JP6809877B2 - 蒸気加熱装置 - Google Patents

Description

本願は、蒸気使用機器に蒸気を供給すると共に、蒸気使用機器からドレンを回収する蒸気加熱装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気を使用装置に供給して対象物を加熱する蒸気加熱装置が知られている。この蒸気加熱装置は、蒸気を使用装置に供給する蒸気供給系統と、使用装置で蒸気が凝縮して発生したドレンを回収するドレン回収系統とを備えている。

特開２００８−２０７３４５号公報

ところで、上述したような蒸気加熱装置では、現場にて蒸気供給系統やドレン回収系統のそれぞれを設置するため、設置作業に手間と時間を費やしていた。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、現場の設置作業に掛かる手間と時間を削減することができる蒸気加熱装置を提供することにある。

本願に開示の技術は、上記目的を達成するために、必要な配管や機器をユニット化するようにした。

具体的に、本願の蒸気加熱装置は、蒸気供給系統と、ドレン回収系統と、フレームとを備えている。上記蒸気供給系統は、別の場所に設けられた使用装置へ蒸気を供給し、該蒸気によって上記使用装置の対象物が加熱される蒸気供給管と、該蒸気供給管に設けられた流量調整弁とを有している。上記ドレン回収系統は、ドレン回収管およびドレン圧送管が接続され、上記使用装置で蒸気が凝縮して発生したドレンが上記ドレン回収管を介して流入し、該流入したドレンを上記ドレン圧送管に圧送するドレン圧送装置を有している。上記フレームは、上記蒸気供給系統および上記ドレン回収系統が取り付けられてユニット化されている。

以上のように、本願の蒸気加熱装置によれば、使用装置に蒸気を供給するための蒸気供給系統と、使用装置で発生したドレンを回収するためのドレン回収系統とがフレームに取り付けられてユニット化されているため、現場にて簡易に設置することができる。したがって、現場の設置作業に掛かる手間と時間を削減することができる。

図１は、実施形態に係る蒸気加熱装置の概略構成を示す回路図である。 図２は、蒸気加熱装置の概略構成を正面側から視て示す斜視図である。 図３は、蒸気加熱装置の概略構成を背面側から視て示す斜視図である。 図４は、蒸気加熱装置の概略構成を一部省略し背面側から視て示す斜視図である。 図５は、蒸気加熱装置の概略構成を一部省略し左側から視て示す斜視図である。 図６は、蒸気加熱装置の概略構成を背面側左斜めから視て示す斜視図である。 図７は、蒸気加熱装置の概略構成を正面側左斜めから視て示す斜視図である。 図８は、蒸気加熱装置の概略構成を左側から視て示す斜視図である。 図９は、蒸気加熱装置の概略構成を背面側右斜めから視て示す斜視図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本願の蒸気加熱装置１は、該蒸気加熱装置１とは別の場所に設けられた使用装置に蒸気を供給して対象物を加熱すると共に、使用装置で蒸気が凝縮して発生したドレンを回収して別の装置へ送るものである。上述した使用装置として、例えば温水生成装置や段ボールシート製造装置が挙げられる。図１に示すように、本実施形態の蒸気加熱装置１は、蒸気供給系統１０と、ドレン回収系統３０と、蒸気導入系統５０と、蒸気排出系統７０とを備えている。

〈蒸気供給系統〉
蒸気供給系統１０は、蒸気供給管１１と、制御弁１３と、バイパス管１６と、フラッシュ蒸気管２１とを有している。蒸気供給管１１は、蒸気が一端から流入し他端から使用装置へ供給される。使用装置では、供給された蒸気によって対象物が加熱される一方、蒸気が凝縮してドレンとなる。制御弁１３は、蒸気供給管１１に設けられ、蒸気の流量が調節可能な流量調整弁である。制御弁１３は、蒸気とドレンとを分離する気液分離部１４を有しており、気液分離部１４で分離された蒸気が下流側に流れる。また、蒸気供給管１１には、制御弁１３の上流側と下流側に開閉弁１２，１５が設けられている。気液分離部１４にはドレン排出管１８が接続されており、気液分離部１４で分離されたドレンがドレン排出管１８から排出される。

