【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オリフィス孔の形状と大きさ及びバイメタルの感温特性を用いてドレン水量をコントロールする液体凝縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気をエネルギー源として用いた加熱装置は消費エネルギーに見合ったドレン水を発生させる。スチームトラップは蒸気を吐き出すことがなく、ドレン水のみを放出させるのがベストであり、スチームトラップは、一般に加熱装置の加熱管末端に取り付けられて動作機能する。
【０００３】
スチームトラップは、ドレン水を断続的に排出する弁機能付きスチームトラップとドレン水を常時流し続けるオリフィス型スチームトラップが一般的である。弁機能付きスチームトラップは、蒸気と水の比重差で動作する浮力型、蒸気と水の温度差で感知するバイメタル型、ベロー等のスリーブに温度で気化する膨張液体を封入し、蒸気と水の温度差により膨張収縮する膨張収縮型などがある。弁機能付きスチームトラップは、ドレン排出口を開閉する弁機能によりドレンの排出をコントロールしようとするものである。他方、オリフィス型スチームトラップは、ドレン水量に適合する面積のオリフィス孔でドレン水を常時排出させ、オリフィスの開口面積でドレン水量をコントロールするものである。
【０００４】
弁機能付きスチームトラップは、弁を動作させる可動部を有しており、構造が複雑である上に、湯や蒸気内に配置されるものであるため、可動部の腐食や摩耗劣化という欠点がある。更に、弁の接触面の摩耗やごみの付着などにより弁機能の信頼性が低下するという欠点がある。オリフィス型スチームトラップは常時オープンで使われる。ドレン水量は、圧力とオリフィス孔の面積で決まる。圧力一定で毎時１００リットルのドレン水量を排出する適切オリフィス孔面積がＡの場合に、オリフィス孔面積が２倍の２Ａのオリフィスを取り付けたとき、加熱装置の負荷変動範囲を１００パーセントから２５パーセントに変化しても、蒸気ロスは従来の弁機能付きスチームトラップと比較しても数分の一であることが知られている。更に、オリフィス型スチームトラップは、可動部分がないので信頼性が高いものである。
【０００５】
弁機能付きスチームトラップは、目詰まり対策とウオーミングアップ時のドレン水量を排出する目的から、一般に１００パーセント負荷時の適正ドレンを排出する量の１０倍程度の面積の開口部が設けられているので、加熱装置のウオーミングアップ時に発生する通常負荷時の数倍のドレン水を排出させるのには適している。
【０００６】
しかし、弁を開閉させる機構部が劣化し機能が低下すると、開口部がオープン状態になり、過大な蒸気をロスする。これは開口部の面積を小さくすれば解決できるが、従来の開口部の形状では目詰まりが多発し、著しく信頼性を低下させるので、目詰まりが発生しない程度の開口部面積として、適正ドレン水排出量の決定は、弁機能の性能に頼っているのが現状である。また、弁を開閉させる機構部分の劣化は、弁が閉じた状態にもなるので開口部を塞いでしまいトラップとしての機能を停止してしまうこともあった。
【０００７】
その点、ドレン水量に適合したオリフィス型スチームトラップは、蒸気のロスは、極めて少なくなるが、孔面積が直径２ミリメートルより小さくなると、目詰まりが極端に発生しやすいという欠点がある。更に、ウオーミングアップ時の大量に発生するドレン水を速やかに排出する能力に不足が生じる。この現象はオリフィス孔面積が小さいほど顕著である。
【０００８】
一般に蒸気負荷設備では、ウオーミングアップ時、定格１００パーセント負荷時、２５パーセント負荷時によってドレン水量が大きく変動する。一般蒸気設備ではウオーミングアップ時は定格１００パーセント負荷時の２乃至３倍程度で、２５パーセント負荷時は定格１００パーセント負荷時の４分の１程度となる。ウオーミングアップ時と定格負荷の２５パーセント時を考えるとドレン水は約１２倍変化する。オリフィス型スチームトラップは定格１００パーセント負荷時の適正面積の１．５倍にセットして、負荷が２５パーセントに変化しても蒸気ロスは１．０パーセント以下で従来の弁機能付きスチームトラップに比較しても極めてロスが少なく、極めて有効であり、ウオーミングアップ時のドレン水の排出能力をどう解決するかが問題であった。ウオーミングアップ時に対応できる孔面積のオリフィスを取り付けると通常負荷時に蒸気ロスが多く発生するので定格１００パーセント負荷時に見合った孔径のオリフィスを取り付けるため、ウオーミングアップ時に大量に発生するドレン水を排出するのに時間を要するという欠点があった。また、ウオーミングアップ時の大量のドレン水を排出する手動弁や自動化された電磁弁などによって解決する方法もあるがコスト高の上、不合理でもあった。
【０００９】
オリフィス型の欠点であった目詰まりの問題は既に別の発明でよって解決されている。しかし、目詰まりの問題は解決されたが、ドレン水量に適合するオリフィス孔の面積を選定する必要はある。これが弁型に比較して煩わしく不合理であった。
【００１０】
オリフィス孔の面積は、省エネ上、１．５倍ピッチ以下で選定する必要があるので、直径０．４から４．０ミリメートルまで、直径０．４、０．５、０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０、２．４、２．８、３．２、４．０ミリメートルの１４種程度の孔径を作成し、これらから選定した方がよい。尚、孔径は定格１００パーセント負荷時のドレン水量とトラップにかかる差圧が判れば計算にて算出して求めて選定するか、差圧とドレン水を測定して選定表より選定して取り付ける。いずれにしろこの選定作業は必要であり、煩わしいものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
