JP6878750B2 - 竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造及び竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧蒸煮装置に用いられ、上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造及び熱変形制御方法に関する。

原料を蒸煮する加圧蒸煮装置において、原料は、加圧蒸煮缶内の水蒸気雰囲気中で加圧蒸煮される。加圧蒸煮缶にはロータリーバルブが接続されており、原料は投入用ロータリーバルブを経て加圧蒸煮缶に供給され、排出用ロータリーバルブを経て排出される。ロータリーバルブは気密性が高いため、加圧蒸煮缶内の圧力を維持しながら原料を供給、排出することができる。

竪型ロータリーバルブは、上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されており、通常ロータの上下の端面と上下の蓋との間にはシール材を介在させている。この構成では、長期間の使用により、シール材だけでなく、ロータの上下の端面や上下の蓋の摩耗が進行する。この場合、ロータの上下の端面と上下の蓋との隙間が広がり、気密性の保持が困難になるため、部品交換を伴う定期的なメンテナンスが必要であった。

気密性の保持に関し、下記特許文献１には、調整ねじにより、上面板とロータの上端面とを密接させ、下面板とロータの下端面とを密接させて、ロータの気密性を保持させることが提案されている。下記特許文献２には、上面板とロータとの間に中間面板を介在させ、長期間にわたり気密性を維持することが提案されている。下記特許文献３には、上蓋又は下蓋のロータに摺接する面を被覆材で被覆し、ロータリーバルブが本来持つ内外圧力差の維持という目的を長期間高性能で保つことが提案されている。

特開昭５０−１１１６３３号公報 特開昭５２−１６７６９号公報 特開平８−３２６９３２号公報

しかしながら、前記特許文献１〜３に記載の技術は、いずれもロータの上下の端面と上下の蓋が接触し摩耗が生じることを前提とした対策であり、摩耗が進行すれば、部品交換を伴うメンテナンスが不可避であった。

また、前記特許文献１〜３に記載の技術は、予熱時における上下の蓋の熱変形を考慮した技術ではなかった。加圧蒸煮装置で原料を蒸煮する場合は、蒸煮する前に、予熱して装置を目的の蒸煮温度にしておくことが必要である。蒸煮運転中の温度変化は僅かであるが、予熱時は常温から高温まで昇温させるため、温度変化が大きく、ロータリーバルブの上下の蓋が大きく熱変形する。この予熱時の熱変形を考慮し、上下の蓋とロータが接触しないよう、蓋とロータの隙間を大きめに設計する必要があった。隙間を大きくすると、上下の蓋とロータとの接触は防止できても、予熱初期はこの隙間から蒸気漏れが生じるので、加圧蒸煮缶の昇圧及び予熱に要する時間が長くなってしまうという問題があった。

また、予熱時及び蒸煮運転中のいずれにおいても、上下の蓋が熱変形すると、部分的に上下の蓋とロータとの隙間が広がり、ロータリーバルブの気密性が低下してロータリーバルブからの蒸気漏れが生じ、隙間が狭まると、上下の蓋とロータが接触し磨耗につながるといった問題があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、ロータや上下の蓋の摩耗を防止してメンテナンスフリーを実現するとともに、竪型ロータリーバルブの気密性を維持することができる竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造及び竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造は、上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造であって、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方に温調用ヒータを設け、前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータとが接触しないように、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱する前記温調用ヒータの加熱能力を調整する制御機構を備えていることを特徴とする。

本発明の竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法は、上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法であって、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方に温調用ヒータを設け、前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータとが接触しないように、前記温調用ヒータの加熱能力を調整しながら、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱することを特徴とする。

前記本発明の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造及び竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法によれば、ロータは上蓋及び下蓋と接触した状態で回転することはないので、ロータと上蓋及び下蓋の摩耗が防止され、摩耗による部品交換が不要となり、メンテナンスフリーが実現できる。また、本発明に係る熱変形制御は、竪型ロータリーバルブの気密性を維持することができる。

前記本発明の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造においては、以下の各構成とすることが好ましい。前記制御機構は、前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整することが好ましい。上蓋又は下蓋とロータとの隙間の大きさは、上蓋、下蓋、ロータ又はケーシングのいずれか若しくは複数の温度に関係しているので、これらの温度に基づいた制御を行うことにより、上蓋又は下蓋とロータとが接触しないように制御することが可能になる。

