JP6591320B2 - 蒸気排出用煙突 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気排出用煙突に関する。

排気装置では、排気ガス（蒸気）を排出する際に、排気口の内面に水滴が付着する。付着した水滴は、排気に押し出され排気口から排気装置の外部へ飛散する。そのため、水滴の外部への飛散を防止するために、排気口の形状が工夫された排気装置が特許文献１から特許文献３で開示されている。

特開２０１１−２３１６７７号公報 特開２０１４−３１７５５号公報 特開２００８−２６１２４２号公報

しかし、特許文献１から特許文献３に開示されている排気装置の排気口の形状では、未だ水滴が排気装置の外部へ飛散する可能性があるため、改善の余地がある。また、これらの排気装置では、排気口の内面に付着した水滴を自重により落下させて回収しており、水滴を効率的に回収できない。

本発明は、水滴の飛散を抑制すると共に、水滴を効率的に回収できる蒸気排出用煙突を提供することを目的とする。

本発明の蒸気排出用煙突は、側壁と、接続穴を有する底壁と、上方に開口した開口部を画定する返り部とを有する拡大部と、前記接続穴を介して前記拡大部と連通し、上下方向に延びる中心軸を前記拡大部と共有する接続管とを備え、前記返り部は、前記拡大部の上部において前記側壁の内面と連続し、前記中心軸に向かって下方向に傾斜した第１の面を有する第１の壁と、前記第１の面と連続し、前記側壁の前記内面に向かって下方向に傾斜した第２の面を有する第２の壁とを有し、前記第２の壁の下端部と前記側壁の前記内面との間には隙間が設けられており、前記開口部の内径は、前記接続管の内径以下である。

この構成によれば、水滴の飛散を抑制すると共に、水滴を効率的に回収できる蒸気排出用煙突を提供できる。具体的には、本発明の蒸気排出用煙突は、以下の５つの特徴を有する。なお、中心軸を共有するとは、拡大部の中心軸と接続管の中心軸が完全に一致する場合だけでなく、その位置や角度が概ね一致する場合も含む。

第１に、拡大部を設けているので、接続管から拡大部内に流入した蒸気の一部は、拡散しつつ上昇し、即ち返り部と側壁によって画定された捕捉部に向かって流れる。そのため、第１の面に水滴が付着する。第１の面に付着した水滴は、傾斜に従って、連続する第２の面を伝って下方へ流れ、拡大部の底壁の内面に落下する。このように水滴の流動を規定しているため、水滴が上昇する蒸気に押されて蒸気排出用煙突から外部へ飛散することを抑制できる。

第２に、第２の壁の下端部と側壁の内面との間には隙間が設けられているので、隙間の上部において、返り部と側壁によって画定された捕捉部に蒸気が進入し、水滴を捕捉部内に捕捉できる。ここで捕捉された水滴は上述のように流動が規定されているので、水滴の外部への飛散を抑制できる。

第３に、開口部の内径は接続管の内径以下であるので、接続管の内面に付着した水滴が上述の蒸気の流れにより拡大部側壁に向かって飛散する際、上記捕捉部への捕捉が容易となる。また、同様に第２の壁においても拡大部側壁に向かって飛散する水滴の捕捉が容易となる。

第４に、第２の壁を拡大部の側壁の内面に向かって下方向に傾斜させているので、即ち中心軸から離れる方向に第２の壁を延出させているので、第２の壁に接触する蒸気量を減少させ、第２の壁において凝縮する水滴量を減少させている。これは、拡大部内では基本的に中心軸から離れるほど蒸気の流量が減少するように蒸気の流れが生じているためである。

第５に、返り部により渦流を生成し、拡大部の側壁の内面近傍で蒸気の下降流れを発生させているので、拡大部の側壁の内面における水滴の下方への流れを自重による落下に加えてさらに促進できる。そのため、拡大部の側壁の内面に付着した水滴を効率的に回収できる。

