風速測定装置の設置方法及び風速測定装置
【課題】配管内の風速を検知する風速測定装置における超音波送信器及び超音波受信器付近の結露を低減させる。
【解決手段】配管１３０内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体２４と、渦発生体２４の下流側に配置された超音波送信器２０と、超音波送信器２０に所定間隔をあけて、渦発生体２４をはさんで対向配置された超音波受信器２２とを備え、超音波受信器２２の受信信号に基づいて、超音波送信器２０と超音波受信器２２との間を通過したカルマン渦の数をカウントし、カルマン渦のカウント数から風速を測定する風速測定装置１を、配管１３０に設置する際に、超音波送信器２０及び超音波受信器２２を、鉛直方向に対して傾斜させ、超音波送信器２０と超音波受信器２２とを、配管１３０内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させる。
【解決手段】配管１３０内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体２４と、渦発生体２４の下流側に配置された超音波送信器２０と、超音波送信器２０に所定間隔をあけて、渦発生体２４をはさんで対向配置された超音波受信器２２とを備え、超音波受信器２２の受信信号に基づいて、超音波送信器２０と超音波受信器２２との間を通過したカルマン渦の数をカウントし、カルマン渦のカウント数から風速を測定する風速測定装置１を、配管１３０に設置する際に、超音波送信器２０及び超音波受信器２２を、鉛直方向に対して傾斜させ、超音波送信器２０と超音波受信器２２とを、配管１３０内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気筒に送られる排ガスの風速を検出する風速測定装置の設置方法及び風速測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原子力発電所の施設から発生した排ガスは、有害成分が除去された後に排気筒を介して排出される。排ガスを排気筒に送るための配管には、風速測定装置が設置されており、この風速測定装置によって排ガスの移動速度を測定することにより、配管系統における異常の有無を管理している。
【０００３】
また、従来、この種の風速測定装置としては、特許文献１に示すような超音波渦流量計、すなわち、測定管路内を流れる流体にカルマン渦を発生させるための渦発生体と、渦発生体の下流側に対向配置された超音波送信器及び超音波受信器とを有し、超音波送信器より送信された信号がカルマン渦により変調された信号を超音波受信器で受信して流体の流量を測定する超音波渦流量計が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す超音波渦流量計においては、超音波送信器及び超音波受信器の少なくともいずれかに水滴が付着すると、計器測定誤差が大きくなり、カルマン渦の測定精度が低下するおそれがある。特に、発電施設から発生した排ガスに多量の水分が含まれている状態で気温が低下すると、超音波送信器及び超音波受信器に結露水が付着するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることを実現した風速測定装置の設置方法及び風速測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔をあけて、前記渦発生体をはさんで対向配置された超音波受信器とを備え、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流量を測定する超音波渦流量計を、前記配管に設置する際に、前記超音波送信器及び前記超音波受信器を、鉛直方向に対して傾斜させ、前記超音波送信器と前記超音波受信器とを、前記配管内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させることを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【０００９】
（１）によれば、超音波送信器及び超音波受信器が、鉛直方向に対して傾斜しているため、超音波送信器及び超音波受信器に結露水が発生した場合、結露水が傾斜に沿って落下するようになる。これにより、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になる。
【００１０】
（２） （１）において、前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【００１１】
（２）によれば、超音波送信器及びその周辺と、超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布することによって、撥水剤を塗布した領域に付着した結露水が滑りやすくなるため、超音波送信器及びその周辺、並びに超音波受信器及びその周辺に発生した結露水が、傾斜に沿って落下しやすくなる。
【００１２】
（３） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置位置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、前記超音波送信器及び前記超音波受信器に向かって空気を噴出する空気噴出手段と、前記超音波受信器に基づいて前記超音波送信器及び前記超音波受信器における結露の有無を判定し、結露していると判断した場合に、前記空気噴出手段を駆動させる噴出制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【００１３】
（３）によれば、超音波送信器及び前記超音波受信器に結露水が発生した場合に、空気噴出手段が超音波送信器及び超音波受信器に向かって空気を噴出することにより、結露水が吹き飛ばされる。これにより、超音波送信器及び前記超音波受信器における結露水を低減させることができる。
【００１４】
（４） （３）において、前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする風速測定装置。
【００１５】
（４）によれば、超音波送信器及びその周辺と、超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布することによって、撥水剤を塗布した領域に付着した結露水が滑りやすくなるため、空気噴出手段から噴出される空気によって、結露水が吹き飛ばされやすくなる。
【００１６】
（５） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置位置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、前記超音波送信器及び前記超音波受信器を加温する加温手段と、前記配管内の露点温度を求め、前記超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が前記露点温度よりも高くなるように加温手段を駆動させる加温制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【００１７】
（５）によれば、配管内の露点温度よりも超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が高くなるように、加温装置が制御されることにより、超音波送信器及び前記超音波受信器における結露水の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になり、より正確な風速の測定が可能な風速測定装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の風速測定装置を備えた原子力発電所のシステム構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態の風速測定装置の構成を示す側面図である。
【図３】風速検出部の外観を示す正面図である。
【図４】風速検出部の要部構造を示す側面図である。
【図５】配管に風速測定装置を取り付けた状態を示す外観図である。
