JP2016061743A - 蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能な蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法を提供する。【解決手段】タイヤ加硫機２は、生タイヤを型締めして加硫を行うコンテナモールド５と、コンテナモールド５を所定の温度に保温する上プラテン６及び下プラテン７を有している。上プラテン６及び下プラテン７にはそれぞれプラテン用温度センサー８が設けられている。また、供給経路３の経路上にはコントロールバルブ９が設けられている。排気経路４の経路上には、ドレン排出用のスチームトラップ１０が設けられている。蒸気ライン１３は、入力される温度情報を任意の設定時間で記録可能な温度データロガー１４と、スチームトラップ１０の下流側のドレン開放位置に設けられたバルブ排気温度センサー１５を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法に関する。詳しくは、簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能な蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法に係るものである。

物質を加熱して気体にした蒸気は、古くから熱源や空調、動力機械の駆動源等として用いられている。蒸気は、高温と熱量を保有し、圧力を変化させることで容易に温度が変更できる点、電気やガスに比べて対象物の加熱面を均一に加熱しうる点といった利点を有している。

一般的に蒸気は、ボイラ内部で水が加熱されて発生し、供給経路となる配管やヘッダによる分岐を経て、蒸気利用機器に供給される。また、蒸気利用機器で蒸気の潜熱が消費されて、その一部がドレンとなる。更に、利用されなかった蒸気の一部やドレンは蒸気利用機器に繋げられた排気経路を経て、排気されるものとなっている。

蒸気利用機器の種類には、蒸気の熱で間接的に他の流体を加熱する熱交換器や加熱調理用の蒸気釜、空調設備が存在する。また、圧縮、成形を行うプレス器等にも蒸気の熱が利用されている。

また、タイヤの製造に使用されるタイヤ加硫機も蒸気利用機器の１つである。例えば、加硫成型前の生タイヤを内側からモールドに対して押し付ける際に用いるブラダの熱媒として蒸気が使用される。

また、タイヤ加硫機の生タイヤを覆うコンテナ及びモールドは、上下に配置されたプラテンにより加温され高温に保たれている。プラテンの内部には蒸気が供給され、その熱によって、コンテナ及びモールドの加温がなされている。

前述した蒸気利用機器や配管経路では、機器自体の構造や種類、配管経路に設けられる弁や断熱材の位置等によって、蒸気の消費熱量が変化するものである。そのため、個別の蒸気利用機器や蒸気ライン全体における蒸気の消費熱量、即ち、蒸気の消費量を把握することは、効率よく蒸気を利用するために重要となる。

こうしたなか、蒸気の消費量の測定を試みた装置が存在し、例えば、特許文献１に記載の蒸気使消費量測定装置が提案されている。

ここで、特許文献１には、蒸気利用機器から生じるドレンの流量に基づき蒸気の消費熱量を計測する測定装置が記載されている。この測定装置では、ドレン排出弁を通過したドレンについて、流量制御手段の前後における差圧を検出し、単位時間あたりのドレン流量を算出する。

また、単位時間あたりのドレン流量の積算値を算出し、これを蒸気の消費量の積算値とするものである。

また、蒸気の種類には、飽和温度である飽和蒸気と、飽和蒸気が更に加熱され、飽和温度以上となった過熱蒸気とが存在する。この過熱蒸気を含む状態での正確な蒸気の消費熱量の測定を試みた装置が存在し、例えば、特許文献２に記載の蒸気消費熱量測定装置が提案されている。

ここで、特許文献２には、図７に記載の蒸気の消費熱量測定装置が記載されている。この測定装置は、蒸気利用機器１００に接続された蒸気供給管１０１に、蒸気流量計１０２と、蒸気圧力センサー１０３及び蒸気温度センサー１０４が取り付けられている。

また、蒸気利用機器１００に接続されたドレン排出管１０５にドレン流量計１０６と、スチームトラップ１０７が取り付けられている。ドレン流量計１０６にはドレン温度センサー１０８が取り付けられている。

特許文献２に記載の測定装置は、蒸気の流量と圧力と温度を検出することで、過熱蒸気であっても蒸気の供給熱量を演算することができる。また、ドレンの流量と温度を検出することで、ドレンとして排出される排出熱量を演算することができる。そして、供給熱量から排出熱量を減じることで、蒸気利用機器の消費熱量が演算可能となる。

