WO2019069558A1 - ポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップ - Google Patents

ポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップ Download PDF

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WO2019069558A1
WO2019069558A1 PCT/JP2018/029725 JP2018029725W WO2019069558A1 WO 2019069558 A1 WO2019069558 A1 WO 2019069558A1 JP 2018029725 W JP2018029725 W JP 2018029725W WO 2019069558 A1 WO2019069558 A1 WO 2019069558A1
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WO
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pressure
storage space
valve
drain
sensor
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PCT/JP2018/029725
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Inventor
杉江悠一
Original Assignee
株式会社テイエルブイ
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    • F16T—STEAM TRAPS OR LIKE APPARATUS FOR DRAINING-OFF LIQUIDS FROM ENCLOSURES PREDOMINANTLY CONTAINING GASES OR VAPOURS
    • F16T1/00—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers
    • F16T1/20—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers with valves controlled by floats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16T—STEAM TRAPS OR LIKE APPARATUS FOR DRAINING-OFF LIQUIDS FROM ENCLOSURES PREDOMINANTLY CONTAINING GASES OR VAPOURS
    • F16T1/00—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers
    • F16T1/20—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers with valves controlled by floats
    • F16T1/22—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers with valves controlled by floats of closed-hollow-body type
    • F16T1/24—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers with valves controlled by floats of closed-hollow-body type using levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16T—STEAM TRAPS OR LIKE APPARATUS FOR DRAINING-OFF LIQUIDS FROM ENCLOSURES PREDOMINANTLY CONTAINING GASES OR VAPOURS
    • F16T1/00—Steam traps or like apparatus for draining-off liquids from enclosures predominantly containing gases or vapours, e.g. gas lines, steam lines, containers
    • F16T1/38—Component parts; Accessories
    • F16T1/48—Monitoring arrangements for inspecting, e.g. flow of steam and steam condensate

Definitions

  • the present application relates to a state determination device that determines the operating state of a drain trap with a pump function.
  • Patent Document 1 there is known a drain trap having a pump function of recovering the liquid generated in a steam system or the like and pumping the liquid to the use side by the pressure of the working gas.
  • the drain trap of Patent Document 1 includes, for example, a closed container in which drain generated by a steam system including a heat exchanger flows in and is stored, a float stored in the closed container, a steam supply valve and an exhaust valve And a drain discharge valve (float valve).
  • the float is connected to the air supply valve, the exhaust valve and the discharge valve via a valve operating mechanism (lever or snap mechanism).
  • the float ascends and descends according to the liquid level of the drain, and the air supply valve, the exhaust valve and the discharge valve operate in conjunction with the ascent and descent operation of the float.
  • the drain valve opens and a trap operation is performed.
  • the trap operation is an operation in which the drain of the closed container is discharged from the outlet by the pressure difference between the upstream and the downstream.
  • the air supply valve opens and the exhaust valve closes, and a pump operation is performed.
  • the pumping operation is an operation in which high pressure steam is introduced into the closed vessel, and the drain of the closed vessel is pumped from the outlet by the pressure of the steam.
  • the pressure on the upstream side of the drain trap may be in a negative pressure state lower than the atmospheric pressure due to a decrease in the load of the steam system and the like during the trap operation. Then, the pressure difference between the upstream and the downstream in the drain trap disappears, and a state where the drain of the drain trap is not discharged, a so-called stall phenomenon (stall state) occurs.
  • stall state a so-called stall phenomenon occurs, for example, the drain remains in the heat exchanger on the upstream side of the drain trap, and the heat exchange capacity is reduced.
  • a stall phenomenon occurs, for example, the drain remains in the heat exchanger on the upstream side of the drain trap, and the heat exchange capacity is reduced.
  • a stall phenomenon occurs, for example, the drain remains in the heat exchanger on the upstream side of the drain trap, and the heat exchange capacity is reduced.
  • even a stall phenomenon occurs it is not affected.
  • the drain water level of the closed container rises to a predetermined high level, and the pump operation is performed automatically.
  • the drain of the sealed container is discharged to the outside, so the retention of the drain in the heat exchanger is eliminated.
  • the technology disclosed in the present application has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to determine whether or not a stall state (stall phenomenon has occurred) in a drain trap with a pump function. .
  • the technology disclosed in the present application is a state determination device for a pump function-equipped drain trap that includes a casing, a discharge valve, an air supply valve, an exhaust valve, and a valve operating mechanism.
  • the casing is formed with a storage space in which liquid flows in and is stored.
  • the discharge valve discharges the liquid in the storage space.
  • the air supply valve is for introducing a working gas into the storage space.
  • the exhaust valve discharges the working gas of the storage space.
  • the valve operating mechanism has a float disposed in the storage space. Further, the valve operating mechanism opens the discharge valve when the float rises to a predetermined lower level, and discharges the liquid in the storage space by a pressure difference between the pressure on the upstream side of the storage space and the pressure on the downstream side.
  • a trap operation is performed, and a pump operation is performed to open the air supply valve and close the exhaust valve when the float rises to a predetermined high level, and discharge the liquid in the storage space by the pressure of the working gas. It is.
  • the state determination device includes a first pressure sensor, a first temperature sensor, and a determination unit.
  • the first pressure sensor detects the pressure in the air layer portion of the storage space.
  • the first temperature sensor detects a temperature of an air layer portion of the storage space.
  • the determination unit is configured to determine whether or not the vehicle is in a stall state based on the pressure detected by the first pressure sensor and the temperature detected by the first temperature sensor.
  • the technology disclosed in the present application is a drain trap with a pump function provided with the state determination device described above.
  • the state determination device and the drain trap with a pump function of the present application it can be determined whether or not the drain trap with a pump function is in a stalled state.
  • FIG. 1 is a piping system diagram showing a schematic configuration of a steam system provided with a drain trap with a pump function according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a drain trap with a pump function according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a schematic configuration of the air supply valve and the exhaust valve.
  • FIG. 4 is a graph showing the transition of the pressure of the storage space according to the embodiment.
