JPH08200593A - スチームトラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】復水タンクの水位を排出口よりも上方の所定の
レベルを維持するよう復水排出量を制御する本来の機能
の他に、復水排出量を電気的に演算して算出する機能を
も併せ持つスチームトラップを提供する。 【構成】 復水Ｄと蒸気が流入する流入口２と復水Ｄを
排出する排出口３を有する復水タンク１内の水位を水位
センサ５により検出する。排出口３から排出される復水
の排出量を調節するコントロール弁４の開度を、弁開度
調整手段６０が水位センサ５の水位検出信号Ｌに基づい
て調整する。コントロール弁４の上流側の復水圧力を検
出する第１の圧力センサ１３と、コントロール弁４の下
流側の復水圧力を検出する第２の圧力センサ１４と、コ
ントロール弁４の弁開度と第１，第２の圧力センサ１
３，１４の圧力値とに基づいてコントロール弁４の復水
排出量を演算する演算手段１７とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば蒸気使用機器の
熱交換器で発生する復水を、復水タンクにおける排出口
よりも上方のほぼ一定の水位に保つよう排出量を制御し
て、蒸気を復水タンク内における復水の水面より上方の
空間にトラップするスチームトラップに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のスチームトラップは、復水タン
クへの復水流入量に対して、復水の水位を常に排出口よ
りも上方の一定レベルに保持するよう復水を排出するこ
とが要求される。そこで、本出願人は、復水の水位検出
手段として静電容量プローブを用いることにより、既存
の水位センサが有していたガラスチューブの汚れや光フ
ァイバの損傷、或いはプローブへの水滴の付着などの影
響による水位検出の信頼性の低下を解消して、復水の水
位を正確に検出し、復水の水位をほぼ一定レベルに制御
できるスチームトラップを提案している（特願平１−２
３９３９０号参照）。

【０００３】このスチームトラップでは、基準範囲を設
定する上限水位と下限水位を個々に検出する静電容量プ
ローブを設けて、水位が上限水位より上昇したときに、
制御部から駆動信号を出力して、排出口に設けたコント
ロール弁の開度を大きくして排出量を増すよう制御し、
逆に、水位が下限水位よりも低下したときに、コントロ
ール弁の開度を小さくして排出量を減らすよう制御して
いる。それにより、復水の水位は負荷の変動にかかわら
ず常に排出口より上方位置に保持されて、排出口からの
蒸気漏れを防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、蒸気使用機
器では、上記スチームトラップを用いて蒸気漏れを防止
することの他に、蒸気の使用量や使用状況を常時監視す
ることも重要となる。その監視により、たとえば、蒸気
使用量や復水発生量が異常な変動をした場合に、異常事
態の発生であるか否かのチエックを行って、トラブルを
未然に防止するための適切な措置をとることができる。
従来では、スチームトラップ近傍の配管に流量計を設け
て上述のような監視を行っている。しかし、上記目的に
使用できる機能および精度を有する流量計は、比較的高
価であって形状も一般に大型である。そのため、コスト
高になるとともに、流量計を設置するための大きなスペ
ースを必要とする課題がある。

【０００５】そこで本発明は、復水タンクの水位を排出
口よりも上方の所定のレベルを維持するよう復水排出量
を制御する本来の機能の他に、復水排出量を電気的に演
算して算出する機能をも併せ持つスチームトラップを提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るスチームトラップは、復水と蒸気
が流入する流入口と復水を排出する排出口を有する復水
タンクと、前記復水タンク内の水位を検出して水位検出
信号を出力する水位センサと、前記排出口から排出され
る復水の排出量を調節するコントロール弁と、前記水位
検出信号に基づいて水位が所定のレベルを維持するよう
に前記コントロール弁の開度を調整する弁開度調整手段
と、前記コントロール弁の上流側の復水圧力を検出する
第１の圧力センサと、前記コントロール弁の下流側の復
水圧力を検出する第２の圧力センサと、前記コントロー
ル弁の弁開度と前記第１，第２の圧力センサの圧力値と
に基づいて前記コントロール弁の復水排出量を演算する
演算手段とを備えている。

【０００７】

【作用および効果】復水タンク内の復水の水位は水位セ
ンサで常時検出されており、弁開度調整手段は、水位セ
ンサの水位検出信号のレベルが所定のレベルを維持する
ようコントロール弁の弁開度を調整して復水排出量を制
御する。それにより、復水タンクの水位は常に排出口よ
りも上方の所定のレベルに維持される。ここで、コント
ロール弁の復水の瞬間排出量は、コントロール弁４の弁
開度とコントロール弁の上流側および下流側の復水圧力
の差圧とにより一義的に決まるとともに、この復水の瞬
間排出量は、つぎにコントロール弁の弁開度が変更され
るまで同一値を保持する。したがって、演算手段は、以
下のような演算を行うことにより復水の積算排出量を算
出することができる。

