(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に湿り蒸気を流す検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第１の部分と、内部を流れる前記飽和液の厚みが相対的に薄くなる第２の部分と、を有する検査管と、
前記飽和液に向けて、前記検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、
前記検査管の第１の部分において前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する第１の受光素子と、
前記検査管の第２の部分において前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する第２の受光素子と、
前記第１又は第２の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、
を備える乾き度測定装置。
【請求項２】
前記第１の受光素子が受光した前記検査光の強度が、前記第１の受光素子の測定限界以下である場合、前記乾き度特定部が、前記第２の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項１に記載の乾き度測定装置。
【請求項３】
前記第１の受光素子が受光した前記検査光の強度が、前記第１の受光素子の測定限界より大である場合、前記乾き度特定部が、前記第１の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項１に記載の乾き度測定装置。
【請求項４】
重力方向において、前記検査管の第１の部分が相対的に深く、前記第２の部分が相対的に浅い、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項５】
前記検査管の第２の部分の水平方向の幅が、前記第１の部分と比して広い、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項６】
前記検査管の第１の部分の断面積と前記第２の部分の断面積が同じである、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項７】
前記湿り蒸気の流れ方向に沿って、前記検査管の第１及び第２の部分が設けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項８】
前記湿り蒸気の流れ方向の反対方向に沿って、前記検査管の第１及び第２の部分が設けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の受光素子の測定限界が同じである、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１０】
前記乾き度特定部が、前記検査管の第１又は第２の部分における前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１１】
内部に湿り蒸気を流す検査管であって、重力方向において、下方に向かうほど幅が狭くなる検査管と、
前記検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、
前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、
を備える乾き度測定装置。
【請求項１２】
前記検査管の側壁の少なくとも一部に段が設けられており、当該段によって、前記検査管の幅が下方に向かうほど狭くなる、請求項１１に記載の乾き度測定装置。
【請求項１３】
前記検査管の側壁の少なくとも一部が傾斜しており、当該傾斜によって、前記検査管の幅が下方に向かうほど狭くなる、請求項１１に記載の乾き度測定装置。
【請求項１４】
前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記検査管の最も幅が狭い部分の幅が、前記配管の最も幅が狭い部分の幅よりも狭い、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１５】
前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記検査管の最も幅が広い部分の幅が、前記配管の最も幅が広い部分の幅よりも広い、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１６】
前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記重力方向において、前記検査管の最も深い部分の深さが、前記配管の最も深い部分の深さよりも長い、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１７】
前記乾き度特定部が、前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項１８】
内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管と、相対的に薄くなる第２の検査管と、を用意することと、
前記第１の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第１の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第１の検査管内部を透過した前記検査光を受光素子で受光することと、
前記受光した検査光の強度が前記受光素子の測定限界以下である場合、前記第２の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第２の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第２の検査管内部を透過した前記検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定することと、
を含む、乾き度測定方法。
【請求項１９】
前記受光した検査光の強度が前記受光素子の測定限界以下である場合、前記第１の検査管を前記第２の検査管に交換することを更に含む、請求項１８に記載の乾き度測定方法。
【請求項２０】
前記第２の検査管の水平方向の幅が、前記第１の検査管と比して広い、請求項１８又は１９に記載の乾き度測定方法。
【請求項２１】
前記第１の検査管と前記第２の検査管の断面積が同じである、請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の乾き度測定方法。
【請求項２２】
前記第２の検査管を流れる前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項１８ないし２１のいずれか１項に記載の乾き度測定方法。
【請求項２３】
内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管と、相対的に薄くなる第２の検査管と、を用意することと、
