JP2023070759A - 自動弁システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながらバイパス弁の開弁放置状態、及び自動弁における流体漏れ状態の双方を確実に把握することが可能な自動弁システムの提供。【解決手段】スチームトラップ32を有する支管11には、バイパス管12が設けられている。このバイパス管12にバイパスバルブ4が取り付けられている。また、支管11とバイパス管12とを接続する接続管13が設けられており、接続管13にはガラス管25内に揺動ボール28が配置されたサイトグラス2が設置されている。バイパスバルブ4の閉め忘れ等によって開弁放置状態が生じた場合、配管内の圧力差によって揺動ボール28はバイパス管12側に移動して開弁放置状態を表示する。また、スチームトラップ3に蒸気漏れが生じた場合、配管内の圧力差によって揺動ボール28は支管11側に移動して蒸気漏れを表示する。【選択図】図１

Description

本願に係る自動弁システムは、自動弁に対してバイパス管及びバイパス弁が設けられた自動弁システムの構成の技術に関する。

自動弁に対してバイパス管及びバイパス弁が設けられた自動弁システムとしては、スチームトラップやドレントラップを用いた自動弁システムがある。このスチームトラップやドレントラップは蒸気の配管系統の支管に設置され、蒸気の熱交換によって発生するドレン（凝縮水）を配管外に排出する。そして、スチームトラップやドレントラップが設けられた支管には、バイパスバルブを備えたバイパス管が接続されており、スチームトラップやドレントラップのバックアップや補助を行うようになっている。

このような自動弁システムとしては、後記特許文献1に開示されたドレントラップのシステムがある。このシステムにおいては、蒸気配管1から分岐して接続されたドレン配管2に、入口弁3、ストレーナ4、ドレントラッ5及び出口弁6が順次設けられている。そして、入口弁3の入口側と出口弁6の出口側のドレン配管2には、バイパス弁9を有するバイパス管8が接続されている。

また、ドレントラップ5の表面には表面温度計10が設けられており、表面温度計10は信号ケーブル11を通じて記録計12に接続されている。そして、記録計12はさらに警報発生回路13に接続され、この警報発生回路13からの警報は中央操作室14に表示される。これによって、ドレントラップ5の動作、不動作を監視する。

特開平8-93995号公報

上記特許文献1に開示されたシステムでは、次のような問題がある。まず、バイパス管8に設けられたバイパス弁9が閉め忘れ等によって開弁のままで放置されていることがある。このような開弁放置状態が生じた場合、バイパス管8から蒸気が流出し続け、蒸気ロスによる損失を招くという問題がある。

特にバイパス弁9には、開閉の確実性を高めるために弁体を垂直方向に移動させる玉形バルブが用いられることが多く、回転式の丸型ハンドルが取り付けられていることから、バイパス弁9の開弁放置状態を目視し難い。このため、バイパス弁9が適正に閉弁しているか否かは作業員が丸型ハンドルをその都度、回転操作して確認する必要があり、作業効率が低下する。

次に、上記特許文献1に開示されたシステムでは、ドレントラップ5の動作不良を検知するために表面温度計10、記録計12及び警報発生回路13等の機器を設置する必要があり、システムが複雑化するという問題がある。

スチームトラップやドレントラップには、閉弁状態であるにも拘らず蒸気が漏洩する蒸気漏れの動作不良が生じることがあり、このような場合、蒸気ロスによる損失を招く。蒸気漏れの動作不良を検知するためには、例えば漏洩音を検出する振動検出器をスチームトラップやドレントラップに取り付け、振動信号を処理する回路を設ける必要があり同様にシステムが複雑化する。

そこで本願に係る自動弁システムはこれらの問題を解決するため、簡易な構成でありながらバイパス弁の開弁放置状態、及びスチームトラップやドレントラップ等の自動弁における流体（蒸気等）漏れ状態の双方を確実に把握することが可能な自動弁システムの提供を課題とする。

本願に係る自動弁システムは、
内部を流体が通過する基本流路、
前記基本流路に設けられており、入口側から出口側に向けての前記流体の通過を遮断又は許容する自動弁であって、通常時には閉弁状態となって前記流体の通過を遮断し、作動時には自動的に開弁状態となって前記流体の通過を許容する自動弁、
前記自動弁の入口側における前記基本流路と、前記自動弁の出口側における前記基本流路とを接続するバイパス路、
前記バイパス路に設けられており、入口側から出口側に向けての前記流体の通過を遮断又は許容するバイパス開閉弁であって、閉弁状態のときは前記流体の通過を遮断し、開弁状態のときは前記流体の通過を許容するバイパス開閉弁、
前記自動弁の入口側における前記基本流路と、前記バイパス開閉弁の入口側における前記バイパス路との圧力差に対応した表示を行う圧力差表示手段、
を備えたことを特徴とする。

