(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気の凝縮によって発生したドレンが流通する複数の配管系統と、
変圧室と、端部が上記変圧室に開口するドレンの流入通路および排出通路とが形成されたケーシングと、上記変圧室に収容され、一方の面に上記流入通路および排出通路の圧力による開弁力が作用し、他方の面に上記変圧室の圧力による閉弁力が作用し、上記流入通路および排出通路の両方を開放または閉鎖するディスク状の弁体とを有し、上記各配管系統に設けられる複数のスチームトラップと、
上記複数の配管系統に接続され、上記複数のスチームトラップから排出されたドレンが集合するドレン集合部と、
上記各スチームトラップに設けられ、該スチームトラップにおいて蒸気が漏れていることを検出する複数の漏れ検出器とを備えた蒸気システムにおいて、上記複数のスチームトラップのうち何れが故障したかを判定する蒸気システムの故障判定装置であって、
上記複数の漏れ検出器による検出が時系列に記憶される記憶部を有し、上記複数のスチームトラップのうち、上記記憶部に最初に検出が記憶された上記漏れ検出器に相当する上記スチームトラップが故障していると判定する
ことを特徴とする蒸気システムの故障判定装置。
【請求項２】
蒸気の凝縮によって発生したドレンが流通する複数の配管系統と、
変圧室と、端部が上記変圧室に開口するドレンの流入通路および排出通路とが形成されたケーシングと、上記変圧室に収容され、一方の面に上記流入通路および排出通路の圧力による開弁力が作用し、他方の面に上記変圧室の圧力による閉弁力が作用し、上記流入通路および排出通路の両方を開放または閉鎖するディスク状の弁体とを有し、上記各配管系統に設けられる複数のスチームトラップと、
上記複数の配管系統に接続され、上記複数のスチームトラップから排出されたドレンが集合するドレン集合部と、
上記各スチームトラップに設けられ、該スチームトラップにおいて蒸気が漏れていることを検出する複数の漏れ検出器とを備えた蒸気システムにおいて、上記複数のスチームトラップのうち何れが故障したかを判定する蒸気システムの故障判定方法であって、
上記複数の漏れ検出器による検出を時系列に記憶する記憶ステップと、
上記複数のスチームトラップのうち、上記記憶ステップで最初に検出を記憶した上記漏れ検出器に相当する上記スチームトラップが故障していると判定する判定ステップとを備えている
ことを特徴とする蒸気システムの故障判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ドレン集合部および複数のスチームトラップを備えた蒸気システムにおいてスチームトラップの故障を判定する故障判定装置および故障判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、スチームトラップ（蒸気トラップ）を有する複数の配管系統と、ドレン集合部（復水集合管）とを備えた蒸気システムが知られている。この蒸気システムでは、複数の配管系統が１つのドレン集合部に接続されており、各々の配管系統で発生したドレン（復水）がスチームトラップを介してドレン集合部に流入し貯留される。スチームトラップでは、流入したドレンのみが自動的に排出される。このように、ドレンが流通する複数の配管系統を備えた蒸気システムでは、ドレン集合部を設けることにより、配管接続の簡素化やシステムの小型化を図ることができる。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、上述したスチームトラップの一種としていわゆるディスク式のものが知られている。このスチームトラップは、流入通路、排出通路および変圧室が内部に形成されたケーシングと、変圧室に収容された円板状（ディスク状）の弁体とを備えている。変圧室では、流入通路および排出通路の端部が開口しており、その開口端に互いに同心円状の内輪弁座および外輪弁座が形成されている。弁体は、内輪弁座および外輪弁座に離着座することにより、流入通路および排出通路を開閉する。具体的に、流入通路および排出通路の流体圧力によって弁体の下面に作用する力（開弁力）が、変圧室の流体圧力によって弁体の上面（背面）に作用する力（閉弁力）よりも大きくなると、弁体が離座して流入通路および排出通路が開く。そうすると、ドレンが流入通路から変圧室および排出通路へと流れて外部に排出される。