(57)【要約】【課題】正確な試料流体分析を実施することができ、また部品点数が少なく、さらに装置を小型化することができる試料流体減圧装置を提供する。【解決手段】試料流体を流通させる流体入口６と流体出口７とを開口し、該流体入口６および流体出口７に連通した状態で一端を開口する圧力調整孔２を穿設した圧力調整管３と、圧力調整孔２内へ圧力調整軸４を進退させる圧力可変機構４とを備え、圧力調整軸の外周面に螺旋溝２０を形成し、螺旋溝内に、その溝に沿って芯線２１を螺旋状に装入し、螺旋溝内の残余の隙間を試料流体が通る際の圧力損失によって減圧するようにした。【選択図】　　　図１
2004109028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空部を有し、該中空部に、その長手方向の異なる位置で連通する流体入口と流体出口とを有し、流体入口と流体出口との間の中空部を圧力調整孔とした圧力調整管と、
上記圧力調整孔内に挿入される圧力調整軸と、
を備えた試料流体減圧装置であって、
圧力調整孔の内周面、または圧力調整軸の外周面に螺旋溝を形成し、流体入口から入って上記螺旋溝内を通り流体出口から流出する間の圧力損失により試料流体の圧力を減圧するようにしたことを特徴とする試料流体可変減圧装置。
【請求項２】
前記螺旋溝内に、その溝に沿って芯線を螺旋状に装入し、螺旋溝内の残余の隙間を試料流体が通る際の圧力損失によって減圧することを特徴とする請求項１に記載の試料流体減圧装置。
【請求項３】
前記螺旋溝の断面形状と前記芯線の断面形状とを異なる形状にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料流体減圧装置。
【請求項４】
圧力調整孔内に挿入する圧力調整軸の長さを調整する圧力可変機構を備え、該圧力可変機構によって挿入する圧力調整軸の長さを調整して減圧調整可能としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料流体減圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、火力発電所や原子力発電所等の発電設備でのボイラ水の水質管理作業において、試料流体としての高圧水を減圧する際に使用する試料流体減圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所や原子力発電所等の発電設備では、ボイラの水質管理のために、ボイラ水の水質分析が行なわれており、分析対象となる試料流体としての高圧のボイラ水が、ボイラ水の循環系統の所定箇所から所定流量の割合で採取され、水質分析計（試料流体分析計）に導入される。
【０００３】
この試料流体としてのボイラ水は、例えば、日本工業規格（ボイラの水質管理に関するＪＩＳ（ＪＩＳ　Ｂ８２２４−１９９３年））によると、試料採取系統の各弁を全開した状態で、所定の流量（１〜２リットル／分）の割合で採取されることが要求されている。このような要求を満たすため、試料採取系統には試料流体可変減圧装置が設けられる。そして、循環系統の高圧のボイラ水は、該試料流体減圧装置内を通ることによって減圧される。
【０００４】
従来の試料流体減圧装置には、図２に示すように、二重芯線式と称されるタイプが存在する（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。このタイプの試料流体減圧装置３１は、試料流体入口配管と接続した入口側圧力調整細管３２ａと、試料流体出口配管と接続した出口側圧力調整細管３２ｂとを備えるとともに、芯線３４ａ、３４ｂを該圧力調整細管３２ａ、３２ｂ内にそれぞれ進退自在に挿入して、入口側圧力調整細管３２ａの内周面と芯線３４ａの外周面との間、および出口側圧力調整細管３２ｂの内周面と芯線３４ｂの外周面との間に、それぞれ隙間を形成し、管状のケーシング３５を圧力調整細管３２の基端に接続して設け、該ケーシング３５の内部空間３６を上記隙間に連通し、該内部空間３６内にスライド部材３７を設けて芯線３４ａ，３４ｂの基端をそれぞれ止着し、このスライド部材３７に形成した雌ねじ部にねじ軸３８の雄ねじ部を螺合し、ねじ軸３８の一端をケーシング３５の外に突出させて、両圧力調整細管３２ａ、３２ｂとは反対側に位置するケーシング３５の開口に設けられた軸封部３９により、挿通したねじ軸３８をシールして構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平２−３９７３１号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】
実開昭５７−１８８１４５号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
このような試料流体減圧装置３１に試料流体入口配管から試料流体を流入すると、試料流体は入口側圧力調整細管３２ａ内に入り、入口側圧力調整細管３２ａと芯線３４ａとの隙間を通る際の圧力損失により減圧される。減圧された試料流体はケーシング３５の内部空間３６に流入して充満した後に流れ方向を反転し、出口側圧力調整細管３２ｂと芯線３４ｂとの隙間を通ってさらに減圧され、試料流体出口配管を流れて試料流体分析計（図示せず）へ送られる。
また、減圧量の調整を行う場合は、ねじ軸３８を回動してスライド部材３７を移動するとともに芯線３４を圧力調整細管３２内にて進退移動する。すると、隙間の形成長さが増減し、したがって、各圧力調整細管３２ａ、３２ｂ内の抵抗が変化する。これにより、試料流体の減圧量の調整を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の二重芯線式の試料流体減圧装置３１では、試料流体の減圧操作中にケーシング３５の内部空間３６に充満した試料流体は、試料流体採取後も滞留し続けてしまう。また、二重芯線式の試料流体減圧装置３１では入口側と出口側とで流れの方向が逆方向であって、ケーシング３５の内部空間３６で反転するので、内部空間３６で淀みが発生し易い。そのため、次回の試料流体分析時に、この試料流体減圧装置３１に新たな試料流体を流入させると、新たに流入した試料流体と滞留したままの試料流体とが混合してしまい、正確な液質測定が行われ難くなってしまう。
【０００８】
そして、ケーシング３５の先端側に各圧力調整細管３２ａ、３２ｂを接続し、ねじ軸３８を回動させることにより、ケーシング３５の内部空間３６をスライド部材３７が移動して、スライド部材３７に固定された各芯線３４ａ、３４ｂを各圧力調整細管３２ａ、３２ｂへ進退移動する構成を採るので、装置全長が大きくならざるを得なかった。
【０００９】
さらに、かかる二重芯線式の試料流体減圧装置３１は、上述したように、試料流体の充満する内部空間３６を有するケーシング３５、このケーシング３５の開口に設けられた軸封部３９、これに付属するねじ軸３８やスライド部材３７、試料流体の流入・流出を司る各圧力調整細管３２ａ、３２ｂ、及び各圧力調整細管３２ａ、３２ｂの内部へ進退する各芯線３４ａ、３４ｂ等を備えており、部品点数が多いので、メンテナンス等を考慮すると構造が複雑になり、その結果、矢印Ｗに示すように、溶接箇所が多数存在し製造コストが増大していた。
【００１０】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケーシングの内部空間における試料流体の滞留を解消するようにして、正確な試料流体分析を実施することができ、さらに減圧効率を低下させることなく、小型化することができる試料流体減圧装置を提供することにある。また、部品点数が少なく、溶接箇所を減少させることができるようにするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のものは、内部に中空部を有し、該中空部に、その長手方向の異なる位置で連通する流体入口と流体出口とを有し、流体入口と流体出口との間の中空部を圧力調整孔とした圧力調整管と、
上記圧力調整孔内に挿入される圧力調整軸と、
を備えた試料流体減圧装置であって、
圧力調整孔の内周面、または圧力調整軸の外周面に螺旋溝を形成し、流体入口から入って上記螺旋溝内を通り流体出口から流出する間の圧力損失により試料流体の圧力を減圧するようにしたことを特徴とする試料流体可変減圧装置である。
【００１２】
請求項２に記載のものは、前記螺旋溝内に、その溝に沿って芯線を螺旋状に装入し、螺旋溝内の残余の隙間を試料流体が通る際の圧力損失によって減圧することを特徴とする請求項１に記載の試料流体減圧装置である。
【００１３】
