(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0010】
図1は、蒸気供給システムの概略図である。蒸気供給システム100は、蒸気使用設備において用いられ、蒸気使用装置に蒸気を供給する。蒸気供給システム100は、蒸気使用装置に蒸気を供給する蒸気供給路10と、蒸気供給路10に設けられた減圧弁11と、蒸気供給路10において減圧弁11の下流側に設けられたエゼクタ20と、復水を貯留し且つ再蒸発させる再蒸発タンク30と、エゼクタ20と再蒸発タンク30とを接続する吸引路40とを備えている。蒸気システム100は、減圧弁11を介してエゼクタ20に流入する駆動蒸気によって再蒸発タンク30における再蒸発蒸気をエゼクタ20に吸引し、駆動蒸気と再蒸発蒸気との混合蒸気を蒸気使用装置に供給する。
【0011】
蒸気供給路10の上流端は、駆動蒸気の供給源に接続されている。減圧弁11は、駆動蒸気を減圧して、エゼクタ20の流入部21に流入させる。
【0012】
再蒸発タンク30は、復水を貯留すると共に、復水を再蒸発させる。再蒸発タンク30には、復水が流入する復水流入路31と、復水が排出される復水排出路32とが接続されている。復水排出路32は、再蒸発タンク30の下部に接続されている。復水排出路32には、蒸気トラップ33が設けられている。
【0013】
供給路40の一端は、再蒸発タンク30の上部に接続されている。吸引路40の他端は、エゼクタ20の吸引部22に接続されている。吸引路40は、第1逆止弁50が設けられた主流路41と、蒸気に第1逆止弁50をバイパスさせるバイパス路42とを含んでいる。第1逆止弁50は、エゼクタ20から再蒸発タンク30へ向かう蒸気の流れ、即ち、蒸気の逆流を防止する。つまり、主流路41では、再蒸発タンク30からエゼクタ20へ向かう一方向のみに蒸気が流通する。
【0014】
バイパス路42は、主流路41のうち第1逆止弁50よりも再蒸発タンク30寄りの部分と、主流路41のうち第1逆止弁50よりもエゼクタ20寄りの部分とを接続している。バイパス路42は、主流路41に比べて細い管で形成されている。バイパス路42には、第2逆止弁60が設けられている。第2逆止弁60は、エゼクタ20から再蒸発タンク30へ向かう蒸気の流れ、即ち、蒸気の逆流を防止する。つまり、バイパス路42では、再蒸発タンク30からエゼクタ20へ向かう一方向のみに蒸気が流通する。さらに、バイパス路42には、バイパス路42を流通する蒸気の流量を調節するニードル弁70が設けられている。ニードル弁70は、調節弁の一例である。
【0015】
図2は、第1逆止弁50の縦断面図である。第1逆止弁50は、蒸気が流通する第1開口51Aが形成されたケーシング51と、第1開口51Aを開閉する第1ディスク弁52と、第1ディスク弁52を案内するガイド53と、第1ディスク弁52を閉方向に付勢するコイルバネ54と、コイルバネ54を支持する押さえ部材55とを有している。第1ディスク弁52は、第1弁体の一例である。
【0016】
ケーシング51は、概ね円筒状に形成されている。ケーシング51は、軸方向の両端が開口しており、一方の開口が第1開口51Aである。ガイド53は、ケーシング51の内部に複数設けられている。ガイド53は、ケーシング51の周方向に互いに間隔を空けて配列されている。第1ディスク弁52は、ケーシング51の軸方向に移動可能な状態でケーシング51内に、具体的には、複数のガイド53に囲まれた状態で収容されている。
【0017】
第1逆止弁50では、コイルバネ54の付勢力により、第1ディスク弁52が第1開口51Aを閉じている。コイルバネ54の付勢力に対抗する圧力が第1ディスク弁52に作用することによって、第1ディスク弁52が第1開口51Aを開く。以下、第1ディスク弁52を開くのに必要な圧力を「第1開弁圧力」と称する。
【0018】
図3は、第2逆止弁60の縦断面図である。第2逆止弁60は、蒸気が流通する第2開口61Aが形成されたケーシング61と、第2開口61Aを開閉する第2ディスク弁62と、第2ディスク弁62を案内するガイド63と、開弁時の第2ディスク弁62を受け止める押さえ部材65とを有している。第2ディスク弁62は、第2弁体の一例である。
【0019】
