JP3725920B2 - クリーンスチーム発生器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクリーンスチーム発生器に関し、詳しくは、食品業界、医薬品業界、空調業界などにおいて使用され、純度の高い清浄な蒸気を供給するクリーンスチーム発生器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、食品業界の中で豆腐業界、煮豆業界、豆乳飲料業界などでは、ボイラー蒸気を食品に直接吹き込む製造法が用いられている。ところが、ボイラーの生蒸気には鉄分、塩化物イオン、シリカ、ボイラー添加物に起因する異物などが多量に含まれており、この生蒸気を食品原料に直接吹き込むと豆などの表面がタンニン鉄の生成で黒変化し、商品価値を消失させる等の弊害がある。また、多量の異物混入は食品衛生上も好ましくない。
【0003】
そこで、前述したボイラーの生蒸気中に含まれる異物を効果的に除去する手段として、クリーンスチーム発生器が使用されている。このクリーンスチーム発生器は、ボイラーからの生蒸気を一旦凝縮させた後に再蒸発させ、この再蒸発させた蒸気中に含まれる異物(飛沫同伴)を効果的に分離除去し、純度の高い清浄な蒸気を得ようとするものである。
【0004】
従来のクリーンスチーム発生器は、図9に示すようにボイラー(図示せず)からの生蒸気V1 を底部に貯溜されたボイラー水等の液1中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部2、及びその凝縮させた蒸気を気液界面3で再蒸発させ、その再蒸発した蒸気V2 が上昇する気液分離部4とを有する筒状の直胴本体5と、その直胴本体5の気液分離部4の上方に配置され、再蒸発させた蒸気V2 を外部に取り出し、その蒸気V2 中に含まれる異物を分離除去する、例えばサイクロン等の気水分離器6とでその主要部を構成する。
【0005】
具体的に、直胴本体5の凝縮部2には、ボイラーからの生蒸気V1 を液1に導入する導入管7が設けられ、その導入管7の先端に生蒸気V1 を液1中に吹き込む吹込部8が取り付けられている。尚、ボイラーからの生蒸気V1 は、その導入管7の前段に設けられた圧力制御弁9を圧力コントローラ10で最適制御しながら導入管7に供給される。また、凝縮部2の底部に貯溜した鉄さび等の沈降物を排出するドレン排出管11が設けられている。更に、凝縮部2の気液界面位置と対応する部位には、凝縮部2の液増加を抑制して気液界面位置を一定に保持すると共に液1に発生する余剰の汚染物をオーバーフローにより排出するドレン排出管12が設けられている。
【0006】
直胴本体5の気液分離部4の上部には、再蒸発させた蒸気V2 を直胴本体5の外部に取り出す導出口13が設けられ、その導出口13を外部配管14を介して気水分離器6の導入口15と連通させている。気水分離器6は、直胴本体5の気液分離部4の上方に配置され、その直胴本体5の軸方向に沿って下方へ延びる排出管16を有し、その下端開口部が凝縮部2の液1中に配置される。また、この気水分離器6の上部には、再蒸発させた蒸気V2 中に含まれる異物が分離除去されたクリーンスチームV3 を排出する導出管17が設けられている。
【0007】
尚、直胴本体5の上部から下部に亘る外周には、凝縮部2の気液界面3で再蒸発して気液分離部4を上昇する蒸気V2 が、放熱により温度低下することを抑制する目的から、保温材18が直胴本体5のほぼ全外周を被覆する状態で装着されている。
【0008】
以下、このクリーンスチーム発生器の動作を詳述する。
まず、ボイラーからの生蒸気V1 を直胴本体5の凝縮部2に設けられた導入管7から供給し、その導入管7の先端にある吹込部8から凝縮部2の液1中に吹き込む。このようにして吹き込まれた生蒸気V1 は、多数の気泡となって分散上昇する間に液1と接することにより熱量が奪われて一旦凝縮する。この凝縮した蒸気は、新たに吹き込まれてきた生蒸気V1 の熱量を得て気液界面3から再蒸発する。再蒸発した蒸気V2 は、直胴本体5の気液分離部4を上昇して導出口13から流出する。この時、直胴本体5の外周に装着された保温材18により、気液分離部4を上昇する蒸気V2 が保温され、放熱による温度低下で湿り度が増加することを未然に防止している。
【0009】
