JP5192920B2 - 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を備える加熱加圧システムに関する。

上記の加熱加圧システムによれば、高温高圧の蒸気の作用によって、比較的短時間で効率良く被処理物を熱処理することが可能であり、このような従来の加熱加圧システムとしては、例えば、特許文献１の図１に開示されるものが知られている。

特開２００７−１６０１２１号公報

しかしながら、従来の加熱加圧システムにおいては、高温の蒸気を大量に必要とするため、蒸気を生成する際の省エネルギー化を図ってランニングコストを削減するという点で改善の余地があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱加圧システムの省エネルギー化を図ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明のうちの請求項１に記載の発明では、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、前記耐圧容器から排出される蒸気から熱を回収する熱回収装置と、前記耐圧容器から排出される蒸気を収容可能な排出室と、外に通じる煙突とを備え、前記排出室に収容された蒸気が、前記煙突と前記熱回収装置とに分かれて移送されることを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明においては、耐圧容器から排出される蒸気から熱を回収する熱回収装置を備えるため、例えば、熱回収装置内を流れる水に蒸気の熱を吸収させて、蒸気の熱を温水として回収し、その温水を蒸気発生装置等で再利用することによって、蒸気を生成する際の省エネルギー化を図ることが可能となる。
勿論、回収した温水については、本発明における蒸気発生装置に限らず、本発明に備え得る他の装置で利用することも可能であり、あるいは本発明を設置した工場設備内で適宜利用することも可能である。
本発明のうちの請求項２に記載の発明では、前記煙突に、排気流量調整ダンパを設けてあることを特徴とする。

本発明のうちの請求項３に記載の発明では、
前記熱回収装置が、前記蒸気と、前記蒸気よりも低温の液体との間に隔壁が設けられており、前記蒸気の熱を、隔壁を介して前記液体に移動させることにより、前記蒸気から熱を回収することを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明においては、熱回収装置を、一般的に使用される熱交換器によって構成することが可能であり、なんら特別な装置を使用する必要がなく、既存の加熱加圧システムと組み合わせることによって、容易に構成することができる。

本発明のうちの請求項４に記載の発明では、前記熱回収装置が、プレート式熱交換器又は多管円筒形熱交換器であることを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明においては、蒸気の熱損失が少ないプレート式熱交換器を使用するため、効率良くその熱を回収することが可能であり、さらにプレート式熱交換器は据付面積も小さくて済むので、設置自由度が高く取り付け易い。
また、本発明においては、蒸気の圧力損失が少ない多管円筒形熱交換器を使用している。そのため、耐圧容器に蒸気を供給して被処理物を予備加熱する際（このとき、蒸気と共に耐圧容器内の残存空気が、耐圧容器から排出され得る）、耐圧容器内の空気がほとんど残留せず、蒸気の熱が被処理物に均等に伝わり易くなり、被処理物間に温度むらが生じるのを防止することができる。

本発明のうちの請求項５に記載の発明では、
前記熱回収装置が、前記蒸気と、前記蒸気よりも低温の液体とを直接接触させて、その液体を回収することにより、前記蒸気から熱を回収することを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明においては、熱回収装置を一般的に使用される充填塔によって構成することが可能であり、なんら特殊な装置を使用する必要がなく、既存の加熱加圧システムと組み合わせることによって、容易に構成することができる。

本発明のうちの請求項６に記載の発明では、
前記被処理物が、飲食品を充填して密封した密封容器であり、前記耐圧容器が、レトルト釜であることを特徴とする。
〔作用及び効果〕
本発明においては、例えば、大量の缶コーヒー等をレトルト釜で殺菌処理する際、従来の加熱加圧システムよりもより少ないランニングコストで殺菌処理することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態の加熱加圧システム１の構成について、図１に基づいて説明する。
図１には、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、加熱加圧システム１は、耐圧容器２（例えば、レトルト釜等）、熱交換器３（熱回収装置）、蒸気発生装置４、冷却水タンク５、排出室６、温水回収タンク７、及び煙突８を備えて構成されている。

耐圧容器２は、被処理物（図示せず）を中に収容し、収容された被処理物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が設けられており、その下流に、耐圧容器２から排出される蒸気から熱を回収する熱交換器３が設けられている。尚、本実施形態における熱交換器３は、一般的に使用される熱交換器（例えば、プレート式熱交換器、又は多管円筒形熱交換器等）を使用することが可能である。

