JP4472102B2

JP4472102B2 - 蒸気加熱装置

Info

Publication number: JP4472102B2
Application number: JP2000112834A
Authority: JP
Inventors: 匡章隈元
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP2001293359A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器内の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度Ｃ前後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、僅かな温度変化によって熱損傷や熱劣化を生じてしまう場合が多く、加熱温度を精度良く所定値に維持する必要がある。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気加熱装置としては、例えば特開平７−３２８４２３号公報に示すようなものが用いられていた。これは、蒸気供給管１７をノズル１８と接続し、ノズル１８の外周に形成した吸引室４４に２つの通路４５，４６を設けて、一方の通路４５をジャケット部１６と接続すると共に、他方の通路４６に弁手段４７を接続したものである。
【０００３】
弁手段４７を開弁することにより、ジャケット部１６内の残留空気を吸引室４４に吸引して、ジャケット部１６内を減圧状態とした後、弁手段４７を閉弁してジャケット部１６内に低圧蒸気を供給して１００度Ｃ以下の低温蒸気で被加熱物を加熱することができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の蒸気加熱装置では、加熱初期の段階で残留している空気を吸引排除して蒸気加熱を行なうことはできるが、加熱操作中に徐々に溜まる空気を排除することができずに、溜まった空気が蒸気から被加熱物への熱伝達を阻害して加熱温度を精度良く所定値に維持することができない問題があった。加熱装置を大気圧以下の減圧状態とした場合に、装置の蓋や管や弁等の各種接続部から大気を吸引してしまい、加熱部内部に空気が溜まってしまうのである。また、供給される加熱用の蒸気に空気が混入している場合もあり、加熱初期のみならず、加熱操作中でも装置内に空気が溜まってしまうのである。
【０００５】
また上記従来の蒸気加熱装置では、例えば、供給される加熱用の蒸気量が一定で、且つ、被加熱物の量が少なくなった場合に、供給される蒸気が消費される蒸気よりも過剰となってしまい、蒸気圧力の上昇、即ち、蒸気温度の上昇を来たしてしまう問題があった。
【０００６】
従って本発明の課題は、蒸気温度の上昇を防止すると共に、加熱初期のみならず加熱操作中においても内部に溜まった空気を排除することによって、加熱温度の変動が少ない蒸気加熱装置を得ることである。
【０００７】
【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、熱交換器に加熱部を形成して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したものにおいて、加熱部とスチームエゼクタの吸引室を逆止弁を介して連通し、該スチームエゼクタの入口側に蒸気供給管を接続し、加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁と上記スチームエゼクタを接続して、該圧力応動弁を自力式の圧力調整弁とし、該自力式の圧力調整弁にダイヤフラムと圧力調整用の引張りコイルバネを配置し、ダイヤフラムの下部室に連通口を設け、該連通口を圧力連通管によって加熱部と連通すると共に、加熱部の圧力が所定値上昇すると圧力応動弁が開弁してスチームエゼクタの吸引力によって加熱部の空気あるいは蒸気を吸引するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
加熱部の圧力が所定値上昇すると開弁する圧力応動弁を取り付けると共に、スチームエゼクタの吸引室と加熱部を連通したことにより、加熱部に空気が溜まってその圧力が所定値だけ上昇すると、あるいは、供給蒸気量が過剰となって蒸気圧力が所定値だけ上昇すると、圧力応動弁が開弁してスチームエゼクタの吸引力によって空気あるいは過剰蒸気は吸引され外部に排除される。
【０００９】
【実施例】
