JP2013170704A - Heat exchanger - Google Patents

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Tadaaki Kumamoto
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of continuously monitoring an air mix state or a deterioration of the performance of a suction means.SOLUTION: A steam supply pipe 3 is connected to a jacket unit 2 through a control valve 7. A pressure sensor 11 and a temperature sensor 19 are attached to the jacket unit 2. A suction means 6 is connected to the lower end of the jacket unit 2 through a steam trap 4 and an on-off valve 9. The suction means 6 is constituted of a liquid ejector 13, a cooling water tank 14, and a circulation pump 15. A temperature sensor 20 and a conductivity sensor 21 are attached to the cooling water tank 14. Based on detection values of the pressure sensor 11 and an aging means, monitoring for whether air is mixed into the jacket unit 2 or for deterioration of the performance of the suction means can be continuously performed.

Description

本発明は、熱交換容器の内部を減圧状態にして、供給される加熱あるいは冷却用の流体、具体的には、加熱用の蒸気あるいは冷却用の冷却水で被熱交換物を加熱したり冷却する熱交換器に関する。  In the present invention, the inside of the heat exchange container is depressurized, and the heat exchange object is heated or cooled by the supplied heating or cooling fluid, specifically, heating steam or cooling water. It relates to a heat exchanger.

従来の熱交換器としては、加熱装置と吸引手段の間を吸引管で接続して、この吸引管に蒸気トラップと弁手段を並列に取り付けて、加熱温度を引き下げる場合に、弁手段を所定時間開弁することによって、加熱温度を時間遅れなく素早く引き下げることができるものである。 As a conventional heat exchanger, when the heating device and the suction means are connected by a suction pipe, and when the steam trap and the valve means are attached in parallel to the suction pipe to lower the heating temperature, the valve means is kept for a predetermined time. By opening the valve, the heating temperature can be quickly reduced without time delay.

上記従来の熱交換器では、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否か、あるいは、吸引手段の性能が低下しているか否かといった、熱交換器の作動状態を継続的にモニタリングすることができない問題があった。熱交換容器の内部は吸引手段によって減圧状態に維持されるために、熱交換容器の蓋や配管接続部などから大気を吸引してしまい、あるいは、吸引手段の性能が低下してしまい、熱交換容器の内部にエアーが溜まって蒸気による加熱効率を低下させたり、また、冷却水による冷却効率を低下させてしまうのである。 In the above conventional heat exchanger, the operating state of the heat exchanger is continuously monitored, such as whether air is mixed in the heat exchange container or whether the performance of the suction means is degraded. There was a problem that could not be done. Since the inside of the heat exchange container is maintained in a reduced pressure state by the suction means, the air is sucked from the lid of the heat exchange container or the pipe connection part, or the performance of the suction means is deteriorated, and heat exchange is performed. Air accumulates inside the container, and the heating efficiency due to the steam is lowered, or the cooling efficiency due to the cooling water is lowered.

特開2004−16034号公報JP 2004-16034 A

解決しようとする問題点は、熱交換容器へのエアーの混入状態を、あるいは、吸引手段の性能の低下を、継続的にモニタリングすることのできる熱交換器を得ることである。   The problem to be solved is to obtain a heat exchanger capable of continuously monitoring the air mixing state in the heat exchange container or the deterioration of the performance of the suction means.

本発明は、熱交換容器へ弁を介して加熱あるいは冷却用の流体を供給すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、熱交換容器の被熱交換物を加熱あるいは冷却するものにおいて、熱交換容器の圧力状態を検出する圧力センサを取り付けて当該圧力センサの検出値と、熱交換容器が所定の減圧圧力に到達するまでの時間を検出する経時手段の検出値を基にして、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否か、あるいは、吸引手段の性能が低下しているか否かのモニタリングを実施するものである。  The present invention supplies a heating or cooling fluid to a heat exchange container via a valve and connects a suction means for maintaining the inside of the heat exchange container in a reduced pressure state so that a heat exchange object in the heat exchange container is In the case of heating or cooling, a pressure sensor that detects the pressure state of the heat exchange vessel is attached, and the detection value of the pressure sensor and the detection of the time passage means that detects the time until the heat exchange vessel reaches a predetermined reduced pressure Based on the value, it is monitored whether air is mixed in the heat exchange container or whether the performance of the suction means is deteriorated.

本発明は、熱交換容器に取り付けた圧力センサと経時手段の検出値を基にすることによって、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否か、あるいは、吸引手段の性能が低下しているのか否かのモニタリングを継続的に実施することができる。   The present invention is based on the pressure sensor attached to the heat exchange container and the detected value of the aging means, so that air is mixed in the heat exchange container or the performance of the suction means is reduced. Monitoring whether or not there is

本発明に係る熱交換器の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the Example of the heat exchanger which concerns on this invention.

