JP2007268018A - 蒸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理槽から熱交換器への蒸気流入の有無および量を調整でき、熱交換器内の冷却用水の沸騰防止と、減圧能力の調整が可能な蒸煮冷却機の提供。
【解決手段】 被加熱物１が収容される処理槽２、処理槽２内への蒸気供給手段３、処理槽２内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段４を備える。減圧手段４は、処理槽２に吸入口が接続される蒸気エゼクタ１６、蒸気エゼクタ１６の吐出口に接続される凝縮器としての熱交換器１７、熱交換器１７の出口に接続される真空ポンプ１９を有する。蒸気エゼクタ１６は、そのディフューザ２５の絞り部４８に、開度調整可能な真空弁２０が設けられる。処理槽２内への蒸気供給時、真空弁２０を全閉するか、減圧手段４を作動させつつ真空弁２０の開度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加熱物が収容された処理槽内へ蒸気を供給して、前記被加熱物を加熱するための蒸気加熱装置に関するものである。特に、被調理物（食材または食品）を加熱調理した後、真空冷却可能な蒸煮冷却機などの蒸気加熱装置に関するものである。

下記特許文献１に開示されるように、食材が収容された処理槽内へ蒸気を供給して、食材の加熱調理を図った後、処理槽内を減圧して前記食材の真空冷却を図る蒸煮冷却機が知られている。この特許文献１に開示される蒸煮冷却機では、処理槽内を減圧する減圧手段として、蒸気エゼクタ、凝縮器としての熱交換器、および真空ポンプが用いられている。そして、処理槽内へ蒸気を供給して、処理槽内の食材の加熱を図る蒸煮工程後、減圧手段を用いて処理槽内を減圧して、処理槽内の食材の冷却を図る真空冷却工程がなされる。
特開２００５−６５７９８号公報 （段落番号００１５−００１６、００２９−００３０、図１）

しかしながら、従来の構成では、減圧手段を作動させない前記蒸煮工程中も、蒸気エゼクタや熱交換器を介して、真空ポンプまで蒸気が流入してしまうものであった。そこで、減圧管路の中途をバルブで締め切るのが望ましいが、特に減圧能力が大きい場合、処理槽から熱交換器への管路は比較的太く、前記管路を締め切るためには大型のバルブが必要となる。

そこで、蒸気を凝縮させることで管径を細くできる熱交換器と真空ポンプとの間に、バルブを設置することが考えられる。ところが、この場合は、熱交換器へ流入した蒸気が、熱交換器内に溜まったままの冷却用水を沸騰させ、その沸騰した水を熱交換器の塩化ビニル製の排水管へ排出すると、その配管を傷めるおそれがあった。従って、熱交換器へ冷却用水を給水させない状態では、熱交換器の水を予め排水しておく必要がある。

また、所望により減圧手段を作動させながら処理槽内へ蒸気供給して、処理槽内の食材を大気圧未満で加熱調理しようとする場合において、処理槽内の圧力ひいては温度の移行をゆっくりと円滑に行いたい場合がある。ところが、従来の構成では、減圧能力を調整することができず、そのような円滑な移行はできなかった。

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で、処理槽から熱交換器への蒸気流入の有無および量を調整でき、熱交換器内の冷却用水の沸騰の防止と、減圧能力の調整が可能な蒸気加熱装置を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ディフューザの絞り部に開度調整可能な弁が設けられた蒸気エゼクタを備えることを特徴とする蒸気加熱装置である。

請求項１に記載の発明によれば、蒸気エゼクタのディフューザの絞り部（混合部）に、モータバルブなどの開度調整可能な弁を設けた。従って、この弁は、蒸気凝縮前の比較的管径の太い管路にありながら、比較的小さなバルブにて構成することができる。

請求項２に記載の発明は、被加熱物が収容される処理槽と、この処理槽内への蒸気供給手段と、ディフューザの絞り部に開度調整可能な弁が設けられ、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する蒸気エゼクタとを備えることを特徴とする蒸気加熱装置である。

請求項２に記載の発明によれば、蒸気エゼクタのディフューザの絞り部（混合部）に、モータバルブなどの開度調整可能な弁を設けた。従って、この弁は、蒸気凝縮前の比較的管径の太い管路にありながら、比較的小さなバルブにて構成することができる。また、処理槽内への蒸気供給時には、この弁を全閉することができる。あるいは、所望により、前記弁の開度を調整して、減圧能力を調整することができる。

請求項３に記載の発明は、前記処理槽に吸入口が接続される前記蒸気エゼクタと、この蒸気エゼクタの吐出口に接続される凝縮器としての熱交換器と、この熱交換器の出口に接続される真空ポンプとを有し、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段と、前記処理槽内の圧力または温度を検出するセンサと、このセンサの検出信号に基づき前記弁の開度を調整する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気加熱装置である。