  • the pump function equipped drain trap 5 (hereinafter, also simply referred to as the drain trap 5) of the present embodiment is provided in the steam system 1, and collects drain (condensed water) generated by condensation of the steam and flows it to the downstream side. It is. That is, in the present embodiment, the drain corresponds to the liquid according to the claims of the present application.
  • the steam system 1 includes a heat exchanger 3 and a drain trap 5.
  • a steam supply pipe 2 is connected to the heat exchanger 3, and the supply pipe 2 is provided with a control valve 9 for adjusting the pressure of the steam.
  • the heat exchanger 3 is a steam using unit in which the steam supplied from the supply pipe 2 releases heat to the object and condenses, thereby heating the object. In the heat exchanger 3, the steam condenses and becomes a drain (condensed water).
  • the drain generated in the heat exchanger 3 flows into the drain trap 5 via the inflow pipe 4.
  • the drain of the drain trap 5 flows through the drain pipe 6 to the downstream usage point. That is, the drain trap 5 flows only the drain that has flowed in to the downstream side.
  • the drain pipe 5 is connected to the introduction pipe 7 and the exhaust pipe 8.
  • the inlet pipe 7 is connected to the upstream side of the control valve 9 in the supply pipe 2, and high pressure steam is introduced into the drain trap 5.
  • the exhaust pipe 8 is connected to the upstream side of the check valve CV in the inflow pipe 4, and the vapor of the drain trap 5 is discharged to the inflow pipe 4.
  • the inflow pipe 4 and the discharge pipe 6 are provided with check valves CV.
  • the non-return valve CV of the inflow pipe 4 allows only the flow of drain toward the drain trap 5, and the non-return valve CV of the discharge pipe 6 permits only the flow of drain toward the utilization point.
  • the drain trap 5 includes a casing 10 which is a sealed container, an air supply valve 20 and an exhaust valve 30, an exhaust valve 65, a valve operating mechanism 40, and a state determination device 80. .
  • a main body portion 11 and a lid portion 12 are coupled by bolts, and a storage space 13 in which a drain (liquid) flows and is stored is formed inside.
  • the lid 12 has a liquid inlet 14 through which drain flows, a liquid outlet 15 through which the drain is pumped (discharged), a gas inlet 16 through which steam is introduced, and a gas outlet 17 through which steam is discharged. And are provided.
  • An inlet pipe 4 is connected to the liquid inlet 14, an outlet pipe 6 is connected to the liquid outlet 15, an inlet pipe 7 is connected to the gas inlet 16, and an exhaust pipe 8 is connected to the gas outlet 17. It is done.
  • the vapor corresponds to the working gas according to the claims of the present application.
  • the liquid inlet 14 is provided near the upper portion of the lid 12, and the liquid outlet 15 is provided at the lower portion of the lid 12.
  • the gas inlet 16 and the gas outlet 17 are both provided on the top of the lid 12. Each of the liquid inlets 14 and the like communicates with the storage space 13.
  • the gas inlet 16 is provided with an air supply valve 20, and the gas outlet 17 is provided with an exhaust valve 30.
  • the air supply valve 20 and the exhaust valve 30 open and close the gas inlet 16 and the gas outlet 17, respectively.
  • the air supply valve 20 pumps the drain of the storage space 13 from the liquid outlet 15 by introducing steam from the gas inlet 16 into the storage space 13.
  • the exhaust valve 30 discharges the vapor introduced into the storage space 13 from the gas outlet 17.
  • the air supply valve 20 has a valve case 21, a valve body 22 and a lift bar 23.
  • the valve case 21 has a through hole in the axial direction, and a valve seat 24 is formed on the upper side of the through hole.
  • An opening 25 communicating the through hole with the outside is formed in an intermediate part of the valve case 21.
  • the valve body 22 is formed in a spherical shape, and is integrally provided on the upper end of the lift bar 23.
  • the lift bar 23 is inserted into the through hole of the valve case 21 so as to be capable of moving up and down.
  • valve body 22 In the air supply valve 20, when the elevating rod 23 ascends, the valve body 22 separates from the valve seat 24 to open the gas introduction port 16, and when the elevating rod 23 descends, the valve body 22 seats on the valve seat 24 as a gas The inlet 16 is closed.
  • the exhaust valve 30 has a valve case 31, a valve body 32 and a lift bar 33.
  • the valve case 31 has a through hole in the axial direction, and a valve seat 34 is formed slightly above the through hole.
  • the valve case 31 is formed with an opening 35 communicating the through hole with the outside.
  • the valve body 32 is formed in a substantially hemispherical shape, and is integrally provided on the upper end of the lift bar 33.
  • the elevating rod 33 is inserted into the through hole of the valve case 31 so as to be capable of moving up and down.
  • the valve body 32 when the lift bar 33 is raised, the valve body 32 is seated on the valve seat 34 and the gas outlet 17 is closed, and when the lift bar 33 is lowered, the valve body 32 leaves the valve seat 34 to discharge gas.
  • the outlet 17 is opened.
  • a valve operating rod 36 is connected to the lower end of the lift bar 33 of the exhaust valve 30. That is, the elevating rod 33 of the exhaust valve 30 moves up and down with the vertical movement of the valve operating rod 36. Further, a connecting plate 37 is attached to the valve operating rod 36 and extends to a region under the elevating rod 23 of the air supply valve 20. The lift rod 23 of the air supply valve 20 is pushed up by the connecting plate 37 and raised as the valve operating rod 36 is raised, and the connecting plate 37 is also lowered when the valve operating rod 36 is lowered, so that it is lowered by its own weight.
  • the liquid discharge port 15 is provided with a discharge valve 65.
  • the discharge valve 65 has a valve case 66, a valve body 67 and a lift bar 68.
  • the valve case 66 has an internal space communicating with the liquid outlet 15.
  • the valve case 66 is formed with two openings 69 which are located one above the other and communicate the internal space with the storage space 13.
  • the valve body 67 is formed in a disk shape, and two lift bars 68 are integrally provided.
  • the elevating rod 68 is vertically movably inserted into the two openings 69 of the valve case 66, and the two valve bodies 67 are vertically disposed at an interval.
  • the lift bar 68 is raised and the valve body 67 closes the opening 69 so that the liquid discharge port 15 is closed, and the lift bar 68 is lowered so that the valve body 67 opens the opening 69.
