(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が収納されるタンクと、
前記タンクの上方部に結合された、前記タンクへ液体を供給する入口配管と、
前記入口配管の途中と前記タンクの上方部との間に設けられ、前記入口配管を流れる液体と蒸気よりなる流体のうち蒸気を流入させる、前記入口配管をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられた流体の抵抗を大きくする流体抵抗部と、
前記流体抵抗部よりもタンク側の前記バイパス管に一方端が接続され、前記タンク内の下方部に他方端が接続され、その途中にバランス管を有する、前記タンクの上方部と下方部に連通している液位検出配管および、前記バランス管の液位を検出する液位計とを具備する液位計測装置とを備え、
前記バランス管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようにしたことを特徴とする液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【請求項２】
液体が収納されるタンクと、
前記タンクの上方部に結合された、前記タンクへ液体を供給する入口配管と、
前記入口配管の内部と前記タンク内の気層部との間に設けられ、前記入口配管を流れる液体と蒸気よりなる流体のうち蒸気を流入させる、前記入口配管をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられた流体の抵抗を大きくする流体抵抗部と、
前記流体抵抗部よりもタンク側の前記バイパス管に一方端が接続され、前記タンク内の液層部に他方端が接続された、前記タンク内の気層部と液層部に連通している液位検出配管および、前記液位検出配管の液位を検出する液位計とを具備する液位計測装置とを備え、
前記液位検出配管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようにしたことを特徴とする液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【請求項３】
液体が収納されるタンクと、
前記タンクの上方部に結合された、前記タンクへ液体を供給する入口配管と、
前記入口配管の途中と前記タンクの気層部との間に設けられ、前記入口配管を流れる液体と蒸気よりなる流体のうち蒸気を流入させる、前記入口配管をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられた流体の抵抗を大きくする流体抵抗部と、
前記バイパス管と前記タンク内の上方部との間に設けられた、流体抵抗部を有する第二のバイパス管と、
前記第二のバイパス管の途中に一方端が接続され、前記タンク内の液層部に他方端が接続され、その途中にバランス管を有する、前記タンク内の気層部と液層部に連通している液位検出配管および、前記バランス管の液位を検出する液位計とを具備する液位計測装置とを備え、
前記バランス管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようにしたことを特徴とする液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【請求項４】
液体が収納されるタンクと、
前記タンクの上方部に結合された、前記タンクへ液体を供給する入口配管と、
前記入口配管の途中と前記タンクの気層部との間に設けられ、前記入口配管を流れる液体と蒸気よりなる流体のうち蒸気を流入させる、前記入口配管をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管の途中に設けられた流体の抵抗を大きくする流体抵抗部と、
前記流体抵抗部よりもタンク側の前記バイパス管に一方端が接続され、前記タンク内の液層部に他方端が接続され、その途中にバランス管を有する、前記タンク内の気層部と液層部に連通している液位検出配管と、前記バランス管の液位を検出する液位計とを具備する液位計測装置とを備え、
前記流体抵抗部が前記バイパス管の口径を小さくすることによって形成され、
前記バランス管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようにしたことを特徴とする液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【請求項５】
前記バイパス管の流体抵抗部を、バイパス管の途中にオリフィス若しくは弁を設けることにより形成するようにした請求項１，２または３記載の液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【請求項６】
前記バイパス管と前記液位検出配管との接続部分から前記液位検出配管側に向かい連続した下り勾配に形成されている請求項1〜５のいずれかに記載の液位計測装置を備えた液体タンク設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電設備などに採用されているタンク設備の改良に係り、特にタンク外部からタンク内の液位を検出するようになした液位計を備えているタンク設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に採用されている原子力発電設備におけるタンク設備の水位（液位）計測構成は、水位計測用の配管をタンク本体内の上部（気層側）と下部（液層側）より取り出し、この上部より取り出した配管と下部より取り出した配管をつなげたバランス管に生じるタンク本体水位と水頭圧にて均衡した水位をフロート式計器または差圧式計器等により検出を行っており、本水位計測配管構成においては、タンクの構造上、タンク本体と取り合う上部配管部に頂部が発生する。
