JP6254750B2 - オリフィス式ドレン排出機構およびドレン排出システム - Google Patents

Description

本願は、オリフィスを有し、蒸気配管系統等に発生するドレンをオリフィスから排出するオリフィス式ドレン排出機構に関し、オリフィスの清掃対策に係るものである。

例えば特許文献１に開示されているように、流入口と流出口とを繋ぐ流路にオリフィスが設けられ、流入口から流入したドレンがオリフィスを介して流出口に排出されるオリフィス式のドレン排出機構が知られている。そして、このドレン排出機構は、オリフィスに詰まった異物を除去する棒状の清掃部材（異物排除部材）を備えている。このドレン排出機構では、清掃部材を下流側（流出口側）からオリフィスへ進退させることにより、オリフィスに詰まっている異物が除去される。

特開２００８−３０９２９０号公報

ところで、上述したオリフィス式のドレン排出機構では、清掃部材がオリフィスに対して下流側から進退するため、オリフィスから除去された異物が上流側に流れてしまうという問題があった。つまり、オリフィスに詰まっている異物が清掃部材によって上流側へ押し出されてしまう。そのため、上流側に押し出された異物が再びオリフィスに詰まるという虞があった。

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、清掃部材によってオリフィスから除去された異物が再びオリフィスに詰まることを防止することにある。

本願のオリフィス式ドレン排出機構は、上記目的を達成するために、オリフィスに詰まっている異物を清掃部材によって下流側に押し出すようにした。

具体的に、本願のオリフィス式ドレン排出機構は、ケーシングと、オリフィスと、清掃部材とを備えている。上記ケーシングは、ドレンの流入口および流出口と、該流入口と流出口とを繋ぐ流路とが形成されている。上記オリフィスは、上記流路に設けられている。上記清掃部材は、上記オリフィスへ上流側から進退して該オリフィスの異物を除去するための棒状のものである。

以上のように、本願のオリフィス式ドレン排出機構によれば、オリフィスへ進退する棒状の清掃部材を備えているため、オリフィスに詰まっている異物を清掃部材で押し出して除去することができる。しかも、本願のオリフィス式ドレン排出機構によれば、清掃部材をオリフィスへ上流側から進退させるようにした。つまり、本願のオリフィス式ドレン排出機構では、清掃部材をオリフィスに対し上流側から下流側へ向かって進入させるようにした。そのため、オリフィスに詰まっている異物が清掃部材によってオリフィスの下流側へ押し出される。この下流側へ押し出された異物はドレンの流れによって流出口から排出される。したがって、本願のオリフィス式ドレン排出機構によれば、清掃部材によってオリフィスから除去された異物が再びオリフィスに詰まることを防止することができる。

図１は、実施形態１に係るオリフィス式ドレン排出機構の概略構成を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るオリフィス式ドレン排出機構の要部を拡大して示す断面図である。 図３は、実施形態２に係るドレン排出システムの概略構成を示す配管系統図である。

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。

（実施形態１）
本願の実施形態１について図１および図２を参照しながら説明する。本実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０（以下、単にドレン排出機構１０とも言う。）は、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高温高圧のドレン（復水）を排出するものである。なお、オリフィス式ドレン排出機構とは、オリフィスを開閉する弁体が設けられておらず、オリフィスは常に開放されているものである。

図１に示すように、本実施形態のドレン排出機構１０は、ケーシング１１と、スクリーン２０と、オリフィス部材２５と、清掃機構３０とを備えている。

ケーシング１１は、略Ｙ型に形成されており、内部をドレンが流通する。ケーシング１１には、ドレンの流入口１２および流出口１３と、該流入口１２と流出口１３とを繋ぐ流路１４とが形成されている。流入口１２と流出口１３とは、上下流方向に対向しており、互いに開口軸が同軸に形成されている。流路１４は、ブロー通路１５と、接続通路１６と、オリフィス用通路１８とを有している。

