WO2017175744A1 - ノズル式スチームトラップ - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16T1/38—Component parts; Accessories
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    • F16T1/00—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers
    • F16T1/38—Component parts; Accessories
    • F16T1/386—Actuating mechanisms for lift valves

Definitions

  • the present invention provides drainage (condensate with condensed steam) generated in steam-using equipment and a steam transport piping system between these equipments.
  • the present invention relates to a nozzle-type steam trap that automatically and continuously discharges from the system, and more particularly to a nozzle-type steam trap having a venturi nozzle, an orifice nozzle, or a tunnel structure resistance nozzle.
  • thermodynamic steam traps Conventionally, mechanical engineering mechanical steam traps (bucket type / float type), thermostatic steam traps (bimetal type / bellows type), or thermodynamic steam traps (disk type) have been used.
  • Steam traps with these moving parts are basically drain valve mechanisms that open and close the valve using physical phenomena such as buoyancy and temperature differences.
  • the drain valve opens. It is a repetition of the operation in which the drainage valve is drained and the drainage valve is closed immediately thereafter. For this reason, not only is the movable part easily damaged due to operation delay or repetitive operation, but it is difficult to avoid a large amount of steam leakage, and the waste of steam is remarkable. Also, intermittent drainage of steam traps with moving parts did not guarantee stable operation of steam-using equipment.
  • problems of conventional mechanical engineering steam traps have become apparent, and solutions for them have been demanded. It was.
  • FIG. 1 shows a venturi nozzle type steam trap described in US Pat. No. 5,429,150.
  • the venturi nozzle 9 is provided with a venturi tube 10 between the drain inlet passage 11 and the drain outlet passage 12.
  • each of the orifice nozzle type, the venturi nozzle type, and the tunnel structure resistance nozzle type steam trap has a tube-like hole having a pore diameter, and is a movable part such as a drain valve based on fluid engineering. Therefore, unlike the conventional steam trap having a movable part, continuous drainage with less steam leakage is realized, and the amount of fuel used in the boiler is greatly reduced.
  • the structure without moving parts is excellent in durability and can be easily maintained and inspected. Furthermore, it is resistant to steam hammers and freezing, and has excellent stability and safety.
  • the following problem occurs only with the drain valve function in which drainage is preferentially sealed to seal the tube-shaped hole having a pore diameter.
  • a correct drain valve function is exhibited only when the differential pressure applied to the venturi tube 10 between the drain inlet passage 11 and the drain outlet passage 12 is stable.
  • the Venturi tube 10 is fixed when the steam pressure fluctuation is large, especially when the amount of drain is small, or when the amount of drain generated suddenly increases / decreases due to emergency warm-up or high-pressure water injector of a desuperheater.
  • the pore diameter cannot follow and steam passes through the venturi tube 10 and the drain valve function does not appear. This wastes steam and impairs the high efficiency, energy saving, CO 2 reduction, etc. required for the current steam trap.
  • the steam inlet and the drain outlet of the nozzle type steam trap are arranged on substantially the same axis or fixed at a predetermined position. Therefore, it is necessary to order and produce a wide variety of steam traps according to usage environments in various factories and facilities that use steam as a heat source via a heat exchanger, and there is a problem that mass production is not possible. This makes it difficult to improve the productivity and reduce the cost of steam traps used in large quantities in various factories and facilities.
  • the tube-shaped hole having a small pore diameter is clogged with rust or dust that is small enough to pass through the screen flowing from the vapor transport system. There is. Thereby, the replacement frequency of each nozzle becomes high, and the load concerning maintenance inspection becomes large.
  • the present invention reduces waste of steam associated with fluctuations in the differential pressure between the drain inlet and the drain outlet in a nozzle-type steam wrap having a venturi nozzle, an orifice nozzle, or a tunnel structure resistance nozzle.
  • the present invention aims to provide a nozzle-type steam trap that can be used in any environment in which the steam trap is used and can improve productivity and reduce costs.
  • Another object of the present invention is to provide a nozzle-type steam trap that does not clog each nozzle and has a low maintenance inspection load.
  • the nozzle type steam trap of the present invention allows the steam flowing in from the steam transport pipe to pass through the venturi nozzle, the orifice nozzle, or the tunnel structure resistance nozzle.
  • nozzle sealing means for sealing the hole with drain on the drain discharge side of a nozzle having a pore-shaped tube hole for discharging the drain It is characterized by having. More specifically, the nozzle sealing means has a nozzle and a drain internal discharge port connected to the drain external discharge port that discharges the drain to the outside of the steam trap system. It is a nozzle type steam trap characterized by having a drain water storage part formed in the upper part.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention is a steam transport path connected to the steam inflow side of the steam trap.
  • the drain discharge path connected to the drain discharge side of the steam trap is not on the same axis.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention includes a plurality of steam transport paths through which steam flows into the steam trap system, a plurality of drain discharge paths through which drain is discharged out of the steam trap system from the drain system outside outlet, It is characterized by comprising means for closing the selected steam transport path and the selected drain discharge path capable of determining the passage of steam and the drain.
