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技術 蒸気システム

出願人 株式会社テイエルブイ
発明者 森井高之
出願日 2015年3月3日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-040978
公開日 2016年9月5日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-160846
状態 拒絶査定
技術分野 タービンの細部・装置 蒸気機関設備 管の付属装置
主要キーワード ブロー動作 ブロー通路 蒸気システム スクリーンホルダ 蒸気加熱装置 蒸気回路 ブロー弁 流体エネルギー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

電動ブロー弁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、蒸気対象物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、該ドレン中の異物捕捉する一方、該捕捉した異物を排出するための電動ブロー弁51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の電動ブロー弁51を駆動するように構成されている。

概要

背景

例えば特許文献1に開示されているように、蒸気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。

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、電動ブロー弁電磁弁)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。そして、スクリーンに捕捉された異物は、電動ブロー弁を開弁することにより、流体の流れと共に外部に排出される。

概要

電動ブロー弁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ること。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一方、該捕捉した異物を排出するための電動ブロー弁51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の電動ブロー弁51を駆動するように構成されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

蒸気対象物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、該ドレン中の異物捕捉する一方、該捕捉した異物を排出するための電動ブロー弁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。

技術分野

0001

本願は、電動ブロー弁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、電動ブロー弁(電磁弁)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。そして、スクリーンに捕捉された異物は、電動ブロー弁を開弁することにより、流体の流れと共に外部に排出される。

先行技術

0004

特開2013−169477号公報
特開平8−117517号公報

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、電動ブロー弁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、電動ブロー弁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動ブロー弁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一方、該捕捉した異物を排出するための電動ブロー弁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動ブロー弁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動ブロー弁を駆動するようにしたため、即ち発電機の発電電力で電動ブロー弁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。

実施例

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外部に排出するものである。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、固定スクロールラップ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の電動ブロー弁51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動ブロー弁51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における電動ブロー弁51だけでなく電磁石47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、油の輸送配管周り蒸気配管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。

0035

本願に開示の技術は、電動ブロー弁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。

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
51電動ブロー弁

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