JP2017032402A - Water level detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水位検知装置に関する。 The present invention relates to a water level detection device.
東日本大震災に起因する福島第一原子力発電所での事故が発生したことを背景に、原子力発電所設備等の重大事故や激甚災害に対する安全対策の強化が求められている。特に重大事故発生時には、原子炉格納容器内の状態を正確に把握するための計測器が重要となる。その一つに、原子炉格納容器内のシビアアクシデントで熱水や高温蒸気などが流出した際でも機能する水位計測システムがある。現在、格納容器内の水位の計測には水位によって電気抵抗や温度変化を検知する電気式水位計等が用いられている。 Against the backdrop of an accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station resulting from the Great East Japan Earthquake, there is a need to strengthen safety measures against serious accidents such as nuclear power plant facilities and severe disasters. In particular, when a serious accident occurs, a measuring instrument for accurately grasping the state in the reactor containment vessel is important. One of them is a water level measurement system that functions even when hot water or high-temperature steam flows out of a severe accident in the reactor containment vessel. At present, an electric water level meter that detects an electrical resistance or a temperature change by the water level is used for measuring the water level in the containment vessel.
電気式の水位計として、例えば特許文献1には、熱電対を用いた複数の温度計により測定した配管表面の温度分布を用いて、配管内の水の密度を温度補正することで原子炉の水位を求める原子炉水位計が記載されている。
As an electric water level gauge, for example, in
しかし、このような電気式水位計では耐放射線性や耐高温性、メンテナンス性に難点があり、水位レベルの多点計測を行うには電源ケーブル、計装ケーブルの布設が大規模なものになるという問題がある。 However, such electric water level gauges have difficulties in radiation resistance, high temperature resistance, and maintainability, and the installation of power cables and instrumentation cables is large in order to perform multipoint measurement at the water level. There is a problem.
また、有事における原子炉格納容器内では高レベルの放射線量や圧力、温度の上昇、可燃性ガスの発生といった事態が生じる。従って、一般用のセンサでは故障・誤作動したり、可燃性ガスへの引火を招いたりする危険性があるなど、従来のセンサをそのまま適用するには多々の問題点がある。 In addition, in the emergency containment vessel, high levels of radiation dose, pressure, temperature rise, and flammable gas are generated. Therefore, there are many problems in applying the conventional sensor as it is, such as a risk of malfunction or malfunction in a general-purpose sensor, or ignition of a combustible gas.
中でも、水位レベルを検知する水位センサにおいては、従来、水圧を検知する圧力式が多く使われていたが、原子炉格納容器内にガスが充満したり、想定内の水位以上に水圧がかかる等して圧力異常を起したりするなど、誤作動する可能性がある。また、上記の問題がないFBG(Fiber Bragg Grating)光ファイバ式の水位センサやファラデー素子を用いた光ファイバ式水位センサも存在したが、FBG光ファイバは光ファイバ内に回折格子を形成するため、なお耐熱性や耐放射線性が十分ではない。 Above all, for the water level sensor that detects the water level, the pressure type that detects the water pressure has been used in many cases. However, the reactor containment vessel is filled with gas or the water pressure is higher than the expected water level. This may cause malfunction such as causing abnormal pressure. In addition, there were FBG (Fiber Bragg Grating) optical fiber type water level sensors and optical fiber type water level sensors using Faraday elements, but the FBG optical fiber forms a diffraction grating in the optical fiber. In addition, heat resistance and radiation resistance are not sufficient.
そこで、ファラデー素子を用いた光ファイバ式水位センサとして特許文献2には、ファラデー素子を内蔵したファラデー近接センサに光を入射し、その反射光の強度により水位を検知する水位センサが記載されている。この水位センサでは、水位に合わせて上下動するフロート内部に磁石を収容し、水位が高くなるとフロートが上昇することで、磁石によりファラデー素子に磁界が印可される。すると、ファラデー近接センサに入射した光がファラデー素子により回転され、その反射光の強度が弱くなる。これにより、水位が基準水位以上になったことが検知される。
Therefore,
しかし、特許文献2のファラデー近接センサでは内部に、ファラデー素子まで光を通過させる偏光子やファラデー素子を通過する反射ミラーを配設するなど、センサの構成が複雑になるという問題がある。また、ファラデー素子も耐熱性が十分ではないという問題がある。
However, the Faraday proximity sensor of
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で水位を検知できる水位検知装置を提供する。また、耐熱性や耐放射線性に優れた水位検知装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a water level detection device capable of detecting a water level with a simple configuration. Moreover, the water level detection apparatus excellent in heat resistance and radiation resistance is provided.
