JP7317619B2 - スチームトラップ - Google Patents

Description

本発明は、新規なスチームトラップに関するものである。

蒸気は化学工場などにおいて熱源や動力源として広く利用されている。蒸気使用時には、蒸気の一部が凝縮しドレンが発生するため、ドレンを系外へ排出する必要がある。そこで、蒸気を可能な限り系外に漏らすことなくドレンを排出する装置として、スチームトラップが広く用いられている。

スチームトラップには、フロート式、ディスク式、ノズル式など、機構が異なる様々な種類があるが、いずれも蒸気を遮断してドレンを排出する機構を構成するように本体と蓋とがボルトで締結された構造をしている（例えば、特許文献１～３）。

上記スチームトラップにおいて、本体と蓋とを締結するボルトを挿入するボルト穴は、本体又は蓋のいずれかのボルト穴にねじが切ってある構造もあれば、ボルト穴にねじが切っておらず、これにボルトを貫通させてナットで締め付けを行うようにした構造もある。

上記のボルト穴にねじが切ってあるスチームトラップの場合、ボルトの向きはスチームトラップを製造する段階で装置の構造などを考慮して決定される。例えば、フロート式スチームトラップにおいては、本体側に蒸気とドレンとを分別するための機構であるフロートが存在しており、本体が幅広となってしまう。そのため、ボルト頭部を本体側に配置しようとすると、ボルト穴を設けるためのフランジ構造を広くする必要があり、その分多くの材料が必要となって材料費が高くなったり、設置時に広いスペースが必要となったりすることより、蓋側にボルト頭部を配置することが多い。

また、前記ナットを使用してボルトを止める構造においても、ナットの脱落を発見しやすくするため、ナットを上方、ボルト頭部を下方に配置することが多い。

特許第６３１７１３４号 特開２０１９－７４１６５ ＷＯ２０１８－１００７５２

ところで、スチームトラップは内部の清掃などのメンテナンスのために、定期的に蓋を開放する必要がある。この場合、蓋の開放は、本体と蓋とを締結するボルトを、レンチなどの締付工具を使用して緩めることで行う。スチームトラップ使用時は内部に高圧高温の蒸気と高温のドレンが流通しており、メンテナンス時にこれらを完全に取り除いてから蓋を開放することは難しく、ボルトを緩める際、本体と蓋との接続部より蒸気やドレンが噴出して作業者の身体に接触し、作業者が負傷する虞がある。そのため、作業者は蒸気やドレンの噴出箇所を避けてボルトを緩める作業を行うことが望ましい。ところが、従来のスチームトラップでは、取り付けの都合上、ボルトの頭部が装置下方に設置されていることが多く、作業者はドレンが噴出する虞のある本体と蓋との接続部付近やその下方に腕を入れて作業を行わざるを得ない場面が多い。

以上のように、従来のスチームトラップにおいては、スチームトラップの蓋を開放するために本体と蓋とを締結しているボルトを緩める際に、危険であったり、危険を避けるために作業効率が悪い状況での作業を強いられたりする場合がある。本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、蓋を開放する際に従来よりも安全かつ効率的に作業することが可能なスチームトラップを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、本体と蓋とを締結するためのボルトとして、かかるボルトの軸部の先端に、締付工具と契合する凹部を付与したものを使用することにより、メンテナンスなどにより上記ボルトを緩める際、ボルトの頭部の位置に関係無く、噴出箇所を避けてボルトを緩める作業を行うことが可能となり、前記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、本体と蓋とに設けたボルト穴にボルトを配して前記本体と蓋とを締結するようにしたスチームトラップであって、前記ボルトは、頭部と軸部を有し、軸部の先端に、軸部と中心軸を同じくし、且つ締付工具と契合する凹部を有することを特徴とする、スチームトラップである。

前記スチームトラップはフロート式スチームトラップであることが好ましい。

本発明のスチームトラップを使用することにより、メンテナンス時などに蓋を開放するために本体と蓋とを締結しているボルトを緩める際に、作業者は、ボルトの頭部側及び軸部側のいずれかの位置より安全な方向を選択して作業することが可能となり、作業の安全性と効率が向上する。

