(57)【要約】電子式蒸気トラップ監視装置（４０２）は、潜在的な漏出個所の近くで蒸気トラップに接続するように構成される発電機（４０６）を含む。発電機（４０６）は潜在的な漏出個所からのプロセス変数に応答して電力を発生する。通信回路（４１６）は、発電機（４０６）からの電力が十分であるときに出力を提供する。
2010515001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子式蒸気トラップ監視装置において、
潜在的な漏出個所の近くで蒸気トラップに接続され、該潜在的な漏出個所からのプロセス変数に応答して発電するように構成された発電機と、
前記発電機の電力に応答して出力を提供するように構成された通信回路とを備える電子式蒸気トラップ監視装置。
【請求項２】
前記発電機が熱発電機であり、前記プロセス変数が熱である請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プロセス変数が熱である請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記出力が、プロセス流体のプロセス変数に関連する請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記出力が、無線出力である請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記無線出力が、ＲＦ出力である請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記出力が、有線出力である請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記有線出力が、２線プロセス制御ループである請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記２線プロセス制御ループが、ＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコルに従って作動する請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記２線プロセス制御ループが、フィールドバスプロトコルに従って作動する請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記出力が、ローカル警報である請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記発電機が、ヒートシンクに接続されている請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記発電機が、蒸気トラップ排出管に接続されている請求項１記載の装置。
【請求項１４】
電力貯蔵デバイスを含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記電力貯蔵デバイスがバッテリである請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記通信回路が、前記発電機からの電力が所定レベルに到達したときに前記出力を提供する請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記レベルが、前記通信回路を駆動するのに十分なエネルギレベルである請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
蒸気トラップ監視方法において、
潜在的な漏出個所の近くで蒸気トラップに発電機を接続し、
前記潜在的な漏出個所から検出されたプロセス変数に応答して前記発電機で発電し、
前記発電された電力からの出力を提供するため、無線回路に電力供給する蒸気トラップの監視方法。
【請求項１９】
前記発電機が熱発電機である請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセス変数が熱である請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記出力が、プロセス流体のプロセス変数に関連する出力である請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記出力が、無線出力である請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記無線出力が、ＲＦ出力である請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記出力が、有線出力である請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
