JP2019015341A - ノズル式スチームトラップ - Google Patents

Abstract

【課題】内部空間は密閉したまま、外部からの調整によって、容易かつ短時間にドレインの流量調整を行うことができるノズル式スチームトラップを得る。【解決手段】ドレインの入口１１とドレインの出口１２との間にノズル５を有し、ノズル５と出口１２との間にドレイン室１５，１７を有し、ドレイン室１５，１７には、ノズル５からのドレインの流入量または出口１２へのドレインの排出量を外部からの操作によって調節することができる調節バルブ６が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気を熱交換することによって生じる凝縮水（以下「ドレイン」という）を蒸気から分離して排出するノズル式スチームトラップに関するものである。

加熱源などとして蒸気を用いる工場その他の施設では、操業の安定性、安全性を確保するために、熱交換器や蒸気の輸送経路中で発生するドレインを系外に排出するスチームトラップが用いられている。

スチームトラップには各種の可動方式のものが広く知られている。微細な通路を通過するときの動粘度が蒸気よりも水の方が低く、蒸気に比べて水の質量および流量の方が多いことを利用したノズル式スチームトラップが広く用いられている。ノズル式スチームトラップは、本体内にノズルを装着し、ノズルに設けられているドレイン排出孔によってスチームの通過を阻止し、ドレインのみを通過させる仕組みである。

スチームトラップはドレインの排出量に応じてドレインの流量を調整する必要がある。従来のノズル式スチームトラップでは、ドレイン排出孔の径が異なる数種類のノズルを用意しておき、適合するドレイン排出孔径のノズルを選択して装着する構成になっている。

このような従来のノズル式スチームトラップによれば、ドレインの流量を調整するには、内部空間を密閉している蓋を取り外してノズルを交換し、再び蓋で内部空間を密閉するという作業が必要である。したがって、ドレインを適正な流量に調整するためには、ドレインの排出量を観察しながらノズルが適正であるか否かを判断し、ノズルの着脱を繰り返しながら調整する必要があり、作業に時間と労力を要していた。

特許文献１には、ドレイン排出口と、ドレイン貯水部からスチームストラップ系外にドレインを排出するドレイン系外排出口との高低差を、回転機構によって可変としたノズル式スチームトラップが記載されている。

特許第５６９４６１９号公報

ノズル式スチームトラップのノズルの入口側には大きな蒸気圧がかかり、ノズルの出口側圧力は入口側圧力に比べて小さい。スチームトラップから排出されるドレインは配管を通してボイラー側に戻して再利用している場合が多く、しかも配管が立ち上がっているためドレイン溜まり状態となっている。したがって、特許文献１に記載されているように、ドレイン排出口と、ドレイン系外排出口との高低差を、回転機構によって可変としても、ドレインの流量はほとんど変わらず、流量調整効果は期待できない。

本発明は、内部空間は密閉したまま、外部からの調整によって、容易かつ短時間にドレインの流量調整を行うことができるノズル式スチームトラップを提供することを目的とする。

本発明に係るノズル式スチームトラップは、
ドレインの入口とドレインの出口との間にノズルを有し、
前記ノズルと前記出口との間にドレイン室を有し、
前記ドレイン室には、前記ノズルからのドレインの流入量または前記出口へのドレインの排出量を外部からの操作によって調節することができる調節バルブが設けられていることを最も主要な特徴とする。

内部空間を開放してノズルを交換しなくても、調節バルブを操作することによって、容易かつ短時間にドレインの排出量を調節可能なノズル式スチームトラップを得ることができる。

本発明に係るノズル式スチームトラップの一実施例を示す縦断面図である。 前記実施例に装着可能なドレイン点検手段の例を示す概略図である。 本発明に係るノズル式スチームトラップの別の実施例を示す縦断面図である。 前記別の実施例の一部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明に係るノズル式スチームトラップの実施例について図面を参照しながら説明する。

図１に示すノズル式スチームトラップの実施例は、例えば、金属を素材とするダイキャスト法による一体成形品であるハウジング１を主体として構成されている。ハウジング１は、ドレインの入口１１とドレインの出口１２を有する。ドレインの入口１１と出口１２は直接的に連通するものではなく、後で説明するような構成によって間接的に連通している。

