(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生源からの生蒸気を底部に貯溜された液中に吹き込ませて一旦凝縮させ、その凝縮させた蒸気を前記液の気液界面で再蒸発させ、その再蒸発させた蒸気中に含まれる異物を分離除去してクリーンスチームを生成する容器を具備したクリーンスチーム発生器において、蒸気発生源からの生蒸気中に存在して気液界面で再蒸発させた蒸気に含まれる不凝縮性ガスを前記気液界面上で捕集するガス溜り部を形成し、そのガス溜り部に捕集された不凝縮性ガスを余剰ドレンと共に排出する脱ガス機構を付設したことを特徴とするクリーンスチーム発生器。
【請求項２】
前記脱ガス機構は、気液界面上方部位から気液界面へ向けて延びて液中に入り込み、容器の側壁部との間で気液界面の直上に、蒸気発生源からの生蒸気中に存在して気液界面で再蒸発させた蒸気に含まれる不凝縮性ガスを前記気液界面上で捕集するガス溜り部を形成する逆スカート状邪魔板と、前記ガス溜り部と連通して気液界面からの余剰ドレンと共にガス溜り部の不凝縮性ガスを排出するドレン排出管とで構成したことを特徴とする請求項１記載のクリーンスチーム発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクリーンスチーム発生器に関し、詳しくは、食品業界、空調業界などにおいて使用され、純度の高い清浄な蒸気を供給するクリーンスチーム発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、食品業界の中で飲料、加工食品の製造における殺菌、蒸煮、調理工程では、アセプテックシステムの蒸気殺菌、無菌化包装米飯の蒸煮、納豆の加圧蒸し、その他、穀類や豆類の加圧蒸し調理を行なう場合に、ボイラー蒸気を食品に直接吹き込む製法が採用されている。ところが、ボイラーの生蒸気には、鉄分、塩化物イオン、シリカ、ボイラー添加物に起因する異物などが多量に含まれており、この生蒸気を食品原料に直接吹き込むと豆などの表面がタンニン鉄の生成で黒変化し、商品価値を消失させる等の弊害がある。また、多量の異物混入は食品衛生上も好ましくない。
【０００３】
そこで、前述したボイラーの生蒸気中に含まれる異物を効果的に除去する手段として、クリーンスチーム発生器が使用されている。このクリーンスチーム発生器は、ボイラーからの生蒸気をボイラー水等の液中に吹き込ませて一旦凝縮させた後に再蒸発させ、この再蒸発させた蒸気中に含まれる異物（飛沫同伴）をサイクロン等の気水分離器により効果的に分離除去し、純度の高い清浄な蒸気であるクリーンスチームを得ようとするものであり、このクリーンスチームは次工程に設置された処理装置内に供給されて所定の加熱処理に使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したクリーンスチーム発生器で得られたクリーンスチームを凝縮させて濾紙に濾過させる試験では大幅な汚れ度の改善が確認されているが、蒸気の純度の目安となる電気伝導度については大幅な改善がなされていないというのが現状であり、逆に電気伝導度は若干悪化する傾向にあった。
【０００５】
ここで、例えば１０ＫＧまでの低圧ボイラーの場合、ボイラー給水に含まれる不凝縮性ガス、特に炭酸ガスや炭酸ガス化合物から多量の炭酸ガスが発生してボイラー生蒸気に含まれ、この炭酸ガスが電気伝導度に大きく影響していることが判明している。即ち、ボイラー給水中に含まれるＭアルカリ成分は、熱分解して炭酸ガスを発生させるため、炭酸ガスが多くなり不凝縮性ガスの主体を占めることになる。尚、このボイラー給水中のＭアルカリ成分は、ＮａＨＣＯ3 となっていて軟化器ではほとんど除去できない成分となっている。
【０００６】
