JP6435130B2 - Pressureless exhaust steam re-feed type heating system - Google Patents

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Description

本発明は、大気圧下において被処理物に直接蒸射し、蒸し、加熱及び殺菌等を行う無圧蒸気による加熱システムにおいて、排出される排蒸気を再利用するための無圧排蒸気再供給型加熱システムに関する。   The present invention relates to a non-pressure exhaust steam resupply type for reusing exhaust steam discharged in a heating system using non-pressure steam that is directly vaporized, steamed, heated and sterilized on an object to be processed under atmospheric pressure. It relates to a heating system.

通常、大気開放の蒸し庫、加熱庫あるいは殺菌庫など、無圧の蒸気により蒸し、加熱、殺菌等を行う常圧加熱装置では、開口部又は入出口が備えられ、かかる開口部等から多量の蒸気を排出しながら約100°Cの温度で処理を行うが、加熱室から排出される蒸気は、気液2相に分離して、液相の温水のみを再利用する場合もあるが、通常は、再利用されることなく大気に放出している。   Normally, an atmospheric pressure heating apparatus that performs steaming, heating, sterilization, etc. with steam under no pressure, such as a steaming chamber, a heating chamber, or a sterilization chamber that is open to the atmosphere, is provided with an opening or an inlet / outlet. The process is performed at a temperature of about 100 ° C while discharging steam, but the steam discharged from the heating chamber may be separated into two phases of gas and liquid, and only warm liquid water may be reused. Are released into the atmosphere without being reused.

このような大気への蒸気の放出は、廃熱により周囲の環境を悪化させる危険性がある。一方、加熱室から排出された蒸気を再利用するとしても、蒸気を再圧縮する蒸気圧縮機としてスクリュー式圧縮機を用いると、その動力は過大であり、しかも装置が大型であるため稼働コストが高く、実用性に乏しいものである。さらに、放出する蒸気を蒸気圧縮機で加圧し、昇温するだけでは、過熱蒸気化による水分量の不足や蒸気中に含有される空気を排出することができず、蒸し、加熱、殺菌等に使用すること困難である。   Such release of steam into the atmosphere has a risk of deteriorating the surrounding environment due to waste heat. On the other hand, even if the steam discharged from the heating chamber is reused, if a screw compressor is used as a steam compressor for recompressing the steam, the power is excessive and the operation cost is high because the device is large. It is expensive and lacks practicality. Furthermore, simply pressurizing the vapor to be released with a vapor compressor and raising the temperature does not result in insufficient moisture due to superheated vaporization or exhausting the air contained in the vapor. Difficult to use.

このため、加熱室から排出される排蒸気を回収して加圧するとともに、蒸気中に含まれる空気を排出し、水分量を調整することにより、過熱蒸気化することなく、排蒸気を再利用することができる無圧排蒸気再供給型加熱システムの開発が望まれる。   For this reason, exhaust steam discharged from the heating chamber is collected and pressurized, and the exhaust steam is reused without being superheated by discharging the air contained in the steam and adjusting the water content. It is desirable to develop a pressureless exhaust steam refeeding type heating system that can be used.

特開2013−74879号公報JP2013-74879A

本発明は、加熱室から排出される排蒸気を回収して加圧するとともに、蒸気中に含まれる非凝縮性空気の排出や、水分量の調整により、過熱蒸気化することなく、排蒸気を再利用することができる無圧排蒸気再供給型加熱システムを提供するものである。   The present invention collects and pressurizes the exhaust steam discharged from the heating chamber, and recycles the exhaust steam without superheated steam by discharging non-condensable air contained in the steam and adjusting the moisture content. A pressureless exhaust steam re-feeding type heating system that can be used is provided.

前記課題を解決するために本発明者らが検討を行った結果、ボイラから供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路と、収容した被処理物を蒸気により加熱する加熱室と、加熱室から排出される排蒸気を回収するための蒸気回収経路と、を備えた加熱システムにおいて、蒸気回収経路にルーツブロワ、セパレータ及び自動空気抜き弁を設置すると、回収した排蒸気を加圧するとともに、蒸気以外の非凝縮性空気と凝縮した水分を除去して蒸気導入経路に導入することが可能となり、排蒸気を加熱室に効率的に再供給できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of investigations by the present inventors in order to solve the above problems, a steam introduction path for introducing steam supplied from the boiler into the heating chamber, a heating chamber for heating the contained object to be treated with steam, and , in a heating system and a vapor recovery path for recovering exhaust steam discharged from the heating chamber, the vapor recovery path roots blower, installed separator and automatic air vent then, while pressing the collected waste steam It has been found that non-condensable air other than steam and condensed moisture can be removed and introduced into the steam introduction path, and the exhaust steam can be efficiently resupplied to the heating chamber, thereby completing the present invention. .

