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スチームトラップの基本

トラップとオリフィス 後編

オリフィスNo.とは?

「トラップとオリフィス 前編」ではトラップのオリフィス(弁座部分)径は接続配管径よりもかなり絞られているということを中心にオリフィスの説明をしました。後編では、トラップのオリフィスNo.についてご説明します。
トラップのオリフィスNo.に関して、「数字が大きい方が径が小さいのは逆のよう・・・」と言う声を時々お聞きします。確かに一見すると、奇異な感じを受けるかもしれません。
フリーフロートトラップJ3Xの場合、オリフィスNo.は2,5,8,10,21の5種類あります。各オリフィスNo.の数字はkg/cm2で表示した最高使用圧力を示しています。従って、数字が大きいほど高い圧力まで使用できますが、その反面同じ作動圧力差での排出能力は小さくなります。

閉弁力と開弁力

開弁力とは弁を開弁させる方向に作用する力、閉弁力は弁を閉弁させる方向に作用する力です。

閉弁力と開弁力

フリーフロートトラップの作動メカニズムは浮力を利用しています。浮力により弁体であるフロートが浮き上がれば、弁座から離れて開弁状態になります。つまり浮力が開弁力です。フロートの浮力は、ドレンの比重を一定と仮定すれば、フロートの体積と重量で決まります。トラップ内部にあるフロートの体積と重量は不変ですので、浮力一定=開弁力一定です。

一方、閉弁力はオリフィス前後の圧力差とオリフィス径から生じる力です。 身近な例では、浴槽の湯を排水する際に一旦抜いた栓を排水口に近づけると吸い寄せられて栓が閉まってしまうことがあります。これと同じ力がフリーフロートトラップの内部でも作用しています。これが閉弁力です。オリフィス径が一定であれば圧力差が大きいほど閉弁力は大きくなります。逆に圧力差が一定であれば、オリフィス径が大きいほど閉弁力は大きくなります。

圧力差が一定の場合、オリフィス径が大きいほど閉弁力は大きくなります。

オリフィス径が一定の場合、作動圧力差が大きいほど閉弁力は大きくなります。

オリフィスNo.の選び方

オリフィス径と圧力差の関係で閉弁力は変化しますが、その一方で開弁力は一定ですから、あるオリフィス径に対して、圧力が高すぎると、閉弁力が開弁力を上回ることになります。このときフロートは弁座に吸い付けられたままとなり、開弁できません。トラップはドレンを排出できない状態になります。オリフィスNo.によって最高使用圧力が異なっているのはこのためです。

<同じフロートでの、能力・圧力とオリフィスNo.の関係>
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【排出能力を大きくしたい】
   →オリフィス径を大きくする
   ⇒最高使用圧力が低くなる = オリフィスNo.は小さくなる

【最高使用圧力を高くしたい】
   →オリフィス径を小さくする
   ⇒排出能力が小さくなる  = オリフィスNo.は大きくなる
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このように同じモデルでも、最高使用圧力を限定すると大きな排出能力が、排出能力を限定すると高い最高使用圧力が確保できるとも言える訳です。

同じフロートでの、最高使用圧力と排出能力とオリフィス径の関係