JPH02292599A - スチームトラップ及び復水排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は、レシーバータンク内の復水水位、圧力及び
温度を検出できるスチームトラップと，このスチームト
ラップを用いた復水排出装置に関する． く従来の技術〉 従来のスチームトラップは、復水の水位や温度などの状
態を単独に検出して作動するものが大半を占めており，
得られる情報が限られている。このため定常運転時に所
期の性能が発揮できるように設計されるのが普通である
。一方、これらのスチームトラップが用いられる蒸気使
用機器や装置は、省エネルギー化が進められて高度な機
能を備えたものが多くなりつつある。

く発明が解決しようとする課題〉 上記のように、一般的なスチームトラップでは得られる
情報が限られているため，不測の事態が発生した場合や
、通気初期にはその性能を発揮することが困難である。

また、トラップ内でエヤーロッキングやスチームロッキ
ングが生じた場合でも、その状態を装置自身で把握でき
ず、これらの異常を解消することがほとんど不可能に近
く、解消できるとしても放熱による自然解消に頼るなど
積極的に解消することができないものが多い。

このため、高機能化された蒸気装置の性能にスチームト
ラップの性能が追随できず，異常状態の解消や定常状態
への回復に時間がかかることが多くなるなど、スチーム
トラップが装置の性能に直接悪影響を及ぼして実質的な
装置の性能を低下させてしまう場合があった。

この発明はこのような問題点に着目し、スチームトラッ
プとこれを用いた復水排出装置の性能を比較的簡単な構
成によって向上することを目的としてなされたものであ
る。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するために，この発明のスチームトラ
ップは、レシーバータンク内の復水の水位を検出する水
位検出手段と、レシーバータンク内の圧力を検出する圧
力検出手段と、レシーバータンク内の温度を検出する温
度検出手段，とを備えている。

上記の水位検出手段としては、高さを変えて配置された
複数個の光センサユニットや静電容量プローブで構成す
ることができる。

また、この発明の復水排出装置は、上記のスチームトラ
ップを使用し、その各検出手段で検出された三種類の情
報を判断して、その組み合わせに応じてスチーム１へラ
ップの下流に設けられている排出弁を開閉制御するよう
にしている。

また，スチームトラップで検出される三種類の情報に加
えて、スチームトラップの外部の温度も検出し、この温
度情報とスチームトラップの各検出手段で検出された三
種類の情報との組み合わせに応じてスチームトラップの
下流に設けられている排出弁を開閉制御するようにして
いる。

〈作用〉 この発明のスチームトラップによれば，レシーバータン
ク内における復水の水位、圧力及び温度の三種類の情報
を同時に得ることができ、得られる情報量が多くなる。

またこの発明の復水排出装置によれば，スチームトラッ
プのレシーバータンク内における復水の水位、圧力及び
温度の三種類の情報が同時に得られるので、適切な状況
判断のもとに排出弁が開閉される。

またスチームトラップの外部の温度情報も利用すること
によって，より適切に状況判断が行われる。

く第１の実施例〉 次に図示の第１の実施例について説明する。第１図はス
チームトラップと復水排出装置の全体の構成を示した概
念図、第２図はスチームトラップの水位検出部内部の正
面図、第３図はスチームトラップの平面図，第４図は同
正面断面図、第５図は同水位検出部の側面図、第６図は
光センサユニットの構成と動作の説明図である。

図において、１は入口，２は出口、３はレシーバータン
ク、４はモーターバルブであって、これらは周知のスチ
ームトラップと特に変った点はない。５は水位検出部、
６は圧カセンサ、７は温度センサであり、これらはこの
発明によって設けられたものである。

水位検出部５は、水位計に光センサユニソトを組み込ん
だものである。第２図において、５１は従来の水位計に
おけるものと同様なガラスチューブであり、その上下両
端はそれぞれ支持パイプ部５２によりレシーバータンク
３に連通している。

