JP2015108442A

JP2015108442A - トラップ

Info

Publication number: JP2015108442A
Application number: JP2014188447A
Authority: JP
Inventors: 康祐澁谷; Kosuke Shibuya
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】トラップの内部温度を正確かつ簡便に測定することができる、熱電対付きスチームトラップを提供する。
【解決手段】トラップは、本体に渦巻き形ガスケット２１を介して蓋部材が固定されて内部に弁室を形成するケーシングを備える。渦巻き形ガスケット２１の外輪２５には、トラップの内部温度を検出する熱電対２６が設けられている。熱電対２６は、２種類の異なる素線（金属線）２６ａ，２６ｂで閉回路を作り、両端の２つの接点を異なる温度に保つと温度差に対応した電流が流れ、また一端を切り開くと温度差に対応した熱起電力が生じる現象（ゼーベック効果）を利用した温度センサである。
【選択図】図３

Description

本願は、配管系に発生する凝縮水や復水などのドレンを自動的に排出するトラップに関し、例えばスチームトラップに関する。

蒸気輸送管や蒸気使用機器等の蒸気配管系に発生する復水を自動的に排出し、蒸気は漏らさないようにした自動弁としてスチームトラップが知られている。例えばフロート式スチームトラップは、入口が上部に開口した弁室と、この弁室から隔てられ出口が上部に開口した出口通路とをケーシングに形成し、弁室側端に弁口が開口し出口通路側端に分岐孔が開口した弁座部材を出口通路の下部に設けて弁室と出口通路を連通し、弁口を開閉する弁部材を弁室内に配置し、出口側端の排出孔を出口に向けて開口させた耐浸食性を有する管部材を出口通路内に配置して、管部材の内側を通して分岐孔と出口側を連通するものである（例えば特許文献１参照。）。

従来、スチームトラップの内部温度測定は、本体の入口側上面を平面に削り出した部分である測定箇所に押し当て式表面温度計の検出部を面接触させることにより行っていた。

しかしながら、上記測定箇所は外気に曝される環境にあるため、雨、風、季節（特に夏と冬）などによる外気温の変化により、スチームトラップの表面温度の測定誤差が生じることがあった。また、化学薬品やゴミなどの異物の付着により、スチームトラップの測定箇所の表面が汚れた場合には、表面の汚れを拭き取ってから温度測定を行う必要があり、測定作業が煩雑となる問題があった。さらに、測定作業者の違いにより押し当て式表面温度計の面接触の精度に差が生じるおそれがあるため、表面温度の測定結果にバラツキが生じることがあった。さらに、押し当て式表面温度計による測定では、測定箇所を予め平面に加工しておくことが必要であり、コスト高となる問題もあった。

特開２００２−２７６８９３号公報

本願は、このような事情に鑑みなされたもので、トラップの温度を正確かつ簡便に測定することができるトラップの提供をその目的とする。

上記の課題を解決するために、以下に開示するトラップは、本体にシール部材を介して蓋部材が固定されて内部に弁室を形成するケーシングを備えたトラップであって、前記シール部材には、前記トラップの内部温度を検出する熱電対が設けられている。

以上説明したように、本願明細書に開示するトラップによれば、トラップのシール部材（例えば、ガスケット）そのものにトラップの内部温度を測定するための熱電対を設けたため、従来のような押し当て式表面温度計による温度測定が不要で、トラップの内部温度を正確かつ簡便に測定することができる。

フリーフロート式スチームトラップの構成を示す断面図である。熱電対付き渦巻き形ガスケットの構成を示す斜視図である。図２に示すIII−III部の拡大断面図である。

以下、本願の実施形態について、図１、図２及び図３を参照して説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願発明、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。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。本実施形態はフリーフロート式スチームトラップに適用したものである。本体１に蓋部材２をボルト３で締結してケーシングＣを形成する。ケーシングＣの内部は仕切壁４で、入口５に連通する弁室６と出口７に連通する出口通路８とに区画される。入口５と出口７は同一軸上に形成する。入口５は、スクリーン９を介して弁室６の上部に連通する。弁室６は、フロートカバー１１によって上部と下部とに区画され、その上部と下部とはフロートカバー１１に形成された通孔１０によって連通する。

