熱交換器
【課題】 熱交換されたドレンの排出を円滑に行うことができると共に、液体を加熱又は冷却する場合の装置の圧力損失を調節可能に構成した熱交換器を提供する。
【解決手段】 熱交換用外套タンク１０の外套管５０に媒体供給パイプ１２とドレン排出パイプ２２を接続し、ドレン回収タンク２０内のドレンが設定レベルに達すると、ドレン回収タンク２０に接続した媒体供給用の分岐パイプ１９の電磁弁１９Ａを開くことにより、媒体をドレン回収タンク２０に送り込んでドレンの排出を行う。上記外套管５０の両端口に取付けた蓋板６０，７０の取付角度を変えるか、又は、交換することにより、熱交換する液体に合わせて圧力損失を調整する。
【解決手段】 熱交換用外套タンク１０の外套管５０に媒体供給パイプ１２とドレン排出パイプ２２を接続し、ドレン回収タンク２０内のドレンが設定レベルに達すると、ドレン回収タンク２０に接続した媒体供給用の分岐パイプ１９の電磁弁１９Ａを開くことにより、媒体をドレン回収タンク２０に送り込んでドレンの排出を行う。上記外套管５０の両端口に取付けた蓋板６０，７０の取付角度を変えるか、又は、交換することにより、熱交換する液体に合わせて圧力損失を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体調味料食品などを短時間で効率的に加熱処理・冷却処理する場合に用いて好適な熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液体調味料などの食品を短時間で且つ効率的に加熱処理・冷却処理を行おうとするとき、例えば特許文献１に記載されているように、金属パイプを温水や飽和蒸気のような熱媒、もしくは、冷水のような冷媒を満たした雰囲気中に配管して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒もしくは冷媒との間で熱交換を行うように構成した熱交換器が広く利用されていた。
【特許文献１】特開２００２−１８１４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構成の熱交換器を用いて液体を加熱する場合、熱媒として蒸気と温水が使用されるが、蒸気加熱は温水加熱に比較して温度及び熱量が高い上に、その供給手段が安易なため、従来から多くの加熱装置の熱源として使用される。しかし、装置の使用に際して、低温加熱や過負荷が原因で蒸気供給が不足した場合には、当然蒸気温度は１００℃
以下となって負圧状態（大気圧以下）になるため、装置内が真空状態になって熱交換されたドレンの排出が出来なくなる問題があった。
【０００４】
また、液体調味料等を加熱又は冷却する場合に、液体の粘度と流量（流速）による装置の圧力損失が大きな問題となるが、高圧による成分変化や液送ポンプの性能等の問題もあって、一般的には０．８Ｍｐａ以下が適当とされており、必要とする流量（流速）を得られない問題があり、特に熱交換用の外套管を複数本並設した多管式（多段式）の熱交換器では、上述した各問題が顕著に現れる傾向があり、加えて、多管式熱交換器の場合は、液体の流速を一定に調整できない問題があった。
【０００５】
従って本発明の技術的課題は、熱交換されたドレンの排出を円滑に行うことができると共に、液体を加熱又は冷却する場合の装置の圧力損失を調節可能と成し、且つ、多管式熱交換器における液体の流速を一定に調整できるように構成した熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 上記の技術的課題を解決するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、金属パイプを熱媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、熱媒としてスチームを使用し、２次側の加熱される液体の任意設定温度に対して、スチーム供給源からのスチーム供給をプロセス制御弁を介して行うように構成する一方、上記熱交換器とドレン回収タンクの間に通気管とドレン回収管を配管し、通気管には上記スチームの供給開始に従って開く通気用自動バルブを設け、ドレン回収管には逆止弁を設けて、上記ドレン回収タンクには、回収したドレンの量を感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を可能にするドレン排出用レベルセンサと、上記スチーム供給源から送られて来るスチームをスチーム用自動バルブを介して送り込み可能にするスチーム送り込み管を設けると共に、上記ドレン排出用センサの感知時には、上記通気用自動バルブを閉とし、上記スチーム用自動バルブを開として、スチームの送り込みによるドレンの排出を可能にする一方、排出完了後は上記通気用自動バルブを開に、また、上記スチーム用自動バルブを閉に戻すように構成したことを特徴としている。
【０００７】
（２） また、本発明の請求項２に係る熱交換器は、金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、上記左右の蓋板が、少なくとも一方の蓋板をその中央部に上記一端側の溜り室に連通する上記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板をその中央部に上記他端側の溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした１パス用蓋板と、一方の蓋板の内側面に、上記一端側の溜り室をその中央線部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下又は左右２室に２分割された一方の分割溜り室に連通する上記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とし、他方の蓋板を平板状に構成した２パス用蓋板と、によって構成されていて、これ等の蓋板を上記熱媒用又は冷媒用タンクの両端口に交換して取付けることができるように構成したことを特徴としている。
【０００８】
（３） また、本発明の請求項３に係る熱交換器は、前記一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で上下に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口を設け、前記他方の蓋板には、上記中央仕切壁によって分割される上下の溜り室のうち、上記流入口が設けられている側とは反対側に、他方の分割溜り室を１／４に分割区画する分割仕切壁を設けて、この分割仕切壁によって区画された位置に、熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成の３パス用蓋板を、上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
（４） また、本発明の請求項４に係る熱交換器は、前記一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で左右又は上下に２等分する中央仕切壁と、この中央仕切壁によって２等分された一方の溜り室を更に上下又は左右２室の分割溜り室に２分割する分割仕切壁とを、略Ｔ字状に形成すると共に、前記他方の蓋板の内側面には、前記他端側の溜り室をその中央線の部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下又は左右２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成の４パス用蓋板を、上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴としている。
【００１０】
（５） 更に本発明の請求項５に係る熱交換器は、前記熱媒用又は冷媒用外套タンクを多管式に並設して、液体をこれ等各外套タンク内に順番に流通させることにより、熱交換を段階的に行うように構成すると共に、各外套タンクの蓋板に設けた各流出口と流入口の間を、内部に混合用のスクリューを設けた混合パイプを用いて連通接続したことを特徴としている。
