(57)【要約】      （修正有）【課題】液面を所定の位置に保持する場合に液体へのガスの巻き込みを抑制すること。【解決手段】液面位置調整装置１は、タンク１００内に溜められる液体Ｌに沈められて、液体Ｌの液面ＨＬを所定の位置に維持する。液面位置調整装置１は、渦室２と、第１液体通路３と、第２液体通路６とを含んで構成される。渦室２は、円筒状の構造体であり、両端部が仕切り部材で封止され、かつ、一方の仕切り部材の中央部分に液体出口２ｅが開口する。第１液体通路３は、液体Ｌの液面ＨＬに開口する第１液体通路入口４ｉと渦室２との間に設けられて、液体Ｌを渦室２へ導く。第２液体通路６は、渦室２に接続されて、液体Ｌを渦室２の内部に導入して、渦室２の内部に渦を形成する。【選択図】図１
2009173315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の側板の両端部が仕切り部材で封止され、かつ、一方の前記仕切り部材の中央部分に開口する液体出口を有するとともに液体に沈められる渦室と、
前記液体の液面に開口して前記渦室へ前記液体を流入させる液体入口と前記渦室との間に設けられて、前記液体入口から流入する前記液体を前記渦室へ導く第１液体通路と、
前記渦室に接続されるとともに前記液体に沈められて、前記液体を前記側板と前記仕切り部材とで囲まれる空間の内部に導入して、前記空間内に前記側板から前記液体出口に向かって渦を形成する第２液体通路と、
を含むことを特徴とする液面位置調整装置。
【請求項２】
前記第１液体通路は、前記液面と直交する軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の液面位置調整装置。
【請求項３】
前記渦室は、前記液面と平行な軸を中心として旋回する渦が形成されるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面位置調整装置。
【請求項４】
前記第１液体通路は、前記渦室の前記側板に直接接続されることを特徴とする請求項３に記載の液面位置調整装置。
【請求項５】
前記第１液体通路の軸線と直交する断面内の形状は、矩形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液面位置調整装置。
【請求項６】
前記液体入口の軸線と直交する断面内の形状は、矩形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液面位置調整装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液面位置調整装置は、高速増殖炉の中間熱交換器に組み込まれて、前記中間熱交換器の内部の冷却材の液面を所定の範囲に維持することを特徴とする液面位置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の液面を所定の位置に保持する液面位置調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯水タンク等で、内部の水の液面を所定の範囲に保持する場合、例えば、オーバーフロー管を用いて、過剰な水を貯水タンクの外部へ排出する。特許文献１には、貯水槽の排水口にオーバーフロー管を接続して、貯水槽内に貯留容量を越える雨水が流入した場合には、オーバーフロー管を介して貯水槽内の余剰の雨水を排出する雨水貯留装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５３７０５号公報（０００５、００１１、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、オーバーフロー管は、入口からオーバーフロー管内に形成される液面までの距離が大きいか、オーバーフロー管へ流入した液体がオーバーフロー管の内部の液面へ流入すると、液体に気体が巻き込まれるおそれがある。また、オーバーフロー管の出口に液体を受ける手段がある場合は、通常オーバーフロー管内には液面が形成されないが、この場合も、オーバーフロー管へ流入した液体が液体を受ける手段に溜められる液体の液面へ流入すると、液体に気体が巻き込まれるおそれがある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体の液面を所定の位置に維持するにあたり、液体への気体の巻き込みを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る液面位置調整装置は、筒状の側板の両端部が仕切り部材で封止され、かつ、一方の前記仕切り部材の中央部分に開口する液体出口を有するとともに液体に沈められる渦室と、前記液体の液面に開口して前記渦室へ前記液体を流入させる液体入口と前記渦室との間に設けられて、前記液体入口から流入する前記液体を前記渦室へ導く第１液体通路と、前記渦室に接続されるとともに前記液体に沈められて、前記液体を前記側板と前記仕切り部材とで囲まれる空間の内部に導入して、前記空間内に前記側板から前記液体出口に向かって渦を形成する第２液体通路と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
