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【発明の名称】 飽和蒸気温度測定装置
【発明者】 【氏名】甲田 盛

【氏名】高瀬 友彦

【要約】 【課題】大気圧以下の処理槽内蒸気雰囲気で、過熱温度を拾わないよう正確な飽和蒸気温度を測定し加熱処理を制御する。

【構成】飽和蒸気雰囲気又は減圧下の蒸気雰囲気とした処理槽内に設置され、水を収容した耐熱性の容器と、処理槽と連通する隙間を設けた容器の蓋と、容器内の水面と蓋との間に形成した過熱蒸気の影響を受けない飽和蒸気層と、この飽和蒸気層で水面と蓋との間で水面に近接して設置された温度センサーを有する測温部と、
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飽和蒸気雰囲気又は減圧下の蒸気雰囲気とした処理槽内に設置され、水を収容した耐熱性の容器と、
処理槽と連通する隙間を設けた容器の蓋と、
容器内の水面と蓋との間に形成した過熱蒸気の影響を受けない飽和蒸気層と、
この飽和蒸気層で水面と蓋との間で水面に近接して設置された温度センサーを有する測温部と、
から成る飽和蒸気温度測定装置。
【請求項2】
容器に一定水位の水を保持するようオーバーフロー用の切欠部を設けた請求項1記載の飽和蒸気温度測定装置。
【請求項3】
処理槽の蒸気入口の内方に送入される蒸気を分散する邪魔板を設置した請求項1記載の飽和蒸気温度測定装置。
【請求項4】
処理槽の長さ方向中央上方に蒸気入口部を設け、飽和蒸気層に温度センサーを設置した容器を処理槽の製品出入口に近い側壁で高さ方向中央に設けた請求項1記載の飽和蒸気温度測定装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は飽和蒸気雰囲気或いは減圧下の蒸気雰囲気の処理槽における飽和蒸気温度を測定する装置であり、蒸し、加熱調理器、蒸気殺菌機その他飽和蒸気で加熱する装置全般で使用することのできる測定装置に関する。
【0002】
蒸気加熱装置内に発生する過熱温度(スーパーヒート)を拾うことなく、正確な飽和蒸気温度を安定的に測定することにより処理装置の温度を制御すると共に圧力の制御をし、製品温度と同等の温度管理を実現する。
【背景技術】
【0003】
従来から加熱処理装置では、処理槽内の飽和蒸気温度又は飽和蒸気圧力を測定して温度を調節する装置が用いられている。
【特許文献1】特開平8−170807号公報
【特許文献2】特開平10−19684号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
解決しようとする問題点は、大気圧以下の処理槽内に送入された蒸気は必ずスーパーヒートするので、温度センサーがこの過熱蒸気の影響を受けて、飽和蒸気温度よりも高い温度を計測してしまい、処理槽内温度を正しく制御することができない点である。特に昇温・加熱時にこの過熱温度を拾うため、早めに設定温度をキャッチしてしまい、実質設定温度による製品の殺菌ができない点である。
【0005】
特開平10−19684号公報では、減圧雰囲気内で所定水位まで水を入れた容器を設置する例が開示されている。この例では給水部材の下端を容器内の水中に設置し、水面上の上端に温度センサーの感温部を設けている。
【0006】
この構成によると、給水部材で吸上げられた水が蒸発する時の気化熱を奪った状態の温度を感温部で計測しており、飽和蒸気温度を直接計測するものではない。また予め記憶した飽和蒸気と飽和蒸気圧との関係から圧力を演算する圧力演算手段を設けて、処理槽を圧力によって制御している。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は処理槽において、大気圧より下の雰囲気で初期脱気、復圧、再脱気、昇温、加熱、真空冷却等の各段階を行う場合(図7、表1参照)、過熱温度の影響を受けないよう処理槽内に飽和蒸気層を構成する容器を設置して、直接飽和蒸気温度を測定するようにした。
【0008】
大気圧以下の処理槽内の温度は、底部においてスーパーヒートの影響を受けることが少ないことが知られている。本発明はこの処理槽底部のような状態、即ち水溜りの近くである、気体蒸気が停滞する、処理槽自身の温度が低いところである、と言う状態が飽和蒸気温度を測定するのに最適であるという知見に基づき開発されたものである。
【0009】
そして、処理槽と連通する隙間を蓋に設け、水を収容した容器を処理槽内に設置した。この容器内に飽和蒸気層を形成し、温度センサーを水面と蓋との間の飽和蒸気層に設置して、気体の自由分子運動の原理により、処理槽内の飽和蒸気温度が温度センサーへ確実且つ正確に伝わるようにした。
【0010】
以下具体的な手段を示す。
【0011】
第1発明は飽和蒸気雰囲気又は減圧下の蒸気雰囲気とした処理槽内に設置され、水を収容した耐熱性の容器と、処理槽と連通する隙間を設けた容器の蓋と、容器内の水面と蓋との間に形成した過熱蒸気の影響を受けない飽和蒸気層と、この飽和蒸気層で水面と蓋との間で水面に近接して設置された温度センサーを有する測温部と、から成る飽和蒸気温度測定装置とした。
【0012】
従って、温度制御がより精確に且つ敏速にでき、正しい温度による製品の処理を可能とした。
【0013】
第2発明では、容器に一定水位の水を保持するようオーバーフロー用の切欠部を設けた。