【０００８】すなわち、弁開度調整手段によりコントロ
ール弁の弁開度が変更されたときに、その弁開度と、第
１，第２の圧力センサから出力されるコントロール弁の
上流側および下流側の復水圧力とにより、復水の瞬間排
出量を演算する。つぎに、弁開度が変更されたときに、
弁開度の前回の変更時から今回の変更時までの経過時間
に上記算出した瞬間排出量を乗算することにより、弁開
度の前回の変更時から今回の変更時までの復水の部分積
算排出量を求めることができる。その算出した積算排出
量を前回の弁開度の変更時までの積算排出量に加算すれ
ば、現時点までの総積算排出量を算出することができ
る。したがって、復水をほぼ一定の水位に保つようその
排出量をコントロール弁を利用することによって、圧力
センサを付加するだけの安価、かつ大きな設置スペース
を必要としない簡単な構成により、蒸気の使用量や使用
状況を常時監視することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら詳述する。図１は本発明の一実施例の構
成を示す概略図である。同図において、熱交換器などの
下流側に設置される復水タンク１には、復水と蒸気が流
入する流入口２が上部に、復水を排出する排出口３が下
部にそれぞれ設けられている。排出口３に接続された排
出通路３０には、排出口３から排出される復水の排出量
を調節するアクチュエータ付きのコントロール弁４が取
り付けられている。このコントロール弁４は、たとえば
１〜５Ｖの範囲の電圧をアクチュエータに印加すること
により弁開度をリニアに制御できるものであり、１Ｖの
電圧において全閉し、５Ｖの電圧で全開する。

【００１０】また、復水タンク１内には、内部の復水Ｄ
の水位を検出する水位センサ５が設けられている。この
水位センサ５は、絶縁被膜を施した垂直な棒状の電極５
ａと、この電極５ａの外周に空間を存して配設されて電
極５ａの外周を覆う保護管５ｂとを備えた周知の静電容
量方式のものである。復水タンク１内に存在する復水Ｄ
の量、つまり復水Ｄの水位に対応して、中央電極５ａと
タンク壁との間の静電容量が変化するので、この静電容
量を水位検出信号ｃとして出力する。

【００１１】復水タンク１のタンク壁の一部を形成する
上壁１ａには、コントロール弁４の上流側の復水Ｄの圧
力を検出する第１の圧力センサ１３が取り付けられてい
る。一方、排出口３の配管には、コントロール弁４の下
流側の復水Ｄの圧力を検出する第２の圧力センサ１４が
取り付けられている。第１の圧力センサ１３は、この実
施例では復水タンク１の上壁１ａに設けられて、復水Ｄ
の上方空間の圧力、つまり蒸気の圧力を検出しているの
で、この検出圧力は、本来の検出対象であるコントロー
ル弁４の直前の圧力から、復水Ｄのヘッド分を差し引い
た圧力になる。しかしながら、このヘッド分は小さいの
で無視できるから、結局、前記検出圧力はコントロール
弁４の直前の圧力に等しいとみなせる。勿論、前記第１
の圧力センサ１３は、排出通路３０におけるコントロー
ル弁４の上流側３０ａに設けてもよく、これにより、コ
ントロール弁４の直前の圧力をより正確に検出できる。

【００１２】制御部６は、水位センサ５から入力された
水位検出信号ｃに基づいてコントロール弁４の開度を制
御する弁開度調整手段と、この弁開度と両圧力センサ１
３，１４の検出圧力値とに基づいてコントロール弁４の
復水排出量を演算する演算手段とを備えている。この弁
開度調整手段および演算手段については後述する。

【００１３】図２は上記実施例の信号処理系のブロック
図を示す。上記実施例のスチームトラップは、復水タン
ク１の水位が排出口３よりも上方の所定のレベルを維持
するようコントロール弁４の弁開度を調整して復水排出
量を制御する本来の機能と、復水排出量を電気的に演算
して算出する機能とを併せ持つが、まず、前者の機能に
関する構成について説明する。

【００１４】上記水位センサ５から出力された静電容量
による水位検出信号ｃは、制御部６に内蔵されたＣ−Ｖ
変換部７において電圧値に変換され、さらに、この電圧
値の水位検出信号ｖは、Ａ／Ｄ変換部８においてデジタ
ル信号に変換される。この変換方法の一例として、電極
５ａとタンク壁間に形成される静電容量（水位検出信号
ｃ）を示すキャパシタンスに対して、Ｃ−Ｖ変換部７の
内部で、基準の静電容量を持つキャパシタンスを並列接
続して、両静電容量のバランスから、前者の静電容量に
対応した、つまり水位に対応した電圧信号を得る方法が
ある。さらに、この電圧値の水位検出信号ｖは、Ａ／Ｄ
変換部８においてデジタル信号に変換され、このデジタ
ル信号による水位検出信号Ｌは、弁開度調整手段６０の
第１の比較手段６１および第２の比較手段６２に入力さ
れる。