  • the outlet 15 is opened.
  • the valve operating mechanism 40 is provided in the casing 10, and moves the valve operating rod 36 up and down to open and close the air supply valve 20, the exhaust valve 30, and the discharge valve 65.
  • the valve operating mechanism 40 has a float 41 and a snap mechanism 50.
  • the float 41 is formed in a spherical shape, and a lever 42 is attached.
  • the lever 42 is rotatably supported by a shaft 43 provided on the bracket 44.
  • the lever 42 is provided with a shaft 45 at the end opposite to the float 41 side.
  • the snap mechanism 50 includes a float arm 51, a sub arm 52, a coil spring 53, and two receiving members 54 and 55.
  • the float arm 51 is rotatably supported at one end thereof by a shaft 58 provided on the bracket 59.
  • the two brackets 44 and 59 are screwed together and attached to the lid 12.
  • a groove 51a is formed at the other end of the float arm 51, and the shaft 45 of the lever 42 is fitted in the groove 51a. With this configuration, the float arm 51 swings about the shaft 58 as the float 41 moves up and down.
  • the float arm 51 is provided with a shaft 56.
  • the upper end portion of the sub arm 52 is rotatably supported by the shaft 58, and the shaft 57 is provided at the lower end portion.
  • the receiving member 54 is rotatably supported by the shaft 56 of the float arm 51, and the receiving member 55 is rotatably supported by the shaft 57 of the sub arm 52.
  • a compressed coil spring 53 is attached between the two receiving members 54 and 55.
  • the sub arm 52 is provided with a shaft 61, and the lower end portion of the valve operating rod 36 is connected to the shaft 61.
  • a valve operating shaft 71 is connected to the lever 42.
  • One end (upper end) of the valve operating shaft 71 is rotatably connected to the lever 42 by a shaft 72, and the other end (lower end) is rotatably connected to the end of the lift bar 68 of the discharge valve 65 by a shaft 73 .
  • One end of the valve operating shaft 71 is connected to the lever 42 on the opposite side to the float 41 side than the shaft 43.
  • the valve operating shaft 55 is displaced along with the swing of the float arm 52 to move the lift bar 23 of the discharge valve 20 up and down. That is, the valve operating shaft 55 opens and closes the discharge valve 20 by raising and lowering the float 51.
  • valve operating mechanism 40 configured in this manner is displaced as the float 41 moves up and down, and moves the valve operating rod 36 up and down to open and close the air supply valve 20 and the exhaust valve 30. Further, the valve operating mechanism 40 is displaced as the float 41 moves up and down, and the elevating rod 68 is moved up and down by the valve operating shaft 71 to open and close the discharge valve 65.
  • the float 41 is located at the bottom of the storage space 13. In this state, the valve operating rod 36 is lowered, the air supply valve 20 is closed, and the exhaust valve 30 is open. On the other hand, the valve operating shaft 71 is rising, and the discharge valve 65 is closed. Then, when drain is generated in the steam system, the drain flows in from the liquid inlet 14 and accumulates in the storage space 13 (inflow stroke). In the inflow stroke, as the drain flows into the storage space 13 and the drain is accumulated in the storage space 13, the float 41 rises. Further, in the storage space 13, the vapor is discharged from the gas discharge port 17 as the drain is accumulated. The valve operating shaft 71 is lowered with the rise of the float 41.
  • the trap operation is an operation in which the drain accumulated in the storage space 13 is discharged from the liquid discharge port 15 due to the pressure difference between the upstream and the downstream (the difference between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the drain trap 5). Naturally, in this case, the upstream pressure is higher than the downstream pressure.
  • the trap operation is an operation performed during the inflow stroke.
  • the valve operating rod 36 is raised by the snap mechanism 50. Thereby, the air supply valve 20 is opened and the exhaust valve 30 is closed, the inflow stroke is completed, and the pumping stroke is started. In the pumping process, a pump operation described later is performed.
  • the steam in the steam system that is, the high-pressure steam of the supply pipe 2 flows in from the gas inlet 16 and is introduced into the upper portion of the storage space 13 (the space above the drain).
  • the drain trap 5 a pumping stroke is started and a pump operation is performed.
  • the pump operation is an operation in which the drain accumulated in the storage space 13 is pushed downward by the pressure of the introduced vapor and is pressure-fed from the liquid outlet 15.
  • the drain pressure-fed by the drain trap 5 is supplied to a utilization point such as a boiler or a waste heat utilization device.
  • the valve operating mechanism 40 opens and closes the air supply valve 20 and the exhaust valve 30 so that the inflow stroke and the pumping stroke (pump operation) are executed.
  • the trap operation is performed by opening the discharge valve 65.
  • the state determination device 80 is configured to determine the operating state including the abnormal state of the drain trap 5.
  • the state determination device 80 includes a first sensor 81 and a second sensor 82, and a determination unit 83.
  • the first sensor 81 detects both the pressure and the temperature of the storage space 13.
  • the first sensor 81 is provided on the upper portion of the main body 11 of the casing 10 and is in communication with substantially the top of the storage space 13.
  • the first sensor 81 detects the pressure and temperature of the air layer portion of the storage space 13, that is, the pressure and temperature of the region where the vapor is present in the drain (liquid) and the vapor (working gas) in the storage space 13.
  • the first sensor 81 corresponds to a first pressure sensor and a first temperature sensor according to the claims of the present application.
  • the second sensor 82 detects both the pressure and the temperature of the storage space 13.
  • the second sensor 82 is provided at the lower part of the main body 11 of the casing 10 and is in communication with the lowermost part of the storage space 13.
  • the second sensor 82 detects the pressure and temperature of the liquid layer portion of the storage space 13, that is, the pressure and temperature of a region in the storage space 13 in which the drain is present in the drain (liquid) and the vapor (working gas).
  • the second sensor 82 corresponds to a second pressure sensor according to the claims of the present application.
  • the detection pressure and the detection temperature of the first sensor 81, and the detection pressure and the detection temperature of the second sensor 82 are continuously sent to the determination unit 83.