前記有線出力が、２線プロセス制御ループである請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記２線プロセス制御ループが、ＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコルに従って作動する請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記２線プロセス制御ループが、フィールドバスプロトコルに従って作動する請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気トラップの監視装置に係り、より具体的には、本発明は、蒸気トラップにおける漏れを検出するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気トラップは、蒸気ラインから不必要な空気を取り除いてそれを凝縮するために多くの産業において一般に使用されている。一般的なプラントでは、これら装置が無数に配置されている。蒸気トラップは、一般に、比較的安価になるように設計される比較的低技術の装置である。しばしば、蒸気トラップは完全に機械的である。電力供給または監視のためのなんらかの電気的配線はコストが非常に高く、非実用的かつ／または労働集約的であると考えられる。
【０００３】
蒸気トラップは、一般に、効率を維持するとともに、管の「ノッキング」を低減するために凝縮液を管から排出することができるように設計される。一般的な蒸気トラップは、凝縮液と物理的に接触する一つ以上のチャンバおよび部材を有している。凝縮液のレベルがある閾値を越えたときに、蒸気トラップ内の可動部材が動くか、または一つ以上のバルブに係合して凝縮液が排出できるようにする。凝縮液が排出されると、蒸気トラップ内の凝縮液のレベルはバルブが閉じてトラップが再加圧される程度まで低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蒸気トラップは非常に一般的な問題（それらはしばしば漏れである）に遭遇する。蒸気トラップの漏出は、しばしば蒸気トラップ内の可動部材の摩滅、バルブの劣化もしくは詰まり、またはその他のいくつかの理由による。原因に関係なく、蒸気トラップの漏出は、多くの理由により望ましくない。第１に、水を加熱して蒸気にするために比較的大量のエネルギを要する。したがって、蒸気トラップの漏れは、その中のエネルギ容量が十分に利用できるようになる前に蒸気を排出させてしまう。また、多くの凝縮液除去システムは、蒸気の漏れに起因する連続的な加圧用に設計されていない。したがって、蒸気トラップより下流の構成要素は、連続的な蒸気漏出によって損傷するか劣化する。最後には、大量の漏れがもたらされることにより、蒸気管は、所望の目的を達成するための十分な蒸気圧力および流量を供給できなくなる。
【０００５】
したがって、蒸気トラップのユーザは彼らの一つ以上の蒸気トラップが漏れているかどうかを判断する能力を要望していると考えられる。現在、蒸気トラップを監視するために使用されている方法は、蒸気トラップへの電路を必要とするか、非電気的アプローチに頼るかである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電子式蒸気トラップの監視装置は、潜在的な漏出個所に近い蒸気トラップに接続されるように構成された発電機を含んでいる。発電機は潜在的な漏出個所から得られるプロセス変数に応答して電力を発生する。発電機からの電力が十分なレベルになったときに通信回路は出力を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態が有用な蒸気トラップの模式図である。
【図２】本発明の実施形態が有用な他の蒸気トラップの模式図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に関する蒸気トラップに接続される蒸気トラップ監視システムの模式図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に関する蒸気トラップの一部分を示す斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示した蒸気トラップ監視装置の一部分の断面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に関する蒸気トラップ監視装置内の回路を示すブロック図である。