バイパス管１６は、蒸気供給管１１に接続され、制御弁１３および開閉弁１２，１５をバイパスするものである。つまり、バイパス管１６の一端は開閉弁１２よりも上流側に接続され、他端は開閉弁１５よりも下流側に接続されている。バイパス管１６には、開閉弁１７が設けられている。フラッシュ蒸気管２１は、蒸気供給管１１においてバイパス管１６よりも下流側に接続されている。フラッシュ蒸気管２１は、他のシステムで発生したフラッシュ蒸気（再蒸発蒸気）が蒸気供給管１１に流れる。フラッシュ蒸気管２１には、上流側から順に、開閉弁２２および逆止弁２３が設けられている。逆止弁２３は、フラッシュ蒸気管２１における蒸気供給管１１へ向かう蒸気の流れのみを許容する。

〈ドレン回収系統〉
ドレン回収系統３０は、ドレン回収管３１およびドレン圧送管３３と、該ドレン回収管３１およびドレン圧送管３３が接続されたドレン圧送装置３２とを有している。ドレン圧送装置３２は、使用装置で蒸気が凝縮して発生したドレンがドレン回収管３１を介して流入し、該流入したドレンをドレン圧送管３３に圧送するものである。具体的に、ドレン圧送装置３２は、ドレンの流入口３２ａおよび圧送口３２ｂと、蒸気の導入口３２ｃおよび排出口３２ｄとを有している。流入口３２ａにはドレン回収管３１が接続され、圧送口３２ｂにはドレン圧送管３３が接続されている。導入口３２ｃおよび排出口３２ｄには、それぞれ後述する蒸気導入管５１および蒸気排出管７１が接続されている。

ドレン回収管３１には、上流側から順に、開閉弁３４、ストレーナ３５および逆止弁３６が設けられている。逆止弁３６は、ドレン回収管３１におけるドレン圧送装置３２へ向かうドレンの流れのみを許容する。また、ドレン回収管３１には、開閉弁３４よりも上流側にドレン排出管１８が接続されており、気液分離部１４からドレンが流入する。ドレン圧送管３３には、上流側から順に、スチームトラップ３７、逆止弁３８、開閉弁３９およびサイトグラス４１が設けられている。スチームトラップ３７は、自動的にドレンのみを下流側に排出するものである。逆止弁３８は、ドレン圧送管３３におけるサイトグラス４１へ向かうドレンの流れのみを許容する。ドレン圧送管３３は、ドレン圧送装置３２から圧送されたドレンが別の装置へ送られる。

また、ドレン回収管３１は、分岐管４２を有している。分岐管４２は、一端がドレン回収管３１における開閉弁３４とドレン排出管１８の接続部との間に接続され、他端がドレン圧送管３３における開閉弁３９とサイトグラス４１との間に接続されている。分岐管４２には、開閉弁４３が設けられている。ドレン圧送装置３２には、ドレンを排出するためのブロー管４４が接続されており、ブロー管４４には開閉弁４５が設けられている。

〈蒸気導入系統〉
蒸気導入系統５０は、蒸気導入管５１と、減圧弁５４と、バイパス管５６とを有している。蒸気導入管５１は、一端が蒸気供給管１１におけるバイパス管１６よりも上流側に接続され、他端がドレン圧送装置３２の導入口３２ｃに接続されている。蒸気導入管５１は、蒸気供給管１１の蒸気の一部をドレン圧送装置３２に導入することによってドレン圧送装置３２内のドレンを圧送させるものである。減圧弁５４は、蒸気導入管５１に設けられ、蒸気の圧力を減圧するものである。蒸気導入管５１には、減圧弁５４の上流側に開閉弁５２およびストレーナ５３が設けられ、減圧弁５４の下流側に開閉弁５５が設けられている。バイパス管５６は、蒸気導入管５１に接続され、減圧弁５４、ストレーナ５３および開閉弁５２，５５をバイパスするものである。つまり、バイパス管５６の一端は開閉弁５２よりも上流側に接続され、他端は開閉弁５５よりも下流側に接続されている。バイパス管５６には、開閉弁５７が設けられている。また、蒸気導入管５１には、バイパス管５６よりも下流側に、開閉弁５８およびストレーナ５９が設けられている。