導出口13から流出して外部配管14を介して気水分離器6に達した蒸気V2 は、その気水分離器6内を高速で旋回し、旋回により生じる遠心力によって飛沫同伴が分離され、クリーンスチームV3 となって導出管17から取り出される。一方、蒸気V2 から分離された飛沫同伴は、液滴や液膜となって排出管16内を流下して凝縮部2の液1中に戻される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クリーンスチームV3 は凝縮部2の液1(例えばボイラー水)を通過して発生させたものであるため、乾き度がほぼ1.00の飽和蒸気である。従って、凝縮部2の気液界面3から再蒸発する飽和蒸気V2 が、気液分離部4を上昇して導出口13に達するまでに放熱による温度低下で湿り度が増加する傾向にある。このような湿り度が増加した湿り蒸気は、一般的に食品業界などでは使用上不適当となることがある。例えば、清酒業界の米蒸し工程で飽和蒸気のクリーンスチームを使用した場合、飽和蒸気が米粒のところに達するまでの距離が少し長いと、温度低下で湿り蒸気となり、蒸気中の過水分が米粒を部分的に膨潤させる等して、均一良好な蒸しが困難となることがある。
【0011】
従来のクリーンスチーム発生器では、飽和蒸気の湿り度が増加することを未然に防止する手段として、直胴本体5の上部から下部に亘る全外周に保温材18を被着し、この保温材18により、気液分離部4を上昇する飽和蒸気V2 が放熱により温度低下することを抑制するようにしている。
【0012】
しかしながら、凝縮部2に供給されるボイラーからの生蒸気V1 は高温状態にあるが、前述したように保温材18による単なる保温だけでは、凝縮部2の気液界面3で再蒸発した飽和蒸気V2 が直胴本体5の気液分離部4を上昇するうちに、その飽和蒸気V2 が放熱により温度低下しやすいというのが現状であった。尚、直胴本体5の外周にヒータ等の加熱装置を付設し、この加熱装置により、再蒸発されて上昇する飽和蒸気V2 を積極的に加熱する方法も考えられるが、その場合、ヒータ等の加熱装置を付設しなければならず、装置全体が大掛りとなって製品のコストアップを招来することにもなり不適である。
【0013】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、凝縮部の気液界面で再蒸発した飽和蒸気が上昇中に放熱により温度低下して湿り度が増加することを抑止し得るクリーンスチーム発生器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、蒸気発生源からの生蒸気を底部に貯溜された液中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部、及び凝縮させた蒸気を前記液の気液界面で再蒸発させ、その再蒸発させた蒸気が上昇する気液分離部を有する筒状の直胴本体と、前記直胴本体の気液分離部上方に配置され、直胴本体から取り出された再蒸発の蒸気中に含まれる異物を分離除去する気水分離器とを具備したものであって、前記直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配設したことを特徴とする。
【0015】
尚、前記蒸気発生源からの生蒸気を筒状の直胴本体の接線方向に沿って内筒の導入路へ供給することが、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させることができる点で望ましい。
【0016】
その他、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させるためには、▲1▼ 前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多数のガイド板をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置する、▲2▼ 前記導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置する、▲3▼ 前記導入路の吹込口に多数の小孔を穿設した多孔板を配置する、▲4▼ 前記多孔板の小孔を内筒の吹込口の周方向に傾斜させる、▲5▼ 前記導入路の吹込口を絞り形状とするようにすればよい。
【0017】
また、前記内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造とすれば、内筒の清掃などメンテナンスの点で望ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクリーンスチーム発生器の実施形態を図1乃至図8に示して説明する。
