JPS5822931A - 熱量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電設備等の蒸気の配管系統あるいは、機器
中の湿）蒸気の湿シ度を測定する際に用いる熱量計に関
する。

発電設備、例えば原子力発電設備や地熱発電設備におい
ては、作動蒸気として湿シ蒸気が用いられておシ、との
湿り蒸気の湿り度が大きいと不安定流動現象や圧力波お
よび水撃等が発生して機器の効率の低下や安全性の問題
を生ずるので、この湿υ度を正確に知って管理しなけれ
ばならない。

湿多度の測定には、一般に熱量計が用いられておシ、こ
の熱量計には大きく分けて次の３つの型Ｔｏ１ある。

（１１絞シ熱蓋計 サンプリングし次蒸気を膨張室で十分低い圧力の過熱蒸
気域まで勢エンタルピで膨張させる。

このときの膨張室の圧力と蒸気温度および蒸気の元圧を
測定すれば、蒸気表から１９度を求めることができる。

蒸気の元圧にもよるが、測定できる湿り度はｉｏ−程度
である。

（２）加熱蓋熱量計 ？　ｙ　フリングし次蒸気を電気ヒータ等で加熱して過
熱蒸気とする。このときの交換熱量から湿り度を算出す
る。水滴の蒸発がじん速に行われず、水滴と過熱蒸気が
共存する状態となる懸念力１ある。

（３）　　凝縮式熱量針 この型の熱量針は更に次のλつの皺に分けることができ
る。

（ｊ−／）サンプリングした蒸気を予め蒸気分とドレン
分に分け、蒸気のみ冷却水と熱交換させて凝縮させる、
このドレンと凝縮水の重量比から１９度を算出する。

（３−コ）サンプリングし次蒸気を冷却水と熱交換し凝
縮させる。このときの交換され次熱量から１９度を算出
する。この匿の熱量計を用いる測定れる蒸気が流れてい
る蒸気配管ｌの中に蒸気を取シ出すサンブラコが設けら
れていて、このサンブラコには蒸気入口配管Ｊか接続さ
れ取り出された蒸気は熱量計ｌＫ導かれるようになって
いる。熱量計ｌの中には螺旋状の伝熱管！が設けられ、
この螺旋状の伝熱管ｊの上端部および下端部にはそれぞ
れ蒸気入口配管３および凝縮水出口配管ｔが接続されて
いて、この凝縮水出口温度計には凝縮水出口温度計７お
よび凝縮水出口流量計ｌが設けられている。ま友、熱量
計参の中の螺旋状の伝熱管！の周囲に冷却水を流す几め
、冷却水入口温度計２および冷却水流量計１０が設けら
れている冷却水入口配管／／を熱量計ｌの下部に接続し
、冷却水出口温度計１２が設けられている冷却水出口配
管１３を熱量計ｌの上部に接続して−る。更に蒸気配管
／の中の圧力を測定する蒸気管圧力計／４１−が設けら
れている。そして、蒸気配管ｌの中のサンブラコで取り
出されｆｃｘ気を蒸気入口配管３により熱量計ｌの中の
螺旋状の伝熱管３に導く。この螺旋状の伝熱管Ｉの周囲
には冷却水入口配管ｌ／から導かれ次冷却水が流れてい
る。そのため螺旋状の伝熱管！内に導かれた蒸気と周囲
の冷却水との間で熱交換して凝縮され、凝縮水となりて
凝縮水出口配管１によシ外部へ導かれる。ま危、冷却水
は冷却水出口配管／ＪＫよシ外部へ導かれる。そのとき
、上記凝縮水の温度と流量を凝縮水出口温度計７と凝縮
水出口流量計ｔによυ測定し、冷却水の温度と流量を冷
却水入口温度計２および冷却水出口温度計／コと冷却水
流量計１０Ｋより測定し、これらの測定値を用いて熱交
換量によシ蒸気のエンタルピを求め、更に蒸気配管ｌ中
の圧力を蒸気管圧力計／仏で求めｔ測定値を用いて蒸気
エンタルピよシ蒸気の１９度を算出できる。