請求項３に記載の発明によれば、処理槽内への蒸気供給時には、前記弁を全閉することで、処理槽から熱交換器への蒸気流入を防止することができる。従って、熱交換器内の冷却用水を予め排水しておかなくても、冷却用水の沸騰などの不都合を防止できる。また、熱交換器や真空ポンプは作動させつつ前記弁の開度を調整することで、処理槽内からの空気や蒸気の吸引排出量を調整することができ、処理槽内の圧力ひいては温度の微調整が容易となる。従って、特に、処理槽内の食材を大気圧未満で加熱調理しようとする場合において、処理槽内の圧力ひいては温度の移行をゆっくりと円滑に行うことができる。この際、蒸気エゼクタを機能させない状態で行えば、前記微調整を容易になすことができる。

請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記蒸気供給手段による前記処理槽内への蒸気供給を伴う工程において、前記処理槽内の圧力または温度が所定値以上では、前記弁の開度を調整し、前記処理槽内の圧力または温度が所定値未満では、前記弁を全開位置に保持することを特徴とする請求項３に記載の蒸気加熱装置である。

請求項４に記載の発明によれば、所定圧力（温度）以上でのみ、弁の開度調整による処理槽内の圧力（温度）の微調整が行われ、それ未満では減圧手段をフルに稼働させる構成である。従って、特に、大気圧未満での圧力（温度）の微調整を行いつつ加熱調理した後、真空冷却を迅速に行うことができる。

さらに、請求項５に記載の発明は、前記絞り部を構成する円筒状の直管部に設けられる前記弁は、前記直管部の内径以上の口径を有するボールバルブから構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気加熱装置である。

請求項５に記載の発明によれば、前記絞り部を構成する円筒状直管部の内径以上の口径を有するボールバルブを用いることで、特に弁の全開時に、蒸気エゼクタの性能に影響を及ぼすことがない。

本発明の蒸気加熱装置によれば、蒸気エゼクタのディフューザの絞り部に、モータバルブなどの開度調整可能な弁を設けた。従って、この弁は、処理槽から熱交換器までの比較的管径の太い管路にありながら、比較的小さなバルブにて構成することができる。また、処理槽内への蒸気供給時には、この弁を全閉することで、処理槽から熱交換器への蒸気流入を防止することができる。従って、熱交換器内の冷却用水を予め排水しておかなくても、冷却用水の沸騰などの不都合を防止できる。さらに、前記弁の開度を調整することで、処理槽内からの空気や蒸気の吸引排出量を調整することができ、処理槽内の圧力ひいては温度の微調整も容易となる。従って、特に、処理槽内の食材を大気圧未満で加熱調理しようとする場合において、処理槽内の圧力ひいては温度の移行をゆっくりと円滑に行うことができる。

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、処理槽内に収容された被加熱物を、蒸気により加熱する蒸気加熱装置である。ここで、被加熱物の種類は、特に問わないが、典型的には食材または食品などの被調理物とされる。この場合、蒸気加熱装置は、蒸気で被調理物を蒸したり煮たりする蒸煮機もしくは蒸し庫または飽和蒸気調理装置ということができる。また、蒸気による加熱調理後に、処理槽内の空気を外部へ吸引排出して、被調理物の真空冷却を図る場合には、蒸煮冷却機ということができる。

本実施形態の蒸気加熱装置は、被加熱物が収容される処理槽と、この処理槽内への蒸気供給手段としての給蒸手段と、処理槽内の気体を外部へ吸引排出して処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された処理槽内へ外気を導入して処理槽内を復圧する復圧手段と、処理槽内の蒸気やその凝縮水を外部へ排出する排出手段とを備える。

前記処理槽は、被加熱物を収容可能な中空構造に形成され、典型的には略矩形のボックス状に形成された金属製の缶体である。この処理槽は、一側面へ開口して中空部を有する処理槽本体と、この処理槽本体の開口部を開閉する扉とから構成される。この扉が閉められた状態では、前記中空部は密閉される。但し、処理槽の構成はこれに限らず、上方へ開口する有底円筒状の処理槽本体と、この上部開口部を開閉可能に閉じる扉とから構成してもよい。

処理槽には、処理槽内の圧力を検出する圧力センサが設けられる。但し、処理槽内の圧力と温度とは所定の関係にあるから、圧力センサに代えて、処理槽内の温度を検出する温度センサを用いてもよい。その他、処理槽には、処理槽内に収容される被加熱物の温度を検出する品温センサを設置してもよい。

前記給蒸手段は、処理槽内へ蒸気発生装置からの蒸気を供給する手段である。蒸気発生装置は、典型的にはボイラから構成される。この際、ボイラ（一次ボイラ）からの蒸気を熱源として、軟水または純水をリボイラ（二次ボイラ）にて蒸気化し、このリボイラからの清浄蒸気を処理槽内へ供給するのが好ましい。これにより、配管内の錆や、防錆剤などのボイラ水処理薬品が、処理槽内への蒸気に混入されるおそれがなく衛生的である。

給蒸手段による蒸気は、給蒸管を介して処理槽内へ供給される。この給蒸管の中途には、給蒸弁が開閉可能に設けられる。この給蒸弁を開閉することで、処理槽内への蒸気供給の有無が切り替えられる。この給蒸弁は、電磁弁のように全開または全閉のみ可能な構成でもよいし、モータバルブや比例制御弁のように開度調整可能な構成でもよい。

