(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る凝縮部、及び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が上昇する気液分離部を有する筒状の直胴本体と、前記直胴本体の気液分離部上方に配置され、直胴本体から取り出された再蒸発の蒸気中に含まれる異物を分離除去する気水分離器とを具備したものであって、前記直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配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】
前記蒸気発生源からの生蒸気を筒状の直胴本体の接線方向に沿って内筒の導入路へ供給するように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。
【請求項３】
前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多数のガイド板をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーンスチーム発生器。
【請求項４】
前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーンスチーム発生器。
【請求項５】
前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に、多数の小孔を穿設した多孔板を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーンスチーム発生器。
【請求項６】
前記多孔板の小孔を内筒の吹込口の周方向に傾斜させたことを特徴とする請求項５記載のクリーンスチーム発生器。
【請求項７】
前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口を絞り形状としたことを特徴とする請求項１〜６記載のクリーンスチーム発生器。
【請求項８】
前記内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けたことを特徴とする請求項１〜７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、医薬品業界、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、食品業界の中で豆腐業界、煮豆業界、豆乳飲料業界などでは、ボイラー蒸気を食品に直接吹き込む製造法が用いられている。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）を効果的に分離除去し、純度の高い清浄な蒸気を得ようとするものである。
【０００４】
従来のクリーンスチーム発生器は、図９に示すようにボイラー（図示せず）からの生蒸気Ｖ1 を底部に貯溜されたボイラー水等の液１中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部２、及びその凝縮させた蒸気を気液界面３で再蒸発させ、その再蒸発した蒸気Ｖ2 が上昇する気液分離部４とを有する筒状の直胴本体５と、その直胴本体５の気液分離部４の上方に配置され、再蒸発させた蒸気Ｖ2 を外部に取り出し、その蒸気Ｖ2 中に含まれる異物を分離除去する、例えばサイクロン等の気水分離器６とでその主要部を構成する。
【０００５】
具体的に、直胴本体５の凝縮部２には、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 を液１に導入する導入管７が設けられ、その導入管７の先端に生蒸気Ｖ1 を液１中に吹き込む吹込部８が取り付けられている。尚、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 は、その導入管７の前段に設けられた圧力制御弁９を圧力コントローラ１０で最適制御しながら導入管７に供給される。また、凝縮部２の底部に貯溜した鉄さび等の沈降物を排出するドレン排出管１１が設けられている。更に、凝縮部２の気液界面位置と対応する部位には、凝縮部２の液増加を抑制して気液界面位置を一定に保持すると共に液１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１２が設けられている。
【０００６】
直胴本体５の気液分離部４の上部には、再蒸発させた蒸気Ｖ2 を直胴本体５の外部に取り出す導出口１３が設けられ、その導出口１３を外部配管１４を介して気水分離器６の導入口１５と連通させている。気水分離器６は、直胴本体５の気液分離部４の上方に配置され、その直胴本体５の軸方向に沿って下方へ延びる排出管１６を有し、その下端開口部が凝縮部２の液１中に配置される。また、この気水分離器６の上部には、再蒸発させた蒸気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１７が設けられている。
【０００７】
尚、直胴本体５の上部から下部に亘る外周には、凝縮部２の気液界面３で再蒸発して気液分離部４を上昇する蒸気Ｖ2 が、放熱により温度低下することを抑制する目的から、保温材１８が直胴本体５のほぼ全外周を被覆する状態で装着されている。
【０００８】
以下、このクリーンスチーム発生器の動作を詳述する。