【図６】図５の配管内の状態を示す説明図である。
【図７】風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態の風速測定装置を備えた原子力発電所のシステム構成を示す説明図である。原子力発電所には、原子炉施設１００、タービン建屋１１０、及び排気筒１５０等が備えられている。原子炉施設１００には、原子炉１０２が配備されている。タービン建屋１１０には、タービン１１２、復水器１１４が配備されている。そして、原子炉１０２に水を供給し、水を原子炉１０２によって加熱して蒸気を発生させる。原子炉施設１００で発生した蒸気は、タービン建屋１１０に供給され、蒸気の力でタービン１１２を回転させることにより、タービン１１２に連結されている発電機（図示せず）を回転させる。これにより、発電が行われる。タービン１１２を通過した蒸気は、復水器１１４によって水に戻されて、給水ポンプ（図示せず）によって原子炉１０２に再び供給される。
【００２２】
原子炉施設１００には配管１０４が接続されており、この配管１０４にフィルタ１２０が接続されている。さらに、フィルタ１２０には配管１０６が接続されており、この配管１０６には、排気筒１５０に直結している配管１３０が接続されている。また、タービン建屋１１０には配管１１６が接続されており、この配管１１６にフィルタ１２２が接続されている。さらに、フィルタ１２２には配管１３０が接続されている。
【００２３】
また、配管１３０には、風速測定装置１が設置されている。ここで、配管１０６と配管１３０とは、風速測定装置１よりも下流側で合流している。
【００２４】
原子炉施設１００の排ガスは、配管１０４を介してフィルタ１２０に送られる。このフィルタ１２０によって有害物質が除去されてから、配管１１６及び配管１３０を通って排気筒１５０から大気中に排出される。タービン建屋１１０の排ガスは、配管１１６を介してフィルタ１２２に送られる。排ガスは、このフィルタ１２２によって有害物質が除去されてから配管１３０を介して排気筒１５０に送られる。
【００２５】
また、配管１３０内の排ガスにおける、配管１０４と合流前の排ガスの流速（以下、風速と称する）が風速測定装置１によって測定され、この検知結果が、図示しない管理室に送られる。
【００２６】
［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態の風速測定装置の構成を示す側面図である。風速測定装置１は、風速検出部１０、変換部１２、プローブ１４及び固定部１６を備えており、プローブ１４の一端部に風速検出部１０を設け、プローブ１４の他端部に変換部１２を設け、プローブ１４の中央部に固定部１６を設けたものである。
【００２７】
風速検出部１０は、詳細は図３を用いて説明するが、超音波送信器２０（図３参照）と超音波受信器２２（図３参照）とを備えており、風速検出部１０内にカルマン渦を発生させ、超音波送信器２０（図３参照）と超音波受信器２２（図３参照）との間を通過するカルマン渦によって、超音波送信器２０（図３参照）から送信された超音波が変調され、この変調された超音波を超音波受信器２２（図３参照）が検出して電気信号として出力するものである。
【００２８】
変換部１２は、風速検出部１０を駆動させるための電源（図示せず）や、超音波受信器２２からの電気信号に基づいて風速を求めるための制御回路５０（図７参照）を実装した制御基板（図示せず）を備えている。この制御回路５０（図７参照）は、超音波受信器２２からの電気信号からカルマン渦の通過を検出するごとに、カウンタのカウントをアップする制御を行う。言い換えれば、制御回路５０（図７参照）は、カルマン渦の数をカウントする処理を行う。そして、所定時間内におけるカルマン渦の数に基づいて風速を求める処理を行う。
【００２９】
プローブ１４内には、風速検出部１０に電源を供給するための電源線（図示せず）や、風速検出部１０からの電気信号を変換部１２に送信するための信号線となるリード線（図示せず）が備えられている。
【００３０】
固定部１６は、風速測定装置１を配管１３０（図１参照）に設置する際に、配管１３０（図１参照）との間で密閉状態を保つように連結するものである。
【００３１】
図３は、風速検出部の外観を示す正面図である。図４は、風速検出部の要部構造を示す側面図である。風速検出部１０は、超音波送信器２０、超音波受信器２２、渦発生体２４及び筐体２６を備えている。また、筐体２６には、プローブ１４の長手方向に対して直角方向に貫通し、正面視略長方形の開口部２６ａが形成されている。この開口部２６ａを形成する４つの側面において、プローブ１４の長手方向に対向する側面には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２がそれぞれ設置されている。超音波送信器２０は、プローブ１４に近い側面に固定されており、この超音波送信器２０に対して所定の間隔をあけて超音波受信器２２が対向配置されている。また、開口部２６ａを形成する４つの側面において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が設置されていない一対の側面の中央部には、プローブ１４の長手方向に対して直角方向に、渦発生体２４となる棒状部材が配置されている。この渦発生体２４は、図３に示すように、正面視した場合に、超音波送信器２０と超音波受信器２２との間に挟まれる位置で、かつ、図４に示すように、側面視した場合に、排ガスが流れる方向において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に対して上流側に配置されている。
【００３２】
また、図４に示すように、開口部２６ａを形成する４つの側面において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２がそれぞれ設置されている一対の側面は、中央部から上流側に向かって開口が広くなるような斜面となっている。ここで、中央部から排ガスが流れる方向における上流側に渦発生体２４が設置されており、中央部から下流側に超音波送信器２０及び超音波受信器２２が設置されている。
【００３３】
さらに、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面及びその周囲には、撥水層３０が形成されている。この撥水層３０は、撥水剤を塗布することによって形成される。なお、撥水層３０は、配管１３０に風速測定装置１を設置する時に形成することが望ましい。また、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面を含め、筐体２６全体に撥水剤を塗布してもよい。
【００３４】
図５は、配管に風速測定装置を取り付けた状態を示す外観図であり、図６は、図５の配管内の状態を示す説明図である。配管１３０には、風速測定装置１を取り付けるための取付部１３２が設けられており、この取付部１３２から風速検出部１０及びプローブ１４を差し込んでから、固定部１６を取付部１３２に固定する。これにより、風速検出部１０が配管１３０の内部に位置付けられる。
【００３５】
配管１３０の内部において、風速検出部１０は、図６に示すように、開口部２６ａが配管１３０の軸方向に沿うように位置付けられる。また、プローブ１４は、鉛直方向に対して所定角度傾斜させた状態で固定される。本実施形態においては、鉛直方向に対して４５°傾斜させた状態で固定される。これにより、撥水層３０が形成されている超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面は、鉛直方向に対して４５°傾斜した状態となる。また、配管１３０に風速測定装置１を取り付けた場合、超音波送信器２０と超音波受信器２２とは、配管１３０内を流れる排ガスの移動方向（図６を正面視する方向）に対して直角に対向する。
【００３６】
図７は、風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が接続されている。