前記第２の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第２の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第２の検査管内部を透過した前記検査光を受光素子で受光することと、
前記第２の検査管内部を透過した前記検査光の受光強度から特定される前記湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、前記第１の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第１の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第１の検査管内部を透過した前記検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定することと、
を含む、乾き度測定方法。
【請求項２４】
前記第２の検査管内部を透過した前記検査光の受光強度から特定される前記湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、前記第２の検査管を前記第１の検査管に交換することを更に含む、請求項２３に記載の乾き度測定方法。
【請求項２５】
前記第２の検査管の水平方向の幅が、前記第１の検査管と比して広い、請求項２３又は２４に記載の乾き度測定方法。
【請求項２６】
前記第１の検査管と前記第２の検査管の断面積が同じである、請求項２３ないし２５のいずれか１項に記載の乾き度測定方法。
【請求項２７】
前記第１の検査管を流れる前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項２３ないし２６のいずれか１項に記載の乾き度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定技術に係り、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】
水は沸点に達した後、水蒸気ガス（気相部分）と、水滴（液相部分）と、が混合した湿り蒸気となる。ここで、湿り蒸気に対する水蒸気ガスの質量比を、「乾き度」という。あるいは、乾き度は、潜熱の比エンタルピに対する、湿り蒸気の比エンタルピと飽和液の比エンタルピとの差の比、としても定義される。
【０００３】
例えば、水蒸気ガスと、水滴と、が半分ずつ存在すれば、乾き度は０．５となる。また、水滴が存在せず、水蒸気ガスのみが存在する場合は、乾き度は１．０となる。熱交換器等において、湿り蒸気が保有する顕熱と、潜熱と、を有効に利用することや、水蒸気タービンにおいて、タービン翼の腐食を防止すること、等の観点から、湿り蒸気の乾き度を１．０に近い状態にすることが望まれている。そのため、乾き度を測定する様々な方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、配管に設けられた圧力調節弁の前後で全エンタルピに変化がないことを利用して、圧力調節弁の前後の湿り蒸気流量及び圧力に基づき、飽和蒸気表を用いて飽和水エンタルピと、飽和蒸気エンタルピと、を求めて、乾き度を算出する技術を開示している。しかし、特許文献１に開示された技術は、測定対象の湿り蒸気を二相状態から気相状態に状態変化させ、さらに測定対象を気相状態で安定化させる必要があるため、乾き度の測定に時間がかかるという問題がある。これに対し、特許文献２は、光学的に乾き度を測定する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１２９０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−９２４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の乾き度測定装置のさらなる改良が望まれている。そこで、本発明は、乾き度を正確に測定可能な乾き度測定装置及び乾き度測定方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、（ａ）内部に湿り蒸気を流す検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第１の部分と、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に薄くなる第２の部分と、を有する検査管と、（ｂ）飽和液に向けて、検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、（ｃ）検査管の第１の部分において検査管内部を透過した検査光を受光する第１の受光素子と、（ｄ）検査管の第２の部分において検査管内部を透過した検査光を受光する第２の受光素子と、（ｅ）第１又は第２の受光素子が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、を備える乾き度測定装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第１の態様において、第１の受光素子が受光した検査光の強度が、第１の受光素子の測定限界以下である場合、乾き度特定部が、第２の受光素子が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。あるいは、第１の受光素子が受光した検査光の強度が、第１の受光素子の測定限界より大である場合、乾き度特定部が、第１の受光素子が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。
【０００９】
本発明の第１の態様において、重力方向において、検査管の第１の部分が相対的に深く、第２の部分が相対的に浅くてもよい。また、検査管の第２の部分の水平方向の幅が、第１の部分と比して広くてもよい。さらに、検査管の第１の部分の断面積と第２の部分の断面積が同じであってもよい。
【００１０】
本発明の第１の態様において、湿り蒸気の流れ方向に沿って、検査管の第１及び第２の部分が設けられていてもよい。あるいは、湿り蒸気の流れ方向の反対方向に沿って、検査管の第１及び第２の部分が設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の第１の態様において、第１及び第２の受光素子の測定限界が同じであってもよい。また、乾き度特定部が、検査管の第１又は第２の部分における湿り蒸気の吸光度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、（ａ）内部に湿り蒸気を流す検査管であって、重力方向において、下方に向かうほど幅が狭くなる検査管と、（ｂ）検査管内部を流れる飽和液に向けて、検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、（ｃ）検査管内部を透過した検査光を受光する受光素子と、（ｄ）受光素子が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、を備える乾き度測定装置であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第２の態様において、検査管の側壁の少なくとも一部に段が設けられており、当該段によって、検査管の幅が下方に向かうほど狭くなっていてもよい。あるいは、検査管の側壁の少なくとも一部が傾斜しており、当該傾斜によって、検査管の幅が下方に向かうほど狭くなっていてもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様において、検査管の上流に接続されている配管と比して、検査管の最も幅が狭い部分の幅が、配管の最も幅が狭い部分の幅よりも狭くてもよい。また、検査管の上流に接続されている配管と比して、検査管の最も幅が広い部分の幅が、配管の最も幅が広い部分の幅よりも広くてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様において、検査管の上流に接続されている配管と比して、重力方向において、検査管の最も深い部分の深さが、配管の最も深い部分の深さよりも長くてもよい。