また、蒸気導入管５１は、分岐管６１を有している。分岐管６１は、一端が蒸気導入管５１におけるバイパス管５６と開閉弁５８との間に接続され、他端がドレン回収管３１における開閉弁３４と分岐管４２の接続部との間に接続されている。分岐管６１には、上流側から順に、開閉弁６２、スチームトラップ６３、逆止弁６４および開閉弁６５が設けられている。スチームトラップ６３は、自動的にドレンのみを下流側に排出するものである。逆止弁６４は、分岐管６１におけるドレン回収管３１へ向かうドレンの流れのみを許容する。つまり、分岐管６１は、蒸気導入管５１の蒸気にドレンが混じっている場合、そのドレンがスチームトラップ６３を介してドレン回収管３１に流れる。

〈蒸気排出系統〉
蒸気排出系統７０は、蒸気排出管７１と、均圧管７５とを有している。蒸気排出管７１は、一端がドレン圧送装置３２の排出口３２ｄに接続され、他端がブロー管４４における開閉弁４５よりも下流側に接続されている。蒸気排出管７１には、上流側から順に、開閉弁７２、エアベント７３および逆止弁７４が設けられている。均圧管７５は、蒸気排出管７１における開閉弁７２よりも上流側に接続されており、開閉弁７６が設けられている。なお、上述した全ての開閉弁は手動式のものであり、そのうち開閉弁１７，２２，４３，４５，５７，５８はボール弁である。

〈ドレン圧送装置の動作〉
ドレン圧送装置３２は、図示しないが、ドレンの貯留室を有しており、その貯留室にフロートが配置されている。ドレン圧送装置３２は、フロートが所定の低位まで下降すると、導入口３２ｃが閉じると共に排出口３２ｄが開き、フロートが所定の高位まで上昇すると、導入口３２ｃが開くと共に排出口３２ｄが閉じるように構成されている。ドレン圧送装置３２では、導入口３２ｃが閉じて排出口３２ｄが開くと、ドレン回収管３１のドレンが流入口３２ａから貯留室に流入する。このドレンの流入に伴い、貯留室の蒸気が排出口３２ｄから蒸気排出管７１およびブロー管４４を通って排出される。また、ドレン圧送装置３２では、導入口３２ｃが開いて排出口３２ｄが閉じると、蒸気導入管５１の蒸気が導入口３２ｃから貯留室に流入する。この蒸気の導入により、貯留室のドレンが圧送口３２ｂからドレン圧送管３３に圧送（排出）される。

〈センサ類〉
また、蒸気加熱装置１は、センサ類として、圧力計８１，８２，８３，８４，８５、圧力センサ８６および圧力調節部８７を備えている。圧力計８１は蒸気供給管１１における制御弁１３よりも上流側の圧力を示し、圧力計８２は蒸気供給管１１における制御弁１３よりも下流側の圧力を示し、圧力計８３は分岐管４２における圧力を示す。圧力計８４は蒸気導入管５１における減圧弁５４よりも下流側の圧力を示し、圧力計８５は均圧管７５における圧力を示す。圧力センサ８６は、蒸気供給管１１における制御弁１３よりも下流側の圧力を検出し、その検出圧力を圧力調節部８７に送る。圧力調節部８７は、制御弁１３の上部に設けられており、圧力センサ８６から送られた検出圧力に基づいて制御弁１３を駆動制御する。制御弁１３が駆動制御されることにより、蒸気の圧力が調節される。

〈ユニット構造〉
蒸気加熱装置１は、図２〜図９に示すように、蒸気供給系統１０と、ドレン回収系統３０と、蒸気導入系統５０と、蒸気排出系統７０と、センサ類とが取り付けられてユニット化されたフレーム９０を備えている。

