JP6346751B2

JP6346751B2 - 蒸気トラップ

Info

Publication number: JP6346751B2
Application number: JP2014020960A
Authority: JP
Inventors: 正和丸岡
Original assignee: 株式会社ミヤワキ
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: JP2015148264A

Description

本発明は、例えば蒸気加熱器のような蒸気使用機器の熱交換器または圧縮空気配管系などから流出する蒸気を漏れないようにトラップして、復水（ドレン）のみを自動的に排出する蒸気トラップに関するものである。

この種の蒸気トラップとしては、ドレンを弁室から流出させる弁孔を開閉する弁体を有し、弁室内に設けた、例えばフローとのような駆動機構により弁体を操作するものが知られている。この蒸気トラップでは、弁室内のドレンが増大した場合には、弁孔が開放されてドレンのみが流出路を介して弁室の外部に排出され、その排出によってドレンが所定液位に減少すると、弁孔が閉止されて蒸気が外部に漏れ出るのを防止する。

このような蒸気トラップでは、弁室内の１次側の高圧力下での飽和水を低圧の２次側へ排出するので、圧力差に応じた再蒸発蒸気が発生する。このため、２次側流路では比容積の大きな再蒸発蒸気と低圧力条件下の飽和水の２相の混合流体となり、２次側流路内の流速は極めて高くなる。しかも、１次側から飽和水と共に漏れ出た蒸気も混ざり合うので、この混合流体（以下、「排出流体」という。）は２次側流路内でさらに流速が高くなる。この排出流体が流出路の壁面に繰り返し当たることで、流出路の壁面にエロージョンが発生し、ドレンや蒸気の外部漏れに繋がる恐れがある。そこで、排出流体が直接当たる箇所に、ステンレスのような耐久性の高い材質からなるプラグを取り付けたものがある（特許文献１の図１の左端に描かれた符号のない上下２つのプラグ）。

特開２００５−００３０２４号公報

しかしながら、上記特許文献１のような蒸気トラップでは、プラグとしてテーパねじを用いているが、このプラグのねじ部にエロージョンが発生する可能性がある。また、より高圧のトラップに使用するために、プラグとしてストレートねじとガスケットを使用する場合、プラグと流出路の壁のねじ孔との間のシール面に高い表面精度が必要とされるため、加工に手間がかかる。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、加工が容易であり、エロージョンの発生を抑制できる蒸気トラップを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる蒸気トラップは、ドレンを弁室から流出させる弁孔を開閉する弁体を有し、前記弁孔の下流の流出口が開口する流出路に、前記流出口の近傍の一端部を閉塞する閉止部材が取り付けられ、前記閉止部材は、前記流出路の一部を形成する中空部が設けられた有底の中空体からなり、前記中空部の内面を前記流出口と対向させている。

この構成によれば、流出路の一端部を閉塞する閉止部材の中空部の内面が流出口と対向しているので、閉止部材を耐久性の高い材質で形成することで、排出流体が繰り返し当たることにより起こる流出路の壁面のエロージョンを抑制することができる。また、排出流体は、閉止部材の中空部の内面に当たるから、閉止部材と流出路の壁との間には高いシール性が要求されないので、流出路の内面と閉止部材の外面とに高い表面精度が不要となり、加工が容易になる。

本発明において、前記中空体の周壁の内面の一部が対向面を形成していることが好ましい。この構成によれば、閉止部材を長く形成して、流出路内に安定して支持させることができる。

前記周壁が前記対向面を覆っている場合、前記周壁に前記流出口を中空部に連通させる連通孔が形成されていることが好ましい。この構成によれば、簡単な構造により、閉止部材を構成することができる。

本発明において、前記中空体の底部が前記対向面を覆い、前記中空体の周壁に前記流出路を中空部に連通させる貫通孔が形成されていることが好ましい。この構成によれば、簡単な構造により、閉止部材を構成することができる。

本発明において、前記流出路は真直部分を有し、この真直部分の端部により前記一端部が形成されていることが好ましい。この構成によれば、真直な中空部からなる閉止部材を流出路の一端部に容易に装着できる。

本発明において、前記閉止部材はステンレス製であることが好ましい。この構成によれば、耐久性が高いステンレスで閉止部材が構成されるから、エロージョンの発生を抑制することができる。