逆に、流入通路および排出通路の流体圧力によって弁体の下面に作用する力（開弁力）が、変圧室の流体圧力によって弁体の上面（背面）に作用する力よりも小さくなると、弁体が着座して流入通路および排出通路が閉じられる。そうすると、ドレンの排出動作が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６０２６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の蒸気システムにおいて、スチームトラップに上記特許文献２に記載のディスク式のものを用いた場合、何れかのスチームトラップで故障により弁体が開きっ放しになると、故障していない他のスチームトラップにおいても弁体が開きっ放しになってしまう虞があった。
【０００６】
即ち、何れかのスチームトラップで弁体が開きっ放しになると、そのスチームトラップから高圧の蒸気が排出されて（漏れて）しまう。そして、排出された（漏れた）高圧の蒸気はドレン集合部に流入し、ドレン集合部の圧力が高くなる。そうすると、故障していない他のスチームトラップでは、排出通路の圧力が高くなり、弁体の開弁力が大きくなる。そのため、故障していない他のスチームトラップにおいても弁体が開きっ放しになってしまう。このように、１つのスチームトラップにおいて故障により弁体が開きっ放しになると、他の複数のスチームトラップでも同様の現象が起きる。したがって、この状態では実際にどのスチームトラップが故障しているかを判別することは困難であった。
【０００７】
本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスク式のスチームトラップを有する複数の系統が接続されるドレン集合部を備えた蒸気システムにおいて、複数のスチームトラップのうち何れが故障したかを確実且つ簡易に判別することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示の技術は、複数の配管系統と、該各配管系統に設けられる複数のスチームトラップと、１つのドレン集合部と、複数の漏れ検出器とを備えた蒸気システムにおいて、上記複数のスチームトラップのうち何れが故障したかを判定する蒸気システムの故障判定装置および故障判定方法を前提としている。上記複数の配管系統は、蒸気の凝縮によって発生したドレンが流通するものである。上記スチームトラップは、ケーシングと、弁体とを有している。上記ケーシングは、変圧室と、端部が上記変圧室に開口するドレンの流入通路および排出通路とが形成されるものである。上記弁体は、上記変圧室に収容され、一方の面に上記流入通路および排出通路の圧力による開弁力が作用し、他方の面に上記変圧室の圧力による閉弁力が作用し、上記流入通路および排出通路の両方を開放または閉鎖するディスク状のものである。上記ドレン集合部は、上記複数の配管系統に接続され、上記複数のスチームトラップから排出されたドレンが集合するものである。上記漏れ検出器は、上記各スチームトラップに設けられ、該スチームトラップにおいて蒸気が漏れていることを検出するものである。
【０００９】
そして、本願の故障判定装置は、上記複数の漏れ検出器による検出が時系列に記憶される記憶部を有し、上記複数のスチームトラップのうち、上記記憶部に最初に検出が記憶された上記漏れ検出器に相当する上記スチームトラップが故障していると判定するものである。
【００１０】
また、本願の故障判定方法は、上記複数の漏れ検出器による検出を時系列に記憶する記憶ステップと、上記複数のスチームトラップのうち、上記記憶ステップで最初に検出を記憶した上記漏れ検出器に相当する上記スチームトラップが故障していると判定する判定ステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本願の蒸気システムの故障判定装置および故障判定方法によれば、複数の漏れ検出器による検出を時系列に記憶すると共に、複数のスチームトラップのうち、最初に漏れ検出を記憶した漏れ検出器に相当するスチームトラップが故障していると判定するようにした。したがって、複数のスチームトラップのうち何れが故障したかを確実且つ簡易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。
【図２】図２は、実施形態に係るスチームトラップの概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るスチームトラップの概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る故障判定装置の記憶部における記憶内容を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１４】