オリフィス型は省エネでよいと分かっていても選定のわずらわしさと負荷変動に対しての追従性が悪いというイメージから採用が敬遠されがちであった。本発明は、かかる問題点を解決するためのものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、オリフィス孔の形状と大きさ及びバイメタルの感温特性を用いてドレン水量をコントロールする液体凝縮装置において、バイメタルを感温速度が異なる２片を用い、オリフィス孔開口面に接するバイメタルを感温速度が速く且つオリフィス孔開口面に略垂直に動作するものとし、それを動かすバイメタルを感温速度が遅く且つオリフィス開口面に略水平に動作するものとしたことを特徴とする液体凝縮装置を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る液体凝縮装置の構造を示す断面図であり、図中符号１は、オリフィス２を収納するためのボディーである。オリフィス２は、パッキング３を介して、ボディー１内に取り付けられている。
【００１４】
ボディー１は、ダクタイル鋳鉄によって構成し、左右両端には４分の３インチのガスネジが切られている。オリフィス２はステンレス鋼などを加工して製作する。オリフィス孔９は、直径１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートルのものを用意する。これらのオリフィス孔９の形状は、孔径Ｌに対して孔部の厚みｔが２分の１以下（Ｌ／ｔ＞２）で、ドレンの入る側が平面で、ドレンが出る側が１２０度の角度を設けて加工される。オリフィス孔９の下部には、直径６ミリの通し孔を下方に向かって開け、ドレン水を下流側へと排出される。
【００１５】
オリフィス２の上部は、ボディー１内でスクリーン４で囲われている。スクリーン４は、キャップ５とオリフィス２で固定される。キャップ５は、真鍮やステンレス材によって加工され、ねじによってパッキング６を介してボディー１に密封固定される。
【００１６】
スクリーン４はキャップ５のねじ下部とオリフィス２の上端外周部に密着してセットされる。スクリーン４は、オリフィス孔９を通らない粗大ゴミを除去するフィルタ機能を有しており、ステンレス製メッシュで内径２０ミリメートル、長さ５０ミリメートルの筒状に構成されており、オリフィス２の上端外周径とキャップ５のねじ下部の内径によって固定される。固定部の隙間よりゴミが通ってもオリフィス孔９が目詰まりしない程度の気密性を持っている。
【００１７】
図中７はドレン受けボルトである。ドレン受けボルト７は、ステンレス材を用いねじが切られた座付きボルトであり、内径１０ミリメートルの受け穴１５と、その外周にドレン水を通す排出孔Ａ、Ａ′が、２乃至５ミリメートルの径で１乃至３カ所空けられている。ドレン受けボルト７は、ドレン受けボルト７の外周に切られた雄ねじとボディー１の雌ねじでパッキング８を介して締めつけ封止固定されている。ドレン受けボルト７とオリフィス２は、オリフィス２の出口側先端部に雄ねじ部を形成し、ドレン受けボルト７の先端部内径に雌ねじ部を形成し、パッキング３を介してパッキング部よりドレン水がバイパスして漏れないよう締めつけ固定する。
【００１８】
受け穴１５は、オリフィス２から排出されたドレン水を受けた後、排出孔Ａ、Ａ′を通してボディー１内部の下流側に放出され、ドレン管に排出される。
【００１９】
符号１０、１１は、バイメタルである。バイメタルの目的は、ドレン温度に感温して動作し、オリフィス孔９から放出されるドレン水の量を変化させることであって、弁のごときドレン水排出口を開閉させることではない。オリフィス孔９を塞いだ場合でも、ドレン水の通過面積が５分の１程度になれば十分である。バイメタル１０、１１は同一材質のものでよく、オリフィス孔９のドレン水の通過面積の変化にも、温度による動作特性にも、ねじにより設定できる。
【００２０】
バイメタル１０、１１の材質は、ニッケルクロム系の２種の金属板を用い、耐腐食性の強い材質を用いた。第１のバイメタル１０は、厚み１．０ミリメートル、幅５ミリメートルを成形加工した後、焼き戻し、ニッケルメッキを施してより耐腐食性をあげている。尚、第１のバイメタル１０は、８５ミリメートルの長さで図１の形状にし、温度摂氏５０度と１００度の液体に交互に浸した時、略水平方向への変化量５ミリメートルで戻るときの力は２７０グラムであった。第２のバイメタル１１は、厚み０．５ミリメートルで幅５ミリメートルを成形加工した後、焼き戻しし、ニッケルメッキを施す。温度上昇に対して、外側に感温変形してオリフィス孔９の開口面に接する。第２のバイメタル１１を、上記同一の実験を行ったところ、下方への変形量２ミリメートル、下方への押しつけ力８０グラムであった。
【００２１】
第１のバイメタル１０は、感温すると図１中Ｂの方向に変形する。上記実験例での温度設定では変形に要する時間は１秒以下であった。すなわち、温度上昇に対して、図２に示すように内側に感温変形する。他方、第２のバイメタル１１は、感温すると、図中１中Ｃの矢印の方向へ変形する。上記実験例での温度設定では変形に要する時間は０．３秒以下であった。第１のバイメタル１０は、第２のバイメタル１１より、厚くて変形量も応力も大きい。第２のバイメタル１１がオリフィス孔９を塞いだとき蒸気圧力によって第２のバイメタル１１は吸着される。温度が下がっても吸着力はかかっているので第２のバイメタル１１を右方向に引き戻す必要がある。吸着力に負けない力以上の力が必要だからである。
【００２２】
第２のバイメタル１１は、第１のバイメタル１０より、薄くして感温速度を第１のバイメタル１０より速くさせてあり、第２のバイメタル１１の先端部がオリフィス孔９の開口面に対して斜め上方より進入して接した後、第１のバイメタル１０が動作するのでオリフィス孔９付近を擦るよう移動する。このような動作ができるようねじ１３、１４で取付位置を調整した後に固定される。
【００２３】
第１のバイメタル１０は、スクリーン４内径側にステンレス加工されたリング１２によって取付固定される。第１のバイメタル１０の取付部には長穴を形成し、固定調節用のねじ１３をゆるめて上下アジャストする。尚、リング１２は上下移動自在でねじ固定ができるようにする。
【００２４】