本願に係る自動弁システムにおいては、圧力差表示手段は、自動弁の入口側における前記基本流路と、前記バイパス開閉弁の入口側における前記バイパス路との圧力差に対応した表示を行う。

例えば、バイパス弁が開弁のまま放置されている開弁放置状態が発生した場合、基本流路の圧力よりもバイパス路の圧力が低いことによる圧力差が生じ、圧力差表示手段がこの圧力差に応じた表示を行う。したがって、簡易な構成でありながらバイパス弁の開弁放置状態を確実に把握することが可能となる。

また、バイパス弁が閉弁している状態において自動弁の流体漏れ状態が発生した場合、基本流路の圧力よりもバイパス路の圧力が高いことによる圧力差が生じ、圧力差表示手段がこの圧力差に応じた表示を行う。したがって、簡易な構成でありながらバイパス弁の自動弁の流体漏れ状態を確実に把握することが可能となる。

以上のように、本願に係る自動弁システムにおいては、簡易な構成でありながらバイパス弁の開弁放置状態、及び自動弁における流体漏れ状態の双方を確実に把握することが可能である。

本願に係る自動弁システムの第１の実施形態を示すブロック図であり、スチームトラップ3及びバイパスバルブ4等が設けられた配管系統の全体構成図である。 図１に示すサイトグラス2の詳細を示す拡大平面図であり、通常状態を示す図である。 図１に示すサイトグラス2の詳細を示す拡大平面図であり、バイパスバルブ4の開弁放置状態を示す図である。 図１に示すサイトグラス2の詳細を示す拡大平面図であり、スチームトラップ3の蒸気漏れ状態を示す図である。

［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自動弁システムの下記の要素に対応している。

サイトグラス2・・・圧力差表示手段
スチームトラップ3・・・自動弁
バイパスバルブ4・・バイパス開閉弁
支管11・・・基本流路
バイパス管12・・・バイパス路
接続管13・・・検出用接続路
ガラス管25・・・表示部、筒状体
揺動ボール28・・・移動体
ドレン又はエアー等・・・流体

［第１の実施形態］
本願に係る自動弁システムの第１の実施形態を図面に基いて説明する。本実施形態では、自力式自動弁の一種であるスチームトラップを備えた自動弁システムを例示する。

（システムの全体構成）
図１は、産業プラント等に設置されている蒸気移送のための配管系統の構成図である。主管10は、高温高圧の蒸気を上流から下流に向けて移送している。移送された蒸気の熱交換によって主管10内にはドレンが発生し、このドレンを排出するために主管10には随所に支管11が接続され、各支管11にスチームトラップ3が設けられている。なお、支管11内の蒸気の流れに従い、スチームトラップ3から見て上流側（一次側）が入口側であり、下流側（二次側）が出口側である。

スチームトラップ3の上流側の支管11には入口バルブ41が設けられており、スチームトラップ3の下流側の支管11には出口バルブ42が設けられている。入口バルブ41及び出口バルブ42は、例えばボールバルブで構成されておりレバー型ハンドルを備えている。

スチームトラップ3は、ドレンを適宜、配管外に排出し、かつ蒸気を極力漏らさないように動作する自働弁である。スチームトラップには種々の構造のものがあるが、フロート式スチームトラップは弁室に中空のフロートを内蔵している。そして、通常時においては、このフロートは弁室の底部付近に形成されたドレン排出口を塞いでおり（閉弁状態）、ドレンの弁室の通過を遮断している。これに対して、弁室にドレンが流入した場合、ドレンの滞留に従って作動時においてはこのフロートが浮上し（開弁状態）、自動的にドレン排出口を開放して開弁する。

ドレン排出口が開放されたことによってドレンの弁室の通過が許容され、弁室内に滞留したドレンは、配管内の高圧の勢いを受けて自動的にドレン排出口から排出される。ドレンの排出後はフロートが下降して復位し、再びドレン排出口を閉塞する。なお、このようにフロートは浮上及び下降を繰り返してドレンを排出するが、ドレン排出口は常時、ドレンに埋没した状態にあるため、通常時においてはスチームトラップ3から蒸気漏れは生じない。

ここで、支管11には、入口バルブ41の上流側と出口バルブ42の下流側とを接続するバイパス管12が設けられており、このバイパス管12にバイパスバルブ4が取り付けられている。このバイパスバルブ4は、例えば、弁体を垂直方向に移動させる玉形バルブで構成されており丸型ハンドルを備えている。なお、バイパス管12内の蒸気の流れに従い、バイパスバルブ4から見て上流側（一次側）が入口側であり、下流側（二次側）が出口側である。

