(57)【要約】【課題】二相流体輸送管から二相流体を採取して、熱水、凝縮水及び非凝縮性ガスを分離して取出し可能な試料採取装置と、冷却効率を可変し、前記試料採取装置の一部として取り扱うことのできる冷却装置を提供すること。【解決手段】蒸気井から取り出された二相流体が流通する二相流体輸送管の周側面に取付けられた取付け管に着脱自在に装着されると共に、前記取付け管を挿通して二相流体輸送管内に、前記試料採取口の位置を可変することのできるように、挿入される試料採取ノズルを備えた試料採取部と、前記試料採取ノズルで採取された試料を受け入れて蒸気と熱水とに分離するセパレータと、前記セパレータで分離された蒸気を冷却して凝縮水及び非凝縮性ガスにする冷却装置とを、備えて成ることを特徴とする試料採取装置及び冷却装置。【選択図】図１
2010160143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱発電所の蒸気井から取り出された二相流体が流通する二相流体輸送管から試料を採
取する試料採取装置であって、
前記二相流体輸送管の周側面に取付けられた取付け管に着脱自在に装着されると共に、
前記取付け管を挿通して二相流体輸送管内に、試料採取口の位置を可変することので
きるように、挿入される試料採取ノズルを備えた試料採取部と、前記試料採取ノズルで採取された試料を受け入れて蒸気と熱水とに分離するセパレータと、前記セパレータで分離された蒸気を冷却して凝縮水及び非凝縮性ガスにする冷却装置とを、備えて成ることを特徴とする試料採取装置。
【請求項２】
前記二相流体輸送管は水平方向に配置され、及び、その二相流体輸送管に取付けられる取付け管のその取付け位置は、前記試料採取ノズルが二相流体輸送管の上方又は下方から挿入可能と成る部位である前記請求項１に記載の試料採取装置。
【請求項３】
前記試料採取ノズルは、その先端部近傍における周側面であって二相流体の流れ方向に
対向する面に、１又はそれ以上の小口径孔から成る試料採取口を備えて成る前記請求項１
又は２に記載の試料採取装置。
【請求項４】
前記冷却装置は、冷却水を貯留する冷却水槽と、
前記セパレータで分離された蒸気を流通させると共に前記冷却水槽内に配置された
流体流通管と、前記流体流通管を冷却水槽内で浸漬させる冷却水の水位を可変する水位可変手段とを備えて成る前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料採取装置。
【請求項５】
冷却水を貯留する冷却水槽と、前記被冷却流体を流通させると共に前記冷却水槽内に配置された流体流通管と、前記流体流通管を冷却水槽内で浸漬させる冷却水の水位を可変する水位可変手段とを備えて成ることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
前記水位可変手段は、前記冷却水槽内に配置され、上部開口部を備え、その上部開口部
の上端が前記冷却水槽内で相対的に上下に位置可変に形成された冷却水排出槽である前記
請求項５に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は試料採取装置及び冷却装置に関し、さらに詳しくは、二相流体の流通する輸送管から直接、蒸気と熱水の混合物である二相流体を採取して、熱水、蒸気を冷却して得られる凝縮水（以下、凝縮水と称する。）及び非凝縮性ガスを分離して取り出すことのできる試料採取装置と、冷却効率を可変することができ、前記試料採取装置の一部として取り扱うことのできる冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１に記載されているように、地熱発電の仕組みは次のようである。深さ数ｋｍの比較的に浅いところに１０００℃前後のマグマ溜まりがあり、この熱が地中に浸透した天水等を加熱して地熱貯留層が自然に形成されている。この地熱貯留層に蒸気井が打ち込まれ、この蒸気井には二相流体輸送管が結合される。これら蒸気井及び二相流体輸送管を通じて、二相流体が気水分離器に導入される。その気水分離器では、二相流体が蒸気と熱水とに分離される。分離された蒸気は、蒸気管を通じて発電タービンに導入される。発電タービンに導入された蒸気により発電タービンが回転し、この発電タービンの回転力により発電機における回転子が回転することにより、発電機から電力が取り出される。一方、気水分離器における熱水は、還元熱水管を通じて還元井に送られ、還元井を通じて地中深くに戻される。
【０００３】
二相流体輸送管中に流通する二相流体は、蒸気と熱水との混合物である。二相流体は、二相流体輸送管内の条件に応じて様々なフローパターンを呈する。水平方向に配置された二相流体輸送管内では、二相流体は、気相流、栓状流、層状流、波状流、スラグ流、環状流、噴霧流等と称されるフローパターンを呈する。また、縦方向に配置された二相流体輸送管内では、二相流体は、気泡流、スラグ流、フロス流、環状噴霧流、噴霧流等と称されるフローパターンを呈する。二相流体は蒸気と熱水とが混在した状態になっており、熱水の中に蒸気の気泡が多く含まれた蒸気リッチな相と、熱水の中に蒸気の気泡が比較的に少なく含まれている熱水リッチな相とを含んでいることもある。このように、その二相流体輸送管中を流通する二相流体の流量、蒸気と熱水との混合割合や混合状態は蒸気井毎に様々である。また、二相流体輸送管中を流通する流体分布も一様ではない。