特開２０１２―１７３２３９号公報 特開平５―２９６８６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の測定装置は、ドレンのみが測定対象であることから、潜熱が利用されず排出された蒸気を測定することができない。即ち、高圧下で高温の液体であるドレンの流量を算出するのみでは、蒸気を含む排気については消費量を算出できていないと考えられる。

また、特許文献１の測定装置と同様に、既存の蒸気消費量測定装置の多くは、気体である蒸気のみ、または液体であるドレンのみを測定対象としている。結局、蒸気とドレンの両方を含む排気については、蒸気の消費量を算出できないものとなっている。

特許文献２に記載の測定装置では、供給側の蒸気と、排出後のドレンの両方を測定対象としているが、流量計、温度センサー及び圧力センサーといった複数の種類の測定機器が必要であり、複雑な構造を有している。

また、特許文献２の測定装置は、流量、温度及び圧力の異なるパラメータの測定情報を元に、蒸気の消費量を算出するが、各パラメータの測定時のばらつきが結果に反映されるおそれがある。即ち、流量のみや温度のみで蒸気の消費量を算出した場合に比べ、結果にばらつきが生じやすいものと考えられる。

また、前述したように、蒸気利用機器からの排気に蒸気を含む場合には、蒸気ライン全体として、やはり正確な消費熱量を測定できていないものとなってしまう。更に、蒸気利用機器の種類ごとに比較を行う際や、複数の蒸気利用機器で使用する場合には、都度、複数の種類の計測装置を取り付ける必要が生じ、使いづらいものとなってしまう。

このように、蒸気及びドレンの状態変化を伴う測定対象物に対しては、容易に蒸気の消費量を測定することが困難となっている。厳密に蒸気の消費量を測定しようとするためには、複雑な測定機構を設ける必要があり、単純な蒸気消費量の相対評価が容易に行い難いという不都合が存在している。

更に、蒸気利用機器の一つであるタイヤ加硫機では、蒸気の消費量の測定自体が行われていないのが現状である。エネルギー効率を改善する上で、機器の選定や、蒸気ライン上の弁の配置や断熱構造の設置等の評価を行うために、蒸気の消費量を測定する機構が望まれている。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能な蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の蒸気の消費量測定装置は、プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、同バルブ機構からの排気の温度を測定する第１の温度測定手段と、該第１の温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段とを備える。

ここで、プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、バルブ機構からの排気の温度を測定する第１の温度測定手段によって、バルブ機構からの排気の温度を測定可能となる。また、第１の温度測定手段がバルブ機構の下流近傍に配置されたことで、バルブ機構からの排気の温度をより確実に測定しうるものとなる。なお、ここでいうプラテンとは、タイヤ加硫機のコンテナ及びモールドを加温する構造体を意味するものである。また、バルブ機構とは、排気を行うバルブを意味し、スチームトラップや温度調整用のピストンバルブを含むものである。

また、第１の温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段によって、バルブ機構からの排気の温度変化を経時的に捉えることが可能となる。例えば、経時的に測定した温度情報について、横軸に測定時間、縦軸に温度をとったグラフを作成し、グラフのピーク面積値を算出し、測定結果を比較することで、温度情報に基づいた蒸気の消費量の相対的な比較が可能となる。より具体的には、タイヤ加硫の開始から終了までの１サイクルや、一定時間内での測定と記録を比較することで、蒸気の消費量を評価することができる。なお、測定時間とは、温度測定を行ったタイミングの時間情報と、測定を行っている所定の時間の長さの情報の両方を含むものである。

また、プラテンが設置された外部環境の温度を測定する第２の温度測定手段を備え、温度情報記録手段は、第２の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する場合には、温度情報の測定結果がより正確になり、蒸気の消費量の比較の精度を高めることができる。即ち、測定対象となる蒸気利用機器が配置された外部環境の温度を、第１の温度測定手段が測定した温度情報から減ずることで、温度の外部要因の影響を少なくすることができる。

また、プラテンの供給経路側に設けられ、プラテンに供給される蒸気の温度を測定する第３の温度測定手段を備え、温度情報記録手段は、第３の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する場合には、温度情報の測定結果がより正確になり、蒸気の消費量の比較の精度を高めることができる。即ち、蒸気利用機器への供給時点での蒸気の温度を、第１の温度測定手段が測定した温度情報に対する補正値として用いることができる。また、供給側での結果の比較を行うことで、供給側配管の断熱性等の検証することが可能となる。

