KR960010656B1 - 감압열처리장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

감압열처리장치

제1도는 종래기술에 의한 감압열처리장치의 구성을 나타내는 개략도.

제2도는 본 발명에 의한 감압열처리장치의 한가지 실시예의 구성을 나타내는 개략도.

제3도, 제4도, 제5도 및 제6도는 제2도의 실시예의 변형을 나타내는 부분도.

제7도 및 제8도는 제2도의 실시예의 또 다른 변형을 나타내는 부분도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 출구 11 : 열교환기

13 : 입구 21 : 이잭터

25 : 수조 39 : 펌프

87 : 노즐

본 발명은, 피처리물을 예를들어 100℃ 이하와 같은 비교적 저온에서 안전하고 효율좋게 열처리하기 위한 감압수증기 및/또는 물을 열매체로 하는 열처리장치에 관한 것이다.

화학공업이나 식품공업의 분야에서는, 작업의 안전과 제품품질의 유지를 위해서, 재료를 예를들어 50℃ 전후의 비교적 저온에서 처리하는 것이 있다.

이와같은 열처리를 위해서, 예를들어 일본특개평 1-315336호 공보에 개시되어 있는 바와같은 감압증기식 열처리장치가 제안되어 있다.

이 장치는, 제1도에 나타내는 바와같이, 입구(5)로부터 공급되는 재료를 교반기(7)로 교반하면서 반응시켜 반응생성물을 출구(9)로부터 취출하는 반응용기(1)와, 증기나 물과 같은 열매체의 입구(13)와 출구(15)를 보유하며 용기(1)를 둘러싸는 재킷형(jacket type) 열교환기(11)와, 그 열교환기(11)에 가열용 증기를 자동밸브(19)를 통해 공급하는 배관(17)과, 열교환기(11)의 출구(15)에 배관(24)을 통해 흡인구(23)를 접속시킨 이젝터형(ejector type) 흡인펌프(21)와, 이젝터(21)의 디퓨저(27)를 상부공간부에 접속시키고 수위감지기(29a)(29b)와 온도감지기(31)를 구비한 수조(water tank)(25)와, 그 수조(25)에 자동밸브(35)를 통해 냉각수를 공급하는 배관(33)과, 수조(25)의 하부를 펌프(39)를 통해 이젝터(21)의 분사노즐(41)에 접속하는 배관(37)과, 그 배관(37)을 자동밸브(45)를 통해 열교환기(11)의 입구(13)에 접속하는 배관(43)과, 그 배관(43)을 자동밸브(49)를 통해 외부를접속하는 배출용 배관(47)과, 감지기(29a),(29b)(31)로부터의 신호를 받아서 각 자동밸브를 제어하는 집중제어부(51)을 포함하고 있다. 펌프(39)를 구동하면, 수조(25)내의 물은 배관(37)과 이젝터(21)를 통해 순환하여서, 이젝터(21)를 흡인상태로 유지한다.

반응용기(1)를 가열할 때는, 집중제어부(51)로부터의 신호에 의해 밸브(19)를 개방하고, 밸브(45)를 폐쇄하여서, 가열용 증기가 배관(17)으로부터 열교환기(11)로 공급되고, 그 증기는 응축된 물과 함께 이젝터(21)에 의해 흡인되어 수조(25)로 들어가서, 수조(25)내의 수온을 서서히 상승시킨다.

열교환기(11)의 내부는 이젝터(21)에 의해 감압상태에 있으므로, 증기의 포화온도가 저하해서, 100℃ 이하의 저온도에서 재료를 반응시킬 수가 있다.

가열로부터 냉각으로 전환하는 경우에는, 집중제어부(51)로부터의 신호에 의해 밸브(19)를 폐쇄하고, 밸브(45)를 개방해서 펌프(39)의 토출수의 일부를 배관(43)을 통해 열교환기(11)에 주입함과 아울러, 밸브(35)를 개방하여 냉수를 수조(25)에 주입해서, 수조(25)내의 수온을 서서히 저하시킨다.