この液面位置調整装置は、第２液体通路から液体を渦室へ導いて渦を形成することによって、渦室内に大きな流動抵抗を発生させる。これによって、第１液体通路から渦室へは液体が流れにくくなるので、第１液体通路の内部には、液体入口に近い部分に液面が生成される。これによって、液体入口から第１液体通路の内部の液面までの距離を短くできるので、液体の運動エネルギーが小さい状態で第１液体通路の内部の液面へ液体を流入させることができる。その結果、第１液体通路の内部における液面へ液体が入るときの気体の巻き込みを抑制できる。
【０００７】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置において、前記第１液体通路は、前記液面と直交する軸に対して傾斜していることが望ましい。これによって、第１液体通路の内壁面に沿って流れる液体の速度は、第１液体通路が鉛直である場合、すなわち液体が自由落下する場合と比較して遅くなる。これによって、第１液体通路の内部における液面へ液体が入るときには、液体への気体の巻き込みを抑制できる。
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置において、前記渦室は、前記液面と平行な軸を中心として旋回する渦が形成されるように配置されることが望ましい。これによって、筒形の渦室が縦に配置されるので、水平面内における占有面積を小さくでき、液面位置調整装置の設置の自由度が向上する。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置において、前記第１液体通路は、前記渦室の前記側板に直接接続されることが望ましい。これによって、液体入口から渦室までは第１液体通路のみになるので、液体入口から渦室へ至る流れの流動抵抗を抑制できる。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置において、前記第１液体通路の軸線と直交する断面内の形状は、矩形であることが望ましい。これによって、第１液体通路の内壁に沿って流れる液体が多くなるので、液体への気体の巻き込みをより効果的に抑制できる。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置において、前記液体入口の軸線と直交する断面内の形状は、矩形であることが望ましい。これによって、液体入口の内面に沿って流れる液体が多くなるので、液体への気体の巻き込みをより効果的に抑制できる。
【００１２】
本発明の好ましい態様としては、前記液面位置調整装置は、高速増殖炉の中間熱交換器に組み込まれて、前記中間熱交換器の内部の冷却材の液面を所定の範囲に維持することが望ましい。高速増殖炉は、冷却材への気体の混入をできる限り低減する必要があるが、前記液面位置調整装置は、第１液体通路の内部における冷却材の液面へ冷却材が入るときの気体の巻き込みを抑制できるので、好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、液体の液面を所定の位置に維持するにあたり、液体への気体の巻き込みを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る液面位置調整装置によりタンク内に溜められる液体の液面位置を調整する一例を示す概念図である。図２、図３は、本実施形態に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。図４−１は、本実施形態に係る液面位置調整装置の内部における液体の流れを示す概念図である。図４−２は、本実施形態に係る液面位置調整装置が備える第１液体通路内における液面位置を調整する手法の説明図である。図５は、本実施形態に係る液面位置調整装置が備える第１液体通路へ液体が流入する状態を示す模式図である。
【００１６】
液面位置制御装置１は、例えば、タンク１００内に溜められる液体Ｌの液面（すなわち水平面）ＨＬを、予め設定された所定の位置に保持するために用いられる。液面位置制御装置１は、タンク１００内の液体Ｌ中に沈められて、タンク１００内の過剰な液体Ｌをタンク１００の外に設けられる排液溜め１０１へ排出する。図１〜図３に示すように、液面位置制御装置１は、渦室２と、第１液体通路３と、第２液体通路６とを含んで構成される。タンク１００内の液体Ｌの液面ＨＬが所定の位置を超えると、液体Ｌは第１液体通路３へ流入する。この液体Ｌは、第１液体通路３から渦室２へ導かれ、渦室２を通過してから液体排出通路７を通って排液溜め１０１へ排出される。