本発明の水位検知装置は、
曲線部分を有する光伝送路と、
前記光伝送路に引掛けられ、水位変化に合わせて移動し、前記曲線部分の曲率を変化させる引掛部を有する可動部と、
を備えた。
The water level detection device of the present invention,
An optical transmission line having a curved portion;
A movable part that is hooked to the optical transmission line, moves in accordance with a change in water level, and has a hook part that changes the curvature of the curved part,
Equipped with.
可動部が水位変化に合わせて移動し、引掛部により曲線部分の曲率を変化させる。曲率が大きくなると、光伝送路内を搬送される光が光伝送路の内部で反射する回数が多くなり、光路は長くなる。従って、光伝送路から出射される光は減衰し、光強度が低下する。この光強度の低下を検知することで、水位変化による可動部の移動を検知し水位を検知できる。光伝送路と可動部とから水位検知装置を構成するので、特殊な素子を用いることなく簡単な構成で水位を検知できる。 A movable part moves according to a water level change, and the curvature of a curve part is changed by a hook part. When the curvature increases, the number of times the light carried in the optical transmission path is reflected inside the optical transmission path increases, and the optical path becomes longer. Therefore, the light emitted from the optical transmission path is attenuated and the light intensity is reduced. By detecting this decrease in light intensity, it is possible to detect the water level by detecting the movement of the movable part due to the water level change. Since the water level detection device is composed of the optical transmission path and the movable part, the water level can be detected with a simple configuration without using a special element.
前記可動部は、
第1磁石を有し、浮力により水に浮く下側フロートと、
前記第1磁石に反発する第2磁石を有し、前記光伝送路と連動して摺動する上側フロートとを備え、
前記光伝送路と前記上側フロートとを密封構造とし、
浮力により浮いている前記下側フロートが前記第1磁石と前記第2磁石との反発力により前記上側フロートを支持している状態から、水位が変化して前記下側フロートが移動すると、前記上側フロートが前記下側フロートを伴って移動し、前記引掛部により前記曲線部分の曲率を変化させることが好ましい。
The movable part is
A lower float having a first magnet and floating in water by buoyancy;
A second magnet that repels the first magnet, and an upper float that slides in conjunction with the optical transmission path;
The optical transmission path and the upper float have a sealed structure,
When the lower float moves due to a change in water level from the state in which the lower float floating by buoyancy supports the upper float by the repulsive force of the first magnet and the second magnet, the upper float moves. Preferably, the float moves with the lower float, and the curvature of the curved portion is changed by the hooking portion.
少なくとも下側フロートと上側フロートとで可動部を構成することで簡単な構成となり、水位検知装置を簡易かつ安価に製造でき、安定性を高めることができる。上側フロートが下側フロートの第1磁石により反発して移動するので、上側フロートと下側フロートとを隔離できる。従って、光伝送路と上側フロートとを密封構造にしても、水位変化による下側フロートの移動に伴って、光伝送路の曲線部分の曲率を変化させることができる。よって、光伝送路と上側フロートとを密封構造としているため、耐熱性・耐放射線性・耐水性・耐腐食性・耐圧性に優れた水位検知装置を実現できる。 By configuring the movable part with at least the lower float and the upper float, the structure becomes simple, the water level detection device can be manufactured easily and inexpensively, and the stability can be enhanced. Since the upper float moves by repulsion by the first magnet of the lower float, the upper float and the lower float can be separated. Therefore, even if the optical transmission path and the upper float are sealed, the curvature of the curved portion of the optical transmission path can be changed with the movement of the lower float due to the water level change. Therefore, since the optical transmission path and the upper float have a sealed structure, it is possible to realize a water level detection device having excellent heat resistance, radiation resistance, water resistance, corrosion resistance, and pressure resistance.
