JP4980331B2 - 過熱水蒸気による加熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、過熱水蒸気により搬送ベルトあるいはこの搬送ベルトによって搬送される物品等の被処理物を加熱して、洗浄、除菌、加工または乾燥等を行う過熱水蒸気による加熱処理装置に関するものである。例えば、食品の加工、製造工程においては、連続的に搬送される食品またはこの食品を搬送するベルトコンベア装置の搬送ベルトを加熱したり、洗浄、殺菌したりするために過熱水蒸気による加熱処理装置が用いられる。また、グラビア印刷された気体不透過性の紙またはフィルムからなる薄膜上のインクの乾燥を行うためにも、過熱水蒸気による加熱処理装置が用いられる。

食品の製造加工を行う場合、食品の安全性を高めるために、食品自身または、この食品を搬送するベルトコンベアなどの製造設備を入念に洗浄・殺菌することが必要である。このような食品やその製造設備等の加工、殺菌処理に過熱水蒸気を用いると、処理時間の短縮、処理温度の低下や装置の小型化が可能となる等の多くの長所があることから、従来から過熱水蒸気による加熱処理方法または装置が多数提案されている。

例えば特許文献１には、食品の加熱処理を連続的に行うために、食品を搭載して搬送する搬送ベルトを通すトンネルを設け、このトンネル内にノズルから水蒸気を注入、充満し、この充満された水蒸気に赤外線を照射して加熱することにより過熱水蒸気雰囲気を生成し、この過熱水蒸気により食品等を加熱処理するようにした熱処理装置が示されている。

また、特許文献２には、食肉搬送ラインにおいて、水蒸気を電磁誘導加熱装置により加熱して１００℃以上の過熱水蒸気を発生し、この過熱水蒸気をノズルにより搬送設備のベルトコンベアに噴出して、洗浄・殺菌を行う洗浄殺菌装置が記載されている。

さらに、特許文献３には、過熱水蒸気の充満されたトンネル内を搬送ベルトに載せて通過させることにより食品の加工・殺菌を行うようにした食品の加熱処理装置が示されている。この文献には、処理装置におけるトンネルの入口および出口から漏れる過熱水蒸気を回収するために吸引ブロアを設け、この吸引ブロアにより入口側および出口側フードを介してこの漏洩水蒸気を吸引することも示されている。

また、このような過熱水蒸気による加熱処理装置においては、殺菌・洗浄後のベルトコンベアが水で濡れていることは衛生上好ましくないので、運転中にトンネルの内壁などで凝縮した水がベルトコンベアに滴下しない構造であることが望ましい。このため、従来から、特許文献１や特許文献４に示されるように、ベルトコンベアの通されるトンネルを構成するチャンバーの周壁に溝を設け、この溝により凝縮水を集めて外部へ排出して、ベルトコンベヤに凝縮水が付着することを防止することが行われている。
特開平０６−１５３８８１号公報 特開平１１−３４６６４５号公報 特開２００４−０４１０９８号公報 特開２００３−３１０４３８号公報

しかしながら、前記のような従来から知られている過熱水蒸気による加熱処理装置においては、次のような多くの問題がある。

まず、従来装置は何れも、ベルトコンベア装置の搬送ベルトの通過するトンネル内において過熱水蒸気を噴き出すノズルを、搬送ベルトの幅方向および搬送方向に多数配置してトンネル内を高温に保つ構造となっているため、ノズルの個数が多い分、コストが増加するだけでなく、必要とする熱容量が増加することによって、運転開始時のノズルの管壁を昇温するためのエネルギー損失や起動時間が増大するといった問題がある。

また、搬送ベルトの出入りするトンネルの出入口部では、外気に通じているため水蒸気が凝縮しやすく、ここで生じた凝縮水が搬送ベルトに滴下してこれを濡らすことがあり、これを防ぐために、後工程に搬送ベルトの乾燥手段が必要となる問題もある。

さらに、搬送ベルトの通るトンネル内に供給された過熱水蒸気の排気の流れによどみや渦が生じると、排気中に含まれる物質がそこで滞留して運転終了時などに逆流・落下して搬送ベルトを汚染する問題がある。

この発明は、このような問題を解決するために、少ない蒸気噴出ノズルでトンネル内の温度を高温に保つことができ、搬送ベルトの出入りするトンネルの出入口部において水蒸気の凝縮の発生、およびトンネル内の過熱水蒸気の排気の流れのよどみや渦流の発生を防止することのできる過熱水蒸気による加熱処理装置を提供することを課題とするものである。

