JP2665838B2 - 加熱冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱と冷却を行う加熱冷
却装置に関する。上記の加熱冷却装置としては、各種反
応釜や食品の蒸溜装置、濃縮装置、及び、殺菌装置等が
あり、加熱温度として１００℃以上の比較的高温の場合
から１００℃以下の比較的低温で加熱される場合があ
る。また、各種反応釜においては、加熱と冷却を頻繁に
繰返す場合が多々ある。

【０００２】

【従来技術】従来の加熱冷却装置として、例えば図２に
示す反応釜の加熱冷却装置がある。図において、１は反
応釜であり、原料入口２、製品出口３、撹拌機４、ジャ
ケット部５を有している。ジャケット部５には加熱及び
冷却のための流体給排口６，７を設けてあり、その一方
には冷却水供給管８及び温水排出管９を接続し、他方に
は温水供給管１０及び冷却水排出管１１を接続し、各管
の途中に弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を設けてある。この
反応釜１内の原料を加熱する場合は、弁Ｖ２、Ｖ４を閉
じ、弁Ｖ１、Ｖ３を開く。これによって温水が管１０、
流体給排口７からジャケット部５内に供給されて加熱が
行なわれ、温水排出管９を通って排出される。

【０００３】また冷却する場合は、弁Ｖ１、Ｖ３を閉
じ、弁Ｖ２、Ｖ４を開く。これによって冷却水が管８、
流体給排口６を通ってジャケット部５内に供給されて冷
却が行なわれる。供給された冷却水は流体給排口７、管
１１を通って排出される。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】上記従来の加熱冷却
装置は、加熱及び冷却時において、被加熱及び被冷却物
である反応釜を均一に加熱冷却できず、部分的な異常低
温あるいは異常昇温が発生しやすく、この温度ムラによ
って製品の品質を一定に維持し難い問題がある。この原
因は、温水による加熱でありまた冷却水による冷却であ
るため、水の顕熱のみによる加熱または冷却となり熱容
量が小さいためである。

【０００５】温水加熱に換えて蒸気を供給して蒸気加熱
とすることもできるが、蒸気は大気圧下においてほぼ１
００℃であり、従って１００℃以下で加熱する場合は別
途温水供給設備が必要となり、大がかりで複雑な設備と
成ってしまう問題がある。

【０００６】また、温水加熱あるいは蒸気加熱のいずれ
においても、加熱と冷却を繰返す場合、装置の立ち上が
りに時間を要する問題がある。これは、ジャケット部に
温水あるいは冷却水がほぼ満水になって初めて一定の熱
交換作用を発揮するため、満水になるまでに時間を要す
るためである。このことはジャケット部の容積が小さい
場合はさほど問題になることはないが、大容積のジャケ
ット部を有する場合は生産効率上大きな問題となる。

【０００７】従って本発明の技術的課題は、１００℃以
上でも以下でも簡単な設備で加熱することができ、立ち
上がりに時間を要しない、また、温度ムラの少ない加熱
冷却装置を得ることである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明の加熱冷却装置の構
成は次の通りである。加熱冷却室を有する熱交換器と、
加熱冷却室へ加熱用流体を供給する流体管路と、加熱冷
却室へ冷却用流体を供給する流体管路と、該流体管路内
に設けた流体を制御するための弁手段と、上記加熱冷却
室の流体を吸引するための吸引手段とからなり、上記加
熱冷却室と吸引手段とを連通する連通路を設けて、該連
通路にスチ―ムトラップと弁手段を並列に取り付けたも
のである。

【０００９】

【作用】１００℃以上で熱交換器の被加熱物を加熱する
場合は、連通路に取り付けた弁手段を閉弁状態にすると
共に、加熱用流体として例えば大気圧以上の蒸気を流体
管路に設けた弁手段を介して加熱冷却室に供給すること
により加熱することができる。加熱により復水化したド
レンは連通路に取り付けたスチ―ムトラップを介して吸
引手段に吸引される。

【００１０】１００℃以下で加熱する場合は、吸引手段
の能力を高めることにより、ドレンに続いて気化蒸気あ
るいは残留空気も吸引されて加熱冷却室は大気圧以下の
減圧状態となる。この状態で蒸気管路に取り付けた弁手
段を微開することにより、加熱冷却室へ蒸気が供給され
ると共に、減圧状態故に１００℃以下の蒸気となり低温
蒸気で被加熱物を加熱することができる。加熱により発
生したドレンは上記と同様にスチ―ムトラップを介して
吸引手段に吸引される。