前記制御機構は、前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータの距離をセンサにより計測し、前記計測した距離に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整することが好ましい。この構成によれば、熱変形制御は、センサにより計測した上蓋又は下蓋とロータの距離に基づいているので、制御が直接的になり上蓋又は下蓋とロータとが接触しないようにする制御の確実性が高まる。

前記ケーシングの外周面が断熱構造で覆われていることが好ましい。この構成によれば、ケーシングからの放熱が抑えられるので、上蓋及び下蓋について、中央部分の温度が高く外周に近づくほど温度が低くなるという温度勾配が生じにくくなり、温度勾配によるひずみを防止することができる。また、ケーシングからの放熱が抑えられることにより、蒸気利用効率が向上するので、予熱時間の短縮と運転中の必要蒸気量の削減が可能になる。

前記本発明の竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法においては、以下の各構成とすることが好ましい。前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整して、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱することが好ましい。上蓋又は下蓋とロータとの隙間の大きさは、上蓋、下蓋、ロータ又はケーシングのいずれか若しくは複数の温度に関係しているので、これらの温度に基づいて制御を行うことにより、上蓋又は下蓋とロータとが接触しないように制御することが可能になる。

前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータの距離をセンサにより計測し、前記計測した距離に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整して、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱することが好ましい。この構成によれば、熱変形制御は、センサにより計測した上蓋又は下蓋とロータの距離に基づいているので、制御が直接的になり上蓋又は下蓋とロータとが接触しないようにする制御の確実性が高まる。

前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度が設定温度に達し、前記距離が許容範囲内の値であり、かつ前記竪型ロータリーバルブ内に蒸気を流入させてから設定時間経過後に、前記ロータの回転を開始することが好ましい。この構成によれば、竪型ロータリーバルブを構成する部材がある程度膨張した状態から回転の判断がなされることにより、上蓋又は下蓋とロータ２０との接触をより確実に防止できる。

本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、本発明によれば、ロータは上蓋及び下蓋と接触した状態で回転することはないので、ロータと上蓋及び下蓋の摩耗が防止され、摩耗による部品交換が不要になり、メンテナンスフリーが実現できることに加え、竪型ロータリーバルブの気密性を維持することができる。

本発明の一実施形態に係る竪型ロータリーバルブを加圧蒸煮缶に取り付けた状態を示す概略構成図。 本発明の一実施形態に係る竪型ロータリーバルブの縦断面図。 図１に示した竪型ロータリーバルブのロータ単体の横断面図。 図１に示した竪型ロータリーバルブ、入口シュート、出口シュートの平面図。 上蓋及び下蓋の熱変形前後の様子を示す竪型ロータリーバルブの概略縦断面図であり、（ａ）図は予熱前を示した図であり、（ｂ）図は予熱後を示した図である。 本発明の一実施形態に係る熱変形制御を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る竪型ロータリーバルブ１及び竪型ロータリーバルブ２を加圧蒸煮缶６に取り付けた状態を示す概略構成図である。竪型ロータリーバルブ１は原料の排出用であり、竪型ロータリーバルブ２は原料の投入用である。加圧蒸煮缶６は、原料を水蒸気雰囲気中で蒸煮処理するものである。原料としては、例えば丸大豆、割砕大豆、脱脂大豆、圧ぺん大豆、ふすま、米、麦等の穀物原料が挙げられる。

加圧蒸煮缶６には、原料の投入筒４が設けられている。竪型ロータリーバルブ２には、これとは別部品である入口シュート７及び出口シュート８が設けられている。加圧蒸煮缶６と竪型ロータリーバルブ２は、出口シュート８、投入筒４を介して接続されている。先行した各種処理を経た原料は、入口シュート７から竪型ロータリーバルブ２に供給される。供給された原料は、竪型ロータリーバルブ２の出口シュート８及び投入筒４を経て、加圧蒸煮缶６内に投入される。竪型ロータリーバルブ２は気密性が高いため、加圧蒸煮缶６内の圧力を維持しながら原料を加圧蒸煮缶６内に供給できる。

