(57)【要約】【課題】電磁石を有するストレーナが設けられた蒸気システムにおいて、システム全体の省エネルギー化を図ること。【解決手段】蒸気システム１は、蒸気が対象物に放熱して凝縮する熱交換器２２を備えると共に、熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入し、該ドレン中の異物を捕捉する電磁石４７を有するストレーナ４０を備えている。さらに蒸気システム１は、ストレーナ４０から流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機２４と、膨張機２４による発生動力によって駆動される発電機２８とを備え、発電機２８の発電電力によってストレーナ４０の電磁石４７を駆動するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部を備えると共に、該蒸気使用部で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入し、該ドレン中の異物を捕捉する電磁石を有するストレーナを備えた蒸気システムであって、
上記ストレーナから流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、上記膨張機による発生動力によって駆動される発電機とを備え、
上記発電機の発電電力によって上記ストレーナの電磁石を駆動するように構成されている
ことを特徴とする蒸気システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気システムにおいて、
上記ストレーナは、捕捉した異物を排出する電動ブロー弁を有しており、
上記発電機の発電電力によって上記ストレーナの電動ブロー弁を駆動するように構成されている
ことを特徴とする蒸気システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸気システムにおいて、
上記ストレーナと上記膨張機との間に設けられ、ドレンのみを上記膨張機へ向かって排出するスチームトラップを備えている
ことを特徴とする蒸気システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気システムにおいて、
上記膨張機は、タービン式の膨張機である
ことを特徴とする蒸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電磁石が設けられたストレーナを有する蒸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、蒸気で対象物を加熱する蒸気システム（蒸気加熱装置）が知られている。この蒸気システムは、蒸気が対象物と熱交換する蒸気使用部（熱交換器）と、ドレンの貯留部（ヘッダータンク）とを備えている。この蒸気システムでは、蒸気使用部において流入した蒸気が対象物に放熱して凝縮しドレン（復水）となる。これにより、対象物が加熱（潜熱加熱）される。そして、蒸気使用部で発生したドレンは貯留部に送られて貯留される。貯留部のドレンは、その温度に応じて給水タンクへ戻されたり外部へ排出される。給水タンクへ戻されたドレンは、蒸気に再生される。
【０００３】
また、上述したような蒸気システムには、ドレンに含まれる異物を除去するために、例えば特許文献２に開示されているようなストレーナが設けられる場合がある。このストレーナは、ケーシング内の流路に設けられた筒状のスクリーンと、該スクリーン内に設けられた電磁石とを有している。このストレーナでは、流入した流体に含まれる異物が、スクリーンによって捕捉されると共に、電磁石によっても捕捉される。特に、スクリーンを通過してしまうような微細な磁性の異物は電磁石に捕捉される。電磁石に捕捉された異物は、電磁石への通電を停止することにより、容易に除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６９４７７号公報
【特許文献２】特開平８−１１７５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のようなストレーナが設けられる特許文献１の蒸気システムでは、電磁石への通電の分だけ消費エネルギーが嵩んでしまうという問題があった。
【０００６】
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、電磁石を有するストレーナが設けられた蒸気システムにおいて、システム全体の省エネルギー化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の蒸気システムは、上記目的を達成するために、蒸気使用部で発生した液体であるドレンを再蒸発（フラッシュ）させて膨張させることにより動力を発生させ、その発生動力によって発電した電力を電磁石の駆動エネルギーとして用いるようにした。
