(57)【要約】【課題】配管を流れる蒸気が止まり、導圧管に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生し、差圧ΔＰが生じたとしても、流量の計測結果や差圧の検出結果に誤認が生じないようにする。【解決手段】差圧発信器３は、静圧ΔＰと飽和蒸気表ＪＨとから蒸気の密度ρを求め、差圧ΔＰと密度ρから蒸気の質量流量ｑｍを演算し、出力する。配管を流れる蒸気が止まると、静圧Ｐが低下する。この静圧Ｐの低下に着目し、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回った場合、差圧ΔＰと密度ρから算出される質量流量ｑｍの出力をカットし、質量流量ｑｍ＝０を出力する。【選択図】  図４
2010160054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を流れる蒸気に差圧を発生させる差圧発生手段と、
この差圧発生手段によって発生する高圧側の蒸気圧力および低圧側の蒸気圧力を受圧部にそれぞれ導く第１および第２の導圧管と、
前記第１の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第１の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第１の封液部と、
前記第２の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第２の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第２の封液部と、
前記第１の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記高圧側の蒸気圧力と前記第２の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記低圧側の蒸気圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
この差圧検出手段によって検出される差圧に基づいて前記配管を流れる蒸気の流量を計測しその流量の計測結果を出力する流量計測手段とを備えた蒸気流量計において、
前記配管内の蒸気の状態を検出する蒸気状態検出手段と、
この蒸気状態検出手段によって検出される蒸気の状態に基づいて前記流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする出力カット手段と
を備えることを特徴とする蒸気流量計。
【請求項２】
請求項１に記載された蒸気流量計において、
前記蒸気状態検出手段は、
前記配管内の蒸気の状態として前記配管内の静圧を検出し、
前記出力カット手段は、
前記蒸気状態検出手段によって検出される静圧が所定の閾値を下回った場合に前記流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする
ことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項３】
請求項１に記載された蒸気流量計において、
前記蒸気状態検出手段は、
前記配管内の蒸気の状態として前記配管内の蒸気の温度を検出し、
前記出力カット手段は、
前記蒸気状態検出手段によって検出される温度が所定の閾値を下回った場合に前記流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする
ことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項４】
配管を流れる蒸気に差圧を発生させる差圧発生手段と、この差圧発生手段によって発生する高圧側の蒸気圧力および低圧側の蒸気圧力を受圧部にそれぞれ導く第１および第２の導圧管と、前記第１の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第１の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第１の封液部と、前記第２の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第２の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第２の封液部とを備えた差圧発生構造に対して付設される差圧発信器であって、
前記第１の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記高圧側の蒸気圧力と前記第２の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記低圧側の蒸気圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
この差圧検出手段によって検出される差圧に基づいて前記配管を流れる蒸気の流量を計測しその流量の計測結果を出力する流量計測手段と、
前記配管内の蒸気の状態に基づいて前記流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする出力カット手段と
を備えることを特徴とする差圧発信器。
【請求項５】
配管を流れる蒸気に差圧を発生させる差圧発生手段と、この差圧発生手段によって発生する高圧側の蒸気圧力および低圧側の蒸気圧力を受圧部にそれぞれ導く第１および第２の導圧管と、前記第１の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第１の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第１の封液部と、前記第２の導圧管と前記受圧部の受圧面との間に位置し前記第２の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第２の封液部とを備えた差圧発生構造に対して付設される差圧発信器であって、
