JPH09137909A - 熱媒体による低圧蒸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環ポンプでキャビテ―ションを生じること
がないと共に、熱媒体が空気と接触して変質することが
ない、熱媒体による低圧蒸気加熱装置を得ること。 【解決手段】 熱媒体用ボイラ―１を反応釜２のジャケ
ット部６と接続する。ジャケット部６を管路１６を介し
て真空ポンプ７のエゼクタ―２０と接続する。真空ポン
プ７は、エゼクタ―２０とタンク２１と循環ポンプ２２
とそれらの接続管路２３とで構成する。タンク２１の上
部に圧力センサ―１８と、不活性気体供給管４１と、不
活性気体排出管４４を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱媒体の蒸気によ
って被加熱物を加熱するものに関し、石油化学工業や合
成繊維工業、あるいは、合成樹脂工業等の各種加熱工程
に使用される熱媒体による蒸気加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱媒体による蒸気加熱装置の例と
しては、例えば図２に示すようなものが用いられてい
た。これは、熱媒体の蒸発器としての熱媒体用ボイラ―
１で発生させた熱媒体蒸気を、熱交換器の一種である反
応釜２に供給して反応釜２内の被加熱物を加熱し、加熱
により凝縮した熱媒体蒸気の凝縮液をタンク３に流下さ
せ、循環ポンプ４でボイラ―１へ回収するものである。

【０００３】熱媒体は様々な種類のものが市販され用い
られているが、通常の水を沸騰させた水蒸気よりも、圧
力が低くて温度が高いものが一般的であり、加熱装置を
高耐圧力設計とすることなく、比較的高温で加熱するこ
とができるものであり、各種の加熱工程で多用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱媒体によ
る蒸気加熱装置を用いた場合、タンク内で熱媒体が空気
と接触することによって酸化し変質してしまう問題があ
った。タンクは通常流下してくる流体量の変動に対応で
きるように大気開放状態として用いるのであるが、使用
時間の経過と共に熱媒体は変質してしまうのである。

【０００５】また上記従来の加熱装置の場合、タンク内
の流体の温度が高くなって、その温度に相当する飽和圧
力が大気圧以上となった場合に、循環ポンプ内でキャビ
テ―ション現象を生じる問題があった。これは、循環ポ
ンプに対する押込圧が不足して、ポンプ内で高温流体中
に気泡が発生し更にその気泡が崩壊することによって、
著しい騒音や振動を発生する現象で、騒音問題や機器の
損傷の要因となるものである。

【０００６】従って本発明の技術的課題は、循環ポンプ
でキャビテ―ション現象を生じることなく、また、熱媒
体の変質を防止することのできる、熱媒体による低圧蒸
気加熱装置を得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を解決
するために講じた本発明の技術的手段は、熱交換器の一
次側に熱媒体の蒸気供給管を接続し、熱交換器で凝縮し
た熱媒体を蒸発器等の回収先に回収するものにおいて、
熱交換器の二次側にエゼクタ―とタンクと循環ポンプを
有する真空ポンプを連設し、当該タンク内へ窒素ガス等
の不活性気体を供給する不活性気体供給管を弁手段を介
して設けて、タンク内の圧力を検出する圧力検出手段を
設けると共に、上記循環ポンプへ流下する流体の温度を
検出する温度検出手段を取り付けて、当該温度検出手段
で検出した温度値に対する流体の飽和圧力よりも所定値
だけ上記タンク内圧力が高くなるように上記弁手段を開
閉制御する制御部を設けたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】熱交換器の二次側にエゼクタ―と
タンクと循環ポンプを有する真空ポンプを連設したこと
により、循環ポンプでタンク内の流体をエゼクタ―に供
給して吸引力を発生して、熱交換器内の気体や液体を吸
引することによって、熱交換器内を低圧状態に維持し、
所定の低圧蒸気すなわち低温蒸気でもって熱交換器内の
被加熱物を加熱することができる。

【０００９】循環ポンプへ流下する流体の温度値に対す
る飽和圧力よりも、タンク内圧力を所定値だけ高くなる
ように不活性気体を供給することによって、循環ポンプ
への押込圧が確保され、高温流体がポンプ内へ吸引され
てもキャビテ―ション現象を生じることがない。

【００１０】タンク内へ不活性気体を供給することによ
り、タンク内に空気が存在しなくなり、熱媒体の酸化に
伴う変質を防止することができる。

【００１１】

【実施例】上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説
明する（図１参照）。本実施例においては熱交換器とし
て反応釜２を用いた例を示し、図２の従来技術と同一部
材には同一符号を付す。

【００１２】蒸発器としての熱媒体用ボイラ―１を反応
釜２のジャケット部６と接続すると共に、ジャケット部
６の下部を真空ポンプ７と連設し、真空ポンプ７をタン
ク３と循環ポンプ４を介して熱媒体用ボイラ―１と接続
して、熱媒体による低圧蒸気加熱装置を構成する。

