JP6511207B1 - ポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップ - Google Patents

Abstract

液体が流入して貯留される貯留空間１３が形成されたケーシング１０、貯留空間１３の液体を排出する排出弁６５、作動気体を貯留空間１３に導入する給気弁２０、貯留空間１３の作動気体を排出する排気弁３０、貯留空間１３に配置されたフロート４１が所定低位まで上昇すると排出弁６５を開弁し、貯留空間１３の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって貯留空間１３の液体を排出するトラップ動作と、フロート４１が所定高位まで上昇すると給気弁２０を開弁すると共に排気弁３０を閉弁し、作動気体の圧力によって貯留空間１３の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構４０とを備えたポンプ機能付きドレントラップ５の状態判定装置８０は、貯留空間１３の気層部の圧力および温度を検出する第１センサ８１と、第１センサ８１の検出圧力と検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定する判定部８３とを備えている。

Description

本願は、ポンプ機能付きドレントラップの作動状態を判定する状態判定装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気システム等で発生した液体を回収し作動気体の圧力によって利用側に圧送するポンプ機能を有するドレントラップが知られている。特許文献１のドレントラップは、例えば熱交換器等を含む蒸気システムで発生したドレンが流入して貯留される密閉容器と、該密閉容器に収容されたフロートと、蒸気の給気弁および排気弁と、ドレンの排出弁（フロート弁）とを備えている。フロートは、弁作動機構（レバーやスナップ機構）を介して給気弁、排気弁および排出弁に連結されている。このドレントラップでは、フロートがドレンの液位に応じて上昇下降し、そのフロートの上昇下降動作に連動して給気弁、排気弁および排出弁が動作する。

ドレントラップでは、フロートが所定位置まで上昇すると排出弁が開き、トラップ動作が行われる。トラップ動作は、密閉容器のドレンが上下流の圧力差によって排出口から排出される動作である。そして、フロートがさらに上昇して所定の高位まで上昇すると給気弁が開弁すると共に排気弁が閉弁し、ポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、密閉容器に高圧の蒸気が導入され、密閉容器のドレンが蒸気の圧力によって排出口から圧送される動作である。

特開２０１３−２４２７５号公報

ところで、上述したようなドレントラップでは、トラップ動作時に、蒸気システムの負荷の低下等により、ドレントラップの上流側の圧力が大気圧よりも低い負圧状態になる場合がある。そうすると、ドレントラップにおいて上下流の圧力差がなくなるため、ドレントラップのドレンが排出されなくなる状態、いわゆるストール現象（ストール状態）が発生する。ストール現象が発生すると、例えばドレントラップの上流側の熱交換器にドレンが滞留し、熱交換能力が低下してしまう。しかしながら、上述したドレントラップでは、ストール現象が発生してもその影響を受けずにすむ。即ち、ストール現象が発生すると、密閉容器のドレン水位はいずれ所定の高位まで上昇し、自動的にポンプ動作が行われる。これによって、密閉容器のドレンが外部に排出されるため、熱交換器におけるドレンの滞留は解消される。

そして近年では、機器の運転状態をモニタリングし、機器が故障したり異常状態になったりする前にその予兆を検知することが行われている。上述したドレントラップでは、ストール現象が発生したか否かを判定し、故障等の予兆検知に役立てたいという要望がある。

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、ポンプ機能付きドレントラップにおいてストール状態である（ストール現象が発生している）か否かを判定することにある。

本願に開示の技術は、ケーシングと、排出弁と、給気弁と、排気弁と、弁作動機構とを備えたポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置である。前記ケーシングは、液体が流入して貯留される貯留空間が形成されている。前記排出弁は、前記貯留空間の液体を排出するものである。前記給気弁は、作動気体を前記貯留空間に導入するものである。前記排気弁は、前記貯留空間の作動気体を排出するものである。前記弁作動機構は、前記貯留空間に配置されたフロートを有している。また、前記弁作動機構は、前記フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行するものである。

前記状態判定装置は、第１圧力センサと、第１温度センサと、判定部とを備えている。前記第１圧力センサは、前記貯留空間の気層部の圧力を検出するものである。前記第１温度センサは、前記貯留空間の気層部の温度を検出するものである。前記判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力と前記第１温度センサの検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定するものである。

また、本願に開示の技術は、上述した状態判定装置を備えたポンプ機能付きドレントラップである。

本願の状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップによれば、ポンプ機能付きドレントラップがストール状態であるか否かを判定することができる。

