JP4361203B2 - 蒸気加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被加熱物を蒸気で加熱するものに関し、特にその加熱温度が１００℃程度の比較的低温の場合に適した蒸気加熱装置に関する。具体的には重合反応等に用いられる各種反応釜や食品の蒸溜装置、濃縮装置、あるいは殺菌装置等の蒸気加熱に用いるものである。これらの場合の被加熱物は、少しの温度変化によって熱損傷を生じてしまう場合が多く、加熱温度を精度良く維持する必要がある。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気加熱装置は、例えば特開平７−３２８４２２号公報に示されている。これは、加熱部に加熱用の蒸気供給管を接続し、加熱により生じた復水を排出する復水回収装置を接続すると共に、加熱部内の空気と置換する置換流体供給管を接続したもので、置換流体により加熱部内の空気を排除して減圧状態とすることによって、１００℃以下の低温で蒸気加熱することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、加熱部で発生した復水を復水回収装置に流入させるのに流入水頭に基づく自然流下によるために、復水の発生量が変動して多くなると加熱部の復水を滞留することなく速やかに加熱部外に排出することができず、加熱部の一部が復水で覆われることによって、加熱部の全体を均一に蒸気加熱することができない問題があった。
【０００４】
従って本発明の課題は、加熱部で発生した復水を滞留させることがなく、蒸気加熱温度を精度良く所定値に維持することのできる蒸気加熱装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、加熱部に蒸気を供給して被加熱物を蒸気加熱すると共に、加熱により生じた復水を復水圧送ポンプによって所定箇所に圧送するものにおいて、加熱部と復水圧送ポンプの間に、復水と蒸気を分離する気液分離容器を配置して、当該気液分離容器内の蒸気を凝縮させる熱交換手段を取り付けると共に、気液分離容器内に溜まった不凝縮ガスを系外に排出する不凝縮ガス排出手段を取り付けて、当該不凝縮ガス排出手段を、その吸込室を気液分離容器の上部と接続した蒸気エゼクタと、蒸気エゼクタに蒸気を供給する自動弁、及び、気液分離容器の上部に取り付けた容器内の温度を検出する温度センサとで構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
加熱部で発生した復水は気液分離容器に至り一部が再蒸発して蒸気となる。気液分離容器内に熱交換手段を取り付けたことにより、再蒸発した蒸気が熱交換手段で冷却されて凝縮するためにその体積が急減して、気液分離容器内は大気圧以下の負圧状態となる。気液分離容器内が負圧状態となることによって、加熱部で発生した復水は圧力差により速やかに気液分離容器に流下して、加熱部に滞留することはない。
【０００７】
熱交換手段としては蒸気を凝縮させることができるものであれば良く、蒸気と冷却流体を直接に接触させて凝縮させるものや、あるいは、間接的に熱交換するものを使用することができる。
【０００８】
気液分離容器に不凝縮ガス排出手段を取り付けたことにより、容器内が負圧となることによって外部から流入する空気等の不凝縮ガスや、あるいは、加熱用の蒸気に混入して気液分離容器内に流入してきた不凝縮ガスは、この不凝縮ガス排出手段によって外部に排出される。
【００１０】
【実施例】
本実施例においては、加熱部として反応釜１のジャケット部２の例を示す。図１において、ジャケット部２と接続した気液分離容器３と、気液分離容器３の下部に接続した復水圧送ポンプ４とで蒸気加熱装置を構成する。
【００１１】
ジャケット部２へ加熱用の蒸気を供給する蒸気供給管５にバルブ６を介して接続する。バルブ６から所定圧力又は温度の蒸気をジャケット部２に供給して、図示しない反応釜１内の被加熱物を加熱するものである。
【００１２】
ジャケット部２の下部から管路７を介して気液分離容器３の上方側面と接続する。気液分離容器３は円筒状容器で形成し、中心部に気液分離容器３よりも小径の円筒パイプ８を下端に隙間９を設けて取り付ける。円筒パイプ８の下部に円筒パイプ８より更に小径の復水排出管１０を取り付ける。復水排出管１０はパイプ１１により復水圧送ポンプ４の復水流入口１２と接続する。
【００１３】
