(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な計測設備で空気中の液滴の個数を計測することが可能になる、空気中液滴個数計測装置及び空気中液滴個数計測方法を提供することができる、空気中液滴個数計測装置及び空気中液滴個数計測方法を提供する。【解決手段】予め実験設備で粒径分布グラフを得て減衰係数テーブル７０２を作成することで、吸気設備においてレーザ光の減衰率と気温と湿度を計測するだけで、空気中の水滴個数を算出することが可能になる。【選択図】図７
2020012648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の気温を計測して気温データを出力する気温センサと、
前記空気の媒体濃度を計測して媒体濃度データを出力する媒体濃度センサと、
空気の気温が格納される気温フィールドと、前記空気の媒体濃度が格納される媒体濃度フィールドと、前記媒体が噴霧されることによって冷却された空気の減衰係数が格納される減衰係数フィールドを有する減衰係数テーブルを、前記気温データと前記媒体濃度データでレコードを特定することで減衰係数を出力する減衰係数選定部と、
前記空気にレーザ光を照射し、前記レーザ光の減衰率を算出する減衰率演算部と、
前記減衰係数と、前記減衰率と、前記レーザ光の光路長に基づき、前記空気に存在する前記媒体の液滴個数を算出する液滴個数演算部と
を具備する、空気中液滴個数計測装置。
【請求項２】
前記減衰係数は、前記媒体の液滴の直径と存在確率を示す粒径分布グラフに基づいて算出される、請求項１に記載の空気中液滴個数計測装置。
【請求項３】
空気の気温を計測して気温データを取得すると共に、前記空気の媒体濃度を計測して媒体濃度データを取得するステップと、
空気の気温が格納される気温フィールドと、前記空気の媒体濃度が格納される媒体濃度フィールドと、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の減衰係数が格納される減衰係数フィールドを有する減衰係数テーブルを、前記気温データと前記媒体濃度データでレコードを特定することで減衰係数を取得するステップと、
前記空気にレーザ光を照射し、前記レーザ光の減衰率を算出するステップと、
前記減衰係数と、前記減衰率と、前記レーザ光の光路長に基づき、前記空気に存在する前記媒体の液滴個数を算出するステップと
を有する、空気中液滴個数計測方法。
【請求項４】
前記減衰係数は、前記媒体の液滴の直径と存在確率を示す粒径分布グラフに基づいて算出される、請求項３に記載の空気中液滴個数計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中液滴個数計測装置及び空気中液滴個数計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、我が国の電力の大部分は、火力発電によって賄われており、火力発電所のエネルギー効率は、電気料金に大きく反映される。
近年の我が国の火力発電は、エネルギー効率の高いガスタービン火力発電所が多く投入されている。なお、ガスタービン発電の詳細は本発明の本質ではないので詳細を割愛する。
【０００３】
本発明の技術分野に近い先行技術文献を特許文献１及び非特許文献１に示す。
特許文献１には、レーザ光を照射した液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像から、蒸気タービン内部に発生する液滴の径及び速度を容易かつ正確に測定する技術が開示されている。
また、非特許文献１には、噴霧および火炎内の微粒子のレーザ画像計測に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３０６４１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】神本  武征，噴霧および火炎内の微粒子のレーザ画像計測，エアロゾル研究，7(1)，16-20，1992＜https://www.jstage.jst.go.jp/article/jar/7/1/7_1_16/_article/-char/ja/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスタービン発電では、ガスタービンエンジンに燃料と空気を高速に投入し、燃料を燃やした燃焼ガスでタービンを回転駆動することで発電を行う。燃焼ガスの燃焼効率を決める要素は多々あるが、空気の密度（比重）にも依存する。
