專利名稱：蒸氣接觸式加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體的加熱裝置，特別涉及通過使蒸氣與流體直接接觸而 加熱流體的蒸氣接觸式加熱裝置。
背景技術(shù)：
這種加熱裝置例如利用于液體連續(xù)加熱裝置、液體連續(xù)式殺菌裝置、 熱水制造裝置等的各種液體加熱用途。
例如，在液狀食品的殺菌方法中，有隔著金屬壁等間接地加熱的間接 加熱方式以及通過蒸氣直接加熱液體的直接蒸氣加熱方式，其中，作為新 鮮咖啡或豆?jié){等易燒焦的液體，或者青汁等易變色的液體等的殺菌方法， 存在優(yōu)選使用在短時(shí)間內(nèi)完成且對(duì)液體的熱影響小并能夠防止品質(zhì)下降 的直接蒸氣加熱方式的趨勢(shì)。
例如在日本國(guó)特許公開公報(bào)2004-201533號(hào)(專利文獻(xiàn)l)中，公開了具 備噴射加熱器的蒸氣吹入式直接加熱殺菌裝置，所述噴射加熱器通過將蒸 氣直接吹入需要被殺菌的液體中而將該液體加熱到殺菌溫度。
另外，在日本國(guó)特許公開公報(bào)2000-300976號(hào)(專利文獻(xiàn)2)中，作為流
體連續(xù)加熱裝置，公開了由輸送被加熱流體的定量泵以及在從定量泵輸送 來的被加熱流體中直接混合蒸氣而加熱的靜止型混合器構(gòu)成的裝置。
另夕卜，在專利文獻(xiàn)2中，作為將蒸氣(steam)直接吹入被加熱流體中而 混合的靜止型混合器，記載了可使用例如在日本國(guó)實(shí)用新型公報(bào)平 7-37703號(hào)(專利文獻(xiàn)3)中公開的分散混合器的內(nèi)容。這里，在專利文獻(xiàn)3
中公開的分散混合器主要具備在內(nèi)部固定有扭轉(zhuǎn)板等攪拌元件的主流體 (被加熱流體)通過用導(dǎo)管、設(shè)有與該導(dǎo)管內(nèi)連接的噴嘴且經(jīng)由該噴嘴將注 入流體(蒸氣)注入到導(dǎo)管內(nèi)的集管、向集管壓力輸送注入流體的壓力輸送 機(jī)構(gòu)。 '
專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特許公開公報(bào)2004-201533號(hào)專利文獻(xiàn)2:日本國(guó)特許公開公報(bào)2000-300976號(hào)
專利文獻(xiàn)3:日本國(guó)實(shí)用新型公報(bào)平7-37703號(hào)
這樣，作為向液體混合蒸氣的混合方法，如在專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn) 3中所公開的那樣，采用靜止混合方法，但存在對(duì)于要加熱或殺菌的液體， 蒸氣的混合效率變得不充分的情況。因此，蒸氣和液體不能均勻地混合， 可能在加熱或殺菌中產(chǎn)生波動(dòng)。
另外，向所述混合器供給的被加熱流體通過定量泵輸送，因此其流體 壓力較高，另外如上所述為了通過攪拌元件，需要相應(yīng)的液體壓力。因此， 為了在配設(shè)于泵下游側(cè)的混合器內(nèi)將蒸氣混合到被加熱流體中，需要超過 泵的噴出壓力的蒸氣壓力，其結(jié)果是需要高的蒸氣供給壓力。因此，超過 要求的殺菌溫度而加熱到必要以上，可能導(dǎo)致被加熱流體的熱損傷甚至流 體的品質(zhì)下降，從而不是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于所述情況，本發(fā)明的技術(shù)課題在于提供一種蒸氣接觸式加熱裝 置，其提高蒸氣的混合效率，并且能夠通過供給比較低壓的蒸氣而實(shí)現(xiàn)質(zhì) 量高的加熱處理。
