JP7019878B1 - ストレーナ装置 - Google Patents

Abstract

ストレーナ装置１００は、ドレンの流入路１１および流出路１２が形成されたケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられ、流入路１１から流出路１２に流れるドレン中の異物を捕捉するスクリーン２０と、ケーシング１０に設けられ、スクリーン２０を通過したドレンが排出される排出孔３３、排出孔３３を開閉する弁体３１を有する弁機構３０とを備え、弁機構３０は、弁体３１を開弁方向に付勢するバネ３４を有し、スクリーン２０を通過したドレンの圧力が所定値まで低下すると、バネ３４の付勢力によって弁体３１が排出孔３３を開放するように構成されている。

Description

本願は、ストレーナ装置に関するものである。

従来より、蒸気システムに設けられ、蒸気の排出を抑制する一方、ドレンを排出するドレントラップが知られている。蒸気システムの運転開始時には、システム内に残存している低温ドレンに蒸気が混合することによって発生し得るウォーターハンマーを防止する観点から、残存している多量のドレンをドレントラップによっていち早く排出する必要がある。

また、蒸気システムには、ドレントラップの上流側に設けられ、蒸気の中に含まれる異物を捕捉して除去するストレーナ装置が設けられている。このようなストレーナ装置としては、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。

特開２０１１－５４１９号公報

ところで、上述したような蒸気システムでは、システム内に残存するドレンの量が想定以上に多い場合があり、そのため、ドレントラップのドレン排出容量が不十分になる。また、ドレントラップの設置スペースの制限により、ドレントラップのドレン排出容量を増大させることが困難な場合がある。そうすると、蒸気システムの運転開始時にドレンをいち早く排出することが困難になる虞がある。

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、運転開始時に流体をいち早く排出することが可能なストレーナ装置を提供することにある。

本願に開示の技術は、ケーシングと、スクリーンと、弁機構とを備えたストレーナ装置である。前記ケーシングは、流体の流入路および流出路が形成されている。前記スクリーンは、前記ケーシング内に設けられ、前記流入路から前記流出路に流れる流体中の異物を捕捉するものである。前記弁機構は、前記ケーシングに設けられ、前記スクリーンを通過した流体が排出される排出孔、前記排出孔を開閉する弁体を有している。そして、前記弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記スクリーンを通過した流体の圧力が所定値まで低下すると、前記バネの付勢力によって前記弁体が前記排出孔を開放するように構成されている。

本願に開示の技術によれば、運転開始時に流体をいち早く排出することができる。

図１は、実施形態に係るストレーナ装置の一状態を示す断面図である。 図２は、実施形態に係るストレーナ装置の一状態を示す断面図である。

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。

本実施形態のストレーナ装置１００は、蒸気システム等に設けられ、流入してきたドレンまたは蒸気の中に含まれる異物を捕捉除去し、異物が除去された後のドレンまたは蒸気を下流側に流出させる。蒸気システムでは、例えば、ストレーナ装置１００の下流側にドレントラップが設けられている。つまり、ドレントラップには、ストレーナ装置１００で異物が除去された蒸気またはドレンが流入する。ドレントラップは、ドレンが流入してきた場合にはドレンを流出させる一方、蒸気が流入してきた場合には蒸気の流出を阻止する。なお、ドレンは、流体の一例である。

図１に示すように、ストレーナ装置１は、ケーシング１０と、スクリーン２０と、弁機構３０とを備えている。

ケーシング１０には、流体の流路が形成されている。具体的に、流路は、流入路１１、流出路１２、捕捉路１３および排出路１４によって形成されている。流路は、流入してきたドレンを下流側に流出させるための第１流路と、流入してきたドレンをケーシング１０の外部（大気）に排出するための第２流路とを有している。第１流路は、流入路１１、捕捉路１３および流出路１２によって形成されている。第２流路は、流入路１１、捕捉路１３および排出路１４によって形成されている。

