JPH0581296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は単一の熱交換部材で加熱と冷却を行う
加熱冷却装置に関する。上記の加熱冷却装置とし
ては、各種反応釜や食品の蒸溜装置、及び、殺菌
装置等がある。

＜従来の技術＞ 従来の加熱冷却装置として、第４図に示す反応
釜の加熱冷却装置がある。図において、１は反応
釜であり、原料入口２、製品出口３、攪拌機４、
ジヤケツト部５を有している。ジヤケツト部５に
は加熱及び冷却のための流体給排口６，７を設け
てあり、その一方には冷却水供給管８及びドレン
排出管９を接続し、他方には蒸気供給管１０及び
冷却水排出管１１を接続し、各管の途中に弁Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を設けてある。この反応釜
１内の原料を加熱する場合は、弁Ｖ２，Ｖ４を閉
じ、弁Ｖ１，Ｖ３を開く。これによつて蒸気が管
１０、流体給排口７からジヤケツト部５内に供給
されて加熱が行なわれる。その時発生するドレン
は、流体給排口６、管９を通つて排出される。図
中１２はスチームトラツプでドレンのみを排出す
る。

また冷却する場合は、弁Ｖ１，Ｖ３を閉じ、弁
Ｖ２，Ｖ４を開く。これによつて冷却水が管８、
流体給排口６を通つてジヤケツト部５内に供給さ
れて冷却が行なわれる。供給された冷却水は流体
給排口７、管１１を通つて排出される。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来の加熱冷却装置は、冷却に続いて加熱
あるいは加熱に続いて冷却が行なわれるような場
合にハンマー現象が発生して、その振動及び衝撃
により装置が損傷し、短寿命となる問題がある。
この原因は、加熱と冷却の切換時には、ジヤケツ
ト部５及びその内部に連通している管８，９，１
０，１１の部分の温度並びにこれらの各部に残存
している流体の温度に対して、新たに供給される
流体の温度に大きな温度差があるためである。

また、冷却時において、反応釜を均一に冷却で
きず、部分的な異常昇温が発生しやすく、この温
度ムラによつて製品の品質を一定に維持し難い問
題がある。この原因は、冷却水による冷却である
ため、冷却水の顕熱のみによる冷却となり熱容量
が小さいためである。

従つて本発明の技術的課題は、加熱冷却装置に
おいて、加熱と冷却との切換時の前記温度差を小
さくすることができ、冷却時の前記熱容量を大き
くすることができるようにすることである。

＜課題を解決する為の手段＞ 上記課題を解決する為に講じた本発明の技術的
手段は、エゼクタのデイフユーザとポンプの吸込
口とをタンクを介して連通し、該タンク内へ冷却
水を供給してタンク内水温を制御する制御部を設
け、前記ポンプの吐出口を前記エゼクタのノズル
に接続し、ポンプによる循環水の余剰水を系外に
排出する排出手段を配したポンプ装置を設け、該
ポンプ装置のエゼクタ部と蒸気加熱及び気化冷却
室とを連通し、蒸気加熱及び気化冷却室に、加圧
蒸気を高温蒸気と低温蒸気に分離する渦流管の高
温蒸気出口と、弁装置とを介して蒸気供給通路を
設け、前記ポンプの吐出水の一部を微小な水滴に
する水滴ノズルを配し、該水滴ノズルで発生した
微小な水滴を吸引する第２エゼクタとデイフユー
ザを設け、前記渦流管の低温蒸気出口と第２エゼ
クタのノズルを接続すると共に、前記第２デイフ
ユーザを弁装置を介して蒸気加熱及び気化冷却室
に連通した気化冷却通路を設けたものである。

＜作用＞ 渦流管は周知の通り圧縮空気を円筒形の渦管の
中に渦状の流れになるように流入せしめ、この回
転運動する空気の流れが円筒内壁近くに増圧域を
つくりだし、軸線近くに減圧域をつくりだす。そ
して増圧された空気は断熱圧縮により高温にな
り、低圧域の空気は断熱膨脹により低温になつて
夫々渦流管の両端から流出する。