一方、クリーンスチーム発生器に供給されるボイラーの生蒸気中に多量の不凝縮性ガスが含まれていると、その不凝縮性ガスはそのままクリーンスチームと共に次工程へ供給されてしまう。このクリーンスチーム発生器では、ボイラーの生蒸気中のドレンミスト（湿り度に相当する分）が除去されるためにクリーンスチームはボイラーの生蒸気よりも絶対量が減少するので、クリーンスチームに含まれる炭酸ガス濃度が相対的に上昇し、電気伝導度の悪化を招来している。
【０００７】
また、炭酸ガスを含む不凝縮性ガスがクリーンスチームと共に次工程へ供給されると、次工程での穀類の蒸煮時などにおいて伝熱効率を低下させる大きな伝熱障害となっていることも判明している。例えば、低圧ボイラーの生蒸気中に含まれる不凝縮性ガスが炭酸ガスも含めて５０〜１００ｐｐｍ程度存在しているが、このように少量の不凝縮性ガスであっても、次工程での処理装置による加圧蒸煮時には、１０〜１００倍程度の不凝縮性ガスが残留蓄積するために重大な伝熱障害となっているのが現状である。このように伝熱障害が生じると、煮えむらや殺菌むらが発生して商品的価値が大幅に低下するという問題が生じる。
【０００８】
具体的には、例えばカップ容器に充填した固形食品の蒸煮を行なう処理装置では、昇温到達時の不凝縮性ガスの濃度が０．４ｖｏｌ％程度となるが、空気や炭酸ガスなどの気体成分は比重が蒸気よりも大きいためにカップ容器の底部に溜まりやすく、そのカップ容器の底部では不凝縮性ガスの濃度が２〜３倍にもなって、加熱伝熱を大きく遅らせている。処理装置内での不凝縮性ガスの平均濃度が０．４ｖｏｌ％程度であっても、カップ容器の底部では１．２ｖｏｌ％程度になっていると想定されて伝熱速度が約半分程度まで低下すると推測される。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、クリーンスチーム発生器において不凝縮性ガスを低減させ、クリーンスチームの電気伝導度を改善すると共に次工程での処理において伝熱障害を抑制することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、蒸気発生源からの生蒸気を底部に貯溜された液中に吹き込ませて一旦凝縮させ、その凝縮させた蒸気を前記液の気液界面で再蒸発させ、その再蒸発させた蒸気中に含まれる異物を分離除去してクリーンスチームを生成する容器を具備したクリーンスチーム発生器において、蒸気発生源からの生蒸気中に存在して気液界面で再蒸発させた蒸気に含まれる不凝縮性ガスを前記気液界面上で捕集するガス溜り部を形成し、そのガス溜り部に捕集された不凝縮性ガスを余剰ドレンと共に排出する脱ガス機構を付設したことを特徴とする。
【００１１】
具体的に、本発明における前記脱ガス機構は、気液界面上方部位から気液界面へ向けて延びて液中に入り込み、容器の側壁部との間で気液界面の直上に、蒸気発生源からの生蒸気中に存在して気液界面で再蒸発させた蒸気に含まれる不凝縮性ガスを前記気液界面上で捕集するガス溜り部を形成する逆スカート状邪魔板と、前記ガス溜り部と連通して気液界面からの余剰ドレンと共にガス溜り部の不凝縮性ガスを排出するドレン排出管とで構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクリーンスチーム発生器の実施形態を図１乃至図３に示して説明する。尚、図１はクリーンスチーム発生器の全体概略構成を示す断面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図３は図１の要部拡大断面図である。
【００１３】
同図に示す実施形態のクリーンスチーム発生器は、自立式縦長円筒状からなる容器１の底部に貯溜されたボイラー水等の液２中にボイラー（図示せず）からの生蒸気Ｖ1 を導入する導入管３を容器１の底部側壁に設けられた取り入れ口４から導入し、その導入管３の先端に取り付けられた吹き込みユニット５及び筒状邪魔板６を容器底部の液２中に配置する。
【００１４】
