JP6022733B2

JP6022733B2 - スチームトラップ

Info

Publication number: JP6022733B2
Application number: JP2016501701A
Authority: JP
Inventors: 正小池
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2035-07-10
Also published as: WO2016013427A1; JPWO2016013427A1

Description

本願は、蒸気配管系等に発生するドレンを排出するスチームトラップに関する。

例えば特許文献１に開示されているように、ドレン（復水）の排出口に詰まった異物を除去する清掃機構を備えたスチームトラップが知られている。この清掃機構は、温度変化によって変位する変位部材（温度応動部材）と、その変位部材の変位によって排出口へ進退する棒状の操作部材とを備えている。変位部材は、排出口から排出されたドレンが流通する排出通路内に設けられている。この清掃機構では、ドレンの排出時、変位部材はドレンによって加熱され操作部材は後退している。一方、排出口に異物が詰まってドレンが排出されなくなると、変位部材は温度低下により変位し、その変位によって操作部材が前進して排出口に進入する。この操作部材の進入によって、排出口に詰まっている異物が除去される。こうして、清掃機構では人的操作なく自動で排出口を清掃することができる。

特開２００７−１３８９８４号公報

ところで、蒸気配管系統の運転開始時には、配管内に溜まっているドレン（低温のドレン）をスチームトラップから排出する必要がある。ところが、上述したようなスチームトラップでは、運転開始時に行うドレンの排出動作に時間が懸かるという問題があった。即ち、運転停止時のスチームトラップでは、ドレンの流通がないため、清掃機構の変位部材は温度低下により変位し操作部材は排出口に進入する。そのため、運転開始時のスチームトラップでは、排出口が操作部材によってほぼ閉塞された状態になっており、ドレンを素早く排出することができなかった。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転開始時のドレン排出動作に懸かる時間を短縮し得る清掃機構を備えたスチームトラップを提供することにある。

本願に開示の技術は、ドレンの排出口を有するケーシングと、上記排出口から排出されたドレンが流通する位置に設けられ、温度変化によって変位する変位部材と、該変位部材の変位によって上記排出口へその外方から進退して上記排出口の異物を除去する棒状の清掃部材とを備えたスチームトラップを前提としている。そして、上記排出口の開口面積に対する上記清掃部材の上記排出口に進入する部分の横断面積の割合の下限値は、上記清掃部材が上記排出口に進入することにより該排出口に詰まっている異物が除去されるように０．３以上に設定され、上限値は、上記清掃部材が上記排出口に進入した状態で該排出口と上記清掃部材との間にドレンを排出できる隙間が形成されるように０．８以下に設定されている。

以上のように、本願のスチームトラップによれば、排出口の開口面積に対する清掃部材の排出口に進入する部分の横断面積の割合を０．８以下に設定したので、清掃部材が排出口に進入した際、排出口と清掃部材との間にドレンを十分に排出し得る隙間を形成することができる。そのため、運転開始時のスチームトラップにおいてドレンを素早く排出することが可能となり、よって、ドレンの排出動作に懸かる時間を短縮することができる。

また、排出口の開口面積に対する清掃部材の排出口に進入する部分の横断面積の割合を０．３以上に設定したので、清掃部材による異物除去機能を確保することができる。即ち、本願のスチームトラップによれば、異物が詰まっている排出口に清掃部材が進入すると、先ず、詰まっている異物のうち清掃部材が通過する中央領域の異物が押し出されて除去される。そして、異物が除去されてできた開口からドレンが排出される。この開口から排出されるドレンの流れは高速であるため、このドレンの高速流によって残存する異物が除去される。こうして、排出口に詰まった異物を除去することができる。こうした作用効果を奏する（即ち、清掃部材による異物除去機能を確保する）ことができる範囲が、上述した排出口の開口面積に対する清掃部材の横断面積の割合の下限値である。以上より、本願のスチームトラップによれば、清掃部材による異物除去機能を確保しつつも、運転開始時のドレン排出動作に懸かる時間を短縮することが可能である。

図１は、実施形態に係るスチームトラップの概略構成を示す断面図である。図２は、清掃機構の概略構成を拡大して示す断面図である。図３は、清掃機構の概略構成を拡大して示す断面図である。図４は、清掃機構の概略構成を拡大して示す断面図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態のスチームトラップ１は、フロート式スチームトラップを構成し、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を自動的に排出するものである。図１に示すように、スチームトラップ１は、密閉容器であるケーシング１０と、清掃機構２０とを備えている。

