JP2670475B2 - ガス体連行管 - Google Patents

ガス体連行管

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JP2670475B2 JP6252583A JP25258394A JP2670475B2 JP 2670475 B2 JP2670475 B2 JP 2670475B2 JP 6252583 A JP6252583 A JP 6252583A JP 25258394 A JP25258394 A JP 25258394A JP 2670475 B2 JP2670475 B2 JP 2670475B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Self-Closing Valves And Venting Or Aerating Valves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体の流路中、特に人
が容易に近づくことができない原子炉周辺等に配置され
る伝熱管を内設した密閉構造の容器あるいは配管内に滞
留するガスを連続的に排出させることにより、伝熱管内
の不安定流動や配管系内に生ずるハンマリング等を防止
し、液体の流れを円滑に行わせる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の技術の一例を示す図で、実
開昭60−152875号公報に記載された自動空気抜
き装置の全体構成図である。図5において、101は空
気抜きを行う対象配管、105は空気抜き管、106は
空気抜き弁、107は排水受、110は分岐管、112
は液体センサ、116は信号ケーブル、117は三方電
磁弁、117Sは電磁コイル、120は弁制御回路であ
る。
【0003】該従来の技術によれば空気抜き管105
の、空気抜き弁106よりも系統機器側に取り付けた液
体センサ112の導通出力によって空気弁106を閉
じ、非導通出力によって空気弁106を開く弁制御回路
を設けることにより、定期的に行われる運転員の検査に
頼ることなく、確実に装置の運転中も空気抜きを行わ
せ、ウオーターハンマー等の発生を防止させ得るとする
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
技術においても、機器或いは配管内に滞留する空気等の
ガス体を連続的に排出させることが可能であった。しか
しながら対象機器が高温、高圧容器である場合、或いは
原子炉周辺機器である場合には、空気等のガス体を抜く
ための配管を容器等の外部に設けることは機器の安全上
或いは耐久性の上から好ましくないものである。
【0005】本願発明はこのような現状に鑑みてなされ
たもので、極めて簡潔な構成からなり、稼動のための動
力を必要とすることなく、的確な動作と高い信頼性を有
して、容器あるいは配管中に滞留する空気等のガス体を
容器あるいは配管からから排出させる装置を提供するこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、前記特許
請求の範囲に記載されたガス体連行管によって達成され
る。すなわち、 (1) 内部に液体を流通させる逆U字管等の下向流を有す
る熱交換器下部出口側水室等の、大規模なガス体滞留部
が形成され、該ガス体滞留部の下流側に、ガス体滞留部
内のガス体に接する位置の液体の流下速度よりも大きい
速度で流下する液体の流出管を有する場合における、ガ
ス体滞留部内に滞留しているガス体を排出させるガス体
連行管であって、ガス体連行管は、一端をガス体滞留部
内に滞留しているガス体の上端部付近に開口させ、他端
をガス体滞留部下方に位置する液体流出管内に開口さ
せ、ガス体滞留部下部の液体の内部に位置するととも
に、予想される液体のレベルのうち最も低くなると思わ
れるレベルに近い位置の側面に液体流通用の穴を1個以
上穿設し、上部のガス体滞留部内開口端から下部の液体
流出管内開口部に至るまでを同一径の単一の管によって
形成し、管の全体をガス体滞留部が形成された容器内に
収納させて配設するガス体連行管。
【0007】(2) ガス体連行管の側面に形成する穴の面
積の合計が、ガス体連行管の軸と垂直方向断面の管の内
部断面積の約1/2である(1) 記載のガス体連行管。
【0008】(3) ガス体連行管の外径が、ガス体滞留部
下部の液体流出管の内径の約1/4よりも大きいもので
ある(1) 〜(2) のいずれか1項に記載のガス体連行管で
ある。
【0009】
【作用】図3および図4は本願発明に基づくガス体連行
管の作用を説明する図である。図3〜4において、vは
流速、pは圧力、zは位置、Δhは各部流線における圧