５３はガラスチューブ５１を挟むようにして固定された
２個のカバーハーフ５３ａからなる検出部カバー、５４
は一対の投光部５４ａと受光部５４ｂからなる光センサ
ユニットであり、カバーハーフ５３ａに形成された凹部
５３ｂを利用して検出部カバー５３の内部に高さを変え
て複数組設けられている。これらの光センサユニット５
４は最低水位と最高水位を検出できるように少なくとも
２組必要であり、この実施例では３組設けられている。

５３ｃはのぞき穴である またこの実施例では、投光部５４ａと受光部５４ｂは光
ファイバー５５の入出力端となっており、第６図に示す
ように、ガラスチューブ５１の中心から少し外れた位置
を横切る直線上に対をなして配置されている。このため
、ガラスチューブ５１内に復水がある時には，投光部５
４ａからの光線は図の実線のように受光部５４ｂに支障
なく達するが、ガラスチューブ５１内が蒸気やエアーな
どの気体の場合には，破線のようにガラス面で全反射さ
れて光線は受光部５４ｂに達せず、これによって復水の
有無が検出されるのである。光ファイバー５５は検出部
カバー５３下部の穴から外部に導出され、後述の制御部
８に設けられる受発光回路５６の発光素子５６ａと受光
素子５６ｂにそれぞれ接続されている． また，圧カセンサ６と温度センサ７は、従来からスチー
ムトラップに用いられている圧力ピックアップや熱電対
などが適宜使用され、光センサユニノト５４の最上部に
位置するものよりも高い位置にＴ継手５７を介して取付
けられている。

８は制御部であって、例えば入力ボート８１、各種の演
算を行うＣＰＵ８２，制御プログラムを記憶させてある
ｌ？ＯＭ８３、演算結果などを適宜記憶するＲＡＭ８４
、出力ポート８５等を備えたマイクロコンピュータを主
要部とし、更に前述の受発光回路５６が設けられている
。そしてこの制御部８は、各光センサユニット５４と圧
カセンサ６及び温度センサ７の検出出力が入力ポート８
１に入力され、出力ボート８５から出力される駆動信号
によりドライバー回路８６を動作させ、モーターバルブ
４を駆動してその排出弁４ａを開閉するように構成され
ている。

すなわち、蒸気には圧力により飽和温度が変化するとい
う性質があるため、圧カセンサ６と温度センサ７で検出
されるレシーバータンク３内の圧力と温度のデータを対
比すれば、蒸気の有無を容易に判別できる。そこで、こ
れに光センサユニット５４による水位に関するデータを
組み合わせればエアーか復水かの判別も可能となるわけ
であり，レシーバータンク３内の復水の水位、圧力及び
温度の組み合わせから各種の条件を判断し、条件に応じ
てモーターバルブ４の排出弁４ａを開閉制御するのであ
る。これらのモーターバルブ４の駆動制御は、後述する
ような予想される各種の状況に応じて判断基準と制御内
容をあらかじめプログラムしておくことにより、容易に
実行できる。

なお、制御部８は必ずしもマイクロコンピュータでなく
てもよく、制御はやや面倒になるが一般的なディスクリ
ートな回路でこれを構成することもできる。

この実施例は上述のような構成であり、例えば次のよう
な制御が行われる。

まず、通気初期のエアーの場合には、低温で圧力も非常
に低いため簡単に判別でき，初期゛エアーと判断される
とモーターバルブ４に開弁信号が送られて排出弁４ａが
開かれる。

また、初期の復水は温度が低く，シかも光センサユニッ
ト５４により水位が検出されるため、これも容易に判別
でき、モーターバルブ４に開弁信号が送られて徘呂弁４
ａが開かれる。

通気開始後ある程度時間が経過し、温度センサ７で検出
される温度が圧カセンサ６で検出される圧力の蒸気飽和
温度または初期設定された温度範囲内に入った後は、光
センサユニット５４の検出信号のみで処理するのであり
、検出された復水の水位に応じて排出弁４ａが開閉され
る。