  • a plurality of means that can be freely closed can be provided in the steam passage extending from the steam transport path to the nozzle and in the drain passage extending from the drain system discharge port to the drain discharge path.
  • means capable of closing for example, a cock, a valve, a tap, a plug, a screw or the like can be used, but it is not particularly limited.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention has a swirl flow forming means for swirling the steam transported from the steam transport path, the steam path from the steam transport path to the nozzle It is preferable to form near the drain inlet of the nozzle.
  • the pressure difference between the drain inlet side and the drain outlet side of the tube-shaped hole of each pore diameter varies.
  • the drain seals the tube-shaped hole having the pore diameter, the steam does not pass through the tube-shaped hole having the pore diameter, and the drain valve function is sufficiently exhibited. Therefore, it is possible to realize high efficiency, energy saving, CO 2 reduction, etc. of the factory without wasting steam.
  • the steam transport path and the drain discharge path of the steam trap are not substantially on the same axis, so that it is possible to cope with various environments such as factories and facilities.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention has a plurality of steam transport paths through which steam flows into the steam trap system, and a plurality of drain discharge paths through which drain is discharged from the drain outlet outside the steam trap system.
  • a means for closing the selected steam transport path and the selected drain discharge path it is also introduced into the steam transport system and drain discharge system in all situations Therefore, it is not necessary to produce various kinds of steam traps according to usage environments in various factories and facilities, and it is possible to improve the productivity and reduce the cost of the steam traps.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention has means for jetting the swirling steam into the tube-shaped hole having a pore diameter, so that the nozzle is clogged with rust and dust flowing in from the steam transport path. Can be prevented, nozzle replacement frequency is low, and the maintenance load of the steam trap can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a venturi nozzle type steam trap having a horizontal strainer having a means for sealing a venturi tube with drain and having a vapor transport pipe and a drain discharge pipe not on the same axis, which is an embodiment of the present invention.
  • FIG. Venturi nozzle type steam having a vertical strainer in which the positional relationship between a steam transport pipe and a drain discharge pipe that are not on the same axis is vertical and the drain system external discharge port I is variable, which is an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the cross section of the venturi-nozzle type steam trap which has Y-type strainer whose positional relationship of the steam transport pipe and drain discharge pipe which are not on the same axis
  • One embodiment of the present invention has means for sealing a venturi tube with drain, a plurality of steam transport pipes for introducing steam into the steam trap system, and a drain from the drain outlet outside the steam trap system.
  • Venturi having a plurality of drain discharge pipes, and having a plurality of freely openable / closable cocks in a steam passage leading to the steam transport pipe and the nozzle, and a drain passage leading from the drain system outlet to the drain discharge pipe
  • a venturi nozzle having a means for sealing a venturi tube with a drain, which is an embodiment of the present invention, and having a swirl flow forming passage capable of generating a swirl flow in a steam passage near the drain inlet of the venturi tube
  • FIG. 2 shows a venturi nozzle type steam trap having a horizontal strainer having means for sealing a venturi tube with a drain and having a vapor transport pipe and a drain discharge pipe not on the same axis according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows a cross section.
  • the steam trap main body 14 of the present invention includes at least an opening for connecting the steam transport pipe 18 and the drain discharge pipe 19, a strainer 15, an inlet for the venturi nozzle 20, a drain water tank 22, a steam passage 25 (inside the strainer 15. A passage is also included. The same applies to the following.) A stainless steel casting method or a cutting method is used so as to provide the drain passage 26.
  • a steam transport pipe 18 constituting a steam transport system and a drain discharge pipe 19 constituting a drain discharge system
  • a screen 16 for filtering rust and dust, discharge for maintenance and inspection of the strainer, etc.
  • the valve 17 and the venturi nozzle 20 are mounted, the drain water tank is sealed with the cap 23, and the venturi nozzle type steam trap of the present invention functions.
  • the steam flowing in from the steam transport pipe 18 passes through the screen 16 mounted in the strainer 15 and enters the steam passage 25.
  • the venturi nozzle 20 has an optimum hole diameter adjusted so that 50% or more of the condensate condensate with which steam is condensed is discharged at a certain differential pressure applied to the venturi tube 21 which is a tube-shaped hole. Since the tube 21 is formed, only the drain of the steam in the steam passage 25 is discharged without closing the venturi tube 21 with the drain.
  • the drain water tank 22 of the present invention is designed such that a drain passage 26 for discharging the drain is provided above the venturi nozzle 20.
  • the drain water storage tank 22 having a drain system outlet 28 higher than the drain system outlet 27 is a nozzle sealing means for accumulating drain and sealing the nozzle with drain. Since the venturi tube 21 is sealed by this nozzle sealing means, even if the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the venturi nozzle 20 fluctuates, the steam does not pass through the venturi tube 21 and drains. The valve function is fully demonstrated.
  • the connection and mounting method for fixing each component shows, as an example, a screw connection in which a thread 24 is formed on each component, but is not particularly limited.
  • a material of each component which comprises a steam trap generally stainless steel which does not deteriorate easily is used, However, Gun metal, brass, cast iron, etc. can also be used.