前記光伝送路は、環状に巻回された耐放射線性の光ファイバであることが好ましい。 The optical transmission line is preferably a radiation-resistant optical fiber wound in an annular shape.
光伝送路として耐放射線性の光ファイバを用いることで、光の伝送損失を小さくし、放射線量の多い環境下でも使用できる。光ファイバを環状に巻回することで、可動部に押圧される際の光の減衰量を増やすことができるので、わずかな水位の変化を検知でき検知精度を向上できる。 By using a radiation-resistant optical fiber as an optical transmission line, light transmission loss can be reduced and the optical transmission line can be used even in an environment with a large radiation dose. By winding the optical fiber in an annular shape, it is possible to increase the amount of attenuation of light when pressed by the movable part, so that a slight change in the water level can be detected and the detection accuracy can be improved.
前記光ファイバの一端は反射部を有し、
前記光ファイバの他端から入射された光が、前記光ファイバの前記一端の反射部で反射されて戻り、前記他端から出射されることが好ましい。
One end of the optical fiber has a reflecting portion,
It is preferable that the light incident from the other end of the optical fiber is reflected by the reflecting portion at the one end of the optical fiber and returned from the other end.
光ファイバの他端から入射され光ファイバ内を搬送された光はその一端の反射部で反射し、他端に向かって光伝送路を戻っていく。よって、光ファイバの片側端部から光を入射すると共に、出射する光を受光できる。これにより、光ファイバの片側端部だけで光の入射と出射光の受光を行うことができ、構造を単純化できる。 The light incident from the other end of the optical fiber and transported in the optical fiber is reflected by the reflection portion at one end and returns to the optical transmission path toward the other end. Therefore, light can be received from one end of the optical fiber and the emitted light can be received. Thereby, light can be incident and light can be received only at one end of the optical fiber, and the structure can be simplified.
前記光伝送路に光を入射する光発振部と、
前記光伝送路から出射される光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光の強度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した光強度の値と所定の閾値とを比較し、水位が所定の位置まで到達したことを判定する判定部と、
を有する制御部をさらに備えることが好ましい。
A light oscillating portion for making light incident on the optical transmission path;
A light receiving unit that receives light emitted from the optical transmission path;
A measuring unit for measuring the intensity of light received by the light receiving unit;
A determination unit that compares the light intensity value measured by the measurement unit with a predetermined threshold and determines that the water level has reached a predetermined position;
It is preferable to further include a control unit having
測定部と判定部とを光伝送路と別体に構成することで、測定部と判定部とを光伝送路から遠隔に設置することができ、耐放射線・耐熱性に優れ、安全性の高い水位検知装置を実現できる。 By configuring the measurement unit and the determination unit separately from the optical transmission line, the measurement unit and the determination unit can be installed remotely from the optical transmission line, providing excellent radiation resistance and heat resistance, and high safety. A water level detection device can be realized.
