(57)【要約】【課題】過熱蒸気が通される管内にノズルから水を噴霧して、過熱蒸気を減温する過熱蒸気減温器において、噴霧流量によらず水を微粒化でき、所望の減温や乾き度を実現する。【解決手段】ノズル３は、水の送り路１９と戻り路２０とが接続され、戻り流量を調整して噴霧量を変化させるリターンフローノズルである。リターンフローノズル３を用いることで、噴霧流量によらず水を微粒化することができる。そのため、過熱蒸気の流量変化に対応して最適な水量で噴霧することができ、蒸気の乾き度を悪化させることなく、所望の減温を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱蒸気が通される管内にノズルから水を噴霧して、過熱蒸気を減温する過熱蒸気減温器であって、
前記ノズルは、水の送り路と戻り路とが接続され、戻り流量を調整して噴霧量を変化させるリターンフローノズルである
ことを特徴とする過熱蒸気減温器。
【請求項２】
前記管としての混合管は、基端側の周側壁に蒸気導入口が設けられる一方、先端側に蒸気導出口が設けられ、
前記ノズルは、前記混合管の軸線に沿って、前記混合管の基端側の開口部から前記混合管内に挿入され、先端部から先端側へ向けて水を噴霧し、
前記蒸気導入口は、前記ノズルの先端部よりも基端側において、前記混合管の周側壁に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の過熱蒸気減温器。
【請求項３】
前記混合管の基端側の開口部から前記混合管内に挿入される保護管を備え、
この保護管の先端部よりも前記ノズルの先端部を設定距離だけ引っ込めた状態まで、前記保護管内に前記ノズルが挿入された
ことを特徴とする請求項２に記載の過熱蒸気減温器。
【請求項４】
前記混合管に、蒸気の流路を一時的に狭める絞り部が設けられた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器。
【請求項５】
前記混合管の管内に、メッシュを介して蒸気を通過させるストレーナが設けられた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器。
【請求項６】
前記混合管で減温された蒸気は、気水分離器を介して蒸気使用設備へ送られ、
前記気水分離器の出口側の蒸気温度または蒸気圧力に基づき、前記リターンフローノズルの戻り流量を調整する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱蒸気に水を噴霧して減温する過熱蒸気減温器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、蒸気配管（１１）内にスプレノズル（９）を設け、このスプレノズルから蒸気配管内に冷却水を噴霧して、蒸気を減温する減温器（１７）が知られている。この種の減温器では、スプレノズルは、蒸気配管の直径方向に跨るようにして設置される。また、熱応力を軽減するために、スプレノズルの外周にスプレノズル保護筒（１０）を配置して二重管構造とし、スプレノズルとスプレノズル保護筒との間にスプレノズル冷却用蒸気（１５）を流通させている。但し、スプレノズル保護筒の内底部に溜まるドレン量を低減するために、スプレノズル保護筒の開口部またはこの開口部に対向するスプレノズルの外表面に、スプレノズルとスプレノズル保護筒との間隔を狭くする手段（１６）、あるいはスプレノズル冷却用蒸気の流速を速める手段を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０５５１１号公報（特許請求の範囲、段落番号０００４、００１７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、冷却水を噴霧するためのノズルとして、圧力噴霧ノズルが用いられている。つまり、単にノズルに一方的に水を送り込み、その圧力でノズル孔から水を噴出させている。しかしながら、このような圧力噴霧ノズルでは、流量の可変範囲が狭く、低流量時には水の微粒化が悪化し、所望の減温や、乾き度を維持できないおそれがある。
【０００５】
