(57)【要約】【課題】液膜流れの流量を正確に測定することが可能な液膜流れ流量測定器を提供する。【解決手段】液膜流れ流量測定器１は、トラフ５４から液体を溢れ出させることにより形成された液膜流れＦの一部の当該液体を貯留する貯留部２と、貯留部２に接続され、当該貯留部２に貯留された液体を当該貯留部２から導出する導出配管３と、導出配管３を流れる液体の流量を測定する流量測定部４と、貯留部２に貯留される液体に関する液面高さを測定する液面測定部５と、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節する流動抵抗部６と、液面測定部５で測定される液面高さが所定の範囲内になるまで流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部６を制御する制御部７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口された長尺の箱体からなるトラフ本体を有するトラフから液体を溢れ出させることにより形成された液膜流れの一部の当該液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部に接続され、当該貯留部に貯留された前記液体を当該貯留部から導出する導出配管と、
前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定する流量測定部と、
前記貯留部に貯留される前記液体に関する液面高さを測定する液面測定部と、
前記導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を調節する流動抵抗部と、
前記液面測定部で測定される前記液面高さが所定の範囲内になるまで前記流動抵抗部が前記導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部を制御する制御部と、
を備えている液膜流れ流量測定器。
【請求項２】
前記流動抵抗部は、前記導出配管の出口の高さを変えることにより、当該導出配管の出口と前記貯留部に貯留された前記液体の液面とのヘッド差を変える構成を有する、
請求項１記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項３】
前記流動抵抗部は、前記導出配管の開口度を調整する構成を有する、
請求項１に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項４】
前記流量測定部は、前記導出配管に設けられ、前記導出配管を流れる前記液体の流量を計測する流量計を備える、
請求項１〜３のいずれかに記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項５】
前記流量測定部は、前記流動抵抗部によって変えられる前記導出配管の出口の高さに基づいて、前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定する、
請求項２に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項６】
前記流量測定部は、前記流動抵抗部によって変えられる導出配管の開口度に基づいて、前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定する、
請求項３に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項７】
前記導出配管の出口から当該導出配管の内部への空気の流入を阻止する逆止弁をさらに備える、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項８】
前記導出配管は、前記導出配管の出口と前記流量計との間の位置において、当該出口および当該流量計よりも高い位置に配置された立上げ部を有する、
請求項４に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項９】
前記貯留部の内部を、前記液膜流れの前記液体が流入する流入空間と前記液面測定部によって前記液面高さを測定する測定空間とに分ける隔壁をさらに備え、
前記隔壁には、前記液体の液面の下方において当該流入空間と当該測定空間との液体の流通を許容する流通口が形成されている、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項１０】
前記貯留部が上面において開口を有する構成において、
当該開口を覆う天板をさらに備え、
前記天板は、前記開口よりを小さい開口面積を有する導入孔を有する、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の液膜流れ流量測定器。
【請求項１１】
前記貯留部の全高は、前記トラフの全高よりも高い