【００１１】加熱から冷却に切換える場合は、蒸気供給
用の弁手段を閉弁し、連通路に取り付けた弁手段を開弁
状態にすると共に、冷却用流体として例えば冷却水を流
体管路に設けた弁手段を介して加熱冷却室に供給する。
加熱冷却室は吸引手段により減圧状態に維持されてお
り、供給された冷却水は被冷却物の熱と減圧状態故に直
ちに気化することによって、被冷却物を気化冷却する。
気化冷却により発生した蒸気は、連通路に取り付けた弁
手段を介して吸引手段に吸引される。

【００１２】

【実施例】図１にて第１実施例を説明する。本実施例に
おいては、熱交換器として反応釜を用いた例を示す。図
１において、２１は反応釜、２２は吸引手段、２３は蒸
気流体管路２７に取り付けた弁手段、２４は水温制御
部、２５は余剰水排出手段、２６は冷却水流体管路２８
に取り付けた弁手段である。熱交換器としての反応釜２
１は、従来のものと同様に、原料入口２、製品出口３、
撹拌機４、加熱冷却流体室としてのジャケット部５を有
しており、ジャケット部５には流体供給口６ａ，６ｂ、
流体排出口７を設けてある。

【００１３】吸引手段２２はエゼクタ３２とポンプ３０
を組合せた組合せポンプから成り、ポンプ３０がタンク
３１に吸込側を接続され吐出側をエゼクタ３２のノズル
３３に接続し、エゼクタ３２のディフュ―ザ３４がタン
ク３１の上部空間に接続された構成のものであり、エゼ
クタ３２とジャケット部５下端の流体排出口７とが連通
路５０で接続され、この連通路５０にスチ―ムトラップ
５１と弁手段５２を並列に取り付ける。弁手段５２とし
ては、全開全閉を行う開閉弁であっても、全閉から全開
まで通過流量を調整できるものでもあっても良く、ま
た、手動式のものであっても、自動式のものであっても
良い。この吸引手段２２は、ポンプ３０の作動によりタ
ンク３１内の水をエゼクタ３２に供給して吸引作用さ
せ、タンク３１に戻すようになっている。

【００１４】蒸気流体管路２７は弁手段２３を介してジ
ャケット部５の流体供給口６ａと接続する。弁手段２３
としては、自動調節弁や自動減圧弁等の自動弁を用いる
ことができる。あるいは簡単な装置であればプラグ弁や
ニ―ドル弁あるいはダイヤフラム弁やボ―ル弁等の一般
弁を用いることもできる。弁手段２３はコントロ―ル部
２９と信号線２３ａで接続し、コントロ―ル部２９から
の信号により開閉動作する。

【００１５】冷却水流体管路２８は弁手段２６を介して
同じくジャケット部５の流体供給口６ｂと接続する。冷
却水の流体供給口６ｂは、より冷却ムラを防止するため
に反応釜２１の全周にわたって設けることが望ましい。
また、流体供給口６ｂ部には図示していないが冷却水を
噴霧するためのノズルを配置することが望ましい。冷却
水流体管路２８の一部は水温制御部２４と接続する。水
温制御部２４は、タンク３１内の水温を制御するように
設けたものであり、タンク３１内に冷却水を供給するこ
とによって制御するようになっている。自動弁７０を設
け、タンク内の水温を検出する温度センサ―４１からの
信号により開閉する。

【００１６】余剰水排出手段２５は、吸引手段２２の一
部に自動弁７１を取付け、タンク３１内の水位センサ―
４２ａ，４２ｂからの信号により、タンク３１内の水位
を所定範囲に保つものである。自動弁７５は、吸引手段
２２の組合せポンプ内を循環する循環水の一部を反応釜
２１の冷却水として用いる場合に使用するためのもの
で、吸引手段２２とジャケット部５の流体供給口６ａあ
るいは６ｂとを接続する管路に介在させる。弁手段２３
以外の弁２６，５２，７０，７１，７５及び反応釜２１
内の被加熱物あるいは被冷却物の温度を検出する温度セ
ンサ―５６もコントロ―ル部２９と接続して集中制御で
きるようにする。

【００１７】反応釜２１を加熱する場合は、コントロ―
ル部２９からの信号により、弁手段２３が開き、連通路
５０に取り付けた弁手段５２が閉じあるいは開度調節を
行い、加熱用流体としての蒸気がジャケット部５に供給
され、反応釜２１を蒸気加熱する。加熱により生じたド
レンは、連通路５０のスチ―ムトラップ５１を経てエゼ
クタ３２に吸引されタンク３１に至る。ドレンによって
タンク３１内の水位が上限水位に達すると、水位センサ
―４２ａが検知し、自動弁７１が開き、余剰水を系外に
排出する。

【００１８】１００℃以上で加熱するか以下で行うか
は、弁手段２３の開度と、吸引手段２２の吸引力の調節
により実施することができる。すなわち、吸引手段２２
の吸引力は、ノズル３３を通過する流体の温度における
飽和圧力と等しくなり、組合せポンプ内を循環する循環
水の温度を水温制御部２４により調節することにより、
ほぼ任意にコントロ―ルできる。従って、１００℃以下
で加熱する場合は、循環水の温度を下げて吸引手段２２
の吸引力を高めることにより、ジャケット部５内を大気
圧以下の減圧状態とすることができ、１００℃以下の蒸
気で加熱することがでる。