また、バルブ機構の上流近傍に配置され、バルブ機構に供給される排気の温度を測定する第４の温度測定手段を備え、温度情報記録手段は、第４の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する場合には、バルブ機構に供給される温度情報に基づいて、蒸気の消費量の評価を行うことができる。即ち、バルブ機構からの排気の温度情報と併せて、消費量の評価基準を更に設けることができる。

また、第１の温度測定手段の上流側に排気の流量を制御するオリフィスが設けられた場合には、バルブ機構から排出される排気の排気スピードを遅くさせ、第１の温度測定手段による温度測定をより確実に行うことができる。即ち、例えば、バルブ機構が、蒸気とドレンの両方を瞬間的に大気に開放するピストンバルブである際に、排気の流量を制御することで、排気時間を長くし、正確な温度測定が可能となる。

また、第１の温度測定手段がプラテンの排気経路が屈曲した位置に配置された場合には、第１の温度測定手段がドレンとの直接的な接触による温度の測定結果のばらつきを減らすことができる。即ち、より正確な温度情報となり、蒸気の消費量の比較の精度を高めることができる。

また、バルブ機構はドレンを排出するスチームトラップである場合には、主にスチームトラップから排出されるドレンの大気開放時の温度を測定することができる。

また、バルブ機構は蒸気及びドレンを排出するピストンバルブである場合には、主にピストンバルブから排出される蒸気及びドレンの大気開放時の温度を測定することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の蒸気の消費量測定方法は、プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定する。

ここで、プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定する温度測定手段を配置することよって、バルブ機構から排出される排気の温度を測定可能となる。また、温度測定手段がバルブ機構の下流近傍に配置されたことで、バルブ機構から排出される排気の温度をより確実に測定しうるものとなる。

また、バルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定することによって、バルブ機構からの排気の温度変化を経時的に捉えることが可能となる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の蒸気の消費量測定装置は、蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、同バルブ機構からの排気の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段とを備える。

ここで、蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、バルブ機構から排出される排気の温度を測定する温度測定手段によって、バルブ機構からの排気の温度を測定可能となる。また、温度測定手段がバルブ機構の下流近傍に配置されたことで、バルブ機構から排出される排気の温度をより確実に測定しうるものとなる。なお、ここでいう蒸気利用機器とは、タイヤ加硫機の蒸気ラインに使用される機器だけでなく、熱交換器や蒸気釜、空調設備等に使用される蒸気利用機器を意味するものである。

また、温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段によって、バルブ機構からの排気の温度変化を経時的に捉えることが可能となる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の蒸気の消費量測定方法は、蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定する。

ここで、蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定する温度測定手段を配置することよって、バルブ機構から排出される排気の温度を測定可能となる。また、温度測定手段がバルブ機構の下流近傍に配置されたことで、バルブ機構から排出される排気の温度をより確実に測定しうるものとなる。

また、バルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定することによって、バルブ機構からの排気の温度変化を経時的に捉えることが可能となる。

本発明に係る蒸気の消費量測定装置及び蒸気の消費量測定方法は、簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能なものとなっている。

タイヤ加硫機のプラテンの排気経路にスチームトラップを設けた状態の従来の蒸気ライン構造を示す概略図である。 タイヤ加硫機のプラテンの排気経路にピストンバルブを設けた状態の従来の蒸気ライン構造を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態を示す概略図（ａ）及び第４の実施の形態を示す概略図（ｂ）である。 本発明の第５の実施の形態を示す概略図（ａ）及び第６の実施の形態を示す概略図（ｂ）である。 従来の蒸気の消費熱量測定装置の構造を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、タイヤ加硫機のプラテンの排気経路にスチームトラップを設けた状態の従来の蒸気ライン構造を示す概略図である。図２は、タイヤ加硫機のプラテンの排気経路にピストンバルブを設けた状態の従来の蒸気ライン構造を示す概略図である。

まず、図１及び図２を用いて、蒸気の消費量測定機構が存在しない従来のタイヤ加硫機の蒸気ラインの概略について説明する。

図１に示す蒸気ライン１は、タイヤ加硫機２と、供給経路３と、排気経路４を備えている。

タイヤ加硫機２は、生タイヤを型締めして加硫を行うコンテナモールド５と、コンテナモールド５を加温する上プラテン６及び下プラテン７を有している。上プラテン６及び下プラテン７にはそれぞれプラテン用温度センサー８が設けられている。

また、供給経路３の経路上にはコントロールバルブ９が設けられている。コントロールバルブ９が蒸気を排出することで上プラテン６及び下プラテン７の温度が調節される。コントロールバルブ９はプラテン用温度センサー８と連動しており、センサーから出力される温度データが規定値内となるように制御がなされている。