【００１７】
渦室２は、タンク１００内の液体Ｌ中に沈められる。渦室２は、筒状の側板２Ｓと、２枚の仕切り部材２Ｐａ、２Ｐｂとで構成される。本実施形態において、筒状の側板２Ｓは、中心軸に垂直な断面内形状が円形である。すなわち、側板２Ｓは円筒形状の部材である。本実施形態において、仕切り部材２Ｐａ、２Ｐｂは、板である。それぞれの仕切り部材２Ｐａ、２Ｐｂは、筒状の側板２Ｓの両端部に取り付けられる。一方の仕切り部材２Ｐｂの中央部分には、開口部が設けられる。この開口部は、側板２Ｓと２枚の仕切り部材２Ｐａ、２Ｐｂとで囲まれる空間の内部、すなわち、渦室２の内部の液体を前記空間の外部へ排出するための液体出口２ｅである。仕切り部材２Ｐｂの中央部分とは、円筒形状の部材である側板２Ｓに仕切り部材２Ｐｂが取り付けられた状態において、側板２Ｓの中心軸に垂直な断面内形状における中心となる部分である。
【００１８】
側板２Ｓには、第２液体通路６が取り付けられる。第２液体通路６は、渦室２とともにタンク１００内の液体Ｌ中に沈められるとともに、その軸線が、円筒の側板２Ｓの接線と平行になるように側板２Ｓに取り付けられる。これによって、第２液体通路６から渦室２の内部へ液体Ｌが流入する。そして、渦室２の内部へ流入した液体Ｌは、図４−１に示すように、渦室２の内部で渦を形成する。この渦は、渦室２の側板２Ｓから液体出口２ｅへ向かう渦であり、渦室２の内部で液体出口２ｅの周りを旋回する流れである。このように、本実施形態に係る液面位置調整装置１が備える渦室２では、横渦が形成される。ここで、横渦とは、主として、液面ＨＬと直交する軸の周りを旋回する渦である。第２液体通路６の入口６ｉから渦室２の内部へ流入した液体Ｌは、渦室２の内部で渦を形成した後、液体出口２ｅから排出される。
【００１９】
渦室２には、第１液体通路３が接続される。第１液体通路３は、液面ＨＬと直交する軸（鉛直軸）ＶＬに対して傾斜しており、第１液体通路３と鉛直軸ＶＬとのなす角度はθである。本実施形態においては、図３、図４−１に示すように、第１液体通路３の一端部が、渦室２の側板２Ｓに接続されて側板２Ｓに開口部５ｉを形成する導入通路５を介して渦室２と接続される。そして、渦室２と接続される端部とは反対側における第１液体通路３の端部には、入口堰４が取り付けられる。入口堰４は、タンク１００内の液体Ｌの液面ＨＬに開口しており、タンク１００内の液体Ｌを第１液体通路３へ導入するものである。入口堰４は第１液体通路３を構成し、入口堰４の開口部が第１液体通路入口（液体入口）４ｉとなる。このように、入口堰４は、液体の液面に開口する第１液体通路３の液体入口となる。本実施形態において、入口堰４は、ベルマウス状の部材である。
【００２０】
液体入口である第１液体通路入口４ｉは、タンク１００内の液体Ｌの液面ＨＬに開口して、渦室２へ液体Ｌを流入させるものである。第１液体通路３は、第１液体通路入口４ｉと渦室２との間に設けられて、第１液体通路入口４ｉから流入する液体Ｌを渦室２へ導く。本実施形態では、第１液体通路３は、導入通路５を介して第１液体通路入口４ｉと渦室２とを接続されるが、第１液体通路３を直接渦室２の側板２Ｓに接続して、第１液体通路入口４ｉから流入する液体Ｌを渦室２へ導くように構成してもよい。すなわち、第１液体通路３は、第１液体通路入口４ｉとは反対側の開口端部が、渦室２（より具体的には渦室２の側板２Ｓ）へ直接又は間接的に接続されていればよい。なお、第１液体通路３の液体導入口、すなわち入口堰４の位置は、タンク１００内の液面ＨＬの位置に略一致する。ここで、第１液体通路３及び入口堰４のほとんどの部分は、タンク１００内の液体Ｌ中に沈められる。
【００２１】
このような構成により、液体の液面に開口する第１液体通路３の液体導入口と渦室２の内部とは、第１液体通路３を介して連通する。液面位置制御装置１を構成する渦室２及び第２液体通路６、並びに第１液体通路３は、タンク１００の液体Ｌに沈められ、入口堰４が液面ＨＬに開口する。入口堰４から第１液体通路３へ流入した液体Ｌは、導入通路５を通って渦室２の内部へ流入する。この液体Ｌは、第２液体通路６から渦室２の内部へ流入した液体Ｌと衝突し、第２液体通路６から渦室２の内部へ流入した液体Ｌが渦室２の内部に形成する渦を弱める。第１液体通路３及び第２液体通路６から渦室２の内部へ流入した液体Ｌは、液体出口２ｅへ向かって旋回しながら流れ、液体出口２ｅから液体排出通路７へ排出される。
【００２２】
