(57)【要約】【課題】安価で簡易な構成であり、気相と液相との間の伝熱機構を把握することができる温度計測装置を提供する。【解決手段】実施形態の温度計測装置１０は、混相流の流れ方向の上流側が開口２１し、下流側が閉鎖された第１の空間２３、および第１の空間２３と壁部２２を介して隣接し、下流側が開口２４し、上流側が閉鎖された第２の空間２５を備える第１の筐体２０と、第１の空間２３に備えられた第１の測温部４０と、第２の空間２５に備えられた第２の測温部４１とを備える。第１の筐体２０よりも下流側に配設され、上流側が開口３１し、下流側が閉鎖された第３の空間３３、および第３の空間３３と壁部３２を介して隣接し、下流側が開口３４し、上流側が閉鎖された第４の空間３５を備える第２の筐体３０と、第３の空間３３に備えられた第３の測温部５０と、第４の空間３５に備えられた第４の測温部５１とを備える。【選択図】図２
2014190851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続相および分散相からなる混相流の流れ場における温度を計測する温度計測装置であって、
前記混相流の流れ方向の上流側が開口し、下流側が閉鎖された第１の空間、および前記第１の空間と壁部を介して隣接し、前記混相流の流れ方向の下流側が開口し、上流側が閉鎖された第２の空間を備える第１の筐体と、
前記第１の空間に備えられた第１の測温部と、
前記第２の空間に備えられた第２の測温部と、
前記混相流の流れ場の、前記第１の筐体よりも下流側に配設され、前記混相流の流れ方向の上流側が開口し、下流側が閉鎖された第３の空間、および前記第３の空間と壁部を介して隣接し、前記混相流の流れ方向の下流側が開口し、上流側が閉鎖された第４の空間を備える第２の筐体と、
前記第３の空間に備えられた第３の測温部と、
前記第４の空間に備えられた第４の測温部と
を具備することを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記第１の空間と前記第２の空間とが前記混相流の流れ方向に隣接し、
前記第３の空間と前記第４の空間とが前記混相流の流れ方向に隣接していることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記第１の空間と前記第２の空間とが前記混相流の流れ方向に対して垂直な方向に隣接し、
前記第３の空間と前記第４の空間とが前記混相流の流れ方向に対して垂直な方向に隣接していることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが、所定の間隔をあけて、それぞれの中心軸が同軸上となるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが、所定の間隔をあけて、それぞれの中心軸を前記混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずらして配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の温度計測装置。
【請求項６】
前記第１の筐体および前記第２の筐体が、両端が開口された筒体の内部に配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の温度計測装置。
【請求項７】
前記第１の測温部、前記第２の測温部、前記第３の測温部および前記第４の測温部のそれぞれと電気的に接続された計測部をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の温度計測装置。
【請求項８】
前記第１の測温部および前記第３の測温部が前記分散相の温度を計測し、前記第２の測温部および前記第４の測温部が前記連続相の温度を計測することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の温度計測装置。
【請求項９】
前記分散相が液相であり、前記連続相が気相であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相と液相からなる混相流動を利用した機器は、エネルギ産業分野をはじめとして、幅広い分野で利用されている。混相流動を利用した機器として、エネルギ産業分野においては、例えば、発電機器や船舶の動力源として用いられる蒸気タービンや、蒸気タービンからの排出蒸気が導入される復水器などが挙げられる。
【０００３】