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液膜流れ流量測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液膜流れの流量を測定する液膜流れ流量測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温流体であるＬＮＧ（液化天然ガス）など種々の液化ガスを気化させる気化装置として、オープンラック型気化器が特許文献１などで知られている。
【０００３】
この種の気化器によってＬＮＧを気化させる場合、熱源としてＬＮＧよりも高温の海水などの加熱用液体が使用される。すなわち、ＬＮＧが伝熱管の内部に流入されるとともに海水が伝熱管の外面に沿って流されることにより、伝熱管を介してＬＮＧと海水との間で熱交換が行われる。これにより、ＬＮＧは、海水から受けた熱によって気化される。
【０００４】
上記の特許文献１に記載されたオープンラック型のＬＮＧ気化器５１は、図９に示されるように、垂直方向に延びる多数の伝熱管５２を有するパネル５３と、当該パネル５３の両側に配置されたトラフ５４とを有する。パネル５３は、図９の紙面垂直方向に並ぶ多数の伝熱管５２と、これら伝熱管５２の上部に接続された上部ヘッダ５５と、これら伝熱管５２の下部に接続された下部ヘッダ５６とを有する。
【０００５】
トラフ５４は、図９〜１０に示されるように、上面が開口された長尺の箱体からなるトラフ本体５７と、当該トラフ本体５７の上面開口５７ａの縁においてトラフ本体５７の長手方向に延びるトラフエッジ５８とを有する。オープンラック型の気化器では、トラフ供給管５９から海水を当該トラフ５４に連続的に供給し、海水をトラフ本体５７の上面開口５７ａから溢れ出させてトラフエッジ５８に沿って伝熱管５２へ向けて流し、伝熱管５２の表面に沿って流下させる。これにより、伝熱管５２を介してＬＮＧと海水との間で熱交換を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０―１０３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような気化器５１では、海水をトラフ本体５７の上面開口５７ａから溢れ出させてトラフエッジ５８に沿って伝熱管５２へ向けて流すので、海水によって自由表面（すなわち、固体に拘束されていない液面）を有する液膜流れＦが形成される。
【０００８】
海水を多数の伝熱管５２の表面に均一に供給するためには、液膜流れＦの流量分布を把握することが重要である。液膜流れＦの流量分布は、例えば、図１１のグラフに示されるようになる。この流量分布では、トラフ５４の長手方向の位置において、液膜流れＦの海水の流量は異なっている。これは、トラフ本体５７へ海水を供給するトラフ供給管５９（図１０参照）の位置などによって影響されるためである。また、トラフ５４の長手方向の位置が同じ位置でも、自由表面の液膜流れＦの流量は時間的に変動している。したがって、自由表面の液膜流れＦの流量分布を把握することは様々な要因によって難しい。
【０００９】
また、自由表面の液膜流れＦは、当該液膜流れＦの中に流量計を入れても、流量計内部に空気が入り込むので流量測定ができないという問題もある。
【００１０】
従来では液膜流れの流量分布を把握するために、図１２〜１３に示されるように、ある一定の幅を有する容器６０をトラフ本体５７の長手方向Ａにおいて流量を測定したい任意の位置にセットして、液膜流れＦの中に入れて、一定時間に容器６０に貯留する海水の量を測定する。そして、トラフ本体５７の長手方向の各位置でそれぞれ測定を行うことによって、トラフ本体５７の長手方向Ａにおける流量分布を求めている。
【００１１】
しかし、このような容器６０に海水を貯留させる流量測定方法では、トラフ長手方向の各位置ごとに流量測定のための時間がかかり、各位置の流量を測定している時にも流量が絶えず変動しているので、正確な流量を測定することが難しい。したがって、トラフ長手方向における流量分布を正確に把握することが難しかった。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、液膜流れの流量を正確に測定することが可能な液膜流れ流量測定器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】
【００１３】
上記課題を解決するためのものとして、本発明の液膜流れ流量測定器は、上面が開口された長尺の箱体からなるトラフ本体を有するトラフから液体を溢れ出させることにより形成された液膜流れの一部の当該液体を貯留する貯留部と、前記貯留部に接続され、当該貯留部に貯留された前記液体を当該貯留部から導出する導出配管と、前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定する流量測定部と、前記貯留部に貯留される前記液体に関する液面高さを測定する液面測定部と、前記導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を調節する流動抵抗部と、前記液面測定部で測定される前記液面高さが所定の範囲内になるまで前記流動抵抗部が前記導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の液膜流れ流量測定器は、トラフから溢れ出た液体で形成される液膜流れの液体の一部を貯留する貯留部を備えており、当該貯留部は、当該液膜流れの長手方向における任意の位置に配置される。