本発明の水位検知装置によれば、光伝送路と可動部とから水位検知装置を構成するので、簡単な構成で水位を検知できる。 According to the water level detection device of the present invention, the water level detection device is constituted by the optical transmission path and the movable part, so that the water level can be detected with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように本実施形態の水位検知装置1は、複数の検知部10と、ケーブル4を介してそれぞれ1つの検知部10に接続された複数の制御部80とを備えている。複数の検知部10は、原子炉格納容器2の内壁面に縦方向に適宜の間隔で設置されている。制御部80は、原子炉格納容器2の外側に設置されている。制御部80はケーブル4を介して、検知部10に光を入射すると共に検知部10内で反射して戻る光を受光する。
As shown in FIG. 1, the water
図2に示すように、検知部10は、蓋体11と上側外筒12と下側外筒13と止め具14とを備えている。検知部10は、例えばSUS304などの金属から形成されている。
As shown in FIG. 2, the
上側外筒12は下部が閉塞された円筒形状であり、下部から下方に延びる下部延長部12aに、下側外筒13を固定するために周方向に等間隔にねじ孔12bが複数設けられている。
The upper
下側外筒13は上側外筒12と実質的に同径の円筒形状であり、上側外筒12の下方に配置されている。下側外筒13は水が出入りするために、下方に周方向に等間隔に設けられた上下方向に延びる複数の長孔13aと下面に複数設けられた丸孔13bとを有している。下側外筒13は、上部が上側外筒12の下部延長部12aに嵌合されて、ねじ孔12bを介してねじ止めにより上側外筒12と固定されている。
The lower
蓋体11は、平面視円形の板状であり、上側外筒12の上部の開口を閉塞するように配置され、図3の断面図に示すようにねじ止めにより上側外筒12と固定されている。蓋体11で上側外筒12の上部を閉塞することにより、上側外筒12の内部は密封状態となる。
The
止め具14は概略L字形状であり、一端が蓋体11の上部にねじ止め固定されている。他端は自由端であり、この他端を形成する側面部14aを原子炉格納容器2の内側の壁面に貼付することで、検知部10を壁面に固定する。固定はねじ止めにより行われてもよい。
The
図3に示すように、上側外筒12の内部には、光ファイバ収容部20と上側フロート40とが配置されている。光ファイバ収容部20は2つの四角柱状の支持柱31及びリング状の支持板32を介して蓋体11に固定されている。
As shown in FIG. 3, the optical
図4に示すように、光ファイバ収容部20は、収容ケース本体21と表カバー22と裏カバー23とを有しており、ねじ止めによりこれらは固定される。収容ケース本体21と表カバー22との間には収容空間24が設けられている。収容空間24内には巻回された光ファイバ30と支持部材25と摺動部材26とが配置されている。
As shown in FIG. 4, the optical
収容ケース本体21は下端が開口した矩形の箱形状である。収容ケース本体21の天壁21aには、光ファイバ30を挿通する挿通孔21bが形成されている。収容ケース本体21の内部には、天壁21aから延び、下方に向かって幅広になるように湾曲する一対のガイド壁21cと、該一対のガイド壁21cの下端を繋ぐ上方に突に湾曲した湾曲壁21dとが形成されている。収容ケース本体21は湾曲壁21dと側壁21eとで、巻回された光ファイバ30を収容する収容空間24を形成している。収容ケース本体21の中央には支持部材25が配置されるための2つのボス21fが設けられている。また、下方には摺動部材26が摺動するための上下方向に延びる2つの長孔21gが設けられている。収容空間24の上方の一対のガイド壁21cの間には突部21hが突設されている。
The
表カバー22は、上下端が開口した矩形の箱形状である。下方には摺動部材26が摺動するための上下方向に延びる2つの長孔22aが設けられている。
The
支持部材25は孔があけられた半楕円の板形状であり、外周面には巻回された光ファイバ30を嵌め込まれて支持する外周溝25aが形成されている。支持部材25は、収容ケース本体21の2つのボス21fに対応する2つの孔部25bを有し、孔部25bにボス21fが挿入された状態で収容ケース本体21と表カバー22との間に挟み込まれて固定される。収容空間24内に固定された支持部材25は、外周溝25aの上部と突部21hが対向して光ファイバ30を挟むように、湾曲壁21dよりも内側に所定の間隔を隔てて配置されている。
The
摺動部材26は、孔が明けられた矩形の枠体26aと、巻回された光ファイバ30に引掛けられ、該光ファイバ30を内側から外側に曲率半径方向に引っ張るために枠体26aの上部に設けられたフック状の引掛部26bと、枠体26aの両面に設けられた4つのストッパー26cとを備える。摺動部材26は、4つのストッパー26cが収容ケース本体21の長孔21gと表カバー22の長孔22aにそれぞれ挿入された状態で収容ケース本体21と表カバー22に挟み込まれている。従って、摺動部材26は、ストッパー26cが長孔21g,22a内で移動できる範囲内で収容ケース本体21及び表カバー22に対して上下方向に摺動可能に配置されている。摺動部材26の下面には上側フロート40をねじ止め固定するためのねじ孔26dが設けられている。
