JP7600835B2 - Vacuum Cooling Device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a vacuum cooling device equipped with multiple vacuum pumps.
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。 Conventionally, there are vacuum cooling devices that vacuum-cool objects such as cooked foods. For example, the vacuum cooling device disclosed in Patent Document 1 is equipped with a pressure detection means (pressure sensor) that detects the pressure inside the cooling tank and a slow cooling valve (pressure adjustment valve) that can introduce air into the cooling tank in order to increase productivity while reducing damage to the objects to be cooled, and it is possible to control the slow cooling valve so that the pressure inside the tank follows a characteristic line (slow cooling program) of preset pressure control conditions.
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。 However, even in a vacuum cooling device that uses a slow cooling means such as a slow cooling valve for slow cooling control, in order to increase the exhaust speed (exhaust speed) and improve cooling capacity, it is possible to provide multiple vacuum pumps and use multiple vacuum pumps to perform exhaust. When performing vacuum cooling using multiple vacuum pumps, it is preferable to reduce the number of vacuum pumps in operation and slow down the exhaust speed when the pressure inside the cooling tank has decreased to prevent cavitation in the vacuum pumps and reduce power consumption.
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。 However, increasing or decreasing the number of vacuum pumps in operation results in a large increase or decrease in the pumping speed. Therefore, if the number of vacuum pumps in operation is reduced based solely on the pressure inside the tank, the control of the pressure inside the tank by the slow cooling valve may not be able to keep up with the change in the number of vacuum pumps in operation, and it may not be possible to adjust the pressure inside the tank in accordance with the slow cooling program.
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。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and provides a vacuum cooling device equipped with multiple vacuum pumps that can adjust the pressure inside the tank according to target pressures set for multiple time segments even if the number of vacuum pumps in operation is changed.
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
According to the present invention, there is provided a vacuum cooling device for cooling an object to be cooled contained in a treatment tank, the vacuum cooling device comprising a plurality of vacuum pumps, a heat exchanger, a slow-cooling means, a pressure detection means, and a control means, the plurality of vacuum pumps are arranged in parallel and connected to the treatment tank via the heat exchanger, the heat exchanger is configured to condense steam exhausted from the treatment tank, the slow-cooling means is configured to reduce the exhaust speed of the treatment tank by the plurality of vacuum pumps, the pressure detection means is configured to detect the pressure inside the treatment tank, the control means comprises a memory unit, a slow-cooling control unit, and a unit for determining the number of operating pumps, the memory unit stores target pressures set for a plurality of predetermined time intervals, the slow-cooling control unit controls the slow-cooling means so that the internal pressure of the treatment tank detected by the pressure detection means becomes the target pressure stored in the memory unit, and the unit for determining the number of operating pumps determines the number of operating vacuum pumps based on the following (1) or (2).
(1) A required exhaust capacity for each of the plurality of time segments; (2) A reduction rate of the exhaust speed by the slow cooling means.
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。 According to the present invention, the pump operation number determination unit of the control means determines the number of vacuum pumps to be operated based on (1) or (2) above, so that the number of operating pumps can be reduced at an appropriate timing, and the slow cooling means can adjust the pressure inside the tank according to the target pressure for each of a plurality of predetermined time intervals. Note that examples of slow cooling means for reducing the exhaust speed of the treatment tank include those equipped with the slow cooling valve described above, as well as a vacuum pump speed control unit equipped in the control means and an aperture adjustment valve installed in the air supply line of the vacuum pump.
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。 Various embodiments of the present invention are illustrated below. The embodiments shown below can be combined with each other.
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。 Preferably, the unit for determining the number of operating pumps determines the number of operating pumps based on (1), and when the sum of the exhaust capacities of the remaining vacuum pumps exceeds the required exhaust capacity even if the operation of one or more of the plurality of vacuum pumps is stopped, the unit for determining the number of operating pumps stops the operation of the one or more vacuum pumps.
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。 Preferably, the unit for determining the number of pumps in operation determines the number of pumps in operation based on (2) above, and the unit for determining the number of pumps in operation reduces the number of pumps in operation if the rate of reduction in the exhaust speed by the slow cooling means is equal to or greater than a predetermined rate, and does not reduce the number of pumps in operation if the rate of reduction in the exhaust speed by the slow cooling means is less than the predetermined rate.
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。 Preferably, the slow cooling means includes a slow cooling valve capable of adjusting the air introduced into the treatment tank, and the pump operation number determination unit reduces the number of pumps in operation if the opening of the slow cooling valve is equal to or greater than a predetermined opening, and does not reduce the number of pumps in operation if the opening of the slow cooling valve is less than the predetermined opening.
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。 Preferably, the vacuum pump is a water-sealed vacuum pump.
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。 The following describes the embodiments of the present invention. The various features shown in the embodiments below can be combined with each other. In addition, each feature can be an invention independently.
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。
1. First embodiment 1.1 Configuration of the vacuum cooling device 1 First, the configuration of the vacuum cooling device 1 according to one embodiment of the present invention will be described. The vacuum cooling device 1 vacuum-cools the object F to be cooled, such as food that has been cooked, in a processing tank 2. As shown in FIG. 1, the vacuum cooling device 1 of this embodiment includes a processing tank 2, a heat exchanger 4, a plurality of vacuum pumps (in this embodiment, three vacuum pumps, the first to third vacuum pumps 5A to 5C), a water supply means 6, a slow cooling means 7, and a control means 10. The vacuum cooling device 1 also includes an exhaust path 11 for exhausting gas (air and steam) in the processing tank 2. The exhaust path 11 is connected to the heat exchanger 4, and the suction lines 9A to 9C of the first to third vacuum pumps 5A to 5C are connected in parallel downstream of the heat exchanger 4. In FIG. 1, the exhaust path 11 and the suction lines 9A to 9C connected thereto are illustrated by thick lines. Each configuration will be specifically described below.
