(57)【要約】【課題】簡易な構成で、発光素子の発光強度の変化に基づく乾き度の補正を行う。【解決手段】飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する発光素子１０２と、湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する発光素子１０３と、発光素子１０２及び発光素子１０３に対して一定の範囲内に位置し、蒸気が流れ、検査光及び参照光が透過する配管１０１と、配管１０１を透過した検査光及び参照光を受光する受光素子１１０と、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓを測定する温度センサ１１２と、受光された検査光及び参照光から蒸気の吸光度Ａｓを算出する吸光度算出部１１４１と、蒸気の吸光度Ａｓ及び蒸気温度Ｔｓから蒸気の乾き度ｚを算出する乾き度算出部１１４２とを備えた。【選択図】図１
2019052924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する検査光発光素子と、
前記検査光発光素子により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する参照光発光素子と、
前記検査光発光素子及び前記参照光発光素子に対して一定の範囲内に位置し、蒸気が流れ、当該検査光発光素子により発光された検査光及び当該参照光発光素子により発光された参照光が透過する配管と、
前記配管を透過した検査光及び参照光を受光する受光素子と、
前記配管の内部の蒸気温度を測定する蒸気温度測定部と、
前記受光素子により受光された検査光及び参照光に基づいて、前記配管を流れる蒸気の吸光度を算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部により算出された蒸気の吸光度、及び、前記蒸気温度測定部により測定された蒸気温度に基づいて、前記配管を流れる蒸気の乾き度を算出する乾き度算出部と
を備えた乾き度測定装置。
【請求項２】
飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する検査光発光素子と、前記検査光発光素子により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する参照光発光素子と、前記検査光発光素子及び前記参照光発光素子に対して一定の範囲内に位置し、蒸気が流れ、当該検査光発光素子により発光された検査光及び当該参照光発光素子により発光された参照光が透過する配管と、前記配管を透過した検査光及び参照光を受光する受光素子と、前記配管の内部の蒸気温度を測定する蒸気温度測定部とを備えた乾き度測定装置による乾き度測定方法であって、
吸光度算出部が、前記受光素子により受光された検査光及び参照光に基づいて、前記配管を流れる蒸気の吸光度を算出し、
乾き度算出部が、前記吸光度算出部により算出された蒸気の吸光度、及び、前記蒸気温度測定部により測定された蒸気温度に基づいて、前記配管を流れる蒸気の乾き度を算出する
ことを特徴とする乾き度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乾き度を測定する乾き度測定装置及び乾き度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、近赤外光の光吸収により配管を流れる蒸気の乾き度を測定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、２つの発光素子を用いて、飽和液で吸収される波長を有する検査光と、湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光とを発光している。そして、配管の側壁に設けられた窓を介して検査光及び参照光を配管の内部に進入させ、配管を流れる蒸気を透過した検査光及び参照光を受光し、その光に基づいて乾き度を算出している。ここで、参照光を用いることで、配管の内部での反射、散乱及び屈折並びに配管の側壁に設けられた窓の汚れ等による検査光の損失を補正できる。