為了解決所述課題，本發(fā)明提供一種蒸氣接觸式加熱裝置，其具備 流體輸送機(jī)構(gòu)，其在轉(zhuǎn)子的作用下伴隨著升壓輸送流體；蒸氣供給區(qū)域， 其向流體供給蒸氣，所述蒸氣接觸式加熱裝置的特征在于，在流體輸送機(jī) 構(gòu)上設(shè)置流體的流入口和排出口，并且在流入口和排出口之間形成升壓流 路，通過在升壓流路開設(shè)蒸氣的供給口，而在升壓流路中配設(shè)蒸氣供給區(qū) 域。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子的作用下輸送流體的同時(shí)，經(jīng)由蒸氣供給口向 設(shè)于升壓流路中的蒸氣供給區(qū)域吹入蒸氣，在流體輸送機(jī)構(gòu)內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行 流體和蒸氣的混合以及混合流體的升壓。通常，由于配設(shè)在流體輸送機(jī)構(gòu) 的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子形成升壓流路，或者與該流路面對(duì)，因此使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而 將流體和向流體供給的蒸氣攪拌混合。由此，能夠進(jìn)行流體和蒸氣的動(dòng)態(tài) 混合，將蒸氣均勻地混合在流體中。
另外，在流體輸送機(jī)構(gòu)內(nèi)的升壓流路中，通過使蒸氣向隨著升壓而從流入口向排出口輸送中的流體混合，由此與現(xiàn)有的在流體升壓后供給蒸氣 的情況相比能夠供給低壓的蒸氣。因此，需要供給的蒸氣是比較低溫即可， 不會(huì)導(dǎo)致因加熱到必要溫度以上而對(duì)需要加熱處理的流體造成熱損傷以 及品質(zhì)的惡化。另外，如果是低壓蒸氣，則能夠?qū)崿F(xiàn)壓力變動(dòng)小且穩(wěn)定的 加熱處理。進(jìn)而，通過在升壓流路中配設(shè)蒸氣供給區(qū)域，也可以在蒸氣供 給后升壓，因此也能夠盡可能避免因與蒸氣的供給相伴的液體升溫而可能 導(dǎo)致的氣蝕。由此，能夠?qū)⒄魵饩鶆虻鼗旌显诹黧w中，實(shí)現(xiàn)波動(dòng)小且穩(wěn)定 的加熱處理。
作為在內(nèi)部設(shè)置蒸氣供給區(qū)域的流體輸送機(jī)構(gòu)，只要是具備轉(zhuǎn)子，且 可在其旋轉(zhuǎn)作用下同時(shí)進(jìn)行升壓和動(dòng)態(tài)混合的機(jī)構(gòu)即可。具體而言，可以 舉出以離心式或渦流式等為代表的非容積式的泵，或者旋轉(zhuǎn)式或螺桿式等 回轉(zhuǎn)容積式的泵。在這種情況下，由于泵的升壓作用通常由配設(shè)在泵內(nèi)部
且將自身的剛體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能而賦予流體的轉(zhuǎn)子(rotor)實(shí)現(xiàn)，因此例
如其升壓量能夠通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。由此，可實(shí)現(xiàn)對(duì)泵內(nèi)部的蒸氣 供給壓力和流體壓力的定量管理，也容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。另外，由于能夠通 過泵的轉(zhuǎn)速調(diào)整壓力平衡，因此能夠容易地導(dǎo)入與流體一致的溫度的蒸 氣，由此也能夠?qū)Ω鞣N流體適用本發(fā)明的加熱裝置。