すなわち本発明は、ボイラから供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路と、収容した被処理物を無圧の蒸気で加熱する加熱室と、加熱室から排出される無圧の排蒸気を回収するための蒸気回収経路と、を備え、蒸気回収経路にルーツブロワ、セパレータ及び自動空気抜き弁を設置し、回収した排蒸気を加圧するとともに、蒸気以外の非凝縮性空気と凝縮した水分を除去して蒸気導入経路に導入することにより、加熱室に排蒸気を再供給することを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システムである。 That is, the present invention provides a steam introduction path for introducing steam supplied from a boiler into a heating chamber, a heating chamber for heating a contained object to be processed with non-pressure steam, and a non-pressure discharged from the heating chamber. and a vapor recovery path for recovering exhaust steam, a Roots blower to the vapor recovery path, established the separator and automatic air vent valve, as well as the pressure of the recovered waste steam was condensed and non-condensible air other than steam A pressureless exhaust steam resupply type heating system is characterized in that exhaust steam is resupplied to a heating chamber by removing moisture and introducing it into a steam introduction path.

さらに本発明は、ルーツブロワのルーツロータを内蔵するケーシング内に水を注入し、回収した排蒸気を飽和蒸気として蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システムである。   Furthermore, the present invention is a pressureless exhaust steam refeeding type heating system characterized in that water is injected into a casing incorporating a root rotor of a roots blower, and the recovered exhaust steam is introduced into the steam introduction path as saturated steam.

さらに本発明は、ルーツブロワに内蔵するルーツロータがオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製であることを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システムである。   Furthermore, the present invention is a pressureless exhaust steam refeeding type heating system characterized in that a roots rotor incorporated in a roots blower is made of austenitic spheroidal graphite cast iron.

さらに本発明は、蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度を調整し、圧力を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システムである。   Furthermore, the present invention installs a pressure sensor in the steam recovery path, adjusts the rotation speed of the roots rotor built in the roots blower according to the pressure of the exhaust steam in the path, and introduces the exhaust steam whose pressure is adjusted to the steam introduction path. This is a pressureless exhaust steam refeeding type heating system.

さらに本発明は、蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度とルーツロータを内蔵するケーシング内に注入する水量を調整し、圧力と水分量を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システムである。   Furthermore, the present invention provides a pressure sensor in the steam recovery path, adjusts the rotational speed of the roots rotor built in the roots blower and the amount of water injected into the casing containing the roots rotor in accordance with the pressure of the exhaust steam in the path, This is a non-pressure exhaust steam re-feeding type heating system characterized in that exhaust steam with adjusted water content is introduced into a steam introduction path.

また本発明は、ボイラから供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路と、収容した被処理物を無圧の蒸気で加熱する加熱室と、加熱室から排出される無圧の排蒸気を回収するための蒸気回収経路と、を備え、蒸気回収経路にルーツブロワ、セパレータ及び自動空気抜き弁を設置し、回収した排蒸気を加圧するとともに、蒸気以外の非凝縮性空気と凝縮した水分を除去して蒸気導入経路に導入することにより、加熱室に排蒸気を再供給することを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法である。 The present invention also provides a steam introduction path for introducing steam supplied from the boiler into the heating chamber, a heating chamber for heating the contained object to be processed with non-pressure steam, and a non-pressure discharged from the heating chamber. and a vapor recovery path for recovering exhaust steam, a Roots blower to the vapor recovery path, established the separator and automatic air vent valve, as well as the pressure of the recovered waste steam was condensed and non-condensible air other than steam This is a pressureless exhaust steam refeeding heating method wherein exhaust steam is resupplied to the heating chamber by removing moisture and introducing it into the steam introduction path.

さらに本発明は、ルーツブロワのルーツロータを内蔵するケーシング内に水を注入し、回収した排蒸気を飽和蒸気として蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法である。   Furthermore, the present invention is a pressureless exhaust steam refeeding heating method characterized by injecting water into a casing containing a roots rotor of a roots blower and introducing the recovered exhaust steam into a steam introduction path as saturated steam.

さらに本発明は、ルーツブロワに内蔵するルーツロータがオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製であることを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法である。   Furthermore, the present invention is a pressureless exhaust steam refeeding type heating method characterized in that a roots rotor incorporated in a roots blower is made of austenitic spheroidal graphite cast iron.

さらに本発明は、蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度を調整し、圧力を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法である。   Furthermore, the present invention installs a pressure sensor in the steam recovery path, adjusts the rotation speed of the roots rotor built in the roots blower according to the pressure of the exhaust steam in the path, and introduces the exhaust steam whose pressure is adjusted to the steam introduction path. This is a pressureless exhaust steam refeeding type heating method.

