JP2021124080A - 蒸気インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】起動時にドレンの排出を行わなくても起動を円滑に行うことができる蒸気インジェクタを提供する。【解決手段】本発明に係る蒸気インジェクタ１は、液ノズル３と、蒸気ノズル５と、液ノズル３から噴出される液噴流と蒸気ノズル５から噴出される蒸気が混合される混合部７と、混合部７の下流側で縮径されたスロート部９と、スロート部９の下流側で拡径されたディフューザ部１１とを備え、液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、入口より高圧の噴出液を得るものであって、液ノズル３は、液を噴出する噴出口２９を有するノズル本体部１５と、蒸気インジェクタの起動時に、噴出口２９近傍に配置されて噴出口２９から噴出する液噴流の径を細くする液噴流縮径部材１７とを有し、液噴流縮径部材１７は、蒸気インジェクタの起動後に液ノズル３内を基端側に移動してノズル本体部１５の噴出口２９よりも後方に移動可能に構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、入口より高圧の噴出液を得る蒸気インジェクタに関する。

液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、導入された液圧より高圧の噴出液を得る蒸気インジェクタは、従来蒸気機関車やボイラの給水用に使用されており、例えば特許文献１にその基本構造が開示されている。
この特許文献１にも記載されているが、一般的に蒸気インジェクタで高い噴出圧力を得るためには、液ノズル出口径よりもスロート径を小さくしてスロート流路断面積をスロートにおける液噴流断面積に近づけ、望ましくはスロート流路断面積とスロートにおける液噴流の断面積をほぼ一致させることが望ましい、ということが知られている。この理由としては、気相空間の減少による凝縮の促進、ディフューザ入口での圧力損失低減、といった効果が考えられている。

米国特許第4,569,635号明細書

蒸気インジェクタ起動時は液流および蒸気のインジェクタへの導入が不安定で、蒸気による液流の加速が十分ではないため、蒸気と液噴流を混合する混合部での液噴流の直径はスロート径よりも大きい。
このため供給液はスロートを全量通過できず一部が混合部に滞留し、蒸気インジェクタの起動が困難となる。
この点、例えば特許文献１に開示された従来技術では、排液用のドレン孔から供給液の一部を排液して混合部の圧力を低下させ、混合部への蒸気の導入と液噴流との混合を促進して起動を可能にしている。

しかし、液ノズル出口断面積に対してスロート流路断面積が小さくなるにつれて必要排液量は増加し、ドレン孔が存在しても起動が困難であった。また、汽力発電所のランキンサイクル適用時のように液量が多く、また、そもそもサイクル循環液をサイクル外に排液できない場合には、従来技術の採用が難しい。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、起動時にドレンの排出を行わなくても起動を円滑に行うことができる蒸気インジェクタを提供することを目的としている。

（１）本発明に係る蒸気インジェクタは、液体を噴出する液ノズルと、蒸気を噴出する蒸気ノズルと、前記液ノズルから噴出される液噴流と前記蒸気ノズルから噴出される蒸気が混合される混合部と、該混合部の下流側で縮径されたスロート部と、該スロート部の下流側で拡径されたディフューザ部とを備え、液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、入口より高圧の噴出液を得るものであって、
前記液ノズルは、液を噴出する噴出口を有するノズル本体部と、インジェクタの起動時に、前記噴出口近傍に配置されて前記噴出口から噴出する液噴流の断面積を細くする液噴流縮径部材とを有し、
該液噴流縮径部材は、インジェクタの起動後に前記液ノズル内を基端側に移動して前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記液噴流縮径部材は、前記ノズル本体部の噴出口と略同径の基端開口部と該基端開口部から先端に向かって縮径して前記噴出口よりも小断面積の先端開口部とを有する外形が円錐台形状の先端筒部材と、該先端筒部材の基端側に設けられて前記先端筒部材における前記基端開口部を前記ノズル本体部の噴出口の近傍に配置した状態で支持可能な支持部と、一端が該支持部に連結されると共に他端が前記液ノズルの外部に延出して、前記先端筒部材及び前記支持部を前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動操作可能な操作部材とを備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記液噴流縮径部材は、基端側が前記ノズル本体部の噴出口よりも小径で先端に向かって縮径して先端が尖った紡錘形状の先端部材と、一端が該先端部材に連結されると共に他端が前記液ノズルの外部に延出して、前記先端部材を前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動操作可能な操作部材を備えてなることを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記混合部の圧力を検知する圧力検知装置を設けたことを特徴とするものである。

