JP2015137745A - 凝縮水排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮水の排水能力が大きく蒸気漏れの少ない凝縮水排出装置を提供する。【解決手段】蒸気本管に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管１と、引込み管１の下側に連接され、フィルタ１４が内蔵される凝縮水蓄積管２と、凝縮水蓄積管２の底蓋４に設けられ、開閉バルブ５を備える水抜取り管１３と、凝縮水蓄積管２の側面に設けられる吐出管３と、吐出管３の取り付け孔取付け孔８に交換可能に取り付けられ、長さが２０〜４０ｍｍで、孔径が０．２〜１８ｍｍの長孔が穿設された蒸気発生ノズル１５と、が備えられ、蒸気発生ノズル１５にて凝縮水を蒸気に変換して排出する。【選択図】図１

Description

本発明は、凝縮水排出装置に係り、より詳しくは、蒸気管内の凝縮水を自動的に排出し、蒸気の排出は抑制することができる凝縮水排出装置に関する。

凝縮水排出装置は、蒸気管内に発生した凝縮水を除去する。蒸気は温度が下がるか圧力が加えられれば、一部が凝縮水となるが、蒸気管内の凝縮水を排出しなければ、本来の蒸気の空間を失い温度低下や不通を起こすことになる。そのため、凝縮水排出装置は、蒸気管には必要不可欠なものである。

蒸気管内の凝縮水を排出する装置にはいくつかの方式がある。蒸気管内の水の有無を感知して弁を開閉する機械式の凝縮水排出装置は、弁を閉じる際に異物を噛み込んで蒸気を逃がすおそれや、凝縮水がないことを感知して弁を閉じる際、蒸気の一部を逃がしてしまうことがある。機械式は可動部品があるのでトラブルも多く、これに気づかず蒸気をロスしていることも珍しくない。

オリフィスを使用した凝縮水排出装置も提案されている。特許文献１の凝縮水排出装置は、管路の中央付近にオリフィス孔が設けられ、凝縮水が入る管路の右側にはフィルタが内蔵され、蒸気が出る管路の左側には膨張空隙部が設けられる。この凝縮水排出装置には可動部品がないので、機械式の凝縮水排出装置のようなトラブルはない。しかしながら、オリフィス孔の長さが短いので、凝縮水の流速を速めて圧力を低下させるには、極めて径の細いオリフィス孔とせざるを得ない。また、オリフィス孔の長さが短く、蒸気が十分に生成されず流路の抵抗が小さいため、蒸気を効果的に抑止できない。例えば蒸気の温度を３００℃とすると、凝縮水が蒸気となると、体積は約２６００倍にもなる。蒸気の温度を１００℃としても体積は約１７００倍にもなる。一般に、オリフィスは、板厚が３〜１０ｍｍであり、スチームトラップを行なうオリフィス孔の長さとしては短い。そのため特許文献１では、多段式のオリフィスを使用して抵抗を増やしている。

実開平６−２８４９６号公報

本発明の目的は、凝縮水の排水能力が大きく、蒸気漏れが少ない凝縮水排出装置を提供することにある。

本発明による凝縮水排出装置は、蒸気本管に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管と、前記引込み管の下側に連接され、フィルタが内蔵される凝縮水蓄積管と、前記凝縮水蓄積管の底蓋に設けられ、開閉バルブを備える水抜取り管と、前記凝縮水蓄積管の側面に設けられる吐出管と、前記吐出管の取り付け孔に交換可能に装着され、長さが２０〜４０ｍｍで、孔径が０．２〜１８ｍｍの長孔が穿設された蒸気発生ノズルと、が備えられ、前記蒸気発生ノズルで凝縮水を蒸気に変換して排出することを特徴とする。

前記蒸気発生ノズルは、前記長孔の径が入口側から出口側に向かって段階的に大きくなるように製作されることを特徴とする。

前記蒸気発生ノズルは、出口側に複数の蒸気吐出孔と前記長孔の出口を塞ぐ栓を備えた蒸気吐出量調節キャップがネジ着され、前記蒸気吐出量調節キャップを回動することにより、前記蒸気吐出孔から吐出される蒸気の量が、前記栓と前記長孔の出口との隙間で調節されることを特徴とする。

