株式会社ミヤワキ　Q&A

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Q1	下向バケット式スチームトラップES8N型でバケットが破損した場合、作動はどうなるの？

下向バケット式スチームトラップES8N型はバケットの浮力で閉弁します。バケットが破損するとこの浮力が得られないため、弁は開弁したままで吹放しになります。下向バケット式スチームトラップの構造は右記のとおりです。

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☆ワンポイントアドバイス☆
＜長所＞

1.	スケールに強い。ストレーナは本体下部にあり、バルブ機構は最上部にあるため、スケールによる弊害を受けにくい。
2.	開放フロート（バケット）の使用により、ウォータハンマ等による急激な衝撃に対しても、ボールフロートのような破損はない。
3.	本体そのものが、U字通路のため、バルブ機構と合わせ二重の気水分離機能があり、排出時の巻き込み漏洩が少ない。
4.	エアベントが不要のため損傷部が少ない。

＜短所＞

1.	トラップ本体内に一定の復水（ドレン）を確保させるため、極めて少量の復水発生箇所（過熱蒸気）では、作動時の復水フラッシュにより、バケットが浮上せず、蒸気漏れの原因となる。

Q2	下向バケット式スチームトラップES8N－8型を最高使用圧力8K以上で使用した場合どうなるの？

下向バケット式スチームトラップES8N－8型は内接弁構造（圧力に対して内側で弁が閉弁する構造）のスチームトラップです。最高使用圧力8K以上で使用した場合、バケットの重量で弁が開弁しないため、閉塞状態になります。

Q3	ボールフロート式スチームトラップG11N型でフロートが破損した場合、作動はどうなるの？

ボールフロート式スチームトラップG11N型はフロートの浮力で開弁します。バケットが破損するとこの浮力が得られないため、弁は閉弁したままで閉塞状態になります。ボールフロート式スチームトラップの構造は右記のとおりです。

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☆ワンポイントアドバイス☆
＜長所＞

1.	連続排出のため、復水（ドレン）の負荷変動に素直に対応できる。
2.	二箇所のバルブ機構により、低温ドレン排出時の能力は高い。
3.	SCCVローリングバルブ機構により、耐摩耗性に優れている。

＜短所＞

1.	エアベントの不具合や、エアベントが無い場合は、エアロッキング現象によりフロートは浮上せず、トラップの一次側に復水（ドレン）を滞留させ、飽和温度に追随した連続ドレンではなく、低温ドレン、もしくは閉塞してしまう。
2.	ボールフロートは、ウォータハンマ等の衝撃に最も弱い。
3.	連続排出時、数パーセントの蒸気の巻き込み漏洩がある。

Q4	ボールフロート式スチームトラップG11N－2型を使用圧力2K以上で使用した場合どうなるの？

ボールフロート式スチームトラップG11N－2型は内接弁構造（圧力に対して内側で弁が閉弁する構造）のスチームトラップです。2K以上で使用した場合、バケットの浮力で弁が開弁しないため、閉塞状態になります。

Q5	ボールフロート式エアトラップAG11型は均圧配管が必要ですか。又、均圧配管を接続しない場合どうなるの？

ボールフロート式エアトラップAG11型はボデー上部のプラグ部分から均圧配管を接続する必要があります。均圧配管を接続しないとボデー内の上部に溜まったエアの逃げ道がなく、フロートが浮上せずロッキング状態になります。配管方法は右記のとおりです。但し、機器に直付けで気液置換が可能な場合には上部に入口を持ってくることが可能ですので、均圧管は不要になります。

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Q6	温調トラップTB3型、TB5型でバイメタルが破損した場合、作動はどうなるの？

温調トラップTB3型、TB5型でバイメタルが破損した場合、スプリングの反発力で弁は開弁したままの状態になるため、吹放しになります。温調トラップの構造は右記のとおりです。

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☆ワンポイントアドバイス☆
◆温調トラップの作動原理は、バイメタルの湾曲量と湾曲力により閉弁します。
◆エネルギーロスの削減や、作業環境の美化に差をつける温調トラップは、作動音も静かです。（約40dB）
◆温調トラップの作動原理