前記第１の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記高圧側の蒸気圧力と前記第２の封液部を介して前記受圧部に与えられる前記低圧側の蒸気圧力との差圧を検出しその差圧の検出結果を出力する差圧検出手段と、
前記配管内の蒸気の状態に基づいて前記差圧検出手段からの差圧の検出結果の出力をカットする出力カット手段と
を備えることを特徴とする差圧発信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管を流れる蒸気の流量を計測する蒸気流量計およびこの蒸気流量計に用いて好適な差圧発信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石油化学や化学工業など各種プラントでは、蒸気が流れる配管に蒸気流量計を設置し、その配管を流れる蒸気の流量を計測するようにしている。この蒸気流量計は、オリフィス，楕円スロート、ベンチュリ管などの絞り部（差圧発生手段）と差圧発信器とを組み合わせて構成される。
【０００３】
〔従来例１〕
図８に絞り部と差圧発信器とを組み合わせて構成された従来の蒸気流量計の一例を示す（例えば、特許文献１参照）。この蒸気流量計では、蒸気が流れる配管１００に絞り部１０１を設け、配管（水平配管）１００の下方に差圧発信器１０２を設置し、絞り部１０１によって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１を導圧管１０３を介して差圧発信器１０２の受圧部１０２Ａへ送り、また絞り部１０１によって発生する低圧側の蒸気圧力Ｐ２を導圧管１０４を介して差圧発信器１０２の受圧部１０２Ａへ送り、高圧側の蒸気圧力Ｐ１と低圧側の蒸気圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出し、この検出した差圧ΔＰに基づいて配管１００を流れる蒸気の流量を計測する。
【０００４】
この蒸気流量計において、差圧発信器１０２における受圧部１０２Ａは、円柱状のダイアフラムベース１０２Ａ１と、このダイアフラムベース１０２Ａ１の両側面に備えられた受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３と、この受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３の外側を囲むフランジカバー１０２Ａ４と、受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３とダイアフラムベース１０２Ａ１との間に封入された圧力伝達油（封入液）１０７Ａ５とを有している。ダイアフラムベース１０２Ａ１、受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３およびフランジカバー１０２Ａ４はステンレス製とされている。
【０００５】
この蒸気流量計において、導圧管１０３，１０４を介する蒸気圧力Ｐ１およびＰ２は、受圧部１０２Ａの受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３に加えられ、圧力伝達油１０２Ａ５を介して差圧センサチップ（図示せず）に伝達され、この差圧センサチップによって蒸気圧力Ｐ１とＰ２との差圧ΔＰが検出される。そして、この差圧ΔＰに基づいて、計測部１０２Ｂにおいて、配管１００を流れる蒸気の流量が計測される。
【０００６】
この蒸気流量計では、高温の蒸気が受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３に直接触れると、受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３において水素透過現象が生じる虞がある。ここでいう水素透過現象とは、受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３が長期間高温高圧の蒸気にさらされることで水素が受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３の内部を熱拡散現象により移動し、ダイアフラムベース１０２Ａ１側の圧力伝達油１０２Ａ５に溶け込む現象である。この水素透過現象によって水素が圧力伝達油１０２Ａ５に溶け込むと、例えばプラント停止時などにおいて受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３に圧力が印加されなくなった場合、圧力伝達油１０２Ａ５内で高圧によって圧縮されていた水素が急に膨張し、受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３を変形させる虞がある。
【０００７】
そこで、この蒸気流量計では、差圧発信器１０２を絞り部１０１よりも下方に位置させ、タンクＴ１，Ｔ２を設けて導圧管１０３，１０４内に水を溜め、この導圧管１０３，１０４内に溜められた水を受圧ダイアフラム１０２Ａ２，１０２Ａ３に接するものとしている。また、導圧管１０３，１０４内に溜められた水に錆などの異物が混入し堆積する虞があるので、定期的に、コック１０５，１０６を操作することによって導圧管１０３，１０４に溜められた水をパージし、タンクＴ１，Ｔ２より水を補給するようにしている。
【０００８】
〔従来例２〕