フレーム９０は、図４および図５に示すように、ベース９１と、４本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４と、２本の梁１０５，１０６と、２本の桁１０７，１０８とを有している。ベース９１は、地面に接地するものであり、２本の長辺部材９２，９３と２本の短辺部材９４，９５とで矩形枠状に形成されている。ベース９１には、補強部材として、２本の長辺部材９２，９３に繋がる２本の梁９６，９７が設けられている。

４本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４は、ベース９１において所定の四角形（本実施形態では、長方形）の四隅に配置され、ベース９１から鉛直上方に延びている。つまり、４本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４は、２本の長辺部材９２，９３のそれぞれに２本ずつ間隔を置いて配置されている。２本の梁１０５，１０６は、水平に延びており、それぞれ上述した長方形の短辺側に位置して２本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４の間に接続された部材である。つまり、梁１０５は支柱１０１と支柱１０３とに繋がり、梁１０６は支柱１０２と支柱１０４とに繋がっている。２本の桁１０７，１０８は、水平に延びており、それぞれ上述した長方形の長辺側に位置して２本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４の間に接続された部材である。つまり、桁１０７は支柱１０１と支柱１０２とに繋がり、桁１０８は支柱１０３と支柱１０４とに繋がっている。梁１０５，１０６は、支柱１０１，１０２，１０３，１０４の上端に設けられており、桁１０７，１０８は、支柱１０１，１０２，１０３，１０４の上端よりも少し低い位置に設けられている。

蒸気加熱装置１では、図２に示すように、蒸気供給系統１０が概ねフレーム９０の上段に配置され、蒸気導入系統５０が概ねフレーム９０の中段に配置され、ドレン回収系統３０が概ねフレーム９０の下段に配置されている。なお、図２は蒸気加熱装置１を正面側から視て示すものであり、以下で言及する「右」、「左」および「奥行き」はそれぞれ正面側から視て右、左および奥行きを意味する。

ドレン回収系統３０では、ドレン圧送装置３２がベース９１の左端に配置されている。つまり、ドレン圧送装置３２はベース９１において短辺部材９５と梁９７とに固定されている。ドレン回収管３１およびドレン圧送管３３は、ドレン圧送装置３２から概ね右端まで真っ直ぐ延びて配置されている。ドレン回収管３１は、ドレン圧送管３３よりも少し上方に位置している。こうして、ドレン回収系統３０は概ねフレーム９０の下段に配置されている。特に、蒸気加熱装置１において重量が最大であるドレン圧送装置３２がベース９１に配置されている。また、ドレン圧送装置３２ほどではないが重量および大きさが比較的大きいスチームトラップ３７は、フレーム９０の下段に配置されており、左右方向における略中央に配置されている。

このように、最大重量であるドレン圧送装置３２が下段でしかもベース９１に配置されることにより、蒸気加熱装置１全体が安定する。さらに、重量が比較的大きいスチームトラップ３７が左右方向における略中央に配置されることにより、蒸気加熱装置１における重量バランスが良くなる。

蒸気供給系統１０では、略直線状の蒸気供給管１１が左右方向に延びる状態で２本の梁１０５，１０６の上面に配置され固定されている。蒸気供給管１１に設けられた制御弁１３および開閉弁１２，１５は、２本の梁１０５，１０６の間の略中央に位置している。バイパス管１６は、略コの字状に屈曲している。そして、バイパス管１６の両端は、蒸気供給管１１における梁１０５，１０６から外側へ突出した部分に接続されている。こうして、バイパス管１６は蒸気供給管１１との間で矩形枠を形成している。バイパス管１６は、蒸気供給管１１と同様、２本の梁１０５，１０６の上面に配置され固定されている。つまり、蒸気供給管１１およびバイパス管１６のそれぞれは、２本の梁１０５，１０６の間に亘って延びて該２本の梁１０５，１０６に固定されている。