請求項３に記載のものは、前記螺旋溝の断面形状と前記芯線の断面形状とを異なる形状にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料流体減圧装置である。
【００１４】
請求項４に記載のものは、圧力調整孔内に挿入する圧力調整軸の長さを調整する圧力可変機構を備え、該圧力可変機構によって挿入する圧力調整軸の長さを調整して減圧調整可能としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料流体減圧装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、（ａ）は本発明に係る試料流体減圧装置の一実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態における螺旋溝及び芯線を示す拡大断面図である。
【００１６】
本実施形態の試料流体減圧装置１は、図１（ａ）に示すように、中空部の先端側部分を試料流体が通る圧力調整孔２とした圧力調整管３と、圧力調整孔２内に挿入される圧力調整軸４と、この圧力調整軸４を進退させる圧力可変機構５と、を備えており、圧力調整管３の側部に開口されて中空部の長手方向ほぼ中央に連通した流体入口６から圧力調整孔２内へ高圧の試料流体を流入させて中空部の終端近傍に連通させた流体出口７から流出させるに際して、圧力調整孔２として機能する中空部内へ圧力調整軸４を圧力可変機構５により挿入して、圧力調整孔２内で流体の通過に伴う抵抗により圧力損失を発生させて高圧の試料流体を減圧するように成っている。
【００１７】
圧力調整管３は、中空部の一端（先端）を閉塞した有底円筒体状のケーシングであり、中空部の長手方向の中央よりも少し先端寄りに流体入口６を連通するとともに、中空部の先端近傍に流体出口７を連通し、流体入口６と流体出口７との間を圧力調整孔２とし、圧力調整孔２とは反対側の中空部の端部を開口し、この開口に圧力可変機構５を設けてある。なお、圧力調整管３の流体入口６には試料流体入口配管（図示せず）が、流体出口７には試料流体出口配管（図示せず）がそれぞれ接続されることになる。
【００１８】
圧力可変機構５は、外部操作により、圧力調整管３の圧力調整孔２内へ圧力調整軸４を進退させる機能である。この圧力可変機構５は、略円筒形状を有する本体９の圧力調整管３側の端部（下端部分）を凸状に形成し、圧力調整管３の基端部分（上端部分）に形成した凹部内に嵌合し、図１において矢印Ｗで示した部分の圧力調整管３と本体９とを溶接している。
【００１９】
また、圧力可変機構５の本体９は、中空部分に圧力調整軸４を貫通させており、該圧力調整軸４と本体９の内周面との間にグランド１０及びグランドパッキン１１を装着し、パッキン押え１２によりグランド１０とグランドパッキン１１を押え、これにより圧力調整管３とは反対側へ圧力調整軸４を突出させた状態で軸封している。
【００２０】
さらに、この圧力可変機構５は、圧力調整管３とは反対側に短管状のスリーブ１３を介して圧力調整軸４の進退移動を案内する厚肉リング状のガイド部材１４を固定し、このガイド部材１４の内周部に雌ねじ部を形成している。一方、圧力調整軸４には、本体９を貫通する部分に、ガイド部材１４の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部４ａが形成されており、圧力調整軸４の突出側端部にはハンドル１５が取り付けられている。したがって、ハンドル１５を回動操作すると、圧力調整軸４はガイド部材１４の雌ねじ部に案内され、その先端側部分が圧力調整孔２内に挿入されることになり、ハンドル１５の回転数により圧力調整孔２内に挿入する長さを調整することができる。なお、ガイド部材１４と本体９との間には、それぞれ取付リング１６、１７を介してヨーク１８が掛け渡されている。また、図面に示す圧力可変機構５はハンドル１５を手動操作するタイプであるが、モーター等の駆動源により圧力調整軸４を回転してもよい。
【００２１】
圧力調整軸４の先端側部分の外周面には、試料流体を通過させる螺旋溝２０が形成されている。この螺旋溝２０は、圧力調整軸４の先端側部分のうち、圧力調整孔２の長さ以上の範囲に亘って形成されており、溝の全長は所望の減圧調整可能範囲（圧力損失範囲）を考慮して設定している。すなわち、螺旋溝２０の溝間のピッチを小さくすれば溝全長を長くして減圧調整可能レンジを大きくすることができ、溝間のピッチを大きくすれば溝全長を短くして減圧調整可能レンジを小さくすることができる。
