(57)【要約】【課題】トラップ内部における流体漏洩の検出精度に優れたトラップおよび流体漏洩検出方法を提供する。【解決手段】内部に入口１０５と弁室１０６と出口１０７とを有するトラップであって、弁室１０６と出口１０７との間において発生している流体漏れによる振動を共振させる振動部材６０を備えており、振動部材６０は、トラップの外部に延伸して取り付けられている。振動部材６０が共振振動することにより発生させた超音波を、可搬式漏洩検出装置１を用いて検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に入口と弁室と出口とを有するトラップであって、
前記弁室と出口との間において発生している流体漏れによる振動を共振させる振動部材を備えており、
前記振動部材は、前記トラップの外部に延伸して取り付けられていることを特徴とするトラップ。
【請求項２】
前記振動部材は、共振振動により超音波を発生させる振動板と、該振動板を支持する支持部材とを含む請求項１に記載のトラップ。
【請求項３】
前記振動部材は、前記超音波に指向性を与える指向性部材を含む請求項２に記載のトラップ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のトラップと、可搬式漏洩検出装置とを用いた流体漏洩検出方法であって、
前記振動部材が共振振動することにより発生させた超音波を、前記可搬式漏洩検出装置により検出することを特徴とする流体漏洩検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、トラップおよび流体漏洩検出方法に関し、詳しくは、トラップ内部の流体漏れを検出する流体漏洩検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントや工場等において、配管継手部における流体漏洩や容器における流体漏洩、スチームトラップや安全弁等の弁類での流体漏洩等、種々の流体漏洩の探知には、可搬式漏洩検出装置が用いられている。
【０００３】
従来の可搬式漏洩検出装置は、主体装置としてのガン形状の携帯検出器及びその携帯検出器に取り付けた携帯コンピュータを備えている（例えば特許文献１参照。）。携帯検出器の先端部には、流体漏洩箇所での発生超音波を検出する指向性マイクロホン及び光ビーム出射光源を配置し、携帯検出器の後端部には、超音波検出値（具体的には検出音圧）をバーグラフ表示とデジタル表示とをもって表示する表示部及び各種キーを配置してあり、また、この携帯検出器には、検出超音波を可聴化した探知音を出力するイヤホンを接続してある。
【０００４】
上記可搬式漏洩検出装置は、例えば、プラントや工場の配管や容器等に対して、携帯検出器の先端向きを変化させてマイクロホンの指向方向を変化させながら、超音波検出値及び探知音に基づき漏洩箇所の探知を行うことができる。これにより、漏洩箇所の探知作業を容易化し、その作業能率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記可搬式漏洩検出装置は、配管や容器等の外部へ漏洩している流体の検出を対象とするものであるため、例えばスチームトラップ（以下トラップと称する場合がある。）の内部において漏洩している流体を検出することは困難である。すなわち、トラップ内部における流体漏洩によって発生する超音波は、外部に拡散しないため、トラップ外部から検出することは困難である。
【０００７】
本願は、このような事情に鑑みなされたもので、トラップ内部における流体漏洩の検出精度に優れたトラップおよび流体漏洩検出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、以下に開示するトラップは、内部に入口と弁室と出口とを有するトラップであって、弁室と出口との間において発生している流体漏れによる振動を共振させる振動部材を備えており、振動部材は、トラップの外部に延伸して取り付けられている。
【０００９】
また、以下に開示する流体漏洩検出方法は、上記トラップと、可搬式漏洩検出装置とを用いた流体漏洩検出方法であって、振動部材が共振振動することにより発生させた超音波を、可搬式漏洩検出装置により検出するものである。
【発明の効果】
【００１０】
以下に開示するトラップによれば、トラップ外部に取り付けられた振動部材により、トラップ内部の流体漏れによる振動（超音波）を共振させることができるので、共振による振動（超音波）を外部に拡散することができる。この場合、可搬式漏洩検出装置等を用いて、流体漏れによる振動（超音波）を遠隔から容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願のトラップの断面図。
【図２】プラグに取り付けた振動部材を示す拡大図。
