JPS58190383A - 液体の連続的加熱方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱伝達率の異なる２神具」−の液体を熱媒体に
よって連続的に加熱又は冷却する方法及びその装置に関
する。

従来より、液体の加熱又は冷却に関する技術は多数開発
されている。そして、これら技術の内、液体の加熱時又
は冷却時において加熱又は冷却される液体の品温を一定
にするための制御番二関する方法及び装置も多く開発さ
れている。

しかしながら、従来の制御方法は１種の液体番こおいて
該液体の加熱時における温度を検知し、該検知した温度
が所定の加熱温度条件に適合しない場合、それを適合す
るように補正する方法、あるいはＪ９ｉ定の加熱温度条
件に適合しないまま処理されたものを再循環させて再度
加熱処理する方法等で代表されるものであった。即ち、
従来の方法は１　％の液体の加熱処理（こおいて、加熱
処理不足の状態が検出された時点で始めて、それを補正
する。

そして、その補正を如何に！ｔｊ　（且つｊ酋切番こし
て加熱処理不足の状態を最小とするかという時点に努力
が払われていた。

本発明はこうした従来の方法とは異なり、熱転〕・し率
のゲくなる２神具−１−の液体を熱媒体によって連続的
に加熱又は冷却するＯこ当って熱伝達率の異な止して上
記２種以上の液体の温度を所定の温度で連続的に加熱又
は冷却するための方法及び装置を提供しようとするもの
である。

本発明者等は温度自動制御機能を有する熱交換器によっ
て液体スープを完全殺菌するために、まず熱交換器内に
水を供給し、該水を所定の温度にまで熱交換して上記熱
交換器内の温度を安定化する。これは、熱交換器内を滅
菌すると共に液体スープの熱交換効率をよくするためで
ある。

水供給終了後連続的に上記液体スープを熱交換器内をこ
供給したところ、熱交換された初期の液体スープの品温
が異常に低下して来て、初期の液体スープの品温が希望
した殺菌温度以下になり、そのために該液体スープを完
全殺菌することができない、ということを体験した。

本発明者等はこのことを重要視して研究をした結果、水
と液体スープとでは熱伝達率が異なるために熱交換時に
おける熱の伝わり方が異なり、その結果温度自動制御機
能を有する熱交換器であっても水から液体スープに切換
わった時点での温度制御が不１げ能となるという結論に
至った。

本発明者等はこうした欠点を解決すべく種々の研究、実
験を繰り返し検討した結果、水からスープにＩＪＪ換わ
るＩＩｈ点よりも少し前に検知した水の温＋＞　ｔｒｌ
を擬似温度（Ｆ′−α）として演幹させ、その演算させ
た擬似温度（１゛′−α）が設定温度ｆＴｌ　＋こなる
ように熱媒体を供給して水を熱交換させて水の温度を実
゛Ｃ′（的に（Ｔ−）β）とした後、その条件で初期の
スープを熱交換し、一定時間熱交換した後上記擬似温度
検知を解除して正常温度検知によってスープの品？！＋
＋ｉが設定ｌ晶度（Ｔ）になるように熱媒体の供給を自
動詞σ１１して、士、記した欠点を解決することができ
る、という知見を得た。

こうした知見をノ、（ζこ完成された本発明の要旨は執
伝達率のｙ（なる２１Ｉｆｉ以１．の液体を熱媒体によ
って連続的（こ加熱又は冷却する場合において、１つの
Ｈ（’ｔ　１４＜から他の液体にリノ換え後超細の液体
が熱交換される前に超細の液体の品温が所定の温度にな
るように熱媒体の供給制御を行なうことを特徴とする液
体の連続的加熱又は冷却方法、及び熱伝達率の異なる２
神具」−の液体を熱媒体によって連続的に加熱又は冷却
する装置であって、液体を一定量ずつ供給する機能、熱
伝達率の異なる液体の供給を切換える機能、液体を熱媒
体によって連続的に加熱又は冷却する機能、液体の温度
を検知する機能、検知した液体の温度を一定時間擬似温
度に変換する機能、検知又は変換された温度を二基いて
熱媒体を自、動供給制御する機能を有することを特徴と
する液体の連続的加熱又は冷却装置６：にある。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明でいう熱伝達率の異なる２種以上の液体とは、上
記した水とスーツ番こ代表される夕１１きものであるが
、これに限るものでないことは元より当然である。