前記減圧手段は、処理槽内の気体（空気および／または蒸気）を外部へ吸引排出して、処理槽内を減圧する手段であり、蒸気エゼクタ（ejector）を備える。この蒸気エゼクタは、ディフューザと蒸気噴出ノズルとを備えて構成される。そして、蒸気エゼクタは、その吸入口がディフューザの基端側に配置され、吐出口がディフューザの先端側に配置される。また、ディフューザの基端部には、前記ノズルが、その噴出口をディフューザの先端側へ向けて配置されると共に、ディフューザと同一軸線上に配置される。このような構成の蒸気エゼクタは、前記吸入口が処理槽に接続される。従って、ノズルから蒸気を噴出させることで、処理槽内の気体が吸引されて吐出口へ排出される。

ところで、蒸気エゼクタのディフューザは、典型的には、先端側へ行くに従って断面積が次第に小さくなる縮径円錐台状部が形成された後、円筒状の絞り部（混合部）が形成され、最後に先端側へ行くに従って断面積が次第に大きくなる拡径円錐台状部が形成された流路である。そして、縮径円錐台状部の基端部に、前記ノズルや吸入口が設けられる一方、拡径円錐台状部の先端部に、前記吐出口が設けられる。

蒸気エゼクタのディフューザには、その絞り部に真空弁が設けられる。この真空弁は、モータバルブや比例制御弁のような開度調整可能な構成が望ましい。しかも、真空弁は、前記絞り部を構成する円筒状直管部の内径以上の口径を有するボールバルブから構成するのが好ましい。特に、その全開時にディフューザの内面に段差を生じさせないフルボア型ボールバルブとするのが好ましい。具体的には、真空弁は、弁箱内で回転可能に保持された球状ボールを備え、弁箱およびボールには、ディフューザの絞り部を構成する直管部の内径と同一直径か、またはそれより大径の貫通穴が形成され、ボールの貫通穴をディフューザの軸線に沿って配置することで全開とされる。この全開位置では、ボールの貫通穴は、ディフューザの円筒状絞り部の一部を構成する。

減圧手段として蒸気エゼクタを用いるので、蒸気エゼクタより下流側には、凝縮器としての熱交換器が通常備えられる。すなわち、蒸気エゼクタの吐出口には、熱交換器が接続される。この熱交換器は、蒸気エゼクタを介した排気管内の蒸気を、冷却し凝縮させる凝縮器である。この冷却および凝縮作用をなすために、熱交換器には冷却用水が供給され、排気管の冷却が図られる。

減圧手段は、さらに真空ポンプを備えるのが好ましい。この真空ポンプは、熱交換器よりも下流側に配置される。その結果、本実施形態では、処理槽には、減圧手段として、処理槽側から順に、蒸気エゼクタ、熱交換器、および真空ポンプが排気管を介して接続されることになる。排気管中の蒸気を予め熱交換器で凝縮させておくことで、その後の真空ポンプの負荷を軽減して、減圧能力を高めることができる。

このような構成の減圧手段を作動させることで、処理槽の気体は排気管を介して外部へ吸引排出され、処理槽内の減圧が図られる。処理槽内の減圧の有無は、減圧手段の作動の有無を切り替えることでなされる。具体的には、蒸気エゼクタは、そのノズルへの蒸気供給の有無を切り替え、熱交換器は、その冷却用水の供給の有無を切り替え、真空ポンプはその作動の有無を切り替えればよい。

処理槽内への蒸気供給時には、真空弁を全閉することで、処理槽から熱交換器への蒸気流入を防止することができる。従って、熱交換器内の冷却用水を予め排水しておかなくても、冷却用水の沸騰などの不都合を防止できる。

あるいは、処理槽内への蒸気供給時には、真空弁を開度調整することで、減圧能力を調整することができる。すなわち、熱交換器や真空ポンプは作動させつつ真空弁の開度を調整することで、処理槽内からの空気や蒸気の吸引排出量を調整することができ、処理槽内の圧力ひいては温度の微調整が容易となる。この際、蒸気エゼクタは、作動させてもさせなくてもよい。

処理槽内の圧力ひいては温度が所定値以上では、蒸気エゼクタを作動させてもさせなくてもよく（つまり蒸気エゼクタのノズルへ蒸気供給してもしなくてもよく）、その状態で真空弁の開度を調整すればよいが、処理槽内の圧力ひいては温度が所定値未満では、真空弁を全開位置に保持した状態で、蒸気エゼクタのノズルへ蒸気供給して、蒸気エゼクタを作動させるのが望ましい。そして、真空弁の開度調整を行う際には、蒸気エゼクタを作動させない状態に保持しておくことで、処理槽内の圧力ひいては温度の微調整を容易に行うことができる。また、真空弁の開度調整を行う際には、減圧手段を一定能力で作動させておけばよいが、場合により、減圧手段自体の減圧能力や作動の有無を制御してもよい。