這里，在使用本發(fā)明的加熱裝置對(duì)流體進(jìn)行加熱殺菌的情況下，通常 由配設(shè)在蒸氣供給用的流體輸送機(jī)構(gòu)的下游側(cè)的保持管將被加熱的流體 保持一定時(shí)間，由此進(jìn)行實(shí)質(zhì)上有效且充分的殺菌。因此，實(shí)際上在流體 輸送機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步下游側(cè)也需要將流體壓力保持為較高。根據(jù)所述觀點(diǎn)， 本發(fā)明將設(shè)于流體輸送機(jī)構(gòu)的排出口以及其下游側(cè)的流體壓力維持為高 于蒸氣的供給口的蒸氣的壓力。具體而言，在比流體輸送機(jī)構(gòu)的排出口靠 下游側(cè)設(shè)置背壓閥。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒘黧w輸送機(jī)構(gòu)的排出口的流體壓力(出口壓力) 保持為規(guī)定的值。由此，為使暫且溶入流體中的蒸氣不引起氣蝕而將蒸氣 混合流體維持為高壓，能夠進(jìn)行更穩(wěn)定的加熱殺菌。另外，如上所述，只 要能夠設(shè)定泵的排出口側(cè)壓力，則通過與泵的轉(zhuǎn)速相一致而進(jìn)行設(shè)定，就 能夠?qū)φ魵夤┙o區(qū)域的壓力平衡進(jìn)行更高精度的管理。由此，能夠使壓力 平衡的調(diào)整參數(shù)可視化，可以進(jìn)行精密且穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。特別地，在需要精細(xì)調(diào)整的液狀食品的加熱殺菌處理中，有時(shí)每種食品所需要的殺菌溫度不 同，即使在這種情況下，由于根據(jù)與殺菌溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓力，確定 可供給的蒸氣壓力(溫度)，因此以可供給所述蒸氣的方式設(shè)定泵背壓以及 轉(zhuǎn)速即可。由此，能夠與需要加熱處理的流體一致而供給合適的蒸氣，即 使在例如各種加熱殺菌處理中也能夠容易地適用。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種提高蒸氣的混合效率，并且能夠通過 供給比較低壓的蒸氣而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量高的加熱處理的蒸氣接觸式加熱裝置。


圖1是表示本發(fā)明的蒸氣接觸式加熱裝置的一個(gè)構(gòu)成例的簡(jiǎn)要圖。
圖2是蒸氣混合用泵的軸正交剖面圖。
圖3是使用了本發(fā)明的加熱裝置的液體加熱試驗(yàn)的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的蒸氣接觸式加熱裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行 說明。
圖l所示的蒸氣接觸式加熱裝置例如用于流體的加熱殺菌，其作為主 要的構(gòu)成要素具備將作為加熱處理的對(duì)象的流體儲(chǔ)存和排出的液體箱1; 用于將液體箱1內(nèi)的流體輸送到后述的熱交換器3以及蒸氣混合用泵4中 的輸送用泵2;以接近于需要混合的蒸氣的溫度的目的將從輸送用泵2輸 送來的流體預(yù)先加熱的熱交換器3;將蒸氣混合到在熱交換器3中預(yù)先加 熱的流體中，將流體加熱到殺菌溫度的蒸氣混合用泵4;將通過蒸氣混合 加熱的流體保持一定時(shí)間而促進(jìn)流體的殺菌作用的保持管5;將在保持管 5中進(jìn)行了殺菌處理的流體冷卻到規(guī)定以下的溫度的主冷卻器6;配設(shè)在
主冷卻器6的下游側(cè)，將蒸氣混合用泵4的背壓保持為一定的主背壓閥7。 還有，圖1中，符號(hào)8表示將在蒸氣接觸式加熱裝置內(nèi)的流體系統(tǒng)(流
路)的清洗或者殺菌處理中使用的水儲(chǔ)存和排出的水箱，符號(hào)9表示配合運(yùn)
轉(zhuǎn)條件而切換來自液體箱1的管路和來自水箱8的管路的第一切換閥。 另外，同一圖中，符號(hào)10表示在系統(tǒng)減菌處理時(shí)或殺菌處理不良產(chǎn)
