(57)【要約】【課題】試料液の冷却器として機能すると共に減圧器として機能し、配管等の作業が容易で、コンパクトな装置を提供する。【解決手段】冷却媒体が供給される容器２と、容器内の冷却媒体中に浸漬される状態で設けられる冷却管３と、該冷却管の直線部分である第２導管部１４に挿入され、第２導管部内面との隙間を通過する試料液に圧力損失を与えて試料液の出口側の圧力を入口側の圧力よりも低下させる芯線４とを備え、冷却管は螺旋状の第１導管部１３と直線状の第２導管部１４とで構成した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体が供給される容器と、
該容器内の冷却媒体中に浸漬される状態で設けられ、容器外部に配置した入口から流入した試料液を内部に通し、上記冷却媒体により冷却して容器外部に配置した出口から流出する冷却管と、
該冷却管の内部に挿入され、冷却管内面との隙間を通過する試料液に圧力損失を与えて試料液の上記出口側の圧力を入口側の圧力よりも低下させる芯線と、
を備えたことを特徴とする減圧冷却装置。
【請求項２】
前記冷却管は、一端が前記入口に連通して螺旋状に巻回された第１導管部と、該第１導管部の他端に一端が連通して他端が前記出口に連通した直線状の第２導管部とからなり、
前記芯線を上記第２導管部の直線部分の中に挿入したことを特徴とする請求項１に記載の減圧冷却装置。
【請求項３】
直線状第２導管部の周りに第１導管部を螺旋状に巻回したことを特徴とする請求項２に記載の減圧冷却装置。
【請求項４】
芯線の挿入長さを変化させることにより減圧度合いを調整可能としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の減圧冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力・原子力発電所等の試料採取系統において試料水を採取して分析計測する場合に、高温高圧の試料水を冷却するとともに減圧する減圧冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力・原子力発電所等の発電設備の試料採取系統（発電所用試料採取装置）においては、ボイラ水の循環系統の所定箇所から高圧試料水を採取してこれを水質分析計に導入するに際し、試料水の圧力は分析計器の測定可能圧力領域にまで減圧されていることが要求され、このため減圧機構が利用される。また、高温のその試料水の温度を所定温度まで下げることが求められ、このため冷却媒体を用いる冷却機構を利用する。温度を室温程度まで低下させると、例えば、適用する水質分析用の計器類を高温に耐えなくても足り、また、水質分析を手分析で行う場合にも、その手分析にとって十分低温のものとすることもできる。
【０００３】
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、減圧は、試料採取系統の各弁を全開した状態で、試料が所定の流量（１〜２リットル／分）の割合で採取できるように減圧できるものとして、その例が挙げられている。
【０００４】
また、冷却の能力は、室温より約２°Ｃ低い試料を約１リットル／分の流量で採取できるものが望ましい、としてその例が挙げられ、試料の冷却に使用する冷却水の温度は室温より５°Ｃ以上低いものでないと試料の温度を室温以下に冷却することは難しく、冷却水の温度が高い場合には、一次冷却した水を冷却水として使用するのがよい、ともされている。
【０００５】
ここに、図５は、発電設備における試料水（サンプル）の分析計測を行うサンプリング装置の基本的な構成要素を示した系統図である。
同図の方式において、配管３１は、発電設備におけるボイラ水の循環系統の所定個所から高温高圧の試料水が導入される配管である。ここでは、該配管３１からの試料水は、まず、冷却器（クーラ）３２を経て冷却され、次に、冷却器３２を出て外部配管３３を通って減圧器３４に入り、ここで減圧される。そして、配管３５を介して水質分析用の分析計器３６を含む分析系へと導かれるものであり、また、斯く冷却（降温）され減圧された試料水（低温低圧試料水）が流れる該配管３５には、図示のごとくに手分析用の分岐配管３７を適宜設けることができる。
【０００６】
従来、この種の水質分析用の冷却器や減圧器は、それぞれ独立したものとして試料採取系統に取り付けられて配管接続されるものであった。
【０００７】
一般的な冷却器３２は、図６に示すように、側面に冷却水の入口４０と出口４１を有する容器４２と、該容器４２内に収納されて冷却水に浸漬する冷却コイル管４３とを備え、容器４２の上面の蓋に試料水の入口部４４および出口部４５を有し、入口部４４から導入した試料水を冷却コイル管４３内に通して冷却し、冷却した試料水を出口部４５から流出して下流側に別設された減圧器３４に送る構成である。
