JP2015179047A - オープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法及び水膜高さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンラック型気化装置の散水機構において、トラフ内での偏流を防いでできるだけ少ない熱媒体で効率よく気化を行えるようにする。
【解決手段】トラフエッジ１５の上方に超音波センサ４５（距離センサ）を設置し、このトラフエッジ１５の上面から、トラフエッジ１５から溢れ出す海水の表面までの水膜高さＨをトラフエッジ１５の長手方向に沿って検知し、水膜高さＨの分布から海水の偏った流れである偏流の有無を検査する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）、その他の低温液化ガスの気化に使用されるオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法及び水膜高さ測定装置に関し、特にトラフにおける偏流抑制を図るものに関する。

この種のオープンラック型気化装置は、例えば、特許文献１のように、多数の伝熱管がパネル状に配列された熱交換パネルの側面を外側から海水などの熱媒体により加熱して、伝熱管内を通過する低温の液化ガスを気化する熱交換器の一種であり、従来からＬＮＧの気化に多用されている。入手性がよく、熱媒体として広く利用される海水は、熱交換パネルの上部両側に設けられたトラフから熱交換パネルの両側面に供給される。オープンラック型気化装置は、多数本の伝熱管をパネル状に連結して構成された垂直な熱交換パネルが、所定間隔で多数並列配置されている。各トラフは両端部が閉塞された長尺の箱であり、トラフに接続された供給管からトラフ内に海水が供給される。

ＬＮＧは下部ヘッダーから熱交換パネル内に流入し、海水は両側のトラフ内に供給され、トラフの両側に溢れ出することにより、熱交換パネルの側面に液膜を形成しつつ下方へ流下し、その両面を加熱する。これにより、熱交換パネル内を上昇するＬＮＧが、その上昇過程で気化し、上部ヘッダーから天然ガス（ＮＧ）として取り出される。

このようなオープンラック型気化装置では、熱交換パネルを横幅方向で均一に加熱するため、トラフから両側への溢れ出る海水の量をトラフ長手方向で均一に管理することが必要である。一方、近年の天然ガス需要の高まりとオープンラック型気化装置の設置スペースの制約とにより、オープンラック型気化装置１基当たりのガス発生量は増加傾向となり、低温の液化ガスを完全に気化させるだけの熱交換量を確保するためには海水の量も増やす必要がある。このため、トラフ内へ大量に供給された海水は、激しい乱れを伴いながら長手方向に流動拡散し、トラフの両側へ溢れ出る。その結果、トラフから溢れ出る海水にトラフ長手方向の流動成分が多く残り、溢れ出る海水の量のトラフ長手方向の不均一が避けられない。

このようなトラフ長手方向における溢れ出る海水の量の不均一はトラフ内偏流と呼ばれ、オープンラック型気化装置における大きな問題の１つとされている。偏流が顕著であると、局部的に溢れ出る海水の量の少ないところが発生し、ここで熱交換量が不足し、低温の液化ガスを完全に気化できないままガスを供給してしまうことになる。

オープンラック型気化装置の偏流は、設置場所や運転条件によって異なるので、設置場所にて運転させながら計測し、その計測結果をもとに偏流の発生を抑える対策を練るのが効果的である。

設置場所等における流量の測定方法としては、種々の方法が知られているが、例えば、特許文献２のように、測定された流速と、流下断面積と、測定された流速を流下断面での平均流速に換算する校正係数に基づいて開流路の流量を求める流量測定方法が知られている。この流量測定方法では、開水路の両岸付近に圧電素子等からなる発信素子及び受信素子をそれぞれ備えた超音波センサを設け、一方が発信した超音波を他方が受信するようにし、流速によって流体中の超音波伝播速度が変化する現象を利用して流速を測定するようにしている。具体的には、現場制御盤の制御部により制御された一対の超音波センサが交互に超音波を送受信し、変換部は往路と復路の伝播時間の差に基づいて平均流速を算出している。

また特許文献３では、水門より上流側において、河川の水位を計測する上流側水位センサを設置し、アンプを介して、現場制御盤に接続し、水門の下流側に河川の水位を計る下流側水位センサ及び流速を計る下流側流速センサをそれぞれ設置し、アンプを介して現場制御盤に接続している。各水位センサは、河川の水面を垂直に貫通して固定された円筒状の消波体と、この消波体の内部で水面より高い位置に水面に向けて設置された超音波距離センサとを備えている。消波体の上下端は開口されており、その外周面には多数の貫通孔が形成されている。

また、特許文献４では、排水処理装置において、主供給路に流れる原水の水位を計測する計測装置として超音波距離センサを設け、検出された水位が所定の水位になるように制御している。

