(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から圧縮空気が供給され、計装用圧縮空気の供給源を形成するヘッダと、このヘッダより供給される計装用圧縮空気の流量を監視及び調整する第１流量調節計と、この第１流量調節計を通過した計装用圧縮空気を所定の湿度に加湿する加湿器と、ドリップフィード用の純水の流量を監視及び調整する第２流量調節計と、タンク内の液中に挿入され、前記加湿器を通過した計装用圧縮空気が、前記第２流量調節計を通過した微量の純水とともに供給されるバブラー管と、前記バブラー管内の圧力と前記タンク内上部空間の圧力との差圧に基づいてタンクの水位を計測するレベル伝送器とを有するバブラー管式レベル計測方式の計装制御装置において、
前記第１流量調節計から監視信号を入力し、第１流量調節計を通過する計装用圧縮空気の流量が所定の計測レベルを逸脱すると前記バブラー管に詰まりが発生した判定することで前記バブラー管の詰まりを検知する制御装置を備えることを特徴とするバブラー管式レベル計測方式の計装制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のバブラー管式レベル計測方式の計測制御装置において、
前記加湿器から前記バブラー管に計測用圧縮空気を導く第１配管と、
前記ヘッダと前記第１配管を接続し、前記ヘッダから前記バブラー管に直接前記ヘッダ内の圧縮空気を供給することを可能とする第２配管と、
前記第１配管に設けられ、前記ヘッダと前記加湿器を隔離する第１電磁弁と、
前記第２配管に設けられ、前記ヘッダと前記バブラー管を隔離する第２電磁弁と、
前記第２流量調節計の２次側に設けられた第３電磁弁とを更に有し、
前記制御装置は、前記バブラー管の詰りを検知しないときは、前記第１及び第３電磁弁を開、前記第２電磁弁を閉とし、前記バブラー管の詰りを検知すると、前記第１及び第３電磁弁を閉、前記第２電磁弁を開とすることで自動でパージ洗浄することを特徴とするバブラー管式レベル計測方式の計装制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み燃料の再処理工場で発生する高レベル廃液濃縮流体等スラッジ流体を取扱うタンクの水位をバブラー管式レベル計測により測定する計装制御装置に係わり、特にバブラー管の詰りを検出して除去するバブラー管式レベル計測方式の計装制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高レベル廃液濃縮流体等のスラッジ流体を取扱う計測制御装置は、特許文献１および特許文献２のように、バブラー管を用いてタンク内の水位を測定している。このバブラー管を用いたレベル計測では、バブラー管に計装用圧縮空気を供給し、バブラー管内の圧力とタンク内の空間の圧力を測定し、その圧力差(差圧)からタンク内の水位を計算する事で（水位≒差圧÷液体密度）、タンク内の水位測定を実現している。
【０００３】
ところで、タンク内の高レベル廃液濃縮流体から析出する溶質である硝酸ナトリウム等の結晶がバブラー管内先端で成長すると、バブラー管の詰りが生じ、正確な水位測定ができなくなる。この詰りを防止することを目的として、たとえば、特許文献２記載の計測制御装置では、加湿器を設け、計装用圧縮空気を加湿器を通じて加湿するような構成となっている。さらに、実機においては、流量調節計により流量調整され、加湿された計装用圧縮空気とともに、微量の純水を計装配管に供給するシステム（以下本システムをドリップフィードという）となっている。
【０００４】
また、バブラー管の詰り検知方法としては、特許文献３および特許文献４のように、バブラー管の圧力変動時間波形の周波数解析により検知する方法も提案されている。特許文献３では、固有振動数の上昇によりバブラー管の詰りを検知し、特許文献４では、高周波数成分の減衰によりバブラー管の詰りを検知している。また、特許文献５のように、バブラー管の圧力の急上昇によりバブラー管の詰りを検知する方法も提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、圧縮空気と洗浄液をバブラー管先端に供給して詰りを除去する方法が、特許文献５では、パルスブロー装置を設け、所定流量でパルス的に空気をブローして詰りを除去する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−４８６２４号公報
【特許文献２】特開平６−１０９８９５号公報
【特許文献３】特公平８−７１３０号公報
