５５では、冷却空間２４内の温度設定のほか、連通パイプ２６から食品６に向かって吹き出す低温ガスの風圧（又は風量）を設定できるようになっている。具体的には、制御装置５５は、設定された風圧（又は風量）に応じた回転速度で攪拌ファン１２を回転させる。

次に、以上の構成からなる食品冷却装置１を使用する場合について説明する。

先ず、この食品冷却装置１を用いた食品の製造は、以下のようにして行われる。冷却すべき食品６を搬入口２２近傍の搬送手段３に設けられた容器、カップ等の収容体３１にそれぞれ載置した後、搬送手段３を駆動させて食品６を搬入口２２からトンネル部２内に導入し、搬送方向（矢印Ａ方向）へ間欠搬送する。なお、収容体３１は、各食品６が連通パイプ２６の下方に位置するように、所定間隔に設定されている。

ここで、液化ガス供給部５において、供給源から供給された液化ガスが、ガス供給配管５１、制御弁５２を通ってスプレーノズル５３からトンネル部２内の冷却空間２４に上部から噴射される。

スプレーノズル５３によってトンネル部２内に噴射された液化ガスは、気化して冷熱源ガス（以下「低温ガス」ともいう。）となりながら、攪拌ファン１２によって下方向へ流れる。上部空間２４ａに邪魔板１３を設けているので、邪魔板１３に当たった低温ガスは邪魔板１３に流れが阻止されて真下方向には流れず、低温ガスは邪魔板１３に上方から当たって水平方向に流れ方向が変わる。低温ガスは邪魔板１３の上面に沿って流れ、邪魔板１３の端縁からガス流通路１６に流れ込んで下方に流れる。

ガス流通路１６を通過した低温ガスは、縦横任意の方向に流れる。各連通パイプ２６の上端２６ａが、邪魔板１３の下端１３ｃと同じ高さ又は邪魔板１３の下端１３ｃよりも上方に位置している場合、任意の方向の冷気は、各連通パイプ２６の上端開口から均等な風力（風圧）状態で連通パイプ２６に入る。さらに、各連通パイプ２６内の低温ガスは、全ての連通パイプ２６の噴出方向が均等となる下方に向けて噴出される。

ここで、液化ガス供給部５は、制御弁５２が開閉制御されることにより、上部空間２４ａの加圧状態を維持しながら、冷却空間２４内の設定温度を保持するように、液化ガスを供給する。すなわち、上部空間２４ａが圧力空間となった状態で、上部空間２４ａから連通パイプ２６を介して下部空間２４ｂへ食品６の冷却に適した温度の低温ガスが流れるように、液化ガスを上部空間２４ａ内に供給する。このように、上部空間２４ａを加圧状態にすることで、連通パイプ２６から吹き出す低温ガスの風圧、風量等の均一化が図られる。また、制御装置５５によって攪拌ファン１２の回転速度が制御されることにより、連通パイプ２６から食品６に向かって吹き出す低温ガスの風圧（又は風量）が食品６に適した設定風圧（又は設定風量）となる。このように、本実施形態に係る食品冷却装置１では、連通パイプ２６から吹き出す低温ガスの風圧、風量等が均一となり、しかも、その風圧、風量等を設定することができるので、一部の連通パイプ２６から吹き出す低温ガスの風圧、風量等が高くなってしまい、食品の形状を崩してしまう、といった問題の発生を確実に回避することができる。

搬送手段３上には冷却すべき食品６が載置されて間欠送りされている。例えば、搬送手段３は間欠運転されており、一例として、５秒間停止して１秒間動くように設定（６秒に設定）し、６秒×７（搬送方向Ａの連通パイプ２６の本数）の４２秒で通過するようにすることができる。全ての連通パイプ２６から下方に向けて噴出される低温ガスはこの食品６にまんべんなく均等に当たって熱交換し、この食品６を所定温度に冷却する。このように、液化ガス（低温ガス）を使用した冷却トンネルでトンネル内の風の流れを進行方向すべてでダウンフローにしているので、食品６を均一に効率よく冷却することができる。

冷却が終了した低温ガスの一部は、トンネル部２内の食品６や搬送手段３の上面に到達した後、通気孔２７ａを通ってガス循環路２９内に入り上方へ流れる。上昇した低温ガスは、攪拌ファン１２の上方に戻り、攪拌ファン１２によって下方に送られて上記循環運動を行う。この循環運動によって、液化ガスの有効活用が可能となり、液化ガスの利用効率が高められているので、省エネ効果が期待できる。