【０００３】
原子力発電設備における系統内の蒸気には原子炉内にて発生する非凝縮性ガスが含まれており、検出配管の上部配管部において流入する蒸気が凝縮および流入を繰り返すことにより、非凝縮性ガスの濃度が上がり、配管の頂部に蓄積され不具合の発生要因およびバランス管の温度を低下させ計測精度を低下させる要因となっている。
【０００４】
このため、従来においては，例えば特開平８−３０４１４５号公報にも開示されているように、タンクに接続される配管よりタンクに流入する液体の一部をバランス管に流入させる加温管を設けてバランス管内の水温の低下を防止したり、また、特開平６−３３１７８４号公報に記載されているように、原子炉水位計測配管において凝縮槽と主蒸気配管の間にベント配管を設けるようにして計測精度を向上させるようにしているのが普通であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されているタンク設備であると、前者においては、タンクに流入する液体の一部がバランス管に流入するので、バランス管の温度が低下する恐れはなくなり、計測精度の向上を図ることができるが、しかしながら、加温管内に液体が満たされている場合には非凝縮性ガスの排出効果は期待できず、この場合にはやはり計測精度が低下する恐れがあった。
【０００６】
また、後者においては、主蒸気配管内の蒸気流量による圧損の水位計へ与える影響が大きく精度の高い検出は望めない嫌いがあった。
【０００７】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、液位検出配管をタンク本体よりとり出すことにより発生する非凝縮性ガスの蓄積を防止し、液位の計測精度の向上を図ることが可能なこの種のタンク設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、液体が収納されるタンクと、このタンクの上方部に結合され、タンクへ液体を供給する入口配管と、一方端が前記タンク内の上方部と連通し、かつ他方端がタンク内の下方部に連通するとともに、その途中にバランス管を有する液位検出配管と、前記バランス管内の液位を検出する液位計とを備え、前記バランス管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようになした液位計測装置を備えた液体タンク設備において、前記入り口配管の途中と前記タンク上部との間に、前記入り口配管をバイパスするバイパス管を設けるとともに、前記バイパス管の途中に流体の抵抗を大きくする流体抵抗部を設け、かつこの流体抵抗部よりタンク側のバイパス管の途中に、前記タンク内の上方部と連通している液位検出配管の端部を結合するようにし所期の目的を達成するようにしたものである。
【０００９】
また、液体が収納されるタンクと、該タンクの上方部に結合され、タンクへ液体を供給する入口配管と、一方端が前記タンク内の気層部と連通し、かつ他方端がタンク内の液層部に連通する液位検出配管と、この液位検出配管内の液位を検出する液位計とを備え、前記液位検出配管内の液位より前記タンク内の液位を計測するようになした液位計測装置を備えた液体タンク設備において、前記入り口配管の内部と前記タンク内気層部との間に、前記入り口配管をバイパスするバイパス管を設けるとともに、このバイパス管の途中に流体抵抗部を設け、かつこの流体抵抗部よりタンク側のバイパス管の途中に、前記タンク内気層部と連通している液位検出配管の端部を結合するようにしたものである。
【００１０】
また、この場合、前記バイパス配管とタンク内上方部との間に、さらに流体抵抗部を有する第二のバイパス配管を設け、この第二のバイパス管の途中に、前記タンク内の上方部と連通する液位検出配管の端部を結合するようにしたものである。また、前記バイパス管の流体抵抗部を、配管の口径を小さくするか、あるいはバイパス管の途中にオリフィス若しくは弁を設けることにより形成するようにしたものである。
【００１１】
すなわちこのように形成されたタンク設備であると、入り口配管の途中とタンク上部との間に、バイパス管が設けられ、かつこのバイパス管の途中に流体抵抗部が設けられるとともに、このバイパス管の途中に液位検出配管の端部が結合されていることから、この液位検出配管には頂部がないことになり、水位計配管内で蒸気が凝縮するときに残る非凝縮性ガスはバイパス管側へ自然に排出され、また、検出配管の分岐位置がバランス管に設けられた流体抵抗部よりもタンク側に設けられているので、入口配管の蒸気の流れにより発生する液体タンクと入口配管間の圧損の影響は低減され、すなわち液位計の計測精度への影響が低減され、したがって計測精度の向上を図ることが可能となるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその液位計（ここでは水位計）を備えたタンク設備が線図で示されている。１が液体タンクであり、２が入口配管、５が上部検出配管、６が下部検出配管、８が水位を検出する水位検出器である。
【００１３】