まず、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 を直胴本体５の凝縮部２に設けられた導入管７から供給し、その導入管７の先端にある吹込部８から凝縮部２の液１中に吹き込む。このようにして吹き込まれた生蒸気Ｖ1 は、多数の気泡となって分散上昇する間に液１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３から再蒸発する。再蒸発した蒸気Ｖ2 は、直胴本体５の気液分離部４を上昇して導出口１３から流出する。この時、直胴本体５の外周に装着された保温材１８により、気液分離部４を上昇する蒸気Ｖ2 が保温され、放熱による温度低下で湿り度が増加することを未然に防止している。
【０００９】
導出口１３から流出して外部配管１４を介して気水分離器６に達した蒸気Ｖ2 は、その気水分離器６内を高速で旋回し、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１７から取り出される。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管１６内を流下して凝縮部２の液１中に戻される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クリーンスチームＶ3 は凝縮部２の液１（例えばボイラー水）を通過して発生させたものであるため、乾き度がほぼ１．００の飽和蒸気である。従って、凝縮部２の気液界面３から再蒸発する飽和蒸気Ｖ2 が、気液分離部４を上昇して導出口１３に達するまでに放熱による温度低下で湿り度が増加する傾向にある。このような湿り度が増加した湿り蒸気は、一般的に食品業界などでは使用上不適当となることがある。例えば、清酒業界の米蒸し工程で飽和蒸気のクリーンスチームを使用した場合、飽和蒸気が米粒のところに達するまでの距離が少し長いと、温度低下で湿り蒸気となり、蒸気中の過水分が米粒を部分的に膨潤させる等して、均一良好な蒸しが困難となることがある。
【００１１】
従来のクリーンスチーム発生器では、飽和蒸気の湿り度が増加することを未然に防止する手段として、直胴本体５の上部から下部に亘る全外周に保温材１８を被着し、この保温材１８により、気液分離部４を上昇する飽和蒸気Ｖ2 が放熱により温度低下することを抑制するようにしている。
【００１２】
しかしながら、凝縮部２に供給されるボイラーからの生蒸気Ｖ1 は高温状態にあるが、前述したように保温材１８による単なる保温だけでは、凝縮部２の気液界面３で再蒸発した飽和蒸気Ｖ2 が直胴本体５の気液分離部４を上昇するうちに、その飽和蒸気Ｖ2 が放熱により温度低下しやすいというのが現状であった。尚、直胴本体５の外周にヒータ等の加熱装置を付設し、この加熱装置により、再蒸発されて上昇する飽和蒸気Ｖ2 を積極的に加熱する方法も考えられるが、その場合、ヒータ等の加熱装置を付設しなければならず、装置全体が大掛りとなって製品のコストアップを招来することにもなり不適である。
【００１３】
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、凝縮部の気液界面で再蒸発した飽和蒸気が上昇中に放熱により温度低下して湿り度が増加することを抑止し得るクリーンスチーム発生器を提供することにある。
【００１４】
【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る凝縮部、及び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が上昇する気液分離部を有する筒状の直胴本体と、前記直胴本体の気液分離部上方に配置され、直胴本体から取り出された再蒸発の蒸気中に含まれる異物を分離除去する気水分離器とを具備したものであって、前記直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配設したことを特徴とする。
【００１５】
尚、前記蒸気発生源からの生蒸気を筒状の直胴本体の接線方向に沿って内筒の導入路へ供給することが、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させることができる点で望ましい。
【００１６】
その他、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させるためには、▲１▼  前記内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多数のガイド板をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置する、▲２▼  前記導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置する、▲３▼  前記導入路の吹込口に多数の小孔を穿設した多孔板を配置する、▲４▼  前記多孔板の小孔を内筒の吹込口の周方向に傾斜させる、▲５▼  前記導入路の吹込口を絞り形状とするようにすればよい。
【００１７】
また、前記内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造とすれば、内筒の清掃などメンテナンスの点で望ましい。
【００１８】
【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８に示して説明する。