この発明は、被処理物の走行するトンネル通路内に過熱水蒸気を供給して前記被処理物の加熱処理を行うものにおいて、前記トンネル通路を構成する筒状筐体の両端のトンネル通路の出入口付近にそれぞれ一端が結合され、前記トンネル通路内の水蒸気とともに外部から侵入する外気を吸引する１対の吸引ダクトと、この１対の吸引ダクトの他端に結合され、前記吸引ダクトで吸引された水蒸気および外気を吸引手段により吸引して外部へ排気する排気ダクトを設けるとともに、前記トンネル通路を構成する筒状筐体の外壁に接して外部から断熱された断熱空間を形成し、この断熱用空間内に水蒸気噴出ノズルを１個以上設置し、この水蒸気噴出ノズルを通して外部から供給される過熱水蒸気を前記トンネル通路内に噴き込むようにしたことを特徴とするものである。

この発明においては、前記水蒸気噴出ノズルを少なくとも前記トンネル通路の長さ方向のほぼ中央に設置したり、前記トンネル通路の入口付近および出口付近に設置したりすることができる。

また、この発明においては、前記水蒸気噴出ノズルは、ほぼ前記トンネル通路の幅と等しい長さを有し、その全長に亘って開口した所定幅のスリットにより形成された噴出口に備えるようにするのがよい。

さらに、この発明においては、前記断熱空間がその周囲を前記１対の吸引ダクトにより取り囲んで形成され、そして前記１対の吸引ダクトの他端を中心側に傾斜させて上方に延ばすようにすることができる。

この発明においては、前記断熱用空間内の前記筒状筐体の外壁に加熱用ヒータを設置したり、水蒸気噴出ノズルの外側に加熱用ヒータを設置したりするのがよい。

この発明においては、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口からの過熱水蒸気の噴出方向を下向きにしたり、前記トンネル通路の出入口側に斜めに下向きにしたりすることができる。

さらに、この発明においては、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口を上向にするとともに、この水蒸気噴出ノズルを上方から取り囲むカバーを設け、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口から噴出された過熱水蒸気を前記カバーの下方の開口から前記トンネル通路内に噴き込むようにすることもできる。

この発明によれば、搬送ベルトやこの搬送ベルトに搬送される食品等の被加熱処理物の走行するトンネル通路の長さ方向（被加熱処理物の走行方向）の中央部または、両端の入口および出口部付近に１個または複数個の水蒸気噴出ノズルを設け、このノズルにより外部から供給される過熱水蒸気をトンネル通路内に下向きに噴き込んで全体に拡散させるようにしているので少ない水蒸気噴出ノズルでトンネル通路全体を高温に保つことができる。
また、トンネル通路の搬送ベルトの入口および出口付近に吸引ダクトを結合して、トンネル通路内の余剰水蒸気と一緒に入口および出口から侵入する外気を吸引して排気ダクトから外部へ排出するとともに、この吸引ダクトによりトンネル通路を構成する筒状筐体の上部に吸引ダクトおよび排気ダクトにより断熱された断熱用空間を形成しているため、トンネル通路全体が高温に維持され、トンネル通路内で過熱水蒸気が殆ど凝縮することがなく、トンネル通路の出入口付近でベルトコンベアが凝縮水により濡らされることがなくなるとともに、トンネル通路内における過熱水蒸気の流れのよどみや渦流の発生を防止することができる。

トンネル通路の両端の入口および出口付近にそれぞれ水蒸気噴出ノズルを設けて、これらのノズルから過熱水蒸気をトンネル内に噴きこむことにより、トンネル通路の入口および出口部に過熱水蒸気の層が形成され、入口および出口から侵入する外気がここで遮断されるため、トンネル通路内の外気による温度低下が抑制され、トンネル通路内の温度を高温に維持することができる。

この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。

図１ないし図３は、食品搬送用の搬送ベルトを洗浄・殺菌するための加熱処理装置に適用したこの発明の第１の実施例を示すものである。図１は、その正面縦断面図、図２は図１のII−II線の縦断面図、図３は加熱処理装置の搬送ベルトの出口側からみた側面図である。

図１ないし図３において、１は、搬送ベルト１１と搬送ローラ１２とを備える食品搬送用のベルトコンベアである。このベルトコンベア１の搬送ベルト１１は、網状または梯子状のベルトのような、流体を透過させることのできるベルトで構成されている。