また、従来技術では、スプレノズルは、蒸気配管の直径方向に跨るようにして設置されると共に、スプレノズル冷却用蒸気で冷却されている。しかしながら、このような構成は、ノズルからの噴霧水の蒸発を促すものではない。蒸気の冷却は噴霧水が気化する際の蒸発潜熱によるので、ノズル内の水は蒸気により加熱され噴霧後には速やかに蒸発されるのが好ましい。
【０００６】
さらに、従来技術では、スプレノズルはスプレノズル保護筒に収容されるが、この保護筒はスプレノズル冷却用蒸気を通すために設けられている。しかも、スプレノズル保護筒の開口部またはこの開口部に対向するスプレノズルの外表面において、スプレノズルとスプレノズル保護筒との間隔は、狭くする方がよいとのことである。しかしながら、このような構成は、ノズルから噴霧された水が微粒化するまでの区間を全く考慮していない。ノズルから水を噴霧した場合、噴霧直後の水は微粒化されていないので、その状態で蒸気流に当たると微粒化が阻害されてしまうことになる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、噴霧流量によらず水を微粒化でき、所望の減温や乾き度を実現できる過熱蒸気減温器を提供することにある。また、好ましくは、蒸気による加熱により噴霧後には速やかに蒸発され、またノズルから噴霧された水が蒸気流で微粒化を阻害されない過熱蒸気減温器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、過熱蒸気が通される管内にノズルから水を噴霧して、過熱蒸気を減温する過熱蒸気減温器であって、前記ノズルは、水の送り路と戻り路とが接続され、戻り流量を調整して噴霧量を変化させるリターンフローノズルであることを特徴とする過熱蒸気減温器である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、リターンフローノズルを用いることで、噴霧流量によらず水を微粒化することができる。そのため、過熱蒸気の流量変化に対応して最適な水量で噴霧することができ、蒸気の乾き度を悪化させることなく、所望の減温を図ることができる。また、噴霧水の微粒化が確実になされるので、過熱蒸気との接触面積を増加させて短時間に蒸発を完了させることができ、蒸発区間の短縮によるコンパクト化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記管としての混合管は、基端側の周側壁に蒸気導入口が設けられる一方、先端側に蒸気導出口が設けられ、前記ノズルは、前記混合管の軸線に沿って、前記混合管の基端側の開口部から前記混合管内に挿入され、先端部から先端側へ向けて水を噴霧し、前記蒸気導入口は、前記ノズルの先端部よりも基端側において、前記混合管の周側壁に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の過熱蒸気減温器である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、混合管の軸方向に沿ってノズルを挿入し、ノズルの先端部よりも基端側において混合管の周側壁から過熱蒸気を導入する。従って、ノズル内の水は蒸気で予熱され、噴霧後には円滑に蒸発することになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記混合管の基端側の開口部から前記混合管内に挿入される保護管を備え、この保護管の先端部よりも前記ノズルの先端部を設定距離だけ引っ込めた状態まで、前記保護管内に前記ノズルが挿入されたことを特徴とする請求項２に記載の過熱蒸気減温器である。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、保護管の先端部よりも設定距離だけ引っ込めてノズルを設けることで、ノズルから噴霧された直後における噴霧水の蒸気流への接触を防止して、水の微粒化を確実に図ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記混合管に、蒸気の流路を一時的に狭める絞り部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器である。
【００１５】
