JP2010048450A - スチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気の熱を回収する。
【解決手段】 ボイラ２からの蒸気を用いて動力を起こすスクリュ式スチームモータ４は、油潤滑式の空気圧縮機５を駆動する。ボイラ２の給水タンク７への補給水路８には、熱交換器２３とエゼクタ３５とが設けられる。熱交換器２３では、圧縮機５の潤滑油および圧縮空気と、給水タンク７への補給水とが、間接熱交換される。エゼクタ３５では、ノズル３６からディフューザ３７へ水が噴出され、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気が、漏れ蒸気路３９を介して補給水路８へ吸い込まれる。このようにして、給水タンク７への補給水に漏れ蒸気を混入して、ボイラ２への給水の予熱が図られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を有効利用するための構造に関するものである。特に、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を利用して、ボイラへの給水の予熱を図るための漏れ蒸気熱回収構造に関するものである。

下記特許文献１には、スクリュ型膨張機（１）により空気圧縮機（２）を駆動し、空気圧縮機（２）の負荷変動に際してはスクリュ型膨張機（１）に流入する蒸気を加減弁（１０）により制御して対応すると共に、スクリュ型膨張機（１）の蒸気流入側と蒸気流出側との間に設けたバイパス弁（９）を制御することにより、前記負荷変動に拘らず蒸気流出側における蒸気の背圧を一定に保持する方法が開示されている。ここで、バイパス弁（９）の制御は、スクリュ型膨張機（１）からの蒸気出口管（５）の背圧を検出器（２０）により検出してなされる。また、加減弁（１０）の制御は、スクリュ型膨張機（１）の駆動軸の回転数を検出器（２３）により検出してなされる。
特開昭６３−４５４０３号公報 （特許請求の範囲、公報第２頁右上欄第１５行−左下欄第５行、図面）

スクリュ式スチームモータ（スクリュ型膨張機）は、一般に、互いにかみ合うスクリュロータが、中空ケーシング内に回転自在に保持されて構成される。そして、ケーシング内へ導入される蒸気により、スクリュロータが回転され、回転動力を出力する。スクリュロータ同士は、タイミングギアを介して連動回転するが、そのタイミングギアの潤滑油が蒸気と混合しないように、ロータ本体部とタイミングギアとの間で、蒸気を最小限の量だがケーシング外へ漏らしながら、軸封が保たれる。そのために、軸封部には、ラビリンスシールやビスコシールなどの非接触シールが用いられる。

このように、スクリュ式スチームモータは、軸封部から蒸気を漏らしながら運転される。従来、この漏れ蒸気は単に大気に排気されており、エネルギーの無駄となっていた。そこで、本発明が解決しようとする課題は、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気の熱を有効利用することにある。この際、スクリュ式スチームモータは前述したように運転時に軸封部から蒸気を漏らすこと自体は必要であるから、その蒸気の漏れを阻害しないよう配慮するのが好ましい。すなわち、前記非接触シールの背圧を上昇させると、潤滑油と蒸気との混合、軸封部の破損のおそれがあるため、その点に配慮するのが好ましい。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、蒸気を用いて動力を起こすスクリュ式スチームモータの軸封部から漏れる蒸気を、その漏れ蒸気の熱を利用したい箇所へ供給することを特徴とするスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項１に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を有効利用して、蒸気利用システムの熱効率を向上することができる。

請求項２に記載の発明は、ボイラへの給水タンクの貯留水内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給することを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項２に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を、ボイラへの給水タンクに供給することで、ボイラへの給水を予熱することができる。

請求項３に記載の発明は、ボイラへの給水タンクまたはこの給水タンクへの補給水路に、間接熱交換器を設け、この間接熱交換器に前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を通して、前記給水タンクの水または前記補給水路の水を加熱することを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項３に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気と、給水タンクの貯留水もしくは給水タンクへの補給水とを間接熱交換することで、ボイラへの給水を予熱することができる。