  • the determination unit 83 determines, based on the pressure detected by the first sensor 81, whether the operation state of the drain trap 5 is the inflow stroke or the pressure feed stroke. Specifically, the determination unit 83 determines that the pressure-feeding process is performed until the pressure detected by the first sensor 81 increases by a predetermined amount and decreases by a predetermined amount. In addition, the determination unit 83 determines that the inflow stroke occurs until the pressure detected by the first sensor 81 decreases by a predetermined amount and then increases by a predetermined amount.
  • the determination operation of the determination unit 83 will be described in detail with reference to FIG.
  • the detected pressure of the first sensor 81 pressure of the air layer portion of the storage space 13
  • the pressure detected by the first sensor 81 changes at a substantially constant pressure Pa1.
  • the pressure Pa1 is atmospheric pressure.
  • the pumping stroke is switched to the inflow stroke again (downward reversing time tc).
  • the introduction of high pressure steam is stopped, and as described above, the drain flows in again and the vapor is discharged again, so the pressure detected by the first sensor 81 becomes lower than that in the pumping stroke. That is, at the lower turning time tc, the pressure detected by the first sensor 81 is instantaneously reduced by a predetermined amount.
  • the determination unit 83 can determine that it is a pressure-feeding process from when the pressure detected by the first sensor 81 increases by a predetermined amount and then decreases by a predetermined amount. In addition, the determination unit 83 can determine that the inflow stroke is performed until the pressure detected by the first sensor 81 decreases by a predetermined amount and then increases by a predetermined amount. Thus, it can be determined whether the operating state of the drain trap 5 is the inflow stroke or the pressure feeding stroke.
  • the determination unit 83 can also determine that the trap operation and the pump operation have been started, based on the position of the float 41 (the water head of the drain in the storage space 13). Specifically, the determination unit 83 determines the position of the float 41 based on a value obtained by subtracting the pressure detected by the first sensor 81 from the pressure detected by the second sensor 82.
  • the second sensor 82 communicates with the drain (liquid) of the storage space 13, as indicated by a rough broken line B in FIG. 4, the detection pressure is higher than the detection pressure of the first sensor 81 by the head of the drain. .
  • the inflow stroke since the drain flows in and is stored, the water head of the drain gradually increases, and the pressure detected by the second sensor 82 gradually increases.
  • the pumping process since the drain is pumped (discharged), the water head of the drain is gradually lowered, and the pressure detected by the second sensor 82 is gradually lowered.
  • a value obtained by subtracting the pressure detected by the first sensor 81 from the pressure detected by the second sensor 82 means the head of the drain.
  • the determination unit 83 determines that the trap operation is started (trap operation time ta). In addition, when the water head of the drain reaches a predetermined high level (pressure Pb2 ⁇ pressure Pa2), the determination unit 83 determines that the pump operation is started (up reversal time tb). Thus, it is determined that the trap operation and the pump operation have been started.
  • the determination unit 83 can determine whether or not it is in a stall state based on the detected pressure and the detected temperature of the first sensor 81. Specifically, the determination unit 83 sets the saturation temperature and the first pressure corresponding to the detection pressure of the first sensor 81 when the detection pressure of the first sensor 81 becomes a negative pressure lower than the atmospheric pressure (pressure Pa1). If the temperature difference from the temperature detected by the one sensor 81 is within a predetermined value, it is determined that the vehicle is in the stall state. The above-mentioned temperature difference is a value obtained by subtracting the detection temperature of the first sensor 81 from the saturation temperature corresponding to the detection pressure of the first sensor 81.
  • the pressure detected by the first sensor 81 and the pressure detected by the second sensor 82 decrease by the same amount. That is, in the stalled state, the pressure of the heat exchanger 3 is a negative pressure lower than the atmospheric pressure, so the pressure of the air layer portion in the storage space 13 is also the same negative pressure (pressure Pas). And in a stall state, while drain flows in into storage space 13 from heat exchanger 3, drain of storage space 13 is not discharged. That is, the trap operation can not be performed.
  • the temperature of the drain flowing from the heat exchanger 3 into the storage space 13 is a saturation temperature corresponding to the pressure of the drain (that is, the negative pressure equivalent to that of the heat exchanger 3).
  • the temperature of the air layer portion in the storage space 13 is also substantially the same as the saturation temperature corresponding to the negative pressure (pressure Pas). That is, the temperature difference between the saturation temperature corresponding to the pressure detected by the first sensor 81 and the temperature detected by the first sensor 81 is within a predetermined value (a slight amount).
  • the pressure of the heat exchanger 3 is in a negative pressure state. Is in a negative pressure state, as in the stall state described above.
  • the drain does not flow from the heat exchanger 3 into the storage space 13, that is, no new drain flows into the storage space 13. Therefore, the temperature of the air layer portion in the storage space 13 is lower than the saturation temperature corresponding to the pressure of the air layer portion. That is, the temperature difference between the saturation temperature corresponding to the pressure detected by the first sensor 81 and the temperature detected by the first sensor 81 becomes larger than a predetermined value (a slight amount).
  • the determination unit 83 determines that the pressure detected by the first sensor 81 is negative (pressure Pas), and the temperature between the saturation temperature corresponding to the pressure detected by the first sensor 81 and the temperature detected by the first sensor 81 Based on two requirements that the difference is within a predetermined value, it can be determined that the operation of the steam system 1 is not in a stopped state but in a stalled state. Conversely, when the pressure detected by the first sensor 81 becomes negative (pressure Pas), the determining unit 83 determines the saturation temperature corresponding to the pressure detected by the first sensor 81 and the temperature detected by the first sensor 81. When it is determined that the temperature difference between the above and the above is larger than a predetermined value, it can be determined that the operation of the steam system 1 has stopped, not the stall state.
  • the pump operation is determined to be defective if the float 41 does not descend from the predetermined high position (upward turning position).
  • the stalled state as described above, the drain flows into the storage space 13 but is not discharged, the water head of the drain of the storage space 13 gradually increases. Then, when the head of the drain reaches a predetermined high level, the pumping stroke (pump operation) is automatically started, and the head of the drain gradually decreases from the predetermined high level. That is, the float 41 gradually descends from a predetermined height.
  • the pumping stroke pump operation
  • the air supply valve 20 is closed and the exhaust valve 30 is opened, but a failure of the air supply valve 20 occurs as described above In this case, the air supply valve 20 is kept open without closing.
