(57)【要約】【課題】乾き度を正確に測定可能な乾き度測定装置を提供する。【解決手段】湿り蒸気が流れる上流管２０と、上流管２０に接続され、上流管２０を流れた湿り蒸気が流入する測定管部２１であって、平行な上面と下面とを有する測定管部２１と、測定管部２１に接続され、測定管部２１を流れた湿り蒸気が流入する下流管２２と、測定管部２１内の湿り蒸気に検査光を照射する発光体１１と、湿り蒸気を透過した検査光を受光する受光素子１２と、湿り蒸気を透過した検査光の強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を保存する関係記憶部４０１と、受光素子１２による検査光の強度の測定値と、関係と、に基づき、湿り蒸気の乾き度の値を特定する乾き度特定部３０１と、を備え、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている、乾き度測定装置。【選択図】図１
2017211350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿り蒸気が流れる上流管と、
前記上流管に接続され、前記上流管を流れた前記湿り蒸気が流入する測定管部であって、平行な上面と下面とを有する測定管部と、
前記測定管部に接続され、前記測定管部を流れた前記湿り蒸気が流入する下流管と、
前記測定管部内の前記湿り蒸気に検査光を照射する発光体と、
前記湿り蒸気を透過した前記検査光を受光する受光素子と、
前記湿り蒸気を透過した検査光の強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を保存する関係記憶部と、
前記受光素子による前記検査光の強度の測定値と、前記関係と、に基づき、前記湿り蒸気の乾き度の値を特定する乾き度特定部と、
を備え、
前記上流管が、前記測定管部の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている、乾き度測定装置。
【請求項２】
幅方向において、前記上流管の中心と、前記測定管部の中心と、が、同一直線上にある、請求項１に記載の乾き度測定装置。
【請求項３】
幅方向において、前記検査光が、前記測定管部の中心を通過する、請求項１又は２に記載の乾き度測定装置。
【請求項４】
前記測定管部の上面と下面が、重力方向に対して垂直に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項５】
前記上流管が円管である、請求項１から３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項６】
前記下流管が円管である、請求項１から３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項７】
前記発光体が、前記測定管部の上面に向けて前記検査光を照射し、前記受光素子が、前記測定管部の下面と対向して配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項８】
前記発光体が、前記測定管部の下面に向けて前記検査光を照射し、前記受光素子が、前記測定管部の上面と対向して配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。
【請求項９】
湿り蒸気が流れる上流管と、
前記上流管に接続され、前記上流管を流れた前記湿り蒸気が流入する測定管部であって、平行な上面と下面とを有する測定管部と、
前記測定管部に接続され、前記測定管部を流れた前記湿り蒸気が流入する下流管と、
前記測定管部の内壁に向けて超音波を発し反射波を受信する超音波発生受信器と、
前記受信した超音波に基づき、前記湿り蒸気を検査する検査部と、
を備え、
前記上流管が、前記測定管部の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている、湿り蒸気検査装置。
【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湿り蒸気検査装置に関する。
【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。また、湿り蒸気を正確に検査可能な湿り蒸気検査装置が望まれている。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湿り蒸気を正確に検査可能な湿り蒸気検査装置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】
本発明の態様によれば、（ａ）湿り蒸気が流れる上流管と、（ｂ）上流管に接続され、上流管を流れた湿り蒸気が流入する測定管部であって、平行な上面と下面とを有する測定管部と、（ｃ）測定管部に接続され、測定管部を流れた湿り蒸気が流入する下流管と、（ｄ）測定管部内の湿り蒸気に検査光を照射する発光体と、（ｅ）湿り蒸気を透過した検査光を受光する受光素子と、（ｆ）湿り蒸気を透過した検査光の強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を保存する関係記憶部と、（ｇ）受光素子による検査光の強度の測定値と、関係と、に基づき、湿り蒸気の乾き度の値を特定する乾き度特定部と、を備え、（ｈ）上流管が、測定管部の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている、乾き度測定装置が提供される。
【０００８】
上記の乾き度測定装置において、幅方向において、上流管の中心と、測定管部の中心と、が、同一直線上にあってもよい。幅方向において、検査光が、測定管部の中心を通過してもよい。測定管部の上面と下面が、重力方向に対して垂直に配置されてもよい。上流管が円管であってもよい。下流管が円管であってもよい。
【０００９】
上記の乾き度測定装置において、発光体が、測定管部の上面に向けて検査光を照射し、受光素子が、測定管部の下面と対向して配置されていてもよい。あるいは、発光体が、測定管部の下面に向けて検査光を照射し、受光素子が、測定管部の上面と対向して配置されていてもよい。
【００１０】
また、本発明の態様によれば、（ａ）湿り蒸気が流れる上流管と、（ｂ）上流管に接続され、上流管を流れた湿り蒸気が流入する測定管部であって、平行な上面と下面とを有する測定管部と、（ｃ）測定管部に接続され、測定管部を流れた湿り蒸気が流入する下流管と、（ｄ）測定管部の内壁に向けて超音波を発し反射波を受信する超音波発生受信器と、（ｅ）受信した超音波に基づき、湿り蒸気を検査する検査部と、を備え、（ｆ）上流管が、測定管部の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている、湿り蒸気検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
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湿り蒸気を正確に検査可能な湿り蒸気検査装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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飽和液による層状流と波状流を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的上面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向から見た、本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的上面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向から見た、本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的上面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ方向から見た、本発明の第１の実施の形態に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的断面図である。
