(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器に加熱部を形成して加熱用の蒸気供給管を接続し、加熱により生じた復水を排出する復水回収装置を接続したものにおいて、加熱部に連通する補助熱交換器を配置して、該補助熱交換器に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管を接続して、該冷却流体供給管に加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁を取り付けて、該圧力応動弁を自力式の圧力調整弁とし、該自力式の圧力調整弁にダイヤフラムと圧力調整用の引張りコイルバネを配置し、ダイヤフラムの下部室に連通口を設け、該連通口を圧力連通管によって加熱部と連通すると共に、加熱部の圧力が所定値上昇すると圧力応動弁が開弁して補助熱交換器に冷却流体が供給されて加熱用の蒸気が熱交換されることを特徴とする蒸気加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器内の被加熱物を蒸気で加熱するものに関し、特にその加熱温度が１００度Ｃ前後程度の比較的低温の場合に適した蒸気加熱装置に関する。具体的には重合反応等に用いられる各種反応釜や食品の蒸溜装置、濃縮装置、あるいは殺菌装置等の蒸気加熱に用いるものである。これらの場合の被加熱物は、僅かな温度変化によって熱損傷や熱劣化を生じてしまう場合が多く、加熱温度を精度良く所定値に維持する必要がある。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気加熱装置としては、例えば特開平７−３２８４２３号公報に示すようなものが用いられていた。これは、蒸気供給管１７をノズル１８と接続し、ノズル１８の外周に形成した吸引室４４に２つの通路４５，４６を設けて、一方の通路４５をジャケット部１６と接続すると共に、他方の通路４６に弁手段４７を接続したものである。
【０００３】
弁手段４７を開弁することにより、ジャケット部１６内の残留空気を吸引室４４に吸引して、ジャケット部１６内を減圧状態とした後、弁手段４７を閉弁してジャケット部１６内に低圧蒸気を供給して１００度Ｃ以下の低温蒸気で被加熱物を加熱することができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の蒸気加熱装置では、加熱初期の段階で装置内に残留している空気を吸引排除して蒸気加熱を行うことはできるが、例えば、供給される加熱用の蒸気量が一定で、且つ、被加熱物の量が少なくなった場合に、供給される蒸気が消費される蒸気よりも過剰となってしまい、蒸気圧力の上昇、即ち、蒸気温度の上昇を来たしてしまう問題があった。
【０００５】
従って本発明の課題は、蒸気圧力の上昇を防止することによって蒸気温度の上昇を防止して、加熱温度の変動が少ない蒸気加熱装置を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、熱交換器に加熱部を形成して加熱用の蒸気供給管を接続し、加熱により生じた復水を排出する復水回収装置を接続したものにおいて、加熱部に連通する補助熱交換器を配置して、該補助熱交換器に冷却用の流体を供給する冷却流体供給管を接続して、該冷却流体供給管に加熱部の圧力変動を検知して開閉弁する圧力応動弁を取り付けて、該圧力応動弁を自力式の圧力調整弁とし、該自力式の圧力調整弁にダイヤフラムと圧力調整用の引張りコイルバネを配置し、ダイヤフラムの下部室に連通口を設け、該連通口を圧力連通管によって加熱部と連通すると共に、加熱部の圧力が所定値上昇すると圧力応動弁が開弁して補助熱交換器に冷却流体が供給されて加熱用の蒸気が熱交換されるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
加熱部と連通する補助熱交換器を配置して、この補助熱交換器に加熱部の圧力が所定値上昇すると開弁する圧力応動弁を介して冷却流体供給管を接続したことにより、加熱部への供給蒸気量が過剰となって蒸気圧力が所定値だけ上昇すると、圧力応動弁が開弁して補助熱交換器に冷却流体が供給されて、過剰な蒸気が熱交換されて凝縮することによって、補助熱交換器ひいては連通した加熱部の圧力上昇が解消され、温度上昇も防止される。
【０００８】
【実施例】
本実施例は図１に示すように、熱交換器として反応釜１を用いた例を説明する。
反応釜１の外周に加熱部としてのジャケット部２を形成して蒸気供給管３と接続すると共に、ジャケット部２の下部に連通した補助熱交換器４、及び、補助熱交換器４の下方に接続した復水回収装置６とで蒸気加熱装置を構成する。
【０００９】
蒸気供給管３には圧力調節弁７を取り付けてジャケット部２と接続する。圧力調節弁７はジャケット部２へ供給する蒸気圧力即ち温度が所定値となるように設定する。加熱用の蒸気として飽和蒸気を使用する場合は、蒸気の圧力と温度は一義的に定まるために、蒸気圧力を所定値に設定することにより蒸気温度も所定値に設定することができる。尚、蒸気供給管３は管路９を介して復水回収装置６の高圧操作流体の導入口１０と接続する。
【００１０】
ジャケット部２の下部に管路２１により補助熱交換器４を連通する。補助熱交換器４の下方は逆止弁２３を介して管路２２により復水回収装置６の復水流入口２０と接続する。
【００１１】
補助熱交換器４は密閉タンク状で、内部に管路２１の延長部をコイル状に配置して管路２２と接続したもので、下部に冷却流体供給管１１を圧力応動弁１２を介して接続すると共に、上部に冷却流体排出管１３を接続する。一方、圧力応動弁１２のアクチュエータ部１８は、圧力連通管１９によりジャケット部２と連通する。
【００１２】