さらに本発明は、蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度とルーツロータを内蔵するケーシング内に注入する水量を調整し、圧力と水分量を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法である。   Furthermore, the present invention provides a pressure sensor in the steam recovery path, adjusts the rotational speed of the roots rotor built in the roots blower and the amount of water injected into the casing containing the roots rotor in accordance with the pressure of the exhaust steam in the path, And a non-pressure exhaust steam re-feed type heating method, wherein exhaust steam with adjusted water content is introduced into a steam introduction path.

本発明の無圧排蒸気再供給型加熱システム(あるいは無圧排蒸気再供給式加熱方法)によれば、加熱室から排出される排蒸気を回収し、ルーツブロワにより加圧しながら蒸気供給経路に導入することで、排蒸気を加熱室に効率的に再供給することができる。   According to the pressureless exhaust steam resupply type heating system of the present invention (or the pressureless exhaust steam resupply heating method), the exhaust steam discharged from the heating chamber is collected and introduced into the steam supply path while being pressurized by the roots blower. Thus, the exhaust steam can be efficiently resupplied to the heating chamber.

蒸気回収経路に圧力センサを設置し、回収した排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度やルーツロータを内蔵するケーシング内に注入する水量を調整することにより、回収した排蒸気を最適な圧力とし、含有する水分量に飽和状態若しくはこれに近い状態として蒸気導入経路に導入することが可能となる。   By installing a pressure sensor in the steam recovery path and adjusting the rotational speed of the roots rotor built in the roots blower and the amount of water injected into the casing containing the roots rotor according to the pressure of the collected exhaust steam, It is possible to introduce the vapor into the steam introduction path as an optimum pressure, saturated or close to the water content.

本発明の無圧排蒸気再供給型加熱システムを示す概念図Schematic showing the pressureless exhaust steam refeeding type heating system of the present invention ルーツブロワの構造図((a)正面断面図、(b)側面断面図)Roots blower structure diagram ((a) Front sectional view, (b) Side sectional view) ルーツブロワの制御部拡大図Roots blower control unit enlarged view 確認試験における蒸気の流量を示すグラフGraph showing steam flow rate in confirmation test 確認試験における蒸気が流れる経路内の温度を示すグラフGraph showing the temperature in the flow path of steam in the confirmation test

以下、本発明を実施するための形態を図面にしたがって説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の無圧排蒸気再供給型加熱システム(1)は、ボイラ(2)から供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路(4)と、収容した被処理物を無圧の蒸気により加熱する加熱室(3)と、加熱室(3)から排出される無圧の排蒸気を回収するための蒸気回収経路(5)と、を備え、蒸気回収経路(5)にルーツブロワ(6)を設置し、回収した排蒸気を加圧して蒸気導入経路(4)に導入し、排蒸気を加熱室(3)に再供給することを特徴とする(図1)。   The pressureless exhaust steam re-feeding type heating system (1) of the present invention includes a steam introduction path (4) for introducing steam supplied from a boiler (2) into a heating chamber, and a non-pressure-contained object to be processed. A heating chamber (3) for heating with steam, and a steam recovery path (5) for recovering unpressured exhaust steam discharged from the heating chamber (3), and a roots blower (5) in the steam recovery path (5) 6), the recovered exhaust steam is pressurized and introduced into the steam introduction path (4), and the exhaust steam is resupplied to the heating chamber (3) (FIG. 1).

加熱室(3)に収容した食品等の被処理物を加熱するための蒸気は、ボイラ(2)から蒸気導入経路(4)を経て加熱室(3)に供給される。ボイラ(2)から供給される蒸気の量は、加熱室(3)に収容される被処理物の種類や量に応じて調整する必要があることから、蒸気導入経路(4)の途中に圧力調整弁(7)を設けるとともに、蒸気の圧力や流量を監視するための圧力計(8)や流量計(9)を設置することが好ましい。加熱処理前の準備段階においては、加熱室内の空気を蒸気に置換する必要があることから、蒸気の圧力を高め、供給量を多くして、準備時間を短縮することが好ましい。   Steam for heating an object to be processed such as food stored in the heating chamber (3) is supplied from the boiler (2) to the heating chamber (3) through the steam introduction path (4). Since the amount of steam supplied from the boiler (2) needs to be adjusted according to the type and amount of the object to be treated stored in the heating chamber (3), the pressure is placed in the middle of the steam introduction path (4). It is preferable to provide a regulating valve (7) and a pressure gauge (8) and a flow meter (9) for monitoring the pressure and flow rate of steam. In the preparatory stage before the heat treatment, it is necessary to replace the air in the heating chamber with steam. Therefore, it is preferable to increase the steam pressure, increase the supply amount, and shorten the preparation time.