【図５】蒸気トラップ排出口に接続される蒸気トラップ監視装置の簡略化した図である。
【図６】図５の蒸気トラップ監視装置の簡略化したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、蒸気管に接続されるか接続可能な入口部と、凝縮液および／または空気を周期的に排出し、排出時以外は周囲の環境に関して上昇した圧力を維持することが要求される出口部とを有する蒸気トラップに対して実施することができる。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態が有用な蒸気トラップの模式図である。蒸気トラップ１００は蒸気管１０２および水の収集／戻りライン１０４に流体的に接続される。蒸気管１０２は、内部に、第１圧力（Ｐ１）および第１温度（Ｔ１）の蒸気を有する。蒸気は静止しているか流れており、飽和蒸気または過熱蒸気である。流れているか、あるいは蒸気管１０２内に存在する凝縮液は入口１０６内に流れ込み、チャンバ１０８内に堆積する。チャンバ１０８は、可動部材１１２によって閉じられるか塞がれるかする出口１１０を含んでいる。可動部材１１２はバッフル（遮蔽物）またはなんらかの他の適当な物理的構造からなる。チャンバ１０８内で凝縮液が堆積すると、凝縮液１１４の水位１１６が上昇する。水位が上昇すると、可動部材１１２によって押しのけられる凝縮液の量は増加し、部材１１２の浮力を増大させて部材１１２を上に押し上げる。ある時点で、凝縮液１１４の水位は閾値に到達し、可動部材１１２は参照番号１１８で示した点線の位置に持ち上げられる。一旦、部材１１２が持ち上がると、凝縮液１１４は短時間で出口１１０を通って排出される。十分な凝縮液１１４が排出されると、重力で部材１１２が出口１１０に接するまで下がり、出口１１０がシールされる。こうして、蒸気トラップ１００は周期的に多量の凝縮液１１４およびいくらかの空気および蒸気を排出する。凝縮液が排出されている間の期間では、温度（Ｔ３）および圧力（Ｐ３）は部材１１２が出口１１０をシールしている時と比較して高くなる。
【００１０】
図２は本発明の実施形態が有用である他の蒸気トラップの模式図である。蒸気トラップ２００は蒸気管１０２および戻りライン１０４に接続される。トラップ２００は、蒸気管１０２に流体的に結合される入口２０４に結合される、もしくは、入り口２０４を含んでいるトラップボディ（本体）２０２を含んでいる。したがって、蒸気管１０２を流れているか、さもなければ蒸気管１０２内に存在する凝縮液またはその他の液体は導管２０６を下降し、入口２０４を経由してトラップボディ２０２に入る。したがって、流体２０８はトラップボディ２０２内に堆積する。トラップボディ２０２内にフロート２１０が配置され、選択された流体２０８の量まで浮き上がるように構成されている。フロート２１０が上昇すると、結果的にバルブ２１４を有する可動部材２１２に接する。フロート２１０が部材２１２を十分に動かしたとき、バルブ２１４は開き、上流部分２１６を下流部分２１８に結合する。上流部分２１６はトラップボディ２０２の底部に近い位置２２０に流体的に結合されている。したがって、位置２２０近くの流体２０８は、導管２２２に流入し、バルブ２１４、導管２２４を通って、戻りライン１０４に流れ込む。流体２０８の表面２２６を押圧する圧力（Ｐ）である、蒸気管１０２内の、この比較的高い圧力によって流体２０８の流れが促進される。
【００１１】
入口２０４の温度はＴ１で示され、出口２２８近くの温度はＴ２で示される。戻りライン１０４内の凝縮液の温度はＴ３で示す。
【００１２】
本発明の実施形態が、現行のもしくは従来の機械的蒸気トラップに実施できるようにするため、これらの装置になんらの変形が必要とされないことが好ましい。そこで、本発明の実施形態は、全体として、定期的に凝縮液を排出する入口と出口とを有するあらゆる蒸気トラップのための蒸気トラップ監視装置であって、蒸気トラップ自体は変形する必要がないか、または蒸気トラップに至る配線を必要としない蒸気トラップ監視装置に向けている。
【００１３】