ドレインの入口１１と出口１２は共通の中心軸線上に並んでいる。スチームトラップは、例えば蒸気を使用する熱交換器のドレイン排出口に設置されるもので、ドレインの入口１１が上記ドレイン排出口に接続される。ドレインの出口１２は、例えば蒸気発生装置に接続することができる。こうすることにより、ドレインすなわち蒸気が凝縮して生じた水を蒸気発生装置に戻し、再び蒸気とすることができる。

ドレインの入口１１から出口１２までの間には、入口１１側から順に、ストレーナ１３、ドレイン流路１４、第１ドレイン室１５、連通孔１６、第２ドレイン室１７、ポート１８が設けられている。

ストレーナ１３は、ドレインの入口１１から図１において斜め下方に向かって形成されている。ストレーナ１３は円筒形状で、内部空間にフィルタ２が装填されている。フィルタ２は、コイル、網、あるいはこれらを組み合わせて円筒状に形成されている。フィルタ２の外径はストレーナ１３の内径よりも小さい。フィルタ２は、ストレーナ１３の開放端からストレーナ１３内に挿入され、ストレーナ１３の開放端にねじ込まれたキャップ３により一端が保持されている。フィルタ２とストレーナ１３の内径との間に所定の間隔が保たれている。ストレーナ１３の開放端はキャップ３により密閉されている。

入口１１から流入するドレインは、一旦ストレーナ１３に流入し、ドレインに混入しているごみなどの異物をフィルタ２で選り分け、ストレーナ１３内に捕獲する。図１においてドレイン１３の上部にはドレイン流路１４が上下方向に形成されていて、ドレイン流路１４は、その上方に形成されている第１ドレイン室１５に連通している。

ドレイン流路１４の周壁には雌ねじが形成されている。ドレイン流路１４には、ノズル５が、その外周面に形成されている雄ねじが上記雌ねじにねじ込まれることによってはめ込まれている。ノズル５は、中心軸線に沿ってノズル５を貫通するドレイン排出口５１を有する。

第１ドレイン室１５は上端が解放していて、この第１ドレイン室１５の上端は蓋７で密閉されている。蓋７は、ノズル５を着脱するために取り外すことができる。

第１ドレイン室１５は連通孔１６を介して第２ドレイン室１７と連通している。連通孔１６はハウジング１に前記入口１１および出口１２と平行に形成されている。第２ドレイン室１７を形成するハウジング１の一部には、上記連通孔１６の仮想延長線上に孔１９が設けられている。孔１９は連通孔１６を形成加工するために必要なもので、連通孔１６を形成した後は、孔１９に栓８がねじ込まれて孔１９が密閉されている。

第２ドレイン室１７は上端が解放していて、この第２ドレイン室１７の上端には蓋６１が被せられている。蓋６１には調節バルブ６が設けられている。調節バルブ６はニードルバルブであって、スチームトラップの外部から操作することによりニードル６２が進退するものである。ニードル６２は、図１において上下方向に進退する。ニードル６２の先端すなわち図１において下端は円錐形状に尖っていて、第２ドレイン室１７と出口１２を連通するポート１８に対して進退する。

ニードル６２は、ポート１８の入口の面積を制限する。調節バルブ６を操作してニードル６２を進退させると、ポート１８の入口の面積が変化し、第２ドレイン室１７から出口１７へのドレインの流量が変化する。調節バルブ６の操作によってドレインの流量を調整した後は調整位置を保持する。調節バルブ６は調節する必要がある場合にのみ操作できればよい。そこで、調節バルブ６の操作軸には操作部材を着脱できる構造にし、必要な場合にのみ操作部材を装着するようになっている。

ハウジング１には、出口１２を構成する管状の周壁の一部に分岐孔２０が設けられている。分岐孔２０の周壁には雌ねじが形成されており、分岐孔２０には、図２に示すようにバルブ２１が管２２を介して接続される。分岐孔２０および管２２は、出口１２から排出されるドレインおよび蒸気漏れの有無の様子を観察するためのもので、バルブ２１を開けると、出口１２から排出されるドレインの一部が管２２に分流して管２２から排出される。このドレインの排出の様子を観察すことにより、出口１２から排出されるドレインの流量および蒸気漏れの有無などを観察することができる。