流入路１１は、ドレンが流入してくる流路であり、流出路１２は、ドレンが流出していく流路である。流入路１１および流出路１２は、互いに同軸に且つ水平に延びる流路である。つまり、流入路１１および流出路１２は、互いに対向しており、水平に延びる共通の軸心Ｘ１を有している。流入路１１および流出路１２の流路径は、互いに同じである。流入路１１および流出路１２は、蒸気システムにおける配管と接続される。なお、軸心Ｘ１は流路の流路軸であり、後述する軸心Ｘ２も同様である。

捕捉路１３は、流入路１１と流出路１２とに接続され、スクリーン２０が設けられる流路である。より詳しくは、流入路１１は、一端が蒸気システムにおけるストレーナ装置１００の上流側に連通し、他端が捕捉路１３に連通している。流出路１２は、一端が蒸気システムにおけるストレーナ装置１００の下流側に連通し、他端が捕捉路１３に連通している。つまり、流入路１１と流出路１２とは、捕捉路１３を介して連通している。

より詳しくは、捕捉路１３は、流入路１１から斜め下方に延びており、捕捉路１３の側部が流出路１２に接続されている。つまり、捕捉路１３の軸心Ｘ２は、流出路１２側にいくに従って軸心Ｘ１に対し下方に傾いている。捕捉路１３の一端（流入端）は流入路１１に接続され、捕捉路１３の他端は後述するスクリーンホルダ２１によって閉塞されている。

排出路１４は、捕捉路１３の下方に位置して捕捉路１３と連通し、弁機構３０が設けられる流路である。より詳しくは、排出路１４は、上下方向（即ち、鉛直方向）に延びている。つまり、排出路１４は、流入路１１および流出路１２に対しては垂直となる方向に延びており、捕捉路１３に対しては傾斜する方向に延びている。排出路１４は、一端が捕捉路１３の側部に連通し、他端がケーシング１０の外部（大気）に連通している。

ケーシング１０には、捕捉路１３と排出路１４とを仕切る仕切壁１５が設けられている。仕切壁１５には、捕捉路１３と排出路１４とを連通させる連通孔１６が設けられている。つまり、捕捉路１３の側部と排出路１４の一端とは、連通孔１６を介して連通している。こうして構成された排出路１４には、捕捉路１３からドレンが連通孔１６を通じて流入（流下）する。

スクリーン２０は、ケーシング１０内に設けられ、流入路１１から流出路１２に流れるドレン中の異物を捕捉するフィルタ部材である。具体的に、スクリーン２０は、捕捉路１３に設けられている。スクリーン２０は、捕捉路１３の軸心Ｘ２方向に延びる円筒状に形成され、捕捉路１３と同軸に設けられている。スクリーン２０の一端は、流入路１１に向かって開口しており、スクリーン２０の他端は、捕捉路１３の他端に螺合されたスクリーンホルダ２１によって保持されている。

捕捉路１３は、流入路１１から流入したドレンが、スクリーン２０を通過するように構成されている。つまり、捕捉路１３では、流入路１１からのドレンが、スクリーン２０の内部に流入し、スクリーン２０の内部から周壁を通過する。こうしてドレンがスクリーン２０を通過する際に、ドレン中の異物が捕捉される。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ケーシング１０の外部に排出する。流入路１１、流出路１２および捕捉路１３（スクリーン２０を含む）は、実質、いわゆるＹ型ストレーナを構成している。

弁機構３０は、排出路１４に設けられ、第２流路を開閉するものである。具体的に、弁機構３０は、排出路１４から直接、ケーシング１０外（大気）にドレンを排出する一方、排出路１４からケーシング１０外への蒸気の流出を阻止する。

弁機構３０は、弁体３１、弁座３２、バネ３４および邪魔板３５を有している。

弁体３１は、円板状（ディスク形）に形成されている。弁体３１は、軸心が上下方向に延びる状態で排出路１４に収容されている。弁体３１は、上下動自在に設けられている。弁体３１は、後述する排出孔３３の上方に配置され、上下動することによって排出孔３３を開閉する。

