JP5793786B2 - 被処理物加熱加圧システム - Google Patents

Description

本発明は、被処理物を収容してその被処理物を蒸気で加熱加圧する耐圧容器と、前記耐圧容器に蒸気を供給する蒸気発生装置とを設け、原料水を前処理する前処理装置を、前記蒸気発生装置への水の第１供給路に設け、前記耐圧容器から排出される蒸気の排出路を、凝集水貯留タンクに接続し、前記凝集水貯留タンクから上方に延出して大気中に接続する排気塔を設けてある被処理物加熱加圧システムに関する。

従来、レトルト食品や医薬品等を加熱加圧下において、調理殺菌および滅菌する際に使用される被処理物加熱加圧システムに関するもので、まず、被処理物の加熱加圧殺菌処理に必要な水蒸気を作るのに、蒸気発生装置でのスケールの発生や腐食の発生を抑えて、長期使用ができるようにしなければならず、そのために、原料水は、前処理装置で固形物除去や軟水化などの前処理がなされる。
そして、前処理装置で前処理された原料水から蒸気発生装置で蒸気が作られ、耐圧容器内に蒸気を供給して所定時間、所定の温度、所定の圧力で前述の被処理物の処理をした後、降温、降圧処理をして被処理物を取り出すのに、耐圧容器から蒸気を排出する必要がある。
そこで従来装置においては、前記耐圧容器から排出される蒸気は、排出路から凝集水貯留タンクを通って排気塔にそのまま流れて外方に放出されるように構成してあった。
つまり、このシステムでは、蒸気発生装置で大量の熱エネルギーが消費され、しかも、排出路から排気塔を通って余剰の熱エネルギーが廃棄されているのが現状である。
これに対し、耐圧容器から凝集水貯留タンクまでの排出路に熱交換器を設けて熱回収を図ることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１６０１２１号公報

しかし、上述のシステムの場合、熱交換器という新たな設備を設けることになるが、既設の被処理物加熱加圧システムからの改造をするには、熱交換器を設置するスペースの確保が難しい場合がある。

従って、本発明の目的は、排出される水蒸気からの効率の良い熱回収を維持しつつ、既存の被処理物加熱加圧システムからの改造に対応可能にするところにある。

本発明の第１の特徴構成は、被処理物を収容してその被処理物を蒸気で加熱加圧する耐圧容器と、前記耐圧容器に蒸気を供給する蒸気発生装置とを設け、原料水を前処理する前処理装置を、前記蒸気発生装置へ水を供給する第１供給路に設け、前記耐圧容器から排出される蒸気の排出路を、凝集水貯留タンクに接続し、前記凝集水貯留タンクから上方に延出して大気中に接続する排気塔を設けてある被処理物加熱加圧システムであって、前記排気塔内に水を噴霧する水ノズルを設け、前記水ノズルに対する給水装置を設け、前記耐圧容器から排出される蒸気に対する温度検出センサーを設け、前記温度検出センサーの検出結果を基に、前記排気塔からの排出気体が一定温度以下に成るように、前記給水装置を操作する制御装置を設け、前記制御装置により、前記排出路からの蒸気の排出量の増大に伴って、複数の前記水ノズルの内の低い位置の物から高い位置の物に、段階的に順次噴霧を開始して水の噴霧量を増大していくように設定してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、水ノズルを既設の排気塔に設け、水ノズルに対する給水装置を設けるだけの簡単な改造で済み、従来のように改造のための新たな追加装置のスペースを設ける必要が無い。
しかも、排気塔内に水ノズルから噴霧された多数の水滴に、蒸気が直接接触して吸着され、それらの水滴は、熱エネルギーを含んだ状態で下方の凝集水貯留タンクに落下して集められる。
従って、新たなスペースを設けない簡単な改造で、効率よく蒸気からの熱エネルギーを回収できる。
また、排気塔での水ノズルからの水噴霧により、耐圧容器から排気される蒸気が効率よく、且つ、確実に吸着されて回収されるために、排気塔からの白煙を防止でき、システム全体の環境イメージを良好に維持できる。
また、制御装置による給水装置の操作で排気塔からの排出気体が一定温度以下になるために、蒸気からの熱回収率を高く維持できる。その上、温度検出センサーによる排出ガスの温度を検出することで給水装置による給水が迅速に行えるようになる。
また、排気塔内で蒸気の排出量の増大に伴って、複数の前記水ノズルの内の低い位置の物から高い位置の物に、段階的に順次噴霧を開始して水の噴霧量を増大していくように設定してあるから、経済的に且つ効率よく蒸気の回収、つまりは熱エネルギーの回収を行うことができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記水ノズルを、前記排気塔において上下複数箇所に配置してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、排出路を介して耐圧容器から排出される蒸気は、凝集水貯留タンクから排気塔を上昇して大気放出される前に、排気塔の上下複数箇所に配置した水ノズルからの噴霧水に接触して、排気塔内で下方から上方に上昇する途中で効率よく吸着され、熱エネルギーを含んだ状態で回収される。その上、排出される蒸気の量や温度の低い時には、その回収する熱量に応じて排気塔内の上部に位置する物から順に給水を停止することで、回収効率を下げずに消費する水の量を減少して経済性を上げることができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記水ノズルを、前記排気塔の内周に螺旋状に配置してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、少ない水ノズルで、排気塔内に噴霧する水を立体的に排気塔内で均一に供給することができる。

