(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流下する蒸気の乾き度又は湿り度を測定するものにおいて、蒸気の動圧を検知するピトー管を用いた動圧検知手段と、当該動圧検知手段で検知した動圧値と、流速検出手段で検出した蒸気の流速から、動圧値＝ρＶ2／２式、ただし、Ｖ:蒸気の流速、ρ:比重量によって、蒸気の比重量又は比容積を演算する比重量又は比容積演算手段と、当該蒸気の比重量又は比容積と、乾き度又は湿り度との関係式、すなわち、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ´式、ただし、Ｘ:蒸気の乾き度、ｖ〃:飽和蒸気の比容積、ｖ´:飽和水の比容積、に基づいて蒸気の乾き度又は湿り度を算出する演算制御部とを具備することを特徴とする蒸気の乾き度又は湿り度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気中の水分の含有量、即ち蒸気の単位体積当りの全質量に対する乾き飽和蒸気の占める質量の割合を示す、所謂乾き度：Ｘを測定する装置に関する。乾き度がＸの場合、湿り度は（１−Ｘ）で表される。各種ボイラや蒸気動力を利用する機器、乾燥設備などでは、熱管理のために蒸気の乾き度を測定する必要がある。これは蒸気中の水分の含有量によって例えば乾燥状態が変化してしまうためである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気の乾き度測定装置としては、蒸気の等エンタルピ変化を利用して乾き度を測定する絞り乾き度計がある。これは、ノズルに湿り蒸気を通して測定容器内に噴射して断熱膨脹（等エンタルピ変化）させて過熱蒸気とし、ノズルの上流側の圧力と測定容器内の圧力及び温度を検出することにより、モリエール線図あるいは飽和蒸気表あるいは過熱蒸気表を用いて乾き度を測定するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の絞り乾き度計では、測定可能な蒸気圧力および乾き度の範囲が限られ、一部の湿り蒸気しか測定できない問題があった。即ち、測定すべき湿り蒸気の圧力や乾き度が低い場合は、断熱膨張後に過熱蒸気状態とならないために、測定することができないのである。
【０００４】
また上記従来の絞り乾き度計では、被測定蒸気を蒸気配管から取り出して、ノズルを介して測定容器に供給しなければならず、測定装置が大型化すると共に、蒸気配管外部の測定容器に供給した蒸気は系外に排出されるために蒸気損失が大きくなる問題があった。
【０００５】
従って、本発明の課題は、測定可能な乾き度の範囲が広く、簡単に、且つ、蒸気配管外部へのサンプリングのための供給が不要で蒸気ロスの少ない、蒸気の乾き度又は湿り度測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、流下する蒸気の乾き度又は湿り度を測定するものにおいて、蒸気の動圧を検知するピトー管を用いた動圧検知手段と、当該動圧検知手段で検知した動圧値と、流速検出手段で検出した蒸気の流速から、動圧値＝ρＶ2／２式、ただし、Ｖ:蒸気の流速、ρ:比重量によって、蒸気の比重量又は比容積を演算する比重量又は比容積演算手段と、当該蒸気の比重量又は比容積と、乾き度又は湿り度との関係式、すなわち、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ´式、ただし、Ｘ:蒸気の乾き度、ｖ〃:飽和蒸気の比容積、ｖ´:飽和水の比容積、に基づいて蒸気の乾き度又は湿り度を算出する演算制御部とを具備することを特徴とする蒸気の乾き度又は湿り度測定装置にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
動圧検知手段で流下する蒸気の動圧を検知して、この検知した動圧値と蒸気の流速から、比重量又は比容積演算手段で、動圧値＝ρＶ2／２式により、比重量又は比容積を演算することができる。ここで、ρは蒸気の比重量で、Ｖは蒸気の流速であり、比容積：ｖはρの逆数として求めることができる。
【００１１】
蒸気の比重量又は比容積と、蒸気の乾き度又は湿り度との間には、所定の定義式で表される関係式があり、比重量又は比容積演算手段で演算した値と、この関係式から、蒸気の乾き度又は湿り度を算出することができる。
【００１２】
被測定蒸気の流速が不明確な場合は、請求項２に示すように、流速検出手段で蒸気の流速を検出して、検出した流速値を前記比重量又は比容積演算手段に供給して演算することができる。
【００１３】
ピトー管に静圧管を備えた二重管とすることにより、ピトー管で総圧と静圧の差としての動圧と、静圧の両方を検知することができる。
【００１４】
【実施例】