ノズルからの噴霧水は、一部が微粒化されずに混合管の壁面（特に下部）に付着したり溜まったりしても、請求項４に記載の発明によれば、絞り部を設けることで、絞り部の出口において水が噴出するので、再度の微粒化を図り、蒸気との再度の混合を図ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記混合管の管内に、メッシュを介して蒸気を通過させるストレーナが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器である。
【００１７】
ノズルからの噴霧水は、一部が微粒化されずに混合管の壁面（特に下部）に付着したり溜まったりしても、請求項５に記載の発明によれば、ストレーナを設けることで、ストレーナのメッシュを通過することで再度の微粒化を図り、蒸気との再度の混合を図ることができる。
【００１８】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記混合管で減温された蒸気は、気水分離器を介して蒸気使用設備へ送られ、前記気水分離器の出口側の蒸気温度または蒸気圧力に基づき、前記リターンフローノズルの戻り流量を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の過熱蒸気減温器である。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、蒸気使用設備への蒸気温度や蒸気圧力を所望に維持することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、リターンフローノズルを用いて、噴霧流量によらず水を微粒化して、蒸気の乾き度を悪化させることなく、所望の減温を図ることができる。また、蒸気配管の軸方向に沿ってノズルを設けることで、噴霧水を蒸気で予熱しておくことができ、噴霧後の蒸発を円滑に図ることができる。さらに、保護管の先端部よりも設定距離だけ引っ込めてノズルを設けることで、ノズルから噴霧された直後における噴霧水の蒸気流への接触を防止して、水の微粒化を確実に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の過熱蒸気減温器の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】図１の過熱蒸気減温器の変形例を示す図であり、一部を断面にすると共に一部を省略して示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の過熱蒸気減温器１の一実施例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【００２３】
本実施例の過熱蒸気減温器１は、過熱蒸気が通される管２と、この管２内に冷却水を噴霧するノズル３とを備える。前記管２内で過熱蒸気と噴霧水との混合が図られるので、以下、前記管２を混合管２という。また、図１において、混合管２には左から右へ向けて過熱蒸気が通されるので、左側を基端側、右側を先端側という。
【００２４】
混合管２は、円管状とされるが、ノズル３の先端部よりも先端側において、断面積が絞られた絞り部４を備えるのが好ましい。また、混合管２は、単一の管から構成されてもよいし、複数の管が接続されて構成されてもよい。本実施例では、第一管５、第二管６および第三管７が、順次接続されて構成される。
【００２５】
第一管５、第二管６および第三管７は、それぞれ、軸方向両端部が開口すると共に、軸方向両端部にフランジ８〜１３を備える。そして、第一管５の先端側のフランジ９と、第二管６の基端側のフランジ１０とが接続される。また、第二管６の先端側のフランジ１１と、第三管７の基端側のフランジ１２とが接続される。
【００２６】
さらに、第一管５の中空穴の基端側開口部を閉塞するように、第一管５の基端側のフランジ８にはノズル取付板１４が取り付けられる。また、第三管７の先端側のフランジ１３には、気水分離器１５の蒸気入口管１６のフランジ１７が接続される。
【００２７】
第二管６は、軸方向中央部が小径部に形成され、この小径部の軸方向両側には、軸方向外側へ行くに従って拡径するテーパ部に形成されている。そして、第二管６の基端部の内径は、第一管５の内径と同一とされ、第二管６の先端部の内径は、第三管７の内径と同一とされる。なお、本実施例では、第一管５と第三管７との内径を同一としているが、第三管７の内径は第一管５の内径より小さくてもよい。
【００２８】