【００１３】熱媒体用ボイラ―１と反応釜２を、圧力調
整弁８と気液分離器９と圧力センサ―１０を介した加熱
用蒸気供給管１１で接続する。圧力調整弁８は、圧力セ
ンサ―１０で検出した加熱用蒸気供給管１１内の蒸気圧
力を所定値に調整するものであり、気液分離器９は加熱
用蒸気供給管１１内の熱媒体の蒸気と液体を分離し、分
離した蒸気だけを反応釜２のジャケット部６へ供給し、
液体をその下部に設けたスチ―ムトラップ１２から排出
するものである。気液分離器９としては、衝突式や遠心
式やフィルタ―式等のものを用いることができる。

【００１４】反応釜２の外周に配置したジャケット部６
の下部接続口１３を、スチ―ムトラップ１４とバイパス
バルブ１５を並行に設けた管路１６で、真空ポンプ７の
エゼクタ―２０と接続する。また、気液分離器９のスチ
―ムトラップ１２の出口を、管路１７を介してエゼクタ
―２０と接続する。

【００１５】真空ポンプ７は、エゼクタ―２０とタンク
２１と循環ポンプ２２、及び、接続管路２３とで構成す
る。エゼクタ―２０は、ノズル部２５とディフュ―ザ部
２６で形成する。

【００１６】タンク２１の上部に、タンク２１内の圧力
を検出する圧力検出手段としての圧力センサ―１８と、
弁手段としての自動弁４０を介した不活性気体供給管４
１と、熱媒体補給管４２と、自動弁４３を介した不活性
気体排出管４４を取り付ける。タンク２１の下部にタン
ク２１内の流体温度を検出する温度検出手段としての温
度センサ―４５を取り付ける。温度センサ―４５と圧力
センサ―１８と自動弁４０，４３は制御部としてのコン
トロ―ラ５と図示はしていないが接続する。

【００１７】本実施例においては不活性気体排出管４４
を設けた例を示したが、これは必ずしも必要ではなく、
例えば一定量の不活性気体を供給しつつ、微少オリフィ
ス等から微少量の気体を排気することにより、タンク２
１内を所定圧力に維持する場合には不要となる。

【００１８】タンク２１の上部から管路３６と自動弁４
６を介してスチ―ムエゼクタ―３４の吸込室と接続す
る。スチ―ムエゼクタ―３４の入口側は管路３７と調節
弁３９とを介して熱媒体用ボイラ―１と接続し、出口側
は管路３８により図示しない別途の熱媒体蒸気使用箇
所、または、熱媒体用ボイラ―１と接続する。

【００１９】タンク２１には、内部に溜った熱媒体２７
をスチ―ムエゼクタ―３４とは別個に冷却するための冷
却管２８を自動弁２９を介して取り付ける。自動弁２
９，４６もコントロ―ラ―５と接続して、熱媒体２７の
温度を所定値に維持できるようにする。

【００２０】真空ポンプ７は、循環ポンプ２２で熱交換
タンク２１内の熱媒体２７をエゼクタ―２０中に循環さ
せて、エゼクタ―２０のノズル部２５で熱媒体２７の温
度に対応した吸引力を発生し、反応釜２のジャケット部
６から熱媒体を吸引すると共に、ジャケット部６内を所
定の圧力状態に維持するものである。熱媒体２７の液温
は、スチ―ムエゼクタ―３４の吸引量を多くしてタンク
２１内の再蒸発蒸気をより多く吸引することにより低く
することができ、また、冷却管２８からの冷却流体を増
やすことによっても液温を低くすることができるもので
ある。

【００２１】真空ポンプ７の接続管路２３の一部を分岐
して管路３２を接続し、循環熱媒体の一部が管路３３か
らタンク３へ供給されるようにすると共に、更に管路３
５を接続して循環熱媒体の一部を加熱用蒸気供給管１１
中で気液分離器９の一次側に注入する。管路３５によ
り、圧力調整弁８で圧力調整された熱媒体蒸気が過熱蒸
気となった場合でも、循環熱媒体の一部を注入して気液
分離部９で熱交換させることにより、飽和温度蒸気とす
ることができるものである。

【００２２】次に作用を説明する。熱媒体用ボイラ―１
で発生した熱媒体蒸気は、圧力調整弁８を経て圧力調整
されて反応釜２のジャケット部６に供給される。ジャケ
ット部６内は、真空ポンプ７のエゼクタ―２０の吸引力
により予め所定の低圧状態となっており、ジャケット部
６に供給された熱媒体蒸気は、所定の圧力すなわち蒸気
温度となって反応釜２内の被加熱物を加熱する。加熱し
て熱を奪われた熱媒体蒸気は凝縮して液体となり、スチ
―ムトラップ１４を経てエゼクタ―２０に吸引され、タ
ンク２１に至る。

