(57)【要約】【課題】詰まり状態を確実に解消して安全性を確保することができるセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の提供。【解決手段】スチームトラップ90の弁室91内には、蒸気とともに液化したドレンが矢印101方向に流入する。ドレンの水平面が開放レベル85に達したとき、フロート95が矢印105方向に浮上してドレン排出口97を開放しドレンを排出する。ここで、ドレン排出口97への異物の付着等によってドレンの詰まり状態が発生することがある。この場合、ドレンの水平面が閉塞ボルト4にまで達し、閉塞ボルト4内の貫通穴を塞いでいる電蝕片が電蝕によって溶出して消失する。こうして閉塞ボルト4の貫通穴を開放し、ここからドレンを上部排出路88に抜くことによって、ドレンの詰まり状態を解消する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室内に流入した流体の滞留流体面が所定の基準レベルに達したとき、流体を第一排出部から弁室外に排出するスチームトラップにおいて、
基準レベルの上部に形成された第二排出部、
第二排出部を閉塞し、第二排出部からの流体の流出を阻止する閉塞部であって、流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行することによって、第二排出部からの流体の流出を開放するに至る閉塞部、
を備えたことを特徴とするセーフティー機構を有するスチームトラップ。
【請求項２】
弁室内に流入した流体の滞留流体面が所定の基準レベルに達したとき、流体を第一排出部から弁室外に排出するスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段であって、
基準レベルの上部に形成された第二排出部からの流体の流出を阻止する閉塞部であって、流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行することによって、第二排出部からの流体の流出を開放するに至る閉塞部、
を備えたことを特徴とするスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段は、スチームトラップにドレンの詰まり状態が発生した場合、ドレンを排出して安全性を確保するための技術に関する。
【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。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、底部付近に形成された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、スチームトラップのドレン排出口には、ゴミやスケール等の異物が付着堆積することがある。このような異物によってドレン排出口が塞がれた場合、ドレンの滞留に従ってフロートが浮上してもドレンを適正に排出することができず、スチームトラップの弁室内でドレンが満水になり、さらにこれに連なる配管内にドレンが逆流するといったドレンの詰まり状態が発生する。ドレンの詰まり状態が発生した場合、移送を阻止された蒸気がボイラーに逆流し、又は配管内で蒸気が充満して高圧になって配管を破壊する等、重大な事故を引き起こす危険がある。
【０００５】
このようなドレンの詰まり状態を解消するため、後記特許文献１に開示されている技術がある。この技術においては、スチームトラップの弁室上部に排気弁口を設けるとともに、さらに排気弁口の上側に温度に応じて反転変形するバイメタルを近接させて配置する。
【０００６】
このような構成を備えた特許文献１に開示されている技術では、主に蒸気移送の初期段階においては開放されている排気弁口から弁室内の空気が排出され、次いで高温高圧の蒸気が弁室に流入した場合、高温に反応してバイメタルが突出変形して排気弁口を閉じ、蒸気漏れを防止する。
【０００７】
そして、スチームトラップの弁室内でドレンの詰まり状態が発生した場合、このドレンの圧力（流体圧力）によってバイメタルを強制的に反転変形させ、自動的に排気弁口を開放させてここからドレンを排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平10-2491号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１に開示された技術は、ドレンの詰まり状態が発生した場合、ドレンの圧力によってバイメタルを強制的に反転変形させてドレンを排出しようとするものであるが、バイメタルは本来、周辺温度の変化に反応して変形するよう構成されているため、状況によってはドレンの圧力で強制的に反転変形させることができない可能性がある。
【００１０】