力損失で、添字“1 ”は水室内水面、添字“2 ”はガス
体連行管(以下、ベント管ということもある。)出口と
同一レベルの液体流出管内、添字“x ”はベント管内水
面、添字“x2”はベント管出口、γは液体の単位体積の
重さ、gは重力の加速度である。
【0010】ベルヌーイの定理より水室内においては
“数式1”、ベント管内においては“数式2”が成立
し、“数式1”から“数式3”が得られる。
【0011】
【数1】
【0012】
【数2】
【0013】
【数3】
【0014】また、ベント管出口部においてPX2とP2
とが等しくないと想定して、PX2=P2 −ΔPjet とす
れば、ベント管内に流体が流れていない場合、VX =V
X2=0、PX =P1 、ZX2=Z2 ,ΔhX =0より、
“数2”は、
【0015】
【数4】
【0016】となり、“数3”および“数4”から
【0017】
【数5】
【0018】となる。ここでΔPjet はベント管出口部
近傍のベント管外部流体による負側に作用する圧力であ
る。ZX −Z2 <0の時ガス抜きが起きるから、エア抜
き発生の条件は“数6”となる。
【0019】
【数6】
【0020】“数3”および“数5”から
【0021】
【数7】
【0022】となる。従って実機におけるΔMを算出
し、テスト結果からその時のΔPjet /γを求めてΔM
に加算し、得られたΔHを評価することによってガス抜
きが行われるか否かが判断され、それに基づいて的確な
ガス体連行管の設計を行ない得る。
【0023】
【実施例】図1〜2は本願発明の実施例を示すもので、
高温の熱媒体冷却用の水を流通させる逆U字形管を有す
る熱交換器の出口側水室にガス体連行管を設けた例で、
図1はガス体連行管取り付け部付近の部分拡大断面図、
図2は熱交換器全体の断面図である。
【0024】図1〜2において、1はベント管(ガス体
連行管)、2は出口側水室、3は流出管、4は穴、5は
予想水位、6はベント管取付金具、7は胴、8は逆U字
形管、9は隔壁、10は流入管、12は熱媒体入口、1
3は熱媒体出口、14は入口側水室である。
【0025】冷却水系統起動時に図1〜2に示すような
熱交換器に冷却水を流通させた場合、流入管10から流
入した冷却水は入口側水室14内に流入し、該入口側水
室14内を充満させたのち逆U字形管8内を上昇し、上
部でUターンして下方に流下し、出口側水室2内に流入
したのち流出管3から外部に流出する。
【0026】その際、入口側水室14内に流入した配管
および各機器内の空気は冷却水に押し上げられて逆U字
形管8内に入る。逆U字形管8内における冷却水は通常
数m/sの速度で流れるように設計されているから、押
し上げられた空気は冷却水と一緒に移動し、逆U字形管
8の上端部で滞留することなくUターンして逆U字形管
8内を流下し出口側水室2内に流入する。
【0027】出口側水室2内の冷却水の流下速度は、一
般に数10mm/s程度であるから、流入した空気の一
部は冷却水と一緒に流出管3を通じて流出するものの、
残りの大部分の空気は冷却水と分離して出口側水室2の
上部に滞留し、冷却水のみが流出管3から流出すること
が予想される。
【0028】そこで図1〜2に示すように、出口側水室
2内にベント管1をベント管取付金具6によって固設す
る。その際、ベント管1の径は流出管3の内径等を基に
して理論的に計算した上、更に実験的に確認したデータ
に基づいて決定する。
【0029】この状態で冷却水を熱交換器内に連続的に
供給した際、出口側水室2内を流下する水の流れ方向と
垂直方向をなす出口側水室2の断面積に比して流出管3
の軸と垂直方向の断面積が十分に小さいことにより、出
口側水室2内を流下する冷却水の速度よりも流出管3内
を流れる冷却水の速度の方が圧倒的に大きいとから、そ
の下端部を流出管3内に挿入しているベント管1内の冷
却水は流出管3内の流速にほぼ等しい速度で流下して流
出管3内に流入する。それに伴って出口側水室2の上部
に滞留している空気がベント管1内を通じて流出管3内
に吸引され、流出管3内を大きい速度で流れる冷却水中
に混入した状態で外部に排出される。
【0030】この状況を継続することにより、出口側水
室2内の滞留空気は次第に減少し、それに伴って出口側
水室2内の水位が上昇して、遂にはベント管1の上端部
に達し、冷却水が残りの空気と一緒にベント管1内に流
入し、出口側水室2内は冷却水で充満される。
【0031】出口側水室2内に冷却水が充満されたあと
は、ベント管1内を流れる冷却水とその外部を流れる冷
却水との間に差がなくなり、ベント管1が冷却水の流動
上障害となることはない。
【0032】次にベント管1に形成した穴4の作用につ
いて説明する。穴4は本願発明者等が理論的に計算し、