  • austenitic stainless steel eg, SUS304, SUS316, etc.
  • austenitic / ferritic stainless steel eg, SUS329J3L, SUS329J4L, SAF2507 having excellent corrosion resistance.
  • SAF2707HD, DP28W, etc. are preferably used.
  • it is necessary to select in consideration of workability and cost and SUS304, SUS316, SUS329J3L, and SUS329J4L are particularly suitable. The same applies to the material of each component.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, which has a vertical strainer in which the positional relationship between the vapor transport pipe and the drain discharge pipe that are not on the same axis is vertical and the drain system outlet I is variable.
  • It is a schematic diagram which shows the cross section of a venturi nozzle type steam trap.
  • the venturi-type steam trap includes a drain water tank 22 that is a nozzle sealing means for accumulating drain and sealing the nozzle with the drain, and by deforming the drain discharge pipe 19,
  • the height of the outlet I can be freely controlled, and the differential pressure applied to the venturi tube 21 can be greatly changed. Accordingly, it is possible to cope with operating conditions and natural environmental conditions of various facilities and factories.
  • FIG. 4 is a sectional view of a venturi nozzle type steam trap having a Y-type strainer in which the positional relationship between the steam transport pipe 18 and the drain discharge pipe 19 which are not on the same axis is approximately 45 degrees, which is an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram shown. Although the basic structure is the same as in FIG. 2, the steam transport pipe 18 and the drain discharge pipe 19 are characterized by being arranged at approximately 45 degrees, and the degree of freedom of piping of a conventional steam trap having a Y-type strainer. It is a thing that raised.
  • FIG. 5 is a schematic view of a cross section of a venturi nozzle type steam trap that can be used in any use environment, which is an embodiment of the present invention.
  • a venturi tube 21 As a means for sealing the venturi tube 21 with drain, it has a drain water tank 22, a plurality of steam transport pipes 18-1 to 18-3 for flowing steam into the steam trap system, and a drain system outside discharge port 28. It has a plurality of drain discharge pipes 19-1 to 19-3 for discharging drain outside the steam trap system, a steam passage 25 from the steam transport pipes 18-1 to 18-3 to the nozzle, and a drain outlet 28 to drain discharge.
  • the venturi nozzle type steam trap is provided with a plurality of freely openable and closable three-way cocks 29-1 to 29-3 in a drain passage 26 reaching the pipes 19-1 to 19-3. Note that the nozzle sealing means of the drain water tank 22 is the same as described in FIG.
  • the steam trap body 14 includes a strainer 15, a feed portion of the venturi nozzle 20, a drain water tank 22, and three opening portions for connecting the steam transport pipes 18-1 to 18-3. And a steam passage 25 that communicates with the strainer 15, three openings that connect the drain discharge pipes 19-1 to 19-3, and a drain passage 26 that communicates between the opening and the drain storage tank. It is produced by a casting method. Then, the three-way cock 29-1 so that only one of the steam transport pipes 18-1 to 18-3 penetrates the strainer and only one of the drain discharge pipes 19-1 to 19-3 penetrates the drain water tank 22. To 4 are arranged. Although not shown in the figure, in FIG.
  • plugs are inserted into the unused steam passage 25 and drain passage 26 to connect the steam inlet (steam transport pipe connected). And a drain outlet (opening for connecting the drain discharge pipe) and a method of freely selecting the steam and drain paths can be easily implemented.
  • the nozzle type steam trap of the present invention can connect the steam transport pipes 18-1 to 18-3 and the drain discharge pipes 19-1 to 19-3, so that it can be connected between the steam transport paths and drain transport paths of various factories and facilities. It can be said that it is a steam trap that can be used in any environment.
  • three openings provided for connecting the steam transport pipe and three openings for connecting the drain discharge pipe are shown, but there is no particular limitation, and the steam transport pipe is connected. It is not necessary for the number of openings and the number of openings connecting the drain discharge pipe to match.
  • the nozzle type steam trap described above has a problem that the hole diameter of the venturi tube 21 of the venturi nozzle 20 is small, so that it is clogged with rust and dust that cannot be filtered by the screen 16 included in the steam flowing in from the steam transport path. Therefore, the nozzle type steam trap of the present invention is characterized in that a swirl flow forming means is provided in the vicinity of the drain inlet of the venturi nozzle.
  • FIG. 6A and 6B are swirl flow forming passages in which steam passes in the vicinity of the drain inlet of the venturi nozzle 20 of the steam passage 25 of the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is a schematic diagram of a structure provided with 30.
  • FIG. 6A shows a cross section
  • FIG. 6B shows a plane cut along the cutting line II in FIG. 6A.
  • the swirl flow forming passage 30 prevents the rust and dust from passing through the screen 16, which is a factor that clogs the holes of the venturi tube 21 formed in the venturi nozzle 20 by causing the steam to be swirl or turbulent. It becomes possible.
  • the swirling flow forming means is not limited to such swirling flow forming passage 30.
  • a dimple, a screw-like groove, or the like may be formed in the steam passage 25 to generate a swirling flow or a turbulent flow.