【００１１】
上記（１）で述べた手段によれば、２次（加熱液）側の任意設定温度に対して、スチーム供給をプロセス制御弁を介して適確に行うことを可能にする。この場合、通気用自動バルブは開のため、ドレン回収タンクと熱交換器は同圧状態となり、その結果、各熱交換器で発生したドレンは、ドレン回収管から逆止弁を経由してドレン回収タンクに落下集合される。また、集合されたドレンの量をレベルセンサが感知して、任意の量をサイクルとしてドレン排出を行う。
【００１２】
ドレン排出時には、通気用自動バルブを閉とし、スチーム用自動バルブが開となってスチームをドレン回収タンクに送り込むため、そのスチームの圧力を利用してドレンを大気圧内に排出させ、完了と同時に通気用自動バルブが開、スチーム自動バルブが閉となり、この動作が反復される。
【００１３】
上記（２）で述べた手段によれば、熱媒用又は冷媒用外套タンク内に配管した金属パイプの本数を例えば４０本とした場合に、１パス用蓋板を外套タンクの両端口に取付けると、液体が同時に４０本の金属パイプ内を流れることになるため、流速を遅くして圧力損失を少なくすることができる。
【００１４】
この１パス用蓋板に代えて２パス用蓋板を外套タンクに取付けた場合は、液体が（往路）１／２分割された一方の溜り室→２０本の金属パイプ→１／２分割された他方の溜り室→（往路）２０本の金属パイプ→１／２分割された一方の溜り室の順に合計２０本×２パス＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換することができる。また、上記（３）で述べた３パス用蓋板をタンクの両端口に取付けた場合には、液体が同様に往路→復路→往路の順に合計２０本＋１０本＋１０本＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換が行われ、更に、上記（４）で述べた４パス用蓋板をタンクの両端口に取付けた場合は、液体が、同様に往路→復路を２回繰り返して合計１０本×４パス＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換することができるものであって、例えば定置式洗浄（ＣＩＰ）時にこの４パス用蓋板を使用すれば、流速を速くして洗浄効果を高めることができる。従って、蓋板を上記１パス用〜４パス用の中から必要なものを選んで外套タンクに取付けることにより、液体の性質と粘度に合った流速で、また、成分変化等の問題を発生させることなく、目的に叶った熱交換を行うことを可能にする。
【００１５】
上記（５）で述べた手段によれば、多管式に構成した外套タンクの本数を増減することにより、能力対応が自在であり、また、各外套タンクへの冷媒及び熱媒の供給をコントロールすることにより、加熱と冷却の組み合わせも可能とし、且つ、各タンク毎に加熱及び冷却の温度調節も可能とする。
【００１６】
尚、熱交換器を冷却目的で使用する場合は、最終の外套タンクから流出する液体が目的の温度に冷却されていれば、特に他の問題は発生しない。しかし、熱交換が加熱目的、即ち、蒸煮と加熱殺菌が目的である場合は、任意の加熱温度と時間の双方が要求されることになる。ところが多管式の熱交換器の場合、各外套タンク内（金属パイプ内）での通過スピードが若干相違するため、加熱時間（流速）が不均一になる問題が発生するが、上記（５）で述べた手段によれば、多管式に構成した各外套タンクの流出口と注入口の間を結ぶ混合パイプによる攪拌作用と混合作用により、上記加熱時間、即ち、流速が不均一になる問題を大幅に改善して、上記蒸煮或いは加熱殺菌の目的を充分に達成することを可能にする。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べた次第で、本発明に係る熱交換器によれば、ドレン排出方法が従来のメカ式に比較して故障が少なく、多管式であっても各外套タンク毎に熱交換されたドレンの排出を確実に行うことができる飽和蒸気による低温加熱システムを提供することができる。また、冷媒又は熱媒用の外套タンクに対する蓋板の取付け角度を変えるか、交換するだけで、冷却又は加熱する液体の性質や粘度に合わせた流量（流速）で、熱交換を効果的に行うことができ、更に、多管式熱交換の問題点である加熱時間の不均一の問題も、パスの繰り返しによる混合、攪拌効果と、混合パイプの取付けによって大幅に改善して、優れた蒸煮及び加熱殺菌効果を発揮できるものであって、パイプ方向の切換えによって優れた熱交換作用と攪拌作用を効果的に発揮できる点と相俟って、特に、図１に例示したような自動包装システムにおける多管式加熱処理又は冷却処理に用いて、まことに好適なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る熱交換器の実施の形態を図面と共に説明すると、図１は本発明を実施した連続自動包装システムの構成図であって、図中、ＡとＢは例えば液体調味料の原料を煮る蒸煮釜、Ｃはこれ等各蒸煮釜Ａ，ＢよりポンプＰを経て送られて来る蒸煮済みの液体調味料をストレージタンクＤに送り込む供給管、ＺはストレージタンクＤよりポンプＤＰによって輸送管Ｅを通して送り込まれて来る蒸煮済みの液体調味料を、飽和蒸気水や温水等の熱媒、又は、冷水等の冷媒を用いて所定の温度に加熱処理或は冷却処理することができる本発明に係る熱交換器を示す。
【００１９】
更に図中、Ｇは上記本発明に係る熱交換器Ｚによって熱交換されて取出管Ｗを通して送り出されて来る液体調味料を、自動包装機Ｊに送り込む供給管、Ｉは供給管Ｇの途中に三方自動切換弁Ｈを介して接続した返送管で、液体調味料が所定の温度に加熱又は冷却されていない場合や、自動包装機Ｊで処理しきれない液体調味料は、この返送管Ｉを通って再び上記のストレージタンクＤに送り戻される仕組に成っている。
【００２０】
また、ＪＴは上記の自動包装機Ｊによって連続的に包装された液体調味料の包装袋、Ｋはこの帯状に連続する包装袋ＪＴを梱包に適した所定の温度に冷却するストレート用冷却装置、Ｌは冷却された帯状に連続する包装袋ＪＴをカッテイングするカッテイング装置であって、本発明に係る熱交換器Ｚはこの様に構成された包装ラインの中に組み込まれて用いられるが、図示したラインの構成は実施の一例であって、本発明は図示以外の包装ラインや、その他のラインに組み込んで使用可能であることは勿論である。
【００２１】
次ぎに、上述した本発明に係る熱交換器Ｚの構造を図面と共に説明すると、図２は多管式（多段式）に構成した熱交換器Ｚの全体を説明した構成図、図３は熱交換器Ｚを構成する外套タンク１０を拡大して示した一部断面正面図、図４と図５はその左側面図と右側面図、図６と図７は外套タンク１０に取付ける蓋板６０と７０の斜視図、図８（イ）は図３のＡ−Ａ線に沿った外套タンクの拡大断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ハ）は（ロ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図であって、図１並びに図２に示した熱交換器Ｚは、図３乃至図５に示した構造の外套タンク１０を直列に複数本接続することによって構成される。
【００２２】
即ち、全体を太径の円管状に造った上述した外套タンク１０は、図３に示すように、上側面に熱媒又は冷媒の流入口５４を設けた外套管５０の内部５０Ｈに、処理用の液体が流れる多数本の金属パイプ５０Ｐ…を並設すると共に、外套管５０の両端部内側に、これ等各金属パイプ５０Ｐ…の両端を支持するための支持板５０Ｅ，５０Ｆを設けることによって、夫々処理液体の溜り室５０Ｘ，５０Ｙを区画形成し、且つ、これ等各溜り室５０Ｘ，５０Ｙの口５０Ａ，５０Ｂを夫々蓋板６０，７０によって塞ぐように構成されている。
【００２３】
