JP5766628B2 - バケット式流量計システム - Google Patents

Description

本発明は、バケット（転倒枡）式流量計を有するバケット式流量計システムに関する。

バケット（転倒枡）式流量計は、一定量の水が溜まると転倒するバケットと、このバケットの転倒を検知する検知器と、検知器からバケットが転倒した旨の信号を入力して流量を演算する演算部とを有して構成されている。

従来、検知器としてのセンサ回路によりバケットが転倒中であることを検知し、バケットの転倒中には、バケットに水を流す流路に設けられた電磁弁を閉弁してバケットへの水の流れを遮断し、これにより流量の計測精度を向上させる、雨量計としてのバケット式流量計が開示されている（特許文献１参照）。

また、原子力発電プラントにおいて、バケット式流量計は、原子炉一次冷却材の漏洩検出を目的として、原子炉建屋におけるドライウェル内の空調機からの凝縮水（ドライウェルクーラードレン）の流量を計測するために設置されている（特許文献２参照）。

特開平４−１６４２８６号公報 特開２０１０−２３７０５６号公報

ところで、原子力発電プラントに設置されたバケット式流量計は、前述のように重要な計器であり、保安規定により１日１回、流量計の指示トレンドを確認するよう定められている。しかしながら、バケット式流量計が原子炉建屋のドライウェル内に設置されているため、原子力発電プラントの運転中に流量計の指示が欠測した場合には、この欠測が、実際に流量がないからなのか、または流量計の故障に起因するものなのか判断できず、原子力発電プラントの運転を停止しないと原因を調査することができない。

また、通常時、ドライウェル内の空調機からの凝縮水は流量が微小であり、配管内を流れる凝縮水は少量である。従来の設計では、空調機からバケット式流量計までの距離が離れているため、配管内の空気の流れによってその配管内を流れる凝縮水が蒸発してしまい、凝縮水の流量を安定して計測できなくなる恐れがある。

更に、従来のバケット式流量計では、バケットの転倒回数を検知する検知器が磁石とリードスイッチにより構成されている場合、リードスイッチに不具合があると、バケットの転倒を正確に検知できず、流量計測に影響（例えば欠測）を与える恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、バケット式流量計を用いて配管内を流れる液体の流量を安定して計測できるバケット式流量計システムを提供することにある。

本発明は、一対のます部が支点に対する両側に形成されると共に前記支点回りに回動して転倒可能に設けられたバケットを備え、このバケットの前記ます部に注液部から液体が注液されて一定量貯溜されたときに前記バケットが転倒して排液する単位時間当たりの転倒回数と前記ます部への液体の貯溜量とから、液体の流量を計測するバケット式流量計と、このバケット式流量計の前記注液部に接続されて、この注液部に液体を供給する配管と、この配管に下方に湾曲して設けられ、前記配管内に気体が生じた場合にこの気体の流れを制止するＵ字管と、を有し、前記バケット式流量計には、前記バケットの転倒を検知するメイン転倒検知手段の他に、このメイン転倒検知手段とは異なるパラメータを用いて前記バケットの転倒を検知するサブ転倒検知手段が配置され、前記サブ転倒検知手段は、前記バケットの転倒に伴い液体が排出される際に変化する湿度をパラメータとし、この湿度の変化を検出して前記バケットの転倒を検知する湿度計、または前記バケットの転倒に伴い発生する音をパラメータとし、この音を検出して前記バケットの転倒を検知する音響センサであることを特徴とするものである。

本発明によれば、バケット式流量計の注液部に接続された配管にＵ字管が設けられ、このＵ字管が、前記配管内に気体が生じた場合にこの気体の流れを制止して、前記配管内で気体の流れによる液体の蒸発を防止するので、バケット式流量計を用いて配管内を流れる液体の流量を安定して計測できる。

