JP2017003235A - ドレン回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン回収装置において吸引機構の消費電力を削減すること。
【解決手段】ドレン回収装置は、蒸気使用機器２Ｂで発生したドレンを回収管４を介して回収する真空発生ユニット５（吸引機構）を備える。真空発生ユニット５は、ドレンタンク５Ａと、回収管４に接続されるエゼクタ５Ｃと、第１および第２のポンプ５Ｄ，５Ｆとを有する。ポンプ５Ｄ，５Ｆは、ドレン流入口およびドレン排出口と、蒸気導入口１６とを有し、ドレンの貯留空間が形成されたケーシングを備え、蒸気導入口から貯留空間に蒸気を導入し該蒸気の圧力によって貯留空間のドレンをドレン排出口から排出する。真空発生ユニット５では、第１のポンプ５Ｄによってドレンタンク５Ａのドレンをエゼクタ５Ｃとの間で循環させ回収管４からエゼクタ５Ｃにドレンを吸引する一方、第２のポンプ５Ｆによってドレンタンク５Ａのドレンを利用側へ供給する。
【選択図】図１

Description

本願は、蒸気使用機器で発生したドレンを回収するドレン回収装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気使用機器において蒸気が凝縮して発生したドレン（復水）を回収するドレン回収装置（復水回収装置）が知られている。このドレン回収装置は、蒸気使用機器に配管を介して接続される吸引機構（復水回収ポンプ）を備えている。この吸引機構は、エゼクタと循環ポンプとが循環配管を介して接続されている。エゼクタは、その吸引口が配管を介して蒸気使用機器に接続されている。吸引機構では、循環ポンプによってドレンが、エゼクタの流入口に供給され、エゼクタの流出口から排出されることにより、エゼクタの吸引口において吸引作用が生じる。このエゼクタの吸引作用によって、蒸気使用機器から吸引機構へドレンが吸引されて回収される。つまり、吸引機構は、循環ポンプがエゼクタとの間でドレンを循環させることによって吸引作用を生じさせている。そして、吸引機構では、回収したドレンの一部を循環ポンプによって利用側（ボイラー）へ供給している。

特開２０００−３５６３０５号公報

ところで、上述したドレン回収装置の吸引機構では、電動ポンプである循環ポンプが用いられているところ、消費電力をできるだけ削減したいという要望があった。

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、ドレン回収装置において吸引機構の消費電力を削減することにある。

本願に開示の技術は、蒸気を凝縮させる蒸気使用機器と回収管を介して接続され、上記蒸気使用機器で蒸気の凝縮により発生したドレンを回収する吸引機構を備えたドレン回収装置を前提としている。そして、上記吸引機構は、ドレンタンクと、上記回収管に接続されるエゼクタと、第１および第２のポンプとを有している。上記第１および第２のポンプは、ドレンの流入口および排出口と、作動気体の導入口とを有し、内部にドレンの貯留空間が形成されたケーシングを備えている。そして、上記第１および第２のポンプは、上記導入口から上記貯留空間に作動気体を導入し該作動気体の圧力によって上記貯留空間のドレンを上記排出口から排出するものである。そして、上記吸引機構は、上記第１のポンプによって上記ドレンタンクのドレンを上記エゼクタとの間で循環させ上記回収管から上記エゼクタにドレンを吸引回収するように構成されている。また、上記吸引機構は、上記第２のポンプによって上記ドレンタンクのドレンを利用側へ供給するように構成されている。

以上のように、本願のドレン回収装置によれば、第１のポンプによってドレンタンクのドレンがエゼクタとの間で循環し、このドレンの循環によりエゼクタに吸引作用が生じて回収管からエゼクタにドレンが吸引回収される。一方、本願のドレン回収装置では、第２のポンプによってドレンタンクのドレンがボイラー等の利用側へ供給される。第１および第２のポンプは、何れも、導入された作動気体（例えば、蒸気）の圧力によって貯留空間のドレンが外部へ排出される。つまり、第１および第２のポンプは作動気体の圧力（圧力エネルギー）を動力源としてドレンの排出動作（ポンプ動作）を行うものである。したがって、電力（電気エネルギー）を使わずに、蒸気使用機器からドレンを吸引回収すると共に、回収したドレンを利用側へ供給することができる吸引機構を構築することができる。よって、本願のドレン回収装置では吸引機構の消費電力を削減することができる。

図１は、実施形態に係る蒸気システムの概略構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態に係る液体圧送装置の概略構成を示す断面図である。 図３は、実施形態に係る液体圧送装置の要部を示す断面図である。

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。

図１に示すように、本実施形態の蒸気システム１は、蒸気使用系統２とドレン回収系統３を備えている。ドレン回収系統３は、本願の請求項に係るドレン回収装置を構成している。