図４−１に示すように、第２液体通路６から流入する液体Ｌの流れが、渦室２の内部で強い渦を形成する。この渦が、渦室２の内部に大きな流動抵抗を発生させる。この状態でタンク１００内の液面ＨＬが上昇して入口堰４を超えると、タンク１００内の液体Ｌは、第１液体通路３の内部へ流入する。上述したように、第１液体通路３は鉛直軸ＶＬに対して傾斜しているので、第１液体通路３の内部へ流入した液体Ｌは、第１液体通路３の内壁面に沿って流れる。このとき、第１液体通路３の内壁面に沿って流れる液体Ｌの速度は、第１液体通路３が鉛直軸ＶＬと平行である場合、すなわち液体Ｌが自由落下する場合と比較して遅くなる。これによって、第１液体通路３の内部における液面へ液体Ｌが入るときには、液体Ｌへの気体の巻き込みが抑制される。
【００２３】
気体の巻き込みを抑制する観点からは、第１液体通路３と鉛直軸ＶＬとのなす角度θは大きい方が好ましいが、θを大きくしすぎると、液面位置調整装置１の寸法が大きくなり、タンクや機器内への配置が困難になることがある。また、θを小さくしすぎると、気体の巻き込みを抑制する効果が低減してしまう。このような観点から、θは３度以上６０度以下が好ましく、より好ましくは５度以上４５度以下であり、さらには、８度以上３０度以下が好ましい。
【００２４】
第１液体通路３内の液体Ｌは、図４−１に示す導入通路５の開口部５ｉから渦室２の内部へ流入して、第２液体通路６からの流れと衝突して渦室２の内部に形成される渦の勢いを弱める。この結果、流動抵抗が小さくなり、第２液体通路６のみから渦室２へ液体Ｌが流入する場合と比較して、より大きい流量で渦室２を液体Ｌが流れ、液体出口２ｅから流出する。このように、渦室２の内部に形成される渦の強さ（流動抵抗）は、入口堰４から第１液体通路３及び導入通路５を通って渦室２の内部へ流入する液体Ｌの流量によって自動的に調整される。
【００２５】
渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの最小流量は第２液体通路６の流量で決定され、最大流量は、第１液体通路３が液体Ｌで満たされている場合における第２液体通路６の流量と第１液体通路３の流量との合計で決定される。渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量が、最大流量と最小流量との間における値である場合、第１液体通路３内に液面が形成されるとともに、第１液体通路３に設けられる入口堰４によって、タンク１００内の液面ＨＬの位置が決定される。
【００２６】
図５に示すように、入口堰４の端部４ｔから液面ＨＬまでの距離をｈｃとし、フルード数Ｆｒ＝ｖｃ／√（ｇ×ｈｃ）＝１とすると、ｈｃは、式（１）によって決定される。
Ｑ１＝π×Ｄ×√（ｇ）×ｈｃ（３／２）・・・（１）
ここで、ｖｃは、入口堰４へ流入する液体Ｌの速度、Ｄは入口堰４の直径、ｇは重力加速度、Ｑ１は第１液体通路３を流れる液体Ｌの流量である。
【００２７】
ｈｃは、入口堰４の端部から液面ＨＬまでの距離であり、入口堰４の端部の位置はタンク１００内において一定の位置なので、ｈｃはタンク１００内の液体Ｌの液面ＨＬに相当する。式（１）をｈｃについて解くと、入口堰４の端部から液面ＨＬまでの距離ｈｃは、第１液体通路３を流れる液体Ｌの流量Ｑ１の２／３乗に比例する。このように、Ｑ１の変化に対してｈｃの変化は小さいので、Ｑ１が大きく変化しても、タンク１００内の液体Ｌの液面ＨＬは大きく変化しない。渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量は、第２液体通路６の流量よりも第１液体通路３の流量Ｑ１が支配的なので、渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量が、最大流量と最小流量との間で変化しても、タンク１００内における液面ＨＬの位置は略一定に維持される。
【００２８】
上述したように、渦室２の内部に形成される渦の強さは、第１液体通路３を通って渦室２の内部へ流入する液体Ｌの流量によって自動的に調整される。そして、渦室２の内部に形成される渦の強さ（流動抵抗）に応じて第１流体通路３の内部における液面の位置が決定される。ここで、渦室２の内部に形成される渦の強さと第１流体通路３の内部における液面の位置とは一対一の関係がある。そして、渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量が最小である場合、第１流体通路３の内部における液面の位置は、タンク１００内の液面ＨＬの位置に対して第２液体通路６の動圧分だけ小さい。また、渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量が最大である場合、第１流体通路３は液体Ｌで満たされる。
【００２９】
