(57)【要約】【課題】適切なタイミングでスチームトラップに対するクリーニング動作を行うことができるクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の提供。【解決手段】スチームトラップ本体90hには、エアーバインディングを解消するために、Xエレメント60によって開放又は閉塞される上部排出口96が形成されているが、この上部排出口96に異物が付着堆積すると閉塞することができなくなり、蒸気漏れを生じる。蒸気漏れが生じた場合、モニタリングセンサ2は蒸気漏れに伴うスチームトラップ本体90hの振動を検出し、クリーニング信号を出力してモータ20を駆動させ、進退部材21を上下方向に進退させて異物を除去する。【選択図】図１
2019032042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に形成されている、閉塞又は開放が可能な排出口であって、開放によって本体内部に滞留した流体を外部に向けて排出し、閉塞によって流体の漏洩を阻止する排出口、
予め記録されている発信タイミング規則に従い、クリーニング信号を発信する制御手段、
クリーニング信号を受け、排出口に対してクリーニング動作を行うクリーニング手段、
を備えたことを特徴とするクリーニング機構付きスチームトラップ。
【請求項２】
請求項１に係るクリーニング機構付きスチームトラップにおいて、
流体の漏洩を検出し、漏洩信号を出力する漏洩検出手段を備えており、
前記発信タイミング規則は、当該漏洩信号を受信したことである、
ことを特徴とするクリーニング機構付きスチームトラップ。
【請求項３】
請求項２に係るクリーニング機構付きスチームトラップにおいて、
前記漏洩検出手段は、流体の漏洩に従って発生する振動を検出することによって漏洩を検出する、
ことを特徴とするクリーニング機構付きスチームトラップ。
【請求項４】
請求項１に係るクリーニング機構付きスチームトラップにおいて、
前記クリーニング手段は、排出口に向けて進退可能なクリーニング部材を有しており、当該クリーニング部材の進退動作によって排出口に対するクリーニング動作を行う、
ことを特徴とするクリーニング機構付きスチームトラップ。
【請求項５】
請求項１に係るクリーニング機構付きスチームトラップにおいて、
設定されたクリーニング時期を記憶する記憶手段を備えており、
前記発信タイミング規則は、クリーニング時期の到来である、
ことを特徴とするクリーニング機構付きスチームトラップ。
【請求項６】
本体に形成されている、閉塞又は開放が可能な排出口であって、開放によって本体内部に滞留した流体を外部に向けて排出し、閉塞によって流体の漏洩を阻止する排出口を有するスチームトラップを対象としたスチームトラップのクリーニング方法において、
予め記録されている発信タイミング規則に従い、クリーニング信号を発信し、
クリーニング信号を受け、排出口に対してクリーニング動作を行う、
ことを特徴とするスチームトラップのクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法は、スチームトラップの排出口に詰まった異物を除去するクリーニングについての技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気等を供給先に向けて高温・高圧で移送する配管系統が設置されていることがある。そして、この配管内で蒸気が液化しドレン（蒸気の凝縮水）が発生した場合、蒸気等の移送の障害になるため、適宜、ドレンを配管外に排出する必要がある。
【０００３】
このため、配管系統の随所にスチームトラップが設けられている。例えばフロート式スチームトラップは内部に中空のフロートを内蔵しており、スチームトラップに流入したドレンの滞留に従ってこのフロートが浮上し、ドレン排出口を開放することによって自動的にドレンを配管外に排出するようになっている。ドレン排出後はフロートが下降してドレン排出口を閉塞するため、蒸気漏れは生じない。
【０００４】
ところで、蒸気移送の初期段階や蒸気移送中の作動状況によっては、配管内に空気が介在することがある。そして、スチームトラップ内に空気が侵入した場合、スチームトラップへのドレンの流入が阻止され、フロートが浮上しない結果、ドレンを排出することができなくなるというエアーバインディング（空気障害）が発生する。
【０００５】
このようなエアーバインディングを解消するため、自動エアーベント（自動空気抜き）機構を備えたスチームトラップがある。このスチームトラップには、上部に上部排出口が形成されている。そして、この上部排出口を閉塞又は開放可能なようにXエレメントと呼ばれる自動開閉弁が設けられている。
【０００６】