図８に示した蒸気流量計では、プラント稼働前に、導圧管１０３，１０４に水を供給する必要がある。また、定期的に、導圧管１０３，１０４に溜められた水をパージし、水を補給する必要がある。そこで、このような手間をなくすため、本出願人は、特許文献２に示されるようなセルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計を提案した。図９にその基本構造を示す。
【０００９】
このセルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計では、配管１００の上方に差圧発信器１０７を設置し、絞り部１０１によって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１を導圧管１０８を介して差圧発信器１０７の受圧部１０７Ａへ送り、また絞り部１０１によって発生する低圧側の蒸気圧力Ｐ２を導圧管１０９を介して差圧発信器１０７の受圧部１０７Ａへ送り、高圧側の蒸気圧力Ｐ１と低圧側の蒸気圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出し、この検出した差圧ΔＰに基づいて配管１００を流れる蒸気の流量を計測する。
【００１０】
この蒸気流量計では、差圧発信器１０７を配管１００の上方に設置させ、フランジカバー１０７Ａ４の上方から受圧部１０７Ａへ蒸気を導くようにしているので、導圧管１０８，１０９を介して送られてきた蒸気が受圧部１０７Ａにおいて冷却されて液化し、受圧ダイアフラム１０７Ａ２，１０７Ａ３とフランジカバー１０７Ａ４との間に形成されるウォータポケット（封液部）１０７Ａ６，１０７Ａ７に飽和水（封止水）となって溜まる。
【００１１】
この場合、受圧ダイアフラム１０７Ａ２，１０７Ａ３には、ウォータポケット１０７Ａ６，１０７Ａ７に溜められた飽和水を介して蒸気圧力Ｐ１およびＰ２が加えられる。そして、この受圧ダイアフラム１０７Ａ２，１０７Ａ３に加えられた蒸気圧力Ｐ１およびＰ２が圧力伝達油１０７Ａ５を介して差圧センサチップ（図示せず）に伝達され、この差圧センサチップによって蒸気圧力Ｐ１とＰ２との差圧ΔＰが検出される。
【００１２】
また、受圧ダイアフラム１０７Ａ２に加えられた蒸気圧力Ｐ１が圧力伝達油１０７Ａ５を介して圧力センサチップ（図示せず）に伝達され、この圧力センサチップによって蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差として、配管１００内の静圧Ｐが検出される。
【００１３】
そして、計測部１０７Ｂにおいて、圧力センサチップによって検出された静圧Ｐと圧力基準の飽和蒸気表とから蒸気の密度ρが求められ、この蒸気の密度ρと差圧センサチップによって検出された差圧ΔＰとから配管１００を流れる蒸気の質量流量ｑｍが算出される。
【００１４】
この蒸気流量計では、配管１００に蒸気が流れると、ウォータポケット１０７Ａ６，１０７Ａ７に自動的に飽和水が溜まるので、プラント稼働前に水を補給することなく、受圧ダイアフラム１０７Ａ２，１０７Ａ３を蒸気から保護することができる。また、受圧部１０７Ａが配管１００の上方に位置しているので、ウォータポケット１０７Ａ６，１０７Ａ７に溜められた飽和水に錆などの異物が混入して堆積する虞がなく、長期間にわたって正確な流量の計測が可能となる。また、蒸気を流している間、飽和水の液位は保たれるので、水の補給や定期的なパージも必要としない。
【００１５】
なお、配管１００内の静圧Ｐを検出するのではなく、配管１００を流れる蒸気の温度Ｔを検出し、この検出した温度Ｔと温度基準の飽和蒸気表とから蒸気の密度ρを求め、この求めた蒸気の密度ρと検出された差圧ΔＰとから配管１００を流れる蒸気の質量流量ｑｍを算出する方式もある。
【００１６】
【特許文献１】特開平５−３２２６０７号公報
【特許文献２】特開２００６−７８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述したセルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計では、例えば、絞り部１０１の上流側にボイラーやバルブがあり、このボイラーを止めたり、バルブを閉めたりして、配管１００内の蒸気の流れが止まると、導圧管１０８や１０９の管路の途中に水が溜まり、この溜まった水の自重を原因とした負圧が発生し、差圧ΔＰが０とならないことがある。
【００１８】
この差圧ΔＰが生じるメカニズムについて説明する。ボイラーを止めたり、バルブを閉めたりして、配管１００内の蒸気の流れが止まると、蒸気が冷えて液化した水が導圧管１０８，１０９の内壁面を伝って配管方向へ流れて行く。ここで、導圧管１０８，１０９の内壁面を伝って配管方向へ流れる水は、圧力の変化や配管のちょっとした段差などでその管路の途中に詰まり易い。
【００１９】
例えば、図１０（ａ）に示すように、導圧管１０９の内壁面を伝って配管方向へ流れる水が段差部１０９ａに達し、段差部１０９ａを塞ぐことがある。このような状態が生じると、熱伝導のよい導圧管１０９から熱が放出されるので、段差部１０９ａを塞いだ水が冷やされ、更にこの水に蒸気が集まって液化し、水の層が厚くなって行く（図１０（ｂ）参照）。
【００２０】
これにより、導圧管１０９内の蒸気が水の層で上下に分断され、導圧管１０９の上側の管路内の蒸気の温度が下がってその管路内の圧力が小さくなると、段差部１０９ａに溜まった水の層が吸い上げられる（図１０（ｃ）参照）。そして、導圧管１０９の上側の管路内の蒸気の温度と下側の管路内の蒸気の温度が平衡状態となると、吸い上げられた水の層が自重で下がり（図１０（ｄ）参照）、導圧管１０９の上側の管路内の圧力を負圧とする。
【００２１】