蒸気タービンは、原子炉、ボイラまたは地熱蒸気などから供給される水蒸気のエネルギを利用して、動翼が植設されたタービンロータの回転を利用して発電機を駆動する外燃機関である。蒸気タービンに導入された蒸気は、静翼と動翼からなるタービン段落を通過しながら膨張し、その熱的エネルギを次第に失う。そして、熱的エネルギを失った蒸気は、次第に凝縮するため、低圧となるタービン段落では蒸気と液滴（水滴）とからなる混相流となる。
【０００４】
蒸気タービンの出口には、蒸気を凝縮させるための復水器が備えられる場合がある。一般的な火力発電所や原子力発電所における復水器では、配管内に冷却水を流して、配管外部で蒸気を凝縮させている。一方、地熱発電所における復水器では、蒸気に対して冷却水を噴射し、蒸気と冷却水とを直接接触させることで蒸気を凝縮させている。このように、復水器内は、蒸気と水滴とからなる混相流の流れ場となる。
【０００５】
一般に、気体と液体が接触すると、気相と液相との間で熱移動が生ずる。この際、気相および液相を構成する物質、温度、圧力などの条件によって、熱移動の機構は異なる。例えば、過熱状態の気相を冷却する場合、初めに顕熱の移動による熱交換が生じ、気相温度が飽和温度に達してから潜熱移動の熱交換が生じる。前者は、後者に比べて伝熱性能が悪いため、気相と液相との間の熱交換に要する時間が大きい。
【０００６】
機器設計においては、気相と液相との間の伝熱性能によって寸法が左右される。そのため、気相と液相との間の伝熱機構を把握することは重要である。
【０００７】
温度計測装置の一つとして熱電対がある。熱電対は、異なる２種の金属を接合することで発生する熱起電力を利用した温度センサであり、接合部が位置する場所の温度を計測することが可能である。その他、また、混相流の温度計測技術としては、これまで様々な装置が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１５６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
伝熱機構として、主に過熱蒸気などにおける顕熱域および相変化を伴う潜熱域が存在する。これらは、全く異なる伝熱性能であることから、機器の運転状況や要求性能を考慮しながら機器設計を行う必要がある。例えば、過熱状態の気相を冷却する機器では、初めに顕熱域での熱交換によって過熱度を「０」とした後、潜熱域での熱移動を利用して気相を凝縮させる。そのため、交換熱量が多ければ、すなわち伝熱に優れていれば、機器寸法は小さくなる。一方、交換熱量が少なければ、機器寸法は大きくなる。すなわち、交換熱量と機器寸法はトレードオフの関係にあるため、設計上問題となる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、安価で簡易な構成であり、気相と液相との間の伝熱機構を把握することができる温度計測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の温度計測装置は、連続相および分散相からなる混相流の流れ場における温度を計測する。温度計測装置は、前記混相流の流れ方向の上流側が開口し、下流側が閉鎖された第１の空間、および前記第１の空間と壁部を介して隣接し、前記混相流の流れ方向の下流側が開口し、上流側が閉鎖された第２の空間を備える第１の筐体と、前記第１の空間に備えられた第１の測温部と、前記第２の空間に備えられた第２の測温部とを備える。
【００１２】
さらに、温度計測装置は、前記混相流の流れ場の、前記第１の筐体よりも下流側に配設され、前記混相流の流れ方向の上流側が開口し、下流側が閉鎖された第３の空間、および前記第３の空間と壁部を介して隣接し、前記混相流の流れ方向の下流側が開口し、上流側が閉鎖された第４の空間を備える第２の筐体と、前記第３の空間に備えられた第３の測温部と、前記第４の空間に備えられた第４の測温部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態の温度計測装置の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の温度計測装置の断面を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の温度計測装置によって計測された温度に基づいて、伝熱機構が把握できることを説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態の他の配置構成を備えた温度計測装置の断面を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の温度計測装置の斜視図である。