本体１の側壁開口から仕切壁４を貫通して先端が弁室６に突出する略円柱状の弁座１２を仕切壁４にねじ結合して取り付ける。弁座１２は軸方向の中心に貫通した弁口１３を有する。弁室６内に弁部材としての中空球形のフロート１４を自由状態で配置する。フロート１４は弁室６の液位に従って浮上降下し、その外表面で弁口１３を開閉する。本体１の底壁にフロート座１５を形成する。フロート１４はフロート座１５に接した位置で弁口１３を完全に閉じる。

本実施形態においては、本体１の上面１ａと蓋部材２の下面２ａとの隙間に、図２に示す熱電対付き渦巻き形ガスケット２１を設けている。

熱電対付き渦巻き形ガスケット２１は、Ｖ字型断面（図３参照）に成型したテープ状のフープ（金属薄板）２２と、クッション性、シール性を兼ね備えたフィラー（非金属材料）２３とを交互に重ね合わせ渦巻き状に巻きつけ、巻き始めと巻き終わりのみフープ２２をスポット溶接などで固定したセミメタルガスケットである。

渦巻き形ガスケット２１の内周面及び外周面には、内輪２４及び外輪２５が取り付けられている。このようなガスケットを、特に「内外輪付き渦巻き形ガスケット」というが、本明細書においては、単に「渦巻き形ガスケット」という場合もある。内輪２４は、締付圧力によるガスケットの変形を防止する補強材としての役目を持つ。一方、外輪２５は、ガスケットをトラップのシール部にセットする時、適切な位置になるようにセンタリングする役目と、締付力によるガスケットの変形を防止する補強材としての役目を持つ。このような内外輪付き渦巻き形ガスケットは、高温高圧まで使用でき、しかもシール性に優れた高性能なガスケットである。

まず、渦巻き形ガスケット２１の構成材料について説明する。

フープ２２材料としては、金属材料が好ましく、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）、アルミニウム、チタン、ニッケル、モネルメタル、ハステロイ、インコネル、銅、インコロイなどがあげられるが、ガスシール性などの観点から、ステンレス鋼が好ましい。

フィラー２３材料としては、非金属材料が好ましく、膨張黒鉛（ピラーフォイル）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アラミド繊維などがあげられるが、ガスシール性などの観点から、膨張黒鉛が好ましい。

内輪２４及び外輪２５の材質としては、炭素鋼、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）などがあげられる。

本実施形態においては、渦巻き形ガスケット２１の外輪２５の一部に、トラップの内部温度を検出するための熱電対２６が設けられている。

熱電対２６は、２種類の異なる素線（金属線）２６ａ，２６ｂで閉回路を作り、両端の２つの接点を異なる温度に保つと温度差に対応した電流が流れ、また一端を切り開くと温度差に対応した熱起電力が生じる現象（ゼーベック効果）を利用した温度センサである。

熱電対２６は、例えば、構成材料（＋脚）がクロメル（ニッケル及びクロムを主とした合金）、構成材料（−脚）がアルメル（ニッケルを主とした合金）からなる、Ｋ型（クロメル−アルメル型）熱電対を用いることができる。

熱電対２６は、スチームトラップのシール性などの観点から、薄型のものが好ましく、具体的には、本体部の厚さが１ｍｍ以下のものが好ましく、厚さ０．１ｍｍ以下のものが特に好ましく、厚さ０．０１ｍｍ以下のものが最も好ましい。なお、熱電対２６の厚さは、熱電対２６を取り付ける外輪２５の厚さに応じて、適宜調整される。

また、熱電対２６の大きさ（直径方向、周方向）は、スチームトラップのシール性などの観点から小型のものが好ましく、本体１の上面１ａもしくは蓋部材２の下面２ａに接して表面温度を測定することができる大きさがあれば充分である。

熱電対２６の渦巻き形ガスケット２５への取り付け方法としては、例えば、渦巻き形ガスケット２１の外輪２５の下面２５ａもしくは上面２５ｂの一部を所定の大きさに切欠き、その切欠き部に、熱電対２６を溶接する方法や、熱電対２６をシリコン系粘着剤などにより貼り付ける方法があげられる。熱電対２６の測温部表面は、渦巻き形ガスケット２１の外輪２５の下面２５ａもしくは上面２５ｂと同一平面上に形成されることが好ましい。

熱電対の素線２６ａ，２６ｂは、ペンレコーダーや、データロガーなどのデータ記録システム（レコーダー）のリード線（導線）の端子（図示せず）に接続し、常時、温度変化を監視するシステムを構築すると、スチームトラップの内部温度が変化した場合、これをいち早く感知することができ、即座に対応することができるようになるため好ましい。