【００２２】
本実施形態における螺旋溝２０の断面形状は、図１（ｂ）に示すように、短辺を軸心側に向けた台形であり、この螺旋溝２０内には、断面形状が円形の芯線２１が溝２０に沿って螺旋状に装入されている。
【００２３】
上記のように螺旋溝２０内に芯線２１を装入すると溝内の残余の隙間が減少するので、高圧の試料流体を通過させる隙間を小さく設定することができ、これにより管摩擦抵抗による減圧効率を高めることができる。また、螺旋溝２０の断面形状と芯線２１の断面形状とを異なる形状に設定すれば、螺旋溝２０内に試料流体の流入する隙間２２を複数箇所（複数本）形成することができる。したがって、この試料流体減圧装置１は、高圧流体の減圧中に異物の混入等により一部の隙間２２が詰まっても、他の隙間２２に試料流体を通過させることができ、これにより試料流体の流れを止めることなく、減圧を確実に行うことができる。なお、本実施形態では、螺旋溝２０は台形、その内部に装入した芯線２１は円形なので、螺旋溝２０のいずれの箇所における断面においても、それぞれ４箇所の隙間２２が形成されている。なお、螺旋溝２０内に、試料流体の流入する複数の隙間２２が形成されるように、螺旋溝２０の断面形状と芯線２１の断面形状とが異なる形状であれば、それぞれの断面形状はこれに限るものではない。
【００２４】
また、本実施形態の芯線２１としては、一例として、ばね鋼線を採用するが、他の材質の線材を採用してもよい。例えば、表面に小さな凹凸を形成したシリコンゴムなど合成樹脂製の線材を芯線２１として採用してもよく、この場合には小さな凹凸により一層大きな圧力損失を期待できる。
【００２５】
このように、本実施形態の試料流体減圧装置１では、圧力調整軸４の先端側部分の外周面に試料流体を通過させる螺旋溝２０を形成し、この溝２０内に芯線２１を装着することにより、螺旋溝２０内に形成された複数の隙間２２を高圧の試料流体が通過して、隙間２２を区画する螺旋溝２０および芯線２１の表面から摩擦抵抗を受けて減圧されることになるが、その減圧機能を十分に発揮させるため、圧力調整孔２の内周面と圧力調整軸４の外周面との隙間を極力小さく設定することが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、圧力調整軸４の先端側部分の外周面に螺旋溝２０を形成しているが、これに限るものではなく、圧力調整孔２の内周面に螺旋溝２０を形成してもよく、さらにこの螺旋溝２０内に芯線２１を装入するように構成してもよい。
【００２７】
そして、上述したように、中空部の中間部に連通させて流体入口６を開設し、中空部の閉塞された先端部寄りに連通して流体出口７を開設しているが、これは、圧力調整孔２内の流体から圧力調整軸４が受けるスラスト荷重を小さくして、圧力可変機構５が受ける負荷を減少させるためである。すなわち、本実施形態の流体入口６および流体出口７の配置では、流体入口６から流入した高圧の流体が、圧力調整孔２内に位置する隙間２２に達して減圧され始め、隙間２２から流出した流体の圧力は減圧されており、圧力調整軸４の先端面に作用して発生するスラスト荷重を小さくするには既に減圧された流体の方が小さくできるからである。
なお、流体入口６と流体出口７との配置はこれに限るものではなく、流体入口６と流体出口７とを逆の配置としてもよい。要するに、圧力調整管の中空部に、その長手方向の異なる位置で連通していればよく、流体入口と流体出口との間の中空部が圧力調整孔として機能する。
【００２８】
以上のように、試料流体減圧装置１を構成して、ハンドル１５を回動操作することにより、圧力調整孔２内へ圧力調整軸４を所望長さだけ挿入し、減圧調整管３の流体入口６から高圧の試料流体を流入すると、試料流体は螺旋溝２０と芯線２１とによって形成された複数の隙間２２を通り、その通過過程において摩擦抵抗を受けて減圧される。減圧された試料流体は、途中から空の圧力調整孔２を通り、減圧調整管３の流体出口７から流出して、試料流体出口配管を通って試料流体分析計（いずれも図示せず）へと導入されることになる。
【００２９】
