JPH06323509A - 蒸気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば被加熱物を加熱するために、負荷に蒸
気を供給する蒸気供給装置において、スーパーヒートの
発生を正確に検出し、このスーパーヒートが発生したと
きにのみ蒸気に冷却水を供給して、蒸気の冷却を確実か
つ安定して行う。 【構成】 減圧弁３を調整して目標温度を設定する温度
設定手段２３と、蒸気供給管１内の蒸気圧力を検出する
圧力センサ２０と、蒸気温度を検出する温度センサ２１
と、圧力センサ２１で検出した圧力値をその飽和温度値
Ｔ(P2)に変換する変換手段２６と、蒸気供給管１内に冷
却水を供給する冷却器１７と、変換手段２６で得られた
飽和温度値と、温度センサ２１による検出値とを比較し
て、この検出値が高いとき、冷却器１７を作動させる冷
却制御手段２４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、塗料や食品などの加
熱源として使用され、真空蒸気の潜熱を利用してたとえ
ば１００℃以下で被加熱物を加熱するための蒸気を発生
させ、この蒸気を消費用負荷側に供給する蒸気供給装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種蒸気供給装置において
は、負荷側に供給される蒸気が設定温度（飽和温度）に
対し過熱状態つまりスーパーヒートとなって、被加熱物
の熱的損傷を招いたり、蒸気が無駄となる。従って、ス
ーパーヒートとなったときには、前記蒸気を速やかに冷
却する必要がある。

【０００３】そこで、従来では、負荷側に至る蒸気供給
管に、その内部の蒸気温度を検出する温度センサを設け
るとともに、前記蒸気供給管に冷却器を取付けて、前記
温度センサによる検出値と前記設定温度とを比較し、前
記検出値が高くなったとき、前記蒸気供給管内の蒸気が
スーパーヒートになったと判断し、前記冷却器内に冷却
水を供給して前記蒸気を冷却するようにしている。ま
た、前記冷却器に常時少量の冷却水を供給することによ
り、スーパーヒートとなったときに水の蒸発による冷却
作用を発揮させるようにしたものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、後者の手段
によれば、スーパーヒートでない状態でも水が蒸気供給
管内に導入されるので、水が無駄となるばかりか、実際
にスーパーヒートとなったときの水量調整が難しい問題
がある。

【０００５】また、前者の手段によると、蒸気温度の上
昇原因は、スーパーヒート以外にも、前記減圧弁が調整
不充分な場合や、負荷が変動した場合、圧力変動が生じ
た場合などがあるにも拘らず、これらスーパーヒート以
外の原因で蒸気温度が上昇し、前記温度センサによる検
出値が設定値よりも高くなった場合でも、前記冷却器か
ら蒸気供給管内に冷却水が供給されるため、過熱蒸気の
冷却、つまりスーパーヒートの抑制を正確に行うことが
できなかった。

【０００６】しかも、スーパーヒート以外の蒸気の温度
変化は、一般に圧力変動を伴い、また、逆に、圧力変動
が発生したときには温度変化を伴うことから、前記減圧
弁による圧力制御と前記冷却器による冷却制御とが同時
に行われることになり、温度制御が不安定となる問題が
あった。

【０００７】この発明は、以上のような実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、スーパーヒートの発生を正
確に検出でき、このスーパーヒートが発生したときにの
み蒸気供給管に冷却水を供給して、供給蒸気の冷却を確
実かつ安定して行うことができる蒸気供給装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明にかかる蒸気供給装置は、減圧弁を制御し
て負荷に供給される二次側蒸気の温度（目標温度）を設
定する温度設定手段と、二次側の蒸気を負荷に供給する
蒸気供給管内の蒸気圧力を検出する圧力センサと、前記
蒸気供給管内の蒸気温度を検出する温度センサと、前記
圧力センサで検出した圧力値をその飽和温度値に変換す
る変換手段と、前記蒸気供給管内に冷却水を供給する冷
却器と、前記変換手段で得られた飽和温度値と、前記温
度センサによる検出値とを比較して、この検出値が高い
とき、前記冷却器を作動させる冷却制御手段とを備えて
いる。