他方、第２のバイメタル１１も、ねじ１４によって図中左右方向に移動できるアジャスト機能を持っている。第２のバイメタル１１は、第１のバイメタル１０との取付部に長穴を形成し、第１のバイメタル１０のオリフィス２側の端部をＬ状に曲げた所に形成された長穴とをあわせてねじ１４により左右アジャスト自在に固定されている。
【００２５】
オリフィス孔９と第２のバイメタル１１の先端の位置調整は、飽和蒸気温度やドレン水の排出温度等の動作目的に合わせて行う。この位置調整は、ねじ１３での高さ調整及び、ねじ１４での左右位置調整によりアジャストして固定することにより行う。摂氏８０度から９０度のドレン水温度でふさぎたいときも同様にアジャストする。オリフィス孔９の径が１φから４φでも同様な方法で行う。
【００２６】
以下、バイメタルの作用について詳しく説明する。
配管をつなぎ、動作初期にはドレン水の温度が低く、第１のバイメタル１０及び第２のバイメタル１１は、図１に示す位置にあり、オリフィス孔９は開口されている。すなわち、第２のバイメタル１１の先端部はオリフィス孔９をふさがない位置にある。このとき配管内の空気や低い温度のドレン水は最も多く排出される。
【００２７】
ドレン水の温度が上昇し、飽和蒸気圧温度に達すると第１のバイメタル１０及び第２のバイメタル１１は変形し、オリフィス孔９を塞ぐように動作する。例えば、トラップに差圧１０キログラムでオリフィス孔直径２ミリメートルで断面積３．１４平方ミリメートルのとき吸着力は３１４グラムである。ドレン水温度が上がるか、蒸気がオリフィス孔９を流れると第２のバイメタル１１は、オリフィス孔９の方向に変形し、第１のバイメタル１０も変形するので、開口部が塞がり吸着される。これを戻すには第１のバイメタル１０によって行う。圧力１０キログラムでオリフィス孔面積の吸着力３１４グラムに対し、オリフィス孔９を開口させる力は、略水平方向なので約６０グラム程度の力で戻すことができた。開口部の調整は、バイメタルの熱変形係数、成形形状によってもある程度の調整は可変できるが、材質や形状のばらつきによって性能が変化するので、性能の均一性に欠けるため実用的には調整はねじ１３、１４によって行う方がよい。ふさぎ精度はそれほど必要ない。オリフィス孔９が全開口のときを１００％として、２０％までふさげば良く、ドレン水の通過面積は約５倍変化すれば十分である。ここでドレン水の通過面積をＫとするとＫは５倍変化することになる。この変化は、第１及び第２のバイメタル１０、１１の動作によって起こる。Ｋの面積がドレン水の温度により塞がれて、最小である５分の１の面積で動作し続けたとき、負荷が１００パーセントから２５パーセントに変わっても蒸気ロスは１．５パーセント弱である。
【００２８】
第１及び第２のバイメタル１０、１１の動作でオリフィス孔９を塞いだり、目詰まりのようなとき、長時間ドレン水の排出不足状態が続くと、ドレン水の温度が下がるので、第１及び第２のバイメタル１０、１１はオリフィス孔９が開口するように動作する。このとき第２のバイメタル１１の先端部は、オリフィス孔９の付近を押さえつけ、斜め上方に戻される。ドレン水温度が上がると第２のバイメタル１１の先端部は上方よりオリフィス孔９付近を上方より削り取るよう塞ぐ動作をするので、オリフィス孔９周辺のスケールは取り除かれ、目詰まりの発生を防止できる。万一目詰まりが発生した場合であっても、ドレン水の温度が低下し、ドレン水の通過面積が大きくなるので、スケールや付着物は排出されてしまい、機能は回復する。尚、第２のバイメタル１１や閉鎖片が摩耗しても、ドレン水を多く排出すると温度が上昇するので、第１及び第２のバイメタル１０、１１は変化し、適正排出面積は第１及び第２のバイメタル１０、１１によって補正される。
【００２９】
本発明の特徴は、オリフィス孔９を垂直方向に塞ぐのではなく水平方向に塞ぐものであること、オリフィス孔９をふさいでも１００％遮断することではなく、１００〜２０％程度範囲で可変でき、ドレン水を常時流れている状態でコントロールすることにある。尚、本実施例は単板のバイメタルを加工しツーピース型について説明した。第１及び第２のバイメタル１０、１１の動作を、水平に塞ぐようにしたため垂直にかかる圧力の５分の１の力で動作させることができた。圧力が高く開口面積が大きくなると吸着力は大きくなり、戻すための力不足も生じる場合がある。この問題の解決のためには形状の変更や、厚み増し、２枚重ねなどの方策により力を増すことで可能となる。
【００３０】
バイメタルによりオリフィス孔９を水平方向に塞ぐ手段として図３乃至図５に示す他実施例がある、図３は第１のバイメタル２１が温度上昇により開くように感温変化し、第２のバイメタル２２も開くように変化する。
【００３１】
図４は、バイメタル３１の先端にオリフィス孔９を塞ぐ金属製の閉鎖片３２を取り付け、オリフィス孔９の位置に応じてバイメタル３１の変形特性の異なるものを利用している。
【００３２】
図５は、バイメタル４１が、図示するように渦巻きバネ状のものとし、Ｆ点を固定して、その後、外側端部に閉鎖片４２をつけ、感温すると外周が広がり、矢印方向に閉鎖片４２は変位し、オリフィス孔９を塞ぐものである。
【００３３】
図２乃至図５に示すバイメタルはスクリーン４に固定するものであるが、キャップ５に取り付けることもできる。図６の例について説明する。図６は、バイメタルの感温部をキャップ５に取り付ける。
【００３４】
バイメタル５１と５２は、第１実施例のものを用いる。バイメタル５１は、キャップ５にネジ５３で固定され、バイメタル５１の固定部は第７図に示すように左右アジャスト可能なるよう長穴加工がされている。バイメタル５２はねじ５４で固定される。その固定部も第７図に示しようにアジャストできる長穴加工がされている。
【００３５】
バイメタル５１は、温度上昇を感温すると図中左方に変位し、バイメタル５２は下方に変位するのでオリフィス孔９を斜め上方より擦るように水平方向に移動するので、オリフィス孔９の開口面積を変化させることができる。
【００３６】
図８は、渦巻き方式のバイメタル６１であり、バイメタル６１は温度上昇を感温すると外径が広がるように加工する。その外周端部にオリフィス孔９を塞ぐ閉鎖片６２をねじで取り付ける。バイメタル６１の中央部は支持板６３によって固定される。指示板６３の他端はキャップ５にネジで固定される。