更に図３において、６１と６２は一方の蓋板６０に設けた熱交換を受ける液体（以下単に液体と云う）の流入口と、熱交換を終えた液体の流出口、７１は他方の蓋板７０に設けたハンドル杆、５１，５２，５３は外套管５０の上面に設けた温度検知と、通気口と熱媒又は冷媒を外套管５０から排出する場合に用いる空気の取入口を示し、５５は外套管５０の底面に設けた熱交換を終えたドレンの排出口、５６，５７，５８は外套管５０に取付けたケーシング（図示省略）の止め輪を示す。
【００２４】
更に図４乃至図７において、６３と６４は各外套管５０内で熱交換される液体の流路を設定するために、上記一方の蓋板６０の内側面に上記一方の溜り室５０Ｘを中央線の部分で左右又は上下に２分割できるように突出形成した中央仕切壁と、これ等２分割された一方の溜り室を更に２分割（１／４分割）することができるように突出形成した分割仕切壁で、これ等中央仕切壁６３と分割仕切壁６４は丁度略Ｔ字状を成すように構成されている。また、７６は上記他方の蓋板７０の内側面に、上記他方の溜り室５０Ｙを中央線の部分で左右又は上下に２分割できるように突出形成した中央仕切壁を示す。
【００２５】
図４と図６に示した一方の蓋板６０には、上記分割仕切壁６４によって１／４分割される各溜り室５０Ｘに連通する液体の流入穴６１Ｈと、熱交換を終えた液体の流出穴６２Ｈが開口形成されている。この様に形成された一方の蓋板６０と、図７に示した他方の蓋板７０は、これを図９の（ニ）に示した４パス用に使用するためのものである。また、図９の（ロ）に示した２パス用に使用する一方の蓋板６０の内側面には、一方の溜り室５０Ｘを上下に２分割することができる中央仕切壁６７が突出形成され、且つ、この中央仕切壁６７によって上下に２分割された板面には、上記の流入穴６１Ｈと流出穴６２Ｈが開口形成されていて、図９の（ロ）と（ニ）の２パスと４パスに用いる他方の蓋板７０には、流出穴７３は形成されていない。更に、図９の（ハ）に示した３パス用に使用する一方の蓋板６０には、上記２分割用の中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈが形成されているだけで、他方の蓋板７０には、他方の溜り室５０Ｙを１／４に分割して区画する略Ｌ字形状を成す分割区画壁７２と、この区画壁７２に囲まれた状態で流出穴７３が形成されている。
【００２６】
本発明の実施例では、図８に示す如く外套管５０の内部に合計４０本の金属パイプ５０Ｐ…が配管されていて、前記各蓋板６０と７０の各中央仕切壁６３，６７，７６は、各溜り室５０Ｘ，５０Ｙに連通する（臨む）合計４０本の
金属パイプ５０Ｐ…を、１ブロック＝２０本単位に区分することができ、また、分割仕切壁６４と７２は１ブロック＝１０本単位に区分することができる。尚、上記
金属パイプ５０Ｐ…の本数は実施の一例であって、その増減が可能であることは勿論である。
【００２７】
この様に構成した外套タンク１０を用いて熱交換器Ｚを造るには、先ず、複数本の外套タンク１０…を、図２に示す如く移動用のキャスターを備えた機枠フレーム１に多段式に架設すると共に、熱媒又は冷媒の媒体供給減１（図面の場合はスチーム供給源）に設けた媒体供給パイプ１２を、夫々ボールバルブ１７，１８を介して各外套タンク１０…の媒体取入口５４に接続し、また、各ドレン排出口５５に取付けたドレン排出パイプ２２を、逆止弁２３を介して上記機枠フレーム１の基台ＩＴ上に搭載したドレン回収タンク２０に接続する。
【００２８】
更に、前記ストレージタンクＤよりポンプＤＰによって送られて来る液体調味料等の液体用輸送管Ｅの先端を、最下段の
外套タンク１０に取付けた蓋板６０の流入口６１に接続し、また、該 蓋板６０に設けた流出口６２と、次段の外套タンク１０に取付けた
蓋板６０に設けた流入口６１の間を、図１０に示すように上下に接続口ＶＲ，ＶＬを有し、内部に混合、攪拌用のスクリューＶＡ，ＶＢを備えた構造の混合パイプＶで連通接続すれば、上記ストレージタンクＤより送り込まれて来る液体を、各外套タンク１０…の
金属パイプ５０Ｐ…内で順々に熱交換して所定の温度に加熱又は冷却した後、最終段の外套タンク１０の流出口６２に接続した送出パイプＷＴを通して、前記図１に示した取出管Ｗに送り出される仕組みに成っている。
【００２９】
前記媒体供給パイプ１２には、ボールバルブ１３とストレーナー１４と減圧弁１５が取付けられ、更に、制御装置４０によって制御されて媒体の供給量を上記ストレージタンクＤから送り込まれる流体を任意の温度に調節することができるプロセス制御弁１６が設けられている。加えて、この媒体供給パイプ１２には、媒体をボールバルブ１９Ｂと第１電磁弁１９Ａを介して前述したドレン回収タンク２０に送り込むことができる第１の分岐パイプ１９が接続されている。また、第２の分岐パイプ１２Ｘに設けたスチームトラップ１２Ｋは、ドレン回収タンク２０に設けたドレン排出パイプ２０Ａに接続されている。
【００３０】
更に図２において、５２’は各外套タンク１０の通気口５２と前述したドレン回収タンク２０の間を結ぶ通気パイプで、２４と２５はこの通気パイプ５２’に設けたボールバルブと第２の電磁弁を示す。また、１段目の外套タンク１０の通気口５２には、ボールバルブ２６とエアー操作弁２７とバキュームブレーカー２８が設けられ、更に、１段目の外套タンク１０に設けたエアー取入口５３には、ボールバルブ２９を介して連成計３０が取付けられ、加えて、各外套タンク１０…のエアー取入口５３には、夫々逆止弁３１，３９を介してエアーベント３２及び３８が取付けられている。
【００３１】
また、前記ドレン回収タンク２０にはドレン排出用レベルセンサー２１が設けられ、このタンク２０に接続したドレン排出パイプ２０Ａには、逆止弁３３とストレーナー３４とトラップ３５（スチームトラップ）と逆止弁３６が取付けられていて、その先端はドレン回収槽３７に接続している。４１は前記送出パイプＷＴから送出される熱交換を終えた液体の温度を検出する温度センサー、４２，４３は前記各外套管５０の温度検出口５１に取付けた媒体の温度検出用温度センサーで、これ等各温度センサー４１，４２，４３で検出された温度データは前述した制御装置４０に送られて、媒体の温度が適温に調節される仕組みに成っている。
【００３２】
以上の如く構成した熱交換器Ｚは、制御装置４０に設定された２次側（加熱液）の任意設定温度に対して、媒体供給源１１からの媒体供給（スチーム供給）を、制御装置４０がプロセス制御弁１６を制御しながら行う。この場合、通気パイプ５２’の第２の電磁弁２５は開のため、ドレン回収タンク２０と各外套タンク１０の内部は同圧状態となり、従って、各外套タンク１０内で発生したドレンは、ドレン排出パイプ２２を通って落下して逆止弁２３を経由してドレン回収タンク２０に集合される。
【００３３】
以上の如くドレン回収タンク２０に集合されたドレンは、その量をレベルセンサー２１が感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を行うが、ドレン排出に際しては、上記第２電磁弁２５は閉となり、媒体供給用の第１の分岐パイプ１９の第１電磁弁１９Ａが開となって、媒体（スチーム）をドレン回収タンク２０内に送り込むため、その媒体圧力を利用してドレンをドレン排出パイプ２０Ａを通して大気圧内に排出する。排出が完了すると同時に、上記第１電磁弁１９Ａが閉、第２電磁弁２５が開となって、この動作が反復される。
【００３４】
次に、前述した各蓋板６０，７０に設けた流路設定用の中央仕切壁６４による液体のリターンパス方法に付いて、図９を参照しながら説明する。
【００３５】
図９（イ）は、上述した各仕切壁６３，６４，６７，７２，７６を設けずに、一方の蓋板６０の中央部に液体の流入口６５を設け、他方の蓋板７０の中央部に熱交換を終えた液体の流出口７５を設けた１パス仕様の構成を示したものであって、外套管５０内に設けた金属パイプ５０Ｐの本数を図８の如く例えば４０本とした場合に、流入口６５から流入した液体はこれ等４０本の金属パイプ５０Ｐ…の内部を流速を遅く、圧力損失を少なくした状態で流れて、流出口７５から流出される。
【００３６】