図１に示す実施形態のクリーンスチーム発生器は、ボイラー（図示せず）からの生蒸気Ｖ1 を底部に貯溜されたボイラー水等の液２１中に吹き込ませて一旦凝縮させる凝縮部２２、及びその凝縮させた蒸気を気液界面２３で再蒸発させ、その再蒸発した蒸気Ｖ2 が上昇する気液分離部２４とを有する筒状の直胴本体２５と、その直胴本体２５の気液分離部２４の上方に配置され、再蒸発させた蒸気Ｖ2 を外部に取り出し、その蒸気Ｖ2 中に含まれる異物を分離除去する、例えばサイクロン等の気水分離器２６とでその主要部を構成する。
【００１９】
本発明の特徴は、直胴本体２５の気液分離部２４で上昇する再蒸発の蒸気Ｖ2 を囲繞するように、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 が直胴本体２５の気液分離部２４から凝縮部２２の液２１中へ向けて流下して吹き込まれる導入路２７を形成した内筒２８を直胴本体２５の内側に配設したことにある。内筒２８により形成された導入路２７の上端部にはボイラーからの生蒸気Ｖ1 をその導入路２７に供給する導入口２９が設けられている。また、その導入路２７の下端部では、生蒸気Ｖ1 を液２１中に吹き込む環状の吹込口３０が形成される。
【００２０】
尚、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 は、導入口２９の前段に設けられた圧力制御弁３１を圧力コントローラ３２で最適制御しながらその導入口２９を介して導入路２７に供給される。
【００２１】
また、凝縮部２２では、その底部に貯溜した鉄さび等の沈降物を排出するドレン排出管３３が設けられ、更に、凝縮部２２の液増加を抑制して気液界面位置を一定に保持すると共に液２１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３４が、凝縮部２２の気液界面位置まで延びるように設けられている。
【００２２】
直胴本体２５の気液分離部２４の上部には、再蒸発させた蒸気Ｖ2 を直胴本体２５の外部に取り出す導出口３５が設けられ、その導出口３５を外部配管３６を介して気水分離器２６の導入口３７と連通させている。気水分離器２６は、直胴本体２５の気液分離部２４の上方に取り付けられ、その直胴本体２５の軸方向に沿って下方へ延びる排出管３８を有し、その下端開口部が凝縮部２２の液２１中に配置される。また、この気水分離器２６の上部には、再蒸発させた蒸気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３９が設けられている。
【００２３】
以下、本発明のクリーンスチーム発生器の動作を詳述する。
まず、ボイラーからの生蒸気Ｖ1 を直胴本体２５の導入口２９から供給する。この導入口２９から供給されたボイラーからの生蒸気Ｖ1 は、内筒２８により形成された導入路２７に沿って直胴本体２５の気液分離部２４から凝縮部２２の液２１中へ向けて流下し、内筒２８の下端部が凝縮部２２の液２１中で開口する導入路２７の吹込口３０から液２１中に吹き込まれる。
【００２４】
この凝縮部２２において、液２１中に吹き込まれた生蒸気Ｖ1 は、多数の気泡となって分散上昇する間に液２１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２３から再蒸発する。再蒸発した蒸気Ｖ2 は、直胴本体２５の気液分離部２４を上昇して導出口３５から流出する。
【００２５】
この時、直胴本体２５の気液分離部２４から凝縮部２２に亘って内筒２８との間に生蒸気Ｖ1 の導入路２７が形成されているため、その導入路２７を流下する生蒸気Ｖ1 により、直胴本体２５の気液分離部２４を上昇する再蒸発の蒸気Ｖ2 が加熱される。即ち、ボイラーから供給される生蒸気Ｖ1 は、直胴本体２５の気液分離部２４を上昇する再蒸発の蒸気Ｖ2 よりも高温状態にあるので、その再蒸発した蒸気Ｖ2 は、内筒２８の導入路２７を流下する生蒸気Ｖ1 により保温以上の温度で加熱される。この生蒸気Ｖ1 による加熱でもって、気液分離部２４を上昇する蒸気Ｖ2 が放熱による温度低下で湿り度が増加することを確実に抑止できる。
【００２６】
その後、導出口３５から流出して外部配管３６を介して気水分離器２６に達した蒸気Ｖ2 は、その気水分離器２６内を高速で旋回し、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３９から取り出される。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管３８内を流下して凝縮部２２の液２１中に戻される。
【００２７】
尚、このクリーンスチーム発生器では、図２（ａ）に示すようにボイラーからの生蒸気Ｖ1 を導入口２９から直胴本体２５の径方向に沿って供給する以外にも、図２（ｂ）に示すようにボイラーからの生蒸気Ｖ1 を直胴本体２５の径方向と直交する方向、即ち、接線方向に沿って供給するように導入口２９’を配設することも可能である。この場合、その接線方向に沿って供給された生蒸気Ｖ1 は、導入路２７を直胴本体２５の周方向に沿って旋回しながら流下して吹込口３０から凝縮部２２の液２１中に吹き込まれるので、液２１が攪拌されやすくなり、生蒸気Ｖ1 を液２１中で均等に分散させることが容易となる。
【００２８】
このようにボイラーからの生蒸気Ｖ1 を直胴本体２５の径方向又は接線方向に沿って導入口２９，２９’から供給するクリーンスチーム発生器において、生蒸気Ｖ1 を凝縮部２２の液２１中に均等に分散させるための具体的手段としては、以下の構造のものが可能である。
【００２９】
例えば、図３に示すように導入路２５の吹込口３０に多数のガイド板４５をその周方向に沿って傾斜させて等間隔配置することも可能である。このようにすれば、吹込口３０では隣り合うガイド板４５の間から生蒸気Ｖ1 が斜め下方へ向けて凝縮部２２の液２１中へ旋回するように吹き込まれて液２１が確実に攪拌されるので好適である。このガイド板４５は、内筒２８の下端部又は直胴本体２５のいずれかに取り付けるようにすればよい。