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。 The treatment tank 2 is a hollow container that can withstand reduced pressure in the internal space, and can be opened and closed with a door (not shown). The treatment tank 2 is typically formed in a roughly rectangular box shape, and the opening at the front can be opened and closed with a door. By opening the door, the object to be cooled F can be put in and taken out of the treatment tank 2, and by closing the door, the opening of the treatment tank 2 can be closed airtight. The door may be provided on both the front and back of the treatment tank 2. In the illustrated example, the object to be cooled F is placed in a food container such as a hotel pan or a food container and is contained in the treatment tank 2. In addition, the treatment tank 2 is provided with a pressure sensor 14 as a pressure detection means for detecting the pressure inside the treatment tank 2. In addition, a product temperature sensor 15 is provided in the treatment tank 2 to detect the temperature (product temperature) of the object to be cooled F contained therein.
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。 The heat exchanger 4 is an indirect heat exchanger that exchanges heat without mixing the fluid in the exhaust passage 11 with the cooling water. The heat exchanger 4 can cool and condense the steam in the exhaust passage 11 with the cooling water. The cooling water is supplied from the water supply means 6 described later through the heat exchange water supply passage 40 and discharged through the heat exchange drain passage 41. The heat exchange drain passage 41 is branched into a cold water return passage 42 to a cold water tank (a water supply source for the chiller) not shown in the figure and a drain outlet passage 43 to the outside. The cold water return passage 42 is provided with a cold water return valve 44, and the drain outlet passage 43 is provided with a drain outlet valve 45. The cold water return valve 44 and the drain outlet valve 45 can be used to switch between returning the water after passing through the heat exchanger 4 to the cold water tank, discharging it from the drain outlet passage 43, or blocking the flow of water through the heat exchanger 4 without doing either (i.e., closing the cooling water outlet side of the heat exchanger 4).
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。 The first to third vacuum pumps 5A to 5C are each a water-sealed vacuum pump, and are driven while being supplied with water called seal water. To supply the seal water, water is supplied to the water inlet 5x of each vacuum pump 5A to 5C from the water supply means 6, which will be described later, via a seal water supply channel 50. Here, the seal water supply channel 50 branches into three seal water supply channels 50A to 50C corresponding to each vacuum pump 5A to 5C. Each seal water supply channel 50A to 50C is provided with a seal water valve 51 and a constant flow valve 52. Here, the constant flow valve 52 is configured to allow water to pass at a constant flow rate, as is well known.
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。 Then, when the vacuum pumps 5A to 5C are operated while supplying water from the sealing water supply passage 50, each vacuum pump 5A to 5C draws in gas from the intake port 5y and exhausts and drains the gas to the exhaust port 5z.
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。 The suction lines 9A-9C of the first to third vacuum pumps 5A-5C are provided with corresponding check valves 13A-13C. The check valves 13A-13C prevent gas from flowing back from the vacuum pumps 5A-5C to the suction lines 9A-9C. The check valves 13A-13C function as emergency shutoff valves to prevent gas from flowing back into the treatment tank 2 in the event of a malfunction or power outage in the vacuum pumps 5A-5C.
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。 In addition, the first to third vacuum pumps 5A to 5C are each provided with a seal water temperature sensor 16. The seal water temperature sensor 16 is configured to be able to detect the temperature of the seal water (seal water temperature) present inside each vacuum pump 5A to 5C. Specifically, the seal water temperature sensor 16 can be configured, for example, by a thermocouple inserted inside each vacuum pump 5A to 5C.
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。 The water supply means 6 is configured to be capable of supplying room temperature water or cold water to the heat exchanger 4 and the first to third vacuum pumps 5A to 5C. Here, cold water refers to water (chiller water) that has been cooled to a predetermined temperature by a chiller (not shown), and room temperature water refers to water that has not been cooled in this manner. Specifically, the water supply means 6 includes a room temperature water supply passage 60 connected to a water supply source, and a cold water supply passage 61 connected to the chiller. In addition, a room temperature water supply valve 62 is provided in the room temperature water supply passage 60, and a cold water supply valve 63 is provided in the cold water supply passage 61. In addition, a cold water temperature sensor 17 capable of detecting the temperature of the cold water is provided in the cold water supply passage 61.
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。 The room temperature water supply line 60 and the cold water supply line 61 merge downstream of the room temperature water supply valve 62 and the cold water supply valve 63, respectively, to form a common water supply line 64. This common water supply line 64 branches into the heat exchanger water supply line 40 to the heat exchanger 4 and the seal water supply line 50 to the first to third vacuum pumps 5A to 5C. The water supply means 6 supplies cooling water to the heat exchanger 4 by opening the room temperature water supply valve 62 or the cold water supply valve 63, and also supplies water to the vacuum pumps 5A to 5C by opening the seal water valve 51.
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。 The slow cooling means 7 is a means for reducing the exhaust speed of the treatment tank 2 by the first to third vacuum pumps 5A to 5C. In this embodiment, the slow cooling means 7 reduces the exhaust speed of the treatment tank 2 by introducing outside air into the treatment tank 2 during depressurization. Specifically, the slow cooling means 7 in this embodiment includes an air supply passage 70 connected to the treatment tank 2, an air filter 71, and a slow cooling valve 72. The air filter 71 and the slow cooling valve 72 are provided in the air supply passage 70 in this order from the upstream side. When the slow cooling valve 72 is opened while the treatment tank 2 is depressurized, outside air is introduced into the treatment tank 2 through the air filter 71, and the pressure in the treatment tank 2 can be restored.
