(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生源からの蒸気を蒸気供給対象に搬送する搬送管の途中に配置されるスチームトラップであって、
チューブ状の本体部と、
前記本体部内に配置されて、前記蒸気と、前記搬送管の放熱により発生する凝縮水とを通すための柱状孔を有するオリフィスと、を備え、
前記柱状孔の軸方向の長さＬは、以下の式（１）で定義される
Ｌ≧Ａ／Ｂ・・・式（１）
Ｌ＝前記柱状孔の軸方向の長さ（ｍｍ）
Ａ＝前記柱状孔の径（ｍｍ）
Ｂ＝想定最小負荷率（％）
ここで、前記柱状孔の径Ａは、前記スチームトラップが設置される前記搬送管の設置部位の前後の差圧により排出される前記凝縮水の量が、必要最大排出量と等しくなるように設計された径、
想定最小負荷率Ｂは、前記スチームトラップが設置される前記搬送管の設置部位の前後の差圧により排出される前記凝縮水の量の、加熱負荷変動等により想定される、最小負荷の割合である[想定最小負荷（kg／ｈ）／想定最大負荷（kg／ｈ）]
ことを特徴とするスチームトラップ。
【請求項２】
１つまたは複数の前記オリフィスが、前記本体部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスチームトラップ。
【請求項３】
複数の前記オリフィスが、前記本体部内に直列に配置されており、前記複数の前記オリフィスに対して、前記本体部内の前記蒸気の流れる方向の上流側には、前記蒸気の流れが前記凝縮水の流れを追い越す現象を抑制するための追い越し抑制オリフィスが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスチームトラップ。
【請求項４】
１つの前記オリフィスには、前記本体部の軸方向と平行になるように複数の前記柱状孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスチームトラップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気搬送設備に設けられている蒸気搬送管の途中に設けられたり、熱交換機等の蒸気加熱機器設備の凝縮水出口に設けられたりして用いられるスチームトラップに関する。
【背景技術】
【０００２】
スチームトラップは、例えば、蒸気搬送設備において蒸気を搬送する際に、放熱によって発生する凝縮水（復水、ドレンともいう）を速やかに系外に排出し、蒸気を効率的に搬送するため、搬送管の途中に配置される。この種のスチームトラップは、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているスチームトラップは、高温の低圧復水である凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩も少なくする。
【０００３】
このスチームトラップのトラップケーシングでは、ニードル弁が小径オリフィス側に設けられており、ニードル弁が上下動することで、小径オリフィスの開度を調整できる。また、連通路の入口側には開閉弁が上下動自在に取り付けられている。このため、小径オリフィスと連通路の下端部が、弁室となっており、この弁室やニードル弁と開閉弁等が、トラップケーシングの下部から、斜め下方に向けて突出して形成されている。このため、スチームトラップのサイズが大きくなっている。
【０００４】
ニードル弁を引き下げて小径オリフィスを全開状態にして、開閉弁を閉じて連絡路を閉じることにより、トラップケーシングの入口から流入した復水は、弁室に溜まりそして小径オリフィスを通ってトラップケーシングの出口から外部に排出される。これにより、蒸気の漏洩を抑えることができる。また、トラップケーシングの入口から流入する復水の量が少ない場合には、ニードル弁を上方に押し込んで小径オリフィスの通過面積を小さくすることにより、蒸気を漏洩することなく、復水だけを外部に排出できる。
【０００５】
