JP3294398B2

JP3294398B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP3294398B2
Application number: JP25392693A
Authority: JP
Inventors: 幾久世藤本
Original assignee: 有限会社谷川工芸社
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH07107949A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体、例えばコーヒー溶
液のような低粘度液体から例えばカレー類のような高粘
性液体までを高温滅菌するための加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、高温瞬間滅菌装置では、高
温滅菌のために未処理液を所定の温度に加熱しなければ
ならない。

【０００３】従来、この種の加熱装置においては、プレ
ート式、チューブ式およびかきとり式の三方式が使用さ
れていたが、これらの方式のものでは以下のような問題
があった。プレート式においては、（１）加熱および滞留時間の不均一による被処理液の
熱変性、こげ付きが起こる。これはプレート各葉の接触
部および各葉のシールパッキング部にデッドスペースが
構造上必然的に存在し、したがって流れによどみを生ず
るためで特に粘性のある液体ほど著しい。

【０００４】（２）高粘性液体の滅菌には使用できな
い。これはプレートの形状、板厚み（通常０５〜１ｍ
ｍ）、シールパッキング等の構造上の問題から５ｋｇ／
ｃｍ²Ｇ以上の圧力を必要とする液体の供給圧力に耐え
られる装置製作が困難なためである。

【０００５】（３）分解、点検が繁雑で、内部の清掃
が困難である。

【０００６】このことは被処理液の種類を変えて滅菌す
る際に十分な清掃ができない。

【０００７】という問題があり、またチューブ式におい
ては、（１）チューブの中心部は流速が早く、チューブ壁面
の流速が遅いというチューブ本来の流体現象が起こり、
液が入ってから出るまでの加熱時間及び昇温速度が不均
一である。

【０００８】（２）高粘性液体の滅菌に必要な耐圧性
構造の装置の製作は可能であるが、チューブという構造
上の結果として、内部の肉眼による点検、清掃は不可能
で、薬液洗浄のみが可能てある。

【０００９】（３）熱伝達率が水の加熱に於いて、通
常２００〜１０００ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃と低い。このこ
とは供給熱媒体（例えば蒸気）の温度を滅菌処理温度に
比して相当高くするためチューブ内壁面に於いて、こげ
付きの原因となる。これを防止する為には伝熱面を大き
くする必要があり装置が大きくなる。

【００１０】という問題点があった。

【００１１】次にかきとり式では、（１）構造上、円筒伝熱内周面を２枚の帯板状スクレ
ーパーが回転しているため、円筒中心部と周辺部とでは
流速が不均一となるために液温に温度差が生じ、均一な
滅菌が困難であり、滞留時間が不均一である。

【００１２】（２）構造が複雑で、分解、点検が困難
であるため内部の洗浄、および掃除が繁雑である。

【００１３】（３）内部の滞留容積の割合に比して伝
熱面積が小さいため、急速昇温ができない。このことは
被処理液が熱変性を起こす原因となり、又スクレーパ上
にかきとられた物体が蓄積し熱変性して滞留する。

【００１４】という問題点があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、短時間でこげつきを起こさせることなく均一に滅
菌まで昇温が可能で、且つ分解、伝熱面の点検及び洗浄
が容易な高温瞬間滅菌装置用加熱装置を提供するにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、外周面
にヘリカル突条を形成したシリンダを中空ハウジングの
中に上下動自在に設け、該突条、シリンダ及び中空ハウ
ジングの内周との間にヘリカル流路を画成し、該ヘリカ
ル流路の半径方向外方又は内方に加熱媒体の室を画成
し、前記ヘリカル突条の端縁部にヘリカル溝を形成し、
該ヘリカル溝に合成樹脂チューブを収め、該合成樹脂チ
ューブに合成樹脂チューブを前記ヘリカル溝に巻き付け
固定する金属線を挿通し、該合成樹脂チューブの内孔部
に内孔空間を設け、非加熱時に前記合成樹脂チューブ及
び中空ハウジングとの間に隙間を形成している。

【００１７】上記合成樹脂チューブには、耐熱性に富み
処理液が付着しずらく摩擦係数が小さいテフロンチュー
ブを用いるのが好ましい。

【００１８】

【作用】上記のように構成された加熱装置においては、
テフロンチューブは金属製のシリンダより膨張係数が大
きいので、加熱時は膨らむ。そのテフロンチューブのシ
リンダ軸方向及び半径方向内方は、それぞれヘリカル溝
の側部及び底部に抑えられているので、半径方向外方に
膨出して中空ハウジングの内周に密着する。そのため、
ヘリカル通路は確実にシールされる。

【００１９】また、洗浄時すなわち非加熱時は、テフロ
ンチューブが収縮して原形に復帰する。したがって、テ
フロンチューブと中空ハウジング内周との間には、隙間
が形成される。その結果、シリンダは軸方向に容易に抜
き出すことができる。