The sliding
このように、光ファイバ30と摺動部材26と上側フロート40とは上側外筒12内に密封して収容されるので、高温の熱水や蒸気に耐えることができる。また、密封された上側外筒12内の光ファイバ30の端面に水が付着しないので、端面での反射光の減衰をなくすことができる。
Thus, since the
巻回された光ファイバ30の端部は、支持板32に設けられたソケット33に保持されている。ソケット33は、後述する光発振部81(図1参照)に接続されたケーブル4の端部を保持し、ケーブル4内部の光ファイバと光ファイバ収容部20の内部の光ファイバ30とを接続する。ケーブル4は、ステンレス製のチューブとこのチューブ内に通された光ファイバとで構成されている。光ファイバをステンレス製のチューブで保護することで、耐熱性、耐水性および気密性を高めている。
The end of the wound
図3に示すように、上側フロート40は円柱状であり、内部に第2磁石41が配置されている。上側フロート40の径は上側外筒12の内径よりも小さく形成されている。上側フロート40は、摺動部材26にねじ孔26dを介してねじ止め固定されている。従って、上側フロート40は、摺動部材26と共に上側外筒12の内部を摺動する。
As shown in FIG. 3, the
光伝送路30として耐放射線性の光ファイバ30を用いることで、光の伝送損失を小さくし、放射線量の多い環境下でも使用できる。具体的には、光ファイバ30は、石英からなるコアにフッ素を添加し、放射線による欠陥の生成を抑制および修復するので耐放射線特性に優れている。なお、光ファイバ30はフッ素を添加するものに限定されず、耐放射線特性に優れた光ファイバである限り、その素材は特に限定されない。光ファイバ30の一端の反射部は鏡面仕上げされ巻回されて後述する支持部材25に支持され、他端がソケット33に保持されている。光ファイバ30の鏡面仕上げされた先端は、例えば耐蝕性に優れたチタンを用いて金属蒸着メッキされている。ただし金属蒸着メッキに限定されず、耐熱性および耐放射線性に優れたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる耐放射線性樹脂で前記先端をキャップしてもよい。これらにより、光ファイバ30の先端からノイズが入り込むのを防止する。また、光ファイバ30の一端の反射部は、必ずしも鏡面仕上げされていなくてもよく、特別な加工を施さなくてもよい。光ファイバでは、鏡面仕上げせずとも光伝送媒体が終わる境界面で光が反射するためである。ただし、反射率の向上、及び、反射面への汚れ付着時の反射率の低下を抑制する観点から、光ファイバ30の一端の反射部は、鏡面仕上げされていることが好ましい。
By using the radiation-resistant
光ファイバ30は、摺動部材26が上方に位置するとき、引掛部26bは光ファイバ30を引っ張っていない(図3参照)。光ファイバ30は、摺動部材26が下方に位置するとき、引掛部26bにより光ファイバ30を下方に引っ張り、巻回されたリング状の光ファイバ30が引き伸ばされて楕円形状となる(図5参照)。
When the sliding
本実施形態では、光ファイバ30は環状に5回巻回されている。なお、巻数は5回に限らず任意である。巻数を多くすると、引掛部26bに引っ張られて光ファイバ30の曲率が変わる部位が増え、光強度の変化量が多くなるので、検知精度が向上する。しかし、巻数を多くしすぎると、光ファイバ30の弾力により引掛部26bが押し返され、光ファイバ30が曲がりにくくなる。これにより、水位検知ができなくなる可能性があるため、引掛部26bに引っ張られて変形する程度に巻回すればよい。巻回された光ファイバ30は、金属製の留め具で囲うことでまとめてもよく、または金属製の重りをつけることでまとめてもよい。光ファイバ30を環状に巻回することで、引掛部26bに引っ張られる際の光の減衰量を増やすことができるので、わずかな水位の変化を検知でき検知精度を向上できる。
In the present embodiment, the
また図3に示すように、下側外筒13の内部には下側フロート50と浮体52とが配置されている。
As shown in FIG. 3, a
下側フロート50は上側フロート40と同じ構成であり、内部に第2磁石41に代えて第1磁石51を収容している。下側フロート50の径は下側外筒13の内径よりも小さく形成されている。従って、下側フロート50は、下側外筒13の内部を摺動できる。第1磁石51と第2磁石41とは、互いに近づくと反発するように対向する面が同極に着磁されている。
The
浮体52は、内部が空洞の概略円柱状であり、上部において下側フロート50とねじ止め固定されている。浮体52は、その浮力により下側外筒13内に浸入した水に浮かぶ。従って、浮体52は下側外筒13内に浸入した水面の上昇又は下降に伴って下側フロート50と共に下側外筒13内を上下に移動する。
The floating
