JP6531310B1

JP6531310B1 - 監視システム

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Publication number: JP6531310B1
Application number: JP2018079460A
Authority: JP
Inventors: 勤桂
Original assignee: ECO FIRST CO., LTD.
Current assignee: ECO FIRST CO., LTD.
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: EP3783253A1; EP3783253A4; CN112005043A; JP2019184041A; US11821583B2; US20210071814A1; EP3783253B1; CN112005043B; WO2019203235A1

Abstract

【課題】スチームトラップを簡単に点検することができる監視システムを提供することを目的とする。【解決手段】水蒸気が供給される供給部１０と、水蒸気に含まれる液体の水を排出する排出部１１とを備えたスチームトラップ３と、供給部１０と排出部１１の少なくとも一方の温度を測定する温度測定部２０と、温度測定部２０が測定した温度を含む温度情報を送信する送信部２４と、温度情報を受信する受信部７と、温度情報に基づいて、スチームトラップ３における異常の有無を判断する判断部８と、判断部８により異常があると判断されたときに報知を行う報知部９とを有する監視システム１が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、監視システムに関する。

蒸気を使用する蒸気系においては、蒸気によってプラントに熱が供給される。その蒸気系に凝縮した水（ドレイン水）が溜まると熱の供給が阻害されるため、これを防止する目的で蒸気系にはスチームトラップが設けられる。スチームトラップは、配管を流れる水蒸気から液体のドレイン水を選択的に系外に排出する役割を担う。

そのスチームトラップが故障すると、スチームトラップが蒸気を保持（トラップ）することができなくなり、スチームトラップから大量の蒸気漏れが発生する。また、スチームトラップが閉塞した場合には、スチームトラップ内にドレイン水が停留してプラントへの熱供給が困難になるばかりでなく、高温の水蒸気がドレイン水に接触してその体積や圧力が急激に変化し、配管が破壊されるスチームハンマー現象が起きてしまう。

そのような不都合を未然に回避するために、蒸気系に設けられたスチームトラップに異常があるかどうかを作業者が日常的に点検することが考えられる（特許文献１乃至３）。しかし、製鉄工場や製紙工場等の大規模な工場では多数のスチームトラップが設けられており、工場内に点在するスチームトラップの一つ一つを点検するのは作業者に負担を強いることになる。

しかも、スチームトラップに異常があるかどうかを配管の外部から判断するのは難しい。また、異常の有無を点検するための点検器具もあるが、その点検器具における判断基準が曖昧であり、点検作業の正確性に疑義が生じることもある。

なお、スチームトラップの温度をサーモラベルで観察する技術も提案されているが（特許文献４）、この場合も作業者が工場内を点検して周る必要があり、作業者の負担軽減を図ることはできない。

国際公開第２０１６／１８６１１８号特開２００１−３１７６８８号公報特開２０００−０３５３７８号公報特開２０１３−６４４３４号公報

本発明は、スチームトラップを簡単に点検することができる監視システムを提供することを目的とする。

一側面によれば、水蒸気が供給される供給部と、前記水蒸気に含まれる液体の水を排出する排出部とを備えたスチームトラップと、前記供給部と前記排出部の少なくとも一方の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部が測定した前記温度を含む温度情報を送信する送信部と、前記温度情報を受信する受信部と、前記温度情報に基づいて、前記スチームトラップにおける異常の有無を判断する判断部と、前記判断部により前記異常があると判断されたときに報知を行う報知部とを有する監視システムが提供される。

一側面によれば、送信部が受信部に温度情報を送信し、その温度情報に基づいてスチームトラップに異常があるかどうかを判断部が判断する。これにより、作業者が自らスチームトラップを現地で点検する必要がなくなるため、作業者の負担を軽減することができると共に、スチームトラップを簡単に点検することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係る監視システムのシステム構成図である。図２は、第１実施形態に係るスチームトラップの上面図である。図３は、図２のI−I線に沿ったスチームトラップの断面図である。図４は、図２のII−II線に沿ったスチームトラップの断面図である。図５は、第１実施形態に係る送信ユニットの構成図である。図６は、第１実施形態において異常がない理想的なスチームトラップの一部断面側面図である。図７は、第１実施形態において異常が生じているスチームトラップの一部断面側面図である。図８は、第１実施形態において図７とは異なる異常が生じているスチームトラップの一部断面側面図である。図９は、第１実施形態において、第１の基準温度と第２の基準温度とに基づいて判断部が異常の有無を判断する判断テーブルを示す図である。図１０は、第２実施形態に係る送信ユニットの構成図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の変形例に係るスチームトラップの断面図である。図１２は、第３実施形態に係る送信ユニットの構成図である。図１３は、第４実施形態に係るスチームトラップの断面図である。図１４は、第４実施形態において、異常が生じているスチームトラップの断面図である。図１５は、第４実施形態において、図１４とは別の異常が生じているスチームトラップの断面図である。図１６は、第４実施形態に係る送信ユニットの構成図である。図１７は、第４実施形態に係る監視ユニットの構成図である。図１８は、第５実施形態に係る部品の断面図である。

