JP6531223B2 - サイレンサ - Google Patents

Description

本願は、蒸気をドレンと接触させるサイレンサに関するものである。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気使用機器等で発生したドレンが回収管に回収されるものが知られている。この特許文献１のものでは、蒸気使用機器で蒸気の凝縮により発生した高温のドレンが、分岐管のスチームトラップ等を介して回収管に流れ、回収管のドレンと合流して回収される。

特開昭５０−５５７０１号公報

ところで、上述したような回収管では衝撃（ウォーターハンマー）が発生する虞がある。スチームトラップから排出された高温のドレンは、一部が再蒸発して蒸気（フラッシュ蒸気）となる場合がある。その蒸気が回収管に流入すると、回収管では比較的大きな蒸気の塊（空間）が形成される。その蒸気の塊は低温のドレンと接して急激に凝縮し、そのため、蒸気が存在していた空間は一気に真空状態になる。この真空状態の空間にドレンが一気に流れ込み、ドレン同士が衝突したり、ドレンが管壁に衝突したりすることによって、ウォーターハンマーが発生する。

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、ウォーターハンマーの発生を抑制することにある。

本願のサイレンサは、本体と、多孔状部材とを備えている。前記本体は、蒸気の流入口および流出口を有する流路が形成されている。また前記本体は、没水部を有している。前記没水部は、前記流出口がドレンに没し、前記蒸気が前記流路において前記流出口から流入して介在する前記ドレンと接触する。前記多孔状部材は、前記流出口を覆うものである。

本願のサイレンサによれば、ウォーターハンマーの発生を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るドレン回収システムの概略構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態に係るサイレンサの概略構成を示す断面図である。 図３は、実施形態に係るサイレンサの概略構成を多孔状部材を省略して示す正面図である。

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。

本実施形態のドレン回収システム１は、蒸気によって対象物を加熱すると共に、それによって発生したドレンを回収するものである。図１に示すように、ドレン回収システム１は、蒸気供給管１１と、蒸気使用機器１３と、ドレン回収管１４と、複数のドレン排出管１６と、本願の請求項に係るサイレンサ２０とを備えている。

蒸気供給管１１は、蒸気使用機器１３に接続されている。蒸気供給管１１は、例えばボイラー設備（図示省略）に接続されており、ボイラー設備で生成された蒸気が蒸気使用機器１３に供給される。蒸気供給管１１には、蒸気の圧力を調節する減圧弁１２が設けられている。蒸気使用機器１３は、例えば熱交換器であり、蒸気供給管１１から供給された蒸気が対象物に放熱して凝縮し、対象物が加熱される。蒸気は、凝縮することによってドレン（復水）になる。つまり、蒸気使用機器１３では蒸気の凝縮潜熱が対象物に付与され、対象物が潜熱加熱される。

ドレン回収管１４は、蒸気使用機器１３に接続されている。ドレン回収管１４では、蒸気使用機器１３で蒸気の凝縮により発生したドレンが回収される。ドレン回収管１４には、液体圧送装置１５が設けられている。液体圧送装置１５は、蒸気使用機器１３で発生したドレンをドレン回収管１４を通じて下流側へ圧送するポンプである。例えば、液体圧送装置１５では、蒸気使用機器１３のドレンがドレン回収管１４を介して流入し、一時的に貯留される。ドレンの貯留量が所定量になると、液体圧送装置１５に高圧の作動気体が導入され、貯留されていたドレンが作動気体の圧力によって下流側へ圧送される。ドレンが圧送されると、再び蒸気使用機器１３からドレンが液体圧送装置１５に流入して貯留される。こうして、液体圧送装置１５では、ドレンの流入と、ドレンの圧送（排出）とが交互に行われる。

複数のドレン排出管１６は、蒸気供給管１１とドレン回収管１４との間に接続されている。具体的に、ドレン排出管１６は、上流端が蒸気供給管１１に接続され、下流端がサイレンサ２０を介してドレン回収管１４に接続されている。複数のドレン排出管１６は、互いに間隔（例えば、２０〜３０ｍ）を置いて設けられている。ドレン排出管１６は、蒸気供給管１１で発生したドレンをドレン回収管１４に流すためのものである。つまり、蒸気供給管１１において蒸気の一部が凝縮しドレンになる場合があり、そのドレンはドレン排出管１６およびサイレンサ２０を介してドレン回収管１４に回収される。