制御部80(図1参照)は、ケーブル4および光サーキュレータ85を介して検知部10に接続された光発振部81および受光部82と、受光部82に接続された測定部83と、測定部83に接続された判定部84とを備えている。光発振部81は光源であり、ケーブル4を介して光ファイバ30に光を入射する。受光部82は、ケーブル4を介して光ファイバ30から戻る光を受光する。測定部83は、受光部82が受光した光の強度を測定する。判定部84は、測定部83が測定した光強度の値と所定の閾値とを比較し、水位が所定の位置まで到達したことを判定する。
The control unit 80 (see FIG. 1) includes a
制御部80は検知部10と別体に構成しているので、制御部80を検知部10から遠隔に、例えば原子炉格納容器2の外側や原子炉格納容器2から離れた放射線管理区域内の施設などに設置することができる。よって、原子炉格納容器内には、電気信号を用いるセンサ等を設置する必要性がない。制御部80を原子炉格納容器2の外側に設置することで、原子炉格納容器2内に新たな電源を設ける必要が無く、配管工事が不要となり狭い空間に容易に検知部10を設置できる。またケーブル4として光ファイバを用いるので、ケーブル4が数Km以上と長距離になっても水位を検知できる。
Since the
次に、原子炉格納容器2の内壁面に設置された検知部10の動作について説明する。
Next, operation | movement of the
図3に示すように、水位が検知部10の下側外筒13よりも上方にある場合、下側フロート50及び浮体52は下側外筒13内に浸入した水から受ける浮力によって浮かび、下側外筒13の上部に位置し、下側フロート50の上端が上側外筒12の底に当接している。また上側フロート40は上側フロート40内の第2磁石41が下側フロート50内の第1磁石51に反発するので摺動部材26と共に可動範囲の上部に位置している。即ち、摺動部材26のストッパー26cが収容ケース本体21及び表カバー22の長孔21g,22aの上端に位置している。このとき、摺動部材26の引掛部26bは光ファイバ30から離間しているので、光ファイバ30はリング状に保たれている。
As shown in FIG. 3, when the water level is above the lower
光発振部81から光ファイバ30に光を入射すると、光ファイバ30内を搬送される光は光ファイバ30の一端部(反射部)で反射し、他端部(光を入射された端部)に向かって戻る。そして他端部から出射された光を受光部82で受光し、測定部83が、受光された光の強度を測定する。判定部84は測定部83が測定した光の強度の値と所定の閾値とを比較し、水位が下側フロート50まで到達していないことを判定する。なお、所定の閾値とはケーブル4の長さなどによって定まる値である。以上のように光ファイバ30の一端から入射された光が、入射された端部から出射されるので、1本のケーブル4のみを介して検知部10と制御部80とを接続でき、水位検知装置1の構造を単純化できる。
When light enters the
図5に示すように水位が下降すると、下側外筒13内から長孔13a及び丸孔13bを通じて水が排水され、下側フロート50及び浮体52は下側外筒13の内面に摺接しながら水位に合わせて下方に移動する。すると、上側フロート40内の第2磁石41が下側フロート50内の第1磁石51から受ける反発力が弱まり、上側フロート40は摺動部材26と共に自重により下側外筒13の内面に摺接しながら下方に移動する。これにより、摺動部材26の引掛部26bが光ファイバ30の下端部に当接し、光ファイバ30を下方へ引っ張る。この状態では、光ファイバ30は楕円形状に弾性変形している。
As shown in FIG. 5, when the water level is lowered, water is drained from the lower
図6は、光ファイバ30の曲率が小さい場合に光ファイバ30内を搬送される光の光路89を示す。図7は、光ファイバ30の曲率が大きい場合に光ファイバ30内を搬送される光の光路89を示す。光ファイバ30が撓んで曲率が大きくなると、光ファイバ30内を搬送される光が光ファイバ30の内部で反射する回数が多くなり、光路は長くなる。従って、光ファイバ30から出射される光は減衰し、光強度が低下する。この光強度の低下を測定部83で測定し、判定部84が所定の閾値と比較することで、水位変化による下側フロート50の移動を検知し水位を検知できる。光ファイバ30と可動部と制御部80とから水位検知装置1を構成するので、特殊な素子を用いることなく簡単な構成で水位を検知できる。
FIG. 6 shows an
以上のように、上側フロート40の第2磁石41が下側フロート50の第1磁石51に反発して移動するので、上側フロート40と下側フロート50とを隔離して配置できる。従って、光ファイバ収容部20と摺動部材26と上側フロート40とを上側外筒12内に密封する構造にしても、水位変化による下側フロート50及び浮体52の移動に伴って、光ファイバ30を変形させることができる。よって、光ファイバ収容部20を密封し、下側フロート50及び浮体52のみを水と接触させるので、耐水性、耐腐食性および耐圧性に優れた水位検知装置1を得ることができる。また、光ファイバ30を摺動部材26と上側フロート40と下側フロート50と浮体52とからなる可動部だけで変形させることができるので、簡単な構成となり、水位検知装置1を簡易かつ安価に製造でき、安定性を高めることができる。