特開平７−２０８８８１号公報 特開２００４−６９６１５号公報 特開平７−２３８５２６号公報 特開２００５−２７９３８６号公報

しかしながら、特許文献１のようなオープンラック型気化装置は、一般的にトラフ長手方向に長いため、トラフ長手方向全体の偏流の分布を計測するのはとても手間がかかる上、長手方向全体の計測を行う間に運転状況等が変化して正確に偏流の分布を計測できず、適切な対策を練るのが難しいという問題がある。

特許文献２のように超音波センサを水中に設ける方法では、トラフエッジ上の熱媒体の流れが乱れて水膜高さを正確に測ることができない。

特許文献３のように円筒状の消波体は、トラフエッジ上に設けると、消波体の中に周囲と同じ高さの水膜が形成されず、高さを正確に測定できない。

更に特許文献４は、主供給路のように広い範囲の乱れの少ない原水の水位を計測する一般的な方法を開示しているに過ぎない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トラフ長手方向の偏流の分布を正確に計測して適切な偏流防止の対策を行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、トラフエッジの上方に距離センサを設置してトラフエッジから溢れ出す熱媒体の水膜高さを測定できるようにした。

具体的には、第１の発明では、複数の伝熱管がパネル状に配列された熱交換パネルの上部側面に配設されたトラフの側壁上端のトラフエッジから熱媒体を上記熱交換パネルの側面に沿って流下させることにより、上記伝熱管内を通過する液化ガスを気化させるオープンラック型気化装置の散水機構における、上記トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の水膜高さを測定する方法を対象とする。

そして、上記検知方法は、
上記トラフエッジの上方に距離センサを設置し、該トラフエッジの上面から、該トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の表面までの水膜高さを該トラフエッジの長手方向に沿って検知し、
上記水膜高さの検知値から上記熱媒体の偏った流れである偏流の有無を検査する
構成とする。

すなわち、偏流は、トラフ長手方向に発生する熱媒体の不均一な流れであり、オープンラック型気化装置の設置場所や運転状況により変動する。上記の構成によると、オープンラック型気化装置の設置後の実際の運転中に、運転現場においてトラフエッジの上方に距離センサを設置してトラフ長手方向に沿ってトラフエッジから溢れ出す熱媒体の水膜高さを逐次計測することができる。このため、偏流の分布を正確に把握して偏流対策を適切に行うことができる。なお、水膜高さは、トラフエッジの上面から、トラフエッジから溢れ出す熱媒体の表面までの鉛直方向の熱媒体の高さ（厚さ）を意味し、同じ条件で安定した運転を行っているときには、同じ計測場所にて大きな乱れはないものとする。また、距離センサは、熱媒体までの距離を正確に計測できるものであれば特に限定されないが、例えば超音波センサとする。距離センサの設置方法についても、水膜高さを正確に計測できれば特に限定されないが、例えば距離センサを支持するブラケットにトラフエッジに直接載置する脚部などを設ければよい。

第２の発明では、第１の発明において、
上記距離センサによる水膜高さの検知時に上記トラフに供給される上記熱媒体の供給量と基準となる熱媒体の供給量とを比較し、上記水膜高さの補正をする工程を含む。

すなわち、トラフに供給される熱媒体の供給量は、例えば、海水の場合には、干潮の具合、海水ポンプの回転状況等により変動することがある。しかし、上記の構成によると、基準となる熱媒体の供給量を設定し、実際の検知時の供給量と比較して水膜高さを補正すれば、トラフ長手方向において計測している間に熱媒体の供給量に変動があっても、その変動による影響を低減することができる。このため、トラフ長手方向全体の偏流の分布を更に正確に計測することができる。

第３の発明では、第２の発明において、
上記トラフへ供給される上記熱媒体の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて上記水膜高さの補正を行う構成とする。

すなわち、トラフへ実際に送り込まれる熱媒体の単位時間当たりの供給量は、流量計等により比較的容易に計測できる。その単位時間当たりの実際の供給量と基準となる単位時間当たりの供給量（例えば計測期間全体の平均値）との比から水膜高さの補正を行うことにより、トラフ長手方向全体の偏流の分布を更に正確に計測することができる。

第４の発明では、第２の発明において、
上記トラフの幅方向中央の水面高さを上記距離センサとは別のセンサを用いて計測し、基準となるトラフ水面高さと比較して上記水膜高さの検知値の補正を行う。