生時(shí)為使處理完的液體等順利地流向回收管路(排水管路)而對(duì)該液體進(jìn)行冷卻的排水用冷卻器，符號(hào)11表示設(shè)置在排水用冷卻器10的下游側(cè)且將 排水管路的背壓保持為一定的排水用背壓閥，進(jìn)而，符號(hào)12表示在蒸氣
混合用泵4的出口側(cè)(后述的排出口 42的下游側(cè))的液體溫度或者保持管5 的出口側(cè)的液體溫度脫離了需要設(shè)定的殺菌溫度范圍的情況下，用于將處 理完的液體向回收管路(排水管路)輸送的第二切換閥。
另外，同一圖中，符號(hào)13、 14、 15分別表示用于將在預(yù)先加熱用的 熱交換器3中使用的熱水確保為規(guī)定量的熱水箱、使熱水在熱水箱13和 熱交換器3之間循環(huán)的循環(huán)用泵、將從循環(huán)用泵14輸送來的熱水升溫到 規(guī)定溫度的加熱器。
另外，在本實(shí)施方式中，設(shè)有用于對(duì)各種流體的溫度或流量進(jìn)行測(cè)量、 控制的控制部。例如圖1中，符號(hào)TICA-1表示通過溫度傳感器測(cè)量蒸氣 混合用泵4的出口側(cè)的液體的溫度，基于該測(cè)量值，調(diào)節(jié)蒸氣向蒸氣混合 用泵4的供給量而將該測(cè)量位置的液體溫度控制在所需溫度范圍內(nèi)的殺菌 溫度控制部。同樣地，符號(hào)TICA-2表示測(cè)量主冷卻器6的出口側(cè)的液體 的溫度，基于該測(cè)量值，調(diào)節(jié)向主冷卻器6的冷卻水供給量而將該測(cè)量位 置的液體溫度控制在所需溫度范圍內(nèi)的冷卻溫度控制部，符號(hào)TICA-3表 示測(cè)量熱交換器3的出口側(cè)的液體的溫度，基于該測(cè)量值，調(diào)節(jié)在熱交換 器3中使用的熱水的溫度(例如加熱器15的加熱量)而將該測(cè)量位置的液體 溫度控制在所需溫度范圍內(nèi)的預(yù)熱溫度控制部。
另外，圖1中，符號(hào)TIA-1表示在第二切換閥12的管路切換中使用， 測(cè)量保持管5的出口側(cè)的液體的溫度，在該測(cè)量值(溫度)不在所需的殺菌 溫度范圍內(nèi)的情況下，將該信息傳遞到第二切換閥12或者傳遞切換信號(hào) 的殺菌溫度監(jiān)視部。另外，符號(hào)FICA-1表示測(cè)量輸送用泵2的出口側(cè)的 液體的流量，根據(jù)該測(cè)量值，調(diào)節(jié)輸送用泵2的轉(zhuǎn)速(這里指轉(zhuǎn)換器的頻率) 而將該測(cè)量位置的液體的流量控制在規(guī)定范圍內(nèi)的流量控制部。
接下來，對(duì)蒸氣混合用泵4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖2表示作為在內(nèi)部設(shè)有蒸氣供給區(qū)域的流體輸送機(jī)構(gòu)的蒸氣混合用 泵4的軸正交剖面圖。如該圖所示，蒸氣混合用泵4具備具有液體的流 入口 41以及排出口 42的殼43;收容在殼43的內(nèi)部，可旋轉(zhuǎn)地連接在未 圖示的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子44;在殼43的內(nèi)壁43a和轉(zhuǎn)子44之間形成的液體的升壓流路45;設(shè)置在殼43上，向升壓流路45開口的蒸氣供給 口 46。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子44旋轉(zhuǎn)時(shí)且蒸氣導(dǎo)入時(shí)，在升壓流路45 的蒸氣供給口 46的開口部分形成用于將蒸氣供給到在泵4內(nèi)部導(dǎo)入的液 體中的蒸氣供給區(qū)域47。