本発明による凝縮水排出装置は、蒸気本管に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管と、前記引込み管の下側に連接され、フィルタが内蔵される凝縮水蓄積管と、前記凝縮水蓄積管の底蓋に設けられ、開閉バルブを備える水抜取り管と、前記凝縮水蓄積管の側面に設けられる吐出管と、前記凝縮水蓄積管の水位が高くなるとフロートが上昇し錘が排水口から離れ、水位が下がるとフロートが下降し錘が排水口を塞ぐ水位調節機構と、前記吐出管の取り付け孔に交換可能に装着され、長さが２０〜４０ｍｍで、孔径が０．２〜１８ｍｍの長孔が穿設された蒸気発生ノズルと、が備えられ、前記蒸気発生ノズルで凝縮水を蒸気に変換して排出することを特徴とする。

本発明の凝縮水排出装置によれば、（ａ）蒸気発生ノズルは、長孔が２０〜４０ｍｍと長く、また孔径が０．２〜１８ｍｍであることから、凝縮水の流速が速まり、圧力が低下して蒸気に変化させることができる。凝縮水が長孔内で蒸気となるので、これが抵抗となり、蒸気の通過が抑止できる。つまり、凝縮水を蒸気にしたので、より通過しにくくできる。例えば凝縮水がなく蒸気だけの場合であっても、蒸気は水にすれば体積が１／２６００であるから大きな排出量とはならない。（ｂ）凝縮水蓄積管に凝縮水を溜めるようにしたので、凝縮水の発生量に変動があっても、一定量の凝縮水を溜め込むことができる。（ｃ）吐出管は、凝縮水蓄積管の側面に設けられるので、凝縮水蓄積管の底部には凝縮水が一定量残るようにできる。（ｄ）赤錆等を捕捉するフィルタは、底蓋を外すことで容易に交換できる。（ｅ）水抜取り管の開閉バルブを開くと、凝縮水蓄積管の内部に溜まった凝縮水を外部に排出できる。（ｆ）蒸気発生ノズルは、取り付け孔に交換可能に装着されるので、蒸気本管の圧力が低い場合は、大きな孔径の蒸気発生ノズルを使用し、蒸気本管の圧力が高い場合は、小さな孔径の蒸気発生ノズルを使用できる。

前記蒸気発生ノズルは、長孔の径が入口側から出口側に向かって段階的に大きくしたので、蒸気を効果的に出口側に導くことができる。段階的に細くする場合に比較して、孔内に凝縮水に含まれる塵が集積しにくくできる。

複数の蒸気吐出孔と長孔の出口を塞ぐ栓を有する蒸気吐出量調節キャップを蒸気発生ノズルの出口側にネジ着したので、蒸気吐出量調節キャップを回動することにより、栓と長孔の出口との隙間を調節できる。これによれば、１つの蒸気発生ノズルを使用して、冬場と夏場の凝縮水の変動に対応できる。

本発明による他の凝縮水排出装置によれば、上記と同様に、（ａ）〜（ｆ）の効果が得られる。加えて、フロートと錘と排出口からなる水位調節機構を設けたので、凝縮水蓄積管の水位が予想以上に上昇しても、水位が一定以上に上昇しないようにできる。

本発明による凝縮水排出装置の構成を示す説明図である。 蒸気発生ノズルの斜視図である。（構成例１） 蒸気発生ノズルの断面図である。（長孔の例１） 蒸気発生ノズルの断面図である。（長孔の例２） 蒸気発生ノズルの正面図である。（構成例２） 図５の蒸気発生ノズルの断面図である。 図５の蒸気発生ノズルの右側面図である。 図５の蒸気発生ノズルの説明図である。（Ａ）は、蒸気吐出量調節キャップの栓で長孔の出口を塞いだ場合、（Ｂ）は、蒸気吐出量調節キャップの栓を緩めて長孔の出口を少し開放した場合、（Ｃ）は、蒸気吐出量調節キャップの栓をさらに緩めて長孔の出口を全開した場合である。

以下、図面を参照して、本発明による凝縮水排出装置を詳しく説明する。

図１は、本発明による凝縮水排出装置１００の構成を示す説明図である。凝縮水排出装置１００は、ボイラで生成された蒸気を搬送する蒸気本管（図示せず）に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管１と、引込み管１の下側に連接され、フィルタ４が内蔵される凝縮水蓄積管２と、凝縮水蓄積管２の底蓋４に設けられ、開閉バルブ５を備える水抜取り管１３と、凝縮水蓄積管２の側面に設けられる吐出管３と、凝縮水蓄積管２の水位が高くなるとフロート１９ａが上昇し錘１９ｂが排水孔１９ｃから離れ、水位が下がるとフロート１９ａが下降し錘１９ｂが排水孔１９ｃを塞ぐ水位調節機構１９と、吐出管３の取付け孔８に取り付けられ、長さが２０〜４０ｍｍで、中央に長孔１６が穿設された蒸気発生ノズル１５と、が備えられる。