また、上記２つの発光素子により発光された検査光及び参照光（配管を流れる蒸気を透過する前の検査光及び参照光）をモニタし、その光も考慮して乾き度を補正することで、乾き度とは無関係に２つの発光素子の発光強度が変化した場合でも、乾き度を正確に測定可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５１５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記２つの発光素子により発光された検査光及び参照光（配管を流れる蒸気を透過する前の検査光及び参照光）をモニタし、その光に基づいて乾き度を補正する方法では、上記２つの発光素子の光路を分岐させてモニタを行う必要がある。そのため、この方法では、乾き度測定装置の構造が複雑となり、また、モニタ用の特殊な光ファイバ及び受光素子が必要になるという課題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、発光素子の発光強度の変化に基づく乾き度の補正を行うことができる乾き度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る乾き度測定装置は、飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する検査光発光素子と、検査光発光素子により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する参照光発光素子と、検査光発光素子及び参照光発光素子に対して一定の範囲内に位置し、蒸気が流れ、当該検査光発光素子により発光された検査光及び当該参照光発光素子により発光された参照光が透過する配管と、配管を透過した検査光及び参照光を受光する受光素子と、配管の内部の蒸気温度を測定する蒸気温度測定部と、受光素子により受光された検査光及び参照光に基づいて、配管を流れる蒸気の吸光度を算出する吸光度算出部と、吸光度算出部により算出された蒸気の吸光度、及び、蒸気温度測定部により測定された蒸気温度に基づいて、配管を流れる蒸気の乾き度を算出する乾き度算出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、簡易な構成で、発光素子の発光強度の変化に基づく乾き度の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る乾き度測定装置の構成例を示す模式図である。
【図２】標準大気圧における水の状態変化を示すグラフである。
【図３】飽和蒸気及び飽和液の吸光スペクトルと乾き度との関係の一例を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１における２つの発光素子の発光強度と順方向電圧との関係の一例を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態１における２つの発光素子の順方向電圧と周辺温度との関係の一例を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る乾き度測定装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る乾き度測定装置１の構成例を示す模式図である。
乾き度測定装置１は、配管１０１を流れる蒸気（冷媒等）の乾き度ｚを測定する。この乾き度測定装置１は、図１に示すように、配管１０１、発光素子（検査光発光素子）１０２、発光素子（参照光発光素子）１０３、駆動回路１０４、光導波路１０５、光導波路１０６、光合波器１０７、光導波路１０８、光導波路１０９、受光素子１１０、信号増幅分離回路１１１、温度センサ（蒸気温度測定部）１１２、データ記憶装置１１３、ＣＰＵ１１４、入力装置１１５、出力装置１１６、プログラム記憶装置１１７及び一時記憶装置１１８を備えている。また、データ記憶装置１１３は、演算情報記憶部１１３１を有している。また、ＣＰＵ１１４は、吸光度算出部１１４１及び乾き度算出部１１４２を有している。
【００１０】
配管１０１は、耐熱性を有し、蒸気が流れる配管である。また、図１に示す配管１０１の側壁には、窓１０１１及び窓１０１２が設けられている。窓１０１１及び窓１０１２は対向配置されている。この窓１０１１及び窓１０１２は、例えば光透過性を有する耐熱ガラスから構成されたサイトグラスである。
なお、乾き度測定装置１が測定対象としている蒸気の流動様式は、配管１０１が水平配置の場合には層状流及び波状流であり、配管１０１が垂直配置の場合には環状流である。以下では、配管１０１が水平配置の場合を想定して説明を行うが、配管１０１が垂直配置の場合についても同様である。
【００１１】
発光素子１０２は、飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する。なお、検査光はパルス光である。発光素子１０２としては発光ダイオード等が使用可能である。
【００１２】
発光素子１０３は、発光素子１０２により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する。なお、参照光はパルス光である。また、発光素子１０３は、発光素子１０２の周辺に配置される。発光素子１０３としては発光ダイオード等が使用可能である。
【００１３】
なお、配管１０１と発光素子１０２及び発光素子１０３との間の距離は、一定の範囲内となるように設定されている。上記一定の範囲とは、発光素子１０２及び発光素子１０３の周辺温度が、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓに伴って変化する範囲である。