As described above, since the
なお本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
光ファイバ30は曲線部分を有する限り、リング状に巻回される構成に限定されず、例えば直線と曲線との組み合わせから構成してもよい。また、図3及び図5に示す正面視でリング状に巻回される構成以外にも、平面視でリング状に巻回されてもよい。
As long as the
前記実施形態では、検知部10と制御部80とをケーブル4を介して1対1の関係で接続した。しかし図8に示すように、複数の検知部10と1つの制御部80との間に光スイッチ60を設け、この光スイッチ60により制御部80と接続する検知部10を切り替える構成を採用してもよい。この構成より、制御部80を1つにし、水位検知装置1の構成を簡単にしてコストを削減できる。
In the embodiment, the
また、前記実施形態では光ファイバ30の一端を鏡面仕上げして光を反射させた。しかし、図9に示すように、光ファイバ30の一端をケーブル4を介して光発振部81に接続し、他端をケーブル4を介して受光部82に接続してもよい。これにより、光ファイバ30の一端を鏡面仕上げする工程を削除し製造コストを削減すると共に、光サーキュレータ85を設ける手間を省き、構成を簡単にできる。
In the embodiment, one end of the
更に図10に示すように、原子炉格納容器2の壁面に沿って配置された複数の検知部10aから10dをケーブル4で接続し、最上部の検知部10aの光ファイバ30のみを制御部80に接続する構成を採用してもよい。この水位検知装置1では、検知部10bおよび10cの光ファイバ30の両端がケーブル4に接続され、検知部10dの光ファイバ30の先端は例えば鏡面仕上げされている。水位が下降し最上部の検知部10aから順に水に排水されると、制御部80で受信する光の強度が低下するのを計測することで、いずれの検知部10aから10dまで水が排水されたのかを検知できる。逆に水位が上昇する場合は、制御部80で受信する光の強度が上昇するのを計測することで、いずれの検知部10aから10dまで水が上昇したのかを検知できる。
Further, as shown in FIG. 10, a plurality of detectors 10a to 10d arranged along the wall surface of the
図11に、上記図10に示す実施形態における原子炉格納容器2内の水位と制御部80で受信する光の強度との関係を示す。水位が最上部の検知部10aよりも高い状態では光の強度が最も強い。そして、この状態から水位が低下し、検知部10aの下側フロート50及び浮体52がA点で下降し始めると水位(下側フロート50及び浮体52)の下降に伴って受信する光の強度は低下し、検知部10aが完全に水から出るB点で下げ止まる。更に水位が下降し、検知部10bの下側フロート50及び浮体52がC点で下降し始めると水位の下降に伴って受信する光の強度は低下し、検知部10bが完全に水から出るD点で下げ止まる。この状態から水位が下降し、検知部10cの下側フロート50及び浮体52がE点で下降し始めると水位の下降に伴って受信する光の強度は低下し、検知部10cが完全に水から出るF点で下げ止まる。更に水位が下降し、検知部10dの下側フロート50及び浮体52がG点で下降し始めると水位の下降に伴って受信する光の強度は低下し、検知部10dが完全に水から出るH点で下げ止まる。全ての検知部10aから10dが完全に水から出ると、光の強度が最も弱くなる。
FIG. 11 shows the relationship between the water level in the
なお前記実施形態では水位検知装置1を原子炉格納容器2内の水位を検知するのに用いたが、原子炉格納容器2以外の場所で水位を検知するのに用いてもよい。
In the above embodiment, the water
1 水位検知装置
2 原子炉格納容器
4 ケーブル
10,10a,10b,10c,10d 検知部
11 蓋体
12 上側外筒
12a ねじ孔
13 下側外筒
13a 長孔
13b 丸孔
14 止め具
14a 側面部
20 光ファイバ収容部
21 収容ケース本体
21a 天壁
21b 挿通孔
21c ガイド壁
21d 湾曲壁
21e 側壁
21f ボス
21g 長孔
21h 突部
22 表カバー
22a 長孔
23 裏カバー
24 収容空間
25 支持部材
25a 外周溝
25b 孔部
26 摺動部材(可動部)
26a 枠体
26b 引掛部
26c ストッパー
26d ねじ孔
30 光ファイバ(光伝送路)
31 支持柱
32 支持板
33 ソケット
40 上側フロート(可動部)
41 第2磁石
50 下側フロート(可動部)
51 第1磁石
52 浮体(可動部)
60 光スイッチ
80 制御部
81 光発振部
82 受光部
83 測定部
84 判定部
85 光サーキュレータ
89 光の経路
DESCRIPTION OF
31
41
51
60
Claims (5)
前記光伝送路に引掛けられ、水位変化に合わせて移動し、前記曲線部分の曲率を変化させる引掛部を有する可動部と、
を備えたことを特徴とする水位検知装置。 An optical transmission line having a curved portion;