加熱室(3)に搬入した被処理物の蒸し・殺菌加熱処理は、加熱室(3)内で蒸気を噴射し、加熱室内を常圧(無圧)の蒸気で満たし、約100℃の温度で行う。   Steaming and sterilizing heat treatment of the workpiece carried into the heating chamber (3) is performed by injecting steam in the heating chamber (3), filling the heating chamber with normal pressure (no pressure) steam, and a temperature of about 100 ° C. To do.

加熱室(3)内の蒸気は、蒸気導入経路(4)からの蒸気の導入とともに、加熱室(3)の外部へと排出される。このような加熱室(3)から排出される排蒸気は、従来は、ベント(10)を介してすべて大気へ放出されていたが、本発明の無圧排蒸気再供給型加熱システム(1)は、蒸気を循環して再利用することで、従来の廃熱による周囲の環境悪化を防止し、さらにコストの削減を可能としている。   The steam in the heating chamber (3) is discharged to the outside of the heating chamber (3) along with the introduction of the steam from the steam introduction path (4). Conventionally, all the exhaust steam discharged from the heating chamber (3) has been released to the atmosphere through the vent (10). However, the non-pressure exhaust steam refeeding heating system (1) of the present invention is By recirculating and reusing steam, the surrounding environment is prevented from deteriorating due to conventional waste heat, and costs can be further reduced.

加熱室(3)から排出される排蒸気は、蒸気回収経路(5)を介して回収される。回収された排蒸気は、加熱室(3)への導入前より圧力が低下している。このため、回収した排蒸気を再び加熱殺菌するための蒸気として利用するためには、圧力を高める必要がある。   The exhaust steam discharged from the heating chamber (3) is recovered via the steam recovery path (5). The recovered exhaust steam has a pressure lower than that before being introduced into the heating chamber (3). For this reason, in order to utilize the collect | recovered waste steam as a steam for heat-sterilizing again, it is necessary to raise a pressure.

このため蒸気回収経路(5)内には、ルーツブロワ(6)を設置し、回収した蒸気を加圧して蒸気導入経路(4)に再供給している。ルーツブロワは、比較的低回転で運転可能であるため電力コストを低く抑えることができるとともに、駆動源が小型であることから、ルーツブロワの大きさも比較的小さく、無圧排蒸気再供給型加熱システムの大型化を防止することができる。   For this reason, a roots blower (6) is installed in the steam recovery path (5), and the recovered steam is pressurized and re-supplied to the steam introduction path (4). Since the roots blower can be operated at a relatively low rotation speed, the power cost can be kept low, and since the drive source is small, the size of the roots blower is relatively small, and the pressureless exhaust steam resupply heating system is large. Can be prevented.

蒸気回収経路(5)内には、圧力計(11a,11b)や圧力センサ(12)を設置し、回収した排蒸気の圧力に応じてルーツブロワ(6)の回転を調整し、蒸気導入経路(4)に適正な圧力とした排蒸気を再供給することが好ましい。   A pressure gauge (11a, 11b) and a pressure sensor (12) are installed in the steam recovery path (5), and the rotation of the roots blower (6) is adjusted according to the pressure of the recovered exhaust steam, and the steam introduction path ( It is preferable to re-supply exhaust steam having an appropriate pressure in 4).

ルーツブロワ(6)は、回転速度に比例した一定量の気体を送出することができる。2本の平行な軸上にそれぞれ取り付けられた3葉のルーツロータ(32,32)が長円形のケーシング(20)(作動室)内でわずかな隙間を保持しつつ、互いに反対方向に回転することにより、ケーシング(20)とルーツロータ(32)で囲まれた一定量の容積の気体を吸込側から吐出側へ送り出すことができる。   The roots blower (6) can deliver a certain amount of gas proportional to the rotational speed. Three-leaf root rotors (32, 32) mounted on two parallel axes, respectively, rotate in opposite directions while maintaining a slight gap in the oval casing (20) (working chamber). Thus, a certain amount of gas surrounded by the casing (20) and the roots rotor (32) can be sent from the suction side to the discharge side.