本実施形態の蒸気システム１は、蒸気（飽和蒸気）で対象物（例えば、反応釜）を加熱するものである。図１に示すように、蒸気システム１は蒸気が流通する蒸気回路１０を備えている。蒸気回路１０は、蒸気生成部２１と、複数（本実施形態では、６つ）の蒸気使用系統と、ドレン集合部２５とを有している。そして、蒸気システム１には本願の請求項に係る故障判定装置３０が設けられている。
【００１５】
蒸気生成部２１は、水を加熱して蒸気（飽和蒸気）を生成するものである。６つの蒸気使用系統は、それぞれ、熱交換器２２およびスチームトラップ２３を有している。蒸気生成部２１は、流入管１１を介して６つの蒸気使用系統に接続されている。つまり、流入管１１は６つに分岐して蒸気使用系統に接続されている。なお、上述した蒸気使用系統の数は、単なる一例であり、本願は２つ以上の蒸気使用系統を有していればよい。
【００１６】
各蒸気使用系統において、熱交換器２２は入口部が流入管１１を介して蒸気生成部２１に接続され、出口部が流出管１２を介してスチームトラップ２３の入口部に接続されている。熱交換器２２は、蒸気生成部２１から供給された蒸気が対象物に放熱して凝縮し、対象物が加熱される。蒸気は、凝縮することによってドレン（復水）になる。つまり、熱交換器２２は、蒸気の凝縮潜熱によって対象物を加熱（潜熱加熱）する潜熱熱交換器であり、蒸気使用部を構成している。
【００１７】
スチームトラップ２３は、熱交換器２２の下流側に設けられ、熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）または蒸気混じりのドレン（復水）が流入する。スチームトラップ２３は、流入したドレンのみを自動的に出口部から排出するものである。スチームトラップ２３の詳細な構成については後述する。
【００１８】
ドレン集合部２５は、比較的細長い管状の容器である。ドレン集合部２５は、６つの蒸気使用系統のそれぞれと流入管１３を介して接続されている。つまり、流入管１３はスチームトラップ２３の出口部とドレン集合部２５との間に接続されている。ドレン集合部２５は、各蒸気使用系統の熱交換器２２で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入して集合する。つまり、ドレン集合部２５は、６つのスチームトラップ２３から排出されたドレンが集合する。なお、流入管１３には開閉弁２４が設けられている。本実施形態において、６つの蒸気使用系統における流出管１２および流入管１３は、蒸気の凝縮によって発生したドレンが流通する配管系統を構成しており、その配管系統にスチームトラップ２３が設けられている。
【００１９】
ドレン集合部２５の底部には、ドレン排出管１４が接続されている。ドレン排出管１４は、ドレン集合部２５のドレンが排出される。実際は、ドレン集合部２５ではドレンの一部が蒸発して蒸気となり、ドレンと共に蒸気もドレン排出管１４に排出される。
【００２０】
〈スチームトラップの構成〉
本実施形態のスチームトラップ２３は、いわゆるディスク式スチームトラップである。図２に示すように、スチームトラップ２３は、本体部４２と蓋部４３とからなるケーシング４１を備えている。本体部４２には、互いに同一軸上に形成された流入口４４および排出口４５が設けられている。ケーシング４１では、本体部４２と蓋部４３との間に変圧室４６が形成されている。また、ケーシング４１では、流入口４４と変圧室４６とを連通させる流入通路５１と、排出口４５と変圧室４６とを連通させる排出通路５２が、本体部４２に形成されている。つまり、流入通路５１の一端は流入口４４に接続され、他端は変圧室４６の下部に接続されている（開口している）。排出通路５２の一端は排出口４５に接続され、他端は変圧室４６の下部に接続されている（開口している）。
【００２１】
本体部４２には、変圧室４６に開口する流入通路５１および排出通路５２の開口端に内輪弁座４７および外輪弁座４８が形成されている。内輪弁座４７および外輪弁座４８は、互いに同一平面に同心円状に形成された環状弁座である。内輪弁座４７の内側には流入通路５１が位置し、内輪弁座４７と外輪弁座４８との間には排出通路５２の一部である環状溝４９が形成されている。
【００２２】