本発明に係るバケット式流量計システムの第１実施形態を示す構成図。 図１のバケット式流量計を示す正断面図。 図２のバケット式流量計のバケットなどを示す斜視図。 本発明に係るバケット式流量計システムの第２実施形態におけるバケット式流量計を示し、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のバケットなどを示す斜視図。 図４の第２実施形態における第１変形形態を示し、（Ａ）はバケット式流量計の正断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のバケットなどを示す斜視図。 図４の第２実施形態における第２変形形態を示し、（Ａ）はバケット式流量計の正断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のバケットなどを示す斜視図。 本発明に係るバケット式流量計システムの第３実施形態を示す構成図。 図７の第３実施形態における第１変形形態を示すバケット式流量計システムの構成図。 図７の第３実施形態における第２変形形態を示すバケット式流量計システムの構成図。 本発明に係るバケット式流量計システムの第４実施形態を示す構成図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係るバケット式流量計システムの第１実施形態を示す構成図である。この図１に示すバケット式流量計システム１０は、バケット１１を備えたバケット式流量計１２と、このバケット式流量計１２に接続された給液配管としての給水配管１３及び排液配管としての排水配管１４と、給水配管１３に設けられたＵ字管１５とを有し、給水配管１３内を流れる液体としての水１の流量をバケット式流量計１２を用いて計測するものである。

特に、本実施形態のバケット式流量計システム１０は、原子力発電プラントにおける原子炉建屋のドライウェル内に設置された空調機（空気調和機）からの凝縮水を給水配管１３に導いて、その凝縮水の流量を計測している。上記ドライウェル内で原子炉一次冷却材が漏洩した場合には、上記凝縮水の流量が増加するので、この凝縮水の流量を計測することで、原子炉一次冷却材の漏洩を検知できるのである。

前記バケット式流量計１２は、前述のごとく、給水配管１３内を流れる水１の流量を計測するものであり、図２及び図３に示すように、ケース１６、注液部としての注水パイプ１７、バケット１１、メイン転倒検知手段としての検知器１８、及び演算部１９を有して構成される。

ケース１６は、略円筒形状のケース本体１６Ａの両端に蓋板１６Ｂ（図２では一方のみを示す）が固着されてなる。ケース本体１６Ａの上部から内側へ向かって注水パイプ１７が突設され、この注水パイプ１７に給水配管１３の下流端が接続されている。給水配管１３から供給された水１は、注水パイプ１７からバケット１１のます部２３または２４（共に後述）へ注水（流下）される。また、ケース本体１６Ａの下部に排水配管１４の上流端が接続される。

ケース１６の両蓋板１６Ｂには、席板２０（図２では一方のみを示す）がボルトなどを用いて固着される。このうち、一方の席板２０にバケット１１の一方の支点２１Ａが枢支され、他方の席板２０（不図示）に固着された取付板２２に、バケット１１の他方の支点２１Ｂが枢支される。

このバケット１１は、同軸の支点２１Ａ及び２１Ｂに対する左右両側に一対のます部２３、２４がそれぞれ形成されている。これらのます部２３または２４に、注水パイプ１７から水１が注水されて一定量貯溜される。ここで、ます部２３とます部２４の水１の貯溜量は同一に設定されている。

バケット１１は、ます部２３または２４に一定量の水１が貯溜されたときに、貯溜した水への重力の作用で支点２１Ａ及び２１Ｂ回りに回動し転倒して、貯溜した水１を排出する。このバケット１１の転倒は、２枚の席板２０の少なくとも一方に植設されたストッパ２５または２６にバケット１１が当接することで規制される。また、バケット１１から排出された水１は、ケース１６のケース本体１６Ａに流れ落ちた後、排水配管１４に導かれる。

例えば、バケット１１のます部２３に注水パイプ１７から水１が注水され一定量貯溜されたときに、バケット１１は支点２１Ａ及び２１Ｂを中心に図２における反時計方向に回動して転倒し、ストッパ２５に当接して転倒動作を停止し、バケット１１のます部２３から水１を排出する。このときには、バケット１１のます部２４が注水パイプ１７に対向した位置になるので、次に、注水パイプ１７からます部２４に水１が注水される。