在該實(shí)施方式中，蒸氣混合用泵4主要由級(jí)聯(lián)泵構(gòu)成。在流入口 41 和排出口 42之間形成隔板部48，構(gòu)成流體流路的升壓流路45沿圓板狀的 轉(zhuǎn)子44的外周形成為連通流入口 41和排出口 42的局部環(huán)狀。由此，從 流入口 41流入的液體流經(jīng)轉(zhuǎn)子44的大約一周(通過升壓流路45)而從排出 口42向外部排出。轉(zhuǎn)子44在該圖示例中是所謂的葉輪，沿其外周具有多 個(gè)葉片槽44a。另外，蒸氣供給口46，在該實(shí)施方式中，開設(shè)在比形成局 部環(huán)狀的升壓流路45的中間位置靠流入口 41的一側(cè)。
接下來，對(duì)使用了上述結(jié)構(gòu)的加熱裝置時(shí)的處理液的加熱殺菌工序的 一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明。
首先，如圖1所示，將從液體箱1排出的液體通過輸送用泵2向位于 輸送用泵2下游側(cè)的熱交換器3中輸送，進(jìn)行用于接近于后述的加熱處理 時(shí)的溫度的預(yù)先加熱處理(例如5(TC以上且小于IO(TC)。這樣將進(jìn)行了預(yù) 先加熱處理的液體向位于下游側(cè)的蒸氣混合用泵4(流體輸送機(jī)構(gòu))輸送。
輸送到蒸氣混合用泵4中的液體，如圖2所示，從箭頭a的方向經(jīng)由 流入口 41導(dǎo)入到升壓流路45中。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)未圖示的電動(dòng)機(jī)由此連接在 該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子44旋轉(zhuǎn)，在該實(shí)施方式中，在由流入口41沿 升壓流路45向排出口 42的方向上旋轉(zhuǎn)，且導(dǎo)入到升壓流路45內(nèi)的液體 伴隨著升壓輸送到排出口42側(cè)。另外，與此同時(shí)，通過設(shè)于殼43上的蒸 氣供給口46將蒸氣從箭頭b的方向向升壓流路45內(nèi)導(dǎo)入，由此在形成于 蒸氣供給口 46的開口部分的蒸氣供給區(qū)域47中，將蒸氣混合到升壓輸送 中的液體中。這里，通過供給設(shè)定為用于進(jìn)行加熱殺菌的溫度或其以上的 蒸氣，將該液體升溫(加熱)到加熱殺菌溫度。
將供給蒸氣的液體通過轉(zhuǎn)子44動(dòng)態(tài)混合(攪拌)，且升壓的同時(shí)在升壓 流路45中向排出口 42側(cè)輸送，在攪拌以及升壓結(jié)束時(shí)經(jīng)由排出口 42向 外部(圖1、圖2中的箭頭c的方向)排出。另外，在該實(shí)施方式中，通過 殺菌溫度控制部TICA-1，利用溫度傳感器測(cè)量蒸氣混合用泵4的出口側(cè)的液體的溫度，基于該測(cè)量值，調(diào)節(jié)蒸氣向蒸氣混合用泵4的供給量而將 該測(cè)量位置的液體溫度控制在所需的溫度范圍內(nèi)。具體而言，通過利用殺
菌溫度控制部TICA-1控制配設(shè)在蒸氣供給口 46的上游側(cè)的控制閥的開 閉，由此進(jìn)行蒸氣的流量調(diào)整。
將通過蒸氣的供給而加熱到規(guī)定溫度(加熱殺菌溫度)的液體在位于蒸 氣混合用泵4的下游側(cè)的保持管5中保持一定時(shí)間，進(jìn)行流體的實(shí)際殺菌 處理。此時(shí)，位于蒸氣混合用泵4的排出口42以及其下游側(cè)(包含保持管 5內(nèi))的液體通過配設(shè)在保持管5的下游側(cè)的主背壓閥7保持為一定壓力。
其后，將在保持管5內(nèi)殺菌處理過的液體通過主冷卻器6冷卻到規(guī)定 以下的溫度(例如小于IO(TC)，由此完成加熱殺菌工序。
