JPH0786398B2 - 自動調節弁とバルブ付スチームトラップの組合せ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、蒸気配管系から復水のみを自動的に排出する
スチームトラップと、流路切換用のバルブを組合せ、そ
してその流路切換用のバルブをアクチュエータ等の駆動
手段により操作せしめるようにしたバルブ付スチームト
ラップと、自動調節弁の組合せに関する。

〈従来の技術〉 蒸気使用機器に於ける制御対象温度、または圧力を所望
値に制御するのに、一般的には蒸気使用機器の一次側に
自動調節弁を配し、制御対象の温度または圧力を検出す
る手段を設け、そこからの検出信号と調節計からの指示
により制御対象温度または圧力が設定値になるように自
動調節弁を操作している。そして蒸気使用機器の二次側
にはスチームトラップを配し、熱交換後の復水のみを自
動的に排出する。

〈本発明が解決しようとする課題〉 前記スチームトラップは、蒸気が仕事を行なった後に生
じる復水のみを自動的に排出する自動弁の一種である
が、一般にその排出弁口は配管部材の口径に比べてかな
り小さい設計となっている。これは蒸気の比容積に比べ
て復水の比容積は非常に小さいためであり、また、蒸気
の漏洩を極力防止するためである。従って、蒸気使用機
器の初期立上がり時のように大量の復水が発生する場合
においては、上記小さい弁口のみでは復水が滞留してし
まうといった不都合が生じる。この対策として、スチー
ムトラップと並列に比較的口径の大きな配管によるバイ
パス流路を設けて、運転開始時や初期立上がり時にはバ
イパス流路にも流路を手動で切換えることが行なわれて
いた。しかしこの場合、各流路を切換えるために複数の
バルブを操作する繁雑さやバイパス流路を設けるために
大きな設置スペースが必要となってしまっていた。

そこでバルブ機能を内蔵したスチームトラップの技術が
実公昭50−21962号公報に示されている。これは、トラ
ップ本体内に流路切換弁を、トラップと一体に形成し
て、上記流路切換弁を手動操作することにより、通常の
トラップ機能とバイパス流路機能と閉止機能のそれぞれ
を発揮することができるものである。トラップと流路切
換弁を一体に形成したことにより、１個の流路切換弁の
手動操作によりバイパス流路機能が得られると共に、配
管による設置スペースの増大を防止したものである。

しかし、この技術のものに於てもまだ流路切換弁体を手
動操作しなければならない繁雑さがあった。すなわち、
上記のように自動制御に行い設定温度または圧力を下げ
る場合や、作動と停止を繰返して行うバッチシステムの
蒸気使用機器にバルブ付スチームトラップを取り付けた
場合、作動の度毎にバイパス流路に切換えるための弁体
の手動操作が必要となるのである。特に、作動と停止の
間隔が短い場合や切換えの頻度が高い場合においてはこ
の操作は非常に繁雑なものとなる。

また、自動調節弁により自動制御運転を行っているにも
拘らず、その能力を十分に果たしておらず、バルブの手
動操作により制御を助けていた。また、蒸気使用機器の
最高効率での運転ができず、生産性を最大限高めること
ができない問題もあった。

従って本発明の技術的課題は、流路切換弁の手動操作を
不要とし、しかも自動調節弁と組合せて制御せしめ蒸気
使用機器の最高効率を得ることができるようにすること
である。

〈課題を解決するための手段〉 上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技術
的手段は、蒸気使用機器の一次側にその装置の制御対象
圧力または温度を制御する為の自動調節弁を配置し、蒸
気使用機器の二次側に流路切換弁とスチームトラップを
一体に形成し、流路切換弁をアクチュエータ等の弁体駆
動手段により操作せしめるようにしたバルブ付スチーム
トラップを配置し、バルブ付スチームトラップの流路切
換弁は前記自動調節弁の制御と連動して開閉するように
したものである。