【図３】可搬式漏洩検出装置の斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ端面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ端面図。
【図６】本願の可搬式漏洩検出装置の電気的回路を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態はフリーフロート式スチームトラップ（以下トラップと称する場合がある）に適用したものである。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１３】
トラップの内部構造について説明する。図１は、フロート１１４を内蔵するトラップの断面図の一例を示す図である。本体１０１に蓋部材１０２をボルト１０３で締結してケーシングＣを形成する。本体１０１の上面１０１ａと蓋部材１０２の下面１０２ａとの隙間に、ガスケット１１９を設ける。ケーシングＣの内部は仕切壁１０４で、入口１０５に連通する弁室１０６と出口１０７に連通する出口通路１０８とに区画される。入口１０５と出口１０７は同一軸上に形成する。入口１０５は、スクリーン１０９を介して弁室１０６の上部に連通する。弁室１０６は、フロートカバー１１１によって上部と下部とに区画され、その上部と下部とはフロートカバー１１１に形成された通孔１１０によって連通する。
【００１４】
本体１０１の側壁開口から仕切壁１０４を貫通して先端が弁室１０６に突出する略円柱状の弁座１１２を挿入し、本体１０１外側とねじ結合するプラグ１２１で出口通路１０８の弁座１１２の後方に設けられた開口部を封止する。開口部においてプラグ１２１と本体１０１との隙間は、ガスケット１２０でシールする。弁座１１２は軸方向の中心に貫通した弁口１１３を有する。弁室１０６内に弁部材としての中空球形のフロート１１４を自由状態で配置する。フロート１１４は弁室１０６の液位に従って浮上降下し、その外表面で弁口１１３を開閉する。本体１０１の底壁にフロート座１１５を形成する。フロート１１４はフロート座１１５に接した位置で弁口１１３を完全に閉じる。また、ケーシングＣの上部においては、排気弁口１１６を開閉するためのボルト１１８が設けられており、ボルト１１８を回転させて排気弁口１１６を開けることにより、弁室１０６内の空気を排気通路１１７側に排出可能となっている。
【００１５】
プラグ１２１の外側には、振動部材６０がねじ結合で取り付けられている。図２に拡大して示すように、振動部材６０は、複数の円盤状の振動板６１と、これらの振動板６１を固定支持する支持部材６２と、振動板６１で共振させた超音波が拡散する方向に指向性を与える略半球形状の指向性部材６３とを備える。支持部材６２は、長尺の支持棒６５と、それよりも短尺の支持棒６６とを備え、支持棒６５と支持棒６６との間には、指向性部材６３を固定するための固定部材６７が設けられる。なお、本実施形態においては、短尺の
支持棒６６の径は、長尺の支持棒６５の径よりも細く形成されている。これにより、振動板６１において共振を発生させやすくできる。
【００１６】
また、支持棒６５の端部には雄ネジ６５ａを形成し、プラグ１２１の表面中央部には雌ネジ(図示せず)を形成して、支持棒６５をねじ結合によりプラグ１２１の表面中央部からトラップ外側に延伸して取り付ける。径の異なる複数の円盤状の振動板６１を互い違いに６枚重ね、これらの振動板６１を支持棒６６の先端にネジ６４で固定する。支持棒６６の他端を略半球形状の指向性部材６３の頂部６３ａに設けた開口に貫通させ、指向性部材６３を固定部材６７ａと６７ｂとの間に挟み込んで固定する。なお、耐熱性等の観点から、振動板６１、支持棒６５，６６、ねじ６４、固定部材６７は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成され、指向性部材６３は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）で形成されている。
【００１７】
以下、上記フリーフロート式スチームトラップの作動について説明する。蒸気と復水及び空気が入口１０５から弁室１０６に流入し、蒸気と空気が上部に復水が下部に分離して溜まる。弁室１０６内の温度が高い場合、熱電対等（図示せず）により高温が検知され、弁室１０６内の温度が低くなると、熱電対等により低温が検知される。これは、弁室１０６の上部及び入口１０５に空気（エア）が溜まり、入口１０５側配管からの蒸気及びドレンの流入が阻止されるからである（エアバインディング）。このような場合、低温検出によるアラームを認識した作業者が、ボルト１１８を回して排気弁口１１６を開き、弁室１０６内の空気を、排気通路１１７を通して排出させる。
【００１８】