ケーシング１０は、本体部１１に蓋部１２がボルトで締結されてなり、内部に弁室１３が形成されている。本体部１１は、ドレンの流入通路１４を有している。また、ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とに跨って形成される排出通路１７を有している。流入通路１４は、弁室１３の上部に連通している。弁室１３の下部には、蓋部１２にねじ締結された弁座１５が設けられている。弁座１５には、排出通路１７に連通する排出通路１６が形成されている。この排出通路１６は、直線状の通路であり、弁室１３側から順に形成される小径部１６ａ、テーパー部１６ｂ、中径部１６ｃおよび大径部１６ｄから成る。ここで、排出通路１６の小径部１６ａは、本願の請求項に係るドレンの排出口であり、いわゆるオリフィスを構成している。

弁室１３には、中空球形のフロート１８が自由状態で設けられている。フロート１８は、弁座１５の弁室側端面に離着座することによって弁座１５の排出通路１６を開閉する。蓋部１２には、フロート１８が排出通路１６を閉じた状態で接触するフロート座１９が設けられている。なお、フロート座１９は図１において手前側と向こう側に２つ設けられている。スチームトラップ１では、流入通路１４から弁室１３に流入したドレンが弁座１５の排出通路１６（小径部１６ａ）から排出され、排出通路１７を介して外部に流出する。

清掃機構２０は、排出通路１６の小径部１６ａに付着した異物を自動的に除去するものであり、図１に示すように蓋部１２に設けられている。つまり、清掃機構２０は弁室１３の外部に位置する。清掃機構２０は、ケース２１と、バイメタル２２と、清掃部材３０とを備えている。

ケース２１は、略円筒状に形成され、蓋部１２において弁座１５と同一軸上にねじ結合されている。ケース２１には、バイメタル２２が収容されている。バイメタル２２は、熱膨張係数の異なる２種類の金属または合金を強固に接着した板状のものであり、本願の請求項に係る変位部材を構成している。つまり、バイメタル２２は温度変化に応じて湾曲（変位）する温度応動部材である。本実施形態のバイメタル２２は、短冊状のバイメタル平板を螺旋状に巻いたものを更に螺旋状に巻いて二重つる巻き形に形成されている。このバイメタル２２は、低温になると半径が小さくなって長さが長くなり、高温になると半径が大きくなって長さが短くなる。つまり、このバイメタル２２は温度変化によって軸方向に伸縮する。

清掃機構２０では、弁座１５の排出通路１６から排出されたドレンがケース２１内に流入するように構成されている。つまり、バイメタル２２は、排出通路１６の小径部１６ａから排出されたドレンが流通する位置に設けられており、排出されたドレンに曝される。

清掃部材３０は、断面が円形の棒状に形成され、ケース２１に収容されている。清掃部材３０は、ケース２１と同軸となる状態で設けられている。清掃部材３０は、軸方向に連続形成された基部３１と操作部３２から成る。操作部３２は、弁座１５側に位置し、基部３１よりも小径に形成されている。清掃部材３０は、基部３１がバイメタル２２に挿入されている。ケース２１の一端には、調節部材２３がねじ結合されている。バイメタル２２は、一端が調節部材２３に固定されており、他端が清掃部材３０の基部３１に形成された受け部３１ａに固定されている。受け部３１ａは、基部３１の周方向に設けられた環状板であり、その端面でバイメタル２２の他端を支持している。

清掃部材３０は、バイメタル２２の変位によって排出通路１６の小径部１６ａへその外方から進退し小径部１６ａの異物を除去するように構成されている。つまり、バイメタル２２の温度変化による伸縮動作により、清掃部材３０はその軸方向に移動する。具体的に、バイメタル２２が温度低下によって伸長すると、受け部３１ａがバイメタル２２によって押されて清掃部材３０は前進（排出通路１６の小径部１６ａ側へ移動）する。逆に、バイメタル２２が温度上昇によって短縮すると、受け部３１ａがバイメタル２２によって引っ張られて清掃部材３０は後退（排出通路１６の小径部１６ａから遠ざかる方向に移動）する。なお、清掃部材３０の基部３１の端部は、調節部材２３に形成された案内孔２４に摺動自在に挿入されている。

清掃部材３０の操作部３２は、図２〜図４に示すように、排出通路１６の小径部１６ａ側から順に、小径部３４（先端部）および大径部３３が形成されている。小径部３４は、径（太さ）が大径部３３よりも小さく形成されており、排出通路１６の小径部１６ａに進入する部分である。なお、大径部３３の前端側には。小径部３４にいくに従って漸次細くなるテーパー部３７が形成されている。

そして、操作部３２の小径部３４の横断面積Ａ１（以下、清掃部材３０の横断面積Ａ１という。）と、排出通路１６の小径部１６ａの開口面積Ａ２（以下、排出通路１６の開口面積Ａ２という。）とは、一定の関係を有している。具体的には、図４に示すように、排出通路１６の開口面積Ａ２に対する清掃部材３０の横断面積Ａ１の割合（Ａ１／Ａ２）は０．３以上０．８以下に設定されている。