プレート式熱交換器を使用した場合、蒸気の熱損失が少ないので、効率良くその熱を回収することが可能であり、さらにプレート式熱交換器は据付面積も小さくて済むので、設置自由度が高く取り付け易い。

また、多管円筒形熱交換器を使用した場合、蒸気の圧力損失を抑えることができるので、耐圧容器２に蒸気を供給して被処理物を予備加熱する際（このとき、蒸気と共に耐圧容器２内の残存空気が耐圧容器２から排出される）、耐圧容器２内の空気がほとんど残留せず、蒸気の熱が被処理物に均等に伝わり易くなり、被処理物間に温度むらが生じるのを防止することができる。

冷却水タンク５内には、耐圧容器２内の蒸気よりも低温の液体（例えば、常温水）が貯蔵されている。この低温の液体は、ポンプ１１Ａを駆動することによって、配管９Ｃを通って熱交換器３内に移送され、蒸気の熱を吸収して温水となった後、配管９Ｄを通って温水回収タンク７に排出されるように構成されている。尚、当該温水については、温水回収タンク７に排出せずに、蒸気発生装置４や本発明に備え得る他の装置において温熱源もしくは、洗浄温水として利用することも可能であり、あるいは本発明を設置した工場設備内で適宜利用することも可能である。
耐圧容器２から配管９Ｂを通って熱交換器３に移送された流体（耐圧容器２内の残存空気、圧縮空気、蒸気、熱水等）は、配管９Ｅを通って排出室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内に収容した図示しない被処理物（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を通って熱交換器３に移送される。
熱交換器３は、移送されてきた蒸気の熱を、図示しない隔壁（熱交換器３においては、耐圧容器２から排出される蒸気と、冷却水タンク５から供給される液体との間に隔壁が設けられている）を介して、冷却水タンク５から供給される低温の液体（例えば、常温水）に移動させることによって、蒸気から熱を回収するように構成されている。

熱交換器３内を流れる液体（冷却水タンク５から供給される低温の液体）が、蒸気の熱を吸収して温水となり（蒸気の熱が温水として回収される）、配管９Ｄを通って温水回収タンク７に排出されて貯留され、その温水を蒸気発生装置４等の温熱源として再利用することによって、蒸気を生成する際の省エネルギー化を図ることが可能となる。冷却水タンク５の中に蓄えられている液体を使用する構成以外にも、例えば、本発明を設置した工場設備内で使用される加温が必要な液体（洗浄水等）と熱交換することによって省エネルギー化を図ることも可能である。

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（熱交換器３において凝縮した蒸気、熱水等）は、排出室６に貯留され、気体成分（熱交換器３において凝縮しなかった耐圧容器２内の残存空気、圧縮空気、蒸気等）は、煙突８を通じて、加熱加圧システム１の外に排出される。

〔第２実施形態〕
次に、図２に基づいて、本発明の加熱加圧システム１の第２実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、主として、先の第１実施形態と異なる構成及び作用効果についてのみ説明する。
図２には、加熱加圧システム１（第２実施形態）の構成が概略的に示されている。

本実施形態においては、熱回収装置として、充填材１３（ラシヒリング等）を充填した充填塔１２を使用する以外は、上述の第１実施形態と同様の構成を備える。
耐圧容器２から排出された蒸気は、配管９Ｂを通って充填搭１２に移送される。
充填塔１２は、移送されてきた蒸気を、冷却水タンク５から供給される低温の液体（例えば、常温水）と直接接触させて、その液体を回収することによって、蒸気から熱を回収するように構成されている。

充填搭１２内を流れる液体（冷却水タンク５から供給される低温の液体）が、蒸気の熱を吸収して温水となり（蒸気の熱が温水として回収される）、ポンプ１１Ｂの駆動により配管９Ｄを通って温水回収タンク７内に排出されて貯留され、その温水を蒸気発生装置４等の温熱源として再利用することによって、蒸気を生成する際の省エネルギー化を図ることが可能となる。冷却水タンク５の中に蓄えられている液体を使用する構成以外にも、例えば、本発明を設置した工場設備内で使用される加温が必要な液体（洗浄水等）と熱交換することによって省エネルギー化を図ることも可能である。

尚、本実施形態によれば、蒸気が、充填搭１２において冷却水タンク５から供給される低温の液体と直接接触するため、隔壁を介して熱を回収する前述の第１実施形態における熱交換器３と比べて、蒸気の熱損失が少なく、より効率良く熱を回収することができる。

