(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体物が格納される容器の圧力を検出器に伝送する圧力伝送装置であって、前記容器は流体物の抜取りが可能に構成されており、前記容器から前記検出器までのいずれかの位置に水素を吸蔵する水素吸蔵材と共に撹拌子を設け、前記水素吸蔵材は、前記抜き取りに伴う分圧の減少に対する水素吸蔵量の減少を抑制する液体に囲まれることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項２】
請求項１において、前記水素吸蔵材を安定な液体中に設置することを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項３】
請求項１において、前記水素吸蔵材で外部から溶解した水素を捕捉することを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項４】
請求項１において、前記水素吸蔵材は、パラジウムであることを特徴とする水素捕捉装置。
【請求項５】
請求項１において、前記液体は化学的に安定なシリコーンオイルであることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項６】
請求項１において、前記水素吸蔵材は、バルク形状、ワイヤー形状、または粉末形状であることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項７】
請求項１において、前記水素吸蔵材は、活性処理をしていることを特徴とする水素捕捉装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記撹拌子は、ガラス性であることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項９】
流体物が格納される容器の圧力を検出器に伝送する圧力伝送方法であって、水素吸蔵材を液体で囲むことにより前記容器の流体物の抜き取りに伴う分圧の減少に対する水素吸蔵量の減少を抑制させて、前記容器から前記検出器までのいずれかの位置に水素吸蔵材と共に撹拌子を設けて水素を吸蔵する圧力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力伝送装置及び圧力伝送方法に係り、特に、原子力プラント、石油精製プラント及び化学プラントなどで水素を捕捉するのに好適な圧力伝送装置及び圧力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば原子炉を利用した発電プラント等では大量の流体を使用するため、流体を格納する容器が利用されている。これら容器について例えば水位等の状態を監視するには、圧力伝送装置を利用する。圧力伝送装置のひとつに、ダイアフラム等で受けた容器格納の測定流体の圧力を、導圧路内に充填した封入液により圧力センサまで伝達し、圧力センサで検出された圧力の電気信号を外部へ出力するものがある。この圧力伝送装置には、測定流体の絶対圧力を測定するものと、測定流体の２点の差圧を測定するものがある。
【０００３】
このような技術は、例えば、特開平５−５２９８７号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、原子力プラントや石油精製プラント、化学プラントなどで、配管やタンク内部に蓄積した水素が、計測機器などに悪影響を及ぼしている。この蓄積した水素の悪影響に対する対策としては、例えば、水素吸蔵物質による水素の吸蔵などがある。具体的には、ダイアフラムから圧力センサまでの間の封入液に水素吸蔵物質を配置する。
【０００６】
一般的に、水素吸蔵物質の水素吸蔵量は水素分圧に応じて変化することが知られている。一方、メンテナンスでタンク内の測定流体を排出する等で測定対象流体の量が大きく変化する場合に、水素分圧が大きく変化して、それに伴って水素吸蔵量が大きく変化し、一部の水素吸蔵物質に吸蔵されていた水素が析出する等により測定結果に影響を与える。
【０００７】
本発明の目的は容器内の流体の量が大きく変化したときでも、計測精度への影響が抑制できる圧力伝送装置及び圧力伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、流体物が格納される容器の圧力を検出器に伝送する圧力伝送装置であって、前記容器は流体物の抜取りが可能に構成されており、前記容器から前記検出器までのいずれかの位置に水素を吸蔵する水素吸蔵材を設け、前記水素吸蔵材は、前記抜き取りに伴う分圧の減少に対する水素吸蔵量の減少を抑制する液体に囲まれるように構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容器内の流体の量が大きく変化したときでも、計測精度への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】原子力プラントにおける、差圧・圧力伝送器の設置状況の説明図である。
