蒸気流量計
【課題】 プラント起動時に外部から水などの液体を供給して受圧ダイアフラム面を保護する必要がなく、異物が溜まりにくくかつ取り付け性に優れたインライン型の蒸気流量計を提供する。
【解決手段】 配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計１において、配管に取り付けられる絞り機構部１１０と、絞り機構部を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラム１２２を有し、蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部１１０より上部に取り付けられた受圧部と、受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するフランジカバー１２１と、一端が絞り機構部１１０に接続されるとともに他端がフランジカバー１２１の上部に接続され、絞り機構部１１０からの蒸気を液体溜まり用空間の上部に導く導圧管１３０を備えている。
【解決手段】 配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計１において、配管に取り付けられる絞り機構部１１０と、絞り機構部を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラム１２２を有し、蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部１１０より上部に取り付けられた受圧部と、受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するフランジカバー１２１と、一端が絞り機構部１１０に接続されるとともに他端がフランジカバー１２１の上部に接続され、絞り機構部１１０からの蒸気を液体溜まり用空間の上部に導く導圧管１３０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油化学や化学工業等の各種プラントの蒸気ラインに用いられるラインマウント型の蒸気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から石油化学や化学工業等の各種プラントの蒸気ラインにラインマウント型の蒸気流量計が用いられている（例えば、特許文献１参照）。かかるラインマウント型の蒸気流量計は、オリフィス、楕円スロート、ベンチェリ管などの絞り機構部と差圧発信器を組み合わせて構成される。具体的には、図４及び図５に示すように、蒸気配管５０の一部に取り付けられた絞り機構部５１と、蒸気配管５０の下方に配置された差圧発信器（差圧計）６０から構成されている。そして、絞り機構部５１は、配管内部に形成されたオリフィス等からなる絞り部（図示せず）と、絞り部に接続されかつ開閉バルブ５３ａ，５４ａを備えた蒸気導圧部５３，５４を有している。また、蒸気導圧部５３，５４には水溜め用のコンデンサ５５，５６を介して導圧管５７，５８の一端が接続され、当該導圧管５７，５８の他端が蒸気配管下方に位置する差圧発信器６０に接続されている。
【０００３】
なお、差圧発信器６０は、ここでは詳細には示さないがステンレスでできた円柱状のダイアフラムベースと、ダイアフラムベースの両側面に備わりステンレスでできた受圧ダイアフラムを有している。そして、導圧管５７，５８の他端から伝達された圧力が受圧ダイアフラムに印加され、ダイアフラムベース内に封入された圧力伝達油を介して差圧発信器６０の圧力測定部に備わったシリコン圧力センサに伝達される。このシリコン圧力センサの起歪領域を差圧に応じて変形させることでこの変形量を抵抗値の変化量として検出し、差圧を測定することで蒸気流量を求めている。
【０００４】
蒸気配管５０の絞り機構部５１と組み合わせて使用される差圧発信器６０は、上述したように流体の圧力を金属製の受圧ダイアフラムが受圧し、その圧力を圧力伝達油がシリコン圧力センサに伝える構造を有している。従って、受圧ダイアフラムが高温の蒸気に直接さらされ、差圧発信器内部の圧力伝達油の温度が伝熱により高温となる。なお、圧力伝達油は高温で熱分解をするため、その熱分解温度よりも低い温度で使用する必要がある。そのため、上述したように差圧発信器６０を絞り機構部５１より下側に取り付け、導圧管５７，５８と差圧発信器６０のダイアフラム面に水を溜め、圧力を測定すべき蒸気が受圧ダイアフラムに恒常的に接触しないように蒸気を水と置換する構成がとられている。
【特許文献１】特開平５−３２２６０７号公報（２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように導圧管５７，５８に水を溜めるためには特別に水溜め用のコンデンサ５５，５６が必要になる。そして、プラント稼動前には、例えば作業者がコンデンサ５５，５６にそれぞれ水を補給しなければならない。実際のプラントには多数の蒸気流量計が備わっており、作業者がプラント稼動前に全ての蒸気流量計に備わったコンデンサに水を供給しなければならない。
【０００６】
また、上述のように受圧ダイアフラムが水に接するようにする必要上、蒸気の流量を計測する蒸気配管５０の下方に蒸気流量計の受圧部を配置する必要がある。そのため、蒸気中の錆などの異物が受圧ダイアフラムに接する水溜まり部に堆積し易く、受圧ダイアフラムの動きを制限して正確な流量測定に支障をきたす恐れもある。
【０００７】
一方、蒸気流量計に耐熱性の高い圧力伝達油を使用した高熱用のリモートシール型発信器を用いる方法もある。しかしながら、この場合でも高温の水蒸気が受圧ダイアフラムに長期間接していると受圧ダイアフラムにおいて水素透過現象が生じる恐れがある。なお、ここでいう水素透過現象とは、受圧ダイアフラムが長期間高温高圧の蒸気にさらされることで水素元素が受圧ダイアフラムの内部を熱拡散現象により移動し、発信器内部の圧力伝達油に水素が溶け込む現象である。このようにして水素が圧力伝達油に溶け込むと、圧力伝達油内で高圧によって圧縮されていた水素が例えばプラント停止時などにおいて受圧ダイアフラムへの圧力が印加されなくなると急に膨張し、受圧ダイアフラムを変形させて正確な流量測定に支障をきたす恐れがある。
【０００８】
このように、標準の差圧発信器を用いる場合であっても、高温用のリモートシール型差圧発信器を用いる場合であっても、高温高圧の蒸気による影響から受圧ダイアフラムを保護する必要があるため、受圧ダイアフラム面が水に接して長期間直接蒸気に接しないようにする必要がある。すなわち、現状の蒸気流量計ではどのようなタイプの差圧発信器を用いても、プラント稼動前に差圧発信器の導圧管やコンデンサに水を供給する必要がある。
【０００９】
特に化学プラントの蒸気ラインは、タンクや蒸留塔などの様々な場所に張り巡らされているため、プラント稼動前に作業者が蒸気ラインに点在して設けられた各差圧発信器に水を供給して回る必要があり、非常に手間がかかっていた。
【００１０】
本発明の目的は、プラント稼動前に外部から水などの液体を供給して受圧ダイアフラム面を保護する必要がなく、異物が溜まりにくくかつ取り付け性に優れたインライン型の蒸気流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる蒸気流量計は、配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計であって、配管に取り付けられる絞り機構部と、前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化してダイアフラム面よりも上まで液体が溜まる液体溜まり用空間を形成するフランジカバーと、一端が前記絞り機構部に接続されるとともに他端が前記フランジカバーの上部に接続され、前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧管を備えたことを特徴としている。
【００１２】
蒸気流量計を構成する差圧発信器と絞り機構部をこのように配置することで、差圧発信器が絞り機構部より上部に配置されていても、フランジカバー上部よりフランジカバー内に入った蒸気はフランジカバー及びダイアフラムにより冷却され凝縮し、このフランジカバーとダイアフラムとが協働して形成する水溜まり用の空間内に水となって短時間で溜まる。
【００１３】
このようにダイアフラムとフランジカバーに挟まれた空間に水が溜まることで、プラント稼動前に水を補給することなくダイアフラムを蒸気から保護することができる。
【００１４】
また、受圧部及びフランジカバーが絞り機構配管部よりも上にあるため、蒸気中の異物やゴミなどが水溜まり用の空間に堆積するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載の蒸気流量計は、配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計であって、配管に取り付けられる絞り機構部と、前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するカバーフランジとを備え、前記カバーフランジ内に前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧路が形成されたことを特徴としている。