図１は、実施形態に係るポンプ機能付きドレントラップが設けられた蒸気システムの概略構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態に係るポンプ機能付きドレントラップの概略構成を示す断面図である。 図３は、給気弁および排気弁の概略構成を拡大して示す断面図である。 図４は、実施形態に係る貯留空間の圧力の推移を示すグラフである。

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。

本実施形態のポンプ機能付きドレントラップ５（以下、単にドレントラップ５ともいう。）は、蒸気システム１に設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を回収して下流側へ流すものである。つまり、本実施形態ではドレンが本願の請求項に係る液体に相当する。

図１に示すように、蒸気システム１は、熱交換器３およびドレントラップ５を備えている。熱交換器３には蒸気の供給管２が接続され、供給管２には蒸気の圧力を調節する調節弁９が設けられている。熱交換器３は、供給管２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使用部である。熱交換器３では、蒸気は凝縮してドレン（凝縮水）となる。

熱交換器３で発生したドレンは、流入管４を介してドレントラップ５に流入する。ドレントラップ５のドレンは、排出管６を通じて下流側の利用箇所へ流れる。つまり、ドレントラップ５は流入したドレンのみを下流側へ流す。また、ドレントラップ５には、導入管７と排気管８が接続されている。導入管７は、供給管２における調節弁９の上流側に接続され、高圧の蒸気がドレントラップ５に導入される。排気管８は、流入管４における逆止弁ＣＶの上流側に接続され、ドレントラップ５の蒸気が流入管４に排出される。なお、流入管４および排出管６には逆止弁ＣＶが設けられている。流入管４の逆止弁ＣＶはドレントラップ５へ向かうドレンの流れのみを許容し、排出管６の逆止弁ＣＶは利用箇所へ向かうドレンの流れのみを許容する。

図２に示すように、ドレントラップ５は、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、排出弁６５と、弁作動機構４０と、状態判定装置８０とを備えている。

ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、ドレン（液体）が流入して貯留される貯留空間１３が内部に形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入する液体流入口１４と、ドレンが圧送（排出）される液体排出口１５と、蒸気が導入される気体導入口１６と、蒸気が排出される気体排出口１７とが設けられている。液体流入口１４には流入管４が接続され、液体排出口１５には排出管６が接続され、気体導入口１６には導入管７が接続され、気体排出口１７には排気管８が接続されている。本実施形態では、蒸気が本願の請求項に係る作動気体に相当する。液体流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、液体排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。気体導入口１６および気体排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これら液体流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。

図３にも示すように、気体導入口１６には給気弁２０が設けられ、気体排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ気体導入口１６および気体排出口１７を開閉するものである。給気弁２０は、蒸気を気体導入口１６から貯留空間１３に導入することによって貯留空間１３のドレンを液体排出口１５から圧送させる。排気弁３０は、貯留空間１３に導入された蒸気を気体排出口１７から排出させる。

給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口２５が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して気体導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して気体導入口１６が閉じられる。

排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して気体排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して気体排出口１７が開放される。

排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く（開弁する）一方、排気弁３０は閉じ（閉弁し）、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる（閉弁する）一方、排気弁３０は開く（開弁する）。

図２に示すように、液体排出口１５には排出弁６５が設けられている。排出弁６５は、弁ケース６６、弁体６７および昇降棒６８を有する。弁ケース６６は、液体排出口１５に連通する内部空間を有している。弁ケース６６には、互いに上下に位置し、内部空間を貯留空間１３と連通させる２つの開口６９が形成されている。弁体６７は、円板状に形成されており、昇降棒６８に一体的に２つ設けられている。昇降棒６８は、弁ケース６６の２つの開口６９に上下動可能に挿入されており、２つの弁体６７が間隔を置いて上下に配置されている。排出弁６５は、昇降棒６８が上昇して弁体６７が開口６９を閉じることで液体排出口１５が閉じられ、昇降棒６８が下降して弁体６７が開口６９を開放することで液体排出口１５が開放される。

弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０、排気弁３０および排出弁６５を開弁および閉弁させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。

フロート４１は、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルばね５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の上昇下降に伴い軸５８を中心として揺動する。

また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルばね５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。

また、レバー４２には弁作動軸７１が連結されている。弁作動軸７１は、一端（上端）が軸７２によってレバー４２に回転可能に連結され、他端（下端）が軸７３によって排出弁６５の昇降棒６８の端部に回転可能に連結されている。弁作動軸７１の一端は、レバー４２において軸４３よりもフロート４１側とは反対側に連結されている。弁作動軸５５は、フロートアーム５２の揺動に伴って変位し排出弁２０の昇降棒２３を上下動させる。つまり、弁作動軸５５はフロート５１の昇降によって排出弁２０を開閉させるものである。