すなわち、トラフへの熱媒体の供給量により、トラフ水面高さが上下する。このため、トラフ水面高さを別のセンサで逐次計測し、基準となるトラフ水面高さ（例えば計測期間全体の平均値）と比較して水膜高さの検知値の補正を行うことにより、熱媒体の供給量のばらつきを補正して偏流の分布を更に正確に把握することができる。

第５の発明では、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、
上記距離センサは、複数の超音波センサを有し、
隣り合う上記超音波センサの間隔は、上記伝熱管の配置ピッチの整数倍である。

上記の構成によると、超音波センサなので、光学センサと違って液体の表面でも正確に距離を測ることができる。隣り合う超音波センサの間隔を伝熱管の配置ピッチの整数倍としているので、複数の超音波センサをトラフ長手方向にずらして計測するときに、毎回伝熱管の真横の熱媒体の水膜高さを計測することができる。このため、トラフ長手方向全体の計測における超音波センサの位置決めが容易となって計測が極めて容易となる。また、隣り合う超音波センサの間隔が伝熱管の配置ピッチの整数倍であるため、隣接する超音波センサが互いに干渉しない。

第６の発明では、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、
上記距離センサを上記トラフエッジの上方をトラフ長手方向に沿ってスライド移動させながら上記水膜高さを計測する構成とする。

上記の構成によると、距離センサをスライドさせるだけでトラフ長手方向全体の水膜高さを計測できるので、計測が非常に容易となる。この場合、距離センサとトラフエッジの上面との高さがトラフ長手方向全体で一定に保たれている必要がある。

第７の発明では、複数の伝熱管がパネル状に配列された熱交換パネルの上部側面に配設されたトラフの側壁上端のトラフエッジから熱媒体を上記熱交換パネルの側面に沿って流下させることにより、上記伝熱管内を通過する液化ガスを気化させるオープンラック型気化装置の散水機構における、上記トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の水膜高さを測定する装置を対象とする。

そして、上記検知装置は、
上記トラフエッジの上方に設置され、該トラフエッジの上面から、該トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の表面までの水膜高さを該トラフエッジの長手方向に沿って検知する距離センサと、
上記距離センサからの検知値の上記長手方向の分布から上記熱媒体の偏った流れである偏流の有無を分析する分析装置とを備えている。

上記の構成によると、上記第１の発明と同様に、オープンラック型気化装置の設置後の実際の運転中に、運転現場においてトラフエッジの上方に距離センサを設置してトラフ長手方向に沿ってトラフエッジから溢れ出す熱媒体の水膜高さを逐次計測することができる。このため、偏流の分布を正確に把握して偏流対策を適切に行うことができる。

第８の発明では、第７の発明において、
上記分析装置は、上記距離センサによる水膜高さの検知時に上記トラフに供給される上記熱媒体の供給量と基準となる熱媒体の供給量とを比較し、上記水膜高さの補正をするように構成されている。

すなわち、トラフに供給される熱媒体の供給量は、例えば、海水の場合には、干潮の具合、海水ポンプの回転状況等により変動することがある。しかし、上記の構成によると、分析装置が、基準となる熱媒体の供給量を設定し、実際の検知時の供給量と比較して水膜高さを補正するので、トラフ長手方向において計測している間に熱媒体の供給量に変動があっても、その変動による影響を低減させることができる。このため、トラフ長手方向全体の偏流の分布を更に正確に計測することができる。

第９の発明では、第８の発明において、
上記トラフに上記熱媒体を供給する供給管に設けられた流量計を更に備え、
上記分析装置は、上記流量計で計測された上記トラフへ供給される上記熱媒体の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて上記水膜高さの補正を行うように構成されている。

すなわち、トラフへ実際に送り込まれる熱媒体の単位時間当たりの供給量は、熱媒体をトラフへ供給する供給管に設けた流量計により比較的容易に計測できる。その流量計で計測された単位時間当たりの実際の供給量と基準となる単位時間当たりの供給量（例えば計測期間全体の平均値）との比から分析装置が水膜高さの補正を行うことにより、トラフ長手方向全体の偏流の分布を更に正確に計測することができる。

第１０の発明では、第８の発明において、
上記トラフの幅方向中央に配置された、上記距離センサとは別の水位センサを更に備え、
上記分析装置は、上記水位センサを用いて計測し、基準となるトラフ水面高さと比較して上記水膜高さの検知値の補正を行うように構成されている。

すなわち、トラフへの熱媒体の供給量により、トラフ水面高さが上下する。このため、トラフ水面高さを水位センサで逐次計測し、分析装置が基準となるトラフ水面高さ（例えば計測期間全体の平均値）と比較して水膜高さの検知値の補正を行うことにより、熱媒体の供給量のばらつきを補正して偏流の分布を更に正確に把握することができる。