加圧蒸煮缶６内においては、原料はベルト（図示せず）上で搬送されつつ、水蒸気雰囲気中で加圧蒸煮されて、排出筒５内に投入される。竪型ロータリーバルブ１には、これとは別部品である入口シュート１０及び出口シュート１１が設けられている。加圧蒸煮缶６と竪型ロータリーバルブ１は、入口シュート１０、継手９及び排出筒５を介して接続されている。加圧蒸煮缶６内において加圧蒸煮された原料は、排出筒５内に投入され、継手９及び入口シュート１０を経て、竪型ロータリーバルブ１に入り、出口シュート１１を経て排出される。

排出用の竪型ロータリーバルブ１と投入用の竪型ロータリーバルブ２は、基本構造が同一であるので、以下排出用の竪型ロータリーバルブ１について説明する。本実施形態に係る竪型ロータリーバルブ１のような竪型のロータリーバルブは、蒸煮した原料を潰さずに排出でき、丸大豆等の原料の原形を留めたい場合に適している。図２は、本発明の一実施形態に係る竪型ロータリーバルブ１の縦断面図である。本図は、図１では省略した制御機構３０等を図示している。図３は、図１に示した竪型ロータリーバルブ１のロータ２０単体の横断面図である。図４は、図１に示した竪型ロータリーバルブ１、入口シュート１０及び出口シュート１１の平面図である。

図４において、入口シュート１０は、供給口２４の位置で接続されており、出口シュート１１は、排出口２５の位置で接続されている。図２において、上蓋１２及び下蓋１３とケーシング１４とで形成された空間３内にロータ２０が内蔵されている。ロータ２０は、空間３内をシャフト１９及びシャフト１８を中心に水平に回転する。シャフト１９はモータ３２で駆動されて回転する。モータ３２は簡略化して図示している。本実施形態ではロータ２０の回転軸であるシャフトは独立した２本のシャフト１９及びシャフト１８で構成されているが１本のシャフトで構成してもよい。

図３に示したように、ロータ２０は、周壁２１と仕切り板２２と内筒３７で形成されている。仕切り板２２は内筒３７を中心に放射状に延び、周壁２１内を複数の桝２３に区画している。図３において、ロータ２０が回転すると、入口シュート１０（図４参照）から原料が投入された桝２３は、供給口２４（図４参照）の位置から排出口２５（図４参照）に向って回転する。桝２３が、排出口２５と対向する位置まで回転すると、原料は出口シュート１１（図４参照）を経て排出される。

図２に示したように、上蓋１２は上板３３とリブ２６で構成されており、下蓋１３は下板３４とリブ２８で構成されている。図４に示したように、リブ２６はシャフト１９を中心に放射状に配置されている。同様に、図２においてリブ２８はシャフト１８を中心に放射状に配置されている。図２において、リブ２６には温調用ヒータである上ヒータ２７が貼り付けられており、リブ２８には温調用ヒータである下ヒータ２９が貼り付けられている。上ヒータ２７及び下ヒータ２９の加熱能力は制御機構３０により調整されている。上ヒータ２７でリブ２６を加熱することにより上板３３も同時に加熱され、下ヒータ２９でリブ２８を加熱することにより下板３４も同時に加熱される。したがって、上ヒータ２７により上蓋１２を加熱でき、下ヒータ２９により下蓋１３を加熱できる。

竪型ロータリーバルブ１は竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造（以下、単に「熱変形制御構造」という。）を備えている。この熱変形制御構造は、上蓋１２及び下蓋１３とケーシング１４とで形成された空間３内をロータ２０が水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの基本構造を前提とし、上ヒータ２７、下ヒータ２９及び制御機構３０を備えたものである。制御機構３０は、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０とが接触しないように、上蓋１２及び下蓋１３を加熱する上ヒータ２７及び下ヒータ２９の加熱能力を調整する。

竪型ロータリーバルブ１は、熱変形制御構造を備えていることにより、装置の予熱時及び蒸煮運転時における上蓋１２及び下蓋１３の熱変形によって、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０とが接触してこれらの部品が摩耗することを防止できる。以下、図５を参照しながら、予熱時の上蓋１２及び下蓋１３の熱変形について説明する。図５は、上蓋１２及び下蓋１３の熱変形前後の様子を示す竪型ロータリーバルブ１の概略縦断面図であり、図５（ａ）は予熱前を示し、図５（ｂ）は予熱後を示している。

