(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジと該フランジを囲んで設けられた保温材を含むフランジ部と、前記保温材に設置され前記フランジから漏洩する湿分を検知する湿度センサと、該湿度センサによる測定結果を無線送信するデータ送信機と、該データを無線受信する受信機とを有し、
前記湿度センサが、前記保温材を貫通して埋め込まれて設けられ、
前記湿度センサの先端部が、前記保温材の内部側に設けられたくぼみ部内に突出し、該くぼみ部が、穴あき処理を行った覆いによって塞がれており、
前記湿度センサが、直接蒸気を検知できるジルコニア固体電解質からなる耐熱性を有するセンサ、又は高分子静電容量式の耐熱性を有するセンサであることを特徴とする保温システム。
【請求項２】
前記湿度センサが前記フランジより上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の保温システム。
【請求項３】
前記データ送信機が前記保温材の外辺に貼付され、前記保温材と一体となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の保温システム。
【請求項４】
前記保温材が、金属被覆型保温材からなる着脱式保温構造とされていることを特徴とする請求項３に記載の保温システム。
【請求項５】
前記受信機が複数の前記送信機からのデータを受信する機能を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保温システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジとフランジを囲んで設けられた保温材を含むフランジ部を有する保温システムに関し、特に、フランジから漏洩する湿分を検知できる保温システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
保温材でカバーされた、配管フランジ、機器フランジ、弁ボンネットフランジ、機器マンホ−ルなどのガスケットが使用されている継手における蒸気などの漏洩は、フランジのガスケット部から発生する場合がほとんどである。従来、これらの蒸気漏れの検知は目視に頼っており、フランジ部から漏れた蒸気が湯気となって立ち上るのを見回りによって発見する、あるいは保温材内部で蒸気が結露し、液滴となって滴下してくるものをドレーンで受けて液のたまり具合から判断する、などの方法で行われている。
【０００３】
フランジ部以外の蒸気配管からの蒸気漏れを検知する構成としては、外周に断熱保温層を設けた蒸気管の周りにエアスペースを介して外套管を設けた蒸気供給管において、蒸気管の断熱保温層の表面にその長さ方向全長に亘って蒸気の漏洩を検知するセンサを添わせ、蒸気の漏洩を検知するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、流体が流れる配管と、この配管の外面に設けられた保温材との間でかつ配管破断想定位置に湿度センサを設け、この湿度センサを漏洩検知装置に接続した流体漏洩検知システムが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−７２４８９号公報（要約、段落［０００７］、図１）
【特許文献２】特開平８−２８５７１７号公報（要約、段落［００１５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の目視による方法は、巡回監視の頻度に依存しており、重大な事故につながる問題が発生していても緊急に検知することができない。また、蒸気によって保温材が含水し、性能が低下した状態が放置されていることとなり、エネルギーの損失が大きい。特に、原子力発電所の蒸気配管のように厳密な安全性が要求される場合には、すみやかに検知、修理する必要があり、このような方法には問題が残されていた。
【０００６】
特許文献１に開示の構成では、漏洩した蒸気が保温材を通過して外周のエアスペースに到達し、保温材の表面で結露することで、電気抵抗の変化を検知するが、フランジ部など
特定の位置における蒸気漏れを想定していないので、検知までのタイムラグが大きくなることが生じる。また、蒸気管の断熱保温層の表面にその長さ方向全長に亘って蒸気の漏洩を検知するための長いセンサが必要である。また、検知した異常信号の迅速な伝達への言及はない。
【０００７】