第１１の発明では、第７乃至第１０のいずれか１つの発明において、
上記距離センサは、複数の超音波センサを有し、
隣り合う上記超音波センサの間隔は、上記伝熱管の配置ピッチの整数倍となるように変更可能に構成されている。

上記の構成によると、超音波センサなので、光学センサと違って液体の表面でも正確に距離を測ることができる。また、隣り合う超音波センサの間隔を伝熱管の配置ピッチの整数倍に変更可能であるので、計測対象の散水機構の仕様が変わるたびに間隔を変更しておけば、複数の超音波センサをトラフ長手方向にずらして計測するときに、毎回伝熱管の真横の熱媒体の水膜高さを計測することができる。このため、トラフ長手方向全体の計測における超音波センサの位置決めが容易となり、その結果、計測が極めて容易となる。

第１２の発明では、第７乃至第１１のいずれか１つの発明において、
上記距離センサは、上記トラフエッジの上方に該トラフエッジの上面と平行に載置可能なロッドを有し、該ロッドに沿ってトラフ長手方向に自動でスライド移動可能に構成されている。

上記の構成によると、距離センサが、トラフエッジの上面との高さがトラフ長手方向全体で一定に保たれたロッドに沿って自動でスライド移動可能に構成されているので、極めて容易に精度のよい検知結果が得られる。

以上説明したように、本発明のオープンラック型気化装置の散水機構によれば、トラフエッジの上方に距離センサを設置して溢れ出す熱媒体の表面までの水膜高さをトラフエッジの長手方向に沿って検知するようにしたことにより、トラフ長手方向の偏流の分布を正確に計測して適切な偏流防止の対策を行うことができる。

本発明の実施形態に係るオープンラック型気化装置のトラフの概要を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のIb−Ib線断面図である。 オープンラック型気化装置の概要を示す斜視図である。 熱交換パネルの側面に海水を供給する様子を説明する図であり、（ａ）が側面図で、（ｂ）は、（ａ）のIIIb−IIIb線断面図である。 熱交換パネルの側面に海水を供給する様子を一部破断して示す拡大斜視図である。 トラフエッジから海水が溢れ出る様子を示す斜視図である。 水膜高さ測定装置が取り付けられた図１（ａ）中のVI−VI線拡大断面図である。 外側仕切壁を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のVIIb−VIIb線断面図である。 水膜高さ測定装置を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態の変形例１の水膜高さ測定装置を示す図８相当図である。 本発明の実施形態の変形例２の水膜高さ測定装置を示す図８相当図である。 本発明の実施形態の変形例３の水膜高さ測定装置を示す図６相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態に係るオープンラック型気化装置５０の一般的な構造を図２〜図４に示す。垂直な熱交換パネル１は、多数本の伝熱管２をパネル状に連結して構成されている。個々の伝熱管２は、熱交換効率を高めるためにフィン付き管とされている。熱交換パネル１の最下部は、水平な下部ヘッダー３と接続されており、最上部は水平な上部ヘッダー４と接続されている。

このような熱交換パネル１は所定間隔で多数並列配置されている。各熱交換パネル１の上部両側には、熱交換パネル１の両面に熱媒体を供給するために断面矩形の樋状のトラフ５が配置されている。各トラフ５は、両端部が閉塞された長尺の箱であり、トラフ５に接続された供給管６からトラフ５内に海水等の熱媒体が供給されるようになっている。

ＬＮＧは、下部ヘッダー３から熱交換パネル１内に流入する。一方、熱媒体である海水は、両側のトラフ５内に供給され、トラフ５の両側に溢れ出することにより、熱交換パネル１の両面に液膜を形成しつつ下方へ流下し、その両面を加熱する。これにより、熱交換パネル１内を上昇するＬＮＧが、その上昇過程で気化し、上部ヘッダー４から天然ガス（ＮＧ）として取り出されるようになっている。なお、本実施形態では、熱媒体は、入手性のよい海水としているが、それに限定されず、工業用水等でもよい。また、熱交換パネル１の両側から熱媒体を供給するのが理想であるが、場合によっては、いずれか一方の側面にのみ熱媒体を供給するようにしてもよい。

本実施形態のオープンラック型気化装置５０に使用されるトラフ５は、図１、図５及び図６に示すように、熱交換パネル１の横幅方向全長にわたって設けられる、断面矩形状の樋状のトラフ本体１０と、トラフ本体１０の両側の側壁１１の内側に所定の隙間をあけて設けられた一対の外側仕切壁２０を設けている。更に、外側仕切壁２０の更に内側に隙間をあけて設けられた一対の内側仕切壁３０とを備えている場合もある。