【図１２】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１３】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１４】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１５】本発明の比較例に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的斜視図である。
【図１６】本発明の比較例に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的上面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ方向から見た、本発明の比較例に係る乾き度測定装置の上流管、測定管部、及び下流管の模式的断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る乾き度測定装置の模式図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る湿り蒸気検査装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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、湿り蒸気が流れる上流管２０と、上流管２０に接続され、上流管２０を流れた湿り蒸気が流入する測定管部２１であって、平行な上面と下面とを有する測定管部２１と、測定管部２１に接続され、測定管部２１を流れた湿り蒸気が流入する下流管２２と、測定管部２１内の湿り蒸気に検査光を照射する発光体１１と、湿り蒸気を透過した検査光を受光する受光素子１２と、を備える。
【００１５】
さらに、乾き度測定装置は、湿り蒸気を透過した検査光の強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を保存する関係記憶部４０１と、受光素子１２による検査光の強度の測定値と、関係と、に基づき、湿り蒸気の乾き度の値を特定する乾き度特定部３０１と、を備える。ここで、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている。
【００１６】
上流管２０、測定管部２１、及び下流管２２には、飽和蒸気と、飽和液と、が合わさった湿り蒸気が通過する。上流管２０及び下流管２２は、例えば円管である。測定管部２１の上面と下面は、それぞれ、例えば、重力方向に対して垂直に配置される平面である。測定管部２１の上面と下面は、発光体が発する検査光に対して透明な部分を備える。上流管２０内部の重力方向下側、測定管部２１内部の下面上、及び下流管２２内部の重力方向下側において、例えば図２に示すように、飽和液（凝縮水）の層状流又は波状流が流れる場合がある。
【００１７】
斜視図である図３、上面図である図４、及び断面図である図５に示すように、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されているため、重力方向において上流管２０の最も高い部分は、測定管部２１の最も高い部分である上面よりも上になる。そのため、上流管２０と、測定管部２１と、の接続部において、重力方向下向きの段が上側に形成される。
【００１８】
測定管部２１は、例えば、湿り蒸気の進行方向に対して垂直に立てられた円柱形である。図４に示すように、例えば、幅方向における上流管２０及び下流管２２の中心と、測定管部２１の中心と、は、同一線上にある。ここで、幅方向とは、湿り蒸気の進行方向及び重力方向に対して垂直な方向である。例えば、測定管部２１の幅は、上流管２０及び下流管２２の幅よりも広い。
【００１９】
ただし、測定管部２１の形状は、図３、図４、及び図５に示した形状に限定されない。例えば、図６、図７、及び図８に示すように、測定管部２１の形状は、直方体であってもよい。あるいは、図９、図１０、及び図１１に示すように、測定管部２１の幅は、上流管２０及び下流管２２の幅よりも狭くてもよい。
【００２０】
図１２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１３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１４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。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示す発光体１１は、例えば、測定管部２１の上面と対向しており、測定管部２１の上面に向けて、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。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。発光体１１には、発光ダイオード等が使用可能である。
【００２６】
発光体１１には検査光を測定管部２１の上面に伝搬する光導波路３１が接続されている。光導波路３１の端部と、測定管部２１の上面の外側表面と、の間に、コリメータレンズを配置してもよい。
【００２７】
検査光は、測定管部２１の上面を経て測定管部２１内部に進入する。検査光は、例えば測定管部２１の底に向けて、重力方向と略平行に進行する。ただし、検査光が測定管部２１の下面上の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。ただし、検査光は、幅方向において、測定管部２１の中心付近を進行することが好ましい。
【００２８】
発光体１１が発した検査光である近赤外光は、測定管部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、測定管部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。
【００２９】
測定管部２１の下面の外側表面には、測定管部２１内部を通過した検査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。なお、測定管部２１の下面の外側表面と、光導波路３２の端面と、の間に隙間を設けて、当該隙間に、光導波路３２に光を入射させるレンズを配置してもよい。
【００３０】
光導波路３２は、測定管部２１内部の飽和液の層状流又は波状流を透過した検査光を、受光素子１２に導く。受光素子１２は、測定管部２１の下面と対向して配置されている。受光素子１２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。
【００３１】
光導波路３１、３２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、発光体１１が発した検査光を伝搬可能であれば、これらに限定されない。
【００３２】