バイパスバルブ4は、支管11上に設けられたスチームトラップ3のバックアップや補助を行う。すなわち、機器の故障等によりスチームトラップ3を交換する必要が生じた場合、まずバイパスバルブ4を開弁しバイパス管12に蒸気等を通過させる。そして、入口バルブ41及び出口バルブ42を順次、閉弁し、支管11における蒸気等の流れを中断した後、スチームトラップ3を交換する。その後、復旧作業として出口バルブ42及び入口バルブ41を順次、開弁した上、バイパスバルブ4を閉弁してバイパス管12の蒸気の通過を遮断する。

また、配管系統の起動時には配管内に初期エアーが充満しており、この初期エアーによるエアーバイディング（空気障害）を解消するために、初期エアーを配管外に排気する必要がある。このような場合、バイパスバルブ4を全開にすることによって、バイパス管12を通じて速やかに排気を行う。さらに、スチームトラップ3のドレン排出機能を補うため、バイパスバルブ3の開弁の程度を調整し、常時、微量のドレンを、バイパス管12を通じて排出することもある。

ところで本実施形態においては、入口バルブ41の上流側の支管11と、バイパスバルブ4の上流側のバイパス管12とを接続する接続管13が設けられている。そして、この接続管13にはサイトグラス2が設置されている。

図２はサイトグラス2の拡大平面図である。サイトグラス2は、複数の支柱23に支持された基台21a、21bを有しており、この基台21a、21bがそれぞれ接続管13に固定されている。基台21a、21bには、それぞれ表示ラベル22a、22bが貼付されている。

基台21a、21bの間には透明のガラス管25が設けられている。基台21a、21bの中央部には貫通孔が形成されていることによって、ガラス管25は接続管13に連通している。なお、ガラス管25の内径は、接続管13の内径に対して十分に大きく形成されている。

ガラス管25内には揺動ボール28が配置されている。この揺動ボール28は例えばフッ素樹脂で球形状に構成されており、揺動ボール28の直径はガラス管25の内径とほぼ同じである。そして、揺動ボール28はガラス管25の中心軸に沿って矢印91，92方向に揺動自在な状態でガラス管25内に配置されている。

図２は通常時におけるサイトグラス2の通常状態を示している。通常時においては、スチームトラップ3はドレンの排出を繰り返しているが、蒸気漏れは生じないため、スチームトラップ3の出口側から蒸気が排出されることはない。また、通常時においては、バイパスバルブ4は閉弁状態にあるため、バイパスバルブ4の出口側から蒸気が排出されることはない。

したがって、サイトグラス2を挟んだ支管11側の接続管13内の圧力と、サイトグラス2を挟んだバイパス管12側の接続管13内の圧力との間には圧力差は生じていない。このため、サイトグラス2の揺動ボール28は均衡を保ってガラス管25の中央部に位置している。

このため、作業員はサイトグラス2の揺動ボール28がガラス管25の中央部に位置していることを目視することによって、バイパスバルブ4は適正に閉弁された状態にあり、かつスチームトラップ3から蒸気漏れは生じていないことを容易かつ確実に認識することができる。

（バイパスバルブ4の開弁放置状態におけるサイトグラス2の動作）
バイパスバルブ4が閉め忘れ等によって開弁のままで放置されていることがあり、このような開弁放置状態が生じた場合のサイトグラス2の動作を図３に基づいて説明する。

バイパスバルブ4に開弁放置状態が生じた場合、バイパス管12を蒸気が通過して流出し続けるため、その動圧分だけバイパス管12内の静圧が低下する。これに対して、スチームトラップ3は通常時においては蒸気漏れが生じない構成を備えているため、支管11内の静圧は高圧に維持されている。

その結果、サイトグラス2を挟んだ支管11側の接続管13内の圧力に対して、サイトグラス2を挟んだバイパス管12側の接続管13内の圧力が低いことに基づく圧力差が生じる。この圧力差に従って、揺動ボール28はガラス管25内をバイパス管12側に移動（矢印91方向に移動）して基台21a側の限界位置に達する。図３はこの状態を示している。

このため、作業員はサイトグラス2の揺動ボール28が、ガラス管25内で基台21a側の限界位置側に位置していることを目視することによって、バイパスバルブ4が閉め忘れ等によって開弁放置状態にあることを容易かつ確実に認識することができる。

なお、本実施形態では、基台21aに「バイパスバルブ開弁放置」と表記された表示ラベル22aが貼付されている。このため、作業員はより確実にバイパスバルブ4の開弁放置状態を認識することができる。