周知のように、空気は温度によって比重が大きく上下する。つまり、気温が低いと空気は濃くなり、気温が高いと空気は薄くなる。
ガスタービン発電は高出力であることから、電力需要のピーク時に多く使用される。電力需要のピーク時の多くは、真冬と真夏に集中する。このうち、気温が高くなる真夏では、空気の比重が低下することから、ガスタービン発電の燃焼効率が低下する。
【０００７】
電力需要が逼迫している時に燃焼効率が低下すると、電気料金に大きく反映されてしまう。そこで、気温が上昇することによって低下する空気の比重を高めるために、空気を冷却することが考えられる。具体的には、水を噴霧して、水の蒸発によって空気の温度を下げ、空気の比重を高める。
ところが、噴霧する水の量が多すぎると、噴霧した水が全て蒸発せず、水滴が残ったまま、空気を吸入するコンプレッサに入ってしまう。吸入する空気に水滴が残ってしまうと、吸気設備へ高速に吸い込まれる水滴がコンプレッサやタービンの羽根を損傷するエロージョン（erosion）の可能性が生じる。また、吸気設備にはプレフィルタ及びＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）が設けられており、これらフィルタに過剰な水分が蓄積されると吸気が阻害され、燃焼効率の低下や設備破壊事故を引き起こす。
このため、吸気設備に吸い込まれる空気中に水滴が存在するのか、またその水滴の個数は許容できるものであるのかを判断するために、空気中の水滴の個数を大まかに計測する仕組みが必要である。
【０００８】
本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、簡素な計測設備で空気中の液滴の個数を計測することが可能になる、空気中液滴個数計測装置及び空気中液滴個数計測方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の空気中液滴個数計測装置は、空気の気温を計測して気温データを出力する気温センサと、空気の媒体濃度を計測して媒体濃度データを出力する媒体濃度センサとを具備する。更に、空気の気温が格納される気温フィールドと、空気の媒体濃度が格納される媒体濃度フィールドと、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の減衰係数が格納される減衰係数フィールドを有する減衰係数テーブルを、気温データと媒体濃度データでレコードを特定することで減衰係数を出力する減衰係数選定部を具備する。更に、空気にレーザ光を照射し、レーザ光の減衰率を算出する減衰率演算部と、減衰係数と減衰率とレーザ光の光路長に基づき、空気に存在する媒体の液滴個数を算出する液滴個数演算部とを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡素な計測設備で空気中の液滴の個数を計測することが可能になり、空気中液滴個数計測装置及び空気中液滴個数計測方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】火力発電所の吸気設備の概略斜視図である。
【図２】火力発電所の吸気設備の概略横断面図である。
【図３】実験設備の概略横断面図である。
【図４】実験設備に設置されるレーザ光減衰率計測設備の設置状態を示す概略図である。
【図５】空気中液滴個数計測システムのブロック図である。
【図６】空気中液滴個数計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】空気中液滴個数計測装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。
【図８】異なる気温と湿度における水滴の大きさに対する存在確率を示す、粒径分布グラフである。