また、特許文献２に開示の構成では、溶接線の亀裂を想定しており、湿度センサ取付けのスペースは少なく、取付け困難で、想定部での事故確率も多くはない。また、検知した異常信号の迅速な伝達への言及はない。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、最も蒸気などの漏洩の発生し易いフランジ部の漏れをすみやかに検知し、すみやかに伝達することのできる保温システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、フランジと該フランジを囲んで設けられた保温材を含むフランジ部と、前記保温材に設置され前記フランジから漏洩する湿分を検知する湿度センサと、該湿度センサによる測定結果を無線送信するデータ送信機と、該データを無線受信する受信機とを有する保温システムとする。これによって、フランジからの漏洩は、的確に測定検知でき、しかも、無線で、遠方、例えばコントロールルームなどにも、その測定結果を速やかに伝達できる。
【００１０】
また、前記湿度センサが、前記保温材を貫通して埋め込まれて設けられた保温システムとすれば、保温材の厚みを利用して配置でき、さらに湿度センサを高低温から守ることができる。
【００１１】
また、前記湿度センサの先端部が、前記保温材の内部側に突出して設けられた保温システムとすれば、湿度センサの検知をより確実とできる。
【００１２】
また、前記湿度センサの先端部が、前記保温材の内部側に設けられたくぼみ部内に突出し、該くぼみ部が、穴あき処理を行った覆いによって塞がれている保温システムとすれば、湿度センサを高低温から守ることができるとともに、湿度センサの検知をより確実とできる。
【００１３】
また、前記保温材に貫通した通気路を設け、該通気路の外部側の保温材外周に蒸気だまりを設けて、該蒸気だまりに前記湿度センサの先端部を配設した保温システムとすれば、湿度センサを高温から守ることができる。
【００１４】
また、前記保温材に貫通した通気路の内部側に穴あき処理を行った覆いを設けた保温システムとすれば、一層確実に湿度センサを高低温から守ることができる。
【００１５】
また、前記湿度センサが前記フランジより上方に配置されている保温システムとすれば、上方検知により、水蒸気などの高温流体の漏洩の検知を、より的確なものとできる。
【００１６】
また、前記データ送信機が前記保温材の外辺に貼付され、前記保温材と一体となっている保温システムとすれば、保温材の着脱は、配線などを気にせずにできることとなり、プラントの定期検査時に短時間で容易に着脱ができる。
【００１７】
また、前記保温材が、金属被覆型保温材からなる着脱式保温構造とされている保温システムとすれば、配設される湿度センサが金属被覆型保温材に確実に固定でき、設置工事、修理工事は容易となる。
【００１８】
また、前記湿度センサが、直接蒸気を検知できるジルコニア固体電解質からなる耐熱性を有するセンサ、又は高分子静電容量式の耐熱性を有するセンサである保温システムとすれば、最適なフランジからの漏洩を検知できるシステムを得ることができる。
【００１９】
また、前記受信機が複数の前記送信機からのデータを受信する機能を備える保温システムとすれば、集中管理を合理的に達成でき、速やかな漏洩検知とそれに対する対処を可能とできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の保温システムでは、湿度センサによりフランジから漏洩する湿分を的確に測定検知でき、その測定結果を無線送信するデータ送信機と受信機とにより、その測定結果を速やかに無線で伝達でき、速やかな漏洩検知とそれに対する対処を可能とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態につき図を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、本発明の保温システムの一実施の形態としての第一の実施形態を示す部分断面図である。ここにおいて、保温システム１０は、配管２Ａ，２Ｂの接合端部に形成されるフランジ２ａ，２ｂと該フランジ２ａ，２ｂを囲んで設けられた保温材４Ｃ，４Ｄを含むフランジ部１と、保温材４Ｃに設置されフランジ２ａ，２ｂ間から漏洩する湿分を検知する湿度センサ５と、湿度センサ５による測定結果を無線送信するデータの送信機７と、データを無線受信する受信機８とを含んで成る。受信機８はコントロールルーム９などの集中管理設備に接続される。なお、送信機７と受信機８の配置位置が離れている場合には、中継機を介して通信する。
【００２３】