図３Ａは本発明の実施形態による蒸気トラップに接続された蒸気トラップ監視システムの模式図である。簡略のため、図３Ａに記載された蒸気トラップは図２に関して記述した蒸気トラップである。しかし、上述のように、どんな蒸気トラップにも使用できる。蒸気トラップ監視装置２３０は蒸気トラップ２００の出口２２８に接続される。例示のため、蒸気管１０２内に３００＃飽和蒸気が供給されると仮定する。この圧力では蒸気温度はおおよそ華氏４１２度である。したがって、蒸気トラップ２００内の温度もおおよそ華氏４１２度である。対照的に、温度Ｔ３は大気圧での蒸気飽和温度、つまり華氏２１２度である。蒸気トラップは、周囲への熱エネルギ損失を最小化するため、全体に絶縁されている。図３Ａに示しているように、Ｔ２は蒸気トラップ２００の出口２２８よりやや下流における気体温度である。本発明の実施形態では、蒸気トラップ監視装置２３０は出口２２８近くにおける１以上の蒸気特性を検出するための１以上のプロセス変数センサを含んでいる。
【００１４】
蒸気トラップの通常動作中は、飽和蒸気および凝縮液の双方がトラップボディ２０２内に存在する。これにより、トラップボディ２０２の温度はおおよそ温度Ｔ１になる。蒸気トラップ監視装置が蒸気トラップボディ２０２に直接取り付けられた場合、そのケーシングも、ボディ２０２とおおよそ同じ温度、つまりＴ１とほぼ同じとなるであろう。蒸気または凝縮液が蒸気トラップ２００から流れ出していない場合、気体温度Ｔ２はＴ３とほぼ同じになる。つまり、大気圧排気システムではほぼ華氏２１２度となる。実際には、蒸気トラップボディ２０２および蒸気トラップ監視装置２３０のケースからの放射熱移動により、Ｔ２は若干高い。本発明の少なくとも一実施形態では、監視装置２３０内に配置された温度センサを使ってＴ２は測定される。基準Ｔ２測定値は周知の非漏出運転の間に取得されて記憶される。その後、蒸気トラップ漏出診断で測定値が基準測定値と比較される。
【００１５】
トラップ２００からなんらの蒸気も凝縮液も流れ出していないとき、温度に関する上記記載は全体的に正しい。しかし、トラップ２００が十分な凝縮液を集めた場合、浮力がフロート２１０を持ち上げてバルブ２１４が開く。これにより、浮力がフロート２１０を持ち上げるのに十分でなくなるまで、凝縮液は出口２２８を通って流れることができる。一般に、蒸気トラップ２００の設計の詳細に依存して、いくらかの飽和蒸気はこのプロセスを通じて排出される。排出の期間中、凝縮液および蒸気は、蒸気トラップ監視装置２３０内の温度センサを、おおよそＴ１の温度（華氏４１２度近く）に加熱する。排出期間の終了後、蒸気トラップ監視装置２３０内の温度センサは典型的な１次系減衰カーブに沿って徐々にＴ２に戻る。
【００１６】
蒸気トラップが漏れている場合、センサ（Ｓ２）の読み値つまり測定値Ｔ２はバルブを通る飽和蒸気の温度と接近したままである。漏出が大きくなるにつれて、Ｔ２は温度Ｔ１と良く整合する。好ましくは、本発明の実施形態は、温度Ｔ１つまり蒸気トラップボディ２０２に熱的に接続された蒸気トラップ監視装置２３０のケーシングの温度を測定するために配置される第２のプロセス変数センサ（好ましくは第２の温度センサ）を含んでいる。好ましくは、蒸気トラップ監視装置２３０内の電子回路はＴ１およびＴ２に関連する読み値を格納する。時間を経ると、蒸気トラップ凝縮液バルブが開いている期間を除き、温度Ｔ１およびＴ２に関連する温度差の平均が決定されて格納されることができる。バルブが開いていることの検出は、Ｔ２がおおよそＴ１と同じになる温度Ｔ２の速い変化に注目することによって判断できる。もちろん、蒸気トラップ監視装置２３０を通る凝縮液または圧力流体の流れを感知するために、その他の技術や方法を使用することができる。
【００１７】
凝縮液を排出するために利用可能なエネルギ量が比較的大きいことによって、蒸気トラップ凝縮液バルブは、通常、ごく短時間、一般に１分未満だけ開いている。蒸気トラップ監視装置２３０のケーシング近くのセンサによって示される温度（Ｔ１）が長時間（例えば１０分を越える）Ｔ２とほぼ同じであるか、バルブが閉じられているべき期間の間、２つのセンサ間の、読み値の差の平均が既定の閾値以下になった場合、蒸気トラップ監視装置２３０は漏出指示を提供できる。
【００１８】
実際の漏出指示の形式は、適当な予告またはメッセージの送信であることができる。例は、蒸気トラップ監視装置２３０のハウジングで局部的な色の変化を提供するような、非常に安価な予告を含む。予告は、ファウンデーション(FOUNDATIONTM)、フィールドバスまたはハート(HART：登録商標)等、無線での警報に準拠した、より複雑なものにできる。好ましい実施形態は無線警報を提供することを予定しているが、センサの電力供給および警報の通信のために、プロセス変数センサは２線式プロセス制御ループで配線されていてもよい。
【００１９】