【００３７】
バイメタル６１の閉鎖片６２は、左右にアジャストできるようにバイメタル６１に長穴を加工してある。オリフィス孔９との高さ調整はキャップ５と支持板６３にライナーを入れて調整する。
【００３８】
【発明の効果】
以下、本発明は以下のような効果を発揮する。
第１に、バイメタルの感温特性によりオリフィス孔開口面と略水平方向に移動してオリフィス孔を塞ぐバイメタルを取り付けたので、オリフィス孔開口面に対して垂直方向に作動させる場合の５分の１以下の力で動かすことができるものとなった。
【００３９】
詳しく説明する。従来の弁機能付きスチームトラップの弁は、蒸気側の排出孔に対して垂直方向に作動するものとして取り付けられている。従って、圧力がかかりドレン水や蒸気が排出孔から流れると、排出孔には吸着力が働く、例えば直径２ミリメートルで１０ｋｇの圧力の場合、３１４ｇの吸着力が働くことになり、弁を閉じる動作はしやすいが、開く場合には、これ以上の力がないと開かない。
【００４０】
浮力で弁を動作させるには上記吸着力に打ち勝つ浮力を持つ必要がある。浮力を生じさせる球形ボールは蒸気トラップ内でその圧力につぶされないで且つ温度に耐えうる材料と大きさを選定すると金属製で大型のものとなり、トラップ自体は大型化し、コスト高を招く。そればかりか大型化は表面からの熱放出が大きく熱損失の原因ともなる。このことはバケット型トラップでも同様である。
【００４１】
バイメタルで弁を動作させるものについては、耐腐食性からニッケル、クロム、鉄の合金でできているものを使用する必要がある。しかし、これらの材質は温度による変化量が小さい。他の要素でバイメタルの熱に対する変化量を大きくするには、バイメタルの厚さを薄くする、幅を狭くする、長さを長くすること考えられる。そこで熱感度の低い材質で上記吸着力より強い力を得るためには薄い板状のものを重ね合わせて使用するか、長さを長くして所定の変形量を得ることになる。これでは熱に対する反応が遅れる欠点やトラップが大型化する欠点が生じる。いずれも蒸気ロスとコスト高の要因となる。
【００４２】
弁を垂直に開閉することはこのような欠点を有する他、弁と排出孔の接する面にスケールやスラッジが付着した場合に、押しつぶすことはできても除去することはできない。そして、スケールが付着すると弁と排出孔の接する面にギャップが生じ、弁機能としての信頼性が低下し、蒸気漏れを生じさせる。例えば直径２ミリメートルの排出口の面積（３．１４平方ミリメートル）に０．３ミリメートルのギャップが生じると２×３．１４×０．３のギャップ面積（ドレン水の通過面積）約１．９平方ミリメートルの実質開口となり弁機能を果たさなくなる。
【００４３】
しかし、本発明は、バイメタルを水平方向に移動させるものであるので、バイメタルとオリフィス孔の接する面（オリフィス孔開口面）の摩擦係数と接する面積により決まるが、上記垂直方向の吸着力の５分の一以下の力でバイメタルを動かすことができるのである。この動作の力を小さくできることは、バイメタルの厚み、幅、長さなどを小さくすることができるので、スチームトラップ自体も小さくできるのである。これにより大型化による蒸気ロスもコスト高も防ぐことができるのである。
【００４４】
第２に、請求項２の効果ではあるが、バイメタル先端部がオリフィス孔開口面に対して斜め上方より進入してオリフィス孔付近を擦るよう移動して、オリフィス孔を塞ぐものであるので、オリフィス孔開口面に付着したスケール等を常時削り取ることができ、常に一定のふさぎ状態を維持することができる。
【００４５】
請求項３記載の効果ではあるが、バイメタルの先端にオリフィス孔を塞ぐ閉鎖片を取り付けたことにより、オリフィス孔の閉鎖状態のコントロールが容易なものとなった。特に閉鎖片に上下左右のガタが生じるように取り付けることにより吸着力により閉鎖片が自在に動き、オリフィス孔の閉鎖状態のコントロールが容易なものとなる。
【００４６】
実施例の効果ではあるが、従来直径０．４〜４．０ミリメートルに対応するオリフィス孔は０．２ミリメートルピッチで１８種類ほどあったものが、１．０、２．０、４．０の３種類で対応可能となったので生産の合理化ができる。更に、負荷装置のドレン水量を推定して、取り付けてもほとんど間違うことなく、取付選定の煩わしさが改良され、且つ、省エネ効果を発揮して動作する。尚、ドレン水を断水することなく動作するので、オリフィスが常時オープンで使用される利点は確保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】液体凝縮装置の構造を示す断面図
【図２】バイメタルの変化を示す説明図
【図３】バイメタルの第２実施例を示す説明図
【図４】バイメタルの第３実施例を示す説明図
【図５】バイメタルの第４実施例を示す説明図
【図６】バイメタルの第５実施例を示す説明図
【図７】同の調整機構の説明図
【図８】バイメタルの第６実施例を示す説明図
【符号の説明】
１．．．．．．．．ボディー
２．．．．．．．．オリフィス
３、６、８．．．．パッキング
４．．．．．．．．スクリーン
５．．．．．．．．キャップ
７．．．．．．．．ドレン受けボルト
９．．．．．．．．オリフィス孔
１０、２１．．．．第１のバイメタル
１１、２２．．．．第２のバイメタル
１２．．．．．．．リング
１３、１４、．．．ねじ
１５．．．．．．．受け穴
３１、４１．．．．バイメタル
３２、４２、６２．閉鎖片
５１、５２．．．．バイメタル
５３、５４．．．．ねじ
６１．．．．．．．バイメタル
６３．．．．．．．支持板
Ａ、Ａ′．．．．．排出孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid condensing device for controlling the amount of drain water using the shape and size of an orifice hole and the bimetallic temperature sensitivity.