こうして構成された弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させる。また、弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁作動軸７１によって昇降棒６８を上下動させて排出弁６５を開閉させる。

具体的に、ドレントラップ５では、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。一方、弁作動軸７１は上昇しており、排出弁６５は閉じられている。そして、蒸気システムでドレンが発生すると、そのドレンは液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まる（流入行程）。流入行程では、ドレンが貯留空間１３に流入し、貯留空間１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート４１が上昇する。また、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が気体排出口１７から排出される。フロート４１の上昇に伴い、弁作動軸７１は下降する。

そして、フロート４１が所定低位（トラップ動作位）まで上昇すると、弁作動軸７１によって昇降棒６８（弁体６７）が下降し、排出弁６５が開く。排出弁６５が開くと、トラップ動作が行われる。トラップ動作は、貯留空間１３に溜まっているドレンが、上下流の圧力差（ドレントラップ５の上流側の圧力と下流側の圧力の差）によって液体排出口１５から排出される動作である。当然ではあるが、この場合、上流側の圧力が下流側の圧力よりも高い。トラップ動作は、流入行程の際に行われる動作である。

フロート４１がさらに上昇して所定高位（上反転位、ポンプ動作位）まで上昇すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じ、流入行程が終了し圧送行程が開始される。圧送行程では、後述するポンプ動作が行われる。

給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気、即ち供給管２の高圧蒸気が気体導入口１６から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、ドレントラップ５では、圧送行程が開始されポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、貯留空間１３に溜まっているドレンが、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されて液体排出口１５から圧送される動作である。ドレントラップ５によって圧送されたドレンは、ボイラーや廃熱利用装置等の利用箇所に供給される。ドレンの圧送（排出）によって貯留空間１３のドレン液位が低下すると、フロート４１は下降する。

そして、フロート４１が所定中間位（下反転位）まで下降すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開き、圧送行程（ポンプ動作）が終了し流入行程が開始される。このように、圧送行程の全体においてポンプ動作が行われる。そして、さらにフロート５１が所定低位まで下降すると排出弁２０が閉じ、トラップ動作が停止される。この後も、流入行程は継続する。

このように、ドレントラップ５では、弁作動機構４０が給気弁２０および排気弁３０を開閉することによって流入行程と圧送行程（ポンプ動作）とが実行される一方、流入行程時には弁作動機構４０が排出弁６５を開くことによってトラップ動作が実行される。

状態判定装置８０は、ドレントラップ５の異常状態を含む作動状態を判定するように構成されている。状態判定装置８０は、第１センサ８１および第２センサ８２と、判定部８３とを備えている。

第１センサ８１は、貯留空間１３の圧力および温度の両方を検出するものである。第１センサ８１は、ケーシング１０の本体部１１の上部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最上部に連通している。第１センサ８１は、貯留空間１３の気層部の圧力および温度、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうち蒸気が存在する領域の圧力および温度を検出する。第１センサ８１は、本願の請求項に係る第１圧力センサと第１温度センサとに相当する。

第２センサ８２は、貯留空間１３の圧力および温度の両方を検出するものである。第２センサ８２は、ケーシング１０の本体部１１の下部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最下部に連通している。第２センサ８２は、貯留空間１３の液層部の圧力および温度、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうちドレンが存在する領域の圧力および温度を検出する。第２センサ８２は、本願の請求項に係る第２圧力センサに相当する。

判定部８３には、第１センサ８１の検出圧力および検出温度と、第２センサ８２の検出圧力および検出温度とが連続して送られる。判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力に基づいて、ドレントラップ５の作動状態が流入行程か圧送行程かを判定する。具体的に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が、所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判定する。また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が、所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判定する。

図４を参照しながら、判定部８３の判定動作について詳しく説明する。第１センサ８１の検出圧力（貯留空間１３の気層部の圧力）は、図４に実線Ａで示す通り推移する。流入行程では、ドレンが貯留空間１３に流入すると共に貯留空間１３の蒸気が排出されるので、第１センサ８１の検出圧力は略一定の圧力Ｐａ１で推移する。本実施形態において、圧力Ｐａ１は大気圧である。フロート４１が所定高位まで上昇すると、流入行程から圧送行程に切り替わる（上反転時ｔｂ）。圧縮行程に切り替わると、高圧蒸気が貯留空間１３に導入され、その高圧蒸気の圧力をもってドレンが圧送されるため、第１センサ８１の検出圧力は流入行程のときよりも高い圧力となる。つまり、上反転時ｔｂでは第１センサ８１の検出圧力は所定量だけ瞬時に上昇する。圧送行程では、だい第１センサ８１の検出圧力は略一定の圧力Ｐａ２で推移する。