説明の便宜のため、図５の竪型ロータリーバルブ１は、要部のみを断面状態で図示し、図２に比べ簡略化して図示している。上蓋１２とロータ２０との隙間３６及び下蓋１３とロータ２０との隙間３５は微小であるが、説明の便宜のため図２及び図５では誇張して図示している。また、本実施形態に係る熱変形制御構造は、前記のとおり上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０とが接触しないようにするものであるが、説明の便宜のため、図５（ｂ）では、熱変形制御構造を作動させず、上蓋１２とロータ２０とが接触した状態を示している。

予熱前の図５（ａ）の状態では、それぞれ均一な隙間３５及び隙間３６が確保されている。予熱時に竪型ロータリーバルブ１内に蒸気が流入することにより、上蓋１２及び下蓋１３は、それぞれ内面側が加熱される。このことにより、上蓋１２及び下蓋１３はいずれも内面側が膨張し、図５（ｂ）に示したように、上蓋１２は下に凸になるように変形し、下蓋１３は上に凸になるように変形する。

図２において、上軸受１７は上蓋１２を構成するリブ２６に固定されているが、上軸受１７とシャフト１９との間には隙間があり、上蓋１２を構成する上板３３とシャフト１９との間にも隙間があり、シャフト１９は上軸受１７及び上蓋１２とは一体ではない。この隙間にはシール材が充填され気密性が保たれている。下蓋１３を構成する下板３４とシャフト１８との間の隙間についても同様である。他方、シャフト１９とロータ２０は一体になっており、ロータ２０は上蓋１２に固定されていない。この構成では、上蓋１２が変形しても、シャフト１９は移動せず、シャフト１９と一体のロータ２０も移動しないので、図５（ｂ）のように上蓋１２が下に凸になるように変形し、この変形が進むと上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが当接する。

他方、図２において、下蓋１３と下軸受１５とは一体になっており、下軸受１５とシャフト１８とは、ベアリング１６を介して一体になっている。このため、下蓋１３が図５（ｂ）に示したように上に凸になるように変形すると、この変形と一体に、下軸受１５及びシャフト１８と、シャフト１８と一体のロータ２０が上方向に移動する。ロータ２０の移動が進むと、図５（ｂ）に示したように、上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが当接する。

したがって、上蓋１２及び下蓋１３の熱変形はいずれも、上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが当接するように作用する。上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが当接し、これを放置したまま回転すれば両部品は摩耗し、摩耗が進行すれば部品交換を伴うメンテナンスが必要になる。

また、図５（ｂ）の例では、下蓋１３の変形により、下蓋１３の外周部とロータ２０との隙間が広がっている。このように隙間が拡大すると、ロータ２０の気密性が低下して蒸気漏れが生じ、加圧蒸煮缶６（図１参照）内の昇圧及び予熱に要する時間が長くなってしまう。他方、下蓋１３が下に凸になるように変形すると（図５（ａ）の２点鎖線４２参照）、下蓋１３を構成する下板３４の上面とロータ２０の外周部下端面とが接触する。

前記のような変形を防ぐため、上蓋１２及び下蓋１３にヒータを付け、何ら制御することなくヒータ加熱を行うと、ヒータ加熱により各蓋の外面側が内面側より高温になると、上蓋１２は上に凸、下蓋１３は下に凸になるよう変形する（図５（ａ）の２点鎖線４１、４２参照）。この場合、上蓋１２の変形により、隙間３６が広がり蒸気漏れが生じ、下蓋１３の変形により、ロータ２０が下方向に移動するため、下板３４の上面とロータ２０の外周部下端面とが接触してしまう。

以上、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０との接触について説明したが、本発明に係る熱変形制御は、予熱時及び蒸煮運転時において、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０とが接触しないようにして、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０の摩耗を防止するとともに、竪型ロータリーバルブ１の気密性を維持するようにしたものである。

以下、本発明に係る熱変形制御の一例について、図６に示したフローチャートを参照しながら説明する。この説明は、予熱時における熱変形制御を前提としているが、蒸煮時における熱変形制御についても同様である。予熱の開始と同時に加圧蒸煮缶６から蒸気が流入する（図６のステップ１０１）。蒸気流入は加圧蒸煮缶６を加熱するためである。