常温では円板バイメタルは扁平で、バイメタル群( L )の長さは最小となり、スプリングの反発力はホルダーを上方に押し上げバルブは開弁します。従って、スタート時には空気や低温復水は迅速に排出されます。

低温復水が排出された後トラップ内に流入する復水温度が上昇し、バイメタルは感熱してスプリングの反発力に抗して伸張します。そして、バルブはバルブシートに接近し、復水の排出量は次第に減少

復水温度が更に高くなるとバイメタル群( L )も更に伸長し、バルブは復水の流出力により閉弁し復水の排出は止まります。

復水温度が低下するとバイメタル群( L )は縮小し、スプリングの反発力でバルブは開弁、再び復水の排出を始め、以後2）、3）の作動を繰り返すか、2）の状態の連続排出(滴下排出)をします。

＜長所＞

1.	復水（ドレン）温度にてバルブの開閉を行うため空気障害・蒸気障害がない。ボールフロート式トラップのエアベントにも使用されている。
2.	アジャストボルトにて復水排出温度を任意に調整でき、エネルギー（顕熱）の有効利用が行える省エネ設計である。
3.	復水排出時、飽和温度よりも低い温度を排出できるため、環境に優しく、過熱蒸気にも優れた性能を維持する。

＜短所＞

1.	トラップ本体の一次側に復水を滞留させることで省エネ効果を導くため、多量の復水が発生する熱交換器などには不向きと言える。但し、蒸気輸送管や銅管・鋼管トレース等では有効に利用できる。

Q7	ダイヤフラム式スチームトラップDF1型でダイヤフラムが破損した場合、作動はどうなるの？

ダイヤフラム式スチームトラップDF1型は内接弁構造（圧力に対して内側で弁が閉弁する構造）であり、ダイヤフラムが破損した場合、弁は閉弁したままで閉塞状態になります。ダイヤフラム式スチームトラップの構造は右記のとおりです。

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☆ワンポイントアドバイス☆
＜長所＞

1.	復水（ドレン）温度にてバルブの開閉を行うため空気障害・蒸気障害がない。2.1MPaまでのボールフロート式トラップのエアベントに多く使用。
2.	飽和温度以下の復水（ドレン）を、その飽和温度に追随した状態にて排出するため、設置時の温度調節が不要。
3.	省エネタイプのサーモスタティック類だが、小型の熱交換器などにも対応できる排出能力を持つ。
4.	コンパクト設計で、安価なコストと容易なメンテナンス性。

＜短所＞

1.	ダイヤフラムの特性上、235℃以上では使用できないため、それ以上の過熱蒸気や、2.1MPa以上の場所では使用できない。

＜概要＞
◆ダイヤフラム式スチームトラップは、蒸気と復水（ドレン）の温度差によって、トラップに内蔵しているダイヤサーモ内外に圧力差が生じ、この圧力差によって弁の開閉が行われます。ミヤワキのDシリーズは、飽和温度－5℃と－15℃で開閉する2種類のダイヤサーモもご用意しております。

＜ダイヤサーモの作動原理＞

◆ ダイヤサーモ内には水よりも沸点（飽和点）の低い液体が密封されていますので、蒸気に比べ沸点（飽和点）が低くなっております。ダイヤサーモが飽和蒸気温度（T1）の復水や蒸気で加熱されますと、ダイヤサーモ内の液体は沸騰を始め、ダイヤサーモ内の圧力は（P1）から（P2）まで加圧されます。この時に生じる差圧（

P）がバルブを押し下げ、弁を閉めます。ただし、エア（非凝縮性ガス）などの気体が配管内や装置にある場合には、圧力が（P1）でも温度が（T2）に満たないため、ダイヤサーモが開弁状態を保ちエアベントの働きも兼ねております。

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Q8	サーモワックス式暖房用トラップW型でサーモワックスが破損した場合、作動はどうなるの？