ケーシング61は、概ね円筒状に形成されている。ケーシング61は、軸方向の両端が開口しており、一方の開口が第2開口61Aである。第2開口61Aは、第1開口51Aよりも小さい。ガイド63は、ケーシング61の内部に複数設けられている。ガイド63は、ケーシング61の周方向に互いに間隔を空けて配列されている。第2ディスク弁62は、ケーシング61の軸方向に移動可能な状態でケーシング61内に、具体的には、複数のガイド63に囲まれた状態で収容されている。
【0020】
第2逆止弁60は、第2開口61Aが下方を向く状態で配置される。そのため、第2逆止弁60では、第2ディスク弁62は、自重により第2開口61Aを閉じている。第2ディスク弁62の自重に対抗する圧力が第2ディスク弁62に作用することによって、第2ディスク弁62が第2開口61Aを開く。以下、第2ディスク弁62を開くのに必要な圧力を「第2開弁圧力」と称する。第2逆止弁60は、第1逆止弁50のようなコイルバネ54が設けられておらず、第2ディスク弁62の自重だけで閉弁しているので、第2開弁圧力は、第1開弁圧力に比べて小さい。
【0021】
続いて、このように構成された蒸気供給システム100の動作について説明する。
【0022】
再蒸発タンク30には、復水供給路31を介して復水が流入する。再蒸発タンク30に貯留される復水は、再蒸発して蒸気となる。再蒸発蒸気は、再蒸発タンク30の上部に滞留している。また、再蒸発タンク30内に貯留される復水の一部は、復水排出路32を介して再蒸発タンク30から排出される。
【0023】
一方、蒸気供給路10を流通する駆動蒸気は、減圧弁11によって減圧されエゼクタ20の流入部21に流入する。エゼクタ20は、駆動蒸気のジェットポンプ効果によって生じる負圧により、吸引路40を介して再蒸発タンク30から再蒸発蒸気を吸引する。エゼクタ20は、駆動蒸気と再蒸発蒸気とを混合して、混合蒸気を蒸気使用装置へ供給する。このとき、吸引路40の主流路41に第1逆止弁50が設けられ、且つ、バイパス路42に第2逆止弁60が設けられているので、エゼクタ20から再蒸発タンク30への蒸気の逆流が防止されている。
【0024】
さらに、吸引路40にバイパス路42が設けられ、且つ、第1逆止弁50よりも開弁圧力が小さい第2逆止弁60がバイパス路42に設けられているので、第1逆止弁50が高速で開閉を繰り返す、所謂、チャタリング現象が抑制される。
【0025】
詳しくは、バイパス路42及び第2逆止弁60が設けられていない構成においては、例えば、再蒸発タンク30内に再蒸発蒸気が少ない場合にチャタリング現象が生じ得る。詳しくは、再蒸発タンク30内に復水及び再蒸発蒸気が少ない場合には、再蒸発タンク30内の圧力が低くなる。第1逆止弁50の上流側と下流側との差圧が第1開弁圧力未満の場合には、第1逆止弁50が閉弁する。その後、再蒸発タンク30内に貯留された復水が再蒸発したり、再蒸発タンク30内に新たに流入した復水が再蒸発したりすると、再蒸発タンク30内で再蒸発蒸気が発生し、再蒸発タンク30内の圧力が上昇する。第1逆止弁50の上流側と下流側の差圧が第1開弁圧力に達すると、第1逆止弁50が開弁し、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気が吸引路40を介してエゼクタ20に吸引され始める。第1逆止弁50の開弁時には再蒸発タンク30の再蒸発蒸気が一気に吸引される。再蒸発タンク30の再蒸発蒸気が一気に減少すると、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気及び復水が少ない状況においては再蒸発タンク30内の圧力が急激に低下する。すると、第1逆止弁50が再度、閉弁する。その結果、このような第1逆止弁50の開閉が高速で繰り返され得る。こうして、チャタリング現象が発生する。
【0026】
それに対し、吸引路40にバイパス路42が設けられ、バイパス路42には第2逆止弁60が設けられている。第2開弁圧力は、第1開弁圧力よりも低く設定されている。そのため、第1逆止弁50及び第2逆止弁60の閉弁後に再蒸発タンク30内の圧力が上昇すると、第2逆止弁60の上流側と下流側との差圧が第2開弁圧力に達したときに、第2逆止弁60が開弁し、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気がバイパス路42を介してエゼクタ20に吸引され始める。