【００１６】
導圧路の液体溜まり用空間内における開口部がダイアフラムより上部にあるため、導圧路を介して導かれた蒸気はフランジカバーと受圧ダイアフラムが協働して形成する空間において凝縮して短時間で水となってその空間に溜まり、水を補給することなくダイアフラムを蒸気から保護することができる。
【００１７】
また、フランジカバー内に絞り機構部からの蒸気を導く導圧路が形成され、この導圧路によって絞り機構部からの蒸気を液体溜まり用空間の上部に導くので、絞り機構部からの導圧管をフランジカバーの上方に接続する必要がなく、蒸気流量計の配置がしやすくなる。
【００１８】
また、受圧部及びフランジカバーが絞り機構部よりも上にあるため、蒸気中の異物やゴミなどが水溜まり用の空間に堆積するのを防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明の請求項３に記載の蒸気流量計は、請求項２に記載の蒸気流量計において、前記蒸気流量計にはダイアフラムからなる受圧部を有して前記差圧を測定する差圧発信器が備わり、当該差圧発信器の受圧部と前記フランジカバーで覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されたことを特徴としている。
【００２０】
差圧発信器の受圧部とフランジカバーで覆われた受圧部がキャピラリチューブを介して互いに自由に相対配置可能となっているので、差圧発信器を絞り機構部より下方に配置することができ、蒸気流量計のレイアウトの自由度を高める。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の蒸気流量計は、請求項２又は請求項３に記載の蒸気流量計において、前記絞り機構部には蒸気導圧部が備わり、前記フランジカバーがマニホールドを介して当該蒸気導圧部に着脱可能に接続されていることを特徴としている。
【００２２】
例えば蒸気導圧部のピッチを一般的なマニホールドのピッチと同じとすることで、フランジカバーと絞り機構部の蒸気導圧部との間にマニホールドを介在させることが可能となり、マニホールドを閉じた状態でフランジカバーの備わった差圧発信器をユニットとして着脱することができ、保守メンテナンス性を向上させる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、プラント稼動前に外部から液体を供給して受圧部のダイアフラム面を保護する必要がなく、異物が溜まりにくく取り付け性に優れたインライン型の蒸気流量計を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計について図面に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計１は、図１に示すように、絞り機構部１１０と、絞り機構部１１０より水平方向に関して上部に配置された差圧発信器１２０を有し、絞り機構部１１０と差圧発信器１２０は導圧管１３０（１３１，１３２）によって圧力伝達可能に接続されている。そして、差圧発信器１２０は受圧ダイアフラム１２２を備えたダイアフラムベース１２３を有し、各受圧ダイアフラム１２２はフランジカバー１２１で覆われている。また、フランジカバー１２１には受圧ダイアフラム１２２より水平方向に関して上方に位置するように各導圧管１３０の一方の端部が接続されている。また、各導圧管１３０の他方の端部は絞り機構部１１０の後述する圧力導出孔１１１，１１２にそれぞれ接続されている。
【００２６】
絞り機構部１１０は、一部にオリフィス等からなる絞り部１１３を備えた流路部１１４と、流路部１１４の絞り部１１３の上流側及び下流側から流路部上方に導出される２つの圧力導出孔１１１，１１２を備えている。
【００２７】
なお、２つの圧力導出孔１１１，１１２は、流路部１１４に個別に導出管として備わっていても良く、流路部１１４の一部に突出部を例えば鋳物等で一体に形成し、この突出部の上述した２つの位置に圧力導出孔を穿設しても良い。
【００２８】
なお、圧力導出孔１１１，１１２の上端部には図示しない締結具を介して導圧管１３０の一方の端部がそれぞれ気密を保って接続されている。
【００２９】
導圧管１３０はそれぞれステンレスでできた細管からなる。そして、導圧管１３０の他方の端部は、上述したように絞り機構部１１０より水平方向に関して上方に配置した差圧発信器１２０のフランジカバー１２１に受圧ダイアフラム１２２より水平方向に関して上側に位置するように接続されている。
【００３０】
フランジカバー１２１は、例えばステンレスなどの耐食性に優れた材質からなり、一側面に凹み部１２１ａを有してダイアフラムベース１２３の受圧ダイアフラム１２２と協働して水溜用空間を形成するようになっている。なお、この水溜用空間は、導圧管１３０を介して導かれた蒸気が液化して水溜まり部となるとともに蒸気の圧力を伝達する役目を果たしている。
【００３１】
また、差圧発信器のダイアフラムベース１２３はステンレスからなり薄い円柱状をなしており、ダイアフラムベース１２３の両端は上述の通り受圧ダイアフラム１２２が備わっている。そして、受圧ダイアフラム１２２とダイアフラムベース１２３との間には圧力伝達油の充填された空間が形成されるとともに、この空間の一部がダイアフラムベース１２３のネック部１２４まで細く延在して圧力伝達油用の流路１２５，１２６を形成し、その流路１２５，１２６の端部が測定計器部１２７のシリコン圧力センサ１２８につながっている。
【００３２】
圧力伝達油は、例えばシリコンオイルなどの封入液からなり、ダイアフラムベース１２３の受圧ダイアフラム１２２に作用する蒸気の圧力をシリコン圧力センサ１２８に伝達するようになっている。
【００３３】
以上の構成を有することにより、絞り機構部１１０において下流側の流速が早まることで、上流側（図１中右側）の圧力が高くなり下流側（図１中左側）の圧力が低くなる。この異なる蒸気の圧力がそれぞれ差圧発信器１２０のフランジカバー１２１と受圧ダイアフラム１２２で形成される水溜用空間に導かれる。水溜用空間内は後述するように蒸気が冷えて水が溜まっており、この水を介して受圧ダイアフラム１２２に蒸気の圧力が伝わり、受圧ダイアフラム１２２に印加された圧力が差圧発信器内の圧力伝達油を介してネック部側に備わったシリコン圧力センサ１２８の対向するダイアフラム面にそれぞれ印加される。シリコン圧力センサ１２８はこの差圧に応じて歪みを生じ、この歪みを抵抗変化として計測することで差圧を求め、蒸気流量に換算するようになっている。
【００３４】
続いて、上述のように構成された蒸気流量計１の特有の配置方法と作用について説明する。まず、蒸気流量計１を構成する絞り機構部１１０と、差圧発信器１２０、フランジカバー１２１、及び導圧管１３０を準備し、上述のように各構成要素を適所に配置しながら組み合わせて第１の実施形態にかかる蒸気流量計１を組み付ける。
【００３５】
この際、本発明の以下の作用を発揮させるために、配管１００の絞り機構部１１０より水平方向で上方に差圧発信器１２０を配置するとともに、差圧発信器１２０にそれぞれ備わったフランジカバー１２１の上方に導圧管１３０の他端を接続することが重要である。このように構成された蒸気流量計１を配管１００のフランジ１０１に接続してプラントの蒸気配管内に組み込むことで、以下のような特有の効果を発揮する。
【００３６】
最初にプラントを起動し高温の蒸気を配管内に流すと、蒸気の流速が絞り機構部１１０においてその上流側と下流側で変化する。これに伴い、上流側から圧力の高い蒸気が圧力導出孔１１１及び導圧管１３１を介して差圧発信器１２０に備わった一方のフランジカバー内に当該フランジカバー１２１の上方から入り込む。
【００３７】
また、絞り機構部１１０の下流側から圧力の低い蒸気が圧力導出孔１１２及び導圧管１３２を介して差圧発信器１２０に備わった他方のフランジカバー内に当該フランジカバー１２１の上方から入り込む。
【００３８】
このように、差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２に対してフランジカバー１２１の上方から蒸気が受圧ダイアフラム１２２とフランジカバー１２１とで協働して形成される水溜用空間内に導かれることで、この水溜用空間に導かれた蒸気は短時間で凝縮して水となりこの空間内にすぐに溜まる。
【００３９】
これによって、その後にフランジカバー１２１の上方から入り込んだ蒸気は差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２に直接接することなく、この空間に溜まった水を介して圧力を加えるようになる。そして、差圧発信器内の圧力伝達油を介してシリコン圧力センサ１２８にこの圧力を伝達する。
【００４０】
このように、受圧ダイアフラム１２２が長期間高温高圧の蒸気にさらされることもなく、この空間内に溜まった水を介して蒸気の圧力を受圧部に伝えることができるようになる。その結果、受圧ダイアフラム１２２に高温高圧の蒸気が長期間接することによる受圧ダイアフラム１２２への水素透過現象が生じることはない。従って、水素透過現象に伴って生じる不都合、すなわちプラント停止時に圧力伝達油内に溶け込んだ水素が膨張することで出力特性がずれることもなく、差圧発信器１２０に悪影響を及ぼすこともない。