図３Ｂは本発明の実施形態に係る蒸気トラップ監視装置２３０の一部分の斜視図である。監視装置２３０は、モニタケーシング２３２を蒸気トラップボディ２０２に熱的に接続する方法で、蒸気トラップボディ２０２つまり蒸気トラップ出口２２８に接続するように構成された面２３４を含むケーシング２３２を含んでいる。好ましくは、蒸気トラップ監視装置２３０は複数の温度センサを使用する。図３Ｂに記載されているように、蒸気トラップ監視装置２３０は、好ましくは、ケーシング２３２の温度を感知するために配置されたケーシング温度センサ２３６を含んでいる。温度センサ２３６として使用されている温度センサの形式は、温度に応答して電気的特性を発生または提供することができるあらゆる適当なデバイスであることができる。適当な温度センサの例は、熱電対、サーミスタ、および抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）を含んでいる。一つの実施形態では、温度センサ２３６は熱電対である。蒸気トラップ監視装置２３０はまた、好ましくはケーシング２３２から熱的に絶縁され、そしてケーシング２３２内の気体温度を測定するために配置される第２の温度センサ２３８を含んでいる。
【００２０】
図３Ｃはより一層詳細な温度センサ２３８の配置を示す切断斜視図である。温度センサ２３６に関して上述したように、温度センサ２３８はあらゆる適当なデバイスであってよいが、好ましくは熱電対である。また、好ましい実施形態では、ケーシング２３２は、実質的に防水かつ過酷な気象に曝されるのに適合した現場での耐性の大きいプラスチックの囲いである。また、温度測定値は高精度を要求される必要がないので、電子回路は安価であり、簡単なワンチップのアナログ／デジタル変換器を有するマイクロコントローラを使用できる。しかし、多くの他の適当な電子式構成を蒸気トラップ監視装置２３０の回路として使用することができる。このような回路は図４に関して説明する。
【００２１】
蒸気トラップの漏れ予告は、ハウジング２３２と一体である固体ブラックＬＣＤであって、警報状態が存在した場合に好ましくは赤などの色に変化するＬＣＤを使用することによって達成される。図３Ｂおよび３Ｃの説明では二つの温度センサを適用した実施形態を示したが、二つ以上の温度センサを適用した実施形態もまた実用可能である。例えば、他の実施例では、さらにＴ３を測定することも有用である。これは、特に、蒸気が過熱しており（飽和ではない）その温度が時間に応じて変化しているか、もしくは排水システムの圧力が大きく変化しているときである。排気圧の変化は飽和温度を変化させる。全ての温度Ｔ１、Ｔ２およびＴ３を個別に測定することによって、蒸気トラップが漏れているかどうかを判断するために、上述したのと同様の技術的アプローチを適用することができる。このような状況は二つだけの温度センサを使用することで対応できるが、Ｔ１の測定値Ｓ１（Ｔ１が変化するにつれての）における遅延は診断評価を行うにあたってソフトウェアアルゴリズム中に考慮されるべきである。過熱蒸気システムに関する好ましい一つの面は、Ｔ１およびＴ３間の温度差が飽和システムよりも概して大きいことである。この高い温度差は、漏れ検出技術を、小さい漏れに対してより良く高感度にすることを可能にする。
【００２２】
蒸気トラップはまた閉じこめられた空気を排出するために使用される。トラップから排出されるあらゆる空気は温度Ｔ１の蒸気と近密に接触していると思われるので、同様の温度になっている。Ｓ２を測定するセンサ２３８は、空気がバルブを通過するときに減圧される以外は、空気が飽和蒸気であるかのように応答する。この減圧は空気の瞬間的な温度を低下させる。最悪のシナリオでは、存在している空気は、バルブが開いていることを漏れ検出器が検出できないようになるまで、十分に冷却される。このことは漏れ蒸気が存在する場合、一般に、その温度の上昇をセンサ２３８で感知することに依存している蒸気トラップ監視装置２３０の漏れ検出機能を損なうことはない。実際のサービスにおいて、排出は通常は始動時または再始動時にだけ起こる。通常の状態では、凝縮液または蒸気が唯一の排出される流体や気体である。
【００２３】
蒸気トラッププロセスを通じて複数の温度を感知することに焦点をあてて多くを説明したが、別（種）のまたは追加のプロセス変数、例えば圧力の感知にも適用できる。例えば、図３Ａ中のＴ１、Ｔ２およびＴ３によって記載されたそれぞれの位置において、３つの圧力を測定できる。例えば、図１に戻ると、３つの圧力と温度が記載されている。可動部材１１２が閉じているとき、Ｐ２およびＴ２の測定値はおおまかにいって蒸気管１０２内の蒸気の圧力および温度であるＰ１およびＴ１と同じである。しかし、トラップ１００が開いているとき、圧力と温度は収集／戻りライン１０４内の圧力および温度と同様である。これらの変数を測定することにより、本発明の実施形態は、蒸気トラップが新しくて良好な動作状態であるとき蒸気トラップの挙動を効果的に「特徴化」する。