本実施例は図１に示すように、熱交換器として反応釜１を用いた例を説明する。
反応釜１の外周に加熱部としてのジャケット部２を形成して蒸気供給管３と接続すると共に、分岐した蒸気供給管４に接続した圧力応動弁１２とスチームエゼクタ５、及び、ジャケット部２の下部に配置した復水回収装置６とで蒸気加熱装置を構成する。
【００１０】
蒸気供給管３には圧力調節弁７、８を取り付けてジャケット部２と接続する。圧力調節弁７、８はジャケット部２へ供給する蒸気圧力即ち温度が所定値となるように設定する。加熱用の蒸気として飽和蒸気を使用する場合は、蒸気の圧力と温度は一義的に定まるために、蒸気圧力を所定値に設定することにより蒸気温度も所定値に設定することができる。尚、蒸気供給管３は管路９を介して復水回収装置６の高圧操作流体の導入口１０と接続する。
【００１１】
分岐した蒸気供給管４に、開閉弁１１と圧力応動弁１２を介してスチームエゼクタ５を接続する。スチームエゼクタ５の吸引室１３とジャケット部２を、逆止弁１４を介した管路１５により連通する。逆止弁１４は、ジャケット部２から吸引室１３方向への流体の通過のみを許容し、反対方向の流体の通過は許容しないものである。スチームエゼクタ５の出口側には管路１６を接続する。
【００１２】
圧力応動弁１２は、本実施例においては図２に示すように自力式の圧力調整弁を用いた例を示す。図２において、入口３０を蒸気供給管４と接続し、出口３１をエゼクタ５の吸引室１３内の図示しないノズルと接続する。入口３０と出口３１を区画する弁座３２に対向して弁体３３を配置する。弁体３３は連結棒３４によって上方のダイヤフラム３５と連結する。ダイヤフラム３５の上部には圧力調整用の引張りコイルバネ３６を配置する。コイルバネ３６はダイヤフラム３５を上方に付勢する。コイルバネ３６の上部には、調整ネジ３７を介して回転ハンドル３８を取り付ける。回転ハンドル３８を左右に回転することによって、調整ネジ３７が上下に移動してコイルバネ３６の引張り力を適宜調整することができるものである。
【００１３】
ダイヤフラム３５の下部室３９に連通口４０を設ける。連通口４０は、圧力連通管１９によって図１に示す反応釜１のジャケット部２と連通する。従って、ジャケット部２の圧力が上昇すると、ダイヤフラム下部室３９の圧力も上昇して、ダイヤフラム３５が上方へ変位することによって弁体３３が弁座３２から離座して開弁するものである。
【００１４】
圧力応動弁１２が開弁すると、図１の蒸気供給管４から高圧蒸気がエゼクタ５に供給され、エゼクタ５の吸引室１３に吸引力を発生して、ジャケット部２に滞留している空気を、あるいは、過剰な蒸気を吸引して、管路１６から外部に排出するものである。
【００１６】
ジャケット部２の下部と復水回収装置６の復水流入口２０とを管路２１によりバルブ２２と逆止弁２３を介して接続する。逆止弁２３はジャケット部２から復水回収装置６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。復水回収装置６の復水還元口２４にも逆止弁２５を介して復水圧送管路２６を取り付ける。この逆止弁２５は復水回収装置６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。
【００１７】
復水回収装置６上部の高圧操作流体の導入口１０の側方には、高圧操作流体の排出循環口２７を設けて、管路２８と接続する。管路２８は、ジャケット部２と同圧状態の図示しないヘッダーや、あるいは、別途のジャケット部２よりも低圧状態箇所と接続する。
【００１８】
復水回収装置６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、高圧操作流体の導入口１０が閉口され、一方、排出循環口２７が開口されて、管路２１と逆止弁２３と復水流入口２０を通ってジャケット部２内の復水が回収装置６内に流下し、回収装置６内に復水が溜まってフロートが所定上方部に位置すると、排出循環口２７が閉口され、一方、高圧操作流体の導入口１０が開口されて、高圧操作流体として蒸気供給管３からの高圧蒸気が回収装置６内に流入して、内部の復水を還元口２４と逆止弁２５と管路２６を経て復水回収先へ圧送し回収するものである。
【００１９】
復水が回収されて回収装置６内の水位が低下すると、再度、高圧操作流体の導入口１０が閉口され、排出循環口２７が開口されることにより、復水流入口２０から復水が回収装置６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、復水回収装置６は、ジャケット部２で発生した復水を回収するものである。