【００１６】
本発明の第２の態様において、乾き度特定部が、湿り蒸気の吸光度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。
【００１７】
本発明の第３の態様は、（ａ）内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管と、相対的に薄くなる第２の検査管と、を用意することと、（ｂ）第１の検査管内部を流れる飽和液に向けて、第１の検査管内部に検査光を照射することと、（ｃ）第１の検査管内部を透過した検査光を受光素子で受光することと、（ｄ）受光した検査光の強度が受光素子の測定限界以下である場合、第２の検査管内部を流れる飽和液に向けて、第２の検査管内部に検査光を照射することと、（ｅ）第２の検査管内部を透過した検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定することと、を含む、乾き度測定方法であることを要旨とする。
【００１８】
本発明の第３の態様において、受光した検査光の強度が受光素子の測定限界以下である場合、第１の検査管を第２の検査管に交換することを更に含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の第３の態様において、第２の検査管の水平方向の幅が、第１の検査管と比して広くてもよい。また、第１の検査管と第２の検査管の断面積が同じであってもよい。
【００２０】
本発明の第３の態様において、第２の検査管を流れる湿り蒸気の吸光度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。
【００２１】
本発明の第４の態様は、（ａ）内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管と、相対的に薄くなる第２の検査管と、を用意することと、（ｂ）第２の検査管内部を流れる飽和液に向けて、第２の検査管内部に検査光を照射することと、（ｃ）第２の検査管内部を透過した検査光を受光素子で受光することと、（ｄ）第２の検査管内部を透過した検査光の受光強度から特定される湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、第１の検査管内部を流れる飽和液に向けて、第１の検査管内部に検査光を照射することと、（ｅ）第１の検査管内部を透過した検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定することと、を含む、乾き度測定方法であることを要旨とする。
【００２２】
本発明の第４の態様において、第２の検査管内部を透過した検査光の受光強度から特定される湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、第２の検査管を第１の検査管に交換することを更に含んでいてもよい。
【００２３】
本発明の第４の態様において、第２の検査管の水平方向の幅が、第１の検査管と比して広くてもよい。また、第１の検査管と第２の検査管の断面積が同じであってもよい。
【００２４】
本発明の第４の態様において、第１の検査管を流れる湿り蒸気の吸光度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、乾き度を正確に測定可能な乾き度測定装置及び乾き度測定方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管の第１の部分と第２の部分を示す上面図及び断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る管内の飽和液による層状流と波状流を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る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５】本発明の第１の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルと、乾き度の関係と、を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルと、乾き度の関係と、を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の模式図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置の検査管と、検査管の上流の配管の模式的断面図である。
【図１６】本発明の第３及び第４の実施の形態に係る第１及び第２の検査管の模式的断面図である。
【図１７】本発明の第３及び第４の実施の形態に係る第１の検査管の模式的断面図である。
【図１８】本発明の第３及び第４の実施の形態に係る第２の検査管の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、図１に示すように、内部に湿り蒸気を流す検査管２１であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第１の部分１２１と、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に薄くなる第２の部分２２１と、を有する検査管２１と、飽和液に向けて、検査管２１内部に検査光を照射する検査光発光体１１Ａ、１１Ｂと、検査管２１の第１の部分１２１において検査管２１内部を透過した検査光を受光する第１の受光素子１２Ａと、検査管２１の第２の部分２２１において検査管２１内部を透過した検査光を受光する第２の受光素子１２Ｂと、第１又は第２の受光素子１２Ａ、１２Ｂが受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部３０１と、を備える。
【００２９】
図１及び図２に示す検査管２１には、例えば湿り蒸気（飽和蒸気と、飽和液と、が合わさったもの）が通過する。検査管２１の第１の部分１２１において、内部を流れる飽和液の図３に示すような層状流又は波状流の厚みが相対的に厚くなり、検査管２１の第２の部分２２１において、内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが相対的に薄くなる。ただし、図１及び図２に示す検査管２１の第１及び第２の部分１２１、２２１において、飽和蒸気と、飽和液と、の比率に変化は生じない。
【００３０】
重力方向において、検査管２１の第１の部分１２１は相対的に深く、検査管２１の第２の部分２２１は相対的に浅くてもよい。また、検査管２１内部を流れる湿り蒸気の流れ方向に対向して見た場合、検査管２１の第１の部分１２１の断面積と、第２の部分２２１の断面積が、同じであってもよい。例えば、第１の部分１２１が相対的に深い分、第１の部分１２１の水平方向の横幅が狭く、第２の部分２２１が相対的に浅い分、第２の部分２２１の水平方向の横幅が広くてもよい。これにより、検査管２１内部の流速が一定となる。
【００３１】
検査管２１の第１及び第２の部分１２１、２２１は、検査管２１内部を流れる湿り蒸気の流れ方向に沿って設けられていてもよいし、湿り蒸気の流れ方向の反対方向に沿って設けられていてもよい。
【００３２】
図４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、液滴としての水と、蒸気と、が混合し、共存態にある湿り蒸気となる。圧力が一定の場合、湿り蒸気は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、下記（１）で与えられるように、湿り蒸気全量に対する、飽和蒸気の質量比を、「乾き度」という。したがって、飽和蒸気の乾き度は１となり、飽和液の乾き度は０となる。
ｘ＝ｍvapor／（ｍvapor＋ｍwater）      （１）
ｘは乾き度、ｍvaporは飽和蒸気の質量、ｍwaterは飽和液の質量を表す。
【００３３】
ここで、飽和蒸気の質量は、飽和蒸気の吸光度に比例する。また、飽和液の質量は、飽和液の吸光度に比例する。そのため、上記（１）式から下記（２）式が導かれる。
ｘ＝ｍvapor／（ｍvapor＋ｍwater）
＝ａvapor／（ａvapor＋ｋ×ａwater）      （２）
ａvaporは飽和蒸気の吸光度、ａwaterは飽和液の吸光度、ｋは下記（３）式で与えられるモル吸光係数比を表す。
ｋ＝ｅvapor／ｅwater      （３）
ｅvaporは飽和蒸気の吸光係数、ｅwaterは飽和液の吸光係数を表す。
【００３４】
湿り蒸気の吸光度Ａは、下記（４）式で与えられるように、飽和蒸気の吸光度と、飽和液の吸光度と、の和で与えられる。
Ａ＝ａvapor＋ａwater      （４）
また、湿り蒸気の吸光度は、下記（５）式で与えられるように、湿り蒸気を透過する前の光の光強度に対する、湿り上記を透過した後の光の光強度の比で与えられる。
Ａ＝−ｌｎ（Ｉsteam1／Ｉsteam0）      （５）
Ｉsteam0は湿り蒸気を透過する前の光の光強度、Ｉsteam1は湿り蒸気を透過した後の光の光強度を表す。
【００３５】
図５に示すように、飽和蒸気と飽和液の吸収スペクトルは異なり、乾き度が変化すると、飽和液の吸収スペクトルが変化する。例えば、乾き度が０から１に向かって変化するにつれて湿り蒸気における飽和液の含有量は減少するので、図６に示すように、飽和液の吸収スペクトルのピーク波長における湿り蒸気の吸光度Ａも減少する。飽和液の吸収スペクトルのピークにおける波長は、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ため、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度は一定とみなすことができる。
【００３６】
湿り蒸気の乾き度は、上記（２）式、（４）式及び（５）式から導かれる下記（６）式でも与えられる。
ｘ＝１／（１−ｋ＋（ｋ／ａvapor）×Ａ）      （６）
モル吸光係数比ｋは定数である。上述したように、飽和蒸気の吸光度ａvaporは一定圧力下では一定とみなせるため、飽和蒸気の吸光度ａvaporは湿り蒸気の圧力から導くことができる。そのため、湿り蒸気の吸光度Ａを測定することにより、（６）式から湿り蒸気の乾き度ｘを算出することが可能である。
【００３７】
図１に示す検査光発光体１１Ａ、１１Ｂは、飽和溶液によって吸収される波長帯域を含む検査光を発する。検査光は、例えば、波長領域８００ないし２５００ｎｍの近赤外光である。図７に示すように、検査光は、飽和液の吸収スペクトルのピーク波長を中心波長としてもよい。当該波長領域において、飽和蒸気と飽和液の吸収スペクトルは重なりあっている。検査光発光体１１Ａ、１１Ｂには、発光ダイオード等が使用可能である。また、検査光発光体１１Ａ、１１Ｂは、略同一の特性を有し、略同一の光強度の検査光を発する。
【００３８】
第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、参照光発光体１１１Ａ、１１１Ｂをさらに備える。図７に示すように、参照光発光体１１１Ａ、１１１Ｂは、乾き度の全範囲において、湿り蒸気に吸収されにくい波長帯域の参照光を発する。参照光発光体１１１Ａ、１１１Ｂには、発光ダイオード等が使用可能である。また、参照光発光体１１１Ａ、１１１Ｂは、略同一の特性を有し、略同一の光強度の参照光を発する。
【００３９】
図１に示す検査光発光体１１Ａには検査光を伝搬する光導波路３０Ａが接続されており、参照光発光体１１１Ａには参照光を伝搬する光導波路１３０Ａが接続されている。光導波路３０Ａと光導波路１３０Ａには、合波器１４Ａが接続されている。合波器１４Ａには、合波器１４Ａで合波された検査光と参照光を、検査管２１の第１の部分１２１の内部に伝搬する光導波路３１Ａが接続されている。
【００４０】
検査光発光体１１Ｂには検査光を伝搬する光導波路３０Ｂが接続されており、参照光発光体１１１Ｂには参照光を伝搬する光導波路１３０Ｂが接続されている。光導波路３０Ｂと光導波路１３０Ｂには、合波器１４Ｂが接続されている。合波器１４Ｂには、合波器１４Ｂで合波された検査光と参照光を、検査管２１の第２の部分２２１の内部に伝搬する光導波路３１Ｂが接続されている。
【００４１】
例えば、光導波路３１Ａ、３１Ｂは、検査管２１の側壁を貫通している。あるいは、検査管２１の側壁にサイトグラス等の光透過性の窓を設け、窓に光導波路３１Ａ、３１Ｂを接続してもよい。また、光導波路３１Ａ、３１Ｂの端部に、コリメータレンズを配置してもよい。
【００４２】
光導波路３０Ａ、３１Ａ、１３０Ａ、３０Ｂ、３１Ｂ、１３１Ｂには、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））からなるプラスチック光ファイバ、及び石英ガラスからなるガラス光ファイバ等が使用可能であるが、検査光発光体１１Ａ、１１Ｂが発した検査光、及び参照光発光体１１１Ａ、１１１Ｂが発した参照光を伝搬可能であれば、これらに限定されない。
【００４３】
検査光は、例えば検査管２１の底に向けて、重力方向と略平行に発せられる。ただし、検査光が飽和液の層状流又は波状流を横切ることができれば、検査光の進行方向は特に限定されない。参照光も、例えば検査管２１の底に向けて、重力方向と略平行に発せられる。ただし、参照光が飽和液の層状流又は波状流を横切ることができれば、参照光の進行方向は特に限定されない。例えば、重力方向において、発光体と受光素子の配置を逆にしてもよい。
【００４４】
検査光発光体１１Ａ、１１Ｂが発した検査光である近赤外光は、検査管２１の内部において、湿り蒸気に含まれる飽和液によって吸収される。上述したように、湿り蒸気に含まれる飽和液は、乾き度が０から１に近づくにつれて減少する。したがって、検査管２１内部の湿り蒸気の乾き度が０から１に近づくにつれて、湿り蒸気の吸光度は低下する傾向にある。