【００１９】加熱から冷却に切換える場合は、弁手段２
３を閉じて蒸気の供給を停止し、冷却水流体管路２８と
接続する弁手段２６を開弁すると共に連通路５０に取り
付けた弁手段５２を開弁して、冷却水をジャケット部５
に供給する。タンク３１内に冷却水を供給することによ
り、タンク３１内の水温は徐々に低下する。水温の低下
に伴いエゼクタ３２に生じる吸引作用すなわち減圧度が
高くなり、ジャケット部５内も減圧される。ジャケット
部５内が減圧されると、供給される冷却水は反応釜２１
の熱により直ちに気化して反応釜２１を冷却する。

【００２０】また、被加熱物あるいは被冷却物の温度を
温度センサ―５６で検出し、コントロ―ル部２９に記憶
や設定や演算あるいは判定機能を付加することにより、
反応釜２１を任意に加熱冷却あるいはそれらのサイクル
を設定することのできる加熱冷却装置とすることもでき
る。

【００２１】図３にて第２実施例を説明する。本実施例
は第１実施例の連通路５０の他の実施例を示すもので、
第１実施例と同一部材には同一符号を付し、詳細な説明
は省略する。連通路５０に弁手段としての三方切換弁６
０を取り付け、一方の出口をスチ―ムトラップ５１と接
続し、他方の出口をエゼクタ３２と接続する。加熱と冷
却に応じて三方切換弁６０を切換操作して、スチ―ムト
ラップ５１及びエゼクタ３２との接続を切換えたり調整
することができる。

【００２２】図４に連通路５０の他の実施例を示す。連
通路５０に切換調節弁６１を取り付けると共に、この切
換調節弁６１の上流に弁６２を介してスチ―ムトラップ
５１を取り付ける。弁６１と６２で弁手段とする。スチ
―ムトラップ５１の下流側に弁６３，６４を取り付け、
一方の弁６３の出口をエゼクタ３２と接続し、他方の弁
６４の出口は大気へ開放する。上記第１実施例と同様に
加熱冷却時に切換調節弁６１及び弁６２，６３を操作す
ることにより、スチ―ムトラップ５１及びエゼクタ３２
との接続を切換えたり調整することができると共に、１
００℃以上の蒸気で加熱する場合、即ち、大気圧以上の
圧力の蒸気で加熱する場合には、弁６４を開弁すること
により高温のドレンを系外の大気に排出することができ
る。

【００２３】本実施例においては、加熱冷却装置として
反応釜のものを示したが、その他の蒸溜装置や濃縮装置
や殺菌装置等であっても同様に実施することができる。
また本実施例においては、吸引手段としてエゼクタ３２
とポンプ３０を組合せたものを示したが、その他の水封
式ポンプ等既存の真空ポンプを用いることもできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、加熱温度が１００℃以
上であっても以下であっても蒸気のみで加熱することが
できるので簡単な設備とすることができ、加熱冷却を繰
返す場合であっても、温水あるいは冷却水が満水になる
まで待つ必要がなく、冷却水を供給すれば直ちに冷却す
ることができるので立ち上がりに時間を要することがな
く、また、加熱は蒸気で、冷却は冷却水の気化冷却によ
り行うことにより、大きな熱容量を確保できるので加熱
冷却ムラを防止して、製品の品質を一定に維持すること
のできる加熱冷却装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱冷却装置の実施例の構成図であ
る。

【図２】従来の加熱冷却装置の構成図である。

【図３】本発明の加熱冷却装置の他の実施例の要部構成
図である。

【図４】本発明の加熱冷却装置の他の実施例の要部構成
図である。

【符号の説明】

５ ジャケット部 ６ａ，６ｂ 流体供給口 ２１ 反応釜 ２２ 吸引手段 ２３ 弁手段 ２６ 弁手段 ２７ 蒸気流体管路 ２８ 冷却水流体管路 ３０ ポンプ ３１ タンク ３２ エゼクタ ５０ 連通路 ５１ スチ―ムトラップ ５２ 弁手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱冷却室を有する熱交換器と、加熱冷
   却室へ加熱用流体を供給する流体管路と、加熱冷却室へ
   冷却用流体を供給する流体管路と、該流体管路内に設け
   た流体を制御するための弁手段と、上記加熱冷却室の流
   体を吸引する吸引手段とから成り、上記加熱冷却室と吸
   引手段とを連通する連通路を設けて、該連通路にスチ―
   ムトラップと弁手段を並列に取り付けた加熱冷却装置。