このように、コントロールバルブ９を介してプラテンが温度制御され、コンテナモールド５がプラテンにより加温される構造となっている。タイヤ加硫機２によるタイヤ加硫は連続して行われるため、効率よくタイヤ加硫を行うためにコンテナモールドの加熱が必要となっている。

また、コントロールバルブ９によってプラテンに供給される蒸気量は自動で制御されているため、供給される蒸気の量は変化するものとなっている。

排気経路４の経路上には、ドレン排出用のスチームトラップ１０が設けられている。上プラテン６及び下プラテン７の温度調節に利用された蒸気はドレン化し、スチームトラップ１０によって経路外に排出される構造となっている。

排気経路となる配管内においてドレンは高圧下で高温の液体として存在するが、スチームトラップ１０から排出されたドレンは大気開放で放出される。その際に、ドレンは大気圧下で瞬間的に気体化して放出されるものとなっている。

また、図２に示す蒸気ライン１１は、コントロールバルブ９及びピストンバルブ１２をプラテンの温度制御に用いている。なお、排気経路４の経路上にピストンバルブ１２が設けられた点以外は、図１に示す蒸気ライン１と同様の構成であるため説明を省略する。

蒸気ライン１１では、コントロールバルブ９が蒸気を排出することで上プラテン６及び下プラテン７の温度が調節される。また、排気経路４に設けられたピストンバルブ１２からも蒸気及びドレンが放出され、上プラテン６及び下プラテン７の温度が調節される。

コントロールバルブ９及びピストンバルブ１２はプラテン用温度センサー８と連動しており、センサーから出力される温度データが規定値内となるように制御されている。また、ピストンバルブ１２が一定時間ごとに開閉され、蒸気及びドレンが放出される構成となる場合もある。

以上までで説明したタイヤ加硫機のプラテンに繋げられた蒸気ラインに対して、本発明を適用した蒸気の消費量測定装置の一例を採用した構造について説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。図４は、本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。なお、以下に示す内容はあくまで、本発明を適用した構造の一例にすぎず、本発明の実施の形態は以下に示す構造に限定されるものではない。
また、図１及び図２に示すものと同一の部材について図３及び図４では、同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。

図３に示す蒸気ライン１３は、入力される温度情報を任意の設定時間で記録可能な温度データロガー１４と、スチームトラップ１０の下流側のドレン開放位置に設けられたバルブ排気温度センサー１５を備えている。

バルブ排気温度センサー１５は温度データロガー１４に接続され、スチームトラップ１０から排気されるドレンが大気開放で気体化する際の温度を測定する。排気ドレンの温度情報は温度データロガー１４にて、測定を行ったタイミングの時間情報と共に記録される。

また、温度データロガー１５は、記録した温度情報及び測定タイミングの時間情報を任意の時間ごとに分けて表示することが可能となっている。例えば、タイヤ加硫機に生タイヤがセットされ、加硫工程が完了するまでを１サイクルとして、１サイクルにかかる所定の時間内に記録した温度情報を出力させることができる。

蒸気ライン１３は、タイヤ加硫機２が設置された場所の外部環境温度を測定する環境温度センサー１６を有している。環境温度センサー１６は温度データロガー１４に接続され、測定された外部環境の温度情報は、温度測定を行ったタイミングの時間情報と共に記録される。

また、蒸気ライン１３は、供給経路３の経路上かつコントロールバルブ９の上流側に蒸気の温度を測定する供給蒸気温度センサー１７を有している。供給蒸気温度センサー１７は温度データロガー１４に接続され、測定されたタイヤ加硫機２に供給される蒸気の温度情報は、温度測定を行ったタイミングの時間情報と共に記録される。

更に、蒸気ライン１３は、スチームトラップ１０の上流側にバルブ供給温度センサー１８を有している。バルブ供給温度センサー１８は温度データロガー１４に接続され、測定されたスチームトラップ１０に供給される蒸気の温度情報は、温度測定を行ったタイミングの時間情報と共に記録される。

また、温度データロガー１４は、環境温度センサー１６が測定した外部環境の温度情報、供給蒸気温度センサー１７が測定したタイヤ加硫機２に供給される蒸気の温度情報及びバルブ供給温度センサー１８が測定したスチームトラップ１０に供給される蒸気の温度情報を、バルブ排気温度センサー１５が測定した排気ドレンの温度情報及びその測定時間の情報と組み合わせて記録することが可能となっている。

