JP7099929B2 - スチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法 - Google Patents

Description

本願に係るスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法は、配管系統からドレン等を排出するスチームトラップの排出口における詰まりを解消するための技術に関する。

産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気等を供給先に向けて高温・高圧で移送する配管系統が設置されている。そして、この配管内で蒸気が液化しドレン（蒸気の凝縮水）が発生した場合、蒸気等の移送の障害になるため、適宜、ドレンを配管外に排出する必要がある。

このため、配管系統の随所にスチームトラップが設けられている。フロート式スチームトラップは内部に中空のフロートを備えている。そして、スチームトラップにドレンが流入した場合、ドレンの水位の上昇に応じてフロートが浮上し、スチームトラップに設けられている排出口を開放する。排出口が開放されると配管内の高圧の勢いに従い、ドレンは自動的に配管外に排出される。ドレン排出後はフロートが下降して排出口を閉塞するため、蒸気漏れは生じない。

ところで、この排出口にはゴミやスケール等の異物が付着堆積して、排出口に詰まりが生じることがある。詰まりが生じた場合、フロートが浮上しても適正にドレンが排出されない。

このような事態に対処するために、後記特許文献１に開示されている技術がある。この技術は、ドレンの排出口の部分に進退可能な清掃バーを配置しており、この清掃バーにバイメタルを取り付けている。バイメタルは温度変化に応じて伸縮する変位部材である。ドレン排出口に詰まりが生じた場合、ドレンの滞留によって時間の経過とともにスチームトラップの温度が低下する。この温度低下を受けてバイメタルが伸長し、清掃バーをドレン排出口に進入させて異物を除去する。そしてドレンが適正に排出され、スチームトラップ内に高温の蒸気やドレンが流入してスチームトラップの温度が上昇したとき、この温度上昇を受けてバイメタルは縮小し、清掃バーをドレン排出口から後退させて復位させる。

特許第6022733号公報

しかし、前述の特許文献１に開示された技術は、ドレン排出口に詰まりが生じた場合、ドレンの滞留によってスチームトラップの温度が低下して初めてバイメタルが伸長し、清掃バーがドレン排出口に進入して異物を除去する。ここで、スチームトラップに設けられるこのようなバイメタルについては、誤動作を防止するために、たとえば約40°Ｃの温度になったときに伸長を開始するよう構成されている。

スチームトラップに流入するドレンは80°Ｃ以上の高温であるため、このドレンが滞留した後、自然に温度が約40°Ｃに低下するまで、ある程度の時間を要する。この間、ドレン排出口の詰まり状態が継続し、排出されないドレンはスチームトラップに充満し、さらにここから配管系統に逆流することになる。そして、配管系統におけるスチームトラップの配置個所によっては、逆流したドレンによって配管系統に接続されている各種機器に悪影響を及ぼすことがある。

そこで本願に係るスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法は、これらの問題を解決するため、排出口に詰まりが生じた場合、早期に詰まりを解消することができるスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法を提供することを課題とする。

本願に係るスチームトラップの詰まり解消システムは、
流体が流れる第一配管系統、
第一配管系統に接続され、第一排出口を有する第一スチームトラップであって、流入した流体を第一排出口から排出する第一スチームトラップ、
第一スチームトラップに設けられたクリーニング機構であって、所定の作動条件を満たしたとき、第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行うクリーニング機構、
第一配管系統に接続された第二配管系統であって、第一スチームトラップの第一排出口に詰まりが生じたとき、第一配管系統から流体が流入して流れる第二配管系統、
第二配管系統に接続され、第二排出口を有する第二スチームトラップであって、流入した流体を第二排出口から排出し、排出した当該流体を第一スチームトラップに与える第二スチームトラップ、
を備えたスチームトラップの詰まり解消システムであって、
第二排出口から排出された流体が第一スチームトラップに与えられたことを、クリーニング動作の作動条件とする、
ことを特徴とする。