２は、搬送ベルト１１を走行させるトンネル通路２１を形成する筒状筐体２０を備えた加熱処理装置である。トンネル通路２１は、筒状筐体２０の上壁２４、底壁２５および両側壁２６の４つの壁面により囲まれて形成され、その長さ方向（搬送ベルト走行方向）の両端は開口され搬送ベルトの１１の入口２２および出口２３となる。

筒状筐体２０の上壁２４の長さ方向（搬送ベルト１１の走行方向）のほぼ中央に、開口２４ａを設け、この開口に噴出口４１ａを臨ませて水蒸気噴出ノズル４１を設置する。この水蒸気噴出ノズル４１は、蒸気管４２を介して図示しない蒸気発生装置に接続され、これから供給される過熱水蒸気を噴出口４１ａからトンネル通路２１内へ噴出し、このトンネル通路２１内に高温の過熱水蒸気を供給する。

筒状筐体２０の上壁２４の両端の入口２２および出口２３付近にこれらより内側（中心側）に設けた開口２４ｂおよび２４ｃに連通させて吸引ダクト３１および３２の一端をそれぞれ結合する。これらの吸引ダクト３１および３２の他端は上方へ伸ばされ、共通の排気ヘッダ３３を介して排気ダクト３４に連結される。排気ダクト３４には、吸引ファン３５が設置され、この吸引ファンイにより吸引ダクト３１、３２を介してトンネル通路２１内から蒸気等を吸引し、排気ダクト３４を通して外部の図示しない凝縮装置に排出し、ここで水に戻して排出する。

筒状筐体２０の上部には、上壁２４およびこれに結合された吸引ダクト３１、３２ならびに排気ヘッダ３３により囲われた空間の側方の開口を断熱性の閉塞板３８により閉塞して形成した、外気から断熱された断熱空間３０が設けられている。過熱水蒸気を噴き出す噴出ノズル４１は、この断熱空間３０内に配置され、搬送ベルト１１の全幅にわたって均等に過熱水蒸気を噴き出すため、トンネル通路２１の横幅とほぼ等しい長さに形成され、ノズル４１のほぼ全長に亘って開口された所定幅のスリットにより形成した噴出口４１aを備える。断熱空間３０内には、さらに、装置の起動時にトンネル通路２１を予熱するため、あるいは運転時に加熱を補助するための加熱用電気ヒータ５１が設けられ、筒状筐体２０の上壁２４に接合されている。この電気ヒータ５１は、水蒸気噴出ノズル４１の収められた断熱空間３０内に設置される関係で、過熱水蒸気の温度に耐える必要があるため、ニッケル合金を人造マイカで絶縁した高温仕様の面状ヒータを使用する。

筒状筐体２０の底壁２５の中心部には、起動時に水蒸気噴出ノズル４１等から噴き出される蒸気の凝縮水等を集めて外部へ排出するためにドレン口２７およびドレン管２８が設けられる。このため、底壁２５は、周囲から中心のドレン口２７に凝縮水が集まるように傾斜されている。そして筒状筐体２０の外側面および断熱空間３０の閉塞板３８の外側面には断熱材６１を貼り付けて、加熱処理装置全体の断熱効果を高めるようにしている。装置全体を断熱材で覆うようした方が熱効率を高めることができるが、この実施例では、食品の加工時に断熱材を構成するガラスウール等の繊維片が落下して搬送中の食品に付着することがないようにするため、搬送ベルト１１の上方に位置する吸引ダクト３１，３２の部分には断熱材６１を被着しないようにしている。

次にこのように構成されたこの発明の加熱処理装置による搬送ベルト１１の洗浄・殺菌のための加熱処理について説明する。

特に、食肉等の生鮮食品の製造、加工に使用される食品搬送用ベルトコンベア１は、生鮮食品を搬送ベルト１上に直載して搬送するので、搬送ベルトを清潔な衛生状態に保つために、加工開始前または加工終了後に、ベルトコンベア１を空運転し、搬送ベルト１１を加熱処理装置２のトンネル通路２１の中を通して高温の過熱水蒸気により加熱処理して洗浄・殺菌を行い、清潔な状態に維持する必要がある。

このような洗浄・殺菌のための加熱処理を開始する前に、加熱処理装置２の電気ヒータ５１により搬送ベルト１１の通されたトンネル通路２１の予熱を行うが、この電気ヒータ５１は、断熱空間３０内に、筒状筐体２０の上壁２４と接合して配置されるため、効率よくトンネル通路２１および水蒸気噴出ノズル４１の予熱を行うことができ、トンネル通路２１内の温度を短時間で所定の温度まで昇温することができる。