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。 Specifically, the slow cooling valve 72 is an electrically operated valve whose opening can be adjusted, and by adjusting the opening, the amount of air introduced into the treatment tank 2 can be adjusted (the speed of pressure recovery can be adjusted). The vacuum cooling device 1 of this embodiment performs slow cooling control, which will be described later, by controlling the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7. After the cooling operation of the vacuum cooling device 1 is completed, the slow cooling valve 72 can be opened to restore the pressure inside the treatment tank 2 to atmospheric pressure.
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。 The control means 10 controls each of the above-mentioned components based on the detection signals of each sensor and the elapsed time. The control means 10 controls the cold water return valve 44, the drain outlet valve 45, the seal water valve 51, the normal temperature water supply valve 62, the cold water supply valve 63, and the slow cooling valve 72. The control means 10 also controls the operation of the first to third vacuum pumps 5A to 5C. In addition, the control means 10 is connected to a pressure sensor 14, a product temperature sensor 15, a seal water temperature sensor 16, a cold water temperature sensor 17, and the like.
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。 As shown in FIG. 2, the control means 10 of this embodiment further includes a target pressure receiving unit 100, a memory unit 101, a slow cooling control unit 102, and a pump operation number determination unit 103.
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。 The target pressure receiving unit 100 receives a slow cooling program configured from a user via an input means (personal computer, touch panel, etc.) not shown, which is a table of target pressures set for multiple predetermined time intervals, in other words, a combination of the elapsed time from the start of operation and each target pressure. Here, each interval of the "multiple time intervals" may be a constant time, or may be a non-constant time that changes over time. The target pressure receiving unit 100 also receives modifications to the slow cooling program stored in the memory unit 101 and additions to slow cooling programs in response to input from the user.
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。 The memory unit 101 has a function of storing various data. In this embodiment, the memory unit 101 stores the target pressure (slow cooling program) for each of the multiple time segments received by the target pressure receiving unit 100. It is preferable that multiple types of slow cooling programs are stored in the memory unit 101 and one of them can be selected and executed. It is also possible to configure the system without the target pressure receiving unit 100 by storing the target pressure for each of the multiple time segments in the memory unit 101 in advance. In addition, the memory unit 101 in this embodiment stores the required exhaust capacity for each of the multiple time segments, which will be described later.
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。 The slow cooling control unit 102 performs slow cooling control by controlling the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7. Specifically, the slow cooling control is a control that cools the cooled object F while adjusting the exhaust speed by adjusting the opening of the slow cooling valve 72 so that the pressure inside the tank detected by the pressure sensor 14 becomes the target pressure for each of the multiple time segments stored in the memory unit 101 (in accordance with the slow cooling program). Through the slow cooling control by the control means 10, the pressure inside the treatment tank 2 is reduced along the line of the time-pressure graph shown in Figure 3, which is specified by the slow cooling program. Note that in the graph of Figure 3, the pressure is monotonically decreased as time progresses as an example, but depending on the type of cooled object F, it is also possible to use a slow cooling program that does not monotonically decrease the pressure.
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。 In this embodiment, the pump operation number determination unit 103 determines the number of operating vacuum pumps, the first to third vacuum pumps 5A to 5C, based on the required exhaust capacity for each of the multiple time segments stored in the memory unit 101. Here, the required exhaust capacity is the exhaust speed required to make the pressure inside the tank reach the target pressure within a specified time, and is calculated by setting a specified safety factor to the exhaust volume required from a time when the target pressure is set to a time when the next target pressure is set. However, the safety factor may be 0%. The required exhaust volume is calculated from the volume of the processing tank 2 and an exhaust speed calculation formula for the vacuum pumps 5A to 5C. The required exhaust capacity may be calculated in advance and stored in the memory unit 101, or it may be calculated in real time during the cooling operation of the vacuum cooling device 1.
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。 The control means 10 configured as described above performs control for cooling the object to be cooled F according to a predetermined procedure (program), as described below.
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。 The control means 10 of the above configuration can be specifically configured, for example, by an information processing device including a CPU, a memory (e.g., a flash memory), an input unit, and an output unit. Processing by each of the above-mentioned components of the control means 10 configured by the information processing device is performed by the CPU reading and executing a program stored in the memory. As the information processing device, for example, a personal computer, a PLC (programmable logic controller), or a microcomputer is used. However, some of the functions of the control means 10 may be configured to be executed on a cloud connected by any communication means.
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。
1.2 Operation of the Vacuum Cooling Apparatus 1 Next, the operation of the vacuum cooling apparatus 1 of this embodiment will be described with reference to the flowchart of Figure 2. The vacuum cooling apparatus 1 of this embodiment drives the vacuum pumps 5A to 5C under the control of the control means 10, and reduces the pressure inside the treatment tank 2, thereby cooling the object to be cooled F contained in the treatment tank 2 while performing slow cooling control by the slow cooling means 7. The control means 10 of this embodiment also includes a pump operation number determination unit 103, and is configured to stop driving some of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) based on the judgment of the pump operation number determination unit 103 as the pressure inside the treatment tank 2 decreases.
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。 The specific cooling control by the control means 10, including the slow cooling control described above, will be described below. Note that before the vacuum cooling device 1 starts operating, all valves of the slow cooling means 7 except for the slow cooling valve 72 are closed.