【００１４】
駆動回路１０４は、発光素子１０２及び発光素子１０３を駆動する。また、駆動回路１０４は、信号増幅分離回路１１１に対し、検査光の光強度を示す信号と参照光の光強度を示す信号とを分離するための同期信号を出力する。この駆動回路１０４としては定電流駆動回路又は定電圧駆動回路等が使用可能である。
【００１５】
光導波路１０５は、発光素子１０２により発光された検査光を光合波器１０７に伝搬する。光導波路１０５は、一端が発光素子１０２の出力部に対向配置され、他端が光合波器１０７の入力部に対向配置されている。
【００１６】
光導波路１０６は、発光素子１０３により発光された参照光を光合波器１０７に伝搬する。光導波路１０６は、一端が発光素子１０３の出力部に対向配置され、他端が光合波器１０７の入力部に対向配置されている。
【００１７】
光合波器１０７は、光導波路１０５により伝搬された検査光と光導波路１０６により伝搬された参照光とを合波する。
【００１８】
光導波路１０８は、光合波器１０７により合波された光（検査光及び参照光）を配管１０１に伝搬する。光導波路１０８は、一端が光合波器１０７の出力部に対向配置され、他端が配管１０１に設けられた窓１０１１の外面に対向配置されている。また、光導波路１０８の他端と窓１０１１の外面との間に、コリメータレンズを配置してもよい。
【００１９】
光導波路１０９は、一端が配管１０１を介して光導波路１０８の他端に対向配置され、配管１０１の内部からの光を受光素子１１０に伝搬する。光導波路１０９は、一端が配管１０１に設けられた窓１０１２の外面に対向配置され、他端が受光素子１１０の入力部に対向配置されている。また、光導波路１０９の一端と窓１０１２の外面との間に、光導波路１０９に配管１０１の内部からの光を入射させるレンズを配置してもよい。
【００２０】
なお、光導波路１０５、光導波路１０６、光導波路１０８及び光導波路１０９としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のプラスチックから成るシングルコア光ファイバ、又は、石英ガラス等のガラスから成るシングルコア光ファイバ等が使用可能であるが、光を伝搬可能であればよく、これらに限定されない。
【００２１】
受光素子１１０は、光導波路１０９により伝搬された光（検査光及び参照光）を受光する。そして、受光素子１１０は、受光した光の光強度に応じた信号を出力する。受光素子１１０としてはフォトダイオード等の光強度検出素子が使用可能である。
【００２２】
信号増幅分離回路１１１は、受光素子１１０により出力された信号を増幅し、駆動回路１０４からの同期信号に基づいて、増幅した信号を検出光の光強度を示す信号と参照光の光強度を示す信号とに分離する。この信号増幅分離回路１１１により分離された各信号はＣＰＵ１１４に出力される。
【００２３】
温度センサ１１２は、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓを測定する。
【００２４】
演算情報記憶部１１３１は、ＣＰＵ１１４で実施される演算で用いられる情報を記憶する。演算情報記憶部１１３１には、例えば、蒸気の吸光度Ａｓと乾き度ｚとの関係を示す情報、及び、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化を補正するための関数ｆ（Ｔｓ）を示す情報等が記憶される。
【００２５】
吸光度算出部１１４１は、受光素子１１０により受光された光に基づいて、配管１０１を流れる蒸気の吸光度Ａｓを算出する。
乾き度算出部１１４２は、吸光度算出部１１４１により算出された蒸気の吸光度Ａｓ、及び、温度センサ１１２により測定された蒸気温度Ｔｓに基づいて、配管１０１を流れる蒸気の乾き度ｚを算出する。
【００２６】
入力装置１１５は、演算情報記憶部１１３１に記憶される情報のユーザ入力を受付ける。入力装置１１５としてはスイッチ及びキーボード等が使用可能である。
出力装置１１６は、乾き度算出部１１４２により算出された乾き度ｚを示す情報を出力する。出力装置１１６としては、光インジケータ、デジタルインジケータ及び液晶表示装置等が使用可能である。
プログラム記憶装置１１７は、ＣＰＵ１１４に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ１１４に実行させるためのプログラムを記憶する。
一時記憶装置１１８は、ＣＰＵ１１４の演算過程でのデータを一時的に記憶する。
【００２７】
次に、実施の形態１に係る乾き度測定装置１による乾き度ｚの算出方法について説明する。
図２に示すように、標準大気圧下においては、水は沸点（１００℃）に達した後、飽和蒸気（蒸気）と飽和液（水）とが混合した湿り蒸気となる。蒸気の圧力Ｐが一定である場合、蒸気の加熱及び冷却により潜熱が変化するため、飽和温度は一定となる。ここで、下式（１）のように、乾き度ｚは、湿り蒸気全量に対する飽和蒸気の質量比で表される。したがって、飽和蒸気の乾き度ｚは１となり、飽和液の乾き度ｚは０となる。