ブロー通路１５は、上記開口軸から傾斜して設けられ、流入口１２に接続されている。接続通路１６は、上記開口軸周りの径方向（開口軸を中心とする円の径方向）に延びる通路であり、ブロー通路１５とオリフィス用通路１８とを接続する（連通させる）ものである。オリフィス用通路１８は、後述するオリフィス部材２５が設けられる通路である。オリフィス用通路１８は、接続通路１６よりも下流側に位置し、上記開口軸周りの径方向に延びる通路である。そして、オリフィス用通路１８は、外方側端部１８ａ（図１において上端部）が接続通路１６に接続され、内方側端部１８ｂ（図１において下端部）が流出口１３に接続されている。つまり、オリフィス用通路１８は、上記開口軸周りの外方側から内方側へ向かって延びると共に、外方側端部１８ａが流入口１２に連通し内方側端部１８ｂが流出口１３に連通している。

スクリーン２０は、ブロー通路１５内に設けられている。スクリーン２０は、ブロー通路１５の軸方向に延びる円筒状に形成され、一端が流入口１２に向かって開口している。ケーシング１１におけるブロー通路１５の開口端には、スクリーン２０を保持するスクリーンホルダ２１が螺合接合されている。スクリーン２０は、流入口１２からブロー通路１５に流入したドレンに含まれる異物を捕捉するフィルタ部材を構成している。スクリーンホルダ２１には、ブロー弁２２が設けられている。ブロー弁２２は、開弁することにより、スクリーン２０に捕捉された異物をドレンの流れによって外部に排出する。

オリフィス部材２５は、上述したようにオリフィス用通路１８の途中に設けられており、オリフィス用通路１８を上下流方向に仕切る隔壁を構成している。図２にも示すように、オリフィス部材２５は、オリフィス用通路１８の通路壁に上下流方向に螺合されて取り付けられている。オリフィス部材２５の中央には、上下流方向に貫通するオリフィス２６（小孔）が形成されている。また、オリフィス部材２５は、上流側端面２７の中央に突出部２８が形成されている。突出部２８は、上流側端面２７においてオリフィス２６の周縁部が上流側へ隆起してなるものである。つまり、突出部２８の端面（上流側端面）は、オリフィス２６の開口面であり、平面に形成されている。また、本実施形態では、オリフィス２６の開口径（開口面積）は下流側にいくに従って段階的に大きくなっている。なお、オリフィス２６の開口径は下流側にいくに従って連続的に大きくなるものであってもよい。

ドレン排出機構１０では、高温高圧のドレンが、流入口１２からスクリーン２０の内部に流入して該スクリーン２０を通過し、接続通路１６を介してオリフィス用通路１８に流れる。ドレンがスクリーン２０を通過する際、ドレンに含まれる異物がスクリーン２０に捕捉される。オリフィス用通路１８に流れたドレンは、オリフィス２６を通過して流出口１３から外部に排出される。ドレンがオリフィス２６を通過する際、ドレンの流量がオリフィス２６の開口径（開口面積）に応じた流量に制限される。

スクリーン２０で捕捉しきれない微少な異物は、スクリーン２０を通過し、オリフィス２６に堆積して詰まる虞がある。本実施形態の清掃機構３０は、オリフィス２６に詰まった（付着した）異物を除去するものである。図２にも示すように、清掃機構３０は、オリフィス用通路１８の外方側端部１８ａが位置するケーシング１１の外周壁、即ちオリフィス部材２５に対向するケーシング１１の外周壁に取り付けられている。清掃機構３０は、保持部材３１と、清掃部材３２と、キャップ３５とを備えている。

保持部材３１は、清掃部材３２を保持するものであり、ケーシング１１の外周壁に螺合接合されている。清掃部材３２は、断面が円形の棒状に形成され、保持部材３１のねじ孔３１ａに螺合することで保持されている。清掃部材３２は、オリフィス２６と対向する位置にオリフィス２６（オリフィス部材２５）と同軸となる状態で設けられている。清掃部材３２は、主軸部３２ａと、該主軸部３２ａに順に連続形成された大径部３２ｃおよび先端部３２ｄとを有している。主軸部３２ａの下端部（大径部３２ｃ側の端部）は外周面に雄ねじが形成された螺合部３２ｂとなっており、この螺合部３２ｂが保持部材３１のねじ孔３１ａに螺合する。

大径部３２ｃは、主軸部３２ａよりも大径に形成された薄板部である。また、大径部３２ｃは、オリフィス部材２５の突出部２８よりも大径に形成されている。先端部３２ｄは、先細の円錐形に形成されており、主軸部３２ａよりも細くなっている。先端部３２ｄは、外径が最も大きい部分はオリフィス２６の開口径（最小の開口径）とほぼ同じ大きさに形成されている。保持部材３１には、ねじ孔３１ａと清掃部材３２との隙間をシールするパッキン３３が押え部材３４によって固定されている。押え部材３４には、清掃部材３２の主軸部３２ａが摺動自在に挿通される挿通孔３４ａが形成されている。そして、保持部材３１には、清掃部材３２の上端部および押え部材３４を覆うキャップ３５が螺合により取り付けられている。

そして、清掃機構３０では、清掃部材３２を回転させることにより、清掃部材３２がオリフィス２６へ上流側から進退して該オリフィス２６の異物を除去するように構成されている。具体的に、清掃部材３２は回転されることで図２に示す矢印方向に移動（変位）する。これにより、清掃部材３２は、オリフィス用通路１８の外方側端部１８ａからオリフィス２６へ向かって進退する。清掃部材３２が前進して清掃部材３２の先端部３２ｄがオリフィス２６に進入することで、オリフィス２６に詰まっていた異物が先端部３２ｄによって下流側へ押し出されて除去される。この下流側へ押し出された異物は、ドレンと共に流出口１３から排出される。

また、異物はオリフィス２６の内部だけでなく上流側の周縁部（即ち、オリフィス部材２５の突出部２８）にも堆積し、そのオリフィス２６周縁部の堆積物とオリフィス２６内部の堆積物とが連なることにより、オリフィス２６に堆積した異物が強固に付着してしまう。その場合、清掃部材３２がオリフィス２６に進入しても、オリフィス２６に付着した異物を確実に除去することが困難になる虞がある。そこで、本実施形態では、清掃部材３２を前進させ清掃部材３２の大径部３２ｃをオリフィス部材２５の突出部２８の端面まで移動させることで、突出部２８の端面に堆積した異物を大径部３２ｃによって押し潰すことができる。オリフィス部材２５の上流側端面２７において突出部２８は隆起しているため、押し潰された異物が突出部２８から周りへ流れ易くなる。つまり、押し潰された異物が突出部２８から離散しやすくなる。このように、本実施形態では、オリフィス２６の周縁部に突出部２８を設け、その突出部２８まで清掃部材３２の大径部３２ｃを移動させて突出部２８に堆積した異物を押し潰すようにしたので、オリフィス２６の周縁部に堆積した異物を除去することができ、これにより、オリフィス２６内部に堆積した異物も確実に除去することができる。

以上のように、上記実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０によれば、オリフィス２６へ進退する棒状の清掃部材３２を備えているため、オリフィス２６に詰まっている異物を清掃部材３２で押し出して除去することができる。しかも、上記実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０によれば、清掃部材３２をオリフィス２６へ上流側から進退させるようにした。つまり、上記実施形態では、清掃部材３２をオリフィス２６に対し上流側から下流側へ向かって進入させるようにした。そのため、オリフィス２６に詰まっている異物を清掃部材３２によってオリフィス２６の下流側へ押し出すことができる。この下流側へ押し出された異物はドレンの流れによって流出口１３から排出される。したがって、上記実施形態によれば、清掃部材３２によってオリフィス２６から除去された異物が再びオリフィス２６に詰まることを防止することができる。

具体的に、上記実施形態では、流入口１２および流出口１３の開口軸周りの外方側から内方側へ向かって延びると共に外方側端部１８ａが流入口１２に連通し内方側端部１８ｂが流出口１３に連通し、途中にオリフィス２６が設けられるオリフィス用通路１８をケーシング１１内に設けるようにした。そして、上記実施形態では、清掃部材３２をオリフィス用通路１８の外方側端部１８ａからオリフィス２６へ向かって進退可能にケーシング１１に設けるようにした。そうすることで、ケーシング１１において清掃部材３２を流入口１２や流出口１３、流路１４のできるだけ邪魔にならない位置に設けることができる。つまり、ドレンの流れをできるだけ阻害しない位置に清掃部材３２を設けることができる。