また、本願に係るスチームトラップの詰まり解消方法は、
第一配管系統を流れる流体が第一スチームトラップに流入し、当該流体は第一排出口から排出され、
第一スチームトラップの第一排出口に詰まりが生じたとき、流体は第一配管系統から第二配管系統を通じて第二スチームトラップに流入し、
第二スチームトラップは第二排出口から流体を排出して、当該流体を第一スチームトラップに与え、
第一スチームトラップに設けられたクリーニング機構は、第二スチームトラップから与えられた流体に基づいて、第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行う、
ことを特徴とする。

本願に係るスチームトラップの詰まり解消システムにおいては、第二スチームトラップの第二排出口から排出された流体が第一スチームトラップに与えられたことを作動条件として、クリーニング機構は第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行う。また、本願に係るスチームトラップの詰まり解消方法においては、第一スチームトラップに設けられたクリーニング機構は、第二スチームトラップから与えられた流体に基づいて、第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行う。
したがって、第一スチームトラップの第一排出口に詰まりが生じた場合、流体の温度低下等を待つことなく、早期に詰まりを解消することができる。

本願に係るスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法の第１の実施形態に係る全体構成を示すブロック図である。 図１に示すスチームトラップ10の断面図である。

［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スチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法の下記の要素に対応している。
クリーニング部2・・・クリーニング機構
バイメタル4・・・感温部
スチームトラップ10・・・第一スチームトラップ
排出孔12・・・第一排出口
補助スチームトラップ20・・・第二スチームトラップ
補助スチームトラップ20の排出孔・・・第二排出口
枝管31・・・第一配管系統
分岐枝管35・・・第二配管系統
ドレン・・・流体

［第１の実施形態］
本願に係るスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法の第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。

（システムの全体構成の説明）
産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気等を供給先に向けて高温・高圧で移送する配管系統設置されている。そして、この配管内で蒸気が液化して発生したドレンを適宜、配管外に排出するために、配管系統の随所にスチームトラップが設けられている。

蒸気が移送される配管系統の主管（図示せず）には、図１に示す枝管31が接続されており、主管から高温の蒸気やドレンが流入する。枝管31にはスチームトラップ10が設置されており、スチームトラップ10の弁室にドレンが一定以上、滞留した場合、自動的に排出孔から排出管32に向けてドレンを排出するようになっている。なお、枝管31には分岐枝管35が接続されているが、枝管31は鉛直方向に配置されているため、通常時においては分岐枝管35にはドレンは流れない。

スチームトラップ10の排出孔には、ゴミやスケール等の異物が付着堆積して詰まりが生じることがある。排出孔に詰まりが生じると、ドレンを適正に排出することができなくなり、スチームトラップ10の弁室にはドレンが充満し、ドレンは徐々に枝管31を逆流して滞留する。

そして、枝管31を逆流して滞留したドレンは、やがて分岐枝管35に流入するに至る。分岐枝管35に流入したドレンは、網状のストレーナ82を透過し、補助スチームトラップ20に流入する。なお、分岐枝管35には、通常時、ドレンは流入しないため、ストレーナ82に詰まりが生じにくいことから、比較的、網目の細かいもの、たとえば1ｃｍ当たりの並び網目数80程度のものを採用することができ、より確実に異物を捕捉することが可能になる。

補助スチームトラップ20も、スチームトラップ10と同様、弁室にドレンが一定以上、滞留した場合、自動的に排出孔からドレンを排出する構造を備えている。補助スチームトラップ20から排出された高温のドレンは排出管36を流れるが、その一部はバイパス管37に流入して、スチームトラップ10に与えられる。

（スチームトラップ10の構成の説明）
次に、図２に基づいて、スチームトラップ10の構成の詳細を説明する。スチームトラップ10が備える本体10hの一方の側部には接続口51が形成されており、この接続口51に枝管31が接続され、ここから本体10hの弁室11に高温の蒸気やドレンが矢印101方向に流入する。また、本体10hの他方の側部には接続口52が形成されており、この接続口52に排出管32が接続され、ここからドレンが排出される。

本体10hの弁室11の下方にはドレンを排出するための排出孔12が設けられているが、通常時においては、この排出孔12はフロート60によって塞がれており蒸気漏れが生じないようになっている。フロート60は中空の球状体として構成されている。