【００４５】
検査光及び参照光の一部は、検査管２１内部の飽和液の層状流又は波状流によって、反射、散乱、及び屈折等される。検査管２１の第１の部分１２１内部における反射、散乱、及び屈折、並びにサイトグラスの汚れ等による検査光の損失は、参照光の損失と略同一である。また、検査管２１の第２の部分２２１内部における反射、散乱、及び屈折、並びにサイトグラスの汚れ等による検査光の損失は、参照光の損失と略同一である。
【００４６】
検査管２１には、検査管２１の第１の部分１２１の内部を通過した検査光及び参照光が進入する光導波路３２Ａと、検査管２１の第２の部分２２１の内部を通過した検査光及び参照光が進入する光導波路３２Ｂと、が接続されている。光導波路３２Ａ、３２Ｂの端部は、光導波路３１Ａ、３１Ｂの端部とそれぞれ対向している。また、例えば、光導波路３２Ａ、３２Ｂは、検査管２１の側壁を貫通している。あるいは、検査管２１の側壁に光透過性の窓を設け、窓に光導波路３２Ａ、３２Ｂを接続してもよい。さらに、光導波路３２Ａ、３２Ｂに光を入射させるレンズを配置してもよい。
【００４７】
光導波路３２Ａは、検査管２１の第１の部分１２１の内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光を、第１の受光素子１２Ａに導く。光導波路３２Ｂは、検査管２１の第２の部分２２１の内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光を、第２の受光素子１２Ｂに導く。第１及び第２の受光素子１２Ａ、１２Ｂは、略同一の特性を有し、測定可能な最小光強度を示す測定限界が略同一である。第１及び第２の受光素子１２Ａ、１２Ｂには、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。
【００４８】
第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、検査管２１内の湿り蒸気の圧力を測定する圧力センサ１３をさらに備えていてもよい。ただし、圧力の情報は、検査管２１の上流や下流から得てもよい。
【００４９】
第１及び第２の受光素子１２Ａ、１２Ｂ、並びに圧力センサ１３には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、例えば、上記（６）式のような、湿り蒸気の吸光度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係式を保存する。
【００５０】
乾き度特定部３０１は、ＣＰＵ３００に含まれている。乾き度特定部３０１は、第１受光素子１２Ａから、検査管２１の第１の部分１２１内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光の受光強度の測定値を受信し、第２受光素子１２Ｂから、検査管２１の第２の部分２２１内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光の受光強度の測定値を受信する。また、乾き度特定部３０１は、圧力センサ１３から、検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値を受信する。
【００５１】
ここで、上述したように、検査管２１の第１の部分１２１において、内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが相対的に厚くなり、検査管２１の第２の部分２２１において、内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが相対的に薄くなる。そのため、検査光発光体１１Ａ、１１Ｂが略同一の光強度の検査光を発しても、飽和液の層状流又は波状流によって、第２の部分２２１と比して、第１の部分１２１で、検査光がより反射、散乱、及び屈折されることとなる。したがって、第１の部分１２１を透過した検査光の強度は、第２の部分２２１を透過した検査光の強度よりも弱くなる。
【００５２】
乾き度特定部３０１は、第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度が、第１の受光素子１２Ａの測定限界以下であるか否かを判定する。例えば第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度がノイズ成分の強度以下である場合、乾き度特定部３０１は、第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度が、第１の受光素子１２Ａの測定限界以下であると判定する。この場合、乾き度特定部３０１は、第２の受光素子１２Ｂが受光した検査光の強度に基づき、例えば下記（７）式に従って、検査管２１の第２の部分２２１における湿り蒸気の吸光度Ａ2を特定する。
Ａ2＝−ｌｎ（Ｉsteam2_1／Ｉsteam2_0）      （７）
Ｉsteam2_0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１Ｂが発した検査光の光強度を表し、Ｉsteam2_1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体１１Ｂが発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１Ｂが発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００５３】
さらに、乾き度特定部３０１は、例えば下記（８）式に従って、検査光の吸光度から参照光の吸光度を引き、検査管２１の第２の部分２２１内部における反射、散乱、及び屈折等、並びにサイトグラスの汚れ等による検査光の損失を補正した補正された吸光度Ａ2Cを算出する。
Ａ2C＝Ａ2−（−ｌｎ（Ｉref2_1／Ｉref2_0）      （８）
Ｉref2_0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１Ｂが発した参照光の光強度を表し、Ｉref2_1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体１１１Ｂが発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１Ｂが発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００５４】
また、乾き度特定部３０１は、圧力センサ１３から受信した検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値に基づき、圧力に依存する飽和蒸気の吸光度ａvaporを算出する。さらに、乾き度特定部３０１は、例えば上記（６）式に、検査管２１の第２の部分２２１における湿り蒸気の補正された吸光度Ａ2Cの値と、飽和蒸気の吸光度ａvaporの値と、を代入し、検査管２１内の湿り蒸気の乾き度ｘを算出する。ただし、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporは一定であるとみなせるため、検査管２１内の圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporに定数を用いてもよい。この場合、第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、圧力センサ１３を備えていなくてもよい。