前記開口部の前記内径は、前記接続管の前記内径と同径であることが好ましい。

拡大部の開口部の内径は接続管の内径と同径であるので、接続管から拡大部内に流入した蒸気が開口部において圧力を損失することを抑制し、蒸気の排出を促進できる。

前記底壁の内面は、前記中心軸に向かって下方へ傾斜していることが好ましい。

この構成により、拡大部の底壁の内面に到達した水滴が容易に下方に流動できる。そのため、拡大部の底壁の内面に付着した水滴を効率的に回収できる。

前記接続管は、内管と外管とを有する二重管であることが好ましい。

下方に流れ落ちる水滴に対し、二重管構造を設けているので、外管を介して水滴を排出でき、蒸気が流れる内管内に水滴が流入することを抑制できる。そのため、内管内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

前記第２の壁によって画定される前記返り部の下端の外径は、前記二重管の外管の内径よりも大きいことが好ましい。

この構成により、水滴が第２の面の下端部から鉛直下向きに落下すると、拡大部の底壁の内面に到達し、即ち二重管の内管内に水滴が流入しないので、内管内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

前記二重管の内管は、前記接続穴よりも上方へ延出していることが好ましい。

二重管の内管が接続穴よりも上方へ延出しているので、拡大部の底壁の内面を伝って流れ落ちてきた水滴が二重管の内管に流入することを抑制できる。そのため、内管内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

前記二重管の前記内管は、上方へ向かって漸次的に拡径されていることが好ましい。

この構成により、二重管の内管の内面に水滴が付着した場合でも、内管内を流れ上昇する蒸気によって水滴が直接開口部から外部に飛散せず、水滴が捕捉部に捕捉されるような蒸気の流れを形成できる。

前記接続管は、上方へ向かって漸次的に拡径されていることが好ましい。

この構成により、接続管の内面に水滴が付着した場合でも、接続管内を流れ上昇する蒸気によって水滴が直接開口部から外部に飛散せず、水滴が捕捉部に捕捉されるような蒸気の流れを形成できる。

前記蒸気排出用煙突は、水戻し配管をさらに備えることが好ましい。

温度の高い水滴を蒸発器に戻すことができるので、再度蒸気に変換するために必要なエネルギーを小さくでき、その後蒸発した水滴を外部に蒸気として放出できる。

本発明によれば、蒸気排出用煙突において、返り部の形状と寸法を好適化しているので、水滴の外部への飛散を抑制すると共に、水滴を効率的に回収できる。

本発明の第１実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 図１の蒸気排出用煙突の平面図。 本発明の第２実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 本発明の第５実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 本発明の第６実施形態に係る蒸気排出用煙突の縦断面図。 図７の蒸気排出用煙突の変形例の縦断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、蒸気排出用煙突１は、蒸発器２で発生した蒸気を排出するために使用される。蒸発器２は、冷蔵機や冷凍機のようなドレン水供給源３から供給されたドレン水を蒸発させる。図１において、蒸発器２とドレン水供給源３は、本発明とは直接関係がないため、模式的に図示している。

本実施形態の蒸気排出用煙突１は、拡大部１０と接続管２０を備える。

拡大部１０は、側壁１１と、接続穴１２ａを有する底壁１２と、上方に開口した開口部１３ａを画定する返り部１３とを有する。側壁１１は、中心軸Ｌを中心にして平面視円形に設けられている（図２参照）。側壁１１の下部には平坦な底壁１２が接続され、底壁１２の中央には中心軸Ｌを中心に円形の接続穴１２ａが設けられている。側壁１１の上部には返り部１３が接続されている。

返り部１３は、拡大部１０の上部において側壁１１の内面１１ａと連続し、中心軸Ｌに向かって下方向に傾斜した第１の面１４ａを有する第１の壁１４と、第１の面１４ａと連続し、側壁１１の内面１１ａに向かって下方向に傾斜した第２の面１５ａを有する第２の壁１５とを有する。図１に示すように、返り部１３は、断面において概略Ｌ字型に形成されている。返り部１３は、後述のように水滴を捕捉するように側壁１１の上部と合わせて捕捉部１７を形成している。捕捉部１７の下方では、第２の壁１５の下端部１５ｂと側壁１１の内面１１ａとの間に隙間１６が設けられている。従って、蒸気は、隙間１６を介して捕捉部１７に進入できる。