（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、液噴流縮径部材を前記ノズル本体部の噴出口に配置した状態での噴出口断面積が、スロート部の流路断面積の2.0倍以下であることを特徴とするものである。

本発明に係る蒸気インジェクタにおいて、液ノズルは、液を噴出する噴出口を有するノズル本体部と、蒸気インジェクタの起動時に、前記噴出口近傍に配置されて前記噴出口から噴出する液噴流の断面積を細くする液噴流縮径部材とを有し、該液噴流縮径部材は、インジェクタの起動後に前記液ノズル内を基端側に移動して前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動可能に構成されていることにより、インジェクタの起動時における混合部での液の滞留が防止でき、ドレンの排出をしなくても起動を円滑に行うことができる。

実施の形態１に係る蒸気インジェクタの構造を説明する説明図である。 実施の形態１に係る蒸気インジェクタの液噴流縮径部材の説明図である。 実施の形態１に係る蒸気インジェクタの起動時の状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る蒸気インジェクタの起動後の状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る蒸気インジェクタの他の態様の説明図である。 実施の形態２に係る蒸気インジェクタの構造を説明する説明図である。 実施の形態２に係る蒸気インジェクタの液噴流縮径部材の説明図である。 実施の形態２に係る蒸気インジェクタの起動時の状態を示す説明図である。 実施の形態２に係る蒸気インジェクタの起動後の状態を示す説明図である。 実施の形態２に係る蒸気インジェクタの他の態様の説明図である。 実施例の実験結果を示すグラフである。

［実施の形態１］
本実施の形態に係る蒸気インジェクタ１は、図１〜図３に示すように、液体を噴出する液ノズル３と、蒸気を噴出する蒸気ノズル５と、液ノズル３から噴出される液噴流と、蒸気ノズル５から噴出される蒸気が混合される混合部７と、混合部７の下流側で縮径されたスロート部９と、スロート部９の下流側で拡径されたディフューザ部１１とを備え、液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、入口より高圧の噴出液を得る装置である。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜液ノズル＞
液ノズル３は、液噴流を噴出するためのノズルであって、液供給管１３から供給される液を噴出する筒状のノズル本体部１５と、蒸気インジェクタ１の起動時にノズル本体部１５から噴出される液噴流径を縮径させる液噴流縮径部材１７とを備えている。
ノズル本体部１５は基端側から先端に向かって縮径する縮径部１９を有し、その先端が噴出口２９になっている。

液噴流縮径部材１７は、先端に向かって縮径する外形が円錐台形の先端筒部材２１と、先端筒部材２１の基端側で先端筒部材２１をノズル本体部１５の噴出口２９の近傍に配置した状態で支持可能な支持部２３と、一端が支持部２３に連結されると共に他端が液ノズル３の外部に延出して、先端筒部材２１及び支持部２３をノズル本体部１５の噴出口２９よりも後方に移動操作可能な操作部材２５を備えている。

《先端筒部材》
先端筒部材２１は、基端側の基端開口部２７がノズル本体部１５の噴出口２９と略同径であり、先端側の先端開口部３１がノズル本体部１５の噴出口２９よりも小断面積になっている。
先端筒部材２１は外形が円錐台形状をしているので、基端側の外径はノズル本体部１５の噴出口２９の内径よりも若干大きくてもよく、この場合、先端筒部材２１の基端側をノズル本体部１５の噴出口２９の内面側に配置しておくことで、後方に移動可能になる。