貯留部に貯留される液体の液面高さは、液面測定部によって測定される。貯留部に貯留された液体は、貯留部から導出配管へ導出される。液膜流れの流量の変動に応じて、制御部は、液面測定部で測定される液面高さが所定の範囲内になるまで流動抵抗部が導出配管を流れる液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部を制御する。これにより、貯留部では液面高さを所定の範囲内のほぼ一定の高さに維持した状態で、液体は導出配管を一定の流量で流れる状態になる。この状態で、流量測定部が導出配管を流れる液体の流量を測定することにより、液膜流れの長手方向における任意の位置の液体の流量を正確かつ迅速に測定することが可能である。すなわち、自由表面を流れる液膜の流量測定が可能になる。そして、貯留部を液膜流れの長手方向における他の位置に配置して、上記のように液膜流れの長手方向におけるそれぞれの位置ごとの液体の流量を測定することにより、液膜流れの流量分布を正確に把握することが可能になる。
【００１５】
前記流動抵抗部は、前記導出配管の出口の高さを変えることにより、当該導出配管の出口と前記貯留部に貯留された前記液体の液面とのヘッド差を変える構成を有するのが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、前記流動抵抗部は、前記導出配管の出口の高さを変えることにより、当該導出配管の出口と前記貯留部に貯留された液体の液面とのヘッド差を変える。それによって、導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を迅速に調節して、貯留部での液面高さをほぼ一定の高さに安定して維持することが可能である。その結果、液膜流れの液体の流量をより迅速かつ正確に測定することが可能である。
【００１７】
前記流動抵抗部は、前記導出配管の開口度を調整する構成を有していてもよい。
【００１８】
かかる構成によれば、流動抵抗部は、導出配管の開口度を調整することにより、導出配管を流れる前記液体の流動抵抗を迅速に調節して、貯留部での液面高さをほぼ一定の高さに安定して維持することが可能である。その結果、液膜流れの液体の流量をより迅速かつ正確に測定することが可能である。
【００１９】
前記流量測定部は、前記導出配管に設けられ、前記導出配管を流れる前記液体の流量を計測する流量計を備えるのが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、流量測定部を構成する流量計が貯留部に接続された導出配管に設けられている。貯留部における液面は、上記のように流動抵抗部による導出配管の流動抵抗の調節によって一定の高さに維持されているので、貯留部から導出配管へ空気が入り込むおそれがない。そのため、流量計は、導出配管において、導出配管を流れる液体の流量を安定して正確に計測することが可能である。
【００２１】
前記流量測定部は、前記流動抵抗部によって変えられる前記導出配管の出口の高さに基づいて、前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定してもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、流量測定部は、流動抵抗部によって変えられる導出配管の出口の高さに基づいて、導出配管を流れる前記液体の流量を測定することが可能である。そのため、当該導出配管を流れる液体の流量を計測するための流量計が不要になる。
【００２３】
前記流量測定部は、前記流動抵抗部によって変えられる導出配管の開口度に基づいて、前記導出配管を流れる前記液体の流量を測定してもよい。
【００２４】
かかる構成によれば、流量測定部は、流動抵抗部によって変えられる導出配管の開口度に基づいて、導出配管を流れる前記液体の流量を測定することが可能である。そのため、当該導出配管を流れる液体の流量を計測するための流量計が不要になる。
【００２５】
前記導出配管の出口から当該導出配管の内部への空気の流入を阻止する逆止弁をさらに備えているのが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、逆止弁によって導出配管の出口から当該導出配管の内部への空気の流入が阻止される。これにより、流量測定部によって導出配管を流れる液体の流量をより正確に測定することが可能である。
【００２７】
前記導出配管は、前記導出配管の出口と前記流量計との間の位置において、当該出口および当該流量計よりも高い位置に配置された立上げ部を有してもよい。
【００２８】