【図９】存在確率である粒径分布グラフを棒グラフに書き直した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明者らは、火力発電所の吸気設備を模倣した実験設備を用意し、位相ドップラ法を用いる粒子径・流速解析装置を使用して、空気中の水滴の状態を調べた。その結果、ある気温、ある湿度における空気中において、水滴の粒径分布（ある粒径の範囲に属する水滴の存在確率を、粒径の範囲毎に計測したデータ）は概ね一意に定まることを発見した。
このことから、空気中に存在する水滴の粒径分布が一意に定まると、ランバート・ベールの法則にしたがい、空気中にレーザ光を照射し、水滴の存在によって変動するレーザ光の減衰率を計測することで、レーザ光路上に存在する水滴の個数を計算することが可能になる。
【００１３】
［吸気設備１０１：全体構成と内部構造、水滴個数を算出するための物理量計測位置］
図１は、火力発電所の吸気設備１０１の概略斜視図である。
図２は、火力発電所の吸気設備１０１の概略横断面図である。
吸気設備１０１の吸気口１０２は約７ｍ程の高さを有する。建造物の１階相当は２．３ｍ位であるので、これは３階建て建造物の高さに相当する。そして、吸気口１０２の横幅は約２０ｍである。この吸気口１０２の前面に、約５ｍ程離れて、噴霧ノズル１０３が取り付けられた放水パイプ１０４が３本、設置されている。
吸気設備１０１の表面から、ウェザルーバ１０５、プレフィルタ２０１、ＨＥＰＡフィルタ２０２が設けられている。
ウェザルーバ１０５は、水滴の直接的な流入を防ぐために設けられる。プレフィルタ２０１とＨＥＰＡフィルタ２０２は、空気中の塵埃を除去するために設けられる。空気中の水滴が増大すると、プレフィルタ２０１とＨＥＰＡフィルタ２０２に水滴が蓄積する。
ＨＥＰＡフィルタ２０２の先に設けられたダクト１０６は略テーパ状に形成され、ダクト１０６の先にはコンプレッサ１０７が設けられている。このコンプレッサ１０７が空気を吸入し、圧力をかけて図示しないガスタービンエンジンに圧縮空気を供給する。
【００１４】
吸気口１０２内部の、プレフィルタ２０１とＨＥＰＡフィルタ２０２の間の空間Ａ２０３には、レーザ光減衰率計測設備４０１（図４参照）が設置される。
一方、吸気口１０２近傍の、放水パイプ１０４によって冷やされる前の空気に対し、気温と湿度を計測するため、図示しない気温センサと湿度センサ（図５参照）が周知の百葉箱等に設置される。
本発明に係る空気中液滴個数計測システムは、気温センサから得られる気温、湿度センサから得られる湿度、レーザ光減衰率計測設備４０１から得られるレーザ光減衰率と、レーザ光光路長に基づいて、水滴の個数を算出する。
【００１５】
［実験設備３０１：内部構造、水滴個数を算出するための物理量計測位置］
図３は、実験設備３０１の概略横断面図である。
吸気設備１０１を模倣した実験設備３０１は、高さと横幅は吸気設備１０１と比べて大幅に小さいものの、噴霧ノズル１０３とウェザルーバ１０５、プレフィルタ２０１及びＨＥＰＡフィルタ２０２は概ね同一の性能を有するものが使用されている。更に、噴霧ノズル１０３とウェザルーバ１０５、プレフィルタ２０１及びＨＥＰＡフィルタ２０２の位置関係、そしてダクト３０６に接続されているコンプレッサ３０７が吸い込む空気の流速は、吸気設備１０１のコンプレッサ１０７が形成する空気の流速とほぼ等しくなるように構成されている。
プレフィルタ２０１とＨＥＰＡフィルタ２０２の間の空間Ａ３０３には、レーザ光減衰率計測設備４０１が設置される。また、吸気口１０２近傍の、放水パイプ１０４によって冷やされる前の空気に対し、気温と湿度を計測するため、図示しない気温センサと湿度センサ（図５参照）が所定の場所に設置される。更に、この空間では公知の位相ドップラ法を用いる粒子径・流速解析装置（図示せず）を使用して、空気中の水滴の粒径分布を計測する。
【００１６】
［レーザ光減衰率計測設備４０１：全体構成］
図４は、実験設備３０１に設置されるレーザ光減衰率計測設備４０１の設置状態を示す概略図である。なお、図４ではレーザ光減衰率計測設備４０１が実験設備３０１に設置された状態を示しているが、吸気設備１０１に設置される状態も図４と同様である。