空気が排出されると入口１０５から蒸気及びドレンが流入して弁室１０６内の液位が上昇する。弁室１０６内の液位が上昇すると、フロート１１４が浮上して弁口１１３を開き、弁室１０６内の下部に溜まった復水を弁口１１３から出口通路１０８を介して出口１０７へ排出する。復水の排出によって弁室１０６内の液位が低下すると、フロート１１４は降下して外表面で弁口１１３を直接閉じる。なお、図１は、フロート１１４が降下して弁口１１３を閉じた閉弁状態を示している。
【００１９】
復水の排出によって弁室１０６内の液位が低下した際、弁口１１３にスケールが付着すること等によりフロート１１４が弁口１１３を完全に閉じきれていない場合は、入口１０５から流入した蒸気の一部が出口通路１０８を介して出口１０７へ漏洩する。このように、トラップ内部からの流体漏洩がある場合は、弁座１１２の後方に設けたプラグ１２１の内面に、弁口１１３から漏洩した蒸気が当たることにより振動が発生している。この振動は、プラグ１２１の外表面に伝わり、プラグ１２１に連結された支持棒６５を振動させる。支持棒６５の振動は、支持棒６６へ伝わり振動板６１を振動させる。振動板６１は、この振動に共振して超音波を発生させる。このように、振動板６１を含む振動部材６０は、弁室６と出口５との間において発生している流体漏れによる振動によって共振し、共振振動によって超音波を発生させ、超音波を外部に拡散させる。また、振動板６１の共振により発生した超音波には、指向性部材６３により、指向性が与えられる。この場合の指向方向は、指向性部材６３が開口している側の方向である。よって、指向性部材６３の開口方向を可変にすることにより、超音波の拡散方向を任意の方向に調整することも可能である。
【００２０】
以下、図３〜図６を参照し、トラップ内部で発生している蒸気漏れを検出する例を説明する。図３に可搬式漏洩検出装置の外観図を示し、図４に図３のＡ−Ａ端面図を示し、図５に図３のＢ−Ｂ端面図を示し、図６に可搬式漏洩検出装置の電気的回路のブロック図を示す。可搬式漏洩検出装置１のプローブ２はピストル形状で、縦断面が楕円形の上部３と、横断面がほぼ四角形の下部４とから成る。上部３の左端部５にゴム製のキャップ６を着脱可能に嵌め合わせる。キャップ６は左端に開口を有する。下部４の外径は片手で把持できる程度の大きさである。
【００２１】
上部３の左端部５に、図４に示すように、測定すべき設備から発せられる超音波を検出するための指向性を有する超音波マイクロホン７と、超音波マイクロホン７の指向方向と同一方向に光ビームを出射するためのレーザポインタなどの光源８とを配設する。超音波マイクロホン７は正六角形の頂点に位置し、光源８は６つの超音波マイクロホン７の中心（正六角形の重心）に位置する。超音波マイクロホン７の指向方向の映像を映すためのデジタルカメラなどのカメラ９をねじ１０で取付部材１１に固定し、プローブ２の上部３に固定した取付板１２に取付部材１１をねじ１３で固定することにより、カメラ９をプローブ２に着脱可能に配設する。カメラ９はねじ１３を中心に取付部材１１を回転させて取付板１２に固定することにより、図３において、左右に傾斜させてプローブ２に配設することができる。
【００２２】
プローブ２内に、信号処理回路１４を配設する。上部３の右端面１５に、図５に示すように、信号処理回路１４で処理した信号を可視的に表示するための液晶パネル構成等の表示部１６と、複数の押しボタンキー構成の入力部兼用操作部１７とを配設する。入力部兼用操作部１７からフランジ部，ねじ込み部，管継ぎ手部，弁シート部等の漏洩位置情報とヘリウム，空気，二酸化炭素等の漏洩流体情報を入力する。下部４の左上端部に電源スイッチ１８を配設する。上部３に信号処理回路１４で処理した信号をヘッドホン１９等に可聴的に出力するための出力端子２０と、パソコン２１等と連結するための入出力端子２２とを配設する。
【００２３】
信号処理回路１４は増幅部２３とフィルタ部２４と検波部２５と整流部２６とオートボリュームコントロール部２７とレーザ駆動部２８と記憶部２９及びＣＰＵ（中央演算処理部）３０とからなる。超音波マイクロホン７は、増幅部２３、フィルタ部２４、検波部２５、整流部２６、ＣＰＵ３０を通して表示部１６に連結する。また検波部２５及びＣＰＵ３０は、オートボリュームコントロール部２７、出力端子２０を通してヘッドホン１９に連結する。またＣＰＵ３０は、レーザ駆動部２８を通して光源８に連結し、入出力端子２２を通してパソコン２１と連結する。またＣＰＵ３０にカメラ９及び入力部兼用操作部１７を連結する。記憶部２９には、ヘリウム，空気，二酸化炭素等の漏洩流体ごとにフランジ部，ねじ込み部，管継ぎ手部，弁シート部等の漏洩位置ごとの音圧レベルと漏洩量との関係を予め実験で求めて記憶させる。ＣＰＵ３０は記憶部２９の記憶関係に基づいて超音波マイクロホン７で検出された音圧レベルと入力部兼用操作部１７から入力された漏洩流体情報と漏洩位置情報とから漏洩量を算出する。
【００２４】