上記のようにして、搬送手段３上の食品は上記ガスと熱交換されてトンネル部２内で冷却されることにより凍結する。なお、本明細書において、凍結とは、食品全体を凍結させる場合又は食品の表面の一部を凍結させる場合の何れかを意味する。凍結した食品６は、搬送手段３の駆動にともなってさらに移動して搬出口２３から搬出される。搬出された食品は選別工程や計量工程などの次の工程に搬送される。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ 食品冷却装置
２ トンネル部
３ 搬送手段
５ 液化ガス供給部
６ 被冷却物（食品）
１０ 攪拌ファン装置（攪拌手段）
１２ 攪拌ファン
１３ 邪魔板
１３ａ 平面部
１３ｂ 周壁部
１６ ガス流通路
２０ 側壁部
２１ 天壁部
２２ 搬入口
２３ 搬出口
２４ 冷却空間
２４ａ 上部空間
２４ｂ 下部空間
２５ 区画壁
２６ 連通パイプ（連通路）
２６ａ 上端
２６ｂ 下端
２７，２８ 内壁
２７ａ 通気孔
２９ ガス循環路
５５ 制御装置
Ｘ 搬送方向

Claims (4)

1. 両端に搬入口と排出口とを備え、搬送される被冷却物が通過するトンネル部と、
   前記トンネル部内に設けられた冷却空間に被冷却物を冷却するための液化ガスを供給する液化ガス供給部と、
   前記冷却空間内に供給された液化ガスから生成される低温ガスを攪拌する攪拌手段とを備えた食品冷却装置において、
   前記攪拌手段の下方には、攪拌された低温ガスが真下方向に流れるのを遮る邪魔板が設けられ、
   邪魔板の下方には、冷却空間を上下部分に区画する区画壁が設けられ、
   前記邪魔板に当った低温ガスが前記邪魔板の周囲を通過して上部空間から下部空間に流れるように、上下空間部を連通する連通路が、前記区画壁に複数形成され、
   前記液化ガス供給部は、前記上部空間の加圧状態を維持しながら上部空間から連通路を介して下部空間に低温ガスが流れるように、液化ガスを供給し、
   前記連通路は、前記区画壁に上下方向に挿通された複数の連通パイプから構成され、全ての前記連通パイプの上方は前記邪魔板によって覆われていることを特徴とする食品冷却装置。
2. 前記攪拌手段には、攪拌ファンが含まれており、
   前記冷却空間の温度が設定温度になるように冷却空間への液化ガスの供給量を制御する手段と、前記連通路から吹き出す低温ガスの設定風圧又は設定風量に応じた回転速度で前記攪拌ファンを回転させる手段と、を有する制御装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の食品冷却装置。
3. 両端に搬入口と排出口とを備え、搬送される被冷却物が通過するトンネル部と、
   前記トンネル部内に設けられた冷却空間に被冷却物を冷却するための液化ガスを供給する液化ガス供給部と、
   前記冷却空間内に供給された液化ガスから生成される低温ガスを攪拌する攪拌手段とを備えた食品冷却装置において、
   前記攪拌手段の下方には、攪拌された低温ガスが真下方向に流れるのを遮る邪魔板が設けられ、
   邪魔板の下方には、冷却空間を上下部分に区画する区画壁が設けられ、
   前記邪魔板に当った低温ガスが前記邪魔板の周囲を通過して上部空間から下部空間に流れるように、上下空間部を連通する連通路が、前記区画壁に複数形成され、
   前記液化ガス供給部は、前記上部空間の加圧状態を維持しながら上部空間から連通路を介して下部空間に低温ガスが流れるように、液化ガスを供給し、
   前記連通路は、前記区画壁に上下方向に挿通された複数の連通パイプから構成され、前記邪魔板は前記連通パイプを上方から覆っており、
   前記邪魔板は、平面部と平面部周縁から下方向に延設された周壁部とを備え、前記連通パイプの上端は、邪魔板の周壁部の下端よりも上方または邪魔板の周壁部の下端と同じ高さに位置することを特徴とする食品冷却装置。
4. 前記トンネル部の内部には、前記下部空間内の低温ガスを前記上部空間に戻す循環路が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の食品冷却装置。

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