図1に示す実施形態のクリーンスチーム発生器は、ボイラー(図示せず)からの生蒸気V1 を底部に貯溜されたボイラー水等の液21中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部22、及びその凝縮させた蒸気を気液界面23で再蒸発させ、その再蒸発した蒸気V2 が上昇する気液分離部24とを有する筒状の直胴本体25と、その直胴本体25の気液分離部24の上方に配置され、再蒸発させた蒸気V2 を外部に取り出し、その蒸気V2 中に含まれる異物を分離除去する、例えばサイクロン等の気水分離器26とでその主要部を構成する。
【0019】
本発明の特徴は、直胴本体25の気液分離部24で上昇する再蒸発の蒸気V2 を囲繞するように、ボイラーからの生蒸気V1 が直胴本体25の気液分離部24から凝縮部22の液21中へ向けて流下して吹き込まれる導入路27を形成した内筒28を直胴本体25の内側に配設したことにある。内筒28により形成された導入路27の上端部にはボイラーからの生蒸気V1 をその導入路27に供給する導入口29が設けられている。また、その導入路27の下端部では、生蒸気V1 を液21中に吹き込む環状の吹込口30が形成される。
【0020】
尚、ボイラーからの生蒸気V1 は、導入口29の前段に設けられた圧力制御弁31を圧力コントローラ32で最適制御しながらその導入口29を介して導入路27に供給される。
【0021】
また、凝縮部22では、その底部に貯溜した鉄さび等の沈降物を排出するドレン排出管33が設けられ、更に、凝縮部22の液増加を抑制して気液界面位置を一定に保持すると共に液21に発生する余剰の汚染物をオーバーフローにより排出するドレン排出管34が、凝縮部22の気液界面位置まで延びるように設けられている。
【0022】
直胴本体25の気液分離部24の上部には、再蒸発させた蒸気V2 を直胴本体25の外部に取り出す導出口35が設けられ、その導出口35を外部配管36を介して気水分離器26の導入口37と連通させている。気水分離器26は、直胴本体25の気液分離部24の上方に取り付けられ、その直胴本体25の軸方向に沿って下方へ延びる排出管38を有し、その下端開口部が凝縮部22の液21中に配置される。また、この気水分離器26の上部には、再蒸発させた蒸気V2 中に含まれる異物が分離除去されたクリーンスチームV3 を排出する導出管39が設けられている。
【0023】
以下、本発明のクリーンスチーム発生器の動作を詳述する。
まず、ボイラーからの生蒸気V1 を直胴本体25の導入口29から供給する。この導入口29から供給されたボイラーからの生蒸気V1 は、内筒28により形成された導入路27に沿って直胴本体25の気液分離部24から凝縮部22の液21中へ向けて流下し、内筒28の下端部が凝縮部22の液21中で開口する導入路27の吹込口30から液21中に吹き込まれる。
【0024】
この凝縮部22において、液21中に吹き込まれた生蒸気V1 は、多数の気泡となって分散上昇する間に液21と接することにより熱量が奪われて一旦凝縮する。この凝縮した蒸気は、新たに吹き込まれてきた生蒸気V1 の熱量を得て気液界面23から再蒸発する。再蒸発した蒸気V2 は、直胴本体25の気液分離部24を上昇して導出口35から流出する。
【0025】
この時、直胴本体25の気液分離部24から凝縮部22に亘って内筒28との間に生蒸気V1 の導入路27が形成されているため、その導入路27を流下する生蒸気V1 により、直胴本体25の気液分離部24を上昇する再蒸発の蒸気V2 が加熱される。即ち、ボイラーから供給される生蒸気V1 は、直胴本体25の気液分離部24を上昇する再蒸発の蒸気V2 よりも高温状態にあるので、その再蒸発した蒸気V2 は、内筒28の導入路27を流下する生蒸気V1 により保温以上の温度で加熱される。この生蒸気V1 による加熱でもって、気液分離部24を上昇する蒸気V2 が放熱による温度低下で湿り度が増加することを確実に抑止できる。
【0026】
その後、導出口35から流出して外部配管36を介して気水分離器26に達した蒸気V2 は、その気水分離器26内を高速で旋回し、旋回により生じる遠心力によって飛沫同伴が分離され、クリーンスチームV3 となって導出管39から取り出される。一方、蒸気V2 から分離された飛沫同伴は、液滴や液膜となって排出管38内を流下して凝縮部22の液21中に戻される。
【0027】