本実施例においては動圧検知手段としてピトー管１を用いた例を示す。図１において、被測定蒸気が左側から右側へ流下する蒸気配管２のほぼ中心部に、ピトー管１の端部開口３配置して、上方の圧力変換器４と連通する。本実施例のピトー管１は、流体の総圧を検出することのできる一重管のものを使用する。
【００１５】
端部開口３の上方には、被測定蒸気の静圧を検出する静圧検知手段としての圧力センサ５を取り付ける。ピトー管１で検出した総圧から圧力センサ５で検知した静圧を減じることにより、被測定蒸気の動圧を求めることができる。尚、ピトー管１に静圧管を備えて静圧を検知することのできる二重管方式のものを用いる場合、圧力センサ５は必ずしも取り付ける必要はない。また、被測定蒸気の静圧が既知の場合も、圧力センサ５は必ずしも取り付ける必要はない。
【００１６】
圧力センサ５の更に上流側には、蒸気配管２内を通過する被測定蒸気の流速を検出する流速検出手段としての流速センサ６を取り付ける。流速センサ６は、内部を図示しないセンサ部６と流速変換器７とで構成する。尚、流速センサ６は、通過蒸気の流速が既知の場合は必ずしも取り付ける必要はない。
【００１７】
ピトー管１の圧力変換器４と、圧力センサ５、及び、流速変換器７は、図示しない演算制御部と電気接続する。
【００１８】
蒸気の乾き度：Ｘ又は湿り度：（１−Ｘ）を測定するには、まず、ピトー管１で被測定蒸気の総圧を検知し、この総圧と静圧の差としての動圧値と、蒸気の流速：Ｖとから、比重量又は比容積演算手段で、動圧値＝ρＶ2／２式によって、蒸気の比重量又は比容積を演算する。尚、比容積：ｖは、比重量：ρの逆数として求まる。
【００１９】
蒸気の比重量又は比容積と、蒸気の乾き度又は湿り度との間には、所定の関係式が存在する。即ち、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ´式が成り立つ。ここで、ρは蒸気の比重量、Ｘは蒸気の乾き度、ｖ〃は飽和蒸気の比容積、ｖ´は飽和水の比容積である。ｖ〃とｖ´は、被測定蒸気の静圧が判れば蒸気表から一義的に求めることができる。従って、圧力センサ５で蒸気配管２内の静圧を測定すると共に、予め記憶しておいた蒸気表の各圧力ごとの、飽和蒸気の比容積と飽和水の比容積から、ｖ〃とｖ´を求めることができる。
【００２０】
上記の式、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ´において、ρとｖ〃とｖ´が求まることによって、被測定蒸気の乾き度：Ｘを求めることができ、同じく、湿り度：（１−Ｘ）を求めることができる。
【００２２】
本実施例における流速センサ６としては、電磁式や超音波式、渦式、熱式、タービン式、あるいは、レーザードップラー式等従来公知のものを使用することができるものである。
【００２３】
本実施例においては、蒸気配管２や流速センサ６、あるいは、ピトー管１等の保温に関して記載していないが、実施することが常識として省略した。
【００２４】
また本実施例においては、流速センサ６の下流側に直接にピトー管１を配置した例を示したが、ピトー管１の上流側に多層多列状の整流器を配置することによって、ピトー管１に至る被測定蒸気の流れを整流して、ピトー管１でより正確に総圧と静圧の差としての動圧を検知することができる。
【００２５】
また本実施例においては、ピトー管１として１つの端部開口３を有する例を示したが、特に蒸気配管２の径が大きい場合には、総圧を受ける複数の孔と静圧を受ける複数の孔をそれぞれ設けた所謂平均化ピトー管を用いることにより、被測定蒸気の動圧をより正確に検知することができる。
【００２６】
本実施例においては、流速センサ６と圧力センサ５とピトー管１を、それぞれ別個に蒸気配管２に取り付けた例を示したが、これらをセンシング・ユニットとして一体化することにより、既設の蒸気配管の一部を変更することによって、この蒸気乾き度／湿り度測定装置ユニットを簡単に取り付けたり、あるいは、取り外したりすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、被測定蒸気の動圧と流速から比重量又は比容積を演算して、この比重量又は比容積と、蒸気の乾き度又は湿り度との関係式から乾き度又は湿り度を算出することによって、蒸気を過熱状態にすることなく乾き度又は湿り度を測定できるので、測定可能範囲が限られることが無くなると共に、簡単に且つ蒸気ロス無く、蒸気の乾き度又は湿り度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蒸気の乾き度又は湿り度測定装置の一部断面構成図。
【符号の説明】
１  ピトー管
２  蒸気配管
３  端部開口
４  圧力変換器
５  圧力センサ
６  流速センサ
【図１】
0004480905.tif 000002