実験的に確認した結果に基づいて、穴4の面積の合計が
ベント管1の内部断面積の約1/2になるような穴4を
1個以上、好ましくは2個以上になるように大きさを定
め、その穴4を水張り時に出口側水室2内に形成される
予想水面レベルよりも少し下方の位置、例えば20mm
程度低い位置に穿設する。
【0033】このようにして冷却水系の運転を開始した
場合、先に説明した原理によってベント管1内の水位は
急激に低下するから、穴4の周囲の冷却水は激しい勢い
でベント管1内に流入し、流下する。その際、周囲の滞
留空気を一緒に巻き込んでベント管1内に流入させ、下
方の流出管3内から外部に排出させる。
【0034】本願発明者等が行った実験の結果、ベント
管1に穴4を設けた場合には、設けない場合に比して約
1/2の流速時において滞留空気が抜け始め、約2/3
の流速時において滞留空気は完全に抜きだし得ることを
確認している。この理由として、穴4を設けない場合に
は流出管3側に冷却水が流れると、その流量に応じてベ
ント管1内にΔHが発生するが、穴4を設けることによ
り穴4を通じてベント管1内に流入した冷却水は、上記
ΔHに相当する水面まで降下しようとし、その際に滞留
空気を巻き込めばスラグ流となり、巻き込んだ空気を押
し流しながらベント管1内水頭の合計がΔHに相当する
水位まで下降するためである。
【0035】
【発明の効果】本願発明によれば上記実施例において説
明したように、下記に示す効果を奏する。 初期の水張り時から運転終了まで、確実にかつ連続的
に系統内のガス体を除去して、ガス体が滞留することに
よる不安定流動等の不具合が発生するのを防止し得る。
【0036】構造が極めて簡潔であり、設備費が低廉
である。 駆動部を有せず、また制御装置等が一切不要であるた
め、費用が低廉である上、故障の発生する虞れが皆無に
等しい。
【0037】ガス体除去後は、液体の流動に全く影響
を及ぼさないことから、動力の増加等の不都合を生ずる
ことがない。 メンテナンスの必要がないことから、原子炉周辺機器
等、人が容易に近付き得ない箇所に装備するのに適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に基づく実施例を示す、熱交換器のガ
ス体連行管取り付け部付近の部分拡大断面図である。
【図2】本願発明に基づく実施例を示す、熱交換器全体
の断面図である。
【図3】本願発明に基づくガス体連行管の作用を説明す
る図である。
【図4】本願発明に基づくガス体連行管の作用を説明す
る図である。
【図5】従来の技術の例を示す図である。
【符号の説明】
1 ベント管(ガス体連行管) 2 出口側水室 3 流出管 4 穴 5 予想水位 6 ベント管取付金具 7 胴 8 逆U字形管 9 隔壁 10 流入管 12 熱媒体入口 13 熱媒体出口 14 入口側水室 101 空気抜きを行う対象配管 105 空気抜き管 106 空気抜き弁 107 排水受 110 分岐管 112 液体センサ 116 信号ケーブル 117 三方電磁弁 117S 電磁コイル 120 弁制御回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に液体を流通させる逆U字管等
    向流を有する熱交換器下部出口側水室等の、大規模なガ
    ス体滞留部が形成され、該ガス体滞留部の下流側に、ガ
    ス体滞留部内のガス体に接する位置の液体の流下速度よ
    りも大きい速度で流下する液体の流出管を有する場合に
    おける、ガス体滞留部内に滞留しているガス体を排出さ
    せるガス体連行管であって、 ガス体連行管は、 一端をガス体滞留部内に滞留しているガス体の上端部付
    近に開口させ、他端をガス体滞留部下方に位置する液体
    流出管内に開口させ、 ガス体滞留部下部の液体の内部に位置するとともに、予
    想される液体のレベルのうち最も低くなると思われるレ
    ベルに近い位置の側面に液体流通用の穴を1個以上穿設
    し、 上部のガス体滞留部内開口端から下部の液体流出管内開
    口部に至るまでを同一径の単一の管によって形成し、 管の全体をガス体滞留部が形成された容器内に収納させ
    て配設する ことを特徴とするガス体連行管。
  2. 【請求項2】 ガス体連行管の側面に形成する穴の面積
    の合計が、ガス体連行管の軸と垂直方向断面の管の内部
    断面積の約1/2である請求項1記載のガス体連行管。
  3. 【請求項3】 ガス体連行管の外径が、ガス体滞留部下
    部の液体流出管の内径の約1/4よりも大きいものであ
    る請求項1〜2のいずれか1項に記載のガス体連行管。
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