【０００４】
一方、地熱発電においては、二相流体における蒸気、熱水及び非凝縮性ガスについての成分分析を行うことが、蒸気井を含めて地熱発電設備全体の保全と安定的な運転とに必要である。
【０００５】
今までに現場で実施されていた、二相流体から熱水と凝縮水及び非凝縮性ガス、又はこれらの混合物とを採取する従来の手法は、概ね以下のようであった。
【０００６】
蒸気井と主系統である二相流体輸送管との結合部には、二相流体を大気放出させる系統である分岐管が連結されており、この分岐管の下流側にセパレータ・サイレンサと熱水堰が設けられている。主系統からの系統除外操作を行って、大気放出させると、分岐管側にも二相流体が流れ、セパレータ・サイレンサでは、二相流体中の熱水と蒸気とが分離され、熱水は熱水堰に貯留される。
【０００７】
従来の手法では、二相流体を大気放出させながら、熱水は熱水堰から、凝縮水及び非凝縮性ガスは分岐管に取り付けられた試料採取管から、別々に採取される。凝縮水及び非凝縮性ガスを採取するための試料採取管は、その先端部が分岐管の内部における所定の位置に配置されるように、水平に配置された分岐管の中心軸線に直交する方向であって、水平方向から分岐管中に挿入された状態になるように装着されている。この試料採取管は可動式でなく、位置が固定されるため、分岐管内の蒸気リッチな相を狙って装着されている。この試料採取管は、導水管を経て試料採取用のセパレータに結合される。試料採取管から採取された二相流体は、導水管中を流通してセパレータに到る。セパレータでは、サイクロン方式により熱水がサイクロンの下部に貯留され、セパレータ内における熱水の上部に貯留する蒸気は、セパレータから配管を通して試料採取用のクーラに移送される。クーラでは、前記流通管を流通する蒸気が冷却水で冷却されて凝縮水と非凝縮性ガスとの混合物として取り出される。
【０００８】
前記熱水堰に貯留された熱水の適量が採取され、採取された熱水の成分分析が行われる。また、前記クーラで分離された凝縮水と非凝縮性ガスとの混合物は、適宜の気液分離装置で、さらに凝縮水と非凝縮性ガスとに分離され、凝縮水の成分分析が行われる。
【０００９】
このような手法には、以下のような問題点がある。
【００１０】
地熱発電の設備の安全を図り、安定した運用を行うために、二相流体から試料を採取するときには、蒸気井毎に主系統から大気放出系統への除外操作を行って、二相流体の一部を大気放出していた。したがって、試料採取時には主系統から大気開放系統への系統除外操作が必要であり、随意に試料採取することができない。地熱流体の一部を大気開放系統から開放するので、発電の出力が低下する。試料採取は、系統除外操作及び大気開放系統内の汚染物質を除去した後に試料採取しなければならないので、迅速な試料採取をすることができない。
【００１１】
前記試料採取管を通じて分岐管内の二相流体を採取する場合には、前記結合部において、それまで二相流体輸送管と蒸気井とが流通状態であると共に蒸気井と分岐管とが閉鎖状態であるのを、蒸気井と分岐管とを流通状態にしなければならない。そうすると、地熱発電所設備側の操作員と成分分析を行う操作員とが緊密な連絡をとらねばならなくなる。
【００１２】
蒸気井と分岐管とを流通状態にすると、その期間中は、蒸気井から汲み上げられた蒸気の量の一部が地熱発電に使用されないので、エネルギーロスとなる。
【００１３】
熱水堰は、経年的に汚れが付着したり腐食したりする。そのために、貯留する熱水にそれらが不純物として混入することがある。そうすると、熱水の成分分析を正確に行うという目的が損なわれる。熱水分析を正確に行うには、熱水堰内の浄化操作や、熱水堰内の熱水を置換するために十分な量の熱水を流通させる必要があるので、熱水を置換するために多大の時間を要する。
【００１４】
通常は、熱水を採取する場所と、蒸気及び非凝縮性ガスを採取する場所とが離れているので、それぞれの場所に操作要員を配置しなければならず、煩雑である。
【００１５】
故に、現状においては上記問題点を解消した二相流体の分析手法が望まれ、そのためには、先ず二相流体を簡易にかつ正確に採取することのできる試料採取装置の開発が要望されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】「九州電力の地熱発電所」九州電力、平成１５年３月１０日発行、第３〜４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
この発明は、上述した従来技術の問題点を解消し、蒸気井から汲み出された二相流体を任意の時間に迅速に採取することができ、二相流体から試料を採取してからその試料の成分分析を行うまでの時間に大幅な遅れを生じさせることがなく、しかも二相流体輸送管の任意の位置に設置することができ、採取した二相流体を熱水と凝縮水及び非凝縮性ガスの混合物とに効率良く分離することができ、取り扱い操作が簡便である試料採取装置と、蒸気を効率良く冷却することのできる冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するための手段は、
（１）  地熱発電所の蒸気井から取り出された二相流体が流通する二相流体輸送管から試