本発明の第４の特徴構成は、前記凝集水貯留タンクの貯留水を、前記第１供給路の水と熱交換する熱交換装置を設けてあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、凝集水貯留タンクに回収して貯留された蒸気の熱エネルギーは、熱交換装置により蒸気発生装置へ供給される水に利用され、そのために、蒸気発生装置で蒸気を発生させるための熱エネルギーが少なくて済み、全体としてのエネルギー消費量を抑え、経済性を向上させることができる。

本発明の第５の特徴構成は、前記熱交換装置による熱交換後の前記凝集水貯留タンクの貯留水を、前記給水装置に供給する第２供給路を設けてあるところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、熱交換装置により熱エネルギーを第１供給路の水に与えた後の冷却された水が、第２供給路に供給されることにより、排気塔での噴霧時の蒸気の回収効率が向上する。

本発明の全体システム概略図である。 別実施形態の要部概略縦断面図である。 別実施形態の要部概略縦断面図である。 （ａ）別実施形態の排気塔の縦断面図、（ｂ）別実施形態の排気塔の平面図である。 （ａ）別実施形態の凝集水貯留タンクの概略縦断正面図、（ｂ）別実施形態の凝集水貯留タンクの平面図、（ｃ）別実施形態の凝集水貯留タンクの概略縦断側面図である。 （ａ）別実施形態のシステム概略図、（ｂ）別実施形態のシステムの排蒸気温度と散水量の関係を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、被処理物加熱加圧システム１（第１実施形態）の構成が概略的に示されている。
図１に示されるように、被処理物加熱加圧システム１は、耐圧容器２（例えば、レトルト釜等）、蒸気発生装置４、凝集水貯留タンク６、及び排気塔８を備えて構成されている。
蒸気発生装置４には、原料水を前処理する前処理装置１１を介して水を供給する第１供給路１２に設けてあり、前処理装置１１では、配管内でスケールが発生して付着するのを防止するために、原料水を軟水化するための処理が施される。

耐圧容器２は、被処理物１３を中に収容し、収容された被処理物１３を蒸気で加熱加圧して殺菌することができる。耐圧容器２としては、既存の耐圧容器のうち任意のものを用いることが可能であり、例えば、（１）特開平１１−３４７１０５号公報に開示されたレトルト殺菌用の処理槽、又は（２）特開平９−１９２０１６号公報に開示された蒸煮槽等が挙げられる。
耐圧容器２の下部には、耐圧容器２内に蒸気を供給するための配管９Ａ、及び耐圧容器２内の流体（例えば、耐圧容器２内の残存空気、蒸気、熱水、圧縮空気等）を外に排出するための配管９Ｂが接続されている。

配管９Ａの上流には、蒸気発生装置４（ボイラー等）が設けられており、蒸気発生装置４によって生成された蒸気が、耐圧容器２に供給されるように構成されている。

配管９Ｂには、開閉弁１０が設けられている。
耐圧容器２から配管９Ｂを通って移送された流体（耐圧容器２内の残存空気、圧縮空気、蒸気、熱水等）は、配管９Ｅを通って凝集水貯留タンク６に排出されるように構成されている。

次に、上記構成を有する本実施形態の加熱加圧システム１の作用について説明する。
本実施形態の加熱加圧システム１においては、耐圧容器２内に収容した被処理物１３（例えば、飲食品を充填して密封した密封容器等）を蒸気で加熱加圧して殺菌する際、被処理物１３の予備加熱を実施する。

予備加熱は、耐圧容器２内の温度を所定の温度（当該温度を１次加熱温度と称し、１次加熱温度は、例えば９０℃〜１１０℃である）まで上昇させる１次加熱と、１次加熱温度を所定時間（例えば、５分間）維持する予熱保持により構成されている。
この予備加熱は、所定時間、蒸気発生装置４を駆動させて蒸気を発生させて、配管９Ａを介して耐圧容器２内に蒸気を供給し、配管９Ｂの開閉弁１０を開けて、耐圧容器２内の残存空気を、配管９Ｂから耐圧容器２の外に追い出しながら、被処理物１３を所定の温度まで加熱する工程であり、この間、耐圧容器２内の残留空気を含んだ蒸気が配管９Ｂより排出され続ける。
耐圧容器２から排出された蒸気は、配管９Ｂ、９Ｅを通って凝集水貯留タンク６に移送される。
尚、配管９Ｅより排出された流体（耐圧容器２内の残存空気、圧縮空気、蒸気、熱水等）のうちの、液体成分は、凝集水貯留タンク６に貯留され、気体成分（残存空気、圧縮空気、蒸気等）は、排気塔８を通じて、被処理物加熱加圧システム１の外に排出される。