混合管２（より具体的には第一管５）の基端側の周側壁には、蒸気導入管１８が接続される。つまり、混合管２には、その中空穴の基端側の開口部ではなく、基端側の周側壁から過熱蒸気が導入される。
【００２９】
混合管２の中空穴には、基端側開口部からノズル３が挿入される。このノズル３は、そのノズルパイプが混合管２の軸線に沿って配置され、先端部（ノズルチップ）から先端側へ向けて水を噴霧する。ノズル３は、ノズル取付板１４に気密に貫通して取り付けられ、ノズル取付板１４は、前述したように、第一管５の基端側のフランジ８に取り付けられる。
【００３０】
本実施例のノズル３は、水の送り路１９と戻り路２０とが接続され、戻り流量を調整して噴霧量を変化させるリターンフローノズルとされる。具体的には、ノズル３は、タンク２１からの水の送り路１９と、タンク２１への水の戻り路２０とが接続されている。タンク２１からの水の送り路１９には、タンク２１の側から順に、給水ポンプ２２と第一電磁弁２３とが設けられる。一方、タンク２１への水の戻り路２０には、ノズル３の側から順に、第二電磁弁２４と流量調整弁２５とが設けられる。
【００３１】
給水ポンプ２２を作動させた状態で第一電磁弁２３を開くと、タンク２１内の水をノズル３へ供給して、ノズル３の先端部から水を噴霧することができる。この際、第二電磁弁２４を開いた状態で流量調整弁２５の開度を調整して、戻り路２０を介してタンク２１へ戻す流量、言い換えれば戻り路２０の水圧を調整することにより、ノズル３からの噴霧量を変化させることができる。
【００３２】
混合管２への蒸気導入管１８の接続開口（蒸気導入口）は、ノズル３の先端部よりも基端側に配置される。これにより、蒸気導入管１８から混合管２に導入された蒸気は、ノズル３を取り囲んでノズル３に沿って移動した後、ノズル３より先端側へ出て、ノズル３からの水が噴霧されることになる。従って、ノズル３内の水は、蒸気で予熱され、噴霧後には円滑に蒸発する。また、混合管２の周側壁に蒸気導入管１８を接続することで、ノズル３を混合管２の中空穴の基端側開口部から挿入して取り付けることができ、ノズル３の取り付けが容易となる。
【００３３】
ノズル３は、少なくとも先端部が保護管２６内に収容されるのが好ましい。本実施例では、混合管２の中空穴の基端側開口部から円筒状の保護管２６が挿入され、この保護管２６内にノズル３が挿入される。この際、保護管２６の先端部よりもノズル３の先端部を設定距離Ａだけ引っ込めた状態まで、保護管２６内にノズル３が挿入される。なお、保護管２６は、ノズル取付板１４に保持される。
【００３４】
保護管２６の直径や、保護管２６の先端部とノズル３の先端部との軸方向の離隔距離Ａは、適宜に設定されるが、ノズル３からの噴霧水が保護管２６に当たらず、またノズル３からの噴霧水が保護管２６を出るまでに微粒化されるように設定される。このような構成の場合、ノズル３からの噴霧水は、噴霧直後には保護管２６内あり、蒸気流には接触しないので、水の微粒化が阻害されない。また、ノズル３および保護管２６を混合管２の軸方向に取り付け、ノズル３の周側面ではなく先端部から水を噴霧するので、噴霧水が蒸気流に接触しない区間の調整、すなわち保護管２６の先端部とノズル３の先端部との軸方向の離隔距離Ａの調整が容易である。
【００３５】
混合管２にて減温された蒸気は、各種の蒸気使用設備（たとえばスチームモータまたはタービンなど）へ送られるが、この際、図示例のように気水分離器１５を介して、各種の蒸気使用設備へ送られるのが好ましい。気水分離器１５の構成は、特に問わないが、本実施例では遠心式の気水分離器とされる。具体的には、気水分離器１５は、縦向き円筒状の胴２７を備え、この胴２７内に接線方向で蒸気入口管１６から蒸気が導入される。従って、混合管２からの蒸気は、胴２７内で旋回して、その遠心力で水分は外方へ飛ばされ下方へ脱落する一方、そのようにして乾き度を向上された蒸気は、胴２７の上部に設けた蒸気出口管２８から導出され、各種の蒸気使用設備へ送られる。なお、胴２７内において分離された水は、分離水戻し管２９を介して、たとえば前記タンク２１へ戻して利用できる。
【００３６】
気水分離器１５の出口側の蒸気温度または蒸気圧力に基づき、ノズル３からタンク２１への戻り流量を調整してもよい。本実施例では、気水分離器１５の出口側に温度センサ３０または圧力センサを設け、その検出温度または検出圧力を所望に維持するように流量調整弁２５の開度を調整して、ノズル３からの噴霧量が調整される。