かかる構成によれば、導出配管の立上げ部は、当該導出配管の出口および流量計よりも高い位置に配置されている。そのため、導出配管の出口から当該導出配管の内部へ空気が流入した場合でも、空気は立上げ部で捕集されるので、当該空気が流量計に入り込むおそれが低減される。これにより、流量計によって導出配管を流れる液体の流量をより正確に測定することが可能である。
【００２９】
前記貯留部の内部を、前記液膜流れの前記液体が流入する流入空間と前記液面測定部によって前記液面高さを測定する測定空間とに分ける隔壁をさらに備え、前記隔壁には、前記液体の液面の下方において当該流入空間と当該測定空間との液体の流通を許容する流通口が形成されているのが好ましい。
【００３０】
かかる構成によれば、貯留部は、隔壁によって流入空間と測定空間とに分けられているので、流入空間に液膜流れの液体が流入している状態でも、当該流入空間と液面の下方の流通口で連通する測定空間の液面の高さの変動は低減する。そのため、液面測定部は、測定空間において液面高さを安定して測定することが可能である。
【００３１】
前記貯留部が上面において開口を有する構成において、当該開口を覆う天板をさらに備え、前記天板は、前記開口よりを小さい開口面積を有する導入孔を有するのが好ましい。
【００３２】
かかる構成によれば、貯留部の開口が天板で覆われ、当該開口よりも小さい開口面積の導入孔を通して液体が貯留部に流入するので、貯留部に流入する液体の流量を制限することが可能になり、液体が早期に貯留部からあふれ出すおそれを低減することが可能である。
【００３３】
前記貯留部の全高は、前記トラフの全高よりも高いのが好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、貯留部の全高はトラフの全高よりも高いので、トラフ周辺において貯留部の設置場所が限られている場合でも、貯留部における容積を十分に確保することが可能である。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明の液膜流れ流量測定器によれば、液膜流れの流量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る液膜流れ流量測定器および液膜流れを発生するＬＮＧ気化器のトラフの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のトラフの長手方向における任意の位置に貯留部が配置されている状態をトラフの正面側から見た断面説明図である。
【図３】図１の貯留部が吊下げアームを用いてトラフに取り付けられた状態を概略的に示すトラフおよび貯留部の側面側から見た断面説明図である。
【図４】図３の貯留部および吊下げアームの正面図である。
【図５】図１の液膜流れ流量測定器を用いた液膜流れの流量側手方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は貯留部の液面ＳがＬ１からＬ２へ下降した状態を示す図、（ｂ）は貯留部の液面ＳがＬ３からＬ４へ上昇した状態を示す図である。
【図７】本発明の変形例の液膜流れ流量測定器を概略的に示す断面説明図である。
【図８】本発明の比較例として流動抵抗部を有しない液膜流れ流量測定器を概略的に示す断面説明図である。
【図９】ＬＮＧ気化器の一般的な構造を概略的に示す図である。
【図１０】図９のトラフを正面側から見た図である。
【図１１】図１０のトラフの液膜流れの流量分布を示すグラフである。
【図１２】従来の液膜流れの流量測定方法で用いられる海水を受ける容器がトラフの側方に設けられた状態を、トラフの正面側から見た図である。
【図１３】図１２の容器がトラフの側方に設けられた状態を、トラフの側面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら本発明の液膜流れ流量測定器の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００３８】
図１に示される液膜流れ流量測定器１は、ＬＮＧ気化器（図９参照）のトラフ５４の設置時または不具合があったときなど、トラフ５４からの液膜流れＦの流量を測定する必要が生じた場合に、トラフ５４のトラフエッジ５８付近に取り付けて使用される。液膜流れ流量測定器１は、トラフエッジ５８から流下する液膜流れＦの海水などの液体を貯留器２で受け、貯留部２に接続された導出配管３を流れる液体の流量を流量計４で測定するように構成されている。
【００３９】
具体的には、図１に示される液膜流れ流量測定器１は、貯留部２と、貯留部２に接続された導出配管３と、導出配管３に配置された流量計４と、液面計５と、流動抵抗部６と、制御部７とを備える。
【００４０】
貯留部２は、図１〜２に示されるように、トラフ５４からの液膜流れＦの一部の液体を受けるものであり、上面に開口２ａを有する箱体である。なお、トラフ５４は、図９と同様に、上面に開口５７ａを有する長尺の箱体からなるトラフ本体５７と、トラフエッジ５８とを有する。
【００４１】
