JP2017194304A - 液面温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電所の取水温度の測定において、海域の表層温度が急激に低下した場合でも、取水温度を正確に測定できるようにし、取放水温度差の拡大によるユニット出力抑制を少なくする。【解決手段】 海水Ｓ中に浸漬される筒状の風波防護壁４と、該風波防護壁４内に配置され、海水面Ｓａ下近傍の海水の温度を測定する温度測定部１２と、風波防護壁４内の海水Ｓを深層部４ｄと表層部４ｓとの間で循環させる循環手段２０とを備え、循環手段２０を駆動して風波防護壁４内の海水Ｓを循環させることで、風波防護壁４の海水Ｓの温度の均一化を図り、これにより、海水Ｓの海水表層温度が急激に低下しても、取水温度を正確に測定できるようにする。【選択図】 図１

Description

この発明は、発電所などの取水温度を測定する液面温度測定装置に関し、海域の表層部温度が急激に低下した場合でも、取水温度を正確に測定できるようにした液面温度測定装置に関する。

火力発電所では、復水器の冷却水として海水が使用されており、この海水は使用前後で温度差に環境規制がかけられていることから、海水を取り入れる取水口の近傍では常に海水の温度測定が行われ、海水の温度測定は海水面で行う必要がある。

海水の温度測定は海水面で行う場合、海水面の変位に伴って上下方向に移動可能となっている。また、温度測定部は、温度測定部を風波から保護するとともに潮に流されないように筒状の風波防護壁（サポート、ガイドパイプと言う場合もある。）に収納されている（特許文献１）。

ところで、公害防止協定に基づき取放水温度差を平均温度差７℃以下（一日平均）、最大温度差１０℃以下（瞬時）となるよう運用しているが、春先、梅雨時期の河川放流水量増大（この時期の河川水は海水より温度が低く海域へ流れた場合、密度差で河川水が表層部を流れるため、海域の表層部温度が急激に低下する）および、冬季の放射冷却で海水表層温度が急激に低下することがある。この場合であっても火力発電所からの放水温度は変化が少ないため、取放水温度差が拡大してしまい、公害防止協定値の平均温度差７℃以下（一日平均）または最大温度差１０℃（瞬時）を超えてしまう。

そこで、特許文献２は、取水温度が急激に低下した場合でも、取排水温度差が規制値を超えないようにし、かつ、取水口から取水した海水が復水器を経て排水口に到達するまでの所要時間を考慮して、発電所の出力を制御する。

特開２０１０−２４９７７５号公報 特開２０１４−２２７９１１号公報

しかしながら、特許文献２の発明にあっては、結局、発電所の出力を制御することにより、取放水温度差が公害防止協定の規制値を超えないようにしているため、発電所の効率が悪いという問題があった。

そこでこの発明は、河川水の流入や放射冷却で表層部の海水温度は急激に低下しても、取水温度そのものは適正な温度で測定できるようにして、取放水温度差が拡大しないようすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体中に浸漬される筒状の風波防護壁と、該風波防護壁内に配置され、液体面下近傍の液体の温度を測定する温度測定部と、風波防護壁内の液体を深層部と表層部との間で循環させる循環手段と、を備えたことを特徴とする液面温度測定装置である。