弁室11にドレンが流入しドレン水量が一定レベルに達した場合、フロート60はこれにともなって浮上し排出孔12を開放する。図１は浮上したフロート60の位置をしている。フロート60の浮上によってドレンは、配管内の高圧に基づく勢いに従い、一気に排出孔12からドレン排出路14を通して矢印102方向に抜け、排出管32に排出される。

本体10hの下方には、クリーニング部2が設けられている。クリーニング部2はケース8を備えており、このケース8のケース内空間9にクリーニングバー3を内蔵している。このクリーニングバー3の先端側はケース8から突出しており、先端部3aが排出孔12の近傍に配置されている。

そして、クリーニングバー3は排出孔12に向けて矢印121、122方向に進退可能に保持されている。クリーニングバー3の先端部3aの太さは、排出孔12の口径よりもやや小さく形成されている。

また、クリーニングバー3には、バイメタル4が取り付けられている。このバイメタル4は、膨張率の異なる2種の部材を貼り合わせ、螺旋状に形成することによって構成されている。そして、バイメタル4は、部材の膨張率が異なることによって、周辺温度に応じて伸縮する。このようなクリーニングバー3に取り付けられるバイメタルには、所定の温度以下になったときに伸長するものもあるが、本実施形態では、所定の温度以上になったときに伸長するバイメタルが採用されている。

具体的には、ケース内空間9が約70°C以上の温度になったとき、バイメタル4は巻径が小さくなり、これによって図1に示す状態から螺旋が伸びて矢印121方向への伸長を開始する。そして、温度の上昇に従って徐々に伸長し続け、約90°Cで最も伸長した状態になる。伸長した状態から逆に温度が低下した場合、バイメタル4は縮小を開始し、約70°Cで最も縮小した状態（図２）に復位する。

なお、ケース内空間9は排出路14から独立しており、排出路14を流れるドレンや蒸気はケース内空間9に流入することはない。また、クリーニング部2のケース8には、本体10hを貫通してバイパス管37が接続され、バイパス管37はケース内空間9に連通している。

クリーニング部2には、調整部45がねじ結合によって取り付けられている。そして、この調整部45に一体的に設けられた後壁5に、バイメタル4の後端部分が固定されている。また、バイメタル4の先端部分は、クリーニングバー3に一体的に形成された固定部3bに接続されている。これによって、バイメタル4の伸縮に従い、クリーニングバー3は矢印121又は矢印122方向に進退動作を行う。

本体10hには、クリーニング部2を覆った状態でカバー40が取り付けられている。このカバー40は着脱可能であり、カバー40を取り外して調整部45を回転操作すれば、クリーニングバー3の先端部3aの位置を微調整することができる。

なお、図１に示す補助スチームトラップ20も、スチームトラップ10と同様、フロート式のスチームトラップであり、弁室に滞留したドレンの水位の上昇に従ってフロートが上昇し、排出口を開放することによって排出管36に向けてドレンを排出する構造を備えている。本実施形態においては、補助スチームトラップ20には、スチームトラップ10が備えているようなクリーニング部2は設けられていない。

（スチームトラップ10の詰まり解消動作の説明）
スチームトラップ10の排出孔12に異物が付着堆積して詰まりが生じた場合、前述のように、補助スチームトラップ20から排出されたドレンが、バイパス管37を通じてスチームトラップ10に与えられる。このドレンは約80°C以上の高温であり、約70°C以上で伸長を開始するバイメタル4は、流入したドレンの温度に反応して、図２に示す状態から矢印121方向に伸長する。

バイメタル4が伸長することによって、クリーニングバー3の先端部3aは、排出孔12に進入する。前述のように先端部3aの太さは、排出孔12の口径よりもやや小さく形成されているため、排出孔12に付着、堆積した異物は弁室11内に押し出される。これによってスチームトラップ10の詰まり状態は解消される。

そして、クリーニングバー3の先端部3aと排出孔12との隙間から、弁室11内に滞留しているドレンは高圧の勢いで排出路14に向けて排出され、弁室11から枝管31に滞留していたドレンは徐々に減少する。