復水排出管１０の上端は円筒パイプ８の下端よりも所定長さだけ上部に位置するように取り付ける。復水排出管１０の外周と円筒パイプ８の内外周及び気液分離容器３の下部内周とで液溜め部１３を形成する。円筒パイプ８の上端にはバルブ１４と管路１５を取り付けて、バルブ１４を開弁することにより大気と連通できるようにする。
【００１４】
気液分離容器３の内部上方に熱交換手段としての冷却管１６を取り付ける。冷却管１６は円筒パイプ８の外周を螺旋状に取り巻いたもので、冷却流体供給管１７から冷却流体を供給して、気液分離容器３内の蒸気を冷却することにより凝縮させて復水にすると共に、冷却流体取り出し管１８から系外へ排出したり、あるいは、別途の温水使用箇所へ送付するものである。
【００１５】
蒸気供給管５を分岐して管路１９とバルブ２０を介して気液分離容器３の上部と接続する。この分岐管路１９は、気液分離容器３内の再蒸発蒸気の量が少ない場合や変動する場合等に所望量の蒸気を供給することにより、気液分離容器３内の減圧状態を確保するためのものである。
【００１６】
蒸気の分岐管路１９を更に分岐した管路３０に自動弁３１と蒸気エゼクタ３２を配置する。蒸気エゼクタ３２は、内部に図示しないノズルを有する吸込室３３とディフューザ３４で構成する。吸込室３３に管路３５と逆止弁３６を介して気液分離容器３の上部と接続する。また、気液分離容器３の上部には容器３内の温度を検出する温度センサ３７を取り付けて、図示しない温度調節計を介して自動弁３１と接続する。本実施例においては、自動弁３１と蒸気エゼクタ３２及び温度センサ３７で不凝縮ガス排出手段を構成する。
【００１７】
気液分離容器３内に空気等の不凝縮ガスが溜まると、温度センサ３７がその温度の低下を検出して自動弁３１を開弁し、蒸気エゼクタ３２に蒸気を供給することによって容器３内の不凝縮ガスを吸引して外部に排除するものである。
【００１８】
気液分離容器３の復水排出管１０と復水圧送ポンプ４の復水流入口１２とを接続するパイプ１１には、バルブ２１と逆止弁２２を取り付ける。逆止弁２２は復水排出管１０から復水圧送ポンプ４方向のみの流体の通過を許容するもので、逆方向の流体の通過は許容しないものである。また、バルブ２１は復水圧送ポンプ４に流下する復水の量を調節するためのものである。
【００１９】
復水圧送ポンプ４の復水圧送口２３にも逆止弁２４とバルブ２５を介して復水圧送管路２６を接続する。この逆止弁２４は復水圧送ポンプ４から復水圧送管路２６側への外部方向へのみ流体を通過させるものである。
【００２０】
復水圧送ポンプ４の上部に、蒸気供給管５を分岐した蒸気管２７と接続した高圧蒸気導入口２８を設ける。高圧蒸気導入口２８の側方には高圧蒸気の排出口２９を設ける。
【００２１】
復水圧送ポンプ４は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧蒸気の導入口２８が閉口され、一方、排出口２９が開口されて、パイプ１１とバルブ２１と逆止弁２２及び復水流入口１２を通って気液分離容器３内の復水が復水圧送ポンプ４内に流下する。
【００２２】
復水圧送ポンプ４内に復水が溜まって図示しないフロートが所定の上方部に位置すると、排出口２９が閉口され、一方、高圧蒸気の導入口２８が開口されて、蒸気管２７から高圧蒸気が復水圧送ポンプ４内に流入し、内部に溜まった復水を圧送口２３と逆止弁２４とバルブ２５及び復水圧送管路２６を経て所定の復水圧送先へ圧送するものである。
【００２３】
復水が圧送されて復水圧送ポンプ４内の液位が低下すると、再度、導入口２８が閉口され、排出口２９が開口されることにより、復水流入口１２から復水が圧送ポンプ４内へ流下してくる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、復水圧送ポンプ４は気液分離容器３内の復水を圧送するものである。
【００２４】
反応釜１の加熱初期においては、ジャケット部２内には不凝縮性の空気が滞留していると共に、気液分離容器３下部の液溜め部１３に液体は存在しない。この状態でバルブ６を開弁して加熱用の蒸気をジャケット部２へ供給すると、ジャケット部２内の空気は蒸気に押し出されて気液分離容器３に至り、液体の存在しない下部液溜め部１３と隙間９と円筒パイプ８内、及び、バルブ１４と管路１５を経て外部に排出される。
【００２５】
空気が排出されるに連れて気液分離容器３内へは、反応釜１を初期加熱して生じた復水が流入し、液溜め部１３に溜まると共に、その一部が再蒸発して蒸気となり気液分離容器３の上方に溜まる。冷却管１６に冷却流体を供給することにより、再蒸発した蒸気は再度凝縮して復水となり、その体積が急激に減少して気液分離容器３内は大気圧以下の減圧状態となる。減圧状態となることにより、ジャケット部２で加熱により生じた復水は気液分離容器３内へ吸引され液溜め部１３に溜まる。