ドレン排出管１６の途中には、スチームトラップ１７が設けられている。スチームトラップ１７は、蒸気供給管１１で発生したドレンがドレン排出管１６を介して流入する。スチームトラップ１７は、その上下流の圧力差（上流側の圧力と下流側の圧力との差）によって、流入したドレンのみを下流側へ自動的に排出するものである。なお、実際、スチームトラップ１５には蒸気混じりのドレンが流入する。こうして、蒸気供給管１１で発生したドレンは、ドレン回収管１４において蒸気使用機器１３で発生したドレンと合流し下流側へ圧送される。なお、ドレン回収管１４は蒸気供給管１１よりも下方に位置し、ドレン排出管１６は上下に延びてドレン回収管１４の上部に接続されている。

〈サイレンサの構成〉
サイレンサ２０は、ドレン回収管１４とドレン排出管１６との接続部に設けられている。サイレンサ２０は、その内部で蒸気をドレンと接触させるものである。図２および図３に示すように、サイレンサ２０は、本体２１と、多孔状部材３０とを備えている。図２および図３では、左側が上流側であり、右側が下流側である。

本体２１は、頭部２２と軸部２３とを有している。頭部２２は、扁平な略六角柱状に形成されている。軸部２３は、頭部２２の下流側に連続して形成され、上下流方向に延びている。軸部２３は、頭部２２と同軸の円柱状に形成されている。軸部２３の上流側の外周面には、ドレン回収管１４と螺合するねじ部２３ａが形成されている。軸部２３のねじ部２３ａがドレン回収管１４に螺合されることにより、本体２１がドレン回収管１４に接続される。また、軸部２３におけるねじ部２３ａよりも下流側の部分は、没水部２３ｂとなっている。没水部２３ｂは、本体２１がドレン回収管１４に接続された際、ドレン回収管１４を流れるドレンに没する部分である。

本体２１には、ドレンおよび蒸気の流路２４が形成されている。流路２４は、流入口２５と、混合部２６と、連通路２７と、流出口２８とを有している。流入口２５は、頭部２２の上流側面に開口し、軸部２３の軸方向（即ち、上下流方向）に延びている。流入口２５は、頭部２２と軸部２３とに跨って形成されている。つまり、流入口２５は本体２１において没水部２３ｂ以外の部分に設けられている。流入口２５には、ドレン排出管１６が接続されている。流入口２５には、蒸気を混合部２６に噴射するノズル部２５ａが設けられている。流入口２５では、ノズル部２５ａの内径は他の部分の内径よりも小さい。

混合部２６、連通路２７および流出口２８は、軸部２３における没水部２３ｂに設けられている。混合部２６は、没水部２３ｂの径方向の中央に設けられ、軸部２３（没水部２３ｂ）と同軸の円柱状に形成されている。混合部２６は、流入口２５のノズル部２５ａと連通している。流出口２８は、没水部２３ｂの外周面に開口しており、没水部２３ｂの周方向において複数（本実施形態では、４つ）設けられている。流出口２８は、軸部２３（没水部２３ｂ）の軸方向に延びる縦長の略矩形状に形成されている。流出口２８の軸方向端部（図３において左右の端部）は円弧状に形成されている。流出口２８の軸方向長さは、混合部２６の軸方向長さよりも長い。

連通路２７は、流出口２８と同数（４つ）設けられている。連通路２７は、混合部２６と流出口２８とを連通させるものである。連通路２７は、混合部２６から没水部２３ｂの径方向に延びて流出口２８に接続されている。連通路２７は、流出口２８の軸方向端部である上流側端部に接続されている。また、没水部２３ｂには、混合部２６と外部とを連通させる連通路２９が形成されている。連通路２９は、軸部２３の軸方向に延びる直線状の流路であり、没水部２３ｂにおいて径方向の中央に設けられている。つまり、連通路２９は混合部２６から下流方向へ延びて没水部２３ｂ（軸部２３）の下流側端面に開口している。連通路２９は、混合部２６よりも内径が少し大きい。