蒸気使用機器の初期立ち上げ時のように、蒸気圧力が低くかつ多量の低圧復水が流入してくる場合には、開閉弁を引き下げて連通路を開放することにより、この多量の復水を速やかに外部に排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５０４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されたスチームトラップのトラップケーシングは、小径オリフィスと、連通路と、上下動させるニードル弁と、上下動させる開閉弁と、弁室を配置する必要がある。このため、スチームトラップが蒸気管の外に向かって突出した構造部分を有するので大型化する。しかも、蒸気管の放熱により発生した復水（ドレン、凝縮水）を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を抑制するためには、ニードル弁や開閉弁を動作させなければならず、トラップケーシングの構造が複雑である。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、大型化を防ぐとともに構造を簡単化することができ、放熱により発生した凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができるスチームトラップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の第１の態様のスチームトラップは、蒸気発生源からの蒸気を蒸気供給対象に搬送する搬送管の途中に配置されるスチームトラップであって、
チューブ状の本体部と、
前記本体部内に配置されて、前記蒸気と、前記搬送管の放熱により発生する凝縮水を通すための柱状孔を有するオリフィスと、を備え、
前記柱状孔の軸方向の長さＬは、以下の式（１）で定義される
Ｌ≧Ａ／Ｂ・・・式（１）
Ｌ＝前記柱状孔の軸方向の長さ（ｍｍ）
Ａ＝前記柱状孔の径（ｍｍ）
Ｂ＝想定最小負荷率（％）
ここで、前記柱状孔の径Ａは、前記スチームトラップが設置される前記搬送管の設置部位の前後の差圧により排出される前記凝縮水の量が、必要最大排出量と等しくなるように設計された径、
想定最小負荷率Ｂは、前記スチームトラップが設置される前記搬送管の設置部位の前後の差圧により排出される前記凝縮水の量の、加熱負荷変動により想定される、最小負荷の割合である[想定最小負荷（kg／ｈ）／想定最大負荷（kg／ｈ）]
ことを特徴とする。
【００１０】
前記構成によれば、チューブ状の本体部内にオリフィスを配置する構造を採用すればよいので、スチームトラップの大型化を防ぐとともに、スチームトラップの構造を簡単化することができる。柱状孔の軸方向の長さＬは、式（１）で定義されるので、放熱により発生した凝縮水が崩壊することを防いで、凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を少なくすることができることから、蒸気搬送効率および加熱効率を上げることができる。
【００１１】
また、本発明の第２の態様のスチームトラップは、１つまたは複数の前記オリフィスが、前記本体部内に配置されていることを特徴とする。
前記構成によれば、必要に応じて、本体部内に配置されるオリフィスの数を任意に設定することができ、設計の自由度が高まる。
【００１２】
また、本発明の第３の態様のスチームトラップは、複数の前記オリフィスが、前記本体部内に直列に配置されており、前記複数の前記オリフィスに対して、前記本体部内の前記蒸気の流れる方向の上流側には、前記蒸気の流れが前記凝縮水の流れを追い越す現象を抑制するための追い越し抑制オリフィスが配置されていることを特徴とする。
前記構成によれば、追い越し抑制オリフィスが複数のオリフィスに対して蒸気の流れる方向の上流側に配置されているで、蒸気の流れが凝縮水の流れよりも先に流れることがなく、凝縮水の流れに続いて蒸気の流れが発生することになるので、凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明の第４の態様のスチームトラップは、１つの前記オリフィスには、前記本体部の軸方向と平行になるように複数の前記柱状孔が設けられていることを特徴とする。
前記構成によれば、オリフィスは、必要に応じて複数の柱状孔を設定することができ、設計の自由度が高まる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大型化を防ぐとともに構造を簡単化することができ、放熱により発生した凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができるスチームトラップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のスチームトラップの第１実施形態を備える蒸気搬送設備の一例を示す図
【図２】図１に示すスチームトラップの好ましい内部構造例を示す軸方向に沿った断面図
【図３】スチームトラップの構成部品を示す分解断面図
【図４】図３に示す円筒状の追い越し抑制オリフィスと、第１流出抑制オリフィスと、スペーサーと、第２流出抑制オリフィスだけを示す図
【図５】追い越し抑制オリフィスの形状を示す図