ケーシング１０には、排出路１４を形成する略円筒状の流路壁が設けられており、流路壁の内周面には、ガイド部１７が設けられている。ガイド部１７は、流路壁の内周面から径方向内方へ突出し、且つ、上下方向に延びている。ガイド部１７は、流路壁の周方向において互いに間隔を置いて複数設けられている。弁体３１は、複数のガイド部１７の内側に設けられており、ガイド部１７に沿って上下動する。

弁座３２は、排出路１４の他端（図１において下側の端部）に設けられている。弁座３２には、弁孔であるドレンの排出孔３３が形成されている。つまり、排出孔３３は、ケーシング１０に設けられ、捕捉路１３でスクリーン２０を通過したドレンが排出される。排出孔３３は、排出路１４において上下方向に開口している。排出孔３３は、排出路１４とケーシング１０外（大気）とを連通させている。

バネ３４は、弁体３１を開弁方向に付勢するものであり、コイルバネにより構成されている。バネ３４は、排出路１４における弁体３１の下方に設けられ、弁体３１を上方へ付勢している。つまり、バネ３４は、弁体３１と弁座３２との間に設けられている。

バネ３４は、一端が弁体３１の下面に接続されて弁体３１を支持している。より詳しくは、バネ３４の一端は、弁体３１の下面に形成された環状の凹部３１ａに嵌め込まれて接続されている。バネ３４の他端は、弁座３２によって支持されている。より詳しくは、バネ３４の他端は、弁座３２の上流側端面における排出孔３３の周囲に形成された環状の凹部３２ａに嵌め込まれている。

邪魔板３５は、捕捉路１３から連通孔１６を通じて排出路１４に流下するドレンが弁体３１の上面に当たるのを阻止するものである。邪魔板３５は、排出路１４における弁体３１の上方に設けられている。

邪魔板３５は、略円錐面状に形成された板部材である。邪魔板３５は、円錐面の軸心が上下方向に延びる状態で設けられ、円錐面の頂点が上側に位置する状態で設けられている。邪魔板３５は、円錐面の最大直径が弁体３１の直径と略同じであり、弁体３１と同軸に設けられている。つまり、邪魔板３５は弁体３１の上面を覆うように設けられている。弁体３１は、開弁時にはバネ３４の付勢力によって邪魔板３５に押し付けられている。

邪魔板３５は、自身の上方に位置する仕切壁１５に固定されている。具体的に、邪魔板３５は、円錐面の頂点に相当する部分がねじ３６によって仕切壁１５に固定されている。仕切壁１１ａに対するねじ４６のねじ込み長さを変えることで、邪魔板４５の上下方向の位置が変更される。つまり、邪魔板４５は、開弁時の第２弁体４１の上限位置を規制する規制部材としても機能する。

そして、弁機構３０は、スクリーン２０を通過したドレンの圧力が所定値まで低下すると、バネ３４の付勢力によって弁体３１が排出孔３３を開放するように構成されている。つまり、弁機構３０は、排出路１４の圧力に応じて弁体３１が変位（上昇下降）し排出孔３３を開閉するように構成されている。

具体的に、弁機構３０では、排出路１４の圧力が所定の値まで低下すると、バネ３４の付勢力によって弁体３１が上昇して弁座３２から離座し、排出孔３３が開放される。また、弁機構３０では、排出路１４の圧力が所定の値まで上昇すると、該圧力によって第２弁体４１がバネ４４の付勢力に抗して下降し弁座３２に着座する。これにより、排出孔３３が閉鎖される。こうして、排出孔３３が開閉されることにより、第２流路が開閉される。

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、排出孔３３の上流側の圧力は所定値（以下、運転時の圧力Ｐａとも言う）まで上昇する。即ち、排出孔３３の上下流において圧力差（上流側である排出路１４の圧力と、下流側であるケーシング１０外の大気圧との差）が生じる。一方、運転開始時（運転立ち上げ時）では、排出孔３３の上流側の圧力は直ぐには上昇しないため、排出孔３３の上流側の圧力は運転時の圧力Ｐａよりも低い圧力（以下、運転開始時の圧力Ｐｂとも言う）となる。即ち、運転開始時の排出孔３３における圧力差は運転時よりも小さくなる。