【００２０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００２１】図１において、本発明を実施した全体を符
号１０で示す高温瞬間滅菌装置用加熱装置には、外筒１
２と内筒１３の外側に形成された固定中空ハウジング１
１が設けられている。それら外筒１２及び内筒１３との
間には、リング状の外筒蒸気室１４が画成され、複数の
補強リブ１５で補強されている。

【００２２】この内筒１３の内側には、ステレンス鋼等
金属製のシリンダ２０が固定中空ハウジング１１に対し
軸方向に摺動自在に同心状に収められ、その軸線には、
中空軸２７が嵌装されている。この中空軸２７の外周と
シリンダ２０との間には、内筒蒸気室２８が画成され、
中空軸２７の内周は、筒状の断熱材２９で覆われてい
る。

【００２３】前記固定中空ハウジング１１は、上部ステ
ージＳ１上に立設され、下部ステージＳ２上には、中空
軸２７を内筒スライドメタル３１、３１を介して上下同
自在に支持する支柱３０が立設されている。また、支柱
３０の底部に設けられた支持取付台３０ａには、油圧シ
リンダ３２が支柱３０と同心に立設され、そのピストン
ロッド３３の頂部は、連結フランジ３４を介してシリン
ダ２０及び中空軸２７の頂面に連結されている。したが
って、油圧シリンダ３２を伸長すると、シリンダ２０及
び中空軸２７は、固定中空ハウジング１１に装填されて
ヘリカル流路が画成され、油圧シリンダー３２を縮小す
るとシリンダー２０および中空軸２７は固定中空ハウジ
ングから下方に引き出されて全ての伝熱面が開放され
る。

【００２４】前記外筒蒸気室１４の上部には、蒸気入口
４０が設けられ、対向する側の下部には、ドレン出口４
１が設けらてれいる。また、内筒蒸気室２８の底部に
は、対向して蒸気入口４２及びドレン出口４３が設けら
れている。なお、図中の符号４４、４５は油圧ホース、
４８はウエアリングで、シリンダー２０を固定ハウジン
グ内筒１３の中心位置に装填固定するため内筒１３の内
径に各々合せてシリンダー２０の上・下端部に嵌装され
ている４９はＯリングパッキングである。

【００２５】図２及び図３をも参照し、シリンダ２０の
外周には、ヘリカル突条２１が形成され、この突条２１
と内筒１３との間には、矩形断面のヘリカル流路２６が
画成されている。そのヘリカル流路２６の下部には、処
理液入口４６が設けられ、対向する側の上部には、処理
液出口４７が設けられている。

【００２６】前記ヘリカル突条２１の端縁部には、ヘリ
カル溝２２が形成され、そのヘリカル溝２２には、合成
樹脂チューブ例えばテフロンチューブ２３が収められて
いる。このテフロンチューブ２３の内孔には、金属線２
５が収められており、組立時に金属線２５を通したテフ
ロンチューブ２３をヘリカル溝２２に巻き付け、金属線
２５を引張ることにより、金属線２５によりテフンロチ
ューブ２３をヘリカル溝２２に固定するようになってい
る。そして、テフロンチューブ２３と内筒１３との間に
は、非加熱時に若干の隙間Ｃ（例えば０．２ｍｍ）が形
成されている。

【００２７】作動に際し、蒸気入口４０から加熱媒体で
ある蒸気を外筒蒸気室１４に供給し、蒸気入口４２から
蒸気を内筒加熱室２８に供給する。なお、シリンダ２０
のヘリカル突条２１が加温される。ここで、金属製のヘ
リカル突条２１よりテフロンチューブ２３の膨張係数が
大きいので、テフロンチューブ２３が膨らむ。

【００２８】しかし、テフロンチューブ２３の側部及び
底部は、ヘリカル溝２２の側部及び底部に抑えられてい
るので、テフロンチューブ２３は半径方向外方に膨出
し、例えば１２０℃で隙間Ｃがゼロになる。もし、隙間
Ｃがゼロに成る温度以上、例えば１４０℃での作動時に
おいては、テフロンチューブ２３の内孔に設けられた内
孔空間２４の緩衝作用により、テフロンチューブの過膨
出を吸収することができる。したがって、シールされた
ヘリカル通路２６が形成される。そこで、処理液入口４
６から処理液を供給すると、処理液がヘリカル流路２６
を通り処理液出口４７から排出される間に、外筒蒸気室
１４及び内筒蒸気室２８の蒸気で加熱され、処理液は極
く短時間で加熱滅菌される。

【００２９】他方、非処理時すなわち非加熱時は、テフ
ンロチューブ２３は加熱されないので原形のままで、隙
間Ｃが形成される。したがって、油圧シリンダ３２を縮
小すると、シリンダ２０及び中空軸２７は、下方に引き
出される。したがって、ヘリカル流路２６を画成する内
筒１３の内周とシリンダ２０の外周とは容易に洗浄する
ことができる。