この発明によれば、風波防護壁内の循環手段により、深層部の液体と表層部の液体とが循環して風波防護壁内の液体の温度を均一化する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液面温度測定装置において、温度測定部は風波防護壁内に配置されたフロートの下方に設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１及び請求項２に記載の液面温度測定装置において、風波防護壁の温度測定部を配置した近傍に風波防護壁を貫通する多数の貫通孔を形成したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の液面温度測定装置において、循環手段が、送気ポンプと、該送気ポンプから送気されたエアを導く送気管と、該送気管の一端に設けられ風波防護壁の下端から空気を送気する送気口とからなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の液面温度測定装置において、循環手段は、風波防護壁内に配設したプロペラと該プロペラを回転させるモータとからなることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の液面温度測定装置において、循環手段は、風波防護壁の一部（以下「回転部」）を他の部分（以下「固定部」）に対して回転自在に支持し、回転部の内壁に設けた複数の羽根と、固定部に設け回転部を回転させるモータとからなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、風波防護壁内の循環手段により、深層部の液体と表層部の液体とが循環して風波防護壁内の液体の温度の均一化を図ることができるので、梅雨時期の河川放流水量増大および冬季の放射冷却などで液体表層温度が急激に低下したとしても、液体の温度を測定する風波防護壁内は深層部と表層部との液体の温度が均一化されているので、取液体の温度を極端に低温に測定することがない。そのため、取放水温度差が大きくなってしまうことがなく、よって、取放水温度差が公害防止協定値の平均温度差７℃以下（一日平均）または最大温度差１０℃（瞬時）を超えそうになることなく、無駄に発電所の出力を抑制せず、発電所出力の効率化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、液体面の変位に伴って上下方向に移動可能となり、常に液体面から所定の位置（例えば液体面下３０cm）での液体の温度の測定をすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、温度測定部の近傍の風波防護壁に多数の貫通孔を設けたので、風波防護壁内外の液体を流出入可能として、深層部と表層部との液体の循環をスムースに行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、エアを風波防護壁の下方から送り込むだけという簡単な機構、構造の循環手段を実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、風波防護壁内のプロペラを回転させるという簡単な機構、構造で循環手段を実現することができ、かつ、モータの回転を制御することで容易に液体の循環量をコントロールすることができる。

請求項６に記載の発明は、循環手段は、風波防護壁自体を回転させるという簡単な機構、構造で循環手段を実現することができ、かつ、モータの回転を制御することで容易に液体の循環量をコントロールすることができる。

図２及び図３とともに、この発明の第１の実施の形態を示し、本図は液面温度測定装置が使用される火力発電所の取水口近傍を示す断面図である。 風波防護壁の一部を切欠いて示す断面図である。 図２のIII−III線に沿う断面図である。 第２の実施の形態を示す断面図である。 図６とともに、第３の実施の形態を示し、本図は風波防護壁の一部を切欠いて示す断面図である。 図５のVI−VI線に沿う断面図である。 図８とともに、第４の実施の形態を示し、本図は風波防護壁の一部を切欠いて示す断面図である。 図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。

以下、この発明を図示の各実施の形態に基づいて説明する。

図１乃至図３は、本発明液面温度測定装置１０の第１の実施の形態を示す。この第１の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０は、火力発電所などの取水口近傍の海水面の温度を測定する温度測定装置に適用したものである。

液面温度測定装置１０は、海中に浸漬される筒状の風波防護壁４と、風波防護壁４内に配置され、海面近傍の液体の温度を測定する温度測定部１２と、風波防護壁４内の海水を深層部４ｄと表層部４ｓとの間で循環させる循環手段２０と、を備える。

図２に示すように、火力発電所における冷却水の取水口の近傍の岸壁１には、測定用足場２が岸壁１から海側に張り出すように設けられている。測定用足場２の外周部は、安全柵３によって包囲されている。測定用足場２には、上下方向に延びる円筒状の風波防護壁４が固定されている。風波防護壁４の下方は、海水面Ｓａに向かって延びており、下端部は常時海水Ｓ中に浸漬している。風波防護壁４の上部は、安全柵３と同じ高さまで延びており、上端部には計測用ケース５が取付けられている。計測用ケース５内には、後述するフロート１１に連動して海水面Ｓａの変位を測定する液面計６が収納されている。

尚、上記風波防護壁４は全長が例えば６ｍ〜８ｍに形成されている。

そして、風波防護壁４の内側には、フロート１１と温度測定部１２とを有しており、フロート１１は風波防護壁４の内側に海水Ｓの海水面Ｓａの変位に伴って上下方向に移動可能に収納されている。フロート１１は、風波防護壁４の軸方向に延びる円柱状をしており、海水面Ｓａに浮かぶように内部が中空状に形成されている。風波防護壁４の内側には、液面計６とフロート１１とを連動させるためのワイヤ７が延びている。ワイヤ７の下端はフロート１１の上面と連結されている。

フロート１１の下面には温度測定部１２が取付けられている。温度測定部１２の温度検出部がフロート１１の下面から下方に延び、温度測定部１２は海水Ｓの海水面Ｓａの温度を電気信号に変換する機能を有しており、温度測定部１２からの電気信号は有線または無線によって制御装置（図示略）に入力されている。温度測定部１２は、フロート１１が海水面Ｓａの変位に伴って正常に上下動している場合には、常に海水Ｓに浸漬しており、海水面Ｓａの温度測定が可能となっている。

循環手段２０は、送気ポンプ２１と、該送気ポンプ２１から送気されたエアを導く送気管２２と、該送気管２２の一端に設けられ風波防護壁４の下端からエア２５、２５、…を送気する送気口２３とからなる。

送気ポンプ２１は上記岸壁１の測定用足場２であって風波防護壁４の近傍に配設されている。送気ポンプ２１の下面から送気管２２が下方に伸び、送気管２２は風波防護壁４の側面に沿うように取り付けられて海中に浸水されている。そして、送気管２２の下端は折り曲げられた風波防護壁４の下端からその内側に侵入しており、送気管２２の先端部は上方を向き、ラッパ状の送気口２３が設けられている。

ラッパ状の送気口２３の開口面には網目状のフィルタ２４が取り付けられている。

送気ポンプ２１から送り出されたエアは送気管２２を通して送気口２３から上方、すなわち、風波防護壁４内に送り出される。このとき、エアは上記フィルタ２４を通るときに細かな気泡２５、２５、…となって風波防護壁４内の深層部４ｄから表層部４ｓに向けて浮上する。

また、風波防護壁４の上記フロート１１が位置する近傍には風波防護壁４の内外の海水を流入出するための貫通孔２６、２６、…が設けられている。この実施の形態にあってはこの貫通孔２６の形状を縦長な楕円状としたが、本発明はこれに限らず、円形やスリット状であっても良く、また、その形成位置は横一列に限らず、複数段に形成しても良い。むしろ、海面の変位に伴いフロート１１が風波防名護壁４内を上下に移動するので、その移動範囲に置いて貫通孔２６、２６、…を形成するようにした方が良い。

つぎに、循環手段２０における作用について説明する。

上記循環手段２０により、送気口２３から放出された気泡２５、２５、…が深層部４ｄから表層部４ｓに浮上する際、気泡２５周囲の海水も巻き込むような形で浮上することになり、海水Ｓも上昇する。上昇して表層部４ｓに到達した海水Ｓは表層部４ｓにあった海水Ｓａと混ざり合ったり、或いは、海水Ｓａは貫通孔２６、２６、…から風波防護壁４外に送出される。また、送気口２３近傍（深層部４ｄ）では風波防護壁４下端から海水Ｓが流入することとなる。すなわち、気泡２５、２５、…の浮上に伴い海水Ｓは深層部４ｄから表層部４ｓへ上昇する流れが生じ、表層部４ｓまで上昇した海水Ｓは貫通孔２６、２６、…から風波防護壁４の外側に送出され、また、深層部４ｄにおいては風波防護壁４の下方の海水Ｓを風波防護壁４内に取り入れることになる。このように風波防護壁４内において海水Ｓの深層部４ｄから表層部４ｓへの上昇流を作り出せば海水Ｓの循環系を形成することができ、風波防護壁４内の海水Ｓの温度の均一化を図ることができる。

そして、春先や梅雨時期の河川放流水量を増大したり、或いは冬季の放射冷却で海水表層温度が急激に低下しても、上述のように、循環手段２０により風波防護壁４内の海水の温度が均一化されているため正確に測定することができるため、取放水温度差が拡大してしまいことがない。これにより、火力発電所における復水器の冷却水として用いられている取水口近傍の海水Ｓの温度を正確に把握することが可能となり、環境規制を遵守することができる。

尚、風波防護壁４内の海水の循環は、常時行ってもよいし、梅雨時期および冬季などの時期のみ、海表面Ｓａ温度や、深層部４ｄと表層部４ｓの温度差などに応じて自動的に切り換えるようにしてもよい。

図４は本発明の第２の実施の形態を示すもので、液面温度測定装置１０Ａの要部の断面図である。

この第２の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ａが上記第１の実施の形態における液面温度測定装置１０と相違する点は、フロート１１を省略したものである点である。よって、この第２の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ａの説明はその相違する部分について主に行い、他の部分については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

すなわち、液面温度測定装置１０Ａは、海中に浸漬される筒状の風波防護壁４と、風波防護壁４内に配置され、海面近傍の液体の温度を測定する温度測定部１２と、風波防護壁４内の海水を深層部４ｄと表層部４ｓとの間で循環させる循環手段２０と、を備える。

そして、温度測定部１２はワイヤ７の下端に吊り下げ状に支持され、液面計６に連動して常に海面Ｓａ下約３０cmの位置に保持されている。なお、液面計６は別に設けられた位置センサ（図示は省略する。）により液面の位置を測定するようになっている。

循環手段２０も上記第１の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０と同様に、送気ポンプ２１と、該送気ポンプ２１から送気されたエアを導く送気管２２と、該送気管２２の一端に設けられ風波防護壁４の下端からエア２５、２５、…を送気する送気口２３とからなる。

この第２の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ａにあってはフロート１１を用いないので、風波防護壁４の内壁とフロートとの間隙に異物が侵入することなく誤動作、誤検出を防止することができる。これは正に特許文献１が解決しようとした課題である。

図５及び図６は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図５は液面温度測定装置１０Ｂの要部の断面図、図６は図５のVI−VI線に沿う断面図である。

この第３の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ｂが上記第１の実施の形態における液面温度測定装置１０と相違する点は、循環手段２０がエアを用いたものでなく、風波防護壁４内にプロペラを設けた循環手段３０である点である。よって、この第３の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ｂの説明はその相違する部分について主に行い、他の部分については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

循環手段３０は風波防護壁４の直径のほぼ半分の直径をした扁平筒状のケース体３１と該ケース体３１内に収納されたプロペラ３２とケース体３１に支持されプロペラ３２を回転させるモータ３３とを備える。このような循環手段３０はそのケース体３１の周方向の適宜位置に支持棒３４、３４、…が取り付けられ、これら支持棒３４、３４、…が風波防護壁４の内面に連結されることにより、循環手段３０は風波防護壁４の下端部内側に支持される。

そして、液面温度測定装置１０Ｂにあっては、循環手段３０のモータ３３を駆動することのよりプロペラ３２を回転させて風波防護壁４内の海水Ｓをその深層部４ｄから表層部４ｓへと上昇流を作り出すことができ、海水Ｓの循環系を形成することができる。よって、風波防護壁４内の海水Ｓの温度の均一化を図ることができる。

この液面温度測定装置１０Ｂによれば、モータ３３の回転を制御するだけで簡単に循環手段３０により海水Ｓの循環をコントロールすることができる。

図７及び図８は本発明の第４の実施の形態を示すもので、図７は液面温度測定装置１０Ｃの要部の断面図、図８は図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。

この第４の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ｃが上記第１の実施の形態における液面温度測定装置１０と相違する点は、循環手段２０がエアを用いたものでなく、風波防護壁４の下端部内面に複数の羽根４１、４１、…を設け、その羽根４１、４１、…を設けた風波防護壁４を回転させるようにした点である。よって、この第４の実施の形態にかかる液面温度測定装置１０Ｃの説明はその相違する部分について主に行い、他の部分については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

具体的には、風波防護壁４の下端部（以下「回転部」）４Ｄをそれより上方の部分（以下「固定部」）４Ｕに対して回転自在に支持し、回転部４Ｄの内周面にその周方向に行くに従い上下位置が変位するように傾斜した羽根４１、４１、…が複数設けられている。

風波防護壁４の固定部４Ｕ外周面であってほぼ１８０°ずれた位置にモータ４２、４２が取り付けられ、該モータ４２、４２の軸は下方に突出され、その下端は回転部４Ｄの外周面の高さまで位置するようになっている。

モータ４２、４２の軸にはフリクションホイール４３、４３がそれぞれ取り付けられており、該フリクションホイール４３、４３の外周面の一部が風波防護壁４の回転部４Ｄの外周面に圧接されている。

この液面温度測定装置１０Ｃによれば、モータ４２、４２を回転するとフリクションホイール４３、４３が回転する。例えば、モータ４２、４２及びフリクションホイール４３、４３が上方から見て反時計回り方向に回転すると（図８の矢印）、フリクションホイール４３、４３に接触している風波防護壁４の回転部４Ｄは上方から見て時計回り方向に回転することになる（図８の矢印）。

そして、風波防護壁４の回転部４Ｄが上方から見て時計回り方向に回転するとその内面に斜めに傾斜して設けられた羽根４１、４１、…の下端縁が先行して回転するため、羽根４１、４１、…に押し退けられた海水Ｓは上方へ押し出される。すなわち、風波防護壁４内の海水Ｓをその深層部４ｄから表層部４ｓへと上昇流を作り出すことができ、海水Ｓの循環系を形成することができる。よって、風波防護壁４内の海水Ｓの温度の均一化を図ることができる。

以上、この発明の各実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の各実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、循環手段２０、３０、４０はこれらに限られることなく、風波防護壁４内において海水Ｓの上昇流を作り出すことが機構であればよい。例えば、風波防護壁４内においてその内部の海水Ｓを上方に押し出すように流水ポンプを設けても良い。

さらに、この発明の実施の形態では、火力発電所における取水口近傍の海水面Ｓａの温度測定を対象としているが、測定対象となる液体は海水Ｓに限られず、水位が変化する貯水池などの水面温度の測定にも利用可能である。

なお、風波防護壁内の海水の循環は、常時行ってもよいし、梅雨時期および冬季などの時期のみでも良いし、或いは海表面温度や深層部と表層部との温度差などに応じて自動的に切り換えるようにしてもよい。

４ 風波防護壁
４ｓ 表層部
４ｄ 深層部
Ｓａ 海水面
Ｓ 海水
１０ 液面温度測定装置
１１ フロート
１２ 温度測定部
２０ 循環手段
２１ 送気ポンプ
２２ 送気管
２３ 送気口
１０Ａ 液面温度測定装置
１０Ｂ 液面温度測定装置
３０ 循環手段
３２ プロペラ
３３ モータ
１０Ｃ 液面温度測定装置
４Ｄ 風波防護壁の回転部
４Ｕ 風波防護壁の固定部
４０ 循環手段
４１ 羽根
４２ モータ

Claims (6)

1. 液体中に浸漬される筒状の風波防護壁と、
   該風波防護壁内に配置され、液体面下近傍の液体の温度を測定する温度測定部と、
   風波防護壁内の液体を深層部と表層部との間で循環させる循環手段と、
   を備えたことを特徴とする液面温度測定装置。
2. 温度測定部は、風波防護壁内に配置されたフロートの下方に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液面温度測定装置。
3. 風波防護壁の温度測定部を配置した近傍に風波防護壁を貫通する多数の貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の液面温度測定装置。
4. 循環手段は、送気ポンプと、該送気ポンプから送気されたエアを導く送気管と、該送気管の一端に設けられ風波防護壁の下端から空気を送気する送気口とからなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液面温度測定装置。
5. 循環手段は、風波防護壁内に配設したプロペラと、該プロペラを回転させるモータとからなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液面温度測定装置。
6. 循環手段は、風波防護壁の一部（以下「回転部」）を他の部分（以下「固定部」）に対して回転自在に支持し、回転部の内壁に設けた複数の羽根と、固定部に設け回転部を回転させるモータとからなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液面温度測定装置。
   

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