【０００８】
具体的に、本願の蒸気システムは、蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部を備えると共に、該蒸気使用部で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入し、該ドレン中の異物を捕捉する電磁石を有するストレーナを備えている。さらに、本願の蒸気システムは、上記ストレーナから流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、上記膨張機による発生動力によって駆動される発電機とを備えている。そして、本願の蒸気システムは、上記発電機の発電電力によって上記ストレーナの電磁石を駆動するように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本願の蒸気システムによれば、蒸気使用部で蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を膨張させて動力を発生させる膨張機と、該膨張機による発生動力によって駆動される発電機とを備えるようにした。そのため、ドレンの流体エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。そして、変換した電気エネルギーによってストレーナの電磁石を駆動するようにしたため、即ち発電機の発電電力で電磁石の駆動電力を賄うようにしたため、蒸気システム全体の省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。
【図２】図２は、実施形態に係るストレーナの概略構成を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
本実施形態の蒸気システム１は、蒸気（飽和蒸気）で対象物（例えば、反応釜）を加熱するものである。図１に示すように、蒸気システム１は蒸気が流通する蒸気回路１０を備えている。蒸気回路１０は、蒸気生成部２１と、熱交換器２２と、ストレーナ４０と、スチームトラップ２３とを有している。
【００１３】
蒸気生成部２１は、水を加熱して蒸気（飽和蒸気）を生成するものである。熱交換器２２は、入口部２２ａが流入管１１を介して蒸気生成部２１に接続されている。ストレーナ４０は、流入管１２を介して熱交換器２２の出口部２２ｂに接続され、流出管１３を介してスチームトラップ２３の入口部２３ａに接続されている。
【００１４】
熱交換器２２は、蒸気生成部２１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、熱交換器２２は、蒸気の凝縮潜熱によって対象物を加熱（潜熱加熱）する潜熱熱交換器であり、本願の請求項に係る蒸気使用部を構成している。
【００１５】
ストレーナ４０は、熱交換器２２の下流に設けられ、熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）または蒸気混じりのドレン（復水）が流入し、該ドレン中（ドレンに含まれる）異物を捕捉（除去）するものである。スチームトラップ２３は、ストレーナ４０の下流に設けられ、ストレーナ４０から流出したドレンが入口部２３ａを通して流入する。即ち、スチームトラップ２３には、熱交換器２２で発生したドレンまたは蒸気混じりのドレンが流入する。スチームトラップ２３は、流入したドレンのみを自動的に出口部２３ｂから排出するものである。
【００１６】
ストレーナ４０の具体的な構成について図２を参照しながら説明する。本実施形態のストレーナ４０は、いわゆるＹ型ストレーナを構成しており、内部をドレンが流通するケーシング４１を備えている。
【００１７】
ケーシング４１には、流入路４２と、流出路４３と、ブロー通路４４とが形成されている。流入路４２および流出路４３は互いに同軸に設けられており、ブロー通路４４は流入路４２および流出路４３の軸から傾斜して設けられている。また、ケーシング４１内には、流入路４２とブロー通路４４とに跨ってスクリーン４５が設けられている。スクリーン４５は、ブロー通路４４の軸方向に延びる筒状に形成され、一端が流入路４２に開口している。ブロー通路４４の開口端には、スクリーン４５を保持するスクリーンホルダ４６が設けられている。さらに、ケーシング４１内には、スクリーン４５の内部に電磁石４７が設けられている。また、ブロー通路４４の開口端には、電動ブロー弁５１が設けられている。
【００１８】