請求項４に記載の発明は、ボイラの給水タンクへの補給水路内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給することを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項４に記載の発明によれば、ボイラへの補給水路に、軸封部からの漏れ蒸気路が接続される。これにより、補給水路内の通水に、漏れ蒸気を円滑に導入して、ボイラへの給水を予熱することができる。ところで、漏れ蒸気を直接に給水タンクに回収した場合、蒸気の吹き上げを生じる。従って、その分だけ、熱の回収率が下がることになる。これに対し、請求項４に記載の発明によれば、給水タンクへの補給水路の中途に、軸封部からの漏れ蒸気が混入される。これにより、大気中へ逃げる蒸気量が軽減され、結果として、熱の回収率を向上することができる。しかも、ボイラへの補給水路と、軸封部からの漏れ蒸気路とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記補給水路の中途に、エゼクタを設け、前記補給水路に通水して、前記エゼクタにより、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路内へ吸入することを特徴とする請求項４に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項５に記載の発明によれば、ボイラへの補給水路と軸封部からの漏れ蒸気路との合流部にエゼクタを設置し、補給水路に通水することで、エゼクタにより漏れ蒸気を補給水路内へ引き込むことができる。これにより、補給水路内の通水に、漏れ蒸気を一層円滑に導入して、ボイラへの給水を予熱することができる。

請求項６に記載の発明は、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路は、この漏れ蒸気路内の圧力が設定以上になると大気に開放されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項６に記載の発明によれば、漏れ蒸気路内の圧力が高まると、漏れ蒸気を大気へ排気することで、軸封部からの蒸気の漏れは阻害されない。従って、補給水路の通水が間欠的になされたり、補給水路内の通水量が変化したりしても、潤滑油と蒸気との混合を防止すると共に軸封部の破損を防止しつつ、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。

請求項７に記載の発明は、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吐出するか、前記補給水路の中途にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吸入することを特徴とする請求項４に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項７に記載の発明によれば、漏れ蒸気路または補給水路にポンプを設けることで、軸封部からの蒸気の漏れは阻害されない。従って、補給水路の通水が間欠的になされたり、補給水路内の通水量が変化したりしても、潤滑油と蒸気との混合を防止すると共に軸封部の破損を防止しつつ、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。

さらに、請求項８に記載の発明は、前記補給水路の水は、前記スチームモータにより駆動される油潤滑式の圧縮機からの被冷却流体としての圧縮空気および／または潤滑油を冷却後、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気で加熱されて、前記給水タンクへ供給されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。

請求項８に記載の発明によれば、スチームモータにより駆動される圧縮機からの被冷却流体としての圧縮空気および／または潤滑油の冷却と、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気からの熱回収とを、効率的に行うことができる。

本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気の熱を有効利用することができる。典型的には、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を用いて、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。

以下、本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例１が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。この蒸気利用システム１において、ボイラ２への給水の予熱に、本発明の漏れ蒸気熱回収構造３が適用されている。そのため、まず、蒸気利用システム１の概略について説明し、その後、本実施例の漏れ蒸気熱回収構造３について説明する。

図１に示される蒸気利用システム１は、ボイラ２と、このボイラ２からの蒸気を用いて動力を起こすスチームモータ４と、このスチームモータ４により駆動される圧縮機５とを備える。スチームモータ４と圧縮機５とは、図１において二点鎖線で示されるように、一つのユニット６として構成されてもよい。

ボイラ２は、蒸気ボイラであれば、その構成を特に問わない。ボイラ２には、給水タンク７の水が供給される。給水タンク７への補給水路８には軟水装置（図示省略）が備えられるので、原水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度分を除去された軟水がボイラに供給される。なお、軟水装置に加えて脱酸素装置（図示省略）を備えてもよく、この場合、脱気された軟水がボイラ２に供給される。ところで、給水タンク７には、所定以上の水を外部へあふれさせるためのオーバフロー路９が設けられている。

ボイラ２に供給された水は、ボイラ２で蒸気化される。ボイラ２からの蒸気は、第一蒸気ヘッダ１０に供給され、この第一蒸気ヘッダ１０の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器に供給される。