料を採取する試料採取装置であって、
前記二相流体輸送管の周側面に取付けられた取付け管に着脱自在に装着されると共に、前記取付け管を挿通して二相流体輸送管内に、前記試料採取口の位置を可変することのできるように、挿入される試料採取ノズルを備えた試料採取部と、  前記試料採取ノズルで採取された試料を受け入れて蒸気と熱水とに分離するセパレータと、前記セパレータで分離された蒸気を冷却して凝縮水及び非凝縮性ガスにする冷却装置とを、備えて成ることを特徴とする試料採取装置であり、
（２）  前記二相流体輸送管は水平方向に配置され、及び、
その二相流体輸送管に取付けられる取付け管のその取付け位置は、前記試料採取ノズルが二相流体輸送管の上方又は下方から挿入可能と成る部位である前記（１）に記載の試料採取装置であり、
（３）  前記試料採取ノズルは、その先端部近傍における周側面であって二相流体の流れ方向に対向する面に、１又はそれ以上の小口径孔から成る試料採取口を備えて成る前記（１）又は（２）に記載の試料採取装置であり、
（４）  前記冷却装置は、冷却水を貯留する冷却水槽と、
前記セパレータで分離された蒸気を流通させると共に前記冷却水槽内に配置された流体流通管と、
前記流体流通管を冷却水槽内で浸漬させる冷却水の水位を可変する水位可変手段とを備えて成る前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の試料採取装置であり、
（５）  冷却水を貯留する冷却水槽と、この冷却水槽内に配置され、上部開口部を備え、その上部開口部の上端が前記冷却水槽内で相対的に上下に位置可変に形成された冷却水排出槽と、前記冷却水槽内に配設された、被冷却流体を流通させる流体流通管とを備えることを特徴とする冷却装置であり、
（６）  前記水位可変手段は、前記冷却水槽内に配置され、上部開口部を備え、その上部開口部の上端が前記冷却水槽内で相対的に上下に位置可変に形成された冷却水排出槽である前記（５）に記載の冷却装置である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によると、試料採取部が二相流体輸送管に対して着脱自在になっているので、試料を採取しないときには保守管理の可能な場所に移動させておくことができる。したがって、保守管理の容易な試料採取装置を提供することができる。
【００２０】
この発明によると、二相流体輸送管に装着された取付け管に装着される試料採取部が、試料採取口の位置を可変することができる試料採取ノズルを有するので、二相流体輸送管内の任意の位置を選んで、熱水と凝縮水及び非凝縮性ガスの試料採取をすることができる。したがって、例えば二相流体輸送管の長手方向における中心軸線に直交する断面における二相流体が蒸気リッチな相と熱水リッチな相とを有する場合には、試料採取ノズルの先端位置を二相流体輸送管内の所望の位置に調節することによって、蒸気リッチな相では凝縮水及び非凝縮性ガスを、熱水リッチな相では熱水を、一つの試料採取ノズルによって選択的に試料として採取することのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２１】
この発明によると、二相流体輸送管に着脱自在の試料採取部、セパレータ及び冷却装置を備えるので、二相流体輸送管内から採取した時点における熱水、凝縮水及び非凝縮性ガスの成分分析可能な試料を採取することのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２２】
この発明によると、大気開放系統で試料を採取していないので、発電所側の系統除外操作が不要になり、したがって、主系統に影響を与えることなく、随意かつ迅速に二相流体輸送管内から試料採取をすることのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２３】
この発明によると、熱水堰を採用していないので、試料採取に際して不純物混入の虞がなく、系統除外操作及び熱水堰の浄化操作等が不要であるから、従来の試料採取装置に比べて採取時間を大幅に短縮することができ、しかも採取操作に拘わる人員数を低減させることのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２４】
この発明によると、二相流体輸送管が水平方向に配置されている場合に、二相流体輸送管の周側面における下側又は上側のいずれの位置にも取付け管を取付けておくことができ、したがって、二相流体輸送管が設置されている環境に拘わらず試料採取をすることのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２５】
この発明によると、一つ又はそれ以上の小口径孔からなる試料採取口が二相流体の流れ方向に対向する試料採取ノズルの周面に開設されて成る試料採取ノズルを有するので、二相流体輸送管中を流通する二相流体の流れを最小限に抑制しつつ、試料を滞りなく採取することのできる試料採取装置を提供することができる。
【００２６】