また、上記実施形態の清掃機構３０では、オリフィス２６に進退する清掃部材３２の先端部３２ｄを先細の円錐形に形成するようにした。そして、上記実施形態の清掃機構３０では、清掃部材３２を回転させる量によってオリフィス２６に対する先端部３２ｄの進入距離が変更可能である。したがって、オリフィス２６に対する先端部３２ｄの進入距離を変更することにより、オリフィス２６の開口面積（開口率）を変更することができる。つまり、オリフィス２６に対する先端部３２ｄの進入距離を増大させると、オリフィス２６の開口面積は小さくなり、オリフィス２６に対する先端部３２ｄの進入距離を減少させると、オリフィス２６の開口面積は大きくなる。こうしてオリフィス２６の開口面積を変更することにより、オリフィス式ドレン排出機構１０においてドレンの排出量を適宜調節することができる。このように、上記実施形態の清掃機構３０（清掃部材３２）は、オリフィス２６の異物を除去する清掃機能だけでなく、オリフィス２６の開口面積を調節する調節機能をも有している。

（実施形態２）
本願の実施形態２について図３を参照しながら説明する。本実施形態は、蒸気使用系統に用いられ、該蒸気使用系統で蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を排出するドレン排出システム４０である。ドレン排出システム４０は、上述した実施形態１のオリフィス式ドレン排出機構１０を備えている。

具体的に、ドレン排出システム４０は、蒸気主管４１と、ドレン排出管４２と、バイパス管４６とを備えている。蒸気主管４１は、蒸気使用系統で用いられる蒸気が流れている。ドレン排出管４２は、一端（上流端）が蒸気主管４１に接続され、他端（下流端）が外部に開放されている。ドレン排出管４２は、蒸気主管４１で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入する。ドレン排出管４２には、上流側から順に、上流側弁４３、フロート式スチームトラップ４４および下流側弁４５が設けられている。バイパス管４６は、一端（上流端）がドレン排出管４２における上流側弁４３よりも上流に接続され、他端（下流端）がドレン排出管４２における下流側弁４５よりも下流に接続されている。バイパス管４６には、上流側から順に、バイパス弁４７およびオリフィス式ドレン排出機構１０が設けられている。

フロート式スチームトラップ４４は、本願の請求項に係るスチームトラップに相当し、図示しないが、ケーシング内にドレンの貯留室を有し、貯留室にはドレンの排出口が設けられている。また、貯留室には、ドレン水位に応じて上昇下降し、排出口を開閉するフロートが配置されている。フロート式スチームトラップ４４では、貯留室のドレン水位が所定水位に達するまではフロートが排出口を閉じた状態にあり、ドレン水位が所定水位に達するとフロートが排出口から離隔して排出口が開く。これにより、貯留室のドレンが排出口から排出される。

ドレン排出システム４０では、蒸気使用系統が運転中の平常時では、バイパス弁４７が全閉状態に設定され、上流側弁４３および下流側弁４５が全開状態に設定される。この状態のドレン排出システム４０では、蒸気主管４１からドレンがドレン排出管４２に流入しフロート式スチームトラップ４４を介して排出される。

一方、ドレン排出システム４０では、蒸気使用系統の運転開始時等のドレンが多量に発生する特別時では、上流側弁４３および下流側弁４５が全閉状態に設定され、バイパス弁４７が全開状態に設定される。この状態のドレン排出システム４０では、蒸気主管４１からのドレンがバイパス管４６に流入し、オリフィス式ドレン排出機構１０を介して排出される。この特別時の場合、上述した平常時よりも急速にドレンが排出される。ドレン排出システム４０では、蒸気使用系統におけるドレンの発生量に応じて上述した平常時と特別時とを切り換えることで、蒸気は漏らさずにドレンが適切に排出される。

上述したドレン排出システム４０によれば、バイパス管４６においてバイパス弁４７の下流にオリフィス式ドレン排出機構１０を設けるようにしたので、特別時においてバイパス弁４７を全開状態に設定することができる。バイパス弁の下流にオリフィス式ドレン排出機構を設けない従来の態様では、特別時には蒸気をできるだけ漏らさないようドレン排出量を制限する観点からバイパス弁は微小開度に設定されていた。そうすると、バイパス弁では、微小開度に設定されていることから、弁や弁座に異物が堆積しやすくなり、シール性が損なわれてしまう。そのため、平常時にバイパス弁から蒸気が漏れるという問題があった。