導圧管１０８側でも同様にして、導圧管１０８の途中に水の層が生じることがあり、その水の層で分断される導圧管１０８の上側の管路内の圧力を負圧とする。この場合、導圧管１０８の管路の途中に生じた水の層と導圧管１０９の管路の途中に生じた水の層とは、同じ長さとなるとは限らない。これにより、配管１００内に蒸気が流れが止まっても差圧ΔＰが０とならず、蒸気が流れていると誤認させるような計測結果が出力されてしまう。
【００２２】
なお、上述した例では、セルフウォータシール構造を採用して蒸気の流量を計測する蒸気流量計を例にとって説明したが、セルフウォータシール構造を採用して差圧を検出する差圧計においても同様の問題が生じる虞がある。
【００２３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、配管を流れる蒸気が止まり、導圧管の管路の途中に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生したとしても、流量の計測結果や差圧の検出結果に誤認が生じる虞がない蒸気流量計および差圧発信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このような目的を達成するために本発明は、配管を流れる蒸気に差圧を発生させる差圧発生手段と、この差圧発生手段によって発生する高圧側の蒸気圧力および低圧側の蒸気圧力を受圧部にそれぞれ導く第１および第２の導圧管と、第１の導圧管と受圧部の受圧面との間に位置し第１の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第１の封液部と、第２の導圧管と受圧部の受圧面との間に位置し第２の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第２の封液部と、第１の封液部を介して受圧部に与えられる高圧側の蒸気圧力と第２の封液部を介して受圧部に与えられる低圧側の蒸気圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、この差圧検出手段によって検出される差圧に基づいて配管を流れる蒸気の流量を計測しその流量の計測結果を出力する流量計測手段とを備えた蒸気流量計において、配管内の蒸気の状態を検出する蒸気状態検出手段と、この蒸気状態検出手段によって検出される蒸気の状態に基づいて流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする出力カット手段とを設けたものである。
【００２５】
この発明によれば、配管を流れる蒸気の状態に基づいて、流量計測手段からの流量の計測結果の出力がカットされる。例えば、本発明では、配管内の蒸気の状態として配管内の静圧を検出し、この検出される静圧が所定の閾値を下回った場合に流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の状態として配管内の蒸気の温度を検出し、この検出される温度が所定の閾値を下回った場合に流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットしたりする。
【００２６】
受圧部が配管よりも上方に位置するセルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計では、上流側のボイラーを止めたり、バルブを閉めたりして、配管内の蒸気の流れが止まると、導圧管の管路の途中にに溜まった水の自重を原因とした負圧が発生し、差圧ΔＰが０とならず、流量の計測結果に誤認が生じる虞がある。この場合、配管内の蒸気の流れが止まることによって、配管内の静圧が低下したり、配管内の蒸気の温度が低下したりする。本発明では、このような配管内の蒸気の状態の変化に着目し、配管内の静圧が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の温度が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたりする。
【００２７】
なお、蒸気の流量を質量流量として計測する蒸気流量計では、蒸気の密度を求めるために配管内の静圧を検出する手段を備えていたり、配管内の温度を検出する手段を備えていたりする。この場合、その配管内の静圧を検出する手段や配管内の温度を検出する手段を利用し、配管内の静圧が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の温度が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたりすることができる。
【００２８】
また、本発明は、配管を流れる蒸気に差圧を発生させる差圧発生手段と、この差圧発生手段によって発生する高圧側の蒸気圧力および低圧側の蒸気圧力を受圧部にそれぞれ導く第１および第２の導圧管と、第１の導圧管と受圧部の受圧面との間に位置し第１の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第１の封液部と、第２の導圧管と受圧部の受圧面との間に位置し第２の導圧管に導かれて冷却液化された蒸気が溜められる第２の封液部とを備えた差圧発生構造に対して付設される差圧発信器としても提供することができる。
【００２９】
この場合、その差圧発信器には、第１の封液部を介して受圧部に与えられる高圧側の蒸気圧力と第２の封液部を介して受圧部に与えられる低圧側の蒸気圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、この差圧検出手段によって検出される差圧に基づいて配管を流れる蒸気の流量を計測しその流量の計測結果を出力する流量計測手段と、配管内の蒸気の状態に基づいて流量計測手段からの流量の計測結果の出力をカットする出力カット手段とを設ける。