【００２６】
液溜め部１３に溜まった復水は、復水圧送ポンプ４の排出口２９が開口するとポンプ４内に流下して、所定量がポンプ４内に溜まると図示しないフロートが上昇して排出口２９が閉口され、同時に高圧蒸気の導入口２８が開口されて、この高圧蒸気の圧力でもって復水圧送口２３から所定箇所に圧送される。
【００２７】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、加熱部と復水圧送装置の間に復水と蒸気を分離する気液分離容器を配置し、気液分離容器内の蒸気を凝縮させる熱交換手段を取り付けたことにより、加熱部で発生した復水を滞留させることがなく、加熱部の全体を蒸気で均一に加熱することができ、蒸気加熱温度を精度良く所定値に維持することができる。
【００２８】
また本発明によれば、気液分離容器内に溜まった不凝縮ガスを系外に排出する不凝縮ガス排出手段を取り付けたことにより、加熱温度を更に精度良く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸気加熱装置の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 気液分離容器
４ 復水圧送ポンプ
５ 蒸気供給管
８ 円筒パイプ
１０ 復水排出管
１２ 復水流入口
１６ 冷却管
２３ 復水圧送口
２８ 高圧蒸気の導入口
２９ 高圧蒸気の排出口
３１ 自動弁
３２ 蒸気エゼクタ
３７ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は被加熱物を蒸気で加熱するものに関し、特にその加熱温度が１００℃程度の比較的低温の場合に適した蒸気加熱装置に関する。具体的には重合反応等に用いられる各種反応釜や食品の蒸溜装置、濃縮装置、あるいは殺菌装置等の蒸気加熱に用いるものである。これらの場合の被加熱物は、少しの温度変化によって熱損傷を生じてしまう場合が多く、加熱温度を精度良く維持する必要がある。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気加熱装置は、例えば特開平７−３２８４２２号公報に示されている。これは、加熱部に加熱用の蒸気供給管を接続し、加熱により生じた復水を排出する復水回収装置を接続すると共に、加熱部内の空気と置換する置換流体供給管を接続したもので、置換流体により加熱部内の空気を排除して減圧状態とすることによって、１００℃以下の低温で蒸気加熱することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、加熱部で発生した復水を復水回収装置に流入させるのに流入水頭に基づく自然流下によるために、復水の発生量が変動して多くなると加熱部の復水を滞留することなく速やかに加熱部外に排出することができず、加熱部の一部が復水で覆われることによって、加熱部の全体を均一に蒸気加熱することができない問題があった。
【０００４】
従って本発明の課題は、加熱部で発生した復水を滞留させることがなく、蒸気加熱温度を精度良く所定値に維持することのできる蒸気加熱装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、加熱部に蒸気を供給して被加熱物を蒸気加熱すると共に、加熱により生じた復水を復水圧送ポンプによって所定箇所に圧送するものにおいて、加熱部と復水圧送ポンプの間に、復水と蒸気を分離する気液分離容器を配置して、当該気液分離容器内の蒸気を凝縮させる熱交換手段を取り付けると共に、気液分離容器内に溜まった不凝縮ガスを系外に排出する不凝縮ガス排出手段を取り付けて、当該不凝縮ガス排出手段を、その吸込室を気液分離容器の上部と接続した蒸気エゼクタと、蒸気エゼクタに蒸気を供給する自動弁、及び、気液分離容器の上部に取り付けた容器内の温度を検出する温度センサとで構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
加熱部で発生した復水は気液分離容器に至り一部が再蒸発して蒸気となる。気液分離容器内に熱交換手段を取り付けたことにより、再蒸発した蒸気が熱交換手段で冷却されて凝縮するためにその体積が急減して、気液分離容器内は大気圧以下の負圧状態となる。気液分離容器内が負圧状態となることによって、加熱部で発生した復水は圧力差により速やかに気液分離容器に流下して、加熱部に滞留することはない。
