JP4472103B2 - 蒸気加熱装置 - Google Patents
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Description
【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、加熱初期の段階で装置内に残留している空気を吸引排除して蒸気加熱を行うことはできるが、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。
【0005】
従って本発明の課題は、蒸気圧力の上昇を防止することによって蒸気温度の上昇を防止して、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。
【0006】
【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、加熱部に連通する補助熱交換器を配置して、該補助熱交換器に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管を接続して、該冷却流体供給管に加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁を取り付けて、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補助熱交換器に冷却流体が供給されて加熱用の蒸気が熱交換されるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
加熱部と連通する補助熱交換器を配置して、この補助熱交換器に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介して冷却流体供給管を接続したことにより、加熱部への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補助熱交換器に冷却流体が供給されて、過剰な蒸気が熱交換されて凝縮することによって、補助熱交換器ひいては連通した加熱部の圧力上昇が解消され、温度上昇も防止される。
【0008】
【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、ジャケット部2の下部に連通した補助熱交換器4、及び、補助熱交換器4の下方に接続した復水回収装置6とで蒸気加熱装置を構成する。
【0009】
蒸気供給管3には圧力調節弁7を取り付けてジャケット部2と接続する。圧力調節弁7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。
【0010】
ジャケット部2の下部に管路21により補助熱交換器4を連通する。補助熱交換器4の下方は逆止弁23を介して管路22により復水回収装置6の復水流入口20と接続する。
【0011】
補助熱交換器4は密閉タンク状で、内部に管路21の延長部をコイル状に配置して管路22と接続したもので、下部に冷却流体供給管11を圧力応動弁12を介して接続すると共に、上部に冷却流体排出管13を接続する。一方、圧力応動弁12のアクチュエータ部18は、圧力連通管19によりジャケット部2と連通する。
【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を冷却流体供給管11と接続し、出口31を補助熱交換器4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の冷却流体供給管11から冷却水等の冷却流体が補助熱交換器4に供給され、補助熱交換器4内の蒸気と熱交換して凝縮させるものである。
【0016】
補助熱交換器4の下部と復水回収装置6の復水流入口20とを管路22により逆止弁23を介して接続する。逆止弁23はジャケット部2と補助熱交換器4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と補助熱交換器4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、圧力調節弁7から所定圧力即ち温度の加熱用蒸気をジャケット部2へ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。反応釜1を加熱した蒸気は凝縮して復水となり、管路21と補助熱交換器4を経て復水回収装置6内へ流下する。
【0021】
圧力調節弁7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のみならずその下方の補助熱交換器4内にも蒸気が流下してくると共に、ジャケット部2内の蒸気圧力は上昇する。このジャケット部2内の圧力上昇は圧力連通管19から圧力応動弁12の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、補助熱交換器4に冷却流体が供給されることによって、補助熱交換器4内の過剰な蒸気は熱交換されて凝縮する。このように本実施例においては、ジャケット部2から補助熱交換器4に流下した過剰な蒸気を凝縮して、蒸気圧力を低下させることによって、加熱蒸気温度の上昇を防止することができる。
【0022】
供給される蒸気量が過剰ではない場合は、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、凝縮した復水は補助熱交換器4から復水回収装置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。
【0023】
本実施例においては、補助熱交換器4をジャケット部2と復水回収装置6の間に配置した例を示したが、補助熱交換器4はこの位置に限られることはなく、例えば、圧力調節弁7とジャケット部2の間に配置したり、あるいは、ジャケット部2の上部と下部の間に配置することもできる。
【0024】
【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補助熱交換器に冷却流体を供給して蒸気を熱交換して凝縮することにより、加熱部に供給される蒸気量が過剰となり蒸気圧力が上昇すると、その上昇分の蒸気が凝縮される。従って、蒸気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
4 補助熱交換器
6 復水回収装置
10 高圧操作流体導入口
11 冷却流体供給管
12 圧力応動弁
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 (1)
- 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、加熱部に連通する補助熱交換器を配置して、該補助熱交換器に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管を接続して、該冷却流体供給管に加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁を取り付けて、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補助熱交換器に冷却流体が供給されて加熱用の蒸気が熱交換されることを特徴とする蒸気加熱装置。
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