前記復圧手段は、減圧手段により減圧された処理槽内へ外気を導入して、処理槽内を復圧する手段である。処理槽内への外気の導入は、衛生面を考慮して、フィルターを介して行うのが望ましい。フィルターを介した清浄空気は、給気管を介して、処理槽内へ供給される。給気管の中途に設けた給気弁を開閉することで、処理槽内への外気導入の有無が切り替えられる。ところで、給気弁は、前記真空弁と同様に、開度調整可能に構成するのが好ましい。

前記排出手段は、処理槽内の蒸気やその凝縮水を外部へ排出する手段である。この排出手段は、処理槽内から蒸気を排出する排蒸管と、スチームトラップを介して処理槽内の底部から凝縮水を排出する排水管とから構成される。ここで、前記排蒸管は、処理槽の底部に接続することで、蒸気に加えてその凝縮水も排出可能となる。処理槽からの排蒸管の中途には、電磁弁などから構成される排蒸弁が設けられる。また、処理槽からの排水管の中途には、電磁弁などから構成される排水弁が設けられる。この排蒸弁および／または排水弁を開閉することで、処理槽内からの蒸気および／または凝縮水の排出の有無が切り替えられる。但し、排蒸弁は開度調整可能に構成してもよく、その場合、排出手段による処理槽外への蒸気排出能力を調整できる。

上述した給蒸手段、減圧手段、復圧手段、および排出手段などは、制御手段に接続されて制御される。そして、予め設定されたプログラムに従い、所定の運転工程が順次に実行される。この際、処理槽内の圧力を検出する圧力センサからの検出圧力や、経過時間を利用して制御される。また、処理槽内の被加熱物の温度を検出する品温センサを設ける場合には、その品温センサからの検出温度も用いて制御される。

蒸気加熱装置の運転方法は、特に限定されるものではないが、典型的には空気排除工程の後、加熱工程がなされる。ここで、空気排除工程は、処理槽内に被加熱物を収容した状態で、処理槽内の空気を排出する工程である。具体的には、給蒸弁、給気弁、排蒸弁および排水弁を閉じる一方、真空弁を開けた状態で、減圧手段を作動させて処理槽内の空気を外部へ吸引排出する。

その後に実行される加熱工程では、給蒸手段により処理槽内へ蒸気を供給して、被加熱物の加熱が図られる。この加熱工程では、処理槽内へ供給する蒸気により、処理槽内の被加熱物の加熱が図られる。この際、大気圧下の処理槽内で被加熱物を加熱（無圧蒸煮）してもよいし、処理槽内を大気圧より高圧としつつ被加熱物を加熱（加圧蒸煮）してもよいし、あるいは所望時に減圧手段を作動させることで大気圧より低圧としつつ被加熱物を加熱（減圧蒸煮）してもよい。

無圧蒸煮時や加圧蒸煮時には、真空弁を全閉しておくことで、処理槽から熱交換器への蒸気流入を防止することができる。従って、熱交換器内の冷却用水を予め排水しておかなくても、冷却用水の沸騰などの不都合を防止できる。一方、減圧蒸煮時には、熱交換器や真空ポンプは作動させつつ真空弁の開度を調整することで、処理槽内からの空気や蒸気の吸引排出の有無やその量を調整することができ、処理槽内の圧力ひいては温度の微調整が容易となる。この際、蒸気エゼクタを作動させない状態で行うことで、前記微調整を容易に行うことができる。

そして、加熱工程後には、所望により、真空冷却工程を行ってもよい。この真空冷却工程は、給蒸弁、給気弁、排蒸弁および排水弁を閉じる一方、真空弁を開けた状態で、減圧手段を作動させて、処理槽内を目標圧力まで減圧して、被加熱物の真空冷却を図る工程である。この際、真空弁を全開位置に保持した状態で、蒸気エゼクタ、熱交換器、および真空ポンプを作動させることで、迅速に真空冷却を行うことができる。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の蒸気加熱装置の一実施例を示す概略構成図であり、蒸煮冷却機に適用した例を示している。この図に示すように、本実施例の蒸煮冷却機は、被加熱物としての被調理物（食材または食品）１が収容される中空構造の処理槽２と、この処理槽２内へ蒸気を供給する給蒸手段３と、処理槽２内の気体（空気および／または蒸気）を外部へ吸引排出して処理槽２内を減圧する減圧手段４と、減圧された処理槽２内へ外気を導入して復圧する復圧手段５と、処理槽２内の蒸気やその凝縮水を外部へ排出する排出手段６と、処理槽２内の圧力を計測する圧力センサ７と、この圧力センサ７の出力などに基づき前記各手段３，４，５，６を制御する制御手段８とを備える。