【００４１】
また、差圧発信器１２０のフランジカバー１２１は絞り機構部１１０の水平方向に関して上方に配置されており、従来のように下方に配置されていないので、配管内の錆や異物が下方に移動して差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２とフランジカバー１２１で形成される水溜用空間に堆積する恐れもない。このようにして、長期間にわたって正確な蒸気流量の計測が可能となる。
【００４２】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計２について説明する。本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、図２に示すように、管路２００の一部に絞り部（図示せず）を有しかつ絞り部の上流側と下流側に導圧孔（図示せず）を形成した絞り機構部２１０と、絞り機構部２１０の上部の取り付け部２１５に取り付けられた２つのフランジカバー２２１と、フランジカバー２２１に挟持された流路側ダイアフラムベース２２３と、フランジカバー２２１の上部に取り付けられ、流路側ダイアフラムベース２２３から延在するキャピラリチューブ２３０（２３１，２３２）の他端が接続した差圧発信器２４０とを備えている。
【００４３】
絞り機構部２１０は、上述の通りオリフィス等の絞り部を有した管路２００と、管路２００の両端に形成されて隣接する管路（図示せず）と接続される２つのフランジ２１６と、管路２００と一体で形成されかつ管路２００の絞り部の上流側と下流側からそれぞれ図中上方に延在する導圧孔（図示せず）を備えている。また、絞り機構部２１０の取り付け部２１５の上端面は蒸気流量計取り付け状態において水平面をなしており、この上端面に２つのフランジカバー２２１がそれぞれ載置された状態で当該フランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３とが取り付けられている。
【００４４】
フランジカバー２２１の上部には差圧発信器２４０を支持する側面視で工の字型を有する２つの支持ステー２５０が当該フランジカバー２２１と交差するように載置され、この図においては詳細には示さない長さの長い締結具ボルトを介して支持ステー２５０とフランジカバー２２１が取り付け部２１５の上部に一体に締結されている。
【００４５】
流路側ダイアフラムベース２２３は、第１の実施形態におけるダイアフラムベース１２３と同様に例えばステンレスでできた円柱形状を有し、図３に示すようにその両側面に厚さの薄いステンレスの薄膜からなる受圧ダイアフラム２２２が備わっている。また、流路側ダイアフラムベース２２３と各受圧ダイアフラム２２２との間には僅かな隙間が形成され、この隙間に例えばシリコンオイルなどからなる圧力伝達油が封入されている。また、この隙間の底部から流路側ダイアフラムベース２２３の周面にそれぞれ形成されたキャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂまで細い封入液用流路が延在形成され（図３において一部図示）、この封入液用流路にも圧力伝達油が封入されている。そして、この圧力伝達油は、キャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂに接続されたキャピラリチューブチューブ内を通って後述する差圧発信器２４０の計器側カバー２４１内に備わった差圧発信器側の受圧ダイアフラムに圧力を伝達するようになっている。
【００４６】
一方、フランジカバー２２１は、例えばステンレスでできた側面視矩形状の厚さの厚いプレート体からなり、流路側ダイアフラムベース２２３の受圧ダイアフラム２２２と対向する側面に対応する凹み部２２１ａを有している。そして、この凹み部２２１ａと受圧ダイアフラム２２２とが協働して受圧ダイアフラム２２２に蒸気の圧力を伝えるとともに受圧ダイアフラム２２２を保護する水溜用空間を形成している。
【００４７】
また、蒸気流量計取り付け状態においてフランジカバー２２１の底面には、図３に示すように、絞り機構部２１０の２つの導圧孔（図示せず）と一致するように蒸気導圧孔（蒸気導圧部）２２５の一端開口部２２５ｃが形成されている。そして、蒸気導圧孔２２５はフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されている。これによって絞り機構部２１０の各蒸気導圧部から導かれた蒸気は、フランジカバー２２１の各蒸気導圧孔２２５を通って凹み部２２１ａの上部から水溜用空間内に入り込み、水溜用空間で凝縮して水となって受圧ダイアフラム面よりも上まで水が溜まり受圧ダイアフラム２２２を保護するようになっている。
【００４８】
一方、支持ステー２５０に取り付けられた差圧発信器２４０（図２参照）は、ステンレスでできた計器側カバー２４１と、ステンレスでできた計器側ダイアフラムベース２４３と、計器側ダイアフラムベース２４３のネック部２４４に取り付けられ差圧測定用の電子部品を内蔵した測定計器部２４５から構成されている。そして、側面視で矩形形状を有する計器側カバー２４１の中央部には上述したキャピラリチューブ２３０の他端が接続され、圧力伝達油が計器側カバー内の凹み部に導入されて計器側ダイアフラムベース２４３の受圧ダイアフラム（図示せず）に圧力を印加するようになっている。そして、計器側ダイアフラムベース２４３の受圧ダイアフラムに印加された圧力は、ここでは詳細には示さないが、計器側ダイアフラムベース２４３の封入液用流路に封入された圧力伝達油を介してネック部２４４に備わったシリコン圧力センサ（図示せず）に伝わり、シリコン圧力センサの歪による抵抗値変化を測定計器部２４５で測定して蒸気の流量に換算するようになっている。
【００４９】
この第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、フランジカバー内に蒸気導圧孔２２５が形成されているので、第１の実施形態にかかる蒸気流量計１のように蒸気流量計をプラントの蒸気配管内に設置する際に、フランジカバー２２１への蒸気流入部分が受圧ダイアフラム２２２の上部になるようにキャピラリチューブ２３０をフランジカバー２２１と意識的に接続する必要はない。そのため、フランジカバー２２１を絞り機構部２１０に取り付ける際の取り付け作業が簡単になる。
【００５０】
続いて、上述のように構成された蒸気流量計２の組み付け方法と特有の作用について説明する。最初に、かかる蒸気流量計２を構成する絞り機構部２１０、差圧発信器２４０、フランジカバー２２１、流路側ダイアフラムベース２２３、及びキャピラリチューブ２３０を準備し、上述のように各構成要素を適所に配置しながら以下のように組み合わせて第２の実施形態にかかる蒸気流量計２を組み付ける。
【００５１】
なお、蒸気流量計２の組付けに先立って、キャピラリチューブ２３０の一端は予め流路側ダイアフラムベース２２３のキャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂに連結し、他端は差圧発信器２４０の計器側カバー２４１に連結して内部を圧力伝達油で満たしておく。また、フランジカバー締め付け用ボルトを介して２つのフランジカバー同士の間に流路側ダイアフラムベース２２３を挟み込んでおく。
【００５２】
蒸気流量計２の組み付けに際しては、本発明の以下の作用を発揮させるために、配管の絞り機構部２１０の取り付け部２１５上にフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３を載置して取り付けることが重要であるが、後述するようにこれらフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３の上部に差圧発信器２４０を必ずしも配置する必要はない。
【００５３】
絞り機構部２１０の取り付け部２１５上にフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３を載置した後、更にフランジカバー２２１上に支持ステー２５０を載置した状態で締め付けボルトによってこれらをまとめて絞り機構部２１０の取り付け部２１５上に固定する。次いで、支持ステー２５０の上部に差圧発信器２４０を載置して図示しない締め付けボルトで差圧発信器２４０を支持ステー２５０に固定する。
【００５４】
このように組み付けた蒸気流量計２を蒸気配管のフランジに接続してプラントの蒸気配管内に組み込むことで、第１の実施形態にかかる蒸気流量計１と同様に以下のような特有の効果を発揮することができる。
【００５５】
プラントを稼動して高温の蒸気を配管内に流すと、蒸気の流速が絞り機構部２１０においてその上流側と下流側で変化する。これに伴い、絞り機構部２１０の上流側から圧力の高い蒸気が蒸気導圧管を介して一方のフランジカバー内の蒸気導圧孔２２５に入り込む。この蒸気導圧孔２２５はフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されているので、蒸気は受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１とで協働して形成される一方の水溜用空間内の上方に導かれる。蒸気が当該水溜用空間内にこのように導かれることでこの水溜用空間に導かれた蒸気は凝縮して水となりこの一方の水溜用空間内に短時間に溜まる。