台４０２に置かれた半導体レーザ光源４０３から発光されるレーザ光は、同じく台４０２に置かれた第一光学系４０４によって幅広の光路を有するレーザ光Ｌ４１０が形成される。台４０２に置かれた半導体レーザ光源４０３と第一光学系４０４は、レーザ光減衰率計測設備４０１の発光部４０５を構成する。
レーザ光Ｌ４１０は台４０６に置かれた第二光学系４０７によって収束された後、同じく台４０６に置かれた受光素子４０８によってアナログ電圧信号に変換される。台４０６に置かれた第二光学系４０７と受光素子４０８は、レーザ光減衰率計測設備４０１の受光部４０９を構成する。
発光部４０５と受光部４０９は、なるべく計測誤差を少なくするため、レーザ光Ｌ４１０の光路が実験設備３０１の略中心部分を横切る様に設置される。
【００１７】
［空気中液滴個数計測システム５０１：全体構成］
図５は、空気中液滴個数計測システム５０１のブロック図である。
半導体レーザ光源４０３は、直流電源Ｖ５０２から定電流回路５０３を通じて一定の電力にて駆動される。半導体レーザ光源４０３から発光されるレーザ光は、第一光学系４０４と第二光学系４０７を経て、フォトダイオードである受光素子４０８に入射される。受光素子４０８には直流電源Ｖ５０４から抵抗Ｒ５０５を通じて電流が流れており、受光素子４０８の端子間電圧はレーザ光の光量に応じて変動する。受光素子４０８の端子間電圧は増幅器５０６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５０７でデジタルデータのレーザ光強度データに変換される。
レーザ光強度データは、空気中液滴個数計測装置５０８に入力される。空気中液滴個数計測装置５０８には気温センサ５０９と湿度センサ５１０も接続されている。空気中液滴個数計測装置５０８は、レーザ光強度データと、気温センサ５０９から得られる気温データと、湿度センサ５１０から得られる湿度データと、予め判明しているレーザ光光路長に基づき、空気中の液滴個数を算出する。
すなわち、空気中液滴個数計測システム５０１は、レーザ光減衰率計測設備４０１と、気温センサ５０９と、湿度センサ５１０と、空気中液滴個数計測装置５０８よりなる。
【００１８】
［空気中液滴個数計測装置５０８：ハードウェア構成］
図６は、空気中液滴個数計測装置５０８のハードウェア構成を示すブロック図である。
一般的なパソコンよりなる空気中液滴個数計測装置５０８は、バス６０１に接続された、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０３、ＲＡＭ６０４、表示部６０５、操作部６０６、不揮発性ストレージ６０７、ＵＳＢ等のシリアルインターフェース（以下「シリアルＩ／Ｆ」と略）６０８を備える。
不揮発性ストレージ６０７には、パソコンを空気中液滴個数計測装置５０８として動作させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
シリアルＩ／Ｆ６０８には、Ａ／Ｄ変換器５０７（図５参照）からレーザ光強度データ、気温センサ５０９から気温データ、湿度センサ５１０から湿度データが、それぞれ入力される。
なお、気温センサ５０９と湿度センサ５１０による自動入力に代えて、操作部６０６を通じて作業者による手入力で気温データと湿度データを入力してもよい。
【００１９】
［空気中液滴個数計測装置５０８：ソフトウェア機能］
図７は、空気中液滴個数計測装置５０８のソフトウェア機能を示すブロック図である。
気温データと湿度データは減衰係数選定部７０１に入力される。減衰係数選定部７０１は、気温データと湿度データを用いて減衰係数テーブル７０２のレコードを特定し、減衰係数を出力する。
【００２０】
減衰係数テーブル７０２は、気温フィールド、湿度フィールド、減衰係数フィールドを有するテーブルである。
気温フィールドには、空気の気温が格納される。
湿度フィールドには、空気の湿度が格納される。
減衰係数フィールドには、水が噴霧されることによって冷却された空気の減衰係数が格納される。なお、減衰係数の演算については後述する。
【００２１】
レーザ光強度データは減衰率演算部７０３に入力される。減衰率演算部７０３は予め計測して得た入射光強度値７０４でレーザ光強度データを除算し、減衰率を算出する。