この種の蒸気利用機器の一つとして、スチームモータ４がある。スチームモータ４には、第一蒸気ヘッダ１０の蒸気が、給蒸路１１を介して供給される。第一蒸気ヘッダ１０からスチームモータ４への給蒸路１１には、給蒸弁１２が設けられる。この給蒸弁１２の開閉または開度を調整することで、スチームモータ４の作動の有無または出力を調整できる。

スチームモータ４は、供給される蒸気により回転駆動力を得る装置であるが、スチームモータ４において蒸気は膨張して減圧される。従って、スチームモータ４は、圧縮機５の駆動源としてだけでなく、減圧弁としても機能する。これにより、スチームモータ４にて使用後の蒸気は、減圧弁通過後の蒸気として、各種の蒸気利用機器（図示省略）において、そのまま利用することもできる。そのために、スチームモータ４にて使用後の蒸気は、排蒸路１３を介して第二蒸気ヘッダ１４に供給され、この第二蒸気ヘッダ１４の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器に供給される。排蒸路１３には、スチームモータ４への蒸気の逆流を防止する逆止弁１５が設けられる。

第一蒸気ヘッダ１０と第二蒸気ヘッダ１４とは、バイパス路１６を介しても接続される。本実施例では、第一蒸気ヘッダ１０から給蒸弁１２への給蒸路１１と、逆止弁１５から第二蒸気ヘッダ１４への排蒸路１３とが、バイパス路１６で接続される。このバイパス路１６には、バイパス弁１７が設けられる。バイパス弁１７は、好適には自力式の減圧弁とされ、第二蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧を所定に維持するように、機械的に自力で開度調整される。このようなバイパス路１６を設けておけば、第二蒸気ヘッダ１４の蒸気利用機器に安定して蒸気を供給することができる。たとえば、給蒸弁１２を閉じてスチームモータ４を停止した状態でも、第二蒸気ヘッダ１４の蒸気利用機器にバイパス路１６を介して蒸気を供給することができる。

スチームモータ４は、スクリュ式スチームモータとされる。図２は、スクリュ式スチームモータ４の軸封部を示す概略図であり、一部を断面にして示している。スクリュ式スチームモータ４は、中空のケーシング１８内に、互いにかみ合うようスクリュロータ１９，１９が設けられて構成される。スクリュロータ１９，１９間には蒸気が導入され、スクリュロータ１９の回転が図られる。そして、このスクリュロータ１９の回転により、回転動力が出力される。この間、蒸気は、スチームモータ４を通過することで、膨張して減圧される。

スクリュロータ１９，１９同士は、タイミングギア（図示省略）を介して連動回転する。このタイミングギアの潤滑油が蒸気と混合しないように、通常は、ロータ本体部２０とタイミングギアとの間に排蒸口２１が設けられ、この排蒸口２１から蒸気を最小限の量だがケーシング１８外へ漏らしながらスチームモータ４は運転される。そのために、スクリュロータ１９の軸封部には、ラビリンスシールやビスコシールなどの非接触シール２２が用いられる。

圧縮機５は、油潤滑式であれば、その構成を特に問わないが、ここではスクリュ式の空気圧縮機である。スクリュ式圧縮機５は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ（図示省略）間に気体を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。この場合、ケーシング内で互いにかみ合って回転するスクリュロータの潤滑と、圧縮空気を作り出す空間の形成のために、ケーシング内に潤滑油が存在する。この潤滑油は、所望温度に水冷されることで、圧縮機５に発生する圧縮熱の冷却の役目も担うものである。また、通常、潤滑油だけでなく、得られる圧縮空気も水冷される。

圧縮機５は、スチームモータ４により駆動される。具体的には、スクリュ式スチームモータ４のスクリュロータ１９の回転駆動力を用いて、スクリュ式圧縮機５のスクリュロータが回転される。このように、圧縮機５は、スチームモータ４で駆動されるが、電動機４３（図３〜図６）でも補助駆動可能とされるのがよい。