【図２】本発明の技術を差圧・圧力伝送器に応用した説明図である。
【図３】原子力プラントの給水加熱器ドレンタンクにおける、運転時環境の説明図である。
【図４】原子力プラントの給水加熱器ドレンタンクにおける、定期検査前後の環境の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る水素捕捉装置における、装置構成の説明図である。
【図６】シリコーンオイル中での水素吸放出特性の説明図である。
【図７】シリコーンオイルの有無による水素放出の説明図である。
【図８】粉末形状の水素吸蔵材を設置した水素捕捉装置の説明図である。
【図９】撹拌装置を下部に設置した水素捕捉装置の説明図である。
【図１０】配管内に水素吸蔵材を設置した説明図である。
【図１１】本発明の技術を絶対圧・圧力伝送器に応用した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明に係る圧力伝送装置が利用される全体システムについて説明する。図１に、原子力プラントにおける、差圧・圧力伝送器の設置状況の説明図を示す。本発明の原理を応用した、給水系及び復水系のプロセス計測の一例として、給水加熱器のドレンタンクの水位計測を行う例を示したものである。
【００１３】
復水器２６０の循環水は、復水ポンプ２８０、給水加熱器２２０、給水ポンプ２９０を介して、圧力容器１８０に、炉水３７０として供給される。ここで、給水加熱器２２０は、給水配管２０１によりドレンタンク２００に接続され、さらに、給水配管２０２により復水器２６０に接続される。
【００１４】
圧力容器１８０の炉水３７０により生成された蒸気は、主蒸気配管１９０を介して高圧タービン２３０、湿分分離加熱器２１０、低圧タービン２４０の順で供給され、さらに、復水器２６０で復水される。湿分分離加熱器２１０はドレン配管２０１を介してドレンタンク２００に接続される。高圧タービン２３０、低圧タービン２４０で得られた機械的な回転力は発電機２５０で発電エネルギーとして得られる。
【００１５】
図１において、ドレンタンク２００の高圧側と低圧側は、各々、高圧側の受圧ダイアフラム３１４と低圧側の受圧ダイアフラム３１４に接続される。ドレンタンク２００の高圧側と低圧側の圧力を導圧路３１８を介して半導体センサ３１５が受けることで、ドレンタンク２００の水位を計測する。受圧ダイアフラム３１４と導圧路３１８で形成される空間に水素吸蔵材３３０が設けられる。
【００１６】
図１において、炉水３７０の放射線分解等で発生した水素は、主蒸気配管１９０を通り、湿分分離加熱器２１０や給水加熱器２２０、ドレンタンク２００、復水器２６０などに導入される。導入された蒸気は、加熱器等により凝縮し、凝縮水となる。一方で、蒸気に含まれた非凝縮性の水素は、比重が飽和蒸気の比重より小さいため上部に蓄積する。
【００１７】
蓄積した水素は、濃度が高くなるほど受圧ダイアフラム３１４を透過しやすくなり、差圧伝送器内部に侵入して気泡化することにより測定値に悪影響を及ぼす。
【００１８】
さらに、給水系及び復水系は放射線量が高いため、差圧伝送器内部に封入される封入液が放射線分解し、水素や炭化水素類が発生する。これによっても、内部で気泡化することで測定値に悪影響を及ぼす。これらに対しては、上記したように、差圧伝送器内部に水素吸蔵材を設けることが有効である。これにより、原子力プラントの給水系及び復水系等の水素濃度および放射線量の高い環境においても、測定誤差精度を長期間保つことができる。
【００１９】
図２は、本発明の技術を差圧・圧力伝送器に応用した説明図である。
【００２０】
図２において差圧を測定するため、置換器部３０２、キャピラリ部３２５、本体部３２６から構成される。測定流体の圧力を二つの受圧ダイアフラム３１４で受圧する。差圧を測定するための差圧・圧力伝送器は、測定流体３２７の圧力を、高圧側と低圧側の二つの受圧ダイアフラム３１４で受圧し、導圧路３１８に封入された封入液(液体)３１１、中間ダイアフラム３１９、シールダイアフラム３２０を介してセンタダイアフラム３２１まで伝達した圧力を、半導体センサ（圧力センサ）３１５で計測する仕組みである。受圧ダイアフラム３１４と導圧路３１８で形成される空間に水素吸蔵材３３０が設けられる。半導体センサ３１５で受け取った圧力は、出力回路３１６に入力し、圧力値を出力する。
【００２１】
ドレンタンク２００の被測定物の高圧部と低圧部との差圧を測定するように、高圧側の受圧ダイアフラム３１４はドレンタンク２００の給水配管２０２に、一方、低圧側の受圧ダイアフラム３１４はドレンタンク２００の給水配管２０１に接続される。このように高圧側の受圧ダイアフラム３１４での受圧と低圧側の受圧ダイアフラム３１４での受圧との差圧が半導体センサ３１０に伝えられる。半導体センサ３１０で受け取った圧力は、出力回路３１６（信号処理を実行する）に入力し、圧力値を出力する。