ｚ＝ｍｖａｐｏｒ／（ｍｖａｐｏｒ＋ｍｗａｔｅｒ）            （１）
なお、式（１）において、ｍｖａｐｏｒは蒸気中の飽和蒸気の質量を表し、ｍｗａｔｅｒは蒸気中の飽和液の質量を表す。
【００２８】
ここで、蒸気中の飽和蒸気の質量ｍｖａｐｏｒは、蒸気中の飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒに比例する。また、蒸気中の飽和液の質量ｍｗａｔｅｒは、蒸気中の飽和液の吸光度ａｗａｔｅｒに比例する。そのため、式（１）から下式（２）が導かれる。
ｚ＝ｍｖａｐｏｒ／（ｍｖａｐｏｒ＋ｍｗａｔｅｒ）
＝ａｖａｐｏｒ／（ａｖａｐｏｒ＋ｋ×ａｗａｔｅｒ）            （２）
なお、式（２）において、ｋはモル吸光係数比を表す。
【００２９】
また、モル吸光係数比ｋは下式（３）で与えられる。
ｋ≒ｅｖａｐｏｒ／ｅｗａｔｅｒ          （３）
なお、式（３）において、ｅｖａｐｏｒは蒸気中の飽和蒸気の吸光係数を表し、ｅｗａｔｅｒは蒸気中の飽和液の吸光係数を表す。
【００３０】
また、蒸気の吸光度Ａｓは、下式（４）のように、蒸気中の飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒと蒸気中の飽和液の吸光度ａｗａｔｅｒとの和で与えられる。
Ａｓ＝ａｖａｐｏｒ＋ａｗａｔｅｒ          （４）
【００３１】
一方、検査光を用いて蒸気の吸光度Ａｓ’を求めることもできる。この蒸気の吸光度Ａｓ’は、ランベルト・ベールの法則により、下式（５）のように、蒸気を透過する前又は蒸気が存在しない場合での検査光の光強度Ｉｓｔｅａｍ０に対する、蒸気を透過した後の検査光の光強度Ｉｓｔｅａｍ１の比の対数で与えられる。
Ａｓ’＝−ｌｎ（Ｉｓｔｅａｍ１／Ｉｓｔｅａｍ０）          （５）
【００３２】
図３に示すように、飽和蒸気の吸収スペクトル３０１と飽和液の吸収スペクトル３０２とは異なり、蒸気の乾き度ｚが変化すると蒸気中の飽和液の吸収スペクトル３０２が変化する。例えば、乾き度ｚが０から１に向かって変化するにつれて蒸気中の飽和液の含有量は減少するので、飽和液の吸収スペクトル３０２のピーク波長における蒸気の吸光度Ａｓも減少する。なお図３において、符号３０３は、蒸気の吸光スペクトルを示している。飽和液の吸収スペクトル３０２のピーク波長は、１８８０ｎｍ付近である。
なお、湿り蒸気においては、飽和蒸気の体積が飽和液の体積より非常に大きい。よって、蒸気温度Ｔｓ（又は圧力Ｐ）が一定であれば飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒは一定とみなすことができ、飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒを蒸気温度Ｔｓ（又は圧力Ｐ）から導くことができる。
【００３３】
一方、図３に示すように、乾き度測定装置１から配管１０１の内部に進入した検査光３０４のうちの一部の光３０５は、配管１０１の内部における飽和液の層状流又は波状流によって反射、散乱及び屈折等され、検査光３０４は損失する。また、配管１０１に設けられた窓１０１１及び窓１０１２が汚れている場合にも、上記検査光３０４の一部は損失する。よって、これらの損失の分、検査光３０４を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｓ’は、蒸気の吸光度Ａｓからずれる。そこで、参照光３０６を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｒにより、上記反射、散乱及び屈折並びに窓１０１１及び窓１０１２の汚れ等による検査光３０４の損失を補正する。なお図３において、光３０７は、参照光３０６のうちの、配管１０１の内部における飽和液の層状流又は波状流によって反射、散乱及び屈折等した光を示している。また図３において、光３０４〜３０７の幅は、光強度の強弱を表している。
【００３４】
ここで、蒸気の吸光度Ａｒは、ランベルト・ベールの法則により、下式（６）のように、蒸気を透過する前又は蒸気が存在しない場合での参照光の光強度Ｉｒｅｆ０に対する、蒸気を透過した後の参照光の光強度Ｉｒｅｆ１の比の対数で与えられる。
Ａｒ＝−ｌｎ（Ｉｒｅｆ１／Ｉｒｅｆ０）            （６）
【００３５】
そして、下式（７）のように、検査光を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｓ’から、参照光を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｒを差し引く。これにより、配管１０１の内部における反射、散乱及び屈折並びに窓１０１１及び窓１０１２の汚れ等による検査光の損失を補正でき、蒸気の吸光度Ａｓを得ることができる。