【0014】
第3発明では、処理槽の蒸気入口の内方に送入される蒸気を分散する邪魔板を設置した。
【0015】
第4発明では、処理槽の長さ方向中央上方に蒸気入口部を設け、飽和蒸気層に温度センサーを設置した容器を処理槽の製品出入口に近い側壁で高さ方向中央に設けた。
【発明の効果】
【0016】
処理槽内に水を収容した耐熱性の容器を設置し、処理槽と連通する蓋を設け、この蓋と水面との間に過熱蒸気の影響を受けない飽和蒸気層を構成して、温度センサーを設置したので、飽和蒸気温度を直接測定し、正確且つ敏速な温度測定ができるようになった。
【0017】
処理槽に送入される蒸気を入口に設けた邪魔板により分散させると処理槽内の蒸気分布が均一となり更に過熱温度の影響を受け難くなる。
【0018】
正確な測定温度に従って処理槽へ送入される蒸気量をコントロールすることにより所定の温度による製品の加熱処理ができ、飽和蒸気温度の精確な把握と、飽和蒸気圧力の調節もできるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
処理槽内に設置したボックス、箱などの容器に水を入れ、切欠部によりオーバーフローして所定量の水を保持するようにした。
【0020】
大気圧以下の処理槽内雰囲気で、初期脱気、復圧、再脱気、昇温、加熱、真空冷却等の処理をする場合、加熱時に容器内の水は凝縮されて水の量が増え、真空冷却時には水が沸騰して減少するので、容器内の水がなくならないよう蒸発状態を計算して水が保持されている。
【0021】
処理槽の大きさや被処理物の種類等により1バッチの運転では、水の量が異なるが、一例を挙げれば下記のように水の量が変化する。
【0022】
水がなくならないよう予め容器内の水量は計算されているが、加熱処理時に補充することができる。
【0023】
処理槽 直径 1000mm 全長 1900mm
容器(SUS) 縦 120mm、横 120mm、 高さ 50mm
容器に設けた切欠部の高さ 32.5mm
水の量 切欠部まで水を張った場合の容積は438.6ml 高さ 31.5mm
である。
真空冷却時(80℃から30℃まで冷却時)の蒸発量 39.8mlで
水の高さ 28.6mmとなった。
【0024】
容器には、過熱温度の影響がなく処理槽と連通する隙間を有する蓋を取付け、蒸気が出入りできる飽和蒸気層を構成したので、飽和蒸気温度を直接且つ即座に測定できるようになった。
【0025】
図示した例では容器と蓋とを別にしているが、一体型としてもよい。
【実施例1】
【0026】
図1は、本発明に用いる容器と測温部を示す斜視図である。図2は断面図、図3は分解斜視図である。
【0027】
1は容器で、箱、ボックスその他水を収容する耐熱性の器である。2は蓋で、容器1の上端に設けて両側に隙間3を形成し処理槽と連通させた。4は切欠部で、容器内に保持される水7を一定水位に保持できるようにした。5は温度センサー、6は測温部である。
【0028】
8は飽和蒸気層であり、容器1内の水面と蓋2との間にスーパーヒートの影響がないように構成されている。蓋2は、隙間3により容器が処理槽9と連通すると共に温度センサー5の上方を覆っているので蒸気が凝縮して温度センサーに影響するのを防止している。
【0029】
蓋2は図示した例では分離可能にしているが、水の注入ができ、隙間が形成できれば一体型でもよい。
【0030】
図4、図5において、9は処理槽であり、容器1は処理槽9の出入口10側に近接して高さ方向の中間部に設けられている。容器1内部の水7が1バッチ運転において凝縮され、水の量が増えた場合は、切欠部4から排出され、また真空冷却時に水が沸騰して減少する場合に処理槽出入口の近辺にあるので、次の処理に備えて水の補給が容易となっている。
【0031】
11は蒸気送入口で、処理槽9の中央部上端に取付けられ、内部には邪魔板12が設けられている。この邪魔板12により蒸気が分散して均一な加熱ができるようになっている。上記の容器1が処理槽9の出入口10側に近接することにより、蒸気送入口11より離れており、過熱蒸気の影響を受けないように配置されている。
13は被処理物を示す。
【実施例2】
【0032】
独立の金属製(好ましくはSUS)小箱を、蒸気送入口から離れ、製品が装填されたバスケットの横に常設した。これにより処理槽からの伝導伝熱を直接受け難い配置とした。
【0033】
小箱に水を張り、長さ100mmの温度センサーを水上10mm程度の空間にセットした。温度センサーは全長を水面に近接させているが、接触しないようにした。
【0034】
小箱に蓋を取り付け、両端に約10mmの隙間を空ける。これにより処理槽と連通し、一旦入った蒸気を滞留させる。
【0035】
温度センサーから蓋の内側までの距離を約30mmとした。
【0036】
小箱を設けることにより、処理槽内の蒸気の流れから隔離し、蓋で包含された蒸気と水面との間の伝熱で飽和蒸気になった蒸気分子を、気体の自由分子運動の原理により、温度センサーへ確実に接触させるようにした。
【0037】
図6は処理槽9で飽和蒸気温度による処理経路を示すもので、蒸気送入口11に接続された脱気・真空冷却経路(A)、復圧・昇温・加熱経路(B)及び真空ブレイク経路(C)を設けている。
【0038】
図7は処理工程を示すもので、a、b、c、d、e、f、gの工程が行われる。その詳細は表1に示すとおりである。
【0039】
【表1】