本発明はこの渦流管へ供給する流体に蒸気を用
いたものであり、渦流管に供給された加圧蒸気
は、高温蒸気出口から高温蒸気として流出し、弁
装置を介して蒸気加熱及び気化冷却室に流入して
蒸気加熱を行なう。すなわち、弁装置により渦流
管の高温蒸気出口と、蒸気加熱及び気化冷却室を
連通する。高温蒸気は被加熱物を加熱し、ドレン
となつてエゼクタに吸引され、タンク内に至り、
タンク内の水温は上昇する。

加熱から冷却に切換える場合は、弁装置により
渦流管の低温蒸気出口を第２エゼクタのノズルと
デイフユーザとを介して蒸気加熱及び気化冷却室
に連通すると共に、ポンプの吐出水の一部を水滴
ノズルを介して第２エゼクタと連通する。水滴ノ
ズルで微小な水滴となつた吐出水は、第２エゼク
タにより低温蒸気に吸引、混合され蒸気加熱及び
気化冷却室に至る。蒸気加熱及び気化冷却室の残
留高温蒸気と供給された吐出水はエゼクタに吸引
されタンク内に戻る。従つて、蒸気加熱及び気化
冷却室に供給される吐出水は初期には高温である
ために問題の温度差は小さく、残留蒸気が急凝縮
してハンマー現象を発生することはない。そして
タンク内に冷却水を供給してポンプの循環水温が
徐々に下がるようにする。水温が低下すると、エ
ゼクタの吸引作用により、蒸気加熱及び気化冷却
室が減圧され、これにより水滴ノズルで供給され
る吐出水と低温蒸気の混合流体は迅速に気化して
被冷却物を気化冷却する。

次に冷却から加熱に切換える場合は、気化冷却
状態からまずタンク内への冷却水の供給を停止す
ると、ポンプの吐出水は、気化冷却室とエゼクタ
及びタンクを循環し、被冷却物からの熱及び循環
による熱で徐々に昇温する。ある程度昇温した時
点で弁装置により水滴と低温蒸気の供給を停止し
高温蒸気を供給するようにすると、問題の温度差
は小さく蒸気が急凝縮することなく、被加熱物は
蒸気加熱される。

＜実施例＞ 上記技術的手段の具体例を示す実施例を説明す
る。（第１乃至第３図参照） 本実施例においては、加熱冷却装置として反応
釜を用いた例を示す。

第１図において、２１は反応釜、２２はポンプ
装置、２３ａ，２３ｂは弁装置、２４は水温制御
部、２５は余剰水排出手段、２６は渦流管、２７
は第２エゼクタ、２８は水滴ノズルである。

反応釜２１は、従来のものと同様に、原料入口
２、製品出口３、攪拌機４、蒸気加熱及び気化冷
却室としてのジヤケツト部５を有しており、ジヤ
ケツト部５には蒸気加熱及び気化冷却用の流体供
給口６、流体排出口７を設けてある。

ポンプ装置２２は、ポンプ３０がタンク３１に
吸込側を接続され吐出側をエゼクタ３２のノズル
３３に接続し、エゼクタ３２のデイフユーザ３４
がタンク３１の上部空間に接続された構成のもの
であり、エゼクタ３２と反応釜２１の流体排出口
７とが接続されている。このポンプ装置２２は、
ポンプ３０の作動によりタンク３１内の水をエゼ
クタ３２に供給して吸引作用させ、タンク３１に
戻すようになつている。

弁装置２３ａは、渦流管２６の高温蒸気出口３
５と、反応釜２１の流体供給口６とを連通あるい
は遮断する三方弁で、遮断時には排出管３６より
高温蒸気を排出もしくは別途使用機器に供給す
る。同じく弁装置２３ｂは、渦流管２６の低温蒸
気出口３７と流体供給口６とを、第２ノズル３８
とデイフユーザ３９を介して連通もしくは遮断す
る三方弁である。弁装置２３ａ，２３ｂは、コン
トロール部２９からの信号により開閉動作する。