先端筒部材２１は、起動時にノズル本体部１５の噴出口２９近傍に配置されてノズル本体部１５から噴出される液噴流断面積を縮小させる機能を有している。
前述したように、蒸気インジェクタ１は、起動時に供給される液がスロート部９をスムーズに通過しにくく、混合部７の圧力が上昇して蒸気の導入が円滑にできないことがある。そこで、本実施の形態では、先端筒部材２１を用いることで、起動時にはノズル本体部１５から噴出される液噴流の断面積を細くしてスロート部９を円滑に通過させることで、混合部７に容易に蒸気を導入できるようにし、インジェクタの起動を円滑化させている。

先端筒部材２１が上記のような作用を発揮するには、起動時に液ノズル３から噴出される液噴流がスロート部９をスムーズに通過できる必要があるが、この点、発明者の知見によると、先端筒部材２１の先端開口部３１の断面積が、スロート部９の流路断面積の2.0倍以下であることが必要である。この先端筒部材２１の先端開口部３１の断面積の妥当性については、後述の実施例で実証している。
なお、縮径部１９の管壁の傾きおよび先端筒部材２１の管壁の傾きは、混合部７の管壁との間に形成する蒸気の流路断面積がノズルの先端に向かうにつれて拡大するような形状（ラバールノズル形状）であるようにすることが望ましい。

《支持部》
支持部２３は、先端筒部材２１の基端側をノズル本体部１５の噴出口２９の近傍に配置した状態で先端筒部材２１を支持する。
支持部２３は、本例では、網状の部材からなり、先端側に向かって拡径した円錐形状をしており、基端には操作部材２５の先端が接続されている。
なお、支持部２３の形状は特に限定されず、先端筒部材２１に流入する液流れを阻害しないものであれば、網状のものに限られず、たとえば傘骨のように複数の骨部材から形成されるものであってもよい。

《操作部材》
操作部材２５は、一端が支持部２３に連結されると共に他端が液ノズル３の外部に延出して、先端筒部材２１及び支持部２３をノズル本体部１５の噴出口２９よりも後方に移動操作するための棒状の部材である。

なお、液ノズル３に供給される液体の種類は特に問わないが、工業的に広く用いられている液種として、例えば水の他、フロン、ペンタンなどの炭化水素や液化天然ガス、液化酸素、液化窒素、液化ヘリウム、液化水素といった各種液化ガスが挙げられる。

＜蒸気ノズル＞
蒸気ノズル５は、液ノズル３を覆うように形成され、液ノズル３から噴出される液噴流の外側を覆うように蒸気を噴出するものである。なお、蒸気ノズル５には蒸気導入管１６から蒸気が供給される。

＜混合部＞
混合部７は、液ノズル３から噴出される液噴流と、蒸気ノズル５から噴出される蒸気とが混合される部位である。

なお、本発明においては、液噴流縮径部材１７としての先端筒部材２１をノズル本体部１５の噴出口２９に配置して蒸気インジェクタ１を起動し、蒸気インジェクタ１が起動した後に先端筒部材２１をノズル本体部１５の噴出口２９から後退させるので、先端筒部材２１を後退させるタイミングとして蒸気インジェクタ１が起動しているか否かを知る必要がある。そのための手段として、混合部７の圧力を検知する例えば圧力計等の圧力検知装置を設けるのが望ましい。
混合部７の圧力は、ノズル本体部１５から液の噴出を開始した後、蒸気を噴出して蒸気インジェクタ１が起動すると所定の圧力まで圧力が低下する。これによって、蒸気インジェクタ１の起動を容易に知ることができる。

もっとも、圧力検知手段は必須ではなく、例えば、通常の起動動作を行えば、所定の時間の経過後に蒸気インジェクタ１が起動することが予め分かっているような場合や、蒸気インジェクタをポリカーボネートやアクリルなどの光透過素材で製造し起動の成否を視認できるような場合には、圧力検知手段はなくてもよい。

＜スロート部＞
スロート部９は、混合部７の下流側で縮径された部位である。

＜ディフューザ部＞
ディフューザ部１１は、スロート部９の下流側で拡径された部位である。液体がスロート部９を通過後にディフューザ部１１において流速が低下し、これによって圧力回復され、さらに昇圧されて吐出される。

