JPH021514Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本考案は、スチームエゼクターと間接接触凝縮
器と液体リングポンプとを組合わせた真空発生装
置の改良に関するものである。

背景技術： 多段スチームエゼクターシステムによる真空発
生装置は10^-2トル（Torr10^-2mmHg abs。）か
ら、大気圧の範囲で、その使い易さ、安定した性
能、低価格などの利点により、広く利用されてい
る。しかしながらエネルギー効率的に見た場合、
大気圧側から１〜２段、（760トル〜約80トル）の
圧力範囲では特に効率が低い。それゆえスチーム
エゼクターと液体リングポンプとの組合せにより
エネルギー効率を向上させようとして種種の工夫
がなされている。

例えば、単段ないし多段のスチームエゼクター
に直接接触凝縮器３′（バロメトリツク式）を配
し、凝縮性物質を除去した後、不凝縮気体（空気
など）と同伴水蒸気と液体リングポンプ５で排気
し、冷却水と凝縮・溶解物質は大気脚を利用して
系外に取出す方法がある（第２図）。この場合、
液体リングポンプのキヤビテーシヨン防止のため
には、真空度を約80トル以上に保つのが常法であ
つて、60トル以下で常用することは好ましくな
い。

それゆえ、バロメトリツク式凝縮器３′の後に
さらにスチームエゼクター１０を設置し、100ト
ル以上に加圧した後、さらにバロメトリツク式凝
縮器にかけ、その後、液体リングポンプ５にかけ
ること（第３図）が効率的であるが高価である。

液体リングポンプの性能向上を図る別法とし
て、上記スチームエゼクターの代わりに空気エゼ
クター４を配置し、これを大気で駆動する方式が
あるが、この場合水蒸気の使用量は減るが、液体
リングポンプ５の負荷が増える（第４図）。

上記した３方式はいずれも、大気圧側の１〜２
段を液体リングポンプに換えて省エネルギーを図
つているが、バロメトリツク式凝縮器を使用する
ため高所設置を必要とし、後段の液体リングポン
プは離れて設置されるのが普通で、設置、および
補修面で問題がある。

また、冷却水、凝縮水、不凝縮気体を合わせて
液体リングポンプで排除することは、理論上可能
であるが、液体リングポンプの所要動力が大幅に
増加するなどの問題があり、極く小極装置以外で
は使用されない。

直接接触凝縮器の代りに間接接触凝縮器を用い
ると、大気の冷却水の排出に大気脚を使用する必
要がなくなり、冷却水量に比してきわめてわずか
のスチームドレンおよび吸入被処理流体のコンデ
ンセートのみを系外に排出すればよく、液体リン
グポンプにより直接、不凝縮性ガスと同時に排出
することが可能となる。また一連の装置系を縦方
向に分離して設置する難点を解消することもでき
る。さらに、間接接触凝縮器は設備費は高くなる
が、プロセス流体と冷却水とが混合しない利点が
ある。

一方、スチームエゼクターは一点設計といわれ
る機械類の代表的なもので、例えば駆動ノズルの
「のど面積」とデイフユーザーの「のど面積」と
の比であるのど面積比や、その他の寸法比が決ま
ると、その作動状態を種種変えることは難しい。
しかし２倍以上の圧縮比のものでデイフユーザー
内での圧縮作用流速が音速を超える臨界作動とい
われる作動状態になつているスチームエゼクター
でも背圧が設計圧力より低下した場合、それに応
じて吸入能力に殆ど影響を与えず駆動蒸気圧力を
下げたり、スピンドルによつて駆動ノズル径を小
さくする等の方法により駆動蒸気量を減ずること
が可能となる。従つて季節による凝縮器用の冷却
水の温度変化（特に低下）や負荷の減少などによ
りスチームエゼクター背圧（すなわち間接接触凝
縮器の凝縮圧力）が下つた場合、スチームエゼク
ターの駆動スチーム量を減じても性能維持が達成
できる。

考案が解決しようとする問題点： 前述の場合、当然のことながらスチームエゼク
ター、凝縮器よりも下流の真空ポンプがその背圧
変化に対応できなければならないが、液体リング
ポンプを用いた場合主としてキヤビテーシヨンの
問題のため、60トル以下の高真空で常用すること
は困難である。

問題点を解決するための手段： 本考案の真空発生装置は、スチームエゼクタ
ー、間接接触凝縮器および空気エゼクター付き液
体リングポンプを主体に組合せることによつて、
特に春夏秋冬の季節に応じて変化する冷却水温度
に拘らず高性能を持続することを目的とする。本
考案では仮に凝縮圧力が低下しても、液体リング
ポンプを有効に機能させ、さらに間接接触凝縮器
で生じる凝縮液を合理的に効率よく抜き出すこと
とした。従つて本考案は、 (a) 一基以上のスチームエゼクターおよびその下
流に設置された間接接触凝縮器と、 (b) 前記間接接触凝縮器から抜出された不凝縮気
体を吸引する空気エゼクターおよびその下流に
設置された液体リングポンプと、 (c) 前記間接接触凝縮器で生じた凝縮液を前記液
体リングポンプの封液循環路に送入する送入手
段と、 を具える真空発生装置を要旨とする。

そして、前記送入手段として間接接触凝縮器の
凝縮液を、液体エダクター（駆動液により他の液
体を集め移動させるエゼクター）または高度差サ
イホン（間接接触凝縮器を空気エゼクターの差圧
に相当する高さだけ高位置に設置）により引抜
き、液体エダクターの駆動液を含んだ凝縮液（前
者）または凝縮液（後者）は液体リングポンプの
封液循環管路へ添加するが、不純物を含むときは
系外へ放出することもある。

