JP4890079B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気を熱源として被加熱物を加熱する熱交換器に関する。

従来の熱交換器は、多数のシリンダ・ドライヤに蒸気を供給する蒸気供給管と蒸気の凝縮した復水を排出する排出管をそれぞれ接続して、この蒸気供給管と復水排出管に蒸気分離器を介して接続し、それぞれの蒸気分離器に蒸気トラップを取り付けたもので、多数のシリンダ・ドライヤから復水を排除することができるものである。ここで、蒸気トラップ（スチームトラップとも言う）とは、蒸気と復水の気液二相流体の内から復水だけを自動的に外部へ排出し、蒸気は外部へ排出することのない自動弁の一種である。

上記従来の熱交換器では、多数のシリンダ・ドライヤの表面温度を、その装置における最高温度状態に維持することができない問題があった。これは、シリンダ・ドライヤ内部の加熱用の蒸気が十分に対流していないためと考えられる。
実開昭６０−４０４９９号公報

解決しようとする課題は、シリンダ・ドライヤ内部での加熱用蒸気の対流を促進することによって、シリンダ・ドライヤ等の熱交換容器の表面温度を最高温度状態に維持することのできる熱交換器を得ることである。

本発明は、複数の熱交換容器に蒸気供給管と復水排出管を接続して、蒸気供給管から供給した蒸気で被加熱物を加熱すると共に、復水排出管から蒸気が熱を奪われて凝縮した復水を系外へ排出するものにおいて、複数の復水排出管に蒸気トラップを取り付けて、当該蒸気トラップの入口側に気液分離タンクを取り付け、当該気液分離タンクに分岐管を接続して、当該複数の分岐管の端部を、冷却流体を供給することによって蒸気を冷却する冷却部と接続し、当該冷却部を円筒状容器と、中心部に取り付けた円筒状容器よりも小径の円筒パイプとで形成して、当該円筒パイプの下端は隙間を設けて取り付け、円筒パイプの下部に円筒パイプよりも更に小径の液体排出管を取り付けて、当該液体排出管をパイプを介して液体圧送部材と接続し、また、円筒状容器の内部に冷却管を取り付けて、当該冷却管を円筒パイプの外周に螺旋状に配置すると共に、蒸気トラップの二次側に液体圧送部材を接続したものである。

本発明は、復水排出管に取り付けた蒸気トラップの入口側と冷却部とを、分岐管で接続したことにより、冷却部内で蒸気が冷却されて凝縮することによって、その体積が急激に減少して大気圧以下の減圧状態となり、分岐管を介して熱交換容器内の蒸気を強制的に吸引し対流させることができ、熱交換容器の表面温度を最高温度状態に維持することことができる。

本発明は、複数の分岐管で蒸気トラップの入口側と冷却部とを接続するものであるが、冷却部側の分岐管は、それぞれ複数の分岐管を個別に冷却部と接続することも、あるいは、複数の分岐管を１本にまとめて冷却部と接続することもできる。

図１において、被加熱物と熱交換する複数の熱交換容器１と、熱交換容器１へ蒸気を供給する蒸気供給管２と、熱交換容器１内の復水を排出する復水排出管３と、それぞれの復水排出管３に取り付けた蒸気トラップ４と、蒸気トラップ４の入口側と冷却部５とを接続する分岐管７、及び、液体圧送部材２３とで熱交換器を構成する。

蒸気供給管２には、複数の熱交換容器１へ供給する蒸気圧力を所定値に制御するための制御弁８を取り付ける。熱交換容器１は本実施例においては円筒状のロールであって、ロール１の外表面を図示しない長尺状の紙や繊維等の被加熱物が通過する間に、ロール１内部の蒸気によって所定温度まで加熱されるものであり、ロール１内部で熱を奪われて凝縮した復水は復水排出管３及び蒸気トラップ４から液体圧送部材２３へ流下する。

復水排出管３の蒸気トラップ４入口側に気液分離タンク１０を取り付けて、この気液分離タンク１０の上部に分岐管７の上端部を接続し、分岐管７の下端部を冷却部５と接続する。分岐管７には、それぞれバルブ１１，１２を取り付ける。

気液分離タンク１０は、熱交換容器１から流下してきた蒸気と復水の混合流体が一旦溜まり、復水がその下部に位置し、蒸気がその上部に位置するものである。気液分離タンク１０内の復水は、下方の蒸気トラップ４から液体圧送部材２３へと流下する。

冷却部５は円筒状容器６で形成し、中心部に円筒状容器６よりも小径の円筒パイプ９を下端に隙間１３を設けて取り付ける。円筒パイプ９の下部に円筒パイプ９よりも更に小径の液体排出管１４を取り付ける。液体排出管１４はパイプ１５とバルブ１６を介して液体圧送部材２３と接続する。