這樣，在作為液體輸送機(jī)構(gòu)的蒸氣混合用泵4內(nèi)設(shè)置液體的升壓流路 45，在該升壓流路45上使蒸氣供給口 46開口，在升壓流路45中形成蒸 氣供給區(qū)域47，從而進(jìn)行蒸氣的混合。因此，在轉(zhuǎn)子44的作用下能夠在 升壓輸送中的液體內(nèi)攪拌蒸氣并同時(shí)供給，可將蒸氣在流體中均勻地混 合，實(shí)現(xiàn)偏差小的穩(wěn)定的加熱處理。另外，在升壓輸送中的液體內(nèi)混合蒸 氣，由此相比于例如現(xiàn)有的通過泵在下游側(cè)混合蒸氣的情況，是低壓的蒸 氣即可，而且能夠抑制加熱中的氣蝕的發(fā)生。因此，能夠避免將液體加熱 到需要的殺菌溫度以上的事態(tài)，能夠?qū)?duì)液體的熱損傷控制得較小，由此 可盡可能地防止品質(zhì)下降，也能夠進(jìn)行充分的殺菌處理。
另外，如本實(shí)施方式那樣，通過使用作為流體輸送機(jī)構(gòu)的泵(蒸氣混合 用泵4)，能夠通過轉(zhuǎn)子44的轉(zhuǎn)速調(diào)整升壓流路45的液體的升壓量(升壓 梯度)。由此，可實(shí)現(xiàn)泵4內(nèi)部的蒸氣供給壓和流體壓的定量管理。例如由 于與所期望的殺菌溫度對(duì)應(yīng)而需要供給的蒸氣壓(^該殺菌溫度的飽和蒸 氣壓)是確定的，因此也可以調(diào)整泵轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)子44的轉(zhuǎn)速)而使蒸氣供給區(qū) 域47的液體的壓力稍微低于該蒸氣壓。這樣，可通過泵4的轉(zhuǎn)速調(diào)整壓 力平衡，因此能夠容易地導(dǎo)入與液體一致的溫度的蒸氣，由此能夠增加可 加熱殺菌的液體的種類。
另外，在本實(shí)施方式中，在比蒸氣混合用泵4的排出口 42靠下游側(cè) 設(shè)置主背壓閥7，因此能夠?qū)⑴湓O(shè)于蒸氣混合用泵4的下游側(cè)的保持管5 中的液體壓力保持為規(guī)定的值。由此，為使暫且溶入液體中的蒸氣不引起氣蝕，而將蒸氣混合液維持為高壓，能夠進(jìn)行更穩(wěn)定的加熱殺菌。在這種
情況下，泵4的出口側(cè)的液體壓力由主背壓閥7控制，因此泵4的轉(zhuǎn)速實(shí) 際上控制泵4的入口側(cè)的液體的壓力。
另外，基于上述內(nèi)容，通過殺菌溫度控制部TICA-1調(diào)整蒸氣的供給 量，并且雖然省略了圖示，但是通過壓力傳感器等測(cè)量泵出口側(cè)的壓力， 根據(jù)上述壓力值控制主背壓閥7的開閉量(流量)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)更適當(dāng)?shù)?加熱殺菌控制。即，通過將蒸氣混合用泵4的轉(zhuǎn)速、泵出口側(cè)的液體溫度 以及泵出口側(cè)的液體的壓力作為控制參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更精密且穩(wěn)定的加熱 殺菌處理。因此，即使在需要精細(xì)調(diào)整的液狀食品的加熱殺菌處理中，也 能夠精細(xì)且容易地調(diào)整每種食品所需要的殺菌溫度。特別地，蒸氣接觸式 的加熱方法，由于液體被稀釋，因此不能夠再加熱，但若是該加熱裝置(加 熱殺菌控制機(jī)構(gòu))，則由于能夠?qū)崿F(xiàn)高精度且穩(wěn)定的加熱殺菌處理，因此成 為對(duì)液狀食品的加熱殺菌處理非常有效的機(jī)構(gòu)。
另外，該實(shí)施方式使用了所謂的級(jí)聯(lián)泵(渦流泵)作為蒸氣混合用泵4。
這種泵與其他泵相比能夠發(fā)揮非常高的升壓作用。因此，如這種加熱殺菌 處理那樣，非常好地適用于將盡可能低壓的蒸氣平滑地導(dǎo)入液體中且為了 防止氣蝕而在加熱的同時(shí)要求高升壓作用的用途。
以上，對(duì)本發(fā)明的蒸氣接觸式加熱裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明， 但本發(fā)明并不局限于此，也可以適用于構(gòu)成上述以外結(jié)構(gòu)的蒸氣接觸式加