しかし、蒸気トラップが老朽化して漏出を生じるようになったとき、トラップの挙動は違ってくる。漏れがあった場合、Ｐ２およびＴ２は大きく違ってくる。蒸気管の圧力および温度とほぼ同じになるよりもむしろＰ２およびＴ２はわずかに低くなる。さらに、戻りライン１０４内の圧力と温度（Ｐ３、Ｔ３）とほぼ同じになる代わりにＰ２およびＴ２は少し高くなる。これらのどの関係が生じているかの評価は、一般に漏れの特徴と程度に依存する。しかし、Ｐ１、Ｔ１、Ｐ２、Ｔ２ならびにＰ３、Ｔ３を測定することによって、本発明の実施形態は、トラップの現在の状態（漏れているかもしれない）を、特徴付けられた状態（良好な動作状態とであると調査され、または判断されたときの）と比較する。この比較は、技術者または管理者が、蒸気トラップが漏れているかどうか、および漏れの程度を判断することさえも可能にする。
【００２４】
図４は本発明の実施例に係る蒸気トラップ監視装置内の電子回路のブロック図である。蒸気トラップ監視装置２３０は一般に近位置の（ローカル）電力源３００を含んでいる。ローカル電力源３００は、外部へのなんらの配線接続を必要とすることなく蒸気トラップ監視装置２３０内の残りの回路で必要とされるすべての電力を供給できる。電力モジュール３００の例は、内部バッテリおよび／または追加的に、発電するように構成された装置を含むことができる。これらの装置は、風力発電機、太陽電池、振動によって発電する回路、および熱発電機を含む。好ましい実施形態では、モジュール３００は熱流から電力を発生する熱発電機３０２を含む。周知の熱発電機３０２の例は熱電対およびペルチェ効果を使った装置を含んでいる。したがって、発電機３０２の一方の側３０４は蒸気管１０２のような高温源に接続される。一方、熱発電機３０２の他方の側３０６は周囲環境等の比較的低温に接続される。周知の構成によれば、熱発電機３０２の両側３０４および３０６の両端に存在する温度差が、電力コンバータ回路３０８に供給される電力を発生する。回路３０８は、調節、増幅あるいはその他の、発電機３０２によって供給される電力をより適当な形式に適合させる多くの組み合わせを含むことができる。さらに、電圧レギュレータ３１０を、蒸気トラップ監視装置２３０の回路に安定した電圧を供給するために電力コンバータ回路３０８に使用および接続することができる。モジュール３００またはレギュレータ３１０を蒸気トラップ監視回路内の付加的な要素に接続する接続線を記載していないが、このような表記は明確化のために提供される。実際に、電力モジュール３００は、事実上、電力供給が必要とされる蒸気トラップ監視装置内のすべての回路に接続される。
【００２５】
いくつかの実施形態では、電力モジュール３００は、定常状態のエネルギ変換レベルが定常状態の電力消費の要求と一致しない場合でも動作可能である。例えば、電力モジュール３００は、監視装置を、エネルギを貯蔵している間、電気エネルギ消費が大きく削減される低電力状態にさせる。それから、監視装置は、適当なときに、漏れのチェック、表示の発生のために周期的に電力供給を増大でき、かつ低電力状態に戻る。さらに、監視装置は無線またはローカルオペレータにより低電力モードに入る命令を受信することができる。このようにして、比較的小さい定常状態のエネルギを使うことによって効率的な蒸気トラップ監視装置の動作がもたらされる。好ましい実施形態ではローカル電源３００を記述したが、別の実施形態では、蒸気トラップ監視装置の電力供給、および監視装置との（相互）通信の両方に供される２線式プロセス制御ループ等の配線された電源の接続を可能にする。
【００２６】
また、蒸気トラップ監視装置の回路は、好ましくは電力変換器駆動回路３１４およびマイクロプロセッサおよび／または信号調整モジュール３１６に供給されるクロック信号を発生するクロック発生回路３１２を含んでいる。クロック信号の供給は、蒸気トラップ監視装置２３０の回路間の同期を維持するのに役立つ。マイクロプロセッサ／信号調整回路３１６は蒸気トラップ監視装置２３０内で機能を提供するためのコードを実行するように構成されたどのような回路であってもよい。マイクロプロセッサ／信号調整モジュール３１６はデータバス３２０を通して無線通信モジュール３１８に接続される。
【００２７】
