(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチームトラップであって、
オリフィス孔の経路長が相対的に短く内部空間が相対的に広いオリフィス部材と、
オリフィス孔の経路長が相対的に長く内部空間が相対的に狭いトンネル部材と、
前記オリフィス部材及び前記トンネル部材を直列に収容するケーシングと、を備えることを特徴とする、スチームトラップ。
【請求項２】
前記トンネル部材のオリフィス孔の内径は、流入するドレンに毛細管現象が生じるように設定されることを特徴とする、請求項１に記載されたスチームトラップ。
【請求項３】
前記オリフィス部材及び前記トンネル部材をそれぞれ複数備え、
前記オリフィス部材と前記トンネル部材とが前記ケーシング内に交互に収容されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載されたスチームトラップ。
【請求項４】
前記オリフィス部材の内部空間に、らせん状の溝が形成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたスチームトラップ。
【請求項５】
前記オリフィス部材のオリフィス孔は、内径が少なくとも２段階に変化するように形成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載されたスチームトラップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気使用機器や蒸気配管系などに取り付けられて生じるドレンを排出するためのスチームトラップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気使用機器や蒸気配管系などにおいて、生じたドレンを自動的に排出するためのいわゆるスチームトラップが使用されてきた。スチームトラップとしては、蒸気とドレンの比重差をフロートによって検知して弁を開閉するフロート型のものや、蒸気とドレンの熱力学特性差を利用したディスク型のものが使用されてきた。さらに、部品点数が少なく比較的に簡単な構造のものとして、オリフィス型のスチームトラップも使用されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、小径のオリフィスを配してドレンを外部に排出するスチームトラップと、スチームトラップに接続されるドレン流入管と、ドレン流入管の分岐通路に接続されるエゼクタ部材と、エゼクタ部材の吸込室とオリフィス入口側とを連通するオリフィス連通路と、を備えたスチームトラップ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−９５６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された従来のオリフィス型のスチームトラップでは、フロート型やディスク型のものからオリフィス型に取り替えた際などに、溜まっていた異物が一斉に流れることによってオリフィス孔が閉塞される場合があった。さらに、従来のオリフィス型のスチームトラップでは、ドレン量が少なくなると蒸気漏れが徐々に増加することがわかっている。そのため、ドレン量の変化に追従しやすいスチームストラップが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、閉塞しにくくドレン量の変化に追従しやすいスチームトラップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のスチームトラップは、オリフィス孔の経路長が相対的に短く内部空間が相対的に広いオリフィス部材と、オリフィス孔の経路長が相対的に長く内部空間が相対的に狭いトンネル部材と、前記オリフィス部材及び前記トンネル部材を収容するケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明のスチームトラップは、オリフィス孔の経路長が相対的に短く内部空間が相対的に広いオリフィス部材と、オリフィス孔の経路長が相対的に長く内部空間が相対的に狭いトンネル部材と、オリフィス部材及びトンネル部材を収容するケーシングと、を備える。このような構成によって、ラビリンス効果及び減速効果を生じるため、閉塞しにくくドレン量の変化に追従しやすいスチームトラップとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スチームトラップ装置全体の側面図である。
【図２】実施例１のスチームトラップの断面図である。
【図３】変形例のスチームトラップの断面図である。
【図４】変形例スチームトラップの断面図である。
【図５】実施例２のスチームトラップのオリフィス部材の断面図である。
【図６】実施例３のスチームトラップのオリフィス部材の断面図である。
【図７】その他の形態のスチームトラップの断面図である。（ａ）はトンネル部材３つを下流側に配置した例であり、（ｂ）はトンネル部材２つを下流側に１つをオリフィス部材に交換配置した例であり、（ｃ）はトンネル部材とオリフィス部材を交互に配置した例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
（構成）
まず、図１を用いて本発明のスチームトラップ２を備えるスチームトラップ装置１の全体構成を説明する。本実施例のスチームトラップ装置１は、図１示すように、Ｙ形ストレーナ１０と、スチームトラップ２０と、によって構成されている。
【００１２】