本発明のスチームトラップの一実施態様を示す概略図 図１のスチームトラップの上方から見た図 図１のスチームトラップの下方から見た図 本発明のスチームトラップの本体と蓋とを締結するボルトの一例で、頭部が六角形で、軸部の穴が六角穴である例 図４のボルトを軸部の先端方向から見た図

本発明の対象とするスチームトラップの代表的な態様を示す概略図（部分断面図）を示す図１、及び本発明のスチームトラップに使用するボルトの代表的な態様を示す概略図である図４、５を例に取って説明すれば、本発明のスチームトラップは、本体１と蓋２とに設けたボルト穴にボルト３を配して前記本体１と蓋２とを締結するように成されており、前記ボルト３は、頭部３ａと軸部３ｂを有し、軸部３ｂの先端に、軸部と中心軸を同じくし、且つ締付工具と契合する凹部３ｃを有することを特徴とする。

本発明のスチームトラップにおいて、本体と蓋とを締結することで構成されるスチームトラップの機構は、公知の機構が特に制限なく採用される。例えば、フロート式、ディスク式、ノズル式、バケット式、バイメタル式などが挙げられる。そのうち、本発明ではフロート式が好適に採用される。図１は、かかるフロート式のスチームトラップを示すものであり、本体と蓋とを締結することにより、内部空間には、ドレンの流入路１ｄ、フロートの可動空間１ｅ、ドレンの排出路１ｆが連通して形成される。また、フロートの可動空間１ｅには、フロート１ａが配され、ドレンの排出路の開口１ｂには、フロート１ａの降下による作用で閉じられる弁機構１ｃが付設されている。そして、ドレン量が少ない時にはフロート１ａが前記弁機構１ｃに作用して排出口１ｂを塞ぎ、蒸気及びドレンが系外に排出されない。一方、ドレン量が多い時には、浮力によりフロート１ａが上昇して弁機構１ｃが解除されることにより、排出口１ｂが開放され、ドレンが排出路１ｆより排出される。

上記本体１と蓋２は、それぞれの締結部の周囲にそれぞれボルト穴を形成し、これにボルトを挿入して締結される。図２は、前記図１のスチームトラップを上方よりみた概略図、図３は、前記図１のスチームトラップを下方からみた概略図をそれぞれ示すものである。

前記本体及び蓋の締結部のそれぞれの周囲にボルト穴を形成する態様は特に制限されないが、上記図に示すように、本体及び蓋と一体化したフランジ構造４をそれぞれの締結部の外周に設ける態様が一般的である。

本体１及び蓋２の形状や本体１と蓋２とを締結するボルト３の本数、即ち、ボルト穴の数は特に限定されないが、ボルト３の本数は３本以上であることが締結部のシール性を向上するために好ましい。また、本体及び蓋に形成されるボルト穴は、いずれも貫通孔であることが必要である。貫通孔とすることにより、後述する特定の構造を有するボルト３を使用した際に、ボルト３の軸部先端にも締付工具を作用させることが可能となり、本発明の効果が得られる。ボルト穴には、ねじが切ってあっても良く、ねじが切っていなくても良い。ねじが切ってある場合は、本体と蓋とを十分に締結できるねじ構造があれば良い。そのため、本体側と蓋側のいずれかのボルト穴の少なくとも一部にねじが切ってあれば良く、ボルト３の軸部先端側が配置される側のボルト穴にのみねじが切ってあることが好ましい。例えば、ボルト３の頭部が蓋側、軸部先端が本体側に配置される場合は、本体のボルト穴にねじを切り、蓋のボルト穴にはねじを切らないことが好ましい。

本発明のスチームトラップにおいて、蒸気配管等に設置した際に、蓋２が本体１の上部、下部、側部のいずれに配置されていても良いが、蓋２が本体１の下部に配置され、前記ボルト３の頭部３ａが蓋２の下部に配置される場合において、本発明の前記効果が特に顕著となる。即ち、蓋２が本体１の下部に配置され、前記ボルト３の頭部３ａが蓋２の下部に配置された場合、高温のドレンが特に漏れやすい本体と蓋との接続部の下方にボルト頭部があり、通常のボルトを使用した従来のスチームトラップにおいては、ボルトを緩める際に作業者はスチームトラップの前記接続部の下方である蓋２の下部に手を入れ、ボルトの頭部に締付工具を作用させて緩めることとなり、高温のドレンが作業者の身体に触れやすい状態となる。例えば、フロート式のスチームトラップは、フロートによってスチームトラップ内のドレン量を検出しドレン排出口の開閉を調整することにより機能を発揮するものであり、フロートが存在することにより本体の構造が大きくなってしまうためボルト頭部を蓋側に配置することが多い。また、フロートによるドレン量の検出には重力が関与するため、装置の設置向きが決まっており、個別の状況に応じてボルトの位置を決定することは困難である。加えて、使用時に蒸気漏れを起こしにくいため使用後も内部に蒸気やドレンが残留しやすく、ボルトを緩めた際に蒸気やドレンが噴出しやすい。これらの点から、フロート式スチームトラップにおいて本発明の効果が特に大きいと言える。