減衰係数と減衰率は、液滴個数演算部７０５に入力される。
液滴個数演算部７０５は、減衰係数と、減衰率と、予め調べて操作部６０６から入力されたレーザ光路長７０６に基づいて演算処理を行い、液滴個数を出力する。
【００２２】
［発明の原理］
吸気設備１０１において、放水パイプ１０４から噴霧ノズル１０３を通じて水が霧状に放水される。本来なら、この霧状の水は空気の許容量の限界まで噴霧した結果、それら噴霧した水が全て蒸発して、空気を冷やすことが望ましい。しかし、気温と湿度に対する放水量が適切でないと、霧状の水が蒸発しきれず、空気中に水滴が残留する。
この水滴の量が必要以上に多くなってしまうと、先に説明したように、吸気設備１０１へ高速に吸い込まれる水滴がコンプレッサ１０７やタービンの羽根を損傷するエロージョンや、プレフィルタ２０１及びＨＥＰＡフィルタ２０２に過剰な水分が蓄積されて吸気が阻害され、燃焼効率の低下や設備破壊事故を引き起こしてしまう。
そこで、空気中の水滴の数を計測し、計測した水滴の数が現状の気温と湿度において適切であるか否かを判断する必要がある。すなわち、ガスタービン火力発電所において、適切な空気冷却を実現するために、水滴の数を迅速に、しかも客観的に計測する方法が必要である。なお、本発明は水滴の数を計測することが目的であり、水滴の数が適切であるか否かの判断は更に先の課題となる。
【００２３】
図８は、異なる気温と湿度における、水滴の大きさに対する存在確率を示す、粒径分布グラフである。横軸は水滴の直径であり、縦軸は水滴の存在確率である。
図９は、存在確率である粒径分布グラフを棒グラフに書き直した図である。つまり、この棒グラフの棒を全て加算すると１００％になる。
水滴のない空気にレーザ光を照射しても、レーザ光は殆ど減衰しない。このため、水滴のない空気では、肉眼でレーザ光光路を明確に視認することができない。しかし、空気中に水滴が霧状に存在すると、それら水滴がレーザ光を乱反射する。レーザ光光路には霧状の水滴が縞模様を形成する様子が観察でき、肉眼でレーザ光光路がはっきり確認できるようになる。
【００２４】
水滴の大きさは、噴霧ノズル１０３の形状（性能）によって定まる。できるだけ単位時間あたりに噴霧できる水の量を多くし、かつ、水滴の大きさをできるだけ小さくすることが、空気の冷却性能に影響する。したがって、粒径分布グラフは噴霧ノズル１０３の形状（性能）に依存する。
吸気設備１０１のコンプレッサ１０７によって生じる強い気流の中で、空気中の水滴は蒸発、凝集、分裂、合体など複雑に運動し、ある程度の距離及び時間を経て概ね平衡状態に到達する。このとき、空気中の水滴は、小さなものから大きなものまで様々な大きさの水滴が混在しているが、それら水滴を直径毎にグループ化すると、類似する大きさの水滴の存在確率は概ね一定の値に収束する。このように、ある定まった気温と湿度における粒径分布グラフは概ね一意に特定される。図８のグラフは、気温と湿度の条件に対して粒径分布グラフが一意に対応する状態を示している。
【００２５】
吸光性を有する媒質を光が通過するとき、入射光強度をＩ０とすると、媒質通過後のレーザ光強度Ｉ１は、ランベルト・ベールの法則（Lambert-Beer law）に従う。この法則は空気中に水滴が存在する場合にも応用が可能である。
水滴の直径をＤ、水滴数密度Ｎ（個／単位体積）、レーザ光路長Ｌの、水滴を含む空間において、水滴１個の減光効率をＱｅｘｔとすると、以下の関係が得られる。
【００２６】
【数１】
2020012648.tif 000003
【００２７】
減光効率Ｑｅｘｔは水滴の直径Ｄに依存する。つまり、直径Ｄの球体である１個の水滴は、水滴の表面積に水の減光係数を乗じた減光効率Ｑｅｘｔを有する。
レーザ光路上においてレーザ光がＩ０からＩ１へと減光する状態は、水滴の個数に依存する。水滴の個数は、水滴の直径Ｄ毎に、その存在確率が異なる。
レーザ光路上に存在する霧状の水滴によるレーザ光の減衰率Ｔ＝Ｉ１／Ｉ０の自然対数ｌｎＴは、
第一の水滴の直径Ｄ１２×減光効率Ｑｅｘｔ１×水滴数密度Ｎ×存在確率ＰＤＦ１＋
第二の水滴の直径Ｄ２２×減光効率Ｑｅｘｔ２×水滴数密度Ｎ×存在確率ＰＤＦ２＋