フランジ２ａ，２ｂ間には、ガスケット２ｇが挟持されている。なお、実際にはフランジ２ａと２ｂとは、ガスケット２ｇを挟んでボルトで締め付け接続されるが、ここではボルトの図示は省略している。保温材４Ｃ，４Ｄは、一体であってもよいが、ここでは別体の例を示している。湿度センサ５は、そのセンサ部５ｂが図上方の保温材４Ｃを貫通して埋め込まれて、図３にも示すようにセンサ部５ｂの先端部５ａが、保温材４Ｃの内部側に突出して設けられている。また、湿度センサ５は、フランジ２ａ，２ｂより図上方に配置されている。データ送信機７は、保温材４Ｃの外辺に貼付され、保温材４Ｃと一体として取り扱える構成としている。
【００２４】
この例での保温材４Ｃ，４Ｄは、金属被覆型保温材からなり、上記したように保温材４Ｃと保温材４Ｄとは、別体であり、相互にバックルで着脱が可能な着脱式構造とされている。
【００２５】
ここでの湿度センサ５は、原子炉などの１２０℃から３００℃の蒸気に耐えるため、直接蒸気を検知できるジルコニア固体電解質からなる耐熱性を有するセンサ、又は高分子静電容量式の耐熱性を有するセンサである。
【００２６】
図２は、この第一の実施の形態における保温材４Ｃへの湿度センサ５の配設状態を示す断面図である。保温材４Ｃは、金属被覆型保温材であって、ステンレス鋼製の薄板からなる保温ケ−スに各種断熱材が充填され、それぞれの保温材には着脱時の操作性を向上させるためのバックルやハンドルが装着されている。湿度センサ５のセンサ部５ｂの先端部５ａが、保温材４Ｃの内部側に突出して構成されている。この湿度センサ５の先端部５ａの配置は、保温材４Ｃの内部側の温度上昇が、２５０℃未満などの場合に用いられる。
【００２７】
図３は、この第一の実施の形態における保温材４Ｃへの湿度センサ５の図２と異なる他の配設状態を示す断面図である。ここでも保温材４Ｃは、図２と同様の金属被覆型保温材である。湿度センサ５のセンサ部５ｂの先端部５ａが、保温材４Ｃの内部側に設けられたくぼみ部４ＣＫ内に突出し、該くぼみ部４ＣＫが、穴あき処理を行った覆い４ＣＨによって塞がれている。この湿度センサ５の先端部５ａの配置は、保温材４Ｃの内部側の温度上昇が、２５０℃以上などの場合にセンサ部５ｂ保護のために用いられる。
【００２８】
なお、図６は、図１から発展した送信機７と受信機８との関係を示している。すなわち、本発明の実施の形態に適用可能な送信機７−１乃至７−４と受信機８の配置構成を示し、受信機８が複数の送信機７−１乃至７−４からのデータを無線受信する機能を備える場合を説明している。
【００２９】
また、湿度を測定する湿度センサの配設場所は、図１のように、フランジと保温材、又は図５のように配管と保温材の間でも良いし、図３のように、保温材の中に空間を設けても良い。また、図４のように、保温材に内部側が穴あき処理を行った覆い４ＣＨで覆われた蒸気を誘導する通気路４ＣＴと、その通気路４ＣＴの外部側の保温材外周に金属板などで構成された蒸気だまり４ＣＤを設けて、湿度センサ５の先端部５ａを蒸気だまり４ＣＤに配設することもできる。なお、図４の螺旋矢印Ｓは漏洩した湿分を模式的に表現している。フランジ又は配管と保温材の間に設けた場合、蒸気の検知が早いという利点があるが、配管温度が高い場合には、湿度センサの耐熱性を高くする必要がある。保温材の外周に設けた場合には、蒸気の検知が遅いという難点はあるが、湿度センサの耐熱性が低くても良いという利点があり、配管温度とセンサとの組み合わせによって選定することができる。
【００３０】
湿度センサの設置場所は、蒸気は上昇するので、フランジ部に近い配管上部にすれば、すばやく検知することができる。
【００３１】
湿度センサとしては、上記のように直接蒸気を検知できるジルコニア固体電解質からなる耐熱性を有するセンサ、又は高分子静電容量式の耐熱性を有するセンサなどが使用でき、測定場所の曝露温度、要求される応答速度、価格等によって選定することができる。ここでの耐熱性を有するとは、１００℃以上の温度に耐えられることを指す。これは、高温高圧の蒸気が大気に漏洩した時の温度が、１００℃以上であるためである。
【００３２】
湿度測定結果は送信機に伝送されるが、この場合、センサと送信機が一体となっている場合は直接、センサと送信機が別々の場合には有線で伝送される。送信機はどこに設置しても良いが、保温材の外周に一体として取付けられていれば、保温材を着脱が容易となり好ましい。測定と測定結果の伝送は、一定時間の間隔で行っても良いし、リアルタイムで行っても良い。
【００３３】
上述のように送信機は測定結果を無線で受信機に送信するが、受信機は複数の送信機からのデータを受信することができるようにすることも、受信機に演算機能を持たせて、受信するとともに湿度異常を判別検知させても良い。
【００３４】