以上に記載した熱量計の中で（Ｊ−コ）Ｋ記載し穴型の
凝縮式熱量計は湿り蒸気ばかυでなく、飽和蒸気や過熱
蒸気の測定にも適用できる几め汎用性がある。ま次、こ
の凝縮式熱量計には（Ｊ−７）に記載し友絞シ熱量計の
ような１９度の測定限度はなく、高温ル度域も測定可能
である。そのため、環状流あるいは環状噴霧流で流れて
いる蒸気流に対してもサンプリングに工夫をすれば１９
度の測定が可能である。

まず、このような凝縮式熱量計の従来のものを図面によ
シ説明する。

第一図において、軸線を垂直にして円筒状の本体胴／ｊ
が設置され、ヒの本体胴／３の上端部には円板状の上蓋
１４が設けられ、同じく下端部には円板状の下蓋１７が
設けられている。そして、その内部の空間／ｌには、上
記本体胴１５と同軸的に＊旋状に配置されており、しか
も本体胴／Ｓと間隙を保持している伝熱管ｊか設けられ
ている。この伝熱管ｊの上端部には蒸気入口管／デが連
接され、この蒸気管Ｉが連接され、この蒸気出口管ｍは
下蓋／７を貫通してこの下蓋１７に固定されている。Ｉ
ｔ、上記上蓋／乙には冷却水出口管−／が設けられ、上
記下蓋１７には冷却水入口管−が設けられている。

この従来の熱量計による測定に当シ、マず、すンプリン
グされ几蒸気は、蒸気人口ｔｑにより螺旋状の伝熱管！
内に導かれ、伝熱管！内を螺旋状に下降する間に伝熱管
Ｉの外側を流れる冷却水と熱交換しなから徐々に凝縮す
る。そして蒸気は凝縮水となってこの凝縮水出口管Ｊか
ら流出する。一方冷却水は、上記下蓋１７に設けられて
いる冷却水入口管ｎから上記伝熱管！の外側の本体胴／
ｊと上★１４及び下蓋１７で囲まれている空間／１に流
入し、上向きに流れている間に伝熱管！内を流れる蒸気
あるいは凝縮水と熱交換しながら冷却水は温度上昇し、
上記上蓋／６に設けられている冷却水出口管コｌから流
出する。

上述し九従来の熱量計では次のような問題がある。

第一に、冷却水入口管ｎから上記空間／Ｉに流入し次冷
却水は、伝熱管ｊの螺旋の内鍔を多く流れ、本体胴／３
と伝熱管！の螺旋の外側との間隙部は少なく流れる。

流速も伝熱管！の螺旋の内周側では速く流れ、本体１１
４１３と伝熱管！の螺旋の外周側との間隙部では遅く流
れる。そのｔめ、伝熱管Ｉの螺旋の内周側と外周側では
伝熱特性が異なυ、伝熱管外面の熱伝達率は伝熱管！の
螺旋の内周側では大りくなり、外周側では小さくなる。

ま几、熱貫流率もこの熱伝達率と同様に伝熱管！の螺旋
の内周側では大きくなり、外周側では小さくなる。この
ような熱貫流率の不均衡によって所定の伝熱特性が得ら
れず凝縮水出口管Ｉから流出する凝縮水に蒸気が含まれ
てい次り、熱量針の設計時に伝熱面積を大きく見積らな
ければならないといった不都合か生じる。

第一に本体胴１５は熱損失を少なくするため断熱保温を
しているが、構造上本体胴ｌｓを通じて熱が逃げ易すの
で１９度の測定度をおとしている。

本発明は、上記の欠点を除去し、コンパクトで測定精度
の高論熱量計を提供することを目的とし次もので、筒状
の本体胴とその上下端部に固定され次上蓋および下蓋と
で囲まれている空間に本体胴と同軸に設けられｔ螺旋状
の伝熱管の螺旋の内周側および外周側に本体胴と同軸で
筒状の隔壁を設けて、伝熱管の周囲の冷却水の流れのむ
らをなくず隻ようＫしｆｔものである。