サーモワックス式暖房用トラップW型でサーモワックスが破損した場合、スプリングの反発力で弁は開弁したままの状態になるため、吹放しになります。

Q9	ディスク式スチームトラップの作動原理で流体が復水から蒸気に変わると閉弁するのはなぜ？

流体が復水から蒸気に変わるとディスクとシートの隙間を流れる流速が復水の場合より急激に高速化し、ベルヌーイの定理によりディスクの下面は圧力降下を起こしシートに吸いつけられて閉弁します。ディスク式スチームトラップの構造は右記のとおりです。

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☆ワンポイントアドバイス☆
＜開弁＆閉弁のメカニズム＞

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＜長所＞

1.	作動原理上、取り付け方向の制約を受けない。（縦・横自由）
2.	スケールに強い。閉弁時、蒸気の巻込流速によりスケール等をトラップの二次側へ飛ばすため。
3.	ウォータハンマ等の衝撃力に強い。
4.	安価なコストと、容易に作動確認（間欠作動）ができる。

＜短所＞

1.	天候の影響を受けやすく、変圧室を雨・雪等から守らなければ著しい蒸気ロスに繋がってしまう。
2.	作動原理上、トラップ一次側の蒸気（全熱）を逃がし閉弁する。流れの速度が速い場所では、圧力は低下する。（ベルヌーイ定理）

＜ベルヌーイの定理とは＞
◆ 流体はその流れの各点において、基準面からの高さによる「位置エネルギー」、速度による「運動エネルギー」、及び「圧力エネルギー」を持っている。
これらのエネルギーは流れの状態によって相互に変化をしながら、総量は保存される。
これを「エネルギー保存の法則」といい、それぞれのエネルギーを水1kgあたりと考えたものが一定であるという定理を「ベルヌーイの定理」という。流れの速度が速い場所では圧力が下がる。

Q10	ディスク式スチームトラップの作動原理で閉弁を維持できるのはなぜ？

閉弁の瞬間に変圧室内（Q9参照）に回り込んだ蒸気の圧力で変圧室内の圧力は入口圧力にほぼ等しくなる。閉弁力となる変圧室内のディスク面積に対し、開弁力となる入口ポート面積が小さいため閉弁力が勝り、閉弁が維持されます。

Q11	ディスク式スチームトラップの作動原理で閉弁を維持していたディスクが開弁するのはなぜ？

変圧室内の蒸気は、復水（ドレン）の滞留などに伴い徐々に放熱、及び圧力低下をする。入口圧力と入口ポート面積の関係が、変圧室内の圧力とディスク面積の関係に勝った時点で開弁します。

☆ワンポイントアドバイス☆
◆ディスク式スチームトラップの開弁メカニズムにより、変圧室内の放熱がポイントとなる。従って、変圧室が復水（ドレン）ではなく、例えば雨や雪などの影響により冷やされることで、開弁作動を引き起こします。これが「空打ち」状態です。この状態が続きますと、蒸気を無駄に排出し著しいエネルギーロスとなります。また、ディスク、ディスクシートの劣化原因となります。変圧室を保温キャップや空カンなどで空気保温することをお薦めします。

Q12	ディスク式スチームトラップトラップは、縦配管に取り付けできるの？

縦配管に取り付けることが出来ます。ディスク式スチームトラップは作動原理上、ディスクとディスクシートの隙間を流れる流速が、液体（復水）から気体（蒸気）に変わった時に急激に高速化し、圧力低下を起こして吸いつけられ閉弁するため、縦配管でも正常に作動します。