トラフ本体１０は、長手方向両端にその両端を閉じる端板１２を有し、底板１３の長手方向中央部に、熱媒体である海水を導入するための噴出口１４を有している。噴出口１４は、一対の外側仕切壁２０間の距離よりも若干小さい円形の開口部である。側壁１１の上端部は外側へ向かって下降傾斜したトラフエッジ１５を構成している。なお、本実施形態では、図４及び図５に示すように、噴出口１４の上方に天板１６や複数のリング１７が設けられ、噴出口１４から吹き出す海水の勢いを弱め、トラフ長手方向へ向かわせるようにしている。

一対の外側仕切壁２０は、トラフ本体１０の側壁１１に平行な垂直板であり、底板１３の噴出口１４の外側にトラフ本体１０の全長にわたって設けられている。図６に示すように、各外側仕切壁２０は、トラフ本体１０の側壁１１よりも十分に高く、底板１３との間に所定の隙間を形成している。この外側仕切壁２０は、例えば、トラフ長手方向において分割された複数の可動仕切板２１からなる。個々の可動仕切板２１は、図７に示すように、両側の支柱２２の対向面に設けられた縦溝２３に上方から挿入されることにより支持されており、可動仕切板２１の下方に位置して縦溝２３に挿入されるスペーサー２４の高さにより、底板１３との間の隙間の大きさが可動仕切板２１毎に調節可能となっている。

そして、この隙間の大きさは、ここでは側壁１１との間隔と共に、トラフ本体１０の長手方向中央部より両端部で大きくなっている。なお、スペーサー２４は、ここでは可動仕切板２１から分離しているが、可動仕切板２１に一体化されていてもよい。

一対の内側仕切壁３０は、外側仕切壁２０に平行な垂直板であり、底板１３の噴出口１４との干渉を回避するために、噴出口１４の近傍（トラフ本体１０の長手方向中央部）を除く領域に分かれて設けられている。各内側仕切壁３０は、トラフ本体１０の底板１３に接しており、図６に示すように、上端の高さは外側の外側仕切壁２０よりも低く、ここではトラフ本体１０の側壁１１よりも更に低く設定されている。この内側仕切壁３０は、外側仕切壁２０との間に所定の間隔をあけ、例えば、外側仕切壁２０にボルト３１等の固定構造により脱着可能に取り付けられている。内側仕切壁３０の交換により、その高さは任意に調整されるようになっている。このように、噴出口１４の近傍を除くトラフ長手方向のほぼ全体に外側仕切壁２０及び内側仕切壁３０の両方が存在することで二重仕切壁で区切られた空間が形成されている。

図１（ａ）に示すように、内側仕切壁３０の端板１２側の端部は、端板１２に接している。内側仕切壁３０の中央部側では、外側仕切壁２０と内側仕切壁３０との隙間が閉止板４０により閉止されている。この閉止により、外側仕切壁２０及び内側仕切壁３０を補強すると共に、両者間の隙間への、海水がトラフ長手方向から直接流入するのを阻止している。

次いで、本実施形態の水膜高さ測定装置４３について説明する。図６及び図８に示すように、水膜高さ測定装置４３は、トラフエッジ１５の上方に設置され、トラフエッジ１５の上面から、トラフエッジ１５から溢れ出す海水の表面までの水膜高さＨを測定し、水膜高さＨのトラフ長手方向の分布から海水の偏った流れである偏流の有無を検査する機能を有する。具体的には、水膜高さ測定装置４３は、トラフエッジ１５の上面に載置するためのセンサ用ブラケット４４を有する。センサ用ブラケット４４は、例えば、１枚の板状のブラケット本体４４ａを有し、このブラケット本体４４ａの長手方向両端に脚部４４ｂが固定されている。この脚部４４ｂの下端がトラフエッジ１５の上面に当接するようになっている。ブラケット本体４４ａには、３本の円筒部４４ｃが垂直に立設され、各円筒部４４ｃの上端に距離センサとしての超音波センサ４５が嵌め込まれている。なお、トラフエッジ１５から溢れ出す海水が乱れないように、脚部４４ｂを隣り合う円筒部４４ｃからある程度離しておく必要がある。超音波センサ４５は、トラフエッジ１５から溢れ出る海水の表面からの距離Ｈ１を計測する。超音波センサ４５の高さＨ２は、予め一定値となっている。このため、水膜高さＨは、これらの差（Ｈ＝Ｈ２−Ｈ１）によって求められる。水膜高さＨは、鉛直方向の海水の高さ（厚さ）を意味し、同じ条件で安定した運転を行っているときには、同じ計測場所にて大きな乱れはなく、外側仕切壁２０の内側に比べて水面も安定しているものとする。