本発明は、熱交換容器に圧力センサと経時手段を取り付けるものであるが、当該圧力センサは、熱交換容器の大きさや形状に応じて、1個あるいは複数個を適宜、取り付けることができる。 In the present invention, a pressure sensor and a time-lapse means are attached to a heat exchange container. One or more pressure sensors can be appropriately attached according to the size and shape of the heat exchange container.

図1において、熱交換容器としての反応釜1のジャケット部2に接続した加熱用の蒸気供給管3と、同じくジャケット部2に接続した冷却用の冷却水供給管5と、ジャケット部2の下方に連通したスチームトラップ4と吸引手段6とで熱交換器を構成する。 In FIG. 1, a heating steam supply pipe 3 connected to a jacket part 2 of a reaction kettle 1 as a heat exchange container, a cooling water supply pipe 5 for cooling connected to the jacket part 2, and a lower part of the jacket part 2. The heat trap is constituted by the steam trap 4 and the suction means 6 communicated with each other.

蒸気供給管3には、ジャケット部2へ供給する蒸気の量を制御するための制御弁7を取り付ける。蒸気供給管3のジャケット部2側端部25には図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜1の外表面26へ蒸気が供給されるようにする。蒸気供給管3からジャケット部2へ供給された加熱用の蒸気によって、反応釜1内の被加熱物を加熱するものである。 A control valve 7 for controlling the amount of steam supplied to the jacket portion 2 is attached to the steam supply pipe 3. A nozzle (not shown) is attached to the end portion 25 of the steam supply pipe 3 on the jacket portion 2 side so that the steam is supplied to the outer surface 26 of the reaction kettle 1. The object to be heated in the reaction kettle 1 is heated by the heating steam supplied from the steam supply pipe 3 to the jacket portion 2.

ジャケット部2左側上部に、ジャケット部2内の圧力を検出することのできる圧力センサ11を取り付ける。また、ジャケット部2の右側上部に、ジャケット部2内の温度を検出することのできる温度センサ19を取り付ける。反応釜1の上部には、反応釜1内の温度を検出することのできる温度センサ12を取り付ける。 A pressure sensor 11 capable of detecting the pressure in the jacket portion 2 is attached to the upper left portion of the jacket portion 2. A temperature sensor 19 capable of detecting the temperature in the jacket portion 2 is attached to the upper right portion of the jacket portion 2. A temperature sensor 12 capable of detecting the temperature in the reaction kettle 1 is attached to the upper part of the reaction kettle 1.

冷却水供給管5にも制御弁27を介在してジャケット部2の上部と接続する。冷却水供給管5のジャケット部2側端部28も図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜1の外表面26へ冷却水が供給されるようにする。 The cooling water supply pipe 5 is also connected to the upper portion of the jacket portion 2 via a control valve 27. Although not shown, the cooling water supply pipe 5 on the jacket portion 2 side end portion 28 is attached with a nozzle so that the cooling water is supplied to the outer surface 26 of the reaction kettle 1.

ジャケット部2の下端から管路8によりスチームトラップ4の入口側と接続する。管路8にはバルブ18を介在する。スチームトラップ4と並列に開閉弁9を取り付ける。スチームトラップ4と開閉弁9の出口側は、吸引手段6を構成する液体エゼクタ13の吸込室10と接続する。 It connects with the inlet side of the steam trap 4 by the pipe line 8 from the lower end of the jacket part 2. FIG. A valve 18 is interposed in the pipe line 8. An on-off valve 9 is attached in parallel with the steam trap 4. The outlet side of the steam trap 4 and the on-off valve 9 is connected to the suction chamber 10 of the liquid ejector 13 constituting the suction means 6.

吸引手段6を、液体エゼクタ13と冷却水タンク14と循環ポンプ15とで構成する。循環ポンプ15の駆動によって冷却水タンク14内の冷却水を液体エゼクタ13へ供給することによって、吸込室10で所定の吸引力を発生するものである。 The suction means 6 includes a liquid ejector 13, a cooling water tank 14, and a circulation pump 15. By supplying the cooling water in the cooling water tank 14 to the liquid ejector 13 by driving the circulation pump 15, a predetermined suction force is generated in the suction chamber 10.

冷却水タンク14の上部に冷却水補給管16を接続すると共に、循環ポンプ15の吐出側の管路を分岐して余剰水排出管17を接続する。 A cooling water supply pipe 16 is connected to the upper part of the cooling water tank 14, and a pipe on the discharge side of the circulation pump 15 is branched to connect an excess water discharge pipe 17.