  • the nozzle-type steam trap of the present invention is equipped with a mechanism for sealing a tubular hole with a pore diameter provided in an orifice nozzle, a venturi nozzle, and a tunnel structure resistance nozzle with a drain, and the degree of freedom of piping is extremely high, and vapor transport
  • it is a steam trap that has the characteristics that it is not clogged with rust or dust discharged from the system, it is basically a steam trap designed by fluid engineering, so it can be used in any situation that has a boiler, etc.
  • the present invention can be applied not only to the steam system but also to all gas piping systems in general.

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Abstract

ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを備えたノズル式スチームラップにおいて、各ノズルのドレン入口とドレン出口の差圧の変動に対しても蒸気の流出が少なく、あらゆる使用環境に対応可能で、保守点検が容易なノズル式スチームトラップを提供する。本発明のノズル式スチームトラップは、ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを備えたノズル式スチームトラップにおいて、ドレンによるノズル封止手段を備えることを特徴とする。更に、本発明のノズル式スチームトラップは、蒸気流入口とドレン流出口を複数配設すると共に、選定された蒸気流入口とドレン流出口に蒸気とドレンの通路を確定する閉塞手段を設けることを特徴とする。そして、これらのスチームトラップには、ノズル近傍に旋回流形成手段を設けることがより更に好ましい。

Description

ノズル式スチームトラップ
　本発明は、熱交換器を介して蒸気を加熱源として用いる様々な工場や施設等において、蒸気使用設備やこれらの設備間の蒸気輸送配管系に発生するドレン（蒸気が凝縮した復水）を自動的かつ連続的に系外へ排出するノズル式スチームトラップに関し、特に、ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを備えたノズル式スチームトラップに関する。
　熱交換器を介して蒸気を加熱源として用いる様々な工場や施設等においては、蒸気使用設備やこれら設備間の蒸気輸送配管系に発生するドレンを自動的に系外に排出するため、大量のスチームトラップが用いられている。
　これは、乾燥機の熱交換器部や加熱窯等の蒸気使用設備をはじめとして、これらを接続する蒸気輸送配管で適当な温度条件を確保するためである。例えば、蒸気使用設備内や蒸気輸送配管系内にドレンが滞留すると、加熱効率が低下し、設備の生産性を著しく低下させると共に、ドレン滴による加熱ムラが生産物の品質不良を引き起こす原因になり、工場の安定操業に支障を来す。また、蒸気配管系内に滞留しているドレンが、蒸気で押し流されながら大きな塊を作り、配管の屈曲部やバルブに衝突したり、蒸気配管系内に滞留しているドレンが、蒸気と接触すると一気に凝縮して蒸気体積がゼロとなり、局部的に真空状態が作られたところにドレンが押し寄せて衝突したりする、非常に危険なスチームハンマーの発生原因になり、工場の安全操業を阻害することがある。
　従来は、機械工学的なメカニカルスチームトラップ（バケット式・フロート式）、サーモスタティックスチームトラップ（バイメタル式・ベローズ式）、または、サーモダイナミックスチームトラップ（ディスク式）等が用いられてきた。
　これら可動部を有するスチームトラップは、基本的には浮力差や温度差等の物理的現象を利用して弁を開閉する排水弁機構であり、一定量のドレンが貯水されると排水弁の開放によって排水され、その後直ちに排水弁が閉鎖される動作の繰り返しである。このため、動作遅れや繰返し動作による可動部損傷が生じ易いばかりか、多量の蒸気漏れを避けることは困難で、蒸気の浪費が顕著であった。また、可動部を持つスチームトラップの間歇的な排水は、蒸気使用設備の安定操業を保障するものではなかった。特に近年、工場の高効率化・省エネルギー化・ＣＯ２削減等の地球環境保全という観点から、このような従来の機械工学的スチームトラップの課題が顕在化し、その解決策が求められるようになってきた。