水温制御部２４は、タンク３１内の水温を制御
するように設けたものであり、タンク３１内に冷
却水を供給することによつて制御するようになつ
ている。タンク３１に接続した冷却水供給管４０
の途中に電動開閉弁７０を設け、タンク内の水温
を検出する温度センサー４１からの信号により開
閉する。

余剰水排出手段２５は、ポンプ装置２２の一部
に電動開閉弁７１を取付け、タンク３１内の水位
センサー４２ａ，４２ｂからの信号により、タン
ク３１内の水位を所定範囲に保つものである。

渦流管２６は、第２図及び第３図にその拡大断
面図を示す通り、一端に加圧蒸気導入口６０を設
け、隔壁板部材６１を介して低温蒸気出口３７を
形成し、他端に高温蒸気出口３５を形成したもの
である。加圧蒸気導入口６０から流入した蒸気
は、隔壁板部材６１に設けた複数の溝６２（第３
図参照）により、渦流管２６の内壁の接線方向に
噴射される。従つて、渦流管２６内にて渦流が生
じて、低温蒸気は低温蒸気出口３７から、また、
高温蒸気は高温蒸気出口３５から流出する。

水滴ノズル２８は、ポンプ３０からの吐出水を
微少な水滴にするもので、弁７２を介してポンプ
３０と接続する。水滴ノズル２８の外周は密閉タ
ンク７３で覆い、密閉タンク７３の上部を第２エ
ゼクタ２７と連通する。

弁７５は、加圧蒸気管８０から加圧蒸気を供給
もしくは遮断するものであり、弁７６は圧縮空気
管８１から圧縮空気を供給もしくは遮断するもの
である。

反応釜２１を加熱する場合は、コントロール部
２９からの信号により、弁７５が開き、弁装置２
３ａは高温蒸気出口３５と流体供給口６を連通
し、弁装置２３ｂは低温蒸気出口３７と流体供給
口６を遮断して低温蒸気を系外に排出し、他の弁
は閉じている。加圧蒸気管８０からの加圧蒸気
は、渦流管２６に至り、高温蒸気となつてジヤケ
ツト部５に供給され、反応釜２１を蒸気加熱す
る。加熱により生じたドレンは、エゼクタ３２に
吸引されタンク３１に至る。ドレンによつてタン
ク３１内の水位が上限水位に達すると、水位セン
サー４２ａが検知し、電動開閉弁７１が開き、余
剰水を系外に排出する。タンク３１内の水温はド
レンの流入により上昇する。

加熱から冷却に切換える場合は、弁装置２３ａ
により高温蒸気出口３５と流体供給口６を遮断
し、弁装置２３ｂにより低温蒸気出口３７と流体
供給口６を連通すると共に、弁７２も開く。これ
により高温蒸気の供給は停止され、ポンプ３０か
らの吐出水の一部が水滴ノズル２８で微少な水滴
になり第２エゼクタ２７で低温蒸気に吸引され混
合流体となり、ジヤケツト部５に供給される。ジ
ヤケツト部５に供給された前記混合流体と残留高
温蒸気はエゼクタ３２により吸引されタンク３１
に至る。加熱から冷却に切換えた初期において
は、ポンプ３０の吐出水は加熱の時に高温になつ
ているので、残留高温蒸気が急凝縮することはな
い。従つて、この場合にハンマー現象は発生しな
い。タンク３１内に冷却水を供給することによ
り、タンク３１内の水温は徐々に低下する。水温
の低下に伴いエゼクタ３２に生じる吸引作用すな
わち減圧度が高くなり、ジヤケツト部５内も減圧
される。ジヤケツト部５内が減圧されると、供給
される水滴と低温蒸気の混合流体は反応釜２１の
熱により気化して冷却する。混合流体は微小な水
滴であり、より気化しやすく、均一且つ迅速な気
化冷却とすることができる。