Ｙ形ストレーナ１０は、ドレン流入口１１と、ドレン流出口１２と、分岐口１３と、ドレン流入口１１と分岐口１３に両端部が接続された筒形フィルタ１４とを有する。筒形フィルタ１４は、円筒形状の側面にフィルタが張られることで多数の小孔を有する。
【００１３】
さらに、Ｙ形ストレーナ１０の分岐口１３には、ボール弁などの開閉弁１５が接続される。この開閉弁１５は、常時は閉鎖される。ドレンは、ドレン流入口１１から筒形フィルタ１４内部に流れ込み、フィルタの小孔からＹ形ストレーナ１０内の中空部に出る。この際、ドレンに含まれている鉄粉、錆などの異物はフィルタによって捕捉される。このようにして異物を除去されたドレンはＹ形ストレーナ１０の中空部から流出口１３を経て排出される。
【００１４】
また、ドレン流入口１１を経て筒形フィルタ１４の内部へ流入するドレンの圧力が高いと、ドレンに含まれている一部の異物は、フィルタを突き抜けてドレンと一緒にＹ形ストレーナ１０の中空部に出る。
【００１５】
そして、Ｙ形ストレーナ１０のドレン流入口１１には、上流配管を接続するための雌ネジ付きソケットが取り付けられる。同様に、ドレン流出口１２にも、オリフィス形のスチームトラップ２０を接続するための雌ネジ付きソケットが取り付けられる。
【００１６】
そして、本実施例のスチームトラップ２０は、図２に示すように、オリフィス孔の経路長が相対的に短く内部空間が相対的に広いオリフィス部材３０と、オリフィス孔の経路長が相対的に長く内部空間が相対的に狭いトンネル部材４０と、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０を収容するケーシング５０と、を備える。
【００１７】
ケーシング５０は、金属などによって略円筒状に形成されるものであり、先端５１及び後端５２は開口している。先端５１の円形の開口の内径は、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０の外径よりも小さく絞られている。後端５２の円形の開口の内径は、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０の外径よりも大きくされている。ケーシング５０の内面の後端５２寄りには、ネジ溝が螺刻されている。そして、ケーシング５０には、Ｙ形ストレーナ１０に近い先端５１から順に、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０が収容されている。
【００１８】
オリフィス部材３０は、円筒を構成する筒部３１と、筒部３１の先端を塞ぐ先端部３２と、先端部３２の中央部に設けたオリフィス孔３３と、筒部３１と先端部３２とに囲まれた内部空間３４と、によって構成される。オリフィス孔３３は、先端部３２の中央から突出した切頭円錐（先端を切り落とした円錐）を貫通するように成されるものであり、先端５１から後端５２に向かって線形に拡径するように形成される。
【００１９】
トンネル部材４０は、円筒を構成する筒部４１と、筒部４１の先端を塞ぐ先端部４２と、先端部４２の中央部に設けたトンネル孔４３と、筒部４１と先端部４２とに囲まれた内部空間４４と、によって構成される。トンネル孔４３は、先端部４２の中央を貫通するように形成されるものであり、先端５１から後端５２に向かって同一径となるように（一定の内径を有して）形成される。トンネル孔４３の内径は、流入するドレンに毛細管現象が生じるようにされることが好ましい。トンネル孔４３の内径は、限定されるものではないが、毛細管現象（液体ドレンによるトンネル孔４３の閉塞）を確実に発生させるために、直径１１ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。このようにトンネル部材４０におけるドレン毛細管現象は、ドレンによる気密保持に起因する蒸気漏洩防止効果と、入口・出口間の差圧に起因する一定流速保持効果と、の２つの効果を奏する。
【００２０】
ここにおいて、オリフィス部材３０の筒部３１の長さは、トンネル部材４０の筒部４１の長さよりも長い。換言すると、オリフィス部材３０の先端部３２の厚みは、トンネル部材４０の先端部４２の厚みよりも薄い。したがって、オリフィス孔３３の経路長はトンネル孔４３の経路長よりも短く、オリフィス部材３０の内部空間３４は、トンネル部材４０の内部空間よりも広い。
【００２１】
次に、図３を用いて、変形例のスチームトラップ２０Ａについて説明する。スチームトラップ２０Ａは、前述したスチームトラップ２０とは、オリフィス部材３０とトンネル部材４０の並び順が異なっている。具体的には、ケーシング５０には、Ｙ形ストレーナ１０に近い先端５１から順に、オリフィス部材３０、オリフィス部材３０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０Ａが収容されている。すなわち、この変形例のトンネル部材４０Ａの長さは、前述したトンネル部材４０の長さの２倍の長さとなっている。したがって、前述のスチームトラップ２０のトンネル部材４０、４０の経路長の合計と、この変形例のスチームトラップ２０Ａのトンネル部材４０Ａの経路長は、略同一の長さとなっている。
【００２２】
次に、図４を用いて、変形例のスチームトラップ２０Ｂについて説明する。スチームトラップ２０Ｂは、前述したスチームトラップ２０、２０Ａとは、オリフィス部材３０とトンネル部材４０の並び順が異なっている。具体的には、ケーシング５０には、Ｙ形ストレーナ１０に近い先端５１から順に、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０Ａが収容されている。すなわち、この変形例のトンネル部材４０Ａの長さは、前述したトンネル部材４０の長さの２倍の長さとなっている。したがって、前述のスチームトラップ２０のトンネル部材４０、４０の経路長の合計よりも、この変形例のスチームトラップ２０Ｂのトンネル部材４０Ａの経路長は、トンネル部材４０の１個分だけ長くなっている。このようにして、トンネル部材４０の長さによって、流速を調整することが可能となる。