この蒸気流入により、上蓋１２の内面が加熱され、この加熱は、上蓋１２を下に凸になるように作用する（図５（ｂ）参照）。他方、制御機構３０は、上蓋１２の温度が、竪型ロータリーバルブ１内に流入する蒸気温度と同じになるよう、上ヒータ２７の加熱能力を調整する。このことにより、上蓋１２の外面が加熱され、この加熱は、上蓋１２を上に凸になるように作用する（図５（ａ）の２点鎖線４１参照）。したがって、竪型ロータリーバルブ１内に蒸気が流入しても、上蓋１２の変形が抑制され、上蓋１２とロータ２０とが接触することが防止される。

蒸気流入後は、上蓋１２の温度が設定温度以上にならないよう上ヒータ２７の加熱能力が調整され（図６のステップ１０２）、後述する、下蓋１３の変形を抑制するための下ヒータ２９の加熱能力制御が開始される（図６のステップ１０３）。制御機構３０は、上蓋１２の温度が正常か否かを判断する（図６のステップ１０４）。同温度が正常でなければ、ロータ２０の回転停止状態が維持される。上蓋１２の温度が目標温度に達していなければ、蒸気流入による加熱により、上蓋１２が下に凸になるように変形し（図５（ｂ）参照）、上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが接触する可能性があるためである。

本実施形態では、上蓋１２は変形してもロータ２０は移動しないので、上蓋１２の加熱能力の調整は温度によるひずみ予測でも足りるが、下蓋１３は変形するとロータ２０も移動し、このことは接触、磨耗に直結するので、下蓋１３の加熱能力は距離Ｈに基づいた制御により調整することで、接触防止の確実性が高まる。

図２において、センサ３１によりセンサ３１と軸受１５との間の距離Ｈが計測される。前記のとおり、下蓋１３が図５（ｂ）に示したように上に凸になるように変形すると、この変形と一体に、下軸受１５及びシャフト１８と、シャフト１８と一体のロータ２０が上方向に移動する。すなわち、距離Ｈが大きくなるにつれて隙間３６が縮まるので距離Ｈを隙間３６に換算することができ、上蓋１２が変形していないことを前提として、距離Ｈから上蓋１２とロータ２０との間の距離を予測できる。制御機構３０は、距離Ｈが許容範囲内であるか否かを判断する（図６のステップ１０５）。

距離Ｈが許容範囲内より大きいと、図５（ｂ）において上蓋１２を構成する上板３３の下面とロータ２０の上端面とが接触し、距離Ｈが許容範囲内より小さいと、図５（ａ）において２点鎖線４２のように変形し、下蓋１３を構成する下板３４の上面とロータ２０の外周部下端面とが接触する。よって、距離Ｈが許容範囲外であれば、上蓋１２又は下蓋１３がロータ２０に接触する状態に近づいているので、ロータ２０の回転停止状態が維持される。

前記のとおり、蒸気流入後は下ヒータ２９の加熱能力制御が開始しており、ロータ２０の回転停止状態において、制御機構３０は距離Ｈの測定値に応じて下ヒータ２９の加熱能力を制御する（図６のステップ１０３）。加熱能力の制御は、距離Ｈの測定値に応じて行ない、距離Ｈが大きい（上蓋１２とロータ２０との隙間３６が小さい）場合は、下ヒータ２９の加熱能力を大きくする。このことにより、下蓋１３の外面の温度が高くなり、下蓋１３が下に凸になるように変形し（図５（ａ）の２点鎖線４２参照）、距離Ｈが小さくなり許容範囲の値に近づいていく。

距離Ｈが小さい場合は、上蓋１２とロータ２０との隙間３６が大きいので、上蓋１２とロータ２０とが接触する状態からは遠ざかっているが、下蓋１３が下に凸になるように変形したことにより（図５（ａ）の２点鎖線４２参照）、下蓋１３を構成する下板３４の上面とロータ２０の外周部下端面とが接触する状態に近づいている。この状態では、下ヒータ２９の加熱能力を小さくする。このことにより、下蓋１３の外面の温度が低くなり、下蓋１３が上に凸になるように変形し、距離Ｈが大きくなり許容範囲の値に近づいていく。