尚、このクリーンスチーム発生器では、図2(a)に示すようにボイラーからの生蒸気V1 を導入口29から直胴本体25の径方向に沿って供給する以外にも、図2(b)に示すようにボイラーからの生蒸気V1 を直胴本体25の径方向と直交する方向、即ち、接線方向に沿って供給するように導入口29’を配設することも可能である。この場合、その接線方向に沿って供給された生蒸気V1 は、導入路27を直胴本体25の周方向に沿って旋回しながら流下して吹込口30から凝縮部22の液21中に吹き込まれるので、液21が攪拌されやすくなり、生蒸気V1 を液21中で均等に分散させることが容易となる。
【0028】
このようにボイラーからの生蒸気V1 を直胴本体25の径方向又は接線方向に沿って導入口29,29’から供給するクリーンスチーム発生器において、生蒸気V1 を凝縮部22の液21中に均等に分散させるための具体的手段としては、以下の構造のものが可能である。
【0029】
例えば、図3に示すように導入路25の吹込口30に多数のガイド板45をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置することも可能である。このようにすれば、吹込口30では隣り合うガイド板45の間から生蒸気V1 が斜め下方へ向けて凝縮部22の液21中へ旋回するように吹き込まれて液21が確実に攪拌されるので好適である。このガイド板45は、内筒28の下端部又は直胴本体25のいずれかに取り付けるようにすればよい。
【0030】
また、図4に示すように導入路27の吹込口30に多孔質焼結体40を配置することも可能である。この多孔質焼結体40は、例えば、ステンレスやアルミニウムその他の金属粉末を型でプレスし加熱して焼結させたものやファインセラミックス粉末の焼結体などであり、導入路27の吹込口30を塞ぐように環状に成形したものを内筒28の下端部又は直胴本体25のいずれかに取り付けるようにすればよい。
【0031】
更に、図5に示すように導入路27の吹込口30に、多数の小孔41を穿設した多孔板42を配置することも可能である。この多孔板42も、前述した多孔質焼結体40と同様、導入路27の吹込口30を塞ぐように環状に成形したものを内筒28の下端部又は直胴本体25のいずれかに取り付けるようにすればよい。尚、図6に示すように多孔板42’の小孔41’を内筒28の吹込口30の周方向に傾斜させるようにすれば、生蒸気V1 が凝縮部22の液21中へ旋回するように吹き込まれて液21が確実に攪拌されるので好適である。
【0032】
また、図7に示すように内筒28の下端部が凝縮部22の液21中で開口する導入路27の吹込口30’を絞り形状とすることも可能である。即ち、内筒28の下端部を直胴本体25に近接させるように傾斜させて直胴本体25と内筒28との間をその下端部へ向けて徐々に幅狭となる絞り部46を形成する。
【0033】
尚、前述したガイド板45(図3参照)、多孔質焼結体40(図4参照)及び多孔板42(図5及び図6参照)は、同図に示すように内筒28の下端部がストレート形状の吹込口30を有するもの以外にも、図7に示す内筒28の下端部が絞り形状の吹込口30’を有するものにも適用可能である。
【0034】
また、図8に示すように内筒28を直胴本体25に対して着脱可能な構造とすることも可能である。具体的には、内筒28の上端部に位置する直胴本体25との接合部位にフランジ部43を形成し、その接合部位で二分割された直胴本体25のフランジ部44で前記内筒28のフランジ部43を挾み込むようにして内筒28を直胴本体25に着脱可能に組み付けた構造とすることも可能で、このようにすれば、内筒28の清掃などメンテナンスが容易となる。
【0035】
【発明の効果】
本発明に係るクリーンスチーム発生器によれば、直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配設したことにより、凝縮部の気液界面で再蒸発して直胴本体内を上昇する飽和蒸気が、内筒により形成された導入路を流下する高温の生蒸気により加熱されるので、その上昇中の飽和蒸気が放熱により温度低下して湿り度が増加することを簡単な構造により抑止することができる。
【0036】
尚、前記蒸気発生源からの生蒸気を直胴本体の接線方向に沿って導入路へ供給するようにしたり、内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多孔質焼結体又は多孔板を配置したり、その導入路の吹込口を絞り形状とすれば、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させることができ、純度の高い清浄な飽和蒸気を得ることが容易となる。