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。 When an instruction to start operation is given, such as by pressing the start button (not shown) of the vacuum cooling device 1, the control means 10 first fully closes the slow cooling valve 72 in step S1, starts driving the first to third vacuum pumps 5A to 5C, and opens the room temperature water supply valve 62 and each seal water valve 51 of the water supply means 6. This causes room temperature water to be supplied as seal water to the vacuum pumps 5A to 5C, and the three vacuum pumps 5A to 5C start reducing the pressure inside the treatment tank 2. This causes air containing steam generated from the high-temperature cooled material F to be exhausted through the exhaust path 11.
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)。 At the same time, the control means 10 also opens the drain outlet valve 45 of the drain outlet passage 43. As a result, room temperature water is also supplied from the water supply means 6 to the heat exchanger 4, and heat is exchanged between the steam from the treatment tank 2 and the room temperature water, and the steam from the treatment tank 2 is condensed and sent to the vacuum pumps 5A to 5C. Meanwhile, the room temperature water that has absorbed heat in the heat exchanger 4 is discharged to the outside through the drain outlet passage 43. Note that in step S1, the pressure inside the tank is still high and no boiling or bumping of the cooled material F occurs, so the slow cooling valve 72 is fully closed and all of the vacuum pumps 5A to 5C are driven to quickly reduce the pressure inside the treatment tank 2 (rapid cooling control).
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。 Next, in step S2, the control means 10 determines whether a predetermined time has elapsed since the start of operation. Then, when the predetermined time has elapsed since the start of operation, in step S3, the control means 10 closes the room temperature water supply valve 62 and opens the cold water supply valve 63 to supply cold water as sealing water to the first to third vacuum pumps 5A to 5C. At this time, the operation of each of the vacuum pumps 5A to 5C is continued. By using cold water as sealing water, the saturation pressure in each of the vacuum pumps 5A to 5C can be reduced, making it possible to further reduce the pressure inside the treatment tank 2.
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。 In addition, in step S3, the control means 10 closes the drain outlet valve 45 and opens the cold water return valve 44 to supply cold water to the heat exchanger 4 as well, and returns the cold water that has absorbed heat in the heat exchanger 4 to the cold water tank (not shown). The water returned to the cold water tank is cooled in a chiller (not shown) and is supplied again to the cold water supply passage 61. By supplying cold water to the heat exchanger 4 as well, the gas passing through the exhaust passage 11 can be condensed.
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。 Furthermore, in step S3, the control means 10 starts slow cooling control by the slow cooling means 7. In the slow cooling control, the slow cooling control section 102 of the control means 10 compares the tank pressure for each of the above-mentioned multiple time segments detected by the pressure sensor 14 with the target pressure for that time stored in the memory section 101. Then, if the tank pressure is lower than the target pressure for that time, the slow cooling control section 102 increases the opening of the slow cooling valve 72 to reduce the exhaust speed of the processing tank 2 by the vacuum pumps 5A to 5C.
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。 On the other hand, if the pressure inside the tank is higher than the target pressure at that time, the slow cooling control unit 102 reduces the opening of the slow cooling valve 72, thereby increasing the exhaust speed inside the processing tank 2 by the vacuum pumps 5A to 5C. Through this type of control, the slow cooling control unit 102 of the control means 10 can quickly bring the pressure inside the processing tank 2 close to the target pressure, and reduce the pressure inside the processing tank 2 in accordance with a preset slow cooling program.
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。 Next, in step S4, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 determines whether the sum of the exhaust capacities of the second and third vacuum pumps 5B, 5C exceeds the required exhaust capacity for each of a plurality of time segments. If the sum of the exhaust capacities of the second and third vacuum pumps 5B, 5C exceeds the required exhaust capacity, the pump operation number determination unit 103 determines that it is not necessary to drive the first vacuum pump 5A, and in the next step S5, stops the operation of the first vacuum pump 5A. At the same time, the water seal valve 51 corresponding to the first vacuum pump 5A is also closed.
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。 After the operation of the third vacuum pump 5C is stopped, the second and third vacuum pumps 5B and 5C are driven to continue depressurizing the treatment tank 2. At this time, in step S6, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 determines whether the exhaust capacity of the third vacuum pump 5C exceeds the required exhaust capacity described above for each of a plurality of time segments. If the exhaust capacity of the third vacuum pump 5C exceeds the required exhaust capacity, the pump operation number determination unit 103 determines that it is not necessary to drive the second vacuum pump 5B, and in the next step S7, stops the operation of the second vacuum pump 5B. At the same time, the water seal valve 51 corresponding to the second vacuum pump 5B is also closed.
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。 After the second vacuum pump 5B is stopped, the third vacuum pump 5C is driven to continue decompressing the treatment tank 2. At this time, the control means 10 determines in step S8 whether the tank pressure detected by the pressure sensor 14 has become equal to or lower than the final target pressure. When the tank pressure becomes equal to or lower than the final target pressure, the cooling of the cooled object F by the vacuum cooling device 1 is stopped. To stop cooling, specifically, the control means 10 closes the cold water return valve 44, the sealing water valve 51, and the cold water supply valve 63, and stops driving the third vacuum pump 5C. Then, the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7 is opened to restore the pressure in the treatment tank 2 to atmospheric pressure. The stop of cooling by the vacuum cooling device 1 can also be determined based on the elapsed time from the start of operation.
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。
1.3 Effects As described above, the vacuum cooling device 1 of this embodiment is capable of quickly reducing the pressure inside the tank immediately after cooling begins by using three vacuum pumps, the first to third vacuum pumps 5A to 5C, and when the pressure inside the processing tank 2 has been reduced so much that exhausting by all of the vacuum pumps 5A to 5C is no longer necessary, some of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) can be stopped, thereby making it possible to reduce running costs.