上記のように構成された本実施の形態の蒸気インジェクタ１の動作を説明する。
図１に示すように、先端筒部材２１をノズル本体部１５の先端に配置した状態で、液ノズル３から液を噴出させる（図３参照）。ノズル本体部１５を通過した液は、先端筒部材２１によって縮径されてスロート部９を通過して下流へ流れる。このとき、スロート流路断面積が液噴流断面積以下の場合は、一部が通過できず混合部７に滞留することがある。
この点、本実施の形態では、起動時にはスロート部９の断面積の2.0倍以下の断面積の先端筒部材２１の先端開口部３１から液が噴出されるので、液はスムーズに通過し、若干の滞留があったとしても起動できない状態にはならない。

次に蒸気インジェクタ１に蒸気を導入する。導入された蒸気は蒸気ノズル５から噴出され、混合部７にて液と接触して凝縮する。凝縮することにより混合部７の内部が減圧され、蒸気は混合部７内に膨張することで音速以上の流速となる。
上述の高速蒸気の持つ運動エネルギーが液噴流に凝縮することで譲渡され、液噴流の速度が増加する。液噴流は流速が増加することで噴流径が収縮する。液噴流径がスロート径より小さくなれば、液ノズル３より噴出した液の全量がスロート部９を通過し、混合部７での液の滞留があったとしてもこれが解消される。この状態ならば、蒸気インジェクタ１は起動しているといえる。

蒸気インジェクタ１が起動すると、操作部材２５を操作して先端筒部材２１をノズル本体部１５の後方に移動させる（図４参照）。
先端筒部材２１を移動させることで、液はノズル本体部１５の噴出口２９から噴出し、液量が多くなる。しかし、このとき蒸気インジェクタ１は既に起動しており、混合部７には安定して蒸気が流入している。このため、液噴流径は蒸気により加速されてスロート部９に向かうにつれ収縮し、なめらかにスロート部９に流入し、ディフューザ部１１で所定の圧力を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の蒸気インジェクタ１においては、液ノズル３に、蒸気インジェクタ１の起動時に液を噴出する先端筒部材２１を設け、インジェクタの起動後に先端筒部材２１をノズル本体部１５の後方に移動させてノズル本体部１５の噴出口２９から液を噴出するように構成し、先端筒部材２１の断面積をスロート部９の断面積の2.0倍以下に設定したことにより、ドレン配管より液を排水せずとも混合部７の内圧が低下するため、蒸気インジェクタ１の起動をスムーズに行うことができる。
ドレン配管による排水を省略することができ、汽力発電所のランキンサイクルにも容易に適用できるようになる。

上記の説明では、蒸気インジェクタ１の起動を手動で行う態様について説明した。しかし、先端筒部材２１から液を噴出し、蒸気インジェクタ１の起動後に先端筒部材２１を後方に移動させてノズル本体部１５の噴出口２９から液を噴出させるという一連の動作を自動制御するようにしてもよい。
図５は、このような自動制御するための構成の説明図である。
図５において、１０は混合部７の圧力を検出する圧力検知装置、１２は液供給管１３に設けられた液バルブ、１４は蒸気導入管１６に設けられた蒸気導入バルブ、１８は操作部材２５に連結されて先端筒部材２１の配置を操作するアクチュエータ、２０は圧力検知装置１０の検出値を入力してアクチュエータを制御する制御部である。
なお、液供給管１３及び蒸気導入管１６には、内部を通過する流体の流量、温度、圧力を検出する流量検出装置（Ｆ）、温度検出装置（Ｔ）、圧力検出装置（Ｐ）がそれぞれ設けられている。

自動制御を行う場合、まず液バルブ１２を開放して液ノズル３から液を噴出させ、その後、蒸気導入バルブ１４を開放して蒸気ノズル５から蒸気を噴出させる。圧力検知装置１０は、混合部７の圧力を検知して制御部２０に入力する。制御部２０は、入力された検知圧力が予め設定した圧力（飽和圧力）になったことを確認すると、アクチュエータ１８を制御して先端筒部材２１を後方に移動させる。