ストレーナ４０は、ドレンが、流入路４２からスクリーン４５の内部に流入して該スクリーン４５を通過し、流出路４３から流出するように構成されている。ストレーナ４０では、ドレンがスクリーン４５を通過する際、ドレンに含まれる異物がスクリーン４５および電磁石４７に捕捉される。具体的に、ドレンに含まれる異物のうち、非磁性のものがスクリーン４５に捕捉され、磁性のものが電磁石４７に捕捉される。また、電磁石４７に捕捉されなかった磁性の異物はスクリーン４５に捕捉される。また、スクリーン４５を通過してしまうような微細な異物であっても磁性のものは電磁石４７に捕捉される。
【００１９】
そして、スクリーン４５および電磁石４７に捕捉された異物は、電動ブロー弁５１が開弁することにより、ドレンの流れと共にブロー通路４４から外部に排出される（ブロー動作）。つまり、電動ブロー弁５１はスクリーン４５や電磁石４７に捕捉された異物を排出させるものである。このブロー動作では、電磁石４７への通電が停止される一方、電動ブロー弁５１への通電が行われる。電磁石４７への通電を停止することにより、電磁石４７に捕捉された異物を容易に除去することができる。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の蒸気回路１０は、膨張機２４と発電機２８と蓄電池３０とをさらに備えている。膨張機２４は、流入管１４を介してスチームトラップ２３の出口部２３ｂに接続されている。つまり、蒸気回路１０ではストレーナ４０と膨張機２４との間にスチームトラップ２３が設けられており、スチームトラップ２３は流入したドレンのみを膨張機２４へ向かって排出する。
【００２１】
膨張機２４は、ケーシング２５と、該ケーシング２５に収容された膨張機構２６とを有するスクロール式膨張機である。膨張機構２６は、図示しないが、固定スクロールのラップと可動スクロール（旋回スクロール）のラップとが互いに噛み合って膨張室が形成されている。膨張機構２６の入口部２６ａには流入管１４が接続され、出口部２６ｂには流出管１５が接続されている。また、膨張機構２６には出力軸２７が設けられている。
【００２２】
膨張機構２６は、スチームトラップ２３の出口部２３ｂから排出されたドレン、即ち熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレンが入口部２６ａより膨張室に流入する。膨張機構２６は、膨張室に流入したドレンを膨張させることによって動力を発生させるように構成されている。具体的に、液相であるドレンは、膨張室に流入すると圧力が低下するため、再蒸発（フラッシュ）して再び気相である蒸気となる。即ち、ドレンの体積が膨張することになる。このドレンの体積膨張に伴って膨張室の容積が増加していき、この膨張室の容積増加によって出力軸２７が回転駆動される。つまり、膨張機構２６では、ドレンを再蒸発（フラッシュ）させることにより回転動力が発生し出力軸２７に伝達される。
【００２３】
このように、膨張機２４には液相であるドレンが流入するが、そのドレンは飽和状態のものであるため、容易にドレンを再蒸発（フラッシュ）させることができる。その結果、容易にドレンを膨張させることが可能である。なお、膨張後のドレン（即ち、蒸気）は、出口部２６ｂより流出管１５に流出する。
【００２４】
なお、厳密には、スチームトラップ２３の出口部２３ｂから排出されたドレンの幾分かは流入管１４を流れる間に再蒸発（フラッシュ）するため、膨張機２４にはドレンと共に幾分かの蒸気が流入する。膨張機２４では、流入したドレンだけでなく蒸気も膨張し、膨張室の容積が増加する。
【００２５】
発電機２８は、その駆動軸２９が膨張機２４の出力軸２７と連結されている。発電機２８は、膨張機２４の出力軸２７によって駆動されて発電する。つまり、蒸気システム１では膨張機２４による発生動力によって発電機２８が駆動される。
【００２６】
蓄電池３０は、発電機２８と電気的に接続されており、発電機２８の発電電力を蓄電するものである。そして、蓄電池３０は、蓄電した電力をストレーナ４０の電磁石４７および電動ブロー弁５１に供給可能に構成されている。電磁石４７および電動ブロー弁５１は、蓄電池３０から供給された電力によって駆動される。つまり、蒸気システム１では、発電機２８の発電電力によって、ストレーナ４０の電磁石４７および電動ブロー弁５１を駆動するように構成されている。
【００２７】
以上のように、上記実施形態の蒸気システム１によれば、熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を膨張させて動力を発生させる膨張機２４と、該膨張機２４による発生動力によって駆動される発電機２８とを備えるようにした。そのため、熱交換器２２で発生したドレンの流体エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。そして、蒸気システム１では、変換した電気エネルギー（即ち、発電機２８の発電電力）でストレーナ４０の電磁石４７を駆動するようにした。つまり、ドレンの流体エネルギーを利用して電磁石４７を駆動するようにした。したがって、蒸気システム１全体の省エネルギー化を図ることができる。