【００３７】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するための各種のプログラムが記憶されている。例えば、超音波受信器２２からの電気信号から、カルマン渦を検出する処理を実行するプログラムや、カルマン渦を検出した場合に、メモリ５４の所定領域に記憶されているカウント値を１加算した値に更新するプログラム等が記憶されている。外部端子５６は、外部の電子機器に接続し、風速の測定結果を外部の電子機器に出力可能にするものである。
【００３８】
次に、図４、図７を参照しながら、風速測定装置１による風速の測定方法について説明する。図４に示すように、配管１３０内の排ガスの一部は、風速測定装置１の開口部２６ａを通過する。排ガスが渦発生体２４を通過する際に、渦発生体２４が障害となってカルマン渦が発生し、このカルマン渦が、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の間を通過する。この時、超音波送信器２０から超音波受信器２２に向かって発信する超音波がカルマン渦によって変調され、超音波受信器２２は、変調された超音波を受信する。また、超音波受信器２２は、受信した超音波を電気信号に変換して、変換部１２の制御回路５０（図７参照）に送信する。そして、図７において、制御回路５０のＣＰＵ５２は、超音波受信器２２の電気信号が所定のレベルを越えた否かを検知し、越えたと判断した場合に、カウンタとして機能するメモリ５４の所定領域のカウント値を１加算した値に更新する。このように、ＣＰＵ５２は、流速測定手段に相当する。
【００３９】
そして、ＣＰＵ５２は、所定時間内におけるカウント値に基づいて風速を求め、求めた風速は、外部端子５６を介して管理室に送信され、管理室において風速をモニタ表示させたり、あるいは外部端子５６に外部接続された表示装置（図示せず）に送信して、その場でモニタ表示させることにより、風速の監視が行われる。
【００４０】
ところで、配管１３０内を通過する排ガスに、多量の水分が含まれている場合には、気温（配管１３０内の温度）が低下すると、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着するおそれがある。ここで、本実施形態によれば、仮に、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着したとしても、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に撥水層３０が形成されており、しかも、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が鉛直方向に対して４５°傾いているため、結露水が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に沿って流れ落ちるようになる。
【００４１】
このように第１実施形態によれば、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着した場合に、結露水が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に沿って流れ落ちるようになるため、超音波送信器２０及び超音波受信器２２付近の結露水を低減させることが可能になる。その結果、結露に起因する計器測定誤差を小さくすることが可能となり、カルマン渦の測定精度が向上することによって、信頼性の高い風速の測定値を得ることが可能になる。
【００４２】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。なお、図８に示す第２実施形態の風速測定装置において、図２〜図７に示す第１実施形態の風速測定装置における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００４３】
図８に示す第２実施形態の風速測定装置１は、図２に示す第１実施形態の風速測定装置１に対して、さらに、空気噴出手段に相当するエアパージセット６０を設けたものである。
【００４４】
エアパージセット６０は、先端部に９０°の曲げが施され、配管１３０内に挿入する挿入管６２、挿入管６２をプローブ１４と同じ方向に沿ってスライド移動させる移動機構６４、及び挿入管６２に空気を供給するエア供給装置６６を備えている。
【００４５】
挿入管６２は、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向下流側に設置されている。また、挿入管６２は、プローブ１４と同一方向に沿ってスライド移動可能であり、移動機構６４を駆動制御することにより、図８（ａ）に示すように、挿入管６２の先端部を風速検出部１０の開口部２６ａに対向させること、及び図８（ｂ）に示すように、配管１３０外に退避させることが可能である。
【００４６】
図９は、風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０、超音波受信器２２、移動機構６４及びエア供給装置６６が接続されている。
【００４７】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するためのプログラムの他に、移動機構６４を制御するプログラム、エア供給装置６６を制御するプログラム等が記憶されている。
【００４８】
次に、移動機構６４及びエア供給装置６６の制御について説明する。まず、風速測定装置１を配管１３０に設置して風速の測定を開始させると、制御回路５０のＣＰＵ５２は、初期設定を行い、超音波受信器２２の出力に基づいて、超音波の周波数、振幅、波形等をメモリ５４に記憶する制御を行う。その後、制御回路５０のＣＰＵ５２は、メモリ５４に記憶した超音波の周波数、振幅、波形等と、超音波受信器２２から出力される風速の測定値とを所定時間毎に比較して、超音波の減衰量を求める。そして、ＣＰＵ５２は、超音波の減衰量が所定値よりも大きいと判断した場合に、移動機構６４を駆動させ、挿入管６２の先端部を開口部２６ａに対向させる。さらに、ＣＰＵ５２は、エア供給装置６６を駆動させ、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付ける制御を行う。
【００４９】
ここで、挿入管６２からのエア圧は、排ガスによる圧力以上の圧力に設定する必要がある。本実施形態においては、流速５ｍ／ｓの排ガスに対して、２０〜３０ｋＰａのエア圧でエアを吹き付けている。また、エアを吹き付けた後、ＣＰＵ５２は、そのまま、挿入管６２の先端部を開口部２６ａに対向させた状態で待機させた状態で、超音波の減衰量を求める。
【００５０】
そして、ＣＰＵ５２は、超音波の減衰量が所定値よりも大きいか否かを判断して、減衰量が所定値よりも大きいと判断した場合には、再度、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付ける。ＣＰＵ５２が、減衰量が所定値よりも大きいと判断しない場合には、移動機構６４を駆動させて、挿入管６２の先端部を退避させる。このように、ＣＰＵ５２は、噴出制御手段に相当する。
【００５１】
このように構成したことにより、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着して、風速の測定値の信頼度が低下した場合に、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付けて、結露水を吹き飛ばす。これにより、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になり、その結果、計器測定誤差を小さくすることが可能となり、カルマン渦の測定精度が向上することによって、信頼性の高い風速の測定値を得ることが可能になる。
【００５２】
なお、挿入管６２を配管１３０内に待機させる場合には、挿入管６２を１８０°回転させて、挿入管６２の先端部に排ガスが入り込まないようにしてもよい。
【００５３】
また、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に撥水剤を塗布することにより、撥水層３０（図４参照）上において、結露水が滑りやすくなるため、より効率的に結露水を吹き飛ばすことが可能になる。
【００５４】
