JP7063948B2 - 過熱蒸気反応装置 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ［公開場所］ 東京都千代田区丸の内３－３－１ 電気興業株式会社 ［公開年月日］ 令和元年１２月１１日

本発明は、過熱蒸気により処理対象物を処理する過熱蒸気反応装置に関する。

過熱蒸気とは、沸点以上に熱せられた蒸気のことである。過熱水蒸気、過熱ガス蒸気がその一例である。過熱蒸気は一般に、（１）食品の加熱、解凍、殺菌、滅菌、燻蒸、焙煎、グリル、（２）生ごみの乾燥、殺菌、滅菌、（３）土壌殺菌などに用いられる。特許文献１には、過熱蒸気を被処理物に接触させることにより、被処理物の滅菌及び殺菌を行う過熱蒸気反応装置が記載されている。

特許第５７７１４３号公報

従来の過熱蒸気反応装置では、処理対象物である粒体の自重を利用して粒体と過熱蒸気とを分離し、両者を別々に回収している。ところが、粒体に比べて重量が小さい粉末を処理対象とする場合、粉末の自重を利用して粉末と過熱蒸気とを分離及び回収することが難しい。

本発明は、過熱蒸気による処理対象物が粉末の場合に、処理後の粉末と過熱蒸気とを効率的に分離及び回収することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る過熱蒸気反応装置は、過熱蒸気と処理対象である粉末とが投入され、前記過熱蒸気による前記粉末の処理が行われる反応管路と、前記反応管路の出口に接続され、前記粉末と前記過熱蒸気とを分離するサイクロンとを備える。前記反応管路が垂直方向に沿って配置され、前記反応管路の上端部に、前記過熱蒸気を供給する蒸気供給管と、前記粉末が投入されるホッパーの吐出口とが挿入され、前記蒸気供給管と前記ホッパーの吐出口とはいずれも軸方向が前記反応管路と平行である。

本発明によれば、過熱蒸気による処理対象物が粉末の場合に、処理後の粉末と過熱蒸気とを効率的に分離及び回収することができる。

過熱蒸気反応装置を示す斜視図である。 反応管路の入口付近の断面図である。 外側にヒーター線が巻き付けられたサイクロンの斜視図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、過熱蒸気反応装置１は、過熱蒸気発生部２と反応管路３とサイクロン４とを備えている。

過熱蒸気発生部２は、誘導加熱コイル２１と、この誘導加熱コイル２１の内部に配置された蒸気流路２２と、誘導加熱コイル２１に電力を供給する発振機２３とを備えている。蒸気流路２２には、外部のボイラー（不図示）から飽和蒸気が供給される。この飽和蒸気が誘導加熱コイル２１により加熱されて過熱蒸気が発生する。この過熱蒸気は、蒸気流路２２と反応管路３とを連結する蒸気供給管５を通じて、蒸気流路２２から反応管路３へと供給される。

誘導加熱コイル２１及び蒸気流路２２は、両者の軸が水平方向となるように配置されている。蒸気供給管５は、本体部５１と、延長部５２と、本体部５１と延長部５２とを連結する屈曲部５３とを有している。本体部５１は、水平方向に延びており、基端部が蒸気流路２２に連結され、先端部が屈曲部５３に連結されている。延長部５２は、垂直方向に延びており、基端部が屈曲部５３に連結され、先端部が反応管路３に挿入されている。

反応管路３は、本体部３１と、延長部３２と、本体部３１と延長部３２とを連結する屈曲部３３とを有している。本体部３１は、垂直方向に延びており、その上端部３１ａに蒸気供給管５の延長部５２が挿入されている。反応管路３の延長部３２は、水平方向に延びており、その先端部がサイクロン４に接続されている。

反応管路３の直径及び本体部３１の上下方向の長さは、処理対象物の反応処理（滅菌、殺菌、抗酸化など）に必要な反応時間などに応じて設定されている。また、反応管路３の外周部は、熱が周囲に逃げないように断熱シート等（不図示）によって覆われている。

上端部３１ａにはさらに、ホッパー６の吐出口６２も挿入されている。ホッパー６には、投入口６１から、過熱蒸気による処理対象物である粉末が投入される。この粉末の一例として、大きさが５００マイクロメートル程度から２５０マイクロメートル程度となるように粉砕機（不図示）により処理された米ぬかが挙げられる。

このように、垂直方向に延びる反応管路３の入口すなわち上端部３１ａに、蒸気供給管５の延長部５２と、ホッパー６の吐出口６２とが挿入されている。そして、延長部５２と吐出口６２とはいずれも軸方向が反応管路３と平行である。

反応管路３の本体部３１においては、蒸気供給管５から供給された過熱蒸気により、ホッパー６から投入された処理対象物が処理される。過熱蒸気が付着した処理対象物は、屈曲部３３及び延長部３２を経て、反応管路３の出口に接続されたサイクロン４へと流れ込む。

サイクロン４は分級装置の一つである。サイクロン４として、本体の上側がドーム状であるドーム型サイクロンを用いてもよい。このサイクロン４において、処理済み粉末と過熱蒸気とが分離される。処理済み粉末は、サイクロン４の下部に接続されたペール缶などの収集容器７へと移動し、過熱蒸気は、サイクロン４の上部からサイクロン外部へと排出される。排出された過熱蒸気は、上記ボイラーへ供給されて再利用することができる。なお、収集容器７はサイクロン４の下部に隙間なく取り付けられている。