Xエレメントは高温の蒸気雰囲気中では膨張して上部排出口を閉塞して蒸気漏れを防止し、スチームトラップ内に空気やドレンが充満したときは収縮して上部排出口を開放し、空気やドレンを外部に自動的に排出する。そして、空気やドレンの排出後、蒸気がスチームトラップに流入した場合、蒸気の高温に従って再びXエレメントが膨張して上部排出口を閉塞する。
【０００７】
ここで上部排出口には、ゴミやスケール等の異物が付着堆積することがあり、このような場合、Xエレメントが膨張しても異物の付着によって上部排出口が確実に閉塞されず、ここから蒸気漏れが生じてしまうという不都合が生じる。
【０００８】
このような事態に対処するために、後記特許文献１に開示されている技術がある。この技術は、上部排出口の部分に進退可能な操作部材を設けている。そして、異物を除去するためのクリーニング動作を行う場合、操作者が操作部材を回転させ、操作部材をスチームトラップの内部に向けて前進させる。これによって、上部排出口に付着した異物を操作部材の先端部で除去する。クリーニング終了後は、操作者が操作部材を逆回転させ、操作部材を後退させて収納する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2008-45615号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述の特許文献１に開示された技術においては、異物の付着による蒸気漏れを操作者が認識しなければクリーニング動作を行うことができず、蒸気漏れに迅速に対処することができないという問題がある。特に、異物の付着による蒸気漏れを、操作者がスチームトラップの作動状況等から経験に基づいて判別する場合、その確実性に乏しく、クリーニングの要否を確実に判別してクリーニング動作を行うことができないという問題もある。
【００１１】
そこで本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法は、これらの問題を解決することを課題とし、適切なタイミングでスチームトラップに対するクリーニング動作を行うことができるクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップは、
本体に形成されている、閉塞又は開放が可能な排出口であって、開放によって本体内部に滞留した流体を外部に向けて排出し、閉塞によって流体の漏洩を阻止する排出口、
予め記録されている発信タイミング規則に従い、クリーニング信号を発信する制御手段、
クリーニング信号を受け、排出口に対してクリーニング動作を行うクリーニング手段、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本願に係るスチームトラップのクリーニング方法は、
予め記録されている発信タイミング規則に従い、クリーニング信号を発信し、
クリーニング信号を受け、排出口に対してクリーニング動作を行う、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法は、発信タイミング規則に従ってクリーニング信号を発信し、このクリーニング信号を受け、排出口に対してクリーニング動作を行う。したがって、適切なタイミングで蒸気漏れに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の第１の実施形態を示すスチームトラップの断面図である。
【図２】図１に示すスチームトラップの機能ブロック図である。
【図３Ａ】図１に示すスチームトラップが正常にドレンを排出しているときに生じる振動の波形を表すグラフである。
【図３Ｂ】図１に示すスチームトラップに蒸気漏れが生じているときに生じる振動の波形を表すグラフである。
【図４】図２に示す制御部が実行するプログラムのフローチャートである。
【図５】本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の第２の実施形態のスチームトラップの制御部が実行するプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態における用語説明］
実施形態において示す主な用語は、それぞれ本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の下記の要素に対応している。
検出部8及び検出ヘッド10・・・漏洩検出手段
制御部4・・・制御手段
メモリ6・・・記憶手段
進退部材21・・・クリーニング部材
モータ20及び進退部材21・・・クリーニング手段
スチームトラップ本体90h・・・本体
上部排出口96・・・排出口
蒸気、ドレン又は空気・・・流体
【００１７】
なお、実施形態において示す蒸気漏れ固有の周波数の振動波形の検出(第１の実施形態及び第２の実施形態)や、予防クリーニング時期の到来（第２の実施形態）等は、本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法における発信タイミング規則である。