接続管２０は、上下方向に延びる管であり、中心軸Ｌを中心にして平面視円形に形成されている。即ち、接続管２０は、中心軸Ｌを拡大部１０と共有している。接続管２０は、接続穴１２ａを介して拡大部１０と連通している。接続管２０は、拡大部１０の側壁１１の内径と比べて小径に形成されている。換言すると、拡大部１０は、接続管２０に比べて大径に形成されて内部空間が拡大されている。接続管２０内では、蒸発器２で蒸発した蒸気が上方向に流れ、拡大部１０に蒸気を誘導している。

返り部１３と接続管２０の寸法の関係は拡大部１０の返り部１３の開口部１３ａの内径Ｄ１が接続管２０の内径Ｄ２以下（Ｄ１≦Ｄ２）であるように、返り部１３と接続管２０は形成されている。好ましくは、開口部１３ａの内径Ｄ１は、接続管２０の内径Ｄ２と同径（Ｄ１＝Ｄ２）である。

なお、本実施形態の拡大部１０と接続管２０は、平面視において共に円形であるが、これらの形状は円形に限定されない。例えば、蒸気排出用煙突１の断面形状を実質的に円形とみなすことができる多角形や楕円等であってもよい。

このように蒸気排出用煙突１を構成しているため、水滴の飛散を抑制すると共に、水滴を効率的に回収できる。具体的には、本発明の蒸気排出用煙突１は、以下の５つの特徴を有する。

第１に、拡大部１０を設けているので、接続管２０から拡大部１０内に流入した蒸気の一部は、拡散しつつ上昇し、即ち捕捉部１７に向かって流れる（図１の破線矢印Ａ１参照）。そのため、第１の面１４ａに水滴が付着する。第１の面１４ａに付着した水滴は、傾斜に従って、連続する第２の面１５ａを伝って下方へ流れ、拡大部１０の底壁１２の内面１２ｂに落下する。このように水滴の流動を規定しているため、水滴が上昇する蒸気に押されて蒸気排出用煙突１から外部へ飛散することを抑制できる。

第２に、第２の壁１５の下端部１５ｂと側壁１１の内面１１ａとの間には隙間１６が設けられているので、隙間１６の上部において、捕捉部１７に蒸気が進入し、水滴を捕捉部１７内に捕捉できる。ここで捕捉された水滴は上述のように流動が規定されているので、水滴の外部への飛散を抑制できる。

第３に、開口部１３ａの内径Ｄ１は接続管２０の内径Ｄ２以下であるので、捕捉部１７が中心軸Ｌに向かって拡張され、水滴を捕捉部１７で捕捉することが容易となる。

第４に、第２の壁１５を拡大部１０の側壁１１の内面１１ａに向かって下方向に傾斜させているので、即ち中心軸Ｌから離れる方向に第２の壁１５を延出させているので、第２の壁１５に接触する蒸気量を減少させ、第２の壁１５に付着する水滴量を減少させている。これは、拡大部１０内では基本的に中心軸Ｌから離れるほど蒸気の流量が減少するように蒸気の流れが生じているためである。

第５に、返り部１３により渦流を生成し、拡大部１０の側壁１１の内面１１ａ近傍で蒸気の下降流れを発生させているので（図１の破線矢印Ａ２参照）、拡大部１０の側壁１１の内面１１ａにおける水滴の下方への流れを自重による落下に加えてさらに促進できる。そのため、拡大部１０の側壁１１の内面１１ａに付着した水滴を効率的に回収できる。

また、拡大部１０の開口部１３ａの内径Ｄ１は接続管２０の内径Ｄ２と同径である場合、接続管２０から拡大部１０内に流入した蒸気が開口部１３ａにおいて圧力を損失することを抑制し、蒸気の排出を促進できる。