本実施例の処理槽２は、一側面へ開口して中空部を有する処理槽本体９と、この処理槽本体９の開口部を開閉する扉１０とを備えた金属製の缶体である。このような構成であるから、扉１０を閉じることで、処理槽本体９の中空部は密閉される。処理槽２内への被調理物１の収容は、処理槽２に出し入れされるワゴン（不図示）を介して行ってもよいし、図示例のように処理槽２内に棚板１１を設けることで対応してもよい。また、被調理物１は、適宜の容器１２に入れて、処理槽２内へ収容してもよい。

処理槽２内の圧力を検出するために、処理槽２には圧力センサ７が設けられる。但し、圧力センサ７に代えて、温度センサ（不図示）を用いてもよい。圧力と温度とを換算することで、いずれのセンサでも利用可能である。また、処理槽２内に収容される被調理物１の温度を検出するために、品温センサ（不図示）をさらに設けてもよい。

処理槽２内へ蒸気を供給するために、処理槽２には給蒸手段３が接続される。本実施例の給蒸手段３は、一般的なボイラ（不図示）と、ステンレス製熱交換器からなるリボイラ（不図示）とを備える。そして、ボイラからの蒸気を熱源として、リボイラにて軟水を蒸気化し、そのようにして生成された清浄蒸気を処理槽２内へ供給する。通常、ボイラによる蒸気には、配管内の錆や、防錆剤などのボイラ水処理薬品が混入するおそれが残るが、リボイラにて軟水を蒸気化し、その清浄蒸気を処理槽２内へ供給することで、そのような不都合を防止できる。従って、被調理物１に直接に蒸気が接触しても、衛生的で安全である。

リボイラからの清浄蒸気は、給蒸管１３を介して処理槽２内へ供給される。給蒸管１３の中途には、給蒸弁１４が開閉可能に設けられる。この給蒸弁１４は、モータバルブや比例制御弁のように、開度調整可能な構成が好ましい。但し、給蒸弁１４は、処理槽２内への蒸気供給の有無を切り替え可能な構成であれば足り、開度調整が不能で開放または閉鎖のいずれかの状態を採る電磁弁により構成してもよい。いずれにしても、この給蒸弁１４を開閉操作することで、処理槽２内の圧力ひいては温度を調整することができる。但し、処理槽２内の圧力調整は、給蒸弁１４だけでなく減圧手段４などを制御することによっても行うことができる。

処理槽２には、処理槽２内の空気や蒸気を外部へ吸引排出して、処理槽２内を減圧する減圧手段４が接続される。本実施例では、処理槽２からの排気管１５には、処理槽２の側から順に、蒸気エゼクタ１６、熱交換器１７、逆止弁１８、および水封式真空ポンプ１９が接続される。本実施例の蒸気エゼクタ１６には、真空弁２０が設けられる。この真空弁２０は、電磁弁でもよいが、比例制御弁やモータバルブのように開度調整可能な構成が好ましい。

真空ポンプ１９には、封水給水弁２１を介して水が供給され、真空ポンプ１９からの排水は、排水口（不図示）へ排出される。この封水給水弁２１は、真空ポンプ１９に連動して開かれる。また、熱交換器１７にも、熱交給水弁２２を介して水が供給され、排水口へ排水される。熱交換器１７に冷却用水が供給されることで、排気管１５内の蒸気を冷却し凝縮させることができる。

図２は、本実施例の蒸気エゼクタ１６を拡大して示す概略図であり、一部を断面にして示している。この図に示すように、本実施例の蒸気エゼクタ１６は、吸入室２３、蒸気噴出ノズル２４、ディフューザ２５および真空弁２０とを備えて構成される。

本実施例の吸入室２３は、Ｔ字管から構成される。すなわち、吸入室２３は、水平管部２６とこの中央から下方へ延出する垂直管部２７とから構成される。そして、垂直管部２７の下端部は、処理槽２に接続され、処理槽２内からの気体の吸入口２８とされる。一方、水平管部２６の左側開口は、板材から構成されるノズルサポート２９にて閉塞され、このノズルサポート２９の中央部に、ノズル２４の基端部が保持される。このノズル２４は、水平管部２６の軸線に沿って配置され、吸入室２３の右側開口まで延出して設けられる。

ノズル２４には、ノズルサポート２９を介して、基端部（図２において左側）から蒸気が供給される。そして、その蒸気は、ノズル２４の先端部から、先端側へ向けて噴出される。ノズル２４へのエゼクタ蒸気管３０には、図１に示すように、エゼクタ蒸気弁３１が設けられ、このエゼクタ蒸気弁３１を開閉することで、ノズル２４への蒸気供給が操作される。エゼクタ蒸気弁３１は、本実施例では電磁弁から構成されるが、開度調整可能なモータバルブや比例制御弁を用いてもよい。

本実施例のディフューザ２５は、基端側に配置される第一部材３２と、先端側に配置される第二部材３３とを備えて構成される。第一部材３２は、先端側へ行くに従って断面積が次第に小さくなる縮径円錐台状部３４が形成された後、円筒状の直管部３５が形成された筒状である。このような第一部材３２は、縮径円錐台状部３４の基端部が、吸入室２３の水平管部２６の右側開口に接続される。これにより、吸入室２３と第一部材３２とが連通される。その際、ノズル２４と第一部材３２とは、同一軸線上に配置される。また、縮径円錐台状部３４の基端部に、ノズル２４の先端部（蒸気噴出口）が配置される。