これに対し、本実施形態のドレン排出システム４０では、バイパス弁４７の下流にオリフィス式ドレン排出機構１０を設けることにより、蒸気を漏らさずにドレン排出量を適切に制限する機能はオリフィス式ドレン排出機構１０が果たすことになる。これにより、特別時にはバイパス弁４７を全開状態に設定することができる。したがって、バイパス弁４７において異物の堆積によるシール性の低下を回避することができる。なお、本実施形態では、オリフィス式ドレン排出機構１０のオリフィス２６に異物が詰まりやすくなるが、上述したように清掃機構３０が設けられているのでオリフィス２６の異物を確実に除去することができる。しかも、清掃機構３０によって除去された異物はオリフィス２６の下流側へ押し出されるため、オリフィス式ドレン排出機構１０の上流側に位置するバイパス弁４７には上記の除去された異物が流入することはなく、そのため、バイパス弁４７における異物の堆積を確実に防止することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記の実施形態は以下のように構成するようにしてもよい。

例えば、上記実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０において、清掃部材３２の設置位置は上述した位置に限らず、清掃部材３２がオリフィス２６へ上流側から進退可能な位置であれば如何なる箇所でもいい。

また、上記実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０において、清掃部材３２の先端部３２ｄは、先細の三角錐や四角錐等の他の角錐形であってもよいし、太さが一様の柱状形であってもよい。

また、上記実施形態のオリフィス式ドレン排出機構１０において、スクリーン２０やブロー弁２２は省略するようにしてもよい。

また、上記実施形態２のドレン排出システム４０では、スチームトラップとしてフロート式スチームトラップ４４を用いたが、本願に開示の技術は、ディスク式やバイメタル式等の他の形式のスチームトラップを用いるようにしてもよい。

本願に開示の技術は、オリフィスを有し、蒸気配管系統等に発生するドレンをオリフィスから排出するオリフィス式ドレン排出機構およびそれを備えたドレン排出システムについて有用である。

１０ オリフィス式ドレン排出機構
１１ ケーシング
１２ 流入口
１３ 流出口
１４ 流路
１８ オリフィス用通路（流路）
１８ａ 外方側端部
１８ｂ 内方側端部
２６ オリフィス
３２ 清掃部材
３２ｄ 先端部
４０ ドレン排出システム
４２ ドレン排出管
４３ 上流側弁
４４ フロート式スチームトラップ（スチームトラップ）
４５ 下流側弁
４６ バイパス管
４７ バイパス弁

Claims (3)

1. ドレンの流入口および流出口と、該流入口と流出口とを繋ぐ流路とが形成されたケーシングと、
   上記流路に設けられたオリフィスと、
   上記オリフィスへ上流側から進退して該オリフィスの異物を除去するための棒状の清掃部材とを備え、
   上記流入口および流出口は、互いに開口軸が同軸に形成され、
   上記流路は、上記流入口および流出口の上記開口軸回りの外方側から内方側へ向かって延びると共に外方側端部が上記流入口に連通し内方側端部が上記流出口に連通し、途中に上記オリフィスが設けられるオリフィス用通路を有し、
   上記清掃部材は、上記オリフィス用通路の上記外方側端部から上記オリフィスへ向かって進退可能に上記ケーシングに設けられている
   ことを特徴とするオリフィス式ドレン排出機構。
2. 請求項１に記載のオリフィス式ドレン排出機構において、
   上記清掃部材は、上記オリフィスに進退する先端部が先細の錐形に形成され、上記オリフィスに対する上記先端部の進入距離が変更可能に構成されている
   ことを特徴とするオリフィス式ドレン排出機構。
3. 蒸気使用系統に用いられ、該蒸気使用系統で発生したドレンを排出するドレン排出システムであって、
   上記蒸気使用系統に接続され、上流側から順に上流側弁、スチームトラップおよび下流側弁が設けられたドレン排出管と、
   一端が上記ドレン排出管における上記上流側弁よりも上流に接続され、他端が上記ドレン排出管における上記下流側弁よりも下流に接続され、上流側から順にバイパス弁および請求項１または２に記載のオリフィス式ドレン排出機構が設けられたバイパス管とを備えている
   ことを特徴とするドレン排出システム。

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