この発明によると、冷却水槽内に貯留されている冷却水の水位を可変することのできる水位可変手段を有する冷却装置を備えているので、セパレータで分離された蒸気の温度に応じて液体流通管の冷却水に接する伝熱面積を可変することができる。これによって、蒸気を所定温度の凝縮水に冷却するのに、可変させる操作量が明確で、応答が速く、安定した温度調節ができ、さらに、冷却水の流量と水位の調節を併用することにより、蒸気や冷却水の大幅な温度変化にも追従して、応答が速く、安定した温度調節が可能な試料採取装置を提供することができる。
【００２７】
この発明によると、水位可変手段により冷却水槽内に貯留されている冷却水の水位を可変することができるので、流体通路中を流通する流体の温度に応じて流体通路の伝熱面積を可変することができる。したがって、高温になっている被冷却流体を所定温度の流体に冷却するのに、可変させる操作量が明確で、応答が速く、安定した温度調節ができ、さらに、冷却水の流量と水位の調節を併用することにより、蒸気や冷却水の大幅な温度変化にも追従して、応答が速く、安定した温度調節が可能な冷却装置を提供することができる。
【００２８】
この発明に係る冷却装置は、この発明に係る試料採取装置における冷却装置として使用することができる上に、試料採取装置以外の、冷却を必要とする装置構成における冷却装置としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る試料採取装置を示す説明図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態に係る試料採取装置における回転駆動装置を示す説明図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態に係る試料採取装置における可動ノズル管の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は可動ノズル管の先端周側面部に一つの試料採取口が開口している状態を示す説明図であり、図３（ｂ）は可動ノズル管の先端周側面部に開設された複数の小口径孔からなる試料採取口が開口している状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の試料採取装置について、その実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
地熱発電装置は、地中深く打ち込まれた一本又は複数本の蒸気井に結合された二相流体輸送管を有する。なお、蒸気井は、生産井（production well）又は地熱井とも称される。
【００３２】
図１は、実施の形態に係る試料採取装置を示す説明図である。図１に示すように、試料採取装置３は、採取部４と、セパレータ５と、冷却装置６とを備える。
【００３３】
前記試料採取部４は、二相流体輸送管２の周側面に取付けられた取付け管７に着脱自在に装着され、その取付け管７を挿通して二相流体輸送管２内に、その試料採取口４０の位置を可変することのできるように、挿入される可動ノズル管８を有する。
【００３４】
通常の場合、二相流体輸送管は水平に配設されるが、地形やその他の技術的事情に応じて斜めに配設され、或いは垂直に配設されることもある。図１においては、二相流体輸送管２は水平に配設されている。
【００３５】
この二相流体輸送管２の周面には、採取部４を取り付けるための取付け管７が取付けられている。この取付け管７は、二相流体輸送管２における任意の位置に、二相流体輸送管当たり１基又は必要に応じた複数基が装着される。地熱発電においては、複数の蒸気井それぞれに１基の二相流体輸送管が接続されており、複数の蒸気井から生産される蒸気を一つに纏めて発電タービンに導かれていることがある。したがって、１基の地熱発電装置から見ると、蒸気井の数に等しい数の二相流体輸送管が設置されることになる。このような複数の二相流体輸送管それぞれに１基又は複数基の取付け管７が設けられる。したがって、この発明においては、二相流体輸送管における取付け管の設置位置を適宜に決定することにより、所望する位置における二相流体を試料として採取することができる。例えば、二相流体輸送管における取付け管の取付け位置として、蒸気井に近い位置、蒸気井から所定の距離だけ離れた近い位置、蒸気井からさらに所定の距離だけ離れた遠い位置等を挙げることができる。
【００３６】
取付け管は、二相流体輸送管の周側面であれば、どのような位置で取付けられていても良い。例えば、二相流体輸送管の中心軸線が水平方向に延在するように水平に配設された二相流体輸送管において、その二相流体輸送管の中心軸線に直交する縦方向における上側周側面に取付け管が取付けられていても良く、また、その二相流体輸送管の中心軸線に直交する縦方向における下側周側面に取付け管が取付けられていても良い。水平方向に配設された二相流体輸送管内を流通する二相流体の状態を、その二相流体輸送管の中心軸線に直交する断面において観察した場合に、二相流体輸送管における円形断面の下半分側は熱水リッチである一方、上半分側が蒸気リッチである二相流体が二相流体輸送管中を流通しているときには、二相流体輸送管の下側周側面又は上側周側面に取付け管を設置しておくと、可動ノズル管における試料採取口の位置を、二相流体輸送管の断面における下半分側に設定すると、熱水リッチな二相流体を採取することができ、また、前記試料採取口の位置を二相流体輸送管の断面における上半分側に設定すると、蒸気リッチな二相流体を採取することができる。このようにして、二相流体輸送管における取付け管の取付け位置を決定しておくと、熱水リッチな二相流体、及び蒸気リッチな二相流体を選択的に試料採取することができる。