圧縮機５の潤滑油と圧縮空気とは、給水タンク７への補給水により冷却可能とされる。逆にいうと、給水タンク７への補給水は、圧縮機５の圧縮熱により加熱可能とされる。そのために、給水タンク７への補給水路８の中途には、熱交換器２３が設けられる。この熱交換器２３は、図１において二点鎖線で示されるように、通常、前記ユニット６の一部（より具体的には前記圧縮機５の一部）として構成される。

熱交換器２３は、給水タンク７への補給水が通される一方、この水と間接熱交換させて冷却しようとする圧縮機５の潤滑油と圧縮空気とが通される。そのために、本実施例の熱交換器２３は、油冷却部２４と空気冷却部２５とを備える。また、給水タンク７への補給水は、熱交給水ポンプ２６により補給水路８を流され、補給水路８の中途に設けられた熱交換器２３の空気冷却部２５と油冷却部２４とを順に通され、給水タンク７に供給される。

熱交換器２３の油冷却部２４には、給水タンク７への補給水が通される一方、この水と間接熱交換して冷却を図るために圧縮機５の潤滑油が通される。具体的には、熱交換器２３の油冷却部２４は、圧縮機５から給油路２７を介して潤滑油が供給され、その潤滑油は排油路２８を介して圧縮機５に戻される。このようにして、圧縮機５と熱交換器２３との間で潤滑油が循環される。この際、潤滑油の循環は、圧縮機５の油分離器（図示省略）の内圧などにより自然に行われるが、場合により給油路２７に循環ポンプを設けて強制的に行ってもよい。

熱交換器２３の空気冷却部２５には、給水タンク７への給水が通される一方、この水と間接熱交換して冷却を図るために圧縮機５からの圧縮空気が通される。具体的には、熱交換器２３の空気冷却部２５は、圧縮機５から給気路２９を介して圧縮空気が供給され、その空気は排気路３０を介してエアドライヤ（図示省略）へ供給される。このようにして、圧縮機５からの圧縮空気は、熱交換器２３にて冷却され、エアドライヤにて水分除去され、各種の圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られる。

熱交換器２３への給水量は、補給水路８を介した給水タンク７への給水量でもあるが、この給水量は、熱交給水ポンプ２６をインバータ制御して変更可能とされる。すなわち、補給水路８に設けられた熱交給水ポンプ２６は、インバータにより回転数を制御可能とされており、回転数を変更されることで熱交換器２３への給水量が調整される。本実施例では、圧縮機５から熱交換器２３へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、熱交給水ポンプ２６をインバータ制御して、熱交換器２３への給水量が調整される。

ところで、第二蒸気ヘッダ１４には、その蒸気の使用負荷を把握するために、蒸気圧センサ３１が設けられる。この蒸気圧センサ３１により、第二蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧が監視される。従って、その蒸気圧が所定値未満であるか否かにより、蒸気負荷があるか否かを検知できる。すなわち、蒸気が使用される場合には、第二蒸気ヘッダ１４内の蒸気圧が下がるので、それが所定値未満であるか否かにより、蒸気の使用負荷を検知できる。

また、圧縮機５からの圧縮空気は、圧縮空気路３２（圧縮機５から熱交換器２３への給気路２９、熱交換器２３からの排気路３０、およびそれより下流路）を介して一または複数の圧縮空気利用機器（図示省略）に供給可能とされる。圧縮空気路３２には、圧縮空気の使用負荷を把握するために、空気圧センサ３３が設けられる。この空気圧センサ３３により、圧縮空気路３２内の空気圧が監視される。従って、その空気圧が設定値未満であるか否かにより、空気負荷があるか否かを検知できる。すなわち、圧縮空気が使用される場合には、圧縮空気路３２内の空気圧が下がるので、それが設定値未満であるか否かにより、圧縮空気の使用負荷を検知できる。但し、圧縮空気路３２の中途に中空のエアタンク（図示省略）を設け、このエアタンクに空気圧センサ３３を設けて、圧縮空気の使用負荷を検知してもよい。