なお、上述した第２実施形態によれば、挿入管６２は、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向下流側に設置されているが、それに限らず、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向上流側に設置してもよい。これにより、排ガスの流れに沿って、開口部２６ａにエアを吹き付けることができるために、効率よく超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を吹き飛ばすことが可能になる。しかしながら、この場合には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の上流側において、挿入管６２によって排ガスの流れが乱されることにより、超音波送信器２０及び超音波受信器２２によって正確な風速の計測ができない可能性がある。このため、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付けた後に挿入管６２を配管１３０外に退避させ、挿入管６２が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の上流側の排ガスの流れを乱さないようにする必要がある。
【００５５】
また、上述した第２実施形態によれば、風速測定装置１のＣＰＵ５２を用いて、移動機構６４及びエア供給装置６６を制御しているが、それに限らず、エアパージセット６０にＣＰＵを設け、このＣＰＵに移動機構６４及びエア供給装置６６を制御させてもよい。すなわち、外部端子５６を介して風速測定装置１とエア供給装置６６とを電気的に接続し、風速測定装置１における風速の測定データをエアパージセット６０に送信し、エアパージセット６０のＣＰＵが、風速測定装置１からの測定データに基づいて、移動機構６４及びエア供給装置６６を駆動するか否か判断させてもよい。この場合、風速測定装置１に対してエアパージセット６０を外付けのオプションとして使用可能であり、エアパージセット６０を他の場所で利用することが可能になる。
【００５６】
また、上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ５２が、超音波の減衰量が所定値よりも大きいと判断しない場合に、自動的にエアの吹き付けが実行されるが、それ以外でも、例えば、定期的に自動的にエアの吹き付けを実行してもよく、さらには、エアパージセット６０に操作パネルを設け、作業員が操作パネルを手動操作することによって、エアの吹き付けを実行可能にしてもよい。
【００５７】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図、図１１は、第３実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１０、図１１に示す第３実施形態の風速測定装置において、図２〜図７に示す第１実施形態の風速測定装置における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００５８】
図１０、図１１に示す第３実施形態の風速測定装置１は、図２、図７に示す第１実施形態の風速測定装置１に対して、さらに、加温手段に相当するヒータ７０、温度検出器７２及び配管温度検出器７４を設けたものである。
【００５９】
ヒータ７０は、プローブ１４内における風速検出部１０の近傍に配置されている。温度検出器７２は、風速検出部１０の筐体２６（図３参照）内に設置され、風速検出部１０の温度、特に超音波送信器２０及び超音波受信器２２付近の温度を検知するものである。
【００６０】
配管温度検出器７４は、配管１３０内における風速測定装置１の近傍に配置され、配管１３０内の温度を検知するものである。
【００６１】
次に、電気的構成について説明する。図１１に示すように、制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０、超音波受信器２２、ヒータ７０、温度検出器７２及び配管温度検出器７４が接続されている。
【００６２】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するためのプログラムの他に、ヒータ７０への電源供給を制御するプログラム、配管１３０内の温度から露点温度を求めるテーブル等が記憶されている。
【００６３】
次に、ヒータ７０の制御について説明する。制御回路５０のＣＰＵ５２は、配管温度検出器７４の検出結果に基づいて露点温度を求め、この露点温度より若干高い温度を基準温度としてメモリ５４の所定領域に記憶する。次に、ＣＰＵ５２は、温度検出器７２の検出結果に基づいて、ヒータ７０への電源供給のオン、オフを行い、風速検出部１０の温度が基準温度以下にならないようにフィードバック制御を実行する。このように、ＣＰＵ５２は、加温制御手段に相当する。
【００６４】
なお、第３実施形態においては、風速検出部１０に結露が発生しないことから、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に撥水剤を塗布して、撥水層３０（図４参照）を形成する作業を省略することができる。
【００６５】
このように構成した第３実施形態によれば、ヒータ７０を制御することによって、プローブ１４及び風速検出部１０の温度を、配管１３０内の露点温度よりも高くすることが可能となるため、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着することを、より確実に防止することが可能になる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 風速測定装置
１０ 風速検出部
１２ 変換部
１４ プローブ
１６ 固定部
２０ 超音波送信器
２２ 超音波受信器
２４ 渦発生体
２６ 筐体
２６ａ 開口部
３０ 撥水層
５０ 制御回路
５２ ＣＰＵ
５４ メモリ
５６ 外部端子
６０ エアパージセット
６２ 挿入管
６４ 移動機構
６６ エア供給装置
７０ ヒータ
７２ 温度検出器
７４ 配管内温度検出器
１００ 原子炉施設
１０２ 原子炉
１０４、１０６、１１６、１３０ 配管
１１０ タービン建屋
１１２ タービン
１１４ 復水器
１２０、１２２ フィルタ
１３２ 取付部
１５０ 排気筒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気筒に送られる排ガスの風速を検出する風速測定装置の設置方法及び風速測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原子力発電所の施設から発生した排ガスは、有害成分が除去された後に排気筒を介して排出される。排ガスを排気筒に送るための配管には、風速測定装置が設置されており、この風速測定装置によって排ガスの移動速度を測定することにより、配管系統における異常の有無を管理している。
【０００３】
また、従来、この種の風速測定装置としては、特許文献１に示すような超音波渦流量計、すなわち、測定管路内を流れる流体にカルマン渦を発生させるための渦発生体と、渦発生体の下流側に対向配置された超音波送信器及び超音波受信器とを有し、超音波送信器より送信された信号がカルマン渦により変調された信号を超音波受信器で受信して流体の流量を測定する超音波渦流量計が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す超音波渦流量計においては、超音波送信器及び超音波受信器の少なくともいずれかに水滴が付着すると、計器測定誤差が大きくなり、カルマン渦の測定精度が低下するおそれがある。特に、発電施設から発生した排ガスに多量の水分が含まれている状態で気温が低下すると、超音波送信器及び超音波受信器に結露水が付着するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることを実現した風速測定装置の設置方法及び風速測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔をあけて、前記渦発生体をはさんで対向配置された超音波受信器とを備え、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流量を測定する超音波渦流量計を、前記配管に設置する際に、前記超音波送信器及び前記超音波受信器を、鉛直方向に対して傾斜させ、前記超音波送信器と前記超音波受信器とを、前記配管内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させることを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【０００９】