ここで、必ずしも、蒸気ライン１３は、環境温度センサー１６、供給蒸気温度センサー１７及びバルブ供給温度センサー１８を有する必要はない。但し、蒸気の消費量の目安とする蒸気やドレンを含む排気の温度情報の精度を高めることが可能となる点から、蒸気ライン１３が環境温度センサー１６、供給蒸気温度センサー１７及びバルブ供給温度センサー１８を有することが好ましい。なお、個々の温度センサーによる温度情報の補正については後述する。

また、バルブ排気温度センサー１５は高温の気体の温度が測定できるものであれば充分であり、その種類が限定されるものではない。例えば、高圧下で約１８０℃の温度を有する液体状のドレンが大気開放される際に気体化した際の温度が測定できるものであればよい。

また、環境温度センサー１６、供給蒸気温度センサー１７及びバルブ供給温度センサー１８に用いる温度センサーは、高温高圧下で気体の温度が測定できるものであれば充分であり、その種類が限定されるものではない。

また、温度データロガー１４は、測定した各温度情報が温度測定を行ったタイミングの時間情報と共に経時的に記録可能なものであれば充分である。また、記録した温度情報を所定の時間の長さで分けて表示可能であることが好ましい。また、排気時の瞬間的な温度変化を捉えることが可能な構成、例えば、測定時間間隔が１秒程でも測定可能な構成であれば更に好ましい。

また、本発明の第２の実施例として、図４に示す蒸気ライン２８では排気経路４の経路上にピストンバルブ１２が設けられている。なお、図３の蒸気ライン１３と異なる点はスチームトラップ１０がピストンバルブ１２となっている点であり、その他の構成は共通している。

蒸気ライン２８では、蒸気ライン１３と同様に、バルブ排気温度センサー１５、環境温度センサー１６、供給蒸気温度センサー１７及びバルブ供給温度センサー１８を有している。

バルブ排気温度センサー１５は、ピストンバルブ１２から排気される蒸気及びドレンの大気開放時の温度を測定するものとなっている。

続いて、タイヤ加硫機の蒸気ラインの排気経路におけるその他の実施例について説明する。
図５は、本発明の第３の実施の形態を示す概略図（ａ）及び第４の実施の形態を示す概略図（ｂ）である。図６は、本発明の第５の実施の形態を示す概略図（ａ）及び第６の実施の形態を示す概略図（ｂ）である。

図５では、排気経路上にオリフィスを配置した構造を示している。オリフィスは流体物の流量を制御するために配管経路内に設けられる部材であり、一般的に、仕切り板に円形の穴が設けられた構造となっている。

図５（ａ）では、ドレンの排気機構として、タイヤ加硫機の下流の排気経路上にスチームトラップ１９が設けられている。そして、図５（ａ）の上図では、スチームトラップ１９の上流側にオリフィス２０が設けられている。また、図５（ａ）の下図では、スチームトラップ１９の下流側の排気位置にオリフィス２１が設けられている。なお、図５（ａ）の下図に示す配置では、オリフィス２１がスチームトラップ１９の性能に影響を与えないようにするため、オリフィス２１のスチームトラップ１９からの距離を調整する必要がある。

また、オリフィス２０及びオリフィス２１はいずれもバルブ排気温度センサー２２の上流側に設けられている。オリフィス２０及びオリフィス２１によって、プラテンに供給され、排気されたドレンの排気経路内での流量が制御される。

オリフィス２０及びオリフィス２１で流量が制御されたドレンは、オリフィスが設けられていない構造に比べて、ドレンが大気開放で放出された際に、より長く放出されることになる。この結果、バルブ排気温度センサー２２は、より長い時間でドレンの温度測定を行うことが可能となり、安定した温度測定結果が得られるものとなる。

また、図５（ｂ）は、図５（ａ）で示した構造のうち、スチームトラップ１９をピストンバルブ２３に置き換えた構造となっている。ピストンバルブ２３は前述したように、蒸気及びドレンの両方を大気開放するものである。

ピストンバルブ２３は、スチームトラップ１９に比べて、蒸気及びドレンの排出孔が大きく形成され、瞬間的に大量の排気がなされる構造となっている。そのため、ピストンバルブ２３では、排気に対する温度測定が可能な時間が短くなっている。

そこで、図５（ｂ）の上図及び下図に示すように、オリフィス２０及びオリフィス２１を設けて、蒸気及びドレンの流量の制御を行う。この結果、ピストンバルブ２３からの排気の流量も制御され、蒸気及びドレンがより長い時間放出され、安定した温度測定が可能となる。