貯留部２は、トラフ本体５７の長手方向Ａの任意の位置に１か所あるいは複数個所取り付けられる。具体的には、貯留部２は、図３〜４に示されるように、トラフ本体５７と伝熱管５２（図９参照）との隙間に配置され、トラフ本体５７の縁に一対の吊下げアーム９を用いて取り付けられる。貯留部２の本体２ｃの上方に延びる流入部２ｂは、トラフエッジ５８と伝熱管５２との隙間に挿入されている。貯留部２の本体２ｃは、トラフエッジ５８の下方においてトラフ本体５７と伝熱管５２との隙間に配置されている。一対の吊下げアーム９は、貯留部２の流入部２ｂに固定されている。各吊下げアーム９は、水平方向に延びている。アーム９の先端には、トラフ本体５７の上縁に引掛けることが可能なフック９ａが設けられている。フック９ａは、貯留部２から水平方向に離間した位置にあるので、貯留部２へ流入する液膜流れＦに影響を与えない。貯留部２から両側に水平方向に延びる一対の吊下げアーム９先端のフック９ａをそれぞれトラフ本体５７の上縁に引掛けることにより、貯留部２をトラフ本体５７におけるトラフ長手方向Ａ（図２参照）の任意の位置に取り付けることが可能である。
【００４２】
導出配管３は、図１に示されるように、出口３ａと、入口３ｂと、立上げ部３ｃとを有する。入口３ｂは、貯留部２の底壁に接続されている。導出配管３は、貯留部２に貯留された液体を当該貯留部２から導出する。すなわち、貯留部２内部の液体は、導出配管３の入口３ｂから導出配管３に流入し、導出配管３の内部を通り、出口３ａから排出する。
導出配管３の立上げ部３ｃは、導出配管３の出口３ａと流量計４との間の位置において、当該出口３ａおよび当該流量計４よりも高い位置で水平に延びている。
【００４３】
流量計４は、導出配管３を流れる液体の流量を測定するものである。流量計４としては、例えば、プロペラを有するタイプやレーザで流量を計測するタイプなど市販の種々の形態の流量計が採用される。
【００４４】
本実施形態では、流量測定部が流量計４を備えている構成を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述の変形例のように流量計４を備えていない構成でも流量測定部を構成することは可能である。
【００４５】
液面計５は、貯留部２に貯留される液体に関する液面高さを測定する液面測定部であり、例えば、レーザを液面に照射して液面高さを測定するものなどが用いられる。液面計５は、貯留部２の内壁などに取り付けられる。
【００４６】
流動抵抗部６は、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節する構成を有する。図１の流動抵抗部６は、導出配管３の出口３ａの高さを変えることにより、当該導出配管３の出口３ａと貯留部２に貯留された液体の液面とのヘッド差Ｈ（すなわち、水頭差）を変える構成を有する。具体的には、流動抵抗部６は、導出配管３の出口３ａを含む下流側部分３ｄを支持する支持部６ａと、垂直方向に延びるレール６ｃと、支持部６ａをレール６ｃに沿って上下に移動させる駆動部６ｂとを有する。
【００４７】
制御部７は、液面計５で測定される液面高さが所定の範囲内になるまで流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部６を制御する。
【００４８】
上記のように構成された液膜流れ流量測定器１を用いてトラフ５４から溢れ出た液体で形成される液膜流れＦの一部の液体の流量を測定する場合、図５に示されるフローチャートの手順で行われる。
【００４９】
測定前の準備段階として、まず、図２に示されるように貯留部２をトラフ本体５７のトラフ長手方向Ａの任意の位置に取り付ける。具体的には、図３に示されるように、貯留部２に固定された吊下げアーム９のフック９ａをトラフ本体５７の上縁に引掛ける。
【００５０】
流量の測定を行うための最初のステップとして、まず、貯留部２をトラフ本体５７に取り付けた状態で、貯留部２で液膜流れの一部の液体を貯留する（図５のステップＳ１）。
【００５１】
このとき、液面計５で貯留部２内部の液体の液面高さを計測し、液面を監視する（ステップＳ２）。
【００５２】
液面の監視をしているときに、まず、第１の液面高さとして、液面計５から液面までの距離Ｌ１を記憶する（ステップＳ３）。
【００５３】
ついで、所望のある一定の時間経過後に、第２の液面高さとして液面計５から液面までの距離Ｌ２を測定する。
【００５４】
ついで、液面高さの下降の有無を調べるために、図６（ａ）に示されるように貯留部２内部の液体の液面Ｓに関する第１の液面高さＬ１と第２の液面高さＬ２との差Ｌ１−Ｌ２が所定の上限値Ｌｂよりも大きいかどうか、すなわち、Ｌ１−Ｌ２≧Ｌｂであるか否か判定する（ステップＳ５）。
【００５５】
Ｌ１−Ｌ２≧Ｌｂでない場合には、液面高さの下降量が小さいかまたは下降していないので、引き続き、第３の液面高さとして、液面計５から液面までの距離Ｌ３を記憶する（ステップＳ６）。
【００５６】
ついで、所望のある一定の時間経過後に、第４の液面高さとして液面計５から液面までの距離Ｌ４を測定する。
【００５７】