【００２８】
さらに、上記実施形態の蒸気システム１では、ストレーナ４０における電磁石４７だけでなく電動ブロー弁５１も発電機２８の発電電力で駆動するようにしたため、システム全体の省エネルギー化をより一層図ることができる。
【００２９】
また、上記実施形態の蒸気システム１によれば、熱交換器２２（ストレーナ４０）と膨張機２４との間にスチームトラップ２３を設けているため、ドレン（復水）のみを膨張機２４へ向かって送ることができる。上述したようにドレンの幾分かは膨張機２４に流入するまでに再蒸発（フラッシュ）して蒸気となり膨張機２４の膨張室に流入するところ、スチームトラップ２３から膨張機２４へ向かってドレンのみを送ることにより、ドレンと蒸気を膨張機へ向かって送る場合に比べて、膨張室に流入する蒸気の量を減少させることができる。言い換えると、膨張室に流入するドレンの量を増加させることができる。つまり、膨張室においてドレンの占める割合を大きくすることができる。その結果、膨張機２４における膨張率を稼ぐことができる。蒸気の膨張率はドレンの蒸発する際の膨張率に比して極めて低いところ、上記実施形態ではドレンの流入量を増加させることができるため、膨張機２４における膨張率を高めることができる。
【００３０】
なお、実際は、流入管１１，１２や流出管１３においても蒸気の一部が凝縮してドレンとなる場合がある。本願において、膨張機２４に流入するドレンには、熱交換器２２で発生したドレンだけでなく流入管１１，１２や流出管１３で発生したドレンも含まれる。
【００３１】
また、上記実施形態の蒸気システム１では、膨張機２４としてスクロール式のものを用いたが、いわゆるタービン式のもの（膨張タービンとも言う）を用いるようにしてもよい。このタービン式の膨張機２４の膨張機構２６は、図示しないが、入口部２６ａに連通するノズルと、出力軸２７に連結されるタービン翼（羽根車）とを有している。膨張機構２６では、入口部２６ａより流入したドレンがノズルによって噴出し、タービン翼に衝突する。ドレンは、ノズルを通過することにより、加速されると共に減圧される。ドレンは、減圧されると、上記実施形態で説明したように、再蒸発（フラッシュ）して体積が膨張する。また、ドレンは加速されることで、タービン翼に対するドレンの衝動力が増大する。タービン翼は、こうしたドレンの体積膨張および衝動力によって回転駆動され、その回転動力が出力軸２７に伝達される。このように、タービン式の膨張機２４の場合も、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。その他、膨張機２４としては、ロータリー式やスクリュー式等のものを用いるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態の蒸気システム１では、膨張機２４から流出管１５に流出した膨張後のドレン（即ち、蒸気）は回収して例えば蒸気生成部２１の水に再利用するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態の蒸気システム１では、蒸気使用部が熱交換器２２である場合について説明したが、本願の請求項に係る蒸気使用部は蒸気が対象物に放熱して凝縮するものであれば如何なるものでもよい。例えば、本願の請求項に係る蒸気使用部は、蒸気で空瓶等を加熱殺菌するもの、油の輸送配管の周りに蒸気配管を巻き付けて蒸気で油を加熱保温するものでもよい。
【００３４】
また、上記実施形態の蒸気システム１において、スチームトラップ２３の出口部２３ｂに接続されている流入管１４の長さは、ドレンの再蒸発（フラッシュ）を抑制する観点から、できるだけ短い方が好ましい。これは、流入管１４が長くなるほどドレンの圧力損失が増加してドレンが再蒸発しやすくなるからである。流入管１４におけるドレンの再蒸発を抑制することで、膨張機２４に流入するドレンの量を稼ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願に開示の技術は、電磁石が設けられたストレーナを有する蒸気システムについて有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１        蒸気システム
２２      熱交換器（蒸気使用部）
２３      スチームトラップ
２４      膨張機
２８      発電機
４０      ストレーナ
４７      電磁石
５１      電動ブロー弁
【図１】
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【図２】
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