したがって、渦室２を流れて液体出口２ｅから流出する液体Ｌの流量が最小と最大との中間である場合、第１流体通路３の内部における液面の位置は、前記流量が最小時と最大時との中間になる。これによって、液面位置調整装置１は、第１液体通路３の内部における液体の液面を、入口堰４の端部から近い位置に保持できるので、液体Ｌの運動エネルギーが小さい状態で第１液体通路３の内部の液面へ液体Ｌを流入させることができる。その結果、第１液体通路３の内部における液面へ液体Ｌが入るときの気体の巻き込みを抑制できる。
【００３０】
次に、図４−２を用いて、第１液体通路３からの液体が渦室２へ流入する位置を異ならせた場合の作用、効果を説明する。渦室２の中心軸（渦室中心軸）Ｚからの渦室２の半径方向における距離ｒが小さくなるにしたがって、その箇所における液体の圧力も小さくなる。図４−２に示す例では、渦室中心軸Ｚから渦室２に設けられる開口部５ｉ（第１液体通路３から渦室２の内部へ液体を導入する部分、液体導入部）の中心Ｚｓまでの距離はｒ１であり、渦室中心軸Ｚから側板２Ｓの内壁までの距離がｒである（ｒ＞ｒ１）。図４−１に示すように、側板２Ｓに開口部５ｉが設けられている場合に、渦室中心軸Ｚから液体導入部までの距離がｒとなる。
【００３１】
この場合、渦室中心軸Ｚからの距離が大きい方、すなわち、渦室２の側板２Ｓに液体導入部を設ける方が、液体導入部における圧力は高くなるので、液体導入部から渦室２の内部へ流入する液体の流動抵抗は大きくなる。その結果、第１液体通路３の内部の液面と渦室２との距離が大きくなる。このように、渦室中心軸Ｚから液体導入部までの距離を調整することで、第１液体通路３の内部の液面と渦室２との距離を調整できる。
【００３２】
図６−１、図６−２は、入口堰及び第１液体通路の断面内形状の例を示す模式図である。図６−３は、第１液体通路の変形例を示す模式図である。図１〜図３に示す入口堰４の第１液体通路入口４ｉ及び第１液体通路３は、これらの軸線方向と直交する断面内形状を円形としたが、図６−１に示す入口堰４ａの第１液体通路入口４ｉ及び第１液体通路３ａのように、これらの軸線と直交する断面内の形状を矩形としてもよい。また、図６−２に示す入口堰４ｂ及び第１液体通路３ｂのように、これらの軸線と直交する断面内の形状を楕円形としてもよい。
【００３３】
上述したように、本実施形態では、第１液体通路３を鉛直軸ＶＬに対して傾斜させる。このため、入口堰や第１液体通路の軸線方向と直交する断面内形状を矩形や楕円形にすることで、入口堰や第１液体通路の内壁は、液体の濡れ面積が大きくなる。その結果、入口堰の液体入口の内面や第１液体通路の内壁に沿って流れる液体が多くなるので、気体の巻き込みをより効果的に抑制できる。また、第１液体通路を流れる液体の流量を大きくすることができる。この場合、図６−１、図６−２に示すように、矩形の長辺や楕円の長径が液面ＨＬと平行になるように配置することが好ましい。これによって、入口堰や第１液体通路の内壁に沿ってより多くの液体を流すことができる。
【００３４】
また、図６−３に示す第１液体通路３ｂのように、液面ＨＬの位置で略９０度曲げて、第１液体通路入口４ｉを液面ＨＬに向けてもよい。このようにすると、第１液体通路３ｂの内壁に沿って液体Ｌが流れやすくなるので、気体の巻き込みを抑制できる。
【００３５】
図７は、本実施形態に係る液面位置調整装置が備える液体排出通路の他の構成を示す説明図である。図７に示す液面位置調整装置１’のように、渦室２から液体を排出するため、スロート部７Ｓを備える液体排出通路７ａを渦室２に設けてもよい。液体排出通路７ａは、縮小通路７ａ１、スロート部７Ｓ、拡大通路７ａ２で構成される。そして、拡大通路７ａ２の出口に、通路断面積が一定の液体通路を接続する。このように、液体排出通路７ａにスロート部７Ｓを設けることにより、渦室２から液体排出通路７ａを通過して排出される液体（渦室排出流量）の最小流量の下限を拡大できる。これによって、図１に示すタンク１００内の液面ＨＬを一定に維持できる渦室排出流量の範囲を拡大できる。
【００３６】
図８−１〜図８−３は、本実施形態に係る液面位置調整装置における第１液体通路と第２液体通路との配置例を示す説明図である。図８−１に示す液面位置調整装置１は、第１流体通路３を渦室２に近接させるとともに、第１流体通路３と渦室２とを接続する導入通路５を、渦室２の側板２Ｓの接線方向と略直交させてある。図８−２に示す液面位置調整装置１は、第１流体通路３を渦室２の側板２Ｓへ直接取り付けてある。図８−３に示す液面位置調整装置１は、第１流体通路３の一部が第２液体通路６と重なるように構成される。
【００３７】