蒸気使用系統２は複数（本実施形態では、３つ）設けられている。各蒸気使用系統２は、蒸気使用機器２Ｂを備えており、その蒸気使用機器２Ｂに蒸気の供給管２Ａが接続されている。供給管２Ａは、例えばボイラー（図示省略）に接続されており、ボイラーで生成された蒸気が蒸気使用機器２Ｂに供給される。供給管２Ａには、蒸気の流量を調整する供給弁２Ｃが設けられている。蒸気使用機器２Ｂは、例えば熱交換器であり、供給管２Ａ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、蒸気使用機器２Ｂでは蒸気の凝縮潜熱によって対象物が加熱（潜熱加熱）される。

ドレン回収系統３は、回収管４と真空発生ユニット５を備えており、３つの蒸気使用機器２Ｂで蒸気の凝縮により発生したドレンを回収するものである。

回収管４は、３つの流出管４Ｂと、１つの集合管４Ａとを備えている。３つの流出管４Ｂは、それぞれ、一端（流入端）が蒸気使用機器２Ｂに接続され、他端（流出端）が集合管４Ａに接続されている。集合管４Ａは、流出端が真空発生ユニット５に接続されている。回収管４は、各蒸気使用機器２Ｂで発生したドレンが流出管４Ｂに流れ、集合管４Ａで集合する。各流出管４Ｂには、スチームトラップ４Ｃが設けられている。スチームトラップ４Ｃは、その上下流の圧力差（上流側の圧力と下流側の圧力との差）によって、流入したドレンのみを下流側へ自動的に排出するものである。なお、実際、スチームトラップ４Ｃには蒸気混じりのドレンが流入する。

真空発生ユニット５は、ドレンタンク５Ａと、循環配管５Ｂと、エゼクタ５Ｃと、２つのポンプ５Ｄ，５Ｆ（第１のポンプ５Ｄ、第２のポンプ５Ｆ）とを有しており、本願の請求項に係る吸引機構を構成している。真空発生ユニット５は、３つの蒸気使用機器２Ｂと回収管４を介して接続され、各蒸気使用機器２Ｂで発生したドレンを吸引回収するものである。

ドレンタンク５Ａは、回収管４を介して回収されたドレンが貯留されるものである。循環配管５Ｂは、ドレンタンク５Ａに接続されている。つまり、循環配管５Ｂは、一端（流入端）がドレンタンク５Ａの下部に接続され、他端（流出端）がドレンタンク５Ａの上部に接続されている。循環配管５Ｂには、上流側（流入端側）から順に、第１のポンプ５Ｄおよびエゼクタ５Ｃが設けられている。また、真空発生ユニット５では、回収管４の集合管４Ａがエゼクタ５Ｃの吸引口に接続されている。

真空発生ユニット５では、第１のポンプ５Ｄによってドレンタンク５Ａのドレン（水）が循環配管５Ｂを通って循環する。真空発生ユニット５は、第１のポンプ５Ｄによってドレンタンク５Ａの水が、エゼクタ５Ｃの流入口に供給され、エゼクタ５Ｃの流出口から排出されることにより、エゼクタ５Ｃの吸引口において吸引作用が生じるように構成されている。真空発生ユニット５は、エゼクタ５Ｃの吸引作用によって、回収管４におけるスチームトラップ４Ｃの下流側の圧力を減圧し、スチームトラップ４Ｃから排出されたドレンを回収する。つまり、真空発生ユニット５は、第１のポンプ５Ｄでドレンタンク５Ａのドレンを循環させることによってエゼクタ５Ｃに吸引作用を生じさせる。

また、真空発生ユニット５では、第２のポンプ５Ｆが流入管５Ｅを介してドレンタンク５Ａに接続されると共に排出管５Ｇを介して利用側（図示省略）に接続されている。利用側としては、例えばボイラーの給水タンクが挙げられる。真空発生ユニット５は、第２のポンプ５Ｆによってドレンタンク５Ａのドレンを利用側へ供給するように構成されている。

〈ポンプの構成〉
第１および第２のポンプ５Ｄ，５Ｆは、共に同じ構成となっており、作動気体を導入し該作動気体の圧力によってドレンの排出動作を行う液体圧送装置である。図２に示すように、ポンプ５Ｄ，５Ｆは、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、弁作動機構４０とを備えている。

ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、内部にドレンの貯留空間１３が形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入するドレン流入口１４と、ドレンが排出されるドレン排出口１５と、作動気体である蒸気が導入される蒸気導入口１６と、作動気体である蒸気が排出される蒸気排出口１７とが設けられている。ドレン流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、ドレン排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。蒸気導入口１６および蒸気排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これらドレン流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。第１のポンプ５Ｄでは、ドレン流入口１４およびドレン排出口１５は循環配管５Ｂに接続されている。第２のポンプ５Ｆでは、ドレン流入口１４は流入管５Ｅに接続され、ドレン排出口１５は排出管５Ｇに接続されている。第１および第２のポンプ５Ｄ，５Ｆでは、蒸気導入口１６は蒸気システム１内に設けられた蒸気供給管（図示省略）に接続されている。

図３にも示すように、蒸気導入口１６には給気弁２０が設けられ、蒸気排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ蒸気導入口１６および蒸気排出口１７を開閉するものである。給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口２５が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して蒸気導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して蒸気導入口１６が閉じられる。排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して蒸気排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して蒸気排出口１７が開放される。