以下に、添付図面を参照しながら各実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る監視システムのシステム構成図である。
この監視システム１は、工場２に設けられたスチームトラップ３を監視するシステムであり、スチームトラップ３の異常を監視する監視ユニット４を有する。
工場２には複数の配管５が敷設されており、その各々にスチームトラップ３と放出弁１６とが設けられる。配管５の機能は特に限定されないが、例えば熱交換器で使用された水蒸気Vが流れる蒸気配管を配管５として使用し得る。また、工場２としては、例えば製紙工場、製鉄工場、及び半導体工場等がある。

スチームトラップ３は、配管５を流れる水蒸気Vから液体の水を分離し、その水をドレイン水Wとして排出する。また、放出弁１６は、スチームトラップ３に異常が発生して配管５にドレイン水Wが溜まったときに、そのドレイン水Wを配管５の外部に放出する電磁弁である。そして、スチームトラップ３には、当該スチームトラップ３の温度を含む温度情報を監視ユニット４に無線送信する送信ユニット６が設けられる。

無線送信の規格は特に限定されない。例えば、ZIGBEE（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、及びiBeacon（登録商標）等の近距離無線通信の規格に従って送信ユニット６が無線送信を行ってもよい。更に、近距離無線通信に代えて無線LAN(Local Area Network)を採用してもよい。
一方、監視ユニット４は、受信部７、判断部８、報知部９、及び弁制御部１７を備える。
このうち、受信部７は、送信ユニット６から無線送信された温度情報を受信アンテナで受信し、当該温度情報を判断部８に通知する。

判断部８は、スチームトラップ３における異常の有無を温度情報に基づいて判断し、その判断結果を報知部９に通知する。判断部８のハードウェア構成は特に限定されない。例えば、CPU(Central Processor Unit)等のプロセッサとメモリとが協同してプログラムを実行することにより判断部８を実現することができる。

報知部９は、異常があるとの判断結果を判断部８から受けた場合に、スチームトラップ３に異常がある旨を画面や音によって報知する。一例として、液晶ディスプレイやスピーカを報知部９として使用し得る。また、報知部９としてスマートフォンやPHS(Personal Handy-Phone System)等の携帯端末を使用してもよい。この場合、判断部８は、異常があるとの判断結果をこれらの携帯端末に無線で送信する。

なお、この例のように複数のスチームトラップ３がある場合には、異常があるスチームトラップ３を識別する識別子を判断部８が報知部９に通知し、複数のスチームトラップ３の中で異常があるもののみを報知部９が報知してもよい。そのような識別子としては、例えば、監視システム１の管理者がスチームトラップ３ごとに付与した識別番号がある。
また、弁制御部１７は、判断部８によりスチームトラップ３に異常があると判断されたときに、放出弁１６を制御することにより、放出弁１６を開いて液体の水Wを配管５の外部に放出する。
図２は、スチームトラップ３の上面図である。

スチームトラップ３は、腐食に強いステンレス等の金属から形成されたノズル式スチームトラップであり、配管５（図１参照）に接続されて水蒸気Vが供給される供給部１０と、水蒸気Vに含まれる液体の水Wを排出する排出部１１とを有する。
そして、供給部１０には水蒸気Vが流れる供給流路３ａが設けられており、排出部１１には水Wが流れる排出流路３ｂが設けられる。
図３は、図２のI−I線に沿ったスチームトラップ３の断面図である。