図８−１〜図８−３に示すように液面位置調整装置１を構成すれば、第１流体通路３を渦室２へ近づけて配置できる。これによって、液面位置調整装置１の設置スペースを小さくできる。また、図８−１〜図８−３に示すように液面位置調整装置１を構成することにより、第１流体通路３から流出して第２液体通路６からの流れと衝突する態様を変更できる。これによって、渦室２の内部に形成される渦の強さを調整して、第１液体通路３の内部における液面を調整できる。
【００３８】
（変形例）
図９−１、図９−２は、本実施形態の変形例に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。本変形例に係る液面位置調整装置１ａは、上述した液面位置調整装置１（図１〜図３参照）と略同様であるが、渦室２の軸線、すなわち渦室中心軸Ｚを液面ＨＬと略平行に配置して、渦室２内に縦渦を形成する点が異なる。他の構成は、上述した液面位置調整装置１と同様である。ここで、縦渦とは、主として、液面ＨＬと平行な軸の周りを旋回する渦である。
【００３９】
図９−２に示すように、本変形例に係る液面位置調整装置１ａが備える渦室２は、渦室中心軸Ｚが、鉛直軸ＶＬと略直交するように配置される。すなわち、渦室２は、渦室中心軸Ｚが液面ＨＬと略平行になるように配置される。これによって、円筒の側板２Ｓの両端部に取り付けられる２枚の仕切り部材２Ｐａ、２Ｐｂが、鉛直軸ＶＬと略直交するように配置される。
【００４０】
渦室２の側板２Ｓには、第１液体通路３及び第２液体通路６が接続される。第１液体通路３は、渦室２の側板２Ｓに直接接続されるとともに、上述した液面位置調整装置１と同様に、鉛直軸ＶＬに対して傾斜している。鉛直軸ＶＬと第１液体通路３とのなす角度θの範囲は上述した通りである。これによって、第１液体通路３の渦室２に接続される端部とは反対側の端部に設けられる入口堰４の第１液体通路入口４ｉから流入した液体Ｌは、第１液体通路３の内壁面に沿って流れるので、液体への気体の巻き込みを抑制できる。第２液体通路６は、その軸線が円筒の側板２Ｓの接線と略平行になるように、側板２Ｓに取り付けられる。
【００４１】
上述した液面位置調整装置１は、図２に示すように、第１液体通路３と渦室２とを接続する導入通路５が必要であるとともに、第１液体通路３と導入通路５とは略直交して接続される。一方、本変形例に係る液面位置調整装置１ａは、第１液体通路３と導入通路５とを一体に、かつ直線状に構成できる。これによって、本変形例に係る液面位置調整装置１ａは、第１液体通路３から渦室２へ至る経路の流動抵抗を、上述した液面位置調整装置１と比較して小さくできる。また、本変形例に係る液面位置調整装置１ａは、縦に、すなわち、円筒形状の渦室２の径方向が鉛直軸ＶＬと平行になるように配置されるので、水平面内における占有面積を小さくできる。これによって、設置の自由度が向上する。
【００４２】
図１０−１〜図１０−４は、第１液体通路及び第２液体通路の配置を示す説明図である。図１０−１に示す液面位置調整装置１ｂは、第１液体通路３及び第２液体通路６がともに同一の直線上に配置される。図１０−２に示す液面位置調整装置１ｃは、第１液体通路３の軸線と第２液体通路６の軸線とが略直交する。図１０−３に示す液面位置調整装置１ｄは、第１液体通路３及び第２液体通路６が平行、かつ第１液体通路３と第２液体通路６とを渦室２へ取り付ける位置は液体出口２ｅに対して対称の位置となる。これらの液面位置調整装置１ｂ〜１ｄでは、第１液体通路３から渦室２へ流入する液体の流量と第２液体通路６から渦室２へ流入する液体の流量とが略同一であれば、渦室２内に発生する渦をほぼ完全に消滅させることができる。
【００４３】
図１０−４に示す液面位置調整装置１ｅは、第１液体通路３及び第２液体通路６がともに同一の直線上に配置され、かつ第１流体通路３の流路断面積が第２液体通路６の流路断面積よりも大きい。このようにした場合、渦室２内に発生する渦を完全に消滅させることはできないが、渦室２内に発生する渦を弱めることができる。図１０−１〜図１０−４に示す液面位置調整装置１ｂ〜１ｅのように、第１液体通路３及び第２液体通路６の配置を変更することで、配置の自由度が向上する。次に、上述した液面位置調整装置を用いて液面の位置を一定に保持する一例を説明する。次の説明では、図９−１、図９−２に示す液面位置調整装置１ａを用いるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
図１１は、本実施形態に係る液面位置調整装置を高速増殖炉が備える中間熱交換器中の二次冷却材の液面位置を調整することに適用した例を示す模式図である。図１２は、中間熱交換器中の二次冷却材の液面位置を調整する際に弁装置を用いた例を示す模式図である。この中間熱交換器１１０は、高速増殖炉の炉心から送られる一次冷却材（液体金属であり例えばナトリウム）と、水を加熱して蒸気を生成する二次冷却材（液体金属であり例えばナトリウム）との間で熱交換させる装置である。この中間熱交換器１１０は、ポンプを備えており、前記ポンプは中間熱交換器１１０中の冷却材（一次冷却材あるいは二次冷却材）を吸い込み、吐出する。