このような電気ヒータ５１による予熱によってトンネル通路２１内の温度が所定の温度まで高められたところで、水蒸気噴出ノズル４１により１５０〜４００℃の高温に加熱された過熱水蒸気をトンネル通路２１内に噴き込んで、トンネル通路２１内の温度を洗浄・殺菌に必要な温度まで高める。過熱水蒸気の吹き込みと同時に吸引ファン３５の運転を開始する。

過熱水蒸気によってトンネル通路２１内の温度が洗浄・殺菌に必要な温度まで高められたところで、空の食品搬送用ベルトコンベア１を運転し、搬送ベルト１１が加熱処理装置２のトンネル通路２１内を連続的に通過する過程でトンネル通路２１内に満たされた高温の過熱水蒸気に曝されて洗浄・殺菌処理される。

この発明の加熱処理装置２においては、トンネル通路２１の長さ方向、すなわち搬送ベル１１の走行方向のほぼ中央に配置された水蒸気噴出ノズル４１の噴出口４１ａを適宜な形状にして噴出ノズル４１からジェット流としてトンネル通路２１内に噴き出される過熱水蒸気の方向がトンネル通路２１の底面に向けて下向きまたは両方向（出入口方向）に斜め下向きとなるようにしている。これによりノズル４１の噴出口４１ａからトンネル通路２１内に噴き出された過熱水蒸気は、図１に実線矢印で示すように、トンネル通路２１の底壁面を中央から両端の出入口方向へ流れ、両端で反転してトンネル通路２１の上面に沿ってノズル４１の方向（中央方向）に循環する流れを作り出すことができる。このようなトンネル通路２１内における過熱水蒸気の循環流は、トンネル通路２１内の温度を均一にするように作用するので、少ない個数のノズルでトンネル通路の広い範囲の加熱を行うことができる。

噴出ノズル４１から噴出された過熱水蒸気によりトンネル通路２１内の内圧が大気圧より高い圧力に高められ、トンネル通路２１の搬送ベルト１１の出入りする出入口２２，２３からトンネル通路内への外気の侵入が抑制されるので、出入口２２、２３付近の蒸気濃度を高く維持することができ、この付近で凝縮水が発生するのを防止することができる。

また、排気ダクト３４に設けた吸引ファン３５の吸引作用によりトンネル通路２１の両端の出入口２２，２３付近に結合された吸引ダクト３１、３２を通してトンネル通路２１内の余剰の過熱水蒸気が、出入口２２、２３から侵入する外気（点線矢印）とともに吸引され、排気ヘッダ３３および排気ダクト３４を通して外部へ排出される。これによっても、外気がトンネル通路の奥まで侵入するのが抑制される。そして外気とともに吸引された余剰の過熱水蒸気は、排気ダクト３４の先端に接続された図示しない水蒸気を冷却して凝縮する凝縮装置により凝縮されて水に戻される。

このような余剰過熱水蒸気の吸引は、トンネル通路２１の出入口２２、２３から水蒸気がトンネル通路外へ流出しないようにするために行うものであり、実施例の装置では、吸引する排気流量を０．２５〜４．０Nm³／minの範囲で調整できるようにしている。吸引する排気流量が少ないと排気の温度が高くなり、吸引ファン３５の前段に排気を冷却して水蒸気を除去するための凝縮器が必要となる場合がある。

図１に示すようにトンネル通路２１の過熱水蒸気の一部を吸引して排気する吸引ダクト３１、３２は、比較的小さな角度で傾斜させて排気ヘッダ３３に結合するようにすることにより、この吸引ダクト内での水蒸気の流れが円滑となるため、排気水蒸気の流れによどみや渦流が発生するのを防止することができる。

また、水蒸気噴出ノズル４１を設置した断熱空間３０の下面および上面が高温の過熱水蒸気またはこれを含む流体の通流されるトンネル通路２１および吸引ダクト３１、３２よって構成され、側面は断熱材６１によって覆われているので、この断熱空間３０は外気からほぼ完全に断熱される。外部の図示しない蒸気発生装置から蒸気管４２を介してこの断熱空間３０内に設置された水蒸気噴出ノズル４１に供給される過熱水蒸気は、この断熱空間３０により断熱されることにより外気への放熱が僅少となるので、水蒸気噴出ノズル４１での熱損失が小さくなり装置の熱効率を高めることができる。