回収した排蒸気を飽和蒸気として再利用するためには、水を補給しながら圧縮することにより、過熱エネルギーを奪い、過熱蒸気化することを防止することが必要となる。このため、蒸気回収経路(5)に設置したルーツブロワ(6)には、注水口(21)を設け、ルーツロータ(32)を内蔵するケーシング(20)内に水を注入し、過熱蒸気化を防止しながら回収した排蒸気を飽和蒸気として再利用することができる構造としている(図2)。   In order to reuse the recovered exhaust steam as saturated steam, it is necessary to compress the water while replenishing it, thereby depriving it of superheat energy and preventing it from being superheated. For this reason, the roots blower (6) installed in the steam recovery path (5) is provided with a water inlet (21) and water is injected into the casing (20) containing the roots rotor (32) to prevent overheating steaming. However, the exhaust steam recovered can be reused as saturated steam (Fig. 2).

また、ケーシング(20)内に水を注入することで、ケーシング(20)の内表面とルーツロータ(32)の外表面に水の層が形成され、ケーシング(20)とルーツロータ(32)との隙間がなくすことができるため、空間部(27)の密閉性が向上し、ルーツブロワの作動効率(容積効率)を高めることができる。   Further, by injecting water into the casing (20), a water layer is formed on the inner surface of the casing (20) and the outer surface of the roots rotor (32), and the gap between the casing (20) and the roots rotor (32) is formed. Therefore, the airtightness of the space (27) is improved, and the operating efficiency (volumetric efficiency) of the Roots blower can be increased.

注水口(21)は、注入する水がルーツロータ(32)の回転にともない、ケーシング(20)内全体に行きわるよう、ルーツロータ(32)の中心より吐出口(25)側のケーシング(20)上部に設けることが好ましい。ルーツブロワ(6)は、図2に示すように、吸込口(19)を、各ルーツロータ(32)の回転軸の中心を結ぶ仮想線aに対して各々の回転軸の中心から120°の容積移動角度の位置bに設け、吐出口(25)を、各ルーツロータ(32)の回転軸の中心を結ぶ仮想線aに対して各々の回転軸の中心から前記吸込口(19)と反対方向に120°の容積移動角度の位置cに設け、蒸気の吸引直後に吸込口側と吐出口側の2箇所に、各ルーツロータ(32)の隣り合う葉片とケーシング(20)の内壁面とで囲まれる密閉空間部(27)を生じさせるように設け、前記位置cから吸込口側へ80°だけ戻った位置dの周壁部に注水口(21)を設けることを特徴とするものである。なお、ケーシング(20)の内壁面とルーツロータ(32)の各葉片の頂部との間には、一定寸法の微小間隔を設けている。   The water injection port (21) is located above the casing (20) on the discharge port (25) side from the center of the roots rotor (32) so that the injected water reaches the entire inside of the casing (20) as the root rotor (32) rotates. It is preferable to provide in. As shown in FIG. 2, the roots blower (6) moves the suction port (19) by 120 ° from the center of each rotating shaft with respect to a virtual line a connecting the centers of the rotating shafts of each root rotor (32). The discharge port (25) is provided at an angular position b, and 120 in a direction opposite to the suction port (19) from the center of each rotation axis with respect to an imaginary line a connecting the centers of the rotation shafts of the roots rotors (32). Is provided at a position c at a volume movement angle of 0 °, and immediately after the suction of the steam, it is enclosed in two places on the suction port side and the discharge port side by the leaf pieces adjacent to each root rotor (32) and the inner wall surface of the casing (20). The water inlet (21) is provided in the peripheral wall portion at the position d which is provided so as to generate the space portion (27) and is returned by 80 ° from the position c to the suction port side. Note that a small gap of a certain size is provided between the inner wall surface of the casing (20) and the top of each leaf piece of the roots rotor (32).

また、ベアリング(30)およびタイミングギヤ(17)は、オイルにより潤滑を行うが、オイルによる潤滑部分にケーシングからの蒸気や水が浸入することを防止するため、ルーツロータ(32)とベアリング(30)の間には、シャフト(33)に装着したシャフトスリーブ(29)を介して複数枚のテフロンシール(26)を設けるとともに、テフロンシール(26)の間には中間室(24)を設けた構造を採用している。   The bearing (30) and the timing gear (17) are lubricated with oil, but in order to prevent the steam and water from the casing from entering the lubricated part of the oil, the roots rotor (32) and the bearing (30) A structure in which a plurality of Teflon seals (26) are provided via a shaft sleeve (29) attached to the shaft (33), and an intermediate chamber (24) is provided between the Teflon seals (26). Is adopted.