距離Ｈを調整するための下ヒータ２９の加熱能力制御の要領は前記のとおりであるが、制御プログラムは適宜修正したものを使用すればよい。例えば、距離Ｈの測定値と許容範囲の値との偏差を算出し、偏差の値に応じて下蓋１３の設定温度を決定するようにしてもよい。より具体的には、偏差を例えばａ〜ｅの５つの類型に設定し、制御機構３０は、偏差がａ〜ｅのいずれの類型に該当するかを判断し、判断した偏差の類型に基づいて、下蓋１３の設定温度を決定し、下ヒータ２９の加熱能力を、下蓋１３が設定温度になるよう調整する。

前記の下ヒータ２９の加熱能力制御（図６のステップ１０３）により、距離Ｈが許容範囲内であることを確認すれば（図６のステップ１０５）、蒸気流入経過時間が設定値に達しているか否かを判定する（図６のステップ１０６）。蒸気流入経過時間が設定値に達していれば、ロータ２０の回転を開始する（図６のステップ１０７）。すなわち、上蓋１２の温度が正常であり（図６のステップ１０４）、距離Ｈが許容範囲内であり（図６のステップ１０５）、蒸気流入経過時間が設定値に達している（図６のステップ１０６）という条件を全て満足したときに、ロータ２０は回転を開始する（図６のステップ１０７）。この構成によれば、竪型ロータリーバルブ１を構成する部材がある程度膨張した状態からロータ２０が回転することにより、上蓋１２又は下蓋１３とロータ２０との接触をより確実に防止できる。

ロータ２０の回転が開始すると、ロータ２０の回転回数をカウントし、ロータ２０の連続回転回数が設定値に達したか否かを判断する（図６のステップ１０８）。ロータ２０の連続回転回数が設定値に達していなければ、回転を維持し、ステップ１０４以降を繰り返す。この間、上蓋１２の温度が正常でない場合（図６のステップ１０４）、距離Ｈが許容範囲内でない場合（図６のステップ１０５）のいずれの場合もロータ２０の回転を停止し（図６のステップ１０９）、各条件を満足したときに、ロータ２０は再び回転を開始する（図６のステップ１０７）。

以後、ロータ２０の連続回転回数が設定値に達すると、予熱を終了する（図６のステップ１０８）。予熱により、上蓋１２及び下蓋１３を含む竪型ロータリーバルブ１の構成部品の温度は安定する。予熱後の蒸煮運転時においても、熱変形制御は継続し、ロータ２０は上蓋１２及び下蓋１３と接触することなく回転させることができる。

前記の本発明に係る熱変形制御によれば、ロータ２０は上蓋１２及び下蓋１３と接触した状態で回転することはないので、ロータ２０と上蓋１２及び下蓋１３の摩耗が防止され、摩耗による部品交換が不要となり、メンテナンスフリーが実現できる。また、本発明に係る熱変形制御は、予熱時及び蒸煮運転時において、上蓋１２及び下蓋１３の熱変形を制御して、上蓋１２及び下蓋１３にロータ２０が接触することを防止するものであり、このことにより、上蓋１２及び下蓋１３とロータ２０の摩耗を防止するとともに、竪型ロータリーバルブ１の気密性を維持することができる。また、予熱時の気密性を維持することができれば、加圧蒸煮缶６内の昇圧及び予熱時間を短縮できる。

本実施形態に係る竪型ロータリーバルブ１は、図２に示したように、ケーシング１４の外周面が断熱構造４０で覆われている。この構成によれば、ケーシング１４からの放熱が抑えられるので、上蓋１２及び下蓋１３について、中央部分の温度が高く外周に近づくほど温度が低くなるという温度勾配が生じにくくなり、温度勾配によるひずみを防止することができる。また、ケーシング１４からの放熱が抑えられることにより、蒸気利用効率が向上するので、予熱時間の短縮と運転中の必要蒸気量の削減が可能になる。図２に示した断熱構造４０は、金属板とケーシング１４との間に空気を介在させた構造であるが、この構造に限るものではない。