次のような諸元を有する実施例１の装置についてシミュレーションにより２、３の特性を求めたので、以下にこれについて説明する。
（１）ベルトコンベア１の搬送ベルト１１の寸法：幅＝６００mm
（２）トンネル通路２１の寸法：長さ＝７００mm×幅＝６５０mm×高さ＝４０mm（但し幅および高さの寸法は、出入口２２、２３の寸法）
（３）水蒸気噴出ノズル４１の噴出口４１ａのスリットの寸法：幅＝０．８mm×長さ＝６２０mm
（４）水蒸気噴出ノズル４１からの噴出過熱水蒸気流量：２０ｋｇ／ｈ
（５）水蒸気噴出ノズル４１からの噴出過熱水蒸気の温度：３５０℃
図９は、加熱処理装置２の主要部分の温度分布を示す図である。装置は水蒸気噴出ノズル４１ａを中心にして左右対称となっているので、ここでは右半部だけを示す。

この温度分布図は、前記諸元のとおりに構成された加熱処理装置２を、水蒸気噴出ノズル４１ａから３５０℃に加熱された過熱水蒸気を２０kg／ｈの流量でトンネル通路２１内に噴き出し、吸引ダクト３１，３２によりトンネル通路２１内の流体（主として水蒸気）を０．３５Nm³/minの流量で吸引しながら運転している状態におけるトンネル通路３２、吸引ダクト３２および断熱空間３０内の温度分布を示すものである。このとき外気の温度は２０℃としている。

この図９から明らかなとおり、トンネル通路２１内の温度は、出口２３付近を除いてほとんどが２９５〜３５０℃に保たれる。トンネル通路２１の出口２３付近の温度は外気を吸い込む関係から、２０〜７５℃となる。また、水蒸気噴出ノズル４１の設置された断熱空間３０内の温度は、噴出ノズル４１の周囲が２９５〜３５０℃のほか、ほぼ全体が２４０〜２９５℃の高温に保たれ、この断熱空間３０が水蒸気噴出ノズル４１の外気への放熱を有効に遮断していることが理解できる。さらに吸引ダクト３２および排気ダクト３４内は、２９５〜１３０℃の範囲の温度に保たれ、吸引ダクト３２が、断熱空間３０の熱遮断層として作用していることがわかる。

次に図１０は、前記と同じ条件で運転している状態での、加熱処理装置２の内部を流れる流体（水蒸気および空気）の流速分布を示すものである。

この図１０に示されるように、トンネル通路２１内、吸引ダクト３２および排気ダクト３４内を流れる流体は、よどみや渦流を発生することなく円滑な流れとなっている。そして、この図１０から、トンネル通路２１内に供給された流体（水蒸気）は出口２３付近で、外気といっしょに吸引ダクト３２により吸引され、この出口２３から外部へ漏れ出すことがないことも理解できる。

トンネル通路２１内の流体（水蒸気）は、吸引ダクト３１、３２による吸引流量が小さくなると、出入口２２、２３から外部へ漏れ出すようになる。この発明の装置におけるシミュレーションにより求めた吸引ダクトによる吸引流量とトンネル通路の出入口２２、２３からの水蒸気の漏洩流量との関係を図１１に示す。

図１１は、吸引ダクト３１、３２による外気からの吸引空気流量（横軸）に対するトンネル通路２１の出入口２２、２３から漏れ出す水蒸気流量（縦軸）の変化を示すものである。この図１１から分るように、吸引空気流量が０．２５Nm³/minと小さいときでも、水蒸気の漏洩量が１Nl/min程度にしかならず、吸引空気流量をこれより増やし、０．３５Nm³/min以上とすると、水蒸気の漏洩流量は急激に減少し、水蒸気の漏洩流量は０．１Nml/min以下となり水蒸気の漏洩は実質的に問題なくなる。

また図１２は、吸引ダクト３１および３２によりトンネル通路２１から吸引する空気（水蒸気および外気）の流量を、０．２５〜４．０Nm³/minの間で変化させた場合の、トンネル通路２１内の長さ方向の各位置（横軸＝中央からの距離（mm））における温度（縦軸（℃）の）分布を示すものである。

この温度分布特性図から明らかなとおり、この発明によれば吸引空気量を０．２５Nm³/min以上にすると、トンネル通路２１の出入口２２、２３の手前の３００mmから内側は、３００℃以上の高温に維持することができ、出入口の位置となる３５０mmの位置でも１００℃以上の温度に保つことができ、過熱水蒸気がトンネル通路２１の出入口部で冷却されたとしても、凝縮水まで戻されることはない。