【特許文献４】特開２００２-００５７７２号公報
【特許文献５】特開２００１−２６４２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術には次のような問題があった。
【０００８】
上述のように、バブラー管の詰りが生じることがあり、正確な水位測定のために、バブラー管の詰りを検知して除去する必要がある。特許文献３〜５記載の計装制御装置は、いずれもバブラー管の圧力の変動に基づいてバブラー管の詰りを検知している。しかし、高レベル廃液濃縮流体等のスラッジ流体を取扱うタンクの場合、タンクの圧力は運転状況に応じ負圧から正圧まで大きく変動することがある。その結果、タンク内の圧力変動が差圧変動を惹起し、正常時(＝詰っていない時)であるのに異常時(＝詰っている時)であると誤って判別する可能性があり、バブラー管の詰りを精度よく検知することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、精度よくバブラー管の詰りを検知することができる計装制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機から圧縮空気が供給され、計装用圧縮空気の供給源を形成するヘッダと、このヘッダより供給される計装用圧縮空気の流量を監視及び調整する第１流量調節計と、この第１流量調節計を通過した計装用圧縮空気を所定の湿度に加湿する加湿器と、ドリップフィード用の純水の流量を監視及び調整する第２流量調節計と、タンク内の液中に挿入され、前記加湿器を通過した計装用圧縮空気が、前記第２流量調節計を通過した微量の純水とともに供給されるバブラー管と、前記バブラー管内の圧力と前記タンク内上部空間の圧力との差圧に基づいてタンクの水位を計測するレベル伝送器とを有するバブラー管式レベル計測方式の計装制御装置において、前記第１流量調節計から監視信号を入力し、第１流量調節計を通過する計装用圧縮空気の流量が所定の計測レベルを逸脱すると前記バブラー管に詰まりが発生した判定することで前記バブラー管の詰まりを検知する制御装置を備えることものとする。
【００１１】
このように構成した本発明においては、第１流量調節計を通過する計装用圧縮空気の流量を測定してバブラー管の詰りを検知するので、タンク内の圧力が運転状況に応じ大きく変動しても、精度よくバブラー管の詰りを検知することができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記加湿器から前記バブラー管に計測用圧縮空気を導く第１配管と、前記ヘッダと前記第１配管を接続し、前記ヘッダから前記バブラー管に直接前記ヘッダ内の圧縮空気を供給する事を可能とする第２配管と、前記第１配管に設けられ、前記ヘッダと前記加湿器を隔離する第１電磁弁と、前記第２配管に設けられ、前記ヘッダと前記バブラー管を隔離する第２電磁弁と、前記第２流量調節計の２次側に設けられた第３電磁弁とを更に有し、前記制御装置は、前記バブラー管の詰りを検知しないときは、前記第１及び第３電磁弁を開、前記第２電磁弁を閉とし、前記バブラー管の詰りを検知すると、前記第１及び第３電磁弁を閉、前記第２電磁弁を開とすることで自動でパージ洗浄するものとする。
【００１３】
これにより自動でバブラー管のパージ洗浄を行い、詰りを除去することができる。
【００１４】
また、ドリップフィード用の純水のヘッダへの逆流を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、精度よくバブラー管の詰りを検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
〜構成〜
図１は、本発明の一実施の形態である計装制御装置を示す構成図である。
【００１８】
本実施の形態の計装制御装置は符号１０で示されており、この計装制御装置１０はタンク４３内の高レベル廃液濃縮流体の水位を測定するものである。タンク４３は、例えば使用済み燃料の再処理工場で発生する高レベル廃液の濃縮及び容積減少のため蒸発処理を行う高レベル廃液濃縮缶の容器である。
【００１９】
計装制御装置１０は、圧縮機４１から圧縮空気が供給されるＩＡヘッダ１１と、このＩＡヘッダ１１より供給される計装用圧縮空気の流量を監視及び調整する第１流量調節計１２と、この第１流量調節計１２を通過した計装用圧縮空気を所定の湿度に加湿する加湿器１３と、純水貯留タンク４２から供給されるドリップフィード用の純水の流量を監視及び調整する第２流量調節計１５と、タンク４３内の液中に挿入され、加湿器１３を通過した計装用圧縮空気が第２流量調節計１５を通過した微量の純水とともに供給されるバブラー管１６と、バブラー管１６内の圧力とタンク４３内上部空間の圧力との差圧に基づいてタンク４３の水位を測定するレベル伝送器１７とを備えている。