  • the drain trap 5 it is possible to determine the operating state such as the inflow stroke, the pumping stroke (pump operation), the trap operation, and the stall state. Therefore, it is possible to accurately detect a sign of failure or the like based on individual judgment criteria corresponding to each operation state.
  • liquid to be pumped is used as a drain in the above embodiment, the technology disclosed in the present application may be one that pumps other liquids.
  • the first sensor 81 and the second sensor 82 are capable of detecting both pressure and temperature, it is preferable to separately provide a sensor for detecting pressure and a sensor for detecting temperature. It is also good.
  • the present application is useful for a state determination device that determines the operating state of a pump function equipped drain trap.

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Abstract

液体が流入して貯留される貯留空間１３が形成されたケーシング１０、貯留空間１３の液体を排出する排出弁６５、作動気体を貯留空間１３に導入する給気弁２０、貯留空間１３の作動気体を排出する排気弁３０、貯留空間１３に配置されたフロート４１が所定低位まで上昇すると排出弁６５を開弁し、貯留空間１３の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって貯留空間１３の液体を排出するトラップ動作と、フロート４１が所定高位まで上昇すると給気弁２０を開弁すると共に排気弁３０を閉弁し、作動気体の圧力によって貯留空間１３の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構４０とを備えたポンプ機能付きドレントラップ５の状態判定装置８０は、貯留空間１３の気層部の圧力および温度を検出する第１センサ８１と、第１センサ８１の検出圧力と検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定する判定部８３とを備えている。

Description

ポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップ
　本願は、ポンプ機能付きドレントラップの作動状態を判定する状態判定装置に関する。
　例えば特許文献１に開示されているように、蒸気システム等で発生した液体を回収し作動気体の圧力によって利用側に圧送するポンプ機能を有するドレントラップが知られている。特許文献１のドレントラップは、例えば熱交換器等を含む蒸気システムで発生したドレンが流入して貯留される密閉容器と、該密閉容器に収容されたフロートと、蒸気の給気弁および排気弁と、ドレンの排出弁（フロート弁）とを備えている。フロートは、弁作動機構（レバーやスナップ機構）を介して給気弁、排気弁および排出弁に連結されている。このドレントラップでは、フロートがドレンの液位に応じて上昇下降し、そのフロートの上昇下降動作に連動して給気弁、排気弁および排出弁が動作する。
　ドレントラップでは、フロートが所定位置まで上昇すると排出弁が開き、トラップ動作が行われる。トラップ動作は、密閉容器のドレンが上下流の圧力差によって排出口から排出される動作である。そして、フロートがさらに上昇して所定の高位まで上昇すると給気弁が開弁すると共に排気弁が閉弁し、ポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、密閉容器に高圧の蒸気が導入され、密閉容器のドレンが蒸気の圧力によって排出口から圧送される動作である。
特開２０１３－２４２７５号公報
　ところで、上述したようなドレントラップでは、トラップ動作時に、蒸気システムの負荷の低下等により、ドレントラップの上流側の圧力が大気圧よりも低い負圧状態になる場合がある。そうすると、ドレントラップにおいて上下流の圧力差がなくなるため、ドレントラップのドレンが排出されなくなる状態、いわゆるストール現象（ストール状態）が発生する。ストール現象が発生すると、例えばドレントラップの上流側の熱交換器にドレンが滞留し、熱交換能力が低下してしまう。しかしながら、上述したドレントラップでは、ストール現象が発生してもその影響を受けずにすむ。即ち、ストール現象が発生すると、密閉容器のドレン水位はいずれ所定の高位まで上昇し、自動的にポンプ動作が行われる。これによって、密閉容器のドレンが外部に排出されるため、熱交換器におけるドレンの滞留は解消される。
　そして近年では、機器の運転状態をモニタリングし、機器が故障したり異常状態になったりする前にその予兆を検知することが行われている。上述したドレントラップでは、ストール現象が発生したか否かを判定し、故障等の予兆検知に役立てたいという要望がある。
　本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプ機能付きドレントラップにおいてストール状態である（ストール現象が発生している）か否かを判定することにある。
　本願に開示の技術は、ケーシングと、排出弁と、給気弁と、排気弁と、弁作動機構とを備えたポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置である。前記ケーシングは、液体が流入して貯留される貯留空間が形成されている。前記排出弁は、前記貯留空間の液体を排出するものである。前記給気弁は、作動気体を前記貯留空間に導入するものである。前記排気弁は、前記貯留空間の作動気体を排出するものである。前記弁作動機構は、前記貯留空間に配置されたフロートを有している。また、前記弁作動機構は、前記フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行するものである。
　前記状態判定装置は、第１圧力センサと、第１温度センサと、判定部とを備えている。前記第１圧力センサは、前記貯留空間の気層部の圧力を検出するものである。前記第１温度センサは、前記貯留空間の気層部の温度を検出するものである。前記判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力と前記第１温度センサの検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定するものである。
　また、本願に開示の技術は、上述した状態判定装置を備えたポンプ機能付きドレントラップである。
　本願の状態判定装置およびポンプ機能付きドレントラップによれば、ポンプ機能付きドレントラップがストール状態であるか否かを判定することができる。
図１は、実施形態に係るポンプ機能付きドレントラップが設けられた蒸気システムの概略構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態に係るポンプ機能付きドレントラップの概略構成を示す断面図である。 図３は、給気弁および排気弁の概略構成を拡大して示す断面図である。 図４は、実施形態に係る貯留空間の圧力の推移を示すグラフである。
　以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　本実施形態のポンプ機能付きドレントラップ５（以下、単にドレントラップ５ともいう。）は、蒸気システム１に設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を回収して下流側へ流すものである。つまり、本実施形態ではドレンが本願の請求項に係る液体に相当する。