【００２２】
ここで、封入液３１１はシリコーンオイルのような化学的に安定で酸化・分解されにくいものが使用される。
【００２３】
また、封入液３１１として化学的に安定でない物質を用いた場合は、封入液３１１と分離して、シリコーンオイルのような化学的に安定で酸化・分解されにくい液体で水素吸蔵材３３０を囲っても良い。
【００２４】
上記構成において、差圧伝送器外部から透過した水素、あるいは、放射線分解により封入液が分解して発生した水素や炭化水素類が気泡化ことにより、導圧路３１８の内圧が上昇し、受圧ダイアフラム３１４に加わる圧力の変化を半導体センサ３１５に正しく伝達できなくなってしまい測定精度が低下してしまう。具体的には、高圧側と低圧側の導圧路３１８内部で気泡化した気体量が異なる場合に、圧力値が正常値から変動してしまう。
【００２５】
上記構成において、差圧伝送器は、差圧伝送器外部から透過した水素もしくは内部で発生した水素、および炭化水素類中の水素原子の両方を、導圧路３１８の内部に封入もしくは内部壁面などに施した水素吸蔵材３３０で吸蔵することにより、水素および炭化水素類が気泡として蓄積することによる導圧路３１８内部の圧力上昇を防ぐことができる。ここで、導圧路３１８とは、二つの受圧ダイアフラム３１４の間の封入液が封入されている部分のことを指し、図２において濃く示している。
【００２６】
上記構成のように、圧力伝送装置内部に水素吸蔵材３３０を設けることで、外部から透過する水素、および内部で発生する水素や炭化水素類の影響を低減した圧力伝送器を提供できる。
【００２７】
次に、圧力伝送器の内部で水素等が気泡化することによる故障を説明するために、図３に原子力プラントの給水加熱器のドレンタンク２００における、運転時環境の説明図を示す。
【００２８】
原子力プラントの運転時には、ドレンタンク２００内は水５０３で充満しており高温で、且つ、高圧５０２状態であり、水素５０１も含まれている。高温・高圧状態であると、金属膜である受圧ダイアフラム３１４から圧力伝送器の内部に水素が透過しやすい状態となる。高圧状態であるため、圧力伝送器の内部に侵入した水素は封入液(液体)に溶解した状態で気泡化は起こりにくい。
【００２９】
図４に原子力プラントの給水加熱器のドレンタンク２００における、定期検査前後の環境の説明図を示す。
【００３０】
上記したように、原子力プラントの運転時は高圧状態であるため、水素が圧力伝送器の内部に侵入しても気泡化は起こりにくい。しかし、定期検査前後では、タンクや配管内をクリーンにするために一度真空状態となる。
【００３１】
一方、ドレンタンク２００から水５０３が排水されて真空状態となると、水素５０２の封入液への溶解量が減少するため、溶解できないものが気泡化する。これにより、圧力伝送器内部の圧力が変動することで圧力計測値に不具合が生じることとなる。
【００３２】
次に、水素補足の機能を図５から図８を参照しながら詳細に説明する。図５は、水素捕捉における模式の説明図である。
【００３３】
図５において、図１及び図２における水素吸蔵材３３０の周囲を仮に水素捕捉容器２と仮定して、水素濃度を補足するための機能を説明する。この水素を補足する機能的構成の全体を仮に水素捕捉装置１と名づける。実体的には、前述したように、受圧ダイアフラム３１４と導圧路３１８で形成される空間に設けた水素吸蔵材３３０を含む空間のことである。なお、水素吸蔵材３３０は、二つの受圧ダイアフラム３１４の間の封入液が封入された導圧路３１８のいずれに設けても良い。
【００３４】
存在する水素は、封入液３１１中に溶解する。封入液３１１に溶解した水素は、水素吸蔵材３３０に吸蔵される。これにより蓄積する水素を低減することができる。本構成では、電源を用いないため、プラントのシビアアクシデント時や電源喪失時にも確実に使用できる。さらに、電源が無いことで発火源にもならない。また、水素吸蔵材３３０単体では、水素のほかに酸素が存在すると、水素濃度が高くなることで発火や爆発の可能性があるが、液体中に水素吸蔵材を設置することで、その可能性を無くすことができ、安全に水素を捕捉することができる。
【００３５】
上記構成において、封入液３１１はシリコーンオイルのような化学的に安定で酸化・分解されにくいものが望ましい。また、封入液３１１とは別に封入液と３１１と分離して、化学的に安定で酸化・分解されにくい封入液３１１とは別の液体で水素吸蔵材３３０を囲むようにしても良い。
【００３６】
上記構成において、水素吸蔵材３３０は表面活性の高いパラジウムが最適であるが、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、マグネシウム、ニオブやバナジウムなどの合金でもよい。
【００３７】
上記構成において、パラジウムは他の水素吸蔵材と異なり、シリコーンオイル中での水素吸蔵量の低下がまったくないため、上記したように水素捕捉として最適な金属である。表面活性度の低い金属の場合、シリコーンオイル中に設置すると、水素吸蔵量や吸蔵時間が大幅に低下するだけでなく、水素をまったく吸蔵しない場合もある。