（第２実施形態）
図３に示す第２実施形態の蒸気排出用煙突１では、拡大部１０の底壁１２が傾斜している。本実施形態は、この点を除いて図１の第１実施形態と実質的に同様である。従って、図１に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、拡大部１０の底壁１２の内面１２ｂは、中心軸Ｌに向かって下方へ傾斜している。そのため、拡大部１０の底壁１２の内面１２ｂに到達した水滴が底壁１２の内面１２ｂ上を容易に下方へ流れ、さらに接続管２０の内面２０ａを伝って下方へ流れるため、水滴を効率的に回収できる。接続管２０の内面を伝って下方へ流れた水滴の回収方法は詳述していないが、一時的にタンク等（図示せず）に溜めてもよいし、配管等（図示せず）を通じて外部の回収先に直接排出してもよい。

（第３実施形態）
図４に示す第３実施形態の蒸気排出用煙突１では、接続管２０は二重管構造を有している。本実施形態は、この点を除いて図３の第２実施形態と実質的に同様である。従って、図３に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、接続管２０は、内管２１と、内管２１から径方向外側に隙間を持って配置された外管２２とからなる二重管構造を有している。内管２１内では蒸発器２で発生した蒸気が上方向に流れる蒸気流路２１ｂが画定され、外管２２内かつ内管２１外では拡大部１０で回収された水滴が下方向に流れる水滴戻り流路２２ａが画定されている。

また、返り部１３と接続管２０の寸法の関係は第２の壁１５によって画定される返り部１３の下端の外径Ｄ３が二重管の外管２２の内径Ｄ４よりも大きく（Ｄ３＞Ｄ４）なるように、返り部１３と接続管２０は形成されている。

また、二重管の内管２１は、接続穴１２ａよりも上方へ延出している。上方への延出量Ｈ１は、拡大部１０の底壁１２が形成されている高さＨ２以下（Ｈ１≦Ｈ２）であることが好ましい。さらに言えば、上方への延出量Ｈ１は、拡大部１０の底壁１２が形成されている高さＨ２の半分以下（Ｈ１≦Ｈ２／２）であることがより好ましい。

このように、下方に流れ落ちる水滴に対して、二重管構造を設けているので、外管２２を介して水滴を排出でき、蒸気が流れる内管２１内に水滴が流入することを抑制できる。そのため、内管２１内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

また、水滴が第２の面１５ａの下端部１５ｂから鉛直下向きに落下すると、拡大部１０の底壁１２の内面１２ｂに到達し、即ち二重管の内管２１内に水滴が流入しないので、内管２１内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

また、二重管の内管２１が接続穴１２ａよりも上方へ延出しているので、拡大部１０の底壁１２の内面１２ｂを伝って流れ落ちてきた水滴が二重管の内管２１に流入することを抑制できる。そのため、内管２１内を流れ上昇する蒸気によって水滴が外部に押し出されて飛散することを抑制できる。

（第４実施形態）
図５に示す第４実施形態の蒸気排出用煙突１では、接続管２０が上方向に漸次的に拡径されている。本実施形態では、特に、接続管２０の上端部が上方向に漸次的に拡径されている。本実施形態は、この点を除いて図２の第２実施形態と実質的に同様である。従って、図２に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、接続管２０が上方向に漸次的に拡径されている。そのため、接続管２０の内面２０ａに水滴が付着した場合でも、接続管２０内を流れ上昇する蒸気によって水滴が直接開口部１３ａから外部に飛散せず、水滴が捕捉部１７に捕捉されるような蒸気の流れを形成できる（図５の破線矢印Ａ３参照）。

