JP6041981B2 - 流体漏れを検出する装置 - Google Patents

Description

本明細書において開示される主題は、流体漏れの検出に関する。より詳細には、主題は、電源変圧器に取り付けられる流体ドレン管における流体漏れを検出する装置に関する。

プロセス制御産業において、産業プロセスにおけるプロセス流体の質量流量及び／又は速度を制御するのに自動制御弁が広範に用いられる。いくつかの例では、特にバッチプロセスにおいて、閉鎖時に緊密な遮断状態を達成する弁が必要である。「緊密な遮断」という表現は、弁を通る流体の流れがゼロ又は略ゼロである弁位置を指す。特に、緊密な遮断状態が存在するのは、弁を通る流体の流れが存在しないか、又は、流れる流体の影響が無視できるレベルまで流体の流れが低減されている場合である。

緊密な弁遮断状態が必要とされる産業プロセスでは、弁が緊密に遮断されていない場合、その結果生じる物質の漏れがバッチレシピ内へ入ることにより、バッチを壊滅させる可能性がある。緊密遮断弁から有害又は有毒な化学物質が漏れている場合、この漏れは工場の作業員に危険をもたらす可能性がある。また、産業プロセスにおいて、破裂板が用いられる通常動作状態で、油／流体漏れを生じる部分的な破裂に起因して、防漏状態が必要とされる。

さらに、漏れは、環境、人、設備、及びビジネスを脅かす。こうした漏れは、現在の技術的に複雑な環境では避けられない。漏れとは、誰もが取り組み、考慮する必要のあるものである。こうした漏れは、速やかに検出されなければ災害になりかねない。こうした漏れは、多くの損害を与え、一掃するのが難しく、更には危険ですらある。しかし、速やかに検出されれば、適時の警告によって、重要な機器が不具合を起こしかけていることを示すのに役立つ可能性がある。早期段階での素早い行動により損害及びサービスの中断を防ぐことができる。

既存の手法では、流体漏れの検出は、温度レベルセンサー及び圧力レベルセンサーを用いて実行される。これらのセンサーは、流体が収集されるチャンバー／タンクに備えられる。これらのタイプの手法は、タンクを通じた流体の漏れを検出するのに役立つ。しかし、このようなタイプの手法は、産業プロセスの上流の管と下流の管との間に配置された閉鎖弁を通じて発生する流体漏れを検出するのには用いることができない。

プロセス制御産業において、緊密遮断弁が漏れを起こしている場合に検出する手段が目下必要である。本開示の実施形態は、これらの問題及び他の問題に対する解決策を提供し、従来技術を上回る利点を提供する。

本明細書に記載されるような方法及びシステムによって、従来技術の欠点が克服されるとともに、更なる利点が提供される。

本明細書において開示される主題は、閉鎖弁を通じて起こる流体漏れを検出するための流体ドレン管の下に流体レベルスイッチを有する装置を設置することによって、既存の技術の制約を解決する。

本明細書において開示される主題は、流体漏れを検出する極めて簡単な装置を提供する。

本主題に開示されるシステムは、圧力センサー手段、温度センサー手段、又は蒸気センサー手段がなく、経済的である。さらに、本明細書において開示されるシステムは、動作中に伴う複雑さが最小である。

更なる特徴及び利点が、本開示に提供される種々の技術によって実現される。本開示の他の実施形態及び態様が本明細書において詳細に記載されるとともに、特許請求される発明の一部とみなされる。

１つの非限定的で例示的な態様において、流体ドレン管に配置される閉鎖弁を通じた流体漏れを検出する装置が開示される。本装置は、前記流体ドレン管の底部に取り付けられて、閉鎖した流体ドレン弁を通じて漏れた流体を収集する、流体収集区画室を備える。流体収集区画室は、それぞれ頂部及び底部に少なくとも１つの貫通孔を有し、この流体収集区画室の断面積は、流体ドレン管の断面積と同じである。流体収集区画室の底部の貫通孔を囲む領域は、漏れた流体を収集するように構成される。流体収集室の底部は、流体排出管に接続されている。流体排出管は、貫通孔を通って流体収集室に所定の高さまで延在する。本装置は、流体収集区画室内部の所定の場所に位置決めされる少なくとも１つの流体レベルスイッチも備える。流体レベルスイッチは、上記区画室に所定の量の流体が収集されると、流体漏れを示す警報を発する。