【0040】
先ず初期脱気として処理槽9内の空気を抜く(図6A 動作)。次いで処理槽に蒸気を入れて復圧し、圧力を設定値まで上げる(図6B 動作)。再度処理槽内の気体を抜き、設定温度まで蒸気を入れて飽和蒸気温度による加熱を行う(図6B 動作)。加熱は設定温度をキープして行われる。加熱終了後、処理槽内の圧力を下げて製品の水分を蒸発させ(図6A動作)、冷却する(図6C 動作)。
【0041】
図8のグラフは、設定温度85℃において本発明の飽和蒸気温度測定装置による測定グラフである。(A)は本発明測定装置による測定値であり、(B)は製品温度を示している。(A)と(B)は加熱処理温度において、正確な温度制御が行われている。(C)は大気圧以下の処理槽内に発生する過熱温度(スーパーヒート)を示しているが、この温度に影響されていない。
【0042】
処理槽 株式会社日阪製作所製 RIC-100/20-1
大きさ 直径1000x1900mm 内容積 1.78m
処理された製品 小魚 62Kg
昇温時間 40℃ 85℃ 1分37秒
加熱温度(設定温度) 85℃
加熱時間 2分30秒
真空冷却圧力 −98Kps
真空冷却温度 約 30℃
真空冷却時間 3分30秒
【0043】
計測器 山武株式会社製 HYY-2.3-30-10-Pt100-316-A-D
製品温度の測定 トレー内に積み込まれた製品の最上段の中央に設置。
過熱温度の測定 処理槽の側壁に直接設置。
【0044】
図9のグラフは従来例の測定結果を示すもので、設定温度85℃に対して高い過熱温度(D)を拾うこととなり、処理工程中加熱時に図6に示す工程(B)において、、蒸気コントロール弁の開度を絞る動作が行なわれ、製品温度が下がってしまう欠点がある。設定温度85℃に対して、グラフ(B)で明らかなように製品温度が80℃を下がるような結果が示されている。処理槽、計測器、製品温度、過熱温度の測定等は実施例1と同様である。
【0045】
本発明では、上記のように容器1を処理槽9内に設置して、一定水位の水の保持、蓋2で形成される隙間3による処理槽との連通、更に容器内に飽和蒸気層8が構成されている。従って、精確な温度測定とこの温度による処理槽の温度制御を実現できるようになった。特に飽和蒸気層8では温度センサー5と測温部6が処理槽の過熱蒸気による影響を全く受けないようになっているので、従来見られた高い温度を拾う難点を解消した。
【0046】
従来の温度測定では、製品である小魚の温度と殺菌装置に設けた制御用の温度とは、蒸気の流れや槽内の空気等の存在により、均一とならず小魚の品質と殺菌を確保するための制御が困難であった。本発明では設定温度に限りなく近い正確な温度測定ができ、制御が可能となったので品質のよい製品が得られる。
【0047】
上記のように、本発明では容器内の飽和蒸気層の温度を直接に測温し、これにより加熱処理又は殺菌処理が正確に制御できるようになった。
【産業上の利用可能性】
【0048】
処理槽内の飽和蒸気温度の測定が正確になったので、処理槽を用いる蒸し、加熱調理器、蒸気殺菌機その他飽和蒸気で加熱する装置全般での温度制御に使用することができ、産業上の利用が広く且つ容易で格段に正確な測定と温度制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】容器の概観を示す斜視図。
【図2】容器の断面図。
【図3】容器を分離して示した斜視図。
【図4】処理槽内部の説明図。
【図5】処理槽の断面図。
【図6】処理工程を示す経路図。
【図7】処理工程の動作を示す説明図。
【図8】本発明による測定値と製品温度との関係図。
【図9】従来例の測定値と製品温度との関係図。
【符号の説明】
【0050】
1: 容器
2: 蓋
3: 隙間
4: 切欠部
5: 温度センサー
6: 測温部
7: 水
8: 飽和蒸気層
9: 処理槽
10:処理槽出入口
11:蒸気送入口
12:邪魔板
13:被加熱物
A: 本発明の測定値
B: 製品温度
C: 過熱温度
D: 従来例の測定値

【出願人】 【識別番号】000152480
【氏名又は名称】株式会社日阪製作所
【出願日】 平成18年6月22日(2006.6.22)
【代理人】 【識別番号】100062812
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 一公


【公開番号】 特開2008−2922(P2008−2922A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−172044(P2006−172044)