次にエアーロッキングが生じた場合には、エアーと蒸気
との分圧が全圧として作用するため蒸気圧が下がった分
だけ飽和温度は低下する。そこでその値が初期設定値よ
り低ければエアーロッキングあるいはエアー混入と判断
できるので，必要に応じてモーターバルブ４に開弁償号
を送るのである。

以上は，レシーバータンク３内における復水の水位と，
同じくレシーバータンク３内の圧力及び温度という三種
類の情報を利用して制御を行う例であるが、スチームト
ラップの外部例えば上流側あるいは下流側の温度情報も
利用すればより適切な状況判断が可能となる４ 第１図において９はこの目的で上流の入口１付近に設け
られた温度センサであり、その検出信号も制御部８に入
力されている。これにより、例えば、蒸気装置とスチー
ムトラップ内との温度が逆転し、上流側には復水がある
のにスチームトラップは正常と判断するために装置に悪
影響を及ぼすことのあるスチームロッキングの検出がで
きるようになる。更に、上流側の装置温度が急激な負荷
などで低下した場合には事前に復水の増加を判断でき、
強制的に排出弁４ａを開弁して復水の増加に対処するこ
とが可能となるのである。

〈第２の実施例〉 次に、水位検出手段として静電容量プローブを用いた第
２の実施例について説明する。

前述のように、第１の実施例では水位検出部５に光セン
サユニット５４を用いているが、ガラスチューブ５１の
汚れなどによって検出不良を生ずる可能性がある。また
接続には光ファイバー５５が用いられているが、雰囲気
温度が上昇したり高温の配管に触れたりした場合に光フ
ァイバー自身が溶融する恐れがある。第２の実施例はこ
のような原因による誤動作をなくしたものであり、第７
図はスチームトラップと復水排出装置の全体の構成を示
した概念図、第８図は静電容量プローブを示す図である
。なお、第１の実施例と同一の部分は同一の符号で示し
てあり、異なる点について以下に述べる。

第７図において５８は静電容量プローブであって、最低
水位と最高水位及び中間の水位を検出できるように３個
の静電容量プローブ５８がレシーバータンク３の本体側
壁に直接取り付けられている。この実施例では第１の実
施例のようなガラスチューブ５１は不要である。第８図
に示すように、静電容量プローブ５８は絶縁ベース５８
ａで互いに絶縁された中心電極５８ｂと円筒状の外側電
極５８ｃとを備えた周知の構造のもので，例えば中心電
極５８ｂは銅製，外側電極５８ｃはステンレス製となっ
ている。そして少なくとも一方の電極の表面は絶縁皮膜
で覆われており、両電極間に流入する物質の誘電率に応
じて電極間の静電容量が変化することを検知し、この変
化を例えばプロブユニット５９ａ．ｅ電容量計５９ｂに
よって増幅検出するように構成されている。第７図の５
９はこのような増幅検出の機能を備えた増幅回路であり
、各静電容量プローブ５８の検出出力が増幅回路５９を
経て制御部８に入力され、両電極間の静電容量が水の有
無に応じて大きく変化することを利用して復水の有無が
検出される。

この実施例は上述のような構成であり、各静電容量プロ
ーブ５８の出力からレシーバータンク３内の水位を検出
し，この結果とレシーバータンク３内の圧力及び温度に
応じて前述の実施例と同様に各種の動作が行われる。

ここで、電気的な水位検出手段としては例えば導通プロ
ーブの利用も考えられるが、導通プローブでは水滴の付
着でも導通して誤動作する可能性がある。これに対して
この実施例の場合には、検出に要する静電容量プローブ
５８の静電容量変化をある程度大きく設定しておくこと
により、水滴のような小量の水分の影響を排除して確実
に流入物の有無を感知できる。また、流入物の誘電率は
それ自身の温度変化や異物の混入などによって変化する
ので，レシーバータンク３内の水温の異常上昇や異物混
入を比較的簡単に検知することもできる。