また、スチームトラップ２３はディスク状（円板状）の弁体５５を備えている。弁体５５は、変圧室４６に収容されており、内輪弁座４７および外輪弁座４８に離着座することにより、流入通路５１および排出通路５２を開閉する。弁体５５は、一方の面（図２において下側の面。以下、下面という。）に流入通路５１および排出通路５２の圧力（流体圧力）による開弁力が作用し、他方の面（図２において上側の面。以下、上面という。）に変圧室４６の圧力（流体圧力）による閉弁力が作用する。弁体５５は、下面に作用する開弁力が、上面に作用する閉弁力よりも小さい場合、内輪弁座４７および外輪弁座４８に着座し、流入通路５１および排出通路５２の両方を閉じる（閉鎖する）。また、弁体５５は、下面に作用する開弁力が、上面に作用する閉弁力よりも大きい場合、図３に示すように、内輪弁座４７および外輪弁座４８から離座し、流入通路５１および排出通路５２の両方を開く（開放する）。
【００２３】
スチームトラップ２３では、弁体５５が内輪弁座４７および外輪弁座４８から離座して開弁すると、流入口４４から流入通路５１に流入した高温高圧のドレンが、排出通路５２および排出口４５を通って排出される。そして、ドレンが排出された後、高温高圧の蒸気が流入通路５１から排出通路５２に流れる。この蒸気の流れはドレンの流れに比べて高速であるため、弁体５５と内輪弁座４７および外輪弁座４８との間の圧力が低下する。一方、蒸気は変圧室４６にも流入するため、変圧室４６の圧力が上昇する。つまり、蒸気が流れることにより、弁体５５の下面に作用する開弁力は減少し、弁体５５の上面に作用する閉弁力は増加する。これにより、弁体５５が内輪弁座４７および外輪弁座４８に着座して閉弁するので、蒸気の排出（漏れ）が阻止される。そして、変圧室４６の蒸気が放熱等により凝縮して変圧室４６の圧力が低下すると、弁体５５に作用する開弁力が閉弁力よりも大きくなり、弁体５５が再び内輪弁座４７および外輪弁座４８から離座して開弁する。以上の弁体５５の開閉サイクルが繰り返される。
【００２４】
また、本体部４２の外輪弁座４８の外周には、環状のバイメタル６１と、環状板６３が設けられている。つまり、弁体５５の下方において、上から環状板６３およびバイメタル６１の順に配置されている。本体部４２において外輪弁座４８の外周面には、バイメタル６１の下端部に対応する位置に円錐状の斜面部６２が形成されている。スチームトラップ２３が低温になると、バイメタル６１はその径が縮小して斜面部６２を上る。これにより、バイメタル６１は上方へ移動して環状板６３を介して弁体５５を押し上げる。こうして、弁体５５が押し上げられて開弁すると、低温のドレンや空気が排出通路５２および排出口４５に排出される。また、高温のドレンが流入口４４から流入通路５１に流入してスチームトラップ２３が高温になると、バイメタル６１はその径が拡大して斜面部６２を下る。これにより、バイメタル６１は下方へ移動し、これに伴って環状板６３および弁体５５が下降する。この状態になると、弁体５５は上述した開弁力および閉弁力による開閉動作が可能になる。
【００２５】
なお、本体部４２の外輪弁座４８の外周には、環状板６３の下降位置を制限する外側ストッパー６４および内側ストッパー６５が設けられている。外側ストッパー６４および内側ストッパー６５はそれぞれ、外輪弁座４８の外周方向において間隔を置いて複数設けられている。また、本実施形態のスチームトラップ２３では、蓋部４３の上部にキャップ５６が被せられて空気保温室５７が形成されている。
【００２６】
さらに、蒸気システム１は、複数（本実施形態では、スチームトラップ２３と同数の６つ）の漏れ検出器２３ａを備えている。図１に示すように、漏れ検出器２３ａは６つのスチームトラップ２３のそれぞれに設けられている。漏れ検出器２３ａは、スチームトラップ２３の温度や振動に基づいて、スチームトラップ２３において蒸気が漏れている（排出されている）ことを検出するものである。
【００２７】
〈故障判定装置の構成および故障判定方法〉
故障判定装置３０は、６つのスチームトラップのうち何れが故障したかを判定するものである。図１に示すように、故障判定装置３０は、６つの漏れ検出器２３ａによる検出（漏れ検出）が時系列に記憶される記憶部３１を有している。そして、故障判定装置３０は、６つのスチームトラップ２３のうち、記憶部３１に最初に検出（漏れ検出）が記憶された漏れ検出器２３ａに相当するスチームトラップ２３が故障していると判定する。故障判定装置３０による具体的な故障判定方法は次の通りである。
【００２８】