ます部２４に一定量の水１が貯溜されたとき、バケット１１は支点２１Ａ及び２１Ｂを中心に図２における時計方向に回動して転倒し、ストッパ２６に当接して転倒動作を停止し、バケット１１のます部２４から水１を排出する。このように、バケット１１は、ます部２３とます部２４に水１を交互に貯溜し、転倒して排出する。

前記検知器１８は、バケット１１の支点２１Ａ及び２１Ｂの近傍に設置された磁石２７と、この磁石２７の接近によりＯＮ操作し、離反によりＯＦＦ動作するリードスイッチ２８と、を有して構成される。リードスイッチ２８は、前記取付板２２に設置され、バケット１１における支点２１Ａ及び２１Ｂの下方に位置づけられる。従って、バケット１１が転倒する際には、磁石２７もバケット１１ともに移動し、この移動する磁石２７の磁力によってリードスイッチ２８がＯＦＦ動作からＯＮ動作し、パルス信号を出力する。このパルス信号は、バケット１１が１回転倒する毎に１パルス出力される。

前記演算部１９は、単位時間当たり（例えば１分間）のバケット１１の転倒回数と、バケット１１の各ます部２３、２４における水１の貯溜量とから、給水配管１３を流れる水１の流量を計測する。即ち、演算部１９は、リードスイッチ２８からのパルス信号を入力し、このパルス信号を単位時間当たり（例えば１分間）で積算し、この値に、バケット１１の各ます部２３、２４が水１を貯溜する一定の貯溜量を乗算して、給水配管１３を流れる水１の流量を演算し、流量信号として外部へ出力する。

上述のように構成されたバケット式流量計１２のケース１６に設けられた注水パイプ１７へ水１を供給する給水配管１３には、バケット式流量計１２の上流側に、図１に示すようにＵ字管１５が配設される。このＵ字管１５が、給水配管１３に対し下方へ湾曲して設けられ、常時水１を貯溜して、給水配管１３内に気体としての蒸気が発生した場合に、貯溜した水１によって、発生した蒸気の流れを制止する。従って、給水配管１３におけるＵ字管１５の下流側の部分において、蒸気の流れによる水１の蒸発を防止する機能を果たす。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）を奏する。
（１）バケット式流量計１２の注水パイプ１７に接続された給水配管１３にＵ字管１５が設けられ、このＵ字管１５が、給水配管１３内に蒸気が生じた場合にこの蒸気の流れを制止して、給水配管１３内で蒸気の流れによる水１の蒸発を防止するので、この給水配管１３の下流側に位置づけられたバケット式流量計１２を用いて、給水配管１３内を流れる水１の流量を安定して計測できる。

［Ｂ］第２実施形態（図４〜図６）
図４は、本発明に係るバケット式流量計システムの第２実施形態におけるバケット式流量計を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のバケットなどを示す斜視図である。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態のバケット式流量計システム３０が前記第１実施形態と異なる点は、バケット式流量計３１に、バケット１１の転倒を検知するメイン転倒検知手段としての検知器１８（磁石２７及びリードスイッチ２８）の他に、この検知器１８とは異なるパラメータを用いてバケット１１の転倒を検知するサブ転倒検知手段としての検知器３２が配置された点である。

この検知器３２は、本実施形態では、バケット１１の転倒に伴いケース１６の内部に水１が排出される際に変化するケース１６内の湿度をパラメータとし、この湿度の変化（上昇）を検出してバケット１１の転倒を検知する湿度計３３である。この湿度計３３は、例えば一方の席板２０に設置される。

また、上記検知器３２は、図５に示す本実施形態の第１変形形態では、バケット１１の転倒に伴い発生する音をパラメータとし、この音を検出してバケット１１の転倒を検知する音響センサ３４である。この音響センサ３４は、例えば一方の席板２０に設置される。