上述の概要は単に例示であり、いかようにも限定することを意図しない。上述の例示的な態様及び特徴に加えて、更なる態様及び特徴が、図面及び以下の詳細な説明を参照して明らかとなるであろう。

本開示の新規の特徴及び特性は、添付の特許請求の範囲に記載される。しかし、本開示の実施形態自体は、本開示の好ましい使用形態は、更なる目的及び利点とともに、添付の図面と合わせて読むことで、例示的な一実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。以下、１つ又は複数の実施形態を、添付の図面を参照して単に例として記載する。図面において、同様の符号は同様の要素を示す。

産業プロセスの流体ドレン管における流体漏れを検出するのに用いられる装置の例示的な構成を示す図である。 閉鎖弁を通じた流体漏れを検出するのに用いられる装置の例示的な図である。 閉鎖弁を通じた流体漏れを検出するのに用いられる装置の例示的な図である。

これらの図は、本開示の実施形態を単に例示目的で示す。当業者は、本明細書に示される構造及び方法の代替的な実施形態を、本明細書に記載される本開示の原理から逸脱することなく用いることができることを以下の説明から容易に理解するであろう。

上記では、本開示の以下の詳細な説明をよりよく理解することができるように、本開示の特徴及び技術的利点を大まかに概説した。本開示の更なる特徴及び利点は以下に記載され、これらの特徴及び利点は本開示の請求項の主題を構成する。当業者は、開示される概念及び特定の態様を、本開示の同じ目的を実行する他の構造を変更又は設計する基礎として容易に用いることができることを理解するべきである。当業者は、そのような均等な構
造が、添付の特許請求の範囲に記載されるような本開示の趣旨及び範囲から逸脱しないことも理解するべきである。本開示に特徴的であると考えられる新規の特徴は、添付の図面に関連して考慮すると、その機構及び動作方法の双方に関して、更なる目的及び利点とともに以下の記載からよりよく理解されるであろう。しかし、図のそれぞれは、単に例示目的及び説明目的で提供され、本開示の範囲を規定するものとして意図されていないことは明確に理解されるべきである。

図１は、流体漏れ検出装置と流体ドレン管１との統合を示す例示的な構成である。少なくとも１つの流体ドレン弁又は破裂板２が流体ドレン管１に配置されている。流体漏れ検出装置は、流体ドレン管１の下部に一体化されていることが図から明らかである。流体ドレン管１は、上側流体ドレン管１ａ及び下側流体ドレン管１ｂとして２つの異なる部分に分かれている。上側流体ドレン管１ａは、一端が流体貯蔵タンクに接続されている。上側流体ドレン管の他端は、流体ドレン弁又は破裂板２の受取端／入口部に接続されている。下側流体ドレン管１ｂは、一端が流体ドレン弁又は破裂板２の出口部に接続されている。下側流体ドレン管１ｂの他端は流体収集区画室３の上側部に接続されている。流体ドレン弁又は破裂板２は上側流体ドレン管１ａと下側流体ドレン管１ｂとの間に配置されている。上側流体ドレン管１ａ及び下側流体ドレン管１ｂは、締結具を用いてドレン弁又は破裂板２に接続されている。締結具としては、限定はしないが、ナット及びボルト、リベットが挙げられる。通常の産業プロセス中、流体ドレン弁又は破裂板２は、流体ドレン管１を通してタンクに収集された流体を排出するために開放される。しかし、閉鎖した流体ドレン弁又は破裂板２を通じて流体が漏出しやすい状況が存在する。この流体漏れは、ドレン弁２の閉鎖時には望ましい挙動ではない。この漏れは、産業機器に損失をもたらし、産業機器に損害を生じる。