ルーツブロワ(6)に内蔵されるルーツロータ(32)は、オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製であることが好ましい。ルーツロータ(32)の素材としては、防錆の目的から一般的にはステンレス鋼が採用される。しかしながら、ステンレス鋼は熱膨張率が大きいため、ルーツブロワにおいては、ルーツロータ相互間やルーツロータとケーシング内表面とのクリアランスを大きく設計する必要が生じる。本発明のルーツブロワは、ルーツロータをオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製とすることにより、錆の発生を防止しながらルーツロータ相互間やルーツロータとケーシング内表面とのクリアランスを少なくし、ルーツブロワの作動効率(容積効率)を高めている。オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄としては、例えば、ニジレストD5を用いることができる。   The root rotor (32) incorporated in the roots blower (6) is preferably made of austenitic spheroidal graphite cast iron. As a material of the roots rotor (32), stainless steel is generally adopted for the purpose of rust prevention. However, since stainless steel has a high coefficient of thermal expansion, the roots blower needs to be designed with a large clearance between the root rotors and between the root rotor and the casing inner surface. The roots blower of the present invention is made of austenitic spheroidal graphite cast iron to reduce the clearance between the root rotors and between the root rotors and the inner surface of the casing while preventing the occurrence of rust, and the operating efficiency (volumetric efficiency) of the roots blower. Is increasing. As the austenitic spheroidal graphite cast iron, for example, Nijirest D5 can be used.

加熱室内に導入される蒸気の量は、被処理物の数量や処理する温度等により調整するため、加熱室から回収される排蒸気の量もこれらの条件にしたがい変化する。一方、回収した排蒸気はボイラから供給される新しい蒸気とともに加熱室に再供給できるよう、一定の圧力にまで加圧する必要がある。このため蒸気回収経路(5)には、圧力センサ(12)を設置し、回収した蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワ(6)に内蔵するルーツロータ(32)の回転速度を調整し、回収した蒸気の圧力を一定にまで高めるよう調整している。   Since the amount of steam introduced into the heating chamber is adjusted according to the number of objects to be processed and the temperature to be processed, the amount of exhaust steam recovered from the heating chamber also changes according to these conditions. On the other hand, the recovered exhaust steam needs to be pressurized to a certain pressure so that it can be re-supplied to the heating chamber together with new steam supplied from the boiler. For this reason, a pressure sensor (12) is installed in the steam recovery path (5), and the rotational speed of the root rotor (32) built in the roots blower (6) is adjusted according to the pressure of the recovered steam to recover the recovered steam. The pressure is adjusted to increase to a certain level.

図3に示すように、圧力センサ(12)からの信号は演算処理され、インバータ(34)によりルーツブロワを駆動するための電動機(35)の動力信号として変換される。このように、回収される蒸気の圧力に応じて、ルーツロータの回転速度を制御することにより、回収される蒸気の圧力を一定の圧力にまで高めることが可能となる。   As shown in FIG. 3, the signal from the pressure sensor (12) is processed and converted by the inverter (34) as a power signal of the electric motor (35) for driving the Roots blower. Thus, by controlling the rotation speed of the roots rotor in accordance with the pressure of the recovered steam, the recovered steam pressure can be increased to a constant pressure.

また圧力センサ(12)からの信号により、ルーツロータの回転速度と、ケーシング(20)内に注入する水量を制御することにより、回収した蒸気の圧力と水分量を高め、飽和蒸気圧に近い状態で蒸気導入経路(4)に再供給することもできる。   In addition, by controlling the rotational speed of the roots rotor and the amount of water injected into the casing (20) according to the signal from the pressure sensor (12), the pressure of recovered steam and the amount of water are increased, and in a state close to the saturated steam pressure. It can be re-supplied to the steam introduction path (4).

さらに蒸気回収経路(5)にはセパレータ(13)を設置し、非凝縮性空気と凝縮した水分を除去することにより、蒸気回収経路内の蒸気を飽和蒸気圧に近い状態に維持している。凝縮した水分はドレンとして空気とともに分離され、空気は自動空気抜き弁(14)を介して外部に排出される。   Furthermore, a separator (13) is installed in the steam recovery path (5) to remove the non-condensable air and the condensed water, thereby maintaining the steam in the steam recovery path close to the saturated vapor pressure. The condensed water is separated together with air as a drain, and the air is discharged to the outside through the automatic air vent valve (14).

本発明の無圧排蒸気再供給型加熱システムについて行った効果の確認試験を実施例として記載する。   The confirmation test of the effect performed about the non-pressure exhaust-vapor resupply type heating system of this invention is described as an Example.

ボイラから供給する蒸気の量を時間の経過とともに変更した際の、加熱室から回収される排蒸気の量を計測するとともに、無圧排蒸気再供給型加熱システムの各部位における温度の変化について測定した。   When the amount of steam supplied from the boiler was changed over time, the amount of exhaust steam recovered from the heating chamber was measured, and the change in temperature at each part of the pressureless exhaust steam re-feeding heating system was measured. .