Ａｓ＝Ａｓ’−Ａｒ              （７）
【００３６】
そして、乾き度ｚは、式（２）及び式（４）から下式（８）のようにも導かれる。
ｚ＝１／（１−ｋ＋（ｋ／ａｖａｐｏｒ）×Ａｓ×ｆ（Ｔｓ））        （８）
なお、式（８）において、ｆ（Ｔｓ）は、蒸気温度Ｔｓを変数とする関数であり、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化を補正するための関数である。この関数ｆ（Ｔｓ）は、事前に、蒸気温度Ｔｓを変えながら発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度を測定する等して得ることができる。
【００３７】
また、式（８）において、モル吸光係数比ｋは定数である。また、上述したように、飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒは一定の蒸気温度Ｔｓ（又は一定の圧力Ｐ）の下では一定とみなせるため、飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒは蒸気温度Ｔｓ（又は圧力Ｐ）から導くことができる。そのため、蒸気の吸光度Ａｓ及び関数ｆ（Ｔｓ）を算出することで、式（８）から乾き度ｚを算出できる。
【００３８】
ここで、従来の乾き度測定装置では、２つの発光素子により発光された検査光及び参照光（配管を流れる蒸気を透過する前の検査光及び参照光）をモニタして、その光に基づいて乾き度ｚを補正している。この方法では、乾き度測定装置の構造が複雑となり、また、モニタ用の特殊な光ファイバ及び受光素子が必要になる。
【００３９】
一方、例えば図４に示すように、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度は、発光素子１０２及び発光素子１０３の順方向電圧ＶＬに依存する。また、例えば図５に示すように、発光素子１０２及び発光素子１０３の順方向電圧ＶＬは、発光素子１０２及び発光素子１０３の周辺温度に依存する。なお図４に示す発光強度は、基準値からの変化率を示している。また、発光素子１０２及び発光素子１０３は配管１０１の近くに配置されており、発光素子１０２及び発光素子１０３の周辺温度は配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓに依存する。すなわち、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度は、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓの影響を受ける。なお、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓは１５０℃程度である。また、この蒸気温度Ｔｓは、従来の乾き度測定装置においても必須のものとして測定している。
そこで、実施の形態１に係る乾き度測定装置１では、上記蒸気温度Ｔｓを測定し、その測定結果に基づいて発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化（関数ｆ（Ｔｓ））を推定し、その変化に応じて乾き度ｚを補正する。これにより、従来構成に対して簡易な構成で、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化に基づく乾き度ｚの補正を行うことができる。
【００４０】
次に、実施の形態１に係る乾き度測定装置１の動作例について、図６を参照しながら説明する。
実施の形態１に係る乾き度測定装置１の動作例では、図６に示すように、まず、発光素子１０２が、飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する（ステップＳＴ６０１）。発光素子１０２により発光された検査光は、光導波路１０５を介して光合波器１０７に伝搬する。
ここで、発光素子１０２により発光される検査光は、例えば、波長領域が８００〜２５００ｎｍの近赤外光である。図３に示すように、検査光３０４の中心波長を、飽和液の吸収スペクトル３０２のピーク波長（１８８０ｎｍ付近）としてもよい。
【００４１】
また、発光素子１０３が、発光素子１０２により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する（ステップＳＴ６０２）。発光素子１０３により発光された参照光は、光導波路１０６を介して光合波器１０７に伝搬する。ここで、湿り蒸気に吸収され難い波長とは、例えば１３００ｎｍ未満の波長である（図３参照）。
【００４２】
なお、発光素子１０２及び発光素子１０３の駆動は、駆動回路１０４により制御される。また、駆動回路１０４は、信号増幅分離回路１１１に対し、検査光の光強度を示す信号と参照光の光強度を示す信号とを分離するための同期信号を出力する。