こうして、蒸気供給系統１０は概ねフレーム９０の上段に配置されている。さらに、蒸気供給系統１０において重量が比較的大きい制御弁１３や開閉弁１２，１５が左右方向における略中央に位置しているため、蒸気加熱装置１全体が安定する。また、重量が比較的大きいバイパス管１６の開閉弁１７は制御弁１３等の奥行き側に配置されているので、奥行き方向の重量バランスが良くなる。また、特に制御弁１３や開閉弁１２，１５，１７は、メンテナンスや点検の頻度が比較的高いところ、フレーム９０の上段に位置していることから、フレーム９０の周囲から容易にアクセスすることができ、メンテナンスや点検の作業が容易となる。また、圧力調節部８７もメンテナンス等の頻度が高いが、圧力調節部８７は制御弁１３の上部に設けられているため、上述したように制御弁１３が上段に設けられていることから、メンテナンス等の作業が容易である。

また、蒸気供給管１１およびバイパス管１６が２本の梁１０５，１０６の間に亘って延びてその梁１０５，１０６に固定されているため、支柱１０１，１０２，１０３，１０４の剛性を高めることができる。しかも、バイパス管１６と蒸気供給管１１とが矩形枠を形成しているため、より剛性を高めることができる。つまり、本実施形態の蒸気加熱装置１では、蒸気供給管１１およびバイパス管１６を支柱１０１，１０２，１０３，１０４の補強部材としても兼用している。

蒸気導入系統５０では、蒸気導入管５１の大部分がフレーム９０の中段に配置されている。そして、蒸気導入管５１に設けられた減圧弁５４や開閉弁５２，５５、ストレーナ５３も、フレーム９０の中段に配置され、左右方向における略中央に配置されている。このように、重量が比較的大きい減圧弁５４や開閉弁５２，５５がフレーム９０の中段で且つ左右方向における略中央に位置しているため、蒸気加熱装置１全体が安定する。

また、減圧弁５４や開閉弁５２，５５は、メンテナンスや点検の頻度が比較的高いところ、フレーム９０の中段に位置していることから、蒸気供給系統１０やドレン回収系統３０によって制限されることなくフレーム９０の周囲から容易にアクセスすることができる。そのため、減圧弁５４等に対してメンテナンスや点検の作業が容易となる。さらに、本実施形態では、図７に示すように、減圧弁５４や開閉弁５２，５５を蒸気供給系統１０やドレン回収系統３０よりも正面側に寄せて配置しているため、フレーム９０の周囲から一層容易にアクセスすることができる。

蒸気排出系統７０では、特に均圧管７５がフレーム９０の中段に配置されている。均圧管７５は、ドレン圧送装置３２から右端まで延びて配置されている。本実施形態では、均圧管７５はフレーム９０においてデッドスペースの多い中段に配置している。
これにより、フレーム９０における空間を有効に活用することができる。

また、４本の支柱１０１，１０２，１０３，１０４は矩形枠のベース９１において左右の端部（短辺部材９４，９５）よりも内側に配置されているため、例えば支柱が左右の端部（短辺部材９４，９５）に配置される場合に比べて、フレーム９０ないし蒸気加熱装置１全体がより安定する。

また、各圧力計８１，８２，８３，８４，８５は、正面側の支柱１０１，１０２を利用して取り付けられている。つまり、２つの圧力計８１，８５は左側の支柱１０１に取り付けられ、３つの圧力計８２，８３，８４は右側の支柱１０２に取り付けられている。

以上のように、上記実施形態の蒸気加熱装置１によれば、蒸気供給管１１および制御弁１３を有する蒸気供給系統１０と、ドレン回収管３１およびドレン圧送管３３が接続されたドレン圧送装置３２を有するドレン回収系統３０とをフレーム９０に取り付けてユニット化するようにした。したがって、蒸気加熱装置１を現場にて簡易に設置することができる。これにより、現場の設置作業に掛かる手間と時間を削減することができる。