ここに、排出孔３３の上流側の圧力は、流入路１１、流出路１２、捕捉路１３および排出路１４の圧力とも言え、スクリーン２０を通過したドレンの圧力、即ち排出路１４内のドレンの圧力とも言える。

弁体３１には、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁方向の力（以下、閉弁力とも言う）が作用する。言い換えれば、排出孔３３において圧力差が生じることによって、弁体３１に閉弁力が作用する。なお、当然であるが、弁体３１は、運転開始時の圧力Ｐｂによる閉弁力よりも運転時の圧力Ｐａによる閉弁力が大きい。

バネ３４の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる弁体３１の閉弁力よりも大きく設定されている。また、バネ３４の付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる弁体３１の閉弁力よりも小さく設定されている。そのため、弁機構３０は、運転開始時には、排出路１４の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下するので開弁し、その後の運転時には、排出路１４の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

〈運転開始時の動作〉
蒸気システムの運転開始時（運転立ち上げ時）における上述したストレーナ装置１００の動作について説明する。運転開始時は、排出孔３３の上流側の圧力は低い状態となっており、蒸気システムの配管等には低温低圧のドレンが残留している。つまり、捕捉路１３や排出路１４の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下している。

弁機構３０では、バネ４４の付勢力が、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体４１の閉弁力よりも大きいため、第２弁体４１が第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放されている（図１参照）。つまり、弁機構３０は開弁している。

運転開始時には、蒸気システムの残留ドレンがストレーナ装置１００に流入する。ストレーナ装置１００では、図１に矢印で示すように、流入路１１に流入したドレンが、スクリーン２０を通過した後、連通孔１６を通じて排出路１４に流れ、開放されている排出孔３３からケーシング１０外に排出される。こうして、運転開始時には、蒸気システム内に残留している低温ドレンがストレーナ装置１００からいち早く外部に排出される。なお、排出路１４に流れたドレンは、隣り合うガイド部１７とガイド部１７との間を流通して排出孔３３へ流れる。

また、排出路１４が、流入路１１から斜め下方に延びる捕捉路１３の下方に位置しているため、流入路１１から捕捉路１３に流入したドレン、即ちスクリーン２０を通過したドレンは、流出路１２よりも排出路１４へ流れ易くなる。そのため、排出孔３３からケーシング１０外へのドレンの排出が促進される。

また、排出路１４にはスクリーン２０を通過したドレンが流入するため、ドレン中に含まれる異物に起因して発生し得る弁機構３０の作動不良が抑制される。

また、ドレンが捕捉路１３から連通孔１６を通じて排出路１４へ流下する際、ドレンが弁体３１の上面に当たることを邪魔板３５によって阻止することができる。そのため、ドレンが弁体３１の上面に当たることによって発生し得る弁体３１の揺れが防止される。さらに、弁体３１は、バネ３４によって邪魔板３５に押し付けられているため、これによっても、ドレンが当たることに起因する弁体３１の揺れが防止される。

〈運転時の動作〉
蒸気システムの運転時における上述したストレーナ装置１００の動作について説明する。運転時は、排出孔３３の上流側の圧力は高い状態となり、高温高圧のドレンがストレーナ装置１００に流入してくる。つまり、捕捉路１３や排出路１４の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇する。

弁機構３０では、バネ３４の付勢力が、運転時の圧力Ｐａによる弁体３１の閉弁力よりも小さいため、図２に示すように、運転時の圧力Ｐａによって弁体３１が弁座３２に着座し、排出孔３３が閉鎖される。つまり、弁機構３０は閉弁する。そのため、ストレーナ装置１００に流入したドレンは、捕捉路１３から排出路１４に流れて貯留されていく。