ドレンの詰まり状態が解消できなければ、前述の通り移送を阻止された蒸気がボイラーに逆流し、又は配管内で蒸気が充満して高圧になって配管を破壊する等、重大な事故を引き起こす危険があり深刻な事態を招きかねない。
【００１１】
そこで本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段は、これらの問題を解決することを課題とし、詰まり状態を確実に解消して安全性を確保することができるセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップは、
弁室内に流入した流体の滞留流体面が所定の基準レベルに達したとき、流体を第一排出部から弁室外に排出するスチームトラップにおいて、
基準レベルの上部に形成された第二排出部、
第二排出部を閉塞し、第二排出部からの流体の流出を阻止する閉塞部であって、流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行することによって、第二排出部からの流体の流出を開放するに至る閉塞部、
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セーフティー機構に用いる閉塞手段は、
弁室内に流入した流体の滞留流体面が所定の基準レベルに達したとき、流体を第一排出部から弁室外に排出するスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段であって、
基準レベルの上部に形成された第二排出部からの流体の流出を阻止する閉塞部であって、流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行することによって、第二排出部からの流体の流出を開放するに至る閉塞部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段においては、閉塞部は、流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行し、第二排出部からの流体の流出を開放するに至る。
【００１５】
したがって、流体が第一排出部から適正に排出されない詰まり状態が発生した場合、滞留流体面が基準レベルを超えて流体が滞留し、この流体と閉塞部との接触によって第二排出部が開放され、第二排出部を通じて流体が弁室外に排出される。このため、スチームトラップにおける詰まり状態が確実に解消され、安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第１の実施形態を示すスチームトラップ90の断面図である。
【図２】図１に示す逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト4近傍の拡大断面図である。
【図３】本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第２の実施形態を示すスチームトラップにおける逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト40近傍の拡大断面図である。
【図４】本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第３の実施形態を示すスチームトラップにおける逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト50近傍の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［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セーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の下記の要素に対応している。
逃がし用バイパス2・・・第二排出部
閉塞ボルト4、40、50、電蝕片6、ネジ山40a、係止突起50a・・・閉塞部、閉塞手段
開放レベル85・・・基準レベル
ドレン排出口97・・・第一排出部
ドレン・・・流体
ドレンの水平面・・・滞留流体面
【００１８】
［第１の実施形態］
本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第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、蒸気の移送の障害になる。
【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が接続される。そして、接続口99からスチームトラップ本体90hの弁室91内に蒸気やドレンが矢印101方向に流入する。スチームトラップ本体90hには筒状のスクリーン80が設けられており、蒸気やドレンはこのスクリーン80を透過して流入する。