図4は、蒸気回収経路内の蒸気の流量と、加熱室付近の蒸気導入経路内の蒸気の流量の変化を示す。蒸気回収経路内の蒸気の流量は、回収した排蒸気の量を示し、加熱室付近の蒸気導入経路内の蒸気の流量は、ボイラから供給される蒸気と蒸気回収経路から再供給される排蒸気の量を示すものである。確認試験では、極端に蒸気の流量を変化させており、図4に示すように、加熱室に導入される蒸気の量が変化すると、回収される蒸気の量も変化するが、加熱室に導入される蒸気に対して回収される蒸気の量は、約51〜73%の割合で推移しており、無圧排蒸気再供給型加熱システムが安定に稼働することが確認された。   FIG. 4 shows changes in the steam flow rate in the steam recovery path and the steam flow rate in the steam introduction path near the heating chamber. The flow rate of steam in the steam recovery path indicates the amount of recovered exhaust steam, and the flow rate of steam in the steam introduction path in the vicinity of the heating chamber indicates the steam supplied from the boiler and the exhaust steam re-supplied from the steam recovery path. It shows the quantity. In the confirmation test, the flow rate of steam is extremely changed. As shown in FIG. 4, when the amount of steam introduced into the heating chamber changes, the amount of recovered steam also changes, but it is introduced into the heating chamber. The amount of steam recovered with respect to the generated steam has changed at a rate of about 51 to 73%, and it has been confirmed that the pressureless exhaust steam resupply type heating system operates stably.

図5は、ボイラ付近の蒸気導入経路内の温度と、蒸気回収経路内の温度と、加熱室内の温度の変化を示す。確認試験では、極端に蒸気の流量を変化させているものの、図5に示すように、前記各部位において温度は一定に推移しており、無圧排蒸気再供給型加熱システムが安定に稼働していることを確認することができた。   FIG. 5 shows changes in the temperature in the steam introduction path near the boiler, the temperature in the steam recovery path, and the temperature in the heating chamber. In the confirmation test, although the flow rate of steam was extremely changed, as shown in FIG. 5, the temperature remained constant in each part, and the pressureless exhaust steam refeeding heating system was stably operated. I was able to confirm that.

1 無圧排蒸気再供給型加熱システム
2 ボイラ
3 加熱室
4 蒸気導入経路
5 蒸気回収経路
6 ルーツブロワ
7 圧力調整弁
8 圧力計
9 流量計
10 ベント
11a 圧力計
11b 圧力計
12 圧力センサ
13 セパレータ
14 自動空気抜き弁
15 チャッキ弁
16 空気抜き
17 タイミングギヤ
18 ギヤカバー
19 吸込口
20 ケーシング
21 内部冷却口
22 シールケース
23 オイル振り掛け板
24 中間室
25 吐出口
26 テフロンシール
27 空間部
28 ハウジング
29 シャフトスリーブ
30 ベアリング
31 Vプーリ
32 ルーツロータ
33 シャフト
34 インバータ
35 電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressureless exhaust steam resupply type heating system 2 Boiler 3 Heating chamber 4 Steam introduction path 5 Steam recovery path 6 Roots blower 7 Pressure regulating valve 8 Pressure gauge 9 Flowmeter 10 Vent 11a Pressure gauge 11b Pressure gauge 12 Pressure sensor 13 Separator 14 Automatic air vent Valve 15 Check valve 16 Air vent 17 Timing gear 18 Gear cover 19 Suction port 20 Casing 21 Internal cooling port 22 Seal case 23 Oil sprinkling plate 24 Intermediate chamber 25 Discharge port 26 Teflon seal 27 Space 28 Housing 29 Shaft sleeve 30 Bearing 31 V pulley 32 Roots rotor 33 Shaft 34 Inverter 35 Electric motor

Claims (10)