作用： 一般に間接接触凝縮器と液体リングポンプとの
間に空気エゼクターを組入れると、間接接触凝縮
器内に生ずる凝縮液の系外への取出しが困難にな
る。

すなわち、空気エゼクターを通して不凝縮気体
と凝縮液を液体リングポンプ吸入側へ送入する場
合、空気エゼクターのドレン排出能力が小さいの
で、凝縮液量が増えると、能力が大巾に低下す
る。これを防ぐために、前記凝縮液を、液体エダ
クターにより、該空気エジエクターをバイパスさ
せて、液体リングポンプへ不凝縮気体と共に送入
すると激しい騒音を発し振動を伴うことが多く、
またエダクター駆動液、凝縮液とも液体リングポ
ンプの負荷となり、そのためエネルギー消費も増
える。

本考案では、これを避けるために、液体エダク
ターまたは高度差サイホンにより、該凝縮液を、
液体リングポンプの封液循環管路に送入する構造
を取つているから、不凝縮気体と厳密に区別され
ており、騒音を発することはない。また、液体リ
ングポンプの封水は循環使用している間に摩擦熱
により温度上昇するので熱交換器を用いて冷却
し、また、低温の新水を加えて温度降下させる必
要があるが、凝縮水を加えることによりその温度
上昇を抑制し得る。しかしながら、真空発生装置
を必要とするプロセスの種類によつては、凝縮液
中に腐食性の不純物を含むこともあり得るので、
必要に応じ、凝縮液を系外に排出するための配管
を、液体エダクターの出口に設置するのが得策で
ある。通常の場合、液体リングポンプの封水圧
は、通常ゲージ圧約１Kg／cm²を必要とするが、運
転中はほとんど大気圧または若干負圧になつてい
ても作動に問題はなく、エダクターの駆動水はゲ
ージ圧約１Kg／cm²の水でよい。

液体エダクターの代わりに高度差サイホンの原
理を用い、間接接触凝縮器を、空気エゼクターに
よる圧縮昇圧分50〜100トルに見合うだけ液体リ
ングポンプより高位に設置することにより動力費
が節減できる。一般に、高度差サイホンを用いる
ことにより、液体エダクターの負荷を下げること
ができるが、装置は若干上下に離散する。

実施例： 第１図において、真空処理を受ける装置からの
気体を主体とする流体は、Ａから第１段スチーム
エゼクター１に入り、さらに第２段スチームエゼ
クター２により直列に吸引され、間接接触凝縮器
３に入る。凝縮器３は例えば、多管式熱交換器
で、管内を冷却水、管外を被処理流体が通過し、
発生凝縮液はシエル下部に溜る。不凝縮気体は空
気エゼクター４により吸引され、さらに液体リン
グポンプ５により吸引されて、配管Ｂから放出さ
れる。液体リングポンプ内でのピストンの作用を
する封液６，７の管路に介在する熱交換器８で冷
却される。漏水に相当する量が新入封水として補
充される。放出気体によるエントレーンメントは
邪魔枝（ミストセパレーター）などにより除去さ
れるが図示を省略する。間接接触凝縮器の凝縮液
は、液体エダクター９により抜出され、液体リン
グポンプ５の封液循環回路の適宜位置に送入され
る。第１図の工程図においては、水頭
（potential head）の関係（構成装置の鉛直方向
位置関係）を考慮に入れないことを注意された
い。

もし、間接接触凝縮器３の凝縮液液面と、液体
リングポンプ５の封液の自然液面（ポテンシヤル
ヘツド０の面）との間に空気エゼクター４による
水頭増加分相当の高度差約50〜100トルをつける
と液体エダクター９を使用しないで、水頭により
凝縮水を封液循環部に送入できる。

考案の効果： 本考案の真空発生装置は従来装置に比べて次の
メリツトがある。

(1) バロメトリツク式直接接触凝縮器を用いてな
いので、構成装置が鉛直方向に離散することが
ない。

(2) 間接接触凝縮器の後に、空気エゼクターを設
けて、液体リングポンプの吸入圧の上昇を図つ
ているので、エネルギー効率が上昇する。特
に、冷却水温の低下や、負荷の減少による凝縮
圧力の低下をスチームエゼクターの蒸気量節減
に役立てるのに有効に働く。

(3) 間接接触凝縮器の凝縮器を、液体リングポン
プの封液の循環路に送入し、同ポンプの吸入側
に凝縮液が存在しないので、騒音、振動などの
トラブルを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例に工程図を示したも
のである。第２、第３、第４図はいずれも従来真
空発生装置の工程図を示したものである。 １…第１段スチームエゼクター、２…第２段ス
チームエゼクター、３…間接接触凝縮器、３′…
バロメトリツク式直接接触凝縮器、４…空気エゼ
クター、５…液体リングポンプ、６，７…液体リ
ングポンプの封水循環管路、８…封水冷却用熱交
換器、９…液体エダクター、１０…スチームエゼ
クター。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ (a) １基以上のスチームエゼクターおよびそ
   の下流に設置された間接接触凝縮器と、 (b) 前記間接接触凝縮器から抜出された不凝縮
   気体を吸引する空気エゼクターおよびその下
   流に設置された液体リングポンプと、 (c) 前記間接接触凝縮器で生じた凝縮液を、前
   記液体リングポンプの封液循環路に送入する
   手段と、 を具えたことを特徴とする真空発生装置。 ２ 凝縮液を液体リングポンプの封液循環管路に
   送入するための送入手段に、液体エゼクターを
   用いた第１項記載の真空発生装置。 ３ 凝縮液を液体リングポンプの封液循環管路に
   送入するための送入手段に、高度差サイホンを
   用いた第１項記載の真空発生装置。