【0027】
第1逆止弁50の上流側と下流側の差圧が第1開弁圧力に達するまでの間は、第1逆止弁50の閉弁が維持され、バイパス路42を介した再蒸発蒸気の吸引が継続される。
【0028】
再蒸発タンク30内の圧力がさらに上昇し、第1逆止弁50の上流側と下流側との差圧が第1開弁圧力に達すると、第1逆止弁50が開弁し、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気がさらに主流路41を介してエゼクタ20に吸引され始める。
【0029】
第1逆止弁50の上流側と下流側との差圧が第1開弁圧力に達したときには、バイパス路42が設けられていない場合と比べて、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気及び復水の量が多くなっている。そのため、第1逆止弁50が開弁して再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気が一気に吸引されても、再蒸発タンク30内の圧力の急激な減少が緩和され、第1逆止弁50の即座の閉弁が抑制される。その結果、第1逆止弁50のチャタリング現象が抑制される。
【0030】
さらに、第2逆止弁60の第2開口61Aは、第1逆止弁50の第1開口51Aよりも小さいので、バイパス路42を介した再蒸発蒸気の流量は、主流路41を介した再蒸発蒸気の流量に比べて少ない。再蒸発タンク30内の圧力が第1開弁圧力未満の場合には、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気及び復水が比較的少ないものの、再蒸発蒸気の吸引量も少ないので、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気の急激な減少が抑制される。これにより、再蒸発タンク30内の急激な圧力低下が抑制され、ひいては、第2逆止弁60のチャタリング現象も抑制される。
【0031】
それに加えて、ニードル弁70によってバイパス路42の流量を調節することができる。前述の如く、第2開口61Aを小さくすることによってバイパス路42における再蒸発蒸気の流量が低減されているとしても、蒸気使用設備の実際の使用状況(例えば、再蒸発タンク30への復水の流入量が少ない場合等)によっては再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気及び復水が微量になってしまうことも起こり得る。そこで、そのような場合には、ニードル弁70を絞ることによって、バイパス路42における再蒸発蒸気の流量をさらに低減させる。これにより、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気又は復水が確保されるようになるので、第2逆止弁60のチャタリング現象がより一層抑制される。
【0032】
以上のように、蒸気供給システム100は、復水及び再蒸発蒸気を貯留する再蒸発タンク30と、再蒸発タンク30に接続された吸引路40と、吸引路40に接続され、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気を吸引路40を介して吸引して駆動蒸気と共に流出させるエゼクタ20とを備え、吸引路40は、エゼクタ20から再蒸発タンク30への蒸気の逆流を防止する第1逆止弁50が設けられた主流路41と、エゼクタ20から再蒸発タンク30への蒸気の逆流を防止する第2逆止弁60が設けられ、第1逆止弁50をバイパスするバイパス路42とを含み、第1逆止弁50は、蒸気が流通する第1開口51Aと、第1開口51Aを開閉する第1ディスク弁52(第1弁体)とを有し、所定の第1開弁圧力で第1ディスク弁52が第1開口51Aを開くように構成されており、第2逆止弁60は、第1開口51Aよりも小さい、蒸気が流通する第2開口61Aと、第2開口61Aを開閉する第2ディスク弁62(第2弁体)とを有し、第1開弁圧力よりも小さな第2開弁圧力で第2ディスク弁62が第2開口61Aを開くように構成されている。
【0033】