以上、本発明について説明したが、前記の実施形態は一例でありこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、センサ３１で計測した距離Ｈに基づいて下ヒータ２９の加熱能力を調整し、下蓋１３の熱変形制御を行うものであったが、上蓋１２とロータ２０の距離に基づいて上ヒータ２７の加熱能力を調整する上蓋１２の熱変形制御を追加してもよい。また、前記実施形態では下蓋１３の温度も測定しているが、距離Ｈのみに基づいて下ヒータ２９の加熱能力を調整してもよい。

また、図６のフローチャートに示した熱変形制御は、センサ３１で計測した距離に基づく下ヒータ２９の加熱能力の調整によるものであるが、上蓋１２、下蓋１３、ロータ２０又はケーシング１４のいずれか若しくは複数の温度に基づく温調用ヒータの加熱能力の調整によるものであってもよい。隙間３５及び隙間３６の大きさは、上蓋１２、下蓋１３、ロータ２０又はケーシング１４のいずれか若しくは複数の温度に関係しているので、これらの温度に基づいて制御を行うことにより、隙間３５及び隙間３６を予測し、上蓋１２又は下蓋１３とロータ２０とが接触しないように制御することが可能になる。

前記の温度に基づく制御は、温度センサを用いればよい。例えば上蓋１２、下蓋１３の数箇所に温度センサを取り付ければ、各温度センサで検出した温度から上蓋１２、下蓋１３の現在のひずみを予測することができる。これは、ロータ２０内の蒸気の圧力、蒸気の流入量といった条件が同じ場合、上蓋１２、下蓋１３には温度に応じた大きさのひずみが生じるからである。すなわち、上蓋１２、下蓋１３の温度からひずみを予測でき、予測したひずみに基づいて、上ヒータ２７、下ヒータ２９の加熱能力を調整して上蓋１２、下蓋１３等の熱変形制御を行うことができる。

また、前記実施形態とは逆に、上蓋１２の変形と一体に、シャフト１９と一体のロータ２０が移動する構成であってもよく、この構成では図２及び図５に示したセンサ３１の位置は、上蓋１２の上側になる。同構成の場合、上蓋１２、下蓋１３のどちらか又は両方とロータ２０の距離に基づく熱変形制御の対象を上蓋１２のみとしてもよいが、上蓋１２、下蓋１３の両方としてもよい。

さらに、前記実施形態では、ロータ２０の回転開始の条件の一つが、上蓋１２の温度が正常であることであったが（図６のステップ１０４）、これに限るものではなく、上蓋１２、下蓋１３、ロータ２０又はケーシング１４のいずれか若しくは複数の温度が設定温度に達していることを条件にしてもよい。

１，２ 竪型ロータリーバルブ
１２ 上蓋
１３ 下蓋
１４ ケーシング
２０ ロータ
２６，２８ リブ
２７ 上ヒータ（温調用ヒータ）
２９ 下ヒータ（温調用ヒータ）
３０ 制御手段
３１ センサ
３５，３６ 隙間
４０ 断熱構造

Claims (8)

1. 上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造であって、
   前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方に温調用ヒータを設け、
   前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータとが接触しないように、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱する前記温調用ヒータの加熱能力を調整する制御機構を備えていることを特徴とする竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造。
2. 前記制御機構は、前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整する請求項１に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造。
3. 前記制御機構は、前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータの距離をセンサにより計測し、前記計測した距離に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整する請求項１に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造。
4. 前記ケーシングの外周面が断熱構造で覆われている請求項１に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御構造。
5. 上蓋と下蓋との間に配置されたケーシング内をロータが水平に回転するように構成されている竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法であって、
   前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方に温調用ヒータを設け、
   前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータとが接触しないように、前記温調用ヒータの加熱能力を調整しながら、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱することを特徴とする竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法。
6. 前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整して、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱する請求項５に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法。
7. 前記上蓋又は前記下蓋と前記ロータの距離をセンサにより計測し、前記計測した距離に基づいて前記温調用ヒータの加熱能力を調整して、前記上蓋と前記下蓋の一方又は両方を加熱する請求項５に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法。
8. 前記上蓋、前記下蓋、前記ロータ又は前記ケーシングのいずれか若しくは複数の温度が設定温度に達し、前記距離が許容範囲内の値であり、かつ前記竪型ロータリーバルブ内に蒸気を流入させてから設定時間経過後に、前記ロータの回転を開始する請求項５に記載の竪型ロータリーバルブの熱変形制御方法。

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