そして、フロート４１が所定中間位まで下降すると、圧送行程から再び流入行程に切り替わる（下反転時ｔｃ）。流入行程に切り替わると、高圧蒸気の導入が停止され、上述したように再びドレンが流入すると共に蒸気が排出されるため、第１センサ８１の検出圧力は圧送行程のときよりも低い圧力となる。つまり、下反転時ｔｃでは第１センサ８１の検出圧力は所定量だけ瞬時に低下する。

したがって、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判定することできる。また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判定することができる。こうして、ドレントラップ５の作動状態が流入行程であるか圧送行程であるかを判定することができる。

また、判定部８３は、フロート４１の位置（貯留空間１３におけるドレンの水頭）に基づいて、トラップ動作およびポンプ動作が開始されたことを判定することができる。具体的に、判定部８３は、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値に基づいて、フロート４１の位置を判定する。

第２センサ８２は、貯留空間１３のドレン（液体）に連通するため、図４に粗い破線Ｂで示すように、第１センサ８１の検出圧力よりもドレンの水頭の分だけ検出圧力が高くなる。流入行程では、ドレンが流入して貯留されていくため、ドレンの水頭は徐々に高くなり、第２センサ８２の検出圧力は徐々に高くなる。圧送行程では、ドレンが圧送（排出）されるため、ドレンの水頭は徐々に低くなり、第２センサ８２の検出圧力は徐々に低くなる。このように、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値は、ドレンの水頭を意味する。

判定部８３は、ドレンの水頭が所定低位（圧力Ｐｂ１−圧力Ｐａ１）になった場合、トラップ動作が開始された（トラップ動作時ｔａ）と判定する。また、判定部８３は、ドレンの水頭が所定高位（圧力Ｐｂ２−圧力Ｐａ２）になった場合、ポンプ動作が開始された（上反転時ｔｂ）と判定する。こうして、トラップ動作およびポンプ動作が開始されたことが判定される。

また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力および検出温度に基づいて、ストール状態であるか否かを判定することができる。具体的に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が大気圧（圧力Ｐａ１）よりも低い負圧になった場合で、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値以内である場合、ストール状態であると判定する。上記の温度差とは、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度から、第１センサ８１の検出温度を差し引いた値である。

ストール状態になると、図４に細かい破線Ａｓ，Ｂｓで示すように、第１センサ８１の検出圧力および第２センサ８２の検出圧力は同じだけ低下する。つまり、ストール状態では、熱交換器３の圧力は大気圧よりも低い負圧となっているため、貯留空間１３における気層部の圧力も同等の負圧（圧力Ｐａｓ）となる。そして、ストール状態では、熱交換器３からドレンが貯留空間１３に流入する一方、貯留空間１３のドレンは排出されない。つまり、トラップ動作が不能となる。熱交換器３から貯留空間１３に流入するドレンの温度は、そのドレンの圧力（即ち、熱交換器３と同等の負圧）に相当する飽和温度となっている。したがって、貯留空間１３における気層部の温度も、負圧（圧力Ｐａｓ）に相当する飽和温度と略同じとなる。つまり、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値（僅かな量）以内となる。

一方、蒸気システム１の運転が停止しているとき、即ち熱交換器３が駆動していないときは、熱交換器３の圧力は負圧状態となるため、貯留空間１３における気層部の圧力は、上述したストール状態と同様、負圧状態となる。また、蒸気システム１の運転が停止しているときは、熱交換器３から貯留空間１３にドレンは流入しない、即ち貯留空間１３には新たなドレンは流入しない。そのため、貯留空間１３における気層部の温度は、その気層部の圧力に相当する飽和温度よりも低下する。つまり、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値（僅かな量）よりも大きくなる。

したがって、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）になること、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値以内であることの２つの要件をもって、蒸気システム１の運転が停止している状態ではなく、ストール状態であると判定することができる。逆に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）になった場合で、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値よりも大きい場合は、ストール状態ではなく、蒸気システム１の運転が停止していると判定することができる。