排出路１４のドレンが満杯になると、図２に矢印で示すように、流入路１１から捕捉路１３に流入したドレン、即ちスクリーン２０を通過したドレンは、流出路１２から下流側へ流出していく。流出路１２から流出したドレンは、例えば、ドレントラップを介してドレンの利用場所へ供給される。また、ストレーナ装置１００に蒸気が流入してきた場合、弁機構３０は閉弁しているため、排出孔３３からケーシング１０外への蒸気の流出は阻止される。

このように、ストレーナ装置１００は、運転時には、流入してきた高温ドレン中の異物を捕捉し、その後の高温ドレンを下流側へ流出させる一方、流入してきた蒸気の流出を阻止する。また、運転時では、弁機構３０は閉弁状態に維持され、排出路１４にはドレンが溜まったままである。

蒸気システムの運転が停止すると、排出孔３３の上流側の圧力は次第に低下していく。そして、排出路１４の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下すると、弁体３１はバネ３４の付勢力によって上昇し弁座３２から離座する。こうして、弁機構３０が開弁することで、排出路１４に溜まっていたドレンが排出孔３３からケーシング１０外に排出される。弁機構３０は、次回の運転開始時まで開弁状態に維持される。

以上のように、上記実施形態のストレーナ装置１００は、ケーシング１０と、スクリーン２０と、弁機構３０とを備えている。ケーシング１０は、ドレンの流入路１１および流出路１２が形成されている。スクリーン２０は、ケーシング１０内に設けられ、流入路１１から流出路１２に流れるドレン中の異物を捕捉する。弁機構３０は、ケーシング１０に設けられ、スクリーン２０を通過したドレンが排出される排出孔３３、排出孔３３を開閉する弁体３１を有している。そして、弁機構３０は、弁体３１を開弁方向に付勢するバネ３４を有し、スクリーン２０を通過したドレンの圧力が所定値まで低下すると、バネ３４の付勢力によって弁体３１が排出孔３３を開放するように構成されている。

上記の構成によれば、運転開始時に弁機構３０を開弁させることができる。そのため、運転開始時に、蒸気システム内に残留している多量の低温ドレンをいち早く排出することができる。したがって、低温ドレンに蒸気が混合することによって発生し得るウォーターハンマーを未然に防止することができる。

また、上記の構成によれば、スクリーン２０を通過したドレンを排出孔３３から排出させるため、ドレン中に含まれる異物に起因して発生し得る弁機構３０の作動不良を抑制することができる。

また、上記実施形態のストレーナ装置１００において、ケーシング１０には、流入路１１と流出路１２とに接続され、スクリーン２０が設けられる捕捉路１３と、捕捉路１３の下方に位置して捕捉路１３と連通し、弁機構３０が設けられる排出路１４とがさらに形成されている。

上記の構成によれば、弁機構３０が設けられた排出路１４が、スクリーン２０が設けられた捕捉路１３の下方に位置するので、スクリーン２０を通過したドレンは、排出路１４へ流れ易くなる。そのため、排出孔３３からのドレンの排出を促進することができる。

さらに、上記実施形態のストレーナ装置１００において、流入路１１および流出路１２は、互いに同軸に且つ水平に延びている。そして、捕捉路１３は、流入路１１から斜め下方に延び、側部が流出路１２に接続されている。

上記の構成によれば、排出路１４が、流入路１１から斜め下方に延びる捕捉路１３の下方に位置する。そのため、スクリーン２０を通過したドレンは、捕捉路１３の上方に位置する流出路１２よりも捕捉路１３の下方に位置する排出路１４へより流れ易くなる。したがって、排出孔３３からのドレンの排出をより促進することができる。

また、排出孔３３は、排出路１４において上下方向に開口しており、弁体３１は、排出孔３３の上方に配置され、バネ３４は、前記弁体の下方に設けられ、前記弁体を上方へ付勢している。そして、弁機構３０は、排出路１４における弁体３１の上方に設けられ、捕捉路１３から排出路１４に流下するドレンが弁体３１に当たるのを阻止する邪魔板３５を有している。