以下、本発明を図面に示す実施例によシ説明する。

第３図は本発明の第一実施例を示すものであ広軸線を垂
直にして円筒状の本体胴／３が設置されている。この本
体胴／Ｓの上端部には円板状の上蓋／ｌが設けられ、同
じく下端部には円板状の下蓋１７が設けられている。そ
して、この本体胴／３と上蓋／Ｊおよび下蓋／７で凹ま
れた内部の空間には、本体胴／ｊと同軸的に配置され、
しかも、本体胴１５と冷却水入口を取付けるｔめの余地
及び冷却水の流量を確保する友めの間隙が保持されてい
る円筒状の外側隔壁コが設けられている。この外側隔壁
Ｊの上端部は上蓋／４に固定され、下端部ｙと下蓋／７
との関に冷却水の流量を確保するための間隙が保持され
ている。ｔｆｃ、上記外側隔壁ｊの内側には本体胴１５
と同軸で、外側隔壁ｊと冷却水の流量を確保するための
間隙を保持して螺旋状の伝熱管Ｊか設けられている。そ
して伝熱管！の上端部の蒸気入口管／／が上蓋／４を貫
通してこの上蓋／４に固定され、伝熱管！の下端部の凝
縮水出口管Ｊが下蓋１７を貫通してこの下蓋ｌフに固定
されている。更に、上記伝熱管！の内側には、本体胴１
５と同軸的に配置され、伝熱管！と冷却水の流量を確保
するための間隙を保持し、下端部易が下蓋／フに固定さ
れ、上端部コアと上蓋／４との関に冷却水の流量を確保
する次めの間隙が保持され土日筒状の内側隔壁Ｍが設け
られている。ま几更に、上記上蓋１６の本体胴ｉｓおよ
び外側隔壁ｊが固定されている部分の間には複数の冷却
水入口管ｎが設けられ、また上記上蓋／ｊの外側隔壁Ｊ
が固定されている部分よシ内側と本体ｙＪｉｓの上端部
には空気抜管コ、コが設けられ、下蓋１７０本体胴／３
および内側隔壁コタが固定されている部分の間にはドレ
ン抜管３０が設けられている。

この実施例の熱量針による測定に当υまず、サンプリン
グされ次蒸気は１蒸気入口管ｌ？よりｓｓ旋状の伝熱管
！内に導かれ、伝熱管内を螺旋状に流下する間に伝熱管
！の外側を流れる冷却水と熱交換しな力１ら徐々に＃縮
する。そして、凝縮水出口管Ｉにくるころには蒸気は全
量凝縮水となってこの凝縮水出口管Ｊから流出する。一
方冷却水は、上記上蓋／４の冷却水入口ｎから流入し上
記本体胴／ｊと外側隔壁ｊの間に形成されている第一流
路３１を下降する。そして、外側隔壁Ｊの下端部Ｊと下
蓋１７との間の間隙を通つて外側隔壁ｊと内側隔壁ツと
の間に形成されている第二流路３コを上昇する。

このとき、第二流路３コ内に設けられている伝熱管！内
を流れる蒸気あるいは、凝縮水と熱交換しながら冷却水
は温度上昇する。そして、内側隔壁Ｍの上端部コアと上
蓋１４との間の間隙を通って内側隔壁コブの内側に形成
されている第三流路３３を下降し、その後、下蓋／７に
設けられている凝縮水出口管Ｊから流出する。また、第
３図のＡ部での冷却水の流れは第ダ図において、第一流
路３１から第二流路３コヘ入る隅部での流れは、流れが
よどんでいる死水域３ダはあるか、第二流路に入つてか
らの外側隔壁コと伝熱管Ｊの間隙部の流路抵抗と、内側
隔壁コブと伝熱管！の間隙部の流路抵抗は第一流路３１
と第三流路３コの流路面積はほぼ等しく設けられている
ので、両者の間隙部へほぼ等量の冷却水が等流速で流れ
る。

そのため、従来のような伝熱管外面の熱伝達率の不均衡
はなくなり、それによって熱貫流率の不均衡も解消され
る。しかも外側隔壁コと内側隔コデで形成される第二流
路ｇは比較的狭く設けられ。