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。 In addition, in the vacuum cooling device 1 of this embodiment, the control means 10 includes a pump operation number determination unit 103, which is configured to determine the number of the first to third vacuum pumps 5A to 5C to be operated based on the required exhaust capacity for each of a plurality of time segments stored in the memory unit 101, rather than based only on the pressure inside the tank. More specifically, the pump operation number determination unit 103 stops the vacuum pump 5A when the sum of the exhaust capacities of the remaining vacuum pumps (5B, 5C) exceeds the required exhaust capacity at that timing even if the operation of one vacuum pump (5A) of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) is stopped. Also, when the exhaust capacity of the remaining vacuum pump (5C) exceeds the required exhaust capacity at that timing even if the operation of one vacuum pump (5B) of the vacuum pumps (5B, 5C) is stopped, the operation of the one vacuum pump (5B) is stopped.
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。 The vacuum cooling device 1 of this embodiment is configured as described above, so that it is possible to stop some of the vacuum pumps (for example, the first vacuum pump 5A) at an appropriate timing. In other words, if the sum of the exhaust capacities of the remaining vacuum pumps (5B, 5C) after the operation of some of the vacuum pumps (5A) is stopped falls below the required exhaust capacity, the exhaust speed will not catch up with the slow cooling program and the decompression in the processing tank 2 will be delayed, but it is possible to prevent such a delay in decompression. Conversely, if the vacuum pump is not stopped even when the sum of the exhaust capacities of the vacuum pumps significantly exceeds the required exhaust capacity, the reduction in the exhaust speed by the slow cooling means 7 will not keep up even if the slow cooling valve 72 is fully opened, and the pressure will be reduced faster than the slow cooling program. However, it is possible to prevent such an excessive decompression that exceeds the slow cooling program. And, by being able to reduce the number of operating vacuum pumps (5A, 5B, 5C) at an appropriate timing, it is not necessary to perform slow cooling control using the large-capacity (large flow rate) slow cooling valve 72, and it is also possible to reduce parts costs.
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。
2. Second embodiment Next, a vacuum cooling system 1 according to a second embodiment of the present invention will be described. The vacuum cooling system 1 of this embodiment is similar to the vacuum cooling system 1 according to the first embodiment, and differs only in the operation of the first to third vacuum pumps 5A to 5C under the control of the control means 10, specifically, in the method of determining the number of the first to third vacuum pumps 5A to 5C to be operated. Therefore, the following mainly describes the differences from the vacuum cooling system 1 of the first embodiment, and a description of the same configuration will be omitted.
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。 Specifically, the control means 10 of the vacuum cooling device 1 according to this embodiment determines the number of pumps to be operated, based on the reduction rate of the exhaust speed by the slow cooling means 7, by the pump operation number determination unit 103. In this embodiment, the reduction rate of the exhaust speed by the slow cooling means 7 is determined by the opening degree of the slow cooling valve 72. That is, if the opening degree of the slow cooling valve 72 is large, a lot of outside air is introduced into the treatment tank 2 through the air supply path 70, so the exhaust speed is significantly reduced and the reduction rate of the exhaust speed is high. On the other hand, if the opening degree of the slow cooling valve 72 is small, not much outside air is introduced into the treatment tank 2 through the air supply path 70, so the exhaust speed is not reduced much and the reduction rate of the exhaust speed is low. Below, the cooling operation of the vacuum cooling device 1 according to this embodiment will be described using the flowchart in FIG. 5.
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。
2.1 Operation of the vacuum cooling device 1 When an instruction to start operation is given, such as by pressing a start button (not shown) of the vacuum cooling device 1, the control means 10 first fully closes the slow cooling valve 72 in step S1, starts driving the first to third vacuum pumps 5A to 5C, and opens the room temperature water supply valve 62 and each seal water valve 51 of the water supply means 6. As a result, room temperature water is supplied as seal water to the vacuum pumps 5A to 5C, and the three vacuum pumps 5A to 5C start reducing the pressure inside the treatment tank 2. As a result, air containing steam generated from the high-temperature object to be cooled F is exhausted through the exhaust path 11.
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)。 At the same time, the control means 10 also opens the drain outlet valve 45 of the drain outlet passage 43. As a result, room temperature water is also supplied from the water supply means 6 to the heat exchanger 4, and heat is exchanged between the steam from the treatment tank 2 and the room temperature water, and the steam from the treatment tank 2 is condensed and sent to the vacuum pumps 5A to 5C. Meanwhile, the room temperature water that has absorbed heat in the heat exchanger 4 is discharged to the outside through the drain outlet passage 43. Note that in step S1, the pressure inside the tank is still high and no boiling or bumping of the cooled material F occurs, so the slow cooling valve 72 is fully closed and all of the vacuum pumps 5A to 5C are driven to quickly reduce the pressure inside the treatment tank 2 (rapid cooling control).
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。 Next, in step S2, the control means 10 determines whether a predetermined time has elapsed since the start of operation. Then, when the predetermined time has elapsed since the start of operation, in step S3, the control means 10 closes the room temperature water supply valve 62 and opens the cold water supply valve 63 to supply cold water as sealing water to the first to third vacuum pumps 5A to 5C. At this time, the operation of each of the vacuum pumps 5A to 5C is continued. By using cold water as sealing water, the saturation pressure in each of the vacuum pumps 5A to 5C can be reduced, making it possible to further reduce the pressure inside the treatment tank 2.
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。 In addition, in step S3, the control means 10 closes the drain outlet valve 45 and opens the cold water return valve 44 to supply cold water to the heat exchanger 4 as well, and returns the cold water that has absorbed heat in the heat exchanger 4 to the cold water tank (not shown). The water returned to the cold water tank is cooled in a chiller (not shown) and is supplied again to the cold water supply passage 61. By supplying cold water to the heat exchanger 4 as well, the gas passing through the exhaust passage 11 can be condensed.