一方、第二部材３３は、先端側へ行くに従って断面積が次第に大きくなる拡径円錐台状部３６が形成された後、その先端部に上下方向へ延出して縦管部３７が設けられている。この縦管部３７は、上端部が閉止フランジ３８にて閉塞される一方、下端部は熱交換器１７への排気管１５に接続される。

第一部材３２と第二部材３３との間には、真空弁２０が設けられる。本実施例の真空弁２０は、モータバルブの一種としてのフルボア型ボールバルブから構成される。具体的には、真空弁２０は、中空ボックス状の弁箱３９と、この弁箱３９内で回転可能に保持されるボール４０と、このボール４０を回転させる駆動部４１とを備えて構成される。そして、弁箱３９には、第一部材３２の直管部３５の内径と同一直径の貫通穴４２が、左右方向へ沿って形成されている。また、ボール４０にも、第一部材３２の直管部３５の内径と同一直径の貫通穴４３が形成される。このような構成であるから、駆動部４１の作動により、弁箱３９とボール４０の各貫通穴４２，４３を同一軸線上に配置した全開位置（図２の状態）では、真空弁２０内に段差のない貫通穴４２，４３が形成される。

このような真空弁２０は、弁箱３９の左側壁のフランジ４４に、第一部材３２の先端側フランジ４５が接続され、弁箱３９の右側壁のフランジ４６に、第二部材３３の基端側フランジ４７が接続される。このようにして、直管部３５および真空弁２０とで、ディフューザ２５の絞り部（混合部）４８が構成される。つまり、真空弁２０を全開位置に保持した状態では、直管部３５と真空弁２０とで、段差のない円筒状の絞り部４８が形成される。

図１に示すように、処理槽２には、減圧手段４にて減圧された後、復圧するための復圧手段５が接続される。本実施例の復圧手段５は、処理槽２に接続された給気管４９が、逆止弁５０および除菌フィルター５１を介して外気と連通可能に設けられている。この給気管４９の中途には、給気弁５２が開閉可能に設けられており、この給気弁５２の開放により、処理槽２内は大気圧に開放可能とされる。

処理槽２には、処理槽２内の蒸気やその凝縮水を外部へ排出するための排出手段６が接続される。この排出手段６は、処理槽２内の蒸気や空気を外部へ排出するための排蒸手段５３と、処理槽２内に生じた凝縮水を外部へ排出するための排水手段５４とに分けられる。

排蒸手段５３は、排蒸管５５を介して処理槽２内の空気や蒸気を処理槽２外へ導出する手段である。排蒸管５５の中途には排蒸弁５６が設けられ、この排蒸弁５６も開度調整可能な構成が好ましい。図示例では、処理槽２の下部に排蒸管５５を接続しているが、これに代えてまたはこれに加えて、処理槽２の上部にも同様の排蒸管（不図示）を設けることができる。処理槽２の下部からの排蒸管５５は、処理槽２内の下部に溜まる凝縮水を外部へ排出するためにも利用できる。

一方、排水手段５４は、スチームトラップ５７を有する排水管５８からなり、この排水管５８を介して処理槽２内の底部に溜まる凝縮水は、処理槽２外へ排水可能とされる。そして、この排水管５８の中途には、電磁弁から構成される排水弁５９が設けられる。

前記給蒸手段３、前記減圧手段４、前記復圧手段５、前記排出手段６などは、制御手段８により制御される。この制御手段８は、それが把握する経過時間や前記圧力センサ７からの検出信号などに基づいて、前記各手段３，４，５，６を制御する制御器６０である。具体的には、給蒸弁１４、エゼクタ蒸気弁３１、真空弁２０、真空ポンプ１９、封水給水弁２１、熱交給水弁２２、給気弁５２、排蒸弁５６、排水弁５９、圧力センサ７などは、制御器６０に接続される。

そして、制御器６０は、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽２内の被調理物１の加熱調理を図った後、真空冷却を図る。加熱調理しようとする場合、まず被調理物１を処理槽２内に収容し、処理槽２の扉１０を閉じる。この初期状態では、給蒸弁１４、エゼクタ蒸気弁３１、真空弁２０、封水給水弁２１、熱交給水弁２２は閉じられ、蒸気エゼクタ１６および真空ポンプ１９は作動を停止しており、給気弁５２、排蒸弁５６および排水弁５９は開かれている。そして、この状態から、典型的には、処理槽２内の空気を排除する空気排除工程、処理槽２内へ蒸気を供給して被調理物１の加熱調理を図る加熱工程、および加熱調理後の被調理物１の冷却を図る真空冷却工程、が順次に実行される。