【0037】
また、内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造とすれば、内筒の清掃などメンテナンス向上が図れて実用的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクリーンスチーム発生器の全体構成を示す概略断面図
【図2】(a)は生蒸気を直胴本体の径方向に沿って導入路へ供給する実施形態を示す要部概略断面図、(b)は生蒸気を直胴本体の接線方向に沿って導入路へ供給する実施形態を示す要部概略断面図
【図3】生蒸気の導入路の吹込口をガイド板を傾斜させて配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図4】生蒸気の導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図5】生蒸気の導入路の吹込口に、多数の小孔を穿設した多孔板を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図6】生蒸気の導入路の吹込口に、多数の小孔を傾斜させて穿設した多孔板を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図7】生蒸気の導入路の吹込口を絞り形状とした実施形態を示す要部拡大断面図
【図8】内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造を有する実施形態を示す要部拡大断面図
【図9】従来のクリーンスチーム発生器の全体構成を示す概略断面図
【符号の説明】
21 液
22 凝縮部
24 気液分離部
25 直胴本体
26 気水分離器
27 導入路
28 内筒
30 吹込口
30’ 吹込口
40 多孔質焼結体
41 小孔
41’ 小孔
42 多孔板
42’ 多孔板
45 ガイド板
1 ボイラーからの生蒸気
2 再蒸発した蒸気

Claims (8)

  1. 蒸気発生源からの生蒸気を底部に貯溜された液中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部、及び凝縮させた蒸気を前記液の気液界面で再蒸発させ、その再蒸発させた蒸気が上昇する気液分離部を有する筒状の直胴本体と、前記直胴本体の気液分離部上方に配置され、直胴本体から取り出された再蒸発の蒸気中に含まれる異物を分離除去する気水分離器とを具備したものであって、前記直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配設したことを特徴とするクリーンスチーム発生器。
  2. 前記蒸気発生源からの生蒸気を筒状の直胴本体の接線方向に沿って内筒の導入路へ供給するようにしたことを特徴とする請求項1記載のクリーンスチーム発生器。
  3. 前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多数のガイド板をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置したことを特徴とする請求項1又は2記載のクリーンスチーム発生器。
  4. 前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置したことを特徴とする請求項1又は2記載のクリーンスチーム発生器。
  5. 前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に、多数の小孔を穿設した多孔板を配置したことを特徴とする請求項1又は2記載のクリーンスチーム発生器。
  6. 前記多孔板の小孔を内筒の吹込口の周方向に傾斜させたことを特徴とする請求項5記載のクリーンスチーム発生器。
  7. 前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口を絞り形状としたことを特徴とする請求項1〜6記載のクリーンスチーム発生器。
  8. 前記内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けたことを特徴とする請求項1〜7記載のクリーンスチーム発生器。
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