【００１８】
［第１の実施形態］
本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の第１の実施形態を説明する。
【００１９】
（スチームトラップの説明）
産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気を供給先に向けて高温・高圧で移送する配管系統が設置されていることがある。この配管内で蒸気が液化するとドレン（蒸気の凝縮水）が滞留し、蒸気移送のための空間が縮小される結果、蒸気の移送効率が低下してしまう。
【００２０】
このような事態を回避するために、配管には随所に多数のスチームトラップが設けられている。図１は本実施形態におけるスチームトラップ90の断面図である。配管の主管（図示せず）には支管81が連通して設けられており、この支管81にスチームトラップ本体90hに設けられた接続口99が接続され、ここからスチームトラップ本体90hの内部空間である弁室91内に蒸気やドレンが矢印101方向に流入する。
【００２１】
スチームトラップ本体90hの弁室91の下方にはドレン排出口97が設けられているが、通常時においては、このドレン排出口97はフロート95によって塞がれており蒸気漏れが生じないようになっている。フロート95は中空の球状体として構成されている。
【００２２】
弁室91にドレンが滞留しドレン水量が一定レベルに達した場合、フロート95はこれにともなって浮上しドレン排出口97を開放する。これによってドレンは、配管内の高圧に基づく勢いに従い、ドレン排出口97からドレン排出路98を通して矢印102方向に抜け、ドレン回収管82に排出される。
【００２３】
ところで、蒸気移送の初期段階や蒸気移送中の作動状況によっては、配管内に空気が介在することがある。スチームトラップ本体90h内に空気が侵入した場合、弁室91へのドレンの流入が空気の介在によって阻止され、フロート95が浮上しない結果、ドレンを排出することができなくなるというエアーバインディングが発生する。
【００２４】
このようなエアーバインディングを解消するため、スチームトラップ本体90hの弁室91の上部に上部排出口96が形成されており、この上部排出口96に対してXエレメント60が設けられている。Xエレメント60の内部にはサーモリキッド（感温液）が封入されており、所定の基準温度以上になったとき、Xエレメント60内のサーモリキッドが気化することによって、Xエレメント60は図１における上下方向に膨張するようになっている。また、基準温度を下回ったときは、サーモリキッドは液化し、Xエレメント60は収縮する。
【００２５】
このXエレメント60の膨張・収縮によってスチームトラップ本体90hの上部排出口96は閉塞・開放され、蒸気漏れを防止しつつ、エアーバインディングを適切に解消することができる。
【００２６】
すなわち、弁室91に蒸気が入っている状態においては、蒸気の高温雰囲気によってXエレメント60は膨張し、Xエレメント60の上側に位置する上部排出口96を閉塞するため、通常においては蒸気漏れが防止される。これに対して、弁室91内に空気が侵入した場合、Xエレメント60の周囲が基準温度を下回わるため、Xエレメント60は収縮し上部排出口96を開放する。この開放によって、弁室91内の空気は、配管内の高圧に基づく勢いに従い、上部排出口96から上部排出路88を通して矢印103方向に抜けて排出される。
【００２７】
なお、弁室91にドレンが滞留した場合も同様にXエレメント60は収縮するため、ドレンはドレン排出口97から排出されると共に、上部排出口96からも一部排出されることになる。空気やドレンの排出後、弁室91内に蒸気が流入することによってXエレメント60は膨張し、上部排出口96は再び閉塞されて蒸気漏れが防止される。
【００２８】
（クリーニング機構等の説明）
上部排出口96には、ゴミやスケール等の異物が付着堆積することがあり、このような異物を除去するクリーニング動作を行うために、本実施形態においては次のような機構が設けられている。
【００２９】
上部排出口96から上部排出路88に向かう空間内には、進退部材21が設けられており、この進退部材21の先端部21aは上部排出口96近傍に位置している。そして、進退部材21の後端部はモータ20の軸に接続されており、モータ20の回転駆動に従って進退部材21は図１における上下方向に進退するようになっている。進退部材21の先端部21aが上部排出口96に向けて下降することによって、上部排出口96に付着堆積した異物は除去される。
【００３０】
また、本実施形態におけるスチームトラップ90には、モニタリングセンサ2が設けられており、このモニタリングセンサ2の検出ヘッド10がスチームトラップ本体90に接した状態で固定されている。モニタリングセンサ2は、検出ヘッド10を通じてスチームトラップ本体90hの振動を所定の周期で検出している。