無線通信モジュール３１８は、回路（モジュール）３１６からデータを受信し、そのデータに基づいて適当な無線通信信号を発生する。さらに、無線通信モジュール３１８は、無線通信を受信し、この無線通信に関連するデータを、データバス３２０を通じて、マイクロプロセッサ／信号調整回路３１６に供給する。無線通信モジュール３１８の例は、周知の技術、または無線で情報を提供もしくは送信できるように後に開発されるあらゆる技術を含む。無線通信モジュール３１８は、装置関連情報だけでなく、プロセス関連情報を通信することができる。用途に応じて、無線通信モジュール３１８は適当な無線通信プロトコルに従って通信できるように構成できる。無線通信プロトコルは、無線ネットワーク技術（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線アクセスポイントおよびカリフォルニア州アーバイン(Irvine)のリンクシス(Linksys)によって作られた無線ネットワーク・デバイス）、セルラーまたはデジタルネットワーク技術（例えば、カリフォルニア州サンホセのアエリス(Aeris)通信会社のマイクロバースト「登録商標」）、超広帯域無線、携帯通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）、ジェネラルパケットラジオサービス（ＧＰＲＳ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）、拡散スペクトル技術、赤外線通信技術、ＳＭＳ（ショートメッセージ・サービス／テキストメッセージング）またはその他の適当な無線技術を含むが、これらに限定されない。また、互いの無線動作範囲内で複数のユニットが共存することができるようにするため、周知のデータ衝突技術を適用することができる。かかる衝突回避は多数の異なる無線周波数チャネルおよび／または拡散スペクトル技術の使用を含むことができる。
【００２８】
監視装置２３０は、１つ以上の指定された受信装置に定期的もしくは蒸気トラップ漏れの判断といったイベントが起こり次第、蒸気トラップ漏れ表示を送信する。この漏れ表示は、漏れ無し、漏れ有り、これら両方、またはその他の適当な表示でもよい。さらに、監視装置２３０は要求に応じてこれらの情報を提供することもできる。この要求はモジュール３１８またはローカルオペレータインタフェース（図示しない）を経由して受信される無線コマンドの形式で入力することができる。この要求は単一の監視装置アドレスまたは無線範囲内の監視装置群に向けることができる。また、この要求は周期的に発生させることができ、各監視装置は周期的に漏れ情報を得ることができる。
【００２９】
電力モジュール３００、電力変換器駆動回路３１４、クロック発生回路３１２、マイクロプロセッサ／信号調整器３１６、および無線モジュール３１８は監視装置２３０の測定回路から電気的に絶縁されているのが好ましい。この絶縁は、変圧器絶縁が好ましいが、適当な形式を採ることができる。クロック回復回路３２４は電力変換器３２２に接続され、好ましくはクロック発生回路３１２と同じクロック信号３２６を提供するように構成される。また、電力変換器回復回路３２８はさらに電力変換器３２２に接続されて、電力変換器３２２から供給されるエネルギから測定回路用電力を発生する。電力変換器回復回路は他の構成要素と接続されていないように記載されているが、このような表記は明確化のために提供される。実際、電力変換器回復回路３２８は電力を必要とするすべての測定回路に対して動作可能に接続される。
【００３０】
上述のように、本発明の実施形態は蒸気漏出を検出するための複数のプロセス変数センサを使用するのが好ましい。図４は複数の測定モジュール３３０、３３２、３３４および３３６を使用する蒸気トラップ監視装置２３０の回路を示す。各モジュールは、プロセス変数センサと相互に作用することによってプロセス変数のデジタル表示を発生するように構成される。あるモジュールは複数のプロセス変数センサだけでなくその他の測定モジュールとも相互に作用するように構成できる。例えば、モジュール３３４は、圧力測定値Ｐ２および温度測定値Ｔ２を得るだけでなく、バス３４０を通じてモジュール３３６と通信することができる。測定モジュール３３０、３３２、３３４および３３６はプロセス変数センサと相互作用することによってデジタルプロセス変数を発生することができるあらゆる回路であることができる。したがって、アナログ・デジタル変換器が測定モジュールとして考えられる。また、一つ以上のアナログ／デジタル変換器、マルチプレクサ、直線化または補償用の追加回路を有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）全体もまた、測定モジュールとして想定される。好ましくは、モジュール３３４および３３６は、キャパシタンスのデジタル変換器を内蔵するＡＳＩＣである。さらに、モジュール３３０はキャパシタンスのデジタル変換器を含み、モジュール３３２は電圧のデジタル変換器を有するのがよい。しかしながら、本発明の実施形態に沿った、他の組み合わせを使用することができる。