（１）によれば、超音波送信器及び超音波受信器が、鉛直方向に対して傾斜しているため、超音波送信器及び超音波受信器に結露水が発生した場合、結露水が傾斜に沿って落下するようになる。これにより、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になる。
【００１０】
（２） （１）において、前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【００１１】
（２）によれば、超音波送信器及びその周辺と、超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布することによって、撥水剤を塗布した領域に付着した結露水が滑りやすくなるため、超音波送信器及びその周辺、並びに超音波受信器及びその周辺に発生した結露水が、傾斜に沿って落下しやすくなる。
【００１２】
（３） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置位置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、前記超音波送信器及び前記超音波受信器に向かって空気を噴出する空気噴出手段と、前記超音波受信器に基づいて前記超音波送信器及び前記超音波受信器における結露の有無を判定し、結露していると判断した場合に、前記空気噴出手段を駆動させる噴出制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【００１３】
（３）によれば、超音波送信器及び前記超音波受信器に結露水が発生した場合に、空気噴出手段が超音波送信器及び超音波受信器に向かって空気を噴出することにより、結露水が吹き飛ばされる。これにより、超音波送信器及び前記超音波受信器における結露水を低減させることができる。
【００１４】
（４） （３）において、前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする風速測定装置。
【００１５】
（４）によれば、超音波送信器及びその周辺と、超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布することによって、撥水剤を塗布した領域に付着した結露水が滑りやすくなるため、空気噴出手段から噴出される空気によって、結露水が吹き飛ばされやすくなる。
【００１６】
（５） 配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置位置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、前記超音波送信器及び前記超音波受信器を加温する加温手段と、前記配管内の露点温度を求め、前記超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が前記露点温度よりも高くなるように加温手段を駆動させる加温制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【００１７】
（５）によれば、配管内の露点温度よりも超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が高くなるように、加温装置が制御されることにより、超音波送信器及び前記超音波受信器における結露水の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になり、より正確な風速の測定が可能な風速測定装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の風速測定装置を備えた原子力発電所のシステム構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態の風速測定装置の構成を示す側面図である。
【図３】風速検出部の外観を示す正面図である。
【図４】風速検出部の要部構造を示す側面図である。
【図５】配管に風速測定装置を取り付けた状態を示す外観図である。
【図６】図５の配管内の状態を示す説明図である。
【図７】風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態の風速測定装置を備えた原子力発電所のシステム構成を示す説明図である。原子力発電所には、原子炉施設１００、タービン建屋１１０、及び排気筒１５０等が備えられている。原子炉施設１００には、原子炉１０２が配備されている。タービン建屋１１０には、タービン１１２、復水器１１４が配備されている。そして、原子炉１０２に水を供給し、水を原子炉１０２によって加熱して蒸気を発生させる。原子炉施設１００で発生した蒸気は、タービン建屋１１０に供給され、蒸気の力でタービン１１２を回転させることにより、タービン１１２に連結されている発電機（図示せず）を回転させる。これにより、発電が行われる。タービン１１２を通過した蒸気は、復水器１１４によって水に戻されて、給水ポンプ（図示せず）によって原子炉１０２に再び供給される。
【００２２】
原子炉施設１００には配管１０４が接続されており、この配管１０４にフィルタ１２０が接続されている。さらに、フィルタ１２０には配管１０６が接続されており、この配管１０６には、排気筒１５０に直結している配管１３０が接続されている。また、タービン建屋１１０には配管１１６が接続されており、この配管１１６にフィルタ１２２が接続されている。さらに、フィルタ１２２には配管１３０が接続されている。
【００２３】
また、配管１３０には、風速測定装置１が設置されている。ここで、配管１０６と配管１３０とは、風速測定装置１よりも下流側で合流している。
【００２４】
原子炉施設１００の排ガスは、配管１０４を介してフィルタ１２０に送られる。このフィルタ１２０によって有害物質が除去されてから、配管１１６及び配管１３０を通って排気筒１５０から大気中に排出される。タービン建屋１１０の排ガスは、配管１１６を介してフィルタ１２２に送られる。排ガスは、このフィルタ１２２によって有害物質が除去されてから配管１３０を介して排気筒１５０に送られる。
【００２５】
また、配管１３０内の排ガスにおける、配管１０４と合流前の排ガスの流速（以下、風速と称する）が風速測定装置１によって測定され、この検知結果が、図示しない管理室に送られる。
【００２６】
［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態の風速測定装置の構成を示す側面図である。風速測定装置１は、風速検出部１０、変換部１２、プローブ１４及び固定部１６を備えており、プローブ１４の一端部に風速検出部１０を設け、プローブ１４の他端部に変換部１２を設け、プローブ１４の中央部に固定部１６を設けたものである。
【００２７】
風速検出部１０は、詳細は図３を用いて説明するが、超音波送信器２０（図３参照）と超音波受信器２２（図３参照）とを備えており、風速検出部１０内にカルマン渦を発生させ、超音波送信器２０（図３参照）と超音波受信器２２（図３参照）との間を通過するカルマン渦によって、超音波送信器２０（図３参照）から送信された超音波が変調され、この変調された超音波を超音波受信器２２（図３参照）が検出して電気信号として出力するものである。
【００２８】
変換部１２は、風速検出部１０を駆動させるための電源（図示せず）や、超音波受信器２２からの電気信号に基づいて風速を求めるための制御回路５０（図７参照）を実装した制御基板（図示せず）を備えている。この制御回路５０（図７参照）は、超音波受信器２２からの電気信号からカルマン渦の通過を検出するごとに、カウンタのカウントをアップする制御を行う。言い換えれば、制御回路５０（図７参照）は、カルマン渦の数をカウントする処理を行う。そして、所定時間内におけるカルマン渦の数に基づいて風速を求める処理を行う。