【００４３】
次いで、光合波器１０７が、光導波路１０５により伝搬された検査光と光導波路１０６により伝搬された参照光とを合波する（ステップＳＴ６０３）。光合波器１０７により合波された光（検査光及び参照光）は、光導波路１０８を介して配管１０１の内部に進入し、配管１０１を流れる蒸気を透過した後、光導波路１０９を介して受光素子１１０に伝搬する。
【００４４】
ここで、光導波路１０８の他端から発せられた光に含まれる検査光は、配管１０１の内部において、蒸気中の飽和液によって吸収される。また上述したように、蒸気中の飽和液は、乾き度ｚが０から１に近づくにつれて減少する。したがって、乾き度ｚが０から１に近づくにつれて、蒸気の吸光度Ａｓは低下する傾向にある。
【００４５】
また、光導波路１０８の他端から発せられた光のうちの一部は、配管１０１の内部における飽和液の層状流又は波状流によって反射、散乱及び屈折等され、当該光は損失する。また、配管１０１に設けられた窓１０１１及び窓１０１２が汚れている場合にも、上記光の一部は損失する。ここで、上記反射、散乱及び屈折並びに窓１０１１及び窓１０１２の汚れ等による検査光の損失量は、参照光の損失量と略同一である。
【００４６】
次いで、受光素子１１０が、光導波路１０９により伝搬された光（検査光及び参照光）を受光する（ステップＳＴ６０４）。そして、受光素子１１０は、受光した光の光強度に応じた信号を出力する。そして、信号増幅分離回路１１１は、受光素子１１０により出力された信号を増幅し、駆動回路１０４からの同期信号に基づいて、増幅した信号を検出光の光強度を示す信号と参照光の光強度を示す信号とに分離する。
【００４７】
また、温度センサ１１２が、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓを測定する（ステップＳＴ６０５）。
【００４８】
次いで、吸光度算出部１１４１が、受光素子１１０により受光された光に基づいて、配管１０１を流れる蒸気の吸光度Ａｓを算出する（ステップＳＴ６０６）。
【００４９】
この際、吸光度算出部１１４１は、まず、信号増幅分離回路１１１から、受光素子１１０により受光された検査光の光強度Ｉｓｔｅａｍ１（測定値）を示す信号及び参照光の光強度Ｉｒｅｆ１（測定値）を示す信号を受信する。
次に、吸光度算出部１１４１は、検査光の光強度Ｉｓｔｅａｍ１に基づいて、例えば式（５）に従い、蒸気の吸光度Ａｓ’を算出する。なお、蒸気を透過する前又は配管１０１に蒸気が流れていない場合での検査光の光強度Ｉｓｔｅａｍ０は、事前に測定された値を定数として用いてもよい。
【００５０】
同様に、吸光度算出部１１４１は、参照光の光強度Ｉｒｅｆ１に基づいて、例えば式（６）に従い、蒸気の吸光度Ａｒを算出する。なお、蒸気を透過する前又は配管１０１に蒸気が流れていない場合での参照光の光強度Ｉｒｅｆ０は、事前に測定された値を定数として用いてもよい。
【００５１】
次に、吸光度算出部１１４１は、例えば式（７）に従い、検査光を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｓ’から、参照光を用いて算出した蒸気の吸光度Ａｒを差し引くことで、吸光度Ａｓを算出する。
【００５２】
次いで、乾き度算出部１１４２が、吸光度算出部１１４１により算出された蒸気の吸光度Ａｓ、及び、温度センサ１１２により測定された蒸気温度Ｔｓに基づいて、配管１０１を流れる蒸気の乾き度ｚを算出する（ステップＳＴ６０７）。
【００５３】
この際、乾き度算出部１１４２は、まず、吸光度算出部１１４１から、蒸気の吸光度Ａｓを示す情報を受信する。また、乾き度算出部１１４２は、温度センサ１１２から蒸気温度Ｔｓ（測定値）を示す情報を受信する。
【００５４】
次に、乾き度算出部１１４２は、蒸気温度Ｔｓに基づいて、関数ｆ（Ｔｓ）を算出する。
次に、乾き度算出部１１４２は、例えば式（８）に対し、蒸気の吸光度Ａｓの値と、算出した関数ｆ（Ｔｓ）の値とを代入して、乾き度ｚを算出する。なお式（８）における飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒは、蒸気温度Ｔｓから導く。
【００５５】
ここで、実施の形態１に係る乾き度測定装置１では、検査光及び参照光を合波した後、光導波路１０８の他端から配管１０１の内部に照射する。これにより、配管１０１の内部における検査光の光路及び参照光の光路はほぼ同じとなる。ここで、配管１０１の内部における検査光の光路及び参照光の光路が異なる場合、配管１０１の内部の乾き度ｚを正確に測定できないことがありうる。これに対し、実施の形態１に係る乾き度測定装置１によれば、配管１０１の内部の乾き度ｚを正確に測定できる。
【００５６】