空気排除工程では、制御器６０は、給蒸弁１４、給気弁５２、排蒸弁５６および排水弁５９を閉じた状態で、減圧手段４を作動させる。すなわち、封水給水弁２１を開いて真空ポンプ１９を作動させると共に、真空弁２０を開いて処理槽２内の空気を外部へ吸引排出する。ここで、処理槽２内を所定圧力まで減圧した後、エゼクタ蒸気弁３１を開いて蒸気エゼクタ１６を作動させてもよい。また、熱交給水弁２２を開くことで、熱交換器１７にて蒸気を凝縮させて、減圧能力を高めることができる。

このような処理槽２内からの空気排除は、圧力センサ７を利用することで、設定圧力まで行ってもよいし、あるいは設定時間だけ行うようにしてもよい。そして、制御器６０は、エゼクタ蒸気弁３１、封水給水弁２１、熱交給水弁２２、および真空弁２０を閉じて、蒸気エゼクタ１６および真空ポンプ１９の作動を停止させ、空気排除工程を終了する。

次工程の加熱工程では、制御器６０は、給蒸弁１４を開いて処理槽２内へ蒸気を供給する。加熱工程では、圧力センサ７により処理槽２内の圧力を監視しながら、処理槽２内が所望の設定圧力になるように、給蒸手段３により処理槽２内へ蒸気供給する。この加熱工程中、所望により設定圧力を段階的に上下に変化させてもよい。

ここで、処理槽２内へ蒸気供給して行う被調理物１の加熱調理は、大気圧下で行う無圧蒸煮と、大気圧を超える圧力で行う加圧蒸煮と、所望時に減圧手段４を作動させて大気圧未満の圧力で行う減圧蒸煮とがある。

無圧蒸煮の場合、エゼクタ蒸気弁３１、真空弁２０、封水給水弁２１、熱交給水弁２２、給気弁５２を閉じて、蒸気エゼクタ１６および真空ポンプ１９の作動を停止した状態で、給蒸弁１４、排蒸弁５６、排水弁５９を開いて、処理槽２内へ蒸気を供給し排出する。

加圧蒸煮の場合、エゼクタ蒸気弁３１、真空弁２０、封水給水弁２１、熱交給水弁２２、給気弁５２、排蒸弁５６を閉じると共に、蒸気エゼクタ１６および真空ポンプ１９の作動を停止した状態で、給蒸弁１４、排水弁５９を開いて、処理槽２内へ蒸気を供給する。従って、加圧蒸煮の場合には、排水管５８から自動的に凝縮水が外部へ排出される。

減圧蒸煮の場合は、給気弁５２、排蒸弁５６、排水弁５９を閉じた状態で、給蒸弁１４を開いて、処理槽２内へ蒸気を供給する。この際、処理槽２内が設定上限圧力を超えると、減圧手段４を作動させて、設定下限圧力まで処理槽２内を減圧する。すなわち、真空弁２０、封水給水弁２１、熱交給水弁２２を開いた状態で、真空ポンプ１９を作動させて、設定下限圧力まで処理槽２内を減圧し、設定下限圧力になると、これら各弁２０，２１，２２を閉じると共に真空ポンプ１９などの作動を停止する。この減圧時には、エゼクタ蒸気弁３１を開いて蒸気エゼクタ１６を作動させてもよいし、エゼクタ蒸気弁３１を閉じて蒸気エゼクタ１６を停止しておいてもよい。但し、減圧蒸煮中、処理槽２内の圧力を変動させる際には、蒸気エゼクタ１６を作動させない状態に保持しておくことで、処理槽２内の圧力ひいては温度の微調整を容易に行うことができる。

いずれの蒸煮方式の場合も、基本的には、蒸気供給による処理槽２内の加圧要因と、供給された蒸気の凝縮による処理槽２内の減圧要因とがバランスを保つように、給蒸弁１４の開閉を制御して、処理槽２内の圧力を目標値に維持して加熱調理がなされる。但し、減圧蒸煮の場合には、設定上限圧力を超えると、上述のとおり減圧手段４を作動させる場合がある。

このようにして、加熱工程では、処理槽２内へ蒸気が供給されることで、処理槽２内に収容された被調理物１を加熱調理することができる。この際、上述したように、処理槽２内へ供給される蒸気は、リボイラにて軟水から生成された清浄蒸気である。従って、安全で安心の加熱調理を実現することができる。また、被調理物１の全周囲に清浄蒸気を行き渡らせることで、短時間で均一の加熱料理がなされる。

加熱工程では、処理槽２内への蒸気供給により処理槽２内の圧力を調整することで、処理槽２内の温度を調整することができる。本実施例では、たとえば６０℃から１３０℃の範囲にて、自由な温度に設定して加熱調理を可能としている。このようにして処理槽２の圧力を調整することで、飽和蒸気温度が調整される。

加熱工程の終了時には、給蒸弁１４が閉じられる。そして、処理槽２内が大気圧を超える圧力であれば、排蒸弁５６を開いて、処理槽２内が大気圧になるまで、排水および排蒸がなされる。一方、処理槽２内が大気圧未満であれば、減圧手段４および排出手段６を作動させず、かつ、給蒸弁１４を閉じると共に給気弁５２を開いて、処理槽２内を大気圧まで復圧する。