更に、上記検知器３２は、図６に示す本実施形態の第２変形形態では、パラメータとしての光の変化を検出してバケット１１の転倒を検知する赤外線センサ３５である。バケット１１の転倒時には、このバケット１１によって赤外線センサ３５に入射する光が遮断されるので、赤外線センサ３５は、このときの光（光量）の変化を検出してバケット１１の転倒を検知する。この赤外線センサ３５は、例えば一方の席板２０に一対設置される。

従って、本実施形態のバケット式流量計システム３０においても、バケット式流量計３１へ水１を供給する給水配管１３にＵ字管１５が配設されているので、前記第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（２）を奏する。

（２）バケット１１の転倒を磁石２７及びリードスイッチ２８を有してなる検知器１８によって検知できるほか、湿度計３３、音響センサ３４または赤外線センサ３５からなる他の検知器３２によっても検知できる。従って、検知器１８のリードスイッチ２８等に不具合が生じて、この検知器１８によりバケット１１の転倒を検知できない場合であっても、検知器３２（具体的には湿度計３３、音響センサ３４、赤外線センサ３５）からの出力信号を演算部１９が入力し、この演算部１９が、単位時間当たりのバケット１１の転倒回数を把握することで、原子力発電プラントの運転を停止することなく、給水配管１３内を流れる水１の流量を継続して計測できる。

［Ｃ］第３実施形態（図７〜図９）
図７は、本発明に係るバケット式流量計システムの第３実施形態を示す構成図である。この第３実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態のバケット式流量計システム４０が前記第１実施形態と異なる点は、Ｕ字管１５に、このＵ字管１５内を流れる水１の流量を計測する、バケット式流量計１２とは異なる種類の他の流量計４１が設置された点である。

この流量計４１は、本実施形態では、Ｕ字管１５内を流れる水に対して超音波信号を送信し、その透過した超音波信号や反射した超音波信号を受信して、Ｕ字管１５内の水１の流量を計測する超音波流量計４２である。

また、上記流量計４１は、図８に示す本実施形態の第１変形形態では、電磁誘導を利用して、Ｕ字管１５内を流れる水１の流量を計測する電磁流量計４３である。即ち、この電磁流量計４３は、磁界中を水１が流れることによって発生する、水１の流速（流量）に比例した起電力を検出することで、水１の流量を検出するものである。

更に、上記流量計４１は、図９に示す本実施形態の第２変形形態では、コリオリの力を利用してＵ字管１５内を流れる水１の流量を計測するコリオリ式流量計４４である。本実施形態では、上述の流量計４１（超音波流量計４２、電磁流量計４３またはコリオリ式流量計４４）とバケット式流量計１２との両者により、給水配管１３（Ｕ字管１５を含む）内を流れる水１の流量が計測される。

従って、本実施形態のバケット式流量計システム４０においても、バケット式流量計１２に水１を供給する給水配管１３にＵ字管１５が設けられたので、前記第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）バケット式流量計１２に水１を供給するＵ字管１５に、このＵ字管１５内を流れる水１の流量を計測する、バケット式流量計１２とは異なる種類の他の流量計４１（具体的には超音波流量計４２、電磁流量計４３またはコリオリ式流量計４４）が設置されている。このため、バケット式流量計１２における例えば検知器１８のリードスイッチ２８等に不具合が生じて、このバケット式流量計１２により給水配管１３内を流れる水１の流量を計測できなくなった場合でも、上記流量計４１（超音波流量計４２、電磁流量計４３、コリオリ式流量計４４など）により、原子力発電プラントの運転を停止することなく、給水配管１３（Ｕ字管１５を含む）内を流れる水１の流量を継続して計測できる。