保温材としては、金属被覆型保温材が最も好ましい。これは湿度センサの取付け、送信機の取付けに適するためである。内填する断熱材としては、ステンレス泊やアルミニュウム泊を積層した全金属保温材が好ましく、そのほかにも無機系保温材である、ケイ酸カルシウム系保温材、ロックウール、セラミックファイバー、グラスウール、アルミナファイバー、ムライトファイバーなどを主体とする繊維質断熱材、フュームドシリカ等のセラミック粉末保温材などが挙げられる。また、有機多孔質体保温材である、ポリイミドフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリイソシアネートフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム、フェノールフォーム、シリコンフォームなどの樹脂フォーム保温材、発泡ゴム保温材としてのＮＢＲ等も使用することができる。
【００３５】
保温材は金属被覆型保温材である必要は無く、金属で被覆されていない上記保温材を使用しても良い。
【００３６】
次に、図５に基づき、本発明の保温システムの一実施の形態としての第二の実施の形態を説明する。第一の実施の形態に相当する構成要素は、２０を加えた符号で示している。図５は、この保温システム２０のフランジ部２１を示す部分断面図である。この例では、配管２Ａと配管２Ｂを繋ぐ継手本体２２Ｂにバルブ本体２２Ａを繋ぐ場合の構造についてのものである。継手本体２２Ｂ側のフランジ２２ｂとバルブ本体２２Ａ側のフランジ２２ａを囲む保温材２４は、ここでは一体で継手本体２２Ｂをも囲んでいる。フランジ２２ａとフランジ２２ｂとの間にはガスケット２２ｇが挟持されている。
【００３７】
湿度センサ２５は、センサ部２５ｂを保温材２４に挿入固定され、先端部２５ａが、保温材２４の内側に突出している。この先端部２５ａの突出位置は、この例では、フランジ２２ａとフランジ２２ｂより下方である。高温の水蒸気等の漏洩検知には、上方が望ましい。
【００３８】
データの送信機２７は、保温材２４の外辺に貼付され、湿度センサ２５と有線２６で接続され、保温材２４とは湿度センサ２５とともに一体構成とされている。さらに、送信機２７は、湿度センサ２５による測定結果を無線送信するデータ送信機で、データを無線受信する受信機８、さらに、コントロールルーム９などの集中管理設備に接続される。勿論、図５に示す送信機から受信機のように、複数の送信機からの信号を受信機が受け取るようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明による保温システムは、フランジからの漏洩を、的確に測定検知でき、しかも、無線で、その測定結果を速やかに伝達でき、各種保温システムの安全性を向上し、広く実用に供せられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の保温システムの一実施の形態としての第一の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１の保温システムの第一の実施の形態における保温材への湿度センサの配設状態を示す断面図である。
【図３】図１の保温システムの第一の実施の形態における保温材への湿度センサの図２と異なる他の配設状態を示す断面図である。
【図４】図１の保温システムの第一の実施の形態における保温材への湿度センサの図２、図３とは異なる他の配設状態を示す断面図である。
【図５】本発明の保温システムの一実施の形態としての第二の実施の形態のフランジ部を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態及び第二の実施の形態に適用可能な送信機と受信機の配置構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  フランジ部、２Ａ、２Ｂ  配管、１０  保温システム、２ａ，２ｂ  フランジ、４Ｃ，４Ｄ  保温材、４ＣＤ  蒸気だまり、４ＣＨ  穴あき処理を行った覆い、４ＣＴ  通気路、５  湿度センサ、７、７−１乃至７−４  送信機、８  受信機、９  コントロールルーム、２ｇ  ガスケット、５ａ  先端部、５ｂ  センサ部、２０  保温システム、２１  フランジ部、２２Ａ  バルブ本体、２２Ｂ  継手本体、２２ａ  フランジ、２２ｂ  フランジ、２２ｇ  ガスケット、２４  保温材、２５  湿度センサ、２５ａ  先端部、２５ｂ  センサ部、２６  有線、２７  送信機、Ｓ  漏洩した湿分。
【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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