図２ａ及び図２ｂは流体収集区画室３の詳細図を示す。流体収集区画室３は、ドレン弁又は破裂板２の閉鎖時に漏れた流体を収集する油ドレン管の下部に取り付けられる。流体収集区画室３の形状としては、限定はしないが、正方形、矩形、円形、及び目的を満たす任意の他の形状が挙げられる。区画室３に収集される流体としては、限定はしないが、燃焼冷却油、絶縁油、ディーゼル油、ガソリン、及び水が挙げられる。収集区画室３を接続する流体ドレン管１は、延長拡径（diverging）部７を有する。流体ドレン管１の延長拡径部７は、溶接、ろう付け、及び冷間鍛造のうちの少なくとも１つを用いて流体収集区画室３に接続される。しかし、任意の他の技術を、流体ドレン管１を流体収集区画室３に接続するのに用いることができる。区画室３は、それぞれ区画室３の底面及び頂面に少なくとも１つの貫通孔４すなわち通路を有する。この区画室の頂面の貫通孔は放射状拡大部７に接続され、区画室３の底面の貫通孔は流体排出管５に接続されている。流体ドレン管１の中心軸と区画室３の底面及び頂面の貫通孔４の中心軸とは同じである。これは、流体の排出が行われるたびに、流体収集区画室３にこぼれ出ることなく、加圧された流体が貫通孔４を通って油収集ピットに直接流出するはずだからである。しかし、流体ドレン管１の底部に設けられた延長拡径部７があるために、流体が流体収集区画室３に入ることができる可能性があるかもしれない。この場合、流体収集区画室３に収集された流体を排出するために必要な機構を備える必要がある。

さらに、流体収集区画室３には流体収集領域８が設けられる。この領域は流体収集区画室３の底部に設けられている。流体収集領域は、流体収集区画室３の底面の貫通孔４を囲む領域である。この領域は、流体ドレン弁又は破裂板２から漏れた流体を収集するのに用いられる。閉鎖した流体ドレン弁又は破裂板２を通じた流体漏れの可能性が認められている。漏れた流体の圧力は比較的僅かなので、漏れた流体は流体ドレン管１の側壁上を流れる。漏れた流体が流体ドレン管１の底面に達成すると、漏れた流体は、貫通孔４を通じて流体収集区画室３から直接滴り落ちる代わりに、流体ドレン管１の延長拡径部７の側壁上を流れ続ける。これにより、漏れた油は流体収集区画室３の流体収集領域８に収集される
。流体排出管５は流体収集区画室３の底部に接続されている。１つの例示的な実施形態において、流体排出管５は、貫通孔４を通って流体収集区画室３に所定の高さまで延在する。これにより、収集された漏れた流体は流体収集領域内に留まる。これは、油排出管の延長部が、収集された漏れた流体が収集区画室３の底面の貫通孔４を通じて漏出することを防ぐ側壁として機能するためである。しかし、当業者は収集領域に漏れた流体を保持する種々の手段を見出すことができることが明らかである。

流体収集区画室３には、少なくとも１つの流体レベルスイッチ６が更に設けられる。流体レベルスイッチ６は、流体収集区画室３の所定の場所に位置決めされる。本開示では、流体レベルスイッチ６は、流体収集区画室３の底部の角部のうちの１つに位置決めされる。区画室３に流体レベルスイッチ６を固定するのに必要な構成が、流体収集区画室３に形成される。さらに、所定のサイズ及び形状の切欠き部が、流体収集区画室３の側面のうちの１つに形成される。切欠き部の形状は様々とすることができ、切欠き部の形状としては、限定はしないが、正方形、矩形、円形、楕円形、及び目的を満たす任意の他の形状が挙げられる。切欠き部のサイズは、操作者又は保守管理担当者の手が流体レベルスイッチ６まで容易に難なく届くことを当然可能にするサイズとするべきである。また、区画室３を覗き見る手段を提供するべきである。さらに、所定の数の係止孔が切欠き部８の部分を囲む。切欠き部８を隠すために、同じ数の係止孔を有する係止プレート９が流体収集区画室３に取り付けられる。これは、流体ドレン管１を通じて流体を排出する間、流体が切欠き部８を通じてこぼれ出ることがないようにするためである。したがって、流体がこぼれ出ること及び流体の損失を回避するために、係止プレート９が設けられる。係止孔の数は２から１０まで様々である。

背景技術において説明したように、流体は、閉鎖された流体ドレン弁又は破裂板２を通じて漏れる可能性がある。漏れた流体は流体収集区画室３に収集される。流体レベルスイッチ６は、流体収集区画室３における流体の存在を検知する。流体レベルスイッチ６は、漏れた流体の量に基づき、流体レベルスイッチ６の浮き玉を液位に応じて浮き沈みさせる。浮き玉内部にある磁石の磁力によってリードスイッチが作動する。浮き玉がリードスイッチから離れるように動くと、リードスイッチはオフになり、浮き玉がリードスイッチの近くに動くと、リードスイッチはオンになる。流体収集領域に所定の量の漏れた流体が収集されると、流体レベルスイッチはリードスイッチをオンにする。リードスイッチがオンになると、閉鎖した流体ドレン弁又は破裂板２を通じた漏れの可能性を示す警報を発する。警報のタイプとしては、限定はしないが、視覚警報、音声警報、及びそれらの組合せが挙げられる。任意のタイプの警報を、操作者に警告するか又は信号を送る目的を満たすシステムに構成することができる。