〈作用〉 スチームトラップと一体形成されたバルブはアクチュエ
ータ等の駆動手段により操作され、弁体の手動操作は一
切不要となる。また、弁体駆動手段は蒸気使用機器の一
次側に設けられた自動調節弁と連動して開閉動作するよ
うに自動運転される。

〈実施例〉 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する。
（第１図乃至第３図参照）本実施例は第２図に示すよう
に自動調節弁40、蒸気使用機器42、バルブ付スチームト
ラップ44、圧力センサ29、自動調節弁40を制御する為の
調節計28から成る蒸気加熱システムであり、調節計28、
自動調節弁40、圧力センサ29、バルブ付スチームトラッ
プ44は夫々信号線で結ぶ。参照番号30は設定入力器であ
る。そして本実施例による制御対象は蒸気使用機器に供
給する蒸気の圧力であり、また自動調節弁40としては、
後述する減圧弁の圧力調節手段をアクチュエータ等の駆
動手段にて操作するようにした自動設定減圧弁を用い
る。

まず、自動調節弁として使用した自動設定減圧弁40を第
３図に基づいて説明する。本体１に入口２と出口３を形
成し、一次側配管４と二次側配管５に接続する。入口２
と出口３は弁口６を通して連通する。弁口６を開閉する
主弁７をピストン８に当接し、ピストン８の上面への圧
力導入はパイロット弁９で制御する。パイロット弁９は
パイロット弁座10とパイロット弁体11とから構成され、
パイロット弁体11はその下方に配置したばねで上方に付
勢されている。パイロット弁９は一次側通路12とピスト
ン８の上方空間に通じる通路13の間に位置し、圧力設定
ばね14で弾性的に付勢したダイヤフラム15で操作する。

ダイヤフラム15の上面にはばね受けを介して圧力設定ば
ね14の下端が接する。ダイヤフラム15の上方空間は通路
16を通して外気に連通し、下方空間は二次圧検出通路通
路17を通して出口３に連通する。従って、ダイヤフラム
15が下方に変位するとパイロット弁体11が押し下げら
れ、入口２の流体が通路12,13を通ってピストン８の上
方に導入され、主弁７がピストン８で押し下げられて弁
口６が開かれ、入口２の流体が出口３に流れる。また、
二次側圧力が上昇しダイヤフラム15が上方に変位すると
パイロット弁体11がばねで押し上げられて通路13が塞が
れ、ピストン８は主弁を押し下げる力が低下する為に主
弁７がばねで押し上げられて弁口６が塞がれる。

圧力設定ばね14の上端にはばね受け部材を介して調節ね
じ18の下端が当り、調節ねじ18の回転による進退で、圧
力設定ばね14の圧縮量を調節して、ダイヤフラム15に作
用する弾性力が調節される。

調節ねじ18にアクチュエータ部を連結する。アクチュエ
ータ部はモータ19と減速機20とテンショメータ21及び図
示していないが、モータ19を駆動するための電子部品と
からなる。

減速機20の出力軸22と調節ねじ18とをスプライン結合さ
せる。このスプライン嵌合部は、出力軸22に径方向に貫
通したローラ軸にローラ23a,bを設け、調節ねじ18の上
部を円筒形に形成し、その円筒部に軸方向に溝24a,bを
形成し、その溝に前記ローラ23a,bを嵌合せしめたもの
である。従って、出力軸22が左右に回転すると、ローラ
23a,bと溝24a,bが噛み合ってその回転を調節ねじ18に伝
達する。調節ねじ18はナット25とのねじ結合により軸方
向に変位し、その変位は溝24a,bでスライドさせて吸収
させる。参照番号26,27はスラストベアリングである。

調節ねじ18の先端が基準位置からどの位置にあるかを表
す値（ねじ位置）と、圧力設定ばね14の圧縮度、ひいて
は設定圧力との間には関数関係があり、この関係式を調
節計28内のマイクロコンピュータに記憶させておき、設
定圧力を設定入力器30から入力することにより、ねじ位
置を演算し、このねじ位置を調節ねじ18がとるようにモ
ータ19をマイクロコンピュータが制御して減圧弁を設定
圧力に設定する。