【００１５】一方、基準範囲設定手段１２は、水位検出
信号Ｌが示す水位の基準範囲を設定するもので、基準範
囲の上限値と下限値を外部からの操作により入力したと
き、これら上限値と下限値に対応した上限設定値Ｌ_RHと
下限設定値Ｌ_RLの両信号を出力する。この両信号Ｌ_RH，
Ｌ_RLは、Ａ／Ｄ変換部８でデジタル信号に変換されたの
ちに第１の比較手段６１に入力される。なお、復水タン
ク１における復水の許容水位範囲は、Ａ／Ｄ変換部８か
ら出力される水位検出信号Ｌの電圧レベルにおいて上限
が４．５Ｖで下限が１．５Ｖに設定されており、これよ
りも狭い基準範囲を設定する上限設定値Ｌ_RHと下限設定
値Ｌ_RLは、上記許容水位範囲の中間となるように、各々
３．２Ｖおよび２．８Ｖに設定されている。

【００１６】第１の比較手段６１は、水位検出信号Ｌの
レベルを上限設定値Ｌ_RHおよび下限設定値Ｌ_RLの各信号
レベルとそれぞれ比較して、水位検出信号Ｌの信号レベ
ルが基準範囲内であるか否かを比較判別するとともに、
水位検出信号Ｌのレベルが基準範囲を外れたと判別した
ときにセット信号ｓを出力する。第１のタイマ９Ａは、
第１の比較手段６１からセット信号ｓが入力された時に
計時動作を開始する。このとき同時に、第１の比較手段
６１から比較判別信号が調整信号生成手段６５に入力さ
れ、この調整信号生成手段６５が、指令信号を第２の比
較手段６２に出力する。第２の比較手段６２は、調整信
号生成手段６５からの前記指令信号を受け作動を開始し
て、この時点からの水位検出信号Ｌのレベルの変化量が
変位量設定手段６３に設定された所定の変位量に達した
か否かを比較判別する。

【００１７】上記第２の比較手段６２は、水位検出信号
Ｌのレベルの変化量が所定の変位量に達したと判別した
ときに、リセット信号ｒを出力して第１のタイマ９Ａを
リセットするとともに、到達時間検知手段６４および後
述の演算部１７に作動を指令する。第１のタイマ９Ａと
共に計時手段１０を構成する到達時間検知手段６４は、
第１のタイマ９Ａから出力される計時に適した周期（例
えば１０ｍｓｅｃ）を持つ計時信号ｔｏに基づいて水位
検出信号Ｌのレベルの変化量が所定の変位量に達するま
での時間を検知する。

【００１８】調整信号生成手段６５は、到達時間検知手
段６４からの時間検知信号ｔｓと、第２の比較手段６２
から出力される水位の所定レベル（Ｌ_RH＋所定の変位量
またはＬ_RL−所定の変位量）を示す信号とに基づいて、
コントロール弁４の開度変更量を示す電圧値を演算し、
その演算した弁開度調整信号Ｖ_C をコントロール弁４と
演算部１７に対し出力する。第１の比較手段６１は、水
位検出信号Ｌのレベルが基準範囲内に復帰したと比較判
別したときに、クリア信号ｃｒを出力して第１のタイマ
９Ａの計時動作を停止させる。なお、第１と第２の比較
手段６１，６２、変位量設定手段６３および調整信号生
成手段６５が本発明の弁開度調整手段６０を構成する。

【００１９】つぎに、復水排出量を電気的に演算する機
能に関する構成について説明する。第１，第２の圧力セ
ンサ１３，１４からは、それぞれコントロール弁４の上
流側および下流側の復水圧力を検出して電気的な圧力検
出信号ＰＳ１，ＰＳ２が出力される。この圧力検出信号
ＰＳ１，ＰＳ２は、Ａ／Ｄ変換部１５，１６においてデ
ジタル信号に変換され、このデジタル信号による圧力検
出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ は制御部６の演算部（演算手段の一
種）１７に入力される。

【００２０】演算部１７は、第２の比較手段６２から作
動の指令を受ける毎に、圧力検出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ と調整
信号生成手段６５から入力される弁開度調整信号Ｖ_C と
に基づいてコントロール弁４の復水Ｄの瞬間排出量を演
算して、その瞬間排出量をその都度更新して記憶する。
また、演算部１７は、第２の比較手段６２から作動の指
令を受けたときに、前回の作動の指令時に演算した復水
Ｄの瞬間排出量と第２のタイマ９Ｂから入力される時間
検知信号Ｔ_O とに基づいて、前回の作動の指令時から今
回の作動の指令時までの復水Ｄの部分積算排出量を演算
する。さらに、演算部１７は、第２の比較手段６２から
作動の指令を受けたときに、第２のタイマ９Ｂに対しク
リア信号ｃｒを出力してクリアした直後にセット信号ｓ
を出力してセットする。