その後の真空冷却工程では、処理槽２内を減圧手段４により減圧して、被調理物１の真空冷却が図られる。具体的には、制御器６０は、給蒸弁１４、給気弁５２、排蒸弁５６および排水弁５９を閉じた状態で、減圧手段４を作動させる。すなわち、封水給水弁２１および熱交給水弁２２を開いて、真空ポンプ１９と熱交換器１７とを作動させると共に、真空弁２０を開いて処理槽２内の空気を外部へ吸引排出する。この場合も、処理槽２内を所定圧力まで減圧した後、エゼクタ蒸気弁３１を開いて蒸気エゼクタ１６を作動させてもよい。処理槽２内を所望温度に保持した状態で設定時間だけ保持するか、品温センサ（不図示）による被調理物１の温度が目標温度に達すると、減圧手段４の作動を停止して、復圧手段５により処理槽２内を大気圧まで復圧する。そして、処理槽２の扉１０を開いて、処理槽２内から被調理物１を取り出して、一連の処理を完了する。

本発明の蒸気加熱装置は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では蒸煮冷却機に適用した例について説明したが、真空冷却工程を省略した蒸煮機、蒸し庫、または飽和蒸気加熱装置とすることもできる。

また、前記実施例では、ディフューザ２５の絞り部４８は、第一部材３２の直管部３５と真空弁２０とにより構成したが、直管部３５は第二部材３３の基端部に設けてもよい。あるいは、第一部材３２と第二部材３３の双方に直管部３５を設け、その中央部に真空弁２０を設けてもよい。また、絞り部４８の長さによっては、第一部材３２および第二部材３３の双方に直管部３５を設けず、真空弁２０だけで対応してもよいし、あるいは、真空弁２０の弁箱３９に直管部３５を設けてもよい。

ところで、図３は、前記実施例の変形例を示す概略図であり、ディフューザ２５の絞り部４８の箇所のみを示すと共に、一部を断面にして示している。前記実施例では、真空弁２０の貫通穴４２，４３は、絞り部４８を構成する円筒状直管部３５の内径と同一直径としたが、本変形例では、円筒状直管部３５の内径よりも大径としている。このように、真空弁２０は、ディフューザ２５の絞り部４８の設計寸法（直管部３５の内径）より絞らなければ、必ずしも同一直径にする必要はない。また、本変形例では、直管部３５は、第一部材３２自体ではなく、その先端部に直管部材６１として別体で接続している。つまり、直管部材６１は、第一部材３２と真空弁２０との間に設けられる。その他の構成は、前記実施例と同一であるため、説明は省略する。

さらに、前記実施例では、真空弁２０をモータバルブや比例制御弁のように、開度調整可能な弁から構成したが、場合により、電磁弁のような開度調整不能な開閉弁から構成してもよい。この場合でも、加圧蒸煮中に真空弁２０を全閉することで、熱交換器１７内の冷却用水の沸騰を防止することができる。

本発明の蒸気加熱装置の一実施例を示す概略構成図である。 図１の蒸気加熱装置における蒸気エゼクタを拡大して示す図であり、一部を断面にして示している。 図１の蒸気加熱装置の変形例を示す概略図であり、ディフューザの絞り部の箇所のみを示すと共に、一部を断面にして示している。

符号の説明

１ 被調理物（被加熱物）
２ 処理槽
３ 給蒸手段（蒸気供給手段）
４ 減圧手段
７ 圧力センサ
８ 制御手段
１６ 蒸気エゼクタ
１７ 熱交換器
１９ 真空ポンプ
２０ 真空弁
２５ ディフューザ
２８ 吸入口
３５ 直管部
４８ 絞り部

Claims (5)

1. ディフューザの絞り部に開度調整可能な弁が設けられた蒸気エゼクタを備える
   ことを特徴とする蒸気加熱装置。
2. 被加熱物が収容される処理槽と、
   この処理槽内への蒸気供給手段と、
   ディフューザの絞り部に開度調整可能な弁が設けられ、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する蒸気エゼクタと
   を備えることを特徴とする蒸気加熱装置。
3. 前記処理槽に吸入口が接続される前記蒸気エゼクタと、この蒸気エゼクタの吐出口に接続される凝縮器としての熱交換器と、この熱交換器の出口に接続される真空ポンプとを有し、前記処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段と、
   前記処理槽内の圧力または温度を検出するセンサと、
   このセンサの検出信号に基づき前記弁の開度を調整する制御手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気加熱装置。
4. 前記制御手段は、前記蒸気供給手段による前記処理槽内への蒸気供給を伴う工程において、
   前記処理槽内の圧力または温度が所定値以上では、前記弁の開度を調整し、
   前記処理槽内の圧力または温度が所定値未満では、前記弁を全開位置に保持する
   ことを特徴とする請求項３に記載の蒸気加熱装置。
5. 前記絞り部を構成する円筒状の直管部に設けられる前記弁は、前記直管部の内径以上の口径を有するボールバルブから構成される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気加熱装置。

Images