JP2011189293A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 作動状態を継続的にモニタリングすることのできる熱交換器を得ること。
【解決手段】 ジャケット部２に制御弁７を介して蒸気供給管３を接続する。ジャケット部２に圧力センサ１１と温度センサ１９を取り付ける。反応釜に温度センサ１２を取り付ける。ジャケット部２の下端に、スチームトラップ４と開閉弁９を介して吸引手段６を接続する。吸引手段６を、液体エゼクタ１３と冷却水タンク１４と循環ポンプ１５で構成する。冷却水タンク１４に、温度センサ２０と導電率センサ２１を取り付ける。
それぞれの温度センサ１２，１９，２０と圧力センサ１１の検出値を基にすることによって、熱交換器が正常に作動しているのか否かのモニタリングを継続的に実施することができる。
【選択図】
図１

Description

本発明は、熱交換容器の内部を減圧状態にして、供給される加熱あるいは冷却用の流体、具体的には、加熱用の蒸気あるいは冷却用の冷却水で被熱交換物を加熱したり冷却する熱交換器に関する。
従来の熱交換器としては、加熱装置と吸引手段の間を吸引管で接続して、この吸引管に蒸気トラップと弁手段を並列に取り付けて、加熱温度を引き下げる場合に、弁手段を所定時間開弁することによって、加熱温度を時間遅れなく素早く引き下げることができるものである。
上記従来の熱交換器では、初期の立ち上がり段階と同等の熱交換効率を継続して発揮しているのかといった、熱交換器の作動状態を継続的にモニタリングすることができない問題があった。
特開２００４−１６０３４号公報
解決しようとする問題点は、作動状態を継続的にモニタリングすることのできる熱交換器を得ることである。
本発明は、熱交換容器へ弁を介して加熱あるいは冷却用の流体を供給すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、熱交換容器の被熱交換物を加熱あるいは冷却するものにおいて、熱交換容器の温度状態を検出する温度センサと圧力状態を検出する圧力センサを熱交換容器に取り付けて、当該温度センサと圧力センサの検出値を基にして、熱交換容器が正常に作動しているのか否かのモニタリングを実施するものである。
本発明は、熱交換容器に取り付けた温度センサと圧力センサの検出値を基にすることによって、熱交換容器が正常に作動しているのか否かのモニタリングを継続的に実施することができる。
本発明に係る熱交換器の実施例を示す構成図である。
本発明は、熱交換容器に温度センサと圧力センサを取り付けるものであるが、当該センサは、熱交換容器の大きさや形状に応じて、１個あるいは複数個を適宜、選定することができる。
図１において、熱交換容器としての反応釜１のジャケット部２に接続した加熱用の蒸気供給管３と、同じくジャケット部２に接続した冷却用の冷却水供給管５と、ジャケット部２の下方に連通したスチームトラップ４と吸引手段６とで熱交換器を構成する。
蒸気供給管３には、ジャケット部２へ供給する蒸気の量を制御するための制御弁７を取り付ける。蒸気供給管３のジャケット部２側端部２５には図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜１の外表面２６へ蒸気が供給されるようにする。蒸気供給管３からジャケット部２へ供給された加熱用の蒸気によって、反応釜１内の被加熱物を加熱するものである。
ジャケット部２左側上部に、ジャケット部２内の圧力を検出することのできる圧力センサ１１を取り付ける。また、ジャケット部２の右側上部に、ジャケット部２内の温度を検出することのできる温度センサ１９を取り付ける。反応釜１の上部には、反応釜１内の温度を検出することのできる温度センサ１２を取り付ける。
冷却水供給管５にも制御弁２７を介在してジャケット部２の上部と接続する。冷却水供給管５のジャケット部２側端部２８も図示はしないがノズルを取り付けて、反応釜１の外表面２６へ冷却水が供給されるようにする。
ジャケット部２の下端から管路８によりスチームトラップ４の入口側と接続する。スチームトラップ４と並列に開閉弁９を取り付ける。スチームトラップ４と開閉弁９の出口側は、吸引手段６を構成する液体エゼクタ１３の吸込室１０と接続する。
吸引手段６を、液体エゼクタ１３と冷却水タンク１４と循環ポンプ１５とで構成する。循環ポンプ１５の駆動によって冷却水タンク１４内の冷却水を液体エゼクタ１３へ供給することによって、吸込室１０で所定の吸引力を発生するものである。