【００５６】
同様に絞り機構部２１０の下流側から圧力の高い蒸気が蒸気導圧管を介して他方のフランジカバー内の蒸気導圧孔２２５に入り込む。この蒸気導圧孔２２５もフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されているので、蒸気は受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１とで協働して形成される他方の水溜用空間内の上方に導かれる。蒸気がこの他方の水溜用空間内にこのように導かれることでこの水溜用空間に導かれた蒸気は凝縮して水となりこの他方の水溜用空間内に短時間に溜まる。
【００５７】
このように水が溜まった後は、フランジカバー２２１の上方から入り込んだ蒸気は差圧発信器２４０の受圧ダイアフラム２２２に直接接することなく、この水溜用空間に溜まった水を介して受圧ダイアフラム２２２に圧力を加える。そして、流路側ダイアフラムベース内の圧力伝達油は流路側ダイアフラムベース２２３と差圧発信器２４０とを接続するキャピラリチューブ２３０及び差圧発信器２４０の計器側カバー２４１と受圧ダイアフラムとで画成される空間に充填された圧力伝達油を介して差圧発信器２４０の受圧ダイアフラムに圧力を伝達し、差圧発信器内部の圧力伝達油を介して計器側ダイアフラムベース２４３のネック部２４４に備わったシリコン圧力センサに圧力を伝達する。
【００５８】
このようにして、流路側ダイアフラムベース２２３の受圧ダイアフラム２２２が長期間高圧の蒸気にさらされることなく、この水溜用空間内に溜まった水を介して蒸気の圧力を受圧ダイアフラム２２２に伝えることができる。その結果、受圧ダイアフラム２２２に高圧の蒸気が印加することによる受圧ダイアフラム２２２への水素透過現象を生じることはない。従って、このような水素透過現象に伴う不都合、すなわちプラント停止時における圧力伝達油内の水素の膨張によって差圧発信器２４０の出力特性がずれることがなく、差圧発信器に悪影響を及ぼすこともない。
【００５９】
また、差圧発信器２４０のフランジカバー２２１は絞り機構部２１０の水平方向に関して上方に配置されており、従来のように下方に配置されていないので、配管内の錆や異物が下方に移動して受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１で構成される水溜用空間に堆積する恐れもない。このようにして長期間にわたって正確な蒸気の流量を測定することが可能となる。
【００６０】
なお、この第２の実施形態においては、絞り機構部２１０の導圧部の上部にダイアフラムベース２２３とフランジカバー２２１を直接取り付けたが、これらの間にマニホールド（図示せず）を介在させてこれらを互いに取り付けるようにしても良い。フランジカバー２２１がマニホールドを介して蒸気導圧部に着脱可能に接続できるようにする際、例えば蒸気導圧部のピッチを一般的なマニホールドのピッチと同じとするのが良い。これによって、フランジカバー２２１と絞り機構部２１０の蒸気導圧部との間にマニホールドを接続した後、必要に応じてマニホールドを閉じた状態でフランジカバー２２１の備わった差圧発信器２４０をユニットとして着脱することができ、保守メンテナンス性を向上させることができる。
【００６１】
また、この第２の実施形態においてはフランジカバー２２１の上部に支持ステー２５０を介して差圧発信器２４０を取り付けたが、必ずしもこのように取り付ける必要はなく、差圧発信器２４０がキャピラリチューブ２３０を介してフランジカバー２２１やダイアフラムベース２２３よりも下方に配置されていても良く、更には絞り機構部２１０より下方に配置されていても良い。
【００６２】
このように差圧発信器２４０の受圧部とフランジカバー２２１で覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されていることで、差圧発信器２４０を絞り機構部２１０より下方に配置することができ、蒸気流量計２のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００６３】
なお、絞り機構部２１０の絞り部２１３は、オリフィスに限らず楕円スロート、ベンチェリなどのその他の絞り機構を用いても良いことは言うまでもない。
【００６４】
また、上述した第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、絞り機構部２１０の導圧部上に取り付けられたフランジカバー２２１及び流路側ダイアフラムベース２２３において蒸気を凝縮して水とし、この水を介して圧力を受圧ダイアフラム２２２に伝達する構成を有しているので、絞り機構部２１０からの導圧部の長さを最小限に抑えつつ熱が差圧発信器本体に直接伝わりにくくすることができる。これによって絞り機構部２１０からの差圧発信器２４０の上方への突出量を最小限にすることができるので、配管内の蒸気の脈動によって絞り機構部２１０の導圧部及び差圧発信器２４０が振動を受けにくくなる。
【００６５】
また、上述の第１の実施形態の蒸気流量計１によると、キャピラリチューブ内には蒸気のみが通過し、従来の蒸気流量計のようにキャピラリチューブ内が水で満たされることはないので、例えば寒冷地においてプラント停止時に水溜用空間の水が凍ってもその膨張量を水溜用空間の上方で吸収することができるので、キャピラリチューブ内に溜まった水が凍ってキャピラリチューブ２３０が破損するようなことを防止できる。
【００６６】
また、受圧ダイアフラムとフランジカバーとで形成される水溜用空間に導かれた蒸気は短時間で凝縮して水となってこの水溜用空間に溜まるので、長期間高温高圧の蒸気を受圧ダイアフラムに当てることによって初めて生じる水素透過の現象を確実に防止できる。
【００６７】
なお、上述した実施形態における各構成要素の材質は、一例を示したものに過ぎず、必ずしもこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
上述した蒸気流量計は、いわゆる水蒸気の流量測定に規定されず、水以外の液体が蒸気となって配管内を流れる例えば熱媒などの流量を測定する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計を断面で示した説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計を示した斜視図である。
【図３】図２における蒸気流量計のフランジカバーとダイアフラムベースを示した断面図である。
【図４】従来の蒸気流量計の構成を概略的に示した斜視図である。
【図５】図４とは異なる従来の蒸気流量計の構成を概略的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２ 蒸気流量計
５０ 蒸気配管
５１ 絞り機構部
５３，５４ 蒸気導圧部
５３ａ，５４ａ 開閉バルブ
５５，５６ コンデンサ
５７，５８ 導圧管
６０ 差圧発信器
１００ 配管
１０１ フランジ
１１０ 絞り機構部
１１１，１１２ 圧力導出孔
１１３ 絞り部
１１４ 流路部
１２０ 差圧発信器
１２１ フランジカバー
１２１ａ 凹み部
１２２ 受圧ダイアフラム
１２３ ダイアフラムベース
１２４ ネック部
１２５，１２６ 流路
１２７ 測定計器部
１２８ シリコン圧力センサ
１３０（１３１，１３２） 導圧管
２００ 管路
２１０ 絞り機構部
２１３ 絞り部
２１５ 取り付け部
２１６ フランジ
２２１ フランジカバー
２２１ａ 凹み部
２２２ 受圧ダイアフラム
２２３ 流路側ダイアフラムベース
２２３ａ，２２３ｂ キャピラリチューブ接続部
２２５ 蒸気導圧孔
２２５ｃ，２２５ｄ 開口部
２３０（２３１，２３２） キャピラリチューブ
２４０ 差圧発信器
２４１ 計器側カバー
２４３ 計器側ダイアフラムベース
２４４ ネック部
２４５ 測定計器部
２５０ 支持ステー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油化学や化学工業等の各種プラントの蒸気ラインに用いられるラインマウント型の蒸気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から石油化学や化学工業等の各種プラントの蒸気ラインにラインマウント型の蒸気流量計が用いられている（例えば、特許文献１参照）。かかるラインマウント型の蒸気流量計は、オリフィス、楕円スロート、ベンチェリ管などの絞り機構部と差圧発信器を組み合わせて構成される。具体的には、図４及び図５に示すように、蒸気配管５０の一部に取り付けられた絞り機構部５１と、蒸気配管５０の下方に配置された差圧発信器（差圧計）６０から構成されている。そして、絞り機構部５１は、配管内部に形成されたオリフィス等からなる絞り部（図示せず）と、絞り部に接続されかつ開閉バルブ５３ａ，５４ａを備えた蒸気導圧部５３，５４を有している。また、蒸気導圧部５３，５４には水溜め用のコンデンサ５５，５６を介して導圧管５７，５８の一端が接続され、当該導圧管５７，５８の他端が蒸気配管下方に位置する差圧発信器６０に接続されている。
【０００３】