【０００７】
熱交換手段としては蒸気を凝縮させることができるものであれば良く、蒸気と冷却流体を直接に接触させて凝縮させるものや、あるいは、間接的に熱交換するものを使用することができる。
【０００８】
気液分離容器に不凝縮ガス排出手段を取り付けたことにより、容器内が負圧となることによって外部から流入する空気等の不凝縮ガスや、あるいは、加熱用の蒸気に混入して気液分離容器内に流入してきた不凝縮ガスは、この不凝縮ガス排出手段によって外部に排出される。
【００１０】
【実施例】
本実施例においては、加熱部として反応釜１のジャケット部２の例を示す。図１において、ジャケット部２と接続した気液分離容器３と、気液分離容器３の下部に接続した復水圧送ポンプ４とで蒸気加熱装置を構成する。
【００１１】
ジャケット部２へ加熱用の蒸気を供給する蒸気供給管５にバルブ６を介して接続する。バルブ６から所定圧力又は温度の蒸気をジャケット部２に供給して、図示しない反応釜１内の被加熱物を加熱するものである。
【００１２】
ジャケット部２の下部から管路７を介して気液分離容器３の上方側面と接続する。気液分離容器３は円筒状容器で形成し、中心部に気液分離容器３よりも小径の円筒パイプ８を下端に隙間９を設けて取り付ける。円筒パイプ８の下部に円筒パイプ８より更に小径の復水排出管１０を取り付ける。復水排出管１０はパイプ１１により復水圧送ポンプ４の復水流入口１２と接続する。
【００１３】
復水排出管１０の上端は円筒パイプ８の下端よりも所定長さだけ上部に位置するように取り付ける。復水排出管１０の外周と円筒パイプ８の内外周及び気液分離容器３の下部内周とで液溜め部１３を形成する。円筒パイプ８の上端にはバルブ１４と管路１５を取り付けて、バルブ１４を開弁することにより大気と連通できるようにする。
【００１４】
気液分離容器３の内部上方に熱交換手段としての冷却管１６を取り付ける。冷却管１６は円筒パイプ８の外周を螺旋状に取り巻いたもので、冷却流体供給管１７から冷却流体を供給して、気液分離容器３内の蒸気を冷却することにより凝縮させて復水にすると共に、冷却流体取り出し管１８から系外へ排出したり、あるいは、別途の温水使用箇所へ送付するものである。
【００１５】
蒸気供給管５を分岐して管路１９とバルブ２０を介して気液分離容器３の上部と接続する。この分岐管路１９は、気液分離容器３内の再蒸発蒸気の量が少ない場合や変動する場合等に所望量の蒸気を供給することにより、気液分離容器３内の減圧状態を確保するためのものである。
【００１６】
蒸気の分岐管路１９を更に分岐した管路３０に自動弁３１と蒸気エゼクタ３２を配置する。蒸気エゼクタ３２は、内部に図示しないノズルを有する吸込室３３とディフューザ３４で構成する。吸込室３３に管路３５と逆止弁３６を介して気液分離容器３の上部と接続する。また、気液分離容器３の上部には容器３内の温度を検出する温度センサ３７を取り付けて、図示しない温度調節計を介して自動弁３１と接続する。本実施例においては、自動弁３１と蒸気エゼクタ３２及び温度センサ３７で不凝縮ガス排出手段を構成する。
【００１７】
気液分離容器３内に空気等の不凝縮ガスが溜まると、温度センサ３７がその温度の低下を検出して自動弁３１を開弁し、蒸気エゼクタ３２に蒸気を供給することによって容器３内の不凝縮ガスを吸引して外部に排除するものである。
【００１８】
気液分離容器３の復水排出管１０と復水圧送ポンプ４の復水流入口１２とを接続するパイプ１１には、バルブ２１と逆止弁２２を取り付ける。逆止弁２２は復水排出管１０から復水圧送ポンプ４方向のみの流体の通過を許容するもので、逆方向の流体の通過は許容しないものである。また、バルブ２１は復水圧送ポンプ４に流下する復水の量を調節するためのものである。
【００１９】
復水圧送ポンプ４の復水圧送口２３にも逆止弁２４とバルブ２５を介して復水圧送管路２６を接続する。この逆止弁２４は復水圧送ポンプ４から復水圧送管路２６側への外部方向へのみ流体を通過させるものである。
【００２０】
復水圧送ポンプ４の上部に、蒸気供給管５を分岐した蒸気管２７と接続した高圧蒸気導入口２８を設ける。高圧蒸気導入口２８の側方には高圧蒸気の排出口２９を設ける。
【００２１】
復水圧送ポンプ４は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧蒸気の導入口２８が閉口され、一方、排出口２９が開口されて、パイプ１１とバルブ２１と逆止弁２２及び復水流入口１２を通って気液分離容器３内の復水が復水圧送ポンプ４内に流下する。