本実施例の蒸気利用システム１では、制御器３４は、蒸気圧センサ３１と空気圧センサ３３との検出圧力を監視し、これに基づき、次に述べるように給蒸弁１２の開閉または開度を制御する。

制御器３４は、蒸気圧センサ３１の蒸気圧が所定値未満であることにより蒸気負荷があると検知し、且つ空気圧センサ３３の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合には、給蒸弁１２を開いてスチームモータを運転する。これにより、圧縮機５は、スチームモータ４により駆動されるが、所望により電動機により補助駆動されてもよい。

また、制御器３４は、蒸気圧センサ３１の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ３３の空気圧が設定値以上であることにより空気負荷がないと検知する場合には、給蒸弁１２を閉じてスチームモータ４を停止する。

また、制御器３４は、蒸気圧センサ３１の蒸気圧が所定値未満であることにより蒸気負荷があると検知し、且つ空気圧センサ３３の空気圧が設定値以上であることにより空気負荷がないと検知する場合には、給蒸弁１２を閉じてスチームモータ４を停止する。この場合、第二蒸気ヘッダ１４ひいては蒸気利用機器には、バイパス路１６を介して蒸気が供給される。

さらに、制御器３４は、蒸気圧センサ３１の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ３３の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合には、電動機により圧縮機５を駆動する。この際、電動機は、前記圧縮機（スチームモータ４でも駆動可能な圧縮機）５を駆動してもよいし、前記圧縮機５とは異なる圧縮機（図示省略）を駆動してもよい。後者の場合、電動機により駆動される圧縮機からの圧縮空気は、スチームモータ４により駆動される圧縮機５からの圧縮空気と共通の圧縮空気路３２またはエアタンクを介して、圧縮空気利用機器へ供給可能とされる。

但し、制御器３４は、蒸気圧センサ３１の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ３３の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合にも、電動機に代えてまたは電動機に加えて、給蒸弁１２を開いてスチームモータ４を運転してもよい。ここで、電動機に代えてスチームモータ４を運転する場合、電動機は必ずしも必要でないことになる。

なお、給蒸弁１２の開閉のハンチングを防止するために、「設定値」および／または「所定値」は、それぞれ動作隙間（ディファレンシャル）を設定してもよいのはもちろんである。たとえば、圧縮空気の使用に伴い、設定下限圧力になると、給蒸弁１２を開ける一方、設定上限圧力になると、給蒸弁１２を閉じればよい。さらに、制御器３４は、空気圧センサ３３の検出圧力に基づき、空気圧を設定圧力域に維持するように、給蒸弁１２の開度を制御してもよい。

次に、本実施例のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造３について説明する。前述したように、スクリュ式スチームモータ４は、軸封部から排蒸口２１（図２）へ蒸気を漏らしながら運転される。本実施例の漏れ蒸気熱回収構造３は、この漏れ蒸気を用いて、ボイラ２への給水、より具体的には給水タンク７への補給水の加熱を図るものである。

具体的には、給水タンク７への補給水路８には、熱交換器２３より下流部に、エゼクタ３５が設けられる。エゼクタ３５は、周知のとおり、一端部にノズル３６が設けられ、他端部にディフューザ３７が設けられ、中途部に流体の吸入口３８が設けられる。そして、エゼクタ３５の吸入口３８は、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気の排蒸口２１と、漏れ蒸気路３９で接続される。

このような構成であるから、補給水路８に通水すれば、ノズル３６からディフューザ３７へ水が噴出され、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気が吸入口３８へ引き込まれる。これにより、給水タンク７への補給水路８は、漏れ蒸気が混入されることで加熱され、ボイラ２への給水を予熱することができる。給水タンク７への補給水に漏れ蒸気を混入することで、給水タンク７に直接に漏れ蒸気を入れる場合と比べて、蒸気の吹き上げを抑制でき、熱の回収率を向上することができる。しかも、給水タンク７への補給水路８と、軸封部からの漏れ蒸気路３９とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。