図３に示すように、スチームトラップ３の内部には、前述の供給流路３ａに繋がる空洞３ｃが設けられる。空洞３ｃは、鉛直上方に伸びた円筒状であって、その下端は第１のエンドキャップ１３で閉塞される。
一方、空洞３ｃの上端には、蒸気Vに含まれる錆等の異物を濾過するためのストレーナ１２が着脱自在に設けられる。

ストレーナ１２の形状や材料は特に限定されない。この例では、直径が０．１mm程度の複数の孔が形成された金属メッシュをストレーナ１２として採用する。

そして、ストレーナ１２を透過した液体の水Wは、空洞３ｃの上端に固定されたノズル１４に導かれる。ノズル１４は、スチームトラップ３に設けられた貯水部３ｄと空洞３ｃとの間に圧力差を生じさせて蒸気Vから液体の水Wを取り出す機能を有し、水Wと一部の蒸気Vが噴出するノズル孔１４ａを有する。

一方、貯水部３ｄは、ノズル１４から出た水Wを一時的に貯水する役割を担っており、実使用下においてはその貯水部３ｄが空洞３ｃの上方に位置する姿勢でスチームトラップ３が使用される。
なお、貯水部３ｄの上端は第２のエンドキャップ１５で閉塞されており、これにより貯水部３ｄから水Wが溢れ出るのが防止される。
図４は、図２のII−II線に沿ったスチームトラップ３の断面図である。
図４に示すように、貯水部３ｄには水Wが途中の深さまで溜められる。そして、その水Wの水面Sよりも低い位置には開口３ｅが設けられる。

開口３ｅは、接続流路３ｇによって排出流路３ｂに接続されており、これにより貯水部３ｄに溜められた水Wが接続流路３ｇを通って排出部１１から排出されることになる。
このようなスチームトラップ３によれば、可動部がないため耐久性に優れており、製鉄工場や製紙工場において長期間にわたって使用することが可能となる。

しかも、貯水部３ｄにおいて水面Sよりも低い位置に開口３ｅを設けたため、水Wによって開口３ｅが水封され、開口３ｅから排出部１１に水蒸気Vが逃げるのを防止することができる。
図５は、送信ユニット６の構成図である。
送信ユニット６は、前述のようにスチームトラップ３の温度を含む温度情報を無線送信するユニットであって、温度測定部２０と送信部２４とを有する。
このうち、温度測定部２０は、第１の示温部２１、第２の示温部２２、及びカメラ２３により構成される。

第１の示温部２１は、スチームトラップ３の供給部１０に貼付された示温テープであり、予め供給部１０に設定された第１の基準温度T₁を境にして変色する。そして、第２の示温部２２は、スチームトラップ３の排出部１１に貼付された示温テープであり、予め排出部１１に設定された第２の基準温度T₂を境に変色する。
なお、各示温部２１、２２は示温テープに限定されず、温度に応じて変色する塗料や、当該塗料が塗布された部品を各示温部２１、２２として使用してもよい。

また、カメラ２３は、第１の示温部２１と第２の示温部２２の各々の色を観察し、その色の情報を送信部２４に通知する。なお、スチームトラップ３が暗所に設けられている場合には、カメラ２３で各示温部２１、２２の色を観察し易くするために、各示温部２１、２２を照らす照明を設けてもよい。
更に、この例では一つのカメラ２３で各示温部２１、２２を同時に観察するが、第１の示温部２１と第２の示温部２２の各々に専用のカメラを設けてもよい。

送信部２４は、カメラ２３から各示温部２１、２２の色の情報の通知を受けたときに、その色の情報を温度情報として受信部７（図１参照）に送信アンテナで無線送信する。
第１の示温部２１や第２の示温部２２の色は、以下のようにスチームトラップ３に異常があるか否かを判断する指標となる。
図６は、異常がない理想的なスチームトラップ３の一部断面側面図である。
以下では、供給部１０に圧力が０．７MPaGで温度が１７０℃の水蒸気Vが供給される場合を想定する。これについては後述の図７及び図８でも同様である。

異常がない場合には、供給部１０は周囲の空気で僅かに冷却されつつ水蒸気Vによって加熱されるため、供給部１０の温度は水蒸気Vの温度を僅かに下回る程度となる。

一方、排出部１１からは液体の水Wのみが排出されるため、排出部１１の温度はその水Wの圧力下における水の沸点T_vよりも低くなる。なお、以下における水の沸点T_vは、このように圧力を加味した沸点を指す。