Q13	キャビテーションとはどのような現象ですか？

液体の物理的性質の一つに、飽和蒸気圧力がある。これは、液体にかかる圧力と沸点の関係を知ることができる特性値であり、圧力が低いほど沸点も低い値を取る。水を例に取ると、標準大気圧での沸点は約100℃であり、標高の高いエベレスト山頂など気圧の低い所での沸点は70℃～80℃付近まで下がる。つまり、同じ液体でも圧力が下がり、その温度の飽和蒸気圧力以下になれば、液体は沸騰するということである。流体には、ベルヌーイの定理で説明されているように、流れの速度が早い所では圧力が低下する、という性質がある。プロペラやポンプの羽根車のように水中を高速で回転する翼の周辺では圧力が非常に低くなり、その水温での飽和蒸気圧力以下になることがある。この領域で水は蒸発して気泡が発生する。この現象をキャビテーション（空洞現象）という。気泡は、さらに押し流されて再び圧力の高い領域に入ると、押しつぶされるように消滅する。気泡の発生と消滅は繰り返すため、機械の運転を不安定にし、効率そのものを低下させる。また、この気泡の消滅は大きな衝撃を伴い、騒音や振動の原因になる。また、このような運転が長時間継続し、繰り返し応力を加えられている状態にある翼は、しだいに疲労によって表面をえぐられるように侵食・損傷（エロージョン）を生じることがある。減圧弁の場合、減圧比が限界以上になると弁の絞り部分で急激な圧力低下が起こり、キャビテーションによる気泡が発生する。この気泡は、弁の下流で圧力が回復すると崩壊して消滅するが、このとき強い衝撃力が発生し騒音の原因となる。また、この衝撃力によって物体表面（例えば、減圧弁内部のバルブ・バルブシート・ストレーナなど）に損傷（エロージョン）を生じることがある。

Q14	スチームトラップとは？

蒸気を加熱媒体として利用する機器や各種装置、及び蒸気を送るための蒸気輸送管（主管）において、被加熱物との熱交換や放熱によって発生した復水（ドレン）を、蒸気を逃がさず自動的に排除するための自動弁（自力弁）である。また、配管内に存在している非凝縮性ガス（エアなど）も蒸気を逃がさず自動的に排除する。復水やエアを配管内から排除することにより、良質な蒸気の安定供給、ウォータハンマの防止、スタートアップ時間の短縮、機器・装置の熱効率保持などの効果があり、蒸気の持つエネルギーを無駄なく有効に利用することで、生産性の向上を目的・ねらいとする。
☆スチームトラップの分類

分類	作動原理	主な型式	主な構造図
メカニカル	蒸気と復水の比重差	バケット
メカニカルサーモスタティック	蒸気と復水の比重差、及び温度差	フロート
サーモスタティック	蒸気と復水の温度差	温調※1・バイメタル・ダイヤフラム※2・ワックス等
サーモダイナミック	蒸気と復水の熱力学、及び流体力学特性差	ディスク・オリフィス

Q15	スチームトラップの不良について教えてください。

スチームトラップの不良は、「蒸気漏れ」と「詰まり」に大別され、各々程度があります。不良の原因としては、スチームトラップの内部部品の破損等による場合もありますが、主には、長期使用による弁部の劣化（エロージョン、コロージョン）が挙げられます。劣化が進行すると、閉弁性能がより悪化し、やがて「吹放し」状態に至り、大量の蒸気が無駄に放出されます。もう1つの主な原因として、配管内のゴミやスケールがスチームトラップの弁部に引っ掛かる、所謂「ゴミかみ」と、それらが弁部やその周りに付着堆積することが挙げられます。ゴミかみは、閉弁を妨げ、一変して大きな蒸気漏れを招きます。間もなく蒸気や復水により押し流される一次的な場合もありますが、その後に到達するゴミが付着堆積し、詰まりが進行して、やがて「閉塞」状態に至る可能性があります。閉塞すると、復水の滞留が甚だしく、使用設備の性能や効率を大きく低下させます。

Q16	蒸気漏れは、どれくらいの損失金額につながりますか？

蒸気損失は、蒸気漏れ量に、各工場等で定められる蒸気単価を乗じて算出されますが、問題は、如何に蒸気漏れ量を把握するかということです。当社では、当社発行の技術資料「STB」（6-3.スチームトラップの不良による蒸気損失）に、標準的なディスクトラップに対する吹放し時の蒸気漏れ量(27kg/h)を記載していますが、当然ながらスチームトラップの種類は非常に多く、使用圧力も様々であり、蒸気漏れ量もそれらに依存して変わっていきます。当社が関与した幾つかの定期点検のなかで、スチームトラップ約2万台を設置した工場で、2年間で約1億円（無休運転、蒸気単価1円／kgで計算）の蒸気損失を回避した事例があります。