이것에 의해서, 반응용기(1)는 온도가 서서히 저하하는 물에 의해 냉각된다. 수조(25)내의 수온은 온도감지기(31)에 의해 감지되고, 집중제어부(51)는 그것에 따라 밸브(35)를 개폐해서, 그 수온의 변화를 소정의 프로그램으로 제어하는 것에 의해 열교환기(11)의 온도변화를 제어하도록 되어 있다.

또, 수위감지기(29a),(29b)는 수위의 상한 및 하한을 감지하고, 집중제어부(51)는 그것에 따라 밸브(35)(49)를 개폐해서, 수조(25)내의 수위를 거의 일정하게 유지한다.

이 종래장치에서는, 가열로부터 냉각으로 전환했을 때, 초기냉각수와 가열용 증기와의 온도차가 작으므로, 열충격에 의한 타격현상(hammering effect)을 일으키지 않아서, 장치의 수명을 길게 할 수 있다는 이점이 있다.

그러나, 이 장치에서는, 열교환기(11)의 온도에 소정의 제어를 행하는 데에는 그 내부의 감압도를 정확하게 제어할 필요가 있지만, 가열시에 열교환기(11)내에서 증기로부터 응축한 물, 또는 냉각시에 증발하지 않았던 물이 출구(15) 부근에 고여 그 출구를 막는 일이 있어서, 그 때문에 감압도에 변동을 발생시켜 온도가 변동해서, 반응생성물의 품질에 변동을 일으킨다는 문제가 있다.

더우기, 이 출구(15) 부근의 물의 체류는 열교환기(11)내의 저해하므로, 실제상 가열온도를 50℃이하의 온도로 저하시키는 것이 불가능하다는 문제도 있다.

배관(24)을 분기시켜 이것을 열교환기(11)의 상부에 접속해서, 감압을 촉진하는 것도 고려되지만, 실제로는 응축수가 우선적으로 흡인되어 감압효과가 없다.

한편, 이 물의 체류를 발생시키지 않도록 증기나 물의 공급은 제어하는 데에는, 극히 복잡하고 고가인 제어장치가 필요하며 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 종래장치에 간단한 개량을 추가해서, 상기한 물의 체류에 관계없이, 보다 저온에서 효과적인 열처리가 가능한 진보한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기한 종래장치의 열교환기의 상부에 다른 흡인수단을 접속하고, 상기한 열교환기의 하부출구에 접속된 이젝터와는 별도로, 열교환기의 상부의 잔류증기를 흡인하는 것에 의해서, 상기한 목적을 달성할 수가 있다.

상기한 목적과 다른 목적 및 특성을 첨부도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 한가지 실시예를 나타내는 제2도로부터 이해되는 바와같이, 본 실시예는 제1도의 종래장치에 약간의 성분을 추가하여 구성되어 있다.

실제, 제1도와 동일한 성분은 전기한 설명과 실질적으로 동일한 동작을 하므로, 이들 성분에 대한 설명은 생략하고, 추가성분만 설명한다.

특히, 열교환기(11)와 이젝터(21) 사이의 배관(24)에 증기트랩(steam trap)( 53)과 자동밸브(55)가 병렬로 삽입되며, 본 발명의 한가지 특징으로서, 열교환기(11)의 상부에 배기펌프(57)가 배관(59) 및 자동밸브(61)를 통해 접속되어 있다.

또, 열교환기(11)의 입구(13)는 다시 자동밸브(63)와 배관(65)을 통해 냉각수공급용의 배관(33)에 접속되어 있다.

그 입구(13)는, 증기나 물과 같은 열매체가 반응용기(1)의 측벽의 전둘레에 균일하게 분포되도록, 전둘레에 걸쳐 개구하고 있다.