なお、差圧発信器６０は、ここでは詳細には示さないがステンレスでできた円柱状のダイアフラムベースと、ダイアフラムベースの両側面に備わりステンレスでできた受圧ダイアフラムを有している。そして、導圧管５７，５８の他端から伝達された圧力が受圧ダイアフラムに印加され、ダイアフラムベース内に封入された圧力伝達油を介して差圧発信器６０の圧力測定部に備わったシリコン圧力センサに伝達される。このシリコン圧力センサの起歪領域を差圧に応じて変形させることでこの変形量を抵抗値の変化量として検出し、差圧を測定することで蒸気流量を求めている。
【０００４】
蒸気配管５０の絞り機構部５１と組み合わせて使用される差圧発信器６０は、上述したように流体の圧力を金属製の受圧ダイアフラムが受圧し、その圧力を圧力伝達油がシリコン圧力センサに伝える構造を有している。従って、受圧ダイアフラムが高温の蒸気に直接さらされ、差圧発信器内部の圧力伝達油の温度が伝熱により高温となる。なお、圧力伝達油は高温で熱分解をするため、その熱分解温度よりも低い温度で使用する必要がある。そのため、上述したように差圧発信器６０を絞り機構部５１より下側に取り付け、導圧管５７，５８と差圧発信器６０のダイアフラム面に水を溜め、圧力を測定すべき蒸気が受圧ダイアフラムに恒常的に接触しないように蒸気を水と置換する構成がとられている。
【特許文献１】特開平５−３２２６０７号公報（２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように導圧管５７，５８に水を溜めるためには特別に水溜め用のコンデンサ５５，５６が必要になる。そして、プラント稼動前には、例えば作業者がコンデンサ５５，５６にそれぞれ水を補給しなければならない。実際のプラントには多数の蒸気流量計が備わっており、作業者がプラント稼動前に全ての蒸気流量計に備わったコンデンサに水を供給しなければならない。
【０００６】
また、上述のように受圧ダイアフラムが水に接するようにする必要上、蒸気の流量を計測する蒸気配管５０の下方に蒸気流量計の受圧部を配置する必要がある。そのため、蒸気中の錆などの異物が受圧ダイアフラムに接する水溜まり部に堆積し易く、受圧ダイアフラムの動きを制限して正確な流量測定に支障をきたす恐れもある。
【０００７】
一方、蒸気流量計に耐熱性の高い圧力伝達油を使用した高熱用のリモートシール型発信器を用いる方法もある。しかしながら、この場合でも高温の水蒸気が受圧ダイアフラムに長期間接していると受圧ダイアフラムにおいて水素透過現象が生じる恐れがある。なお、ここでいう水素透過現象とは、受圧ダイアフラムが長期間高温高圧の蒸気にさらされることで水素元素が受圧ダイアフラムの内部を熱拡散現象により移動し、発信器内部の圧力伝達油に水素が溶け込む現象である。このようにして水素が圧力伝達油に溶け込むと、圧力伝達油内で高圧によって圧縮されていた水素が例えばプラント停止時などにおいて受圧ダイアフラムへの圧力が印加されなくなると急に膨張し、受圧ダイアフラムを変形させて正確な流量測定に支障をきたす恐れがある。
【０００８】
このように、標準の差圧発信器を用いる場合であっても、高温用のリモートシール型差圧発信器を用いる場合であっても、高温高圧の蒸気による影響から受圧ダイアフラムを保護する必要があるため、受圧ダイアフラム面が水に接して長期間直接蒸気に接しないようにする必要がある。すなわち、現状の蒸気流量計ではどのようなタイプの差圧発信器を用いても、プラント稼動前に差圧発信器の導圧管やコンデンサに水を供給する必要がある。
【０００９】
特に化学プラントの蒸気ラインは、タンクや蒸留塔などの様々な場所に張り巡らされているため、プラント稼動前に作業者が蒸気ラインに点在して設けられた各差圧発信器に水を供給して回る必要があり、非常に手間がかかっていた。
【００１０】
本発明の目的は、プラント稼動前に外部から水などの液体を供給して受圧ダイアフラム面を保護する必要がなく、異物が溜まりにくくかつ取り付け性に優れたインライン型の蒸気流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる蒸気流量計は、配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計であって、配管に取り付けられる絞り機構部と、前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化してダイアフラム面よりも上まで液体が溜まる液体溜まり用空間を形成するフランジカバーと、一端が前記絞り機構部に接続されるとともに他端が前記フランジカバーの上部に接続され、前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧管を備えたことを特徴としている。
【００１２】
蒸気流量計を構成する差圧発信器と絞り機構部をこのように配置することで、差圧発信器が絞り機構部より上部に配置されていても、フランジカバー上部よりフランジカバー内に入った蒸気はフランジカバー及びダイアフラムにより冷却され凝縮し、このフランジカバーとダイアフラムとが協働して形成する水溜まり用の空間内に水となって短時間で溜まる。
【００１３】
このようにダイアフラムとフランジカバーに挟まれた空間に水が溜まることで、プラント稼動前に水を補給することなくダイアフラムを蒸気から保護することができる。
【００１４】
また、受圧部及びフランジカバーが絞り機構配管部よりも上にあるため、蒸気中の異物やゴミなどが水溜まり用の空間に堆積するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載の蒸気流量計は、配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計であって、配管に取り付けられる絞り機構部と、前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するカバーフランジとを備え、前記カバーフランジ内に前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧路が形成されたことを特徴としている。
【００１６】
導圧路の液体溜まり用空間内における開口部がダイアフラムより上部にあるため、導圧路を介して導かれた蒸気はフランジカバーと受圧ダイアフラムが協働して形成する空間において凝縮して短時間で水となってその空間に溜まり、水を補給することなくダイアフラムを蒸気から保護することができる。
【００１７】
また、フランジカバー内に絞り機構部からの蒸気を導く導圧路が形成され、この導圧路によって絞り機構部からの蒸気を液体溜まり用空間の上部に導くので、絞り機構部からの導圧管をフランジカバーの上方に接続する必要がなく、蒸気流量計の配置がしやすくなる。
【００１８】
また、受圧部及びフランジカバーが絞り機構部よりも上にあるため、蒸気中の異物やゴミなどが水溜まり用の空間に堆積するのを防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明の請求項３に記載の蒸気流量計は、請求項２に記載の蒸気流量計において、前記蒸気流量計にはダイアフラムからなる受圧部を有して前記差圧を測定する差圧発信器が備わり、当該差圧発信器の受圧部と前記フランジカバーで覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されたことを特徴としている。
【００２０】
差圧発信器の受圧部とフランジカバーで覆われた受圧部がキャピラリチューブを介して互いに自由に相対配置可能となっているので、差圧発信器を絞り機構部より下方に配置することができ、蒸気流量計のレイアウトの自由度を高める。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の蒸気流量計は、請求項２又は請求項３に記載の蒸気流量計において、前記絞り機構部には蒸気導圧部が備わり、前記フランジカバーがマニホールドを介して当該蒸気導圧部に着脱可能に接続されていることを特徴としている。
【００２２】
例えば蒸気導圧部のピッチを一般的なマニホールドのピッチと同じとすることで、フランジカバーと絞り機構部の蒸気導圧部との間にマニホールドを介在させることが可能となり、マニホールドを閉じた状態でフランジカバーの備わった差圧発信器をユニットとして着脱することができ、保守メンテナンス性を向上させる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、プラント稼動前に外部から液体を供給して受圧部のダイアフラム面を保護する必要がなく、異物が溜まりにくく取り付け性に優れたインライン型の蒸気流量計を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計について図面に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計１は、図１に示すように、絞り機構部１１０と、絞り機構部１１０より水平方向に関して上部に配置された差圧発信器１２０を有し、絞り機構部１１０と差圧発信器１２０は導圧管１３０（１３１，１３２）によって圧力伝達可能に接続されている。そして、差圧発信器１２０は受圧ダイアフラム１２２を備えたダイアフラムベース１２３を有し、各受圧ダイアフラム１２２はフランジカバー１２１で覆われている。また、フランジカバー１２１には受圧ダイアフラム１２２より水平方向に関して上方に位置するように各導圧管１３０の一方の端部が接続されている。また、各導圧管１３０の他方の端部は絞り機構部１１０の後述する圧力導出孔１１１，１１２にそれぞれ接続されている。