図９（ロ）は、中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈが流出穴６２Ｈ及び設けた一方の蓋板６０を外套管５０の一端口５０Ａに取付け、他端口５０Ｙには仕切壁や穴が設けられていない平板状の蓋板７０を取付けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路２０本、復路２０本とした「２パス４０本」の方式を示し、図９（ハ）は、一方の蓋板６０に中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈを設け、他方の蓋板７０には分割区画壁７２と流出口７３を設けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路２０本、復路１０本、再往路１０本とした「３パス４０本」の方式を示す。更に図９（ニ）は、図６に示した中央仕切壁６３と分割仕切壁６４と流入穴６１Ｈ及び流出穴６２Ｈを有する一方の蓋板６０を上記外套管５０の一端口５０Ａに取付け、他端口５０Ｙには、図７に示した中央仕切壁７６を設けた他方の蓋板７０を取付けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路１０本、復路１０本、再往路１０本、再復路１０本とした「４パス４０本」とした方式を示す。そしてこの「４パス４０本」の方式は、各金属パイプ５０Ｐ…の内部を洗浄する定置式洗浄（ＣＩＰ）の場合に用いて、高い洗浄効果を発揮することができる。
【００３７】
以上の構成から、外套管１０に取付ける蓋板６０、７０を交換したり、その取付角度を変えることにより、圧力損失を４分の１迄変化させることが可能であって、熱交換する液体の性質や種類、或いは、熱交換の程度等に合わせて、上記方式を適宜選んで使用することにより、最適な熱交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る熱交換器を実施した自動包装システムの一例を示した構成図。
【図２】本発明に係る多管式熱交換器の全体を説明した構成図。
【図３】本発明を構成する外套タンクの一部断面側面図。
【図４】図３に示した外套タンクを拡大して示した左側面図。
【図５】図３に示した外套タンクを拡大して示した右側面図。
【図６】本発明で用いる一方の蓋板の斜視図。
【図７】本発明で用いる他方の蓋板の斜視図。
【図８】（イ）は図３に示した外套タンクのＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ハ）は（ロ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図９】蓋板の交換による熱交換の変化を説明したものであって、（イ）は１パス４０本の場合の説明図、（ロ）は２パス４０本の場合の説明図、（ハ）は３パス４０本の場合の説明図、（ニ）は４パス４０本の場合の説明図。
【図１０】本発明で使用する混合パイプの構成を説明した断面図。
【符号の説明】
【００３９】
Ｚ 熱交換器
１０ 外套タンク
１２ 媒体供給パイプ
１９ 第１の分岐パイプ
１９Ａ，２５ 電磁弁
２０ ドレン回収タンク
２１ ドレン排出用レベルセンサ
２２ ドレン排出パイプ
５０ 外套管
５０Ｐ 金属パイプ
５０Ｘ 一方の溜り室
５０Ｙ 他方の溜り室
５０Ａ，５０Ｂ 溜り室の口
５４ 媒体取入口
５５ ドレン排出口
６０，７０ 蓋板
６１Ｈ，６５ 流入口
６２Ｈ，７５ 流出口
６３，７６ 中央仕切壁
６４，７２ 分割仕切壁
Ｖ 混合パイプ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体調味料食品などを短時間で効率的に加熱処理・冷却処理する場合に用いて好適な熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液体調味料などの食品を短時間で且つ効率的に加熱処理・冷却処理を行おうとするとき、例えば特許文献１に記載されているように、金属パイプを温水や飽和蒸気のような熱媒、もしくは、冷水のような冷媒を満たした雰囲気中に配管して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒もしくは冷媒との間で熱交換を行うように構成した熱交換器が広く利用されていた。
【特許文献１】特開２００２−１８１４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構成の熱交換器を用いて液体を加熱する場合、熱媒として蒸気と温水が使用されるが、蒸気加熱は温水加熱に比較して温度及び熱量が高い上に、その供給手段が安易なため、従来から多くの加熱装置の熱源として使用される。しかし、装置の使用に際して、低温加熱や過負荷が原因で蒸気供給が不足した場合には、当然蒸気温度は１００℃
以下となって負圧状態（大気圧以下）になるため、装置内が真空状態になって熱交換されたドレンの排出が出来なくなる問題があった。
【０００４】
また、液体調味料等を加熱又は冷却する場合に、液体の粘度と流量（流速）による装置の圧力損失が大きな問題となるが、高圧による成分変化や液送ポンプの性能等の問題もあって、一般的には０．８Ｍｐａ以下が適当とされており、必要とする流量（流速）を得られない問題があり、特に熱交換用の外套管を複数本並設した多管式（多段式）の熱交換器では、上述した各問題が顕著に現れる傾向があり、加えて、多管式熱交換器の場合は、液体の流速を一定に調整できない問題があった。
【０００５】
従って本発明の技術的課題は、熱交換されたドレンの排出を円滑に行うことができると共に、液体を加熱又は冷却する場合の装置の圧力損失を調節可能と成し、且つ、多管式熱交換器における液体の流速を一定に調整できるように構成した熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 上記の技術的課題を解決するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、金属パイプを熱媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、熱媒としてスチームを使用し、２次側の加熱される液体の任意設定温度に対して、スチーム供給源からのスチーム供給をプロセス制御弁を介して行うように構成する一方、上記熱交換器とドレン回収タンクの間に通気管とドレン回収管を配管し、通気管には上記スチームの供給開始に従って開く通気用自動バルブを設け、ドレン回収管には逆止弁を設けて、上記ドレン回収タンクには、回収したドレンの量を感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を可能にするドレン排出用レベルセンサと、上記スチーム供給源から送られて来るスチームをスチーム用自動バルブを介して送り込み可能にするスチーム送り込み管を設けると共に、上記ドレン排出用センサの感知時には、上記通気用自動バルブを閉とし、上記スチーム用自動バルブを開として、スチームの送り込みによるドレンの排出を可能にする一方、排出完了後は上記通気用自動バルブを開に、また、上記スチーム用自動バルブを閉に戻すように構成したことを特徴としている。
【０００７】
（２） また、本発明の請求項２に係る熱交換器は、金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、上記左右の蓋板が、少なくとも一方の蓋板をその中央部に上記一端側の溜り室に連通する上記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板をその中央部に上記他端側の溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした１パス用蓋板と、一方の蓋板の内側面に、上記一端側の溜り室をその中央線部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下又は左右２室に２分割された一方の分割溜り室に連通する上記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とし、他方の蓋板を平板状に構成した２パス用蓋板と、によって構成されていて、これ等の蓋板を上記熱媒用又は冷媒用タンクの両端口に交換して取付けることができるように構成したことを特徴としている。
