JP2789426B2

JP2789426B2 - 蒸気の減圧兼ドレン分離方法及びその装置

Info

Publication number: JP2789426B2
Application number: JP14403394A
Authority: JP
Inventors: 保夫山本
Original assignee: UETSUTO MASUTAA KK
Current assignee: UETSUTO MASUTAA KK
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH07328361A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機に例えば内
装される加湿用蒸気噴霧装置や、各種熱交換器その他の
蒸気機器に供給する蒸気の減圧と上質化のためのドレン
分離方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加湿用蒸気噴霧装置に供給される蒸気の
減圧方法について、従来の方法では、供給蒸気の圧力と
制御弁のスプリングの圧力のバランスによって減圧す
る、いわゆる減圧弁装置が知られ、蒸気の上質化につい
ては、蒸気供給管の管末でドレントラップにより配管中
で冷却されて生ずる凝縮水を分離するか、或いは、管内
に衝突板を設けて蒸気と共に運ばれる凝縮水やスケール
等の不純物をそれらの慣性力で捕集するドレンセパレー
タと呼ばれる器具による方法が知られている。これらは
夫々単独で使用され、両方の効果を同時に満足させる装
置はなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】蒸気を搬送する場合、
その流速及び圧力損失を考慮し、高圧で行った方が配管
口径を小さくすることができ、設備工事費が安価にな
る。又共通のボイラで多目的の用途に供するために例え
ば加湿用蒸気噴霧装置に供給される蒸気の圧力は、１〜
２ｋｇ／ｃｍ²ゲージの高圧になることが多い。一方、
加湿用蒸気噴霧装置に供給される蒸気は、空気調和機内
でほとんど大気圧まで圧力を降下する。この時、騒音の
発生を防止するために、蒸気は噴霧管に入る時点で既に
減圧されていることが望ましい。

【０００４】また、空気調和における加湿は、一般的に
は冬期の暖房時に必要を生じ、その他のシーズンでは使
用しないことが多い。このような使用状況で且つ配管材
料に一般鋼管を用いる場合は、シーズンオフやシーズン
中の加湿器の停止時の配管内部の腐食は避けられず、こ
のため加湿時の蒸気にヘドロ化した鉄サビやスケール等
の不純物が混入することが多く、これが空気調和機内で
流通空気に付加されて室内に送気されると、保健衛生上
好ましくないという問題点が生ずる。また同時に蒸気中
に凝縮水が多いと、空気調和機内でキャリーオーバーを
生じ、種々の障害が起こるという問題点もある。本発明
方法及び装置は、蒸気の有する熱エネルギーを有効に利
用して従来の方法によるよりも安価で且つ効果の大きい
蒸気の減圧と上質化を単一の装置で同時に行うことを目
的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明方法では、
高圧によってハウジング内に供給する蒸気をオリフイス
を通し、断熱絞り膨張して減圧し、次いでこの蒸気をノ
ズルを通すことによって高速化し、この高速化した蒸気
をハウジング内のガイドチューブによって案内し、ガイ
ドチューブの出口直後において蒸気の向きを方向変換す
ることにより乾燥蒸気と凝縮水やスケール等の不純物と
を分離することを特徴とする。また本発明装置では、ハ
ウジングの片側に高圧蒸気流入口を有する蒸気流入室を
設け、このハウジング内に蒸気流入室を区画する仕切板
を設けて、この仕切板にオリフイスを開孔し、該仕切板
の下流側に減圧室を設け、この減圧室を区画する下流側
の仕切板にノズルを開孔し、ハウジング内の該下流側の
仕切板以後に蒸気方向変換送り出し室を設け、この蒸気
方向変換送り出し室中に該ノズルから送り出される高速
蒸気を案内するガイドチューブを設けて、その先端開口
を蒸気方向変換送り出し室の後端近傍位置に位置付け、
該ガイドチューブの先端開口から送り出される蒸気を方
向変換させるようにし、該方向変換された乾燥蒸気の取
り出し口をハウジングの蒸気方向変換送り出し室の上記
ガイドチューブの先端開口より上流位置に設けてあるこ
とを特徴とする。さらに、上記減圧室を複数設けてもよ
い。また、上記ガイドチューブの先端開口に臨ませて衝
突板を配してあることが効果的である。