枝管31内に滞留していたドレンの減少によって、やがて分岐枝管35へのドレンの流入はなくなり、補助スチームトラップ20からスチームトラップ10に与えられていたドレンも停止される。なお、ケース内空間9のドレンは、ケース内空間9に連通するクリーニング部排出路（図示せず）から外部に排出されるようになっている。これによって、ケース内空間9はドレンのない空の状態になり、ケース内空間9の温度は低下する。

この温度低下に反応してバイメタル4は縮小を開始し、ケース内空間9の温度が約70°Cに達したとき、図２に示す最も縮小した状態に復位する。バイメタル4の縮小に応じてクリーニングバー3は矢印122方向に移動し、先端部3aが排出孔12から完全に退避した時点で弁室11に滞留していたドレンは排出孔12を通じて一気に排出路14に排出される。弁室11のドレンの排出によって、フロート60は下降して排出孔12を塞ぎ、通常時の状態に復帰する。

［その他の実施形態］
前述の実施形態においては、フロート式スチームトラップに本願に係るスチームトラップの詰まり解消システム及びスチームトラップの詰まり解消方法を適用した例を掲げたが、他の種類のスチームトラップに適用することもできる。

また、前述の実施形態においては、高温のドレンに反応して変位するバイメタル4の伸長によってクリーニング動作を行う例を示したが、第二スチームトラップから排出されたドレン（流体）が第一スチームトラップに与えられたことによってクリーニング動作を行うものであれば他の構成を採用することができる。

たとえば補助スチームトラップ20（第二スチームトラップ）からのドレンの流入圧に応じて、スチームトラップ10（第一スチームトラップ）のクリーニング部（クリーニング機構）のクリーニングバー等が加圧されて移動し、クリーニング動作を行う構成を採用することもできる。また、補助スチームトラップ20（第二スチームトラップ）からのドレンの流入量に応じて、クリーニング用フロート（図示せず）が浮上し、クリーニングバー等が移動して、クリーニング動作を行う構成を採用することもできる。

2：クリーニング部 4：バイメタル 10：スチームトラップ 12：排出孔
20：補助スチームトラップ 31：枝管 35：分岐枝管

Claims (3)

1. 流体が流れる第一配管系統、
   第一配管系統に接続され、第一排出口を有する第一スチームトラップであって、流入した流体を第一排出口から排出する第一スチームトラップ、
   第一スチームトラップに設けられたクリーニング機構であって、所定の作動条件を満たしたとき、第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行うクリーニング機構、
   第一配管系統に接続された第二配管系統であって、第一スチームトラップの第一排出口に詰まりが生じたとき、第一配管系統から流体が流入して流れる第二配管系統、
   第二配管系統に接続され、第二排出口を有する第二スチームトラップであって、流入した流体を第二排出口から排出し、排出した当該流体を第一スチームトラップに与える第二スチームトラップ、
   を備えたスチームトラップの詰まり解消システムであって、
   第二排出口から排出された流体が第一スチームトラップに与えられたことを、クリーニング動作の作動条件とする、
   ことを特徴とするスチームトラップの詰まり解消システム。
2. 請求項１に係るスチームトラップの詰まり解消システムにおいて、
   クリーニング機構は、第二スチームトラップから与えられた流体の基準温度に反応して作動する感温部を備えており、当該感温部の作動に従ってクリーニング動作を行う、
   ことを特徴とするスチームトラップの詰まり解消システム。
3. 第一配管系統を流れる流体が第一スチームトラップに流入し、当該流体は第一排出口から排出され、
   第一スチームトラップの第一排出口に詰まりが生じたとき、流体は第一配管系統から第二配管系統を通じて第二スチームトラップに流入し、
   第二スチームトラップは第二排出口から流体を排出して、当該流体を第一スチームトラップに与え、
   第一スチームトラップに設けられたクリーニング機構は、第二スチームトラップから与えられた流体に基づいて、第一排出口に生じた詰まりに対してクリーニング動作を行う、
   ことを特徴とするスチームトラップの詰まり解消方法。
   
   

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