従ってこの実施例のスチームトラップによれば、光セン
サユニットの場合のように検出部のガラスチューブの汚
れや光ファイバー自身の損傷などによる誤動作がなくな
り、水位の検出をより確実に行うことが可能となるので
ある。

く発明の効果〉 上述の実施例から明らかなように、この発明のスチーム
トラップは，レシーバータンク内の復水の水位と、同じ
くレシーバータンク内の圧力及び温度をそれぞれ検出す
る検出手段を設けたものであり、また水位検出手段とし
て、高さを変えて配置された複数個の光センサユニット
や静電容量プローブを用いたものである。

従って、レシーバータンク内における復水の水位、圧力
及び温度の三種類の情報を同時に得ることができて、高
機能化された蒸気装匝に適した制御を行うことのできる
スチームトラップを比較的簡単な構成によって得ること
が可能となる。また水位検出手段として光センサユニッ
トを用いたものでは，電気配線をスチームトラップ内に
導入する必要がなく、構造が簡単になると共に安全性が
向上する。また水位検出手段として静電容量プローブを
用いたものでは、ガラスチューブの汚れや光ファイバー
自身の損傷、あるいはプローブへの水滴等の付着などの
影響を受けず、信頼性が向上する。

またこの発明の復水排出装置は、上記のスチームトラッ
プを使用し，検出された三種類の情報の組み合わせに応
じて排出弁を開閉制御するようにしたものであり，更に
スチームｌ−ラップの外部の温度情報も排出弁の開閉制
御に利用することができる。

従って、スチームトラップのレシーバータンク内におけ
る復水の水位、圧力及び温度の三種類の情報により判断
が行われ、更に必要に応じてスチームトラップの外部の
温度情報も利用するため、状況判断が適切となり、高機
能化された蒸気装置の性能を低下させることのない高性
能な復水排出装置が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例のスチームｈラップと
復水排出装置の全体の靖成を示した概念図、第２図は同
スチームトラップの水位検出部内部の正面図、第３図は
同スチームトラップの平面図、第４図は同正面断面図、
第５図は同水位検出部の側面図、第６図は光センサユニ
ノトの構成と動作の説明図、第７図は第２の実施例のス
チームトラップと復水排出装置の全体の構成を示した概
念図、第８図は同実施例の静電容量プローブを示す図で
ある。 ３・レシーバータンク、４・モーターバルブ、４ａ・・
・排出弁、５・・・水位検出部、６・・圧カセンサ，７
，９・・・温度センサ、８・・・制御部、５１・・・ガ
ラスチューブ，５４・・光センサユニツｈ，５４ａ・・
投光部、５４ｂ・・受光部，５８・・・静電容量プロー
ブ、５９・・・増幅回路、８２・・ｃｐｕ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レシーバータンク内の復水の水位を検出する水位
   検出手段と、レシーバータンク内の圧力を検出する圧力
   検出手段と、レシーバータンク内の温度を検出する温度
   検出手段、とを備えたことを特徴とするスチームトラッ
   プ。
2. （２）水位検出手段が、高さを変えて配置された複数個
   の光センサユニットで構成されている請求項１記載のス
   チームトラップ。
3. （３）水位検出手段が、高さを変えて配置された複数個
   の静電容量プローブで構成されている請求項１記載のス
   チームトラップ。
4. （４）請求項１または２または３記載のスチームトラッ
   プを使用し、各検出手段で検出された三種類の情報を判
   断し、その組み合わせに応じてスチームトラップの下流
   に設けられている排出弁を開閉制御するようにした復水
   排出装置。
5. （５）スチームトラップの外部の温度を検出し、この温
   度情報と、請求項１または２または３記載のスチームト
   ラップの各検出手段で検出された三種類の情報との組み
   合わせに応じてスチームトラップの下流に設けられてい
   る排出弁を開閉制御するようにした復水排出装置。