排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く一方、排気弁３０は閉じ、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる一方、排気弁３０は開く。

弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。

フロート４１は、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルばね５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の浮き沈みに伴い軸５８を中心として揺動する。

また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルばね５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。

ポンプ５Ｄ，５Ｆでは、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。そして、ドレンがドレン流入口１４から流入し貯留空間１３に溜まっていくに従って、フロート４１が浮上する。なお、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が蒸気排出口１７から排出される。そして、貯留空間１３におけるドレンの水位が所定高水位に達すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じることになる。

給気弁２０が開くと、蒸気システム１内の蒸気（高圧蒸気）が蒸気導入口１６から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、貯留空間１３に溜まっているドレンは、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されてドレン排出口１５から排出される。つまり、貯留空間１３のドレンが圧送される。ドレンの排出によって貯留空間１３のドレン水位が低下すると、フロート４１が下降する。そして、貯留空間１３におけるドレンの水位が所定低水位に達すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開く。

上述した蒸気システム１では、蒸気使用系統２による加熱動作と、ドレン回収系統３による回収動作とが行われる。蒸気使用系統２では、供給弁２Ｃが所定の開度に設定された状態で、所定温度の蒸気が供給管２Ａから蒸気使用機器２Ｂに供給され、その蒸気が対象物と熱交換して凝縮し、対象物を所定温度で加熱する。一方、ドレン回収系統３では、蒸気使用機器２Ｂで発生したドレンが回収管４におけるスチームトラップ４Ｃに流入する。そして、真空発生ユニット５（第１のポンプ５Ｄ）が駆動されることにより、スチームトラップ４Ｃの上流側圧力と下流側圧力との間に所定の圧力差が生じて、スチームトラップ４Ｃからドレンが下流側へ排出される。この排出されたドレンは、真空発生ユニット５に吸引回収されてドレンタンク５Ａに貯留される。また、第２のポンプ５Ｆが駆動されることにより、ドレンタンク５Ａのドレンが第２のポンプ５Ｆによって利用側へ供給される。

以上のように、上記実施形態のドレン回収系統３によれば、第１のポンプ５Ｄによってドレンタンク５Ａのドレンがエゼクタとの間で循環し、このドレンの循環によってエゼクタ５Ｃに吸引作用が生じ回収管４からエゼクタ５Ｃにドレンが吸引回収される。一方、ドレン回収系統３では、第２のポンプ５Ｆによってドレンタンク５Ａのドレンが利用側へ供給される。第１および第２のポンプ５Ｄ，５Ｆは、何れも、導入された作動気体（蒸気）の圧力によって貯留空間１３のドレンがドレン排出口１５から排出される。つまり、第１および第２のポンプ５Ｄ，５Ｆは作動気体の圧力（圧力エネルギー）を動力源としてドレンの排出動作（ポンプ動作）を行うように構成されている。したがって、電力（電気エネルギー）を使わずに、蒸気使用機器２Ｂからドレンを吸引回収すると共に、回収したドレンを利用側へ供給することができる。よって、上記実施形態のドレン回収系統３によれば真空発生ユニット５の消費電力を削減することができる。

なお、上記実施形態の蒸気システム１において、蒸気使用系統２（蒸気使用機器２Ｂ）の数は、２つまたは４つ以上であってもよいし、１つでもよい。

本願に開示の技術は、蒸気使用機器で発生したドレンを回収するドレン回収装置について有用である。

１ 蒸気システム
２Ｂ 蒸気使用機器
３ ドレン回収系統（ドレン回収装置）
４ 回収管
５ 真空発生ユニット（吸引機構）
５Ａ ドレンタンク
５Ｃ エゼクタ
５Ｄ 第１のポンプ
５Ｆ 第２のポンプ
１０ ケーシング
１３ 貯留空間
１４ ドレン流入口（流入口）
１５ ドレン排出口（排出口）
１６ 蒸気導入口（導入口）

Claims (2)

1. 蒸気を凝縮させる蒸気使用機器と回収管を介して接続され、上記蒸気使用機器で蒸気の凝縮により発生したドレンを回収する吸引機構を備えたドレン回収装置であって、
   上記吸引機構は、
   ドレンタンクと、
   上記回収管に接続されるエゼクタと、
   ドレンの流入口および排出口と、作動気体の導入口とを有し、内部にドレンの貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間に作動気体を導入し該作動気体の圧力によって上記貯留空間のドレンを上記排出口から排出する第１および第２のポンプとを有し、
   上記第１のポンプによって上記ドレンタンクのドレンを上記エゼクタとの間で循環させ上記回収管から上記エゼクタにドレンを吸引回収する一方、上記第２のポンプによって上記ドレンタンクのドレンを利用側へ供給するように構成されている
   ことを特徴とするドレン回収装置。
2. 請求項１に記載のドレン回収装置において、
   上記回収管は、複数の上記蒸気使用機器と接続されている
   ことを特徴とするドレン回収装置。
   

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