【００２９】
プローブ１４内には、風速検出部１０に電源を供給するための電源線（図示せず）や、風速検出部１０からの電気信号を変換部１２に送信するための信号線となるリード線（図示せず）が備えられている。
【００３０】
固定部１６は、風速測定装置１を配管１３０（図１参照）に設置する際に、配管１３０（図１参照）との間で密閉状態を保つように連結するものである。
【００３１】
図３は、風速検出部の外観を示す正面図である。図４は、風速検出部の要部構造を示す側面図である。風速検出部１０は、超音波送信器２０、超音波受信器２２、渦発生体２４及び筐体２６を備えている。また、筐体２６には、プローブ１４の長手方向に対して直角方向に貫通し、正面視略長方形の開口部２６ａが形成されている。この開口部２６ａを形成する４つの側面において、プローブ１４の長手方向に対向する側面には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２がそれぞれ設置されている。超音波送信器２０は、プローブ１４に近い側面に固定されており、この超音波送信器２０に対して所定の間隔をあけて超音波受信器２２が対向配置されている。また、開口部２６ａを形成する４つの側面において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が設置されていない一対の側面の中央部には、プローブ１４の長手方向に対して直角方向に、渦発生体２４となる棒状部材が配置されている。この渦発生体２４は、図３に示すように、正面視した場合に、超音波送信器２０と超音波受信器２２との間に挟まれる位置で、かつ、図４に示すように、側面視した場合に、排ガスが流れる方向において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に対して上流側に配置されている。
【００３２】
また、図４に示すように、開口部２６ａを形成する４つの側面において、超音波送信器２０及び超音波受信器２２がそれぞれ設置されている一対の側面は、中央部から上流側に向かって開口が広くなるような斜面となっている。ここで、中央部から排ガスが流れる方向における上流側に渦発生体２４が設置されており、中央部から下流側に超音波送信器２０及び超音波受信器２２が設置されている。
【００３３】
さらに、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面及びその周囲には、撥水層３０が形成されている。この撥水層３０は、撥水剤を塗布することによって形成される。なお、撥水層３０は、配管１３０に風速測定装置１を設置する時に形成することが望ましい。また、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面を含め、筐体２６全体に撥水剤を塗布してもよい。
【００３４】
図５は、配管に風速測定装置を取り付けた状態を示す外観図であり、図６は、図５の配管内の状態を示す説明図である。配管１３０には、風速測定装置１を取り付けるための取付部１３２が設けられており、この取付部１３２から風速検出部１０及びプローブ１４を差し込んでから、固定部１６を取付部１３２に固定する。これにより、風速検出部１０が配管１３０の内部に位置付けられる。
【００３５】
配管１３０の内部において、風速検出部１０は、図６に示すように、開口部２６ａが配管１３０の軸方向に沿うように位置付けられる。また、プローブ１４は、鉛直方向に対して所定角度傾斜させた状態で固定される。本実施形態においては、鉛直方向に対して４５°傾斜させた状態で固定される。これにより、撥水層３０が形成されている超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面は、鉛直方向に対して４５°傾斜した状態となる。また、配管１３０に風速測定装置１を取り付けた場合、超音波送信器２０と超音波受信器２２とは、配管１３０内を流れる排ガスの移動方向（図６を正面視する方向）に対して直角に対向する。
【００３６】
図７は、風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が接続されている。
【００３７】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するための各種のプログラムが記憶されている。例えば、超音波受信器２２からの電気信号から、カルマン渦を検出する処理を実行するプログラムや、カルマン渦を検出した場合に、メモリ５４の所定領域に記憶されているカウント値を１加算した値に更新するプログラム等が記憶されている。外部端子５６は、外部の電子機器に接続し、風速の測定結果を外部の電子機器に出力可能にするものである。
【００３８】
次に、図４、図７を参照しながら、風速測定装置１による風速の測定方法について説明する。図４に示すように、配管１３０内の排ガスの一部は、風速測定装置１の開口部２６ａを通過する。排ガスが渦発生体２４を通過する際に、渦発生体２４が障害となってカルマン渦が発生し、このカルマン渦が、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の間を通過する。この時、超音波送信器２０から超音波受信器２２に向かって発信する超音波がカルマン渦によって変調され、超音波受信器２２は、変調された超音波を受信する。また、超音波受信器２２は、受信した超音波を電気信号に変換して、変換部１２の制御回路５０（図７参照）に送信する。そして、図７において、制御回路５０のＣＰＵ５２は、超音波受信器２２の電気信号が所定のレベルを越えた否かを検知し、越えたと判断した場合に、カウンタとして機能するメモリ５４の所定領域のカウント値を１加算した値に更新する。このように、ＣＰＵ５２は、流速測定手段に相当する。
【００３９】
そして、ＣＰＵ５２は、所定時間内におけるカウント値に基づいて風速を求め、求めた風速は、外部端子５６を介して管理室に送信され、管理室において風速をモニタ表示させたり、あるいは外部端子５６に外部接続された表示装置（図示せず）に送信して、その場でモニタ表示させることにより、風速の監視が行われる。
【００４０】
ところで、配管１３０内を通過する排ガスに、多量の水分が含まれている場合には、気温（配管１３０内の温度）が低下すると、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着するおそれがある。ここで、本実施形態によれば、仮に、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着したとしても、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に撥水層３０が形成されており、しかも、超音波送信器２０及び超音波受信器２２が鉛直方向に対して４５°傾いているため、結露水が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に沿って流れ落ちるようになる。
【００４１】
このように第１実施形態によれば、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着した場合に、結露水が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に沿って流れ落ちるようになるため、超音波送信器２０及び超音波受信器２２付近の結露水を低減させることが可能になる。その結果、結露に起因する計器測定誤差を小さくすることが可能となり、カルマン渦の測定精度が向上することによって、信頼性の高い風速の測定値を得ることが可能になる。
【００４２】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図である。なお、図８に示す第２実施形態の風速測定装置において、図２〜図７に示す第１実施形態の風速測定装置における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００４３】
図８に示す第２実施形態の風速測定装置１は、図２に示す第１実施形態の風速測定装置１に対して、さらに、空気噴出手段に相当するエアパージセット６０を設けたものである。