排気塔８には、排気塔８内に水を噴霧する水ノズル１４を設け、水ノズル１４に対する第１給水ポンプＰ１から成る給水装置を設けてある。
耐圧容器２から排出される蒸気に対する温度検出センサーＳを、凝集水貯留タンク６に設け、温度検出センサーＳの検出結果を基に、排気塔８からの排出気体が一定温度以下に成るように、給水装置を操作する制御装置１５を設けてある。
前記凝集水貯留タンク６の貯留水を、第１供給路１２の水と熱交換する熱交換装置１９を設け、熱交換後の水を水ノズル１４の給水装置に接続する第２供給路２０を、設けることにより、凝集水貯留タンク６の水の熱エネルギーを、第１供給路１２の前処理水に与えると共に、その熱交換により冷却された水を、水ノズル１４から排出路に噴霧することで、蒸気の回収率を上げられるようにしてある。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 温度検出センサーＳは、排気塔において上下一箇所に設けても良いが、図２に示すように、複数箇所に設けて、例えば、第１温度検出センサーＳ１を凝集水貯留タンク６に設けて、流入する蒸気の量に応じて水ノズル１４からの噴出量を制御し、第２温度検出センサーＳ２を排気塔８の上方部に配置して、設定温度以下に排出気体がなるように、水ノズル１４を調整制御して蒸気の回収率を上げられるようにしてあっても良い。
〈２〉 水ノズル１４は、図１に示すように、排気塔８の互いに相対向する方向から噴霧するように取り付ける以外に、図２に示すように、排気塔８内で下向きに噴霧するように取り付けたり、図３に示すように、排気塔８内で、最上部の水ノズル１４のみを上向きに噴霧するように取付け、他の水ノズル１４を下向きに取り付けるようにしてあっても良い。
〈３〉 複数の水ノズル１４を、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記排気塔８の内周に螺旋状に配置して、排気塔８内に水滴が均一に分布して噴霧されるようにしてあっても良い。
〈４〉 図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、配管９Ｅの排出路出口の直近は排出蒸気の密度が高いので、その排出路出口から出る蒸気に対して直交する方向に平面状に噴霧する水ノズル１４を設けることで、排出蒸気を効率よく回収できるようにしてあっても良い。
〈５〉 複数の水ノズル１４を、図６（ａ）に示すように、排気塔８内で下から第１、第２、第３、第４バルブ２１ａ，２１ｂ,２１ｃ，２１ｄを夫々設け、排出路からの排出蒸気量に応じ図６（ｂ）のグラフに示すように、排気塔８内の最上部の温度検出センサーＳ２からの温度検出結果に基づいて、排気塔８内の温度上昇に伴って第１バルブ２１ａから順に第４バルブ２１ｄにかけて順次開弁して、できるだけ少ない水量で排気塔８内の温度を上げないように制御するように制御装置１５をプログラムしてあっても良い。つまり、できるだけ少ない水量で蒸気の熱エネルギーを回収できるように構成してある。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

２ 耐圧容器
４ 蒸気発生装置
６ 凝集水貯留タンク
８ 排気塔
１１ 前処理装置
１２ 第１供給路
１３ 被処理物
１４ 水ノズル
Ｓ 温度センサー
１５ 制御装置
１９ 熱交換装置
２０ 第２供給路

Claims (5)

1. 被処理物を収容してその被処理物を蒸気で加熱加圧する耐圧容器と、
   前記耐圧容器に蒸気を供給する蒸気発生装置とを設け、
   原料水を前処理する前処理装置を、前記蒸気発生装置へ水を供給する第１供給路に設け、
   前記耐圧容器から排出される蒸気の排出路を、凝集水貯留タンクに接続し、
   前記凝集水貯留タンクから上方に延出して大気中に接続する排気塔を設けてある被処理物加熱加圧システムであって、
   前記排気塔内に水を噴霧する水ノズルを設け、
   前記水ノズルに対する給水装置を設け、
   前記耐圧容器から排出される蒸気に対する温度検出センサーを設け、
   前記温度検出センサーの検出結果を基に、前記排気塔からの排出気体が一定温度以下に成るように、前記給水装置を操作する制御装置を設け、
   前記制御装置により、前記排出路からの蒸気の排出量の増大に伴って、複数の前記水ノズルの内の低い位置の物から高い位置の物に、段階的に順次噴霧を開始して水の噴霧量を増大していくように設定してある被処理物加熱加圧システム。
2. 前記水ノズルを、前記排気塔において上下複数箇所に配置してある請求項１に記載の被処理物加熱加圧システム。
3. 前記水ノズルを、前記排気塔の内周に螺旋状に配置してある請求項２に記載の被処理物加熱加圧システム。
4. 前記凝集水貯留タンクの貯留水を、前記第１供給路の水と熱交換する熱交換装置を設けてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の被処理物加熱加圧システム。
5. 前記熱交換装置による熱交換後の前記凝集水貯留タンクの貯留水を、前記給水装置に供給する第２供給路を設けてある請求項４に記載の被処理物加熱加圧システム。

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