【図６】第２の実施の形態の温度計測装置の断面を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の他の配置構成を備えた温度計測装置の断面を示す図である。
【図８】第３の実施の形態の温度計測装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の温度計測装置１０の斜視図である。図２は、第１の実施の形態の温度計測装置１０の断面を示す図である。
【００１６】
温度計測装置１０は、連続相および分散相からなる混相流の流れ場における温度を計測するものである。ここで、連続相としては、例えば、水蒸気、空気などの気体からなる気相が挙げられる。分散相としては、例えば、水滴などの液滴からなる液相が挙げられる。
【００１７】
このような気相および液相からなる混相流の流れ場として、例えば、蒸気タービンの低圧のタービン段落における流れ場や、蒸気タービンからの排気が導かれる復水器内における流れ場などが例示される。ここでは、連続相である気相を蒸気、分散相である液相を水滴として、以下の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１および図２に示すように、温度計測装置１０は、第１の筐体２０、第２の筐体３０を備える。第１の筐体２０には、第１の測温部４０と、第２の測温部４１とを備え、第２の筐体３０には、第３の測温部５０と、第４の測温部５１とを備えている。
【００１９】
第１の筐体２０は、混相流の流れ方向の上流側が開口２１し、下流側が壁部２２によって閉鎖された第１の空間２３を備える。また、第１の筐体２０は、第１の空間２３と壁部２２を介して隣接し、混相流の流れ方向の下流側が開口２４し、上流側が壁部２２によって閉鎖された第２の空間２５を備える。
【００２０】
換言すると、第１の筐体２０は、図２に示すように、断面がＨ字状に構成されている。また、第１の空間２３と第２の空間２５とは、混相流の流れ方向に壁部２２を介して隣接している。すなわち、第１の空間２３と第２の空間２５とが、混相流の流れ方向に壁部２２を介して積層された構成となっている。
【００２１】
第１の空間２３、第２の空間２５には、それぞれ第１の測温部４０、第２の測温部４１が備えられている。第１の測温部４０、第２の測温部４１は、例えば、それぞれの空間の中央または中央付近に位置するように設置される。
【００２２】
第２の筐体３０は、第１の筐体２０と同様の構成を有し、混相流の流れ方向の上流側が開口３１し、下流側が壁部３２によって閉鎖された第３の空間３３を備える。また、第２の筐体３０は、第３の空間３３と壁部３２を介して隣接し、混相流の流れ方向の下流側が開口３４し、上流側が壁部３２によって閉鎖された第４の空間３５を備える。
【００２３】
換言すると、第２の筐体３０は、図２に示すように、断面がＨ字状に構成されている。また、第３の空間３３と第４の空間３５とは、混相流の流れ方向に壁部３２を介して隣接している。すなわち、第３の空間３３と第４の空間３５とが、混相流の流れ方向に壁部３２を介して積層された構成となっている。
【００２４】
第２の筐体３０は、図２に示すように、第１の筐体２０と所定の間隔Ｌをあけて、第１の筐体２０の中心軸Ｍ１と第２の筐体３０の中心軸Ｍ２とが同軸上となるように、第１の筐体２０よりも下流側に配設されている。間隔Ｌは、混相流の水滴が第３の空間３３に流入できる程度の距離に設定される。具体的には、間隔Ｌは、例えば、第１の筐体２０の軸方向の長さ以上に設定される。この範囲は、例えば、流れの数値解析などに基づいて設定される。
【００２５】
第３の空間３３、第４の空間３５には、それぞれ第３の測温部５０、第４の測温部５１が備えられている。第３の測温部５０、第４の測温部５１は、例えば、それぞれの空間の中央または中央付近に位置するように設置される。
【００２６】
第１の測温部４０、第２の測温部４１、第３の測温部５０および第４の測温部５１は、温度を検知する部分である。第１の測温部４０および第３の測温部５０は、分散相である水滴の温度を検知し、第２の測温部４１および第４の測温部５１は、連続相である蒸気の温度を検知する。
【００２７】
第１の測温部４０、第２の測温部４１、第３の測温部５０および第４の測温部５１は、例えば、熱電対などで構成される。これらは、例えば、補償導線などの配線４２、４３、５２、５３を介して計測部６０、６１、７０、７１と電気的に接続されている。
【００２８】