【００３０】
なお、この差圧発信器では、配管内の蒸気の状態に基づいて流量の計測結果の出力をカットするが、配管内の蒸気の状態は配管内の静圧であったり、配管内の温度であったりする。この場合、配管側で静圧や温度を検出する場合も考えられ、すなわち配管側に設けられた静圧センサや温度センサからの信号を差圧発信器に取り込むことも考えられ、配管内の蒸気の状態を検出する手段を差圧発信器に必ずしも内蔵させなくてもよい。
【００３１】
また、本発明において、差圧発信器は、必ずしも流量計測機能を備えた構成としなくてもよい。例えば、第１の封液部を介して受圧部に与えられる高圧側の蒸気圧力と第２の封液部を介して受圧部に与えられる低圧側の蒸気圧力との差圧を検出しその差圧の検出結果を出力する差圧検出手段と、配管内の蒸気の状態に基づいて差圧検出手段からの差圧の検出結果の出力をカットする出力カット手段とを設け、差圧発生構造と組み合わせて差圧計として用いるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、セルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計において、配管内の蒸気の状態を検出し、この蒸気の状態に基づいて流量の計測結果の出力をカットするようにしたので、例えば、配管内の静圧が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の温度が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたりするようにして、配管を流れる蒸気が止まり、導圧管の管路の途中に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生したとしても、流量の計測結果に誤認が生じる虞がないようにすることが可能となる。
【００３３】
また、セルフウォータシール構造を採用した差圧発生構造に対して付設される差圧発信器において、配管内の蒸気の状態に基づいて流量の計測結果の出力をカットするようにしたので、例えば、配管内の静圧が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の温度が所定の閾値を下回った場合に流量の計測結果の出力をカットしたりするようにして、配管を流れる蒸気が止まり、導圧管の管路の途中に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生しても、流量の計測結果に誤認が生じる虞がないようにすることが可能となる。
【００３４】
また、セルフウォータシール構造を採用した差圧発生構造に対して付設される差圧発信器において、配管内の蒸気の状態に基づいて差圧の検出結果の出力をカットするようにしたので、例えば、配管内の静圧が所定の閾値を下回った場合に差圧の検出結果の出力をカットしたり、配管内の蒸気の温度が所定の閾値を下回った場合に差圧の計測結果の出力をカットしたりするようにして、配管を流れる蒸気が止まり、導圧管の管路の途中に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生したとしても、差圧の検出結果に誤認が生じる虞がないようにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る蒸気流量計の一実施の形態の要部を示す図である。この蒸気流量計１は差圧発生構造２と差圧発信器３とを組み合わせて構成されている。図１において、差圧発生構造２についてはその構造を断面図で示し、差圧発信器３については受圧部４内の構造のみを断面図で示している。
【００３６】
差圧発生構造２は、絞り部２ａが形成された計測管路部２−１と、この計測管路部２−１の上方に設けられたセルフウォータシール構造部２−２とから構成され、計測管路部２−１は蒸気が流れる配管１００の途中に設置される。本実施の形態において、絞り部２ａは楕円スロートとされており、この絞り部２ａを蒸気が通過する際に高圧側の蒸気圧力Ｐ１と低圧側の蒸気圧力Ｐ２が発生する。楕円スロートは、流体の隆線に沿った絞り構造を持つことで、キャビテーションが少なく、低流量まで安定して差圧を発生させることができる。また、絞り構造自体が整流作用を持つため、短い上流直管長を実現することができる。
【００３７】
また、計測管路部２−１には、絞り部２ａによって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１をセルフウォータシール構造部２−２へ導く導圧路２ｂと、絞り部２ａによって発生する低圧側の蒸気圧力Ｐ２をセルフウォータシール構造部２−２へ導く導圧路２ｃとが形成されている。導圧路２ｂおよび２ｃは絞り部２ａを通過する蒸気の流れ方向に対して垂直な方向へ延びた通路とされている。
【００３８】
セルフウォータシール構造部２−２には、計測管路部２−１の導圧路２ｂから導かれる蒸気圧力Ｐ１を受圧部４に導く導圧路２ｄと、計測管路部２−１の導圧路２ｃから導かれる蒸気圧力Ｐ２を受圧部４に導く導圧路２ｅとが形成されている。導圧路２ｄおよび２ｅは、導圧路２ｂおよび２ｃが蒸気の流れ方向に対して垂直な方向へ延びた通路であるのに対し、やや外側に傾斜させた通路とされている。また、その通路の上端が「く」の字状に折り曲げられ、受圧部４におけるダイアフラムの収容部２ｊの外壁を貫通し、その収容部２ｊの内部空間と連通されている。
【００３９】