（スチームトラップ3の蒸気漏れ状態におけるサイトグラス2の動作）
スチームトラップ3には、閉弁状態であるにも拘らず蒸気が漏洩する蒸気漏れの動作不良が生じることがあり、このような蒸気漏れ状態が生じた場合のサイトグラス2の動作を図４に基づいて説明する。

スチームトラップ3に蒸気漏れが生じた場合、支管11を蒸気が通過して漏洩するため、その動圧分だけ支管11内の静圧が低下する。これに対して、バイパスバルブ4は通常時においては閉弁されているため、バイパス管12内の静圧は高圧に維持されている。

その結果、サイトグラス2を挟んだ支管11側の接続管13内の圧力に対して、サイトグラス2を挟んだバイパス管12側の接続管13内の圧力が高いことに基づく圧力差が生じる。この圧力差に従って、揺動ボール28はガラス管25内を支管11側に移動（矢印92方向に移動）して基台21b側の限界位置に達する。図４はこの状態を示している。

このため、作業員はサイトグラス2の揺動ボール28が、ガラス管25内で基台21b側の限界位置に位置していることを目視することによって、スチームトラップ3に蒸気漏れが生じていることを容易かつ確実に認識することができる。

なお、本実施形態では、基台21bに「スチームトラップ蒸気漏れ」と表記された表示ラベル22bが貼付されている。このため、作業員はより確実にスチームトラップの蒸気漏れを認識することができる。

［その他の実施形態］
前述の実施形態においては、自動弁システムとしてスチームトラップを備えた自動弁システムを例示したが、これに限定されるものではなく、他の自力式自動弁を備えたシステムに本願に係る自動弁システムを適用することができる。

また、圧力差表示手段としては、自動弁（スチームトラップ3等）の入口側における基本流路（支管11等）と、バイパス開閉弁（バイパスバルブ4等）の入口側におけるバイパス路（バイパス管12等）との圧力差に対応した表示を行うものである限り、他の構成を採用してもよい。

さらに、前述の実施形態においては、圧力差表示手段としてガラス管25内に揺動ボール28が移動自在に配置されたサイトグラス2を例示したが、これに限定されるものではなく、他の形状、構造を採用してもよい。例えば、サイトグラス2が備えるガラス管25を例示したが、非透明の筒体の一部に透明の窓部を形成し、この窓部を通じて移動体（揺動ボール28等）を外部から目視可能に配置してもよい。

また、移動体として球形状の揺動ボール28を例示したが、自動弁の入口側における基本流路（支管11等）と、バイパス開閉弁（バイパスバルブ4等）の入口側におけるバイパス路（バイパス管12等）との圧力差に従って移動するものであれば、他の形状、構造を採用することができる。例えば、移動体を球形状以外の円盤形状その他の形状で構成することができる。

2：サイトグラス 3：スチームトラップ 4：バイパスバルブ 11：支管
12：バイパス管 13：接続管 25：ガラス管 28：揺動ボール

Claims (3)

1. 内部を流体が通過する基本流路、
   前記基本流路に設けられており、入口側から出口側に向けての前記流体の通過を遮断又は許容する自動弁であって、通常時には閉弁状態となって前記流体の通過を遮断し、作動時には自動的に開弁状態となって前記流体の通過を許容する自動弁、
   前記自動弁の入口側における前記基本流路と、前記自動弁の出口側における前記基本流路とを接続するバイパス路、
   前記バイパス路に設けられており、入口側から出口側に向けての前記流体の通過を遮断又は許容するバイパス開閉弁であって、閉弁状態のときは前記流体の通過を遮断し、開弁状態のときは前記流体の通過を許容するバイパス開閉弁、
   前記自動弁の入口側における前記基本流路と、前記バイパス開閉弁の入口側における前記バイパス路との圧力差に対応した表示を行う圧力差表示手段、
   を備えたことを特徴とする自動弁システム。
2. 請求項１に係る自動弁システムにおいて、
   前記自動弁の入口側における前記基本流路と、前記バイパス開閉弁の入口側における前記バイパス路とを接続する検出用接続路を備えており、
   前記圧力差表示手段は、前記検出用接続路に設けられている、
   ことを特徴とする自動弁システム。
3. 請求項２に係る自動弁システムにおいて、
   前記圧力差表示手段は、表示部を有する筒状体、及び当該筒状体に移動自在に内蔵され、前記圧力差に従って移動する移動体であり、
   前記表示部を通じて前記移動体の移動が表示される、
   ことを特徴とする自動弁システム。
   
   

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