例えば、第１の測温部４０、第２の測温部４１、第３の測温部５０および第４の測温部５１として熱電対を使用した場合、計測部６０、６１、７０、７１は、熱電対で発生した起電力に基づいて、温度の表示や出力などを行う。なお、ここでは、第１の測温部４０、第２の測温部４１、第３の測温部５０および第４の測温部５１のそれぞれが異なる計測部に接続された一例を示したが、各測温部からの出力を個々に処理できる場合には、一つの計測部を備えればよい。
【００２９】
ここでは、第１の筐体２０および第２の筐体３０として、円筒形状の一例を示しているが、この形状に限られるものではない。筐体の中心軸に垂直な断面における外縁形状が、例えば、三角形、矩形、多角形、楕円形などであってもよい。また、第１の空間２３、第２の空間２５、第３の空間３３、第４の空間３５の、筐体の中心軸に垂直な断面形状も、円形に限らず、例えば、三角形、矩形、多角形、楕円形などであってもよい。
【００３０】
第１の筐体２０および第２の筐体３０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、第１の筐体２０および第２の筐体３０を構成する材料として、例えば、金属、樹脂などが使用される。そして、第１の筐体２０および第２の筐体３０を構成する材料は、このような材料の中から、使用用途に応じて適宜選択される。
【００３１】
上記した構成を備える温度計測装置１０は、第１の筐体２０と第２の筐体３０との間の距離が間隔Ｌとなるように、例えば、図示しない支持部材によって支持され、混相流の流れ場の所定の位置に配置される。また、温度計測装置１０は、混相流の流れ場内の任意の計測点に移動可能なように支持されてもよい。
【００３２】
次に、温度計測装置１０の作用について説明する。
【００３３】
図１および図２に示すように、第１の空間２３の開口２１および第３の空間３３の開口３１は、混相流の主流の流れ方向（図１および図２の矢印の方向）の上流側を向いている。図１および図２では、混相流の主流が上方から下方へ流れる状態を示している。なお、例えば、軸流の蒸気タービン内に配置する場合には、第１の空間２３の開口２１および第３の空間３３の開口３１が混相流の主流の流れ方向に対して対向するように、温度計測装置１０は、水平方向に配置される。
【００３４】
混相流の主流の流れ方向に対して対向する第１の空間２３には、水滴および蒸気が流入する。一般的に蒸気の方が水滴よりも密度が小さいことから、蒸気は、気泡となって水滴からなる液相８０の外部へ浮上する。そして、第１の空間２３は、図２に示すように、水滴のみが貯留した液相８０となる。
【００３５】
そのため、第１の測温部４０は液相８０中に存在することとなり、第１の測温部４０によって液相８０の温度、すなわち混相流のうちの水滴の温度が検知される。そして、計測部６０において、第１の測温部４０からの出力に基づいて、水滴の温度が得られる。
【００３６】
第２の空間２５は、第１の空間２３よりも混相流の流れ場において下流側に位置し、下流側に向かって開口２４している。第２の空間２５には、混相流のうちの蒸気が流入し、第２の測温部４１によって蒸気の温度が検知される。そして、計測部６１において、第２の測温部４１からの出力に基づいて、蒸気の温度が得られる。
【００３７】
混相流の主流の流れ方向に対して対向する第３の空間３３には、第１の筐体２０と第２の筐体３０との間から流入した水滴および蒸気が流入する。一般的に蒸気の方が水滴よりも密度が小さいことから、蒸気は、気泡となって水滴からなる液相８１の外部へ浮上する。そして、第３の空間３３は、図２に示すように、水滴のみが貯留した液相８１となる。
【００３８】
そのため、第３の測温部５０は液相８１中に存在することとなり、第３の測温部５０によって液相８１の温度、すなわち混相流のうちの水滴の温度が検知される。そして、計測部７０において、第３の測温部５０からの出力に基づいて、水滴の温度が得られる。
【００３９】
第４の空間３５は、第３の空間３３よりも混相流の流れ場において下流側に位置し、下流側に向かって開口３４している。第４の空間３５には、混相流のうちの蒸気が流入し、第４の測温部５１によって蒸気の温度が検知される。そして、計測部７１において、第４の測温部５１からの出力に基づいて、蒸気の温度が得られる。
【００４０】
そして、上流側に設けられた第１の筐体２０および下流側に設けられた第２の筐体３０の各測温部から得られた温度から、筐体間の上流から下流への移動距離に対応する温度変化を得ることができる。
【００４１】