本実施形態では、３つの超音波センサ４５を取り付けるようにしているが、この個数は特に限定されず、１つ、２つ又は４つ以上でもよい。

図８に示す隣り合う超音波センサ４５の間隔Ｌ１は、伝熱管２の配置ピッチＬ２（図４に示す）の整数倍となるように変更可能に構成されている。本実施形態では、例えば、Ｌ１＝２×Ｌ２となっており、１つ飛ばしに伝熱管２の真横の水膜高さＨを計測するようになっている。

超音波センサ４５の３本のハーネスは、分析装置としてのパソコン４６に図示しないアンプ等を介して接続されている。パソコン４６では、３つの超音波センサ４５からの計測値を記憶可能であると共に、適宜そのデータを分析するソフトウェアを備えている。

図２及び図６に示すように、供給管６の上流側の分岐前のメイン管６ａには、流量計４７が設けられている。この流量計４７は、どのようなセンサで構成してもよく、逐次その計測値がパソコン４６に送信可能に構成されている。

そして、パソコン４６は、超音波センサ４５による水膜高さＨの検知時にトラフ５に供給される海水の供給量と基準となる海水の供給量とを比較し、水膜高さＨの補正をするように構成されている。具体的には、パソコン４６は、流量計４７で計測されたトラフ５へ供給される海水の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて水膜高さＨの補正を行うように構成されている。

次いで、本実施形態のオープンラック型気化装置５０の散水機構の水膜高さ測定方法について説明する。

まず、図４に示すように、ポンプ等を駆動することで、海水を所定の供給量で供給管６へ供給することにより、トラフ５において、トラフ本体１０の底板１３の中央部に設けられた噴出口１４から、海水が激しい乱流を伴いながらトラフ本体１０内に流入する。トラフ本体１０内に流入した海水は激しい乱流を伴いながら、一部が天板１６、リング１７等にぶつかって長手方向両側に広がり、トラフ本体１０内を満たす。

図１及び図５に示すように、トラフ本体１０内の中央部においては、海水は長手方向両側に広がりつつ、一対の外側仕切壁２０間に直接流入し、トラフ本体１０の底板１３との隙間を通ってトラフ本体１０の側壁１１と外側仕切壁２０との間に下から流入し、この間を上昇しトラフエッジ１５に導かれてトラフ本体１０の外側に溢れ出る。

計測を開始する前に、トラフエッジ１５の上方に距離センサとしての超音波センサ４５を設置する。図６に示すように、超音波センサ４５は、パソコン４６につないでおく。流量計４７のデータもパソコン４６で入手できるように設定する。

オープンラック型気化装置５０を作動させた状態で、サンプリングするトラフ５を選択し、例えばその一方の側壁１１のトラフエッジ１５の上面に脚部４４ｂを押し付ける。このとき、例えば、端の円筒部４４ｃが伝熱管２の真横に配置されるようにする。そして、このときに流量計４７の値と、３つの超音波センサ４５の値とをパソコン４６に取り入れて保存しておく。超音波センサ４５なので、光学センサと違って液体の表面でも正確に距離を測ることができる。

次いで、脚部４４ｂを次の計測位置に移動させて同様に計測を行う。本実施形態では、隣り合う超音波センサ４５の間隔は、例えば伝熱管２の配置ピッチの２倍としているので、３つの超音波センサ４５をトラフ５長手方向にずらして計測するときに、毎回伝熱管２の真横の海水の水膜高さＨを計測することができる。このため、トラフ５長手方向全体の計測における超音波センサ４５の位置決めが容易となり、その結果、計測が極めて容易となる。また、隣り合う超音波センサ４５の間隔を伝熱管２の配置ピッチの整数倍としたことで、隣接する超音波センサ４５が互いに干渉しないというメリットがある。

トラフ長手方向に沿って計測を終えると、パソコン４６で偏流の分布を検査する。具体的には、流量計４７の計測値、超音波センサ４５の計測値をもとにトラフエッジ１５の長手方向に沿って偏流の分布を調べる。偏流は、トラフ５長手方向に発生する海水の不均一な流れであり、オープンラック型気化装置５０の設置場所や運転状況により変動する。すなわち、トラフ５に供給される海水の供給量は、例えば、干潮の具合、海水ポンプの回転状況等により変動する。このため、本実施形態では、超音波センサ４５による水膜高さＨの検知時にトラフ５に供給される海水の供給量と基準となる海水の供給量とを比較し、水膜高さＨの補正をする工程を含んでいる。具体的には、トラフ５へ供給される海水の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて水膜高さＨの補正を行う。すなわち、計測期間全体の平均値から基準となる単位時間当たりの供給量を設定する。そして、流量計４７による単位時間当たりの実際の供給量と基準となる平均供給量との比から水膜高さＨの補正を行う。