【００３７】
取付け管の二相流体輸送管への取付けは、二相流体輸送管の中心軸線と取付け管の中心軸線とが直交するように設定するのが好ましい。以下の説明は、取付け管の中心軸線が二相流体輸送管の中心軸線と直交しているように、取付け管が二相流体輸送管に取付けられている場合に関する。
【００３８】
取付け管７には、例えば図示しない２基のゲートバルブが設けられている。採取部４をこの取付け管７に装着しない場合には、二相流体輸送管２の内部からこの取付け管７を通じて外部に二相流体が噴出することがないように、取付け管７における２基のゲートバルブが閉鎖されている。なお、この発明においては、この取付け管７内に試料採取ノズルである可動ノズル管８が挿通される限り、取付け管７に装着されるバルブは前記ゲートバルブであることに限定されない。
【００３９】
採取部４は、可動ノズル管８を備えている。この可動ノズル管８は、前記取付け管７にこの採取部４を装着した場合に、収納されていた採取部４から繰り出されて二相流体輸送管２内に挿入され、しかも可動ノズル管８は二相流体輸送管２内での試料採取口４０の位置を調節することができるようになっている。この可動ノズル管８は、この発明における試料採取ノズルの一例である。
【００４０】
前記可動ノズル管８を備えた採取部４は、例えば図１に示されるように、基台９と、支柱１０と、ボール螺子１１と、図示しないボールナットを有すると共に可動ノズル管８を支持するノズル管支持体１２と、可動ノズル管８の直進運動を案内するガイド部１２Ａと、図示しない前記ボール螺子１１を回転させる駆動装置とを有する。
【００４１】
取付け管７における開閉バルブを開放状態にすると、取付け管７の内部を可動ノズル管８が通過することができるようになっている。また、取付け管７内を可動ノズル管８が通過して二相流体輸送管２内にその試料採取口４０が位置するときには、二相流体輸送管２中の高温の二相流体がこの取付け管７の内部に充満するので、取付け管７と基台９との接続部、及び可動ノズル管８の外周面であって、他の部材と接触する摺動密着部等は、その内部に充満する二相流体が外部に噴出しないように、気密で耐圧の構造とすることが必要である。
【００４２】
前記基台９には支柱１０が設けられる。支柱１０は、ボール螺子１１を支持する。すなわち、ボール螺子１１は、支柱１０と平行に配設され、前記基台９にその一端を、また前記支柱１０の先端部で基台９と平行になるように張り出した支持体１４にその他端を、回転可能に支持されている。
【００４３】
このボール螺子１１は、駆動装置により回転可能である。この駆動装置としては、このボール螺子１１を回転させることができる限りにおいて種々の機構を採用することができ、例えばモータとしてステッピングモータを挙げることができる。もっとも、この試料採取装置３をより一層簡単で軽量な構造にする場合には、この駆動装置は手動回転装置であるのが好ましい。この手動回転装置は、ボール螺子１１の回転軸に直交する軸を回転させるとボール螺子１１にその回転運動が伝達される機構であればどのような回転駆動機構を採用してもよく、一例として、前記ボール螺子１１の端部近傍に取付けられた第１傘歯車、この第１傘歯車に歯合すると共にこの第１傘歯車の軸に直交する軸を有する第２傘歯車、この第２傘歯車を有する回転軸、この回転軸を回転させる環状の回転輪を備える手回し回転駆動装置を挙げることができる。
【００４４】
この試料採取装置を取付ける相手先である二相流体輸送管の内側直径は、その二相流体輸送管が取付けられる蒸気井の規模等に応じて様々である。そうすると、ある二相流体輸送管の内部に挿入された可動ノズル管の先端部がその内壁面に到達する距離と、別の二相流体輸送管の内部に挿入された可動ノズル管の先端部がその内壁面に到達する距離とは相違することになる。このような状況下で、可動ノズル管の先端部が二相流体輸送管の内壁に到達しているにも拘わらず、前記駆動装置により可動ノズル管をさらに二相流体輸送管の内部に挿入させようとする力が可動ノズル管に加わると、可動ノズル管が破損する虞を生じる。このような虞を除去することを目的として、駆動装置（例えば手回し回転駆動装置）はトルクリミッタ等の挿入荷重制限装置を備えていることが好ましい。
【００４５】
通常の場合、二相流体輸送管の内部は、観察窓を設ける等をしない限り、外部から観察することができない。したがって、可動ノズル管の先端部を二相流体輸送管内に挿入する場合に、その先端部の位置を確認することができるように、可動ノズル管の移動距離、詳しくは、二相流体輸送管の長手方向における中心軸線に直交する中心軸線に沿って移動する可動ノズル管の移動距離を示す移動距離計が試料採取装置に設けられていることが好ましい。移動距離計の一例として、前記ボール螺子１１に平行に立設された支柱１０の表面に刻設されたメモリが挙げられ、またボール螺子１１の回転数を可動ノズル管８の移動距離に換算して移動距離をデジタル表示するデジタル移動距離計を挙げることができる。
【００４６】