【００４５】
このポンプは斜流ポンプであり、ポンプ駆動装置（電動機等）が連結されるポンプ軸６０の端部とは反対側のポンプ軸６０の端部に、ポンプ羽根車５２が取り付けられる。ポンプ羽根車５２は、冷却材流路５４の入口側に配置されており、冷却材を冷却材流路５４へ吐出する。中間熱交換器１１０は、隔壁５７内に、前記ポンプのポンプ軸６０及びこれを支持する軸受（静圧軸受）５８が配置される。なお、矢印５９は、軸受５８を潤滑するための流体の流れを示す。ポンプ軸６０は、軸受５８に支持されて回転し、ポンプ羽根車５２を回転させる。ポンプは冷却材を吸い込み（図１１の矢印５１で示す方向の流れ）、冷却材流路５４へ吐出する（図１１の矢印５３で示す方向の流れ）。隔壁５７の内部には冷却材が溜められており、冷却材の液面ＨＬが形成される。また、隔壁５７のポンプ羽根車５２側には冷却材通路５４が配置される。そして、隔壁５７と冷却材通路５４との間には、シール５５が設けられる。
【００４６】
シール５５と隔壁５７との間からは、冷却材の漏れ（矢印５６で示す流れ）が発生する。これによって、隔壁５７の内部の液面ＨＬが上昇するので、液面位置調整装置１ａによって液面ＨＬの位置を所定の高さに保持する。液面位置調整装置１ａは、隔壁５７内の冷却材（液体）ＬＣに沈められており、入口堰４の第１液体通路入口４ｉが液面ＨＬに開口する。液体排出通路７は、渦室２の液体出口２ｅと、ポンプの吸い込み側ＩＮに接続する冷却材戻し通路６１とを接続する。これによって、液面位置調整装置１ａが備える渦室２の内部とポンプの吸い込み側ＩＮとが連通する。そして、第１液体通路入口４ｉから流入した冷却材ＬＣは、液面位置調整装置１ａを通って冷却材戻し通路６１へ流れ（図１１の矢印６２で示す流れ）、ポンプの吸い込み側ＩＮへ戻る。
【００４７】
第１液体通路３は、液面ＨＬから流入する冷却材ＬＣを渦室２の内部へ導入する。また、第２液体通路６は冷却材ＬＣに沈められており、入口６ｉから冷却材ＬＣを渦室２の内部へ導入する。第２液体通路６から渦室２の内部へ流入した冷却材ＬＣは、渦室２の内部で強い渦を生成し、液体出口２ｅへ向かって大きな流動抵抗を発生させる。この状態で隔壁５７内の液面ＨＬが入口堰４を超えると、隔壁５７内の冷却材ＬＣは、第１液体通路３の内部へ流入する。上述したように、渦室２内に形成される渦により、第１液体通路３から渦室２内へ流入する冷却材ＬＣには大きな流動抵抗が働き、第１液体通路３内に冷却材ＬＣの液面ＨＬＩが形成されるので、隔壁５７内の液面と第１液体通路３の内部に形成される液面ＨＬＩとの距離が接近する。また、第１液体通路３は鉛直軸ＶＬに対して傾斜しているので、第１液体通路３の内部へ流入した冷却材Ｌｃは、第１液体通路３の内壁面に沿って流れる。これらの作用によって、隔壁５７内の液面から第１液体通路３の内部に形成された液面ＨＬＩへ冷却材Ｌｃが入るときの気体の巻き込みが抑制される。また、渦室２を流れて液体出口２ｅから流出し、ポンプの吸い込み側ＩＮへ戻る冷却材ＬＣの流量が変化しても、その変化が液面位置調整装置１ａの最大流量と最小流量との間であれば、液面ＨＬの位置は略一定に維持される。
【００４８】
図１２に示す中間熱交換器１１０’は、液面位置調整装置１ａの代わりに流量調整弁７０によって、冷却材ＬＣの液面ＨＬの位置を所定の高さに維持する。流量調整弁７０は、ポンプの吸い込み側ＩＮに接続する冷却材戻し通路６１と連通する冷却材導入管７２と、弁体７１とで構成される。冷却材導入管７２には冷却材ＬＣが流入（矢印７４で示す流れ）する窓７３が形成される。弁体７１は、冷却材導入管７２の内部に設けられて、弁体７１に連結される調整棒７５によって冷却材導入管７２の内部をその管軸方向に移動する。そして、弁体７１は、冷却材導入管７２に設けられる窓７３の開口面積を調整する。これによって、窓７３から冷却材導入管７２の内部へ流入してポンプの吸い込み側ＩＮに戻る冷却材ＬＣ（矢印６２で示す流れ）の流量を調整する。
【００４９】
図１２に示す中間熱交換器１１０’は、窓７３の開度を調整して流量調整弁７０の流量を設定すると、その後は窓７３の開度は固定されるので、運転条件の変化や経時変化が発生した場合には、冷却材ＬＣの液面ＨＬの位置を所定の高さに維持することが困難であった。また、いわゆるオーバーフロー管によって冷却材ＬＣの液面ＨＬの位置を所定の高さに維持する場合、オーバーフロー管の内部の液面と、図１１に示す隔壁５７内の液面ＨＬとの距離が大きいため、冷却材ＬＣがオーバーフロー管に流入すると、冷却材ＬＣに気体の巻き込みが発生するおそれがある。