このように、制御部２０を用いることで、蒸気インジェクタ１の起動を自動で行うことができる。

なお、先端筒部材２１が後方に配置されて蒸気インジェクタ１が定常運転を開始した後は、液バルブ１２を操作して液流量を調整し、蒸気導入バルブ１４を操作して蒸気流量を調整し、吐出圧力や吐出温度が所定の値となるよう制御することで、蒸気インジェクタ１の作動が継続される。
蒸気の導入量には上限があり、液・蒸気が混合したときに混合部圧力が液導入圧または蒸気導入圧より高くならないようにする。この混合部圧力は、混合部７の圧力を検知する圧力検知装置１０により直接測定するか、液供給管１３及び蒸気導入管１６に設けられた流量検出装置（Ｆ）、温度検出装置（Ｔ）、圧力検出装置（Ｐ）で検知される情報に基づいて計算により求める。

［実施の形態２］
本実施の形態を図６〜図１０に基づいて説明する。図６〜図１０において、実施の形態１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、実施の形態１における先端筒部材２１に代えて図６、図７に示すような先端部材３５を備えた液噴流縮径部材３７を用いた点である。

先端部材３５は、ノズル本体部１５の噴出口２９よりも小径の円柱状部３９と、円柱状部３９から先端に向かって縮径しながら延出して先端が尖った紡錘形状部４１を有している。円柱状部３９の基端は、図６に示すように、半球面状のように、液抵抗が小さくなる形状になっている。
先端部材３５における紡錘形状部４１をノズル本体部１５の噴出口２９から下流側に突出させることで、噴出口２９の開口面積を調整することができる。なお、液噴流縮径部材３７における紡錘形状部４１をノズル本体部１５の噴出口に配置した状態での噴出口断面積が、スロート部の流路断面積の2.0倍以下となるようにするのが好ましい。
また、噴出口２９から噴出される液は、紡錘形状部４１に沿うように縮径される。

上記のように構成された本実施の形態の蒸気インジェクタ３３の動作を説明する。
図８に示すように、ノズル本体部１５の噴出口２９から先端部材３５における紡錘形状部４１を所定距離だけ突出させた状態で、噴出口２９から液を噴出させる。ノズル本体部１５における噴出口２９と紡錘形状部４１との隙間を通過した液は、紡錘形状部４１に沿うように縮径されながら噴出し、スロート部９を通過して下流へ流れる。このとき、スロート径が液噴流径以下の場合は、一部が通過できず混合部７に滞留することがある。
この点、本実施の形態では、起動時には後述する起動後よりも紡錘形状部４１の噴出口２９からの突出長さを長くしており、噴出口２９と紡錘形状部４１との隙間が狭くなっている。このため、この隙間から噴出される液は高速で、紡錘形状部４１に沿って噴出されるので、スムーズに通過し、若干の滞留があったとしても起動できない状態にはならない。

次に蒸気インジェクタ３３に蒸気を導入する。導入された蒸気は蒸気ノズル５から噴出され、混合部７にて液と接触して凝縮する。凝縮することにより混合部７の内部が減圧され、蒸気は混合部７内に膨張することで音速以上の流速となる。
上述の高速蒸気の持つ運動エネルギーが液噴流に凝縮することで譲渡され、液噴流の速度が増加する。液噴流は流速が増加することで噴流径が収縮する。液噴流径がスロート径より小さくなれば、液ノズル３より噴出した液の全量がスロート部９を通過し、混合部７での液の滞留があったとしてもこれが解消される。この状態ならば、蒸気インジェクタ３３は起動しているといえる。