【００２０】
ＩＡヘッダ１１と加湿器１３は配管２１により接続され、加湿器１３とバブラー管１６は配管２２により接続され、純水貯留タンク４２とバブラー管１６は配管２７により接続され、第１流量調節計１２は配管２１に設けられ、第２流量調節計１５は配管２７に設けられている。バブラー管１６とレベル伝送器１７のＨポート（高圧ポート）は高圧導管２８により接続され、タンク４３とレベル伝送器１７のＬポート（低圧ポート）は低圧導管２９により接続されている。
【００２１】
また、ＩＡヘッダ１１と配管２２は配管２７と配管２２との接続点の上流側で配管２３を介して直接接続され、配管２２の加湿器１３から配管２３の間の配管部分２２ａに第１電磁弁３１が設けられ、配管２３に第２電磁弁３２が設けられ、配管２７の第２流量調節計１５の下流側の配管部分２７ｂに第３電磁弁３３が設けられている。
【００２２】
配管２７の第２流量調節計１５の上流側の配管部分２７ａからは配管２６が分岐して加湿器１３に至り、手動弁３４を開けることで加湿器１３に加湿用の水（純水）が補給される。
【００２３】
計装制御装置１０はさらに制御装置２０を備え、制御装置２０は、第１流量調節計１２から計測信号を入力して、所定の演算をし、第１電磁弁３１、第２電磁弁３２及び第３電磁弁３３にそれぞれ開閉信号を出力する。
【００２４】
図２は、制御装置２０の処理内容を示すフローチャートである。
【００２５】
図２において、制御装置２０は、第１電磁弁３１及び第３電磁弁３３を全開、第２電磁弁３２を全閉にし、第１流量調節計１２から計測信号を入力することで、第１流量調節計１２による計装用圧縮空気の流量計測を開始する（ステップＳ１）。次いでその計測信号が示す流量（第１流量調節計１２の通過流量）が設定値以上かどうかを判定し（ステップＳ２）、設定値以上であれば、詰りは発生していないと判断して、第１流量調節計１２による計装用圧縮空気の流量計測を継続し（ステップＳ３）、設定値以上でなければ、計測レベルを逸脱しバブラー管１６に詰りが発生したと判定し、第１電磁弁３１を全閉、第２電磁弁３２を全開、第３電磁弁３３を全閉とするような開閉信号をそれぞれ出力する（ステップＳ４）。
【００２６】
ここで、第１流量調節計１２は、バブラー管１６に詰りが発生していない通常時においては、予め設定された流量（約５０ｍｌ／ｍｉｎ）を加湿器１３に供給しているが、バブラー管１６に詰りが発生した場合は、第１流量調節計１２の流量が徐々に小さくなり、完全に詰った場合は流量値は０ｍｌ／ｍｉｎとなる。よって第１流量調節計１２の流量が、例えば２５ｍｌ／ｍｉｎとなったことをもってバブラー管１６に詰りが発生したと判定する。そして、第１電磁弁３１を全閉、第２電磁弁３２を全開、第３電磁弁３３を全閉とすることにより、自動でバブラー管１６のパージ洗浄が行なわれるとともに、そのときのドリップフィード用の純水のＩＡヘッダ１１への逆流を防止することが可能となる。
【００２７】
次いで、制御装置２０は、所定時間経過後、第１電磁弁３１を全開、第２電磁弁３２を全閉、第３電磁弁３３を全開とするような開閉信号をそれぞれ出力し（ステップＳ５及びＳ６）、ステップＳ２の処理に戻って第１流量調節計１２の通過流量の監視を再開する。ここで、所定時間とは、バブラー管１６のパージ洗浄により詰りが除去されると想定される時間である。
【００２８】
〜動作〜
バブラー管１６に詰りが発生していない通常時は、第１電磁弁３１及び第３電磁弁３３は全開、第２電磁弁３２は全閉であり（図１中、黒塗りの弁は全開、白抜きの弁は全閉を意味する）、図１中、点線矢印で示すように計装用圧縮空気と純水が流れ、レベル伝送器１７によりタンク４３の水位を測定する。
【００２９】
すなわち、バブラー管１６に詰りが発生していない時の第１流量調節計１２の通過流量は２５ｍｌ／ｍｉｎ以上であり、制御装置２０はステップＳ２の判定を肯定し、第１電磁弁３１及び第３電磁弁３３は全開、第２電磁弁３２は全閉のままとする。このとき、ＩＡヘッダ１１を供給源とする計装用圧縮空気は、配管２１及び第１流量調節計１２を経由して加湿器１３へと流れ、加湿器１３により加湿された後、配管２２を経由して、配管２７からの微量の純水とともにバブラー管１６へと導かれ、タンク４３内の液中にパージされる。
【００３０】