測定すべき設備（例えば上記トラップ）の漏洩量測定に際して、キャップ６を取外し、プローブ２の下部４を片手で把持し、例えば人差指で電源スイッチ１８を押してオン状態にする。そして、入力部兼用操作部１７の二重丸のキーを押すと、レーザ駆動部２８を介してレーザポインタなどの光源８からレーザビームなどの光ビームが出射される。この光ビームのスポットが測定すべき設備に対して超音波マイクロホン７の指向方向を指し示すので、超音波マイクロホン７の指向方向を正確に検知できる。
【００２５】
そしてプローブ２の上部３の左端部５側を設備（例えば上記トラップ）の方向に向け向きを徐々に変化させることにより、指向性を有する超音波マイクロホン７の指向方向を徐々に変化させる。測定すべき設備から流体が漏洩している場合には、超音波マイクロホン７の指向方向が漏洩位置の方向に近づいたときに、漏洩位置から放射される超音波が超音波マイクロホン７によって電気信号として検出され、信号処理回路１４に送られる。
【００２６】
この超音波マイクロホン７によって検出された電気信号は、増幅部２３で増幅され、フィルタ部２４を通して検波部２５で検波され、整流部２６で整流され、ＣＰＵ３０で処理されて表示部１６に表示される。また検波部２４で検波された電気信号は、オートボリュームコントロール部２７で一定以上の信号が絞られて出力端子２０を通してヘッドホン１９に出力される。このオートボリュームコントロール部２６により、突然のエアーブローなどによる異常音から耳を守ることができる。
【００２７】
超音波マイクロホン７の指向方向が漏洩位置と一致すると感度が最大になるので、表示部１６やヘッドホン１９の出力値と光ビームのスポットにより漏洩位置を正確に探知できる。そして、必要であればカメラ９の角度を調節し、この漏洩位置を光ビームのスポットと共にカメラ９で映すことにより正確な漏洩位置を記録できる。カメラ９の映像は記憶部２９に記憶され、入出力端子２２を通してパソコン２１等に出力される。この感度が最大になったときに、入力部兼用操作部１７から漏洩流体情報と漏洩位置情報を入力すると、ＣＰＵ３０は記憶部２９の記憶関係に基づいて超音波マイクロホン７で検出された音圧レベルと入力部兼用操作部１７から入力された漏洩流体情報と漏洩位置情報とから漏洩量を算出し、漏洩量を表示部１６に表示する。周囲の雑音が大きい場合は、キャップ６を上部３の左端部５に嵌め合わせて、プローブ２を漏洩位置に近づけることにより、あるいは漏洩位置に押し当てることにより、正確な漏洩量を検出することができる。
【００２８】
以上のように上記実施形態によれば、トラップ内部の流体漏れによる振動を、トラップの外部に延伸して取り付けられた振動部材６０に共振させて超音波を発生させ、この超音波を外部に拡散することができる。そして、その超音波を、可搬式漏洩検出装置１を用いて遠隔から容易に検出することができる。
【００２９】
また、上記実施形態によれば、指向性部材６３により超音波に指向性をもたせることができるため、流体漏洩の検出精度がより一層向上する。例えば、可搬式漏洩検出装置１を所持して漏洩検査を行う作業員が移動する通路に向けて指向性部材６３の開口を設置しておくことにより、通路から離れた位置に設置されたトラップの内部の流体漏洩を遠隔から容易に検出することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、６枚の振動板６１を例示したが、振動板６１の枚数に特に限定はなく、５枚以下もしくは７枚以上であってもよい。また、指向性部材６３や固定部材６７は省略することもできる。
【００３１】
また、図２では、プラグ２１に振動部材６０を取り付けたが、本体１０１外部への振動部材６０の取り付け箇所は、特に限定されるものではない。
【００３２】
上記実施の形態ではフリーフロート式スチームトラップを例示したが、本願はレバーフロート式やフリーバケット式やレバーバケット式あるいはディスク式その他の型式のトラップにも適用することができる。また、本願は、上記のスチームトラップに限らず、ガスに混入した液体を排出するガストラップや、圧縮空気系から凝縮水を排出するエアトラップにも適用することができる。なお、漏洩流体も蒸気や空気等の気体、あるいは、水や液剤等の液体のいずれであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本願は、トラップ内部での流体漏れの検出に有用である。
【符号の説明】
【００３４】
６０    振動部材
６１    振動板
６３    指向性部材
６５    支持棒（支持部材）
６６    支持棒（支持部材）
１０５  入口
１０６  弁室
１０７  出口
１２１  プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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