【００２６】
絞り機構部１１０は、一部にオリフィス等からなる絞り部１１３を備えた流路部１１４と、流路部１１４の絞り部１１３の上流側及び下流側から流路部上方に導出される２つの圧力導出孔１１１，１１２を備えている。
【００２７】
なお、２つの圧力導出孔１１１，１１２は、流路部１１４に個別に導出管として備わっていても良く、流路部１１４の一部に突出部を例えば鋳物等で一体に形成し、この突出部の上述した２つの位置に圧力導出孔を穿設しても良い。
【００２８】
なお、圧力導出孔１１１，１１２の上端部には図示しない締結具を介して導圧管１３０の一方の端部がそれぞれ気密を保って接続されている。
【００２９】
導圧管１３０はそれぞれステンレスでできた細管からなる。そして、導圧管１３０の他方の端部は、上述したように絞り機構部１１０より水平方向に関して上方に配置した差圧発信器１２０のフランジカバー１２１に受圧ダイアフラム１２２より水平方向に関して上側に位置するように接続されている。
【００３０】
フランジカバー１２１は、例えばステンレスなどの耐食性に優れた材質からなり、一側面に凹み部１２１ａを有してダイアフラムベース１２３の受圧ダイアフラム１２２と協働して水溜用空間を形成するようになっている。なお、この水溜用空間は、導圧管１３０を介して導かれた蒸気が液化して水溜まり部となるとともに蒸気の圧力を伝達する役目を果たしている。
【００３１】
また、差圧発信器のダイアフラムベース１２３はステンレスからなり薄い円柱状をなしており、ダイアフラムベース１２３の両端は上述の通り受圧ダイアフラム１２２が備わっている。そして、受圧ダイアフラム１２２とダイアフラムベース１２３との間には圧力伝達油の充填された空間が形成されるとともに、この空間の一部がダイアフラムベース１２３のネック部１２４まで細く延在して圧力伝達油用の流路１２５，１２６を形成し、その流路１２５，１２６の端部が測定計器部１２７のシリコン圧力センサ１２８につながっている。
【００３２】
圧力伝達油は、例えばシリコンオイルなどの封入液からなり、ダイアフラムベース１２３の受圧ダイアフラム１２２に作用する蒸気の圧力をシリコン圧力センサ１２８に伝達するようになっている。
【００３３】
以上の構成を有することにより、絞り機構部１１０において下流側の流速が早まることで、上流側（図１中右側）の圧力が高くなり下流側（図１中左側）の圧力が低くなる。この異なる蒸気の圧力がそれぞれ差圧発信器１２０のフランジカバー１２１と受圧ダイアフラム１２２で形成される水溜用空間に導かれる。水溜用空間内は後述するように蒸気が冷えて水が溜まっており、この水を介して受圧ダイアフラム１２２に蒸気の圧力が伝わり、受圧ダイアフラム１２２に印加された圧力が差圧発信器内の圧力伝達油を介してネック部側に備わったシリコン圧力センサ１２８の対向するダイアフラム面にそれぞれ印加される。シリコン圧力センサ１２８はこの差圧に応じて歪みを生じ、この歪みを抵抗変化として計測することで差圧を求め、蒸気流量に換算するようになっている。
【００３４】
続いて、上述のように構成された蒸気流量計１の特有の配置方法と作用について説明する。まず、蒸気流量計１を構成する絞り機構部１１０と、差圧発信器１２０、フランジカバー１２１、及び導圧管１３０を準備し、上述のように各構成要素を適所に配置しながら組み合わせて第１の実施形態にかかる蒸気流量計１を組み付ける。
【００３５】
この際、本発明の以下の作用を発揮させるために、配管１００の絞り機構部１１０より水平方向で上方に差圧発信器１２０を配置するとともに、差圧発信器１２０にそれぞれ備わったフランジカバー１２１の上方に導圧管１３０の他端を接続することが重要である。このように構成された蒸気流量計１を配管１００のフランジ１０１に接続してプラントの蒸気配管内に組み込むことで、以下のような特有の効果を発揮する。
【００３６】
最初にプラントを起動し高温の蒸気を配管内に流すと、蒸気の流速が絞り機構部１１０においてその上流側と下流側で変化する。これに伴い、上流側から圧力の高い蒸気が圧力導出孔１１１及び導圧管１３１を介して差圧発信器１２０に備わった一方のフランジカバー内に当該フランジカバー１２１の上方から入り込む。
【００３７】
また、絞り機構部１１０の下流側から圧力の低い蒸気が圧力導出孔１１２及び導圧管１３２を介して差圧発信器１２０に備わった他方のフランジカバー内に当該フランジカバー１２１の上方から入り込む。
【００３８】
このように、差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２に対してフランジカバー１２１の上方から蒸気が受圧ダイアフラム１２２とフランジカバー１２１とで協働して形成される水溜用空間内に導かれることで、この水溜用空間に導かれた蒸気は短時間で凝縮して水となりこの空間内にすぐに溜まる。
【００３９】
これによって、その後にフランジカバー１２１の上方から入り込んだ蒸気は差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２に直接接することなく、この空間に溜まった水を介して圧力を加えるようになる。そして、差圧発信器内の圧力伝達油を介してシリコン圧力センサ１２８にこの圧力を伝達する。
【００４０】
このように、受圧ダイアフラム１２２が長期間高温高圧の蒸気にさらされることもなく、この空間内に溜まった水を介して蒸気の圧力を受圧部に伝えることができるようになる。その結果、受圧ダイアフラム１２２に高温高圧の蒸気が長期間接することによる受圧ダイアフラム１２２への水素透過現象が生じることはない。従って、水素透過現象に伴って生じる不都合、すなわちプラント停止時に圧力伝達油内に溶け込んだ水素が膨張することで出力特性がずれることもなく、差圧発信器１２０に悪影響を及ぼすこともない。
【００４１】
また、差圧発信器１２０のフランジカバー１２１は絞り機構部１１０の水平方向に関して上方に配置されており、従来のように下方に配置されていないので、配管内の錆や異物が下方に移動して差圧発信器１２０の受圧ダイアフラム１２２とフランジカバー１２１で形成される水溜用空間に堆積する恐れもない。このようにして、長期間にわたって正確な蒸気流量の計測が可能となる。
【００４２】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計２について説明する。本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、図２に示すように、管路２００の一部に絞り部（図示せず）を有しかつ絞り部の上流側と下流側に導圧孔（図示せず）を形成した絞り機構部２１０と、絞り機構部２１０の上部の取り付け部２１５に取り付けられた２つのフランジカバー２２１と、フランジカバー２２１に挟持された流路側ダイアフラムベース２２３と、フランジカバー２２１の上部に取り付けられ、流路側ダイアフラムベース２２３から延在するキャピラリチューブ２３０（２３１，２３２）の他端が接続した差圧発信器２４０とを備えている。
【００４３】
絞り機構部２１０は、上述の通りオリフィス等の絞り部を有した管路２００と、管路２００の両端に形成されて隣接する管路（図示せず）と接続される２つのフランジ２１６と、管路２００と一体で形成されかつ管路２００の絞り部の上流側と下流側からそれぞれ図中上方に延在する導圧孔（図示せず）を備えている。また、絞り機構部２１０の取り付け部２１５の上端面は蒸気流量計取り付け状態において水平面をなしており、この上端面に２つのフランジカバー２２１がそれぞれ載置された状態で当該フランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３とが取り付けられている。
【００４４】
フランジカバー２２１の上部には差圧発信器２４０を支持する側面視で工の字型を有する２つの支持ステー２５０が当該フランジカバー２２１と交差するように載置され、この図においては詳細には示さない長さの長い締結具ボルトを介して支持ステー２５０とフランジカバー２２１が取り付け部２１５の上部に一体に締結されている。
【００４５】
流路側ダイアフラムベース２２３は、第１の実施形態におけるダイアフラムベース１２３と同様に例えばステンレスでできた円柱形状を有し、図３に示すようにその両側面に厚さの薄いステンレスの薄膜からなる受圧ダイアフラム２２２が備わっている。また、流路側ダイアフラムベース２２３と各受圧ダイアフラム２２２との間には僅かな隙間が形成され、この隙間に例えばシリコンオイルなどからなる圧力伝達油が封入されている。また、この隙間の底部から流路側ダイアフラムベース２２３の周面にそれぞれ形成されたキャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂまで細い封入液用流路が延在形成され（図３において一部図示）、この封入液用流路にも圧力伝達油が封入されている。そして、この圧力伝達油は、キャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂに接続されたキャピラリチューブチューブ内を通って後述する差圧発信器２４０の計器側カバー２４１内に備わった差圧発信器側の受圧ダイアフラムに圧力を伝達するようになっている。