第１の実施の形態に係る乾き度測定装置は、測定管部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、測定管部２１の上流や下流から得てもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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、測定管部２１内部の湿り蒸気を透過した検査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、測定管部２１内の湿り蒸気の圧力の測定値を受信する。
【００３５】
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、例えば上記（５）式に従って、測定管部２１内部の湿り蒸気の吸光度Ａを特定する。この場合、Ｉsteam0は湿り蒸気を透過する前の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の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の発光体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。
【００３６】
また、乾き度特定部３０１は、圧力センサ１３から受信した測定管部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、測定管部２１内部の湿り蒸気の吸光度Ａの値と、飽和蒸気の吸光度ａvaporの値と、を代入し、測定管部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、測定管部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。
【００３７】
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が特定した測定管部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。
【００３８】
ここで、仮に、図１５、図１６、及び図１７に示すように、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットされずに接続されると、上流管２０内部の上方を伝ってきた液膜が、測定管部２１の上面の中心付近に伝わる。また、測定管部２１の幅が、上流管２０よりも広いと、湿り蒸気の流速が、測定管部２１内で低下し、気体のエネルギーが測定管部２１の内壁より奪われるため、測定管部２１内で気体が液体に変わる。したがって、測定管部２１の上面内側の中心付近に厚みのある液膜が形成される。
【００３９】
しかし、測定管部２１の上面内側の中心付近に厚みのある液膜が形成されると、検査光が液膜で吸収されるため、受光素子１２の出力が小さくなり、測定管部２１内部の気液の割合を算出することが困難になる場合がある。
【００４０】
これに対し、図３から図５に示すように、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されていると、上流管２０と、測定管部２１と、の接続部において、重力方向下向きの段が、幅方向における上流管２０の中心と、測定管部２１の中心と、を結ぶ線上に形成される。そのため、上流管２０内部の上方を伝ってきた液膜が、測定管部２１の上面内側の中心付近に伝わることが阻害され、上流管２０内部の上方を伝ってきた液膜は、測定管部２１の上面内側の中心付近を挟んで幅方向に広がって、測定管部２１の上面内側を伝わっていく。したがって、幅方向において、測定管部２１の上面の中心付近の両隣に厚みのある液膜が分布し、検査光が通過する測定管部２１の上面内側の中心付近には厚みのある液膜が形成されない。よって、受光素子１２の出力が小さくなることを抑制可能である。
【００４１】
（第１の実施の形態の変形例）
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。
【００４２】
また、発光体が測定管部の下面と対向して配置され、発光体が測定管部の下面に向けて検査光を照射してもよい。この場合、受光素子が測定管部の上面と対向して配置されていてもよい。またあるいは、発光体及び受光素子の両方が測定管部の上面と対向して配置され、受光素子は、測定管部の下面で反射された検査光を受光してもよい。この場合、測定管部の下面上に、反射鏡が設けられていてもよい。さらにあるいは、発光体及び受光素子の両方が測定管部の下面と対向して配置され、受光素子は、測定管部の上面で反射された検査光を受光してもよい。この場合、測定管部の上面の内側に、反射鏡が設けられていてもよい。
【００４３】
また、図１８に示すように、下流管２２は、測定管部２１の上面に対して、オフセットしていなくともよい。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る湿り蒸気検査装置は、図１９に示すように、湿り蒸気が流れる上流管２０と、上流管２０に接続され、上流管２０を流れた湿り蒸気が流入する測定管部であって、平行な上面と下面とを有する測定管部２１と、測定管部２１に接続され、測定管部２１を流れた湿り蒸気が流入する下流管２２と、測定管部２１の内壁に向けて超音波を発し反射波を受信する超音波発生受信器５１、５２と、受信した超音波に基づき、湿り蒸気を検査する検査部３０２と、を備える。ここで、上流管２０が、測定管部２１の上面に対して、重力方向に対して反対方向にオフセットして接続されている。
【００４５】
第２の実施の形態に係る湿り蒸気検査装置は、超音波発生受信器５１、５２、及び検査部３０２と、を備える点で、第１の実施の形態に係る乾き度計とは異なる。超音波発生受信器５１は測定管部２１の上面と対向して配置されており、超音波発生受信器５２は測定管部２１の下面と対向して配置されている。しかし、第２の実施の形態に係る湿り蒸気検査装置の上流管２０、測定管部２１、及び下流管２２は、第１の実施の形態に係る乾き度計と同様である。検査部３０２は、超音波発生受信器５１、５２が超音波を発してから受信するまでの時間や超音波の強度の比等に基づいて、測定管部２１内を流れる飽和液の厚みや、飽和蒸気の厚みに対する飽和液の厚みの割合を算出する。
【００４６】
例えば、湿り蒸気検査装置において、幅方向における、上流管２０の中心と、測定管部２１の中心と、が、同一直線上にある。また、幅方向において、超音波が、測定管部２１の中心を通過する。第１の実施の形態で説明したように、幅方向において、測定管部２１の上面内側の液層が薄くなるため、超音波発生受信器５１、５２の出力が低下することなく、第２の実施の形態に係る湿り蒸気検査装置によれば、飽和液の厚みの変化を高感度で検査することが可能となる。
【００４７】
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。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】
【００４８】
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、熱交換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】
【００４９】
１１   発光体
１２   受光素子
１３   圧力センサ
２０   上流管
２１   測定管部
２２   下流管
３１、３２    光導波路
５１、５２    超音波発生受信器
３００ 中央演算処理装置
３０１ 乾き度特定部
３０２ 検査部
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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【図１９】
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