　図１に示すように、蒸気システム１は、熱交換器３およびドレントラップ５を備えている。熱交換器３には蒸気の供給管２が接続され、供給管２には蒸気の圧力を調節する調節弁９が設けられている。熱交換器３は、供給管２から供給された蒸気が対象物に放熱して凝縮し、対象物が加熱される蒸気使用部である。熱交換器３では、蒸気は凝縮してドレン（凝縮水）となる。
　熱交換器３で発生したドレンは、流入管４を介してドレントラップ５に流入する。ドレントラップ５のドレンは、排出管６を通じて下流側の利用箇所へ流れる。つまり、ドレントラップ５は流入したドレンのみを下流側へ流す。また、ドレントラップ５には、導入管７と排気管８が接続されている。導入管７は、供給管２における調節弁９の上流側に接続され、高圧の蒸気がドレントラップ５に導入される。排気管８は、流入管４における逆止弁ＣＶの上流側に接続され、ドレントラップ５の蒸気が流入管４に排出される。なお、流入管４および排出管６には逆止弁ＣＶが設けられている。流入管４の逆止弁ＣＶはドレントラップ５へ向かうドレンの流れのみを許容し、排出管６の逆止弁ＣＶは利用箇所へ向かうドレンの流れのみを許容する。
　図２に示すように、ドレントラップ５は、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、排出弁６５と、弁作動機構４０と、状態判定装置８０とを備えている。
　ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、ドレン（液体）が流入して貯留される貯留空間１３が内部に形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入する液体流入口１４と、ドレンが圧送（排出）される液体排出口１５と、蒸気が導入される気体導入口１６と、蒸気が排出される気体排出口１７とが設けられている。液体流入口１４には流入管４が接続され、液体排出口１５には排出管６が接続され、気体導入口１６には導入管７が接続され、気体排出口１７には排気管８が接続されている。本実施形態では、蒸気が本願の請求項に係る作動気体に相当する。液体流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、液体排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。気体導入口１６および気体排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これら液体流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。
　図３にも示すように、気体導入口１６には給気弁２０が設けられ、気体排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ気体導入口１６および気体排出口１７を開閉するものである。給気弁２０は、蒸気を気体導入口１６から貯留空間１３に導入することによって貯留空間１３のドレンを液体排出口１５から圧送させる。排気弁３０は、貯留空間１３に導入された蒸気を気体排出口１７から排出させる。
　給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口２５が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して気体導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して気体導入口１６が閉じられる。
　排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して気体排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して気体排出口１７が開放される。
　排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く（開弁する）一方、排気弁３０は閉じ（閉弁し）、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる（閉弁する）一方、排気弁３０は開く（開弁する）。
　図２に示すように、液体排出口１５には排出弁６５が設けられている。排出弁６５は、弁ケース６６、弁体６７および昇降棒６８を有する。弁ケース６６は、液体排出口１５に連通する内部空間を有している。弁ケース６６には、互いに上下に位置し、内部空間を貯留空間１３と連通させる２つの開口６９が形成されている。弁体６７は、円板状に形成されており、昇降棒６８に一体的に２つ設けられている。昇降棒６８は、弁ケース６６の２つの開口６９に上下動可能に挿入されており、２つの弁体６７が間隔を置いて上下に配置されている。排出弁６５は、昇降棒６８が上昇して弁体６７が開口６９を閉じることで液体排出口１５が閉じられ、昇降棒６８が下降して弁体６７が開口６９を開放することで液体排出口１５が開放される。
　弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０、排気弁３０および排出弁６５を開弁および閉弁させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。
　フロート４１は、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルばね５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の上昇下降に伴い軸５８を中心として揺動する。
　また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルばね５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。
　また、レバー４２には弁作動軸７１が連結されている。弁作動軸７１は、一端（上端）が軸７２によってレバー４２に回転可能に連結され、他端（下端）が軸７３によって排出弁６５の昇降棒６８の端部に回転可能に連結されている。弁作動軸７１の一端は、レバー４２において軸４３よりもフロート４１側とは反対側に連結されている。弁作動軸５５は、フロートアーム５２の揺動に伴って変位し排出弁２０の昇降棒２３を上下動させる。つまり、弁作動軸５５はフロート５１の昇降によって排出弁２０を開閉させるものである。
　こうして構成された弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させる。また、弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁作動軸７１によって昇降棒６８を上下動させて排出弁６５を開閉させる。
　具体的に、ドレントラップ５では、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。一方、弁作動軸７１は上昇しており、排出弁６５は閉じられている。そして、蒸気システムでドレンが発生すると、そのドレンは液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まる（流入行程）。流入行程では、ドレンが貯留空間１３に流入し、貯留空間１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート４１が上昇する。また、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が気体排出口１７から排出される。フロート４１の上昇に伴い、弁作動軸７１は下降する。
　そして、フロート４１が所定低位（トラップ動作位）まで上昇すると、弁作動軸７１によって昇降棒６８（弁体６７）が下降し、排出弁６５が開く。排出弁６５が開くと、トラップ動作が行われる。トラップ動作は、貯留空間１３に溜まっているドレンが、上下流の圧力差（ドレントラップ５の上流側の圧力と下流側の圧力の差）によって液体排出口１５から排出される動作である。当然ではあるが、この場合、上流側の圧力が下流側の圧力よりも高い。トラップ動作は、流入行程の際に行われる動作である。
　フロート４１がさらに上昇して所定高位（上反転位、ポンプ動作位）まで上昇すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じ、流入行程が終了し圧送行程が開始される。圧送行程では、後述するポンプ動作が行われる。