このように、オリフィスを設けることで排気の流量が制御でき、安定した温度測定が可能となる。特に、蒸気ラインの同じ位置にスチームトラップまたはピストンバルブを配置し、各蒸気ラインでの蒸気消費量を相対比較する際には、排気の際の速度の影響を減らすことができ、比較が行いやすいものとなる。

図６では、排気経路上に屈曲部を設けた蒸気ライン構造を示している。排気時の蒸気またはドレンは、排気経路が直線的な構造であると、配管内に残存する場合がある。特にドレンが配管内に残ると、次第にその位置に溜まり、液溜まりとなることがある。

そこで、図６（ａ）に示すように、ドレンの排気を行うスチームトラップ２４の排気直後の位置に屈曲部２５を設けている。屈曲部２５を設けることで、排気時のドレンが配管内の屈曲部の方向にも流れ、排気位置に液溜まりができにくくなる。

また、図６（ａ）の上図に示すように、屈曲部２５に対応する位置にバルブ排気温度センサー２６を設けて、排気されるドレンの温度測定を行う構造となっている。

バルブ排気温度センサー２６を設ける向きは、図６（ａ）の上図に示す、屈曲部２５の屈曲方向と略平行な向きや、図６（ａ）の下図に示す、屈曲部２５の屈曲方向と略垂直な向きが考えられる。バルブ排気温度センサー２６を設ける向きは、排気ラインの構造や、タイヤ加硫機の種類等に併せて、排気による温度変化がより大きく捉えられる向きを適宜採用することができる。

また、図６（ｂ）は、図６（ａ）で示した構造のうち、スチームトラップ２４をピストンバルブ２７に置き換えた構造となっている。それ以外の点は、図６（ａ）と同様である。

このように、排気経路上に屈曲部を設けることで、排気された蒸気またはドレンがバルブ排気温度センサー付近に停滞せず、よりスムーズに排気されることで、排気による温測定を正確に行うことが可能となる。

以上までで説明した本発明を適用した蒸気消費量測定装置を用いたタイヤ加硫機のプラテンの蒸気消費量の測定方法の流れについて説明する。

ここでは、図３に示す本発明の第１の実施の形態の蒸気ラインと、図４に示す本発明の第２の実施の形態の蒸気ラインでの蒸気消費量の相対比較を行う場合を例示する。

まず、蒸気の流れを説明する。前述したように、タイヤ加硫機２には、図示しない蒸気供給源から供給経路３を介して、上プラテン６及び下プラテン７に蒸気が供給される。各プラテンは蒸気の熱を利用して、コンテナモールド５を加温する。

上プラテン６及び下プラテン７に供給された蒸気は、利用後の蒸気が凝縮したドレンと、一部が蒸気のままで排気経路４へと流れていく。そして、スチームトラップ１０ではドレンが、ピストンバルブ１２では蒸気及びドレンが排気される。

蒸気ライン上では、各温度センサーが配置された位置で、蒸気または排気の温度測定が行なわれる。また、測定された温度情報は、温度データロガー１４に測定を行った測定タイミングの時間と共に記録される。また、各温度情報は同一の測定タイミングの時間で併せて出力することが可能となっている。

より具体的には、蒸気またはドレンが大気開放される位置のバルブ排気温度センサー１５、タイヤ加硫機２が設置された場所の環境温度センサー１６、蒸気の供給経路３上の供給蒸気温度センサー１７、排気経路４のスチームトラップ１０またはピストンバルブ１２の上流側のバルブ供給温度センサー１８によって、蒸気または排気の温度測定が行われる。

また、温度データロガー１４では、生タイヤがタイヤ加硫機２にセットされて、加硫工程が完了し、取り外されるまでの１サイクルにかかる時間を評価対象時間として出力させるものとする。

以上のような内容で測定した温度情報に基づき行う蒸気消費量の相対評価の一例を説明する。

まず、バルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報が評価の基本の温度情報となる。バルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報は温度データロガー１４により経時的に記録され、記録内容のうち、タイヤ加硫の１サイクルに該当する部分を出力する。例えば、縦軸を温度情報、横軸を測定時の時間としたグラフとして出力させる。

出力したグラフは、タイヤ加硫のサイクル中のスチームトラップ１０またはピストンバルブ１２の排気の温度変化の増減が反映された内容となる。このグラフのピーク面積値を算出することで、排気機構としてスチームトラップ１０またはピストンバルブ１２を用いた蒸気ラインでの蒸気消費の相対評価を行う。