【０００８】
（３） また、本発明の請求項３に係る熱交換器は、前記一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で上下に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口を設け、前記他方の蓋板には、上記中央仕切壁によって分割される上下の溜り室のうち、上記流入口が設けられている側とは反対側に、他方の分割溜り室を１／４に分割区画する分割仕切壁を設けて、この分割仕切壁によって区画された位置に、熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成の３パス用蓋板を、上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
（４） また、本発明の請求項４に係る熱交換器は、前記一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で左右又は上下に２等分する中央仕切壁と、この中央仕切壁によって２等分された一方の溜り室を更に上下又は左右２室の分割溜り室に２分割する分割仕切壁とを、略Ｔ字状に形成すると共に、前記他方の蓋板の内側面には、前記他端側の溜り室をその中央線の部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下又は左右２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成の４パス用蓋板を、上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴としている。
【００１０】
（５） 更に本発明の請求項５に係る熱交換器は、前記熱媒用又は冷媒用外套タンクを多管式に並設して、液体をこれ等各外套タンク内に順番に流通させることにより、熱交換を段階的に行うように構成すると共に、各外套タンクの蓋板に設けた各流出口と流入口の間を、内部に混合用のスクリューを設けた混合パイプを用いて連通接続したことを特徴としている。
【００１１】
上記（１）で述べた手段によれば、２次（加熱液）側の任意設定温度に対して、スチーム供給をプロセス制御弁を介して適確に行うことを可能にする。この場合、通気用自動バルブは開のため、ドレン回収タンクと熱交換器は同圧状態となり、その結果、各熱交換器で発生したドレンは、ドレン回収管から逆止弁を経由してドレン回収タンクに落下集合される。また、集合されたドレンの量をレベルセンサが感知して、任意の量をサイクルとしてドレン排出を行う。
【００１２】
ドレン排出時には、通気用自動バルブを閉とし、スチーム用自動バルブが開となってスチームをドレン回収タンクに送り込むため、そのスチームの圧力を利用してドレンを大気圧内に排出させ、完了と同時に通気用自動バルブが開、スチーム自動バルブが閉となり、この動作が反復される。
【００１３】
上記（２）で述べた手段によれば、熱媒用又は冷媒用外套タンク内に配管した金属パイプの本数を例えば４０本とした場合に、１パス用蓋板を外套タンクの両端口に取付けると、液体が同時に４０本の金属パイプ内を流れることになるため、流速を遅くして圧力損失を少なくすることができる。
【００１４】
この１パス用蓋板に代えて２パス用蓋板を外套タンクに取付けた場合は、液体が（往路）１／２分割された一方の溜り室→２０本の金属パイプ→１／２分割された他方の溜り室→（往路）２０本の金属パイプ→１／２分割された一方の溜り室の順に合計２０本×２パス＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換することができる。また、上記（３）で述べた３パス用蓋板をタンクの両端口に取付けた場合には、液体が同様に往路→復路→往路の順に合計２０本＋１０本＋１０本＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換が行われ、更に、上記（４）で述べた４パス用蓋板をタンクの両端口に取付けた場合は、液体が、同様に往路→復路を２回繰り返して合計１０本×４パス＝４０本の金属パイプ内を通って熱交換することができるものであって、例えば定置式洗浄（ＣＩＰ）時にこの４パス用蓋板を使用すれば、流速を速くして洗浄効果を高めることができる。従って、蓋板を上記１パス用〜４パス用の中から必要なものを選んで外套タンクに取付けることにより、液体の性質と粘度に合った流速で、また、成分変化等の問題を発生させることなく、目的に叶った熱交換を行うことを可能にする。
【００１５】
上記（５）で述べた手段によれば、多管式に構成した外套タンクの本数を増減することにより、能力対応が自在であり、また、各外套タンクへの冷媒及び熱媒の供給をコントロールすることにより、加熱と冷却の組み合わせも可能とし、且つ、各タンク毎に加熱及び冷却の温度調節も可能とする。
【００１６】
尚、熱交換器を冷却目的で使用する場合は、最終の外套タンクから流出する液体が目的の温度に冷却されていれば、特に他の問題は発生しない。しかし、熱交換が加熱目的、即ち、蒸煮と加熱殺菌が目的である場合は、任意の加熱温度と時間の双方が要求されることになる。ところが多管式の熱交換器の場合、各外套タンク内（金属パイプ内）での通過スピードが若干相違するため、加熱時間（流速）が不均一になる問題が発生するが、上記（５）で述べた手段によれば、多管式に構成した各外套タンクの流出口と注入口の間を結ぶ混合パイプによる攪拌作用と混合作用により、上記加熱時間、即ち、流速が不均一になる問題を大幅に改善して、上記蒸煮或いは加熱殺菌の目的を充分に達成することを可能にする。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べた次第で、本発明に係る熱交換器によれば、ドレン排出方法が従来のメカ式に比較して故障が少なく、多管式であっても各外套タンク毎に熱交換されたドレンの排出を確実に行うことができる飽和蒸気による低温加熱システムを提供することができる。また、冷媒又は熱媒用の外套タンクに対する蓋板の取付け角度を変えるか、交換するだけで、冷却又は加熱する液体の性質や粘度に合わせた流量（流速）で、熱交換を効果的に行うことができ、更に、多管式熱交換の問題点である加熱時間の不均一の問題も、パスの繰り返しによる混合、攪拌効果と、混合パイプの取付けによって大幅に改善して、優れた蒸煮及び加熱殺菌効果を発揮できるものであって、パイプ方向の切換えによって優れた熱交換作用と攪拌作用を効果的に発揮できる点と相俟って、特に、図１に例示したような自動包装システムにおける多管式加熱処理又は冷却処理に用いて、まことに好適なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る熱交換器の実施の形態を図面と共に説明すると、図１は本発明を実施した連続自動包装システムの構成図であって、図中、ＡとＢは例えば液体調味料の原料を煮る蒸煮釜、Ｃはこれ等各蒸煮釜Ａ，ＢよりポンプＰを経て送られて来る蒸煮済みの液体調味料をストレージタンクＤに送り込む供給管、ＺはストレージタンクＤよりポンプＤＰによって輸送管Ｅを通して送り込まれて来る蒸煮済みの液体調味料を、飽和蒸気水や温水等の熱媒、又は、冷水等の冷媒を用いて所定の温度に加熱処理或は冷却処理することができる本発明に係る熱交換器を示す。
【００１９】
更に図中、Ｇは上記本発明に係る熱交換器Ｚによって熱交換されて取出管Ｗを通して送り出されて来る液体調味料を、自動包装機Ｊに送り込む供給管、Ｉは供給管Ｇの途中に三方自動切換弁Ｈを介して接続した返送管で、液体調味料が所定の温度に加熱又は冷却されていない場合や、自動包装機Ｊで処理しきれない液体調味料は、この返送管Ｉを通って再び上記のストレージタンクＤに送り戻される仕組に成っている。
