JPH086960B2 - 煮沸器の耐圧保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は密閉容器からなる煮沸器で発生した水蒸気を
熱回収装置に送り熱回収を行うものにおいて、煮沸器内
圧が増減変動した際に器壁が凹んだり変形することのな
いよう耐圧保護を万全ならしめる装置に関する。

（従来の技術） 煮沸，冷却を交互に繰り返して行う製造工程例えばビ
ール仕込工程では、麦汁にホップを加えて煮沸釜内で略
々常圧下の100℃まで加熱し原料中に含まれる異臭成分
を水蒸気と共に発散させる操作を90分程度行って１時間
位自然冷却後、次に100分程度をかけて５℃位まで冷却
することが行われている。

かかる工程で特に煮沸時における廃熱回収をはかって
運転コストの低減をはかるものが最近多く利用されてお
り、その１例が特開昭52−132447号公報等によって開示
されているが、煮沸釜が密閉容器であって器内の温度が
大巾に変動するために内圧にも変化を生じることから、
普通は厚手の金属からなる耐圧容器に形成すると共に、
この煮沸釜に電気制御方式の調圧弁を付設せしめて、常
圧を基準とし水柱で±20mm程度の変動内に器内圧を抑え
るようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上述する如き電気制御方式による耐圧保護装置は、長
年月の使用によって電気的なトラブルが発生し易くなる
ものであり、いったん調圧弁が不作動になると、内圧が
異常に上昇又は低下するために煮沸釜が常圧との差圧の
影響で膨張したり、凹んだりして変形するおそれがあ
り、従って、通常は安全上の見地から、煮沸釜を厚手の
金属よりなる圧力容器に形成しているが、そのために装
置コストの増加を招いていた。

本発明はかかる従来の問題点に対処して成されたもの
であって、ダクトと開放タンクとからなる水封方式によ
る簡易な構造の安全装置を追加することによって、内圧
変動を確実に微小圧力差の範囲に保持可能ならしめ、し
かも複数基の煮沸釜に対して１基で共用し得る構造上の
利点を併せ有せしめてなり、もって煮沸釜の薄型構造へ
の実現に向けて推進をはかることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は添付図面を示す実施例により明らか
な如く、数時間の周期中における一定時間、略常圧下10
0℃の水蒸気を間欠的な繰り返しで発生する煮沸釜等耐
圧密閉容器からなる煮沸器（１）の気相部を、抽気ダク
ト（３）及び抽気装置（13）を有する抽気ラインにより
熱回収装置（４）に接続したものにおいて、前記抽気ダ
クト（３）から水封用ダクト（５）を分岐させて引き出
し、所定量の水の貯溜可能に設けた水封用タンク（６）
に導いて、先端開口部を前記水封用タンク（６）の液相
部に垂下させ浸没せしめる一方、水封用タンク（６）に
は、給水管（７）及びドレン排出管（８）を接続すると
共に、煮沸器（１）内がその耐圧域内における所定の差
圧を超過するとき、前記水封用ダクト（５）の先端開口
部を介して差圧超過分を大気に解放し得るに足りる基準
水位（L₀）及び該水位（L₀）に比し若干高い異常水位
（L₁）を検知する水位検知器（９）を付設せしめ、さら
にドレン排出管（８）には、煮沸器（１）が水蒸気を発
生していなくて、かつ、水封用タンク（６）内の水位が
前記異常水位（L₁）に上昇したことによって開弁し、ド
レンを排出せしめるドレン用開閉弁（11）を介設し、一
方、給水管（７）には、水封用タンク（６）内の水位が
大巾に低下したことによって開弁し、前記基準水位
（L₀）に達するまで給水せしめる給水用開閉弁（10）を
介設したしたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は前記構成において、水封用タン
ク（６）を複数基の煮沸器（１），（１）に対して１基
で兼用せしめてなり、さらに、水封用ダクト（５）が各
煮沸器（１），（１）の抽気ダクト（３），（３）と熱
回収装置（４）とを接続する共通の抽気ダクト（３）か
ら分岐させて引出してなる構成としたことを特徴とす
る。

（作用） パン形の水封用タンク（６）と、導管等の水封用ダク
ト（５）と、水位検知器（９），給水管（７）及びドレ
ン排出管（８）とで構成されるので簡易かつコンパクト
な装置が得られ、また、既設の煮沸器にも簡単に適用で
きる。