【００２３】温度センサ―４５で検出したタンク２１内
の流体温度に対する飽和圧力よりも所定値だけタンク２
１内の圧力が高くなるように、コントロ―ラ５で自動弁
４０，４３を開閉制御する。タンク２１内の圧力は圧力
センサ―１８でコントロ―ラ５へフィ―ドバックされ
る。タンク２１内の圧力が、循環ポンプ２２に吸引され
るタンク２１内の流体の温度に対する飽和圧力よりも所
定値だけ高く維持されることにより、循環ポンプ２２に
は絶えず必要な押込圧が印加され、循環ポンプ２２内で
キャビテ―ション現象を生じることがない。また、タン
ク２１内は絶えず窒素ガス等の不活性気体で満たされて
いるために、空気と接触することはなく、従って、熱媒
体２７が酸化され変質することもない。

【００２４】反応釜２のジャケット部６から流下してく
る凝縮熱媒体の飽和圧力が大気圧以下の真空圧力から大
気圧と同等または以上の正圧状態へ変化する場合、タン
ク２１内の圧力が大気圧と等しい状態では大気圧を越え
る圧力に対する飽和温度の流体が循環ポンプ２２内へ流
入するとキャビテ―ションを生じてしまうが、本実施例
のように、タンク２１内の圧力を流体の飽和圧力よりも
所定値だけ絶えず高くすることにより、キャビテ―ショ
ンを防止することができるのである。

【００２５】また、流体の飽和圧力が真空圧力を上回ら
ない場合は、タンク２１内の圧力を所定値だけ高くする
場合に、大気圧と等しい不活性気体の圧力を加えること
により、タンク２１内へ空気が混入することをより確実
に防止することができる。

【００２６】タンク２１内の熱媒体２７は、スチ―ムエ
ゼクタ―３４によって再蒸発蒸気が吸引されることによ
り所定温度まで冷却され、または、冷却管２８で所定温
度まで冷却されて循環ポンプ２２でエゼクタ―２０へ供
給され、再度ジャケット部６内の熱媒体を吸引する。エ
ゼクタ―２０で生じる吸引力は、エゼクタ―２０内を通
過する流体の温度によって決まるために、タンク２１内
の熱媒体２７の液温を適宜調節することにより、エゼク
タ―２０の吸引力すなわち減圧度合を制御することがで
きる。エゼクタ―２０の吸引力を制御することにより、
ジャケット部６内の圧力状態を制御することができ、大
気圧以下の負圧状態から、大気圧以上の正圧状態までジ
ャケット部６内の圧力を制御することができる。

【００２７】熱媒体として例えば商品名でダウサムなる
ものを用いた場合、蒸気圧力を絶対圧で０．３キロとす
るとその蒸気温度は約２１０度Ｃとなり、１．１キロと
すると約２６０度Ｃとすることができ、蒸気圧力を制御
することによって、蒸気温度を制御することができるの
である。

【００２８】本実施例においては、熱交換器として反応
釜２を用いた例を示したが、その他の熱交換器、例えば
合成繊維や合成樹脂、あるいは、食料品や医療品等の熱
交換器としても用いることができるものである。

【００２９】また本実施例においては、真空ポンプ７の
循環ポンプ２２と、ボイラ―１下部の循環ポンプ４を用
いた例を示したが、これは真空ポンプ７とボイラ―１ま
での距離が離れている場合の例であり、循環ポンプ２２
で熱媒体をボイラ―１へ圧送することができる場合は、
循環ポンプ４は不要である。

【００３０】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、タンク内
へ不活性気体を供給して、流体の飽和圧力よりも所定値
だけ高くなるようにすることにより、循環ポンプの押込
圧が確保されてキャビテ―ション現象を生じなくなると
共に、タンク内の熱媒体が空気と接触することがなくな
って酸化による変質を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱媒体による低圧蒸気加熱装置の実施
例を示す構成図である。

【図２】従来の熱媒体による蒸気加熱装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ 熱媒体用ボイラ― ２ 反応釜 ５ コントロ―ラ ６ ジャケット部 ７ 真空ポンプ １８ 圧力センサ― ２０ エゼクタ― ２１ タンク ２２ 循環ポンプ ３４ スチ―ムエゼクタ― ４０ 自動弁 ４１ 不活性気体供給管 ４４ 不活性気体排出管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器の一次側に熱媒体の蒸気供給管
   を接続し、熱交換器で凝縮した熱媒体を蒸発器等の回収
   先に回収するものにおいて、熱交換器の二次側にエゼク
   タ―とタンクと循環ポンプを有する真空ポンプを連設
   し、当該タンク内へ窒素ガス等の不活性気体を供給する
   不活性気体供給管を弁手段を介して設けて、タンク内の
   圧力を検出する圧力検出手段を設けると共に、上記循環
   ポンプへ流下する流体の温度を検出する温度検出手段を
   取り付けて、当該温度検出手段で検出した温度値に対す
   る流体の飽和圧力よりも所定値だけ上記タンク内圧力が
   高くなるように上記弁手段を開閉制御する制御部を設け
   たことを特徴とする熱媒体による低圧蒸気加熱装置。