【０００９】

【作用】この発明によれば、温度設定手段に基づく減圧
弁の調整により、負荷側に供給される二次側の蒸気（供
給蒸気）が所定の設定温度（目標温度）となるように、
二次側の蒸気圧力が調整される。この設定温度は、減圧
弁で調整された圧力に対応する蒸気の飽和温度である。
他方、供給蒸気の圧力が圧力センサで検出されて、この
センサで検出された圧力値がその飽和温度値に変換手段
で変換される。そして、前記温度センサによる検出値
と、前記変換手段で変換された飽和温度値とが比較され
て、この飽和温度値に対し前記検出値が高いとき、スー
パーヒートが発生したと判断されて、冷却制御手段から
の出力により冷却器から冷却水が供給され、供給蒸気の
冷却が行われる。

【００１０】以上の構成では、スーパーヒートの発生を
正確に検出でき、しかも、スーパーヒートが発生したと
きにのみ蒸気供給管に冷却水を供給して、供給蒸気の冷
却制御を確実かつ安定して行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、この発明にかかる蒸気供給装置の一例を
示す配管系統図であり、同図において、１は蒸気供給
管、２は蒸気供給管１を開閉する蒸気供給弁、３は減圧
弁で、一次側の高圧蒸気を減圧して二次側に流すもので
ある。この減圧弁３は、内蔵された圧力調整ばねのばね
力を調整することにより、二次側蒸気の圧力を設定温度
（目標温度）に対応した設定圧力に制御する公知のもの
である。４は二次側蒸気の潜熱を利用して被加熱物を加
熱する蒸気消費用負荷、５は負荷下流側の回収配管６に
設けられて蒸気と復水とを分離する気水分離器である。

【００１２】７は前記気水分離器５の下流側に設けられ
たエジェクタ式吸引・圧送装置で、前記気水分離器５の
復水５ａ側を配管８を介して吸引するエジェクタ９と、
このエジェクタ９により吸引した復水が送り込まれる復
水タンク１０と、このタンク１０内の復水を底部側から
吸入して昇圧し、前記エジェクタ９にジェット流として
送った後、この水を前記復水タンク１０に還流させるポ
ンプ１１とを備えている。このポンプ１１は、インバー
タ１２により回転速度が可変制御される。つまり、前記
気水分離器５にレベルセンサＬ１を設けて、このセンサ
Ｌ１からの検出信号Ｓ１を受けてコントローラ２２が制
御信号ＣＳ１を出力し、前記インバータ１２を制御する
ことで前記ポンプ１１の回転数を制御することにより、
気水分離器５内の水位を適正レベルに保持している。

【００１３】また、同図中、１３，１４は前記蒸気供給
管１に設けたセパレータ、１５は復水排出管であって、
途中に復水吐出弁１６が設けられている。

【００１４】前記蒸気供給管１における減圧弁３の下流
側には冷却器１７が設けられており、この冷却器１７と
前記復水排出管１５との間に冷却配管１８が接続される
とともに、この冷却配管１８の途中に冷却バルブ１９が
介装されている。また、前記蒸気供給管１の負荷４側
に、供給蒸気の圧力を検出する圧力センサ２０と、前記
供給蒸気の温度を検出する温度センサ２１とが設けられ
ている。そして、これら圧力および温度センサ２０，２
１による検出結果に基づくコントローラ２２からの制御
信号ＣＳ２，ＣＳ３により、前記減圧弁３と冷却バルブ
１９とが制御される。

【００１５】つまり、前記コントローラ２２には、二次
側蒸気の目標温度（設定温度）を設定し、かつ温度セン
サ２１による温度検出値に基づいて、設定温度が得られ
るように減圧弁３の設定圧力を調整する温度設定手段２
３と、前記圧力センサ２０で検出した圧力値をその飽和
温度値に変換して、この飽和温度値と前記温度センサ２
１による検出値とを比較し、この検出値が高いときに前
記冷却バルブ１９を開動作させ、前記復水排出管１５内
の水を前記冷却器１７から前記蒸気供給管１内に供給し
て、蒸気を冷却する冷却制御手段２４とが設けられてい
る。

【００１６】図２は、前記コントローラ２２に内蔵され
た冷却制御手段２４の具体的な構成を示すブロック図で
あり、同図において、入力部２５は前記圧力センサ２０
からの検出信号を受けて圧力信号Ｐ２を出力し、変換手
段２６は圧力信号Ｐ２を飽和温度値Ｔ(P2)に変換する。
変換された飽和温度値Ｔ(P2)は加算部２７に入力され
て、この飽和温度値Ｔ(P2)に所定のマージンが付与さ
れ、第１マージン信号Ｔ(P2)＋α１および第２マージン
信号Ｔ(P2)＋α２が出力される。入力部２８は前記温度
センサ２１からの検出値を受けて温度値Ｔ１を出力す
る。尚、α１はα２よりも大きい。