　給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気、即ち供給管２の高圧蒸気が気体導入口１６から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、ドレントラップ５では、圧送行程が開始されポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、貯留空間１３に溜まっているドレンが、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されて液体排出口１５から圧送される動作である。ドレントラップ５によって圧送されたドレンは、ボイラーや廃熱利用装置等の利用箇所に供給される。ドレンの圧送（排出）によって貯留空間１３のドレン液位が低下すると、フロート４１は下降する。
　そして、フロート４１が所定中間位（下反転位）まで下降すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開き、圧送行程（ポンプ動作）が終了し流入行程が開始される。このように、圧送行程の全体においてポンプ動作が行われる。そして、さらにフロート５１が所定低位まで下降すると排出弁２０が閉じ、トラップ動作が停止される。この後も、流入行程は継続する。
　このように、ドレントラップ５では、弁作動機構４０が給気弁２０および排気弁３０を開閉することによって流入行程と圧送行程（ポンプ動作）とが実行される一方、流入行程時には弁作動機構４０が排出弁６５を開くことによってトラップ動作が実行される。
　状態判定装置８０は、ドレントラップ５の異常状態を含む作動状態を判定するように構成されている。状態判定装置８０は、第１センサ８１および第２センサ８２と、判定部８３とを備えている。
　第１センサ８１は、貯留空間１３の圧力および温度の両方を検出するものである。第１センサ８１は、ケーシング１０の本体部１１の上部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最上部に連通している。第１センサ８１は、貯留空間１３の気層部の圧力および温度、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうち蒸気が存在する領域の圧力および温度を検出する。第１センサ８１は、本願の請求項に係る第１圧力センサと第１温度センサとに相当する。
　第２センサ８２は、貯留空間１３の圧力および温度の両方を検出するものである。第２センサ８２は、ケーシング１０の本体部１１の下部に設けられ、貯留空間１３のほぼ最下部に連通している。第２センサ８２は、貯留空間１３の液層部の圧力および温度、即ち貯留空間１３においてドレン（液体）および蒸気（作動気体）のうちドレンが存在する領域の圧力および温度を検出する。第２センサ８２は、本願の請求項に係る第２圧力センサに相当する。
　判定部８３には、第１センサ８１の検出圧力および検出温度と、第２センサ８２の検出圧力および検出温度とが連続して送られる。判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力に基づいて、ドレントラップ５の作動状態が流入行程か圧送行程かを判定する。具体的に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が、所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判定する。また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が、所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判定する。
　図４を参照しながら、判定部８３の判定動作について詳しく説明する。第１センサ８１の検出圧力（貯留空間１３の気層部の圧力）は、図４に実線Ａで示す通り推移する。流入行程では、ドレンが貯留空間１３に流入すると共に貯留空間１３の蒸気が排出されるので、第１センサ８１の検出圧力は略一定の圧力Ｐａ１で推移する。本実施形態において、圧力Ｐａ１は大気圧である。フロート４１が所定高位まで上昇すると、流入行程から圧送行程に切り替わる（上反転時ｔｂ）。圧縮行程に切り替わると、高圧蒸気が貯留空間１３に導入され、その高圧蒸気の圧力をもってドレンが圧送されるため、第１センサ８１の検出圧力は流入行程のときよりも高い圧力となる。つまり、上反転時ｔｂでは第１センサ８１の検出圧力は所定量だけ瞬時に上昇する。圧送行程では、だい第１センサ８１の検出圧力は略一定の圧力Ｐａ２で推移する。
　そして、フロート４１が所定中間位まで下降すると、圧送行程から再び流入行程に切り替わる（下反転時ｔｃ）。流入行程に切り替わると、高圧蒸気の導入が停止され、上述したように再びドレンが流入すると共に蒸気が排出されるため、第１センサ８１の検出圧力は圧送行程のときよりも低い圧力となる。つまり、下反転時ｔｃでは第１センサ８１の検出圧力は所定量だけ瞬時に低下する。
　したがって、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が所定量上昇してから所定量低下するまでは圧送行程であると判定することできる。また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が所定量低下してから所定量上昇するまでは流入行程であると判定することができる。こうして、ドレントラップ５の作動状態が流入行程であるか圧送行程であるかを判定することができる。
　また、判定部８３は、フロート４１の位置（貯留空間１３におけるドレンの水頭）に基づいて、トラップ動作およびポンプ動作が開始されたことを判定することができる。具体的に、判定部８３は、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値に基づいて、フロート４１の位置を判定する。
　第２センサ８２は、貯留空間１３のドレン（液体）に連通するため、図４に粗い破線Ｂで示すように、第１センサ８１の検出圧力よりもドレンの水頭の分だけ検出圧力が高くなる。流入行程では、ドレンが流入して貯留されていくため、ドレンの水頭は徐々に高くなり、第２センサ８２の検出圧力は徐々に高くなる。圧送行程では、ドレンが圧送（排出）されるため、ドレンの水頭は徐々に低くなり、第２センサ８２の検出圧力は徐々に低くなる。このように、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値は、ドレンの水頭を意味する。
　判定部８３は、ドレンの水頭が所定低位（圧力Ｐｂ１－圧力Ｐａ１）になった場合、トラップ動作が開始された（トラップ動作時ｔａ）と判定する。また、判定部８３は、ドレンの水頭が所定高位（圧力Ｐｂ２－圧力Ｐａ２）になった場合、ポンプ動作が開始された（上反転時ｔｂ）と判定する。こうして、トラップ動作およびポンプ動作が開始されたことが判定される。
　また、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力および検出温度に基づいて、ストール状態であるか否かを判定することができる。具体的に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が大気圧（圧力Ｐａ１）よりも低い負圧になった場合で、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値以内である場合、ストール状態であると判定する。上記の温度差とは、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度から、第１センサ８１の検出温度を差し引いた値である。
　ストール状態になると、図４に細かい破線Ａｓ，Ｂｓで示すように、第１センサ８１の検出圧力および第２センサ８２の検出圧力は同じだけ低下する。つまり、ストール状態では、熱交換器３の圧力は大気圧よりも低い負圧となっているため、貯留空間１３における気層部の圧力も同等の負圧（圧力Ｐａｓ）となる。そして、ストール状態では、熱交換器３からドレンが貯留空間１３に流入する一方、貯留空間１３のドレンは排出されない。つまり、トラップ動作が不能となる。熱交換器３から貯留空間１３に流入するドレンの温度は、そのドレンの圧力（即ち、熱交換器３と同等の負圧）に相当する飽和温度となっている。したがって、貯留空間１３における気層部の温度も、負圧（圧力Ｐａｓ）に相当する飽和温度と略同じとなる。つまり、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値（僅かな量）以内となる。
　一方、蒸気システム１の運転が停止しているとき、即ち熱交換器３が駆動していないときは、熱交換器３の圧力は負圧状態となるため、貯留空間１３における気層部の圧力は、上述したストール状態と同様、負圧状態となる。また、蒸気システム１の運転が停止しているときは、熱交換器３から貯留空間１３にドレンは流入しない、即ち貯留空間１３には新たなドレンは流入しない。そのため、貯留空間１３における気層部の温度は、その気層部の圧力に相当する飽和温度よりも低下する。つまり、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値（僅かな量）よりも大きくなる。