例えば、１サイクル全体での蒸気消費量を評価する際には、出力したグラフの全面のピーク面積値をそれぞれ算出する。スチームトラップ１０の結果をピーク面積値Ａ、ピストンバルブ１２の結果をピーク面積値Ｂとする。このピーク面積値Ａとピーク面積値Ｂを比較して、例えば、ピーク面積値Ｂの方が小さな値となれば、蒸気の消費エネルギー量が小さいと判断することができる。即ち、スチームトラップ１０を設けた蒸気ラインの方が、より蒸気の熱を利用しているものと判断できるものとなる。

また、前述した例では、タイヤ加硫の１サイクルにかかる時間内での評価となるが、これ以外にも、例えば、タイヤ加硫機が連続して可動している数時間の時間の範囲で評価を行うこともできる。また、逆に、数秒から数十秒といった、短時間の範囲での蒸気消費熱量の測定としても用いることができる。この場合には、グラフから算出するピーク面積値をより狭い範囲で割り出せばよいものとなる。

次に、環境温度センサー１６、供給蒸気温度センサー１７及びバルブ供給温度センサー１８による温度測定に基づく温度情報の精度を高める仕組みについて説明する。

各温度センサーで測定した温度情報は、評価の基本の温度情報となるバルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報を補正するために用いることができる。

環境温度センサー１６で測定した温度情報は、蒸気消費量の測定対象となるタイヤ加硫機が設置された環境の温度情報である。バルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報と、環境温度センサー１６で測定した温度情報は、温度データロガー１４により測定タイミングを揃えた形で記録することができる。

つまり、同一の測定タイミングの時間におけるバルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報から、環境温度センサー１６で測定した温度情報を差し引いて温度情報を算出することで、蒸気利用機器が設置された外部環境の温度の影響を減らした形で評価対象となる温度情報とすることができる。例えば、測定を行った時間帯や日付が異なる場合、測定を行う場所自体が異なる場合等にも、環境温度センサー１６で測定した温度情報で補正をかけることで、より高精度に排気の温度情報を測定することが可能となる。

また、供給蒸気温度センサー１７で測定した温度情報は、タイヤ加硫機に供給される蒸気の温度情報である。この供給される蒸気は、蒸気の供給源となる機器の種類や、同一の蒸気供給源を利用する他の蒸気利用機器との連結の有無等といった蒸気ラインの構成によって、温度が変動することも予想される。測定時間とともに温度データロガー１４に記録される点は同様である。

この供給蒸気温度センサー１７で測定した温度情報を補正に用いる場合には、例えば、評価対象となる所定の時間内での供給される蒸気の温度の平均値を算出する。この平均値から、バルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報を差し引いて温度情報を算出することで、供給される蒸気の温度変化の要因の影響を減らした形で温度情報とすることができる。比較対象とする２つの蒸気ラインでの供給される蒸気の温度が大きく異なる場合にも、供給蒸気温度センサー１７で測定した温度情報で補正をかけることで、より高精度に排気の温度情報を測定することが可能となる。

更に、バルブ供給温度センサー１８で測定した温度情報は、タイヤ加硫機を通過した排気がスチームトラップ１０またはピストンバルブ１２に供給される際の温度情報である。測定時間とともに温度データロガー１４に記録される点は同様である。

このバルブ供給温度センサー１８で測定した温度情報は、バルブ排気温度センサー１５で測定した温度情報と同様に、タイヤ加硫機で蒸気が消費された後の排気の温度を測定するものであることから、蒸気の消費量の評価の温度情報として利用できる。即ち、２つの蒸気ラインの相対評価を行う際の、基準の１つとして利用しうる。また、スチームトラップ１０またはピストンバルブ１２の上流側で配管の異常等により温度の損失が生じている場合に、異常をすぐに検知しうる手がかりの情報にもなる。

バルブ排気温度センサー１５及びバルブ供給温度センサー１８で温度情報は、いずれも蒸気の消費量の測定に使用しうるが、より放熱しやすい配管側で温度測定を行うことが好ましい。また、バルブ排気温度センサー１５の位置では、大気開放によりドレンも気体化するため、基本的には、蒸気及びドレンの両方を含めて計測が可能なバルブ排気温度センサー１５で計測した温度情報を評価の基本とすることが好ましい。