このようにして、オープンラック型気化装置５０の設置後の実際の運転中に、運転現場においてトラフエッジ１５の上方に超音波センサ４５を設置してトラフ５長手方向に沿ってトラフエッジ１５から溢れ出す海水の水膜高さＨを逐次計測することができる。このため、偏流の分布を正確に把握することができるので、例えば、仕切壁内に偏流防止堰を設けるなどにより、偏流対策を適切に行うことができる。

また、基準となる海水の供給量を設定し、実際の検知時の供給量と比較して水膜高さＨを補正したので、トラフ長手方向において計測している間に海水の供給量に変動があっても、その変動を正確に補正することができる。

したがって、本実施形態のオープンラック型気化装置５０の散水機構によれば、トラフ５長手方向の偏流の分布を正確に計測して適切な偏流防止の対策を行うことができる。

−変形例１−
図９は、本発明の実施形態の変形例１の水膜高さ測定装置４３’を示し、本変形例では、超音波センサ４５の取付構造が異なる点で上記実施形態と異なる。なお、以下の各変形例では、図１〜図８と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

本変形例の水膜高さ測定装置４３’は、３つの超音波センサ４５において、隣り合う超音波センサ４５の間隔を変更可能に構成されている。具体的には、例えばセンサ用ブラケット４４’は、伸縮可能なブラケット本体４４ａ’を有し、このブラケット本体４４ａ’は、中央の固定部４４ｄ’で設定位置で固定できるようになっている。このとき、中央の円筒部４４ｃを避けるようにブラケット本体４４ａ’にスリット４４ｅ’を設けるとよい。

本変形例では、センサ間の距離Ｌ１を伝熱管２の配置ピッチＬ２の整数倍となるように、計測するオープンラック型気化装置５０の仕様に合わせて変更することができる。

このように構成すれば、計測するオープンラック型気化装置５０毎に水膜高さ測定装置４３を用意することなく、１種類の水膜高さ測定装置４３’で複数種類のオープンラック型気化装置５０の偏流検査を行うことができる。

−変形例２−
図１０は、本発明の実施形態の変形例２の水膜高さ測定装置４３''を示し、本変形例では、超音波センサ４５は、トラフエッジ１５の上方に載置可能なロッド４４ｅ''を有し、ロッド４４ｅ''に沿ってトラフ５長手方向に自動でスライド移動可能に構成されている。

具体的には、ロッド４４ｅ''は、トラフエッジ１５の上方にトラフエッジ１５の上面から一定距離を保つように図示しない脚部等により、固定可能とすればよい。本変形例では、１つの超音波センサ４５を備えていればよく、ブラケット本体４４ａには、ロッド４４ｅ''に挿通されるスライド部４４ｂ''を有し、このスライド部４４ｂ''には、ロッド４４ｅ''の長手方向に沿って移動可能とする電動モータなどの駆動部４４ｄ''が設けられている。

これにより、例えば、一定の速度で超音波センサ４５を自動でスライドさせながらトラフ長手方向全体の水膜高さＨを計測できる。計測値は、所定間隔で又は継続してパソコン４６に送信すればよい。

このように構成すれば、計測のたびに手動で超音波センサ４５の位置決めをしながら移動させる場合に比べ、正確に計測位置の位置制御が可能であり、しかも計測が極めて容易となる。

−変形例３−
図１１は、本発明の実施形態の変形例３の水膜高さ測定装置４３'''を示し、本変形例では、トラフ本体１０の幅方向中央の上方に超音波センサ４５とは別のセンサ（例えば、別の超音波センサ）よりなる水位センサ４７''が設けられている。

パソコン４６は、トラフ５の幅方向中央の水面高さＨ３を水位センサ４７'''を用いて計測し、基準となる基準水面高さＨ０と比較して水膜高さＨの検知値の補正を行うように構成されている。基準水面高さＨ０は、例えば計測期間中の水面高さＨ３の平均値とする。

すなわち、トラフ５への海水の供給量により、水面高さＨ３が上下する。このため、水面高さＨ３を水位センサ４７'''で逐次計測し、基準水面高さＨ０と比較して水膜高さＨの検知値の補正を行うことにより、計測期間中における海水の供給量のばらつきを補正して偏流の分布を更に正確に把握することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、トラフ５に外側仕切壁２０及び内側仕切壁３０による二重仕切壁構造を設けているが、本発明は、このような二重仕切壁構造や、内側仕切壁３０を有さない簡易な構造のトラフを有するオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法及び水膜高さ測定装置にも適用できる。