【００２２】
復水圧送ポンプ４内に復水が溜まって図示しないフロートが所定の上方部に位置すると、排出口２９が閉口され、一方、高圧蒸気の導入口２８が開口されて、蒸気管２７から高圧蒸気が復水圧送ポンプ４内に流入し、内部に溜まった復水を圧送口２３と逆止弁２４とバルブ２５及び復水圧送管路２６を経て所定の復水圧送先へ圧送するものである。
【００２３】
復水が圧送されて復水圧送ポンプ４内の液位が低下すると、再度、導入口２８が閉口され、排出口２９が開口されることにより、復水流入口１２から復水が圧送ポンプ４内へ流下してくる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、復水圧送ポンプ４は気液分離容器３内の復水を圧送するものである。
【００２４】
反応釜１の加熱初期においては、ジャケット部２内には不凝縮性の空気が滞留していると共に、気液分離容器３下部の液溜め部１３に液体は存在しない。この状態でバルブ６を開弁して加熱用の蒸気をジャケット部２へ供給すると、ジャケット部２内の空気は蒸気に押し出されて気液分離容器３に至り、液体の存在しない下部液溜め部１３と隙間９と円筒パイプ８内、及び、バルブ１４と管路１５を経て外部に排出される。
【００２５】
空気が排出されるに連れて気液分離容器３内へは、反応釜１を初期加熱して生じた復水が流入し、液溜め部１３に溜まると共に、その一部が再蒸発して蒸気となり気液分離容器３の上方に溜まる。冷却管１６に冷却流体を供給することにより、再蒸発した蒸気は再度凝縮して復水となり、その体積が急激に減少して気液分離容器３内は大気圧以下の減圧状態となる。減圧状態となることにより、ジャケット部２で加熱により生じた復水は気液分離容器３内へ吸引され液溜め部１３に溜まる。
【００２６】
液溜め部１３に溜まった復水は、復水圧送ポンプ４の排出口２９が開口するとポンプ４内に流下して、所定量がポンプ４内に溜まると図示しないフロートが上昇して排出口２９が閉口され、同時に高圧蒸気の導入口２８が開口されて、この高圧蒸気の圧力でもって復水圧送口２３から所定箇所に圧送される。
【００２７】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、加熱部と復水圧送装置の間に復水と蒸気を分離する気液分離容器を配置し、気液分離容器内の蒸気を凝縮させる熱交換手段を取り付けたことにより、加熱部で発生した復水を滞留させることがなく、加熱部の全体を蒸気で均一に加熱することができ、蒸気加熱温度を精度良く所定値に維持することができる。
【００２８】
また本発明によれば、気液分離容器内に溜まった不凝縮ガスを系外に排出する不凝縮ガス排出手段を取り付けたことにより、加熱温度を更に精度良く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸気加熱装置の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 気液分離容器
４ 復水圧送ポンプ
５ 蒸気供給管
８ 円筒パイプ
１０ 復水排出管
１２ 復水流入口
１６ 冷却管
２３ 復水圧送口
２８ 高圧蒸気の導入口
２９ 高圧蒸気の排出口
３１ 自動弁
３２ 蒸気エゼクタ
３７ 温度センサ
Claims (1)
- 加熱部に蒸気を供給して被加熱物を蒸気加熱すると共に、加熱により生じた復水を復水圧送ポンプによって所定箇所に圧送するものにおいて、加熱部と復水圧送ポンプの間に、復水と蒸気を分離する気液分離容器を配置して、当該気液分離容器内の蒸気を凝縮させる熱交換手段を取り付けると共に、気液分離容器内に溜まった不凝縮ガスを系外に排出する不凝縮ガス排出手段を取り付けて、当該不凝縮ガス排出手段を、その吸込室を気液分離容器の上部と接続した蒸気エゼクタと、蒸気エゼクタに蒸気を供給する自動弁、及び、気液分離容器の上部に取り付けた容器内の温度を検出する温度センサとで構成したことを特徴とする蒸気加熱装置。
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Cited By (2)
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2000
- 2000-11-15 JP JP2000347397A patent/JP4361203B2/ja not_active Expired - Fee Related
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