本発明の蒸気トラップによれば、流出路の一端部を閉塞する閉止部材の中空部の内面が流出口と対向しているので、閉止部材を耐久性の高い材質で形成することで、排出流体が繰り返し当たることにより起こる流出路の壁面のエロージョンを抑制することができる。また、排出流体は、閉止部材の中空部の内面に当たるから、閉止部材と流出路の壁との間には高いシール性が要求されないので、流出路の内面と閉止部材の外面とに高い表面精度が不要となり、加工が容易になる。

本発明の第１実施形態に係る蒸気トラップを示す縦断面図である。（ａ）は同蒸気トラップにおける閉塞部材の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のb-b線断面図である。（ａ）は本発明の第２実施形態に係る蒸気トラップを示す縦断面図、（ｂ）は同蒸気トラップの要部を示す縦線断面図である。（ａ）は本発明の第３実施形態に係る蒸気トラップを示す縦断面図、（ｂ）は同蒸気トラップの要部を示す縦線断面図である。本発明の第４実施形態に係る蒸気トラップを示す縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る蒸気トラップを示す縦断面図である。図１において、外装体を構成するケーシング１は、一端（図の左端）が開口したケーシング本体２のフランジ部４に、カバー体６がボルトのような締結部材８で結合されている。本実施形態では、ケーシング本体２およびカバー体６で構成されるケーシング１は炭素鋼からなるが、これに限定されない。このケーシング１の内部には、ケーシング本体２とカバー体６とで囲まれて蒸気をトラップする弁室１０が形成されている。ケーシング本体２の上部に、弁室１０に蒸気およびドレンＤを含む１次側流体を導入する入口ＩＮが形成されている。

カバー体６はケーシング１の一端（左端）の開口部の横断面形状に合致した四角形状の部材であり、カバー体６の内部に、ドレンＤを排出するための横断面円形の流出路１２が形成されている。流出路１２の上流部は、上下方向に延びる横断面円形の真直部分１２０を有する。この真直部分１２０は、カバー体６にカバー体６の下方に開口した真直な孔を形成したのち、この孔の下側に開口した端部に閉止部材１４を嵌合することにより形成されている。こうして、真直部分１２０における流出口４０の近傍にある端部、つまり流出路１２の一端部１２ａが、閉止部材１４により閉塞されている。閉止部材１４は溶接のような固着手段で流出路１２の一端部１２ａの内側に固定されている。

流出路１２の真直部分１２０の上側の他端部近傍には、外部への排出口（図示せず）に連通する流出路下流部１２２が接続されている。さらに、カバー体６における流出路１２の一端部１２ａ近傍に、弁室１０と流出路１２とを連通させるドレン流出孔１８が設けられ、他端部１２ｂ近傍に、弁室１０と流出路１２とを連通させる低温空気流出孔２０が設けられている。

弁室１０におけるドレン流出孔１８の上流側（弁室１０側）には、弁室１０内に流入して溜まったドレンＤを排出するための排水弁２２が配置され、低温空気流出孔２０の上流側（弁室１０側）には、弁室１０内が飽和温度より低温のとき、弁室１０内に存在する空気と低温ドレンを排出するためのエアベント２４が設けられている。ドレン流出孔１８および低温空気流出孔２０には雌ねじが形成されており、これら雌ねじに、排水弁２２の弁座部材３０およびエアベント２４の弁座部材２６に形成された雄ねじ部を螺合することで、排水弁２２およびエアベント２４がカバー体６に取り付けられている。

排水弁２２は、内部に弁孔２８が形成された前記弁座部材３０と、弁座部材３０の近傍に設けられた支軸（ピン軸）３２と、支軸３２回りに基端部が回動自在に取り付けられ、かつ先端部にボール型のフロート３４が装着されたレバー３６と、弁座部材３０の上流端の弁座３０ａに対し離着座自在かつ回動自在に設けられ、弁孔２８の入口を開閉するボール状の弁体３８とを備えている。弁孔２８の下流は、ドレン流出孔１８を介して、流出路１２に開口する流出口４０に連なっている。