【００４４】
エアパージセット６０は、先端部に９０°の曲げが施され、配管１３０内に挿入する挿入管６２、挿入管６２をプローブ１４と同じ方向に沿ってスライド移動させる移動機構６４、及び挿入管６２に空気を供給するエア供給装置６６を備えている。
【００４５】
挿入管６２は、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向下流側に設置されている。また、挿入管６２は、プローブ１４と同一方向に沿ってスライド移動可能であり、移動機構６４を駆動制御することにより、図８（ａ）に示すように、挿入管６２の先端部を風速検出部１０の開口部２６ａに対向させること、及び図８（ｂ）に示すように、配管１３０外に退避させることが可能である。
【００４６】
図９は、風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０、超音波受信器２２、移動機構６４及びエア供給装置６６が接続されている。
【００４７】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するためのプログラムの他に、移動機構６４を制御するプログラム、エア供給装置６６を制御するプログラム等が記憶されている。
【００４８】
次に、移動機構６４及びエア供給装置６６の制御について説明する。まず、風速測定装置１を配管１３０に設置して風速の測定を開始させると、制御回路５０のＣＰＵ５２は、初期設定を行い、超音波受信器２２の出力に基づいて、超音波の周波数、振幅、波形等をメモリ５４に記憶する制御を行う。その後、制御回路５０のＣＰＵ５２は、メモリ５４に記憶した超音波の周波数、振幅、波形等と、超音波受信器２２から出力される風速の測定値とを所定時間毎に比較して、超音波の減衰量を求める。そして、ＣＰＵ５２は、超音波の減衰量が所定値よりも大きいと判断した場合に、移動機構６４を駆動させ、挿入管６２の先端部を開口部２６ａに対向させる。さらに、ＣＰＵ５２は、エア供給装置６６を駆動させ、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付ける制御を行う。
【００４９】
ここで、挿入管６２からのエア圧は、排ガスによる圧力以上の圧力に設定する必要がある。本実施形態においては、流速５ｍ／ｓの排ガスに対して、２０〜３０ｋＰａのエア圧でエアを吹き付けている。また、エアを吹き付けた後、ＣＰＵ５２は、そのまま、挿入管６２の先端部を開口部２６ａに対向させた状態で待機させた状態で、超音波の減衰量を求める。
【００５０】
そして、ＣＰＵ５２は、超音波の減衰量が所定値よりも大きいか否かを判断して、減衰量が所定値よりも大きいと判断した場合には、再度、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付ける。ＣＰＵ５２が、減衰量が所定値よりも大きいと判断しない場合には、移動機構６４を駆動させて、挿入管６２の先端部を退避させる。このように、ＣＰＵ５２は、噴出制御手段に相当する。
【００５１】
このように構成したことにより、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着して、風速の測定値の信頼度が低下した場合に、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付けて、結露水を吹き飛ばす。これにより、超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を低減させることが可能になり、その結果、計器測定誤差を小さくすることが可能となり、カルマン渦の測定精度が向上することによって、信頼性の高い風速の測定値を得ることが可能になる。
【００５２】
なお、挿入管６２を配管１３０内に待機させる場合には、挿入管６２を１８０°回転させて、挿入管６２の先端部に排ガスが入り込まないようにしてもよい。
【００５３】
また、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に撥水剤を塗布することにより、撥水層３０（図４参照）上において、結露水が滑りやすくなるため、より効率的に結露水を吹き飛ばすことが可能になる。
【００５４】
なお、上述した第２実施形態によれば、挿入管６２は、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向下流側に設置されているが、それに限らず、配管１３０における風速測定装置１の取り付け位置に対して、排ガスの移動方向上流側に設置してもよい。これにより、排ガスの流れに沿って、開口部２６ａにエアを吹き付けることができるために、効率よく超音波送信器及び超音波受信器付近の結露水を吹き飛ばすことが可能になる。しかしながら、この場合には、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の上流側において、挿入管６２によって排ガスの流れが乱されることにより、超音波送信器２０及び超音波受信器２２によって正確な風速の計測ができない可能性がある。このため、挿入管６２から開口部２６ａにエアを吹き付けた後に挿入管６２を配管１３０外に退避させ、挿入管６２が超音波送信器２０及び超音波受信器２２の上流側の排ガスの流れを乱さないようにする必要がある。
【００５５】
また、上述した第２実施形態によれば、風速測定装置１のＣＰＵ５２を用いて、移動機構６４及びエア供給装置６６を制御しているが、それに限らず、エアパージセット６０にＣＰＵを設け、このＣＰＵに移動機構６４及びエア供給装置６６を制御させてもよい。すなわち、外部端子５６を介して風速測定装置１とエア供給装置６６とを電気的に接続し、風速測定装置１における風速の測定データをエアパージセット６０に送信し、エアパージセット６０のＣＰＵが、風速測定装置１からの測定データに基づいて、移動機構６４及びエア供給装置６６を駆動するか否か判断させてもよい。この場合、風速測定装置１に対してエアパージセット６０を外付けのオプションとして使用可能であり、エアパージセット６０を他の場所で利用することが可能になる。
【００５６】
また、上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ５２が、超音波の減衰量が所定値よりも大きいと判断しない場合に、自動的にエアの吹き付けが実行されるが、それ以外でも、例えば、定期的に自動的にエアの吹き付けを実行してもよく、さらには、エアパージセット６０に操作パネルを設け、作業員が操作パネルを手動操作することによって、エアの吹き付けを実行可能にしてもよい。
【００５７】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態の風速測定装置の概略構成を示す説明図、図１１は、第３実施形態の風速測定装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１０、図１１に示す第３実施形態の風速測定装置において、図２〜図７に示す第１実施形態の風速測定装置における部材と同一の部材、あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００５８】
図１０、図１１に示す第３実施形態の風速測定装置１は、図２、図７に示す第１実施形態の風速測定装置１に対して、さらに、加温手段に相当するヒータ７０、温度検出器７２及び配管温度検出器７４を設けたものである。
【００５９】
ヒータ７０は、プローブ１４内における風速検出部１０の近傍に配置されている。温度検出器７２は、風速検出部１０の筐体２６（図３参照）内に設置され、風速検出部１０の温度、特に超音波送信器２０及び超音波受信器２２付近の温度を検知するものである。
【００６０】
配管温度検出器７４は、配管１３０内における風速測定装置１の近傍に配置され、配管１３０内の温度を検知するものである。
【００６１】
次に、電気的構成について説明する。図１１に示すように、制御回路５０は、ＣＰＵ５２、メモリ５４及び外部端子５６を備えている。また、制御回路５０には、超音波送信器２０、超音波受信器２２、ヒータ７０、温度検出器７２及び配管温度検出器７４が接続されている。
【００６２】