　したがって、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）になること、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値以内であることの２つの要件をもって、蒸気システム１の運転が停止している状態ではなく、ストール状態であると判定することができる。逆に、判定部８３は、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）になった場合で、且つ、第１センサ８１の検出圧力に相当する飽和温度と第１センサ８１の検出温度との温度差が所定値よりも大きい場合は、ストール状態ではなく、蒸気システム１の運転が停止していると判定することができる。
　また、判定部８３は、ストール状態であると判定した後、フロート４１が所定高位（上反転位）から下降しない場合、ポンプ動作が不良であると判定する。ストール状態では、上述したように貯留空間１３にドレンは流入するが排出されないため、貯留空間１３のドレンの水頭は徐々に高くなる。そして、ドレンの水頭が所定高位になると、自動的に圧送行程（ポンプ動作）が開始され、ドレンの水頭は所定高位から徐々に低下する。つまり、フロート４１が所定高位から徐々に下降する。したがって、ストール状態であると判定した後、フロート４１が所定高位から下降しないことをもってポンプ動作が不良であると判定することができる。フロート４１が所定高位から下降しているか否かは、上述したように、第２センサ８２の検出圧力から第１センサ８１の検出圧力を差し引いた値（ドレンの水頭）に基づいて判定される。こうして、ポンプ動作の不良を検知することができる。
　また、判定部８３は、ストール状態であると判定した後、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）のままで、第１センサ８１の検出温度が上昇した場合に、給気弁２０が不良であると判定する。例えば、給気弁２０の昇降棒２３が破断したり給気弁２０の弁座２４にゴミが付着したりすると、給気弁２０が開きっぱなしの状態となる不良が発生する場合がある。ストール状態であると判定された後、ドレンの水頭が所定高位（上反転位）になると、圧送行程（ポンプ動作）が開始されるため、ドレンの水頭は所定高位から徐々に低下する。そして、ドレンの水頭が所定中間位（下反転位）まで低下すると、通常の場合では給気弁２０は閉じ排気弁３０は開くところ、上述のように給気弁２０の不良が発生している場合では給気弁２０は閉じずに開きっぱなしになる。
　そのため、ドレンの水頭が所定中間位まで低下しても、気体導入口１６から高圧蒸気が流入し続ける。そのため、貯留空間１３における気層部の温度は上昇する一方、流入した高圧蒸気は気体排出口１７から排出されるので貯留空間１３における気層部の圧力は上昇せずに負圧のままとなる。したがって、ストール状態であると判定した後、第１センサ８１の検出圧力が負圧（圧力Ｐａｓ）のままで、第１センサ８１の検出温度が上昇したことをもって給気弁２０が不良であると判定することができる。
　以上のように、ドレントラップ５では、流入行程、圧送行程（ポンプ動作）、トラップ動作、ストール状態等の作動状態を判定することができる。そのため、それぞれの作動状態に応じた個別の判断基準に基づいて、故障等の予兆検知を正確に行うことができる。
　なお、上記実施形態では、作動気体を蒸気としたが、本願に開示の技術はその他の気体を用いてもよいことは勿論である。
　また、上記実施形態では、圧送する液体をドレンとしたが、本願に開示の技術はその他の液体を圧送するものでもよい。
　また、上記実施形態では、第１センサ８１および第２センサ８２は圧力および温度の両方を検出可能なものとしたが、圧力を検出するセンサと温度を検出するセンサとを別々に設けるようにしてもよい。
　本願は、ポンプ機能付きドレントラップの作動状態を判定する状態判定装置について有用である。
１　　　　蒸気システム
５　　　　ポンプ機能付きドレントラップ
１０　　　ケーシング
１３　　　貯留空間
２０　　　給気弁
３０　　　排気弁
４０　　　弁作動機構
４１　　　フロート
６５　　　排出弁
８０　　　状態判定装置
８１　　　第１センサ（第１圧力センサ、第１温度センサ）
８２　　　第２センサ（第２圧力センサ）
８３　　　判定部

Claims (6)

  1. 　液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
    　前記貯留空間の液体を排出する排出弁と、
    　作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
    　前記貯留空間の作動気体を排出する排気弁と、
    　前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構とを備えたポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置であって、
    　前記貯留空間の気層部の圧力を検出する第１圧力センサと、
    　前記貯留空間の気層部の温度を検出する第１温度センサと、
    　前記第１圧力センサの検出圧力と前記第１温度センサの検出温度とに基づいて、ストール状態であるか否かを判定する判定部とを備えている
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
  2. 　請求項１に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
    　前記判定部は、前記第１圧力センサの検出圧力が大気圧よりも低い負圧であり、且つ、前記第１圧力センサの検出圧力に相当する飽和温度と前記第１温度センサの検出温度との差が所定値以内である場合、ストール状態であると判定する
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
  3. 　請求項２に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
    　前記判定部は、ストール状態であると判定した後、前記フロートが所定高位から下降しない場合に、前記ポンプ動作が不良であると判定する
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
  4. 　請求項２または３に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
    　前記判定部は、ストール状態であると判定した後、前記第１圧力センサの検出圧力が前記負圧のままで、前記第１温度センサの検出温度が上昇した場合に、前記給気弁が不良であると判定する
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
  5. 　請求項３に記載のポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置において、
    　前記貯留空間の液層部の圧力を検出する第２圧力センサを備え、
    　前記判定部は、前記第２圧力センサの検出圧力から前記第１圧力センサの検出圧力を差し引いた値に基づいて、前記フロートの位置を判定する
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップの状態判定装置。
  6. 　液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
    　前記貯留空間の液体を排出する排出弁と、
    　作動気体を前記貯留空間に導入する給気弁と、
    　前記貯留空間の作動気体を排出する排気弁と、
    　前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間の液体を排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記作動気体の圧力によって前記貯留空間の液体を排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、
    　請求項１乃至５の何れか１項に記載の状態判定装置とを備えている
    ことを特徴とするポンプ機能付きドレントラップ。
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