［Ｄ］第４実施形態（図１０）
図１０は、本発明に係るバケット式流量計システムの第４実施形態を示す構成図である。この第４実施形態において前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態のバケット式流量計システム５０が前記第１実施形態と異なる点は、バケット式流量計１２の下流側の排水配管１４に、バケット式流量計１２とは別の他のバケット式流量計５１が設置された点である。即ち、バケット式流量計が２台以上の複数台、直列に多重化して配置された点である。

従って、本実施形態においても、バケット式流量計１２、５１に水１を供給する給水配管１３にＵ字管１５が配設されたことで、前記第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）バケット式流量計１２の下流側に他のバケット式流量計５１が設置されて、これらのバケット式流量計が多重化して設置されたので、一の例えばバケット式流量計１２がリードスイッチ２８の不具合等により、給水配管１３内を流れる水１の流量を計測できなくなった場合にも、他の例えばバケット式流量計５１により、排水配管１４内を流れる水１の流量を計測できる。この結果、原子力発電プラントの運転を停止することなく、配管（給水配管１３、排水配管１４）内を流れる水１の流量を継続して計測することができる。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形してもよく、また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態のバケット式流量計３１を備えたバケット式流量計システム３０のＵ字管１５に、第３実施形態の流量計４１（超音波流量計４２、電磁流量計４３またはコリオリ式流量計４４など）を設置してもよい。

１ 水（液体）
１０ バケット式流量計システム
１１ バケット
１２ バケット式流量計
１３ 給水配管（給液配管）
１５ Ｕ字管
１７ 注水パイプ（注液部）
１８ 検知器（メイン転倒検知手段）
１９ 演算部
２１Ａ、２１Ｂ 支点
２３、２４ ます部
２７ 磁石
２８ リードスイッチ
３０ バケット式流量計システム
３１ バケット式流量計
３２ 検知器（サブ転倒検知手段）
３３ 湿度計
３４ 音響センサ
３５ 赤外線センサ
４０ バケット式流量計システム
４１ 流量計
４２ 超音波流量計
４３ 電磁流量計
４４ コリオリ式流量計
５０ バケット式流量計システム
５１ バケット式流量計

Claims (4)

1. 一対のます部が支点に対する両側に形成されると共に前記支点回りに回動して転倒可能に設けられたバケットを備え、このバケットの前記ます部に注液部から液体が注液されて一定量貯溜されたときに前記バケットが転倒して排液する単位時間当たりの転倒回数と前記ます部への液体の貯溜量とから、液体の流量を計測するバケット式流量計と、
   このバケット式流量計の前記注液部に接続されて、この注液部に液体を供給する配管と、
   この配管に下方に湾曲して設けられ、前記配管内に気体が生じた場合にこの気体の流れを制止するＵ字管と、を有し、
   前記バケット式流量計には、前記バケットの転倒を検知するメイン転倒検知手段の他に、このメイン転倒検知手段とは異なるパラメータを用いて前記バケットの転倒を検知するサブ転倒検知手段が配置され、
   前記サブ転倒検知手段は、前記バケットの転倒に伴い液体が排出される際に変化する湿度をパラメータとし、この湿度の変化を検出して前記バケットの転倒を検知する湿度計、または前記バケットの転倒に伴い発生する音をパラメータとし、この音を検出して前記バケットの転倒を検知する音響センサであることを特徴とするバケット式流量計システム。
2. 前記Ｕ字管には、このＵ字管内を流れる液体の流量を計測する、バケット式流量計とは異なる種類の他の流量計が設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバケット式流量計システム。
3. 前記他の流量計は、超音波を用いて流量を計測する超音波流量計、または電磁誘導を利用して流量を計測する電磁流量計、またはコリオリの力を利用して流量を計測するコリオリ式流量計であることを特徴とする請求項２に記載のバケット式流量計システム。
4. 前記バケット式流量計の下流側に、このバケット式流量計とは別の他のバケット式流量計が設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバケット式流量計システム。

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