Q17	蒸気漏れ量を定量把握する便利な方法はありますか？

あります。当社製スチームトラップ診断・管理システムDr.Trap（PM301）は、個々のスチームトラップの診断から、診断結果の保存、及び蒸気漏れ量や損失の算出等、診断結果の分析・集計まで、スチームトラップの管理に必要な一連処理を行う全自動型のシステム製品です。スチームトラップの診断経験を要せず、簡単に使用できる便利な製品です。他に、スチームトラップの点検支援ツールDr.Trap Jr.（PM15）もあります。Dr.Trap Jr.は、不良（蒸気漏れ）のスチームトラップから検出される振動値を記録し、手入力する手間が伴いますが、その後の分析・集計処理は、Dr.Trapと同じ性能の専用ソフトウエアが自動的に行います。購入費用や点検するスチームトラップの数量により、適当な方を選択いただけます。

Q18	Dr.Trapは、どのようにして蒸気漏れ量を導きますか？

スチームトラップは、劣化等により生じた弁部隙間から蒸気が漏れる際に、超音波振動を発生しますが、Dr.Trapは、この振動を検出して弁部隙間の大きさを予想する「劣化検出方式」（特許）を用いて蒸気漏れ量を導きます。当社発行の技術資料「STB」（6-3.スチームトラップの不良による蒸気損失）に、流体力学及び熱力学をもとに導いた蒸気漏洩量計算式（Q式）を記載していますが、劣化検出方式とは、検出振動値から、劣化値と称する（使用圧力に依存しない）スチームトラップ自身の劣化度合いを求め、この劣化値をQ式のパラメータである「当価漏洩ノズル径」に相当する隙間面積の算出に使用し、蒸気漏れ量を導くものです。Dr.Trapが行う演算は、Q式とは少し異なり、実測による漏れ量や漏れ特性等の実験結果を考慮した実験式を使用していますが、基本的な考え方は上記の通りです。

Q19	Dr.Trapが導出する蒸気漏れ量（損失）の信憑性について教えてください。

当社では、Dr.Trapの信憑性の評価方法として、Dr.Trapの蒸気漏れ量と真の蒸気漏れ量（真値）の誤差が正規分布することを前提に、正規関数を用いる方法を採用しています。500台以上の不良（蒸気漏れ）トラップを対象に、蒸気漏れ量の実測とDr.Trapによる診断を実施しましたが、実測値を真値とみなして正規化した結果、平均値が真値に対して6％低く、バラツキはσ＝34となっています。この結果から、Dr.Trapの蒸気漏れ量は、平均的に真値に対して僅かに低く、バラツキ誤差は、63％の確率で34％以内に収まることを意味します。例えば、ある不良トラップの蒸気漏れ量が10kg/hとすれば、Dr.Trapの蒸気漏れ量は、概ね6.5～13kg/hの範囲内となると言えます。

Q20	マシンチェッカ（PM11）が表示する振動値と蒸気漏れ量の関係について教えてください。

PM11は、スチームトラップの蒸気漏れの程度を大まかに把握する簡易型の機器で、蒸気漏れ量を定量的に把握できるものではありません。蒸気漏れの程度として当社では、小、中、大、吹放しの4つに分類していますが、例えば、PM11の振動値が10～30のときが小、30～50が中、50～80が大、80以上が吹放しといった具合に対応付けています。しかしながら、この基準は、お客様により異なりますし、当社の点検サービス担当者によっても多少異なります。このように蒸気漏れ量との対応付けはできませんが、当社では、お客様の要求により、おおよそのガイドラインを提供させていただくことは可能です。しかしながら、蒸気漏れ量を把握したいお客様には、PM11に専用ソフトを設けたDr.Trap Jr.（PM15）を推奨します。Dr.Trap Jr.の専用ソフトは、振動値からスチームトラップの良不良の判断、及び蒸気漏れ量等を自動的に出力しますので、お客様は、検出された振動値を記録する作業のみに留まります。

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