【００３０】図４に示すように、Ｏリングパッキング４
９の圧縮代Ｓをハウジング内筒１３の内壁面とシール部
分の直径との差Ｓ´に等しくする。このようにＳ＝Ｓ´
とすることにより、シリンダー２０をハウジング内筒１
３へ装填及び引き出す際に、ヘリカル突条２１のテフロ
ンチューブ２３がハウンジング内筒１３の内壁に摩擦し
ないように上部Ｏリングパッキングに保護されて上・下
動することができる。又、ハウジング内筒１３の内面が
同心、同径の円筒状であることからシリンダー２０の上
部Ｏリングパッキングによってハウジング１３の内壁面
の汚れを掃除しながら引き出される。尚、Ｏリングパッ
キング４９の取換はシリンダー２０をハウジング内筒１
３から引き出した状態で容易に行える。

【００３１】図５は本発明を実施するフローの一例を示
し被処理液は給水ポンプ１で５〜１５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに
加圧され、予熱器２で８０〜９０℃まで加熱され、そし
て本発明を実施した加熱装置３で１２０℃〜１４０℃ま
で加熱される。次いでホールディングユニット４におい
て１０ないし３０秒保持され、冷却装置５で５０℃〜５
℃まで冷却され、圧力制御弁６によって２〜４ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇで処理済液として供給される。

【００３２】この予熱器２は任意の公知の熱交換器、例
えばチューブ式のものを使用でき、被処理液が熱変性や
こげつきが起ない低温度域で使用する。

【００３３】本発明を実施した加熱装置は、ヘリカル突
条とヘリカル溝と合成樹脂チューブと金属線との組合せ
によって加熱媒体の蒸気と被処理液の水との温度差が２
〜３℃程であっても、水１２０℃の加熱伝達率は１５０
０〜２０００Ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃であり、公知技術の約
２倍であった。

【００３４】したがって、被処理液のこげ付きや熱変性
がなく品質の低下（例えば漢方薬では薬効の低下）がな
い。また分解する場合に油圧で内部の全ての伝熱面が開
放できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
てるいので、以下に記載するような効果を奏する。

【００３６】（１）ヘリカル流路を有するシリンダに
はテフロンチューブを設けているので、中空ハウジング
から容易に取り出すことが可能であり、従って伝熱面の
肉眼点検、洗浄を簡単に行うことができる。

【００３７】（２）加熱伝熱面が上下同径の円筒であ
るため製作が容易であり、機械的強度も充分に取ること
ができ、高い供給圧力で送流ができるため、高粘性液で
も流速を大きくとれ、レイノズル数（流体の乱層流関係
数）の上昇から大きな熱伝達率を得ることができる。

【００３８】（３）入口から出口までの流路の断面が
平滑な同一矩形で画成されているため、滞留時間が一定
であり、流路の中心部から伝熱面までの距離が近く均一
である。したがって熱伝達も均一で流路断面各部の流体
速度も均一となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側断面図。

【図２】図１の要部の拡大図。

【図３】図２の要部の拡大図。

【図４】シリンダーと固定ハウジング内筒との相関図。

【図５】本発明を実施する高温瞬間滅菌装置の一例を示
すフローシート図。

【符号の説明】

Ｃ・・・隙間Ｓ１・・・上部ステージＳ２・・・下部ステージ１・・・ポンプ２・・・予熱器３・・・加熱装置４・・・ホールディングユニット５・・・冷却装置６・・・圧力制御弁１０・・・加熱装置１１・・・固定中空ハウジング１２・・・外筒１３・・・内筒１４・・・外筒蒸気室１５・・・補強リブ２０・・・シリンダ２１・・・ヘリカル突条２２・・・ヘリカル溝２３・・・テフロンチューブ２４・・内孔空間２５・・・金属線２６・・・ヘリカル流路２７・・・中空軸２８・・・内筒蒸気室２９・・・断熱材３０・・・支柱３０ａ・・・支持取付台３１・・・内筒スライドメタル３２・・・油圧シリンダ３３・・・ピストンロッド３４・・・連結フランジ４０、４２・・・蒸気入口４１、４３・・・ドレン出口４４、４５・・・油圧ホース４６・・・処理液入口４７・・・処理液出口４８・・・ウエアリング４９・・・Ｏリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A23L 3/22 A61L 2/06 F28D 7/02 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面にヘリカル突条を形成したシリン
ダを中空ハウジングの中に上下動自在に設け、該突条、
シリンダ及び中空ハウジングの内周との間にヘリカル流
路を画成し、該ヘリカル流路の半径方向外方又は内方に
加熱媒体の室を画成し、前記ヘリカル突条の端縁部にヘ
リカル溝を形成し、該ヘリカル溝に合成樹脂チューブを
収め、該合成樹脂チューブに合成樹脂チューブを前記ヘ
リカル溝に巻き付け固定する金属線を挿通し、非加熱時
に前記合成樹脂チューブ及び中空ハウジングとの間に隙
間を形成していることを特徴とする加熱装置。