【００２１】第２の比較手段６２から演算部１７への作
動の指令は、上述のように調整信号生成手段６５に対し
てと同時に行われる。したがって、第２のタイマ９Ｂ
は、第２の比較手段６２の作動の指令によって調整信号
生成手段６５が弁開度調整信号Ｖ_C を演算してから次に
新たな弁開度調整信号Ｖ_C の演算を行うまでの時間、つ
まりコントロール弁４が同一の弁開度を保持している時
間を計時する。

【００２２】つぎに、上記実施例の動作を、図３のタイ
ミングチャートならびに図４，図５のフローチャートを
参照しながら詳述する。なお、図３（ａ）は水位検出信
号Ｌのレベルを示し、同図（ｂ）は第１のタイマ９Ａの
作動状態、同図（ｃ）は調整信号生成手段６５からコン
トロール弁４に対し出力される弁開度調整信号Ｖ_C のレ
ベル、同図（ｄ）は第２のタイマ９Ｂの作動状態をそれ
ぞれ示している。

【００２３】演算部１７は、両圧力センサ１３，１４か
ら圧力検出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ を常時入力されているが（図
４のステップＳ１）、第２の比較手段６２から作動の指
令を受けた時のみ演算を行う。一方、第１の比較手段６
１は、水位検出信号Ｌが入力される（ステップＳ２）
と、この水位検出信号Ｌのレベルが上限設定値Ｌ_RHより
も大きいか否かを判別し（ステップＳ３）、つづいて、
水位検出信号Ｌのレベルが下限設定値Ｌ_RLよりも小さい
か否か（図５のステップＳ１７）を常に比較判別してい
る。水位検出信号Ｌのレベルが上限設定値Ｌ_RHと下限設
定値Ｌ_RLとの間、つまり基準範囲内に維持されている場
合は、第１のタイマ９Ａがクリア状態を保持する（ステ
ップＳ２９）。

【００２４】復水の水位が上昇して、図３（ａ）のＴ１
時に、水位検出信号Ｌのレベルが上限設定値Ｌ_RHを越え
ると、第１の比較手段６１からの比較判別信号を受けて
調整信号生成手段６５は、今、初めて上限設定値Ｌ_RHを
越えたところであるか否かを判断する（ステップＳ
４）。この場合、Ｔ１時に初めて上限設定値Ｌ_RHを越え
たので、第１の比較手段６１からセット信号ｓが出力さ
れて、図３（ｂ）に示すように、第１のタイマ９Ａが計
時動作を開始する（ステップＳ５）。調整信号生成手段
６５は、この時点での水位検出信号Ｌのレベルを前回の
信号レベルＬ_PRとして設定する（ステップＳ６）。この
場合は、上限設定値Ｌ_RHが前回の信号レベルＬ_PRとして
設定される。つづいて、水位表示などの他の処理に移
る。

【００２５】つぎに、ふたたびステップ１からの処理を
始める。水位検出信号Ｌのレベルが依然として上限設定
値Ｌ_RHを越えている場合、調整信号生成手段６５は、水
位検出信号Ｌのレベルが上限設定値Ｌ_RHに達したのが今
初めてでないと判別して（ステップＳ４）、第２の比較
手段６２に対し作動を指令する。第２の比較手段６２
は、水位検出信号Ｌのレベルの前回設定したレベルＬ_PR
に対する上昇量Ｌ−Ｌ_PRが変位量設定手段６３に設定さ
れた所定の変位量ΔＬ_R に達したか否かを比較判別する
（ステップＳ７）。第２の比較手段６２は水位検出信号
の上昇量が変位量ΔＬ_R に達するまで比較判別動作を継
続する。上記変位量ΔＬ_R としては、水位検出信号Ｌの
信号レベルに対応してたとえば０．１Ｖが設定されてい
る。

【００２６】図３（ａ）に示すように、Ｔ２時に水位検
出信号の上昇量が変位量ΔＬ_R に達すると、それを比較
判別した第２の比較手段６２は、演算部１７および到達
時間検知手段６４に作動を指令する。それにより、演算
部１７は、第２のタイマ９Ｂに対し計時した時間検出信
号Ｔ_O の出力を指令し、第２のタイマ９Ｂは、前回にコ
ントロール弁４の弁開度が設定された時点から計時した
時間検出信号Ｔ_O を出力し、この信号Ｔ_O が演算部１７
に入力される（ステップＳ８）。この直後に、図３
（ｄ）に示すように、演算部１７は第２のタイマ９Ｂを
クリアしたのちに直ちにセットし（ステップＳ９）、第
２のタイマ９Ｂが再び計時動作を再開する。演算部１７
は、入力された時間信号Ｔ_O と両圧力検出信号Ｐ₁ ，Ｐ
₂ とに基づいてコントロール弁４の復水Ｄの積算排出量
Ｆを演算する（ステップＳ１０）。