さらに、液面高さの上昇の有無を調べるために、図６（ｂ）に示されるように第３の液面高さＬ３と第４の液面高さＬ４との差Ｌ３−Ｌ４が所定の下限値−Ｌｂよりも小さいかどうか、すなわち、Ｌ３−Ｌ４≦−Ｌｂであるか否か判定する（ステップＳ８）。
【００５８】
Ｌ３−Ｌ４≦−Ｌｂでない場合には、現在の液面高さが所定範囲内（−ＬｂとＬｂとの間）にあるとして、流量計４は、導出配管３の流量を測定する。
【００５９】
一方、上記のステップＳ６においてＬ１−Ｌ２≧Ｌｂである場合には、貯留部２の液面高さが大きく下降しているので、ステップＳ１０において、制御部７は、流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を増やすように、流動抵抗部６を制御する。具体的には、流動抵抗部６は、駆動部６ｂをレール６ｃに沿って上昇させ、支持部６ａによって支持される導出配管３の下流側部分３ｄを上方へ移動させる。これにより、導出配管３の出口３ａの高さが高くなり、出口３ａと貯留部２の液面とのヘッド差Ｈが小さくなる。したがって、導出配管３の出口３ａ側における液体の位置エネルギーが大きくなり、その分だけ出口３ａ側の液体の運動エネルギーが小さくなるので、液体の流動抵抗は大きくなる。
【００６０】
また、上記のステップＳ１１においてＬ３−Ｌ４≦−Ｌｂである場合には、貯留部２の液面高さが大きく上昇しているので、ステップＳ１１において、制御部７は、流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を減らすように、流動抵抗部６を制御する。具体的には、流動抵抗部６は、駆動部６ｂをレール６ｃに沿って下降させ、支持部６ａによって支持される導出配管３の下流側部分３ｄを下方へ移動させる。これにより、導出配管３の出口３ａの高さが低くなり、出口３ａと貯留部２の液面とのヘッド差Ｈが大きくなる。したがって、導出配管３の出口３ａ側における液体の位置エネルギーが小さくなり、その分だけ出口３ａ側の液体の運動エネルギーが大きくなるので、液体の流動抵抗は小さくなる。
【００６１】
このように、制御部７は、ステップＳ１０およびステップＳ１１において、液面計５で測定される液面高さが所定の範囲内（上記の場合、−ＬｂとＬｂとの間の範囲）になるまで流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部６を制御することが可能である。したがって、貯留部２の液面高さをほぼ一定の状態に維持しながら、導出配管３を安定して流れる液体の流量を流量計４で測定することにより、液体の流量を正確に測定することが可能である。
【００６２】
上記の液膜流れ流量測定器１は、トラフ５４から溢れ出た液体で形成される液膜流れの液体の一部を貯留する貯留部２を備えており、当該貯留部２は、当該液膜流れの長手方向における任意の位置に配置される。貯留部２に貯留される液体の液面高さは、液面計５によって測定される。貯留部２に貯留された液体は、貯留部２から導出配管３へ導出される。液膜流れの流量の変動に応じて、制御部７は、液面計５で測定される液面高さが所定の範囲内になるまで流動抵抗部６が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節するように、当該流動抵抗部６を制御する。これにより、貯留部２では液面高さを所定の範囲内のほぼ一定の高さに維持した状態で、液体は導出配管３を一定の流量で流れる状態になる。この状態で、流量計４が導出配管３を流れる液体の流量を測定することにより、液膜流れの長手方向（図２のトラフ本体５７の長手方向Ａと同じ方向）における任意の位置の液体の流量を正確かつ迅速に測定することが可能である。すなわち、自由表面を流れる液膜の流量測定が可能になる。そして、貯留部２を液膜流れの長手方向における他の位置に配置して、上記のように液膜流れの長手方向におけるそれぞれの位置ごとの液体の流量を測定することにより、液膜流れの流量分布を正確に把握することが可能になる。
【００６３】
また、上記の液膜流れ流量測定器１では、流動抵抗部６は、導出配管３の出口３ａの高さを変えることにより、当該導出配管３の出口３ａと貯留部２に貯留された液体の液面とのヘッド差Ｈを変えるように構成されている。そのため、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を迅速に調節して、貯留部２での液面高さをほぼ一定の高さに安定して維持することが可能である。その結果、液膜流れの液体の流量をより迅速かつ正確に測定することが可能である。具体的には、本実施形態では、流動抵抗部６は、導出配管３の出口３ａを低くしてヘッド差Ｈを大きくすることにより、導出配管３の出口３ａ側における液体の位置エネルギーを小さくし、その分だけ出口３ａ側の液体の運動エネルギーが大きくすることが可能になり、その結果、流動抵抗を迅速に小さくすることが可能である。一方、導出配管３の出口３ａを高くしてヘッド差Ｈを小さくすることにより、導出配管３の出口３ａ側における液体の位置エネルギーを大きくし、その分だけ出口３ａ側の液体の運動エネルギーを小さくすることが可能になり、その結果、流動抵抗を迅速に大きくすることが可能になる。