【００２０】
また、ＪＴは上記の自動包装機Ｊによって連続的に包装された液体調味料の包装袋、Ｋはこの帯状に連続する包装袋ＪＴを梱包に適した所定の温度に冷却するストレート用冷却装置、Ｌは冷却された帯状に連続する包装袋ＪＴをカッテイングするカッテイング装置であって、本発明に係る熱交換器Ｚはこの様に構成された包装ラインの中に組み込まれて用いられるが、図示したラインの構成は実施の一例であって、本発明は図示以外の包装ラインや、その他のラインに組み込んで使用可能であることは勿論である。
【００２１】
次ぎに、上述した本発明に係る熱交換器Ｚの構造を図面と共に説明すると、図２は多管式（多段式）に構成した熱交換器Ｚの全体を説明した構成図、図３は熱交換器Ｚを構成する外套タンク１０を拡大して示した一部断面正面図、図４と図５はその左側面図と右側面図、図６と図７は外套タンク１０に取付ける蓋板６０と７０の斜視図、図８（イ）は図３のＡ−Ａ線に沿った外套タンクの拡大断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ハ）は（ロ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図であって、図１並びに図２に示した熱交換器Ｚは、図３乃至図５に示した構造の外套タンク１０を直列に複数本接続することによって構成される。
【００２２】
即ち、全体を太径の円管状に造った上述した外套タンク１０は、図３に示すように、上側面に熱媒又は冷媒の流入口５４を設けた外套管５０の内部５０Ｈに、処理用の液体が流れる多数本の金属パイプ５０Ｐ…を並設すると共に、外套管５０の両端部内側に、これ等各金属パイプ５０Ｐ…の両端を支持するための支持板５０Ｅ，５０Ｆを設けることによって、夫々処理液体の溜り室５０Ｘ，５０Ｙを区画形成し、且つ、これ等各溜り室５０Ｘ，５０Ｙの口５０Ａ，５０Ｂを夫々蓋板６０，７０によって塞ぐように構成されている。
【００２３】
更に図３において、６１と６２は一方の蓋板６０に設けた熱交換を受ける液体（以下単に液体と云う）の流入口と、熱交換を終えた液体の流出口、７１は他方の蓋板７０に設けたハンドル杆、５１，５２，５３は外套管５０の上面に設けた温度検知と、通気口と熱媒又は冷媒を外套管５０から排出する場合に用いる空気の取入口を示し、５５は外套管５０の底面に設けた熱交換を終えたドレンの排出口、５６，５７，５８は外套管５０に取付けたケーシング（図示省略）の止め輪を示す。
【００２４】
更に図４乃至図７において、６３と６４は各外套管５０内で熱交換される液体の流路を設定するために、上記一方の蓋板６０の内側面に上記一方の溜り室５０Ｘを中央線の部分で左右又は上下に２分割できるように突出形成した中央仕切壁と、これ等２分割された一方の溜り室を更に２分割（１／４分割）することができるように突出形成した分割仕切壁で、これ等中央仕切壁６３と分割仕切壁６４は丁度略Ｔ字状を成すように構成されている。また、７６は上記他方の蓋板７０の内側面に、上記他方の溜り室５０Ｙを中央線の部分で左右又は上下に２分割できるように突出形成した中央仕切壁を示す。
【００２５】
図４と図６に示した一方の蓋板６０には、上記分割仕切壁６４によって１／４分割される各溜り室５０Ｘに連通する液体の流入穴６１Ｈと、熱交換を終えた液体の流出穴６２Ｈが開口形成されている。この様に形成された一方の蓋板６０と、図７に示した他方の蓋板７０は、これを図９の（ニ）に示した４パス用に使用するためのものである。また、図９の（ロ）に示した２パス用に使用する一方の蓋板６０の内側面には、一方の溜り室５０Ｘを上下に２分割することができる中央仕切壁６７が突出形成され、且つ、この中央仕切壁６７によって上下に２分割された板面には、上記の流入穴６１Ｈと流出穴６２Ｈが開口形成されていて、図９の（ロ）と（ニ）の２パスと４パスに用いる他方の蓋板７０には、流出穴７３は形成されていない。更に、図９の（ハ）に示した３パス用に使用する一方の蓋板６０には、上記２分割用の中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈが形成されているだけで、他方の蓋板７０には、他方の溜り室５０Ｙを１／４に分割して区画する略Ｌ字形状を成す分割区画壁７２と、この区画壁７２に囲まれた状態で流出穴７３が形成されている。
【００２６】
本発明の実施例では、図８に示す如く外套管５０の内部に合計４０本の金属パイプ５０Ｐ…が配管されていて、前記各蓋板６０と７０の各中央仕切壁６３，６７，７６は、各溜り室５０Ｘ，５０Ｙに連通する（臨む）合計４０本の
金属パイプ５０Ｐ…を、１ブロック＝２０本単位に区分することができ、また、分割仕切壁６４と７２は１ブロック＝１０本単位に区分することができる。尚、上記
金属パイプ５０Ｐ…の本数は実施の一例であって、その増減が可能であることは勿論である。
【００２７】
この様に構成した外套タンク１０を用いて熱交換器Ｚを造るには、先ず、複数本の外套タンク１０…を、図２に示す如く移動用のキャスターを備えた機枠フレーム１に多段式に架設すると共に、熱媒又は冷媒の媒体供給減１（図面の場合はスチーム供給源）に設けた媒体供給パイプ１２を、夫々ボールバルブ１７，１８を介して各外套タンク１０…の媒体取入口５４に接続し、また、各ドレン排出口５５に取付けたドレン排出パイプ２２を、逆止弁２３を介して上記機枠フレーム１の基台ＩＴ上に搭載したドレン回収タンク２０に接続する。
【００２８】
更に、前記ストレージタンクＤよりポンプＤＰによって送られて来る液体調味料等の液体用輸送管Ｅの先端を、最下段の
外套タンク１０に取付けた蓋板６０の流入口６１に接続し、また、該 蓋板６０に設けた流出口６２と、次段の外套タンク１０に取付けた
蓋板６０に設けた流入口６１の間を、図１０に示すように上下に接続口ＶＲ，ＶＬを有し、内部に混合、攪拌用のスクリューＶＡ，ＶＢを備えた構造の混合パイプＶで連通接続すれば、上記ストレージタンクＤより送り込まれて来る液体を、各外套タンク１０…の
金属パイプ５０Ｐ…内で順々に熱交換して所定の温度に加熱又は冷却した後、最終段の外套タンク１０の流出口６２に接続した送出パイプＷＴを通して、前記図１に示した取出管Ｗに送り出される仕組みに成っている。
【００２９】
前記媒体供給パイプ１２には、ボールバルブ１３とストレーナー１４と減圧弁１５が取付けられ、更に、制御装置４０によって制御されて媒体の供給量を上記ストレージタンクＤから送り込まれる流体を任意の温度に調節することができるプロセス制御弁１６が設けられている。加えて、この媒体供給パイプ１２には、媒体をボールバルブ１９Ｂと第１電磁弁１９Ａを介して前述したドレン回収タンク２０に送り込むことができる第１の分岐パイプ１９が接続されている。また、第２の分岐パイプ１２Ｘに設けたスチームトラップ１２Ｋは、ドレン回収タンク２０に設けたドレン排出パイプ２０Ａに接続されている。
【００３０】
更に図２において、５２’は各外套タンク１０の通気口５２と前述したドレン回収タンク２０の間を結ぶ通気パイプで、２４と２５はこの通気パイプ５２’に設けたボールバルブと第２の電磁弁を示す。また、１段目の外套タンク１０の通気口５２には、ボールバルブ２６とエアー操作弁２７とバキュームブレーカー２８が設けられ、更に、１段目の外套タンク１０に設けたエアー取入口５３には、ボールバルブ２９を介して連成計３０が取付けられ、加えて、各外套タンク１０…のエアー取入口５３には、夫々逆止弁３１，３９を介してエアーベント３２及び３８が取付けられている。
【００３１】
また、前記ドレン回収タンク２０にはドレン排出用レベルセンサー２１が設けられ、このタンク２０に接続したドレン排出パイプ２０Ａには、逆止弁３３とストレーナー３４とトラップ３５（スチームトラップ）と逆止弁３６が取付けられていて、その先端はドレン回収槽３７に接続している。４１は前記送出パイプＷＴから送出される熱交換を終えた液体の温度を検出する温度センサー、４２，４３は前記各外套管５０の温度検出口５１に取付けた媒体の温度検出用温度センサーで、これ等各温度センサー４１，４２，４３で検出された温度データは前述した制御装置４０に送られて、媒体の温度が適温に調節される仕組みに成っている。