【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の水位が開放レベル85に達した場合、フロート95はこれにともなって矢印105に浮上しドレン排出口97を開放する。これによって滞留したドレンは、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】
なお、弁室91内にはフロート95の過度の浮き上がりを防止するための仕切りプレート83が設けられている。この仕切りプレート83はメッシュ状の部材で構成されており、蒸気やドレンが透過するようになっている。
【００２４】
また、本実施形態においては、スチームトラップ本体90hに取り付けられている本体蓋92に上部排出口96が形成されており、この上部排出口96に近接してXエレメント60が設けられている。このXエレメント60は、主に蒸気移送の初期段階において、配管内やスチームトラップ本体90h内に存在する空気を上部排出口96から排出し、エアーバインディング（空気障害）を解消するためのものである。
【００２５】
Xエレメント60は、周辺温度が低温の場合、内部に封入されているサーモリキッド（感温液）の作用によって収縮して上部排出口96を開放し、上部排出口96から上部排出路88を通じて空気を矢印103方向に排出する。この上部排出路88は本体蓋92に形成されており、ドレン排出路98に接続されている。続いて、弁室91内に蒸気が流入した場合、蒸気の高温雰囲気によってXエレメント60は膨張して上部排出口96を閉塞する。これによって、上部排出口96からの蒸気漏れを防止する。
【００２６】
（セーフティー機構の説明）
本実施形態におけるスチームトラップ90には、ドレン排出口97がゴミやスケール等の異物によって塞がれ、ドレンを適正に排出することができないといったドレンの詰まり状態が発生した場合、この詰まり状態を自動的に解消するためのセーフティー機構が設けられている。以下にこのセーフティー機構を説明する。
【００２７】
図１に示すように、スチームトラップ本体90hに取り付けられている本体蓋92には、上部排出路88に向けて逃がし用バイパス2が形成されており、弁室91と上部排出路88とを連通させている。本実施形態においては、逃がし用バイパス2は開放レベル85の上部であって、かつ仕切りプレート83及びXエレメント60の上部に配置されている。なお、本実施形態において、上部とはドレンの滞留によって水位が上昇する方向を意味している。
そして、逃がし用バイパス2には閉塞ボルト4が螺入されている。この閉塞ボルト4が
通常時においては逃がし用バイパス2を塞ぎ、弁室91内に流入した蒸気が上部排出路88側に漏れないようになっている。
【００２８】
逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト4近傍の拡大断面図が図２である。図２においては、閉塞ボルト4も断面として図示されている。逃がし用バイパス2の内周面に形成されたネジ溝に、閉塞ボルト4の軸部分の外周面に形成されたネジ山が螺合することによって、閉塞ボルト4が本体蓋92に取り付けられている。なお、閉塞ボルト4のヘッド部と本体蓋92の取り付け面との間にはガスケット21が介在しており、このガスケット21によって逃がし用バイパス2からの蒸気漏れが防止される。
【００２９】
閉塞ボルト4にはその中心軸に沿って、ヘッド部から先端部に貫通する貫通穴4Sが設けられている。そして、この貫通穴4Sの先端部近傍には電蝕片6が固着されている。電蝕片6の側周は、隙間なく逃がし用バイパス2の内周面に固着されているため、通常時においてはここから蒸気漏れが生じることはない。なお、本実施形態においては、本体蓋92及び閉塞ボルト4は鉄の材質をもって構成され、電蝕片6はアルミニウムの材質をもって構成されている。
【００３０】
ドレンの詰まり状態が発生した場合、弁室91内に滞留するドレンの水平面が開放レベル85に達してフロート95が浮上しても、ドレン排出口97からドレンは排出されず、ドレンの水平面はその後も上昇して弁室91が満水になり、閉塞ボルト4に達することになる。そして、さらにドレンは閉塞ボルト4の貫通穴4S内に矢印107方向に浸入し、電蝕片6に接触する。
【００３１】
これによって、電蝕片6が電蝕して電子がドレンに溶出することになる。ここで、電蝕とは電気化学作用による腐蝕現象であり、二種の異なる金属が同時に電解質溶液に接触したとき、金属間の電位差によりイオン化傾向の強い（電位が比較的低い）金属から、イオン化傾向の弱い金属（電位が比較的高い）に電子が移動し、電荷を失った金属（電位が比較的低い金属）の原子がイオンとして溶液中に溶け出すことで金属が腐食する現象である。
【００３２】
前述のように、本実施形態においては、本体蓋92及び閉塞ボルト4の材質は鉄であり、電蝕片6の材質はアルミニウムであり、アルミニウムの電位は鉄の電位よりも低い。このため、電位の低いアルミニウム製の電蝕片6の電子が電解質溶液としてのドレンに溶出し、時間の経過によって電蝕片6は徐々に消失する。