冷却水タンク１４の上部に冷却水補給管１６を接続すると共に、循環ポンプ１５の吐出側の管路を分岐して余剰水排出管１７を接続する。
冷却水タンク１４の右側面に、タンク１４内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ２０を取り付けると共に、冷却水タンク１４の底部に、冷却水の導電率を検出することのできる導電率センサ２１を取り付ける。なお、各センサ１１，１２，１９，２０，２１は、図示しない演算表示部と電気接続して、この演算表示部で、各センサからの検出値を基に、熱交換器が正常に作動しているか否かを演算表示することができるものである。
反応釜１内に配置された図示しない被加熱物を加熱する場合は、蒸気供給管３と制御弁７からジャケット部２へ所定量の蒸気を供給することによって、被加熱物が蒸気によって加熱される。加熱により凝縮した復水は、ジャケット部２下端の管路８からスチームトラップ４を通り、更に、液体エゼクタ１３から冷却水タンク１４へと至る。
一方、反応釜１内の被冷却物を冷却する場合は、冷却水供給管５と制御弁２７からジャケット部２へ所定量の冷却水を供給することによって、被冷却物の熱により冷却水が蒸発気化してその蒸発潜熱でもって被冷却物を冷却する。気化した蒸気と残余の冷却水は、スチームトラップ４と開閉弁９を通って液体エゼクタ１３に吸引される。
ジャケット部２の圧力センサ１１と温度センサ１９からの検出値に基づいて、例えば、飽和蒸気の圧力と温度の関係から、ジャケット部２内に本来流入してはいけないエアーが流入しているか否かが演算表示部で演算され判定されることによって、ジャケット部２内へのエアー流入の有無をモニタリングすることができる。
同じく、ジャケット部２の圧力センサ１１と温度センサ１９からの検出値と、飽和蒸気の圧力と温度の関係から、ジャケット部２内に供給されている蒸気が、飽和蒸気であるのか過熱蒸気であるのかが判定される。一般に、飽和蒸気の場合は、圧力と温度が一対一の関係にあるために温度精度良く加熱することができるが、過熱蒸気は温度精度良く加熱することができないために、過熱蒸気の混入は防止しなければならないのである。
ジャケット部２の温度センサ１９と、反応釜１の温度センサ１２からの検出値に基づいて、例えば、ジャケット部２の温度に比較して反応釜１内の温度が大幅に低い場合は、反応釜１の表面に何らかの異物が付着して熱伝導率が低下していることを検出することができる。
冷却水タンク１４内の冷却水の温度を検出することのできる温度センサ２０と、ジャケット部２の温度センサ１９からの検出値に基づいて、例えば、タンク１４内の冷却水の温度に比較してジャケット部２内の温度が大幅に高い場合は、循環ポンプ１５が確実に作動できずに、ジャケット部２へ十分な冷却水が供給されていないことを検出することができる。
冷却水タンク１４の導電率センサ２１からの検出値により、冷却水の導電率の変化を把握することができ、例えば、タンク１４内の冷却水が、鉄さびや、金属や酸や塩イオン等の不純物によって導電率が変化してきた場合に、タンク１４内の冷却水が混濁してきたことを検出することができ、冷却水補給管１６から新たな冷却水を補給したり、あるいは、余剰水排出管１７から混濁した冷却水を系外へ排出するなどの処置を施すことができる。
間接的な加熱と冷却を交互に行うさまざまな熱交換器として適用できる。
１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 蒸気供給管
４ スチームトラップ
５ 冷却水供給管
６ 吸引手段
１０ 吸込室
１１ 圧力センサ
１２ 温度センサ
１３ 液体エゼクタ
１４ 冷却水タンク
１５ 循環ポンプ
１９ 温度センサ
２０ 温度センサ
２１ 導電率センサ

Claims (1)

  1. 熱交換容器へ弁を介して加熱あるいは冷却用の流体を供給すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、熱交換容器の被熱交換物を加熱あるいは冷却するものにおいて、熱交換容器の温度状態を検出する温度センサと圧力状態を検出する圧力センサを熱交換容器に取り付けて、当該温度センサと圧力センサの検出値を基にして、熱交換容器が正常に作動しているのか否かのモニタリングを実施することを特徴とする熱交換器。
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