そして煮沸器（１）内が大気に比して若干高い正圧域
となったときには、所定値以上の差圧超過分に対して
は、水封用ダクト（５）の先端開口部から気泡として液
相中を経、大気中に放出するので所定値の正圧が確実に
保持される。

一方、熱回収装置（４）の運転に応じて煮沸器（１）
内が逆に負圧域となったときには、水封用ダクト（５）
の先端開口部から差圧ヘッドに相当する分水を吸上げる
ことにより、水封用タンク（６）内の水位が低下して、
前記先端開口部を大気に開放した状態となる結果、煮沸
器（１）内は常圧に上昇する。

かくして煮沸器（１）内の圧力が極端に上昇あるいは
低下することは防止される。

さらに、抽気ダクト（３）中の空気に微粉末の異物が
混入していて、これが水封用タンク（６）まで導かれ水
底に沈澱堆積することによって該タンク（６）内の水位
を上昇させる如き問題が生じた場合には、蒸気発生停止
の時機においてドレン排出管（８）を開通させ沈澱物が
混じったドレンを直ちに排出させると共に、その直後に
水補給を行わせるよう作動するので、耐圧保護装置を常
に良好な作動状態に保持されるようにすることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづき説明す
る。

第１図は本発明の１実施例に係る煮沸工程用装置の略
示構造図であって、例えばビール製造仕込工程に用いら
れ、麦汁を煮沸する煮沸器（１）としての耐圧容器から
なる煮沸釜の気相部に面する頂壁には排気ダクト（２）
を直立させて連設している。

この排気ダクト（２）の途中から抽気ダクト（３）を
分岐して取り出してその先端を熱回収装置（４）に接続
せしめて煮沸器（１）で発生する水蒸気の熱を熱回収装
置（４）で回収させるようになっている。なお、（13）
はファン等の抽気装置である。

煮沸器（１）はビール仕込工程においては前述したよ
うに、略常圧下で100℃まで加熱する運転を90分、自然
冷却を60分、５℃までの強制冷却を100分と順序的な繰
り返しを行わせるものであり、加熱運転の際に発生した
水蒸気（100℃）を熱回収装置（４）によって温水に転
じさせて適宜貯溜した後、麦汁用の殺菌湯として、ある
いは冷却の際に運転する吸収式冷凍機の蒸気発生熱源水
として利用し得るよう熱回収ラインに接続させている。

上記構成を有する装置において、抽気ダクト（３）を
有する抽気ラインには、パイプにより形成した水封用ダ
クト（５）を分岐させて引き出しており、その先端部を
垂下させて水封用タンク（６）内に導き、先端開口部を
水封用タンク（６）の内底部に対面するように下向きに
して、水封用タンク（６）に貯溜される液相に浸没せし
めている。

上記水封用タンク（６）は大気開放形の水槽であっ
て、給水管（７）を液面よりも上方からの水補給が可能
なように接続させていると共に、底部の最下位置となる
個所にドレン排出管（８）を接続させて、給水管（７）
には給水用開閉弁（10）としての第１電磁弁を介設する
一方、ドレン排出管（８）には、ドレン用開閉弁（11）
としての第２電磁弁を介設している。

さらに、水封用タンク（６）には、溢水管（13）を側
壁に接続し、又、槽内に水位検知器（９）を付設せしめ
ていて、この水位検知器（９）が検知した水位に対応し
て発信する信号によって、前記第１・２両電磁弁（1
0），（11）を開弁制御させるように形成している。

上記水位検知器（９）は図示する如く、浸没下のダク
ト先端開口部のレベルよりも所定値だけ高い位置の基準
水位（L₀）と、該水位（L₀）に比し若干高い位置の異常
水位（L₁）と、水封用タンク（６）内の水が殆ど空に近
くなる渇水位（L₂）との３種の水位を検知して、基準水
位信号，異常水位信号，渇水位信号を夫々発信するよう
に形成されている。

