(57)【要約】【課題】  簡易な構成で安定してキャピラリーチューブ内の気泡を検出する。【解決手段】  キャピラリーチューブ気泡検出装置１は、プロセス配管２１に両端を接続し、この両端からの所定距離をそれぞれ螺旋状に湾曲させた２つの螺旋形状部を有するキャピラリーチューブ２と、２つの螺旋形状部に挟まれる位置に設けられ、キャピラリーチューブ２両側の差圧を測定する差圧測定器３と、２つの螺旋形状部の少なくとも一方を挟むように設けられる一対の圧力測定器４と、この一対の圧力測定器４が測定した圧力が応答遅れ、または減衰を示す場合にキャピラリーチューブ２に気泡が混入していることを判定する制御装置５とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス配管に両端を接続し、この両端からの所定距離をそれぞれ螺旋状に湾曲させた２つの螺旋形状部を有するキャピラリーチューブと、
このキャピラリーチューブのうち、２つの前記螺旋形状部に挟まれる位置に設けられ、前記キャピラリーチューブ両側の差圧を測定する差圧測定器と、
前記キャピラリーチューブのうち、２つの前記螺旋形状部の少なくとも一方を挟むように設けられる一対の圧力測定器と、
この一対の圧力測定器が測定した圧力が応答遅れ、または減衰を示す場合に、前記キャピラリーチューブに気泡が混入していることを判定する制御装置とを備えることを特徴とするキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項２】
前記制御装置において気泡を検知した場合に、警報を発する警報装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項３】
前記制御装置において気泡を検出した場合に、気泡を除去する気泡除去装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項４】
前記気泡除去装置は、前記キャピラリーチューブを振動させる振動装置であることを特徴とする請求項３に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項５】
前記気泡除去装置は、前記キャピラリーチューブから分岐した循環路と、
この循環路に設けられる循環ポンプであって、
前記キャピラリーチューブと前記循環路を循環する循環ループを形成し、この循環ループ内で前記循環ポンプによって液媒を循環させることを特徴とする請求項３に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項６】
前記気泡除去装置は、前記キャピラリーチューブ内に可撓性を有する細棒を挿入する挿入装置であることを特徴とする請求項３に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項７】
前記気泡除去装置は、前記制御装置において気泡検出がされなくなると、動作を停止することを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記螺旋形状部による脈動抑制分を差し引いて設定されたしきい値を用いて、応答遅れ、または減衰を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記プロセス配管から前記差圧発信機への方向の応答遅れ、または減衰を判定することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のキャピラリーチューブ気泡検出装置。
【請求項１０】
プロセス配管に両端を接続し、この両端からの所定距離をそれぞれ螺旋状に湾曲させた２つの螺旋形状部を有するキャピラリーチューブのうち、２つの前記螺旋形状部の少なくとも一方を挟んだ一対の位置で圧力を測定する工程と、
この一対の圧力が応答遅れ、または減衰を示す場合に前記キャピラリーチューブに気泡が混入していることを判定する工程とを備えることを特徴とするキャピラリーチューブ気泡検出方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス配管の流量を測定するキャピラリーチューブ内の気泡を検出するキャピラリーチューブ気泡検出装置およびその気泡検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所をはじめとする発電プラントにおけるプロセス配管の流量を測定する装置として、キャピラリーチューブおよび差圧測定器を用いるものがある。キャピラリーチューブは測定対象のプロセス配管の長手方向２箇所に両端を接続して設けられ、差圧式測定器はキャピラリーチューブを介して伝達される液媒の差圧を測定することによって流量を測定する。
【０００３】
キャピラリーチューブ内は測定時に水張りによって水で充填される。したがって、主に水張り時のキャピラリーチューブ内への気泡の混入によって圧力伝達に異常が生じ、差圧式測定器が異常値を示すおそれがある。