フィルタ１４を交換するには、非運転時、開閉バルブ５を開き、凝縮水蓄積管２の内部の水を水抜取り管１３から外部に排出し、底蓋４を開けてフィルタ１４を取り出し、新しいフィルタ１４と交換する。図１では、凝縮水７が引込み管１まで上昇している場合を示した。凝縮水７が蒸気発生ノズル１５からスムーズに排出される場合、水面が下がって吐出管３の底部を埋める程度まで下降する。この状態でバランスを保つなら、蒸気発生ノズル６の長孔１６には、蒸気と凝縮水が交互にあるいは入り混じって押し寄せるものとなる。

図１に示すように、蒸気発生ノズル１５の長孔１６が２０〜４０ｍｍと長い（一般のオリフィスの長さの２〜４倍）ので、凝縮水７は、蒸気発生ノズル１５を通過する際、流速が速まって圧力が下がり蒸気となる。液体から気体である蒸気１８になるので、体積が増大し抵抗が増す。蒸気１８は、温度が低下して再度凝縮水７となる。凝縮水７は、ボイラの水貯蔵タンクに戻され再利用される。

蒸気は凝縮水より粘性がある。そのため、蒸気は細い孔を通過しにくく、逆に凝縮水は細い孔でも通過する。オリフィス孔をスチームトラップ（自動弁）とする場合は、細いオリフィス孔が使用される。しかし、本実施では、凝縮水を長孔で蒸気にし、蒸気の抵抗を利用するので長孔の孔径を大きくできる。それだけ凝縮水の排出量を大きなものにできる。

図２は、構成例１の蒸気発生ノズル１５の斜視図である。蒸気発生ノズル１５は、外側にネジが切られており、吐出管３の取付け孔８に交換可能にネジ着される。ネジ部の外径Ｗは、取付け孔８の径に合わせて２４ｍｍとした。

図３は、蒸気発生ノズル１５の断面図である。図３の長孔１６は、入口１６ａから出口１６ｂに向かってストレート型で、孔の内径Ｒは１６ｍｍである。この孔径は、０．２〜１８ｍｍとすることができる。一般のオリフィスの孔径は細い。ネジ部の外径は、２４ｍｍである。長さＬは、３７ｍｍとしたが、一般にオリフィス孔の板厚が３〜１０ｍｍであるのに対して十分に長くした。長さＬは、これに限らず２０〜４０ｍｍすることができる。このような大きい孔径の蒸気発生ノズル１５は、蒸気本管の圧力が低い（大気圧より少し高い）場合に使用できる。

図４は、蒸気発生ノズル１５の断面図である。図４の長孔１６は、入口１６ａから出口１６ｂに向かってラッパ型で、入口側から出口側に向かって３段階で段階的に孔径を大きくした。外径Ｗは取付け孔８の径に合わせて２４ｍｍとした。長さＬは３７ｍｍとした。図４の蒸気発生ノズル１５は、蒸気本管の圧力が高い場合に使用できる。入口側から出口側に向かって段階的に孔径が大きくなるので、凝縮水に含まれる塵が長孔１６内に集積しにくい。夏場と冬場では凝縮水の発生量が変動するが、蒸気発生ノズル１５の外径Ｗを取付け孔８に合わせたので、吐出管３の蒸気発生ノズル１５を交換して対応することができる。

図５は、構成例２の蒸気発生ノズル１５の正面図である。蒸気発生ノズル１５は、入口側の外側にネジが切られており、吐出管３の取付け孔８に交換可能にネジ着される。ネジ部の外径Ｗは、この取付け孔８の径に合わせて２４ｍｍである。出口側の外側にもネジが切られており、ここに蒸気吐出量調節キャップ２０がネジ着される。長さＬは、２０〜４０ｍｍとすることができ、この例では３８ｍｍである。

図６は、図５の蒸気発生ノズル１５の断面図である。蒸気吐出量調節キャップ２０は、複数の蒸気吐出孔２１と長孔１６の出口１６ｂを塞ぐ栓２２を備える。蒸気吐出量調節キャップ２０を回動することにより、栓２２で長孔１６の出口１６ｂを開いたり閉じたりして隙間を調節できる。長孔１６の出口１６ｂから出た蒸気は、蒸気吐出孔２１から吐出される。長孔１６は、入口側から出口側に向かって４段階で大きくした。長孔１６の径は、これに限られるものではないが、０．７ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍである。

