自動弁へのアプローチ

スチームトラップ編

目次

1.スチームトラップとは
1)なぜ使うのか(目的)2)どのような所に使うのか(用途)12

2.スチームトラップの種類
1)作動方式による分類
2)下向きバケット式
3)レバー付フロート式
4)ベローズ式
5)ディスク式

3.スチームトラップでよくある質問

4556674.参考資料
1)バルブに使われる規格など
2)自動弁の使用例

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1.スチームトラップとは蒸気は冷えると水に戻ります。その水(ドレン)を自動的に排出するバルブ。

ＡＴＢ-５型

ＡＫ-１Ｈ型

ＡＦ-１１Ｈ型

ＡＤ-１９型

1)なぜ、使うのか(目的)(1)ドレン(復水)の排出● 蒸気の熱量を有効利用。
機器・装置などで使用した蒸気(ドレン)を速やかに排出し、連続的に蒸気を使用できる。
● スチームハンマによる機器などの破損防止。
配管内に停滞するドレンを排出することで、通気初期にドレンが蒸気に押し流されて、管壁や機器などへ衝突することを防ぐ。
● 適正蒸気量の確保。
配管内をドレンが流れることにより、蒸気の通過面積が減少することを防ぐ。
● 配管や機器などの腐食や凍結による破損防止。

熱交換器
温水

水
ドレン

通気初期の停滞ドレンの流れ

蒸気

スチームトラップ

衝突

配管
ドレン

(2)空気の排出● 初期空気を排出し、末端機器をスムーズに立ち上げる。
● 蒸気と共に発生する給水中の溶存空気や清缶剤から発生する二酸化炭素による熱伝導率の低下を防ぐ。

1

蒸気ドレン

スチームトラップ2)どのような所に使うのか(用途)(1)蒸気輸送管(主管・枝管・ヘッダなど)
安全逃し弁

蒸気輸送管(主管)ヘッダ
スチームトラップスチームトラップ

蒸気輸送管
ヘッダ

熱交換器

(2)空調・生産設備(熱交換器など)
温度調整弁

熱交換器

ストレーナ
水用減圧弁

スチームトラップ
ストレーナ(エアハンドリングユニット)
蒸気用減圧弁

安全逃し弁

スチームトラップスチームトラップ

エアハンドリングユニット
エアハンドリングユニット

2

(3)食品製造・厨房設備(煮釜・加熱釜など)

蒸気用空気抜弁

安全逃し弁
蒸気用減圧弁

加熱釜
スチームトラップ

ストレーナ

加熱釜

(4)クリーニング機器(プレス機・乾燥機など)

蒸気用
安全逃し弁
減圧弁
プレス機

スチームトラップスチームトラップ

プレス機

乾燥機

(5)医療・薬品・食品機器(オートクレーブ・滅菌器など)
蒸気用減圧弁

安全逃し弁

オートクレーブ(滅菌装置)

スチームトラップスチームトラップ
オートクレーブ(滅菌装置)

3

2.スチームトラップの種類
1)作動方式による分類
スチームトラップは作動方式により、次のように分類されます。
上向きバケット式
バケット式
下向きバケット式
メカニカル式

レバー付フロート式
フロート式
フリーフロート式
バイメタル式
サーモエレメント式

サーモスタチック式
ベローズ式

当社該当製品

サーモワックス式
オリフィス式
サーモダイナミック式
ディスク式(1)メカニカル式
蒸気とドレンの比重差を利用。
ドレンが溜まるとフロートやバケットが浮力により上下し、弁を開閉してドレンを排出する。

(2)サーモスタチック式
蒸気とドレンの温度差を利用。
例えばベローズは蒸気(高温)が流入すると膨張して弁を閉じ、ドレン(低温)が流入すると収縮して弁を開きドレンを排出する。

(3)サーモダイナミック式
蒸気とドレンの熱力学特性差を利用。
入口側圧力と出口側圧力との途中に中間圧力の変圧室を設け、変圧室に蒸気または高温ドレンを流入させ、その蒸気圧またはドレンからの再蒸発蒸気の圧力によって弁を閉じ、変圧室の温度がドレンまたは自然冷却によってある温度以下になれば、変圧室の圧力が降下することによって開弁する。