【００３１】
図２の機能ブロック図に示すように、モニタリングセンサ2は制御部4、メモリ6及び検出部8を備えている。検出部8は、検出ヘッド10が取り込んだスチームトラップ本体90hの振動を、漏洩信号である振動信号として制御部4に向けて出力する。そして、制御部4は所定のプログラムに従って処理を実行し、モータ20に向けてクリーニング信号を出力し、モータ20を駆動させる。
【００３２】
図３A及び図３Bは、スチームトラップ本体90hに生じる振動の波形のグラフである。図３Aは、スチームトラップ90が正常にドレンを排出しているときに生じる振動波形L1を表すグラフである。スチームトラップ90が正常にドレンを排出している場合、振動波形L1が示すように、波形の最大ポイントP1と最小ポイントP2との変動幅a1はほぼ一定である。これに対して図３Bは、スチームトラップ90に蒸気漏れが生じているときに生じる振動波形L2を表すグラフであり、ほぼ一定レベルの振動が発生する。
【００３３】
正常にドレンを排出しているときに生じる振動と、蒸気漏れが生じているときに生じる振動とは、それぞれの周波数が異なるが、本実施形態における検出部8及び検出ヘッド10は広帯域の周波数に対応可能なセンサであり、いずれの振動も検出することができる。
【００３４】
なお、本実施形態におけるモニタリングセンサ2は、スチームトラップ本体90hの振動を検出するとともに、検出ヘッド10を通じてスチームトラップ本体90hの温度も所定の周期で検出している。スチームトラップ本体90hの温度を検出することによって、たとえばドレン排出口98に異物が付着堆積し、ドレンの排出不良が生じた場合、ドレンの滞留に伴うスチームトラップ本体90hの温度低下を検出し、ドレンの排出不良を検知する。
【００３５】
（制御部が実行するプログラムの説明）
制御部4が実行するプログラムを図４のフローチャートに基づいて説明する。まず、制御部4はスチームトラップ90に蒸気漏れが生じているかを判別する（ステップS1）。制御部4は、所定の振動レベルが一定時間以上、ほぼ変動せずに継続して検出された場合、蒸気漏れ固有の振動波形L2であると認識し、蒸気漏れが生じていると判断する。
【００３６】
なお、蒸気漏れが生じている場合もフロート95の浮上によってドレンの排出が行われるため、スチームトラップ本体90hには振動波形L1が発生しているが、図３Bに示すように振動波形L2によって重畳的にかき消され、振動波形L1は検出されない。
【００３７】
ステップS1で蒸気漏れが生じていると判別した場合、制御部4はモータ20に向けてクリーニング信号を出力し、クリーニングを実行する（ステップS２）。前述のように、モータ20はこのクリーニング信号を受け、進退部材21を進退させる。この場合、進退部材21は１回又は２回以上の所定回数、進退動作を繰り返す。進退動作の回数は、管理者が予めモニタリングセンサ2を操作し任意に設定することができる。進退部材21の進退動作によって上部排出口96に付着堆積した異物を除去する。
【００３８】
その後、制御部4はn＋1をnとしてメモリ6に記憶し（ステップS3）、再び蒸気漏れが生じているかを判別する（ステップS4）。ステップS2におけるクリーニングによって適正に異物が除去された場合、蒸気漏れによる振動波形L2は検出されず、図３Aに示す振動波形L1が検出される。
【００３９】
制御部4は、最大ポイントP1と最小ポイントP2との差が基準差a2以上であるとき、振動波形L1であると判別する。なお、最大ポイントP1の把握については、振動レベルの変動が上昇から下降に転じたポイントであって、その後所定のレベル量以上、下降が継続するポイントを最大ポイントP1として認識し、最小ポイントP2の把握については、振動レベルの変動が下降から上昇に転じたポイントであって、その後所定のレベル量以上、上昇が継続するポイントを最小ポイントP2として認識する。制御部4は振動波形L1を検出した場合、クリーニング処理を終了する。
【００４０】
これに対し、直前のステップS2におけるクリーニングで異物が適正に除去されなかった場合、引き続き図３Bに示す蒸気漏れの振動波形L2が検出されるため、制御部4はステップS6を経て、ステップS２に戻り、再びモータ20に向けてクリーニング信号を出力してクリーニングを実行する。そして、ステップS3及びステップS４の処理を最大3回まで繰り返す（ステップS６）。
【００４１】
クリーニング処理を3回繰り返しても蒸気漏れが解消しない場合、ステップS6からステップS7に進み、制御部4はエラー信号を出力してエラー表示を行う。エラー信号は、無線又は有線の通信回線を通じて中央制御装置（図示せず）に送信され、中央制御装置はこれに基づいてたとえばモニタに当該スチームトラップを特定するための符号とともに、上部排出口96からの蒸気漏れが自動クリーニング処理によっても解消されない旨を表示する。この表示を認識した管理者は、指定されたスチームトラップの蒸気漏れに対処するための措置を行う。