また、上記実施形態では、分析装置は、パソコン４６としたが、例えば制御盤などオープンラック型気化装置５０が本来備える制御装置を用いるなど、他の制御手段でもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 熱交換パネル
２ 伝熱管
５ トラフ
６ 供給管
１１ 側壁
１５ トラフエッジ
４３，４３’，４３''，４３''' 水膜高さ測定装置
４４ｅ’’ ロッド
４５ 超音波センサ（距離センサ）
４６ パソコン（分析装置）
４７''' 水位センサ
５０ オープンラック型気化装置

Claims (12)

1. 複数の伝熱管がパネル状に配列された熱交換パネルの上部側面に配設されたトラフの側壁上端のトラフエッジから熱媒体を上記熱交換パネルの側面に沿って流下させることにより、上記伝熱管内を通過する液化ガスを気化させるオープンラック型気化装置の散水機構における、上記トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の水膜高さを測定する方法であって、
   上記トラフエッジの上方に距離センサを設置し、該トラフエッジの上面から、該トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の表面までの水膜高さを該トラフエッジの長手方向に沿って検知し、
   上記水膜高さの検知値から上記熱媒体の偏った流れである偏流の有無を検査する
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
2. 請求項１に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法において、
   上記距離センサによる水膜高さの検知時に上記トラフに供給される上記熱媒体の供給量と基準となる熱媒体の供給量とを比較し、上記水膜高さの補正をする工程を含む
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
3. 請求項２に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法において、
   上記トラフへ供給される上記熱媒体の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて上記水膜高さの補正を行う
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
4. 請求項２に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法において、
   上記トラフの幅方向中央の水面高さを上記距離センサとは別のセンサを用いて計測し、基準となるトラフ水面高さと比較して上記水膜高さの検知値の補正を行う
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法において、
   上記距離センサは、複数の超音波センサを有し、
   隣り合う上記超音波センサの間隔は、上記伝熱管の配置ピッチの整数倍である
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法において、
   上記距離センサを上記トラフエッジの上方をトラフ長手方向に沿ってスライド移動させながら上記水膜高さを計測する
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定方法。
7. 複数の伝熱管がパネル状に配列された熱交換パネルの上部側面に配設されたトラフの側壁上端のトラフエッジから熱媒体を上記熱交換パネルの側面に沿って流下させることにより、上記伝熱管内を通過する液化ガスを気化させるオープンラック型気化装置の散水機構における、上記トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の水膜高さを測定する装置であって、
   トラフエッジの上方に設置され、該トラフエッジの上面から、該トラフエッジから溢れ出す上記熱媒体の表面までの水膜高さを該トラフエッジの長手方向に沿って検知する距離センサと、
   上記距離センサからの検知値から上記熱媒体の偏った流れである偏流の有無を分析する分析装置とを備えている
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。
8. 請求項７に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置において、
   上記分析装置は、上記距離センサによる水膜高さの検知時に上記トラフに供給される上記熱媒体の供給量と基準となる熱媒体の供給量とを比較し、上記水膜高さの補正をするように構成されている
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。
9. 請求項８に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置において、
   上記トラフに上記熱媒体を供給する供給管に設けられた流量計を更に備え、
   上記分析装置は、上記流量計で計測された上記トラフへ供給される上記熱媒体の単位時間当たりの供給量と、基準となる単位時間当たりの供給量との比を用いて上記水膜高さの補正を行うように構成されている
   ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。
10. 請求項８に記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置において、
    上記トラフの幅方向中央に配置された、上記距離センサとは別の水位センサを更に備え、
    上記分析装置は、上記水位センサを用いて計測し、基準となるトラフ水面高さと比較して上記水膜高さの検知値の補正を行うように構成されている
    ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。
11. 請求項７乃至１０のいずれか１つに記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置において、
    上記距離センサは、複数の超音波センサを有し、
    隣り合う上記超音波センサの間隔は、上記伝熱管の配置ピッチの整数倍となるように変更可能に構成されている
    ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。
12. 請求項７乃至１１のいずれか１つに記載のオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置において、
    上記距離センサは、上記トラフエッジの上方に該トラフエッジの上面と平行に載置可能なロッドを有し、該ロッドに沿ってトラフ長手方向に自動でスライド移動可能に構成されている
    ことを特徴とするオープンラック型気化装置の散水機構の水膜高さ測定装置。

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