【００５５】
例えば第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度がノイズ成分の強度よりも大である場合は、乾き度特定部３０１は、第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度が、第１の受光素子１２Ａの測定限界より大と判定する。この場合、乾き度特定部３０１は、第１の受光素子１２Ａが受光した検査光の強度に基づき、例えば下記（９）式に従って、検査管２１の第１の部分１２１における湿り蒸気の吸光度Ａ1を特定する。
Ａ1＝−ｌｎ（Ｉsteam1_1／Ｉsteam1_0）      （９）
Ｉsteam1_0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１Ａが発した検査光の光強度を表し、Ｉsteam1_1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体１１Ａが発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１Ａが発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００５６】
また、乾き度特定部３０１は、例えば下記（１０）式に従って、検査光の吸光度から参照光の吸光度を引き、検査管２１の第１の部分１２１内部における反射、散乱、及び屈折等、並びにサイトグラスの汚れ等による検査光の損失を補正した補正された吸光度Ａ1Cを算出する。
Ａ1C＝Ａ1−（−ｌｎ（Ｉref1_1／Ｉref1_0）      （１０）
Ｉref1_0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１Ａが発した参照光の光強度を表し、Ｉref1_1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体１１１Ａが発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１Ａが発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００５７】
さらに、乾き度特定部３０１は、例えば上記（６）式に、検査管２１の第１の部分１２１における湿り蒸気の補正された吸光度Ａ1Cの値と、飽和蒸気の吸光度ａvaporの値と、を代入し、検査管２１内の湿り蒸気の乾き度ｘを算出する。ただし、上述したように、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporは一定であるとみなせるため、検査管２１内の圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporに定数を用いてもよい。
【００５８】
ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶部４０１に保存される関係式は、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。出力装置３２２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。出力装置３２２は、例えば、乾き度特定部３０１が特定した検査管２１内部の湿り蒸気の乾き度の値を表示する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。
【００５９】
以上説明した第１の実施の形態に係る乾き度測定装置によれば、検査管２１の第１の部分１２１において、湿り蒸気の飽和液の含有量が多くなる乾き度０付近であり、内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが厚くて、検査光の損失が大きい場合、内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが薄くなる第２の部分２２１において、検査管２１内部を流れる湿り蒸気の乾き度を測定することが可能となる。
【００６０】
また、乾き度１付近で、第１の部分１２１の内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが問題とならない場合は、検査光の光路長が第２の部分２２１より長い第１の部分１２１で湿り蒸気を透過した検査光の強度を測定することにより、湿り蒸気の乾き度を高い感度で測定することが可能となる。
【００６１】
したがって、第１の実施の形態に係る乾き度測定装置によれば、従来測定が困難である０付近の乾き度を測定することが可能となると共に、１付近の乾き度を高い分解能で測定することが可能となる。
【００６２】
なお、単一の検査光発光体を用意し、単一の検査光発光体から発せられた検査光を分波して、管２１の第１及び第２の部分１２１、２２１に検査光を照射してもよい。
【００６３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る乾き度測定装置は、図８及び図９に示すように、内部に湿り蒸気を流す検査管２１であって、重力方向において、下方に向かうほど幅が狭くなる検査管２１と、検査管２１内部を流れる飽和液に向けて、検査管２１内部に検査光を照射する検査光発光体１１と、検査管２１内部を透過した検査光を受光する受光素子１２と、受光素子１２が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部３０１と、を備える。
【００６４】
検査管２１内部の湿り蒸気の進行方向に対向して見た断面図である図９に示すように、検査管２１の側壁の少なくとも一部に段が設けられており、当該段によって、検査管２１の幅が下方に向かうほど狭くなっている。これにより、図１０に示すように、検査管２１の上流に接続されている配管２２と比して、検査管２１の最も幅が狭い部分の幅ＷDBが、配管２２の最も幅が狭い部分の幅ＷRよりも狭くなっている。なお、段の数は特に限定されない。
【００６５】
また、検査管２１の上流に接続されている配管２２と比して、検査管２１の最も幅が広い部分の幅ＷDTが、配管２２の最も幅が広い部分の幅ＷRよりも広くなっていてもよい。さらに、図１１に示すように、検査管２１の上流に接続されている配管２２と比して、重力方向において、検査管２１の最も深い部分の深さＤDが、配管２２の最も深い部分の深さＤRよりも長くてもよい。
【００６６】
第２の実施の形態に係る乾き度測定装置は、図８及び図９に示す参照光発光体１１１をさらに備える。
【００６７】
検査光発光体１１には検査光を伝搬する光導波路３０が接続されており、参照光発光体１１１には参照光を伝搬する光導波路１３０が接続されている。光導波路３０と光導波路１３０には、合波器１４が接続されている。合波器１４には、合波器１４で合波された検査光と参照光を、検査管２１の内部に伝搬する光導波路３１が接続されている。
【００６８】