メカニカル式ＡＦ-１１Ｈ型

サーモスタチック式

ＡＴＢ-５型

サーモダイナミック式

ＡＤ-１９型42)下向きバケット式
ドレンの排出をコントロールするベンタイがバケットに連結されています。
バケット上部にはエアベント(小穴)を設けています。
●作動①通気前、バケットは下がった状態にあり、弁開しています。
ベンタイ ②通気するとバケット内に空気とドレンが蒸気に押されて入り、バケットの外周およびエアベントを通りベンタイ部分より排出されます。
③空気、ドレンが排出され、蒸気が流入すると、蒸気がバケット内に溜まってバケットを浮き上がらせ、蒸気弁閉します。
ドレン
この時、エアベントより蒸気は漏れますが、入口側から蒸気が補給されるので浮力は保たれ、弁閉を維持します。
④ドレンが流入すると蒸気の供給が途絶え、バケットは除々に浮力を失い、沈下して弁開状態となり、ドレンを排出します。
ベンザ

弁閉
エアベント

バケット

弁開

通気始め：① → ② → ③
通常運転時：③ → ④ の繰り返し

3)レバー付フロート式
ドレンの排出をコントロールするベンタイがフロートに連結されています。
ベンタイとベンザは、蒸気漏洩を無くすため、ドレンの最低水位より下の位置にあり、ドレンにより水封(ウォーターシール)されています。
ドレン流入位置より上部に空気抜弁を内蔵しています。
●作動
弁閉

空気抜弁

ベンタイ
ベンザ

ドレン

弁開

①通気前、フロートは下がった状態にあり、弁閉しています。空気抜弁は周囲温度が低いため、弁開しています。
フロート②通気するとトラップ内に空気とドレンが蒸気に押されて入り、空気は空気抜弁から、ドレンはフロートを浮き上がらせ、ベンザから排出されます。
③空気、ドレンが排出され、蒸気が流入すると、空気抜弁は蒸気の熱により弁閉し、フロートは自重で下がって弁閉します。
④ドレンが流入すると水位が上昇し、フロートが浮き上がり弁開状態となってドレンを排出します。
通気始め：① → ② → ③
通常運転時：③ → ④ の繰り返し

54)ベローズ式
ベローズには薬液が封入されており、熱によってベローズ内部の薬液が膨張・収縮することでベンタイを開閉します。
●作動
弁閉
ベローズ

ベンタイ
ベンザ

ドレン

①通気前、ベローズは縮まり、弁開しています。
②通気するとトラップ内に空気と低温のドレンが蒸気に押されて入り、ベンザから排出されます。
③空気、低温のドレンが排出され、高温のドレンおよび蒸気が流入すると、この熱を感知してベローズが伸び弁閉します。
④トラップ内のドレンが低温になると、ベローズは縮まり弁開状態となってドレンを排出します。
通気始め：① → ② → ③
通常運転時：③ → ④ の繰り返し

弁開

サーモスタチック式やサーモワックス式は感温体が違いますが、ベローズ式と同様の作動をします。

5)ディスク式
ディスク状のベンタイと変圧室によって形成され、変圧室内の圧力が降下することで弁開作動が行われる。
●作動

変圧室

弁閉

ベンタイ
ベンザ

弁開
ドレン

初期通気時

ディスクリング

変圧室

バイメタル

①初期通気前、バイメタルは冷えて縮んでいるため、ベンタイを強制的に持ち上げ、弁開しています。
②通気すると空気とドレンが蒸気に押され排出されます。
その際、高温ドレンが流入するとバイメタルは温度上昇により膨張して下方へ下がり、ベンタイは上下に可動できる状態となります。
③空気、ドレンが排出され、蒸気が流入すると、ベンタイの下を流れる蒸気の流速はドレンの場合よりも急激に高速化し、ベンタイの下は圧力降下をきたします(ベルヌーイの定理)。これに変圧室内の蒸気圧力がベンタイを上から押える閉弁力として作用し弁閉します。
④閉弁時に変圧室に入った蒸気は、カバー部からの放熱やドレンの流入により徐々にドレン化するため、変圧室内の圧力が下がり、ベンタイ下のドレンによる押し上げ力に負けて弁開状態となってドレンを排出します。
初期通気始め：① → ② → ③
通常運転時：③ → ④ の繰り返し

6

3.スチームトラップでよくある質問
Q1.用途によりスチームトラップを使い分ける必要がありますか。
A1.使用する機器・装置に適した形式を選ぶ必要があります。不適切な形式を選定すると、作動できずドレンを排出しない、蒸気が吹出すなどの場合があります。
用途