【００２７】つぎに、上記演算部１７における復水Ｄの
積算排出量Ｆの演算について説明する。コントロール弁
４は、この実施例では弁開度調整信号Ｖｃに応じて弁開
度がリニアに変化する比例制御型のものであって、弁開
度調整信号Ｖｃが１Ｖで全閉、かつ５Ｖで全開し、弁開
度調整信号Ｖｃの１〜５Ｖの範囲の電圧値に比例した弁
開度となる。したがって、弁開度ｄ（Ｖｃ）（０〜１）
はつぎの(1) 式で表される。 d(Vc) ＝(Vc −1)/4 … (1)

【００２８】一方、弁開度が全開状態のコントロール弁
４における復水Ｄの流量Q(m³/h) を算出する場合に、つ
ぎの式を用いることが一般に知られている。 Q(m³/h) ＝Cv×[(ΔP)^1/2 ／1.17（Ｇ）^1/2 〕 …(2) 上記(2) 式において、Ｃｖはコントロール弁４の最大容
量係数で、( ΔP)^1/2は復水Ｄのコントロール弁４に対
し上流側と下流側との圧力差（ｋｇ／ｃｍ² ）、Ｇは復
水Ｄの比重である。ここで、（Ｇ）^1/2 ≒１．０である
から、上記(2)式は、つぎのように簡略化できる。 Q(m³/h) ＝Cv×[(ΔP)^1/2 ／1.17〕 …(3)

【００２９】コントロール弁７の瞬間流量ｆを弁開度d
(Vc) と圧力差( ΔP)^1/2 の関数として表す式を上記(3)
式に基づいて導くと、つぎの(4) 式が得られる。 f(Vc,(ΔP)^1/2)＝Cv×d(Vc) ×[(ΔP)^1/2/1.17] …(4) さらに、(4) 式を(1) 式に代入すると、つぎの(5) 式が
得られる。 f(Vc, ( ΔP)^1/2)＝Cv×( ΔP)^1/2 ×〔(Vc −1)/4.68 〕 …(5) この(5) 式は、瞬間流量ｆがコントロール弁４の弁開度
と、コントロール弁４に対し上流側および下流側の復水
Ｄの圧力差とで一義的に決まることを示している。しか
し、実際には、コントロール弁４が全閉付近の弁開度に
なったときに多少の特性歪があるため、コントロール弁
４に固有の補正定数ｑ_p を加算して得られるつぎの(6)
式を使用して復水の瞬間排水量を求める。 ｆ(V_c , P₁，P₂）＝Cv×（P₁−P₂）^1/2 ×〔（V _c −１）／4.68〕＋q _P …(6) 上記(6) 式において、Ｐ₁ ，Ｐ₂ はそれぞれコントロー
ル弁４に対する上流側と下流側の復水圧力である。

【００３０】演算部１７は、上記(6) 式に基づいて予め
算出されている復水Ｄの瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）
に、第２のタイマ９Ｂから入力された時間検出信号Ｔ_O
による計時時間Ｔを乗算して、前回に第２の比較手段６
２から指令を受けた時点から現時点までの復水Ｄの部分
積算排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）×Ｔを演算するとともに、
その算出した部分積算排出量を前回までの復水Ｄの積算
排出量Ｆ₀ に加算して、現時点までの復水Ｄの総積算排
出量Ｆを算出する（ステップＳ１０）。この算出した総
積算排出量Ｆを前回の積算排出量Ｆ₀ として更新する。

【００３１】一方、第２の比較手段６２から作動の指令
を受けた到達時間検知手段６４は、第１のタイマ９Ａの
計時した計時信号ｔｏに基づいて水位検出信号Ｌのレベ
ルが上限設定値Ｌ_RHを越えてから、つまり、基準範囲Ｌ
_RL〜Ｌ_RHを外れてから変位量ΔＬ_R だけ上昇するまでに
要した到達時間ｔｓを検知し、その検知した到達時間ｔ
ｓを調整信号生成手段６５に入力する（ステップＳ１
１）。この場合の到達時間ｔｓを、図３（ｂ）に示すよ
うに、ｔ１とする。

【００３２】調整信号生成手段６５は、到達時間ｔ１に
対するコントロール弁４の開度変更量ΔＶ_L （ｔ１）を
演算する。到達時間ｔｓに対する開度変更量ΔＶ_L （ｔ
ｓ）は予め、たとえば表１のとおり設定されている。

【００３３】 すなわち、到達時間ｔｓが短くなるにしたがって開度変
更量ΔＶ_L が大きくなる。

【００３４】つぎに、調整信号生成手段６５は、演算し
た開度変更量ΔＶ_L （ｔ１）に基づいて新たな弁開度調
整信号Ｖｃ＝Ｖｃ＋ΔＶ_L を演算する（ステップＳ１
２）とともに、算出した弁開度調整信号Ｖｃをコントー
ル弁４と演算部１７に対し出力する（ステップＳ１
３）。これとほぼ同時に、図３（ｂ）に示すように、第
２の比較手段６２から出力されるリセット信号ｒによっ
てタイマ９Ａがリセットされて（ステップＳ１４）、再
び計時動作を開始する。新たな弁開度調整信号Ｖｃによ
って開度を大きくなるよう調整された時点での水位検出
信号Ｌのレベルを前回の信号レベルＬ_PRとして設定し直
す（ステップＳ１５）。