ＣＰＵ５２は、風速測定装置１全体を制御するものである。メモリ５４には、風速測定装置１を制御するためのプログラムの他に、ヒータ７０への電源供給を制御するプログラム、配管１３０内の温度から露点温度を求めるテーブル等が記憶されている。
【００６３】
次に、ヒータ７０の制御について説明する。制御回路５０のＣＰＵ５２は、配管温度検出器７４の検出結果に基づいて露点温度を求め、この露点温度より若干高い温度を基準温度としてメモリ５４の所定領域に記憶する。次に、ＣＰＵ５２は、温度検出器７２の検出結果に基づいて、ヒータ７０への電源供給のオン、オフを行い、風速検出部１０の温度が基準温度以下にならないようにフィードバック制御を実行する。このように、ＣＰＵ５２は、加温制御手段に相当する。
【００６４】
なお、第３実施形態においては、風速検出部１０に結露が発生しないことから、超音波送信器２０及び超音波受信器２２の表面に撥水剤を塗布して、撥水層３０（図４参照）を形成する作業を省略することができる。
【００６５】
このように構成した第３実施形態によれば、ヒータ７０を制御することによって、プローブ１４及び風速検出部１０の温度を、配管１３０内の露点温度よりも高くすることが可能となるため、超音波送信器２０及び超音波受信器２２に結露水が付着することを、より確実に防止することが可能になる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 風速測定装置
１０ 風速検出部
１２ 変換部
１４ プローブ
１６ 固定部
２０ 超音波送信器
２２ 超音波受信器
２４ 渦発生体
２６ 筐体
２６ａ 開口部
３０ 撥水層
５０ 制御回路
５２ ＣＰＵ
５４ メモリ
５６ 外部端子
６０ エアパージセット
６２ 挿入管
６４ 移動機構
６６ エア供給装置
７０ ヒータ
７２ 温度検出器
７４ 配管内温度検出器
１００ 原子炉施設
１０２ 原子炉
１０４、１０６、１１６、１３０ 配管
１１０ タービン建屋
１１２ タービン
１１４ 復水器
１２０、１２２ フィルタ
１３２ 取付部
１５０ 排気筒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔をあけて、前記渦発生体をはさんで対向配置された超音波受信器とを備え、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の速度を測定する風速測定装置を、前記配管に設置する際に、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器を、鉛直方向に対して傾斜させ、前記超音波送信器と前記超音波受信器とを、前記配管内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させることを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【請求項２】
前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする請求項１記載の風速測定装置の設置方法。
【請求項３】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、
当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、
当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の速度を測定する流速測定手段と、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器に向かって空気を噴出する空気噴出手段と、
前記超音波受信器に基づいて前記超音波送信器及び前記超音波受信器における結露の有無を判定し、結露していると判断した場合に、前記空気噴出手段を駆動させる噴出制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【請求項４】
前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする請求項３記載の風速測定装置。
【請求項５】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、
当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、
当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器を加温する加温手段と、
前記配管内の露点温度を求め、前記超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が前記露点温度よりも高くなるように加温手段を駆動させる加温制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【請求項１】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、当該超音波送信器に所定間隔をあけて、前記渦発生体をはさんで対向配置された超音波受信器とを備え、前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の速度を測定する風速測定装置を、前記配管に設置する際に、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器を、鉛直方向に対して傾斜させ、前記超音波送信器と前記超音波受信器とを、前記配管内を流れる流体の移動方向に対して直角に対向させることを特徴とする風速測定装置の設置方法。
【請求項２】
前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする請求項１記載の風速測定装置の設置方法。
【請求項３】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、
当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、
当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の速度を測定する流速測定手段と、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器に向かって空気を噴出する空気噴出手段と、
前記超音波受信器に基づいて前記超音波送信器及び前記超音波受信器における結露の有無を判定し、結露していると判断した場合に、前記空気噴出手段を駆動させる噴出制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【請求項４】
前記超音波送信器及びその周辺と、前記超音波受信器及びその周辺とに撥水剤を塗布したことを特徴とする請求項３記載の風速測定装置。
【請求項５】
配管内を流れる流体にカルマン渦を発生させる渦発生体と、
当該渦発生体の下流側に配置された超音波送信器と、
当該超音波送信器に所定間隔を開けて対向配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器の受信信号に基づいて、前記超音波送信器と前記超音波受信器との間を通過した前記カルマン渦の数をカウントし、前記カルマン渦のカウント数から前記流体の流速を測定する流速測定手段と、
前記超音波送信器及び前記超音波受信器を加温する加温手段と、
前記配管内の露点温度を求め、前記超音波送信器及び前記超音波受信器の温度が前記露点温度よりも高くなるように加温手段を駆動させる加温制御手段とを設けたことを特徴とする風速測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８３２６０（Ｐ２０１２−８３２６０Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０６３８（Ｐ２０１０−２３０６３８）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
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