タンク設備の水位計配管構成は、計測が行なわれるタンク１とタンクに接続された入口配管２との間にバイパス管３が設けられ、そしてこのバイパス管３と液体タンクの下部との間にタンクの水位を検出する上部および下部検出配管５，６およびバランス管７が結合され、バランス管内に生じる水位を水位検出器にて計測するように構成されている。
【００１４】
なお、ここでは水位を検出する水位計が隔膜式の差圧伝送器によりバランス管の水位を水頭圧として計測するものを例に説明していくが、液体タンクの外側で、水位を計測するもので、かつ非凝縮性ガス等の不要なガス成分を計測性に影響を与えることなく排出することが必要なものであれば、適用可能であり、特に計器の型式等にはとらわれない。
【００１５】
水位計の配管は、前述したように上下検出配管５，６およびバランス管７を備え、上側検出配管５は液体タンク内の気層部と同等の状態にあるバイパス管３に接続されているわけであるが、バイパス管３の入口配管２側は、バイパス管内の流体の抵抗を大きくするため配管口径を細くした流体抵抗部４が設けられている。バイパス管からの上側検出配管５の分岐は、この流体抵抗部４よりも液体タンク側に設けられている。
【００１６】
本実施例における水位の検出は、バランス管７内の液体タンク内の水位と均衡する水位を差圧として検出される。検出器は、隔膜式の差圧伝送器を使用しており、隔膜式差圧伝送器の構造は、気層側および液層側圧力を検知する隔膜を備えた計器フランジ９とその圧力をそれぞれ検出器に伝えるキャピラリチューブ１０と、気層側圧力と液層側圧力の差圧を検出する検出器８より構成され、計器フランジは、バランス管の気層部および液層部より分岐した接続管１１と取り合い、バランス管の水位を計測する構成としている。
【００１７】
図２は、入口配管２とバイパス管４との取り合い部の一部破断斜視図で、入口配管２の内部には液体タンクに流入する液体および非凝縮性ガス分を含んだ蒸気が流れており、バイパス管４側においては、配管内の液体により閉息した場合の水位計測への影響を考慮し、液体が流入しないよう入口配管の上下方向中間部より取り出されている。
【００１８】
また、図３はバイパス管４と上側検出配管５との取り合い部を示すもので、上側検出配管５の取り合いは、検出配管側の非凝縮性ガスを自然にバイパス配管に排出できる様にするため上下方向中間部より取り出し、かつバランス管側に向かい連続した下り勾配に形成されている。
【００１９】
以上の水位計配管構成におけるバイパス管の設置による効果は下記となる。すなわち、従来の水位計の配管構成においては、上側検出配管の取り出しを液体タンクの上部としていたため、上側検出配管において頂部が発生していた。検出配管内の蒸気には非凝縮性ガスが含まれており検出配管ないで蒸気分が放熱により凝縮をして場合、非凝縮性ガスが残り検出配管内の頂部に蓄積される。蒸気の凝縮が連続して行われているとこの非凝縮性ガスの蓄積濃度が上昇し、不具合を発生する要因となる。この非凝縮性ガスを検出配管より排出するためには図４の液体タンクにおける対策図に示す様に上側検出配管の液体タンクとの取り合いの向きは水平または水平よりも下向きに変更する必要があるが、液体タンク内の水位計測範囲の計測が困難になる。
【００２０】
また、液体タンクの構造上、タンク上部での検出配管の水平取り出しが困難なことから、液体タンク内の蒸気状態と同等でありかつ上側検出配管の取り合いを水平以下にて接続可能な取り合い部を設ける必要がある。上側検出配管の取り合いを水平以下に設けられる箇所としては入口配管があるが、入口配管は通常プラント運転中に蒸気の流れが有る箇所、一時的ではあるが蒸気の流れが発生する箇所等、液体タンク内の状態とは同等とならない場合が多い。このため入口配管から上側検出配管を分岐させた場合、水位計測の精度を満足することができない。これらの問題について対策する物がバイパス管である。
【００２１】
バイパス管４は、入口配管に比べ口径を小さくし管内の流体抵抗を入口配管よりも大きくし、かつ管内に流体抵抗部を設けることでバイパス管内の蒸気流量を制限し、バイパス管より分岐される上側検出配管点により検出される圧力が、液体タンク側の蒸気圧力とほぼ同等とすることが可能となり、上側検出配管の取り出しについても配管との取り合いとなるため、水平または水平以下にすることが可能となり水位計配管構成内から非凝縮性ガスを自然に排出することが可能となる。
【００２２】
図５には、バイパス管３の圧損の分布が示されている。入口配管２と液体タンク１の取り合い点、およびバイパス管３と液体タンクの取り合い点をａ点とすると、この２つのａ点は、液体タンクの気層部の圧力点であり、同一であるため圧損評価上同一点である。また、分布図はａ点を基準点とし圧損の評価を示している。
【００２３】
ｄ点は入口配管とバイパス間の接続点である。この点における管内圧力も同一値である。入口配管の圧損の分布（ａ−ｄ）は、管の口径が一定であり経路内に流体抵抗となる物がないため、２点はほぼ均一であり、ａ点からの圧損はｄ点に向かい直線的に増加する。これに対しバイパス管側においても、ｄ点における圧損は入口配管と同じ値であるが、ｃ点からｄ点間の管の口径を小さくすることで流体抵抗を大きくしているため、ａ−ｄ間にて発生する圧損の大半をｃ−ｄに発生させている。これによりａ−ｃ間で発生する圧損は小さな値となっており、上側検出配管を取り出しているｂ点における圧損は、さらに小さな値となる。これにより液体タンクの気層側圧力と上側検出配管の取り合い点での圧力の差は、計測上問題のない範囲に低減することが可能となる。
【００２４】