【００３５】一方、演算部１７は、新たに入力された弁
開度調整信号Ｖｃと第１，第２の圧力センサ１３，１４
から入力される圧力検出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ とに基づいて復
水Ｄの瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）を演算し、この算出
した瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）を前回の値に代えて記
憶する（ステップＳ１６）。演算部１７は、この更新し
て記憶した瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）を次回に第２の
記憶手段６２から作動の指令を受けるまで保持する。な
お、上述のステップＳ１０における積算排出量Ｆの演算
時には、前回に更新して記憶されていた瞬間排出量ｆ(V
_c , P₁，P₂）が用いられている。そののちに、水位表示
など他の処理に移る。

【００３６】上記到達時間ｔ１は、図３（ｂ）から明ら
かなように、水位検出信号Ｌのレベルが急激に上昇した
ことから、比較的短い。コントロール弁４は、短い到達
時間ｔ１に対応する比較的大きな開度変更量ΔＶ_L （ｔ
１）分だけ開度を大きくなるように調整される。したが
って、水位検出信号Ｌのレベルは、急激に上昇し続けよ
うとするのを阻止されて、図３（ａ）に示すように、コ
ントロール弁４の開度の調整後に緩やかに基準範囲Ｌ_RL
〜Ｌ_RH内に向かうよう調整され、Ｔ３時に基準範囲内に
入る。それを比較判別した第１の比較手段６１からのク
リア信号ｃｒにより、図３（ｂ）に示すように、第１の
タイマ９Ａがクリア（次のセット信号が入るまで停止）
される。

【００３７】つぎに、第１の比較手段６１が、図３のＴ
４時に水位検出信号Ｌのレベルが下限設定値Ｌ_RLを下ま
わったのを比較判別する（ステップＳ１７）と、第１の
比較手段６１からの比較判別信号を受けて調整信号生成
手段６５は、今、初めて下限設定値Ｌ_RLに下まわったと
ころであると判断し（ステップＳ１８）、第１の比較手
段６１から第１のタイマ９Ａに対してセット信号ｓが出
力され、このタイマ９Ａが計時動作を開始する（ステッ
プＳ３０）。前記調整信号生成手段６５は、この時点で
の水位検出信号Ｌのレベルである下限設定値Ｌ_RLを、前
回の信号レベルＬ_PRとして設定する（ステップＳ３
１）。つづいて、水位表示など他の処理に移る。

【００３８】つぎに、ふたたびステップ１からの処理を
始め、調整信号生成手段６５は、水位検出信号Ｌのレベ
ルが下限設定値Ｌ_RLを下まわったのが今初めてでないと
判別して（ステップＳ１８）、第２の比較手段６２に対
し作動を指令する。第２の比較手段６２は、水位検出信
号Ｌのレベルの前回設定したレベルＬ_PRに対する低下量
が設定変位量ΔＬ_R （０．１Ｖに対応））に達したと判
別するまで、その比較動作を継続する（ステップＳ１
９）。図３（ａ）のＴ５時に、水位検出信号Ｌのレベル
の低下量が設定変位量ΔＬ_R に達すると、それを比較判
別した第２の比較手段６２は演算部１７および到達時間
検知手段６４に対し作動を指令する。

【００３９】作動を指令された演算部１７は、第２のタ
イマ９Ｂに対し計時した時間検出信号Ｔ_O の出力を指令
し、第２のタイマ９Ｂは、Ｔ２時から計時した時間検出
信号Ｔ_O を出力し、この信号Ｔ_O が演算部１７に入力さ
れる（ステップＳ２０）。このときの時間検出信号Ｔ_O
を、図３（ｄ）に示すように、Ｔ_B1とする。この直後
に、図３（ｄ）に示すように、演算部１７は第２のタイ
マ９Ｂをクリアしたのちに直ちにセットし（ステップＳ
２１）、第２のタイマ９Ｂが再び計時動作を再開する。
演算部１７は、入力された時間信号Ｔ_O が示す時間Ｔ_B1
と前回に更新された瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）と前回
までの積算排出量Ｆ₀ とに基づいて、前述のように現時
点までの復水Ｄの総積算排出量Ｆを演算する（ステップ
Ｓ２２）。

【００４０】一方、第２の比較手段６２により作動を指
令された到達時間検知手段６４は、第１のタイマ９Ａの
計時信号ｔｏに基づいて、水位検出信号が下限設定値Ｌ
_RLから変位量ΔＬ_R だけ低下するのに要した到達時間ｔ
ｓを検知し、この場合の到達時間ｔｓであるｔ２を調整
信号生成手段６５に入力する（ステップＳ２３）。