このときのバブラー管１６内の圧力は高圧導管２８を介してレベル伝送器１７のＨポートに導かれ、タンク４３内上部空間の圧力は低圧導管２９を介してレベル伝送器１７のＬポートに導かれ、レベル伝送器１７はそれらの差圧に基づいてタンク４３の水位を測定する（水位≒差圧÷液体密度）。
【００３１】
図３は、バブラー管１６に詰りが発生した時の計装制御装置１０の動作説明図である。
【００３２】
バブラー管１６に詰りが発生した場合は、第１電磁弁３１及び第３電磁弁３３が全閉、第２電磁弁３２が全開になり、図３の点線矢印と太線で示すようにパージ洗浄用の圧縮空気が流れ、バブラー管１６の詰りが除去される。
【００３３】
すなわち、バブラー管１６に詰りが発生すると、第１流量調節計１２の通過流量は２５ｍｌ／ｍｉｎ未満となり、制御装置２０はステップＳ２の判定を否定し、第１電磁弁３１及び第３電磁弁３３は全閉、第２電磁弁３２は全開とする。これにより、ＩＡヘッダ１１内の圧縮空気は配管２３を経由して直接配管２２からバブラー管１６に供給され、自動でバブラー管１６のパージ洗浄が行われ、詰りが除去される。またこのとき第３電磁弁３３が全閉になるので、ドリップフィード用の純水のＩＡヘッダ１１への逆流を防止することができる。
【００３４】
〜効果〜
図４は、比較例として、電磁弁を手動操作する場合の計装制御装置を示す図である。この比較例では、本実施の形態における制御装置２０は設けられておらず、その代わりに電磁弁操作スイッチ３６が設けられ、かつ、第３電磁弁３３の代わりに手動弁３７が設けられている。図中、図１及び図３に示した要素と同等なものは同じ符号を付している。
【００３５】
比較例では、作業員がバブラー管１６の詰りを検知すると、電磁弁操作スイッチ３６を手動操作して、第１電磁弁３１を全閉に、第２電磁弁３２を全開にするとともに、手動弁３７を全閉にすることで、バブラー管１６のパージ洗浄を行い、かつ、ドリップフィード用の純水のＩＡヘッダ１１への逆流を防止する。しかしながら、この場合は電磁弁操作スイッチ３６及び手動弁３７の手動操作が必要であるばかりでなく、作業員がバブラー管１６の詰りを検知するためには、第１流量調節計１２、第２流量調節計１５及びレベル伝送器１７を常時監視する必要があり、運用効率が低下する。
【００３６】
また、バブラー管１６の詰り検知をレベル伝送器１７により測定した差圧を監視することにより行うことも考えられる。しかしこの場合は、タンク４３の圧力は運転状況に応じ負圧から正圧まで大きく変動することがあり、その結果、タンク４３内の圧力変動が差圧変動を惹起し、正常時(＝詰っていない時)であるのに異常時(＝詰っている時)であると誤って判別する可能性があり、バブラー管１６の詰りを精度よく検知することができない。
【００３７】
これに対し、本実施の形態では、上述したように、制御装置２０は、バブラー管１６の詰まりを検知すると、自動でバブラー管１６のパージ洗浄を行い、詰りを除去するので、運用効率の低下を防止することができる。
【００３８】
また、本実施の形態においては、第１流量調節計１２を通過する計装用圧縮空気の流量を測定してバブラー管１６の詰りを検知するので、タンク４３内の圧力が運転状況に応じ大きく変動しても、精度よくバブラー管１６の詰りを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態である計装制御装置を示す構成図である。
【図２】制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】バブラー管に詰りが発生した時の計装制御装置の動作説明図である。
【図４】本発明の比較例である電磁弁を手動操作する場合の計装制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  計装制御装置
１１  ＩＡヘッダ
１２  第１流量調節計
１３  加湿器
１５  第２流量調節計
１６  バブラー管
１７  レベル伝送器
２０  制御装置
２１  配管
２２  配管
２３  配管
２６  配管
２７  配管
２８  高圧導管
２９  低圧導管
３１  第１電磁弁
３２  第２電磁弁
３３  第３電磁弁
３４  手動弁
３６  電磁弁操作スイッチ
３７  手動弁
４１  圧縮機
４２  純水貯留タンク
４３  タンク
【図１】
0005028340.tif 000002
【図２】
0005028340.tif 000003
【図３】
0005028340.tif 000004
【図４】
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