[0002]
[Prior art]
A heating device using steam as an energy source generates drain water commensurate with energy consumption. It is best for the steam trap to discharge only drain water without exhaling steam, and the steam trap is generally mounted and operative at the end of the heating tube of the heating device.
[0003]
As the steam trap, a steam trap having a valve function for intermittently discharging the drain water and an orifice type steam trap which constantly flows the drain water are generally used. A steam trap with a valve function is a buoyancy type that operates with a specific gravity difference between steam and water, a bimetal type that senses with a temperature difference between steam and water, and an expansion liquid that evaporates at temperature is sealed in a sleeve such as a bellow, and steam and water are sealed. There is an expansion / contraction type that expands / contracts due to a temperature difference. The steam trap with a valve function is intended to control drain discharge by a valve function for opening and closing a drain discharge port. On the other hand, the orifice-type steam trap constantly discharges drain water through an orifice hole having an area suitable for the amount of drain water, and controls the amount of drain water by the opening area of the orifice.
[0004]
A steam trap with a valve function has a movable part that operates the valve, and has a complicated structure and is placed in hot water or steam. is there. Further, there is a disadvantage that the reliability of the valve function is reduced due to wear of the contact surface of the valve, adhesion of dust, and the like. The orifice type steam trap is always open. The amount of drain water is determined by the pressure and the area of the orifice hole. When the appropriate orifice hole area that discharges 100 liters of drain water per hour at a constant pressure is A, when the orifice hole area is doubled and 2A orifice is installed, the load fluctuation range of the heating device is reduced from 100% to 25%. Even if it changes, the steam loss is known to be a fraction of that of a conventional steam trap with a valve function. Further, the orifice type steam trap is highly reliable because it has no moving parts.
[0005]
A steam trap with a valve function is generally provided with an opening having an area of about 10 times the amount of draining an appropriate drain at a 100% load for the purpose of preventing clogging and discharging a drain water amount at the time of warming up. It is suitable to discharge several times the drain water generated during warm-up of the heating device at the time of normal load.
[0006]
However, when the mechanism for opening and closing the valve is deteriorated and its function is reduced, the opening is opened, and excessive steam is lost. This can be solved by reducing the area of the opening.However, clogging frequently occurs in the conventional shape of the opening, which significantly reduces reliability. At present, the determination of emissions depends on the performance of the valve function. In addition, the deterioration of the mechanism for opening and closing the valve may cause the valve to be in a closed state, so that the opening may be closed and the function as a trap may be stopped.
[0007]
On the other hand, the orifice type steam trap adapted to the amount of drain water has a very small loss of steam, but has a drawback that when the hole area is smaller than 2 mm in diameter, clogging is extremely likely to occur. Further, there is a shortage in the ability to quickly drain a large amount of drain water generated during warm-up. This phenomenon is more remarkable as the orifice hole area is smaller.
[0008]
In general, in a steam load facility, the amount of drain water greatly varies depending on warming up, rated 100% load, and 25% load. In a general steam facility, when warming up, the load is about two to three times the load at the rated 100% load, and when the load is 25%, it is about の of the load at the rated 100% load. When warming up and 25% of the rated load are considered, the drain water changes about 12 times. The orifice type steam trap is set to 1.5 times the appropriate area at the rated load of 100%, and the steam loss is less than 1.0% even if the load changes to 25% compared to the conventional steam trap with valve function. However, the method has a very small loss, is extremely effective, and has a problem how to solve the drain water discharge capacity at the time of warming up. If an orifice with a hole area that can cope with warming up is installed, a large amount of steam loss will occur at normal load. There was a disadvantage that it required. Further, there is a method of solving the problem by using a manual valve for discharging a large amount of drain water at the time of warming-up, an automated solenoid valve, or the like, but it is costly and irrational.
[0009]
The problem of clogging, which was a disadvantage of the orifice type, has already been solved by another invention. However, although the problem of clogging has been solved, it is necessary to select an orifice hole area suitable for the amount of drain water. This was bothersome and irrational compared to the valve type.