６つのうち何れかのスチームトラップ２３において、故障により弁体５５が開きっ放し（開弁しっ放し）になると、そのスチームトラップ２３から高圧の蒸気が排出されて（漏れて）しまう。そうすると、そのスチームトラップ２３に設けられている漏れ検出器２３ａによって蒸気漏れが検出され、その検出信号が無線または有線の通信回線を介して故障判定装置３０に送られる。そして、故障したスチームトラップ２３から排出された（漏れた）高圧の蒸気はドレン集合部２５に流入し、ドレン集合部２５の圧力が高くなる。そのため、故障していない他のスチームトラップ２３では、ドレン集合部２５に連通している排出通路５２の圧力が高くなり、弁体５５の開弁力が大きくなる。これにより、故障していない他のスチームトラップ２３においても弁体５５が開きっ放しになってしまう。こうして弁体５５が開きっ放しになった他のスチームトラップ２３では、上記と同様、漏れ検出器２３ａによって蒸気漏れが検出され、その検出信号が故障判定装置３０に送られる。
【００２９】
故障判定装置３０では、各漏れ検出器２３ａから検出信号が送られると、その漏れ検出が記憶部３１において時系列に記憶される（記憶ステップ）。記憶部３１における記憶動作の一例について、図４を参照しながら説明する。ここに、６つのスチームトラップ２３をそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦとし、全てのスチームトラップ２３が正常に機能している状態から、Ａのスチームトラップ２３が故障する場合を例として説明する。先ず、時間ｔ１において、Ａのスチームトラップ２３の蒸気漏れ発生が記憶される。次いで、時間ｔ２において、新たにＣのスチームトラップ２３の蒸気漏れ発生が記憶される。次いで、時間ｔ３において、新たにＢおよびＤのスチームトラップ２３の蒸気漏れ発生が記憶される。次いで、時間ｔ４では新たな蒸気漏れ発生はなく、次いで、時間ｔ５において、新たにＦのスチームトラップ２３の蒸気漏れ発生が記憶される。次いで、時間ｔ６では新たな蒸気漏れ発生はない。こうして、記憶部３１において各スチームトラップ２３の蒸気漏れ発生が時系列に記憶される。続いて、故障判定装置３０では、記憶部３１において最初に蒸気漏れ発生が記憶されたＡのスチームトラップ２３が故障していると判定される（判定ステップ）。
【００３０】
つまり、図４の時間ｔ６においては、Ｅ以外のスチームトラップ２３の全てに蒸気漏れが発生している状態であり、何れのスチームトラップ２３が実際に故障しているか不明である。この場合、時間ｔ６よりも前の時間ｔ１において蒸気漏れが発生しているＡのスチームトラップ２３が故障していることに起因して、故障していない他のスチームトラップ２３に蒸気漏れが発生していると判断することができる。この場合、修理または取り替え等によりＡのスチームトラップ２３が正常になると、ドレン集合部２５の圧力が低下するため、他のスチームトラップ２３の蒸気漏れが発生しなくなる。
【００３１】
以上のように、上記実施形態の故障判定装置３０によれば、複数の漏れ検出器２３ａによる漏れ検出を時系列に記憶すると共に、複数のスチームトラップ２３のうち、最初に漏れ検出を記憶した漏れ検出器２３ａに相当するスチームトラップ２３が故障していると判定するようにした。したがって、複数のスチームトラップ２３のうち何れが故障したかを確実且つ簡易に判別することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、故障判定装置３０が、最初に漏れ検出を記憶したスチームトラップ２３を故障と判定するようにしたが、本願はこれに限らず、故障判定装置３０の記憶部３１に記憶された内容に基づいて、例えば作業者が判定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本願に開示の技術は、ドレン集合部および複数のスチームトラップを備えた蒸気システムにおいてスチームトラップの故障を判定する故障判定装置および故障判定方法について有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１        蒸気システム
２３      スチームトラップ
２３ａ    漏れ検出器
２５      ドレン集合部
３０      故障判定装置
３１      記憶部
【図１】
0006463205.tif 000002
【図２】
0006463205.tif 000003
【図３】
0006463205.tif 000004
【図４】
0006463205.tif 000005