以上説明したノズル式スチームトラップの実施例は、例えば熱交換器のドレイン排出口に入口１１を接続する。ノズル式スチームトラップは、入口１１から、ストレーナ１３、ドレイン流路１４、第１ドレイン室１５、連通孔１６、第２ドレイン室１７、ポート１８および出口１２の順にドレインで満たされるとともに、上記の順にドレインが流れる。ノズル５を備えていることにより、ほとんどの蒸気がドレインから分離され、ドレインのみが出口１２から排出される。

ノズル式スチームトラップが接続される熱交換器の仕様に応じて、スチームトラップを通じて排出するドレインの流量を設定する必要がある。本実施例のノズル式スチームトラップによれば、調節バルブ６を外部から操作するだけで、排出するドレインの流量を調節し、設定することができる。ドレインの流量の調節は、図２に示すバルブ２１を開け、管２２から排出されるドレインの流量や蒸気漏れの有無を観察しながら行うとよい。

従来のノズル式スチームトラップでは、初めに述べたように、ノズルをドレイン排出口の大きさによって数種類用意しておき、ノズルを交換しながら適切なドレイン流量になるように調整していた。したがって、図１に示す本発明の実施例に即して説明すると、蓋７を取り外し、ノズル５を交換し、蓋７を取り付けてドレインの流量を観察する、といった作業を繰り返す必要があった。

これに対して前記実施例に係るノズル式スチームトラップによれば、比較的大きなドレイン排出口５１を有するノズル５を装着しておき、ドレインの流量は調節バルブ６を外部操作することにより微調整すればよい。したがって、ドレインの流量を容易かつ迅速に行うことができる。また、調節バルブ６を、実施例のようにニードルバルブにすることにより、ドレインの流量を、段階的にではなく連続的に、きめ細かく調節することができる。

次に、図３、図４に示す第２の実施例について説明する。第２の実施例が第１の実施例と異なっている点は、ドレイン室が一つのドレイン室１７０のみを有しており、このドレイン室１７０に調節バルブ６０が設けられている点である。以下、第１の実施例と異なる構成部分を重点的に説明する。

図３、図４において、ハウジング１０は、ドレインの入口１１０とドレインの出口１２０を有する。ドレインの入口１１０と出口１２０は共通の線上に並んでいる。ドレインの入口１１０が例えば熱交換器のドレイン排出口に接続される。

ドレインの入口１１０から出口１２０までの間には、入口１１０側から順に、ストレーナ１３０、ドレイン流路１４０、ドレイン室１７０、ポート１８が設けられている。

ストレーナ１３０の内部空間にはフィルタ２２０が装填されている。フィルタ２２０は円筒状に形成されていて、フィルタ２２０の外径はストレーナ１３０の内径よりも小さい。ストレーナ１３０の外端は開放端になっていて、図４にも示すように、ストレーナ１３０の開放端にはキャップ３０がねじ込まれてストレーナ１３０は密閉されている。

入口１１０から流入するドレインは、一旦ストレーナ１３０に流入し、ドレインに混入している異物をフィルタ２２０で選り分け、ストレーナ１３０内に捕獲する。図３においてドレイン１３０の上部にはドレイン流路１４０が上下方向に形成され、ドレイン流路１４０は、その上方に形成されているドレイン室１７０に連通している。

ドレイン流路１４０には、ノズル５０がねじ込まれている。ノズル５０は、ノズル５０を中心軸線方向に貫通するドレイン排出口５１０を有する。

ドレイン室１７０は上端が解放していて、このドレイン室１７０の上端は蓋６１０で密閉されている。蓋６１０は、ノズル５０を着脱するために取り外すことができる。蓋６１０には調節バルブ６０が設けられている。調節バルブ６０はニードルバルブであって、スチームトラップの外部から操作することによりニードル６２０が進退する。ニードル６２０は、図３において上下方向に進退する。ニードル６２０の先端すなわち図１において下端は円錐形状に尖っている。

ドレイン流路１４０の上端部は、円筒形の周壁１６０になっていて、周壁１６０はドレイン室１７０内に突出している。円錐形状のニードル６２０の下端部は、上記円筒形の周壁１６０内に進出している。ニードル６２０の下端部は上記周壁１６０に対して進退する。