또, 반응용기(1)에는 온도감지기(67)가 설치되어서, 그 온도신호가 집중제어부(51)에 전송된다.

본 실시예에 있어서 밸브(55)를 개방하고, 밸브(61)(63)를 폐쇄하면, 그 동작은 제1도의 종래장치와 실질적으로 동일하다.

그러나, 본 실시예에서는 제어펌프(57)가 구동되어서, 밸브(61)가 제어부(51)로부터의 지령에 의해 적당하게 개방된다. 이것에 의해 열교환기(11)내의 증기나 공기와 같은 기체는 배관(59)을 통해 배출되고, 냉각수나 응축수는 종래와 같이 이젝터(21)에 의해 흡인되어서 수조(25)로 복귀된다.

즉, 액체와 기체가 각각 별도의 경로를 통해 배출되므로, 전기한 종래장치의 문제는 전혀 없다.

따라서, 열교환기(11)의 내부는 충분한 감압상태가 얻어져서, 예를들어 50℃이하와 같은 저온도의 처리를 행할 수가 있다.

이와같은 경우, 상온의 냉각수를 열교환기(11)에 공급하여도 타격현상이 발생하지 않으므로, 밸브(63)를 개방하여 배관(33)으로부터 냉각수를 직접 도입할 수도 있다.

증기만에 의한 가열장치에서 응축수가 그다지 생성되지 않은 경우는, 밸브(55)를 폐쇄하여 증기트랩(53)을 작동시킨다.

그러면, 그 응축수가 여기에서 제거되어서 열교환기(11)의 출구(15)를 막지 않으므로, 배기펌프(57)를 사용할 필요가 없게 된다.

배기펌프(57)는 임의의 적당한 것을 사용하는 것이 가능한데, 제3도는 이것에 이젝터(73)를 사용한 변형을 나타낸다.

열교환기(11)내의 기체는 주로 수증기이므로, 배출도중에 응축하는 것이기 때문에, 이젝터는 배기펌프(57)로서 바람직하다. 이 이젝터(73)는 그 노즐에 자동밸브(69)와 배관(71)을 통해 증기공급용 배관(17)에 접속되어서, 증기에 의해 구동되도록 되어 있다.

또, 그 디퓨저는 외부공기로, 개방하고 있다.

제4도는, 배기성능을 향상하기 위해 제3도의 이젝터(73)에 다시 2개의 이젝터(74)(75)를 직렬로 접속한 변형을 나타낸다. 제2이젝터(74)는 그 노즐을 자동밸브(77)를 통해 배관(71)에 접속해서, 증기로 구동되도록 되어 있지만, 제3이젝터(75)는 그 노즐을 자동밸브(79)를 통해 냉각수배관(33)에 접속해서, 수류(water flow)로 구동되도록 되어 있다.

제1, 제2이젝터의 디퓨저는 각각 다음의 이젝터의 흡인실에 접속되며, 제3이젝터의 디퓨저는 외부공기로 개방되어 있다.

제5도는, 또 다른 변형을 나타내는데, 여기서는, 2개의 직력 이젝터(73)(74)가 사용되며, 제2이젝터(74)의 디퓨저가 열교환기(11)의 출구로부터의 배관(24)과 함께 액체흡인용의 이젝터(21)의 흡인실에 접속되어서, 응축물을 회수하도록 되어 있다.

이와같은 응축물의 회수는, 열매체가 물이외의 물질인 경우에 중요한 것이 많다.

제6도의 변형을, 제3도의 이젝터(73)의 노즐을 펌프(39)의 출구에 접속해서, 그 이젝터(73)를 펌프(39)의 토출유체로 구동하도록 한 것이다. 또, 이젝터(73)의 디퓨저는 수조(25)에 접속되어서, 구동유체를 회수하도록 되어 있다.