【００２３】
（作用・効果）
次に、本実施例及び変形例のスチームトラップ２０（２０Ａ、２０Ｂ）の奏する作用・効果を列挙して説明する。
【００２４】
（１）このように、本実施例のスチームトラップ２０は、オリフィス孔３３の経路長が相対的に短く内部空間３４が相対的に広いオリフィス部材３０と、オリフィス孔としてのトンネル孔４３の経路長が相対的に長く内部空間４４が相対的に狭いトンネル部材４０と、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０を収容するケーシング５０と、を備えている。このような構成によって、ラビリンス効果及び減速効果を生じるため、閉塞しにくくドレン量の変化に追従しやすいスチームトラップ２０となる。すなわち、複数のオリフィス駒（オリフィス部材３０及びトンネル部材４０）を直列に配置することによって大きな減圧効果（ラビリンス効果）を得ることができる。換言すると、蒸気（気体）の流速はドレン（液体）の数十倍速いため、その蒸気（気体）の流速をトンネル孔４３内に発生する毛細管現象によるドレン（液体）によって減速させることで、次の内部空間３４における減圧効果が大きくなるのである。このように、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０の組合せによって、オリフィス部材３０を閉塞しにくい孔径にすることができる。このように、オリフィス部材３０とトンネル部材４０の組合せの数が多くなればなるほど、オリフィス径を拡大することができる。
【００２５】
すなわち、オリフィス孔３３を出たドレンは次のトンネル部材４０（又はオリフィス部材３０）との間に作られた内部空間３４（及び内部空間４４）で断熱膨張して圧力が低下し、ドレンの一部は再び蒸気に変わる。そのため、いっそう次のトンネル部材４０を通りにくくなる（ラビリンス効果）。
【００２６】
さらに、トンネル孔４３の中でドレンが表面張力作用に起因する毛細管現象を生じて流れるが、流れる速度の遅いドレンが断面を閉塞して流れるため、数百倍に膨張した蒸気の通過速度も遅くなる。したがって、漏洩蒸気量は重量としてはきわめて微量になるのである（ドレンシール効果）。
【００２７】
逆にいうと、ラビリンス効果及びドレンシール効果を高めることによって、オリフィス孔３３の径を大きくすることができる。このようにオリフィス孔３３の孔径を大きくすることによって、オリフィス孔３３（トンネル孔４３）の閉塞が生じにくく、かつ、排出能力に対する負荷変動の追従性も大きくなる。具体的には、従来５０％以下の負荷率で漏れが生じていたのに対して、本発明では３５％程度以下の負荷率で初めて漏れが生じるようになる。つまり、従来型では、オリフィスが持つドレン排出量の５０％負荷（ドレン）迄同伴蒸気量は計測不可能であったのに対して、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０の組合せにより３０％負荷迄同伴蒸気量は計測不可能となる。すなわち、オリフィストラップの対応範囲が大幅に拡大するのである。
【００２８】
従来型（間欠タイプ）の耐用年数は４〜５年であったのに対して、２０年以上のトンネル効果（ＳＵＳ製エロ―ジョンがない）が立証されており、ＣＯ２削減にも大きな力を発揮するのである。
【００２９】
（２）トンネル部材４０のオリフィス孔としてのトンネル孔４３の内径は、流入するドレンに毛細管現象が生じるように設定される。換言すると、流入するドレンによってトンネル孔４３の断面が閉塞されるようにすることで、ドレンシール効果が達成される。
【００３０】
（３）オリフィス部材３０及びトンネル部材４０をそれぞれ複数備え、オリフィス部材３０とトンネル部材４０とがケーシング５０内に交互に収容されることで、ドレンの流速を減速しつつ、減圧することができる。これによって、ドレンシール効果及びラビリンス効果の相乗効果を生じさせることができる。逆にいうと、同程度のドレンシール効果を得るために、従来よりもオリフィス孔３３及びトンネル孔４３の孔径を大きくすることができるようになる。
【００３１】
また、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０は、それぞれ駒（取替可能な小部品）として形成されるため、オリフィス部材３０とトンネル部材４０の並び順を適宜調整したり、オリフィス部材３０の代わりにトンネル部材４０を配置したりすることで、ラビリンス効果とドレンシール効果（特に減速効果）の比率を調整することができる。これによって、システム毎に最適な部材配置を達成することが容易になる。例えば、オリフィス部材３０を３個並べて、その次にトンネル部材４０を配置することによって、ラビリンス効果の発生個所を５箇所から４箇所に減少させることができる。他にも、後端５２から１番目のオリフィス部材３０の代わりに２番目のトンネル部材４０Ａの長さを２倍にすることで、ラビリンス効果の発生個所を５箇所から４箇所に減少させることができる。この場合には、さらにトンネル孔４３の長さが１．５倍になることで、より減速効果を大きできる。
【実施例２】
【００３２】