閉止部材１４は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６のような耐食性の高い材料で構成され、流出路１２の一端部１２ａに取り付けられている。閉止部材１４は、図２（ａ），（ｂ）に示すような、中空体である中空円柱体からなり、図１に示すように、この円柱体に、流出路１２の一部を形成する中空部４４が形成され、円柱体の周壁４６に流出口４０を中空部４４に連通させる連通孔４８が形成されている。より詳細には、閉止部材１４は、図２（ａ）に示すように、有底の筒状体であり、一端部である底部４７により流出路１２の一端部１２ａを閉塞し、他端部である開口部４９により中空部４４を流出路１２に連通させている。閉止部材１４の周壁４６は、その内面における流出口４０と対向する対向面、つまり、横断面円形の閉止部材１４の周方向に流出口４０から１８０°離間した対向面４２を形成しており、これによって、流出路１２の内面が直接、流出口４０に対向しないようにしている。閉止部材１４は、中空の円柱体に限られず、流出路の横断面形状に合致した形状であれば、四角柱体でもよい。

つぎに、第１実施形態の作用について詳述する。図１の弁室１０には、高温の蒸気を含んだ１次側流体Ｆが入口ＩＮから弁室１０内に流入し、この１次側流体に混入したドレンＤが弁室１０内に溜まる。このドレンＤが設定水位以下である場合には、フロート３４が、実線で示すように、弁室１０内の下限位置に保持される。このとき、排水弁２２は、弁孔２８が弁体３８で閉塞された閉弁状態となり、１次側流体Ｆに含まれる高温の蒸気が弁室１０内にトラップされる。このとき、弁室１０内が飽和温度より低温であると、エアベント２４が開状態となり、弁室１０内に存在する空気と低温ドレンが低温空気流出孔２０および流出路１２を通って流出路下流部１２２に連なる排出口から排出される。

弁室１０内に溜まったドレンＤが設定水位を越えると、二点鎖線で示すように、このドレンＤから浮力を受けてフロート３４が支軸３２を支店として上方に回動し、フロート３４と一体的に上方へ移動する弁体３８が弁孔２８を開放すると、排水弁２２が開弁状態となって、ドレンＤを含んだ低温の流体が弁孔２８、ドレン流出孔２８、流出口４０および流出路１２を通って流出路下流部１２２に連なる排出口から蒸気トラップの外部へ排出される。このとき、弁孔２８はドレンＤに浸っていて、ドレンＤの上方空間には連通しないから、この上方空間に存在する蒸気の排出が抑制される。弁室１０内のドレンＤが排出によって減少すると、フロート３４が自重で下降し、やがて全閉状態となり、以降、同様の動作を繰り返す。

排水弁２２が開弁状態にあるとき、弁室１０内の１次側の高圧力下での飽和水を低圧の２次側へ排出するので、圧力差に応じた再蒸発蒸気が発生する。このため、流出路１２では比容積の大きな再蒸発蒸気と低圧力条件下の飽和水の２相の混合流体となり、２次側流路内の流速が高くなる。しかも、弁室１０から飽和水と共に漏れ出た蒸気も混ざり合うので、この排出流体は流出路１２内でさらに流速が高くなる。上記構成によれば、流出路１２の一端部１２ａを閉塞する、耐食性の高いＳＵＳ３０４からなる閉止部材１４の中空部４４の内面が流出口４０と対向しているので、このような排出流体が繰り返し当たることにより起こる流出路１２の壁面のエロージョンを抑制することができる。また、排出流体は、閉止部材１４の中空部４４の内面の対向面４２に当たるから、閉止部材１４と流出路１２の壁との間には高いシール性が要求されないので、流出路１２の内面と閉止部材１４の外面とに高い表面精度が不要となり、加工が容易になる。

また、閉止部材１４は、図２（ａ）に示す一端部（底部）４７が閉塞され他端部（開口部）４９が開放された筒状の円柱体からなり、円柱体の周壁４６が流出路１２の対向面４２を覆っているので、閉止部材１４を長く形成して、流出路１２内に安定して支持させることができる。さらに、この周壁４６に流出口４０を中空部４４に連通させる連通孔４８が形成され、底部４７により流出路１２の一端部１２ａを閉塞し、連通孔４８から中空部４４をドレンＤの通路としている。このような筒状の円柱体に連通孔４８を設けるという簡単な構造により、閉止部材１４が構成されているから、製造工程が簡略化される。