また、判定部８３は、ストール状態であると判定した後、フロート４１が所定高位（上反転位）から下降しない場合、ポンプ動作が不良であると判定する。ストール状態では、上述したように貯留空間１３にドレンは流入するが排出されないため、貯留空間１３のドレンの水頭は徐々に高くなる。そして、ドレンの水頭が所定高位になると、自動的に圧送行程（ポンプ動作）が開始され、ドレンの水頭は所定高位から徐々に低下する。つまり、フロート４１が所定高位から徐々に下降する。したがって、ストール状態であると判定した後、フロート４１が所定高位から下降しないことをもってポンプ動作が不良であると判定することができる。フロート４１が所定高位から下降しているか否かは、上述したように、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値（ドレンの水頭）に基づいて判定される。こうして、ポンプ動作の不良を検知することができる。

また、判定部８３は、ストール状態であると判定した後、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）のままで、第１センサ８１の検出温度が上昇した場合に、給気弁２０が不良であると判定する。例えば、給気弁２０の昇降棒２３が破断したり給気弁２０の弁座２４にゴミが付着したりすると、給気弁２０が開きっぱなしの状態となる不良が発生する場合がある。ストール状態であると判定された後、ドレンの水頭が所定高位（上反転位）になると、圧送行程（ポンプ動作）が開始されるため、ドレンの水頭は所定高位から徐々に低下する。そして、ドレンの水頭が所定中間位（下反転位）まで低下すると、通常の場合では給気弁２０は閉じ排気弁３０は開くところ、上述のように給気弁２０の不良が発生している場合では給気弁２０は閉じずに開きっぱなしになる。

そのため、ドレンの水頭が所定中間位まで低下しても、気体導入口１６から高圧蒸気が流入し続ける。そのため、貯留空間１３における気層部の温度は上昇する一方、流入した高圧蒸気は気体排出口１７から排出されるので貯留空間１３における気層部の圧力は上昇せずに負圧のままとなる。したがって、ストール状態であると判定した後、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）のままで、第１センサ８１の検出温度が上昇したことをもって給気弁２０が不良であると判定することができる。

以上のように、ドレントラップ５では、流入行程、圧送行程（ポンプ動作）、トラップ動作、ストール状態等の作動状態を判定することができる。そのため、それぞれの作動状態に応じた個別の判断基準に基づいて、故障等の予兆検知を正確に行うことができる。

なお、上記実施形態では、作動気体を蒸気としたが、本願に開示の技術はその他の気体を用いてもよいことは勿論である。

また、上記実施形態では、圧送する液体をドレンとしたが、本願に開示の技術はその他の液体を圧送するものでもよい。

また、上記実施形態では、第１センサ８１および第２センサ８２は圧力および温度の両方を検出可能なものとしたが、圧力を検出するセンサと温度を検出するセンサとを別々に設けるようにしてもよい。

本願は、ポンプ機能付きドレントラップの作動状態を判定する状態判定装置について有用である。

１ 蒸気システム
５ ポンプ機能付きドレントラップ
１０ ケーシング
１３ 貯留空間
２０ 給気弁
３０ 排気弁
４０ 弁作動機構
４１ フロート
６５ 排出弁
８０ 状態判定装置
８１ 第１センサ（第１圧力センサ、第１温度センサ）
８２ 第２センサ（第２圧力センサ）
８３ 判定部

Claims (6)

1. 液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
   前記貯留空間の液体を排出する排出弁と、
   作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
   前記貯留空間の作動気体を排出する排気弁と、
   前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構とを備えたポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置であって、
   前記貯留空間の気層部の圧力を検出する第１圧力センサと、
   前記貯留空間の気層部の温度を検出する第１温度センサと、
   前記第１圧力センサの検出圧力と前記第１温度センサの検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定する判定部とを備えている
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
2. 請求項１に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
   前記判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力が大気圧よりも低い負圧であり、且つ、前記第１圧力センサの検出圧力に相当する飽和温度と前記第１温度センサの検出温度との差が所定値以内である場合、ストール状態であると判定する
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
3. 請求項２に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
   前記判定部は、ストール状態であると判定した後、前記フロートが所定高位から下降しない場合に、前記ポンプ動作が不良であると判定する
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
4. 請求項２または３に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
   前記判定部は、ストール状態であると判定した後、前記第１圧力センサの検出圧力が前記負圧のままで、前記第１温度センサの検出温度が上昇した場合に、前記給気弁が不良であると判定する
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
5. 請求項３に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
   前記貯留空間の液層部の圧力を検出する第２圧力センサを備え、
   前記判定部は、前記第２圧力センサの検出圧力から前記第１圧力センサの検出圧力を差し引いた値に基づいて、前記フロートの位置を判定する
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
6. 液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
   前記貯留空間の液体を排出する排出弁と、
   作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
   前記貯留空間の作動気体を排出する排気弁と、
   前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の状態判定装置とを備えている
   ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップ。

Images