[0010]
Since the area of the orifice hole needs to be selected at a pitch 1.5 times or less for energy saving, the diameter is 0.4 to 4.0 mm, and the diameter is 0.4, 0.5, 0.6, 0.8. , 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.4, 2.8, 3.2, and 4.0 mm. It is better to select from these. If the amount of drain water and the differential pressure applied to the trap at a rated 100% load are known, the hole diameter is selected by calculating or calculating, or the differential pressure and drain water are measured and selected from a selection table and attached. In any case, this selection work was necessary and troublesome.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The orifice type was often shunned from adoption because of the image of troublesome selection and poor follow-up to load fluctuations, even though it was known to save energy. The present invention is to solve such a problem.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a liquid condensing apparatus for controlling the amount of drain water using the shape and size of an orifice hole and the temperature-sensitive characteristics of a bimetal. The bimetal in contact with the hole opening surface has a high temperature sensing speed and operates substantially perpendicular to the orifice hole opening surface, and the bimetal that moves it has a low temperature sensing speed and operates substantially horizontal to the orifice opening surface. A liquid condensing device characterized by the following.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described along with examples with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid condensing device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a body for accommodating an orifice 2. The orifice 2 is mounted in the body 1 via a packing 3.
[0014]
The body 1 is made of ductile cast iron, and has gas screws of 3/4 inch cut on both left and right ends. The orifice 2 is manufactured by processing stainless steel or the like. The orifice hole 9 has a diameter of 1 mm, 2 mm, 3 mm, or 4 mm. The shape of these orifice holes 9 is such that the thickness t of the hole portion is not more than half (L / t> 2) with respect to the hole diameter L, the side where the drain enters is a plane, and the side where the drain exits is 120 degrees. It is provided and processed. At the lower part of the orifice hole 9, a through hole having a diameter of 6 mm is opened downward, and drain water is discharged to the downstream side.
[0015]
The upper part of the orifice 2 is surrounded by a screen 4 in the body 1. The screen 4 is fixed by the cap 5 and the orifice 2. The cap 5 is made of brass or stainless steel, and is hermetically fixed to the body 1 via a packing 6 with screws.
[0016]
The screen 4 is set in close contact with the screw lower part of the cap 5 and the outer peripheral part of the upper end of the orifice 2. The screen 4 has a filter function of removing coarse dust that does not pass through the orifice hole 9, is formed of a stainless steel mesh and has a cylindrical shape with an inner diameter of 20 mm and a length of 50 mm. And the cap 5 is fixed by the inner diameter of the screw lower part. The airtightness is such that the orifice hole 9 is not clogged even when dust passes through the gap of the fixed portion.
[0017]
In the figure, reference numeral 7 denotes a drain receiving bolt. The drain receiving bolt 7 is a bolt with a seat threaded using a stainless steel material, and has a receiving hole 15 having an inner diameter of 10 mm and discharge holes A and A ′ for passing drain water around the outer periphery thereof having a diameter of 2 to 5 mm. One to three spaces are left open. The drain receiving bolt 7 is tightly sealed with a male screw cut on the outer periphery of the drain receiving bolt 7 and a female screw of the body 1 via a packing 8. The drain receiving bolt 7 and the orifice 2 form a male thread at the outlet end of the orifice 2 and a female thread at the inner diameter of the drain receiving bolt 7. Drain water is bypassed from the packing via the packing 3. And tighten it to prevent leakage.
[0018]
After receiving the drain water discharged from the orifice 2, the receiving hole 15 is discharged to the downstream side inside the body 1 through the discharge holes A and A ', and discharged to the drain pipe.
[0019]
Reference numerals 10 and 11 are bimetals. The purpose of the bimetal is to operate with the temperature sensed by the drain temperature and change the amount of drain water discharged from the orifice hole 9, not to open or close the drain water outlet such as a valve. Even when the orifice hole 9 is closed, it is sufficient that the area through which the drain water passes becomes about 1/5. The bimetals 10 and 11 may be of the same material, and can be set with screws to change the passage area of the drain water through the orifice hole 9 and the operating characteristics depending on the temperature.
[0020]
As the materials of the bimetals 10 and 11, two types of nickel-chromium-based metal plates were used, and materials having high corrosion resistance were used. The first bimetal 10 is formed to have a thickness of 1.0 mm and a width of 5 mm, and then is tempered and nickel-plated to increase corrosion resistance. The first bimetal 10 has a length of 85 millimeters and has a shape as shown in FIG. The force was 270 grams. The second bimetal 11 is formed to have a thickness of 0.5 mm and a width of 5 mm, and then is tempered and nickel-plated. When the temperature rises, it deforms to the outside and contacts the opening surface of the orifice hole 9. When the same experiment was performed on the second bimetal 11, the amount of downward deformation was 2 millimeters and the downward pressing force was 80 grams.
[0021]
The first bimetal 10 deforms in the direction of B in FIG. 1 when temperature is sensed. In the temperature setting in the above experimental example, the time required for the deformation was 1 second or less. That is, it undergoes temperature-sensitive deformation inward as shown in FIG. On the other hand, the second bimetal 11 deforms in the direction of the arrow C in FIG. At the temperature setting in the above experimental example, the time required for deformation was 0.3 seconds or less. The first bimetal 10 is thicker than the second bimetal 11 and has a larger deformation and a larger stress. When the second bimetal 11 closes the orifice hole 9, the second bimetal 11 is adsorbed by the vapor pressure. Even if the temperature is lowered, the suction force is applied, so it is necessary to pull back the second bimetal 11 to the right. This is because a force that is not less than the suction force is required.
[0022]
The second bimetal 11 is thinner than the first bimetal 10 so that the temperature sensing speed is faster than that of the first bimetal 10, and the tip of the second bimetal 11 is positioned with respect to the opening surface of the orifice hole 9. After entering and contacting obliquely from above, the first bimetal 10 moves so as to rub around the orifice hole 9. It is fixed after adjusting the mounting position with screws 13 and 14 so that such an operation can be performed.
[0023]
The first bimetal 10 is attached and fixed by a ring 12 made of stainless steel on the inner diameter side of the screen 4. An elongated hole is formed in the mounting portion of the first bimetal 10, and the screw 13 for fixing and adjusting is loosened and adjusted vertically. The ring 12 is movable up and down so that it can be screwed.