また、二相流体輸送管の内部は二相流体による高圧状態となっている。したがって、二相流体輸送管内に挿入された可動ノズル管が前記高圧状態により二相流体移送管外へと押し戻される危険がある。そのような危険を回避するために、前記駆動装置（例えば手回し回転駆動装置）には、ボール螺子の逆転防止装置を備えていることが好ましい。
【００４７】
図２は、試料採取装置３における手回し回転駆動装置を示す概略図である。図２に示されるように、手回し回転駆動装置３０は、固定部材３１と、その固定部材３１に対して垂直方向となるように回転可能にその固定部材３１に支持されると共に、ボール螺子１１に結合された回転軸３２と、その回転軸３２の先端に設けられた第１傘歯車３３と、前記固定部材３１に対して水平方向となるように回転可能にその固定部材３１に支持される回転軸の一端に取付けられた手回しハンドル３４と、前記回転軸の先端に結合されると共に前記第１傘歯車３３に歯合する第２傘歯車３５と、前記手回しハンドル３４及び第２傘歯車３５を一端に有する回転軸に装着されたトルクリミッタ３６と、前記第２傘歯車３５を装着する回転軸に貫設され、ラチェット機構におけるラックのような形状を有する回り止めリング３７と、その回り止めリング３７に嵌通可能なストッパ３８とを有する。
【００４８】
このような手回し回転駆動装置３０が試料採取部３に設けられていると、手回しハンドル３４を回転させることによりボール螺子１１が回転し、この回転により可動ノズル管８の先端部が取付け管７を挿通し、さらには二相流体輸送管２内の中心軸線に直交する方向つまり直径方向に沿って前進し、ついには可動ノズル管８の先端部が二相流体輸送管２の内壁に到達することになる。通常の場合、手回しハンドル３４を操作している操作者は、前記先端部が内壁に当接したことを手回しハンドル３４の回転時の感触で感得することができるので、操作の熟練により手回しハンドル３４の回転操作を停止することができる。ところが、何らかの原因、例えば熟練していない操作者による操作によって、前記先端部が内壁に当接しているにも拘わらず手回しハンドル３４が回転し続けると、挿入荷重制限装置（例えば、トルクリミッタ３６）により手回しハンドル３４が空転し、この空転により可動ノズル管８の先端部がそれ以上前進しなくなる。これによって、二相流体輸送管２の内壁に当接する先端部を有する可動ノズル管８がさらに前進することはなく、可動ノズル管８の破損が防止される。
【００４９】
また、手回しハンドル３４を回転させて可動ノズル管８を前進させる場合に、可動ノズル管８の先端部を二相流体輸送管２の中心軸線に直交する断面における直径方向の任意の位置に配置しようとするときには、前記移動距離計（例えば目盛）を観察したり、移動距離計における表示部の値を観察したりすることにより、内部を観察することができないにも拘わらず、二相流体輸送管２内の所定位置に正確に可動ノズル管８の先端部を位置させることができる。
【００５０】
可動ノズル管８の先端部を二相流体輸送管２内の所定位置に配置させた場合には、ストッパ３８を回り止めリング３７に嵌通させることにより、二相流体輸送管２内の圧力でボール螺子１１が逆回転することが防止されて安全である。
【００５１】
一方、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、可動ノズル管８は中空の管状体であり、その先端部には試料採取口４０が開口している。試料採取口４０は可動ノズル管８における先端部周側面であって、二相流体輸送管２において二相流体が流通する方向に対向する一つの部位に穿設される。試料採取口４０は、図３（ａ）に示されるように一つの開口部をもって形成されていても良く、また、図３（ｂ）に示されるように、複数の小口径孔４０Ａが集合して一つの領域に形成されていても良い。試料採取口４０が、二相流体の流通方向に対向するように開口していると、二相流体の流通状態を乱すことを最小限に抑制しつつ二相流体を採取することができる。
【００５２】
可動ノズル管８の試料採取口とは反対側の端部、つまり可動ノズル管８における二相流体輸送管２内に挿入される端部とは反対側の端部には導出管１５が取付けられている。
【００５３】
この導出管１５には開閉バルブ１５Ａが介装される。この開閉バルブ１５Ａを閉鎖しておき、必要なときにこの開閉バルブ１５Ａを開放すると、可動ノズル管８内に採取された二相流体がセパレータ５に導出される。
【００５４】
なお、この採取部４は、キャスター等の車輪を有するフレームに搭載されることにより、移動の利便性を高めることができる。
【００５５】
セパレータ５は、導入された二相流体を熱水と蒸気とに気水分離することができる限りにおいて様々な構造を採用することができる。一般的なセパレータ５は、サイクロン方式により気水分離を行う構造を有する。そのようなセパレータ５は、内部空間が円筒状に形成された罐体１６と、この罐体１６の軸線に直交する方向における断面である円形の接線方向から二相流体を導入する二相流体導入部１７を有する。この二相流体導入部１７は前記導出管１５に接続される。前記導出管１５に接続された二相流体導入部１７から前記罐体１６内に導入された二相流体は、前記罐体１６内を旋回しつつ上昇し、旋回上昇運動の過程で分離された熱水がセパレータ５における前記罐体１６の下部に貯留され、分離された熱水は、罐体１６の底部に設けられた排出管１８から罐体１６外に導出され、一方、蒸気が移送管１９を通じて冷却装置６に移送される。
【００５６】