　そのため、ベンチュリーノズル式、オリフィスノズル式、及び、トンネル構造抵抗ノズル式スチームトラップに対する関心が高まっている。これらは、流体工学的スチームトラップと呼ばれ、蒸気よりも水の方が微細な通路を通過するときの動粘度が低く、水が蒸気の約３０倍も流れるという性質を利用したものである。代表例として、図１に、米国特許第５４２９１５０号に記載されているベンチュリーノズル式スチームトラップを示す。図から明らかなように、ベンチュリーノズル９には、ドレン入口通路１１とドレン出口通路１２の間にベンチュリーチューブ１０が設けられている。このベンチュリーチューブ１０に加わる一定の差圧において、液体であるドレンが５０％以上排出されるように調整された最適な孔径のベンチュリーチューブ１０が選択されると、ベンチュリーチューブ１０がドレンに封止され、蒸気が流出することなく、ドレンだけが排出される。このように、オリフィスノズル式、ベンチュリーノズル式、及び、トンネル構造抵抗ノズル式スチームトラップは、いずれも細孔径のチューブ状の孔を有しており、流体工学に基づいた排水弁のような可動部がない構造をしているため、上記従来の可動部を有するスチームトラップとは異なり、蒸気漏れが少ない連続的ドレン排水が実現され、ボイラーの燃料使用量が大幅に削減される。また、可動部のない構造は、耐久性に優れ、保守・点検が簡単に行える特徴がある。更に、スチームハンマーや凍結にも強く、安定性・安全性にも優れている。
　従って、オリフィスノズル式、ベンチュリーノズル式スチームトラップ、及び、トンネル構造抵抗管式スチームトラップに関する改良提案が数多く認められる。上記米国特許第５４２９１５０号以外にも、例えば、特開２００４－１６２８６６号公報、特開２００４－１９０８２７号公報、特開２００８－３０９２９０号公報、米国特許第４７４５９４３号、米国特許第５６２８３３９号、米国特許第５９４８１２８号等がある。そして、これらのスチームトラップは、いずれも、ドレンの優先的な排出だけでそれぞれの細孔径のチューブ状の孔を封止するという排水弁機能を持たせたものばかりである。
　しかしながら、ドレンの優先的な排出が細孔径のチューブ状の孔を封止するという排水弁機能だけでは、次のような問題が発生する。例えば、ベンチュリーノズル９の場合には、ドレン入口通路１１とドレン出口通路１２の間のベンチュリーチューブ１０に加わる差圧が安定している場合においてのみ、正しい排水弁機能が発揮されるが、実際には、蒸気圧力変動が大きく、特に、ドレンの量が少ない場合や、緊急時の暖気や減温器の高圧水噴射器等でドレン発生量が急激に増減する場合、ベンチュリーチューブ１０の固定された細孔径では追随できず、ベンチュリーチューブ１０を蒸気が通過してしまい、排水弁機能が発現しないという問題がある。これは、蒸気を浪費し、現在のスチームトラップに要求されている、工場の高効率化・省エネルギー化・ＣＯ２削減等を損なうものである。
　また、例えば、図1における蒸気輸送管７とドレン排出管８のように、ノズル式スチームトラップの蒸気入口とドレン出口は、略同一軸上に配置されているか、所定の位置に固定されているため、熱交換器を介して蒸気を加熱源として用いる様々な工場や施設等における使用環境に応じて、多種多様なスチームトラップを注文生産する必要があり、大量生産できないという問題もある。これは、様々な工場や設備等で大量に使用されるスチームトラップの生産性向上・コスト低減を困難にする。
　更に、オリフィスノズル、ベンチュリーノズル、及び、トンネル構造抵抗ノズルのいずれも、細孔径のチューブ状の孔は、蒸気輸送系から流入するスクリーンを通過してしまう程の小さな錆や塵等によって詰まるという問題がある。これにより、各ノズルの交換頻度が高くなり、保守点検に係る負荷が多大となる。
米国特許第５４２９１５０号 特開２００４－１６２８６６号公報 特開２００４－１９０８２７号公報 特開２００８－３０９２９０号公報 米国特許第４７４５９４３号 米国特許第５６２８３３９号 米国特許第５９４８１２８号
　本発明は、上記課題に対し、ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを備えたノズル式スチームラップにおいて、ドレン入口とドレン出口との差圧の変動等に伴う蒸気の浪費を低減するノズル式スチームトラップを提供すると共に、スチームトラップのあらゆる使用環境にも対応可能な、生産性向上・コスト低減を図ることができるノズル式スチームトラップを提供することを目的としている。更に、本発明は、各ノズルが詰まることなく、保守点検の負荷が少ないノズル式スチームトラップを提供することを目的としている。
　上記従来技術の問題点である蒸気の浪費を解決するために、本発明のノズル式スチームトラップは、蒸気輸送管から流入する蒸気を、ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを介して、ドレン排出経路からドレンを排出するノズル式スチームトラップにおいて、ドレンを排出する細孔径のチューブ状の孔が形成されているノズルのドレン排出側に、その孔をドレンで封止するノズル封止手段を有することを特徴としている。更に詳しくは、そのノズル封止手段として、ノズルと、ドレンをスチームトラップ系外に排出するドレン系外排出口に繋がるドレン系内排出口とを有し、ノズルよりもドレン系内排水口の方が上部に形成されているドレン貯水部が形成されていることを特徴とするノズル式スチームトラップである。