さらに、流出路１２は横断面円形の真直な真直部分１２０を有するから、真直な円柱体からなる閉止部材１４を流出路１２の一端部１２ａに容易に装着できる。

図３（ａ）は、第２実施形態に係る蒸気トラップの縦断面図である。第２実施形態の蒸気トラップは、弁室１０内のバケット６０によりドレン水位を検出して弁体３８を開閉動作させるバケット式の蒸気トラップである点で第１実施形態と異なっている。バケット式の蒸気トラップの構造、動作については、公知のものと同じであるから、詳しい説明は省略する。

図３（ｂ）に示すように、第２実施形態においても、ケーシング１の上部開口を塞ぐカバー体６に流出路１２が形成されており、第１実施形態と同様の閉塞部材１４Ａが流出路１２の一端部１２ａに配置されて、第１実施形態と同様に、流出路１２における流出口４０の近傍の一端部１２ａに配置されている。流出路１２は真直部分１２０からなる上流部と、排出口ＯＵＴに連なる下流部１２２とを有する。この第２実施形態も第１実施形態と同様の効果を奏する。

図４（ａ）は、第３実施形態に係る蒸気トラップの縦断面図である。第３実施形態の蒸気トラップは、バイメタル６２により弁室１０内の温度を検出して弁体３８を開閉動作させるバイメタル式の蒸気トラップである点で第１および第２実施形態と異なっている。バイメタル式の蒸気トラップの構造、動作については、公知のものと同じであるから、詳しい説明は省略する。

図４（ｂ）に示すように、第３実施形態においても、蒸気トラップの下部の流出路１２における真直部分１２０に嵌合されて流出口４０の近傍の一端部１２ａを下方から閉塞する閉塞部材１４Ｂが装着されている。この閉塞部材１４Ｂも、中空部４４を有する有底の円柱体からなり、円柱体の周壁４６に流出路１２の下流部１２２を中空部４４に連通させる貫通孔５０が形成されており、この中空部４４が流出路１２の上流部を形成している。閉止部材１４Ｂは、その周壁４６ではなく、一端部である底部４７の内面が流出口４０に対向する対向面４２を形成している点で、第１および第２実施形態の閉止部材１４，１４Ａとは異なっている。第３実施形態においても、第１および第２実施形態と同様の効果を奏する。

、
図５は、第４実施形態に係る蒸気トラップの縦断面図である。第４実施形態の蒸気トラップは、ダイヤフラムを内蔵した感熱弁６４を有するダイヤフラム式の蒸気トラップである点で第１〜３実施形態と異なっている。ダイヤフラム式の蒸気トラップの構造、動作については、公知のものと同じであるから、詳しい説明は省略する。蒸気トラップ下部の流出路１２に、図４の第３実施形態と同様な閉止部材１４Ｃが装着されている。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１０弁室
１２流出路
１２ａ流出路の一端部
１２ｂ流出路の他端部
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ閉止部材
２８弁孔
３８弁体
４０流出口
４２対向面
４４中空部
４６円柱体の周壁
４７底部
４８連通孔
５０貫通孔
１２０真直部分
Ｄドレン

Claims

内部に蒸気をトラップする弁室が形成されたケーシングと、ドレンを前記弁室から流出させる弁孔の入口を開閉する弁体とを備え、
前記弁室に、前記弁室内に溜まった前記ドレンを排出するための排水弁が配置され、
前記ケーシングに、前記ドレンを排出するための流出路と、前記弁室と前記流出路とを連通するドレン流出孔が形成され、
前記排水弁は、前記ドレンを前記弁室から流出させる弁孔が形成された弁座部材と、前記弁孔を開閉する弁体を有し、
前記弁孔は、前記ドレン流出孔を介して前記流出路に連なり、
前記弁座部材に形成された雄ねじ部が、前記ドレン流出孔に形成された雌ねじに螺合されることにより、前記排水弁が前記ケーシングに取り付けられ、
前記流出路に、前記ドレン流出孔の近傍の一端部を閉塞するステンレス製の閉止部材が取り付けられ、
前記流出路は真直部分を有し、この真直部分の端部により前記一端部が形成され、
前記閉止部材は、前記流出路の一部を形成する中空部が設けられた有底の中空体からなり、
前記閉止部材は、前記流出路の前記一端部の内側に固定され、
前記中空部の内面を前記ドレン流出孔と対向させ、
前記有底の中空体の周壁の内面の一部が、前記ドレン流出孔に対向する対向面を形成し、
前記周壁に前記ドレン流出孔を絞ることなく前記中空部に連通させる連通孔が形成されている蒸気トラップ。