【００３２】
以上の如く構成した熱交換器Ｚは、制御装置４０に設定された２次側（加熱液）の任意設定温度に対して、媒体供給源１１からの媒体供給（スチーム供給）を、制御装置４０がプロセス制御弁１６を制御しながら行う。この場合、通気パイプ５２’の第２の電磁弁２５は開のため、ドレン回収タンク２０と各外套タンク１０の内部は同圧状態となり、従って、各外套タンク１０内で発生したドレンは、ドレン排出パイプ２２を通って落下して逆止弁２３を経由してドレン回収タンク２０に集合される。
【００３３】
以上の如くドレン回収タンク２０に集合されたドレンは、その量をレベルセンサー２１が感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を行うが、ドレン排出に際しては、上記第２電磁弁２５は閉となり、媒体供給用の第１の分岐パイプ１９の第１電磁弁１９Ａが開となって、媒体（スチーム）をドレン回収タンク２０内に送り込むため、その媒体圧力を利用してドレンをドレン排出パイプ２０Ａを通して大気圧内に排出する。排出が完了すると同時に、上記第１電磁弁１９Ａが閉、第２電磁弁２５が開となって、この動作が反復される。
【００３４】
次に、前述した各蓋板６０，７０に設けた流路設定用の中央仕切壁６４による液体のリターンパス方法に付いて、図９を参照しながら説明する。
【００３５】
図９（イ）は、上述した各仕切壁６３，６４，６７，７２，７６を設けずに、一方の蓋板６０の中央部に液体の流入口６５を設け、他方の蓋板７０の中央部に熱交換を終えた液体の流出口７５を設けた１パス仕様の構成を示したものであって、外套管５０内に設けた金属パイプ５０Ｐの本数を図８の如く例えば４０本とした場合に、流入口６５から流入した液体はこれ等４０本の金属パイプ５０Ｐ…の内部を流速を遅く、圧力損失を少なくした状態で流れて、流出口７５から流出される。
【００３６】
図９（ロ）は、中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈが流出穴６２Ｈ及び設けた一方の蓋板６０を外套管５０の一端口５０Ａに取付け、他端口５０Ｙには仕切壁や穴が設けられていない平板状の蓋板７０を取付けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路２０本、復路２０本とした「２パス４０本」の方式を示し、図９（ハ）は、一方の蓋板６０に中央仕切壁６７と流入穴６１Ｈを設け、他方の蓋板７０には分割区画壁７２と流出口７３を設けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路２０本、復路１０本、再往路１０本とした「３パス４０本」の方式を示す。更に図９（ニ）は、図６に示した中央仕切壁６３と分割仕切壁６４と流入穴６１Ｈ及び流出穴６２Ｈを有する一方の蓋板６０を上記外套管５０の一端口５０Ａに取付け、他端口５０Ｙには、図７に示した中央仕切壁７６を設けた他方の蓋板７０を取付けることにより、液体が流れる金属パイプ５０Ｐの本数を、往路１０本、復路１０本、再往路１０本、再復路１０本とした「４パス４０本」とした方式を示す。そしてこの「４パス４０本」の方式は、各金属パイプ５０Ｐ…の内部を洗浄する定置式洗浄（ＣＩＰ）の場合に用いて、高い洗浄効果を発揮することができる。
【００３７】
以上の構成から、外套管１０に取付ける蓋板６０、７０を交換したり、その取付角度を変えることにより、圧力損失を４分の１迄変化させることが可能であって、熱交換する液体の性質や種類、或いは、熱交換の程度等に合わせて、上記方式を適宜選んで使用することにより、最適な熱交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る熱交換器を実施した自動包装システムの一例を示した構成図。
【図２】本発明に係る多管式熱交換器の全体を説明した構成図。
【図３】本発明を構成する外套タンクの一部断面側面図。
【図４】図３に示した外套タンクを拡大して示した左側面図。
【図５】図３に示した外套タンクを拡大して示した右側面図。
【図６】本発明で用いる一方の蓋板の斜視図。
【図７】本発明で用いる他方の蓋板の斜視図。
【図８】（イ）は図３に示した外套タンクのＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ハ）は（ロ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図９】蓋板の交換による熱交換の変化を説明したものであって、（イ）は１パス４０本の場合の説明図、（ロ）は２パス４０本の場合の説明図、（ハ）は３パス４０本の場合の説明図、（ニ）は４パス４０本の場合の説明図。
【図１０】本発明で使用する混合パイプの構成を説明した断面図。
【符号の説明】
【００３９】
Ｚ 熱交換器
１０ 外套タンク
１２ 媒体供給パイプ
１９ 第１の分岐パイプ
１９Ａ，２５ 電磁弁
２０ ドレン回収タンク
２１ ドレン排出用レベルセンサ
２２ ドレン排出パイプ
５０ 外套管
５０Ｐ 金属パイプ
５０Ｘ 一方の溜り室
５０Ｙ 他方の溜り室
５０Ａ，５０Ｂ 溜り室の口
５４ 媒体取入口
５５ ドレン排出口
６０，７０ 蓋板
６１Ｈ，６５ 流入口
６２Ｈ，７５ 流出口
６３，７６ 中央仕切壁
６４，７２ 分割仕切壁
Ｖ 混合パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パイプを熱媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
熱媒としてスチームを使用し、２次側の加熱される液体の任意設定温度に対して、スチーム供給源からのスチーム供給をプロセス制御弁を介して行うように構成する一方、
上記熱交換器とドレン回収タンクの間に通気管とドレン回収管を配管し、通気管には上記スチームの供給開始に従って開く通気用自動バルブを設け、ドレン回収管には逆止弁を設けて、
上記ドレン回収タンクには、回収したドレンの量を感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を可能にするドレン排出用レベルセンサと、上記スチーム供給源から送られて来るスチームをスチーム用自動バルブを介して送り込み可能にするスチーム送り込み管を設けると共に、
上記ドレン排出用センサの感知時には、上記通気用自動バルブを閉とし、上記スチーム用自動バルブを開として、スチームの送り込みによるドレンの排出を可能にする一方、排出完了後は上記通気用自動バルブを開に、また、上記スチーム用自動バルブを閉に戻すように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板が、少なくとも一方の蓋板をその中央部に上記一端側の溜り室に連通する上記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板をその中央部に上記他端側の溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした１パス用蓋板と、