【００２０】
図１において反応釜１内の被加熱物を加熱する場合、まず圧力調節弁７、８から蒸気をジャケット部２へ供給する。ジャケット部２内には初期の残留空気が残存していると共に、圧力も大気圧状態であり減圧状態と比較すると高いために、圧力応動弁１２が開弁して、スチームエゼクタ５の吸引室１３でその残留空気を吸引して外部に排出する。ジャケット部２内部が大気圧以下の所定圧力になると、圧力応動弁１２は閉弁し、圧力調節弁７、８から供給される加熱用蒸気はジャケット部２に供給されて、反応釜１を加熱する。
【００２１】
反応釜１を加熱した蒸気は凝縮して復水となり、管路２１を経て復水回収装置６内へ流下する。空気の排除されたジャケット部２内へ所定圧力即ち温度の加熱蒸気を供給することにより、反応釜１は所定温度の蒸気でもって加熱される。例えば圧力調節弁７、８から大気圧以下の６０度Ｃの蒸気を供給すると反応釜１は６０度Ｃで加熱される。
【００２２】
ジャケット部２内を大気圧以下の圧力状態とした場合に、ジャケット部２の各接続部から大気圧が加わり、一部の空気がジャケット部２内に混入したり、あるいは、供給される蒸気に混入している空気によりジャケット部２内に空気が溜まることによって圧力が上昇する。このジャケット部２内の圧力上昇は圧力連通管１９からダイヤフラム下部室３９に伝わり、ダイヤフラム３５を上方へ変位させることによって弁体３３が弁座３２から離座して、スチームエゼクタ５に高圧蒸気が供給されることによって、スチームエゼクタ５の吸引室１３で吸引力を発生する。この吸引力によってジャケット部２内の滞留空気が吸引され外部に排出される。このように本実施例においては、蒸気加熱装置の初期のみならず、加熱操作中に溜まった空気をもスチームエゼクタ５で吸引し外部に排出することができる。
【００２３】
圧力調節弁７、８から供給される蒸気量がジャケット部２で消費される蒸気量よりも多い場合、ジャケット部２内の蒸気圧力は上昇する。このように上昇した圧力は圧力連通管１９から圧力応動弁１２に伝わり、圧力応動弁１２を開弁させてスチームエゼクタ５に吸引力を発生させることによって、スチームエゼクタ５に圧力上昇分の流体としての蒸気が吸引され外部に排出されることにより防止される。
【００２４】
反応釜１を加熱した蒸気は凝縮して復水となることにより、ジャケット部２内は初期の圧力状態に維持される。一方、凝縮した復水は復水回収装置６内へ流下して、上記した作動の繰り返しにより復水回収先へ圧送される。
【００２５】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、加熱部の圧力が所定値上昇すると、圧力応動弁が開弁して加熱部内の流体をスチームエゼクタの吸引室に吸引することにより、加熱部に空気が溜まってその圧力が所定値だけ上昇する場合、及び、供給される蒸気量が過剰となり蒸気圧力が上昇する場合に、その上昇分の流体がスチームエゼクタの吸引力によって吸引され外部に排除される。従って、圧力上昇に伴う温度変動を防止して、所定値の温度で精度良く被加熱物を加熱することができる。
【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。
【図２】本発明の蒸気加熱装置に用いる圧力応動弁の略構成図。
【符号の説明】
１反応釜
２ジャケット部
３蒸気供給管
５スチームエゼクタ
６復水回収装置
１０高圧操作流体導入口
１２圧力応動弁
１３吸引室
１９圧力連通管
２０復水流入口
２４復水還元口
２７排出循環口
３０入口
３１出口
３２弁座
３３弁体

Claims

熱交換器に加熱部を形成して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したものにおいて、加熱部とスチームエゼクタの吸引室を逆止弁を介して連通し、該スチームエゼクタの入口側に蒸気供給管を接続し、加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁と上記スチームエゼクタを接続して、該圧力応動弁を自力式の圧力調整弁とし、該自力式の圧力調整弁にダイヤフラムと圧力調整用の引張りコイルバネを配置し、ダイヤフラムの下部室に連通口を設け、該連通口を圧力連通管によって加熱部と連通すると共に、加熱部の圧力が所定値上昇すると圧力応動弁が開弁してスチームエゼクタの吸引力によって加熱部の空気あるいは蒸気を吸引することを特徴とする蒸気加熱装置。