　また、上記従来技術の問題点である様々な使用環境への対応、生産性向上・コスト低減を解決するために、本発明のノズル式スチームトラップは、スチームトラップの蒸気流入側に繋がる蒸気輸送経路とスチームトラップのドレン排出側に繋がるドレン排出経路とが同一軸上にないことを特徴としている。更に、本発明のノズル式スチームトラップは、スチームトラップ系内に蒸気を流入する複数の蒸気輸送経路と、ドレン系外排出口からスチームトラップ系外にドレンを排出する複数のドレン排出経路と、上記蒸気及び上記ドレンの通路を確定可能な、選定された上記蒸気輸送経路と選定された上記ドレン排出経路とを閉塞する手段とを備えていることを特徴としている。例えば、蒸気輸送経路からノズルに至る蒸気通路及びドレン系外排出口からドレン排出経路に至るドレン通路に複数の自在に閉塞可能な手段を備えることができる。このような閉塞可能な手段としては、例えば、コック、バルブ、タップ、プラグ、ネジ等を用いることができるが、特に限定されるものではない。
　そして、保守点検の負荷を低減するために、本発明のノズル式スチームトラップには、蒸気輸送経路から輸送される蒸気を旋回流にする旋回流形成手段が、蒸気輸送経路からノズルに至る蒸気通路のノズルのドレン入口近傍に形成することが好ましい。
　本発明によれば、オリフィスノズル、ベンチュリーノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを備えたノズル式スチームトラップにおいて、それぞれの細孔径のチューブ状の孔のドレン入口側とドレン出口側の差圧が変動しても、ドレンが細孔径のチューブ状の孔を封止するため、細孔径のチューブ状の孔を蒸気が通過してしまうことがなく、排水弁機能が十分に発揮される。そのため、蒸気を浪費することなく、工場の高効率化・省エネルギー化・ＣＯ２削減等を実現できる。
　また、本発明によれば、スチームトラップの蒸気輸送経路とドレン排出経路が、略同一軸上にないため、様々な工場や施設等の使用環境に対応することができる。
　更に、本発明のノズル式スチームトラップは、スチームトラップ系内に蒸気を流入する複数の蒸気輸送経路と、ドレン系外排出口からスチームトラップ系外にドレンを排出する複数のドレン排出経路と、選定された蒸気輸送経路と選定されたドレン排出経路とを閉塞する手段とを備えることにより、上記蒸気及び上記ドレンの通路を確定させるため、あらゆる状況の蒸気輸送系とドレン排出系にも導入することができ、様々な工場や施設等における使用環境に応じて、多種多様なスチームトラップを注文生産する必要がなく、スチームトラップの生産性向上・コスト低減を実現することができる。
　一方、本発明のノズル式スチームトラップは、旋回流の蒸気が細孔径のチューブ状の孔に噴射される手段を有しているので、蒸気輸送経路から流入する錆や塵等がノズルに詰まることを防止でき、ノズルの交換頻度が少なく、スチームトラップの保守点検の負荷を低減できる。
従来のベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態である、ベンチュリーチューブをドレンで封止する手段を有し、蒸気輸送管とドレン排出管が同一軸上にない、横型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態である、同一軸上にない蒸気輸送管とドレン排出管の位置関係が垂直であって、ドレン系外排出口Ｉが可変である、縦型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態である、同一軸上にない蒸気輸送管とドレン排出管の位置関係が略４５度である、Ｙ型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態である、ベンチュリーチューブをドレンで封止する手段を有すると共に、スチームトラップ系内に蒸気を流入する複数の蒸気輸送管と、ドレン系外排出口からスチームトラップ系外にドレンを排出する複数のドレン排出管とを備え、蒸気輸送管とノズルに至る蒸気通路と、ドレン系外排出口からドレン排出管に至るドレン通路とに、複数の自在に開閉可能なコックを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態である、ベンチュリーチューブをドレンで封止する手段を有すると共に、ベンチュリーチューブのドレン入口近傍の蒸気通路に旋回流を生起させることが可能な旋回流形成通路を形成したベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。 図６Ａの切断線ＩＩの断面を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態について、ベンチュリーノズル式スチームトラップを代表例として図面を参照しながら説明するが、連続的な排水が可能なオリフィスノズル式やトンネル構造抵抗ノズル式のノズル式スチームトラップ全般にも適用される。また、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能であり、請求の範囲に記載した技術思想によってのみ限定されるものである。
　図２は、本発明の一実施形態に係る、ベンチュリーチューブをドレンで封止する手段を有し、蒸気輸送管とドレン排出管が同一軸上にない、横型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。
　本発明のスチームトラップ本体１４は、少なくとも、蒸気輸送管１８及びドレン排出管１９を接続する開口部、ストレナー１５、ベンチュリーノズル２０の送入部、ドレン貯水槽２２、蒸気通路２５（ストレナー１５内部の通路も含む。以下同様。）、ドレン通路２６を備えるように、一般的なステンレスの鋳造方法や切削方法等で作製する。このスチームトラップ本体１４に、蒸気輸送系を構成する蒸気輸送管１８及びドレン排出系を構成するドレン排出管１９を接続し、錆や塵を濾過するスクリーン１６、ストレナーの保守点検等のための排出弁１７、ベンチュリーノズル２０を装着し、ドレン貯水槽をキャップ２３で密閉して、本発明のベンチュリーノズル式スチームトラップが機能する。