スチームトラップの形式

蒸気輸送管(主管・枝管・ヘッダなど)

バケット式、フロート式、サーモエレメント式、ディスク式

空調・生産設備(熱交換器など)

バケット式、フロート式

空調・生産設備(エアハンドリングユニット)

バケット式、フロート式

食品製造・厨房設備(煮釜・加熱釜など)

バケット式、フロート式

クリーニング機器(プレス機・乾燥機など)
医療・薬品・食品機器(オートクレーブ・滅菌器など)

バケット式、フロート式、ディスク式
バケット式、サーモエレメント式、ディスク式

Q2.スチームトラップの大きさを選ぶ基準は。(呼び径選定)
A2.通気前の配管や機器・装置内は常温となっているため、蒸気を通気し始めると多量のドレンが発生します。また配管内には空気が存在しており、通常これらはバイパス管を開いて排水します。定常運転時には、ドレンの他に混入する空気の排出も円滑に行う必要があります。また、ドレン発生量＝スチームトラップの排出量とした場合、ドレンが排出されているとしても配管や機器・装置内はドレンで充満されていることになります。
このため安全係数を取る必要があり、安全係数は経験的に通常3としています。
従って、スチームトラップの呼び径は配管や使用する機器のドレンの発生量に、上記の安全係数3を掛けた量を排出する能力を持った呼び径を選定します。
スチームトラップの排出量 > ドレン発生量 × 3(安全係数)

Q3.ドレン排出時の音を小さくできないか。
A3.ドレン排出時の作動音は、排出量が多いほど、圧力が高いほど大きくなります。
蒸気の通気始めは、大量のドレンおよび空気が滞留していますので、スチームトラップの作動も長時間におよび、ドレンを回収しないで屋外に垂れ流しにしている場合、騒音が問題になることがあります。
騒音を解消するためには、消音器(サイレンサ)の設置をお勧めします。消音器を設置することにより、騒音を20～30dB(A)低減することが可能となります。
スチームトラップ

消音器(BH-1型)

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消音器(サイレンサ)

Q4.スチームトラップを屋外で使用しても良いか。
A4.屋外で使用してもかまいません。しかし、寒冷地や屋内でも低温となる場所に設置する
場合は、凍結に注意することが必要です。スチームトラップ内のドレンが凍結した場合、通気時の立上りに時間がかかる、最悪の場合は、トラップが破損する恐れがあります。
凍結を防止するには蒸気供給終了後、スチームトラップの前後にブロー弁が設置してあればこれを開いてドレンを完全に抜きます。屋外に多数のトラップが設置されているよ
うな場合は、不凍結弁を取付け、蒸気供給停止と共に自動的にドレンを排出する方法もあります。
不凍結弁付スチームトラップ(AT-6FB型)

スチームトラップ

ブロー弁

不凍結弁

Q5.複数の装置に1台のスチームトラップでドレン排出しても良いか。
A5.同一の蒸気装置を並列に設置し、蒸気供給とドレン排出を取りまとめ1台のスチームトラップでドレンを排出する状態をグループトラッピングといいます。
この場合、スチームトラップに最も近いAのドレンが排出されやすく、B、Cのドレン排出が終わらないうちにAからの蒸気がスチームトラップに達して、閉弁します。するとA、Cが同圧になり、B、CからのドレンがAに逆流してしまいます。この様に緩慢なドレン排出となることから、全体としての加熱効率が著しく悪くなります。
以上のことから、グループトラッピングは極力避け、装置毎にスチームトラップを設置することをお勧めします。
蒸気蒸気CCB