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。 Furthermore, in step S3, the control means 10 starts a slow cooling control to adjust the pressure in the treatment tank 2 by adjusting the opening degree of the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7. In the slow cooling control, the slow cooling control unit 102 of the control means 10 compares the tank pressure for each of a plurality of time intervals detected by the pressure sensor 14 with the target pressure at that time stored in the memory unit 101. If the tank pressure is lower than the target pressure, the slow cooling control unit 102 increases the opening degree of the slow cooling valve 72 to reduce the exhaust speed in the treatment tank 2 by the vacuum pumps 5A to 5C. On the other hand, if the tank pressure is higher than the target pressure, the slow cooling control unit 102 decreases the opening degree of the slow cooling valve 72 to increase the exhaust speed in the treatment tank 2 by the vacuum pumps 5A to 5C. By such control, the slow cooling control unit 102 of the control means 10 can bring the tank pressure in the treatment tank 2 closer to the target pressure and reduce the pressure in the treatment tank 2 in accordance with the preset slow cooling program.
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。 Next, in step S4, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 determines whether the rate of reduction in the exhaust speed of the treatment tank 2 by the slow cooling means 7 is equal to or greater than a predetermined rate, i.e., whether the opening of the slow cooling valve 72 is equal to or greater than a first predetermined opening. If the opening of the slow cooling valve 72 is equal to or greater than the first predetermined opening (the rate of reduction in the exhaust speed is equal to or greater than a predetermined rate), the pump operation number determination unit 103 determines that the exhaust by the three vacuum pumps 5A to 5C is excessive, and in the next step S5, stops the operation of the first vacuum pump 5A. On the other hand, if the opening of the slow cooling valve 72 is less than the first predetermined opening (the rate of reduction in the exhaust speed is less than a predetermined rate), the pump operation number determination unit 103 determines that the number of vacuum pumps 5A to 5C in operation is appropriate, and continues exhaust by the three vacuum pumps 5A to 5C. The first predetermined opening is, for example, 30 to 40%. However, the first predetermined opening degree is set appropriately depending on the flow characteristics of the slow cooling valve 72 and other conditions, and can be changed depending on the operating conditions.
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。 After the operation of the first vacuum pump 5A is stopped, the second and third vacuum pumps 5B and 5C are driven to continue depressurizing the treatment tank 2. At this time, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 determines in step S6 whether the rate of reduction in the exhaust speed of the treatment tank 2 by the slow cooling means 7 is equal to or greater than a predetermined rate, i.e., whether the opening degree of the slow cooling valve 72 is equal to or greater than a second predetermined opening degree (the rate of reduction in the exhaust speed is equal to or greater than a predetermined rate). If the opening degree of the slow cooling valve 72 is equal to or greater than the second predetermined opening degree, the pump operation number determination unit 103 determines that the exhaust by the two vacuum pumps 5B and 5C is excessive, and in the next step S7, stops the operation of the second vacuum pump 5B.
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。 On the other hand, if the opening of the slow cooling valve 72 is less than the second predetermined opening (the reduction rate of the exhaust speed is less than a predetermined rate), the pump operation number determination unit 103 determines that the number of operating vacuum pumps 5B, 5C is appropriate, and continues exhausting using the two vacuum pumps 5B, 5C. The second predetermined opening may be the same as the first predetermined opening, or may be set to a value different from the first predetermined opening. Specifically, the second predetermined opening is set to, for example, 30 to 40%. However, the second predetermined opening is also set appropriately depending on the flow characteristics of the slow cooling valve 72 and other conditions, and can also be changed depending on the operating situation.
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。 After the second vacuum pump 5B is stopped, the third vacuum pump 5C is driven to continue decompressing the treatment tank 2. At this time, the control means 10 determines in step S8 whether the tank pressure detected by the pressure sensor 14 has become equal to or lower than the final target pressure. When the tank pressure becomes equal to or lower than the final target pressure, the cooling of the cooled object F by the vacuum cooling device 1 is stopped. To stop cooling, the control means 10 closes the cold water return valve 44, the sealing water valve 51, and the cold water supply valve 63, and stops driving the third vacuum pump 5C. Then, the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7 is opened to restore the pressure in the treatment tank 2 to atmospheric pressure. The stop of cooling by the vacuum cooling device 1 can also be determined based on the elapsed time from the start of operation.
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。
2.2 Effects As described above, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 of this embodiment reduces the number of the first to third vacuum pumps 5A to 5C in operation if the opening degree of the slow cooling valve 72 is equal to or greater than the predetermined opening degree, and does not reduce the number of the first to third vacuum pumps 5A to 5C in operation if the opening degree of the slow cooling valve 72 is less than the predetermined opening degree. The vacuum cooling device 1 of this embodiment is also configured in this way, making it possible to stop some of the vacuum pumps (for example, the first vacuum pump 5A) at an appropriate timing. In other words, by acquiring the opening degree of the slow cooling valve 72 of the slow cooling means 7 that opens and closes for slow cooling control, it is possible to estimate whether there is a margin in the exhaust capacity of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) in operation. When there is a margin of exhaust capacity, the unit 103 for determining the number of operating pumps reduces the number of operating vacuum pumps (5A, 5B, 5C), thereby making it possible to adjust the pressure inside the tank (to conform to the slow cooling program) to the target pressure for each of the multiple time segments stored in the memory unit 101. Furthermore, by reducing the number of operating first to third vacuum pumps 5A to 5C based on the aperture of the slow cooling valve 72, it is possible to maintain the exhaust speed even when the slow cooling program is added or updated (for example, when the cooling speed is increased).