上記の構成によれば、弁機構３０が開弁状態において、捕捉路１３から流下するドレンが弁体３１の上面に当たることによって発生し得る弁体３１の揺れを防止することができる。弁体３１が不規則に揺れると、排出孔３３へ向かうドレンの流れが乱れてしまい、それによってドレンの排出効率が損なわれる虞があるが、本実施形態ではそれを防止することができる。特に、弁体３１は下面に接続されたバネ３４によって支持されていることから揺れの発生が顕著になる虞があるところ、それを効果的に防止することができる。

さらに、上記実施形態のストレーナ装置１００では、弁体３１がバネ３４の付勢力によって邪魔板３５に押し付けられているので、これによっても、ドレンが当たることに起因する弁体３１の揺れを防止することができる。

（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、上記実施形態では、バネ３４を弁体３１の下方に設けたが、弁体の上方に設けるようにしてもよい。その場合、バネは、弁体を開弁方向（上方）に付勢する引っ張りバネとして構成される。

また、上記実施形態において、弁体３１は、円板状（ディスク形）以外の形式のものを設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、邪魔板３５は、上下方向の位置が変更可能に構成されてもよい。例えば、邪魔板３５と仕切壁１５との間にスペーサを設け、そのスペーサの厚さを変更することにより、邪魔板３５の上下方向の位置を変更することができる。つまり、仕切壁１５に対するねじ３６のねじ込み長さを変更することで、邪魔板３５の位置を上下方向に変更することができる。これにより、蒸気システムの運転条件の変更に応じて、バネ３４の付勢力を調整することができる。

即ち、運転時の圧力Ｐａや運転開始時の圧力Ｐｂが変更になった場合、変更後の圧力Ｐａ，Ｐｂの下で弁体３１が適切に開弁および閉弁するように、バネ３４の付勢力を調整することができる。例えば、バネ３４の付勢力を減少させる場合には、邪魔板３５の位置を上方へずらし、バネ３４の付勢力を増加させる場合には、邪魔板３５の位置を下方へずらす。

本願に開示の技術は、ストレーナ装置について有用である。

１００ ストレーナ装置
１０ ケーシング
１１ 流入路
１２ 流出路
１３ 捕捉路
１４ 排出路
２０ スクリーン
３０ 弁機構
３１ 弁体
３３ 排出孔
３４ バネ
３５ 邪魔板

Claims (3)

1. 流体の流入路および流出路が形成されたケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられ、前記流入路から前記流出路に流れる流体中の異物を捕捉するスクリーンと、
   前記ケーシングに設けられ、前記スクリーンを通過した流体が排出される排出孔、前記排出孔を開閉する弁体を有する弁機構とを備え、
   前記弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記スクリーンを通過した流体の圧力が所定値まで低下すると、前記バネの付勢力によって前記弁体が前記排出孔を開放するように構成されており、
   前記ケーシングには、前記流入路と前記流出路とに接続され、前記スクリーンが設けられる捕捉路と、前記捕捉路の下方に位置して前記捕捉路と連通し、前記弁機構が設けられる排出路とがさらに形成されており、
   前記流入路および流出路は、互いに同軸に且つ水平に延びており、
   前記捕捉路は、前記流入路から斜め下方に延び、側部が前記流出路に接続されている
   ことを特徴とするストレーナ装置。
2. 請求項１に記載のストレーナ装置において、
   前記排出孔は、前記排出路において上下方向に開口しており、
   前記弁体は、前記排出孔の上方に配置され、
   前記バネは、前記弁体の下方に設けられ、前記弁体を上方へ付勢しており、
   前記弁機構は、前記排出路における前記弁体の上方に設けられ、前記捕捉路から前記排出路
   に流下する流体が前記弁体に当たるのを阻止する邪魔板を有している
   ことを特徴とするストレーナ装置。
3. 請求項２に記載のストレーナ装置において、
   前記弁体は、前記バネの付勢力によって前記邪魔板に押し付けられている
   ことを特徴とするストレーナ装置。

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