液体の熱伝達率は、液体の粘度、品温、比ＩＴｊ　；ｌ
’ｌ、熱伝導率の相異によって異なってくる。従って、
ここにいう熱伝達率の眉なる２種以」二の液体とは１−
０記した液体の粘度、品温、比＠量、熱伝導率等の１．
１．１なる液体をいい、ｆｉｔ、に種類の相異（例えば
、水とスープ、スーツとソース、豆乳と牛乳等の如き１
′ｌｒｉ類の相異）のみを意味するのではなく、同一種
類でも熱伝達率の相違するものは当然含まれる。

そして、本発明において、こうした熱伝達率の異なる２
挿具−１−の液体を連続的に熱交換するとは、体取り式
、チューブラ一式、プレート式等の連続式熱交換方式〇
こまって液体を加熱する場合及び液体を冷却する場合の
二つの態様を含むものである。

Ｉ−記熱交換に当って使用される熱媒体としてはυ＋＋
　ｙ？する場合は蒸気、熱水、油等が一般的であり、冷
却する場合はフロンガス、窒素ガス等の冷媒ガス、冷水
等が一般的である。

そこで、まず液体を加熱する場合の方法及び装置ｉ’ｉ
’　＋こついて、本発明の一只１体例である第１図、第
２図ζこＪｌしいて説明する 第１図は熱交換器から排出されてくる液体の品温変遷を
表わし、図中の実線は本発明の方法番こよる場合、破線
は従来法による場合の品温変遷であり、−奔鎖線は擬似
温度変遷を表わす。

、九 第２図は本発明方法を実施するためのプラントの簡略図
であって、該プラントはホッパー１および２、原料供給
ポンプ３、熱交換器４がらなっている。そして、上記ホ
ッパー１および２、原料供給ポンプ３及び熱交換器４と
は原料供給管５（こまって接続されており、該熱交換器
４の他方には熱交換された原料を次工程へ供給するため
の原料排出管６が接続されている。該原料排出管６には
熱交換された原料の品温を検知するための温度センサー
７が設置されており、該温度センサー７、変換器８、回
路切換え制御盤９、温度演算装置１０、蒸気供給制御装
置１１、蒸気供給バルブ１２はそれぞれ回路によって連
結されｋいる。

上記のような構成を有するプラント＋こよるＡ液とＢ液
（但し、各々の液体の熱伝達率はＡ液））Ｂ液である）
との連続的熱交換方法について述べると、まずバルブ１
３．１４を閉めた状態でホッパー・１４こＡ液、ホッパ
ー２にＢ液を供給する。次にバルブ１３．１５．１６を
開き原料供給ポンプ３によって原料供給管５を通してＡ
　Ｊ熱交換器４へ送る。該熱交換器４はジセケソ）１７
を有しており、該ジャケット１７には蒸気供給管１８と
蒸気排出管１９とが接続され、蒸気排出管１９番こはス
チームトラップ２０が設置されている。

原ｆ［供給管５から送られてきたＡ液が熱交換器４内に
供給されてから蒸気供給パルプ１２を開いてジャブ、１
−１７内へ蒸気を供給する。熱交換器４で熱交換された
Ａ液は原料排出管６を通って次１、程へ送られる。