本発明のスチームトラップの最大の特徴は、本体１と蓋２とを締結するために使用されるボルト３が、前記図４、５に示すように、頭部３ａと軸部３ｂを有しており、軸部の先端に、軸部と中心軸を同じくし、且つ締付工具と契合する凹部３ｃを有していることである（以下、上記ボルトを「先端穴付きボルト」と称することがある）。

本発明で使用する先端穴付きボルトの軸部３ｂはその少なくとも一部に雄ねじ構造を有する。加えて、頭部３ａとは反対側の先端に、軸部と中心軸を同じくし、且つ締付工具と契合する凹部３ｃを有する。この凹部３ｃに締付工具を契合させて回転させることによりボルトを緩めることが可能となる。そのため、かかる先端穴付きボルトを使用したスチームトラップは、蓋２を開放するためにボルトを緩める際に、ボルトの頭部側と軸部側のどちらからでも作業を行うことが可能となり、安全かつ作業効率が良い方を選択して作業を行うことが可能となる。

前記凹部３ｃの形状は特に限定されず、対応する工具に応じて適宜選択すれば良い。一般的な形状としては、プラスまたはマイナスのドライバーと契合する溝やレンチと契合する多角形の穴が挙げられ、また、特殊工具に対応する特殊形状の凹部であっても良い。スチームトラップは使用中に内部が高圧となるため、本体１と蓋２との締結を強い力で行う必要があることから、蓋２を開放するためにボルトを緩める際にも強い力が必要となる。そのため、強い力で安定的にボルトを回転させることが可能であることから、前記凹部３ｃが六角棒レンチに対応する正六角形の六角穴、四角棒レンチに対応する正四角形の四角穴などのレンチと契合する多角形の穴であることが好ましく、六角棒レンチと契合する正六角形の六角穴であることが最も好ましい。

また、前記凹部３ｃの中心軸はボルトの軸部の中心軸と同一である。これにより、ボルト軸部の凹部に工具を契合させて回転させ、ボルトを緩めることが出来る。

更に、前記凹部３ｃの大きさは特に限定されないが、凹部３ｃが多角形の穴、特に正六角形の六角穴である場合は、多角形の穴の径が大きすぎると凹部周囲の部位が薄肉になってしまい、ボルトが破断しやすくなってしまう虞がある。一方、多角形の穴の径が小さすぎると十分な回転力が得られずボルトを緩めるために大きな力が必要になる場合がある。そのため、多角形の穴の径は、該多角形がある部位の軸部の直径の３０％～７０％の範囲あることが好ましく、４０％～６０％の範囲であることがさらに好ましい。加えて、多角形の穴の径と該多角形がある部位の軸部の直径との差は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがさらに好ましい。なお、多角形の穴の径とは、多角形の頂点を結んだ線分のうち最も長いもの長さを示す。

更にまた、前記凹部３ｃの深さは特に限定されないが、凹部３ｃが多角形の穴、特に正六角形の六角穴である場合は、深すぎると軸部の薄肉部が増加してボルトが破断しやすくなる虞があり、浅すぎると工具のかかりが不十分でボルトを回転させるための十分な力が得られない場合があるため、該多角形がある部位の軸部の直径の３０％～２００％の範囲であることが好ましく、５０％～１２０％の範囲であることがさらに好ましい。なお、凹部３ｃの深さは軸部の先端面からボルトを緩めるために使用する締付工具を契合させることが出来る最も深い部位までの距離を示し、例えば穴の底面に使用する締付工具が契合できない小さな穴を有している場合はその小さな穴の深さは含まれない。