例えば、第１の測温部４０と第３の測温部５０とによって測定された水滴の温度を比較することで、第１の測温部４０から第３の測温部５０への移動距離に対応する温度変化を得ることができる。また、第２の測温部４１と第４の測温部５１とによって測定された蒸気の温度を比較することで、第２の測温部４１から第４の測温部５１への移動距離に対応する温度変化を得ることができる。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態の温度計測装置１０によって計測された温度に基づいて、伝熱機構が把握できることを説明するための図である。図３に示された温度は、図１および図２に示された温度計測装置１０を使用して計測されたものである。
【００４３】
図３には、過熱ガスが過冷却液との熱交換によって次第に凝縮する事例を示している。図３において、実線は気相温度、一点鎖線は液相温度を示している。また、実線上および一点鎖線上には、第１の測温部４０〜第４の測温部５１で同時に計測された温度の一例を示している。
【００４４】
ここで、図３において、各測温部における結果に時間差が生じているのは、混相流の測温部間の移動時間を加味しているからである。例えば、第１の測温部４０と第３の測温部５０とで時間差が生じているのは、第１の測温部４０から第３の測温部５０への移動時間を加味しているからである。
【００４５】
図３に示された結果では、液相温度が上昇するのに対し、気相温度は変化していない。すなわち、伝熱機構として、主に、気相の状態変化（凝縮）によって気相から液相への潜熱移動が生じている。
【００４６】
図３には示していないが、例えば、液相および気相の温度がともに変化している場合には、主に、顕熱移動によって熱交換が生じている。また、例えば、液相、気相ともに温度変化が生じない場合には、混相流の流れ場が熱平衡状態であることを意味する。
【００４７】
上記したように、第１の実施の形態の温度計測装置１０によれば、液相および気相の測温部を備える第１の筐体２０および第２の筐体３０を混相流の流れ方向に配設することで、混相流が第１の筐体２０から下流側の第２の筐体３０へと至る間の液相および気相それぞれの温度変化を計測することができる。そして、この結果に基づいて、混相流における液相と気相との間の伝熱機構を把握することができる。また、温度計測装置１０は、安価で簡易な構成である。
【００４８】
第１の実施の形態の温度計測装置１０では、液相および気相の測温部を備える筐体が複数配設されているため、測定対象機器の起動時や負荷調整時などの運転条件が時々刻々と変化する場合においても、混相流における液相と気相との間の伝熱機構を把握することができる。
【００４９】
ここで、第１の実施の形態の温度計測装置１０は、上記した構成に限られるものではない。ここでは、液相および気相の測温部を備える筐体を２つ備える一例を示したが、筐体を３つ以上備えてもよい。
【００５０】
また、第１の筐体２０と第２の筐体３０は、それぞれの中心軸Ｍ１、Ｍ２が同軸上となるように配設されていることに限られない。図４は、第１の実施の形態の他の配置構成を備えた温度計測装置１０の断面を示す図である。
【００５１】
図４に示すように、第１の筐体２０と第２の筐体３０とを、所定の間隔をあけて、それぞれの中心軸Ｍ１、Ｍ２を混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずらして配設してもよい。図４には、上流側から見たときに、第１の筐体２０と第２の筐体３０とが重ならないように、第１の筐体２０と第２の筐体３０とを、混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずらした一例を示している。なお、ここでは、中心軸Ｍ１と中心軸Ｍ２との間の距離をオフセット量Ｐという。
【００５２】
オフセット量Ｐは、例えば、上流の第１の筐体２０の形状や流れ場の様相（例えば流速、乱れ度、分散相の大きさなど）を考慮して設定される。
【００５３】
このように第１の筐体２０と第２の筐体３０とを配設することで、上流の第１の筐体２０の表面から剥離した流れが、例えば、下流の第２の筐体３０の第３の空間３３に流入することを防止できる。また、第１の筐体２０に一度付着した水滴が、第２の筐体３０の第３の空間３３へ飛来することを防止できる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態の温度計測装置１１の斜視図である。図６は、第２の実施の形態の温度計測装置１１の断面を示す図である。なお、第１の実施の形態の温度計測装置１０の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。