没水部２３ｂはドレン回収管１４のドレンに没しているため、没水部２３ｂに設けられた混合部２６、連通路２７、流出口２８および連通路２９には、ドレン回収管１４のドレンが流出口２８から流入する。また、連通路２９にはドレン回収管１４のドレンが直接流入する。流路２４において、混合部２６、連通路２７、流出口２８および連通路２９はドレン回収管１４のドレンが介在するドレン介在部となっている。ドレン介在部は、流入口２５から流入した蒸気がドレン回収管１４のドレンと接触する部分である。

多孔状部材３０は、円筒状に形成され、軸部２３における没水部２３ｂの外周に設けられている。多孔状部材３０は、流出口２８を覆っている。多孔状部材３０は、流出口２８からのドレンおよび蒸気が流出可能になっている。また、多孔状部材３０は、外部のドレン、即ちドレン回収管１４のドレンが流出口２８へ流入可能になっている。没水部２３ｂには、多孔状部材３０が没水部２３ｂから抜けることを防止するためのピン３１が設けられている。ピン３１は、没水部２３ｂの外周に複数（本実施形態では、４つ）設けられており、没水部２３ｂの外周面に形成された挿入孔３２に圧入されている。

多孔状部材３０は、ドレンおよび蒸気が流通可能な小さい孔を多数有する部材である。多孔状部材３０としては、例えば、金属メッシュ、パンチングメタル、エキスパンドメタル、細線焼結体等が用いられる。

このように構成されたサイレンサ２０における動作について説明する。スチームトラップ１７から排出された高温ドレンは、流入口２５から流入し混合部２６でドレン回収管１４の低温ドレンと混合する。混合したドレンは、連通路２７を介して流出口２８に流れ、多孔状部材３０を通過してドレン回収管１４に流出する。こうして、蒸気供給管１１で発生したドレンがドレン回収管１４に回収される。

スチームトラップ１７から排出されたドレンの一部は再蒸発して蒸気（フラッシュ蒸気）となる場合がある。これは、蒸気供給管１１からスチームトラップ１７に流入するドレンは高温であるところ、その高温のドレンがスチームトラップ１７から排出されて圧力が低下することによるものである。再蒸発した蒸気は、サイレンサ２０に流入する。

サイレンサ２０において、流入口２５に流入した蒸気はノズル部２５ａから混合部２６に噴射される。噴射された蒸気は、混合部２６において介在する低温ドレンと接触して凝縮する。ドレン排出管１６からサイレンサ２０に流入する蒸気量が少ないときは、混合部２６において全てないし殆どの蒸気が凝縮する。また、蒸気はノズル部２５ａから噴射されることによって分散される。そのため、混合部２６において蒸気と低温ドレンとの接触面積が増大するので蒸気の凝縮作用が促進される。蒸気の凝縮により発生したドレンは連通路２７を介して流出口２８に流れ、多孔状部材３０を通過してドレン回収管１４に流出する。

ドレン排出管１６からサイレンサ２０に流入する蒸気量が多くなると、混合部２６において蒸気の一部は凝縮しきれなくなる。混合部２６で凝縮しきれなかった蒸気は、連通路２７を介して流出口２８へ流れる。流出口２８は長さが混合部２６と比べて長いため、また流出口２８は混合部２６に比べてドレン回収管１４の低温ドレンが間近に存在するため、蒸気と低温ドレンとの接触面積が多くなる。そのため、凝縮しきれずに流出口２８に流れた蒸気を凝縮させることができる。なお、混合部２６から流出口２８に流れるまでにおいても、蒸気は低温ドレンと接触するため、これによっても蒸気は凝縮する。

また、混合部２６の蒸気は複数の流出口２８に流れるので、蒸気は分散されて流出口２８に流れる。そのため、各流出口２８において蒸気量が少なくなるので、蒸気の凝縮作用がより促進される。