第三の水滴の直径Ｄ３２×減光効率Ｑｅｘｔ３×水滴数密度Ｎ×存在確率ＰＤＦ３＋…
第ｎの水滴の直径Ｄｎ２×減光効率Ｑｅｘｔｎ×水滴数密度Ｎ×存在確率ＰＤＦｎ
の、総和に比例する。
上記の式を前述の式（１）から展開すると、以下の式になる。
【００２８】
【数２】
2020012648.tif 000004
【００２９】
直径Ｄｉの水滴の存在確率ＰＤＦｉの集合体は、粒径分布グラフに相当する。
上記の式（２）において、各項目の水滴数密度Ｎは総和Σから外へ出せる。すると、上記式（２）の丸括弧中の総和Σの項目は、水滴の直径Ｄｉ２と、粒径分布グラフを構成する異なる直径毎の水滴の存在確率ＰＤＦｉと、各々の水滴に固有の減光効率Ｑｅｘｔｉを乗じた値の総和となる。つまり、上記式（２）の丸括弧中の総和Σの項目は、水滴数密度Ｎに乗じるスカラ値の定数として解釈することができる。
【００３０】
［処理の流れ］
以上を踏まえて、実験設備３０１での作業と、実際の吸気設備１０１における空気中液滴個数計測システム５０１を用いた水滴個数の演算処理の流れを説明する。
（１）先ず、実験室で火力発電所の吸気設備１０１に類似する実験設備３０１（図３参照）を作成する。
但し、火力発電所の吸気設備１０１の規模と同等の設備の建設は困難なので、規模以外の、吸気速度等の他の条件を実際の吸気設備１０１に近似させる。すなわち、火力発電所の吸気設備１０１と同等のウェザルーバ１０５、プレフィルタ２０１、ＨＥＰＡフィルタ２０２を設置する。
コンプレッサ３０７の吸気速度は発電所の吸気設備１０１と同等に設定する。
噴霧ノズル１０３は発電所の吸気設備１０１と同等のものを設置する。
噴霧ノズル１０３の設置位置、及び噴霧ノズル１０３とウェザルーバ１０５との距離も発電所の吸気設備１０１と同等の位置に配置する。
【００３１】
（２）火力発電所の吸気設備１０１に設置する、空気中液滴個数計測システム５０１の設置位置と同等の、実験設備３０１における位置に、位相ドップラ法の粒子径・流速解析装置と、レーザ光減衰率測定装置を設置する。これら装置の設置位置は、噴霧ノズル１０３から十分離れており、噴霧ノズル１０３から散布された霧状の水が凝集と蒸発を繰り返して、最終的に平衡状態に至った位置である。
また、吸気口１０２近傍の、放水パイプ１０４によって冷やされる前の空気の気温と湿度を計測するため、気温センサ５０９及び湿度センサ５１０を別途設置する。
（３）実験設備３０１のコンプレッサ３０７を稼働し、噴霧ノズル１０３から水を散布する。
【００３２】
（４）粒子径・流速解析装置を用いて、粒径分布を計測し、粒径分布グラフを作成する。また、気温センサ５０９及び湿度センサ５１０を通じて気温と湿度を計測すると共に、レーザ光減衰率測定装置を用いて、その時のレーザ光減衰率Ｔも計測する。
実験設備３０１稼働直前のレーザ光強度Ｉ０を計測して値を保持した後、簡易環境稼働後のレーザ光強度Ｉ１を計測することで、減衰率Ｔ＝Ｉ１／Ｉ０を算出する。
（５）上記（３）（４）を気温と湿度が異なった環境下で繰り返し、できるだけ多くの粒径分布グラフを作成する。
（６）上記（５）で得られた減衰率Ｔ、粒径分布グラフとレーザ光路距離Ｌから、上記の式２を用いて水滴個数Ｎを算出する。
（７）上記（５）（６）を様々な気温と湿度において繰り返すことで、気温と湿度の組に対する、粒径分布グラフに基づく減衰係数テーブル７０２を作成する。この時点で減衰係数テーブル７０２が得られるので、実稼働環境における空気中液滴個数計測システム５０１の運用が可能になる。
【００３３】
（８）実稼働環境である火力発電所の吸気設備１０１の測定位置に、空気中液滴個数計測システム５０１を設置する。また、百葉箱等の外気測定箇所に気温センサ５０９、湿度センサ５１０を設置する。
（９）コンプレッサ１０７と噴霧ノズル１０３を稼働させる前の段階におけるレーザ光強度Ｉ０を計測して値を保持する。
（１０）コンプレッサ１０７を稼働し、噴霧ノズル１０３から水を散布する。
（１１）空気中液滴個数計測システム５０１を用いてレーザ光減衰率Ｔを計測する。気温センサ５０９から気温データを、湿度センサ５１０から湿度データを得る。