熱裝置。另外，即使是作為本發(fā)明的特征的部分(作為流體輸送機(jī)構(gòu)的蒸氣 混合用泵4)，當(dāng)然也不局限于此，可以在發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化。
在所述實(shí)施方式中，對(duì)將用于向蒸氣混合用泵4內(nèi)的升壓流路45供 給蒸氣的蒸氣供給口 46在比升壓流路45的中間位置靠流入口 41側(cè)開口 而設(shè)置在殼43上的情況進(jìn)行了例示，但也可以任意設(shè)定開口位置。例如 如圖2中虛線所示，也可以在比升壓流路45的中間位置靠排出口 42側(cè)開 口而在殼43上設(shè)置蒸氣供給口 46。這樣，根據(jù)作為蒸氣混合用泵4使用 的泵的種類，由升壓流路45的形狀或轉(zhuǎn)子44的形狀等決定的升壓特性不 同，因此按照加熱殺菌溫度或其處理液體的種類，有時(shí)將蒸氣供給口 46 的配設(shè)位置作為可變參數(shù)而更加容易進(jìn)行控制。
另外，在所述實(shí)施方式中，對(duì)使用了渦流泵作為蒸氣混合用泵4的情況進(jìn)行了說明，但并不局限于此，可以使用各種泵。例如，如果是非容積 式，則可以使用離心式的泵等，另外，如果是回轉(zhuǎn)容積式，則可以使用旋 轉(zhuǎn)式或螺桿式的泵等。不用考慮轉(zhuǎn)子44的形狀。當(dāng)然，只要是具備轉(zhuǎn)子
44且在其旋轉(zhuǎn)作用下能夠同時(shí)進(jìn)行升壓和動(dòng)態(tài)混合的裝置，則可以不限于
泵而使用各種流體輸送機(jī)構(gòu)。
另外，在所述實(shí)施方式中，對(duì)設(shè)置用于測(cè)量、控制各種流體的溫度或 流量的控制部而進(jìn)行加熱殺菌處理的控制的情況進(jìn)行了說明。g卩，對(duì)將泵 出口側(cè)的液體溫度或泵轉(zhuǎn)速、蒸氣的流量作為控制參數(shù)而控制加熱殺菌溫
度以及蒸氣混合用泵4內(nèi)的壓力平衡的情況進(jìn)行了例示，但當(dāng)然也可以將 其他的參數(shù)作為控制參數(shù)而進(jìn)行控制。例如，通過壓力傳感器，反饋各點(diǎn) 的壓力值(例如在泵入口側(cè)測(cè)量的液體的壓力值或在比蒸氣供給口 46靠上 游側(cè)測(cè)量的蒸氣的壓力值)，進(jìn)行各種控制閥的開閉，由此也能夠控制上述 的殺菌溫度或泵內(nèi)的壓力平衡、或者蒸氣的供給量等。當(dāng)然，也可以在將 泵轉(zhuǎn)速作為固定參數(shù)的狀態(tài)下控制殺菌處理。例如在可固定泵轉(zhuǎn)速，且將 主背壓閥7自調(diào)壓的情況下，通過由殺菌溫度控制部TICA-1調(diào)整蒸氣的 供給量，也能夠進(jìn)行殺菌處理的控制。
另外，在所述實(shí)施方式中，對(duì)將蒸氣接觸式加熱裝置適用于液體的加 熱殺菌處理的情況進(jìn)行了說明，但并不局限于此?？梢曰钣闷淞己玫募訜?溫度控制性能和其穩(wěn)定性，優(yōu)選利用于例如液體連續(xù)加熱裝置、熱水制造 裝置等的各種液體加熱用途。
實(shí)施例
為了證明本發(fā)明的有用性，使用本發(fā)明的蒸氣接觸式加熱裝置進(jìn)行流 體的加熱殺菌處理，對(duì)此時(shí)的處理性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
具體而言，在圖1的結(jié)構(gòu)中，由主背壓閥7將泵出口側(cè)(蒸氣混合用泵 4的排出口 42的下游側(cè))的液體的壓力P2[MPa]設(shè)定為規(guī)定值，并且調(diào)整 泵轉(zhuǎn)速n[Hz]，將泵入口側(cè)的液體的壓力Pl[MPa]設(shè)定為規(guī)定值。另外， 基于泵出口側(cè)的溫度T2[r]由所述控制部(殺菌溫度控制部TICA-1)控制 蒸氣供給量而將蒸氣混合后的液體控制為需要設(shè)定的加熱殺菌溫度 TO[。C]。