この際熱交換されたＡ液の品温は該原料排出管６Ｃ二設
置されている温度センサー７（こよって抵抗の変化とし
て検知される。抵抗の変化として検知されたＡ液の品温
は変換器８で電流に変換され、該ｊｔｌ流は回路２１を
経て倦気供給制御装置１１へ送１゛、れる。蒸気供給制
御装置１１では予め定められている設定温度値と送られ
てきた電流値との偏差からＡ液の品温を設定温度（刀に
するために必要な蒸気供給バルブ１２の開度を算出し、
該算出値に基いて蒸気供給制御装置１１から指令が回路
２２を経て蒸気供給バルブ１２へ送られて熱交換された
Ａ液の品温が設定温度＋Ｔ）になるよう番こ該蒸気供給
バルブ１２の開閉が調整される。ここまで（こおける熱
交換されたＡ液の品温変遷を第１図でみると、（イ）で
示すような温度変遷となる。

熱交換されたＡ液の品温が設定温度（Ｔ）で安定するよ
うに蒸気供給バルブ１２によって蒸気供給量が調整され
た後は、その状態を維持してＡ液の熱交換を実行すれば
よい。

Ａ液の熱交換後バルブ１３を閉じバルブ１４を開いてＢ
液を熱交換器４へ送るが、この際バルブ１４を開いた後
Ｂ液が熱交換器４内へ供給される以前の予め定められた
時点（第１図の斗の時点）で切換え制御盤９中の回路の
（ｂ）と（０とを接続させる。

１、記］Ｚめ定められた時点（第１図の飴の時点）Ｘ はＡ液と１３液の熱伝達率の差、各液の供給流計等の１
１１異によって異なっているために、予備実験【こまっ
てＡ液とＢ液とを連続的に熱交換して初期のＢ液が）ｊ
ｌ交換されて熱交換器から排出されてきた１１、’＋の
晶１，１”＋　（７Ｌ’ｒ亀センサー７で検知された晶
／ＡＡ　）が１・かり始める時点χ、蒸気供給側ω１１
装置１１が迫１１ｔシ始める時点ｙ、−１−記晶１ｆｕ
ｊから最■；点になる時点Ｚな把握しておく方が好まし
い。

１−記した操作によって未だ熱交換器４内にあるＡ液が
原料排出□ｉ？　６へ送られ、ここで温度センサー７で
検知されたＡ液の品温丁）は変換器８を経てｌＩ＋１１
を度演算装置１０へ電流として送られる。電流として送
られてきたＡ液の晶７ｆｔａ　！Ｔｆは温度演算装（＾
、１０内で擬似温度（−Ｉ’−α）として演算され回路
を経て外気供給制卸装置１１へ送られる。蒸気供給制御
ｔ’ｌｌ　’）７置１１では予め原料抽出管６を通る原
料の晶イ１ｌ１１が設定温度（Ｔ）（こなるように蒸気
供給バルブ１２を自動的に制御する機１ｊヒをｆｒ　し
ているので、訪英−ａ＝　）が設定温度（Ｔ）（こなる
よう番こ蒸気供給制御装置１１から蒸気供給バルブ１２
へ指令が出されることになる。その結果、蒸気供給バル
ブ１２は検知された擬似温度（Ｔ’−α）が設定温度（
Ｔｉになる様に蒸気を供給する。

それによって熱交換器４から原料排出管６へ送られるＡ
液の品温が上昇し、その品温が実質的に（Ｔ’＋β）に
なる様に蒸気の供給を続ける。ここまでの熱交換された
Ａ液の品温変遷を第１図でみると、（ロ）で示すような
温度変遷となる。

」−記の場合において、擬似温度（Ｔ’−α）のαは、
Ａ液の品温を設定温度σ）にするための蒸気の供給量及
び温度と同一の条件でＢ液を熱交換した時ζこ生ずる温
度低下（Ｔ−γ）を補正するのに必要な熱量番こまって
決定される。該熱量が大きくなればαの値は大きくなり
、反対に該熱量が小さくなればαの値も小さくなる。

この段階ではＢ液はすで（こ熱交換器４内で熱交換され
ているが、このト仝の熱交換は温度センサー７で検知さ
れるＡ１〔シの品温が（Ｔ’＋β）となるようなり　ｆ
’ｌ、換呂゛するならはＢ液の晶／ｆｕｉが設定温度（
Ｉ）となるような条１牛である。