【００４６】
一方、フランジカバー２２１は、例えばステンレスでできた側面視矩形状の厚さの厚いプレート体からなり、流路側ダイアフラムベース２２３の受圧ダイアフラム２２２と対向する側面に対応する凹み部２２１ａを有している。そして、この凹み部２２１ａと受圧ダイアフラム２２２とが協働して受圧ダイアフラム２２２に蒸気の圧力を伝えるとともに受圧ダイアフラム２２２を保護する水溜用空間を形成している。
【００４７】
また、蒸気流量計取り付け状態においてフランジカバー２２１の底面には、図３に示すように、絞り機構部２１０の２つの導圧孔（図示せず）と一致するように蒸気導圧孔（蒸気導圧部）２２５の一端開口部２２５ｃが形成されている。そして、蒸気導圧孔２２５はフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されている。これによって絞り機構部２１０の各蒸気導圧部から導かれた蒸気は、フランジカバー２２１の各蒸気導圧孔２２５を通って凹み部２２１ａの上部から水溜用空間内に入り込み、水溜用空間で凝縮して水となって受圧ダイアフラム面よりも上まで水が溜まり受圧ダイアフラム２２２を保護するようになっている。
【００４８】
一方、支持ステー２５０に取り付けられた差圧発信器２４０（図２参照）は、ステンレスでできた計器側カバー２４１と、ステンレスでできた計器側ダイアフラムベース２４３と、計器側ダイアフラムベース２４３のネック部２４４に取り付けられ差圧測定用の電子部品を内蔵した測定計器部２４５から構成されている。そして、側面視で矩形形状を有する計器側カバー２４１の中央部には上述したキャピラリチューブ２３０の他端が接続され、圧力伝達油が計器側カバー内の凹み部に導入されて計器側ダイアフラムベース２４３の受圧ダイアフラム（図示せず）に圧力を印加するようになっている。そして、計器側ダイアフラムベース２４３の受圧ダイアフラムに印加された圧力は、ここでは詳細には示さないが、計器側ダイアフラムベース２４３の封入液用流路に封入された圧力伝達油を介してネック部２４４に備わったシリコン圧力センサ（図示せず）に伝わり、シリコン圧力センサの歪による抵抗値変化を測定計器部２４５で測定して蒸気の流量に換算するようになっている。
【００４９】
この第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、フランジカバー内に蒸気導圧孔２２５が形成されているので、第１の実施形態にかかる蒸気流量計１のように蒸気流量計をプラントの蒸気配管内に設置する際に、フランジカバー２２１への蒸気流入部分が受圧ダイアフラム２２２の上部になるようにキャピラリチューブ２３０をフランジカバー２２１と意識的に接続する必要はない。そのため、フランジカバー２２１を絞り機構部２１０に取り付ける際の取り付け作業が簡単になる。
【００５０】
続いて、上述のように構成された蒸気流量計２の組み付け方法と特有の作用について説明する。最初に、かかる蒸気流量計２を構成する絞り機構部２１０、差圧発信器２４０、フランジカバー２２１、流路側ダイアフラムベース２２３、及びキャピラリチューブ２３０を準備し、上述のように各構成要素を適所に配置しながら以下のように組み合わせて第２の実施形態にかかる蒸気流量計２を組み付ける。
【００５１】
なお、蒸気流量計２の組付けに先立って、キャピラリチューブ２３０の一端は予め流路側ダイアフラムベース２２３のキャピラリチューブ接続部２２３ａ，２２３ｂに連結し、他端は差圧発信器２４０の計器側カバー２４１に連結して内部を圧力伝達油で満たしておく。また、フランジカバー締め付け用ボルトを介して２つのフランジカバー同士の間に流路側ダイアフラムベース２２３を挟み込んでおく。
【００５２】
蒸気流量計２の組み付けに際しては、本発明の以下の作用を発揮させるために、配管の絞り機構部２１０の取り付け部２１５上にフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３を載置して取り付けることが重要であるが、後述するようにこれらフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３の上部に差圧発信器２４０を必ずしも配置する必要はない。
【００５３】
絞り機構部２１０の取り付け部２１５上にフランジカバー２２１と流路側ダイアフラムベース２２３を載置した後、更にフランジカバー２２１上に支持ステー２５０を載置した状態で締め付けボルトによってこれらをまとめて絞り機構部２１０の取り付け部２１５上に固定する。次いで、支持ステー２５０の上部に差圧発信器２４０を載置して図示しない締め付けボルトで差圧発信器２４０を支持ステー２５０に固定する。
【００５４】
このように組み付けた蒸気流量計２を蒸気配管のフランジに接続してプラントの蒸気配管内に組み込むことで、第１の実施形態にかかる蒸気流量計１と同様に以下のような特有の効果を発揮することができる。
【００５５】
プラントを稼動して高温の蒸気を配管内に流すと、蒸気の流速が絞り機構部２１０においてその上流側と下流側で変化する。これに伴い、絞り機構部２１０の上流側から圧力の高い蒸気が蒸気導圧管を介して一方のフランジカバー内の蒸気導圧孔２２５に入り込む。この蒸気導圧孔２２５はフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されているので、蒸気は受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１とで協働して形成される一方の水溜用空間内の上方に導かれる。蒸気が当該水溜用空間内にこのように導かれることでこの水溜用空間に導かれた蒸気は凝縮して水となりこの一方の水溜用空間内に短時間に溜まる。
【００５６】
同様に絞り機構部２１０の下流側から圧力の高い蒸気が蒸気導圧管を介して他方のフランジカバー内の蒸気導圧孔２２５に入り込む。この蒸気導圧孔２２５もフランジカバー２２１の上方に向かって延在し、その他端開口部２２５ｄが上述した凹み部２２１ａの上方であって受圧ダイアフラム２２２の上部に位置するように形成されているので、蒸気は受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１とで協働して形成される他方の水溜用空間内の上方に導かれる。蒸気がこの他方の水溜用空間内にこのように導かれることでこの水溜用空間に導かれた蒸気は凝縮して水となりこの他方の水溜用空間内に短時間に溜まる。
【００５７】
このように水が溜まった後は、フランジカバー２２１の上方から入り込んだ蒸気は差圧発信器２４０の受圧ダイアフラム２２２に直接接することなく、この水溜用空間に溜まった水を介して受圧ダイアフラム２２２に圧力を加える。そして、流路側ダイアフラムベース内の圧力伝達油は流路側ダイアフラムベース２２３と差圧発信器２４０とを接続するキャピラリチューブ２３０及び差圧発信器２４０の計器側カバー２４１と受圧ダイアフラムとで画成される空間に充填された圧力伝達油を介して差圧発信器２４０の受圧ダイアフラムに圧力を伝達し、差圧発信器内部の圧力伝達油を介して計器側ダイアフラムベース２４３のネック部２４４に備わったシリコン圧力センサに圧力を伝達する。
【００５８】
このようにして、流路側ダイアフラムベース２２３の受圧ダイアフラム２２２が長期間高圧の蒸気にさらされることなく、この水溜用空間内に溜まった水を介して蒸気の圧力を受圧ダイアフラム２２２に伝えることができる。その結果、受圧ダイアフラム２２２に高圧の蒸気が印加することによる受圧ダイアフラム２２２への水素透過現象を生じることはない。従って、このような水素透過現象に伴う不都合、すなわちプラント停止時における圧力伝達油内の水素の膨張によって差圧発信器２４０の出力特性がずれることがなく、差圧発信器に悪影響を及ぼすこともない。
【００５９】
また、差圧発信器２４０のフランジカバー２２１は絞り機構部２１０の水平方向に関して上方に配置されており、従来のように下方に配置されていないので、配管内の錆や異物が下方に移動して受圧ダイアフラム２２２とフランジカバー２２１で構成される水溜用空間に堆積する恐れもない。このようにして長期間にわたって正確な蒸気の流量を測定することが可能となる。
【００６０】
なお、この第２の実施形態においては、絞り機構部２１０の導圧部の上部にダイアフラムベース２２３とフランジカバー２２１を直接取り付けたが、これらの間にマニホールド（図示せず）を介在させてこれらを互いに取り付けるようにしても良い。フランジカバー２２１がマニホールドを介して蒸気導圧部に着脱可能に接続できるようにする際、例えば蒸気導圧部のピッチを一般的なマニホールドのピッチと同じとするのが良い。これによって、フランジカバー２２１と絞り機構部２１０の蒸気導圧部との間にマニホールドを接続した後、必要に応じてマニホールドを閉じた状態でフランジカバー２２１の備わった差圧発信器２４０をユニットとして着脱することができ、保守メンテナンス性を向上させることができる。
【００６１】