【００３３】
電蝕片6にドレンが接触した後、電蝕片6が消失して逃がし用バイパス2が開放されるまでの時間は、電蝕片6を特定の厚さ6aに設定することによって自在に制御することができる。
【００３４】
電蝕片6が電蝕によって消失したことによって、逃がし用バイパス2が開放され、弁室91内に滞留していたドレンは、配管内の高圧の勢いに従って、逃がし用バイパス2を通じて矢印108方向に上部排出路88に排出される。こうして、ドレンの詰まり状態が解消される。
【００３５】
本実施形態では、Xエレメント60の作動によってエアーバインディングを解消するために設けられた上部排出路88が弁室91の上方に形成されていることに着目し、逃がし用バイパス2から上部排出路88に向けてドレンを排出する構成を採用している。このため、逃がし用バイパス2に連通する排出経路を別途、新たに設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。
【００３６】
ところで、逃がし用バイパス2が開放されたことによって、以後ここから蒸気漏れが生じることになる。しかし、産業プラントにとって、蒸気漏れによる損失は、ドレンの詰まり状態に伴って生じる危険性の損失よりも小さいことから、実際上、問題は生じない。また、このような蒸気漏れが生じた場合、蒸気漏れのある本体蓋92を、電蝕片6付きの新たな閉塞ボルト4を備えた本体蓋92と交換することによって、容易に蒸気漏れを解消することが可能である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、閉塞ボルト4の貫通穴4Sにおいて、電蝕片6を閉塞ボルト4の先端部近傍に設けたが、中央部分又はヘッド部近傍に設けることもできる。
【００３８】
［第２の実施形態］
次に、本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第２の実施形態を説明する。本実施形態に係るスチームトラップ90の基本的な構成は、前記第１の実施形態において図１で示した構成と同様である。本実施形態では、第１の実施形態における閉塞ボルト4の代わりに閉塞ボルト40を設けている。
【００３９】
図３は、本実施形態における逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト40近傍の拡大断面図である。閉塞ボルト40の軸部分には、ほぼ一周のみのネジ山40aが設けられている。そして、閉塞ボルト40の先端にはガスケット22が固着して取り付けられている。なお、本実施形態における閉塞ボルト40はアルミニウムの材質をもって構成されている。
【００４０】
他方、本体蓋92の逃がし用バイパス2の内周面には、第１の実施形態と同様、ネジ溝が形成されている。このネジ溝に閉塞ボルト40のネジ山40aが螺合することによって、閉塞ボルト40が本体蓋92に取り付けられる。
【００４１】
本体蓋92の逃がし用バイパス2の外側には、ストッパー44が本体蓋92に対して固定されているため、閉塞ボルト40の螺入によってガスケット22は圧縮し、その弾性力に従って閉塞ボルト40のネジ山40aはネジ溝に押し付けられ、閉塞ボルト40は逃がし用バイパス2内において緩みなく取り付けられる。また、ガスケット22が介在することによって、通常時において、逃がし用バイパス2から蒸気漏れが生じることはない。
【００４２】
スチームトラップ90にドレンの詰まり状態が発生した場合、弁室91が満水になってドレンが閉塞ボルト40に達する。そして、ドレンは閉塞ボルト40のヘッド部分の隙間から逃がし用バイパス2のネジ溝に矢印107方向に浸入する。ここで、前述のように閉塞ボルト40の材質はアルミニウムであるため、電蝕によってネジ山40aの電子がドレンに溶出し、時間の経過によってネジ山40aが徐々に消失する。
【００４３】
これにより、閉塞ボルト40及び閉塞ボルト40の先端に固着されているガスケット22は、ガスケット22の弾性力の勢いを受けながら自重によって落下し、逃がし用バイパス2が開放される。閉塞ボルト40にドレンが接触した後、ネジ山40aが消失して逃がし用バイパス2が開放されるまでの時間は、ネジ山40aを特定の高さに設定することによって自在に制御することができる。
【００４４】
逃がし用バイパス2が開放されたことによって、弁室91内に滞留していたドレンは、配管内の高圧の勢いに従って、矢印108方向に沿って上部排出路88に排出される。こうして、ドレンの詰まり状態が解消される。
【００４５】
なお、スチームトラップ90の弁室91内には仕切りプレート83が設けられているため、落下した閉塞ボルト40及びガスケット22は仕切りプレート83上に止まり、閉塞ボルト40及びガスケット22の落下によって、フロート95の浮上やドレン排出口97からのドレンの排出に支障を生じることはない（図１参照）。
【００４６】