4.変形例
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。
4. Modifications The present invention can also be implemented in the following aspects.
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。 In each of the above embodiments, the pump operation number determination unit 103 of the control means 10 determines to gradually reduce the number of vacuum pumps (5A, 5B, 5C) to be driven, from 3, to 2, to 1. However, the pump operation number determination unit 103 may determine to increase the number of vacuum pumps (5A, 5B, 5C) to be driven, which was once reduced, depending on the slow cooling program or the cooling status of the cooled object F, etc.
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。 In each of the above embodiments, in the cooling operation, the first vacuum pump 5A is stopped first, and then the operation of the second vacuum pump 5B is stopped. However, the vacuum pump that is stopped among the first to third vacuum pumps 5A to 5C does not have to be the same every time.
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。 In each of the above embodiments, the vacuum pumps 5A to 5C are water-sealed vacuum pumps. However, the vacuum pumps 5A to 5C may be of other types, such as a dry pump with adjustable rotation speed (displacement), or an oil-sealed rotary pump.
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。 In each of the above embodiments, the slow cooling means 7 for reducing the exhaust speed of the treatment tank 2 by the first to third vacuum pumps 5A to 5C includes an air supply path 70 and a slow cooling valve 72, and adjusts the pressure in the treatment tank 2 by introducing outside air into the treatment tank 2 during decompression. However, the slow cooling means 7 for reducing the exhaust speed of the treatment tank 2 is not limited to this configuration. For example, if the first to third vacuum pumps 5A to 5C are vacuum pumps (e.g., dry pumps) whose rotation speeds can be adjusted, and the control means 10 includes a rotation speed control unit (not shown) for controlling the rotation speeds of the vacuum pumps 5A to 5C, the rotation speed control unit can be the slow cooling means 7. In this case, the rotation speed control unit as the slow cooling means 7 can reduce the exhaust speed of the treatment tank 2 by lowering the rotation speeds of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) during operation.
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。 In this configuration, the pump operation number determination unit 103 can determine the number of operating vacuum pumps, the first to third vacuum pumps 5A to 5C, based on the rotation speed of the vacuum pumps (5A, 5B, 5C) in operation. In other words, in this configuration, the pump operation number determination unit 103 obtains the rotation speed of each vacuum pump 5A to 5C from the rotation speed control unit as the slow cooling means 7, and defines the ratio of the rotation speed to the rated rotation speed as the reduction rate of the exhaust speed. Then, by estimating whether the operating vacuum pumps (5A, 5B, 5C) have a margin in the exhaust capacity based on the reduction rate of the exhaust speed, it becomes possible to stop some of the vacuum pumps at an appropriate timing, as with the control means 10 of the second embodiment.
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。 In addition, if an automatic valve (not shown) capable of adjusting the opening degree is provided in the exhaust path 11 or the air supply line of the vacuum pumps 5A to 5C, the opening degree adjustment valve can be used as the slow cooling means 7 that reduces the exhaust speed of the treatment tank 2. In this case, the opening degree adjustment valve as the slow cooling means 7 can reduce the exhaust speed of the treatment tank 2 by reducing the opening degree. In this configuration, the pump operation number determination unit 103 can determine the number of operating first to third vacuum pumps 5A to 5C based on the opening degree of the opening degree adjustment valve. In other words, in this configuration, the pump operation number determination unit 103 specifies the value obtained by subtracting the opening degree (%) of the opening degree adjustment valve as the slow cooling means 7 from 100% as the reduction rate of the exhaust speed. Then, by estimating whether the exhaust capacity of the operating vacuum pumps (5A, 5B, 5C) is sufficient based on the reduction rate of the exhaust speed, it becomes possible to stop some vacuum pumps at an appropriate timing, as with the control means 10 of the second embodiment.
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。 In each of the above embodiments, the vacuum cooling device 1 is configured to include three vacuum pumps 5A to 5C. However, the number of vacuum pumps included in the vacuum cooling device 1 may be two, or may be four or more. Also, in the above first embodiment, the vacuum pumps 5A to 5C are stopped one by one in steps S4 and S6. However, two or more vacuum pumps may be stopped at once depending on the difference between the sum of the exhaust capacities of the remaining vacuum pumps and the required exhaust capacity.
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。 The vacuum cooling device 1 in each of the above embodiments is configured to exhaust gas (air and steam) from within the treatment tank 2 using the first to third vacuum pumps 5A to 5C. However, in addition to the first to third vacuum pumps 5A to 5C, it is also possible to provide an ejector (not shown) between the treatment tank 2 and the heat exchanger 4, and after the pressure in the treatment tank 2 has been reduced, exhaust gas (air and steam) from within the treatment tank 2 using the ejector and the first to third vacuum pumps 5A to 5C. Here, the ejector creates a reduced pressure area by passing a fluid (e.g., steam) through it at high speed, and sucks the fluid from suction ports provided around the reduced pressure area.