以下、図５を用いて、実施例１とは別の形態のオリフィス部材３０Ａについて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００３３】
本実施例のオリフィス部材３０Ａは、実施例１のオリフィス部材３０と同様に、筒部３１と、先端部３２と、オリフィス孔３３と、内部空間３４と、によって構成される。そして、本実施例の筒部３１の内面には、図５に示すように、らせん状の溝３５が形成されている。らせん状の溝３５は、オリフィス部材３０Ａの中心軸の回りに回転しながら、回転面に垂直な軸線方向に移動するように形成される。
【００３４】
このように、本実施例のオリフィス部材３０Ａの筒部３１の内面には、らせん状の溝３５が形成されることで、オリフィス孔３３から内部空間３４に流入したドレン及び蒸気に回転方向の速度成分を生じさせることができる。これによって、いっそうドレン及び蒸気の速度が減速されるようになる。
【００３５】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００３６】
以下、図６を用いて、実施例１、２とは別の形態のオリフィス部材３０Ｂについて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００３７】
本実施例のオリフィス部材３０Ｂは、実施例１、２のオリフィス部材３０、３０Ａと同様に、筒部３１と、先端部３２と、オリフィス孔３３Ａと、内部空間３４と、によって構成される。そして、本実施例のオリフィス孔３３Ａは、先端５１から後端５２に向かって内径が少なくとも２段階に変化（拡径）するように形成される。具体的には、図６に示すように、オリフィス孔３３Ａの孔径は３段階に変化するように形成される。すなわち、オリフィス孔３３Ａの先端部では傾きが最小で、後端部では傾きが最大で、中間部ではそれらの中間程度の傾きとなる。言い換えると、オリフィス孔３３Ａは、先端から内部空間３４に向かって２段階に傾きを変えながら末広がりに構成される。
【００３８】
このように、オリフィス孔３３Ａは、内径が少なくとも２段階に変化するように形成されることで、オリフィス孔３３Ａの奥に行くにしたがってオリフィス孔３３Ａが拡径するため、いっそう効率よくラビリンス効果を生じさせることができる。すなわち、オリフィス孔３３Ａから入ったドレンは次のトンネル部材又はオリフィス部材との間に作られた内部空間３４で断熱膨張して圧力が低下し、ドレンの一部は再び蒸気に変わる。そのため、いっそう次のトンネル部材又はオリフィス部材を通りにくくなる（ラビリンス効果）。
【００３９】
なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【００４０】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００４１】
例えば、オリフィス部材３０とトンネル部材４０の個数は、実施例のような合計５個に限定されるものではなく、合計４個以下であってもよいし、合計６個以上であってもよい。合計６個の場合には、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように配置することができる。
【００４２】
図７（ａ）は、トンネル部材４０の３つを下流側に配置した例である。つまり、上流側から、オリフィス部材３０、オリフィス部材３０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、トンネル部材４０、トンネル部材４０の順に配置している。
【００４３】
図７（ｂ）は、トンネル部材４０の２つを下流側に１つをオリフィス部材に交換配置した例である。つまり、上流側から、オリフィス部材３０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、トンネル部材４０の順に配置している。
【００４４】
図７（ｃ）は、トンネル部材４０とオリフィス部材３０を交互に配置した例である。つまり、上流側から、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０、オリフィス部材３０、トンネル部材４０の順に配置している。
【符号の説明】
【００４５】
１          スチームトラップ装置
１０        Ｙ形ストレーナ
１１        ドレン流入口
１２        ドレン流出口
１３        分岐口
１４        筒形フィルタ
１５        開閉弁
２０、２０Ａ、２０Ｂ  スチームトラップ
３０、３０Ａ、３０Ｂ  オリフィス部材
３３、３３Ａ  オリフィス孔
３４        内部空間
４０、４０Ａ  トンネル部材
４３        トンネル孔
４４        内部空間
５０        ケーシング
【要約】
【課題】閉塞しにくくドレン量の変化に追従しやすいスチームトラップを提供する。
【解決手段】スチームトラップ２０である。スチームトラップ２０は、オリフィス孔３３の経路長が相対的に短く内部空間３４が相対的に広いオリフィス部材３０と、オリフィス孔としてのトンネル孔４３の経路長が相対的に長く内部空間４４が相対的に狭いトンネル部材４０と、オリフィス部材３０及びトンネル部材４０を収容するケーシング５０と、を備えている。トンネル部材４０のオリフィス孔としてのトンネル孔４３の内径は、流入するドレンに毛細管現象が生じるように設定されることが好ましい。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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