この場合、特に基準水位（L₀）に関しては、煮沸器
（１）内圧（Ｐ）が変動して、Ｐ＜常圧−20mm水柱、又
はＰ＞常圧＋20mm水柱となったときに、前者の場合は水
封用タンク（６）内の水が一部量だけ水封用ダクト
（５）内に吸上げられることによって液位の低下を生
じ、前記ダクト（５）の先端開口部のレベルよりも僅か
に下がって該先端開口部を大気に開放させるようにな
り、一方、後者の場合は、水封用ダクト（５）内の蒸気
が先端開口部よりも上位置の液面が有するヘッドに勝っ
て気泡として液相中に放出された後、大気中に放散する
ようになるようなり、煮沸器（１）の耐圧域内における
所定差圧超過分、すなわち、20mm水柱よりも大きい差圧
を大気に解放し得るに足りるヘッドを持つ水位に設定す
ることが必要であって、これは水封用タンク（６）の水
平断面積、水封用ダクト（５）の断面積によって決まる
値であり、溢水管は基準水位（L₀）に開口させる。

かく構成した水位検知器（９）はその出力部を前記両
電磁弁（10），（11）のソレノイドに関連せしめてい
て、煮沸器（１）が自然冷却を行っているときに水位を
検知するように作動させ、異常水位信号により第２電磁
弁（11）を開弁させてこれを保持せしめた後、渇水位信
号により保持を解いて閉弁させると共に第１電磁弁（1
0）を開弁させてこれを保持せしめ、そして基準水位信
号によりこの保持を解き第１電磁弁（10）を閉弁させる
ように回路構成している。なお図中（12）はダンパを示
している。

以上述べた構成を有する実施例は煮沸器（１）が加熱
運転，冷却運転を行っている間に内圧が変動して、その
変動巾が大きくなって20mm水柱を超過するような場合に
は、前述の説明によって明らかなように、正圧域で増大
した場合には、水封用タンク（６）の液相内に差圧超過
分に見合って蒸気が気泡として放出されるので、煮沸器
（１）内は常圧＋20mm水柱に圧力保持され、一方、負圧
域で増大した場合には、水封用タンク（６）の液の一部
が水封用ダクト（５）内に吸上げられる結果、液位が低
下して前記ダクト（５）の先端開口部が大気に解放する
ようになり、煮沸器（１）内は常圧に圧力保持される。

かくして、煮沸器（１）内圧（Ｐ）は、常圧−20mm水
柱＜Ｐ＜常圧＋20mm水柱の範囲内に保持される。

ところで、水封用ダクト（５）を経、熱回収装置
（４）に抽気される蒸気の中には、麦芽，ホップなどの
微粉末が相当量含まれているので、水封用ダクト（５）
を通じて水封用タンク（６）の液相中にこの微粉末が入
り込んできて、ヘドロ状となって底部に堆積する。

その結果、水位を上昇せしめるだけでなく、水封用ダ
クト（５）の開口を塞ぎ、耐圧保護機能が有効に発揮さ
れなくなるが、このときの水位上昇を水位検知器（９）
が検知し異常水位信号を発生するので、煮沸が中断して
いる間に第２電磁弁（11）を開弁させて水封用タンク
（６）内の水と堆積物とを同時に洗い流してドレン排出
管（８）から排出させ、次いで第１電磁弁（10）を開弁
させ所定の基準水位（L₀）まで清澄な水を補給する。

かくして水封用タンク（６）内は清澄な水の相だけと
なり、正常な水封作用を行って耐圧保護が確実に果たさ
れる。

次に第２図は請求項２の発明に係る実施例であり、煮
沸器（１）が２基以上複数基設けられてなる装置におい
て、各煮沸器（１）に設けた抽気ダクト（３）を共通の
抽気ダクト（３）に一括接続した後、この共通の抽気ダ
クト（３）を介し熱回収装置（４）に接続すると共に、
該共通抽気ダクト（３）から水封用ダクト（５）を分岐
させて引き出して、この水封用ダクト（５）を１基の水
封用タンク（６）に導いた構成である。

この実施例は複数基の煮沸器（１），（１）に対し１
基の耐圧保護装置を兼用し、所期の保護機能を発揮させ
ることが可能である。

しかして水封用タンク（６）部の構造は第３図に拡大
示され、また、その機能は第４図（イ）〜（ハ）に説明
される通りであって、煮沸器（１）の耐圧を大気圧±20
mmH₂Oとすると、缶体の構造上から負圧側の圧力変動に
対して弱いと考えられるので、−20mmH₂Oに注目する。