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。 In each of the above embodiments, the seal water supply channel 50 has three seal water supply channels 50A to 50C corresponding to the first to third vacuum pumps 5A to 5C. However, as shown in FIG. 6, it is also preferable to branch the seal water supply channel 50A to the first vacuum pump 5A into two seal water supply channels 50AX and 50AY, and provide seal water valves 51X and 51Y and constant flow valves 52X and 52Y in each of the seal water supply channels 50AX and 50AY (although not shown, the second and third vacuum pumps 5B and 5C are also similarly branched into seal water supply channels 50B and 50C). With this configuration, it is possible to adjust the amount of seal water supplied to each vacuum pump 5A to 5C via the seal water supply channel 50. That is, for example, the seal water supplied to the first vacuum pump 5A is reduced in flow rate by opening either the seal water valve 51X or the seal water valve 51Y (for example, the seal water valve 51X) and closing the other (for example, the seal water valve 51Y), and is increased in flow rate by opening both the seal water valve 51X and the seal water valve 51Y. As a specific control, the control means 10 opens only one of the seal water valves 51X to supply a small flow rate of seal water (room temperature water or cold water) to the vacuum pumps 5A to 5C in operation until the pressure reduction progresses after the start of vacuum cooling. Then, when the pressure reduction progresses, the control means 10 opens both seal water valves 51X and 51Y to supply a large flow rate of seal water (cold water) to the vacuum pumps in operation (for example, the second and third vacuum pumps 5B and 5C). With this control, it is possible to conserve the amount of water supply while supplying a large flow rate of cold water in a high vacuum state to increase the exhaust capacity of the vacuum pump in operation.
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。 Furthermore, in the above embodiment, the vacuum cooling device 1 has been described as a dedicated cooling device, but as long as it has at least a vacuum cooling function, it can be modified as appropriate. For example, by providing a heating means using steam, it may be configured as a steam cooling device or a saturated steam cooking device. Alternatively, by providing a cold air cooling means using a refrigerator or a fan, it may be configured as a cold air vacuum combined cooling device.
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
1: Vacuum cooling device 2: Treatment tank 4: Heat exchanger 5A: First vacuum pump 5B: Second vacuum pump 5C: Third vacuum pump 5x: Water supply port 5y: Air intake port 5z: Exhaust port 6: Water supply means 7: Slow cooling means 9A to 9C: Air intake line 10: Control means 11: Exhaust paths 13A to 13C: Check valve 14: Pressure sensor (pressure detection means)
15: Product temperature sensor 16: Sealing water temperature sensor 17: Chilled water temperature sensor 40: Heat exchanger supply channel 41: Heat exchanger drain channel 42: Chilled water return channel 43: Drain outlet channel 44: Chilled water return valve 45: Drain outlet valve 50: Sealing water supply channels 50A-50C: Sealing water supply channel 51: Sealing water valve 52: Constant flow rate valve 60: Room temperature water supply channel 61: Chilled water supply channel 62: Room temperature water supply valve 63: Chilled water supply valve 64: Common water supply channel 70: Air supply channel 71: Air filter 72: Slow cooling valve 100: Target pressure reception unit 101: Memory unit 102: Slow cooling control unit 103: Unit for determining the number of pumps to be operated F: Items to be cooled S1-S8: Step
Claims (5)
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。 A vacuum cooling device for cooling an object to be cooled contained in a treatment tank,
The apparatus includes a plurality of vacuum pumps, a heat exchanger, a slow cooling means, a pressure detection means, and a control means,
the plurality of vacuum pumps are arranged in parallel and connected to the treatment tank via the heat exchanger;
The heat exchanger is configured to condense steam exhausted from the treatment tank,
the slow cooling means is configured to be capable of reducing an exhaust speed of the treatment tank by the plurality of vacuum pumps,
The pressure detection means is configured to detect the pressure in the treatment tank,
The control means includes a storage unit, a slow-cooling control unit, and a unit for determining the number of pumps to be operated,
The storage unit stores target pressures set for a plurality of predetermined time segments,
the slow-cooling control unit executes slow-cooling control for controlling the slow-cooling means so that the internal pressure of the treatment tank detected by the pressure detection means becomes the target pressure stored in the memory unit,
The vacuum cooling device, wherein the pump operating number determination unit stops operation of one or more of the plurality of vacuum pumps when the sum of the exhaust capacities of the remaining vacuum pumps exceeds the required exhaust capacities for each of the plurality of time segments even if the operation of the one or more vacuum pumps is stopped during execution of the slow cooling control.
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。 A vacuum cooling device for cooling an object to be cooled contained in a treatment tank,
The apparatus includes a plurality of vacuum pumps, a heat exchanger, a slow cooling means, a pressure detection means, and a control means,
the plurality of vacuum pumps are arranged in parallel and connected to the treatment tank via the heat exchanger;
The heat exchanger is configured to condense steam exhausted from the treatment tank,
the slow cooling means is configured to be capable of reducing an exhaust speed of the treatment tank by the plurality of vacuum pumps,
The pressure detection means is configured to detect the pressure in the treatment tank,
The control means includes a storage unit, a slow-cooling control unit, and a unit for determining the number of pumps to be operated,
The storage unit stores target pressures set for a plurality of predetermined time segments,
the slow-cooling control unit performs slow-cooling control to control the slow-cooling means so that the internal pressure of the treatment tank detected by the pressure detection means becomes the target pressure stored in the memory unit,
The unit for determining the number of operating pumps determines the number of operating vacuum pumps based on a reduction rate of an exhaust speed by the slow cooling means .
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。 3. The vacuum cooling device according to claim 2 ,
The unit for determining the number of operating pumps reduces the number of operating pumps if the rate of reduction in exhaust speed by the slow cooling means is equal to or greater than a predetermined rate, and does not reduce the number of operating pumps if the rate of reduction in exhaust speed by the slow cooling means is less than the predetermined rate.
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。 4. The vacuum cooling device according to claim 3,
the slow-cooling means includes a slow-cooling valve capable of adjusting the amount of air introduced into the treatment tank;
The unit for determining the number of operating pumps reduces the number of operating pumps when the opening degree of the slow cooling valve is equal to or greater than a predetermined opening degree, and does not reduce the number of operating pumps when the opening degree of the slow cooling valve is less than the predetermined opening degree.
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。 A vacuum cooling device according to any one of claims 1 to 4,
A vacuum cooling device, wherein the vacuum pump is a water-sealed vacuum pump.
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