【０００６】

【作用】圧力１〜２ｋｇ／ｃｍ².ゲージの高圧一次蒸気
は、高圧蒸気流入口からハウジング内の蒸気流入室に入
り、仕切板のオリフイスを通って減圧室に供給され、中
間圧力まで断熱絞り膨張を行う。理論的にはこの絞り膨
張の場合は、オリフイス前後の速度変化はなく、等エン
タルピー変化となり、蒸気は圧力に対して過熱状態とな
り乾燥した蒸気となる。この減圧室で減圧乾燥した蒸気
は、次の仕切板のノズルから吹き出る。このノズルでは
蒸気は、断熱膨張を行い、入口蒸気の熱エネルギーを速
度エネルギーに変換する。理論的にはノズル入口蒸気の
圧力をＰ₁ｋｇ／ｍ².ａｂｓ、比体積をυ₁ｍ³／ｋ
ｇ、出口側をＰ₂υ₂、比熱比をκ、重力加速をｇｍ／
ｓｅｃ²とすれば、ノズル内の最高理論速度ωは次式で
表される。

【数１】因みに第２ノズルの入口圧力が１．７５ｋｇ／ｃｍ².ａ
ｂｓで、出口側が１．０ｋｇ／ｃｍ².ａｂｓになるまで
断熱膨張した時に得られる理論速度は４２７ｍ／ｓｅｃ
になる。

【０００７】上記の順に送られる蒸気中には、粒子の細
かい水滴や鉄サビ，スケール等の固形不純物を含むが、
これら不純物は、ノズルから高速蒸気と共に強い慣性力
を与えられてガイドチューブに案内され、その先端開口
から送り出される。このガイドチューブの先端開口にお
いて、不純物は慣性力によりそのまま直進するが、蒸気
は不純物に較べて比重が小さいから、慣性力も小さく、
膨張後の残留圧力に押され方向転換し不純物を分離し
て、低圧力の乾燥した上質の蒸気となって蒸気取り出し
口より取り出される。

【０００８】

【実施例】図に示した実施例により本発明方法及び装置
の詳細を説明する。図中１が細長い形状からなるハウジ
ングで、後述する仕切板によって高圧蒸気流入口２を有
する蒸気流入室３と、減圧室４と、蒸気取り出し口６を
有する蒸気方向変換送り出し室５とに区画されている。
高圧蒸気は、高圧蒸気入口弁７から分岐管８を介して、
蒸気流入室３の高圧蒸気流入口２に供給される。９が高
圧ドレン管で、高圧ドレントラップ１０を介して蒸気方
向変換送り出し室５のドレン溜まり１１に接続されてい
る。図示した実施例では、ハウジング１を垂直に直立し
て構成してあるが、これは傾斜させてもよいし、水平に
配置してもよい。

【０００９】図中１２が高圧流入室３を区画する仕切板
で、オリフイス１３を開孔してある。また、１４が下流
側に設けた仕切板で、上記仕切板１２とこの仕切板１４
とによって減圧室４を構成してあると共に、この仕切板
１４の下流側に蒸気方向変換送り出し室５を区画してあ
る。この仕切板１４にノズル１５を開孔して設けてあ
る。図１には１つの減圧室４を設けた実施例を示してあ
るが、図２には、オリフイス１３を有する仕切板１２を
２つ設けて２つの減圧室４を有する実施例が示してあ
る。

【００１０】蒸気方向変換送り出し室５中には、上記仕
切板１４のノズル１５から高速で吹き出す蒸気を案内す
るガイドチューブ１６を設けてあり、その先端開口１７
を蒸気方向変換送り出し室５の後端近傍位置に位置付け
てある。上記した通り、蒸気方向変換送り出し室５の後
端にはドレン溜まり１１が位置しているが、その上部に
衝突板１８を設けてある。この衝突板１８は傾斜して位
置付けてあり、蒸気と共に高速で送り出される水滴，ス
ケール等の不純物が下方に分離し易くしてあり、また、
ガイドチューブ１６の先端開口１７も蒸気が方向変換し
易くなるように傾斜して構成してある。衝突板１８は、
複数枚であってもよく、傾斜は山形，谷形または蒸気の
噴出方向に対向し直交していてもよい。さらに、板の形
状は板が複数の開孔を有するもの、吸水性材料であって
もよく、表面が凹凸形状であってもよい。

【００１１】ノズル１５は円形であっても長孔であって
もよい。このノズル１５に開口調節機構を設け、ノズル
１５の開孔面積を大小可変可能とすればより効果的であ
る。ガイドチューブ１６は円筒形でもよく、断面直方体
の角筒としてもよい。この他図中２０は低圧ドレン取り
出し口であり、２１は排泥コックである。