【０００８】
また、減圧器３４は、図６に示すように、細長いチューブからなる減圧管４６と、その内部に挿入した芯線４７とを備え、冷却器３２からの試料水を減圧管４６の一端に設けた試料入口４８から導入し、この試料水を減圧管４６と芯線４７との間の隙間を通して減圧し、減圧管４６の他端に設けた試料出口４９から流出させ、この試料水を前記分析計器３６に送り出す構成である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷却器および減圧器は、それぞれ独立した装置であり、それぞれ個々に単独で取り付け設置していたものであるため、配管等の作業が面倒であった。また、試料の熱による悪影響を防ぐ必要性から、減圧器を冷却器の下流側に設置し、試料を室温より約２°Ｃ低い温度に十分冷却してから減圧器に流入するようにしていたので、設置スペースのロスが多く、コンパクト化が困難であった。
【００１０】
そこで、本発明者は、減圧器の耐熱性を踏まえて、減圧器内における試料の許容温度を検討した。その結果、減圧器を通る試料は、上記した低温度まで冷却されている必要はなく、冷却器の冷却コイル管内を出口近くまで流れて冷却されれば、減圧器に熱的影響を及ぼさないことを見出した。この点を考慮して、本発明者は、冷却器および減圧器のコンパクト化を図る発明を行った。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料水を効率良く冷却かつ減圧できるコンパクトな装置を提供しようとするものであり、従来、冷却のためだけに機能していた冷却管の一部を減圧器の構成部材として兼用させるという新たな着想のもと、これを具現化した減圧冷却装置を実現しようというものである。
【００１２】
【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あり、請求項１に記載のものは、冷却媒体が供給される容器と、
該容器内の冷却媒体中に浸漬される状態で設けられ、容器外部に配置した入口から流入した試料液を内部に通し、上記冷却媒体により冷却して容器外部に配置した出口から流出する冷却管と、
該冷却管の内部に挿入され、冷却管内面との隙間を通過する試料液に圧力損失を与えて試料液の上記出口側の圧力を入口側の圧力よりも低下させる芯線と、
を備えたことを特徴とする減圧冷却装置である。
【００１３】
請求項２に記載のものは、前記冷却管を、一端が前記入口に連通して螺旋状に巻回された第１導管部と、該第１導管部の他端に一端が連通して他端が前記出口に連通した直線状の第２導管部とから構成し、
前記芯線を上記第２導管部の直線部分の中に挿入したことを特徴とする請求項１に記載の減圧冷却装置である。
【００１４】
請求項３に記載のものは、請求項２に記載の減圧冷却装置において、直線状第２導管部の周りに第１導管部を螺旋状に巻回したことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載のものは、請求項１から３のいずれかに記載の減圧冷却装置において、芯線の挿入長さを変化させることにより減圧度合いを調整可能としたことを特徴とする。
【００１６】
【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き説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る減圧冷却装置の断面図である。
この減圧冷却装置１は、冷却媒体が供給される容器２と、該容器２内の冷却媒体中に浸漬される状態で設けられた冷却管３と、該冷却管３の内部に挿入された芯線４とから概略構成されている。
【００１７】
容器２は、上面が開口した有底の容器本体５と、容器本体５の開口を塞ぐ蓋６とからなり、容器本体５の側面下部に冷却媒体の冷媒用入口７を、側面上部に冷媒用出口８を設けて構成されている。なお、容器本体５と蓋６との間には、シール材（図示せず）を介在させて冷却媒体の漏れを防止してある。また、蓋６には、試料液用入口１０と試料液用出口１１を設けるための開口部１２を二箇所開設してある。
【００１８】
冷却管３は、熱伝導が良好な金属管（例えば、ステンレス管）により構成されており、容器２の外部に設けた試料液用入口１０に一端が連通して螺旋状に巻回された第１導管部１３と、該第１導管部１３の他端に一端が連通して他端が試料液用出口１１に連通した直線状の第２導管部１４とからなり、第２導管部１４が冷却器の熱交換パイプとして機能するだけでなく減圧器の圧力調整管としても機能する。
【００１９】
なお、図１に示す実施形態においては、螺旋状第１導管部１３の外側に第２導管部１４を起立した配置としたが、本発明はこれに限らず、第２導管部１４を第１導管部１３の内側に起立させた配置、すなわちに、直線状第２導管部１４の周りに第１導管部１３を螺旋状に巻回してもよい。この様に配置すると、冷却管３の伝熱面積を大きくした割に嵩高を小さくすることができ、装置全体のコンパクト化に有利である。
【００２０】
また、本実施形態では、製造効率を高めるとともに第１導管部１３と第２導管部１４の太さが異なっても支障ないように、予め螺旋状に巻回した第１導管部１３の前記他端と直線状第２導管部１４の前記一端とをジョイント部材１５ａを介して連通接続する構成を採っている。
【００２１】
芯線４は、冷却管３である第２導管部１４の内面との隙間を通過する試料液に圧力損失を与えて試料液の試料液用出口１１側の圧力を試料液用入口１０側の圧力よりも低下させるものであり、第２導管部１４の流路の内径よりも少し細い金属線材（例えば、ピアノ線）で構成されている。そして、この芯線４の長さを適宜な長さに設定し、第２導管部１４内に挿入すると、圧力損失を生じる流路長さが決定され、これにより圧力損失の度合いが適宜に設定できる。なお、芯線４を第２導管部１４内に挿入する場合、第２導管部１４の下端に取り付けた前記ジョイント部材１５ａにより芯線４の下端を固定支持してもよいし、あるいは、試料液出口１１を設けるために第２導管部１４の上端に取り付けた口金１６により芯線４の上端を固定支持してもよい。
【００２２】
この様な構成からなる減圧冷却装置１においては、冷却媒体、例えば冷却水の供給配管を冷媒用入口７に、排水配管を冷媒用出口８にそれぞれ接続するとともに、試料液、例えばボイラ水の循環系統から分岐した配管を試料液用入口１０に、分析計器に連通した配管を試料液用出口１１にそれぞれ接続する。そして、冷却水を容器２内に供給して冷却管３を冷却水で浸漬した状態で試料液を試料液用入口１０から供給する。するとこの試料液は、螺旋状第１導管部１３内を下降する間に冷却水によって冷却されるだけではなく、直線状第２導管部１４内を上昇する間にも冷却水によって冷却され、試料液用出口１１に到達する頃には設計通りの温度まで冷却され、しかも第２導管部１４内を上昇する間は芯線４による圧力損失を受ける。したがって、試料液は設計通りの圧力まで減圧された状態で試料液用出口１１に到達する。
【００２３】
減圧冷却装置１内を通過することにより、所定の温度まで冷却されるとともに所定の圧力まで減圧された試料液は、試料液用出口１１から流出すると、配管を通って分析計器に送られて分析される。
【００２４】
この様に、本実施形態における減圧冷却装置１では、第２導管部１４が、試料液を冷却する熱交換パイプとして機能すると同時に圧力を低下させる圧力調整管としても機能するので、１つの装置として、大きさ（嵩高）の割りに効率良く機能させることができ、設置スペースの節約に有利である。
【００２５】
また、第２導管部１４内に挿入する芯線４の長さを外部から調整できるように構成すると、圧力損失を生じさせる範囲を調整する、すなわち減圧定数を変化させることができ、これにより減圧の度合いを外部操作によって適宜調整することが可能となる。
【００２６】
例えば、図２（ａ）に示す減圧調整機構付き減圧冷却装置１の実施形態は、細い第１管１４ａと中細の第２管１４ｂとを接続して第２導管部１４とし、図３に示すように、第２管１４ｂ内に調整軸２０を設けると共に該調整軸２０の雄ネジ部２１に螺合したスライダ２２を設け、該スライダ２２に、第１管１４ａ内に挿入した芯線４の一端を止着し、第１管１４ａの先端口に、ジョイント部材１５ｂを介して前記第１導管部１３に接続し、第２管１４ｂに試料液出口１１を設け、第２管１４ｂのキャップ蓋２３から突出した調整軸２０の端部に、外部操作部としての操作ハンドル２４を取り付けたものである。なお、スライダ２２は、調整軸２０と共回りしないように、円盤の中心から外れた位置に雌ネジ部２５が形成れている。また、この減圧調整機構を容器２に組み付ける際には、図２（ａ）に示すように、試料液出口１１と操作ハンドル２４が容器２の外部に出る状態で取り付ける。なお、容器２や第１導管部１３などの構成は前記実施形態と同様である。
【００２７】
この様な構成からなる減圧調整機構を備えた減圧冷却装置１においては、操作ハンドル２４を回転操作すると調整軸２０が回転し、この回転に応じてスライダ２２が第２管１４ｂ内を軸方向に移動し、このスライダ２２の移動により芯線４の第１管１４ａに対する挿入長さが変化し、これにより圧力損失が生じる流路の範囲（長さ）が調整され、その結果として試料液の減圧度合いを適宜調整することができる。