そのため、図６のように供給部１０の温度が水蒸気Vの温度（１７０℃）よりも僅かに低い１６５℃であり、かつ排出部１１の温度が沸点T_vよりも低い９５℃の場合には、スチームトラップ３には異常がないということになる。
一方、図７は、異常が生じているスチームトラップ３の一部断面側面図である。
図７の例では、液体の水Wが供給部１０に停留してしまい、供給部１０の温度（１４５℃）が蒸気Vの温度（１７０℃）を大きく下回ってしまっている。

このような異常を検出するには、第１の示温部２１が変色する境目である第１の基準温度T₁を、供給部１０に供給される蒸気Vの温度（１７０℃）よりも所定の温度だけ低い１５５℃程度とすればよい。なお、当該温度は、配管５の材料や、配管５に保温材が巻かれているか否かによって適宜選択し得る。これについては、第１及び第２の基準温度T₁、T₂を含む後述の各温度でも同様である。

これにより、供給部１０の温度が第１の基準温度T₁よりも低くなったときに第１の示温部２１が変色するようになるため、第１の示温部２１の色の情報に基づいて供給部１０の温度と第１の基準温度T₁との高低を判断部８が判断できる。そして、供給部１０の温度が第１の基準温度T₁よりも低い場合には、スチームトラップ３に異常があると判断部８が判断する。その判断結果を受けた報知部９は、異常があることを音や画面で管理者に報知する。

そして、報知を受けた管理者は、ノズル孔１４ａ（図３参照）の直径が現状よりも大きいノズル１４に交換することで供給部１０における水Wの停留を解消させ、異常を解消させることが可能となる。
なお、この例のように供給部１０に水Wが停留している場合には、判断部８による判断結果を受けた弁制御部１７が放出弁１６を開き、放出弁１６から水Wを放出させてもよい。これにより、作業者がノズル１４を交換する前に蒸気系から速やかに水Wを排出できるため、水Wによってスチームハンマー現象が発生するのを未然に防止することが可能となる。

また、第１の基準温度T₁は、上記のように供給部１０に液体の水Wが停留していると判断する目安となる温度であるが、その温度が低すぎると供給部１０に水Wが停留しているにも関わらず第１の示温部２１が変色しなくなり、異常を見逃す恐れがある。そのため、蒸気Vの温度と第１の基準温度T₁との差を１０℃以内に抑えるのが好ましい。
一方、図８は、図７とは異なる異常が生じているスチームトラップ３の一部断面側面図である。

図８の例では、排出部１１に水蒸気Vが漏れ出しており、排出部１１の温度が沸点T_vよりも高い１１０℃となっている。このような異常を検出するには、第２の示温部２２が変色する境目である第２の基準温度T₂を沸点T_vよりも高い所定の温度とすればよい。例えば、排出部１１が大気に開放されており、排出部１１の内部の圧力が大気圧となっている場合には、第２の基準温度T₂を沸点T_v（１００℃）より５℃程度高い１０５℃とするのが好ましい。

これにより、排出部１１の温度が第２の基準温度T₂を超えたときに第２の示温部２２が変色するようになるため、第２の示温部２２の色の情報に基づいて排出部１１の温度と第２の基準温度T₂との高低を判断部８が判断できる。そして、排出部１１の温度が第２の基準温度T₂よりも高い場合には、スチームトラップ３に異常があると判断部８が判断する。その判断結果を受けた報知部９は、異常があることを音や画面で管理者に報知する。

また、報知を受けた管理者は、ノズル孔１４ａ（図３参照）の直径が現状よりも小さいノズル１４に交換することで排出部１１への蒸気Vの漏れを停止させ、異常を解消させることが可能となる。

なお、第２の基準温度T₂は、上記のように排出部１１に蒸気Vが漏れ出ていると判断する目安となる温度であるが、その温度が高すぎると排出部１１に蒸気Vが漏れ出ているにも関わらず第２の示温部２２が変色しなくなり、異常を見逃す恐れがある。そのため、第２の基準温度T₂と水の沸点T_vとの差を１０℃以内に抑えるのが好ましい。
図９は、上記した第１の基準温度T₁と第２の基準温度T₂とに基づいて判断部８が異常の有無を判断する判断テーブルを示す図である。