제7도의 변형에선, 기체배출용의 배관(59)이 액체배출용의 이젝터(21)의 흡인실에 접속되어서, 이젝터(21)가 2개의 작용을 겸무하도록 되어 있다. 이 경우 이젝터(21)는, 그 흡인력을 강화하기 위해서, 그 노즐이 자동밸브(63)를 보유하는 배관(81)을 통해 증기공급용의 배관(17)에 접속되어서, 고압증기로 구동하도록 되어 있다.

또, 배관(81)의 도중에는 증기트랩(85)이 삽입되어서, 응축수를 배제하도록 되어 있다.

제8도의 변형은 열교환기(11)의 개량을 나타내는 것이다. 이 열교환기(11)의 입구(13)에는 반응용기(1)의 측벽에 대향하는 다수의 노즐(87)이 설치되어서, 냉각수가 용기(1)의 측벽으로 분사되어 그것을 따라서 균일하게 흘러내려 냉각이 효율좋게 행해지도록 되어 있다.

또, 열교환기(11)의 하부에도 노즐(89)이 설치되어서, 이것이 자동밸브(93)를 보유하는 배관(91)을 통해 압축공기공급원(미도시)에 접속되어 있다.

이 노즐(89)은, 이것으로부터 분사한 공기가 나선형상으로 열교환기(11)내를 상승해서, 배기펌프(57)에 의해 배출되도록 구성되어 있다.

이 구성에 의해서, 열교환기(11)내의 온도가 균일화되어서, 불규칙한 냉각을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 발명의 예시만을 목적으로 하는 것으로서, 발명의 한정을 의미하는 것은 아니다.

상기한 실시예 및 그 변형예는, 부속의 청구범위에 정의되는 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고, 여러 가지의 개변을 부가할 수 있다.

예를들어, 열교환기(11)는 도시한 바와같은 재킷형에 한정되지 않고, 발명의 응용에 적합한 임의 형식의 것이어도 좋다.

또, 액체 및 기체의 배출용 흡인펌프수단의 바람직한 실시예로서 이젝터를 사용하였지만, 적당한 흡인력을 갖고 있는 것이면 어떠한 형식의 것이어도 좋다.

또, 열매체로서 물과 그 증기를 사용했지만, 처리조건에 따라 다른 공지의 물질을 이용할 수도 있다.

더욱이, 도시한 자동밸브는 그 일부를 수동화하는 것도, 또 적당히 생략하는 것도 가능하다.

Claims (7)

1. 상부와 하부에 각각 열매체의 입구(13)와 출구(9)를 보유하여 피열처리물과 열교환을 행하는 열교환기(11)와, 상기한 입구에 접속되어 상기한 열교환기에 열매체의 증기를 공급하는 증기발생수단과, 상기한 출구에 접속되어 상기한 열매체를 흡인해서 상기한 열교환기내를 감압상태를 하는 제1흡인수단(21)과 상기한 제1흡인수단에 접속되어 상기한 열매체를 저류하는 저류조(25)와, 상기한 저류조로부터 상기한 열매체의 입구에 상기한 열매체를 공급하는 펌프수단(39)으로 이루어지는 감압열처리장치에 있어서, 상기한 열교환기의 상부에 접속되어 그 열교환기내에서 발생하는 상기한 열매체의 증기를 흡인제거해서, 상기한 열교환기내의 감압을 조장하는 제2흡인수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 제2흡입수단이 적어도 1개의 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기한 이젝터가 상기한 증기발생수단으로부터의 증기에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
4. 제2항에 있어서, 상기한 이젝터가 상기한 펌프수단(39)의 출력유체에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
5. 제2항에 있어서, 상기한 이젝터의 출구가 상기한 저류조에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기한 제1흡인수단과 제2흡인수단이 상기한 증기발생수단으로부터의 증기에 의해 구동되는 공통의 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.
7. 제1항에 있어서, 상기한 열교환기가 복수개의 노즐(87)을 포함함과 아울러, 그 내부의 열매체를 교반하기 위한 압축공기공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 감압열처리장치.