【０００４】
そこで、キャピラリーチューブの差圧および静圧を測定し、差圧と静圧の振動の比の平均または分散を求め、しきい値と比較することによってキャピラリーチューブの詰まりを検出する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、液体をポンプによって押圧してノズルによって注入する分注装置において、液体の経路に２つの圧力センサを設けて、２つの圧力センサの時刻遅れや、変化率の低下を検出して気泡発生を判定する技術が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５３０８３号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載の技術は、差圧を用いて詰まりを検出するものであるが、流速や流量によって差圧は変化するため、様々の流量、流速において詰まり判定の演算やしきい値の設定等を行うことは難しい。
【０００８】
また上述した特許文献２に記載の技術は、分注装置に適用する技術であり、ポンプ等の圧力発生源を必要とし、１方向に液体が流通するものである。したがって、プロセス配管の圧力に応じてチューブ内の両方向に液媒が振動、流通するキャピラリーチューブ内の気泡検出とは構成を異にするものである。
【０００９】
そこで本発明は、簡易な構成でキャピラリーチューブ内の気泡検出をすることができるキャピラリーチューブ気泡検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のキャピラリーチューブ気泡検出装置は、プロセス配管に両端を接続し、この両端からの所定距離をそれぞれ螺旋状に湾曲させた２つの螺旋形状部を有するキャピラリーチューブと、このキャピラリーチューブのうち、２つの螺旋形状部に挟まれる位置に設けられ、キャピラリーチューブ両側の差圧を測定する差圧測定器と、キャピラリーチューブのうち、２つの螺旋形状部の少なくとも一方を挟むように設けられる一対の圧力測定器と、この一対の圧力測定器が測定した圧力が応答遅れ、または減衰を示す場合にキャピラリーチューブに気泡が混入していることを判定する制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに上記目的を達成するために、本発明のキャピラリーチューブ気泡検出方法は、プロセス配管に両端を接続し、この両端からの所定距離をそれぞれ螺旋状に湾曲させた２つの螺旋形状部を有するキャピラリーチューブのうち、２つの螺旋形状部の少なくとも一方を挟んだ一対の位置で圧力を測定する工程と、この一対の圧力が応答遅れ、または減衰を示す場合にキャピラリーチューブに気泡が混入していることを判定する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成で安定してキャピラリーチューブ内の気泡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の機能ブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図である。
【００１６】
キャピラリーチューブ気泡検出装置１は、キャピラリーチューブ２と、差圧測定器３と、圧力測定器４ａ、４ｂと、制御装置５と、振動装置６と、警報装置７とから構成される。
【００１７】
プロセス配管２１は、流体が内部を流通する配管である。絞り流量計２２は、内部にオリフィス等を設け（図示せず。）、上流と下流に差圧を生み出す。導圧管２３ａ、２３ｂは、オリフィスの上流と下流におけるプロセス配管２にそれぞれ接続され、オリフィスの上流と下流における圧力をそれぞれ内部の液媒を介して伝達する。
【００１８】
キャピラリーチューブ２は、２本の導圧間２３ａ、２３ｂに両端をそれぞれ計器入口弁を介してユニオン（継ぎ手）によって接続する。または、キャピラリーチューブ２の両端を直接プロセス配管２１に接続する構成としてもよい。さらにプロセス配管２１内の液媒と導圧間２３ａ、２３ｂおよびキャピラリーチューブ２内の液媒を隔てるために、プロセス配管２１と導圧間２３ａ、２３ｂを圧力伝達可能な膜を介して接続する構成としてもよい。
【００１９】
キャピラリーチューブ２は、両端からの所定距離において螺旋状に湾曲させた螺旋形状部をそれぞれ有する。キャピラリーチューブ２のうち、２つの螺旋形状部に挟まれる位置に差圧測定器３が設けられる。差圧測定器３は、キャピラリーチューブ２両側からの差圧を測定する。
【００２０】
キャピラリーチューブ２のうち、２つの螺旋形状部の少なくとも一方を挟むように一対の圧力測定器４ａ、４ｂが設けられる。さらにキャピラリーチューブ２のうち、圧力測定器４ａ、４ｂが設けられる側に振動装置６が設けられる。
【００２１】