以上説明した本実施形態によれば、送信部２４が受信部７に温度情報を送信するため、スチームトラップ３が広い工場に点在している場合であっても、その温度情報に基づいてスチームトラップ３に異常があるかどうかを判断部８が判断できる。これにより、作業者が自らスチームトラップ３を現地で点検する必要がなくなり、スチームトラップ３を簡単に点検することが可能となる。
しかも、異常があるか否かの判断基準となる各基準温度T₁、T₂を予め設定してあるため、異常の有無の判断が正確となる。

更に、スチームトラップ３の温度情報を温度測定部２０が受信部７に無線で送信するため、広い工場内にスチームトラップ３が点在している場合であっても、温度測定部２０と受信部７とをケーブルで接続する必要がなく、温度測定部２０を敷設するのが容易となる。
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。

例えば、上記では温度測定部２０が無線送信を行う場合を例示したが、温度測定部２０と受信部７とをケーブルで接続する手間が問題にならない場合には、温度測定部２０と受信部７とをケーブルで接続してもよい。
（第２実施形態）

第１実施形態では、第１の示温部２１と第２の示温部２２の色を温度情報として利用したが、本実施形態では以下のようにして温度計で測定した温度を温度情報として利用する。
図１０は、本実施形態に係る送信ユニット６の構成図である。
なお、図１０において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１０に示すように、送信ユニット６は、第１実施形態と同様に温度測定部２０と送信部２４とを有する。このうち、温度測定部２０は、第１の温度計３１、第２の温度計３２、及び変換部３３により構成される。
第１の温度計３１と第２の温度計３２は、例えば温度に応じた起電力が生じる熱電対であって、それぞれ供給部１０と排出部１１に固定される。
変換部３３は、各温度計３１、３２に生じた起電力を温度に変換し、それを温度情報として送信部２４に通知する。
送信部２４は、変換部３３から温度情報の通知を受けたときに、その温度情報を受信部７（図１参照）に無線送信する。

このような温度計３１、３２を用いても、図９の判断テーブルに従って判断部８が異常の有無を判断することで、異常があった場合に報知部９が報知を行うことが可能となる。
（変形例）
ノズル式のスチームトラップ３においては、供給部１０や排出部１１の温度の時間変化を監視することなく、上記のようにこれらの温度と各基準温度との高低のみでスチームトラップ３の異常を検出することができる。
このような利点を活かし、以下のように排出部１１のみに第２の温度計３２を設け、排出部１１の温度のみでスチームトラップ３の異常を検出するようにしてもよい。
図１１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の変形例に係るスチームトラップ３の断面図である。

図１１（ａ）の例では、図７と同様に供給部１０に水Wが停留しており、前述のように供給部１０の温度が蒸気Vの温度よりも低下する。この場合、停留した水Wによって排出部１１の温度も低下し、当該温度が水の沸点T_vよりも低くなる。
一方、図１１（ｂ）の例では、図８と同様に排出部１１に蒸気Vが漏れ出ており、これにより排出部１１の温度が水の沸点T_vよりも高くなる。

よって、本変形例のように排出部１１のみに第２の温度計３２を設け、排出部１１の温度のみを測定するようにしても、図１１（ａ）、（ｂ）のそれぞれの異常を検出することができる。

例えば、図１１（ａ）のような水Wの停留による異常を検出するためには、排出部１１に水の沸点T_vよりも低い第１の排出側基準温度T_e1（例えば７０℃〜９０℃）を予め設定すればよい。また、図１１（ｂ）のような蒸気Vの漏れによる異常を検出するためには、排出部１１に水の沸点T_vよりも高い第２の排出側基準温度T_e2（例えば１００℃〜１２０℃）を予め設定すればよい。
なお、第１及び第２の基準温度T₁、T₂と同様に、第１及び第２の排出側基準温度T_e1、T_e2は、配管５の材料や、配管５に保温材が巻かれているか否かによって適宜選択し得る。

そして、判断部８が、排出部１１の温度が第１の排出側基準温度T_e1よりも低い場合（図１１（ａ））、又は当該温度が第２の排出側基準温度T_e2よりも高い場合（図１１（ｂ））に、スチームトラップ３に異常があると判断すればよい。
このように排出部１１のみの温度を監視することで、供給部１０と排出部１１の両方の温度を監視する場合よりも装置構成を簡略化することができる。
（第３実施形態）
本実施形態では、以下のようにして赤外線センサでスチームトラップ３の温度を測定する。
図１２は、本実施形態に係る送信ユニット６の構成図である。