【００６４】
上記実施形態の液膜流れ流量測定器１は、流量測定部として流量計４を備える。流量計４は、貯留部２に接続された導出配管３に設けられている。貯留部２における液面は、上記のように流動抵抗部６による導出配管３の流動抵抗の調節によって一定の高さに維持されているので、貯留部２から導出配管３へ空気が入り込むおそれがない。そのため、流量計４は、導出配管３において、導出配管３を流れる液体の流量を安定して正確に計測することが可能である。
【００６５】
なお、流量測定部は、流動抵抗部６によって変えられる導出配管３の出口３ａの高さに基づいて、導出配管３を流れる液体の流量を測定するようにしてもよい。この場合、例えば、流量測定部は、流動抵抗部６の駆動部６ｂの移動量に基づいて出口３ａの高さを算出する高さ算出部と、当該出口３ａの高さから導出配管３を流れる液体の流量を算出する流量算出部とを有し、これら高さ算出部および流量算出部が制御部７に内蔵されていてもよい。このような流量測定部の場合、流量測定部は、流動抵抗部６によって変えられる導出配管３の出口３ａの高さに基づいて、導出配管３を流れる液体の流量を測定することが可能である。そのため、当該導出配管３を流れる液体の流量を計測するための流量計４が不要になる。
【００６６】
本実施形態の導出配管３は、導出配管３の出口３ａと流量計との間の位置において、当該出口３ａおよび当該流量計よりも高い位置に配置された立上げ部３ｃを有する。そのため、導出配管３の出口３ａから当該導出配管３の内部へ空気が流入した場合でも、空気は立上げ部３ｃで捕集されるので、当該空気が流量計４に入り込むおそれが低減される。これにより、流量計４によって導出配管３を流れる液体の流量をより正確に測定することが可能である。
【００６７】
また、本実施形態の貯留部２の全高は、図２〜３に示されるように、トラフ５４の全高よりも高いので、トラフ５４周辺において貯留部２の設置場所が限られている場合でも、貯留部２における容積を十分に確保することが可能である。
【００６８】
なお、トラフ５４からの液膜流れの流量は通常多いので（例えば、１本の伝熱管５２の幅（約６０ｍｍ）当たりの流量で毎時６トン程度）、貯留部２が短時間で液体に満たされて貯留部２からあふれ出すおそれがある。そこで、図２の二点鎖線に示されるように、貯留部２の上面の開口２ａを覆う天板８をさらに備え、当該天板８は、開口２ａよりを小さい開口面積を有する導入孔８ａを有するようにしてもよい。この場合、貯留部２の開口２ａが天板８で覆われ、当該開口２ａよりも小さい開口面積の導入孔８ａを通して液体が貯留部２に流入するので、貯留部２に流入する液体の流量を制限することが可能になり、液体が早期に貯留部２からあふれ出すおそれを低減することが可能である。
【００６９】
上記実施形態では、流動抵抗部６として、図１に示されるように、導出配管３の出口３ａの高さを変えることにより、当該導出配管３の出口３ａと貯留部２に貯留された液体の液面とのヘッド差Ｈを変える構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節する構成を有していれば、他の形態の流動抵抗部であってもよい。
【００７０】
例えば、本発明の変形例として、図７に示されるように、導出配管３の開口度を調整する構成、具体的には開度調整弁１１を有する流動抵抗部であってもよい。開度調整弁１１は、導出配管３の開口度を全閉状態から全開状態までの間で細かく自動的に調整することが可能な構成を有する。具体的には、開度調整弁１１は、弁部材、および当該弁部材の開度を自動的に調整するサーボモータなどによって構成される。開度調整弁１１は、導出配管３の開口度を調整することにより、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節することが可能である。
【００７１】
図７に示される変形例では、制御部７は、液面計５で測定される液面高さが所定の範囲内になるまで開度調整弁１１が導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節するように、開度調整弁１１を制御する。
【００７２】
図７に示される変形例では、流動抵抗部を構成する開度調整弁１１が導出配管３の開口度を調整することにより、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を迅速に調節して、貯留部２での液面高さをほぼ一定の高さに安定して維持することが可能である。その結果、液膜流れの液体の流量をより迅速かつ正確に測定することが可能である。
【００７３】
図７に示される変形例では、流量測定部は、流動抵抗部の構成する開度調整弁１１によって変えられる導出配管３の開口度に基づいて、導出配管３を流れる液体の流量を測定するようにしてもよい。この場合、例えば、流量測定部は、開度調整弁１１の開度から導出配管３を流れる液体の流量を算出する流量算出部を有し、流量算出部が制御部７に内蔵されていてもよい。このような流量測定部の場合、流量測定部は、流動抵抗部を構成する開度調整弁１１によって変えられる導出配管３の開口度に基づいて、導出配管３を流れる液体の流量を測定することが可能である。そのため、当該導出配管３を流れる液体の流量を計測するための流量計４が不要になる。