〔第３実施形態〕
次に、図３に基づいて、本発明の加熱加圧システム１の第３実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、主として、先の第２実施形態と異なる構成及び作用効果についてのみ説明する。
図３には、加熱加圧システム１（第３実施形態）の構成が概略的に示されている。

本実施形態においては、配管９Ｂの下流に排出室６が設けられており、排出室６から延びる配管９Ｆが充填搭１２に通じている。その他の構成については、先の第２実施形態と同様である。
耐圧容器２から排出された蒸気は、配管９Ｂを通って排出室６に移送され、凝縮して液体となったものは排出室６に貯留される。
一方、凝縮しなかった蒸気は、配管９Ｆを通って充填搭１２に移送される。尚、本実施形態における煙突８には、排気流量調整ダンパ１４が設けられており、蒸気が優先的に配管９Ｆに流れるように構成されている。
充填塔１２は、移送されてきた蒸気を、冷却水タンク５から供給される低温の液体（例えば、常温水）と直接接触させて、その液体を回収することによって、蒸気から熱を回収するように構成されている。

充填搭１２内を流れる液体（冷却水タンク５から供給される低温の液体）が、蒸気の熱を吸収して温水となり（蒸気の熱が温水として回収される）、ポンプ１１Ｂの駆動により配管９Ｄを通って温水回収タンク７内に排出されて貯留され、その温水を蒸気発生装置４等の温熱源として再利用することによって、蒸気を生成する際の省エネルギー化を図ることが可能となる。冷却水タンク５の中に蓄えられている液体を使用する構成以外にも、例えば、本発明を設置した工場設備内で使用される加温が必要な液体（洗浄水等）と熱交換することによって省エネルギー化を図ることも可能である。

また、本実施形態によれば、耐圧容器２から排出された蒸気が、配管９Ｂから排出室６に移送される構成となっているため、前述の第１実施形態及び第２実施形態と異なり、熱回収装置（熱交換器３又は充填塔１２）による蒸気の圧力損失が生じない。そのため、耐圧容器２に蒸気を供給して被処理物を予備加熱する際（このとき、蒸気と共に耐圧容器２内の残存空気が耐圧容器２から排出される）、耐圧容器２内の空気がほとんど残留せず、蒸気の熱が被処理物に均等に伝わり易くなり、被処理物間に温度むらが生じるのを防止することができる。

〔別実施形態〕
〔１〕予備加熱時に排出される蒸気から熱を回収する構成に限定されるものではなく、前述の実施形態において、殺菌処理を終了した後の、耐圧容器２内に存在する蒸気や熱水から熱を回収するようにしても良い。

本発明の加熱加圧システム１（第１実施形態）の概略構成図 本発明の加熱加圧システム１（第２実施形態）の概略構成図 本発明の加熱加圧システム１（第３実施形態）の概略構成図

符号の説明

１ 加熱加圧システム
２ 耐圧容器
３ 熱交換器（熱回収装置）
４ 蒸気発生装置
５ 冷却水タンク
６ 排出室
７ 温水回収タンク
８ 煙突
９Ａ〜９Ｆ 配管
１０ 開閉弁
１１Ａ，１１Ｂ ポンプ
１２ 充填塔（熱回収装置）
１３ 充填材
１４ 排気流量調整ダンパ

Claims (6)

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、
   前記耐圧容器から排出される蒸気から熱を回収する熱回収装置と、
   前記耐圧容器から排出される蒸気を収容可能な排出室と、
   外に通じる煙突とを備え、
   前記排出室に収容された蒸気が、前記煙突と前記熱回収装置とに分かれて移送される加熱加圧システム。
2. 前記煙突に、排気流量調整ダンパを設けてある請求項１に記載の加熱加圧システム。
3. 前記熱回収装置が、前記蒸気と、前記蒸気よりも低温の液体との間に隔壁が設けられており、前記蒸気の熱を、隔壁を介して前記液体に移動させることにより、前記蒸気から熱を回収する請求項１又は２に記載の加熱加圧システム。
4. 前記熱回収装置が、プレート式熱交換器又は多管円筒形熱交換器である請求項３に記載の加熱加圧システム。
5. 前記熱回収装置が、前記蒸気と、前記蒸気よりも低温の液体とを直接接触させて、その液体を回収することにより、前記蒸気から熱を回収する請求項１又は２に記載の加熱加圧システム。
6. 前記被処理物が、飲食品を充填して密封した密封容器であり、前記耐圧容器が、レトルト釜である請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱加圧システム。

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