【００１７】２９，３０は第１および第２比較器であっ
て、この第１比較器２９には、前記加算部２７から出力
される第１マージン信号Ｔ(P2)＋α１と、前記温度セン
サ側入力部２８からの温度信号Ｔ１とがそれぞれ入力さ
れ、また、前記第２比較器３０には、前記加算部２７か
ら出力される第２マージン信号Ｔ(P2)＋α２と、前記温
度センサ側入力部２８からの温度信号Ｔ１とがそれぞれ
入力される。

【００１８】３１はラッチ回路で、そのセット端子Ｓに
前記第１比較器２９から出力信号が入力されたときに、
出力端子ＯからＨレベルの信号が出力されて前記冷却バ
ルブ１９の開動作が行われ、また、前記ラッチ回路３１
のリセット端子Ｒに前記第２比較器３０から出力信号が
出力されたとき、出力端子Ｏからの出力がＬレベルとな
り、前記冷却バルブ１９が閉動作するようになってい
る。

【００１９】次に、作用について説明する。図４は、従
来の蒸気供給装置によるタイミングチャートを示してお
り、（ａ）は蒸気供給管１内における実際の蒸気圧力Ｐ
２の変動曲線を、（ｂ）は前記温度センサ２１で検出さ
れる蒸気供給管１内における蒸気温度Ｔ１の変動曲線
を、（ｃ）はスーパーヒートの検出状態をそれぞれ示し
ている。尚、図４の（ｂ）において、Ｔ０は設定温度
（目標温度）を、また、Ｔ０＋α１およびＴ０＋α２
は、設定温度Ｔ０に所定のマージンα１，α２を付与し
たものを示している。

【００２０】そして、従来では、図４（ａ）の曲線部分
Ｐ10で示したように、前記蒸気圧力Ｐ２の上昇が小さい
にも拘らず、（ｂ）のように、前記蒸気温度Ｔ１が前記
マージン付与温度Ｔ０＋α１よりも高くなったとき、ス
ーパーヒートと正しく判断され、供給蒸気に対する冷却
水の供給が行われて蒸気が冷却される。この蒸気の冷却
に伴い蒸気温度Ｔ１が前記マージン付与温度Ｔ０＋α２
に到したとき、冷却水の供給が停止される。

【００２１】他方、図４（ａ）の曲線部分Ｐ20で示した
ように、前記蒸気圧力Ｐ２が上昇し、これに伴い前記蒸
気温度Ｔ１が前記マージン付与温度Ｔ０＋α１よりも高
くなったような場合、実際にはスーパーヒートでないに
も拘らず、スーパーヒートと誤判断されて供給蒸気に対
する冷却水の供給が行われる。従って、スーパーヒート
の検出が不正確となって、供給蒸気の冷却制御が不確実
となっていた。

【００２２】図３は、この発明にかかるタイミングチャ
ートを示しており、同図の（ａ）は前記圧力センサ２０
で検出される蒸気供給管１内における蒸気圧力Ｐ２の変
動曲線を、（ｂ）は前記変換手段２６で蒸気圧力Ｐ２か
ら変換された飽和温度値Ｔ(P2)の変動曲線を、（ｃ）は
前記温度センサ２１で検出される蒸気供給管１内におけ
る蒸気温度Ｔ１の変動曲線を、（ｄ）は前記蒸気温度Ｔ
１と飽和温度値Ｔ(P2)との比較値Ｔ１−Ｔ(P2)の変動曲
線を、（ｅ）はスーパーヒートの検出状態をそれぞれ示
している。ただし、同図の（ｂ），（ｃ）中の設定温度
Ｔ０は目標温度から若干ずれた温度としてもよい。同図
の（ｄ）において、Ｔ(P2)＋α１およびＴ(P2)＋α２
は、それぞれ飽和温度値Ｔ(P2)に所定のマージンα１，
α２を付与したものを示している。