また、減圧量の調整を行う場合は、ハンドル１５を回動操作して圧力調整孔２内へ圧力調整軸４を進退移動させることにより調整する。すなわち、圧力調整孔２内への圧力調整軸４の挿入長さを変化させれば、圧力調整孔内に位置する螺旋溝２０の長さを変化させることができ、これにより圧力損失を発生させる隙間２２の長さを調整することができる。具体的には、圧力調整孔２内への圧力調整軸４の挿入長さを増加させると、有効化される螺旋溝２０の長さ（隙間２２の長さ）も増加するので減圧量が大きくなり、一方、圧力調整軸４の挿入長さを減少させると、螺旋溝２０の有効化される長さも減少するので減圧量が小さくなる。
【００３０】
このように、本実施形態の試料流体減圧装置１では、螺旋溝２０と芯線２１とによって区画形成された複数の隙間２２に高圧の試料流体が通過させて、螺旋溝２０および芯線２１から受ける摩擦抵抗により減圧を行っているので、圧力調整孔２内へ挿入した螺旋溝２０の長さにより減圧量が決定されることになり、圧力調整管３の全長を短く設定しても、試料流体の実際上の減圧流路を長く設定することができる。したがって、減圧効率を低下させることなく、装置を小型化することができる。
【００３１】
さらに、ケーシングとしての圧力調整管３内には、従来のように試料流体の滞留する内部空間が存在しないので、試料流体の混合が生じる虞れがなく、正確な試料流体分析を実施することができる。
【００３２】
そして、本実施形態の試料流体減圧装置１は、圧力調整孔２の穿設された圧力調整管３と、この圧力調整管３の基端に配され、圧力調整孔２内へ圧力調整軸４を進退させる圧力可変機構５とを備えているので、上述したように、圧力調整管３の上端部に圧力可変機構５の下端部を接続して、圧力調整管３と圧力可変機構５とを溶接するだけで組み立てることができるので、製造コストを大幅に削減することができるものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、試料流体を通す圧力調整孔の内周面、または圧力調整軸の外周面に試料流体を通過させる螺旋溝を形成したので、高圧の試料流体が螺旋溝を通過する際に減圧されることになり、圧力調整管の全長を短く設定しても、試料流体の実際上の減圧流路を長く設定することができ、これにより減圧効率を低下させることなく、装置を小型化することができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、螺旋溝内に芯線を装入することで、試料流体を通過させる隙間を小さく設定することができると共に、流体の接触面積を増大させることができるので、摩擦抵抗による減圧効率を高めることができる。したがって、一層小型化が容易である。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、螺旋溝の断面形状と芯線の断面形状とが異なる形状としたので、螺旋溝内には試料流体の流入する複数の隙間が形成されることになり、異物の混入等により一部の隙間が詰まっても、他の隙間に試料流体を通過させることができ、試料流体の減圧を確実に行うことができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明によれば、圧力調整孔内へ挿入する圧力調整軸の長さを調整する圧力可変機構を備えるので、前記した小型化が容易なことと相俟って構造の簡素化を図って従来よりも溶接箇所を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る試料流体減圧装置の一実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態における螺旋溝及び芯線を示す拡大断面図である。
【図２】従来の二重芯線式の試料流体減圧装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　試料流体減圧装置
２　圧力調整孔
３　圧力調整管
４　圧力調整軸
４ａ　雄ねじ部
５　圧力可変機構
６　流体入口
７　流体出口
９　圧力可変機構の本体
１０　グランド
１１　グランドパッキン
１２　パッキン押え
１３　スリーブ
１４　ガイド部材
１５　ハンドル
１６、１７　取付リング
１８　ヨーク
２０　螺旋溝
２１　芯線
２２　隙間
【図１】
2004109028.tif 000003
【図２】
2004109028.tif 000004