【００３０】
また、図４に示すように導入路２７の吹込口３０に多孔質焼結体４０を配置することも可能である。この多孔質焼結体４０は、例えば、ステンレスやアルミニウムその他の金属粉末を型でプレスし加熱して焼結させたものやファインセラミックス粉末の焼結体などであり、導入路２７の吹込口３０を塞ぐように環状に成形したものを内筒２８の下端部又は直胴本体２５のいずれかに取り付けるようにすればよい。
【００３１】
更に、図５に示すように導入路２７の吹込口３０に、多数の小孔４１を穿設した多孔板４２を配置することも可能である。この多孔板４２も、前述した多孔質焼結体４０と同様、導入路２７の吹込口３０を塞ぐように環状に成形したものを内筒２８の下端部又は直胴本体２５のいずれかに取り付けるようにすればよい。尚、図６に示すように多孔板４２’の小孔４１’を内筒２８の吹込口３０の周方向に傾斜させるようにすれば、生蒸気Ｖ1 が凝縮部２２の液２１中へ旋回するように吹き込まれて液２１が確実に攪拌されるので好適である。
【００３２】
また、図７に示すように内筒２８の下端部が凝縮部２２の液２１中で開口する導入路２７の吹込口３０’を絞り形状とすることも可能である。即ち、内筒２８の下端部を直胴本体２５に近接させるように傾斜させて直胴本体２５と内筒２８との間をその下端部へ向けて徐々に幅狭となる絞り部４６を形成する。
【００３３】
尚、前述したガイド板４５（図３参照）、多孔質焼結体４０（図４参照）及び多孔板４２（図５及び図６参照）は、同図に示すように内筒２８の下端部がストレート形状の吹込口３０を有するもの以外にも、図７に示す内筒２８の下端部が絞り形状の吹込口３０’を有するものにも適用可能である。
【００３４】
また、図８に示すように内筒２８を直胴本体２５に対して着脱可能な構造とすることも可能である。具体的には、内筒２８の上端部に位置する直胴本体２５との接合部位にフランジ部４３を形成し、その接合部位で二分割された直胴本体２５のフランジ部４４で前記内筒２８のフランジ部４３を挾み込むようにして内筒２８を直胴本体２５に着脱可能に組み付けた構造とすることも可能で、このようにすれば、内筒２８の清掃などメンテナンスが容易となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係るクリーンスチーム発生器によれば、直胴本体の気液分離部で上昇する再蒸発の蒸気を囲繞するように、蒸気発生源からの生蒸気が直胴本体の気液分離部から凝縮部の液中へ向けて流下して吹き込まれる導入路を形成した内筒を直胴本体内側に配設したことにより、凝縮部の気液界面で再蒸発して直胴本体内を上昇する飽和蒸気が、内筒により形成された導入路を流下する高温の生蒸気により加熱されるので、その上昇中の飽和蒸気が放熱により温度低下して湿り度が増加することを簡単な構造により抑止することができる。
【００３６】
尚、前記蒸気発生源からの生蒸気を直胴本体の接線方向に沿って導入路へ供給するようにしたり、内筒の下端部が凝縮部の液中で開口する導入路の吹込口に多孔質焼結体又は多孔板を配置したり、その導入路の吹込口を絞り形状とすれば、生蒸気を凝縮部の液中に均等に分散させることができ、純度の高い清浄な飽和蒸気を得ることが容易となる。
【００３７】
また、内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造とすれば、内筒の清掃などメンテナンス向上が図れて実用的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーンスチーム発生器の全体構成を示す概略断面図
【図２】（ａ）は生蒸気を直胴本体の径方向に沿って導入路へ供給する実施形態を示す要部概略断面図、（ｂ）は生蒸気を直胴本体の接線方向に沿って導入路へ供給する実施形態を示す要部概略断面図
【図３】生蒸気の導入路の吹込口をガイド板を傾斜させて配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図４】生蒸気の導入路の吹込口に多孔質焼結体を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図５】生蒸気の導入路の吹込口に、多数の小孔を穿設した多孔板を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図６】生蒸気の導入路の吹込口に、多数の小孔を傾斜させて穿設した多孔板を配置した実施形態を示す要部拡大断面図
【図７】生蒸気の導入路の吹込口を絞り形状とした実施形態を示す要部拡大断面図
【図８】内筒を直胴本体に着脱可能に組み付けた構造を有する実施形態を示す要部拡大断面図
【図９】従来のクリーンスチーム発生器の全体構成を示す概略断面図
【符号の説明】
２１    液
２２    凝縮部
２４    気液分離部
２５    直胴本体
２６    気水分離器
２７    導入路
２８    内筒
３０    吹込口
３０’  吹込口
４０    多孔質焼結体
４１    小孔
４１’  小孔
４２    多孔板
４２’  多孔板
４５    ガイド板
Ｖ1   ボイラーからの生蒸気
Ｖ2   再蒸発した蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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