圧力応動弁１２は、本実施例においては図２に示すように自力式の圧力調整弁を用いた例を示す。図２において、入口３０を冷却流体供給管１１と接続し、出口３１を補助熱交換器４と接続する。入口３０と出口３１を区画する弁座３２に対向して弁体３３を配置する。弁体３３は連結棒３４によって上方のダイヤフラム３５と連結する。ダイヤフラム３５の上部には圧力調整用の引張りコイルバネ３６を配置する。コイルバネ３６はダイヤフラム３５を上方に付勢する。コイルバネ３６の上部には、調整ネジ３７を介して回転ハンドル３８を取り付ける。回転ハンドル３８を左右に回転することによって、調整ネジ３７が上下に移動してコイルバネ３６の引張り力を適宜調整することができるものである。
【００１３】
ダイヤフラム３５の下部室３９に連通口４０を設ける。連通口４０は、圧力連通管１９によって図１に示す反応釜１のジャケット部２と連通する。従って、ジャケット部２の圧力が上昇すると、ダイヤフラム下部室３９の圧力も上昇して、ダイヤフラム３５が上方へ変位することによって弁体３３が弁座３２から離座して開弁するものである。
【００１４】
圧力応動弁１２が開弁すると、図１の冷却流体供給管１１から冷却水等の冷却流体が補助熱交換器４に供給され、補助熱交換器４内の蒸気と熱交換して凝縮させるものである。
【００１６】
補助熱交換器４の下部と復水回収装置６の復水流入口２０とを管路２２により逆止弁２３を介して接続する。逆止弁２３はジャケット部２と補助熱交換器４から復水回収装置６方向のみの流体の通過を許容するもので、逆方向の流体の通過は許容しないものである。復水回収装置６の復水還元口２４にも逆止弁２５を介して復水圧送管路２６を取り付ける。この逆止弁２５は復水回収装置６から復水圧送管路２６側への外部方向へのみ流体を通過させるものである。
【００１７】
復水回収装置６上部の高圧操作流体の導入口１０の側方には、高圧操作流体の排出循環口２７を設けて、管路２８と接続する。管路２８は、ジャケット部２と同圧状態の図示しないヘッダーや、あるいは、別途のジャケット部２よりも低圧状態箇所と接続する。
【００１８】
復水回収装置６は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧操作流体の導入口１０が閉口され、一方、排出循環口２７が開口されて、管路２１と補助熱交換器４と逆止弁２３と復水流入口２０を通ってジャケット部２内の復水が回収装置６内に流下し、回収装置６内に復水が溜まってフロートが所定上方部に位置すると、排出循環口２７が閉口され、一方、高圧操作流体の導入口１０が開口されて、高圧操作流体として蒸気供給管３からの高圧蒸気が回収装置６内に流入して、内部の復水を還元口２４と逆止弁２５と管路２６を経て復水回収先へ圧送し回収するものである。
【００１９】
復水が回収されて回収装置６内の水位が低下すると、再度、高圧操作流体の導入口１０が閉口され、排出循環口２７が開口されることにより、復水流入口２０から復水が回収装置６内へ流下してくる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、復水回収装置６は、ジャケット部２で発生した復水を回収するものである。
【００２０】
図１において反応釜１内の被加熱物を加熱する場合、圧力調節弁７から所定圧力即ち温度の加熱用蒸気をジャケット部２へ供給することにより、反応釜１は所定温度の蒸気でもって加熱される。例えば圧力調節弁７から大気圧以下の６０度Ｃの蒸気を供給すると反応釜１は６０度Ｃで加熱される。反応釜１を加熱した蒸気は凝縮して復水となり、管路２１と補助熱交換器４を経て復水回収装置６内へ流下する。
【００２１】
圧力調節弁７から供給される蒸気量がジャケット部２で消費される蒸気量よりも多い場合、ジャケット部２のみならずその下方の補助熱交換器４内にも蒸気が流下してくると共に、ジャケット部２内の蒸気圧力は上昇する。このジャケット部２内の圧力上昇は圧力連通管１９から圧力応動弁１２のダイヤフラム下部室３９に伝わり、ダイヤフラム３５を上方へ変位させることによって弁体３３が弁座３２から離座して、補助熱交換器４に冷却流体が供給されることによって、補助熱交換器４内の過剰な蒸気は熱交換されて凝縮する。このように本実施例においては、ジャケット部２から補助熱交換器４に流下した過剰な蒸気を凝縮して、蒸気圧力を低下させることによって、加熱蒸気温度の上昇を防止することができる。
【００２２】
供給される蒸気量が過剰ではない場合は、反応釜１を加熱した蒸気は凝縮して復水となることにより、ジャケット部２内は初期の圧力状態に維持される。一方、凝縮した復水は補助熱交換器４から復水回収装置６内へ流下して、上記した作動の繰り返しにより復水回収先へ圧送される。
【００２３】
本実施例においては、補助熱交換器４をジャケット部２と復水回収装置６の間に配置した例を示したが、補助熱交換器４はこの位置に限られることはなく、例えば、圧力調節弁７とジャケット部２の間に配置したり、あるいは、ジャケット部２の上部と下部の間に配置することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、加熱部の圧力が所定値上昇すると、圧力応動弁が開弁して補助熱交換器に冷却流体を供給して蒸気を熱交換して凝縮することにより、加熱部に供給される蒸気量が過剰となり蒸気圧力が上昇すると、その上昇分の蒸気が凝縮される。従って、蒸気圧力上昇に伴う温度変動を防止して、所定値の温度で精度良く被加熱物を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸気加熱装置の実施例を示す構成図。
【図２】本発明の蒸気加熱装置に用いる圧力応動弁の略構成図。
【符号の説明】
１  反応釜
２  ジャケット部
３  蒸気供給管
４  補助熱交換器
６  復水回収装置
１０  高圧操作流体導入口
１１  冷却流体供給管
１２  圧力応動弁
１９  圧力連通管
２０  復水流入口
２４  復水還元口
２７  排出循環口
３０  入口
３１  出口
３２  弁座
３３  弁体
【図１】
0004472103.tif 000002
【図２】
0004472103.tif 000003