【００４１】調整信号生成手段６５は、表１に示した到
達時間ｔ２に対するコントロール弁４の開度変更量ΔＶ
_L （ｔ２）を演算したのちに、演算した開度変更量ΔＶ
_L （ｔ２）に基づいて新たな弁開度調整信号Ｖｃ＝Ｖｃ
−ΔＶ_L （ｔ２）を演算（ステップＳ２４）するととも
に、算出した弁開度調整信号Ｖｃをコントール弁４およ
び演算部１７に対し出力する（ステップＳ２５）。これ
とほぼ同時に、第２の比較手段６２から出力されるリセ
ット信号ｒによってタイマ９Ａが一旦リセットされ（ス
テップＳ２６）、その後に再び計時動作を開始する。新
たな弁開度調整信号Ｖｃによって開度を小さくするよう
調整された時点での水位検出信号Ｌのレベルを、前回の
信号レベルＬ_PRとして設定し直す（ステップＳ２７）。

【００４２】一方、演算部１７は、新たに入力された弁
開度調整信号Ｖｃと第１，第２の圧力センサ１３，１４
から入力される圧力検出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ とに基づいて復
水Ｄの瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）を演算し、この算出
した瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）を前回の設定値に代え
て記憶する（ステップＳ２８）。そののちに、他の処理
に移る。

【００４３】上記到達時間ｔ２は、図３（ｂ）から明ら
かなように、水位検出信号Ｌのレベルが緩やかに低下し
たことから、比較的長い。コントロール弁４は、長い到
達時間ｔ２に対応する表１の比較的小さな開度変更量Δ
Ｖ_L （ｔ２）分だけ開度が小さくなるよう調整される。
したがって、水位検出信号Ｌのレベルは、図３（ａ）に
示すように、開度を小さくし過ぎることによる急激な上
昇を防止して、緩やかに基準範囲内に向かうよう調整さ
れ、Ｔ６時に基準範囲内に入って第１のタイマ９Ａがク
リアされる。

【００４４】こうして上昇し始めた水位検出信号Ｌのレ
ベルが、図３（ａ）に示すように、Ｔ７時に上限設定値
Ｌ_RHに達し、この時点からｔ３の時間経過後のＴ８時に
設定変位量ΔＬ_R だけ上昇すると、前述のステップＳ１
１〜Ｓ１３と同様の処理により、経過時間ｔ３に対応し
て演算された開度変更量ΔＶ_L （ｔ３）分だけコントロ
ール弁４の開度を大きくする。このとき、演算部は、前
述のステップＳ８〜Ｓ１０と同様の処理により、第２の
タイマ９Ｂから入力させた時間信号Ｔ_O が示す時間Ｔ_B2
と前回に更新された瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）と前回
までの積算排出量Ｆ₀ とに基づいて、現時点までの復水
Ｄの総積算排出量Ｆを演算したのちに、ステップＳ１６
において、新たに入力された弁開度調整信号Ｖｃと第
１，第２の圧力センサ１３，１４から入力される圧力検
出信号Ｐ₁ ，Ｐ₂ とに基づいて復水Ｄの瞬間排出量ｆ(V
_c , P₁，P₂）を演算し、この算出した瞬間排出量ｆ
(V_c , P₁，P₂）を前回の設定値に代えて記憶する。Ｔ８
時に、第１のタイマ９Ａは一旦リセットされたのちに再
び計時動作を継続する（ステップＳ１４）。

【００４５】一方、タンク内への復水流入が続いている
場合、このような弁開度の調整にもかかわらず、水位が
さらに上昇し続けることがある。このような場合、調整
信号生成手段６５が前回の信号レベルＬ_PRとしてＬ_RH＋
ΔＬ_R を設定した（ステップＳ１５）のち、第２の比較
手段６２は、水位検出信号Ｌのレベルにおける前回の信
号レベルＬ_PR＝Ｌ_RH＋ΔＬ_R からの変化量が設定変位量
ΔＬ_R に達したか否かを比較判別する（ステップＳ
７）。すなわち、到達時間の計時を開始する時点となる
一定の範囲の上限が、上限設定値Ｌ_RHからＬ_RH＋ΔＬ_R
に自動的に変更される。

【００４６】なお、詳述はしないが、水位検出信号Ｌの
レベルが基準範囲の下限設定値Ｌ_RLの下方の所定レベル
Ｌ_RL−ΔＬ_R よりも低下した場合もやはり、弁開度の調
整にもかかわらず、水位がさらに下降し続けることがあ
る。このような場合、上記と同様に、到達時間の計時を
開始する時点となる一定の範囲の下限が、下限設定値Ｌ
_RLからＬ_RL−ΔＬ_R に自動的に変更される。