図１３は、同じく吸引ダクト３１および３２によりトンネル通路２１から吸引する空気（水蒸気および外気）の流量を、０．２５〜４．０Nm³/minの間で変化させた場合の、トンネル通路２１内の長さ方向の各位置（横軸＝中央からの距離（mm））における水蒸気濃度（横軸（モル比））の分布を示すものである。

この図１３の特性図から明らかなように、この発明においては、トンネル通路２１の出入口付近（３５０mmの位置）でトンネル通路２１内の蒸気および外部から侵入する外気を吸引することにより、出入口付近の水蒸気濃度はほとんどゼロとなる。図１２に示されるようにトンネル通路２１の両端の出入口付近で温度が１００℃以上の温度になるとともに、このように水蒸気濃度がほぼゼロとなることによって、トンネル通路２１の出入口付近での凝縮水の発生がほぼ完全に抑えられることになるので、出口付近でここから出て行く搬送ベルトが凝縮水によって濡らされるのを防止することができるようになる。

図４は、この発明の第２の実施例の構成を示す正面断面図である。

この実施例２の加熱処理装置２Ｂは、前記の実施例１の装置とは、断熱空間３０内に水蒸気噴出ノズルを２個設置した点が異なるだけで、その他の構成は同じである。

２個の水蒸気噴出ノズル４３、４４には、左右の端部に対称的にそれぞれ蒸気噴出口４３ａ、４４ａが設けられ、ここからトンネル通路２１内に、出入口２２、２３側に斜め下向きに過熱水蒸気がジェット流として噴き出される。これによりトンネル通路２１の長さ方向（搬送ベルトの走行方向）の中央から上流側および下流側にそれぞれ実線矢印で示すような過熱水蒸気の循環流が発生し、トンネル通路２１内の全体がほぼ均等に過熱水蒸気で充満され高温に保たれる。

トンネル通路２１内に噴き出された過熱水蒸気がこのトンネル通路の出入口２２，２３から漏れ出ないようにするために吸引ファン３５を運転して、吸引ダクト３１、３２を介して出入口２２、２３付近からトンネル通路２１内の水蒸気をトンネル通路外の外気とともに吸引する。

過熱水蒸気により高温に保たれたトンネル通路２１内に通された食品搬送用ベルトコンベア１の搬送ベルト１１を走行させることにより、この搬送ベルト１１を噴出ノズル４３、４４から噴き出される過熱水蒸気のジェット流により洗浄し、高温の雰囲気で殺菌することができる。

図５は、この発明の第３の実施例の構成を示す正面断面図である。

この実施例３の加熱処理装置２Ｃは、前記の実施例１および実施例２の装置とは、断熱空間３０内に設置した水蒸気噴出ノズル４５が上向の噴出口４５ａを備えるとともに外側をバッファ用のカバー４８で覆われている点が異なるだけで、その他の構成は同じである。
なお、カバー４６の下方には開口が設けられ、筒状筐体２０の上壁２４の開口２４ａの中に置かれている。

この実施例３の加熱処理装置２Ｃは、グラビア印刷紙のインクの乾燥に用いるものであり、実施例１および２における搬送ベルト１１の代わりに、グラビア印刷された気体不透過性の紙またはフィルムからなる薄膜１５が搬送装置１によって駆動され、トンネル通路２１内を走行する。

このようにグラビア印刷のされた薄膜１５を過熱水蒸気で満たされたトンネル通路２１内を走行させて印刷インクを過熱水蒸気で乾燥するようにした場合、薄膜１５の印刷面に水蒸気噴出ノズルから噴出される蒸気を直接高速で当てると未乾燥のインクが飛散して印刷の品質を低下させるような不都合がある。

このような不都合を除くために、この実施例３においては、水蒸気噴出ノズル４５に上向きに噴出口４５ａを設けるとともに、この水蒸気噴出ノズル４７を外側を上方からバッファ用カバー４６により覆うようにしている。そして、このカバー４６の下方に開口４６ａを設け、これを筒状筐体２１の上壁２４に設けた開口２４ａ内に置くようにする。

これにより、蒸気発生装置ぁら供給される過熱水蒸気は、水蒸気噴出ノズル４５の噴出口４５ａからカバー４６内に上向きに噴出され、この中で方向を反転されるとともに、速度を落として下方の開口４６ａからトンネル通路２１内に噴出されるため、水蒸気はトンネル通路２１内の薄膜１５に低速で当たるようになる。このため、トンネル通路２１内に噴出される水蒸気が薄膜１５に当たってもその表面の印刷された未乾燥のインクが飛散されることがなくなり、印刷品質の低下を防止することができる。