【００５５】
第２の実施の形態の温度計測装置１１において、第１の筐体１００および第２の筐体１１０の構成以外は、第１の実施の形態の温度計測装置１０の構成と同じである。そのため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。
【００５６】
図５および図６に示すように、温度計測装置１１は、第１の筐体１００、第２の筐体１１０を備える。第１の筐体１００には、第１の測温部４０と、第２の測温部４１とを備え、第２の筐体１１０には、第３の測温部５０と、第４の測温部５１とを備えている。
【００５７】
第１の筐体１００は、混相流の流れ方向の上流側が開口１０１し、下流側が閉鎖された第１の空間１０２を備える。また、第１の筐体１００は、第１の空間１０２と壁部１０３を介して隣接し、混相流の流れ方向の下流側が開口１０４し、上流側が閉鎖された第２の空間１０５を備える。
【００５８】
換言すると、第１の筐体１００は、図６に示すように、断面がＳ字状に構成されている。また、第１の空間１０２と第２の空間１０５とは、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に壁部１０３を介して隣接している。すなわち、第１の空間１０２と第２の空間１０５とが、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に壁部１０３を介して並設された構成となっている。
【００５９】
第１の空間１０２、第２の空間１０５には、それぞれ第１の測温部４０、第２の測温部４１が備えられている。第１の測温部４０、第２の測温部４１は、例えば、混相流の流れ方向の位置が同じ位置になるように設置される。すなわち、第１の測温部４０、第２の測温部４１は、例えば、第１の筐体１００の上流側の端部から距離が同じ位置に設置される。
【００６０】
第２の筐体１１０は、第１の筐体１００と同様の構成を有し、混相流の流れ方向の上流側が開口１１１し、下流側が閉鎖された第３の空間１１２を備える。また、第２の筐体１１０は、第３の空間１１２と壁部１１３を介して隣接し、混相流の流れ方向の下流側が開口１１４し、上流側が閉鎖された第４の空間１１５を備える。
【００６１】
換言すると、第２の筐体１１０は、図６に示すように、断面がＳ字状に構成されている。また、第３の空間１１２と第４の空間１１５とは、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に壁部１１３を介して隣接している。すなわち、第３の空間１１２と第４の空間１１５とが、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に壁部１１３を介して並設された構成となっている。
【００６２】
第２の筐体１１０は、図６に示すように、第１の筐体１００と所定の間隔Ｌをあけて、第１の筐体１００の中心軸Ｍ１と第２の筐体１１０の中心軸Ｍ２とが同軸上となるように、第１の筐体１００よりも下流側に配設されている。なお、間隔Ｌは、第１の実施の形態の温度計測装置１０における間隔Ｌと同じである。
【００６３】
第３の空間１１２、第４の空間１１５には、それぞれ第３の測温部５０、第４の測温部５１が備えられている。第３の測温部５０、第４の測温部５１は、例えば、混相流の流れ方向の位置が同じ位置になるように設置される。すなわち、第３の測温部５０、第４の測温部５１は、例えば、第２の筐体１１０の上流側の端部から距離が同じ位置に設置される。
【００６４】
ここで、第１の測温部４０および第３の測温部５０は、分散相である水滴の温度を検知し、第２の測温部４１および第４の測温部５１は、連続相である蒸気の温度を検知する。各測温部および計測部の構成は、第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００６５】
ここでは、第１の筐体１００および第２の筐体１１０として、円筒形状の一例を示しているが、この形状に限られるものではない。筐体の中心軸に垂直な断面における外縁形状が、例えば、三角形、矩形、多角形、楕円形などであってもよい。また、第１の空間１０２、第２の空間１０５、第３の空間１１２、第４の空間１１５の、筐体の中心軸に垂直な断面形状も、円形に限らず、例えば、三角形、矩形、多角形、楕円形などであってもよい。
【００６６】
上記した構成を備える温度計測装置１１は、第１の実施の形態で説明したとおり、例えば、図示しない支持部材によって支持され、混相流の流れ場の所定の位置に配置される。
【００６７】
次に、温度計測装置１１の作用について説明する。