ところで、スクリュ式スチームモータ４は、前述したように運転時に軸封部から蒸気を漏らすこと自体は必要であり、その蒸気の漏れが阻害されるのは好ましくない。仮に軸封部の背圧（排蒸口２１の出口側の圧力）が高まれば、潤滑油と蒸気との混合が生じたり、軸封部の破損が生じたりするおそれがある。ところが、本実施例では、軸封部からの漏れ蒸気は、エゼクタ３５へ吸入されるので、そのような不都合が防止される。

但し、補給水路８の通水量は、前述したように、熱交換器２３への給水量として、流量調整される。従って、補給水路８の通水量によっては、軸封部の背圧が高まるおそれもある。そこで、図１に示すように、漏れ蒸気路３９の中途に、外気への大気開放路４０を設け、この大気開放路４０を電磁弁４１で開閉可能としている。そして、漏れ蒸気路３９内の圧力が万一、設定以上の圧力になると、圧力スイッチ４２により電磁弁４１を開いて、漏れ蒸気を大気開放路４０から直接に大気へ排出させる構成とするのがよい。この場合、圧力が低下すれば、圧力スイッチ４２により、電磁弁４１は再び閉じられる。

図３は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造３の実施例２を示す概略図である。本実施例２の漏れ蒸気熱回収構造３と、これを備える蒸気利用システム１とは、基本的に前記実施例１と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。なお、同様の理由から、図３では、図１と同様の箇所を省略して示している。

前記実施例１では、給水タンク７への補給水路８の中途にエゼクタ３５を設け、このエゼクタ３５の吸入口３８に漏れ蒸気路３９を接続したが、本実施例２では、漏れ蒸気路３９は、給水タンク７内に直接に配管される。これにより、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気は、ボイラ２の給水タンク７の貯留水内に直接に吹き込まれる。この場合、給水タンク７への補給水路８は、漏れ蒸気路３９とは別に、給水タンク７に配管される。

本実施例２の構成は、漏れ蒸気の圧力との関係で、スチームモータ４の軸封部への背圧が懸念されない場合に用いられる。前記実施例１と比較して、エゼクタ３５がなく構成が簡易である。

ところで、本実施例２では、圧縮機５を駆動する原動機として、スクリュ式スチームモータ４の他に、さらに電動機４３を備える。図示例では、電動機４３として両軸モータが用いられ、電動機４３を貫通するよう設けられる回転軸は、一端部にスチームモータ４の出力軸が接続され、他端部に圧縮機５の入力軸が接続される。これにより、圧縮機５は、スチームモータ４により駆動可能とされると共に、それに代えてまたはそれに加えて、電動機４３により駆動可能とされる。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。

図４は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造３の実施例３を示す概略図である。本実施例３の漏れ蒸気熱回収構造３と、これを備える蒸気利用システム１とは、基本的に前記実施例２と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

本実施例３では、給水タンク７への補給水路８に熱交換器４４が設けられる。この熱交換器４４には、給水タンク７への補給水が通されると共に、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気が通される。これにより、給水タンク７への補給水と、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気とを間接熱交換して、漏れ蒸気により給水タンク７への補給水の加熱を図ることができる。熱交換後の漏れ蒸気やその凝縮水は、給水タンク７に供給されてもよい。その他の構成および制御は、前記実施例２と同様のため、説明は省略する。ところで、熱交換器４４を給水タンク７内に設置して、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気で、給水タンク７内の貯留水を加熱するよう構成してもよい。

図５は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造３の実施例４を示す概略図である。本実施例４の漏れ蒸気熱回収構造３と、これを備える蒸気利用システム１とは、基本的に前記実施例２と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

本実施例４では、給水タンク７への補給水路８の中途に、スチームモータ４からの漏れ蒸気路３９が接続される。すなわち、前記実施例１において、補給水路８と漏れ蒸気路３９との接続部にエゼクタ３５を設置するのに代えて、補給水路８と漏れ蒸気路３９とを単に合流させた構成である。この場合も、補給水路８の通水により、漏れ蒸気を補給水路８に引き込むことができる。