図７は、図５の蒸気発生ノズル１５の右側面図である。蒸気吐出量調節キャップ２０には、８個の蒸気吐出孔２１を設けた。８個の蒸気吐出孔２１の断面積の合計は、長孔１６の出口１６ｂの断面積より等しいか大きい。

図８は、図５の蒸気発生ノズル１５の説明図である。（Ａ）は、蒸気吐出量調節キャップ２０の栓２２で長孔１６の出口１６ｂを塞いだ場合、（Ｂ）は、蒸気吐出量調節キャップ２０の栓２２を緩めて長孔１６の出口１６ｂを少し開放した場合、（Ｃ）は、蒸気吐出量調節キャップ２０の栓２２をさらに緩めて長孔１６の出口１６ｂを全開した場合である。このように蒸気吐出量調節キャップ２０を回動して緩めると、長孔１６の出口１６ｂから出た蒸気は、蒸気吐出孔２１から吐出される。これによれば、栓２２と長孔１６の出口１６ｂの隙間を調節して、蒸気吐出孔２１から吐出される蒸気の量を調節できる。これにより、他の蒸気発生ノズル１５に交換することなく、例えば冬場と夏場の凝縮水の変動に対応することができる。

蒸気発生ノズル１５の孔径は、数１に示す式で算定する。長孔１６は、内部の圧力に対して一定の排出量の排水を行なう。

［数１］
Ｑ＝ＣπＤ２／√（２ｇＰ／γ）
Ｑ：凝縮水の流量、
Ｃ：補正係数
Ｄ：長孔１６の直径
ｇ：重力の加速度
Ｐ：圧力
γ：凝縮水の密度

本発明は、蒸気発生ノズルに長孔を設けて、凝縮水を排出時に蒸気に変化させ、抵抗とすることができる凝縮水排出装置として好適である。

１ 引込み管
２ 凝縮水蓄積管
３ 吐出管
４ 底蓋
５ 開閉バルブ
７ 凝縮水
８ 取付け孔
１３ 水抜取り管
１４ フィルタ
１５ 蒸気発生ノズル
１６ 長孔
１６ａ 入口
１６ｂ 出口
１８ 蒸気
１９ 水位調節機構
１９ａ フロート
１９ｂ 錘
１９ｃ 排水孔
２０ 蒸気吐出量調節キャップ
２１ 蒸気吐出孔
２２ 栓
１００ 凝縮水排出装置

Claims (4)

1. 蒸気本管に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管と、
   前記引込み管の下側に連接され、フィルタが内蔵される凝縮水蓄積管と、
   前記凝縮水蓄積管の底蓋に設けられ、開閉バルブを備える水抜取り管と、
   前記凝縮水蓄積管の側面に設けられる吐出管と、
   前記吐出管の取り付け孔に交換可能に装着され、長さが２０〜４０ｍｍで、孔径が０．２〜１８ｍｍの長孔が穿設された蒸気発生ノズルと、が備えられ、
   前記蒸気発生ノズルで凝縮水を蒸気に変換して排出することを特徴とする凝縮水排出装置。
   
2. 前記蒸気発生ノズルは、前記長孔の径が入口側から出口側に向かって段階的に大きくなるように製作されていることを特徴とする請求項１に記載の凝縮水排水装置。
   
3. 前記蒸気発生ノズルは、出口側に複数の蒸気吐出孔と前記長孔の出口を塞ぐ栓を備えた蒸気吐出量調節キャップがネジ着され、前記蒸気吐出量調節キャップを回動することにより、前記蒸気吐出孔から吐出される蒸気の量が、前記栓と前記長孔の出口との隙間で調節されることを特徴とする請求項１に記載の凝縮水排出装置。
   
4. 蒸気本管に連結され、蒸気本管内の凝縮水を引き込む引込み管と、
   前記引込み管の下側に連接され、フィルタが内蔵される凝縮水蓄積管と、
   前記凝縮水蓄積管の底蓋に設けられ、開閉バルブを備える水抜取り管と、
   前記凝縮水蓄積管の側面に設けられる吐出管と、
   前記凝縮水蓄積管の水位が高くなるとフロートが上昇し錘が排水口から離れ、水位が下がるとフロートが下降し錘が排水口を塞ぐ水位調節機構と、
   前記吐出管の取り付け孔に交換可能に装着され、長さが２０〜４０ｍｍで、孔径が０．２〜１８ｍｍの長孔が穿設された蒸気発生ノズルと、が備えられ、
   前記蒸気発生ノズルで凝縮水を蒸気に変換して排出することを特徴とする凝縮水排出装置。

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