冷却水タンク14の右側面に、タンク14内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ20を取り付けると共に、冷却水タンク14の底部に、冷却水の導電率を検出することのできる導電率センサ21を取り付ける。なお、各センサ11,12,19,20,21は、図示しない演算表示部と電気接続して、この演算表示部で、各センサからの検出値を基に、熱交換器が正常に作動しているか否か、例えば、ジャケット部2内にエアーが流入しているか否かを演算表示することができるものである。演算表示部には、ジャケット部2が所定の減圧圧力に到達するまでの時間を検出する経時手段を内蔵する。   A temperature sensor 20 that can detect the temperature of the cooling water in the tank 14 is attached to the right side surface of the cooling water tank 14, and a conductivity that can detect the conductivity of the cooling water at the bottom of the cooling water tank 14. A rate sensor 21 is attached. Each sensor 11, 12, 19, 20, 21 is electrically connected to a calculation display unit (not shown), and the heat exchanger operates normally on the calculation display unit based on the detection value from each sensor. For example, whether or not air is flowing into the jacket portion 2 can be calculated and displayed. The calculation display section incorporates a time-lapse means for detecting the time until the jacket section 2 reaches a predetermined reduced pressure.

反応釜1内に配置された図示しない被加熱物を加熱する場合は、蒸気供給管3と制御弁7からジャケット部2へ所定量の蒸気を供給することによって、被加熱物が蒸気によって加熱される。加熱により熱を奪われて凝縮した復水は、ジャケット部2下端の管路8からスチームトラップ4を通り、更に、液体エゼクタ13から冷却水タンク14へと至る。   When heating an object to be heated (not shown) arranged in the reaction kettle 1, the object to be heated is heated by the steam by supplying a predetermined amount of steam from the steam supply pipe 3 and the control valve 7 to the jacket portion 2. The Condensate condensed by being deprived of heat by heating passes from the pipe line 8 at the lower end of the jacket portion 2 through the steam trap 4 and further from the liquid ejector 13 to the cooling water tank 14.

一方、反応釜1内の被冷却物を冷却する場合は、冷却水供給管5と制御弁27からジャケット部2へ所定量の冷却水を供給することによって、被冷却物の熱により冷却水が蒸発気化してその蒸発潜熱でもって被冷却物を冷却する。気化した蒸気と残余の冷却水は、スチームトラップ4と開閉弁9を通って液体エゼクタ13に吸引される。   On the other hand, when the object to be cooled in the reaction kettle 1 is cooled, by supplying a predetermined amount of cooling water from the cooling water supply pipe 5 and the control valve 27 to the jacket portion 2, the cooling water is cooled by the heat of the object to be cooled. It evaporates and cools the object to be cooled with the latent heat of evaporation. The vaporized vapor and the remaining cooling water are sucked into the liquid ejector 13 through the steam trap 4 and the on-off valve 9.

ジャケット部2の圧力センサ11と、図示しない演算表示部に内蔵した経時手段からの検出値に基づいて、例えば、ジャケット部2が吸引手段6によって減圧され、その圧力値を圧力センサ11で検出し、所定の減圧圧力に到達するまでの時間を経時手段で検出し、両者の検出値と、予め決定しておいたジャケット部2内の容積と吸引手段6の吸引能力から上記所定の減圧圧力に到達するまでの理論値からジャケット部2内に本来流入してはいけないエアーが流入しているか否かが演算表示部で演算され判定されることによって、ジャケット部2内へのエアー流入の有無を、あるいは、吸引手段6の性能が低下しているか否かをモニタリングすることができる。   Based on the pressure sensor 11 of the jacket part 2 and the detected value from the time-lapse means built in the calculation display part (not shown), for example, the jacket part 2 is decompressed by the suction means 6 and the pressure sensor 11 detects the pressure value. The time until the predetermined pressure reduction is reached is detected by the aging means, and the above-mentioned predetermined pressure reduction pressure is obtained from both detection values, the volume in the jacket portion 2 determined in advance and the suction capacity of the suction means 6. Whether or not air that should not naturally flow into the jacket portion 2 is flowing into the jacket portion 2 is calculated and determined by the calculation display unit based on the theoretical value until the air reaches the jacket portion 2. Alternatively, it can be monitored whether or not the performance of the suction means 6 is degraded.