圖3表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這里，Tl表示泵入口側(cè)的液體的溫度["C]， P3表示蒸氣導(dǎo)入壓[MPa](框中左側(cè)表示導(dǎo)入蒸氣的原始?jí)毫?，右?cè)表示殼入 口的蒸氣壓力)，P4表示泵中間位置的液體的壓力[MPa](例如圖2中用虛 線表示的位置的液體壓力)，Q1表示泵入口側(cè)的液體的流量[L/H]。從該結(jié) 果可知，在任意設(shè)定溫度下，都能夠進(jìn)行誤差非常小的高精度的溫度控制， 且在這種情況下，被供給的蒸氣壓力(蒸氣導(dǎo)入壓P3)只要小于泵出口側(cè)壓 力P2即可。g卩，雖然可供給的蒸氣壓力為與上述設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸 氣壓力以下，但是如圖3所示，通過控制泵入口側(cè)壓力Pl和出口側(cè)壓力 P2，能夠供給低壓(低溫)的蒸氣。
權(quán)利要求
1. 一種蒸氣接觸式加熱裝置，其具備流體輸送機(jī)構(gòu)，其在轉(zhuǎn)子的作用下伴隨著升壓輸送流體；蒸氣供給區(qū)域，其向所述流體供給蒸氣，所述蒸氣接觸式加熱裝置的特征在于，在所述流體輸送機(jī)構(gòu)上設(shè)置所述流體的流入口和排出口，并且在該流入口和該排出口之間形成所述流體的升壓流路，通過在所述升壓流路開設(shè)所述蒸氣的供給口，而在所述升壓流路中配設(shè)所述蒸氣供給區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸氣接觸式加熱裝置，其中， 所述流體輸送機(jī)構(gòu)是非容積式的泵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸氣接觸式加熱裝置，其中， 所述泵是離心式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸氣接觸式加熱裝置，其中， 所述泵是渦流式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸氣接觸式加熱裝置，其中， 所述流體輸送機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)容積式的泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸氣接觸式加熱裝置，其中，所述排出口以及其下游側(cè)的所述流體的壓力維持為高于所述蒸氣的 供給口的所述蒸氣的壓力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高蒸氣的混合效率，并且能夠通過供給比較低壓的蒸氣而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量高的加熱處理的蒸氣接觸式加熱裝置。該蒸氣接觸式加熱裝置在作為流體輸送機(jī)構(gòu)的蒸氣混合用泵(4)內(nèi)設(shè)置液體的升壓流路(45)，以向該升壓流路(45)開口的方式在殼(43)上設(shè)置蒸氣供給口(46)，由此在升壓流路(45)中形成蒸氣供給區(qū)域(47)。
文檔編號(hào)F28C3/08GK101535757SQ20078004103
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者柄崎英夫, 疋田真人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日阪制作所