調節ねじ18が所定のねじ位置をとる制御の為に、ポテン
ションメータ21のねじ位置検出装置を設け、これからの
出力信号が演算されたねじ位置の値になるまでモータ19
を回転させる。この他にのねじ位置の制御方法としては
１パルスを供給すると何度回転するかが判明しているス
テッピングモータを用い、ステッピングモータに供給す
るパルス数を制御することもできる。

二次側圧力が目標圧力になれば、モータ19は停止して後
は減圧弁自体で圧力制御を行うが、更に高精度の制御を
する場合には制御対象圧力を検出する為の圧力センサ−
29を設け、設定圧力との偏差が生じた場合に調節計28か
らモータ19へ修正信号を送り絶えず修正動作を行う。

次にバルブ付スチームトラップ44を第１図に基づいて説
明する。

流路切換弁50とスチームトラップ51とを上蓋52を介して
ボルト53で気密に結合してバルブ付スチームトラップを
成す。

流路切換弁50は、貫通孔54を設けた切換弁体55と弁座部
材56とで形成する。本体57には流入口58と流出口59を形
成する。流入口58に連通して本体57内にトラップ弁室60
を設け、上部に細孔を有するほぼ円筒状のストレーナ61
を、スナップリング62によりストレーナ取付け部材63を
介して取付ける。円筒状ストレーナ61の内部は弁座部材
56に設けた弁流入路64によって切換弁体55と連通する。
切換弁体55と流出口59を弁流出路65で連通し、弁流入路
64と切換弁体55と弁流出路65とでバイパス流路を形成す
る。

トラップ弁室60内に、流入してくる復水の水位に応じて
浮上降下する中空のフロート弁66を自由状態で配し、下
部に弁室内に突設してトラップ弁座67を取付ける。トラ
ップ弁座67に設けたトラップ弁口68は、立上通路69を経
て流出口59と連通する。参照番号70はフロート66を低温
時に押し上げ（第１図に示す状態）、高温時に関与しな
くなる従来から用いられているバイメタルである。

切換弁体55はコック状で、弁流入路64及び弁流出路65と
ほぼ同軸上に貫通孔54を設け、上部に上蓋52内を貫通す
る操作棒71と係合する。操作棒71の上端は弁体駆動手段
としてのモータ72の出力軸73と連結する。弁体駆動手段
としては上記のモータの他に、例えば圧縮空気で作動す
るエアーアクチュエータや、油圧アクチュエータ等であ
ってもよい。出力軸73の中央部に出力軸73と一緒に回転
すると共にモータ72の回転とは別に手動により操作棒71
を回転操作することができるように操作ハンドル74を取
付ける。これは出力軸73の一部を面取り加工し、操作ハ
ンドル74の対向部に適合する嵌合孔を設けて取付ける。
モータ72内には弁体55回転駆動するのに必要なトルクを
発生するための減速機構（図示せず）を内蔵する。モー
タ72と電源（図示せず）や作動の切換を行うための各種
制御機器（図示せず）を接続するコード75をモータ取付
台76に取付ける。

モータ72の作動を切換えるための各種制御機器とは、シ
ーケンサーやプログラマブルコントローラ等を適宜選択
することができる。本実施例では調節計28からの信号が
コード75を介して制御部77へ伝達されモータ72を駆動制
御する。参照番号78はモータ72や制御部77を保護するカ
バーである。

切換弁体55の下部に熱応動部材としての円板状のバイメ
タル79を複数枚配する。バイメタル79は低温時に、第１
図に示すように、湾曲して切換弁体55を上方に押し上げ
る。切換弁体55の上部にすべり板80を介して切換弁体55
を下方に付勢するコイルバネ81を配する。切換弁体55と
上蓋52の間はパッキング82で気密に保持する。参照番号
83はパッキング82を保持する保持部材であり、同じく84
は操作棒71の回転を支えるスリーブである。