【００６８】
図５および図６に示すように、第１の空間１０２の開口１０１および第３の空間１１２の開口１１１は、混相流の主流の流れ方向（図５および図６の矢印の方向）の上流側を向いている。図５および図６では、混相流の主流が上方から下方へ流れる状態を示している。なお、例えば、軸流の蒸気タービン内に配置する場合には、第１の空間１０２の開口１０１および第３の空間１１２の開口１１１が混相流の主流の流れ方向に対して対向するように、温度計測装置１１は、水平方向に配置される。
【００６９】
混相流の主流の流れ方向に対して対向する第１の空間１０２は、図６に示すように、水滴のみが貯留した液相８０となる。そのため、第１の測温部４０は液相８０中に存在することとなり、第１の測温部４０によって液相８０の温度、すなわち混相流のうちの水滴の温度が検知される。そして、計測部６０において、第１の測温部４０からの出力に基づいて、水滴の温度が得られる。
【００７０】
第２の空間１０５は、第１の空間１０２から混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずれて位置し、下流側に向かって開口１０４している。第２の空間１０５には、混相流のうちの蒸気が流入し、第２の測温部４１によって蒸気の温度が検知される。そして、計測部６１において、第２の測温部４１からの出力に基づいて、蒸気の温度が得られる。
【００７１】
混相流の主流の流れ方向に対して対向する第３の空間１１２には、第１の筐体１００と第２の筐体１１０との間から流入した水滴および蒸気が流入する。第３の空間１１２は、図６に示すように、水滴のみが貯留した液相８１となる。
【００７２】
そのため、第３の測温部５０は液相８１中に存在することとなり、第３の測温部５０によって液相８１の温度、すなわち混相流のうちの水滴の温度が検知される。そして、計測部７０において、第３の測温部５０からの出力に基づいて、水滴の温度が得られる。
【００７３】
第４の空間１１５は、第３の空間１１２から混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずれて位置し、下流側に向かって開口１１４している。第４の空間１１５には、混相流のうちの蒸気が流入し、第４の測温部５１によって蒸気の温度が検知される。そして、計測部７１において、第４の測温部５１からの出力に基づいて、蒸気の温度が得られる。
【００７４】
そして、上流側に設けられた第１の筐体１００および下流側に設けられた第２の筐体１１０の各測温部から得られた温度から、筐体間の上流から下流への移動距離に対応する温度変化を得ることができる。さらに、各測温部から得られた温度に基づいて、第１の実施の形態と同様に、伝熱機構を把握することができる。
【００７５】
なお、温度計測装置１１は、液相および気相の測温部を備える第１の空間１０２と第２の空間１０５とを、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に並設するため、例えば、この方向に混相流の流量や温度の分布が小さい場合に好適である。
【００７６】
上記したように、第２の実施の形態の温度計測装置１１によれば、液相および気相の測温部を備える第１の筐体１００および第１の筐体１１０を混相流の流れ方向に配設することで、混相流が第１の筐体１００から下流側の第２の筐体１１０へと至る間の液相および気相それぞれの温度変化を計測することができる。そして、この結果に基づいて、混相流における液相と気相との間の伝熱機構を把握することができる。また、温度計測装置１１は、安価で簡易な構成である。
【００７７】
第２の実施の形態の温度計測装置１１では、液相および気相の測温部を備える第１の空間１０２と第２の空間１０５とを、混相流の流れ方向に対して垂直な方向に並設することで、混相流の流れ方向の筐体の長さを短くすることができる。これによって、混相流の流れ方向における、第１の空間１０２と第３の空間１１２との間、および第２の空間１０５と第４の空間１１５との間の距離を短くすることができる。
【００７８】
そのため、測温部による温度測定点間の距離が小さくなり、例えば、顕熱域から潜熱域への遷移点位置をより正確に得ることができる。ここで、第２の実施の形態の温度計測装置１１は、上記した構成に限られるものではない。ここでは、液相および気相の測温部を備える筐体を２つ備える一例を示したが、筐体を３つ以上備えてもよい。
【００７９】
また、第１の筐体１００と第２の筐体１１０は、それぞれの中心軸Ｍ１、Ｍ２が同軸上となるように配設されていることに限られない。図７は、第２の実施の形態の他の配置構成を備えた温度計測装置１１の断面を示す図である。