上記に加えて、流体収集領域８に収集された流体を排出するために、流体ドレンプラグ１０が流体収集区画室３に設けられる。流体収集領域８において収集される流体は、動作時の排出中の流体又は漏れた流体とすることができる。流体を排出するために流体ドレン弁又は破裂板２が開放されるたびに、流体漏れを示すのに用いられる警報をオフに切り替える機構を設けることができる。

記載されている説明は、本発明を開示するために、最良の形態を含む例を用いており、また、当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明を実施することは、任意の装置又はシステムを作製及び使用すること、並びに包含されている任意の方法を実行することを含む。本発明の特許請求可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者には想到される他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と僅かにしか異ならない均等な構造要素を有する場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものとして意図される。

本明細書における実質的にあらゆる複数形の用語及び／又は単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈及び／又は用途に適切であるように、複数形から単数形に及び／又は単数形から複数形に言い換えることができる。種々の単数形／複数形の置換は、明確にするために本明細書において明示的に記載される場合がある。

本明細書において種々の態様及び実施形態を開示したが、他の態様及び実施形態が当業者には明らかとなる。本明細書において開示されている種々の態様及び実施形態は例示目的であり、限定することを意図していない。真の範囲及び趣旨は添付の特許請求の範囲によって示される。

１ 流体ドレン管
１ａ 上側流体ドレン管
１ｂ 下側流体ドレン管
２ 流体ドレン弁／破裂板
３ 流体収集区画室
４ 貫通孔
５ 流体排出管
６ 流体レベルスイッチ
７ 延長拡径部
８ 流体収集領域
９ 係止プレート
１０ ドレンプラグ

Claims (9)

1. 流体ドレン管（１）に配置される閉鎖弁又は破裂板を通じた流体漏れを検出する装置であって、該装置は、
   前記流体ドレン管（１）の底部に取り付けられて、閉鎖した流体ドレン弁又は破裂板（２）を通じて漏れた流体を収集する、流体収集区画室（３）であって、該流体収集区画室（３）は、それぞれ頂面及び底面に少なくとも１つの貫通孔（４）を備え、該流体収集区画室（３）の前記底面の前記貫通孔（４）を囲む領域が、前記漏れた流体を収集する流体収集領域（８）として構成され、該流体収集区画室（３）の底面は、前記貫通孔（４）を通って該流体収集区画室（３）に所定の高さまで延在する流体排出管（５）に接続される、流体収集区画室（３）と、
   前記流体収集区画室（３）内部の所定の場所に位置決めされて、前記流体収集領域（８）に所定の量の流体が収集されると、流体漏れを示す警報を発する、少なくとも１つの流体レベルスイッチ（６）と、
   を備える、装置。
2. 前記流体ドレン管（１）の前記底部は、前記流体収集区画室（３）の頂面の貫通孔（４）に接続され、前記漏れた流体を、前記流体収集区画室（３）の前記流体収集領域（８）に流す、延長拡径部（７）を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記流体収集区画室（３）の少なくとも１つの側面に切欠き部が形成される、請求項１に記載の装置。
4. 所定の形状及びサイズの、所定の数の係止孔が、前記切欠き部を囲む部分に設けられる、請求項３に記載の装置。
5. 前記装置は、所定の数の係止孔を有する少なくとも１つの係止プレート（９）を更に備え、該係止プレート（９）は、該係止プレート（９）及び前記切欠き部を囲む部分の双方に設けられた係止孔によって、締結具を用いて流体収集区画室（３）の切欠き部側に取り付けられる、請求項１及び４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記流体収集区画室（３）には、該流体収集区画室（３）の前記底部に収集された流体を排出する少なくとも１つのドレンプラグ（１０）が設けられる、請求項１に記載の装置。
7. 前記警報のタイプは、音声警報及び視覚警報のうちの少なくとも一方から選択される、請求項１に記載の装置。
8. 請求項１に記載の装置を備える、変圧器爆発制御システム。
9. 請求項８に記載の変圧器爆発制御システムを備える変圧器であって、前記油ドレン管に配置される前記閉鎖弁を通じた油漏れを検出する、変圧器。

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