検査光発光体１１は、光導波路３１等を介して、検査管２１の底に向けて、飽和溶液によって吸収される波長帯域を含む検査光を重力方向と略平行に発する。なお、検査光が飽和液の層状流又は波状流を横切ることができれば、検査光の進行方向は特に限定されない。
【００６９】
参照光発光体１１１は、光導波路３１等を介して、検査管２１の底に向けて、飽和溶液によって吸収されない波長帯域を含む参照光を重力方向と略平行に発する。なお、参照光が飽和液の層状流又は波状流を横切ることができれば、参照光の進行方向は特に限定されない。
【００７０】
検査管２１には、検査管２１内部を通過した検査光及び参照光が進入する光導波路３２が接続されている。光導波路３２の端部は、光導波路３１の端部と対向している。光導波路３２は、検査管２１内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光を、受光素子１２に導く。
【００７１】
第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、検査管２１内の湿り蒸気の圧力を測定する圧力センサ１３をさらに備える。
【００７２】
受光素子１２、及び圧力センサ１３には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、例えば、上記（６）式のような、湿り蒸気の吸光度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係式を保存する。
【００７３】
乾き度特定部３０１は、ＣＰＵ３００に含まれている。乾き度特定部３０１は、受光素子１２から、検査管２１内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光の受光強度の測定値を受信する。また、乾き度特定部３０１は、圧力センサ１３から、検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値を受信する。
【００７４】
乾き度特定部３０１は、受光素子１２が受光した検査光の強度に基づき、例えば下記（１１）式に従って、検査管２１内部における湿り蒸気の吸光度Ａを特定する。
Ａ＝−ｌｎ（Ｉsteam1／Ｉsteam0）      （１１）
Ｉsteam0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１が発した検査光の光強度を表し、Ｉsteam1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体１１が発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体１１が発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００７５】
さらに、乾き度特定部３０１は、例えば下記（１２）式に従って、検査管内部における反射、散乱、及び屈折等、並びにサイトグラスの汚れ等による検査光の損失を補正した補正された吸光度ＡCを算出する。
ＡC＝Ａ−（−ｌｎ（Ｉref1／Ｉref0）      （１２）
Ｉref0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１が発した参照光の光強度を表し、Ｉref1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体１１１が発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体１１１が発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
【００７６】
また、乾き度特定部３０１は、圧力センサ１３から受信した検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値に基づき、圧力に依存する飽和蒸気の吸光度ａvaporを算出する。さらに、乾き度特定部３０１は、例えば上記（６）式に、検査管２１内部における湿り蒸気の補正された吸光度ＡCの値と、飽和蒸気の吸光度ａvaporの値と、を代入し、検査管２１内の湿り蒸気の乾き度ｘを算出する。ただし、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporは一定であるとみなせるため、検査管２１内の圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａvaporには定数を用いてもよい。
【００７７】
第２の実施の形態に係る乾き度測定装置によれば、図１２に示すように、検査管２１の最も幅が狭い部分の幅ＷDBを、検査管２１の上流に接続されている配管２２の最も幅が狭い部分の幅ＷRよりも狭くすることにより、乾き度が１付近で、配管２２内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが薄い場合に、検査管２１内部においては飽和液の層状流又は波状流の厚みを厚くすることが可能となる。そのため、乾き度１付近において、高い感度で、湿り蒸気の乾き度を測定することが可能となる。
【００７８】
また、図１３に示すように、検査管２１の最も幅が広い部分の幅ＷDTを、検査管２１の上流に接続されている配管２２の最も幅が広い部分の幅ＷRよりも広くすることにより、乾き度が０付近で、配管２２内部を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚みが厚い場合に、検査管２１内部においては飽和液の層状流又は波状流の厚みを薄くすることが可能となる。そのため、乾き度０付近において、飽和液の層状流又は波状流による検査光の損失を抑制することが可能となる。
【００７９】
なお、図１０においては、検査管２１の側壁の少なくとも一部に段が設けることにより、検査管２１の幅を下方に向かうほど狭くする例を示したが、図１４に示すように、検査管２１の側壁の少なくとも一部を傾斜させ、当該傾斜によって、検査管２１の幅が下方に向かうほど狭くなるようにしてもよい。あるいは、図１５に示すように、検査管２１の側壁の少なくとも一部を曲線状にし、当該曲線状の側壁によって、検査管２１の幅が下方に向かうほど狭くなるようにしてもよい。
【００８０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る乾き度測定方法は、図１６に示すように、内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管２３、２４であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管２３と、相対的に薄くなる第２の検査管２４と、を用意することと、第１の検査管２３を、湿り蒸気が流れる配管に接続することと、図１７に示すように、第１の検査管２３内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体１１から第１の検査管２３内部に検査光を照射することと、第１の検査管２３内部を透過した検査光を受光素子１２で受光することと、を含む。
【００８１】