[0024]
On the other hand, the second bimetal 11 also has an adjustment function that can be moved in the left-right direction in FIG. The second bimetal 11 has an elongated hole formed at a portion where the first bimetal 10 is attached, and an elongated hole formed at a place where the end of the first bimetal 10 on the orifice 2 side is bent into an L shape. Together, they are fixed by screws 14 so that they can be freely adjusted left and right.
[0025]
The position of the orifice hole 9 and the tip of the second bimetal 11 is adjusted in accordance with the operation purpose such as the saturated steam temperature and the drain water discharge temperature. This position adjustment is performed by adjusting and fixing by height adjustment with the screw 13 and left and right position adjustment with the screw 14. If you want to block at a drain water temperature of 80 to 90 degrees Celsius, make the same adjustment. The same method is used even when the diameter of the orifice hole 9 is 1 to 4φ.
[0026]
Hereinafter, the function of the bimetal will be described in detail.
The pipe is connected, the temperature of the drain water is low in the initial stage of operation, the first bimetal 10 and the second bimetal 11 are at the positions shown in FIG. 1, and the orifice hole 9 is open. That is, the tip of the second bimetal 11 is at a position where the orifice hole 9 is not blocked. At this time, the air and low-temperature drain water in the pipe are discharged most.
[0027]
When the temperature of the drain water rises and reaches the saturated vapor pressure temperature, the first bimetal 10 and the second bimetal 11 are deformed and operate so as to close the orifice hole 9. For example, if the trap has a differential pressure of 10 kilograms, an orifice hole diameter of 2 millimeters, and a cross-sectional area of 3.14 square millimeters, the suction force is 314 grams. When the drain water temperature rises or when steam flows through the orifice hole 9, the second bimetal 11 is deformed in the direction of the orifice hole 9 and the first bimetal 10 is also deformed, so that the opening is closed and adsorbed. This is returned by the first bimetal 10. At a pressure of 10 kg, the orifice force of opening the orifice hole 9 was substantially horizontal, while the suction force of the orifice hole area was 314 g. Adjustment of the opening can be varied to some extent depending on the thermal deformation coefficient of the bimetal and the molding shape.However, since the performance varies due to variations in the material and shape, the uniformity of the performance is lacking. It is better to perform by 13 and 14. The plugging precision is not so necessary. Assuming that the orifice hole 9 is fully open, 100% is sufficient to close the orifice hole 9 to 20%. Here, assuming that the passage area of the drain water is K, K changes five times. This change is caused by the operation of the first and second bimetals 10 and 11. When the area of K is blocked by the temperature of the drain water and continues to operate in the minimum area of 1/5, the steam loss is less than 1.5% even if the load changes from 100% to 25%. is there.
[0028]
When the operation of the first and second bimetals 10 and 11 closes the orifice hole 9 or causes clogging or the like, if the state of insufficient drain water discharge continues for a long time, the temperature of the drain water decreases. The second bimetals 10 and 11 operate so that the orifice hole 9 is opened. At this time, the tip of the second bimetal 11 presses down near the orifice hole 9 and is returned obliquely upward. When the drain water temperature rises, the tip of the second bimetal 11 closes the orifice hole 9 from above so as to cut off the scale from above, so that the scale around the orifice hole 9 is removed and clogging can be prevented. Even if clogging occurs, the temperature of the drain water drops and the area through which the drain water passes increases, so that scale and deposits are discharged and the function is restored. In addition, even if the second bimetal 11 and the closing piece are worn, the temperature rises when a large amount of drain water is discharged, so that the first and second bimetals 10 and 11 change, and the appropriate discharge area is the first and second bimetals. The correction is made by the two bimetals 10 and 11.
[0029]
The feature of the present invention is that the orifice hole 9 is closed not in the vertical direction but in the horizontal direction. Even when the orifice hole 9 is covered, the orifice hole 9 is not blocked 100%, but can be changed in the range of about 100 to 20%. The purpose is to control while drain water is always flowing. In this embodiment, a two-piece type was described by processing a single-plate bimetal. Since the operations of the first and second bimetals 10 and 11 were closed horizontally, they could be operated with one-fifth of the pressure applied vertically. When the pressure is high and the opening area is large, the attraction force is increased, and there may be a case where the return force is insufficient. This problem can be solved by changing the shape, increasing the thickness, and increasing the force by a measure such as stacking two sheets.
[0030]
There is another embodiment shown in FIGS. 3 to 5 as a means for horizontally closing the orifice hole 9 with bimetal. FIG. 3 shows that the first bimetal 21 changes its temperature sensitivity so as to open due to a rise in temperature, and the second bimetal 22 Also change to open.
[0031]
In FIG. 4, a metal closing piece 32 for closing the orifice hole 9 is attached to the tip of the bimetal 31, and a bimetal 31 having different deformation characteristics depending on the position of the orifice hole 9 is used.
[0032]
FIG. 5 shows that the bimetal 41 has a spiral spring shape as shown in the figure, and the point F is fixed. Thereafter, a closing piece 42 is attached to the outer end. Reference numeral 42 is displaced to close the orifice hole 9.
[0033]
Although the bimetal shown in FIGS. 2 to 5 is fixed to the screen 4, it can be attached to the cap 5. The example of FIG. 6 will be described. FIG. 6 attaches the bimetallic temperature sensing part to the cap 5.
[0034]
The bimetals 51 and 52 of the first embodiment are used. The bimetal 51 is fixed to the cap 5 with screws 53, and the fixing portion of the bimetal 51 is formed with a long hole so that it can be adjusted right and left as shown in FIG. The bimetal 52 is fixed with screws 54. As shown in FIG. 7, the fixing portion is also formed with a long hole that can be adjusted.
[0035]
The bimetal 51 is displaced to the left in the figure when the temperature rise is sensed, and the bimetal 52 is displaced downward so that it moves horizontally so as to rub the orifice hole 9 obliquely from above. Can be changed.