なお、計測管路部２−１とセルフウォータシール構造２−２との結合部には、導圧路２ｂと導圧路２ｄとの間にＯリング２ｈが設けられ、導圧路２ｃと導圧路２ｅとの間にＯリング２ｉが設けられ、導圧路２ｂと導圧路２ｄとによって第１の導圧管２Ａが形成され、導圧路２ｃと導圧路２ｅとによって第２の導圧管２Ｂが形成されている。
【００４０】
差圧発信器３は、受圧部４の構成要素として、円柱状のダイアフラムベース３ａと、このダイアフラムベース３ａの両側面に備えられた受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃと、ダイアフラムベース３ａと受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃとの間に封入された圧力伝達油３ｄとを備えており、これらの構成要素がダイアフラム３ｅとしてセルフウォータシール構造部２−２の収容部２ｊに配置されている。このダイアフラム３ｅの収容部２ｊへの配置により、収容部２ｊの内壁面と受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃとの間にウォータポケット２ｆおよび２ｇが形成されている。
【００４１】
また、差圧発信器３は、図２にその要部の構成を示すように、ＣＰＵ３−１と、ＲＯＭ３−２と、ＲＡＭ３−３−３と、ディスプレイ３−４と、差圧センサチップ３−５と、圧力センサチップ３−６と、インタフェース３−７〜３−１０とを備えている。
【００４２】
この差圧発信器３において、差圧センサチップ３−５は、受圧部４からの圧力伝達油３ｄを介する蒸気圧力Ｐ１およびＰ２の伝達を受けて、この蒸気圧力Ｐ１とＰ２との差圧ΔＰを検出する。また、圧力センサチップ３−６は、受圧部４からの圧力伝達油３ｄを介する蒸気圧力Ｐ１の伝達を受けて、この蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差を配管１００内の静圧Ｐとして検出する。
【００４３】
なお、この実施の形態では、蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差として静圧Ｐを検出するようにしているが、基準圧力Ｐ０を使用せずに、蒸気圧力Ｐ１を静圧Ｐとして検出するようにしてもよい。また、静圧Ｐを検出する箇所は、必ずしも絞り部２ａの上流側でなくてもよく、下流側であっても構わない。
【００４４】
ＣＰＵ３−１は、差圧センサチップ３−５からの差圧ΔＰおよび圧力センサチップ３−６からの静圧Ｐを入力とし、ＲＡＭ３−３にアクセスしながら、ＲＯＭ３−２に格納されているプログラムに従って動作する。ＲＯＭ３−２には、本実施の形態特有のプログラムとして、流量計測プログラムが格納されている。
【００４５】
以下、図３に示すフローチャートを参照しながら、ＲＯＭ３−２に格納された流量計測プログラムに従うＣＰＵ３−１の処理動作について説明する。なお、この図３に示したフローチャートは所定の周期で繰り返し実行される。
【００４６】
〔蒸気が流れている場合〕
配管１００に蒸気が流れている場合、導圧管２Ａ，２Ｂを介して送られてきた蒸気が受圧部４におけるダイアフラムの収容部２ｊなどにより冷却されて液化し、受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃと収容部２ｊの内壁面との間に形成されているウォータポケット２ｆ，２ｇに飽和水（封止水）となって溜まる。なお、図１に点線で示すラインＬ１は、封止水の液位（喫水線）を示す。また、収容部２ｊの外壁面には、蒸気の冷却を速めるための放熱フィン２ｋが形成されている。
【００４７】
この場合、受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃには、ウォータポケット２ｆ，２ｇに溜められた飽和水を介して蒸気圧力Ｐ１およびＰ２が加えられる。そして、この受圧ダイアフラム３ｂ，３ｃに加えられた蒸気圧力Ｐ１およびＰ２が圧力伝達油３ｄを介して差圧センサチップ３−５に伝達され、この差圧センサチップ３−５によって蒸気圧力Ｐ１とＰ２との差圧ΔＰが検出される。
【００４８】
また、受圧ダイアフラム３ｂに加えられた蒸気圧力Ｐ１が圧力伝達油３ｄを介して圧力センサチップ３−６に伝達され、この圧力センサチップ３−６によって蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差として、配管１００内の静圧Ｐが検出される。
【００４９】
ＣＰＵ３−１は、差圧センサチップ３−５によって検出される差圧ΔＰと圧力センサチップ３−６によって検出される静圧Ｐを取り込み（図３：ステップＳ１０１，Ｓ１０２）、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈ以上であるか否かをチェックする（ステップＳ１０３）。この閾値Ｐｔｈは、配管１００を蒸気が流れているか否かを判断するためのものであり、適切な値としてＲＯＭ３−２内に予め設定されている。
【００５０】
この例では、配管１００に蒸気が流れているので、静圧Ｐは閾値Ｐｔｈ以上となる。静圧Ｐが閾値Ｐｔｈ以上であることを確認すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、ＣＰＵ３−１は、静圧Ｐと圧力基準の飽和蒸気表とから蒸気の密度ρを求める。なお、ここで使用する圧力基準の飽和蒸気表は、飽和蒸気表ＪＨとしてＲＯＭ３−２に予め設定されている。
【００５１】
そして、ＣＰＵ３−１は、ステップＳ１０１で取り込んだ差圧ΔＰとステップＳ１０４で求めた蒸気の密度ρとから、配管１００を流れる蒸気の質量流量ｑｍを算出する（ステップＳ１０５）。この蒸気の質量流量ｑｍの算出に際しては、ＪＩＳＺ８７６２の規定に従って、下記の算出式（(１)式）を用いる。なお、この算出式において、Ｃは流出係数、βは絞り直径比、εは圧縮（膨張）係数、ｄは絞り機構の穴直径である。