図１及び図２に示した過熱蒸気反応装置１によれば、サイクロン４を用いて、処理済み粉末と過熱蒸気とを分離及び回収することができる。

従来の過熱蒸気反応装置においては、処理対象物である粒体と過熱蒸気との分離にあたり、粒体の自重を利用している。しかし、粉末は粒体に比べて自重が小さいことから、従来の過熱蒸気反応装置を用いて粉末を処理しようとしても、過熱蒸気と粉末とをうまく分離できないという問題がある。すなわち、粉末の回収率（投入した粉末に対する回収できた処理済み粉末の割合）が悪いという問題がある。

また、従来の過熱蒸気反応装置においては、粒体を処理対象としている。反応処理後の処理対象物である粒体と過熱蒸気とを分離するために、過熱蒸気のみが通り抜けることのできる金網を用いることができる。ところが、処理対象物が粉末の場合、粉末も金網を通り抜けてしまい、粉末と過熱蒸気とを分離することが困難である。金網の目を細かくすることで、粉末が通り抜けることができないようにしたとしても、今度は金網の目が詰まりやすくなるという問題がある。

特許文献１に記載の過熱蒸気反応装置においては、反応管路の内部に過熱蒸気を噴出させる供給管が、反応管路の軸心に対して交差すべく、斜め下向きに傾斜して配置されている。このような過熱蒸気反応装置に粉末を投入した場合、粉末を投入した瞬間に、過熱蒸気の影響を受けて粉末が吹き上がってしまうという問題がある。

図１及び図２に示した過熱蒸気反応装置１によれば、サイクロン４を利用して粉末と過熱蒸気の分離及び回収が行われる。金網を利用する場合あるいは粉末の自重を利用する場合とは異なり、粉末の回収率を高めることができる。

また、図１及び図２に示した過熱蒸気反応装置１によれば、垂直方向に延びる反応管路３の上端部３１ａに、蒸気供給管５の延長部５２と、ホッパー６の吐出口６２とが挿入されている。そして、延長部５２と吐出口６２とはいずれも軸方向が反応管路３と平行である。そのため、過熱蒸気を噴出させる供給管が斜め下向きに配置されている場合とは異なり、投入した粉末がすぐに吹き上がってしまう可能性を抑えることができる。

その他、収集容器７が処理済み粉末で一杯になると、別の収集容器に取り替えることになる。この取替えの際、サイクロン４の下部からサイクロン４の内部に外気が侵入し、サイクロン４（特にサイクロン下端部付近）の内部の温度が低下する。この状態では、反応管路３から流れ込んできた処理済み粉末がサイクロン４の内周面（ステンレス鋼の鏡面仕上げが施された面）に付着し、回収率が低下する可能性がある。

そこで、図３に示すように、サイクロン４の外周面にヒーター線８を巻き付けることができる。さらに、サイクロン４及びヒーター線８を覆う断熱シート（不図示）を設けてもよい。これにより、収集容器７の取替え時におけるサイクロン４の内部温度の低下による粉末の付着を抑え、回収率を向上させることができる。

これまでに説明した実施形態に関し、以下の付記を開示する。
［付記１］
過熱蒸気と粉末とが投入され、前記過熱蒸気による前記粉末の処理が行われる反応管路と、
前記反応管路の出口に接続され、前記粉末と前記過熱蒸気とを分離するサイクロンと
を備える過熱蒸気反応装置。

［付記２］
前記反応管路が垂直方向に沿って配置され、
前記反応管路の上端部に、前記過熱蒸気を供給する蒸気供給管と、前記粉末が投入されるホッパーの吐出口とが挿入され、
前記蒸気供給管と前記ホッパーの吐出口とはいずれも軸方向が前記反応管路と平行である、
付記１に記載の過熱蒸気反応装置。

［付記３］
前記サイクロンの外周面に巻き付けられたヒーター線と、
前記サイクロン及び前記ヒーター線を覆うように設けられた断熱シートと
をさらに備える付記１又は２に記載の過熱蒸気反応装置。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１ 過熱蒸気反応装置
２ 過熱蒸気発生部、２１ 誘導加熱コイル、２２ 蒸気流路、２３ 発振機
３ 反応管路、３１ 本体部、３１ａ 上端部、３２ 延長部、３３ 屈曲部
４ サイクロン
５ 蒸気供給管、５１ 本体部、５２ 延長部、５３ 屈曲部
６ ホッパー、６１ 投入口、６２ 吐出口
７ 収集容器（ペール缶）
８ ヒーター線

Claims (2)

1. 過熱蒸気と粉末とが投入され、前記過熱蒸気による前記粉末の処理が行われる反応管路と、
   前記反応管路の出口に接続され、前記粉末と前記過熱蒸気とを分離するサイクロンと
   を備え、
   前記反応管路が垂直方向に沿って配置され、
   前記反応管路の上端部に、前記過熱蒸気を供給する蒸気供給管と、前記粉末が投入されるホッパーの吐出口とが挿入され、
   前記蒸気供給管と前記ホッパーの吐出口とはいずれも軸方向が前記反応管路と平行である、
   過熱蒸気反応装置。
2. 前記サイクロンの外周面に巻き付けられたヒーター線と、
   前記サイクロン及び前記ヒーター線を覆うように設けられた断熱シートと
   をさらに備える請求項１に記載の過熱蒸気反応装置。

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