図６ないし図８にこの発明の第４の実施例による加熱処理装置の構成を示す。図６は、この発明の第４の実施例による加熱処理装置２Ｄの正面断面図、図７は図６のVII−VII線に沿う縦断面図、図８は、第４の実施例による加熱処理装置のトンネル通路の出口側から見た側面図である。

前記の第１の実施例ないしは第３の実施例による過熱処理装置は、水蒸気噴出ノズルがトンネル通路２１の長さ方向のほぼ中央に設置されている関係で、外気の風速が低速のときは問題とならないが、風速が増大すると、外気がトンネル通路の出入口２２，２３からトンネル通路２１内に外気が侵入するようになり、トンネル通路内２１の出入口付近の蒸気温度の低下が増大し、トンネル通路２１内の高温に保つことのできる範囲が小さくなる問題が生じる。

このような問題を解決するために、第４の実施例においては、図６に示すように、加熱処理装置２Ｄのトンネル通路２１の上壁２４の両端の出入口２２、２３の付近にそれぞれ１個ずつ水蒸気噴出ノズル４７、４８を設置している。２つの水蒸気噴出ノズル４７、４８は、第１の実施例に示した水蒸気噴出ノズル４１と同様に、トンネル通路の横幅とほぼ同じ長さに形成され、その上壁２４に対向する側にほぼ全長に亘って設けられた所定幅のスリットによって形成された噴出口４７ａ、４８ａを備える。水蒸気噴出ノズル４７、４８の噴出口４７ａ、４８ａは、それぞれトンネル通路２１の上壁２４に設けられた開口２４ａ上に置かれ、これと連通される。一方の水蒸気噴出ノズル４７に蒸気を供給するためにこれに接続された蒸気管４２ａは、図７に示すように加熱処理装置２Ｄの右側の側壁から引き出されるが、他方の水蒸気噴出ノズル４８に接続された蒸気管４２ｂは左側の側壁から引き出される。このように、２つの水蒸気噴出ノズル４７、４８に接続された蒸気管４２ａ、４２ｂを互い違いの側壁から引き出すのは、これらのノズルを収容する断熱空間３０内の温度分布を可能限り均一して水蒸気噴出ノズル等の熱変形を抑えるためである。
また、装置の起動時にトンネル通路２１を予備加熱したり、運転中に水蒸気による加熱の不足を補助したりするためにトンネル通路２１の上壁の外側に加熱ヒータ５１を、そして水蒸気噴出ノズル４７、４８の上に加熱ヒータ５２を設置する。
その他の構成は、前記した実施例１ないし３の構成と同じである。

トンネル通路２１の上壁の両端の出入口付近に設置した２個の水蒸気噴出ノズル４７、４８のそれぞれの蒸気噴出口４７ａ、４８ａからトンネル通路２１内に、底壁に向けて下向きに過熱水蒸気をジェット流として噴き出す。これによりトンネル通路２１の長さ方向（搬送ベルトの走行方向）の両端付近の噴出ノズル４７，４８から噴出された過熱水蒸気は、それぞれ実線矢印で示すように底壁２５当たって両側へ流れて再び噴出口付近へ戻るような過熱水蒸気の循環流が発生する。これにより、トンネル通路２１内の２個の水蒸気噴出ノズル５７と４８より内側の空間は全体がほぼ均等に過熱水蒸気で充満されて高温に保たれる。

トンネル通路２１内の水蒸気噴出ノズル４７、４８より外側、すなわち入口２２側、および出口２３側の空間における過熱水蒸気の循環流は、一部が外気とともに吸引ダクト３１および３２により吸引されて排出される。しかし、このトンネル通路２１の噴出ノズルより外側の空間にも相当量の過熱水蒸気が充満されているので、外気が出入口２２、２３からトンネル通路２１内に侵入してもこの外側の空間の過熱水蒸気層により侵入が阻止されるようになる。このためトンネル通路２１内の２個の水蒸気噴出ノズル４７、４８より内側の空間への外気の侵入はほぼ完全に防止することができる。そしてこのトンネル通路２１内の水蒸気噴出ノズルより外側の空間に充満された過熱水蒸気は十分に圧力が高められ、十分な厚さの層をなすために、これがエアーカーテンの作用をしてある程度の風速までであれば、風速の速い外気もトンネル通路２１内の水蒸気噴出ノズルより内側の空間への侵入をほぼ完全に阻止することができる。