【００１２】本発明方法及び装置によれば、次のように
作用する。高圧蒸気流入口２から蒸気流入室３に供給さ
れた高圧蒸気は、仕切板１２のオリフイス１３を通って
減圧室４内に吹き込まれる。この際減圧室４内で断熱絞
り膨張され、中間圧力まで減圧され、等エンタルピー変
化となって過熱状態となり、乾燥した蒸気となる。次い
で、この減圧室で減圧され乾燥された蒸気は、仕切板１
４のノズル１５から蒸気方向変換送り出し室５のガイド
チューブ１６内に吹き出される。この際蒸気は断熱膨張
を行い、入口蒸気の熱エネルギーが速度エネルギーに変
換し、早い速度でガイドチューブ１６内を移動し、その
先端開口１７から吹き出される。従って高速による慣性
力により水滴，スケール等不純物はドレン溜まり１１に
誘導され、衝突板１８が設けられているものでは、衝突
板１８に当たってドレン溜まり１１に誘導される一方、
乾燥された蒸気は比重が小さいから、蒸気の膨張力に押
されて方向変換し、蒸気取り出し口６から取り出され
る。

【００１３】

【発明の効果】本発明方法及び装置によれば、オリフイ
スによって減圧乾燥され、ノズルによって加速された蒸
気が、ガイドチューブによって高速で案内され、水滴や
鉄サビ，スケール等の不純物に強い慣性力を与え、比重
の小さい蒸気と分離することにより、上質の乾燥した蒸
気を取り出すことができた。従って本発明装置から取り
出される蒸気を熱交換器等に使用すると伝熱管内の水滴
や鉄サビ，スケール等不純物の付着を少なくして伝熱効
率をよくする効果もあるが、本発明装置は、加湿用蒸気
噴霧装置へ給気する蒸気の減圧，ドレン分離装置として
用いる時に最もその特色を発揮する。即ち、高圧で供給
されることが多い加湿用蒸気は減圧することが望ましい
が、減圧によるエネルギーの放出を有効に利用していな
かった従来の減圧弁装置に比較して、本発明装置は、減
圧の過程で蒸気の熱エネルギーを速度エネルギーに変換
して、これを蒸気中の微粒水敵や固形物の分離に利用
し、単一装置で減圧と蒸気の上質化をなし得たもので、
よく所期の目的を達し得た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を使用した本発明装置の好ましい実
施例の断面図。

【図２】同じく別の実施例の断面図。

【符合の説明】１ハウジング２高圧蒸気流入口３蒸気流入室４減圧室５蒸気方向変換送り出し室６蒸気取り出し口７高圧蒸気入口弁８分岐管９高圧ドレン管１０高圧ドレントラップ１２仕切板１３オリフイス１４仕切板１５ノズル１６ガイドチューブ１７先端開口１８衝突板２０低圧ドレン取り出し口２１排泥コック

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧によってハウジング内に供給する蒸
気をオリフイスを通し、断熱絞り膨張して減圧し、次い
でこの蒸気をノズルを通すことによって高速化し、この
高速化した蒸気をハウジング内のガイドチューブによっ
て案内し、ガイドチューブの出口直後において蒸気の向
きを方向変換することにより乾燥蒸気と凝縮水やスケー
ル等の不純物とを分離することを特徴とする蒸気の減圧
兼ドレン分離方法。
【請求項２】ハウジングの片側に高圧蒸気流入口を有
する蒸気流入室を設け、このハウジング内に蒸気流入室
を区画する仕切板を設けて、この仕切板にオリフイスを
開孔し、該仕切板の下流側に減圧室を設け、この減圧室
を区画する下流側の仕切板にノズルを開孔し、ハウジン
グ内の該下流側の仕切板以後に蒸気方向変換送り出し室
を設け、この蒸気方向変換送り出し室中に該ノズルから
送り出される高速蒸気を案内するガイドチューブを設け
て、その先端開口を蒸気方向変換送り出し室の後端近傍
位置に位置付け、該ガイドチューブの先端開口から送り
出される蒸気を方向変換させるようにし、該方向変換さ
れた乾燥蒸気の取り出し口をハウジングの蒸気方向変換
送り出し室の上記ガイドチューブの先端開口より上流位
置に設けてあることを特徴とする蒸気の減圧兼ドレン分
離装置。
【請求項３】上記減圧室を複数設けてある上記請求項
２に記載の蒸気の減圧兼ドレン分離装置。
【請求項４】上記ガイドチューブの先端開口に臨ませ
て衝突板を配してある上記請求項２又は３に記載の蒸気
の減圧兼ドレン分離装置。