ｑｍ＝〔Ｃ／（１−β4）1/2〕・ε・π／４・ｄ2・（２ΔＰ・ρ）1/2  ・・・・(１)
【００５２】
そして、ＣＰＵ３−１は、この算出した蒸気の質量流量ｑｍを出力する（ステップＳ１０６）。すなわち、この蒸気の質量流量ｑｍをインタフェース３−７を介してディスプレイ３−４へ送り、ディスプレイ３−４の画面上に表示させる。また、インタフェース３−８を介して、外部の装置へ出力する。
【００５３】
なお、図３に示したフローチャートでは処理ステップとして示していないが、ＣＰＵ３−１は、静圧Ｐと飽和蒸気表ＪＨとから蒸気の温度Ｔを求め、この温度Ｔや静圧Ｐについてもディスプレイ３−４に表示させたり、外部の装置へ出力したりする。また、質量流量ｑｍと密度ρとから蒸気の体積流量を求め、ディスプレイ３−４に表示させたり、外部の装置へ出力したりする。
【００５４】
〔蒸気の流れが停止した場合〕
例えば、絞り部２ａの上流側にボイラーやバルブがあり、このボイラーを止めたり、バルブを閉めたりして、配管１００内の蒸気の流れが止まったとする。この場合、従来例２でも説明したように、導圧管２Ａや２Ｂの管路の途中に水が溜まり、この溜まった水の自重を原因とした負圧が発生し、差圧ΔＰが０とならないことがある。
【００５５】
この場合、配管１００内の蒸気の流れが止まることによって、配管１００内の静圧が低下する。本実施の形態では、この静圧の低下に着目する。ＣＰＵ３−１は、配管１００内の蒸気の流れが止まり、圧力センサチップ３−６によって検出される静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回ると（ステップＳ１０３のＮＯ）、差圧ΔＰと密度ρとからの質量流量ｑｍの算出処理には進まず、強制的に質量流量ｑｍを０として出力する（ステップＳ１０７）。すなわち、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回った場合、配管１００内の蒸気の流れが止まったと判断し、差圧ΔＰと密度ρとから算出される質量流量ｑｍの出力をカットし、その時に予想される質量流量ｑｍ＝０を強制的に出力する。
【００５６】
これにより、配管１００を流れる蒸気が止まり、導圧管２Ａや２Ｂの管路の途中に溜まった水の自重を原因とした負圧が発生し、差圧ΔＰが生じたとしても、この差圧ΔＰと密度ρとから算出される質量流量ｑｍが出力されることがなく、流量の計測結果に誤認が生じないものとなる。
【００５７】
なお、この例では、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回った場合、差圧ΔＰと密度ρとからの質量流量ｑｍの算出処理を行わないようにしたが、差圧ΔＰと密度ρとからの質量流量ｑｍの算出処理は行い、この算出された質量流量ｑｍの出力を中断させ、強制的に質量流量ｑｍ＝０を出力するようにしてもよい。また、必ずしも質量流量ｑｍを０として出力するようにしなくてもよく、例えば蒸気の流れが停止していることをメッセージによって知らせたりするなどしてもよい。
【００５８】
図４にこの実施の形態における差圧発信器３の機能ブロック図を示す。差圧発信器３は、絞り部２ａによって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１と低圧側の蒸気圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出する差圧検出部３Ａと、絞り部２ａによって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差を静圧Ｐとして検出する静圧検出部３Ｂと、圧力基準の飽和蒸気表ＪＨを記憶する飽和蒸気表記憶部３Ｃと、静圧検出部３Ｂによって検出される静圧Ｐと飽和蒸気表記憶部３Ｃに記憶されている飽和蒸気表ＪＨとから蒸気の密度ρを求める密度算出部３Ｄと、差圧検出部３Ａによって検出される差圧ΔＰと密度算出部３ｄによって求められた密度ρとから蒸気の質量流量ｑｍを算出する質量流量演算部３Ｅと、静圧検出部３Ｂによって検出される静圧Ｐと予め定められている閾値Ｐｔｈとを比較し、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回った場合に質量流量演算部３Ｅにおいて算出される質量流量ｑｍの出力をカットし、強制的に質量流量ｑｍ＝０を出力させる出力カット部３Ｆとを備えている。この機能ブロック図において、差圧検出部３Ａは差圧センサチップ３−５の機能により実現され、静圧検出部３Ｂは圧力センサチップ３−６の機能により実現され、密度算出部３Ｄ、質量流量演算部３Ｅおよび出力カット部３ＦはＣＰＵ３−１の処理機能として実現される。
【００５９】
なお、上述した実施の形態では、絞り部２ａによって発生する高圧側の蒸気圧力Ｐ１と基準圧力Ｐ０との差を静圧Ｐとして検出し、この検出した静圧Ｐから圧力基準の飽和蒸気表ＪＨから密度ρを算出するようにしたが、図５にその機能ブロック図を示すように、例えば、配管１００側に温度センサ（図示せず）を設けて蒸気の温度Ｔを検出するものとし、この検出した温度Ｔと予め定められている温度基準の飽和蒸気表ＪＨ’とから蒸気の密度ρを求め、この求めた蒸気の密度ρと差圧ΔＰとから蒸気の質量流量ｑｍ算出するようにしてもよい。この場合、出力カット部３Ｆでは、蒸気の温度Ｔと予め定められている閾値Ｔｔｈとを比較し、蒸気の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを下回った場合に、質量流量演算部３Ｅにおいて算出される質量流量ｑｍの出力をカットし、強制的に質量流量ｑｍ＝０を出力させるようにする。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、差圧発信器３を流量計測機能を備えた構成としたが、流量計測機能を備えない構成とし、差圧発生構造２と組み合わせて差圧計として用いるようにしてもよい。図６にこの場合の差圧発信器３の機能ブロック図を示す。この構成では、出力カット部３Ｆにおいて、静圧Ｐと閾値Ｐｔｈとを比較し、静圧Ｐが閾値Ｐｔｈを下回った場合に、差圧検出部３Ａからの差圧ΔＰの検出値の出力をカットし、強制的に差圧ΔＰ＝０を出力させるようにする。