このセパレータ５は、その安全性を高め、罐体１６の内状を知るために様々な付帯設備が取付けられている。その付帯設備として、例えば図１に示すように、２０Ａで示される液面計、２０Ｂで示されるところの、罐体１６の内部圧力が一定値以上になると自動的に弁が開放状態となる安全弁、及び２０Ｃで示される圧力計等を挙げることができる。
【００５７】
このセパレータ５は、前記採取部４を搭載するフレームに搭載されていてもよく、また、前記採取部４を搭載するフレームとは別のところに設置されていてもよい。多くの場合、前記採取部４の移動を手軽に行うようにするには、採取部４を搭載するフレームとは別のところ、例えば車両（例えばトラックの荷台）、手押し式の移動体（例えば手押し台車）又は自走式の移動体（例えばエンジン駆動により車輪を回転させる自走式の移動体）に、このセパレータ５を設置しておくのが好ましい。
【００５８】
冷却装置６は、冷却水槽とこの冷却水槽内に配置された流体流通管と流体流通管に対する冷却水の水位を可変することのできる水位可変手段とを備え、前記セパレータ５により分離された蒸気を凝縮水及び非凝縮性ガスの混合物にすることができる限り、種々の装置構成を採用することができる。例えば、冷却装置は冷却水を貯留する冷却水槽と、この冷却水槽内に配置され、上部開口部を備え、その上部開口部の上端が前記冷却水槽内で相対的に上下に位置可変に形成された冷却水排出槽と、前記冷却水槽内に配設された、前記セパレータで分離された蒸気を流通させる流体流通管とを備える冷却装置を挙げることができる。なお、この構成における冷却水排出槽は、この発明における水位可変手段の一例である。前記構成を有する冷却装置は、この発明に係る試料採取装置に好適に組み込まれることができるが、セパレータで分離された蒸気以外の、冷却することの必要な被冷却流体を冷却する冷却装置としても使用することができる。
【００５９】
図１に示される冷却装置６は、冷却水を貯留する冷却水槽２１と、この冷却水槽２１内に配置され、上部開口部２２を備えると共に、上下動可能に形成された冷却水排出槽２３と、前記冷却水槽２１内に配設された、セパレータ５から供給される蒸気が流通する流体流通管２４とを備える。
【００６０】
冷却水槽２１は、例えば円筒形の内部形状を有する罐体であり、図１に示される罐体は上方を開口する有底の円筒体に形成される。冷却水槽２１の底部には、後述する冷却水排出槽２３の上下動を案内する排出管２８を液密に挿通する挿通孔２５が穿設されている。この冷却水槽２１の底部近傍の周側面には、この冷却水槽２１内に貯留される冷却水を導入する冷却水導入部２７が設けられている。この冷却水導入部２７を通じて、外部から冷却水槽２１の内部に冷却水が導入される。
【００６１】
冷却水排出槽２３は、その全体が冷却水槽２１内に上下動可能に配置され、上方の一部又は全部を開口する有底円筒体に形成されている。この冷却水排出槽２３は、前記挿通孔２５に液密に挿入された排出管２８をその底部に結合しているので、この冷却水排出槽２３内に流入する冷却水は、この排出管２８を通じて冷却排出槽２３の外部に排出される。この冷却水排出槽２３は、冷却水排出槽２３の上方に配設された上下移動装置２９により上下動可能になっている。
【００６２】
冷却水槽２１の内側底面には、冷却水排出槽２３が上下動する領域の外側となる部位に筒状の隔壁２６が形成されている。この筒状の隔壁２６の内部空間で前記冷却水槽２１が上下動をする。
【００６３】
流体流通管２４は、供給される蒸気を冷却水により冷却して、凝縮水及び非凝縮性ガスの混合物を形成することができる限りにおいて種々の構造を採用することができる。図１に示される流体流通管２４は、筒状の隔壁２６の外側となるように螺旋状に形成された蛇管である。この蛇管の上端は移送管１９に結合され、この蛇管の下端は冷却水槽２１の外に延在している。この筒状の隔壁２６が形成されていると、冷却水導入部２７から供給される冷却水が筒状の隔壁２６の外周面と冷却水槽２１のない周面とで形成される状態の空間に案内され、この環状の空間に配設されている流体流通管２４が効率的に冷却される。
【００６４】
以上に説明した構成を有する試料採取装置は、以下のようにして使用される。
【００６５】
説明の前提として、取付け管７は二相流体輸送管２に設けられている。
【００６６】
この取付け管７に採取部３の基台９を取付ける。取付け管７における開閉バルブを開放状態にする。手動で図示しない駆動装置を駆動することによりボール螺子１１を回転させると、可動ノズル管８が下降する。下降する可動ノズル管８は、その先端部が取付け管７を通って二相流体輸送管２内に挿入される。可動ノズル管８の試料採取口が所望の位置に達したところで、可動ノズル管８の下降を停止させる。
【００６７】
二相流体輸送管２が水平に配置され、或いは緩やかな傾斜を保って斜めに配置されている場合に、二相流体輸送管２の内部では、その軸線に直交する断面についてみると、断面下部では熱水が存在し、その熱水の上方に蒸気が存在することがある。熱水を採取する場合には、その熱水が存在する領域にまで可動ノズル管８の試料採取口４０が位置するように可動ノズル管８を移動させるのがよい。また、蒸気を採取する場合には、その蒸気が存在する領域にまで可動ノズル管８の試料採取口４０が位置するように可動ノズル管８を移動させるのがよい。このように、この試料採取装置３は、可動ノズル管８の挿入位置を調節することにより、二相流体輸送管内の任意の部位における試料を採取することができる。