【００５０】
上述したように、液面位置調整装置１ａは、気体の巻き込みが抑制でき、また、運転条件の変化や経時変化によってポンプの吸い込み側ＩＮへ戻る冷却材ＬＣの流量が変化しても、液面ＨＬの位置を略一定に維持できる。このように、液面位置調整装置１ａは、オーバーフロー管や、図１２に示す中間熱交換器１１０’が備える流量調整弁７０を用いて液面ＨＬの位置を所定の高さに維持する場合における問題の解決に有効である。なお、液面位置調整装置１ａのみならず、図１等に示す液面位置調整装置１や図１０−１に示す液面位置調整装置１ｂ等、本実施形態で開示したものが高速増殖炉の中間熱交換器における冷却材の液面の位置調整に適用できる。また、本実施形態の適用対象はこれに限られるものではない。例えば、高速増殖炉の炉内における冷却材の液面の位置調整や軽水炉の炉内における冷却材の液面の位置調整、液面の位置を調整する対象の液体に巻き込まれる気体を低減する必要がある場合等にも、本実施形態を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る液面位置調整装置は、液面を所定の位置に保持することに有用であり、特に、液面を所定の位置に保持する場合に液体への気体の巻き込みを抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る液面位置調整装置によりタンク内に溜められる液体の液面位置を調整する一例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。
【図４−１】本実施形態に係る液面位置調整装置の内部における液体の流れを示す概念図である。
【図４−２】本実施形態に係る液面位置調整装置が備える第１液体通路内における液面位置を調整する手法の説明図である。
【図５】本実施形態に係る液面位置調整装置が備える第１液体通路へ液体が流入する状態を示す模式図である。
【図６−１】入口堰及び第１液体通路の断面内形状の例を示す模式図である。
【図６−２】入口堰及び第１液体通路の断面内形状の例を示す模式図である。
【図６−３】第１液体通路の変形例を示す模式図である。
【図７】本実施形態に係る液面位置調整装置が備える液体排出通路の他の構成を示す説明図である。
【図８−１】本実施形態に係る液面位置調整装置における第１液体通路と第２液体通路との配置例を示す説明図である。
【図８−２】本実施形態に係る液面位置調整装置における第１液体通路と第２液体通路との配置例を示す説明図である。
【図８−３】本実施形態に係る液面位置調整装置における第１液体通路と第２液体通路との配置例を示す説明図である。
【図９−１】本実施形態の変形例に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。
【図９−２】本実施形態の変形例に係る液面位置調整装置の構成を示す説明図である。
【図１０−１】第１液体通路及び第２液体通路の配置を示す説明図である。
【図１０−２】第１液体通路及び第２液体通路の配置を示す説明図である。
【図１０−３】第１液体通路及び第２液体通路の配置を示す説明図である。
【図１０−４】第１液体通路及び第２液体通路の配置を示す説明図である。
【図１１】本実施形態に係る液面位置調整装置を高速増殖炉が備える中間熱交換器中の二次冷却材の液面位置を調整することに適用した例を示す模式図である。
【図１２】中間熱交換器中の二次冷却材の液面位置を調整する際に弁装置を用いた例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  液面位置調整装置
２  渦室
２ｅ  液体出口
２Ｓ  側板
２Ｐａ、２Ｐｂ  仕切り部材
３、３ａ、３ｂ  第１液体通路
４、４ａ、４ｂ  入口堰
４ｉ  第１液体通路入口
５  導入通路
５ｉ  開口部
６  第２液体通路
６ｉ  入口
７、７ａ  液体排出通路
７ａ１  縮小通路
７ａ２  拡大通路
７Ｓ  スロート部
５２  ポンプ羽根車
５４  冷却材通路
５５  シール
５７  隔壁
５８  軸受
６０  ポンプ軸
６１  冷却材戻し通路
７０  流量調整弁
７１  弁体
７２  冷却材導入管
７３  窓
７５  調整棒
１００  タンク
１１０  中間熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
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【図１１】
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【図１２】
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