本実施形態では、閉塞ボルト40をアルミニウムの材質で構成したが、閉塞ボルト40を鉄の材質で構成し、ネジ山40aの部分のみをアルミニウムとしてもよい。
【００４７】
［第３の実施形態］
次に、本願に係るセーフティー機構を有するスチームトラップ及びスチームトラップのセーフティー機構に用いる閉塞手段の第３の実施形態を説明する。本実施形態に係るスチームトラップ90の基本的な構成は、前記第１の実施形態において図１で示した構成と同様であり、第１の実施形態における閉塞ボルト4の代わりに本実施形態では閉塞ボルト50を設けている。
【００４８】
図３は、本実施形態における逃がし用バイパス2及び閉塞ボルト50近傍の拡大断面図である。本実施形態において、逃がし用バイパス2の内周面に形成されているのはネジ溝ではなく、環状の係止凹部2aである。他方、閉塞ボルト50の軸部分には、係止凹部2aに対応する係止突起50aが設けられている。そして、閉塞ボルト50の先端にはガスケット22が固着して取り付けられている。なお、本実施形態における閉塞ボルト50はアルミニウムの材質をもって構成されている。
【００４９】
この閉塞ボルト50を本体蓋92に取り付ける場合、閉塞ボルト50を逃がし用バイパス2に対して矢印107方向に圧入する。係止突起50aの突起高さは比較的、低く形成されているため、圧入によって係止突起50aは係止凹部2aに嵌り込む。
【００５０】
本体蓋92の逃がし用バイパス2の外側には、第２の実施形態と同様、ストッパー44が本体蓋92に対して固定されており、閉塞ボルト50の圧入によってガスケット22は圧縮し、この弾性力に従って閉塞ボルト50の係止突起50aは係止凹部2aに押し付けられ、閉塞ボルト50は逃がし用バイパス2内において緩みなく取り付けられる。また、ガスケット22が介在することによって、通常時において、逃がし用バイパス2から蒸気漏れが生じることはない。
【００５１】
スチームトラップ90にドレンの詰まり状態が発生した場合、弁室91が満水になってドレンが閉塞ボルト50に達する。そして、ドレンは閉塞ボルト50のヘッド部分の隙間から逃がし用バイパス2の係止凹部2aに矢印107方向に浸入する。ここで、前述のように閉塞ボルト50の材質はアルミニウムであるため、電蝕によって係止突起50aの電子がドレンに溶出し、時間の経過によって係止突起50aが徐々に消失する。
【００５２】
これにより、閉塞ボルト50及び閉塞ボルト50の先端に固着されているガスケット22は、ガスケット22の弾性力の勢いを受けながら自重によって落下し、逃がし用バイパス2が開放される。閉塞ボルト50にドレンが接触した後、係止突起50aが消失して逃がし用バイパス2が開放されるまでの時間は、係止突起50aを特定の突起高さに設定することによって自在に制御することができる。
【００５３】
逃がし用バイパス2が開放されたことによって、弁室91内に滞留していたドレンは、配管内の高圧の勢いに従って、矢印108方向に沿って上部排出路88に排出される。こうして、ドレンの詰まり状態が解消される。
【００５４】
なお、スチームトラップ90の弁室91内には仕切りプレート83が設けられているため、落下した閉塞ボルト50及びガスケット22は仕切りプレート83上に止まり、閉塞ボルト50及びガスケット22の落下によって、フロート95の浮上やドレン排出口97からのドレンの排出に支障を生じることはない（図１参照）。
【００５５】
本実施形態では、閉塞ボルト50をアルミニウムの材質で構成したが、閉塞ボルト50を鉄の材質で構成し、係止突起50aの部分のみをアルミニウムとしてもよい。
【００５６】
［その他の実施形態］
前記各実施形態においては、電蝕によって消失させる電蝕片6、ネジ山40a、係止突起50aをアルミニウムの材質をもって構成し、本体蓋92等を鉄の材質をもって構成することで電蝕を生じさせたが、電位差のある数種の他の金属材質を採用し、電位が比較的低い材質を消失させる部位に用いてもよい。この場合、数種の金属材質間の電位差が大きいほど電蝕による腐蝕が促進される傾向が強くなるため、電位差の大きい金属材質を選択すれば効率的である。
【００５７】
また、前記各実施形態において示した構成は例示であり、ドレン等の流体との接触による電気化学作用により電蝕が進行することによって、排出部からの流体の流出を開放する構成である限り、他の構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
2：逃がし用バイパス    ４、40、50：閉塞ボルト    6：電蝕片    40a：ネジ山
50a：係止突起    85：開放レベル    97：ドレン排出口
【図１】
2019163824.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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