【図６】柱状孔の軸方向の長さＬが、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５mmの場合の凝縮水と蒸気の動作例を示す図
【図７】本発明のスチームトラップに用いる流出抑制オリフィスの他の実施形態を示す図３と同様の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら詳しく説明する。
（蒸気搬送設備１００）
図１は、本発明のスチームトラップの第１実施形態を備える蒸気搬送設備の一例を示している。まず、スチームトラップ１が使用される蒸気搬送設備１００を説明する。図１に示す蒸気搬送設備１００は、蒸気ボイラー１０１と、蒸気Ｖにより加熱を行う加熱対象（蒸気供給対象）としての加熱機器１０２と、蒸気Ｖを搬送する際に発生する凝縮水Ｗを回収して貯める環水タンク１０３と、蒸気ボイラー１０１と加熱機器１０２とを接続しており、蒸気Ｖと凝縮水Ｗを搬送する蒸気主搬送管１１０と、凝縮水回収管１２０と、そして凝縮水供給管１２１と、を有する。
【００１７】
蒸気ボイラー１０１は、加熱機器１０２に対して、蒸気主搬送管１１０を通じて蒸気Ｖを搬送して供給する。これにより、加熱機器１０２は、蒸気Ｖにより所定の温度に加熱されるとともに、蒸気Ｖによる所定の仕事を実行する。加熱機器１０２の仕事実行の後に加熱機器１０２において発生した凝縮水Ｗは、加熱機器１０２から環水タンク１０３へ、凝縮水回収管１２０を通じて、回収される。環水タンク１０３に貯まった凝縮水Ｗは、凝縮水供給管１２１を通じて、蒸気ボイラー１０１に供給することで、蒸気Ｖを発生させるために再利用される。蒸気主搬送管１１０においては、蒸気主搬送管１１０が放熱することにより、蒸気Ｖを搬送する際に、蒸気主搬送管１１０内には凝縮水Ｗが発生する。この凝縮水Ｗを蒸気搬送系外へ除いて蒸気Ｖのみを加熱機器１０２に搬送させるために、本実施形態のスチームトラップ１が蒸気主搬送管１１０の途中に配置される。
【００１８】
図１に示すように、スチームトラップ１は、蒸気主搬送管１１０の途中に、着脱自在に交換できるように配置されている。図１においては、スチームトラップ１の設置位置を象徴的に示している。この種の蒸気搬送設備１００では、省エネルギー化を促進するために、例えば蒸気ボイラー１０１の高効率化等を図るだけでなく、スチームトラップ１を用いて、蒸気Ｖの搬送効率を高めることが求められる。すなわち、蒸気主搬送管１１０の途中にスチームトラップ１を配置することにより、蒸気主搬送管１１０の放熱により発生した凝縮水Ｗを蒸気搬送系外へ速やかに排出しながら、蒸気主搬送管１１０を通る蒸気Ｖの漏洩を少なくして、蒸気搬送効率を上げることが求められる。
【００１９】
そこで、本発明の第１実施形態では、このスチームトラップ１は、以下に詳しく説明するように、従来のスチームトラップに比べて大型化を防ぐとともに構造を簡単化することができる。しかも、スチームトラップ１は、蒸気管としての蒸気主搬送管１１０の放熱により発生した凝縮水Ｗを速やかに排出しながら、蒸気主搬送管１１０を通る蒸気Ｖの漏洩を少なくして搬送できるようにすることで、蒸気搬送効率を上げることができる構造となっている。
【００２０】
図２は、図１に示すスチームトラップ１の好ましい内部構造例を示す軸方向に沿った断面図である。
図２に示すように、蒸気主搬送管１１０は、一次側ユニオン１１１と、二次側ユニオン１１２を有している。一次側ユニオン１１１と二次側ユニオン１１２は、スチームトラップ１を着脱可能に取り付けるための一方と他方の接続部である。スチームトラップ１は、これらの一次側ユニオン１１１と、二次側ユニオン１１２との間に、着脱可能に接続することで、必要に応じて交換できるようになっている。一次側ユニオン１１１は、連結部材１１１Ｂと、連結ネジ１１１Ｃと、パッキン１１１Ｄとを有する。同様にして、反対側の二次側ユニオン１１２は、連結部材１１２Ｂと、連結ネジ１１２Ｃと、パッキン１１２Ｄとを有する。二次側ユニオン１１２は、連結部材１１２Ｂと、連結ネジ１１２Ｃを有する。一次側ユニオン１１１は、図１に示す蒸気ボイラー１０１側（一次側）であり、二次側ユニオン１１２は、蒸気搬送系外（二次側）に配置されている。
【００２１】
（スチームトラップ１の構造例）
図２に示すスチームトラップ１の構造例を、図３を参照して説明する。図３は、スチームトラップ１の構成部品を示す分解断面図である。
図２と図３に示すように、スチームトラップ１は、筒状の本体部２（図２を参照）と、ドレン取入部１１と、ドレン排出部１２と、内部押えネジ部材３と、スプリングワッシャ４と、平ワッシャー５と、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９と、そしてパッキン１０と、を有する。ドレン取入部１１は、図１の蒸気ボイラー１０１から蒸気Ｖと凝縮水Ｗを取り入れる側である。ドレン排出部１２は、蒸気搬送系外へ蒸気Ｖと凝縮水Ｗを排出する側である。