この第４の実施例によれば、２個の水蒸気噴出ノズルより外側の空間をトンネル通路２１の入口と出口付近に設けることにより、トンネル通路の２個の水蒸気噴出ノズルの間の内側に外気に影響されない過熱水蒸気により高温に保たれた広い領域を作ることができるので、トンネル通路２１内に通された食品搬送用ベルトコンベア１の搬送ベルト１１を走行させることにより、この搬送ベルト１１を効率よく洗浄、殺菌処理することができる。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、少ない水蒸気噴出ノズルでトンネル内の温度を高温に保つことができ、トンネルのベルトコンベアの出入口部において水蒸気の凝縮水の発生、およびトンネル内の過熱水蒸気の排気の流れのよどみや渦流の発生を防止することのできる過熱水蒸気による加熱処理装置を提供することができる。

この発明の第１の実施例による加熱処理装置の構成を示す正面断面図。 図１のII−II線の縦断面図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置の外観を示す側面図。 この発明の第２の実施例による加熱処理装置の構成を示す正面断面図。 この発明の第３の実施例による加熱処理装置の構成を示す正面断面図。 この発明の第４の実施例による加熱処理装置の構成を示す正面断面図。 図６のVII−VII線の縦断面図。 この発明の第４の実施例による加熱処理装置の外観を示す側面図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置における内部温度分布を示す特性図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置における内部を流れる流体の流速分布を示す特性図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置における水蒸気漏洩特性を示す特性図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置におけるトンネル通路内の温度分布を示す特性図。 この発明の第１の実施例による加熱処理装置におけるトンネル通路内の水蒸気濃度の分布を示す特性図。

符号の説明

１：ベルトコンベア、１１：搬送ベルト、１２：駆動ローラ、
２：加熱処理装、２０：筒状筐体、２１：トンネル通路、２２：入口、２３：出口
３０：断熱用空間、３１、３２：吸引ダクト、３３：排気ヘッダ、３４：排気ダクト、
３５：吸引ファン
４１、４３、４４、４５、４７、４８：水蒸気噴出ノズル
４１ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４７ａ、４８ａ：噴出口

Claims (11)

1. 被処理物の走行するトンネル通路内に過熱水蒸気を供給して前記被処理物の加熱処理を行うものにおいて、前記トンネル通路を構成する筒状筐体の両端のトンネル通路の出入口付近にそれぞれ一端が結合され、前記トンネル通路内の水蒸気とともに外部から侵入する外気を吸引する１対の吸引ダクトと、この１対の吸引ダクトの他端に結合され、前記吸引ダクトで吸引された水蒸気および外気を吸引手段により吸引して外部へ排気する排気ダクトを設けるとともに、前記トンネル通路を構成する筒状筐体の外壁に接して外部から断熱された断熱空間を形成し、この断熱用空間内に水蒸気噴出ノズルを１個以上設置し、この水蒸気噴出ノズルを通して外部から供給される過熱水蒸気を前記トンネル通路内に噴き込むようにしたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
2. 請求項１に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルを前記トンネル通路の長さ方向のほぼ中央に設置したことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
3. 請求項１に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルを、少なくとも前記トンネル通路の両端の入口付近および出口付近に１個ずつ設置したことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルは、前記トンネル通路の幅とほぼ等しい長さを有し、その全長に亘って開口した所定幅のスリットにより形成された噴出口に備えることを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記断熱空間がその周囲を前記１対の吸引ダクトにより取り囲んで形成されたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
6. 請求項５に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記１対の吸引ダクトの他端を中心側に傾斜させて上方に延ばしたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記断熱用空間内の前記筒状筐体の外壁に加熱用ヒータを設置したことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記断熱用空間内の前記水蒸気噴出ノズルの外側に加熱用ヒータを設置したことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口からの過熱水蒸気の噴出方向を下向きにしたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
10. 請求項２に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口からの過熱水蒸気の噴出方向を前記トンネル通路の出入口側に斜めに下向きにしたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。
11. 請求項１ないし１０の何れか１項に記載の過熱水蒸気による加熱処理装置において、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口を上向にするとともに、この水蒸気噴出ノズルを上方から取り囲むカバーを設け、前記水蒸気噴出ノズルの噴出口から噴出された過熱水蒸気を前記カバーの下方の開口から前記トンネル通路内に噴き込むようにしたことを特徴とする過熱水蒸気による加熱処理装置。