以上の構成において、流入口58から流入する流体の温度
が低い場合は、バイメタル70と79は共に第１図に示すよ
うに湾曲し、バイメタル79が湾曲することにより切換弁
体55を押し上げ、弁座部材56との間に隙間85が生じて、
流入口58は弁流入路64、隙間85、弁流出路65を経て流出
口59と連通してバイパス流路を形成すると共に、バイメ
タル70が湾曲することによりフロート弁66が押し上げら
れトラップ弁口68が開口して低温流体を排出する。流体
温度が高くなると、バイメタル79は偏平となり、切換弁
体55はコオルバネ81により弁座部材56に密着することに
より隙間85はなくなりバイパス流路は閉じると共に、バ
イメタル70も偏平となりフロート弁66に関与しなくな
り、通常のスチームトラップとしての機能、すなわち、
復水が流入しくるとフロート弁66が上昇してトラップ弁
口68を開口し、蒸気が流入してくるとフロート弁66の浮
力がなくなりトラップ弁口68を閉じ、復水のみを自動的
に排出する機能を果す。

本実施例においては、流路切換弁としてコックを、ま
た、スチームトラップとしてフロート式のものを示した
がこれらに限定されることはなく、例えば、切換弁とし
てはボール弁やバタフライ弁等を、スチームトラップと
してはディスク式やバケット式やサーモ式等を用いるこ
ともできる。

第２図を基に本システムを更に説明すると、蒸気使用機
器の立上がり時で圧力センサ29での圧力が低く、そして
温度も低い場合には調節計28からバルブ付スチームトラ
ップ44へ開動作の為の駆動信号が出力され、モータ72が
駆動して操作棒71が図示の状態から90度回転する。そし
て切換弁体55の貫通孔54と弁流入路58及び弁流出路59が
連通して、自動的にバイパス流路が形成され、蒸気使用
機器42内の残留空気や低温復水が強制排出される。また
この場合、ストレーナ61の内部に堆積しているゴミやス
ケールなどの異物もバイパス流路の流体と共に器外に排
除することができる。、この時流体は低温故に前述した
ようにバイメタル79の作用によりバイパス通路を更に大
きく開弁させて流体の排出を助けている。

別の制御方法として定常運転中に蒸気使用機器42の設定
圧力を変更した場合、例えば設定圧力を下げた場合には
機器内の圧力を早期に低下させなければならない。その
時には調節計28内のコンピュータに、設定圧力を現在の
設定圧力より低い値に変更する時はバルブ付スチームト
ラップの流路切換弁50が開弁動作するようにプログラム
入力しておくことにより、より早く設定圧力に近付ける
ことができる。

また、蒸気使用機器がバッチ運転をする場合にも１バッ
チが終了すれば、バルブ付スチームトラップの流路切換
弁50が開弁動作するようにしておけば、強制ブローによ
り運転サイクルを早くすることができる。

〈発明の効果〉 バイパス弁、または流路切換弁を手動操作する必要がな
く、蒸気使用機器の最高効率を得るための自動制御を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバルブ付スチームトラップの実施例の
断面図、第２図は実施例で示した蒸気使用装置のシステ
ム系統図、第３図は第２図中に示した自動設定減圧弁の
断面図である。 40:自動設定減圧弁、42:蒸気使用機器 44:バルブ付スチームトラップ 50:流路切換弁、51:スチームトラップ 55:切換弁体、56:弁座部材 58:流入口、59:流出口 66:フロート弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気使用機器の一次側にその装置の制御対
   象圧力または温度を制御する為の自動調節弁を配置し、
   蒸気使用機器の二次側に流路切換弁とスチームトラップ
   を一体に形成し、流路切換弁をアクチュエータ等の弁体
   駆動手段により操作せしめるようにしたバルブ付スチー
   ムトラップを配置し、バルブ付スチームトラップの流路
   切換弁は前記自動調節弁の制御と連動して開閉するよう
   にしたことを特徴とする自動調節弁とバルブ付スチーム
   トラップの組合せ。