【００２２】
図２に示すように、第１ユニオン１１１の連結部材１１１Ｂの凸部１１１Ｇは、パッキン１１１Ｄを挟み込みながら、ドレン取入部１１の凹部１１Ｃにはめ込まれて密着される。連結ネジ１１１Ｃのメネジ１１１Ｆは、ドレン取入部１１のオネジ１１Ｂにねじ込まれることで、連結部材１１１Ｂとドレン取入部１１とは、気密状態で着脱可能に連結される。
同様にして、第２ユニオン１１２の連結部材１１２Ｂの凸部１１２Ｇは、パッキン１１２Ｄを挟み込みながら、ドレン排出部１２の凹部１２Ｃにはめ込まれて密着される。連結ネジ１１２Ｃのメネジ１１２Ｆは、ドレン排出部１２のオネジ１２Ｂにねじ込まれることで、連結部材１１２Ｂとドレン排出部１２とは、気密状態で着脱可能に連結される。
【００２３】
図２と図３に示すように、ドレン取入部１１の内端部１１Ｎは、本体部２の一端部２Ｂの外周面に対して、例えば溶接や接着剤の塗布による固定部材２０により固定されている。内部押えネジ部材３のオネジ部３Ｎは、ドレン取入部１１のメネジ部１１Ｎにねじ込まれることで、内部押えネジ部材３はドレン取入部１１に対して固定されている。図３に示すように、ドレン取入部１１は、内部孔１１Ｈを有し、内部押えネジ部材３は、内部孔３Ｈ、３Ｊと、凸部３Ｋを有している。図２に示すように、凸部３Ｋの外周面は、本体部２の一端部２Ｂの内周面に密着するようにして挿入されている。内部孔１１Ｈの内径は、内部孔３Ｊの内径よりも大きく、内部孔３Ｊの内径は、内部孔３Ｈの内径よりも大きい。
【００２４】
また、図２と図３に示すように、ドレン排出部１２の内端部１２Ｎは、本体部２の他端部２Ｃの外周面に対して、例えば溶接や接着剤の塗布による固定部材２１により固定されている。図３に示すように、ドレン排出部１２は、内部孔１２Ｈを有している。内部孔１２Ｈの内径は、内部孔３Ｈの内径と同じである。ドレン排出部１２の凸部１２Ｋの外周面は、本体部２の他端部２Ｃの内周面に密着するようにして挿入されている。
【００２５】
図２に示すように、図３に示すスプリングワッシャ４と、平ワッシャー５と、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９と、パッキン１０は、筒状の本体部２の内部において、一端部２Ｂから他端部２Ｃに渡って、順番にしかも直列に配列されている。図２に示すように、スプリングワッシャ４と平ワッシャー５と、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９と、パッキン１０の各外周面は、本体部２の内周面に密着されている。これらの各部材は、パッキン１０を除いて、例えばＳＵＳ等の金属により作られている。
【００２６】
図３に示すように、スプリングワッシャ４と平ワッシャー５と、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９と、パッキン１０の外径は、凸部３Ｋと凸部１２Ｋの外径と同じである。スプリングワッシャ４と平ワッシャー５は、凸部３Ｋと追い越し抑制オリフィス６の間に配置されており、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９は、スプリングワッシャ―４により、パッキン１０を挟んでドレン排出部１２側へ付勢されている。
【００２７】
図４は、図３に示す円筒状の追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９だけを、取り出して示している。図５は、追い越し抑制オリフィス６の特徴的な形状を示している。
【００２８】
（追い越し抑制オリフィス６）
図３と図４に示すように、追い越し抑制オリフィス６は、入口孔６Ｂと、オリフィス孔６Ｃと、出口孔６Ｄと、凹部６Ｆを有する。入口孔６Ｂの内径と出口孔６Ｄの内径は同じであるが、凹部６Ｆの内径は出口孔６Ｄの内径よりも大きい。また、特徴的なのは、オリフィス６Ｃの内径は、入口孔６Ｂの内径に比べてかなり小さく、オリフィス６Ｃの内径は例えば３ｍｍ程度であるが、特に限定されない。
【００２９】
しかも、図５に示すように、オリフィス孔６Ｃの中心軸ＣＬ２は、入口孔６Ｂと出口孔６Ｄと凹部６Ｆの中心軸ＣＬ１に対して、下方に偏心されている。このように、追い越し抑制オリフィス６では、蒸気の流れが凝縮水の流れを追い越して、あるいは先立って流れる現象を抑制する。すなわち、追い越し抑制オリフィス６のオリフィス孔６Ｃの口径が小さくなっており、しかも中心軸より下方に偏心されていることで、軽い蒸気Ｖより重くて下方位置に存在する凝縮水Ｗを先に通して、その後に蒸気Ｖを通すことで、凝縮水Ｗが蒸気Ｖを追い越して搬送されてしまうのを抑制する。これにより、多量の蒸気Ｖが、ドレンである凝縮水Ｗを追い越してしまう現象を抑えることができる。