（第５実施形態）
図６に示す第５実施形態の蒸気排出用煙突１では、二重管の内管２１が上方向に漸次的に拡径されている。本実施形態では、特に、内管２１の上端部が上方向に漸次的に拡径されている。本実施形態は、この点を除いて図４の第３実施形態と実質的に同様である。従って、図４に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、二重管の内管２１は、上方へ向かって漸次的に拡径されている。即ち、内管２１内の蒸気流路２１ｂの流路面積が上方へ向かって徐々に拡張されている。そのため、二重管の内管２１の内面２１ａに水滴が付着した場合でも、内管２１内を流れ上昇する蒸気によって水滴が直接開口部１３ａから外部に飛散せず、水滴が捕捉部１７に捕捉されるような蒸気の流れを形成できる（図６の破線矢印Ａ４参照）。

（第６実施形態）
図７に示す第６実施形態の蒸気排出用煙突１は、水戻し配管２３を備えている。本実施形態は、この点を除いて図６の第５実施形態と実質的に同様である。従って、図５に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、水戻し配管２３の一端は、二重管の外管２２内の水滴戻り流路２２ａに流体的に接続され、他端は蒸発器２に流体的に接続されている。一端から延びる水戻し配管２３は、下方へ傾斜しており、拡大部１０から外管２２内に回収されたドレン水を蒸発器２に供給するためのものである。

このように、水戻し配管２３を介して温度の高い水滴を蒸発器２に戻すことができるので（図７の実線矢印Ａ５参照）、再度蒸気に変換するために必要なエネルギーを小さくでき、その後蒸発した水滴を外部に蒸気として放出できる。

図８に示す本実施形態の変形例のように、外管２２は、その下端を閉じる底部２２ｂを備えていてもよい。外管２２が底部２２ｂを備えていることで、外管２２内で水滴を溜めることができ、溜められた水滴を水戻し配管２３を介して蒸発器２に戻すことができる。

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。

１ 蒸気排出用煙突
２ 蒸発器
３ ドレン水供給源
１０ 拡大部
１１ 側壁
１１ａ 内面
１２ 底壁
１２ａ 接続穴
１２ｂ 内面
１３ 返り部
１３ａ 開口部
１４ 第１の壁
１４ａ 第１の面
１５ 第２の壁
１５ａ 第２の面
１５ｂ 下端部
１６ 隙間
１７ 捕捉部
２０ 接続管
２０ａ 内面
２１ 内管
２１ａ 内面
２１ｂ 蒸気流路
２２ 外管
２２ａ 水滴戻り流路
２２ｂ 底部
２３ 水戻し配管

Claims (9)

1. 側壁と、接続穴を有する底壁と、上方に開口した開口部を画定する返り部とを有する拡大部と、
   前記接続穴を介して前記拡大部と連通し、上下方向に延びる中心軸を前記拡大部と共有する接続管と
   を備え、
   前記返り部は、前記拡大部の上部において前記側壁の内面と連続し、前記中心軸に向かって下方向に傾斜した第１の面を有する第１の壁と、前記第１の面と連続し、前記側壁の前記内面に向かって下方向に傾斜した第２の面を有する第２の壁とを有し、
   前記第２の壁の下端部と前記側壁の前記内面との間には隙間が設けられており、
   前記開口部の内径は、前記接続管の内径以下である、蒸気排出用煙突。
2. 前記開口部の前記内径は、前記接続管の前記内径と同径である、請求項１に記載の蒸気排出用煙突。
3. 前記底壁の内面は、前記中心軸に向かって下方へ傾斜している、請求項１または請求項２に記載の蒸気排出用煙突。
4. 前記接続管は、内管と外管とを有する二重管である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸気排出用煙突。
5. 前記第２の壁によって画定される前記返り部の下端の外径は、前記二重管の前記外管の内径よりも大きい、請求項４に記載の蒸気排出用煙突。
6. 前記二重管の前記内管は、前記接続穴よりも上方へ延出している、請求項４または請求項５に記載の蒸気排出用煙突。
7. 前記二重管の前記内管は、上方へ向かって漸次的に拡径されている、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の蒸気排出用煙突。
8. 前記接続管は、上方へ向かって漸次的に拡径されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸気排出用煙突。
9. 水戻し配管をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の蒸気排出用煙突。

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