蒸気インジェクタ３３が起動すると、操作部材２５を操作して先端部材３５をノズル本体部１５の後方に移動させる（図９参照）。
先端筒部材２１を移動させることで、ノズル本体部１５の噴出口２９が全開され、ここから液が噴出し、液量が多くなる。しかし、このとき蒸気インジェクタ３３は既に起動しており、混合部７には安定して蒸気が流入している。このため、液噴流径は蒸気により加速されてスロート部９に向かうにつれ収縮し、なめらかにスロート部９に流入し、ディフューザ部１１で所定の圧力を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の蒸気インジェクタ３３においては、液ノズル３に円柱状部３９と紡錘形状部４１を有する先端部材３５を設け、蒸気インジェクタ３３の起動時に先端部材３５における紡錘形状部４１をノズル本体部１５の噴出口２９から下流側に突出させ、蒸気インジェクタ３３の起動後に先端部材３５をノズル本体部１５の後方に移動させるようにしたことにより、実施の形態１と同様に、ドレン配管より液を排水せずとも混合部７の内圧が低下するため、蒸気インジェクタ３３の起動をスムーズに行うことができる。
また、ドレン配管による排水を省略することができ、汽力発電所のランキンサイクルにも容易に適用できるようになる。

なお、上記の実施の形態２においても実施の形態１と同様に、圧力検知装置１０で検知した混合部７の圧力に基づいて制御部２０がアクチュエータ１８で操作部材２５を制御することで、蒸気インジェクタ３３の起動を自動制御することができる。

また、先端部材３５の噴出口２９に対する位置は、起動時と起動後で所定の位置に固定するようにしてもよいが、図１０に示すように、操作部材２５の変位を計測する変位計４２を設けて、操作部材２５を任意の位置に制御できるようにすることで、先端部材３５の位置を連続的かつ任意の位置に配置できるようにしてもよい。このようにすることで、起動後において蒸気インジェクタ３３による昇圧幅を可変としたり、あるいは蒸気インジェクタ３３の出口圧力を安定的に維持させたりする運転が可能となる。

例えば、液や蒸気の流入流量を変えずに蒸気インジェクタ３３の出口圧力を、出口圧力を検出する圧力検出装置４３によって検知された圧力よりも上昇させる制御を行う場合、図１０に示すように、アクチュエータ１８により操作部材２５を噴出口２９の方向に押し出し、噴出口２９と紡錘形状部４１との隙間からなる液の流路断面積を小さくするよう操作する。この操作により、噴出口２９における液噴流の流速が大きくなるため、混合部を経てスロート部９を通過する液流速も大きくなり、その結果ディフューザ部１１において流速低下に伴う圧力上昇を大きくすることができる。逆もまた同様である。

また、液の流入流量が減少しても蒸気インジェクタ３３の出口圧力を一定に維持させる制御を行う場合も、前述したのと同様に、アクチュエータ１８により操作部材２５を噴出口２９の方向に押し出し、噴出口２９と紡錘形状部４１との隙間からなる液の流路断面積を小さくするよう操作する。この操作により、噴出口２９における液噴流の流速が大きくなるため、混合部７を経てスロート部を通過する液流速も大きくなり、その結果ディフューザ部１１において流速低下に伴う圧力上昇を大きくすることができる。逆もまた同様である。

実施の形態１、２においては、混合部７に噴出される液噴流の断面積をスロート部９の断面積の2.0倍以下に設定しているが、これは以下に説明する実験結果に基づくものである。
実験は、先端開口部３１の口径が異なる４種類の液ノズルならびに先端部材３５を有する液ノズルについて、混合部７に噴出される液噴流の断面積とスロート断面積の相対関係を変更して、蒸気インジェクタの起動の有無を評価するというものである。評価に際しては、起動容易、起動可能、起動不安定、起動不可という４段階の評価とした。

図１１は実験結果を示すグラフであり、縦軸が混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積を示し、横軸には４種類の口径の異なる実施の形態１の液ノズル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と実施の形態２の液ノズル（Ｅ）を示している。
また、グラフ中には、液ノズル断面積／スロート断面積＝2.0の関係を示す破線を記載している。