[0036]
FIG. 8 shows a spiral-type bimetal 61. The bimetal 61 is processed so that the outer diameter increases when a temperature rise is detected. A closing piece 62 for closing the orifice hole 9 is attached to the outer peripheral end with a screw. The center of the bimetal 61 is fixed by a support plate 63. The other end of the indicating plate 63 is fixed to the cap 5 with a screw.
[0037]
The closing piece 62 of the bimetal 61 is formed with a long hole in the bimetal 61 so that it can be adjusted right and left. The height of the orifice hole 9 is adjusted by inserting a liner into the cap 5 and the support plate 63.
[0038]
【The invention's effect】
Hereinafter, the present invention exhibits the following effects.
First, the bimetal that closes the orifice hole by moving in a direction substantially horizontal to the opening surface of the orifice hole due to the temperature sensing characteristics of the bimetal is attached. It can be moved with the following power.
[0039]
explain in detail. The valve of the conventional steam trap with a valve function is mounted so as to operate vertically with respect to the steam-side exhaust hole. Therefore, when pressure is applied and drain water or steam flows from the discharge hole, an adsorption force acts on the discharge hole. For example, when the diameter is 2 mm and the pressure is 10 kg, an adsorption force of 314 g acts, and the valve is closed. Easy to open, but will not open without more power.
[0040]
In order to operate the valve by buoyancy, it is necessary to have buoyancy that overcomes the suction force. When a material and a size that are not crushed by the pressure in the steam trap and can withstand the temperature are selected in the steam trap, the buoyancy-generating spherical ball is made of a metal and becomes large, and the trap itself becomes large, resulting in high cost. In addition, the increase in size causes a large amount of heat release from the surface, which causes heat loss. This is the same in the bucket type trap.
[0041]
As for a valve operated by a bimetal, it is necessary to use a valve made of an alloy of nickel, chromium, and iron from the viewpoint of corrosion resistance. However, these materials have a small change with temperature. In order to increase the amount of change of the bimetal with respect to heat in other elements, it is conceivable to reduce the thickness, narrow the width, or increase the length of the bimetal. Therefore, in order to obtain a force higher than the above-mentioned attraction force with a material having a low thermal sensitivity, thin plate-shaped materials are used by being superimposed on each other, or a predetermined amount of deformation is obtained by increasing the length. This has the disadvantage of delaying the reaction to heat and of increasing the size of the trap. Any of these causes steam loss and high cost.
[0042]
Opening and closing the valve vertically has such disadvantages, and when scale or sludge adheres to the surface where the valve and the discharge hole are in contact with each other, it cannot be removed even if it can be crushed but can be crushed. When the scale adheres, a gap is formed in the surface where the valve and the discharge hole are in contact, and the reliability as a valve function is reduced, thereby causing steam leakage. For example, if a gap of 0.3 mm is generated in the area of the outlet having a diameter of 2 mm (3.14 square millimeters), a gap area of 2 × 3.14 × 0.3 (a drain water passage area) is about 1.9 square. It becomes a millimeter effective opening and does not fulfill the valve function.
[0043]
However, since the present invention moves the bimetal in the horizontal direction, it is determined by the friction coefficient and the area in contact with the surface where the bimetal contacts the orifice hole (the opening surface of the orifice hole). Bimetal can be moved with less than one force. Reducing the force of this operation can reduce the thickness, width, length, and the like of the bimetal, so that the steam trap itself can also be reduced. As a result, it is possible to prevent both steam loss and cost increase due to enlargement.
[0044]
Secondly, the effect of claim 2 is that the tip of the bimetal enters obliquely upward from the opening surface of the orifice hole and moves so as to rub around the orifice hole, thereby closing the orifice hole. The scale and the like attached to the hole opening surface can be constantly scraped off, and a constant blocking state can be always maintained.
[0045]
According to the third aspect of the present invention, since the closing piece for closing the orifice hole is attached to the tip of the bimetal, it is easy to control the closed state of the orifice hole. In particular, by attaching the closing piece to the upper and lower sides so as to generate backlash, the closing piece can freely move by the suction force, and it is easy to control the closed state of the orifice hole.
[0046]
As an effect of the embodiment, there are about 18 kinds of orifice holes corresponding to a diameter of 0.4 to 4.0 mm at a pitch of 0.2 mm. Since three types are available, production can be streamlined. Further, the amount of drain water of the load device is estimated, and even when the load device is mounted, there is almost no mistake, the trouble of selecting the mount is improved, and the operation is performed with an energy saving effect. Since the operation is performed without interrupting the drain water, the advantage that the orifice is always open and used is secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a liquid condensing apparatus. FIG. 2 is an explanatory view showing changes in bimetal. FIG. 3 is an explanatory view showing a second example of bimetal. FIG. 4 is a view showing a third example of bimetal. FIG. 5 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the bimetal. FIG. 6 is an explanatory view showing a fifth embodiment of the bimetal. FIG. 7 is an explanatory view of the same adjusting mechanism. FIG. 8 is a sixth embodiment of the bimetal. Explanatory diagram showing an example [Explanation of reference numerals]
1. . . . . . . . Body 2. . . . . . . . Orifice 3, 6, 8 . . . Packing 4. . . . . . . . Screen 5. . . . . . . . Cap7. . . . . . . . Drain receiving bolt 9. . . . . . . . Orifice holes 10, 21. . . . First bimetals 11, 22. . . . Second bimetal 12. . . . . . . Rings 13, 14,. . . Screw 15. . . . . . . Receiving holes 31, 41. . . . Bimetal 32, 42, 62. Closing pieces 51, 52. . . . Bimetal 53, 54. . . . Screw 61. . . . . . . Bimetal 63. . . . . . . Support plates A, A '. . . . . Outlet