このように、本発明を適用した蒸気の消費量の測定装置を用いれば、温度測定用のセンサーのみを用いるだけで、対象となる蒸気利用機器の消費量を温度情報として算出し、その消費量の評価を行うことができる。

例えば、前述した排気機構としてのスチームトラップとピストンバルブの違いだけでなく、温度制御と共に自動で開閉されるピストンバルブの開閉の制御の設定時間の違いに基づく蒸気の消費量の差や、蒸気ライン上に設ける断熱構造の影響の評価等も容易に行うことができる。

また、タイヤ加硫機の種類を変更した際の蒸気の消費量の評価や、同一の温度制御プログラムで制御される複数の蒸気利用機器や蒸気ラインの構造について、相対的な評価を行うことができる。

更に、上記では、タイヤ加硫機のプラテンに供給される蒸気を対象とした蒸気ラインについて、その蒸気の消費量の測定について説明を行ったが、本発明を適用した蒸気の消費量測定装置は、その他の蒸気利用機器にも使用可能なものである。即ち、熱交換器や、空調設備等の蒸気利用機器についても、同様に、蒸気の消費量の測定を行うことができるものである。

また、測定装置としては温度センサーのみなので、流体や圧力といったその他の蒸気のパラメータを測定せずに、容易に蒸気の消費量を確認することができる。また、複数のパラメータの測定時におけるばらつきの影響を受けずに、温度測定のみで結果を出すことができる。

以上のように、本発明の蒸気の消費量の測定装置は、簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能なものとなっている。
また、本発明の蒸気の消費量の測定方法は、簡易な構造で蒸気使用機器での蒸気の消費量が測定可能なものとなっている。

１ 蒸気ライン
２ タイヤ加硫機
３ 供給経路
４ 排気経路
５ コンテナモールド
６ 上プラテン
７ 下プラテン
８ プラテン用温度センサー
９ コントロールバルブ
１０ スチームトラップ
１１ 蒸気ライン
１２ ピストンバルブ
１３ 蒸気ライン
１４ 温度データロガー
１５ バルブ排気温度センサー
１６ 環境温度センサー
１７ 供給蒸気温度センサー
１８ バルブ供給温度センサー
１９ スチームトラップ
２０ オリフィス
２１ オリフィス
２２ バルブ排気温度センサー
２３ ピストンバルブ
２４ スチームトラップ
２５ 屈曲部
２６ バルブ排気温度センサー
２７ ピストンバルブ
２８ 蒸気ライン

Claims (11)

1. プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、同バルブ機構からの排気の温度を測定する第１の温度測定手段と、
   該第１の温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段とを備える
   蒸気の消費量測定装置。
2. 前記プラテンが設置された外部環境の温度を測定する第２の温度測定手段を備え、
   前記温度情報記録手段は、前記第２の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、前記第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する
   請求項１に記載の蒸気の消費量測定装置。
3. 前記プラテンの供給経路側に設けられ、同プラテンに供給される蒸気の温度を測定する第３の温度測定手段を備え、
   前記温度情報記録手段は、前記第３の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、前記第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する
   請求項１または請求項２に記載の蒸気の消費量測定装置。
4. 前記バルブ機構の上流近傍に配置され、同バルブ機構に供給される排気の温度を測定する第４の温度測定手段を備え、
   前記温度情報記録手段は、前記第４の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間を、前記第１の温度測定手段が測定した温度情報及び測定時間と共に記録する
   請求項１、請求項２または請求項３に記載の蒸気の消費量測定装置。
5. 前記第１の温度測定手段の上流側に排気の流量を制御するオリフィスが設けられた
   請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の蒸気の消費量測定装置。
6. 前記第１の温度測定手段は前記プラテンの排気経路が屈曲した位置に配置された
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の蒸気の消費量測定装置。
7. 前記バルブ機構はドレンを排出するスチームトラップである
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の蒸気の消費量測定装置。
8. 前記バルブ機構は蒸気及びドレンを排出するピストンバルブである
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の蒸気の消費量測定装置。
9. プラテンの排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定する
   蒸気の消費量測定方法。
10. 蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に配置され、同バルブ機構からの排気の温度を測定する温度測定手段と、
    該温度測定手段が測定した温度情報を測定時間と共に記録する温度情報記録手段とを備える
    蒸気の消費量測定装置。
11. 蒸気利用機器の排気経路側に設けられるバルブ機構の下流近傍に排気の温度を測定可能な温度測定手段を配置して、経時的に温度情報を測定する
    蒸気の消費量測定方法。

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