【００８０】
図７に示すように、第１の実施の形態の他の配置構成を備えた温度計測装置１０（図４参照）と同様に、第１の筐体１００と第２の筐体１１０とを、所定の間隔をあけて、それぞれの中心軸Ｍ１、Ｍ２を混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずらして配設してもよい。なお、中心軸Ｍ１と中心軸Ｍ２との間のオフセット量Ｐは、第１の実施の形態のオフセット量Ｐと同じである。
【００８１】
このように第１の筐体１００と第２の筐体１１０とを配設することで、上流の第１の筐体１００の表面から剥離した流れが、例えば、下流の第２の筐体１１０の第３の空間１０２に流入することを防止できる。また、第１の筐体１００に一度付着した水滴が、第２の筐体１１０の第３の空間１１２へ飛来することを防止できる。
【００８２】
（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態の温度計測装置１２の断面を示す図である。
【００８３】
第３の実施の形態の温度計測装置１２において、筒体１２０を備えた以外は、第１の実施の形態の温度計測装置１０の構成と同じである。そのため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。
【００８４】
図８に示すように、第１の筐体２０および第２の筐体３０は、両端が開口された筒体１２０の内部に配設されている。第１の実施の形態と同様に、第２の筐体３０は、第１の筐体２０と間隔Ｌをあけて、第１の筐体２０の中心軸Ｍ１と第２の筐体３０の中心軸Ｍ２とが同軸上となるように配設されている。この際、例えば、筒体１２０の中心軸が中心軸Ｍ１、Ｍ２と同軸上となるように、筒体１２０は配設される。
【００８５】
筒体１２０の中心軸に垂直な、筒体１２０の断面における外縁や内縁の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形などで構成される。
【００８６】
ここで、乱れが非常大きな複雑な流れ場に、第１の筐体２０および第２の筐体３０が配設された場合、液相の軌跡と気相の流線の乖離が大きくなる。このような場合、的確に温度変化を取得することが困難となることがある。
【００８７】
しかしながら、第３の実施の形態の温度計測装置１２において、第１の筐体２０および第２の筐体３０を筒体１２０の内部に配設することで、筒体１２０の内部において液相の軌跡と気相の流線の乖離を抑制することができる。これによって、液相および気相の流動方向が略同一な流れ場を形成し、容易に温度を計測できる。
【００８８】
また、筒体１２０を備えることによって、上流の第１の筐体２０の近傍を通過した流れを第２の筐体３０で捕えることができる。これによって、乱れが非常大きな複雑な流れ場においても、計測の精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、ここでは、図１に示した第１の筐体２０および第２の筐体３０を筒体１２０の内部に配設した一例を示したが、第１の筐体２０と第２の筐体３０とを混相流の流れ方向に対して垂直な方向にずらして配設した場合も（図４参照）、筒体１２０の内部に配設してもよい。また、第２の実施の形態の温度計測装置１１を筒体１２０の内部に配設してもよい。これらにおいても、上記した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００９０】
以上説明した実施形態によれば、安価で簡易な構成で、気相と液相との間の伝熱機構を把握することが可能となる。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１１，１２…温度計測装置、２０，１００…第１の筐体、２１，２４，３１，３４，１０１，１０４，１１１，１１４…開口、２２，３２，１０３，１１３…壁部、２３，１０２…第１の空間、２５，１０５…第２の空間、３０，１１０…第２の筐体、３３，１１２…第３の空間、３５，１１５…第４の空間、４０…第１の測温部、４１…第２の測温部、４２，４３，５２，５３…配線、５０…第３の測温部、５１…第４の測温部、６０，６１，７０，７１…計測部、８０，８１…液相、１２０…筒体。
【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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