例えば、図１６に示すように、第２の検査管２４の水平方向の幅Ｗ2が、第１の検査管２３の水平方向の幅Ｗ1と比して広いため、内部を流れる飽和液の厚みが、同一条件下で、第１の検査管２３において相対的に厚くなり、第２の検査管２４において相対的に薄くなる。また、例えば、第１の検査管２３と第２の検査管２４の断面積が同じであってもよい。第１及び第２の検査管２３、２４のいずれを通しても、湿り蒸気における飽和蒸気と、飽和液と、の比率に変化は生じない。
【００８２】
本発明の第３の実施の形態に係る乾き度測定方法は、さらに、受光した検査光の強度が受光素子の測定限界以下である場合、配管に接続された第１の検査管２３を取り外して、第２の検査管２４を配管に接続することと、図１８に示すように、第２の検査管２４内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体１１から第２の検査管２４内部に検査光を照射することと、第２の検査管２４内部を透過した検査光を受光素子１２で受光し、当該検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定することと、を含む。
【００８３】
検査光の強度に基づき、第２の検査管２４内部の湿り蒸気の吸光度を算出し、算出した吸光度に基づき、第２の検査管２４内部の湿り蒸気の乾き度を求める方法は、第１及び第２の実施の形態で説明したとおりである。第３の実施の形態に係る乾き度測定方法によれば、配管を流れる飽和液の層状流又は波状流の厚さによる検査光の損失を抑制することが可能となる。
【００８４】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る乾き度測定方法は、図１６に示すように、内部に湿り蒸気を流す第１及び第２の検査管２３、２４であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第１の検査管２３と、相対的に薄くなる第２の検査管２４と、を用意することと、第２の検査管２４を、湿り蒸気が流れる配管に接続することと、図１８に示すように、第２の検査管２４内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体１１から第２の検査管２４内部に検査光を照射することと、第２の検査管２４内部を透過した検査光を受光素子１２で受光することと、を含む。
【００８５】
例えば、図１６に示すように、第２の検査管２４の水平方向の幅Ｗ2が、第１の検査管２３の水平方向の幅Ｗ1と比して広いため、内部を流れる飽和液の厚みが、同一条件下で、第１の検査管２３において相対的に厚くなり、第２の検査管２４において相対的に薄くなる。また、例えば、第１の検査管２３と第２の検査管２４の断面積が同じであってもよい。第１及び第２の検査管２３、２４のいずれを通しても、湿り蒸気における飽和蒸気と、飽和液と、の比率に変化は生じない。
【００８６】
本発明の第４の実施の形態に係る乾き度測定方法は、さらに、第２の検査管２４内部を透過した検査光の受光強度から特定される湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、配管に接続された第２の検査管２４を取り外して、第１の検査管２３を配管に接続することと、図１７に示すように、第１の検査管２３内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体１１から第１の検査管２３内部に検査光を照射することと、第１の検査管２３内部を透過した検査光を受光素子１２で受光し、当該検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定することと、を含む。
【００８７】
所定の分解能は、使用者が任意に設定すればよい。例えば、所定の分解能は、第１の検査管２３内部を透過した検査光の受光強度から特定される湿り蒸気の乾き度の分解能であってもよい。検査光の強度に基づき、第１の検査管２３内部の湿り蒸気の吸光度を算出し、算出した吸光度に基づき、第１の検査管２３内部の湿り蒸気の乾き度を求める方法は、第１及び第２の実施の形態で説明したとおりである。第４の実施の形態に係る乾き度測定方法によれば、乾き度１付近において、第２の検査管２４よりも検査光の光路長が長くなる第１の検査管２３を用いることにより、高い精度で湿り蒸気の乾き度を測定することが可能となる。
【００８８】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、受光素子による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、ボイラ等で湿り蒸気を加熱しながら、従来の乾き度測定方法で湿り蒸気の乾き度を測定し、あわせて湿り蒸気を透過した検査光の強度を測定することによって、予め取得してもよい。従来、種々の乾き度測定方法があるが、関係を取得する際には、それらのいずれかを単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。また、受光素子による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、表として保存されてもよい。
【００８９】
さらに、発光体及び受光素子を検査管の側壁に配置し、光導波路を省略してもよい。またさらに、発光体と、受光素子と、の両方を、検査管に対して並列に配置してもよい。この場合、発光体及び受光素子と対向する検査管内部の側壁に、反射板が配置される。発光体から発せられた光は、検査管内部を進行し、反射板で反射され、受光素子で受光される。ここで、発光体から発せられた検査光の角度は、検査管に設けられた光透過性の窓で検査光が全反射する臨界角以下、及び検査管内部の飽和液の層状流又は波状流表面で検査光が全反射する臨界角以下であれば、特に限定されない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の実施の形態に係る乾き度測定装置は、減圧弁による潜熱増加効果の可視化、最適ボイラ効率を得るための乾き度計測、水蒸気タービンの湿り損失計測、熱効果器の最適乾き度制御、製麺蒸し工程等の食品製造工程の制御、及び化学工程の制御等に利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１１   検査光発光体
１１Ａ 第１の検査光発光体
１１Ｂ 第２の検査光発光体
１２   受光素子
１２Ａ 第１の受光素子
１２Ｂ 第２の受光素子
１３   圧力センサ
１４、１４Ａ、１４Ｂ 合波器
２１   検査管
２２   配管
２３   第１の検査管
２４   第２の検査管
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３２、３２Ａ、３２Ｂ、１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ  光導波路
１１１ 参照光発光体
１１１Ａ      第１の参照光発光体
１１１Ｂ      第２の参照光発光体
１２１ 第１の部分
２２１ 第２の部分
３００ 中央演算処理装置
３０１ 乾き度特定部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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