【００６８】
このようにして採取された二相流体の試料は、可動ノズル管８内に収容され、可動ノズル管８内を移動して導出管１５に送り出される。
【００６９】
導出管１５に送り出された二相流体の試料は、セパレータ５に送り込まれる。セパレータ５における罐体１６内で、サイクロン方式により熱水と蒸気とに分離される。罐体１６内で分離された熱水は、排出管１８から取り出される。取り出された熱水は、その成分分析に供される。もっとも、その熱水は単に廃棄されることもある。
【００７０】
蒸気は、移送管１９を通じて冷却装置６に送出される。蒸気は、蛇管になっている流体流通管２４を通過する。
【００７１】
このとき、蒸気の温度が高い場合や、冷却水の温度が高い場合には、冷却水排出槽２３における上部開口部が最高の位置になるように冷却水排出槽２３を配置する。冷却水排出槽２３を冷却水槽２１内で最高の位置に移動させるには、上下移動装置２９を駆動する。冷却水排出槽２３が最高の位置にあると、冷却水槽２１の下部から導入される冷却水は、冷却水槽２１内で冷却水排出槽２３の上部開口部から冷却水排出槽２３内に溢流する。したがって、冷却水槽２１内に貯留される冷却水の液面位置つまり水位は、常に冷却水排出槽２３の上部開口部の位置と同じになる。
【００７２】
一方、蒸気の温度が低い場合や、冷却水の温度が低い場合には、蒸気を冷却するには大量の冷却水を必要とはしない。そのような低い温度の冷却水で冷却する場合には、上下移動装置２９を駆動して冷却水排出槽２３の上部開口部が最高位置から低い位置になるように冷却水排出槽２３を下降させて、所定の位置に冷却水排出槽２３を移動させる。そうすると、冷却水排出槽２３の上部開口部の位置が液面位置となる。その結果、流体流通管２４における冷却水に浸る部位の表面積が小さくなり、蒸気をその温度から所定温度へ冷却することができる。
【００７３】
このように、冷却水排出槽２３を上下動させることにより、蒸気を所定温度の凝縮水に冷却するのに、可変させる操作量が明確で、応答が速く、安定した温度調節ができ、さらに、冷却水の流量と水位の調節を併用することにより、蒸気や冷却水の大幅な温度変化にも追従して、応答が速く、安定した温度調節ができる。
【００７４】
流体流通管２４を通過しつつ冷却された蒸気は、凝縮水と非凝縮性ガスとの混合物となって排出される。この混合物はさらに、図示しない気水分離装置により非凝縮性ガスが除去されて凝縮水に分離される。凝縮水は、その成分分析に供される。
【００７５】
以上、発明の実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明したが、この発明は上記内容に限定されるものではなく、この発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。例えば、冷却水槽２１内の水位を調節するために、昇降可能な冷却水排出槽２３を採用したが、冷却水排出槽２３を固定しておき、冷却水槽２１自体を昇降可能に構成してもよい。水位可変手段の変形例として、例えば冷却水槽内で、冷却水を排出する排出口を有する排出管を可撓性のある材料で形成し、その排出口を冷却水貯留槽内で上下に移動することができる装置を挙げることができる。
【００７６】
また、図１に示される流体流通管２４は、冷却水排出槽２３を囲繞する蛇管であるが、冷却水槽２１内に配置される限りにおいて、様々の態様を採用することができ、例えば冷却水槽２１の壁面に沿って上下にジグザグに曲成された蛇管であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１        蒸気井
２        二相流体輸送管
３        試料採取装置
４        採取部
５        セパレータ
６        冷却装置
７        取付け管
８        可動ノズル管
９        基台
１０      支柱
１１      ボール螺子
１２      ノズル管支持体
１２Ａ    ガイド部
１４      支持体
１５      導出管
１５Ａ    開閉バルブ
１６      罐体
１７      二相流体導入部
１８      排出管
１９      移送管
２０Ａ    液面計
２０Ｂ    安全弁
２０Ｃ    圧力計
２１      冷却水槽
２２      上部開口部
２３      冷却水排出槽
２４      流体流通管
２５      挿通孔
２６      筒状の隔壁
２７      冷却水導入部
２８      支持体
２９      上下移動装置
３０      手回し回転駆動装置
３１      固定部材
３２      回転軸
３３      第１傘歯車
３４      手回しハンドル
３５      第２傘歯車
３６      トルクリミッタ
３７      回り止めリング
３８      ストッパ
４０      試料採取口
４０Ａ    小口径孔
【図１】
2010160143.tif 000003
【図２】
2010160143.tif 000004
【図３】
2010160143.tif 000005