さらに、上記実施形態の蒸気加熱装置１では、ドレン圧送装置３２を駆動するための蒸気導入系統５０を含めてユニット化するようにしたため、現場の設置作業がより簡易となる。

また、上記実施形態の蒸気加熱装置１によれば、蒸気供給系統１０の制御弁１３をフレーム９０の上段に取り付け、ドレン回収系統３０のドレン圧送装置３２をフレーム９０の下段に取り付け、蒸気導入系統５０の減圧弁５４をフレーム９０の中段に取り付けるようにした。これにより、制御弁１３、ドレン圧送装置３２および減圧弁５４に対して相互に制限されることなくフレーム９０の周囲から容易にアクセスすることができる。したがって、制御弁１３等のメンテナンスや点検の作業が容易となる。

また、上記実施形態の蒸気加熱装置１によれば、蒸気供給系統１０において、蒸気供給管１１およびバイパス管１６のそれぞれを２本の梁１０５，１０６に固定するようにした。そのため、支柱１０１，１０２，１０３，１０４の剛性を高めることができる。つまり、上記実施形態の蒸気加熱装置１では、蒸気供給管１１およびバイパス管１６を支柱１０１，１０２，１０３，１０４の補強部材として利用するようにした。

本願に開示の技術は、蒸気使用機器に蒸気を供給すると共に、蒸気使用機器からドレンを回収する蒸気加熱装置について有用である。

１ 蒸気加熱装置
１０ 蒸気供給系統
１１ 蒸気供給管
１３ 制御弁（流量調整弁）
３０ ドレン回収系統
３１ ドレン回収管
３２ ドレン圧送装置
３３ ドレン圧送管
５０ 蒸気導入系統
５１ 蒸気導入管
５４ 減圧弁
９０ フレーム
９１ ベース
１０１，１０２，１０３，１０４ 支柱
１０５，１０６ 梁

Claims (2)

1. 別の場所に設けられた使用装置へ蒸気を供給し、該蒸気によって上記使用装置の対象物が加熱される蒸気供給管と、該蒸気供給管に設けられた流量調整弁とを有する蒸気供給系統と、
   ドレン回収管およびドレン圧送管が接続され、上記使用装置で蒸気が凝縮して発生したドレンが上記ドレン回収管を介して流入し、該流入したドレンを上記ドレン圧送管に圧送するドレン圧送装置を有するドレン回収系統と、
   上記蒸気供給系統および上記ドレン回収系統が取り付けられてユニット化されたフレームとを備え、
   上記フレームは、地面に接地するベースと、該ベースにおいて所定の四角形の四隅に配置されて鉛直上方に延びる４本の支柱と、それぞれ上記四角形の対向する二辺に沿って位置し、上記辺の両端に位置する２本の支柱の上端に接続された２本の梁とを有し、
   上記蒸気供給管は、上記流量調整弁が上記２本の梁の間に位置するように上記２本の梁の間に亘って延びて該２本の梁に固定され、
   上記蒸気供給系統は、両端が上記蒸気供給管における上記２本の梁から外側へ突出した部分に接続され、上記２本の梁の間に亘って延びて該２本の梁に固定されるバイパス管を有し、上記蒸気供給管および上記バイパス管は上記４本の支柱の補強部材として兼用されている
   ことを特徴とする蒸気加熱装置。
2. 請求項１に記載の蒸気加熱装置において、
   上記蒸気供給管の蒸気の一部を上記ドレン圧送装置に導入することによって上記ドレン圧送装置内のドレンを圧送させる蒸気導入管と、該蒸気導入管に設けられた減圧弁とを有し、上記フレームに取り付けられて上記蒸気供給系統および上記ドレン回収系統と共にユニット化された蒸気導入系統を備え、
   上記蒸気供給系統の流量調整弁は上記フレームの上段に取り付けられ、上記ドレン回収系統のドレン圧送装置は上記フレームの下段に取り付けられ、上記蒸気導入系統の減圧弁は上記フレームにおける上記流量調整弁と上記ドレン圧送装置との間の中段に取り付けられている
   ことを特徴とする蒸気加熱装置。

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