差圧測定器３は、測定した差圧を流量測定装置（図示せず。）に送信し、流量測定装置は測定された差圧から流体の流量や流速を算出する。圧力測定器４ａ、４ｂは、測定した圧力を制御装置５に送信することができる。制御装置５は、振動装置６に振動を行わせる振動指令を送信することができるとともに、警報装置７を用いて警報を発生させることができる。
【００２２】
さらに図１に示すように、差圧測定器３両側の圧力を均等に調整する均圧弁や、水張り、水抜き時において液媒の水を導入および導出するドレン弁、プロセス配管２１と導圧管２３ａ、２３ｂの接続部近傍の液媒の流通を閉鎖する検出元弁等を適宜設けることができる。なお、図１に示すように２つの螺旋形状部のうち１つに圧力測定器４ａ、４ｂならびに振動装置６を設けるだけでなく、２つの螺旋形状部の両方に設ける構成とすることもできる。
【００２３】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。
【００２４】
キャピラリーチューブ２を用いた流体の流量測定時において、キャピラリーチューブ２および２３に圧力伝達の液媒としての水張りを行う。絞り流量計２２によって上流と下流に生じた差圧は、それぞれ導圧管２３ａ、２３ｂを介してキャピラリーチューブ２の両端へ伝達され、キャピラリーチューブ２の螺旋形状部において微小な脈動が抑制された後、差圧測定器３によって差圧が測定される。
【００２５】
キャピラリーチューブ２の螺旋形状部は、通常直径１ｍｍ程度の細径であるうえ、螺旋形状に湾曲しているために、主に上述した水張り時において気泡が混入する場合がある。以下に、この気泡の検出方法および気泡の除去方法について説明する。
【００２６】
キャピラリーチューブ２内の液媒は両方向に振動、流通する。圧力測定器４ａ、４ｂは、それぞれ設置箇所における圧力を測定して制御装置５に送信する。制御装置５は、圧力測定器４ａ、４ｂから測定された圧力を受信し、２つの圧力間の応答遅れ、または減衰を検出する。
【００２７】
キャピラリーチューブ２に気泡が存在しない場合には、液媒を介して圧力が正常に伝達されるため、２つの圧力間の応答遅れ、または減衰はほとんど発生しない。キャピラリーチューブ２に気泡が存在する場合には、気泡によって圧力の伝達に遅れや減衰が発生し、２つの圧力間の応答遅れ、または減衰が発生する。
【００２８】
制御装置５は、２つの圧力の立ち上がりやピークの時間差を所定の閾値と比較して応答遅れを検出し、２つの圧力のピーク値や積分値を所定の閾値と比較して減衰を検出する。キャピラリーチューブ２内の液媒は両方向に振動、流通するため、両方向の応答遅れ、または減衰の検出が可能である。
【００２９】
ここでプロセス配管２１の圧力は、プロセス配管２１から差圧測定器３の方向に伝達されるため、キャピラリーチューブ２内に気泡が存在する場合には、プロセス配管２１から差圧測定器３の方向に応答遅れ、または減衰が生じる場合が多い。したがって両方向の応答遅れ、または減衰のうち、プロセス配管２１から差圧測定器３の方向の圧力の減衰、遅れを検出することが望ましい。
【００３０】
さらにキャピラリーチューブ２の螺旋形状部における脈動抑制によって若干の応答遅れ、または減衰が生じる場合があるため、当該脈動抑制分を差し引いて、応答遅れおよび減衰検出のしきい値を設定することが望ましい。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の機能ブロック図である。制御装置５は、データ記憶部４１と、データ処理部４２と、データ判定部４３と、司令部４４を有する。２つの圧力測定器４ａ、４ｂは、測定した圧力を制御装置５に送信する。制御装置５は受信した圧力をデータ記憶部４１に記憶するとともに、データ処理部４２に送信する。
【００３２】
データ処理部４２は、２つの圧力測定器４ａ、４ｂの測定圧力間の減衰または応答遅れを検出する。データ判定部４３は、データ処理部からの検出結果を受信し、気泡を判定する。閾値と比較することができる。司令部４４は、データ判定部４３にて気泡検出されたときに、警報装置７に警報を発生させるとともに、気泡除去装置である振動装置６を振動させる。
【００３３】
振動装置６を振動させた後、再び２つの圧力測定器４ａ、４ｂで測定された圧力の減衰または応答遅れを検出し、減衰または応答遅れが検出されない場合には、警報装置７の警報発生ならびに振動装置６の振動を停止させる。
【００３４】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、制御装置５において気泡を検出し、振動装置６を動作させてキャピラリーリューブ２を振動させることによって、キャピラリーリューブ２内の気泡を検出、除去することができる。
【００３５】