本実施形態のスチームトラップ１では、運転時の場合（蒸気システムが運転中の場合）、高温のドレンが流入して排出される。つまり、スチームトラップ１において高温のドレンが流通する。この場合、清掃機構２０では、バイメタル２２が高温のドレンに曝されて温度が例えば９０℃以上に上昇する。そのため、図２に示すように、バイメタル２２は短縮し、これによって清掃部材３０は後退した状態になる。よって、排出通路１６の小径部１６ａは全開状態になる。

また、本実施形態のスチームトラップ１では、排出通路１６の小径部１６ａに異物が詰まった場合、排出通路１６からドレンが全くまたは殆ど排出されなくなる。そのため、バイメタル２２は高温のドレンに曝されなくなり温度が低下する。そうすると、バイメタル２２は伸長し、図３または図４に示すように清掃部材３０が前進して操作部３２が排出通路１６の小径部１６ａに進入する。図３は、バイメタル２２の温度が少し（例えば、８０℃に）低下した場合を示しており、清掃部材３０の操作部３２の先端と排出通路１６の小径部１６ａの外側端面とが面一の状態になる。図４は、バイメタル２２の温度がさらに（例えば、７０℃以下に）低下した場合を示しており、清掃部材３０の操作部３２の先端が排出通路１６の小径部１６ａから突出した状態になる。

ここで、排出通路１６の開口面積Ａ２に対する清掃部材３０の横断面積Ａ１の割合を０．３以上に設定しているため、上述したように清掃部材３０が排出通路１６の小径部１６ａに進入することにより小径部１６ａに詰まっている異物を除去することができる。即ち、異物が詰まっている小径部１６ａに清掃部材３０が進入すると、先ず、詰まっている異物のうち清掃部材３０（操作部３２の小径部３４）が通過する中央領域の異物が押し出されて除去される。そして、異物が除去されてできた開口からドレンが排出される。この開口から排出されるドレンの流れは高速であるため、このドレンの高速流によって残存する異物が除去される。こうして、排出通路１６の小径部１６ａに詰まった異物を除去することができる。

また、蒸気システムの運転開始時には、配管内に溜まっている低温のドレンをスチームトラップ１から排出する必要がある。運転停止時のスチームトラップ１では、ドレンの流通がないため、バイメタル２２は温度低下により伸長し、これによって清掃部材３０は図３や図４に示すように前進して排出通路１６の小径部１６ａに進入した状態になる。

ここで、本実施形態のスチームトラップ１では、排出通路１６の開口面積Ａ２に対する清掃部材３０の横断面積Ａ１の割合を０．８以下に設定しているので、清掃部材３０が排出通路１６の小径部１６ａに進入した状態でも、小径部１６ａと清掃部材３０との間に低温ドレンを十分に排出し得る隙間を形成することができる。そのため、運転開始時のスチームトラップ１において低温ドレンを素早く排出することが可能となる。よって、低温ドレンの排出動作に懸かる時間を短縮することができる。

以上より、本実施形態のスチームトラップ１によれば、排出通路１６の開口面積Ａ２に対する清掃部材３０の横断面積Ａ１の割合（Ａ１／Ａ２）を所定の範囲に設定するようにしたため、清掃部材３０による異物除去機能を確保しつつも、運転開始時のドレン排出動作に懸かる時間を短縮することが可能になる。

本願に開示の技術は、ドレンの排出口に付着した異物を除去する清掃機構を備えたスチームトラップについて有用である。

１スチームトラップ
１０ケーシング
１６ａ小径部（排出口）
２２バイメタル（変位部材）
３０清掃部材

Claims

ドレンが流入する弁室と、該弁室のドレンが排出される排出口とを有するケーシングと、上記弁室に設けられ、上記排出口を開閉するフロートと、上記排出口から排出されたドレンが流通する位置に設けられ、温度変化によって変位する変位部材と、該変位部材の変位によって上記排出口へその外方から進退して上記排出口の異物を除去する棒状の清掃部材とを備えたスチームトラップであって、
上記排出口の開口面積に対する上記清掃部材の上記排出口に進入する部分の横断面積の割合の下限値は、上記清掃部材が上記排出口に進入することにより該排出口に詰まっている異物が除去されるように０．３以上に設定され、上限値は、上記清掃部材が上記排出口に進入した状態で該排出口と上記清掃部材との間にドレンを排出し該ドレンによって上記変位部材を変位させて上記清掃部材を上記排出口から抜け出るまで後退させる隙間が形成されるように０．８以下に設定されている
ことを特徴とするスチームトラップ。