更に伝熱管！が設けられているため間隙部での流速は速
く、伝熱管！の外面の熱伝達率は大きくなシ、それによ
って熱貫流率も大きくなる。そのための必要伝熱面積が
小さくてもよいから熱量計をコンバットに設計できる。

更に、第二流Ｉ８３コで伝熱管によシ蒸気と熱交換して
温度上昇した冷却水の熱は、外側隔壁コな通して中径方
向に多少逃げるが、第一流路３１を流れる冷却水に吸収
される。

そのため１本体７７４／３を通して外部へ逃げる熱はほ
とんどなくなるから測定精度も向上する。

第３図および鮪１図は本発明の第二実施例を示すもので
Ｔｏυ、第１！ＱＫ−示した鮪−実施例と異なるところ
は、冷却水人口管ｎを上蓋／Ａの中央に１個のみ設け、
そこから上蓋／Ａに複数の放射状の孔３！ｆが設けられ
ていることである０この実施例においても前記の実施例
と同様に冷却水の第一通路。

第二通路および、第二通路が設けられていて同様の作用
効果を有するものである０ 以上１本発明を好適な実施例によシ説明したが。

本発明によれば、コンバットで測定精度の高い熱量計と
することがで自る０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱量計を用いた測定系の系統図、第２図
は従来の熱量針の縦断面図、第３図は本発明に係る熱量
計の第一実施例を示す縦断面図、第１図は第３図のＡ部
の近傍の拡大図、第３図は本発明に係る熱量計の第二実
施例を示す縦断面図。 第４図は第１図のＶＩ−ＷＩ＠による横断面図である０
ハ・・蒸気配管、Ｊ・・・蒸気入口配管、参・・・熱量
計。 ！・・・伝熱管、ト・・凝縮水出口配管、７・・・凝縮
水出口温度計、ｒ・・・凝縮水出口流量計、デ・・・冷
却水人口温度針、１０・・・冷却水流量計、７ノ・・・
冷却水入口配管、ｌコ・・・冷却水出口温度計、　／Ｊ
・・・冷却水出口配管。 外・・・蒸気管圧力計、ｌＳ・・・本体胴、／ト・・上
蓋、　／７・・・下蓋、／９・・・蒸気入口管、Ｊ・・
・凝縮水出口管、ν・・・冷却水出口管、ｎ・・・冷却
水人口管、２３・・・外側隔壁の上端部、メ・・・外側
隔壁の下端部、ｊ・・・外側隔壁。 易・・・内側隔壁の下端部％コア・・・内側隔壁の上端
部。 コ・・・空気抜管、コ９・・・内側隔壁、３０・・・ド
Ｖン抜管。 ３／・・・第一流路１ｇ・・・第二流路、３３・・・第
三流路、　３ＩＩ・・・死水域、３３・・・放射状の孔
。 出願人代理人　　猪　股　　　　清 第１　図 第２図 第３Ｍ ＝　　　　　　５５ 楕５図 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軸線を喬直にして設置され友筒状の本体胴と。 この本体胴の上端部および下端部に設けられ次上蓋およ
   び下蓋と、上記本体胴の内側に、本体胴に対し同軸で、
   しかも本体胴との間隙を保持し、上端部は上蓋に固定さ
   れ、下端部は大蓋との間隙を保持して設けられた筒状の
   外側壁と、上記外側隔壁の内側に、本体胴に対し同軸で
   、上記外側隔壁との間隙を保持して設けられるとともに
   、その上端部の蒸気入口は上蓋を貫通してこの上蓋に固
   定され、その下端部の凝縮水出口は下蓋を貫通してこの
   下蓋に固定されている螺旋状の伝熱管と、上記螺旋状の
   伝熱管の内側に、本体胴に対し同軸で上記螺旋状の伝熱
   管との間隙を保持し、下端部は下蓋に固定され、上端部
   は上蓋との間隙を保持して設けられ皮部状の内側盲壁と
   、上記上蓋の本体胴および外側隔壁が固定されている部
   分の間に設けられ次冷却水入口管と、上記下蓋の内側隔
   壁が固定されている部分の内側に設けられた冷却水出口
   管とから成ることを特徴とする熱量計。