なお、熱電対２６は、渦巻き形ガスケット２１の内輪２４、外輪２５のいずれに設けてもよいが、熱電対２６を内輪２４に取り付けようとすると、熱電対２６の素線２６ａ，２６ｂがシール性に悪影響を与えるおそれがあるため、シール性の観点から、熱電対２６は渦巻き形ガスケット２１の外輪２５の一部にのみ設けることが好ましい。このように、シール部材の全体ではなく、シール部材のごく一部にのみ熱電対を設けているため、シール性能を阻害するおそれもない。

また、熱電対２６は、保護管に保護されたものであっても、露出したものであっても差し支えない。上記保護管には金属（例えば、銅、ステンレス、カンタル、インコネル、チタン、ハステロイ）、非金属（例えば、硬質ガラス、高純度アルミナ、石英、ジルコニア、窒化ケイ素、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））などを用いることができる。

以下、本願のフリーフロート式スチームトラップの作動について説明する。蒸気と復水及び空気が入口５から弁室６に流入し、蒸気と空気が上部に復水が下部に分離して溜まる。弁室６内の温度が高い場合、熱電対２６により高温が検知される。弁室６内の温度が低くなると、熱電対２６により低温が検知される。これは、弁室６の上部及び入口５に空気（エア）が溜まり、入口５側配管からの蒸気及びドレンの流入が阻止されるからである（エアバインディング）。このような場合、熱電対２６の低温検出によるアラームを認識した作業者が、ボルト１８を回して排気弁口１６を開き、弁室６内の空気を、排気通路１７を通して排出させる。

空気が排出されると入口５から蒸気及びドレンが流入して弁室６内の液位が上昇する。弁室６内の液位が上昇すると、フロート１４が浮上して弁口１３を開き、弁室６内の下部に溜まった復水を弁口１３から出口通路８を介して出口７へ排出する。復水の排出によって弁室６内の液位が低下すると、フロート１４は降下して外表面で弁口１３を直接閉じる。なお、図１は、フロート１４が降下して弁口１３を閉じた閉弁状態を示している。

以上説明したように、熱電対２６は本体１の上面１ａに接しているため、測定箇所が外気に曝されることはない。また、熱電対２６の上部は渦巻き形ガスケット２１に覆われているため、熱電対自体が外気温の変化による影響を受け難い。さらに、熱電対２６は、弁室６の近傍に位置する渦巻き形ガスケット２１の一部を切り欠いた位置に設けられているため、弁室６上部の温度変化を精度よく捉えることができる。このため、トラップの内部温度を正確かつ簡便に測定することができる。

上記においては、渦巻き形ガスケット２１の入口５側の一部に熱電対２６を設ける例を説明したが、熱電対２６を設ける渦巻き形ガスケット２１の位置はこれに限定されない。例えば出口７側の一部（図１のＹに示す隙間）に熱電対２６を設けてもよい。また、入口５側と出口７側のいずれの渦巻き形ガスケット２１に熱電対２６を設けてもよい。この場合、入口５側の温度変化と出口７側の温度変化の両方を捉えることができるため、２つの温度変化データに基づいて遠隔においてスチームトラップの状態を的確に認識することが可能となる。

上記実施の形態ではフリーフロート式スチームトラップを例示したが、本願はレバーフロート式やフリーバケット式やレバーバケット式あるいはディスク式その他の型式のトラップにも適用することができる。また、本願は、上記のスチームトラップに限らず、ガスに混入した液体を排出するガストラップや、圧縮空気系から凝縮水を排出するエアトラップにも適用することができる。

本願は、配管系に発生する凝縮水や復水などのドレンを自動的に排出するトラップに利用することができる。

１本体
１ａ本体の上面
２蓋部材
２ａ蓋部材の下面
２１渦巻き形ガスケット
２５外輪
２６熱電対

Claims

本体にシール部材を介して蓋部材が固定されて内部に弁室を形成するケーシングを備えたトラップであって、
前記シール部材は、前記トラップの温度を検出する熱電対を含むことを特徴とするトラップ。
前記シール部材は、渦巻き形ガスケットである、請求項１に記載のトラップ。
前記熱電対は、前記渦巻き形ガスケットの外輪に設けられている、請求項２に記載のトラップ。
前記トラップは、スチームトラップである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトラップ。