JP2506148B2 - 自動減圧装置の流量制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動減圧装置に係り、特に火力・原子力
発電所用試料採取装置において高圧の試料水を採取する
に際し、試料水元圧の変化に影響されることなく、減圧
装置の出口圧力を常に一定に保持すると共に、試料水元
圧が著しく低減して自動減圧機能が失われても所定流量
の試料水を継続的に採取することができる自動減圧装置
の流量制御機構に関する。

〔従来の技術〕

火力・原子力発電所の設備において、ボイラ水の循環
系統の所定個所から高圧試料水を採取してこれを水質分
析計に導入するに際し、試料水の流量は一定であること
が望まれ、このため減圧機構が利用される。

そこで、従来の減圧機構としては、減圧定数を固定し
たものが多用されている。しかし、この型式の減圧機構
は試料水元圧が変化した場合、減圧機構出口流量が変化
する欠点がある。また、このような試料水元圧の変動に
対応し、自動的に減圧定数を変化させる目的で、減圧機
構に調節杆を挿通配置し、この調節杆の一端部をスプー
ルに連結した流体操作シリンダと、この操作シリンダを
操作する方向制御弁と、圧力検出器の接点動作信号に基
づいて前記方向制御弁とを制御する装置が提案されてい
る。（特公昭56−12806号公報）。しかしながら、この
種の自動減圧機構では、流体圧制御のため制御遅れを生
じるばかりでなく、位置決め精度も低く、さらには調整
杆のグランド部における漏洩により減圧定数に変動を生
じる等構造面においても種々の難点がある。

このような観点から、従来より、一端部に試料水配管
と接続する継手を設けると共に他端部に調整管と接続す
る継手を設けた２本の圧力調整用細管と、前記調整管の
内部に挿通した送りねじによって前記細管中を進退移動
する芯線と、前記送りねじを外部から操作する調整ハン
ドルとを備えたサンプリング装置用の減圧機構が提案さ
れている（実公昭56−12592号公報）。

しかし、このように構成された減圧機構において、圧
力調整用細管に挿通した芯線を送りねじ操作で制御する
に際し、漏洩等により減圧定数に変動を生じるような構
造的問題点はないが、これを自動化し、迅速かつ精度の
高い制御を行うには、従来の一般的な制御機構ではこれ
を達成することができない難点がある。

そこで、本出願人は、入口側圧力調整細管および出口
側圧力調整細管を備え、これらの圧力調整細管に一端部
を可動環で支持した芯線を挿入配置し、前記可動環にね
じ軸を螺合してこれを移動自在に支承した減圧機構を設
け、この減圧機構を試料水配管に接続してその出口側圧
力を検出すると共に前記ねじ軸を調整して試料水の出口
側圧力を設定値に保持するよう構成し、減圧機構の出口
側試料水配管上に圧力信号を発生させる圧力変換器と、
この圧力信号と設定圧力とを比較しサーボモータへ作動
信号を与える比例制御器とを備え、前記サーボモータか
ら減速機を介して導出される回転軸に歯車を設けて、こ
の歯車と前記ねじ軸の一端部に設けた歯車とを噛合わ
せ、さらにサーボモータの回転量を検出するポテンショ
メータを設けて芯線挿入表示を行うよう構成した自動減
圧装置を開発し、特許出願を行った（特開昭57−100336
号公報）。

前述した従来の２本の圧力調整用細管とこれら細管中
を進退移動する芯線を使用した減圧機構は、細管と芯線
との間隙が極めて微小であるため、試料水に含まれる不
純物の堆積やスラッジの混入等により、通水が阻止され
たり、芯線の移動を停止させる事態が発生し易い。そこ
で、例えば芯線の移動が停止させられた場合、芯線は調
整管内において共通の移動部材に結合固定し、前記移動
部材にねじ孔を刻設してこのねじ孔に送りねじを螺合
し、この送りねじを外部操作によって回動することによ
り前記移動部材と共に芯線を移動させるものであるか
ら、移動部材はねじ軸方向の移動が阻止される結果、送
りねじと一体的に強制的に回動し、これにより平行する
２本の芯線をねじ曲げて破損したり、再使用不能とする
ばかりでなく、圧力調整用細管にも損傷を及ぼす等の問
題点がある。また、圧力調整用細管に対する芯線の挿入
位置の調整は、回転駆動を往復移動に変換しているた
め、送りねじの回転数から芯線の位置検出を行うので高
精度な位置決めを行うに際しては変換係数を厳密に設定
する必要があるが、機差等の関係から誤差の発生は回避
できず、従って高精度な位置決めは困難である。さら
に、従来の減圧装置は、圧力調整用細管と調整管と芯線
とは、常に一定の関係を持って予め設計され、これらは
一体構成的に製作されるため、これらの構成部材の一部
が破損ないし損傷した場合に全体的に交換する必要があ
り、また減圧条件の調整範囲を変更する場合も同様であ
るから、保守並びに設計変更に際してのコストが極めて
増大する難点がある。しかも、このような減圧装置の交
換作業に際しては、高圧の試料水配管系を一時的に遮断
して装置の分離を行わなければならず、このための作業
に多大な時間と手間とを要する難点がある。

そこで、本出願人は、圧力調整用細管と芯線と調整管
とをそれぞれ分離可能な組立て構成とし、前記芯線の進
退位置調整も直線運動を行うリニア制御手段で位置検知
を行いながら操作するよう構成することによって、製作
を容易化すると共に芯線の位置決め精度を向上して厳密
な減圧調整を可能とし、保守の簡易化と制御性能の向上
を実現することができる自動減圧装置の減圧調整機構を
開発し、同時出願の特許願（１）として出願した。

すなわち、この自動減圧装置の減圧調整機構は、一対
の平行な圧力調整孔を穿設し、一端部に外部配管と接続
するための前記圧力調整孔と連通するコネクタをそれぞ
れ設け、他端部より前記圧力調整孔内に芯線を進退可能
に挿通してなる第１の圧力調整管と、 前記第１の圧力調整管の他端部に締結具を介して液密
に結合し、一端部に前記芯線を着脱自在に取付けた結合
部材を設けた摺動杆を挿通配置すると共に該摺動杆の他
端部側をグランドパッキンで軸封してなる第２の圧力調
整管と、 前記摺動杆と平行にラック杆を配置し、このラック杆
の一端部と前記摺動杆の先端部とを連結部材により結合
し、前記ラック杆をモータ駆動して往復移動させること
により前記摺動杆を介して芯線の圧力調整孔内における
位置調整を行う制御手段とを設けることを特徴とするも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来の自動減圧装置において、高圧試料水
の試料水元圧の変動に対し分析計への供給に適した常に
一定の圧力と流量とを保持するように自動減圧制御を行
う必要があり、このため従来装置では、例えば第４図に
示す自動減圧制御方式が採用されている。すなわち、第
４図において、参照符号10は減圧機構、12はこの減圧機
構10を制御するための自動減圧制御部を示す。減圧機構
10には試料水供給口14aと試料水吐出口14bとが設けら
れ、それぞれ供給口14aおよび吐出口14bには高圧試料水
の入口配管16および減圧試料水の出口配管18が接続され
ている。入口配管16には、一定の圧力条件で自動的に開
閉動作すると共に手動による開閉指令信号によっても開
閉動作する入口開閉弁20が設けられている。また、出口
配管18には、ニードル弁からなる流量調整弁22を設けて
試料水分析系へ連通すると共に、前記流量調整弁22の上
流側に逃がし弁24および圧力検出器26が接続配置されて
いる。そして、この圧力検出器26で検出された圧力信号
は、コントローラ28へ転送し、コントローラ28では予め
設定した圧力設定値と圧力検出値とを比較してその偏差
を算出し、この偏差に応じた圧力調整を行うべく減圧機
構10に対し芯線の移動調整を行うための制御指令を自動
減圧制御部12へ送出するよう構成されている。

このように構成された従来の減圧試料水の流量制御系
において、自動モード指令により運転されている場合、
高圧試料水の入口配管16に対して許容範囲の圧力を有す
る高圧試料水が供給されている場合は、前述したコント
ローラ28を介して自動減圧制御部12では適正な減圧フィ
ードバック制御を実現することができる。しかしなが
ら、例えば入口配管16に供給される高圧試料水の圧力が
許容範囲以下に低減した場合、減圧機構10が最低減圧状
態（減圧値が０）になると、ニードル弁からなる流量調
整弁22は出口配管18における試料水では充分な圧力が得
られず開弁状態となり、分析系への試料水供給が停止さ
れる。なお、入口配管16に供給される高圧試料水の圧力
低減によって、入口開閉弁20は自動的に開弁状態となる
が、この場合に入口開閉弁20を手動により開弁しても圧
力低減状態が継続する限り、流量調整弁22は遮断状態と
なる。

このように高圧試料水の試料水元圧が何らかの原因で
圧力が低減した場合、その原因を解明する意味において
も、試料水の継続的な分析は特に火力・原子力発電所の
安全な運転を行うために不可欠である。従って、前述し
たように、試料水元圧が著しく低減し、減圧機構での減
圧機能が失われても、圧力低減された試料水を分析系へ
供給することができる機構を備えた自動減圧装置の改良
が要望されている。

そこで、本発明の目的は、減圧機構に接続される入口
配管における高圧試料水の圧力が著しく低減し、減圧機
構が機能しなくなる状態を圧力検出器で検出し、このよ
うな場合に自動開弁操作を行って圧力低減された試料水
を出口配管に設けた流量調整弁に対しバイパスさせ、分
析系へ所定量の試料水を供給することができる簡単な構
成で制御操作の簡便な自動減圧装置の流量制御機構を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る自動減圧装置の流量制御機構は、平行す
る一対の圧力調整孔を有し、これら一対の圧力調整孔の
一端部に高圧試料水の入口配管と減圧試料水の出口配管
とをそれぞれ接続し、前記圧力調整孔の他端部から減圧
用芯線を挿入してなる減圧機構と、前記圧力調整孔に対
する減圧用芯線の挿入位置を自動的に制御する自動減圧
制御部と、前記出口配管の試料水圧力を検出して該圧力
が設定値となるよう自動減圧制御部へ制御指令を出力す
るコントローラとを備える自動減圧装置において、 前記出口配管にマニホルドを設けると共にこのマニホ
ルドの一部から主流量調整弁を介して試料水分析系へ連
通する出口配管を導出し、 前記マニホルドに圧力検出器および逃がし弁を接続配
置し、 さらに前記マニホルドの一部から電磁開閉弁および補
助流量調整弁を介して前記主流量調整弁を設けた出口配
管の下流側に連通接続するバイパス配管を設け、 出口配管の試料水圧力が低減して前記主流量調整弁が
遮断された際に前記電磁開閉弁を開弁する制御手段を設
けることを特徴とする。

前記の流量制御機構において、電磁開閉弁を開弁する
制御手段は、マニホルドに設けた圧力検出器とコントロ
ーラとからなり、前記圧力検出器で出口配管の試料水圧
力を検出し、この圧力検出値がコントローラにおいて減
圧機構を最低減圧状態以下となる場合に該コントローラ
から電磁開閉弁に対し開弁指令を出力するよう構成する
ことができる。

（作用） 本発明に係る自動減圧装置の流量制御機構によれば、
減圧機構と自動減圧制御部とコントローラとからなる自
動減圧装置において、前記減圧機構から導出される出口
配管にマニホルドを設け、このマニホルドより主流量調
整弁を介して試料水分析系へ減圧試料水を供給するよう
にし、この場合前記マニホルドに圧力検出器や逃がし弁
を適正配置すると共に電磁開閉弁と補助流量調整弁を備
えた前記主流量調整弁に対するバイパス配管を設けるこ
とにより、入口配管における高圧試料水の試料水元圧が
著しく低減して減圧機構が機能しなくなった際に、この
状態を圧力検出器で検出して前記電磁開閉弁を開弁し、
出口配管の圧力低減に伴う主流量調整弁の遮断状態にも
拘らず、前記バイパス配管を介して所定量の試料水を継
続的に試料水分析系へ供給することができる。

（実施例） 次に、本発明に係る自動減圧装置の流量制御機構の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る流量制御機構の一実施例を示す
自動減圧制御系の系統図である。なお、説明の便宜上第
４図に示す従来の自動減圧制御系と同一の構成部分には
同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。第
１図において、本実施例における減圧機構10は、平行す
る一対の圧力調整孔を備え、これら一対の圧力調整孔の
一端部に高圧試料水の入口配管と減圧試料水の出口配管
とをそれぞれ接続し、前記圧力調整孔の他端部から減圧
用芯線を挿入してこれを位置調整自在に構成し、前記出
口配管における減圧試料水の圧力を設定値に保持するよ
う構成したものであって、これと同等の構成を有するも
のであれば、本出願人が先に提案した減圧機構は勿論の
こと従来の減圧機構にも有効に適用することができる。
また、自動減圧制御部12は、前記減圧機構10の減圧用芯
線につきその挿入位置を電動モータ制御により自動的に
調整し得るように構成した機構からなる。

しかるに、本実施例において、前記減圧機構10の圧力
調整孔とそれぞれ連通するコネクタ14a,14bには入口配
管16と出口配管18とが接続され、前記入口配管16には従
来装置と同様に入口開閉弁20が設けられている。これに
対し、出口配管18には所要容積のマニホルド30を設け、
このマニホルド30の一部から導出した出口配管18にニー
ドル弁からなる流量調整弁22を設けて試料水分析系へ連
通するよう構成する。また、このマニホルド30には逃が
し弁24および圧力検出器26をそれぞれ接続配置して、従
来の自動減圧制御系と同様の構成とする。すなわち、前
記圧力検出器26で検出される圧力信号は、コントローラ
28へ転送し、コントローラ28では予め設定した圧力設定
値と圧力検出値とを比較してその偏差を算出し、この偏
差に応じた圧力調整を行うべく減圧機構10に対し芯線の
移動調整を行うための制御指令を自動減圧制御部12へ送
出するよう構成される。

以上述べた構成は、基本的に従来装置における自動減
圧制御系の構成と同じである。そこで、本発明において
は、出口配管18の一部にマニホルド30を設けて複雑に分
岐する配管系の接続構成を簡略化かつ小形化すると共
に、前記マニホルド30の一部から電磁開閉弁32およびニ
ードル弁からなる補助流量調整弁34を介して前記出口配
管18の流量調整弁22の下流側に連通接続するバイパス配
管36を設ける。この場合、電磁開閉弁32は、入口配管16
における高圧試料水の試料水元圧が著しく低減し、減圧
機構10が最低減圧状態すなわち減圧機構が機能しなくな
った状態における出口配管18の試料水圧力を圧力検出器
26で検出した際、コントローラ28を介して前記電磁開閉
弁32に開弁指令が送出されることによって開弁される。
また、補助流量調整弁34は、出口配管18に設けた流量調
整弁22と同様ニードル弁で構成されるが、その動作圧力
は十分低圧に設定される。このように構成されたバイパ
ス配管36は、前述したように、入口配管16における高圧
試料水の試料水元圧が著しく低減した場合に自動的にオ
ープン配管となり、出口配管18に設けた流量調整弁22が
低圧のために遮断状態となっても、所定量の試料水を分
析系へ継続的に供給することができる。

第２図は、第１図に示す出口配管18におけるマニホル
ド30とバイパス配管36との具体的な配管構成の一実施例
を示すものである。すなわち、第２図においては、マニ
ホルド30を操作パネルＰに対して水平に配置した場合を
示すものであって、マニホルド30の一側面に試料水の入
口部を構成するコネクタ38が設けられ、マニホルド30の
上側面に圧力検出器26、逃がし弁24、電磁開閉弁32がそ
れぞれ接続配置され、さらにマニホルド30の他側面から
流量調整弁22を介して出口配管18が導出されている。ま
た、前記電磁開閉弁32の一側部よりバイパス配管36が導
出され、このバイパス配管36は補助流量調整弁34を介し
て前記マニホルド30から導出される出口配管18の下流側
に管継手40を介して相互に連通接続した構成からなる。
なお、参照符号42は逃がし弁24に接続される逃がし管部
である。

このように、本発明においては、出口配管の一部にマ
ニホルド30を設けて、このマニホルド30に制御機器およ
びバイパス配管36を接続配置することにより、複雑とな
る配管構成を小形化しかつ省スペース化することができ
る。

第３図は、第２図と同様の配管構成の別の実施例を示
すものである。すなわち、第３図においては、マニホル
ド30を操作パネルＰに対して垂直に配置した場合を示
す。本実施例も第２図に示す実施例と同様に小形で省ス
ペースな配管構成を達成することができる。従って、第
２図に示す実施例と同一の構成部分には同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。

なお、第２図および第３図に示す実施例においては、
流量調整弁22および補助流量調整弁34がそれぞれ操作パ
ネルＰにおいて調整操作可能に構成配置されるため、こ
れらに接続される配管の状態がそれぞれ適正となるよう
工夫されている。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれ
ば、平行する一対の圧力調整孔を有し、これら一対の圧
力調整孔の一端部に高圧試料水の入口配管と減圧試料水
の出口配管とをそれぞれ接続し、前記圧力調整孔の他端
部から減圧用芯線を挿入してなる減圧機構と、前記圧力
調整孔に対する減圧用芯線の挿入位置を自動的に制御す
る自動減圧制御部と、前記出口配管の試料水圧力を検出
して該圧力が設定値となるよう自動減圧制御部へ制御指
令を出力するコントローラとを備える自動減圧装置にお
いて、前記出口配管にマニホルドを設け、このマニホル
ドを中心として主流量調整弁を介する試料水分析系への
配管や圧力検出器および逃がし弁の接続、さらには電磁
開閉弁および補助流量調整弁を介して前記主流量調整弁
に対するバイパス配管を設けることにより、入口配管で
著しい圧力低減が生じて減圧機構が機能しなくなった際
に、前記電磁開閉弁を自動的に開弁することにより、圧
力低減のために遮断状態となる主流量調整弁に代えてバ
イパス配管をオープンして所定量の試料水を継続的に試
料水分析系へ供給することができる。

なお、前記電磁開閉弁の自動開閉操作は、マニホルド
に設けた圧力検出器により出口配管の試料水圧力を検出
し、コントローラにおいてこの圧力検出値が減圧機構を
最低減圧状態以下の制御となる場合に該コントローラか
ら電磁開閉弁に対し開弁指令を出力するようにすれば、
制御操作を簡便かつ適正に行うことができる。

さらに、本発明によれば、出口配管にマニホルドを設
けて種々の制御機器の接続並びに配管接続を行うことに
より、複雑な構成を小形にしかも省スペースに達成する
ことができる利点がある。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動減圧装置の流量制御機構の一
実施例を示す制御系統図、第２図は第１図に示す制御系
を構成する流量制御機構の実施例を示す配管構成図、第
３図は本発明流量制御機構の別の実施例を示す配管構成
図、第４図は従来の自動減圧装置の流量制御機構の構成
例を示す制御系統図である。 10……減圧機構、12……自動減圧制御部 14a……試料水供給口（コネクタ） 14b……試料水吐出口（コネクタ） 16……入口配管、18……出口配管 20……入口開閉弁、22……流量調整弁 24……逃がし弁、26…圧力検出器 28……コントローラ、30……マニホルド 32……電磁開閉弁、34……補助流量調整弁 36……バイパス配管、38……コネクタ 40……管継手、42……逃がし管部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行する一対の圧力調整孔を有し、これら
   一対の圧力調整孔の一端部に高圧試料水の入口配管と減
   圧試料水の出口配管とをそれぞれ接続し、前記圧力調整
   孔の他端部から減圧用芯線を挿入してなる減圧機構と、
   前記圧力調整孔に対する減圧用芯線の挿入位置を自動的
   に制御する自動減圧制御部と、前記出口配管の試料水圧
   力を検出して該圧力が設定値となるよう自動減圧制御部
   へ制御指令を出力するコントローラとを備える自動減圧
   装置において、 前記出口配管にマニホルドを設けると共にこのマニホル
   ドの一部から主流量調整弁を介して試料水分析系へ連通
   する出口配管を導出し、 前記マニホルドに圧力検出器および逃がし弁を接続配置
   し、 さらに前記マニホルドの一部から電磁開閉弁および補助
   流量調整弁を介して前記主流量調整弁を設けた出口配管
   の下流側に連通接続するバイパス配管を設け、 出口配管の試料水圧力が低減して前記主流量調整弁が遮
   断された際に前記電磁開閉弁を開弁する制御手段を設け
   ることを特徴とする自動減圧装置の流量制御機構。
2. 【請求項２】電磁開閉弁を開弁する制御手段は、マニホ
   ルドに設けた圧力検出器とコントローラとからなり、前
   記圧力検出器で出口配管の試料水圧力を検出し、この圧
   力検出値がコントローラにおいて減圧機構を最低減圧状
   態以下となる場合に該コントローラから電磁開閉弁に対
   し開弁指令を出力するよう構成してなる請求項１記載の
   自動減圧装置の流量制御機構。