　蒸気輸送管１８から流入される蒸気は、ストレナー１５の内部に装着されたスクリーン１６を通過して、蒸気通路２５に入る。ベンチュリーノズル２０には、チューブ状の孔であるベンチュリーチューブ２１に加わる一定の差圧において、蒸気が凝縮した復水であるドレンの５０％以上が排出されるように調整された最適な孔径のベンチュリーチューブ２１が形成されているので、蒸気通路２５の蒸気は、ベンチュリーチューブ２１がドレンに閉塞され、蒸気が流出することなく、ドレンだけが排出される。ここで、本発明のドレン貯水槽２２には、ベンチュリーノズル２０よりも上部にドレンを排出するドレン通路２６が設けられるように設計されている。すなわち、ドレン系内排出口２７よりもドレン系外排出口２８が高いドレン貯水槽２２が、ドレンを溜めてドレンによりノズルを封止するノズル封止手段となっている。このノズル封止手段によって、ベンチュリーチューブ２１を封止するため、ベンチュリーノズル２０の入口側と出口側との差圧が変動しても、ベンチュリーチューブ２１を蒸気が通過してしまうことがなく、排水弁機能が十分に発揮される。
　ところで、各部品を固定するための接続及び装着方法は、一例として、それぞれの部品にネジ山２４を形成したねじ式接続が示されているが、特に限定されるものではない。また、スチームトラップを構成する各部品の材質としては、一般的に、劣化しにくいステンレス鋼を用いるが、砲金、真鍮、鋳鉄等を用いることもできる。特に、設備環境が悪く、耐食性を考慮しなければならない場合には、耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）やオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＡＦ２５０７、ＳＡＦ２７０７ＨＤ、ＤＰ２８Ｗ等）を用いることが好ましい。しかし、加工性及びコストも考慮して選択する必要があり、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、及び、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌが特に適している。このような各部品の材質については、以下同様である。
　図３は、本発明の一実施形態である、同一軸上にない蒸気輸送管とドレン排出管の位置関係が垂直であって、ドレン系外排出口Ｉが可変である、縦型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。図２と基本的な構造は同じであるが、まず、蒸気輸送管１８とドレン排出管１９が垂直に配置されていることに特徴がある。また、このベンチュリー式スチームトラップは、ドレンを溜めてドレンによりノズルを封止するノズル封止手段であるドレン貯水槽２２を備えている上、ドレン排出管１９を変形することによって、ドレン系外排出口Ｉの高さを自在に制御でき、ベンチュリーチューブ２１に加わる差圧を大きく変化させることができることを特徴としている。従って、様々な施設や工場の運転条件や自然環境条件に対応することができる。
　図４は、本発明の一実施形態である、同一軸上にない蒸気輸送管１８とドレン排出管１９の位置関係が略４５度である、Ｙ型ストレナーを有するベンチュリーノズル式スチームトラップの断面を示す模式図である。図２と基本的な構造は同じであるが、蒸気輸送管１８とドレン排出管１９が略４５度に配置されていることに特徴があり、従来のＹ型ストレナーを有するスチームトラップの配管自由度を高めたものである。
　図５は、本発明の一実施形態である、あらゆる使用環境にも対応可能なベンチュリーノズル式スチームトラップの断面の模式図である。ベンチュリーチューブ２１をドレンで封止する手段としてドレン貯水槽２２を有すると共に、スチームトラップ系内に蒸気を流入する複数の蒸気輸送管１８－１～３と、ドレン系外排出口２８を経由してスチームトラップ系外にドレンを排出する複数のドレン排出管１９－１～３とを有し、蒸気輸送管１８－１～３からノズルに至る蒸気通路２５と、ドレン系外排出口２８～ドレン排出管１９－１～３に至るドレン通路２６とに、複数の自在に開閉可能な三方コック２９－１～３を配設したベンチュリーノズル式スチームトラップである。なお、ドレン貯水槽２２のノズル封止手段に関しては、図２で説明した通りであるので、ここでは省略する。
　より具体的には、スチームトラップ本体１４は、ストレナー１５、ベンチュリーノズル２０の送入部、ドレン貯水槽２２を備えると共に、蒸気輸送管１８－１～３を接続する開口部３箇所、これら開口部とストレナー１５が連通する蒸気通路２５、ドレン排出管１９－１～３を接続する開口部３箇所、その開口部とドレン貯水槽とが連通するドレン通路２６を備えるように、一般的なステンレスの鋳造方法で作製する。そして、蒸気輸送管１８－１～３のいずれか一つだけがストレナーと、ドレン排出管１９－１～３のいずれか一つだけがドレン貯水槽２２と貫通するように、三方コック２９－１～４を配設する。また、図には記載していないが、図５において、複数の開閉自在なコックの代わりに、使用しない蒸気通路２５及びドレン通路２６にプラグを挿入して、蒸気の入口（蒸気輸送管を接続する開口部）とドレンの出口（ドレン排出管を接続する開口部）を選択し、蒸気及びドレンの経路を自由に選択する方法も容易に実施できる。