そして、熱交換器４内で熱交換されたＢ液が原１′１拮
出管６へ排出される直前（第１図では７点）に、ｕＪ換
え制御盤９中の回路の（ｂ）とｆｃｌとを接続させて正
常の状態に戻し、原料排出’ｉ’？’６内を通るＢＩｆ
ケの品温が丁）番こなるよう（こ蒸気供給制御装置１１
の指令番二基く英傑供給パルプ１２の調整によって５°
ｔく気のＩ）（給を制御する。

ここ土てにおける原料排出管６を通る液温の変遷？第１
図でみると、し→でボすような温度変Ｊ４となる。尚、
第１図の鴬の１う階では、熱交換器内にお（・てＡ１１
４の熱交換がｔｌ＜了しつつあり、それと同時に＋３イ
ダの熱交換が開始されつつある段階であるため番ニ、こ
の段階ではＡ歳とＢ液とが混在した状態−（あり、ｉＩ
ｒってりＪ１勿よ・力さ２しる液体の熱伝達率はＡＩイ
クの全１（伝達わからＢ液の＋ＩＶ伝達率に変わりつつ
ある段階である。それ故に、熱交換される液体の品温も
除々に変遷するのである。その？沓は通常通りの操作に
よって熱交換すればよい。

上記のような方法及び装置を採用することＯこよって、
熱交換時（こおける熱伝達率の異なる２種以」１の液体
の品温を、設定温度以丁に低１・゛させることなく略均
−な品温によって連続的に熱交換することが＋＋Ｊ能と
なる。

次に、液体を冷却する場合については、液体を加熱する
場合とは全く反対の現象が生ずる。」−記したＡ液とＢ
液を例にとって述べると、まずＢ　ＩｆＬを冷却しよう
とする設定温度）←１にＡ液を熱交換器によって冷却し
た後連続的）こＢ液を該熱交換器に流すと熱交換された
品温は（４＋α）となるため番こ前記した液体の加熱の
場合と温度変遷が反対になるように操作すれはよい。即
ち、Ａ液からＢ液瘉こせた擬似温度（１＃　＋　、、／
　）が設定温度′【）になるようにＡ液を熱交換させて
Ａ液の温度を実質的に（ｔ＝ｔｉ’　）とした後その条
件で初期のＢ液を熱交換し一定時間熱交換した後」−記
擬似温度検知を解除して正常！：＋、＋Ｌ度検知によっ
てＢ液の品温が設定温度ｆｉｌになるように熱媒体の供
給を自動制御する操作を行なえばよい。

以−１−述べた方法及び装置は、本発明における一＋！
−ｆ４例であって、本発明は」−記方法及び装置に限定
されるものではなく、鼎は熱伝達率の異なる２伸以−１
−の液体を熱媒体（こまって連続的に加熱又は冷却する
場合（こおいて、１つの液体から他の液体にリノ換え後
、超細の液体が熱交換される前に超細の液で４・の品温
が所定の温度になるように熱媒体の供給制御ｌ１ｌｌを
行なうことを満足するものであれば、Ｉ’ｌｌ　＋ｕＪ
なる方法てあってもよい。また、装置についても液体を
一定ｉ’（Ｆ、ずつ供給する機能、熱伝達率のγｌｔ；
る液体の１！１、絵を切換える機能、液体を熱媒体番二
よ−２て０１１熱又は冷却する機能、液体の７１１５度
を検印する機能、検知した。ＩＶ体の温度を一定時間擬
似基いて熱媒体を自動供給制御する機能を有するもので
あればどんな装置であってもよい。