なお、図１２において、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１２に示すように、送信ユニット６は、第１実施形態や第２実施形態と同様に温度測定部２０と送信部２４とを有する。このうち、温度測定部２０は、第１の赤外線センサ４１と第２の赤外線センサ４２により構成される。

第１の赤外線センサ４１は、供給部１０から放射された赤外線を受光し、その赤外線に基づいて供給部１０の温度を測定する。また、第２の赤外線センサ４２は、排出部１１から放射された赤外線を受光し、その赤外線に基づいて排出部１１の温度を測定する。そして、各赤外線センサ４１、４２は、各々が測定した温度を温度情報として送信部２４に通知する。
なお、各赤外線センサ４１、４２は、画素を一つだけ備えた赤外線受光素子でもよいし、複数の画素を備えた赤外線イメージセンサでもよい。
送信部２４は、各赤外線センサ４１、４２から温度情報の通知を受けたときに、その温度情報を受信部７（図１参照）に無線送信する。

このように赤外線センサ４１、４２を用いても、図９の判断テーブルに従って判断部８が異常の有無を判断することで、異常があった場合に報知部９が報知を行うことが可能となる。
（第４実施形態）

第１〜第３実施形態では、スチームトラップ３としてノズル式スチームトラップを使用したが、本実施形態では以下のように機械的な可動部を備えた機械式のスチームトラップを使用する。
図１３は、本実施形態に係るスチームトラップ３の断面図である。
このスチームトラップ３は、フロート式のスチームトラップであって、フロート５１とそれを収容した本体５２とを備える。

本体５２には、水蒸気Vが供給される供給部１０と、水蒸気Vに含まれる液体の水Wを排出する排出部１１とが設けられる。本体５２の内部において排出部１１寄りの部位には、支点５５を中心にして回動自在なアーム５６が設けられる。

前述のフロート５１はアーム５６の一端に固定されており、これによりフロート５１は支点５５を中心にして回動自在となる。更に、そのアーム５６の途中の部位には弁体５７が固定されており、排出部１１に設けられた弁座５８が弁体５７によって閉塞される。

このようなスチームトラップ３においては、本体５２の内部に溜まった水Wの水位が上昇するとそれに応じてフロート５１が上方に変位する。これにより弁座５８と弁体５７との間に隙間が生じ、水Wがその隙間を通って排出部１１から排出される。

この状態がしばらく続くと本体５２の内部における水位が低下し、弁座５８が弁体５７によって再び閉塞され、排出部１１から蒸気Vが排出されるのが防止される。
このように、本実施形態に係るスチームトラップ３においては、正常時には排出部１１から間欠的に水Wが排出されることになる。水Wが放出される周期はスチームトラップ３の仕様にもよるが、例えば５秒〜１０分に一回の割合でスチームトラップ３から水Wが放出される。
次に、このスチームトラップ３に生じる異常について説明する。
図１４は、異常が生じているスチームトラップ３の断面図である。

図１４の例では、本体５２の内部に溜まった水Wの水位が低いにも関わらず、弁体５７や弁座５８に付着した錆によってこれらの間に隙間が生じており、その隙間から排出部１１に蒸気Vが漏れ出してしまっている。
このような場合には、供給部１０と排出部１１の各々の温度は時間的に変化せず、供給部１０と排出部１１のいずれも蒸気Vと同程度の温度となる。
一方、図１５は、図１４とは別の異常が生じているスチームトラップ３の断面図である。
図１５の例では、何等かの理由によってフロート５１が上下動をしなくなり、常に弁座５８が弁体５７によって閉塞されてしまっている。

このような場合には、本体５２の内部における水Wの量が時間と共に増えていくため、その水Wによって供給部１０が冷却されてしまい、供給部１０の温度が時間と共に低下する。
また、排出部１１に蒸気Vが排出されないため、蒸気Vによって排出部１１が加熱されなくなり、排出部１１の温度も時間と共に低下することになる。
このように、機械式のスチームトラップ３においては、供給部１０や排出部１１の温度の時間変化を監視することにより異常を検出することができる。
図１６は、本実施形態に係る送信ユニット６の構成図である。