一方の蓋板の内側面に、上記一端側の溜り室をその中央線部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下又は左右２室に２分割された一方の分割溜り室に連通する上記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とし、他方の蓋板を平板状に構成した２パス用蓋板と、によって構成されていて、これ等の蓋板を上記熱媒用又は冷媒用タンクの両端口に交換して取付けることができるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板を、少なくとも一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で上下に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、当該一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板には、上記中央仕切壁によって分割される上下の溜り室のうち、上記流入口が設けられている側とは反対側に、他方の分割溜り室を１／４に分割区画する分割仕切壁を設けて、この分割仕切壁によって区画された位置に、熱交換を終えた流体の流出口を設けた構成とした３パス用蓋板と成し、この３パス用蓋板を上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板を、少なくとも一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で左右又は上下に２等分する中央仕切壁と、この中央仕切壁によって２等分された一方の溜り室を更に上下又は左右２室の分割溜り室に２分割する分割仕切壁とを、略Ｔ字状に形成した構成とし、他方の蓋板の内側面には、前記他端側の溜り室をその中央線の部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下又は左右２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした４パス用蓋板と成し、この４パス用蓋板を上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記熱媒用又は冷媒用外套タンクを多管式に並設して、液体をこれ等各外套タンク内に順番に流通させることにより、熱交換を段階的に行うように構成すると共に、各外套タンクの蓋板に設けた各流出口と流入口の間を、内部に混合用のスクリューを設けた混合パイプを用いて連通接続したことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の熱交換器。
【請求項１】
金属パイプを熱媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
熱媒としてスチームを使用し、２次側の加熱される液体の任意設定温度に対して、スチーム供給源からのスチーム供給をプロセス制御弁を介して行うように構成する一方、
上記熱交換器とドレン回収タンクの間に通気管とドレン回収管を配管し、通気管には上記スチームの供給開始に従って開く通気用自動バルブを設け、ドレン回収管には逆止弁を設けて、
上記ドレン回収タンクには、回収したドレンの量を感知して任意の量をサイクルとしてドレン排出を可能にするドレン排出用レベルセンサと、上記スチーム供給源から送られて来るスチームをスチーム用自動バルブを介して送り込み可能にするスチーム送り込み管を設けると共に、
上記ドレン排出用センサの感知時には、上記通気用自動バルブを閉とし、上記スチーム用自動バルブを開として、スチームの送り込みによるドレンの排出を可能にする一方、排出完了後は上記通気用自動バルブを開に、また、上記スチーム用自動バルブを閉に戻すように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板が、少なくとも一方の蓋板をその中央部に上記一端側の溜り室に連通する上記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板をその中央部に上記他端側の溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした１パス用蓋板と、
一方の蓋板の内側面に、上記一端側の溜り室をその中央線部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下又は左右２室に２分割された一方の分割溜り室に連通する上記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とし、他方の蓋板を平板状に構成した２パス用蓋板と、によって構成されていて、これ等の蓋板を上記熱媒用又は冷媒用タンクの両端口に交換して取付けることができるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板を、少なくとも一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で上下に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、当該一方の蓋板には、上記中央仕切壁によって上下２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口を設けた構成とし、他方の蓋板には、上記中央仕切壁によって分割される上下の溜り室のうち、上記流入口が設けられている側とは反対側に、他方の分割溜り室を１／４に分割区画する分割仕切壁を設けて、この分割仕切壁によって区画された位置に、熱交換を終えた流体の流出口を設けた構成とした３パス用蓋板と成し、この３パス用蓋板を上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
金属パイプを熱媒又は冷媒を満たした雰囲気中に配設して、この金属パイプ中を流れる液体と熱媒又は冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内部に多数の金属パイプを配管した熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口の内側に、各金属パイプの両端部を支持する支持板を設け、且つ、上記タンク両端口の夫々に左右の蓋板を取付けることにより、両端口の内部に上記各金属パイプの両端部が連通開口する上記液体の溜り室を区画形成すると共に、
上記左右の蓋板を、少なくとも一方の蓋板の内側面に、前記一端側の溜り室をその中央部分で左右又は上下に２等分する中央仕切壁と、この中央仕切壁によって２等分された一方の溜り室を更に上下又は左右２室の分割溜り室に２分割する分割仕切壁とを、略Ｔ字状に形成した構成とし、他方の蓋板の内側面には、前記他端側の溜り室をその中央線の部分で上下又は左右に２等分する中央仕切壁を設け、且つ、上記一方の蓋板には、上記再分割仕切壁によって上下又は左右２室に２分割されたいずれか一方の分割溜り室に連通する前記液体の流入口と、他方の分割溜り室に連通する熱交換を終えた液体の流出口を設けた構成とした４パス用蓋板と成し、この４パス用蓋板を上記熱媒用又は冷媒用外套タンクの両端口に交換自在に取付けるように構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記熱媒用又は冷媒用外套タンクを多管式に並設して、液体をこれ等各外套タンク内に順番に流通させることにより、熱交換を段階的に行うように構成すると共に、各外套タンクの蓋板に設けた各流出口と流入口の間を、内部に混合用のスクリューを設けた混合パイプを用いて連通接続したことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７８０３０（Ｐ２００６−７８０３０Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６０５８９（Ｐ２００４−２６０５８９）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（５９１１８２６９５）株式会社ビーエム昌和 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（５９１１８２６９５）株式会社ビーエム昌和 (3)
【Ｆターム（参考）】
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