【００３０】
（第１流出抑制オリフィス７）
図４に示すように、第１流出抑制オリフィス７は、凸部７Ｂと、柱状孔７Ｃと、凹部７Ｄを有する。凹部７Ｄの内径は、凸部７Ｂの内径よりも大きく、柱状孔７Ｃの内径は、凸部７Ｂの内径よりも小さく、上述したオリフィス６Ｃの内径よりも小さい。第１流出抑制オリフィス７では、凸部７Ｂと、柱状孔７Ｃと、凹部７Ｄの各中心軸の位置は、同じである。図２に示すように、凸部７Ｂは、追い越し抑制オリフィス６の凹部６Ｆに、密着してはめ込まれる。この第１流出抑制オリフィス７は、流出抑制柱状オリフィスともいい、一次側の蒸気Ｖの流出速度を抑制する。
【００３１】
（スペーサー８）
図４に示すように、スペーサー８は、凸部８Ｂと、案内孔８Ｃと、凹部８Ｄを有する。このスペーサー８は、第１流出抑制オリフィス７と第２流出抑制オリフィス９とを離して配置させるための部材である。凹部８Ｄの内径は、凸部８Ｂの内径よりも大きく、案内孔８Ｃの内径は、凸部７Ｂの内径と同じである。スペーサー８では、凸部８Ｂと、案内孔８Ｃと、凹部８Ｄの各中心軸の位置は、同じである。図２に示すように、凸部８Ｂは、第１流出抑制オリフィス７の凹部７Ｄに、密着してはめ込まれる。このスペーサー８は、背圧維持スペーサーともいい、スペーサー８内の圧力を、ドレン（凝縮水Ｗ）の負荷低減時にドレン開放部（凝縮水の開放部）側の圧力よりも高く維持する。
【００３２】
（第２流出抑制オリフィス９）
図４に示すように、第２流出抑制オリフィス９の形状は、第１流出抑制オリフィス７の形状と似ている。第２流出抑制オリフィス９は、凸部９Ｂと、柱状孔９Ｃと、凹部９Ｄを有する。凹部９Ｄの内径は、凸部９Ｂの内径とほぼ同じであり、柱状孔９Ｃの内径は、凸部９Ｂの内径よりも小さい。第２流出抑制オリフィス９では、凸部９Ｂと、オリフィス９Ｃと、凹部９Ｄの各中心軸の位置は、同じである。柱状孔９Ｃの直径と柱状孔７Ｃの直径は同じである。図２に示すように、凸部９Ｂは、スペーサー８の凹部８Ｄに、密着してはめ込まれる。凹部９Ｄは、ドレン排出部１２の内部孔１２Ｈに対して、パッキン１０を介して密着して接続される。第２流出抑制オリフィス９は、背圧維持スペーサー圧力維持オリフィスともいい、ドレン（凝縮水Ｗ）の負荷低減時に、スペーサー８からの蒸気Ｗの流出を抑制する。
【００３３】
ところで、図１に示すように、蒸気ボイラー１０１が発生する蒸気Ｖが、加熱機器１０２へ、蒸気主搬送管１１０を通じて供給される際に、加熱機器１０２を加熱するための蒸気Ｖの加熱能力は、「凝縮水Ｗの滞留」により低下する。この凝縮水Ｗは、蒸気主搬送管１１０が放熱することにより蒸気主搬送管１１０内に発生するが、凝縮水Ｗは高圧の温水であり、水塊ともいう。
【００３４】
「凝縮水Ｗの滞留」が、図１に示す蒸気主搬送管１１０においては発生するのを防止するために、スチームトラップ１が、凝縮水Ｗの排出能力を持ち、かつ蒸気Ｖの流出量を抑制することができるように、上述した第１流出抑制オリフィス７の柱状孔７Ｃと、第２流出抑制オリフィス９の柱状孔９Ｃの形状について、特に柱状孔７Ｃ、９Ｃの軸方向の長さＬは、以下のように式（１）で定義する。
Ｌ≧Ａ／Ｂ・・・・・・・式（１）
Ｌ＝柱状孔７Ｃ、９Ｃ（オリフィス孔）の軸方向の長さ（ｍｍ）
Ａ＝柱状孔７Ｃ、９Ｃ（オリフィス孔）の径（ｍｍ）
Ｂ＝想定最小負荷率（％）
【００３５】
ここで、柱状孔７Ｃ、９Ｃの径（オリフィス径）Ａは、スチームトラップ１が蒸気主搬送管１１０に設置される設置部位の前後の差圧により排出される凝縮水Ｗの量が、必要最大排出量と等しくなるように設計された径である。
また、想定最小負荷率Ｂは、スチームトラップ１が蒸気主搬送管１１０に設置される設置部位の前後の差圧により排出される凝縮水Ｗの量の、加熱負荷変動等により想定される、最小負荷の割合・・・[想定最小負荷（kg／ｈ）／想定最大負荷（kg／ｈ）]・・％
である。
想定最小負荷率Ｂは、一般的には５０％であるが、本発明の実施形態では、例えば２０％に設定されている。
このように口径Ａで長さＬ以上の柱状孔７Ｃ、９Ｃ内には、柱状孔７Ｃ、９Ｃの長さ方向に少なくとも２箇所において凝縮水Ｗによって柱状孔７Ｃ、９Ｃを塞ぐ水塊が発生して、蒸気Ｖが多量に流出して送られてしまうことを防ぐことができる。
【００３６】
第１流出抑制オリフィス７の柱状孔７Ｃと第２流出抑制オリフィス９の柱状孔９Ｃの軸方向の長さＬと、柱状孔７Ｃ、９Ｃの径（オリフィス径）Ａとの関係を、式（１）で定義することにより、柱状孔７Ｃ、９Ｃが小さい場合に凝縮水Ｗだけが送られて、必要とする蒸気Ｖの搬送量が確保できなかったり、逆に、柱状孔７Ｃ、９Ｃが大きい場合に凝縮水Ｗが崩壊して、蒸気Ｖが多量に流出して送られてしまうことを防ぐことができる。
【００３７】
すなわち、凝縮水Ｗの発生量（ドレン発生量）と、蒸気Ｖの圧力と、排出側の蒸気凝縮水の圧力を正確に把握しながら、柱状孔７Ｃ、９Ｃの径Ａを適切に設定することで、図１に示す蒸気主搬送管１１０において凝縮水Ｗの壁ができてしまって必要とする蒸気Ｖの量が不足して蒸気Ｖを必要量確保できずに図１の加熱機器１０２側へ供給できなかったり、逆に凝縮水Ｗの壁ができずに凝縮水Ｗが崩壊して、蒸気Ｖが図１の加熱機器１０２側へ多量に流出してしまう現象を防ぐことができる。柱状孔７Ｃ、９Ｃの長さＬは、好ましくは５ｍｍ以上、最も好ましくは１０ｍｍ以上に設定することで、負荷変動による蒸気Ｖの流出体積および流出速度が予測できるようになる。
【００３８】
このようにして、図２に示す本体部２内では、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９と、パッキン１０により、凝縮水Ｗの搬送経路が形成されており、図１に示す蒸気ボイラー１０１から発生する凝縮水Ｗは、凝縮水Ｗを壊さないようにして蒸気主搬送管１１０の途中に配置されたスチームトラップ１を通すことで、加熱機器１０２を加熱するための蒸気Ｖの供給量の減少を抑制して、加熱機器１０２へ蒸気Ｖを効率よく搬送できる構造になっている。
【００３９】
（スチームトラップ１の動作例）
次に、図を参照して、スチームトラップ１の動作例を説明する。
図１に示す蒸気ボイラー１０１からは、蒸気Ｖが、蒸気主搬送管１１０に供給される。凝縮水Ｗは、蒸気主搬送管１１０の放熱により、蒸気主搬送管１１０内に発生する。図２に示すように、この凝縮水Ｗは、一次側ユニオン１１１の連結部材１１１Ｂの内部孔と、ドレン取入部１１の内部孔１１Ｈと、内部押えネジ部材３の内部孔３Ｊ、３Ｈと、スプリングワッシャ４と、平ワッシャー５を通って、追い越し抑制オリフィス６に達する。
【００４０】
図５に示すように、追い越し抑制オリフィス６のオリフィス孔６Ｃの中心軸ＣＬ２は、入口孔６Ｂと出口孔６Ｄの中心軸ＣＬ１に対して、下方に偏心している。このため、凝縮水Ｗが軽い蒸気Ｖよりも先にオリフィス孔６Ｃ内を流れていき、この凝縮水Ｗが流れた後に、蒸気Ｖがオリフィス孔６Ｃを流れる。すなわち、追い越し抑制オリフィス６では、蒸気Ｖの流れが凝縮水Ｗの流れを追い越して、あるいは先立って流れる現象を抑制することで、凝縮水Ｗを先行させ、凝縮水Ｗの後に蒸気Ｖを送る。これにより、多量の蒸気Ｗが、ドレンである凝縮水Ｖを追い越して先に送られてしまう現象を抑えることができ、凝縮水Ｗが流れた後に蒸気Ｖが流れる。
【００４１】
次に、凝縮水Ｗの流れと、この凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れは、図２に示す追い越し抑制オリフィス６から、第１流出抑制オリフィス７の凸部７Ｂと、柱状孔７Ｃと、凹部７Ｄを通ることで、一次側の蒸気Ｖの流出速度を抑制する。すなわち、第１流出抑制オリフィス７は、流出抑制柱状オリフィスともいい、一次側の蒸気Ｖの流出速度を抑制することができる。
【００４２】
このように、凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れは、第１流出抑制オリフィス７の柱状孔７Ｃを通過して凹部７Ｄにおいて解放されて低圧になっても、上述したように、柱状孔７Ｃの軸方向の長さＬが定義されているので、柱状孔７Ｃ内には少なくとも１個の凝縮水Ｗ（水塊）が常に存在するので、柱状孔７Ｃの全長が全くなくなって凝縮水Ｗ（水塊）が崩壊することはない。すなわち、凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れが柱状孔７Ｃを通過した後に凹部７Ｄにおいて低圧になっても、柱状孔７Ｃの上流側（一次側）には少なくとも１箇所の凝縮水Ｗ（水塊）が存在するので、凝縮水Ｗ（水塊）は崩壊せずに、凝縮水Ｗの流れにつづき後方の蒸気Ｖの流れを抑制することができる。
【００４３】
凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れは、図３のスペーサー８の案内孔８Ｃをそのままの状態で通過する。このスペーサー８は、背圧維持スペーサーともいい、スペーサー８内の圧力を、ドレン（凝縮水Ｗ）の負荷低減時にドレン（凝縮水Ｗ）の開放部の圧力よりも高く維持する。そして、凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れは、図３の第１流出抑制オリフィス７の凹部７Ｄから第２流出抑制オリフィス８の凸部８Ｂと、案内孔８Ｃと、凹部８Ｄを順に通る。
【００４４】
凝縮水Ｗの流れにつづく後方の蒸気Ｖの流れは、第２流出抑制オリフィス９の柱状孔９Ｃ内を前記の第１流出抑制オリフィス７の柱状孔７Ｃの場合と同様にして通過する。これにより第２流出抑制オリフィス９においても凝縮水Ｗ（水塊）は崩壊せずに、凝縮水Ｗの流れにつづき後方の蒸気Ｖの流れを抑制される。第２流出抑制オリフィス９の柱状孔９Ｃおよび凹部９Ｄを通過した凝縮水Ｗと蒸気Ｖは、その状態を維持したままで、ドレン排出部１２の内部孔１２Ｈを通過し、その後、二次側ユニオン１１２を通過して、二次側に送給される。
【００４５】
更に、柱状孔７Ｃ、９Ｃにおける動作を具体的に説明する。
前記式（１）において、Ａ＝柱状孔７Ｃ、９Ｃ（オリフィス孔）の径（ｍｍ）を１ｍｍ、Ｂ＝想定最小負荷率（％）を２０％と仮定して、Ｌ＝柱状孔７Ｃ、９Ｃ（オリフィス孔）の軸方向の長さ（ｍｍ）を求めると、
Ｌ≧Ａ／Ｂ＝５ｍｍ
となる。
このようにしてＬ、Ａ、Ｂが決定された柱状孔における凝縮水Ｗと蒸気Ｖとの流れ動作を図６により説明する。
図６（Ａ）から図６（Ｃ）は、柱状孔の軸方向の長さＬについて、（Ａ）がＬの計算値５ｍｍの２倍の１０ｍｍ、（Ｂ）がＬの計算値５ｍｍと等しい５ｍｍ、（Ｃ）がＬの計算値５ｍｍより短い１／２長さの２．５ｍｍの場合の凝縮水Ｗと蒸気Ｖの流れ動作例を模式的に示している。図６（Ａ）および（Ｂ）はＬの計算値５ｍｍ以上の条件を満たしている本実施形態を示しており、図６（Ｃ）はＬの計算値５ｍｍ以上を満たしていない比較例を示している。口径Ａが１ｍｍの柱状孔７Ｃ、９Ｃにおいては、凝縮水Ｗが表面張力によって膜幅（長さ）が０．５ｍｍの水塊Ｗ（図６において、ハッチング部参照）として形成される。柱状孔の内部には、膜幅が０．５ｍｍの水塊Ｗは、孔の長さ２．５ｍｍの長さ領域に１個形成されることとなる。従って、同図（Ａ）のＬは計算値５ｍｍの２倍の１０ｍｍであるので、４個の水塊Ｗが２．５ｍｍ間隔で形成され、同図（Ｂ）のＬは計算値５ｍｍと等しい５ｍｍであるので、２個の水塊Ｗが２．５ｍｍ間隔で形成され、同図（Ｃ）のＬは計算値５ｍｍより短い１／２長さの２．５ｍｍであるので、１個の水塊Ｗが形成される。
図６（Ａ）から同図（Ｃ）のそれぞれにおいては、最上段の柱状孔部分において水塊Ｗが最右側位置の蒸気圧力が作用する最も一次側に位置し、下段側の柱状孔に４回変位するに従って水塊Ｗが水塊Ｗと同一幅の０．５ｍｍずつ左の二次側（大気側）に移動している状態を示している。水塊Ｗは各図の最下段から最上段に戻って同一の移動が順に繰り返される。
特に、各図（Ａ）から（Ｃ）の最下段の状態から水塊Ｗが更に二次側の左側に進むと、柱状孔の最も二次側の最左部に位置していた水塊が二次側に放出されて水塊Ｗの右側に存在していた蒸気Ｖが一気に左側の二次側に放出される。その後、各図（Ａ）から（Ｃ）の最上段の状態に戻るようにして柱状孔の最も一時側の最右側に新しい水塊Ｗが形成される。
この水塊Ｗの移動状態が各図（Ａ）から（Ｃ）の最下段の状態から最上段の状態に移行する際に、柱状孔の最左部に位置していた水塊が二次側に放出された瞬間に、各図（Ａ）から（Ｃ）の柱状孔内の蒸気Ｖの移動を低速に抑制することができる能力が発揮されるかが問われるところである。
図６（Ａ）および（Ｂ）の本発明の実施形態においては、柱状孔の長さＬが前記式（１）を満たす５ｍｍ以上であるので、柱状孔の内部に少なくとも２個の水塊Ｗが存在するので、最左部に位置していた水塊Ｗが二次側に放出された瞬間においても、放出された水塊Ｗより上流側（右側）に別の水塊Ｗが確実に存在するので、柱状孔全体が一瞬でも水塊Ｗが存在しないで全開通となって蒸気Ｖが高速に排出されてしまう状態が発生することが確実に防止されて、蒸気Ｖの漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができる。特に、図６（Ａ）および（Ｂ）の柱状孔の左側の二次側が大気圧（atm）である場合には、最左部の水塊Ｗは各図（Ａ）（Ｂ）の最上段から最下段の各段においても大気側に蒸発して霧散することも予測されるが、蒸発しようとする水塊Ｗより上流側（右側）に別の水塊Ｗが確実に存在するので、前記と同様にして蒸気Ｖの漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができる。