ボイラから供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路と、収容した被処理物を無圧の蒸気で加熱する加熱室と、加熱室から排出される無圧の排蒸気を回収するための蒸気回収経路と、を備え、蒸気回収経路にルーツブロワ、セパレータ及び自動空気抜き弁を設置し、回収した排蒸気を加圧するとともに、蒸気以外の非凝縮性空気と凝縮した水分を除去して蒸気導入経路に導入することにより、加熱室に排蒸気を再供給することを特徴とする無圧排蒸気再供給型加熱システム。 A steam introduction path for introducing the steam supplied from the boiler into the heating chamber, a heating chamber for heating the contained object to be processed with non-pressure steam, and a non-pressure exhaust steam discharged from the heating chamber are collected. and a vapor recovery path for, Roots blower to the vapor recovery path, established the separator and automatic air vent valve, as well as the pressure of the recovered waste steam, to remove moisture condensed with non-condensable air other than steam A non-pressure exhaust steam re-feeding type heating system, wherein the exhaust steam is re-supplied to the heating chamber by being introduced into the steam introduction path. ルーツブロワのルーツロータを内蔵するケーシング内に水を注入し、回収した排蒸気を飽和蒸気として蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項1記載の無圧排蒸気再供給型加熱システム。   2. The pressureless exhaust steam refeeding heating system according to claim 1, wherein water is injected into a casing having a root rotor of a roots blower, and the recovered exhaust steam is introduced into the steam introduction path as saturated steam. ルーツブロワに内蔵するルーツロータがオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製であることを特徴とする請求項1又は2記載の無圧排蒸気再供給型加熱システム。   The pressureless exhaust steam refeeding type heating system according to claim 1 or 2, wherein the roots rotor built in the roots blower is made of austenitic spheroidal graphite cast iron. 蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度を調整し、圧力を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の無圧排蒸気再供給型加熱システム。   A pressure sensor is installed in the steam recovery path, the rotational speed of the roots rotor built in the roots blower is adjusted according to the pressure of the exhaust steam in the path, and the exhaust steam whose pressure is adjusted is introduced into the steam introduction path. The pressureless exhaust steam refeeding type heating system according to any one of claims 1 to 3. 蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度とルーツロータを内蔵するケーシング内に注入する水量を調整し、圧力と水分量を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の無圧排蒸気再供給型加熱システム。   A pressure sensor is installed in the steam recovery path, and the pressure and moisture volume are adjusted by adjusting the rotation speed of the roots rotor built into the roots blower and the amount of water injected into the casing containing the roots rotor according to the pressure of the exhaust steam in the path. The non-pressure exhaust steam refeeding type heating system according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust steam is introduced into a steam introduction path. ボイラから供給される蒸気を加熱室に導入するための蒸気導入経路と、収容した被処理物を無圧の蒸気で加熱する加熱室と、加熱室から排出される無圧の排蒸気を回収するための蒸気回収経路と、を備え、蒸気回収経路にルーツブロワ、セパレータ及び自動空気抜き弁を設置し、回収した排蒸気を加圧するとともに、蒸気以外の非凝縮性空気と凝縮した水分を除去して蒸気導入経路に導入することにより、加熱室に排蒸気を再供給することを特徴とする無圧排蒸気再供給式加熱方法。 A steam introduction path for introducing the steam supplied from the boiler into the heating chamber, a heating chamber for heating the contained object to be processed with non-pressure steam, and a non-pressure exhaust steam discharged from the heating chamber are collected. and a vapor recovery path for, Roots blower to the vapor recovery path, established the separator and automatic air vent valve, as well as the pressure of the recovered waste steam, to remove moisture condensed with non-condensable air other than steam A non-pressure exhaust steam re-feed type heating method, wherein the exhaust steam is re-supplied to the heating chamber by being introduced into the steam introduction path. ルーツブロワのルーツロータを内蔵するケーシング内に水を注入し、回収した排蒸気を飽和蒸気として蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項記載の無圧排蒸気再供給式加熱方法。 7. The pressureless exhaust steam refeeding heating method according to claim 6 , wherein water is injected into a casing containing a root rotor of a roots blower, and the recovered exhaust steam is introduced into the steam introduction path as saturated steam. ルーツブロワに内蔵するルーツロータがオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄製であることを特徴とする請求項又は記載の無圧排蒸気再供給式加熱方法。 8. The pressureless exhaust steam refeeding heating method according to claim 6 or 7, wherein the roots rotor incorporated in the roots blower is made of austenitic spheroidal graphite cast iron. 蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度を調整し、圧力を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の無圧排蒸気再供給式加熱方法。 A pressure sensor is installed in the steam recovery path, the rotational speed of the roots rotor built in the roots blower is adjusted according to the pressure of the exhaust steam in the path, and the exhaust steam whose pressure is adjusted is introduced into the steam introduction path. The pressureless exhaust steam refeeding heating method according to any one of claims 6 to 8 . 蒸気回収経路に圧力センサを設置し、経路内の排蒸気の圧力に応じて、ルーツブロワに内蔵するルーツロータの回転速度とルーツロータを内蔵するケーシング内に注入する水量を調整し、圧力と水分量を調整した排蒸気を蒸気導入経路に導入することを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の無圧排蒸気再供給式加熱方法。 A pressure sensor is installed in the steam recovery path, and the pressure and moisture volume are adjusted by adjusting the rotation speed of the roots rotor built into the roots blower and the amount of water injected into the casing containing the roots rotor according to the pressure of the exhaust steam in the path. No retraction steam re-fed heating method according to any one of claims 6 to 9 the waste steam and introducing the steam introduction routes.
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