ニードル６２０は、ドレイン流路１４０の上端部の周壁１６０の横断面積を制限する。調節バルブ６０を操作してニードル６２０を進退させると、上記周壁１６０の横断面積が変化し、ドレイン流路１４０からドレイン室１７０へのドレインの流入量が変化する。このドレインの流入量の変化によってスチームトラップを通るドレインの流量が変化する。調節バルブ６０の操作によってドレイン室１７０へのドレインの流入量を調整した後は調整位置を保持する。調節バルブ６０は調節する必要がある場合にのみ操作できればよい。そこで、調節バルブ６０の操作軸には操作部材を着脱できる構造にし、必要な場合にのみ操作部材を装着するようになっている。

ハウジング１０には、ドレイン室１７０と出口１２０を連通するポート１８が設けられている。

ハウジング１０には、出口１２０を構成する周壁の一部に分岐孔２００が設けられている。分岐孔２００には、図２について説明したように、出口１２０から排出されるドレインの様子を観察するための経路を設けることができる。

以上説明したノズル式スチームトラップの第２の実施例も、前記第１の実施例と同様に、例えば熱交換器のドレイン排出口に入口１１０を接続して使用する。入口１１０から、ストレーナ１３０、ドレイン流路１４０、ドレイン室１７０、ポート１８０および出口１２０の順にドレインで満たされ、上記の順にドレインが流れる。ノズル５０を備えていることにより、ドレインから蒸気が分離され、ドレインのみが出口１２０から排出される。

ノズル式スチームトラップが接続される熱交換器の仕様に応じて、調節バルブ６０を外部から操作し、排出するドレインの流量を調節し、設定する。したがって、ドレインの流量を容易かつ迅速に行うことができる。また、調節バルブ６０により、ドレインの流量を連続的に、きめ細かく調節することができる。そのほか、第１の実施例の効果と同様の効果を得ることができる。

［変形例］
第１の実施例では、ドレイン室を第１のドレイン室と第２のドレイン室に分けているが、第２の実施例のように一つのドレイン室に統合してもよい。
調節バルブは、第１の実施例のようにドレイン室から出口への流量を調節するものであってもよいし、第１の実施例のようにドレイン流路からドレイン室への流量を調節するものであってもよい。
調節バルブの方式は任意で、ニードルバルブに限られるものではない。

１ ハウジング
２ フィルタ
３ キャップ
５ ノズル
６ 調節バルブ
７ 蓋
８ 栓
１１ 入口
１２ 出口
１３ ストレーナ
１４ ドレイン流路
１５ 第１ドレイン室
１６ 連通孔
１７ 第２ドレイン室
１８ ポート
１９ 孔
２０ 分岐孔
２１ バルブ
５１ ドレイン排出口
６１ 蓋
６２ ニードル

本発明に係るノズル式スチームトラップは、
ドレインの入口とドレインの出口との間にノズルを有し、
前記ノズルと前記出口との間にドレイン室を有し、
前記ドレイン室は前記ノズルからのドレインが流入する第１ドレイン室と、前記第１ドレイン室に連通していて前記出口に連通する第２ドレイン室を有し、前記第２ドレイン室に前記出口へのドレインの排出量を外部からの操作によって調節することができる調節バルブが設けられていることを最も主要な特徴とする。

Claims (5)

1. ドレインの入口とドレインの出口との間にノズルを有し、
   前記ノズルと前記出口との間にドレイン室を有し、
   前記ドレイン室には、前記ノズルからのドレインの流入量または前記出口へのドレインの排出量を外部からの操作によって調節することができる調節バルブが設けられているノズル式スチームトラップ。
2. 前記ドレイン室は前記ノズルからドレインが流入する第１ドレイン室と、前記第１ドレイン室に連通していて前記出口に連通する第２ドレイン室を有し、前記第２ドレイン室に前記出口へのドレインの排出量を調節する前記調節バルブが設けられている請求項１記載のノズル式スチームトラップ。
3. 前記調節バルブはニードルバルブである請求項１または２記載のノズル式スチームトラップ。
4. 前記出口には、排出されるドレインおよび蒸気漏れの有無を観察するための分岐孔が設けられている請求項１、２または３記載のノズル式スチームトラップ。
5. 金属の一体成形品であるハウジングを主体として前記ドレイン室が形成され、前記ノズル、前記調節バルブが組み込まれている請求項１乃至４のいずれかに記載のノズル式スチームトラップ。
   

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