【００６１】
また、流量計測機能を備えない構成とする場合、図７にその機能ブロック図を示すように、配管１００内の蒸気の温度Ｔを検出するものとし、この検出した蒸気の温度Ｔと閾値Ｔｔｈとを比較し、蒸気の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを下回った場合に、差圧検出部３Ａからの差圧ΔＰの検出値の出力をカットし、強制的に差圧ΔＰ＝０を出力させるようにしてもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態では、絞り部２ａを楕円スロートとしたが、オリフィスやベンチュリ管などとしてもよいことは言うまでもない。
また、上述した実施の形態では、配管１００内の蒸気の状態として配管１００内の静圧Ｐや配管１００内の蒸気の温度Ｔを検出するようにしたが、配管１００内の蒸気の流れが停止したことを検出することができればよく、ボイラの停止状態やバルブの閉止状態を検出するようにしたりしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態では、受圧部４が配管１００よりも上方に位置するセルフウォータシール構造を例にとって説明したが、受圧部４が配管１００よりも下方に位置するセルフウォータシール構造の場合にも、上述と同様にして、配管１００内の蒸気の状態に基づいて流量の計測結果の出力をカットしたり、差圧の検出結果の出力をカットしたりすることができる。
【００６４】
受圧部４を配管１００よりも下方に位置させたセルフウォータシール構造の場合、ウォータポケット２ｆ，２ｇ内の封止水の液位のバランスが崩れて差圧が生じる状態が発生することがある。例えば、測定の終了時に、配管１００内部に蒸気を一気に流して終了するという場合があり、その時、管内の急減圧により封止水の気化が発生し、ウォータポケット２ｆ，２ｇ内の封止水の液位のバランスが崩れ、差圧が生じることがある。
【００６５】
このように、受圧部４を配管１００よりも下方に位置させたセルフウォータシール構造の場合、何らかの影響によりウォータポケット２ｆ，２ｇ内の封止水の液位に差異が生じ、それによる静圧差の発生が起こり得る。このような場合にも、本発明を適用することによって、流量の計測結果や差圧の検出結果に誤認が生じないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る蒸気流量計の一実施の形態の要部を示す構造図である。
【図２】この蒸気流量計に用いる差圧発信器の要部を示すブロック図である。
【図３】この差圧発信器におけるＣＰＵが実行する流量計測プログラムに従う処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】この差圧発信器の要部の機能ブロック図である。
【図５】配管内の蒸気の温度を検出して算出される質量流量の出力をカットするようにした差圧発信器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】配管内の静圧を検出して差圧の検出値の出力をカットするようにした差圧発信器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】配管内の蒸気の温度を検出して差圧の検出値の出力をカットするようにした差圧発信器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】絞り部と差圧発信器とを組み合わせて構成された従来の蒸気流量計の一例（従来例１）を示す図である。
【図９】セルフウォータシール構造を採用した従来の蒸気流量計の一例（従来例２）を示す図である。
【図１０】セルフウォータシール構造を採用した蒸気流量計における蒸気の流れが止まった場合の問題を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…蒸気流量計、２…差圧発生構造、２−１…計測管路部、２−２…セルフウォータシール構造部、２ａ…絞り部、２ｂ〜２ｅ…導圧路、２ｆ，２ｇ…ウォーターポケット、２ｈ，２ｉ…Ｏリング、２ｊ…収容部、２ｋ…放熱フィン、２Ａ…第１の導圧管、２Ｂ…第２の導圧管、３…差圧発信器、３ａ…ダイアフラムベース、３ｂ，３ｃ…受圧ダイアフラム、３ｄ…圧力伝達油、３ｅ…ダイアフラム、３−１…ＣＰＵ、３−２…ＲＯＭ、３−３…ＲＡＭ、３−４…ディスプレイ、３−５…差圧センサチップ、３−６…圧力センサチップ、３−７〜３−１０…インタフェース、３Ａ…差圧検出部、３Ｂ…静圧検出部、３Ｃ…飽和蒸気表記憶部、３Ｄ…密度算出部、３Ｅ…質量流量演算部、３Ｆ…出力カット部、ＪＨ，ＪＨ’…飽和蒸気表、１００…配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010160054.tif 000009
【図８】
2010160054.tif 000010
【図９】
2010160054.tif 000011
【図１０】
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