なお、気泡だけでなくキャピラリーチューブ２を閉塞または、流れを阻害する異物が混入した場合にもいても、２つの圧力間の減衰または応答遅れを検出することによって異物を検出することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置について図３を参照して説明する。第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、振動装置６に代えて、止弁８ａ、８ｂと、循環弁９ａ、９ｂと、循環ポンプ１０とを設けた点である。さらに、螺旋形状部の両端にキャピラリーリューブ２と分岐して循環路３１が設けられる。
【００３８】
止弁８ａ、８ｂはキャピラリーチューブ２の螺旋形状部の循環路３１接続部よりも上流および下流において、閉動作によって液媒の水の流通を止めることができるように設けられる。循環弁９ａ、９ｂは、循環路３１において設けられ、開動作によって循環路３１内に水を流通させることができる。
【００３９】
さらに循環ポンプ１０は、制御装置５からの指令を受けて動作し、循環路３１とキャピラリーリューブ２とからなる循環ループ内で水を循環させることができる。
【００４０】
（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。
【００４１】
制御装置５における気泡検出方法は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。通常運転時においては、止弁８ａ、８ｂは開動作させ、循環弁９ａ、９ｂは閉動作させて、キャピラリーチューブ２において液媒の圧力伝達を行う。
【００４２】
制御装置５において気泡が検出されると、制御装置５は、止弁８ａ、８ｂを閉動作させ、循環弁９ａ、９ｂを開動作させる。さらに制御装置５は、循環ポンプ１０を動作させる指令を送信する。
【００４３】
循環ポンプ１０は、制御装置５からの指令を受けて動作し、循環路３１内およびキャピラリーリューブ２内で液媒を循環させる。
【００４４】
キャピラリーリューブ２内の気泡は、循環ポンプ１０の液媒の循環によって循環路３１側へ移動し、キャピラリーリューブ２内の気泡が除去される。循環路３１においては、適宜空気抜き弁等を設けることによって、除去した気泡を外部へ抜くことができる。
【００４５】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、制御装置５において気泡を検出し、さらに止弁８ａ、８ｂ、循環弁９ａ、９ｂを動作させて循環ループを形成し、循環ポンプ１０によって水を循環させることによって、キャピラリーリューブ２内の気泡を検出、除去することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置について図４を参照して説明する。第１の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００４７】
図４は、本発明の第３の実施形態に係るキャピラリーチューブ気泡検出装置の概略構成図である。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、振動装置６に代えて挿入装置１１を設けた点である。
【００４８】
挿入装置１１は、可撓性を有するキャピラリーチューブ２より径の小さい細棒をキャピラリーチューブ２内に挿入可能に設けられる
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。
【００４９】
制御装置５における気泡検出方法は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。制御装置５において気泡が検出されると、制御装置５は、挿入装置１１に細棒の挿入指令を送信する。挿入装置１１は挿入指令を受信すると、キャピラリーチューブ２の螺旋形状部に細棒を挿入する。細棒によって内部の気泡は、押し出され除去される。
【００５０】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、制御装置５において気泡を検出し、さらに挿入装置１１によって細棒をキャピラリーチューブ２に挿入することによって、キャピラリーリューブ２内の気泡を検出、除去することができる。 
【符号の説明】
【００５１】
１・・・キャピラリーチューブ気泡検出装置
２・・・キャピラリーチューブ
３・・・差圧測定器
４・・・圧力測定器
５・・・制御装置
６・・・振動装置
７・・・警報装置
８ａ、８ｂ・・・止弁
９ａ、９ｂ・・・循環弁
１０・・・循環ポンプ
１１・・・挿入装置
２１・・・プロセス配管
２２・・・絞り流量計
２３ａ、２３ｂ・・・導圧管
３１・・・循環路
４１・・・データ記憶
４２・・・データ処理部
４３・・・データ判定部
４４・・・司令部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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