本発明において使用される先端穴付きボルトの軸部３ｂの長さ及び直径は特に限定されず本体１及び蓋２のボルト穴のサイズに応じて適宜決定すれば良いが、ボルト軸部３ｂの長さは、本体１と蓋２に設けられたボルト穴の長さの合計より長いこと、すなわち、本体１と蓋２とを締結した際ボルト軸部３ｂの先端がボルト穴の外側に突出するように決定することが好ましい。これによって十分な維持力を得るとともに、ボルト先端側から工具を契合させてボルトを緩める作業を行いやすくなる。加えて、ボルト軸部の強度の観点から、前記ボルト軸部３ｂの先端がボルト穴の外側に突出した部分の長さは、前記凹部３ｃの深さ以上とすることが好ましい。

前記頭部３ａの形状は特に限定されず、頭部の径がボルト穴より大きく且つ締付圧に耐えられる十分な厚みを有していれば良い。また、上記頭部の構造は一般的な締付工具と契合する構造を有していれば良い。一般には、頭部外周が六角形などの多角形形状をしておりスパナやモンキーレンチなどの締付工具と契合する形状であることが好ましく、特に、頭部外周が六角形の形状をしていることが最も好ましい。また、頭部の締付工具と契合する他の構造として、プラスまたはマイナスのドライバー、四角棒レンチ、六角棒レンチなどの締付工具と契合する凹部、更にはまた、特殊工具に対応する特殊形状の凹部を頭部上面の中心部に形成しても良い。この場合、スチームトラップは使用中に内部が高圧となるため本体と蓋との締結を強い力で行う必要があることから、高い締付力が得られる四角棒レンチ、六角棒レンチなどの締付工具と契合する凹部を形成することが好ましい。

前記先端穴付きボルト３の材質は特に限定されず、一般的にスチームトラップに使用されるボルトと同じ材質とすることが出来るが、高温の蒸気・ドレンに接触することが多く、また、使用中のスチームトラップ内部が高圧となるため、高い耐熱性、防錆性、強度が得られるステンレス鋼（特にオーステナイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０４）製であることが好ましい。

本体１と蓋２との先端穴付きボルト３による締結は、本体１と蓋２とに設けたボルト穴にボルト３を配することにより行われる。上記ボルト穴にはねじが切ってあっても、ねじが切っていなくても良い。ボルト穴にねじが切ってある場合は、ボルト穴のねじの向きに応じてボルトを配すれば良く、ねじが切っていない場合にはナットを使用してボルト穴に配したボルトを固定すれば良い。

本発明のスチームトラップは、本体１と蓋２とを締結するためのボルト穴の少なくとも１つに前記先端穴付きボルトを使用すれば良い。即ち、スチームトラップを解体する際の安全性及び作業効率を考慮して、先端穴付きボルトを使用するボルト穴の位置及び数を決定すれば良い。ただし、先端穴付きボルトと従来のボルトが混在すると、蓋を開放してメンテナンス等を実施した後に、再度蓋を締結する作業時に各ボルトの位置を確認する必要があり作業効率が低下するため、本体１と蓋２とを締結するボルト穴の全てに先端穴付きボルトを使用することが好ましい。

１ スチームトラップ本体
１ａ フロート
１ｂ ドレン排出口
１ｃ 弁機構
１ｄ ドレンの流入路
１ｅ フロートの可動空間
１ｆ ドレンの排出路
２ スチームトラップ蓋
３ スチームトラップ本体と蓋とを締結するボルト
３ａ スチームトラップ本体と蓋とを締結するボルトの頭部
３ｂ スチームトラップ本体と蓋とを締結するボルトの軸部
３ｃ スチームトラップ本体と蓋とを締結するボルトの軸部の凹部
４ スチームトラップのフランジ構造

Claims (2)

1. 本体と蓋とに設けたボルト穴にボルトを配して前記本体と蓋とを締結するようにしたスチームトラップであって、
   前記ボルトは、頭部と軸部を有し、軸部の先端に、軸部と中心軸を同じくし、且つ締付工具と契合する凹部を有することを特徴とする、スチームトラップ。
2. 前記スチームトラップがフロート式スチームトラップである、請求項１に記載のスチームトラップ。