（１２）空気中液滴個数計測システム５０１は、気温データと湿度データから減衰係数テーブル７０２を参照して減衰係数を導き出す。そして、減衰係数とレーザ光距離Ｌ、減衰率Ｔを用いて、水滴個数Ｎを算出する。
【００３４】
なお、上記の（５）の作業において、噴霧ノズル１０３に与える水圧を変化させて、少ない噴霧量から多い噴霧量まで、段階的に粒径分布を計測し、多数の粒径分布グラフを作成し、その時のレーザ光減衰率Ｔ、気温と湿度を計測してもよい。この場合、実稼働環境における噴霧ノズル１０３に与える水圧を変化させた場合における粒径分布グラフを特定することとなる。
【００３５】
本発明に係る空気中液滴個数計測システム５０１によって、水を噴霧することで冷却した空気中の水滴の個数を計測することができる。水滴の個数が求められれば、前述の式（２）において説明したように、粒径分布グラフに基づいて、空気中に蒸発せずに残留する水の量を算出することが可能になる。この、残留する水の量を求めることで、噴霧ノズル１０３から噴霧する水の量が過剰であるか否かを判定することが可能になる。
【００３６】
本発明に係る空気中液滴個数計測システム５０１は、水を噴霧することで冷却した空気中の水滴を計測するシステムであるが、計測対象は水滴に限られない。計測対象となる媒体が揮発性を有し、湿度センサ５１０に相当する空気中の媒体濃度を計測するセンサがあれば、同一の手順を用いて減衰係数テーブル７０２を作成し、当該媒体に係る空気中液滴個数計測システム５０１を実現することが可能である。
この場合、減衰係数テーブル７０２は、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の気温が格納される気温フィールドと、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の、媒体濃度が格納される媒体濃度フィールドと、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の減衰係数が格納される減衰係数フィールドを有する。また、湿度センサ５１０に代わり、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の媒体濃度を計測して媒体濃度データを出力する媒体濃度センサが、媒体が噴霧されることによって冷却された空気の気温を計測して気温データを出力する気温センサ５０９と共に、計測位置である空間Ａ２０３に設置される。
【００３７】
本発明の実施形態では、空気中液滴個数計測システム５０１を開示した。
予め実験設備３０１で粒径分布グラフを得て減衰係数テーブル７０２を作成することで、吸気設備１０１においてレーザ光の減衰率と気温と湿度を計測するだけで、空気中の水滴個数を算出することが可能になる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００３９】
１０１…吸気設備、１０２…吸気口、１０３…噴霧ノズル、１０４…放水パイプ、１０５…ウェザルーバ、１０６…ダクト、１０７…コンプレッサ、２０１…プレフィルタ、２０２…ＨＥＰＡフィルタ、３０１…実験設備、３０６…ダクト、３０７…コンプレッサ、４０１…レーザ光減衰率計測設備、４０２…台、４０３…半導体レーザ光源、４０４…第一光学系、４０５…発光部、４０６…台、４０７…第二光学系、４０８…受光素子、４０９…受光部、Ｌ４１０…レーザ光、５０１…空気中液滴個数計測システム、Ｖ５０２…直流電源、５０３…定電流回路、Ｖ５０４…直流電源、Ｒ５０５…抵抗、５０６…増幅器、５０７…Ａ／Ｄ変換器、５０８…空気中液滴個数計測装置、５０９…気温センサ、５１０…湿度センサ、６０１…バス、６０２…ＣＰＵ、６０３…ＲＯＭ、６０４…ＲＡＭ、６０５…表示部、６０６…操作部、６０７…不揮発性ストレージ、６０８…シリアルインターフェース、７０１…減衰係数選定部、７０２…減衰係数テーブル、７０３…減衰率演算部、７０４…入射光強度値、７０５…液滴個数演算部、７０６…レーザ光路長
【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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