なお、図１６において第１〜第３実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。これについては後述の図１７でも同様である。

図１６に示すように、第２実施形態と同様に送信ユニット６には第１の温度計３１と第２の温度計３２とが設けられる。そして、これらの温度計３１、３２で計測した温度を含む温度情報が送信部２４から無線送信される。

なお、このように温度計３１、３２でスチームトラップ３の温度を測定するのに代えて、第３実施形態で説明した赤外線センサ４１、４２（図１２参照）でスチームトラップ３の温度を測定してもよい。
図１７は、本実施形態に係る監視ユニットの構成図である。
図１７に示すように、本実施形態に係る監視ユニット４は、第１実施形態で説明した受信部７、判断部８、報知部９、及び弁制御部１７の他に、算出部６０を備える。
このうち、受信部７は、送信ユニット６から無線送信された温度情報を受信し、当該温度情報を算出部６０に通知する。

算出部６０は、通知された温度情報に基づいて、所定の時間間隔Δtにおける供給部１０の温度の時間変化量ΔT_sと、当該時間間隔Δtにおける排出部１１の温度の時間変化量ΔT_eを算出する。なお、時間間隔Δtは特に限定されないが、例えば１０秒〜３０秒程度の値とする。

また、算出部６０のハードウェア構成も特に限定されず、判断部８と同様にCPU等のプロセッサとメモリとが協同してプログラムを実行することで算出部６０が実現される。
そして、判断部８は、算出部６０が算出した温度の時間変化量ΔT_s、ΔT_eに基づいて、スチームトラップ３における異常の有無の判断を行う。
その判断基準は、検出対象の異常に応じて適宜選択される。

例えば、図１４のように排出部１１から蒸気Vが漏れ続ける異常の場合には、前述のように供給部１０と排出部１１の温度は蒸気Vの温度と同程度となり、供給部１０と排出部１１の各々の温度は時間的にほとんど変化しない。そのため、この異常を検出するには、温度変化に対する第１の閾値T₁を予め設定しておき、温度の時間変化量ΔT_s、ΔT_eの各々の絶対値が共に第１の閾値T₁よりも低い状態が所定期間（例えば５分〜１０分）にわたって継続しているときに異常があると判断部８が判断する。なお、この所定期間は上記に限定されず、スチームトラップ３を設置する位置や、スチームトラップ３から排出される液体の水Wの量に応じて適宜設定し得る。

一方、図１５のようにスチームトラップ３に水Wが溜まる異常の場合には、前述のように供給部１０と排出部１１の各々の温度が時間と共に低下する。そのため、この異常を検出するには、温度変化が負であると判断するための第２の閾値T₂を予め設定しておき、供給部１０と排出部１１の各々の温度の時間変化量ΔT_s、ΔT_eがその第２の閾値T₂よりも低い状態が所定期間（例えば５分〜１０分）にわたって継続しているときに異常があると判断部８が判断する。この所定期間も上記に限定されず、スチームトラップ３を設置する位置や、スチームトラップ３から排出される液体の水Wの量に応じて適宜設定し得る。
そして、このように異常があると判断されたときに、スチームトラップ３に異常がある旨を報知部９が報知する。なお、第１実施形態と同様に、図１５のようにスチームトラップ３に水Wが溜まる異常の場合には、判断部８による判断結果を受けた弁制御部１７が放出弁１６（図１参照）を開き、放出弁１６から水Wを放出させてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、監視対象が機械式のスチームトラップ３であっても、そのスチームトラップ３の供給部１０や排出部１１の温度変化に基づいて異常の有無を判断できる。

なお、機械式のスチームトラップは上記のフロート式のスチームトラップに限定されず、例えばバイメタル式、バケット式、及びディスク式のいずれかのスチームトラップ３を使用してもよい。
（第５実施形態）

本実施形態では、第１〜第４実施形態のような監視システムを使用することなしに、作業者が簡単にスチームトラップの異常を発見することが可能な部品について説明する。
図１８は、本実施形態に係る部品の断面図である。
なお、図１８において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
図１８に示すように、この部品７０は、スチームトラップ３、第１の示温部２１、及び第２の示温部２２を有する。
このうち、スチームトラップ３は、第１実施形態で説明したノズル式のスチームトラップである。