また、実施の形態１に係る乾き度測定装置１では、蒸気温度Ｔｓに基づいて発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度を推定し、その発光強度の変化に応じて乾き度ｚの補正を行う。これにより、従来のようなモニタ用の特殊な光ファイバ及び受光素子を用いずに、従来構成に対して簡易な構成で、乾き度ｚとは無関係に発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度が変化した場合でも、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化に基づく乾き度ｚの補正を行うことができ、乾き度ｚを正確に測定可能となる。
【００５７】
なお図１では、配管１０１に光透過性を有する窓１０１１を設け、窓１０１１の外面に光導波路１０８の他端が対向配置された場合を示した。しかしながら、これに限らず、配管１０１には窓１０１１を設けず、光導波路１０８の他端が配管１０１の側壁に貫通されてもよい。
また図１では、光導波路１０８の他端が窓１０１１の外面に対向配置された場合を示したが、これに限らず、光導波路１０８は用いず、光合波器１０７の出力部が窓１０１１の外面に対向配置されてもよい。
【００５８】
また図１では、配管１０１に光透過性を有する窓１０１２を設け、窓１０１２の外面に光導波路１０９の一端が対向配置された場合を示した。しかしながら、これに限らず、配管１０１には窓１０１２を設けず、光導波路１０９の一端が配管１０１の側壁に貫通されてもよい。
また図１では、光導波路１０９の一端が窓１０１２の外面に対向配置された場合を示したが、これに限らず、光導波路１０９は用いず、受光素子１１０の入力部が窓１０１２の外面に対向配置されてもよい。
【００５９】
また図１では、光導波路１０８と光導波路１０９とが対向配置された透過形の構成を示したが、これに限らず、反射形に構成されてもよい。この場合、窓１０１２に代えて、配管１０１の側壁における窓１０１１に対向する内面に反射板が配置される。また、光導波路１０９は一端が窓１０１１の外面に対向配置される。この場合、光導波路１０８により配管１０１の内部に伝搬された光は、配管１０１の内部を進行して反射板で反射され、光導波路１０９により受光素子１１０に伝搬される。
【００６０】
なお上記では、乾き度算出部１１４２が、蒸気温度Ｔｓから飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒを算出する場合を示した。しかしながら、これに限らず、配管１０１の内部の圧力Ｐを測定する圧力センサ（圧力測定部）を乾き度測定装置１に追加し、乾き度算出部１１４２が、圧力センサにより測定された圧力Ｐから飽和蒸気の吸光度ａｖａｐｏｒを算出してもよい。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１によれば、飽和液で吸収される波長を有する検査光を発光する発光素子１０２と、発光素子１０２により発光される検査光に対して湿り蒸気に吸収され難い波長を有する参照光を発光する発光素子１０３と、発光素子１０２及び発光素子１０３に対して一定の範囲内に位置し、蒸気が流れ、当該発光素子１０２により発光された検査光及び当該発光素子１０３により発光された参照光が透過する配管１０１と、配管１０１を透過した検査光及び参照光を受光する受光素子１１０と、配管１０１の内部の蒸気温度Ｔｓを測定する温度センサ１１２と、受光素子１１０により受光された検査光及び参照光に基づいて、配管１０１を流れる蒸気の吸光度Ａｓを算出する吸光度算出部１１４１と、吸光度算出部１１４１により算出された蒸気の吸光度Ａｓ、及び、温度センサ１１２により測定された蒸気温度Ｔｓに基づいて、配管１０１を流れる蒸気の乾き度ｚを算出する乾き度算出部１１４２とを備えたので、簡易な構成で、発光素子１０２及び発光素子１０３の発光強度の変化に基づく乾き度ｚの補正を行うことができる。
【００６２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  乾き度測定装置
１０１  配管
１０２  発光素子（検査光発光素子）
１０３  発光素子（参照光発光素子）
１０４  駆動回路
１０５  光導波路
１０６  光導波路
１０７  光合波器
１０８  光導波路
１０９  光導波路
１１０  受光素子
１１１  信号増幅分離回路
１１２  温度センサ（蒸気温度測定部）
１１３  データ記憶装置
１１４  ＣＰＵ
１１５  入力装置
１１６  出力装置
１１７  プログラム記憶装置
１１８  一時記憶装置
１０１１  窓
１０１２  窓
１１３１  演算情報記憶部
１１４１  吸光度算出部
１１４２  乾き度算出部
【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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