この構成によれば、再蒸発タンク30の再蒸発蒸気は、エゼクタ20に吸引され、駆動蒸気と混合されて蒸気使用装置等に供給される。エゼクタ20と再蒸発タンク30とは、主流路41及びバイパス路42を含む吸引路40を介して接続されており、再蒸発蒸気は、主流路41及びバイパス路42の少なくとも一方を流通してエゼクタ20に吸引される。尚、主流路41に第1逆止弁50が、バイパス路42に第2逆止弁60が設けられているので、エゼクタ20から再蒸発タンク30への蒸気の逆流が防止される。
【0034】
第1逆止弁50及び第2逆止弁60の閉弁後、再蒸発タンク30内の圧力が上昇して第2開弁圧力に達すると、まず第2逆止弁60が開弁する。第2逆止弁60の第2開口61Aは、第1逆止弁50の第1開口51Aよりも小さいので、バイパス路42における再蒸発蒸気の流量は比較的少ない。そのため、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気の減少量も小さいので、再蒸発タンク30内の急激な圧力低下が抑制される。これにより、第2逆止弁60におけるチャタリング現象の発生が抑制される。
【0035】
その後、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気がさらに増加して圧力が第1開弁圧力に達すると、第1逆止弁50も開弁する。このときには、再蒸発タンク30内には再蒸発蒸気及び復水がある程度溜まっているので、第1逆止弁50の開弁により再蒸発蒸気が一気に吸引されたとしても、再蒸発タンク30内の急激な圧力低下が緩和される。その結果、第1逆止弁50におけるチャタリング現象の発生が抑制される。
【0036】
さらに、バイパス路42には、バイパス路42を流通する再蒸発蒸気の流量を調節するニードル弁70(調節弁)が設けられている。
【0037】
この構成によれば、バイパス路42の再蒸発蒸気の流量を調節することができる。実際の使用状況において第2逆止弁60が頻繁に閉弁する場合には、ニードル弁70によってバイパス路42の流量を絞ることによって再蒸発蒸気の吸引量を低減することができる。これにより、再蒸発蒸気の発生量と吸引量とをバランスさせ、再蒸発タンク30内の再蒸発蒸気及び復水の枯渇を抑制することができる。つまり、第2逆止弁60におけるチャタリング現象の発生をより一層抑制することができる。
【0038】
また、第1逆止弁50は、第1開口51Aを閉じる方向に第1ディスク弁52を付勢するコイルバネ54(バネ)を有し、第1ディスク弁52は、少なくともコイルバネ54の付勢力によって第1開口51Aを閉じており、第2ディスク弁62は、付勢されておらず、第2ディスク弁62の自重によって第2開口61Aを閉じている。
【0039】
この構成によれば、第1ディスク弁52はコイルバネ54によって付勢されている一方、第2ディスク弁64はバネ等によって付勢されていないので、第1開弁圧力よりも小さな第2開弁圧力を実現しやすい。また、コイルバネ54の付勢力及び第2ディスク弁62の重量によって、第1開弁圧力及び第2開弁圧力を調節することができる。
【0040】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0041】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【0042】
例えば、第1逆止弁50及び第2逆止弁60の構成は、一例に過ぎず、任意の構成を採用することができる。例えば、第1逆止弁50及び第2逆止弁60の弁体は、ディスク状に形成されているが、それ以外の形状であってもよい。
【0043】
第1逆止弁50は、コイルバネ54を有していなくてもよい。第1開口51Aが下方を向く状態で第1逆止弁50を配置することによって、第1ディスク弁52が自重により第1開口51Aを閉じる。第1ディスク弁52の重量を第2ディスク弁62よりも重くすることによって、第1開弁圧力を第2開弁圧力よりも大きくすることができる。
【0044】
一方、第2逆止弁60が、第2ディスク弁62を閉方向に付勢するコイルバネを有していてもよい。この場合、コイルバネの付勢力を第1逆止弁50のコイルバネ54よりも小さくする。これにより、第2開弁圧力を第1開弁圧力よりも小さくすることができる。
【0045】
ニードル弁70は、実際の使用状況に応じてバイパス弁42の再蒸発蒸気の流量を調節するためのものであるので、実際の使用状況に応じた調節が必要ない場合等にはニードル弁70を省略してもよい。