図１１では以下の点が示されている。
（１）実施の形態１の液ノズル断面積Ａ
混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積が、1.0では起動容易、1.6では起動可、2.8では起動不安定、4.0では起動不可
（２）実施の形態１の液ノズル断面積Ｂ
混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積が、1.0では起動容易、1.4では起動可、2.0では起動可、3.1では起動不安定
（３）実施の形態１の液ノズル断面積Ｃ
混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積が、1.0では起動容易、2.0では起動可、4.0では起動不可
（４）実施の形態１の液ノズル断面積Ｄ
混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積が、1.0では起動容易、1.4では起動可、2.0では起動可、3.1では起動不安定、4.0では起動不可
（５）実施の形態２の液ノズルＥ
混合部７に噴出される液噴流の断面積／スロート断面積が、1.0では起動容易、1.5では起動可、1.8では起動可、3.0では起動不可

図１１に示された結果から、いずれの液ノズルであっても、液ノズル断面積／スロート断面積が、2.0以下であれば起動可能又は起動容易であることがわかる。このことから、本願発明において起動時に液を噴出する先端筒部材２１の先端開口部３１、又は紡錘形状部４１を配置した噴出口２９について噴出口断面積／スロート断面積を2.0以下にすることで蒸気インジェクタの起動を円滑にできることが分かる。

１ 蒸気インジェクタ(実施の形態１)
３ 液ノズル
５ 蒸気ノズル
７ 混合部
９ スロート部
１０ 圧力検知装置
１１ ディフューザ部
１２ 液バルブ
１３ 液供給管
１４ 蒸気導入バルブ
１５ ノズル本体部
１６ 蒸気導入管
１７ 液噴流縮径部材
１８ アクチュエータ
１９ 縮径部
２０ 制御部
２１ 先端筒部材
２３ 支持部
２５ 操作部材
２７ 基端開口部
２９ 噴出口
３１ 先端開口部
３３ 蒸気インジェクタ(実施の形態２)
３５ 先端部材
３７ 液噴流縮径部材
３９ 円柱状部
４１ 紡錘形状部
４２ 変位計
４３ 圧力検知装置

Claims (5)

1. 液体を噴出する液ノズルと、蒸気を噴出する蒸気ノズルと、前記液ノズルから噴出される液噴流と前記蒸気ノズルから噴出される蒸気が混合される混合部と、該混合部の下流側で縮径されたスロート部と、該スロート部の下流側で拡径されたディフューザ部とを備え、液流に蒸気を混合してその運動量を渡し、入口より高圧の噴出液を得る蒸気インジェクタであって、
   前記液ノズルは、液を噴出する噴出口を有するノズル本体部と、インジェクタの起動時に、前記噴出口近傍に配置されて前記噴出口から噴出する液噴流の断面積を細くする液噴流縮径部材とを有し、
   該液噴流縮径部材は、インジェクタの起動後に前記液ノズル内を基端側に移動して前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動可能に構成されていることを特徴とする蒸気インジェクタ。
2. 前記液噴流縮径部材は、前記ノズル本体部の噴出口と略同径の基端開口部と該基端開口部から先端に向かって縮径して前記噴出口よりも小断面積の先端開口部とを有する外形が円錐台形状の先端筒部材と、該先端筒部材の基端側に設けられて前記先端筒部材における前記基端開口部を前記ノズル本体部の噴出口の近傍に配置した状態で支持可能な支持部と、一端が該支持部に連結されると共に他端が前記液ノズルの外部に延出して、前記先端筒部材及び前記支持部を前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動操作可能な操作部材とを備えてなることを特徴とする請求項１記載の蒸気インジェクタ。
3. 前記液噴流縮径部材は、基端側が前記ノズル本体部の噴出口よりも小径で先端に向かって縮径して先端が尖った紡錘形状の先端部材と、一端が該先端部材に連結されると共に他端が前記液ノズルの外部に延出して、前記先端部材を前記ノズル本体部の噴出口よりも後方に移動操作可能な操作部材を備えてなることを特徴とする請求項１記載の蒸気インジェクタ。
4. 前記混合部の圧力を検知する圧力検知装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸気インジェクタ。
5. 前記液噴流縮径部材を前記ノズル本体部の噴出口に配置した状態での噴出口断面積が、スロート部の流路断面積の2.0倍以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気インジェクタ。

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