なお、複数の連通路２７の総流路断面積は、連通路２９の流路断面積よりも大きい。そのため、混合部２４に流入したドレンや蒸気は優先的に連通路２７に流れ、残りのドレンや蒸気は連通路２９に流れる。

流出口２８においても凝縮しきれない蒸気が生じた場合、その蒸気は多孔状部材３０を通過してドレン回収管１４に流出する。蒸気は、多孔状部材３０を通過する際、細かく分散される。蒸気が細かく分散されることにより、蒸気と低温ドレンとの接触面積を稼ぐことができるので、蒸気の凝縮作用が促進される。しかも、多孔状部材３０の外側には低温ドレンが存在しているため、多孔状部材３０によって細かく分散された蒸気は直ちに低温ドレンと接触して凝縮する。つまり、蒸気は多孔状部材３０を通過するのとほぼ同時に凝縮しドレンとなる。したがって、サイレンサ２０からドレン回収管１４に流出する蒸気は少ない。

また、蒸気は、多孔状部材３０を通過する際に凝縮しきれなかったとしても、細かく分散されてドレン回収管１４に流れる。こうして、蒸気がサイレンサ２０で細かく分散されてドレン回収管１４に流れることにより、ドレン回収管１４において発生する衝撃（ウォーターハンマー）が抑制される。

仮に、蒸気が分散されずにドレン回収管１４に流れた場合、ドレン回収管１４では蒸気の流入に伴って比較的大きな蒸気の塊（空間）が形成される。この蒸気の塊は、その周囲の低温ドレンによって冷却され急激に凝縮し、そのため、蒸気が存在していた空間は一気に真空状態になる。この真空状態の空間に周囲のドレンが一気に流れ込み、ドレン同士が衝突したり、ドレンがドレン回収管１４の管壁に衝突したりすることによって、衝撃（ウォーターハンマー）が発生する。

本実施形態では、蒸気がサイレンサ２０によって細かく分散されてドレン回収管１４に流入するため、ドレン回収管１４において大きな蒸気の塊（空間）が形成され難くなる。そのため、蒸気の急激な凝縮によって発生する真空の空間は小さいものとなる。したがって、騒音や管の損傷を引き起こすような大きなウォーターハンマーの発生が抑制される。つまり、ウォーターハンマーの大きさが小さくなる。

以上のように、上記実施形態のサイレンサ２０は、蒸気の流入口２５および流出口２８を有する流路２４が形成された本体２１を備えている。本体２１は、流出口２８がドレンに没し、蒸気が流路２４において流出口２８から流入して介在するドレンと接触する没水部２３ｂを有している。そして、サイレンサ２０は、流出口２８を覆う多孔状部材３０を備えている。

上記の構成によれば、没水部２３ｂに設けられた流路２４において蒸気をドレンと接触させることにより凝縮させることができる。そのため、蒸気が減少する。また、凝縮しきれない蒸気が生じた場合、その蒸気を多孔状部材３０で細かく分散させることができる。そのため、低温ドレンが流れるドレン回収管１４に蒸気を分散させて流出させることができる。これにより、ドレン回収管１４において大きな蒸気の塊（空間）が形成されることを抑制することができる。そのため、ドレン回収管１４において、蒸気の塊が急激に凝縮することに起因するウォーターハンマーの発生を抑制またはウォーターハンマーの大きさを小さくすることができる。よって、ウォーターハンマーによって引き起こされる騒音や管の損傷を抑制することができる。

また、上記実施形態のサイレンサ２０では、流出口２８は没水部２３ｂにおいて複数設けられている。そして、流路２４は混合部２６と複数の連通路２７とを有している。混合部２６は、没水部２３ｂに設けられ且つ流入口２５に連通し、蒸気がドレンと混合する。連通路２７は、没水部２３ｂに設けられ、混合部２６と複数の流出口２８とを連通させている。