【００４２】
なお、本実施形態においては、クリーニング処理を3回繰り返したが、2回又は4回以上、繰り返すこともできる。
【００４３】
［第２の実施形態］
本願に係るクリーニング機構付きスチームトラップ及びスチームトラップのクリーニング方法の第２の実施形態を説明する。
【００４４】
本実施形態に係るスチームトラップ90の構成は、前記第１の実施形態において図１及び図２で示した構成と同様であり、また蒸気漏れを検出してクリーニングを実施するクリーニング処理の内容は図４で示したフローチャートが示す処理内容と同様である。本実施形態においては、制御部4がさらに図５のフローチャートが示す予防クリーニングの処理を実行するようになっている。
【００４５】
本実施形態においては、個々のスチームトラップ90について、管理者が予防クリーニングを実施するか否かについての予防クリーニング機能のON又はOFF、予防クリーニングを実施する場合の時期を予め入力し設定している。
【００４６】
たとえば、スチームトラップ90と同種の標準品を使用した際、約1カ月で上部排出口96に異物が付着堆積して蒸気漏れが発生した場合、スチームトラップ90の設置後、20日間が経過した時点を予防クリーニング時期として設定する。また、たとえばスチームトラップ90の設置状況によっては異物が付着堆積し易い箇所があり、このような箇所に設置するスチームトラップ90については予防クリーニング機能をONにして、蒸気漏れを予防することができる適切な予防クリーニング時期を設定する。管理者が予め入力したこれらのデータはモニタリングセンサ2内のメモリ6（図２）に登録される。
【００４７】
制御部4が実行する予防クリーニング動作の手順は次の通りである。図５に示すように、まず制御部4は、メモリ6に登録されている予防クリーニング時期が到来したか否かを判別する（ステップS11）。そして、予防クリーニング時期が到来した場合、予防クリーニングを実施する（ステップS12）。この予防クリーニング動作は、前記第１の実施形態において示したクリーニング動作と同様である。
【００４８】
すなわち、制御部4はモータ20に向けてクリーニング信号を出力し、モータ20はこのクリーニング信号を受けて進退部材21を進退させる。これによって、上部排出口96に付着したゴミやスケール等の異物が除去される。上部排出口96からの蒸気漏れは、上部排出口96に僅かに付着するゴミやスケール等が徐々に堆積する結果、発生する。このため、現実に上部排出口96から蒸気漏れが生じる前段階でクリーニング動作を行うことによって、蒸気漏れを確実に予防することができる。
【００４９】
予防クリーニングを実施した後、制御部4はメモリ6に記憶されている予防クリーニング機能をOFFにして処理を終了する（ステップS13）。なお、本実施形態においては、ステップS13で予防クリーニング機能をOFFにする結果、予防クリーニング動作は1回のみであるが、たとえば予防クリーニング時期を一定の期間として設定、登録し、この期間を周期として予防クリーニングを繰り返し行うこともできる。
【００５０】
［その他の実施形態］
前記各実施形態においてはスチームトラップ90の上部排出口96に対するクリーニング機構を例示したが、その他の排出口、たとえばドレン排出口97に対してクリーニング機構を適用することもできる。
【００５１】
また、前記各実施形態においては、進退部材21は上下方向に進退動作を行ったが、他の実施形態としてモータ20の回転駆動を受け、上下方向への進退動作と同時に回転動作を行うこともできる。回転しながら進退動作を行うことによって、より確実に付着堆積した異物を除去することができる。
【００５２】
さらに、前記各実施形態においては、モータ20の回転駆動に従って進退部材21を進退または回転させるように構成したが、モータ20以外のアクチュエータを用いてもよい。例えば、アクチュエータとしてソレノイドや動力（油圧、空圧又は水圧）シリンダーを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
2：モニタリングセンサ    4：制御部    6：メモリ    8：検出部    10：検出ヘッド
20：モータ    21：進退部材    90h：スチームトラップ本体    96：上部排出口
【図１】
2019032042.tif 000003
【図２】
2019032042.tif 000004
【図３Ａ】
2019032042.tif 000005
【図３Ｂ】
2019032042.tif 000006
【図４】
2019032042.tif 000007
【図５】
2019032042.tif 000008