BAA
スチームトラップTT

T スチームトラップ

Tドレンドレングループトラッピング

装置毎にスチームトラップを設置

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5.参考資料
1)バルブに使われる規格など
バルブは使用される用途(ボイラ、圧力容器、水道設備など)により、構造、材質、計算式などが規格化されています。
また、官公庁の標準仕様書、機材使用承認などがあり、設備や用途により特定の商品が使用されます。
営業活動の中で、バルブとして多く使用される規格、承認制度は次の通りです。
(1)JIS規格(Japanese Industrial Standards.)
日本産業規格として、材料・寸法・構造・性能・検査など幅広く規格化されている。
a)JIS B 2352：ベローズ形伸縮管継手(JB-13、14、21、22型)
当社は、付属書4の「用途A」に該当し建築設備用。
b)JIS B 8210：安全弁(SL型、SF型)
安全弁の基本となる規格。
c)JIS B 8410：水道用減圧弁(RD-25SN型、50SN型シリーズ)
JIS B 8414：温水機器用逃し弁(SL-35N型シリーズ)
電気温水器などに使用される、減圧弁・逃し弁。
(2)SHASE規格(The Society of Heating,Air-Conditioning and Sanitary Engineers of Japan - Standard.)
空気調和・衛生工学会規格として、建築設備の暖冷房、給水・給湯設備や排水などについて規格化。
a)SHASE-S003：スリーブ形伸縮管継手(JS型)
SHASE-S007：メカニカル形変位吸収管継手(JU型)
スリーブ形伸縮管継手、ボールジョイントの基本となる規格。
b)SHASE-S106：減圧弁(RP型、RD型)
空調設備・衛生設備に使用する、蒸気用・水用の減圧弁について規格化。減圧弁の基本となる規格。
(3)標準仕様書(建築工事・機械設備工事・建築改修工事)
国土交通省の国土交通大臣官房官庁営繕部監修を基本として、防衛省、文部科学省、都市再生機構など各官庁で、建築設備に使用する機材や施工などについて定めている。
また、都道府県においても同様に規定している。
(4)水道法性能基準適合品
平成9年の水道法の改正で、水道法施行令第4条に規定する給水装置の構造及び材質の基準が、厚生省(現厚生労働省)令によって7項目の性能基準が定められています。
性能基準は、「耐圧性能」、「浸出性能」、「耐寒性能」、「水撃限界性能」、「逆流防止性能」、「負圧破壊性能」、「耐久性能」の7項目で性能基準により適用対象品が異なっております。(例:減圧弁は「耐圧性能」「浸出性能」「耐久性能」)
これらの政省令は、平成9年10月1日から施行されております。
一方、平成14年の水道法の改正による水道法施行令第5条に基づき、給水装置に係る鉛の浸出性能基準が改正され、厚生労働省令によって新浸出性能基準が定められました。
この新基準によって給水装置工事に使用する弁類は、平成15年4月1日から新基準に適合したものでなければなりません。
性能基準に適合する製品であることを証明する方法として、製造業者が自ら証明する「自己認証」のほかに、第三者機関が、製造業者の希望に応じて製品が基準に適合することを証明し、認証マークの表示を認めるのが「第三者認証」です。

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(株)ベンでは関連する主な製品を、第三者機関の一つである「(公社)日本水道協会品質認証センター」の認証登録品とし、その検査合格品(ベンではカタログ類への標記を「水道法性能基準適合品」または「水道法適合品」としています。)には、認証マークのシール貼り付け、または鋳出し・刻印の表示をしています。
シールの場合打刻・鋳出しの場合「(公社)日本水道協会品質認証センター」認証登録品の表示(5)(一財)日本消防設備安全センター(型式認定品)
消防防災用消火設備に使用するバルブ、継手、装置などについて、設備等技術基準に適合していることの「認定」を行い、消火設備に使用される。
ベン製品：減圧弁（WVR-02T,05T型、RD-51T型）
一次圧力調整弁（WVM-02T型）

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2)自動弁の使用例『集合住宅周り』
【全体図】

P

M

【受水槽周り】
電磁弁

定水位弁
ボールタップ

緊急遮断弁

緊急遮断弁
量水器

ポンプ
高置水槽へ

11

P

受水槽

ストレーナ

M

給水【量水器周り】
受水槽より空気抜弁

緊急遮断弁

高置水槽

住居内配管
戸別給水用減圧弁

逆止弁
量水器
給水ヘッダ

給湯ヘッダ
水撃防止器

給湯器

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『ボイラ・熱交換器設備』
【全体図】

B

【ボイラ周り】
ガス用電磁弁

安全弁
蒸気B
ブロア

13

給油
減圧弁 ストレーナ

安全逃し弁

【ヘッダ周り】
減圧弁
ドレンセパレータ

伸縮管継手

ストレーナ
蒸気ヘッダ
スチームトラップスチームトラップ
熱交換器へ
ストレーナ

14

【熱交換器周り】
給湯
温度調整弁

安全逃し弁
レリーフ弁

ヘッダより

蒸気

ドレンセパレータ
熱交換器
ストレーナ
給水用減圧弁スチームトラップ
給水
スチームトラップ
ストレーナ
ストレーナ

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