水封用ダクト（５）の内圧が大気に比し低い第４図
（ロ）の場合、大気圧と等圧時の第４図（イ）の水面よ
りもΔZmm水面が上昇した場合に水封が破れるとする
と、水封用ダクト（５）内圧が大気圧よりも大きい第４
図（ハ）の場合では、水封が破れるのは（20−ΔＺ）mm
である。

従ってΔＺを大きくすれば正圧側の水封が破れ易くな
り、若干の問題がある点を考慮してΔＺを3mm程度とす
れば良い。

なお、水封用ダクト（５）と水封用タンク（６）との
寸法設定に当たっては、ダクト（５）の断面積をＡ、タ
ンク（６）の水平断面積をＢ、煮沸器（１）の耐圧をＺ
（mmH₂O）とすると、 となる。

（発明の効果） 本発明は水封用ダクト（５）を水封用タンク（６）と
組合わせて先端開口部を液相内に浸没させるだけの簡単
な機構でありながら、液ヘッドを利用した水封方式によ
って煮沸器（１）の定圧力保持が確実に行えるものであ
り、電気的な制御機構を持つ耐圧保護装置と併用しても
コスト上昇にはつながらなく、しかも簡易な構造で信頼
性の高い保護装置を提供し得ることによって安全面の向
上は測り知れないものがある。

また、本発明の実施によって煮沸器（１）を薄板構造
とすることが可能であって、装置コストに対する低減効
果は顕著である。

さらに、本発明は水封用ダクト（５）と水封用タンク
（６）とを各１基で複数基の煮沸・器（１），（１）に
十分対応し得るものであって、既設の煮沸器に簡単に実
施し得る。

また、水封用タンク（６）内に異物等による堆積層が
生じたときには、これを自動的に排出して常に液相を維
持させるようにしているので耐圧保護機能を確実かつ安
定して発揮し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の各実施例に係る略示構造
図、第３図は同じく要部の拡大図、第４図（イ），
（ロ），（ハ）は機能説明図である。 （１）…煮沸器、（３）…抽気ダクト、（４）…熱回収
装置、（５）…水封用ダクト、（６）…水封用タンク、
（７）…給水管、（８）…ドレン排出管、（９）…水位
検知器、（10）…給水用開閉弁、（11）…ドレン用開閉
弁、（13）…抽気装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数時間の周期中における一定時間、略常圧
   下100℃の水蒸気を間欠的な繰り返しで発生する煮沸釜
   等耐圧密閉容器からなる煮沸器（１）の気相部を、抽気
   ダクト（３）及び抽気装置（13）を有する抽気ラインに
   より熱回収装置（４）に接続したものにおいて、前記抽
   気ダクト（３）から水封用ダクト（５）を分岐させて引
   き出し、所定量の水の貯溜可能に設けた水封用タンク
   （６）に導いて、先端開口部を前記水封用タンク（６）
   の液相部に垂下させ浸没せしめる一方、水封用タンク
   （６）には、給水管（７）及びドレン排出管（８）を接
   続すると共に、煮沸器（１）内がその耐圧域内における
   所定の差圧を超過するとき、前記水封用ダクト（５）の
   先端開口部を介して差圧超過分を大気に解放し得るに足
   りる基準水位（L₀）及び該水位（L₀）に比し若干高い異
   常水位（L₁）を検知する水位検知器（９）を付設せし
   め、さらにドレン排出管（８）には、煮沸器（１）が水
   蒸気を発生していなくて、かつ、水封用タンク（６）内
   の水位が前記異常水位（L₁）に上昇したことによって開
   弁し、ドレンを排出せしめるドレン用開閉弁（11）を介
   設し、一方、給水管（７）には、水封用タンク（６）内
   の水位が大巾に低下したことによって開弁し、前記基準
   水位（L₀）に達するまで給水せしめる給水用開閉弁（1
   0）を介設したしたことを特徴とする煮沸器の耐圧保護
   装置。
2. 【請求項２】水封用タンク（６）が複数基の煮沸器
   （１），（１）に兼用せしめた１基であり、水封用ダク
   ト（５）が各煮沸器（１），（１）の抽気ダクト
   （３），（３）と熱回収装置（４）とを接続する共通の
   抽気ダクト（３）から分岐させて引き出している請求項
   １記載の煮沸器の耐圧保護装置。