【００２３】この発明によれば、図３の（ａ），
（ｂ），（ｃ）から明らかなように、前記圧力センサ２
０で検出される蒸気圧力Ｐ２と、この蒸気圧力Ｐ２に基
づき前記変換手段２６で変換された飽和温度値Ｔ(P2)
と、前記温度センサ２１で検出される蒸気温度Ｔ１と
は、互いに関連して上下変動する。そして、同図の
（ｄ）および（ｅ）で示したように、蒸気温度Ｔ１と飽
和温度値Ｔ(P2)との比較値Ｔ１−Ｔ(P2)が前記第１マー
ジン温度Ｔ(P2)＋α１よりも高くなったとき、スーパー
ヒートと判断されて、ラッチ回路３１からの出力により
前記冷却バルブ１９が開かれ、冷却器１７に冷却水が供
給されて、蒸気供給管１内の蒸気が冷却される。また、
蒸気の冷却に伴い前記比較値Ｔ１−Ｔ(P2)が第２マージ
ン温度Ｔ(P2)＋α２に到したときに、前記ラッチ回路３
１からリセット信号が出力され、前記冷却バルブ１９が
閉じられて前記冷却器１７への冷却水の供給が停止され
る。

【００２４】従って、図３（ａ）に示すように、蒸気圧
力Ｐ２の上昇が少ない曲線部分Ｐ10では飽和温度値Ｔ(P
2)の上昇も少ないから、図３（ｃ）の比較値Ｔ１−Ｔ(P
2)が大きくなって、スーパーヒートであることが正しく
判断される。これに対し、図３（ａ）の蒸気圧力Ｐ２が
大きく上昇した曲線部分Ｐ20では、飽和温度値Ｔ(P2)も
大きく上昇するから、図３（ｃ）の比較値Ｔ１−Ｔ(P2)
が小さく抑制されるので、スーパーヒートと誤判断され
ることがない。冷却されて飽和温度値Ｔ(P2)に達したの
ち、蒸気温度Ｔ１が設定温度（目標温度）Ｔ０からずれ
ていると、その原因は主として蒸気圧力Ｐ２の変動であ
る。この蒸気圧力Ｐ２の変動は、図１のコントローラ２
２からの制御信号Ｃ２によって設定圧力が調整される減
圧弁３により、自動的に解消される。

【００２５】以上のように、前記比較値Ｔ１−Ｔ(P2)と
マージン温度Ｔ(P2)＋α１又はＴ(P2)＋α２とを比較す
ることにより、スーパーヒートの発生状態を正確に検出
することができ、しかも、スーパーヒートに対応して前
記ラッチ回路３１からの出力により前記冷却バルブ１９
を開閉動作させ、前記蒸気供給管１内の蒸気に対する冷
却を行うことができるので、スーパーヒート状態の蒸気
の冷却を確実かつ安定して行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スー
パーヒートの発生を正確に検出でき、このスーパーヒー
トが発生したときにのみ供給蒸気に冷却水を供給して、
供給蒸気の冷却を確実かつ安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る蒸気供給装置を示す
配管系統図である。

【図２】同装置のコントローラにおける冷却制御手段の
具体的な構成を示すブロック図である。

【図３】同装置の制御動作を説明するためのタイミング
チャートである。

【図４】従来の蒸気供給装置による制御動作を説明する
タイミングチャートである。

【符号の説明】

１…蒸気供給管、３…減圧弁、４…負荷、１７…冷却
器、２０…圧力センサ、２１…温度センサ、２３…温度
設定手段、２４…冷却制御手段、２５…変換手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側蒸気を減圧して二次側に供給する
   減圧弁を備え、二次側の蒸気をこの蒸気の熱を利用する
   負荷に供給する蒸気供給装置であって、 前記減圧弁を制御して前記二次側の蒸気温度を設定する
   温度設定手段と、 二次側の蒸気を前記負荷に供給する蒸気供給管内の蒸気
   圧力を検出する圧力センサと、 前記蒸気供給管内の蒸気温度を検出する温度センサと、 前記圧力センサで検出した圧力値をその飽和温度値に変
   換する変換手段と、 前記蒸気供給管内に冷却水を供給する冷却器と、 前記変換手段で得られた飽和温度値と前記温度センサに
   よる検出値とを比較して、この検出値が高いとき、前記
   冷却器を作動させる冷却制御手段とを備えてなる蒸気供
   給装置。