【００３７】
次に、本実施例の過熱蒸気減温器１の使用について説明する。
混合管２には、基端側の周側壁から過熱蒸気が導入される。この過熱蒸気は、ノズル３内の水を加温した後、ノズル３からの噴霧水と混合して冷却され、本実施例ではほぼ飽和蒸気とされて導出される。気水分離器１５の出口側の蒸気温度または蒸気圧力を所望に維持するように流量調整弁２５の開度を調整して、ノズル３からの噴霧量が調整される。
【００３８】
本実施例のノズル３によれば、噴霧流量によらず水を微粒化することができる。特に、従来の圧力噴霧ノズルでは低流量時には供給圧力が低下するため微粒化が悪化したが、本実施例のノズル３によれば、幅広い流量範囲で良好な微粒化を図ることができる。
【００３９】
また、噴霧水を微粒化して表面積を増加させることで、過熱蒸気との接触面積を増し、短時間に蒸発を完了させることができる。これにより、蒸発区間を小さくでき、コンパクトに構成できる。
【００４０】
また、本実施例のノズル３によれば、広範囲に流量を可変できるので、過熱蒸気の流量変化に対応して最適な水量で噴霧することができる。これにより、蒸気の乾き度の悪化や温度ムラを小さくすることができる。
【００４１】
また、混合管２の軸方向に沿ってノズル３を挿入し、ノズル３の先端部よりも基端側において混合管２の周側壁から過熱蒸気を導入することで、ノズル３内の水は蒸気で予熱され、噴霧後には円滑に蒸発することになる。さらに、保護管２６の先端部よりも設定距離だけ引っ込めてノズル３を設ければ、ノズル３から噴霧された直後における蒸気流への噴霧水の接触を防止して、水の微粒化を確実に図ることができる。また、ノズル３の噴霧部が保護管２６内に収容されるので、蒸気による噴霧部の損傷を防止することができる。
【００４２】
さらに、ノズル３からの噴霧水は、一部が微粒化されずに混合管２の壁面（特に下部）に付着したり溜まったりしても、混合管２に絞り部４を設けることで、絞り部４の出口において水が噴出するので、再度の微粒化を図り、蒸気との再度の混合を図ることができる。
【００４３】
図２は、前記実施例の過熱蒸気減温器１の変形例を示す図であり、一部を断面にすると共に一部を省略して示している。本変形例は、基本的には前記実施例と同様の構成であるから、以下においては両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００４４】
前記実施例では、第一管５と第三管７との間に、絞り部４を有する第二管６を接続したが、本変形例では、第二管６つまり絞り部４の設置に代えて、管内にストレーナ３１が設けられる。図示例のストレーナ３１は、混合管２の先端側へ行くに従って先細りとなる円錐台状または円錐状に形成されると共に、その円錐面がメッシュ状に形成されている。そして、ストレーナ３１は、基端部に径方向外側へ延出してツバ部３２を有する。そして、このツバ部３２が第一管５と第三管７のフランジ９，１２に挟まれて、混合管２内に取り付けられる。
【００４５】
ノズル３からの噴霧水は、一部が微粒化されずに混合管２の壁面（特に下部）に付着したり溜まったりしても、混合管２内にストレーナ３１を設けることで、ストレーナ３１のメッシュの通過により、再度の微粒化を図り、蒸気との再度の混合を図ることができる。
【００４６】
本発明の過熱蒸気減温器１は、前記実施例およびその変形例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、図１に示した実施例では、混合管２に絞り部４を設けたが、この絞り部４は、混合管２自体の管径を絞って構成する以外に、混合管２にオリフィスを設けて構成してもよい。また、図２に示した変形例では、混合管２に円錐台状または円錐状のストレーナ３１を設けたが、これは単なる板状のメッシュであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  過熱蒸気減温器
２  混合管
３  ノズル
４  絞り部
１５  気水分離器
１８  蒸気導入管
１９  送り路
２０  戻り路
２１  タンク
２２  給水ポンプ
２５  流量調整弁
２６  保護管
３０  温度センサ
３１  ストレーナ
【図１】
2013002689.tif 000003
【図２】
2013002689.tif 000004