また、第１の示温部２１は、スチームトラップ３の供給部１０に貼付された示温テープであり、第１実施形態で説明した第１の基準温度T1を境にして変色する。そして、第２の示温部２２は、スチームトラップ３の排出部１１に貼付された示温テープであり、第１実施形態で説明した第２の基準温度T2を境に変色する。

本実施形態では、第１の示温部２１の色を作業者が目視で観察し、その色に基づいて供給部１０の温度が第１の基準温度T₁よりも高いか否かを作業者が把握する。同様に、第２の示温部２２の色についても作業者が目視で観察し、その色に基づいて排出部１１の温度が第２の基準温度T₂よりも高いか否かを作業者が把握する。
そして、このように把握した後、作業者が図９のテーブルを参照してスチームトラップ３に異常があるかどうかを判断する。

以上説明した本実施形態によれば、作業者がスチームトラップ３に温度計を当てなくても、各示温部２１、２２の色を作業者が観察するだけでスチームトラップ３に異常があるかどうかを簡単に判断でき、作業者の負担軽減を図ることができる。

１…監視システム、２…工場、３…スチームトラップ、４…監視ユニット、５…配管、６…送信ユニット、７…受信部、８…判断部、９…報知部、１０…供給部、３ａ…供給流路、３ｂ…排出流路、３ｃ…空洞、３ｄ…貯水部、３ｅ…開口、３ｇ…接続流路、１１…排出部、１２…ストレーナ、１３…第１のエンドキャップ、１４…ノズル、１４ａ…ノズル孔、１５…第２のエンドキャップ、２０…温度測定部、１６…放出弁、１７…弁制御部、２１…第１の示温部、２２…第２の示温部、２３…カメラ、２４…送信部、３１…第１の温度計、３２…第２の温度計、３３…変換部、４１…第１の赤外線センサ、４２…第２の赤外線センサ、５１…フロート、５２…本体、５５…支点、５６…アーム、５７…弁体、５８…弁座、６０…算出部、７０…部品。

Claims

水蒸気が供給される供給部と、前記水蒸気に含まれる液体の水を排出する排出部とを備えたノズル式スチームトラップと、
前記排出部の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部が測定した前記温度を含む温度情報を送信する送信部と、
前記温度情報を受信する受信部と、
前記温度情報に基づいて、前記ノズル式スチームトラップにおける異常の有無を判断する判断部と、
前記判断部により前記異常があると判断されたときに報知を行う報知部と、
を有し、
前記ノズル式スチームトラップは、
前記水蒸気と液体の前記水とが噴出するノズル孔を備えたノズルと、
前記ノズル孔から噴出した前記水を溜めると共に、開口を備えた貯水部と、
前記開口から前記排出部に前記水を導く流路とを有し、
前記判断部は、
前記排出部に対して、前記水の沸点よりも低い第１の排出側基準温度と、前記水の沸点よりも高い第２の排出側基準温度とが設定され、前記温度情報に含まれる前記排出部の前記温度が前記第１の排出側基準温度よりも低いか、又は前記第２の排出側基準温度よりも高い場合に、前記異常があると判断する、
監視システム。
前記温度測定部は、前記第1の排出側基準温度及び前記第２の排出側基準温度を含む基準温度を境にして変色する示温部を有し、
前記温度情報は、前記示温部の色の情報である請求項１に記載の監視システム。
前記温度測定部は、前記排出部から放射された赤外線を受光し、前記赤外線に基づいて前記温度を測定する赤外線センサを有する請求項１に記載の監視システム。
前記温度測定部は、前記排出部に固定されて前記温度を計測する温度計を有する請求項１に記載の監視システム。
前記温度測定部は、更に前記供給部の温度を測定し、
前記判断部は、更に、あらかじめ定められた供給部の基準温度と、前記温度情報に含まれる前記温度測定部が測定した前記供給部の温度との高低に基づいて、異常の有無を判断する、
請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の監視システム。
前記温度情報に含まれる前記温度の時間変化量を算出する算出部を更に有し、
前記判断部は、更に前記算出部が算出した前記時間変化量に基づいて、前記異常の有無の判断を行う請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の監視システム。
前記供給部に接続された配管と、
前記配管に設けられた放出弁と、
前記判断部により前記異常があると判断されたときに、前記放出弁を制御することにより、前記放出弁から前記配管の外部に液体の前記水を放出する弁制御部とを更に有する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の監視システム。