液体排出管１４の上端は円筒パイプ９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。液体排出管１４の外周と円筒パイプ９の内外周及び円筒状容器６の下部内周とで液溜め部１７を形成する。円筒パイプ９の上端にはバルブ１８と管路１９を取り付けて、バルブ１８を開弁することによって大気と連通できるようにする。

円筒状容器６の内部に冷却管２０を取り付ける。冷却管２０は円筒パイプ９の外周を螺旋状に取り巻いたもので、冷却流体供給管２１から冷却流体を供給して、円筒状容器６内の蒸気を冷却する。冷却して温度上昇した冷却流体は、管路２２から所定の温水使用箇所へ供給される。

分岐管７から流下してきた蒸気は、冷却部５の円筒状容器６内へ流入する。円筒状容器６内で、蒸気が冷却管２０によって冷却され凝縮することにより、その体積が急激に減少して円筒状容器６内は大気圧以下の減圧状態となり、熱交換容器１内の蒸気を吸引することができる。このように、熱交換容器１内の一部の蒸気を冷却部５の吸引作用によって強制的に対流させることによって、熱交換容器１での伝熱効率を向上させ、熱交換容器１の表面温度を最高温度状態に維持することができる。

液体圧送部材２３は、液体流入口２４と液体流出口２５、及び、高圧操作流体導入口２６と高圧操作流体排出口２７を有し、液体流入口２４に逆止弁２８を介してパイプ１５と連通した復水供給管２９を接続する。復水供給管２９の上部は復水ヘッダータンク３０に接続する。また、復水ヘッダータンク３０の上部は、蒸気トラップ４の出口側と接続する。

復水供給管２９に取り付けた逆止弁２８は、復水供給管２９から液体圧送部材２３内への液体の流下を許容し、反対の液体流れは阻止するものである。同様に、液体流出口２５に逆止弁３１を介して復水圧送管３２を接続する。この逆止弁３１は、液体圧送部材２３内から復水圧送管３２への液体の流下を許容し、反対の流れは阻止する機能を有する。

高圧操作流体導入口２６に高圧蒸気管３３を接続する。一方、高圧操作流体排出口２７は、復水ヘッダータンク３０の上部と管路３４で接続する。

液体圧送部材２３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、高圧操作流体導入口２６を閉口し、一方、高圧操作流体排出口２７を開口して、復水供給管２９から復水を逆止弁２８と液体流入口２４を通して液体圧送部材２３内に流下させる。

液体圧送部材２３内に復水が溜まって図示しないフロートが所定上方部に位置すると、高圧操作流体排出口２７を閉口し、一方、高圧操作流体導入口２６を開口して、高圧蒸気管２３から高圧圧送用蒸気を内部に流入させることにより、内部に溜まった復水を液体流出口２５と逆止弁３１と復水圧送管３２を通して所定箇所へ圧送する。

復水が圧送されて液体圧送部材２３内の液位が低下すると、再度、高圧操作流体導入口２６を閉口し、高圧操作流体排出口２７を開口することにより、液体流入口２４から復水を内部へ流下させる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、液体圧送部材２３は、蒸気トラップ４から排出された復水及び冷却部５から排出された復水を所定箇所へ圧送する。

本発明の熱交換器の実施例を示す構成図。

符号の説明

１ 熱交換容器
２ 蒸気供給管
３ 復水排出管
４ 蒸気トラップ
５ 冷却部
６ 円筒状容器
７ 分岐管
９ 円筒パイプ
１０ 気液分離タンク
１４ 液体排出管
２０ 冷却管
２１ 冷却流体供給管
２２ 管路
２３ 液体圧送部材
２４ 液体流入口
２５ 液体流出口
２６ 高圧操作流体導入口
２７ 高圧操作流体排出口
３０ 復水ヘッダータンク

Claims (1)

1. 複数の熱交換容器に蒸気供給管と復水排出管を接続して、蒸気供給管から供給した蒸気で被加熱物を加熱すると共に、復水排出管から蒸気が熱を奪われて凝縮した復水を系外へ排出するものにおいて、複数の復水排出管に蒸気トラップを取り付けて、当該蒸気トラップの入口側に気液分離タンクを取り付け、当該気液分離タンクに分岐管を接続して、当該複数の分岐管の端部を、冷却流体を供給することによって蒸気を冷却する冷却部と接続し、当該冷却部を円筒状容器と、中心部に取り付けた円筒状容器よりも小径の円筒パイプとで形成して、当該円筒パイプの下端は隙間を設けて取り付け、円筒パイプの下部に円筒パイプよりも更に小径の液体排出管を取り付けて、当該液体排出管をパイプを介して液体圧送部材と接続し、また、円筒状容器の内部に冷却管を取り付けて、当該冷却管を円筒パイプの外周に螺旋状に配置すると共に、蒸気トラップの二次側に液体圧送部材を接続したことを特徴とする熱交換器。

Images