【００４７】Ｔ８時からｔ４の時間経過後のＴ９時に、
第２の比較手段６２が水位検出信号Ｌのレベルの変化量
が設定変位量ΔＬ_R に達した、つまり水位検出信号Ｌの
レベルがＬ_RH＋２ΔＬ_R に達したのを比較判別すると
（ステップＳ７）、この経過時間ｔ４に対応して演算さ
れた開度変更量ΔＶ_L （ｔ４）分だけコントロール弁４
の開度を大きくなるよう調整する（ステップＳ１１〜Ｓ
１３）。それにより、図３（ａ）に示すように、水位検
出信号Ｌのレベルが緩やかに低下し始めて、Ｔ１０時に
基準範囲内に入る。この場合、水位検出信号Ｌのレベル
は、図３（ａ）に示すように、緩やかに上昇し続けてい
るため、前述の２回にわたり演算された各開度変更量Δ
Ｖ_L （ｔ３）、ΔＶ_L （ｔ４）は、図３（ｃ）から明ら
かなように、最初の開度調整量ΔＶ_L （ｔ１）と比較し
て、いずれも小さいものとなり、それによりコントロー
ル弁４の開度が調整されるので、水位検出信号Ｌは緩や
かに低下する。

【００４８】上述のように、水位が予め設定された基準
範囲Ｌ_RL〜Ｌ_RHから外れてから所定の変位量ΔＬ_R の変
化が生じたときに、調整信号生成手段６４により新たな
弁開度調整信号Ｖｃを演算してコントロール弁４と演算
部１７に出力して、コントロール弁４の弁開度を変更す
ると同時に、その弁開度とコントロール弁４の上流側お
よび下流側の圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ とにより復水Ｄの瞬間排出
量ｆ(V_c , P₁，P₂）を演算している。この復水Ｄの瞬間
排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）は、つぎに弁開度が変更される
まで同一値を保持するから、弁開度の前回の変更時から
今回の変更時までの積算排出量は、その間の経過時間と
瞬間排出量ｆ(V_c , P₁，P₂）とにより算出できる。その
算出した積算排出量を前回までの積算排出量Ｆ₀ に加算
することにより総積算排出量Ｆを求めることができる。
したがって、復水Ｄをほぼ一定の水位に保つようその排
出量を制御するコントロール弁の機能の開度を利用し
て、圧力センサ１３，１４を付加するだけの簡単な構成
により、蒸気の使用量や使用状況を常時監視することが
できる。

【００４９】また、上記実施例では、つぎのような効果
をも備えている。すなわち、図１の復水タンク１内の復
水Ｄの上昇が極めて緩やか、または極めて急激である場
合、一定値に設定した開度変更量によりコントロール弁
４の開度を調整すると、その開度が過大または過小とな
って、開度の調整後に再び開度調整する必要が生じるこ
とになる。これに対し、上記実施例のスチームトラップ
では、水位検出信号Ｌのレベルが基準範囲Ｌ_RL〜Ｌ_RHに
基づいて定められた一定の範囲を外れて所定のレベルに
達するまでの到達時間に対応して、つまり、復水タンク
１内の復水Ｄの水位の変動速度に対応して、コントロー
ル弁４の開度調整量を変化させて復水Ｄの排出量を制御
しているため、復水Ｄの水位が基準範囲から外れる頻度
が少なくなる。それに伴ってコントロール弁４の開閉動
作の頻度が著しく低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスチームトラップの全
体を示す概略構成図である。

【図２】同上実施例のブロック構成図である。

【図３】同上実施例のタイミングチャートであって、
（ａ）は水位検出信号のレベルの変化を示し、（ｂ）は
第１のタイマの動作状態を示し、（ｃ）はコントロール
弁に出力される弁開度調整信号のレベルの変化、（ｄ）
は第２のタイマの動作状態を示す。

【図４】同上実施例の処理内容の前半を示すフローチャ
ートである。

【図５】同上実施例の処理内容の後半を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…復水タンク、２…流入口、３…排出口、４…コント
ロール弁、５…水位センサ、６…制御部、１３…第１の
圧力センサ、１４…第２の圧力センサ、１７…演算部
（演算手段）、Ｐ₁ ，Ｐ₂ …圧力検出信号、６０…弁開
度調整手段、Ｌ…水位検出信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水と蒸気が流入する流入口と復水を排
   出する排出口を有する復水タンクと、 前記復水タンク内の水位を検出して水位検出信号を出力
   する水位センサと、 前記排出口から排出される復水の排出量を調節するコン
   トロール弁と、 前記水位検出信号に基づいて水位が所定のレベルを維持
   するように前記コントロール弁の開度を調整する弁開度
   調整手段と、 前記コントロール弁の上流側の復水圧力を検出する第１
   の圧力センサと、 前記コントロール弁の下流側の復水圧力を検出する第２
   の圧力センサと、 前記コントロール弁の弁開度と前記第１，第２の圧力セ
   ンサの圧力値とに基づいて前記コントロール弁の復水排
   出量を演算する演算手段とを備えたスチームトラップ。