この導入管３の先端に位置する吹き込みユニット５は、多数のスリット７を有し、そのスリット７からボイラーの生蒸気Ｖ1 を液２中に吹き込む。また、筒状邪魔板６は、前述した吹き込みユニット５を囲繞するように取り付けられ、吹き込みユニット５のスリット７から液２中に吹き込んだ生蒸気Ｖ1 について液２との接触距離をかせぐようにしている。
【００１５】
尚、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 は、その導入管３の前段に設けられた圧力制御弁８を圧力コントローラ９で最適制御しながら導入管３に供給される。また、容器１の最底部に貯溜した鉄さび等の沈降物を排出させて定期的に掃除するための排出管１０が設けられている。
【００１６】
また、容器１の側壁部の気液界面ｍ位置と対応する部位に、容器底部の液増加を抑制して気液界面ｍを一定に保持すると共に液２に発生する余剰の汚染物をオーバーフローにより排出するドレン排出管１１を設ける。また、前述した気液界面ｍの直上から下方へ向けて縮径しながら液２中に入り込む逆スカート状邪魔板１２を配置する。この逆スカート状邪魔板１２の上端部は、容器１の側壁部におけるドレン排出管１１の開口部位より上方位置に接合され、縮径しながら液２中に所定の深さまで入り込んだ下端部を筒状邪魔板６の上方に配置する。
【００１７】
この逆スカート状邪魔板１２と容器１の側壁部との間で、気液界面ｍから再蒸発する蒸気Ｖ2 に含まれる不凝縮性ガスをその気液界面ｍの直上で捕集するガス溜り部１３が形成される。また、オーバーフローにより余剰ドレンを排出するドレン排出管１１は、逆スカート状邪魔板１２により形成されたガス溜り部１３と連通することになり、このドレン排出管１１から前述した余剰ドレンと共にガス溜り部１３に捕集された不凝縮性ガスを排出する。
【００１８】
前述した容器１の上端部には、気液界面ｍから再蒸発した蒸気Ｖ2 中に含まれる異物を分離除去するサイクロン等の気水分離器１４が取り付けられている。一方、容器１の側壁部の上端に取り出し口１５が設けられ、その取り出し口１５を外部配管１６を介して気水分離器１４の取り入れ口１７と連通させている。気水分離器１４は、容器１の軸方向に沿って下方へ延びる排出ノズル１８を有し、その下端開口部を容器底部の液２中に配置する。また、この気水分離器１４の上部には、再蒸発した蒸気Ｖ2 中に含まれる異物が分離除去されたクリーンスチームＶ3 を排出する導出管１９が設けられている。
【００１９】
通常、このクリーンスチーム発生器では、以下の要領でもってボイラーの生蒸気Ｖ1 からクリーンスチームＶ3 を生成している。
【００２０】
まず、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 を導入管３から供給し、その導入管３の先端にある吹き込みユニット５のスリット７から生蒸気Ｖ1 を液２中に吹き込む。このようにして吹き込まれた生蒸気Ｖ1 は、吹き込みユニット５の外周にある筒状邪魔板６によって規制され、その筒状邪魔板６の内外で液の対流ａが生じる。
【００２１】
生蒸気Ｖ1 は、この液２の対流ａを生じさせながら多数の気泡となって分散上昇する間に液２と接することにより熱量が奪われて一旦凝縮する。この凝縮した蒸気は、新たに吹き込まれてきた生蒸気Ｖ1 の熱量を得て気液界面ｍから再蒸発する。再蒸発した蒸気Ｖ2 は、容器１の内部空間を上昇して取り出し口１５から流出する。
【００２２】
この取り出し口１５から流出して外部配管１６を介して気水分離器１４に達した蒸気Ｖ2 は、その気水分離器１４内を高速で旋回し、その旋回により生じる遠心力によって飛沫同伴が分離され、クリーンスチームＶ3 となって導出管１９から取り出されて次工程へ供給される。一方、蒸気Ｖ2 から分離された飛沫同伴は、液滴や液膜となって排出ノズル１８内を流下して液２中に戻される。
【００２３】