また、前記実施例１と同様に、給水タンク７への補給水に漏れ蒸気を混入することで、給水タンク７に直接に漏れ蒸気を入れる場合と比べて、蒸気の吹き上げを抑制でき、熱の回収率を向上することができる。しかも、給水タンク７への補給水路８と、軸封部からの漏れ蒸気路３９とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。

本実施例４においても、前記実施例１と同様に、所望により漏れ蒸気路３９に電磁弁４１付きの大気開放路４０と圧力スイッチ４２とを設け、漏れ蒸気を大気に開放可能としてもよい。その他の構成および制御は、前記実施例２と同様のため、説明は省略する。

図６は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造３の実施例５を示す概略図である。本実施例５の漏れ蒸気熱回収構造３と、これを備える蒸気利用システム１とは、基本的に前記実施例４と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

本実施例５では、補給水路８には、漏れ蒸気路３９との合流部よりも下流部に、ポンプ４５が設けられている。このポンプ４５の吸込みにより、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気は、補給水路８に円滑に吸入される。但し、このポンプ４５は、漏れ蒸気路３９に設置してもよい。その場合、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気は、補給水路８の通水に押し込まれる。その他の構成および制御は、前記実施例４と同様のため、説明は省略する。

本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造３と、これが適用される蒸気利用システム１とは、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、スチームモータ４の軸封部からの漏れ蒸気を利用する構成であれば、その利用箇所および利用方法は、前記各実施例に限定されない。たとえば、前記各実施例では、ボイラ２への給水の予熱に用いたが、ボイラ２以外で温水を利用してもよい。

また、図１では、給水タンク７への補給水路８には熱交給水ポンプ２６を設置したが、原水圧がある場合には、熱交給水ポンプ２６の設置を省略してもよい。この場合、熱交給水ポンプ２６に代えて電動弁を設置し、この電動弁の開度を調整することで、熱交換器２３ひいては給水タンク７への給水量を調整してもよい。

さらに、前記実施例では、熱交換器２３では、油潤滑式圧縮機５の潤滑油と圧縮空気の双方を冷却する構成としたが、場合により、潤滑油と圧縮空気とのいずれか一方のみを冷却する構成としてもよい。

本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例１が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。 スクリュ式スチームモータの軸封部を示す概略図であり、一部を断面にして示している。 本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例２を示す概略図である。 本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例３を示す概略図である。 本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例４を示す概略図である。 本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例５を示す概略図である。

符号の説明

１ 蒸気利用システム
２ ボイラ
３ 漏れ蒸気熱回収構造
４ スチームモータ
５ 圧縮機
７ 給水タンク
８ 補給水路
２１ 排蒸口
２２ 非接触シール
２３ 熱交換器
３５ エゼクタ
３６ ノズル
３７ ディフューザ
３８ 吸入口
３９ 漏れ蒸気路
４０ 大気開放路
４１ 電磁弁
４２ 圧力スイッチ
４４ 熱交換器
４５ ポンプ

Claims (8)

1. 蒸気を用いて動力を起こすスクリュ式スチームモータの軸封部から漏れる蒸気を、その漏れ蒸気の熱を利用したい箇所へ供給する
   ことを特徴とするスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
2. ボイラへの給水タンクの貯留水内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
3. ボイラへの給水タンクまたはこの給水タンクへの補給水路に、間接熱交換器を設け、
   この間接熱交換器に前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を通して、前記給水タンクの水または前記補給水路の水を加熱する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
4. ボイラの給水タンクへの補給水路内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
5. 前記補給水路の中途に、エゼクタを設け、
   前記補給水路に通水して、前記エゼクタにより、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路内へ吸入する
   ことを特徴とする請求項４に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
6. 前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路は、この漏れ蒸気路内の圧力が設定以上になると大気に開放される
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
7. 前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吐出するか、前記補給水路の中途にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吸入する
   ことを特徴とする請求項４に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。
8. 前記補給水路の水は、前記スチームモータにより駆動される油潤滑式の圧縮機からの被冷却流体としての圧縮空気および／または潤滑油を冷却後、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気で加熱されて、前記給水タンクへ供給される
   ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。

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