　このように、本発明のノズル式スチームトラップは、蒸気輸送管１８－１～３、ドレン排出管１９－１～３が接続できるので、様々な工場や施設の蒸気輸送経路及びドレン輸送経路の間に導入することができ、あらゆる使用環境に対応したスチームトラップと言える。もちろん、ここでは、蒸気輸送管を接続する開口部及びドレン排出管を接続する開口部を、それぞれ、３箇所設けたものを示したが、特に限定されることはなく、蒸気輸送管を接続する開口部とドレン排出管を接続する開口部との数が一致する必要もない。
　一方、以上のノズル式スチームトラップには、ベンチュリーノズル２０のベンチュリーチューブ２１の孔径が小さいため、蒸気輸送経路から流入する蒸気に含まれるスクリーン１６で濾過できない錆や塵によって詰まるという問題点がある。そこで、本発明のノズル式スチームトラップでは、ベンチュリーノズルのドレン入口近傍に旋回流形成手段を設けることを特徴としている。
　図６Ａおよび図６Ｂは、図２に示した本発明の一実施形態の蒸気通路２５のベンチュリーノズル２０のドレン入口近傍に、蒸気通路２５の中心から偏在した位置に蒸気が通過する旋回流形成通路３０を設けた構造の模式図である。図６Ａは断面を、図６Ｂは、図６Ａの切断線ＩＩで切断した平面を示している。この旋回流形成通路３０によって、蒸気が旋回流或いは乱流となり、ベンチュリーノズル２０に形成されているベンチュリーチューブ２１の孔を詰まらせる要因である、スクリーン１６を通過する錆や塵の付着を防止することが可能となる。旋回流形成手段は、このような旋回流形成通路３０に限定されることはない。蒸気通路２５に、ディンプルやスクリュー状の溝等を形成して、旋回流や乱流を発生させてもよい。
　本発明のノズル式スチームトラップは、オリフィスノズル、ベンチュリーノズル、トンネル構造抵抗ノズルに備えられた細孔径のチューブ状の孔をドレンで封止する機構を備え、配管の自由度が極めて高く、蒸気輸送系から排出される錆や塵等で詰まることがない等の特徴を有するスチームトラップであるが、基本的には、流体工学的に設計されたスチームトラップであるため、ボイラー等を有するあらゆる状況で設置された設備の水蒸気配管系でのドレン排出はもちろんのこと、気体流動配管における凝縮液の排出という観点から鑑みれば、水蒸気系に限らずあらゆる気体配管系全般に応用することが可能である。
１　Ｙ型ストレナー
２　Ｙ型ストレナー入口
３　Ｙ型ストレナー出口
４　Ｙ型ストレナー分岐管
５　スクリーン
６　排出弁
７　蒸気輸送管
８　ドレン排出管
９　ベンチュリーノズル
１０　ベンチュリーチューブ
１１　ドレン入口通路
１２　ドレン出口通路
１３　ネジ山
１４　スチームトラップ本体
１５　ストレナー
１６　スクリーン
１７　排出弁
１８　蒸気輸送管
１８－１　蒸気輸送管１
１８－２　蒸気輸送管２
１８－３　蒸気輸送管３
１９　ドレン排出管
１９－１　ドレン排出管１
１９－２　ドレン排出管２
１９－３　ドレン排出管３
２０　ベンチュリーノズル
２１　ベンチュリーチューブ
２２　ドレン貯水槽
２３　キャップ
２４　ネジ山
２５　蒸気通路
２６　ドレン通路
２７　ドレン系内排出口
２８　ドレン系外排出口
２９－１　三方コック１
２９－２　三方コック２
２９－３　三方コック３
２９－４　三方コック４
３０　旋回流形成通路
Ｉ　ドレン系外排出口
ＩＩ　切断線

Claims (5)

  1. 　蒸気輸送経路から流入する蒸気を、ベンチュリーノズル、オリフィスノズル、または、トンネル構造抵抗ノズルを介して、ドレン排出経路からドレンを排出するノズル式スチームトラップにおいて、前記ドレンを排出する細孔径のチューブ状の孔が形成されている前記ノズルのドレン排出側に、前記孔を前記ドレンで封止するノズル封止手段を設けていることを特徴とするノズル式スチームトラップ。
  2. 　前記ノズル封止手段が、前記ノズルと、前記ドレンを前記ノズル式スチームトラップ系外に排出するドレン系外排出口に繋がるドレン系内排出口とを有し、前記ノズルよりも前記ドレン系内排水口の方が上部に形成されているドレン貯水部であることを特徴とする請求項１に記載のノズル式スチームトラップ。
  3. 　前記ノズル式スチームトラップに前記蒸気を流入する前記蒸気輸送経路と前記ノズル式スチームトラップの前記ドレン系外排出口を経由して前記ドレンが排出される前記ドレン排出経路とが同一軸上にないことを特徴とする請求項２に記載のノズル式スチームトラップ。
  4. 　前記ノズル式スチームトラップ系内に前記蒸気を流入する複数の前記蒸気輸送経路と、前記ドレン系外排出口から前記ノズル式スチームトラップ系外に前記ドレンを排出する複数の前記ドレン排出経路と、前記蒸気及び前記ドレンの通路を確定可能な、選定された前記蒸気輸送経路と選定された前記ドレン排出経路とを閉塞する手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載のノズル式スチームトラップ。
  5. 　前記蒸気輸送経路から輸送される蒸気を旋回流にする旋回流形成手段を前記ノズルのドレン入口近傍に設けていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のノズル式スチームトラップ。
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