【００７４】
なお、本発明の範囲外ではあるが、開度調整弁１１を手動で操作して導出配管３の開口度を調整しても、導出配管３を流れる液体の流動抵抗を調節することは可能である。
【００７５】
また、流動抵抗部の他の例として、導出配管３の形状（例えば、導出配管３の曲げの角度など）を変えて流動抵抗を調節することが可能な構成にしてもよい。
【００７６】
さらに、図７の変形例に示されるように、液膜流れ流量測定器は、導出配管３の出口３ａから当該導出配管３の内部への空気の流入を阻止する逆止弁１５をさらに備えてもよい。逆止弁１５は、導出配管３の出口３ａまたはその近傍に設けられる。この構成によれば、逆止弁１５によって導出配管３の出口３ａから当該導出配管３の内部への空気の流入が阻止される。これにより、流量計４によって導出配管３を流れる液体の流量をより正確に測定することが可能である。
【００７７】
なお、逆止弁１５は、図１の液膜流れ流量測定器１の導出配管３の出口３ａまたはその近傍に設けてもよい。また、逆止弁１５は、図１の立上げ部３ｃとともに設けてもよいし、いずれか一方を設けてもよい。
【００７８】
また、図７の変形例に示されるように、液膜流れ流量測定器は、貯留部２の内部を、液膜流れの液体が流入する流入空間１３と液面計５によって液面高さを測定する測定空間１４とに分ける隔壁１２をさらに備えてもよい。隔壁１２には、液体の液面の下方において当該流入空間１３と当該測定空間１４との液体の流通を許容する流通口１２ａが形成されているようにすればよい。この構成によれば、貯留部２は、隔壁によって流入空間１３と測定空間１４とに分けられているので、流入空間１３に液膜流れの液体が流入している状態でも、当該流入空間１３と液面の下方の流通口１２ａで連通する測定空間１４の液面の高さの変動は低減する。そのため、液面計５は、測定空間１４において液面高さを安定して測定することが可能である。
【００７９】
また、本発明のさらに他の変形例として、貯留部２内部の液体における液面の安定性向上および気泡の消去を行うために、貯留部２内部に、網状体など気体と液体とを分離する機能を有する部材（例えばデミスタ）を備えた気泡消去部をさらに備えているのが好ましい。これにより、貯留部２の内部において安定した液面が得られるので、液面計５によって液面高さを正確かつ迅速に測定することが可能になる。
【００８０】
上記の図１に示される液膜流れ流量測定器１では、導出配管３の出口３ａの高さを変更することで、出口３ａと貯留部２の液面とのヘッド差Ｈを変更することにより、貯留部２の液面を一定の高さに維持している。ここで、本発明の比較例として、図８に示されるように、出口３ａの高さを変えずに、液膜流れＦの流量の変化に応じて貯留部２の液面高さが変わる場合でも、ヘッド差Ｈが変更されることが考えられる。
【００８１】
すなわち、図８に示される比較例の構造では、導出配管３における流量計４が設けられた下流側部分は、上方に折り返されているが、出口３ａの高さは変更できないようになっている。この構造では、導出配管３における液体の流動抵抗は変化しないが、液膜流れＦの流量により、貯留部２の内部の液面高さが変化する。液膜流れＦの流量が多くなると、その分の液体を貯留部２から導出配管３へ送り出す必要があり、その送り出すための流量に相当するヘッド（水頭圧）が必要となる。そのため、貯留部２の液面高さは高い位置で安定する。一方、液膜流れＦの流量が少ない場合にはその逆となり、貯留部２の液面高さは低い位置で安定する。
【００８２】
このような図８の比較例の構造では、貯留部２の液面のヘッドのみで導出配管３を流れる液体の流量調整を行うため、測定範囲は限られてしまうのが課題である。したがって、液膜流れＦの流量が多い場合に貯留部２からあふれ出さないように、貯留部２の容量を十分に確保しておく必要がある。この構造では、液膜流れＦの流量に応じて貯留部２の液面高さが変化するので、当該液面高さから液膜流れＦの流量を推定することも可能である。ただ、流量を推定する場合には、液面が安定している必要があり、また、貯留部２の液面高さの微小な差から液膜流れＦを推定するので、推定される流量の誤差が大きくなるといった問題がある。
【符号の説明】
【００８３】
１  液膜流れ流量測定器
２  貯留部
３  導出配管
３ａ  出口
３ｃ  立上げ部
４  流量測定部
５  液面測定部
６  流動抵抗部
７  制御部
８  天板
８ａ  導入孔
１１  開度調整弁
１２  隔壁
１３  流入空間
１４  測定空間
１５  逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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