【００３８】
上記構成において、水素吸蔵材３３０は、液体に内封する前に活性処理を行うことが望ましい。
【００３９】
図６に、例としてパラジウムのシリコーンオイル中での水素吸放出特性の説明図を示す。図６の点線のように、水素吸蔵材（この例ではパラジウム）は、気中で水素を吸蔵することが、水素分圧が低下すると吸蔵した水素を放出してしまう。一方で、シリコーンオイル中では、水素分圧が低下しても外部への水素放出が無いことを実験で確認している。従って、シリコーンオイル中のほうが水素の捕捉に適していることが分かる。
【００４０】
図６において、水素分圧が高い部分で水素分圧が変化したときの事象を説明しているが、実際には、水素分圧が高い部分のみならず水素分圧が低い部分でも、水素分圧の変化に対して水素吸蔵量はほぼ一定値を示す。すなわち、水素分圧が高い部分のみならず水素分圧が低い部分でも、外部への水素放出がほとんど無い（実質的に無い）。
【００４１】
この、シリコーンオイル中では水素を放出しなくなる理由については図７で説明する。シリコーンオイルが無い場合、パラジウムに吸蔵された水素は、パラジウムの外部の水素分圧が低下すると、水素原子同士が結合し、水素分子となって外部に放出される。一方で、シリコーンオイルがある場合では、シリコーンオイルによって水素原子の運動エネルギーが低下し、結合しにくくなるため外部に放出しない。以上により、シリコーンオイル中では水素の放出が抑制される。
【００４２】
図８に、変形例であり、粉末形状の水素吸蔵材を用いた水素捕捉装置の説明図を示す。該変形以外は上記と同様である。水素吸蔵材３３０は比表面積が広いほど水素吸蔵速度が向上する。従って、量が均一の場合、粉末形状が最も広い比表面積となる。
【００４３】
水素吸蔵材３３０を粉末形状とするとバルク等よりも表面活性が高くなるが、酸素などと反応しやすくなり、気中では水素爆発などの危険性が高まる。本実施例のように液体中に設置することで、水素爆発等を抑制でき、安全にかつ素早く水素を捕捉することができる。
【００４４】
図９に、更なる変形例として、撹拌装置を下部に設置した水素捕捉装置の説明図を示す。水素吸蔵材３３０は、水素を吸蔵するまでに、水素が液体に溶解する過程がある。この過程を短縮することで、更に水素吸蔵速度を向上させることができる。そのために、水素捕捉容器２の下部に撹拌装置７を設置し、液体中を撹拌子で回転・撹拌することで水素の液体への溶解速度を向上させる。これにより水素を素早く吸蔵することができる。
【００４５】
上記構成において、水素吸蔵材３３０はバルク状でも問題ないが、粉末状とすることでより水素吸蔵速度を向上させることができる。
【００４６】
上記構成において、撹拌子の回転速度は早いほど望ましい。また、液体底部を回転させる以外に、液面を振動や撹拌させて溶解速度を向上させてもよい。
【００４７】
上記構成において、撹拌子は、一般的に用いられるPTFEのような材質では水素を吸放出してしまうため、水素を吸収しにくいガラス性のものが望ましい。
【００４８】
図１０に導圧管３１８の内に水素吸蔵材３３０を設置した説明図を示す。図のように、配管の水素が蓄積しやすい角部に水素吸蔵材３３０を設け、水素を吸蔵することで配管の水素爆発等を防ぐことができる。配管内は液体（シリコンオイル）で満たされている為、液体中に水素吸蔵材３３０が設置される構成となるため同様の効果を得ることができる。
【００４９】
図１１に、本発明の技術を絶対圧・圧力伝送器に応用した説明図を示す。
【００５０】
図１１において、測定流体３２７の圧力を、受圧ダイアフラム３１４で受圧し、導圧路３１８に封入された封入液(液体)を介して伝達した圧力を、半導体センサ（圧力センサ）３１５で計測する仕組みである。他の構成は上述と同様である。圧力センサで受け取った圧力は、出力回路３１６に入力し、圧力値を出力する。
【００５１】
上記構成においても、絶対圧・圧力伝送器の封入液に接する箇所に水素吸蔵材３３０を設置することで、外部から透過する水素、および内部で発生する水素や炭化水素類の影響を低減した圧力伝送器を提供できる。
【符号の説明】
【００５２】
２００  ドレンタンク
３１４  受圧ダイアフラム
３１５  半導体センサ
３１８  導圧管
３３０  水素吸蔵材
【図１】
0006660821.tif 000002
【図２】
0006660821.tif 000003
【図３】
0006660821.tif 000004
【図４】
0006660821.tif 000005
【図５】
0006660821.tif 000006
【図６】
0006660821.tif 000007
【図７】
0006660821.tif 000008
【図８】
0006660821.tif 000009
【図９】
0006660821.tif 000010
【図１０】
0006660821.tif 000011
【図１１】
0006660821.tif 000012