ジヤケツト部５内の減圧度は、タンク３１の水
温を制御することにより調整することができる。

低温蒸気と水滴との混合流体による気化冷却よ
り更に冷却温度を下げたい場合は、圧縮空気管８
１から圧縮空気を渦流管２６に供給し、低温空気
と水滴との混合流体として冷却することもでき
る。

冷却から加熱に切換える場合は、冷却水供給管
４０の電動開閉弁７０を閉弁し冷却水の供給を停
止する。流体はタンク３１、ポンプ３０、ジヤケ
ツト部５、エゼクタ３２を循環し、反応釜２１か
らの熱及び循環による熱で徐々に昇温する。温度
センサー４１の検出により水温がある程度上昇し
た時点で、弁７２を閉じ、弁装置２３ｂにより低
温蒸気出口３７と流体供給口６を遮断するととも
に、弁装置２３ａで高温蒸気出口３５と流体供給
口６を連通する。高温蒸気がジヤケツト部５に供
給されるが、このときのジヤケツト部５内の流体
温度は上昇しているために、高温蒸気の急凝縮は
発生せず、ハンマー現象も生じない。

本実施例においては、蒸気加熱及び気化冷却装
置として反応釜のものを示したが、その他の蒸溜
装置や殺菌装置等であつても同様に実施すること
ができる。

＜発明の効果＞ 本発明によれば、加熱から冷却へまた冷却から
加熱へと切換えるときに、蒸気加熱及び気化冷却
室へ供給する流体の温度を徐々に変化させて蒸気
の急凝縮を防止することができ、ハンマー現象が
発生することはなく、加熱冷却装置の損傷及び短
寿命化を防止できる。更に、冷却時に冷却室を減
圧して気化冷却するから、大きな熱容量を確保で
き、冷却ムラを防止して、製品の品質を一定に維
持できる。また、冷却時には、ポンプ吐出水を微
小な水滴にして低温蒸気と共に冷却室に供給する
ことにより、冷却水は水滴及び霧状となり、均一
且つ迅速な気化冷却を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気加熱及び気化冷却装置の
実施例の概略の構成を示す構成図、第２図は第１
図の渦流管２６の拡大断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ線断面図、第４図は従来の加熱冷却装置の
一例を示す概略構成図である。 ５……ジヤケツト部、６……流体供給口、２２
……ポンプ装置、２３ａ，２３ｂ……弁装置、２
４……水温制御部、２５……余剰水排出手段、２
６……渦流管、２７……第２エゼクタ、２８……
水滴ノズル、３０……ポンプ、３１……タンク、
３２……エゼクタ、３５……高温蒸気出口、３７
……低温蒸気出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エゼクタのデイフユーザとポンプの吸込口と
   をタンクを介して連通し、該タンク内へ冷却水を
   供給してタンク内水温を制御する制御部を設け、
   前記ポンプの吐出口を前記エゼクタのノズルに接
   続し、ポンプによる循環水の余剰水を系外に排出
   する排出手段を配したポンプ装置を設け、該ポン
   プ装置のエゼクタ部と蒸気加熱及び気化冷却室と
   を連通し、蒸気加熱及び気化冷却室に、加圧蒸気
   を高温蒸気と低温蒸気に分離する渦流管の高温蒸
   気出口と、弁装置とを介して蒸気供給通路を設
   け、前記ポンプの吐出水の一部を微小な水滴にす
   る水滴ノズルを配し、該水滴ノズルで発生した微
   小な水滴を吸引する第２エゼクタとデイフユーザ
   を設け、前記渦流管の低温蒸気出口と第２エゼク
   タのノズルを接続すると共に、前記第２デイフユ
   ーザを弁装置を介して蒸気加熱及び気化冷却室に
   連通した気化冷却水供給通路を設けた、蒸気加熱
   及び気化冷却装置。