【００３１】
図５は本発明に従った蒸気トラップ監視装置４０２の、他の実施形態の簡略化した図４００である。蒸気トラップ監視装置４０２は蒸気トラップ排出管４０４に接続されており、かつ蒸気トラップ排出管４０４等、潜在的な漏出個所の近くに接続することができるように構成されたプロセス変数センサ４０６を含む。これは、潜在的漏出個所のほんの一例であって、あらゆる潜在的漏出個所が使用される。蒸気トラップ監視装置４０２はさらにプロセス変数センサ４０６によって発生される電力で駆動される回路４０８を含む。一つの構成では、プロセス変数センサ４０６はプロセス変数に応答して電力を発生するように構成された発電機を備える。プロセス変数は蒸気トラップ内の漏れの発生に関連している。例えば、プロセス変数センサ、つまり発電機４０６は熱電発電機を備え、プロセス変数は熱である。このような構成によれば、発電機４０６は熱流に応答して回路４０８に電気的出力を提供する。回路４０８に供給される電力が十分である場合、回路４０８は駆動され、蒸気トラップ内の漏れの発生を示す出力を提供することができる。
【００３２】
蒸気トラップの排出管４０４は回収システムに接続されるか、または大気に流通されることができる。いずれのケースにおいても、蒸気が漏れ始めたときに排気管４０４の温度が上昇し始める。温度上昇を測定するというよりも、熱パイルつまり熱電デバイスは蒸気漏出により電力を発生する。漏れが激しくなると共により多くの電力が発生される。ある時点で、回路が作動することができる十分なエネルギが発生される（かつ選択的に獲得される）。そして、回路４０８は蒸気トラップ内で漏れが発生したことを示す出力を提供することができる。
【００３３】
図６は、蒸気トラップ監視装置４０２の、簡略化したブロック図である。図６に記載されているように、プロセス変数センサ４０６はプロセス変数を受信し、電気的出力を電力貯蔵部および電源回路４１２に供給する。例えば、回路４１２は、電力４１０によって充電されるキャパシタを備えることができる。漏れが、緩やかなものである場合、キャパシタは長い時間に亘って充電される。しかし、キャパシタは、速い漏れに対しては、素早く充電される。調整された電力４１４を通信回路４１６に供給するため電圧レギュレータを使用することができる。
【００３４】
通信に必要とされる電力を発生するためには、小さい温度差のみが必要とされる。プロセス変数センサ４０６は熱発電機を備え、該熱発電機は周囲環境に放熱するように構成できる。一般的には、熱発電機両端での十分な温度勾配を確保するためにヒートシンクまたは他のタイプの冷却デバイスを使用することができる。例えば、３０度の温度差では、おおよそ５０ミリワットの電力を発電する。しかし、無線通信回路は１５ミリワット以下で動作するように構成できる。
【００３５】
通信回路４１６は出力を提供する。この出力は、無線出力または有線出力を含む上述したどのようなタイプの出力であってもよい。その他の例では、出力は、音響警報、可視警報等のローカル出力からなる。出力は制御されたデバイスにも供給することができる。例えば、この出力は、蒸気漏れに応答して装置を遮断するために使用できる。
【００３６】
本発明は好ましい実施形態を参照して記述してきたが、当業者は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形式や詳細を変更させることができることを認識するだろう。例えば、無線を適用する場合、設置を簡単にするために自己組織ネットワークを使用することができる。一例では、電力貯蔵デバイスは電気二重層コンデンサからなる。
【符号の説明】
【００３７】
１００、２００…蒸気トラップ
１０２…蒸気管
１０４…収集／戻りライン
１０６…入口
１１０…出口
１１２、２１２…可動部材
１１４…凝縮液
２０２…トラップボディ（本体）
２１０…フロート
２１４…バルブ
２３０…蒸気トラップ監視装置
２３６…ケーシング温度センサ
２３８…温度センサ
【図１】
2010515001.tif 000003
【図２】
2010515001.tif 000004
【図３Ａ】
2010515001.tif 000005
【図３Ｂ】
2010515001.tif 000006
【図３Ｃ】
2010515001.tif 000007
【図４】
2010515001.tif 000008
【図５】
2010515001.tif 000009
【図６】
2010515001.tif 000010
【国際調査報告】
2010515001.tif 000011
2010515001.tif 000012
2010515001.tif 000013