ここで、クリーンスチーム発生器に供給されるボイラーからの生蒸気Ｖ1 に炭酸ガスを含む不凝縮性ガスが含まれていた場合であっても、このクリーンスチーム発生器により以下の要領でもって速やかに除去されて次工程に設置された処理装置へ供給されることは可及的に抑制することができる。
【００２４】
前述したようにボイラーからの生蒸気Ｖ1 は、導入管３の先端にある吹き込みユニット５のスリット７から液２中に吹き込まれ、その吹き込みユニット５の外周にある筒状邪魔板６によって規制され、その筒状邪魔板６の内外で液２の対流ａが生じさせる。
【００２５】
この時、液２の対流ａは容器１の側壁内面付近で流速が一番遅くなっているので、前述したボイラーの生蒸気Ｖ1 に含まれる炭酸ガス等の不凝縮性ガスはガス泡ｂとなって浮力による分離が容易となり、逆スカート状邪魔板１２によって捕集される。ガス泡ｂは、逆スカート状邪魔板１２と容器１の側壁部との間で液２中を上昇し、気液界面ｍの直上に形成されたガス溜り部１３に捕集される。
【００２６】
このようにして逆スカート状邪魔板１２のガス溜り部１３に捕集された不凝縮性ガスは、余剰ドレンがオーバーフローするドレン排出管１１からその余剰ドレンと共に排出される。
【００２７】
尚、前述したように、例えば１０ＫＧまでの低圧ボイラーの生蒸気中に含まれる不凝縮性ガスが炭酸ガスも含めて５０〜１００ｐｐｍ程度存在しているが、ボイラーの生蒸気中に含まれるＭアルカリ成分は、大気中の炭酸ガスを溶解させる量よりも熱分解で発生する炭酸ガスの方が多量であることが一般的である。この炭酸ガスが主体を占める不凝縮性ガスの水への溶解度は、クリーンスチーム発生器における容器底部での液温度（１４０℃）の場合には、室温時（２０℃）の１／２以下に低下している。
【００２８】
従って、クリーンスチーム発生器に供給されるボイラーの生蒸気Ｖ1 は、吹き込みユニット５で液２との接触面を充分とれるようにすることで完全に凝縮し、前述した炭酸ガスを含む不凝縮性ガスだけをガス泡ｂとして浮力により分離させることが容易となる。
【００２９】
尚、不凝縮性ガスだけでなく赤錆状の浮遊性物質や油分なども分離させることができてクリーンスチームＶ3 の純度は更に向上する。また、本出願人の実験結果に基づけば、従来装置では、電気伝導度が５〜１２μＳ／ｃｍ、ＰＨが５．０〜６．０と変動大であったのが、本発明装置では、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ、ＰＨが６．６と安定したデータが得られた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸気発生源からの生蒸気中に含まれる炭酸ガスを主体とした不凝縮性ガスをガス溜り部に捕集することにより、クリーンスチーム発生器で速やかに除去することができるので、次工程へ供給されるクリーンスチームに不凝縮性ガスが含まれる量を可及的に減少させることができる。その結果、クリーンスチームの電気伝導度を大幅に改善できてクリーンスチームの純度を飛躍的に高めることができると共に、次工程での処理装置における伝熱効率を向上させることができて伝熱障害を未然に防止できて煮えむらや殺菌むらの発生を抑制して商品的価値が大幅に向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーンスチーム発生器の全体概略構成を示す断面図
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図
【図３】図１の要部拡大断面図
【符号の説明】
１    容器
２    液
１１    ドレン排出管
１２    逆スカート状邪魔板
１３    ガス溜り部
ｍ    気液界面
Ｖ1   蒸気発生源からの生蒸気
Ｖ2   再蒸発させた蒸気
Ｖ3   クリーンスチーム
【図１】
0003725931.tif 000002
【図２】
0003725931.tif 000003
【図３】
0003725931.tif 000004