また、この第２の実施形態においてはフランジカバー２２１の上部に支持ステー２５０を介して差圧発信器２４０を取り付けたが、必ずしもこのように取り付ける必要はなく、差圧発信器２４０がキャピラリチューブ２３０を介してフランジカバー２２１やダイアフラムベース２２３よりも下方に配置されていても良く、更には絞り機構部２１０より下方に配置されていても良い。
【００６２】
このように差圧発信器２４０の受圧部とフランジカバー２２１で覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されていることで、差圧発信器２４０を絞り機構部２１０より下方に配置することができ、蒸気流量計２のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００６３】
なお、絞り機構部２１０の絞り部２１３は、オリフィスに限らず楕円スロート、ベンチェリなどのその他の絞り機構を用いても良いことは言うまでもない。
【００６４】
また、上述した第２の実施形態にかかる蒸気流量計２は、絞り機構部２１０の導圧部上に取り付けられたフランジカバー２２１及び流路側ダイアフラムベース２２３において蒸気を凝縮して水とし、この水を介して圧力を受圧ダイアフラム２２２に伝達する構成を有しているので、絞り機構部２１０からの導圧部の長さを最小限に抑えつつ熱が差圧発信器本体に直接伝わりにくくすることができる。これによって絞り機構部２１０からの差圧発信器２４０の上方への突出量を最小限にすることができるので、配管内の蒸気の脈動によって絞り機構部２１０の導圧部及び差圧発信器２４０が振動を受けにくくなる。
【００６５】
また、上述の第１の実施形態の蒸気流量計１によると、キャピラリチューブ内には蒸気のみが通過し、従来の蒸気流量計のようにキャピラリチューブ内が水で満たされることはないので、例えば寒冷地においてプラント停止時に水溜用空間の水が凍ってもその膨張量を水溜用空間の上方で吸収することができるので、キャピラリチューブ内に溜まった水が凍ってキャピラリチューブ２３０が破損するようなことを防止できる。
【００６６】
また、受圧ダイアフラムとフランジカバーとで形成される水溜用空間に導かれた蒸気は短時間で凝縮して水となってこの水溜用空間に溜まるので、長期間高温高圧の蒸気を受圧ダイアフラムに当てることによって初めて生じる水素透過の現象を確実に防止できる。
【００６７】
なお、上述した実施形態における各構成要素の材質は、一例を示したものに過ぎず、必ずしもこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
上述した蒸気流量計は、いわゆる水蒸気の流量測定に規定されず、水以外の液体が蒸気となって配管内を流れる例えば熱媒などの流量を測定する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる蒸気流量計を断面で示した説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる蒸気流量計を示した斜視図である。
【図３】図２における蒸気流量計のフランジカバーとダイアフラムベースを示した断面図である。
【図４】従来の蒸気流量計の構成を概略的に示した斜視図である。
【図５】図４とは異なる従来の蒸気流量計の構成を概略的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２ 蒸気流量計
５０ 蒸気配管
５１ 絞り機構部
５３，５４ 蒸気導圧部
５３ａ，５４ａ 開閉バルブ
５５，５６ コンデンサ
５７，５８ 導圧管
６０ 差圧発信器
１００ 配管
１０１ フランジ
１１０ 絞り機構部
１１１，１１２ 圧力導出孔
１１３ 絞り部
１１４ 流路部
１２０ 差圧発信器
１２１ フランジカバー
１２１ａ 凹み部
１２２ 受圧ダイアフラム
１２３ ダイアフラムベース
１２４ ネック部
１２５，１２６ 流路
１２７ 測定計器部
１２８ シリコン圧力センサ
１３０（１３１，１３２） 導圧管
２００ 管路
２１０ 絞り機構部
２１３ 絞り部
２１５ 取り付け部
２１６ フランジ
２２１ フランジカバー
２２１ａ 凹み部
２２２ 受圧ダイアフラム
２２３ 流路側ダイアフラムベース
２２３ａ，２２３ｂ キャピラリチューブ接続部
２２５ 蒸気導圧孔
２２５ｃ，２２５ｄ 開口部
２３０（２３１，２３２） キャピラリチューブ
２４０ 差圧発信器
２４１ 計器側カバー
２４３ 計器側ダイアフラムベース
２４４ ネック部
２４５ 測定計器部
２５０ 支持ステー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計において、
配管に取り付けられる絞り機構部と、
前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、
前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するフランジカバーと、
一端が前記絞り機構部に接続されるとともに他端が前記フランジカバーの上部に接続され、前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧管を備えたことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項２】
配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計において、
配管に取り付けられる絞り機構部と、
前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、
前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化してダイアフラム面よりも上まで液体が溜まる液体溜まり用空間を形成するフランジカバーとを備え、
前記フランジカバー内に前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧路が形成されたことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項３】
前記蒸気流量計にはダイアフラムからなる受圧部を有して前記差圧を測定する差圧発信器が備わり、当該差圧発信器の受圧部と前記フランジカバーで覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気流量計。
【請求項４】
前記絞り機構部には蒸気導圧部が備わり、前記フランジカバーがマニホールドを介して当該蒸気導圧部に着脱可能に接続されていることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の蒸気流量計。
【請求項１】
配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計において、
配管に取り付けられる絞り機構部と、
前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、
前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化したときの液体溜まり用空間を形成するフランジカバーと、
一端が前記絞り機構部に接続されるとともに他端が前記フランジカバーの上部に接続され、前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧管を備えたことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項２】
配管内を流れる蒸気の流量を検出する蒸気流量計において、
配管に取り付けられる絞り機構部と、
前記絞り機構部内を流れる蒸気の差圧を検出するダイアフラムを有し、前記蒸気流量計の配管への取り付け状態において当該絞り機構部より上部に取り付けられた受圧部と、
前記受圧部のダイアフラム面に被着され、当該ダイアフラム面と協働して内部に蒸気が液化してダイアフラム面よりも上まで液体が溜まる液体溜まり用空間を形成するフランジカバーとを備え、
前記フランジカバー内に前記絞り機構部からの蒸気を前記液体溜まり用空間の上部に導く導圧路が形成されたことを特徴とする蒸気流量計。
【請求項３】
前記蒸気流量計にはダイアフラムからなる受圧部を有して前記差圧を測定する差圧発信器が備わり、当該差圧発信器の受圧部と前記フランジカバーで覆われた受圧部とが圧力伝達用のキャピラリチューブを介して自由に相対配置可能に接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の蒸気流量計。
【請求項４】
前記絞り機構部には蒸気導圧部が備わり、前記フランジカバーがマニホールドを介して当該蒸気導圧部に着脱可能に接続されていることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の蒸気流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−７８２３０（Ｐ２００６−７８２３０Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６０１４３（Ｐ２００４−２６０１４３）
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]