なお、本実施形態においても、第１管１４ａと第２管１４ｂが容器２内で冷却液に浸漬しているので、通過する試料液を冷却する機能を果たしている。
【００２８】
また、減圧調整機構は、芯線４を２本有する構成でも良い。具体的には、例えば図２（ｂ）及び図４に示すように、Ｌ字状の細い第３管１４ｃと第４管１４ｄとをそれよりも太い第５管１４ｅの一端に接続し、第５管１４ｅ内に調整軸２０を設けると共に該調整軸２０の雄ネジ部に螺合させた状態でスライダ２２を設け、該スライダ２２に、第３管１４ｃ内に挿入する第１芯線４ａの端部と第４管１４ｄ内に挿入する第２芯線４ｂの端部をそれぞれ止着し、第３管１４ｃの先端口に、ジョイント部材１５ｃを介して前記第１導管部１３の端部に接続し、第４管１４ｄの先端にジョイント部材１５ｄを介して第６管１４ｆを接続し、容器２の蓋６から突出した第６管１４ｆの先端を試料液出口１１とするとともに、第５管１４ｅのキャップ蓋２３から突出した調整軸２０の端部に、外部操作部としての操作ハンドル２４を取り付けたものである。
【００２９】
この様な構成からなる減圧調整機構を備えた減圧冷却装置１においては、操作ハンドル２４を回転操作すると調整軸２０が回転し、この回転に応じてスライダ２２が第５管１４ｅ内を軸方向に移動し、このスライダ２２の移動により第１芯線４ａ及び第２芯線４ｂの第３管１４ｃ及び第４管１４ｄに対する挿入長さが変化し、これにより圧力損失の範囲が調整され、その結果として試料液の減圧度合いを適宜調整することができる。
なお、本実施形態においても、第３管１４ｃ、第４管１４ｄ、第５管１４ｅ、及び直線状に起立した第６管１４ｆが容器２内で冷却液に浸漬しているので、各管が通過する試料液を冷却する機能を果たしている。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、冷却媒体が供給される容器内に冷却管を設け、該冷却管の内部に芯線を挿入したので、試料液が冷却管内を通る間に冷却することができるばかりでなく、冷却しながら減圧することができる。したがって、冷却器と減圧器とを別個に設けた従来の場合に比較して、設置スペースを節約することができ、また、設置現場における配管作業等の労力を削減することができる。また、芯線を挿入した部分における冷却管は、熱交換パイプとして機能するばかりでなく、減圧管としても機能するので、装置の効率を高めることができる。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明によれば、冷却管を、螺旋状に巻回された第１導管部と直線状の第２導管部とで構成し、芯線を第２導管部の直線部分の中に挿入したので、製造が容易であり、また、圧力損失による減圧が直線部分で行われるので、減圧の安定化を図ることができる。
【００３２】
また、請求項３に記載の発明によれば、直線状第２導管部の周りに第１導管部を螺旋状に巻回したので、一層コンパクト化し易い。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明によれば、芯線の挿入長さを変化させることにより減圧度合いを調整可能としたので、設置するごとに芯線を減圧条件に合わせて切断する手間を省くことができ、汎用性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る減圧冷却装置の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は芯線が１本の減圧調整機構を備えた減圧冷却装置の断面図、（ｂ）は芯線が２本の減圧調整機構を備えた減圧冷却装置の断面図である。
【図３】図２（ａ）に示す減圧調整機構の断面図である。
【図４】図２（ｂ）に示す減圧調整機構の断面図である。
【図５】従来方式による、発電設備におけるサンプリング装置の系統図である。
【図６】同系統中、それぞれ独立して取り付け配置された冷却器および減圧器の説明図である。
【符号の説明】
１　減圧冷却装置
２　容器
３　冷却管
４　芯線
５　容器本体
６　蓋
７　冷媒入口
１０　試料液入口
１１　試料液出口
１２　開口部
１３　第１導管部
１４　第２導管部
１５　ジョイント部材
１６　口金
２０　調整軸
２１　雄ネジ部
２２　スライダ
２３　キャップ蓋
２４　操作ハンドル
２５　雌ネジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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