同じく、ジャケット部2の圧力センサ11と温度センサ19からの検出値と、飽和蒸気の圧力と温度の関係から、ジャケット部2内に供給されている蒸気が、飽和蒸気であるのか過熱蒸気であるのかが判定される。一般に、飽和蒸気の場合は、圧力と温度が一対一の関係にあるために温度精度良く加熱することができるが、過熱蒸気は圧力と温度が一対一の関係になく温度精度良く加熱することができないために、過熱蒸気の混入は防止しなければならないのである。   Similarly, the steam supplied into the jacket part 2 is saturated steam or superheated steam from the detected values from the pressure sensor 11 and the temperature sensor 19 of the jacket part 2 and the relationship between the pressure and temperature of the saturated steam. Is determined. In general, saturated steam can be heated with high temperature accuracy because there is a one-to-one relationship between pressure and temperature, but superheated steam can be heated with high temperature accuracy without a one-to-one relationship between pressure and temperature. Because it is not possible, the mixing of superheated steam must be prevented.

ジャケット部2の温度センサ19と、反応釜1の温度センサ12からの検出値に基づいて、例えば、ジャケット部2の温度に比較して反応釜1内の温度が大幅に低い場合は、反応釜1の表面に何らかの異物が付着して熱伝導率が低下していることを検出することができる。   Based on the detected values from the temperature sensor 19 of the jacket part 2 and the temperature sensor 12 of the reaction kettle 1, for example, when the temperature in the reaction kettle 1 is significantly lower than the temperature of the jacket part 2, the reaction kettle It is possible to detect that some foreign matter adheres to the surface of 1 and the thermal conductivity is lowered.

冷却水タンク14内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ20と、ジャケット部2の温度センサ19からの検出値に基づいて、例えば、タンク14内の冷却水の温度に比較してジャケット部2内の温度が大幅に高い場合は、循環ポンプ15が確実に作動できずに、ジャケット部2へ十分な冷却水が供給されていないことを検出することができる。   Based on the detected value from the temperature sensor 20 capable of detecting the temperature of the cooling water in the cooling water tank 14 and the temperature sensor 19 of the jacket portion 2, for example, compared with the temperature of the cooling water in the tank 14. When the temperature in the jacket part 2 is significantly high, it is possible to detect that the circulating pump 15 cannot be reliably operated and that sufficient cooling water is not supplied to the jacket part 2.

冷却水タンク14の導電率センサ21からの検出値により、冷却水の導電率の変化を把握することができ、例えば、タンク14内の冷却水が、鉄さびや、金属や酸や塩イオン等の不純物によって導電率が変化してきた場合に、タンク14内の冷却水が混濁してきたことを検出することができ、冷却水補給管16から新たな冷却水を補給したり、あるいは、余剰水排出管17から混濁した冷却水を系外へ排出するなどの処置を施すことができる。   The change in the conductivity of the cooling water can be grasped by the detected value from the conductivity sensor 21 of the cooling water tank 14. For example, the cooling water in the tank 14 is made of iron rust, metal, acid, salt ions, etc. When the conductivity has changed due to impurities, it can be detected that the cooling water in the tank 14 has become turbid, and new cooling water can be replenished from the cooling water replenishment pipe 16, or an excess water discharge pipe. The turbid cooling water from 17 can be taken out of the system.

間接的な加熱と冷却を交互に行うさまざまな熱交換器として適用できる。   It can be applied as various heat exchangers that perform indirect heating and cooling alternately.

1 反応釜
2 ジャケット部
3 蒸気供給管
4 スチームトラップ
5 冷却水供給管
6 吸引手段
10 吸込室
11 圧力センサ
12 温度センサ
13 液体エゼクタ
14 冷却水タンク
15 循環ポンプ
19 温度センサ
20 温度センサ
21 導電率センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction kettle 2 Jacket part 3 Steam supply pipe 4 Steam trap 5 Cooling water supply pipe 6 Suction means 10 Suction chamber 11 Pressure sensor 12 Temperature sensor 13 Liquid ejector 14 Cooling water tank 15 Circulation pump 19 Temperature sensor 20 Temperature sensor 21 Conductivity sensor

Claims (1)

熱交換容器へ弁を介して加熱あるいは冷却用の流体を供給すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、熱交換容器の被熱交換物を加熱あるいは冷却するものにおいて、熱交換容器の圧力状態を検出する圧力センサを取り付けて当該圧力センサの検出値と、熱交換容器が所定の減圧圧力に到達するまでの時間を検出する経時手段の検出値を基にして、熱交換容器の内部にエアーが混入しているか否か、あるいは、吸引手段の性能が低下しているか否かのモニタリングを実施することを特徴とする熱交換器。   A heating or cooling fluid is supplied to the heat exchange container via a valve, and a suction means for maintaining the inside of the heat exchange container in a reduced pressure state is connected to heat or cool the heat exchange object in the heat exchange container. A pressure sensor that detects the pressure state of the heat exchange vessel and based on the detection value of the pressure sensor and the detection value of the aging means that detects the time until the heat exchange vessel reaches a predetermined reduced pressure. And monitoring whether air is mixed in the heat exchange container or whether the performance of the suction means is deteriorated.
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