A movable part that is hooked to the optical transmission line, moves in accordance with a change in water level, and has a hook part that changes the curvature of the curved part,
A water level detection device comprising:
第1磁石を有し、浮力により水に浮く下側フロートと、
前記第1磁石に反発する第2磁石を有し、前記下側フロートと連動する上側フロートとを備え、
前記光伝送路と前記上側フロートとを密封構造とし、
浮力により浮いている前記下側フロートが前記第1磁石と前記第2磁石との反発力により前記上側フロートを支持している状態から、水位が変化して前記下側フロートが移動すると、前記上側フロートが前記下側フロートに伴って移動し、前記引掛部により前記曲線部分の曲率を変化させることを特徴とする請求項1に記載の水位検知装置。 The movable part is
A lower float having a first magnet and floating in water by buoyancy;
Having a second magnet repelling the first magnet, and comprising an upper float interlocking with the lower float;
The optical transmission path and the upper float have a sealed structure,
When the lower float moves due to a change in water level from the state in which the lower float floating by buoyancy supports the upper float by the repulsive force of the first magnet and the second magnet, the upper float moves. The water level detection device according to claim 1, wherein the float moves with the lower float, and the curvature of the curved portion is changed by the hooking portion.
前記光ファイバの他端から入射された光が、前記光ファイバの前記一端の反射部で反射されて戻り、前記他端から出射されることを特徴とする請求項3に記載の水位検知装置。 One end of the optical fiber has a reflecting portion,
The water level detection device according to claim 3, wherein light incident from the other end of the optical fiber is reflected and returned by a reflecting portion at the one end of the optical fiber and emitted from the other end.
前記光伝送路から出射される光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光の強度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した光強度の値と所定の閾値とを比較し、水位が所定の位置まで到達したことを判定する判定部と、
を有する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の水位検知装置。 A light oscillating portion for making light incident on the optical transmission path;
A light receiving unit that receives light emitted from the optical transmission path;
A measuring unit for measuring the intensity of light received by the light receiving unit;
A determination unit that compares the light intensity value measured by the measurement unit with a predetermined threshold and determines that the water level has reached a predetermined position;
The water level detection device according to claim 1, further comprising a control unit having
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