ところが、図６（Ｃ）の比較例においては、柱状孔の内部に水塊Ｗが１個のみ存在するので、最左部に位置していた水塊が二次側に放出された瞬間に、一瞬ではあるが柱状孔の全体に亘って水塊Ｗが存在しないで全開通となって蒸気Ｖが高速に排出されてしまう問題が発生することが予測される。また、同図（Ｃ）の柱状孔の左側の二次側が大気圧（atm）である場合には、柱状孔の内部に存在する１個のみの水塊Ｗが同図（Ｃ）の最上段から最下段の各段においても大気側に蒸発することとなり、前記と同様に蒸気Ｖが高速に排出されてしまう問題が発生することが予測される。
【００４６】
このように本実施形態においては、図２に示すように、スチームトラップ１を蒸気搬送設備１００の蒸気主搬送管１１０に適用することで、チューブ状の本体部２内に少なくとも合計して２つの第１流出抑制オリフィス７と第２流出抑制オリフィス９が直列に配置されることになる。このスチームトラップ１は、チューブ状の本体部２内に、スプリングワッシャ４と、平ワッシャー５と、追い越し抑制オリフィス６と、第１流出抑制オリフィス７と、スペーサー８と、第２流出抑制オリフィス９とパッキン１０の各構成要素を直列に収容する構造を採用している。このため、本実施形態のスチームトラップ１は、本体部２から外部に突出している部分が無いので、従来のスチームトラップに比べて大型化を防ぐとともに構造を簡単化することができる。また、蒸気主搬送管１１０の放熱により発生した凝縮水Ｗを速やかに蒸気搬送系外に排出しながら、蒸気主搬送管１１０を通る蒸気Ｖの漏洩を少なくして加熱機器１０２に供給できるので、蒸気搬送効率を上げることができる。
【００４７】
図７は、本発明のスチームトラップの流出抑制オリフィスの他の実施形態を示す。
本実施形態の流出抑制オリフィス１７は、前記実施形態の流出抑制オリフィス７における１本の柱状孔７Ｃに変えて２本の柱状孔１７Ｃ、１７Ｃを設けたものである。この２本の柱状孔１７Ｃ、１７Ｃは、各柱状孔１７Ｃ、１７Ｃの面積の合計を１本の柱状孔７Ｃの面積と同一としたものである。これにより２本の柱状孔１７Ｃ、１７Ｃは合計で式（１）のＬ≧Ａ／Ｂをみたすようにしている。その他の構成である凸部１７Ｂと柱状孔７Ｃと凹部１７Ｄは、前記実施形態の流出抑制オリフィス７と同一に形成されている。
図２の実施形態の流出抑制オリフィス１７によっても、前記実施形態の流出抑制オリフィス７の作用効果と同一の作用効果が発揮されて、蒸気Ｖの漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができる。
なお、オリフィスの柱状孔の設定数は、図２の実施形態のように１つの場合と、図７の実施形態のように２つの場合とを説明したが、さらには、オリフィスの柱状孔の設定数は、３つ以上であっても良い。
【００４８】
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、図示の実施形態では、第１流出抑制オリフィス７と第２流出抑制オリフィス９のような２つの流出抑制オリフィスが、本体部２内に直列に配置されているが、これに限らず、１個もしくは３個以上の流出抑制オリフィスを直列に設けても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１  スチームトラップ
２  本体部
３  内部押えネジ部材
４  スプリングワッシャ
５  平ワッシャー
６  追い越し抑制オリフィス
７  第１流出抑制オリフィス
８  スペーサー
９  第２流出抑制オリフィス
１０  パッキン
１１  ドレン取入部
１２  ドレン排出部
１７  流出抑制オリフィス
１００  蒸気搬送設備
１１０  蒸気主搬送管（搬送管の例）
１０１  蒸気ボイラー（蒸気発生源の例）
１０２  加熱対象としての加熱機器（蒸気供給対象の例）
１１１  第１ユニオン
１１２  第２ユニオン
【要約】
【課題】大型化を防ぐとともに構造を簡単化することができ、放熱により発生した凝縮水を速やかに排出しながら、蒸気の漏洩を少なくして蒸気搬送効率を上げることができるスチームトラップを提供すること。
【解決手段】スチームトラップ１は、蒸気発生源からの蒸気を蒸気供給対象に搬送する蒸気主搬送管１１０の途中に配置され、チューブ状の本体部２内に配置されて、蒸気Ｖと、蒸気主搬送管１１０の放熱により発生する凝縮水Ｗを通すための柱状孔７Ｃ、９Ｃを有するオリフィス７，９を備え、柱状孔７Ｃ、９Ｃの軸方向の長さＬは、以下の式（１）で定義される
Ｌ≧Ａ／Ｂ・・・式（１）
ここで、Ｌ＝柱状孔の軸方向の長さ（ｍｍ）
Ａ＝柱状孔の径（ｍｍ）
Ｂ＝想定最小負荷率（％）
【選択図】図２【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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