実施例 ホッパー１に水、ホッパー２にスープを入れ、まずパル
プ１３．１５を開いて水を流に２，０００１／ｈｒで原
料供給ポンプ３で熱交換器４へ送り、温度センサー７が
設定温度１４０″Ｇ（こなる様に蒸気供給制御装置１１
で蒸気供給パルプ１２を制御しつつ熱交換器４のジャケ
ット１７中へ蒸気を供給する。熱交換器４で熱交換され
た水の温度が設定温度１４０℃で安定してからパルプ１
３を閉じそれと同時（こパルプ１４を開いて、水からス
ープ番こ切り換えた。水運転時の総括伝熱係数は、約２
、０００　ｋｃａＶ’ｒｒ１．ｈｒ、’Ｇで、スープ運
転時の総括伝熱係数は約１．５００　ｋｃ；ル’７７２
’ｅ　ｈｒ　、”Ｇであった。水からスープへの切換え
後、水とスープとの界面が熱交換器４の入口２３に到達
した時点（１ｏ）で回路しり換え制御盤９０回路のｆａ
ｔと（ｃｌとを接続させ、それによってｎｌｈ度演算装
置１０が作動し、上記水とスープとの界面が熱交換器４
の出口２６に到達したｔ＋、’Ｆ点（［７）で解除する
という条件で運転した。

該！ｆ＋Ａ度演算装置１０の作動条件は、Ｔ−〔χ／（
ｔ、−ｔｏ））・ｔ（（ｌｊｌ、Ｔ：設定温度（”Ｇ）
、χ：時刻［、における擬似ｌＩ＋１＋Ｌ度低下度ＣＧ
）、【：温度演算装置作動後の経過時間（社）を表わす
）で与えられ、当該実施例での各設定値は［７〜ｔｏ＝
４０秒、χ−３，５°Ｃの条件で行なった。

以−１−に述べた各条件で運転を行なうことにより水か
らスープへの切換え時における温度低下は全くなかった
。

尚、ｔｔｆ：未決で行−〕だ場合、水からスープへの切
換え時に２°Ｃのｉ’＋１７を度低１・゛があった。

【図面の簡単な説明】 第１図は熱交換器から排出されてくる液体の品温変遷を
表わし、図中の実線は本発明の方法による場合、破線は
従来法による場合の品温変遷であり、一点鎖線は擬似温
度変遷を表わす。 第２図は本発明方法を実施するための一具体例であるプ
ラントの簡略図で、図中１．２・・・ホッパー、３・・
・原料供給ポンプ、４・・・熱交換器、５・・原料供給
管、６・・・原料排出管、７・・・温度センサー、８・
変換器、９・・・回路切換え制御盤、ｌＯ・・・温度演
算装置、１１・・・蒸気供給制御装置１２・・・蒸気供
給バルブ、１３．１４．１５．１６．・・・パルプ、１
７・・・ジャケット、１８・・・蒸気供給管、１９−蒸
気排出管、２０・・・スチームトラ、ツブ、２１．２２
・・回路　を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 夏、熱伝達率の異なる２神具」―の液体を熱媒体ζこま
   って連続的（こ加熱又は冷却する場合ζこおいて、１つ
   の液体から他の液体に切換え後超細の液体が熱交換され
   る前に超細の液体の品温が所定の温度（こなるよう（こ
   熱媒体の供給制御を行なうことを特徴とする液体の連続
   的加熱又は冷却方法。 ２熱伝達率の５′くなる２挿具−１−の液体が水とスー
   プであることを！１５゛徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の液体の連続的加熱又は冷却方法。 ３熱伝達率の異なる２　ｒＩｌｉ以−［−の液体を熱媒
   体（こよって連続的（こ加りｊ５叉は冷却する装置ｒ’
   ＋’であって、ｉｆＩ体を一定；１：゛ずつ供給する機
   能、熱伝達−イ・−ｙ、）　′！’＋！なる液体の供給
   を切換える機能、 液体を熱媒体によって連続的昏こ加熱又は冷却する機能
   、 液体の温度を検知する機能、 検知した液体の温度を一定時間擬似温度に変換する機能
   、 検知又は変換された温度に基いて熱媒体を自動供給制御
   する機能、 を有することを特徴とする液体の連続的加熱又は冷却装
   置。 ４、熱伝達率の異なる２種以上の液体が水とスープであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の液体の
   連続的加熱又は冷却装置。