上記の構成によれば、流入口２５から混合部２６に流れた蒸気は複数の連通路２７を介して複数の流出口２８に流れる。そのため、混合部２６から蒸気を分散させて流出口２８に流すことができる。そのため、各流出口２８において蒸気量が少なくなるので、蒸気の凝縮作用を促進させることができる。これにより、サイレンサ２０からドレン回収管１４に流出する蒸気量を抑えることができる。

また、上記実施形態のサイレンサ２０において、没水部２３ｂは円柱状に形成されている。そして、複数の流出口２８は、没水部２３ｂの周方向に配置され、没水部２３ｂの外周面に開口している。この構成によれば、流出口２８において蒸気を没水部２３ｂの外部の低温ドレンと満遍なく接触させることができる。そのため、蒸気の凝縮作用を促進させることができる。

また、上記実施形態のサイレンサ２０では、流出口２８が、没水部２３ｂの軸方向に延びる縦長形状に形成されている。そのため、円柱状の没水部２３ｂにおいて流出口２８の開口面積を稼ぐことができる。これにより、蒸気と低温ドレンとが接触する領域、即ち蒸気の凝縮領域を増大させることができるので、蒸気の凝縮作用を促進させることができる。

また、上記実施形態のサイレンサ２０において、混合部２６は没水部２３ｂの径方向の中央に設けられ、連通路２７は、混合部２６と流出口２８の軸方向端部とに接続されている。この構成によれば、没水部２３ｂにおける蒸気の流路長さを稼ぐことができる。そのため、蒸気と低温ドレンとが接触する領域を増大させることができるので、蒸気の凝縮作用を促進させることができる。

また、上記実施形態のサイレンサ２０では、流入口２５は、本体２１における没水部２３ｂ以外の部分に設けられ、蒸気を混合部２６に噴射するノズル部２５ａを有している。この構成によれば、蒸気はノズル部２５ａで噴射されることによって分散される。そのため、混合部２６において蒸気と低温ドレンとの接触面積を増大させることができ、蒸気の凝縮作用を促進させることができる。

（その他の実施形態）
本願に開示の技術は、上記実施形態において以下のような構成としてもよい。例えば、上記実施形態において流出口２８および連通路２７はそれぞれ１つであってもよい。

また、流入口２５においてノズル部２５ａは省略するようにしてもよい。

本願に開示の技術は、蒸気をドレンと接触させるサイレンサについて有用である。

２０ サイレンサ
２１ 本体
２３ｂ 没水部
２４ 流路
２５ 流入口
２５ａ ノズル部
２６ 混合部
２７ 連通路
２８ 流出口
３０ 多孔状部材

Claims (5)

1. 蒸気の流入口および流出口を有する流路が形成される一方、前記流出口がドレンに没し、前記蒸気が前記流路において前記流出口から流入して介在する前記ドレンと接触する没水部を有する本体と、
   前記流出口を覆う多孔状部材とを備え、
   前記流出口は、前記没水部において複数設けられ、
   前記流路は、
   前記没水部に設けられ且つ前記流入口に連通し、前記蒸気が前記ドレンと混合する混合部と、
   前記没水部に設けられ、前記混合部と前記複数の流出口とを連通させる複数の連通路とを有している
   ことを特徴とするサイレンサ。
2. 請求項１に記載のサイレンサにおいて、
   前記没水部は、円柱状に形成され、
   前記複数の流出口は、前記没水部の周方向にそれぞれ配置され、前記没水部の外周面に開口している
   ことを特徴とするサイレンサ。
3. 請求項２に記載のサイレンサにおいて、
   前記流出口は、前記没水部の軸方向に延びる縦長形状に形成されている
   ことを特徴とするサイレンサ。
4. 請求項３に記載のサイレンサにおいて、
   前記混合部は、前記没水部の径方向の中央に設けられ、
   前記連通路は、前記混合部と前記流出口の軸方向端部とに接続されている
   ことを特徴とするサイレンサ。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のサイレンサにおいて、
   前記流入口は、前記本体における前記没水部以外の部分に設けられ、前記蒸気を前記混合部に噴射するノズル部を有している
   ことを特徴とするサイレンサ。

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