また、本図におけるバイパス管の流体抵抗は、配管口径を小さくすることで形成するようにしているが、流体抵抗部の配管口径は管内で発生する凝縮水による閉息を考慮した場合、極めて小さな配管構成を選定することが困難となる場合があり、この場合ｃ−ｄ間で十分な圧損が確保できないこととなるが、この場合には、図６に示されているようにバイパス管を多段構成とすることで上側検出配管の取り合い点における圧損を低減することが可能である。
【００２５】
図７は、フロート式の水位計１２を使用した場合の配管構成であり、上記にて記載している配管構成の接続管の仕様を計器に合わせることのみで対応が可能であり、バランス管の水位を計測する構成においては、本発明のバイパス管を設けた水位計配管構成は適用が可能である。
【００２６】
バイパス管に流体抵抗部を設ける方法としては、前述したように配管口径を小さくする以外に、図８に示すように配管の途中にオリフィス１３を設ける方法、また、図９に示すように、バイパス管の途中に配管ループ１４を設け配管を長くする方法、また図１０に示すようにバイパス管の途中に弁１５を設けて絞るようにするなどが考えられる。
【００２７】
またバイパス管の設置位置は、図１１に示すように液体タンクから引き出された上部検出配管５と入口配管２とをバイパス管３で結合するような構成としても可能である。
【００２８】
非凝縮性ガスの自然排出の効果は、不具合ポテンシャルの排除の他、バイパス管内の液体温度を上昇させ、液体タンク内の液位と、バイパス管内の液位の水位差を低減し計測精度を向上させる効果がある。これは上側検出配管内の非凝縮性ガスの無くなることにより、配管内に蒸気が十分に流入することが可能となり、この蒸気により発生する凝縮水がバランス管内の温度を上昇させることによる物である。
【００２９】
以上説明してきたようにこのように形成された液体タンク設備であると、
１）水位計配管構成における上側検出配管の取り合いをバイパス管とすることで、取り合いの向きを水平または水平以下に設定することが可能となり、水位計配管構成内に頂部を持たない配管構成とすることが可能となる。
【００３０】
２）従来構成において配管内に蓄積されていた非凝縮性ガスを、上記の構成により自然に排出することが可能となり、不具合発生のポテンシャルの排除が可能となる。
【００３１】
３）バイパス管の一部に流体抵抗部を設けることにより、入口配管の蒸気の流れにより生じる圧損を低減することが可能となり、水位の計測精度への影響を小さくすることができる。
【００３２】
４）上記のバイパス管を多段化した構成とすることにより、圧損をさらに低減することが可能となる。
【００３３】
５）水位計構成内の非凝縮性ガスの自然排出効果により、管内の蒸気の割合が増加し、この凝縮量が増え、バランス管内の液体温度を液体タンク側の温度に近づけることができることにより、バランス管側とタンク側の液体の密度差を無くし、液面のレベル差を低減させることで、水位の計測精度の向上を図ることが可能となるのである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、検出配管をタンク本体よりとり出すことにより発生する非凝縮性ガスの蓄積が防止され、液位の計測精度の向上を図ることが可能なこの種の液体タンク設備を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体タンク設備の一実施例を示す縦断側面の線図である。
【図２】本発明の液体タンク設備の入口配管とバイパス管との取り合い部の一部破断斜視図である。
【図３】本発明の液体タンク設備のバイパス管と上側検出配管との取り合い部の一部破断斜視図である。
【図４】液体タンク取り合いによる線図（バイパス管無し）である。
【図５】バイパス管の圧損の分布を示す特性図である。
【図６】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【図７】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【図８】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【図９】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【図１０】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【図１１】本発明の液体タンク設備の他の実施例を示す縦断側面の線図である。
【符号の説明】
１…液体タンク、２…入口配管、３…バイパス管、４…流体抵抗部、５…上部検出配管、６…下部検出配管、７…バランス管、８…検出器、９…計器フランジ、１０…キャピラリーチューブ、１１…接続管、１２…フロート式水位計、１３…オリフィス、１４…配管ループ、１５…弁。
【図１】
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【図２】
0003742226.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003742226.tif 000008
【図８】
0003742226.tif 000009
【図９】
0003742226.tif 000010
【図１０】
0003742226.tif 000011
【図１１】
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