特許 6057859 乾き度測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6057859

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】乾き度測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3554 20140101AFI20161226BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/3554

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-165235(P2013-165235)

(22)【出願日】2013年8月8日

(65)【公開番号】特開2015-34736(P2015-34736A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】五所尾 康博

(72)【発明者】

【氏名】西野 義一

(72)【発明者】

【氏名】田邉 志功

【審査官】 佐々木 龍

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０９２４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０４１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０１８７４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の湿り蒸気が流れる配管に予め設定した光経路に沿って光を入射させる光入射部と、
前記湿り蒸気を透過または反射した光の強度を検出する受光部と、
検出された前記光の強度に基づいて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、
前記光経路は、前記配管の内壁に沿って流れる前記湿り蒸気の液相部分を通るように設定されており、
前記乾き度特定部は、検出された前記光の強度、当該光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との流速差、並びに前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との密度差に基づいて、前記湿り蒸気の乾き度を演算する、
乾き度測定装置。

【請求項2】

前記光経路は、前記配管が横配管である場合には、鉛直面に沿って設定されている、
請求項１に記載の乾き度測定装置。

【請求項3】

前記光経路は、前記湿り蒸気の気相部分と前記湿り蒸気の液相部分とを通過するように設定されている、
請求項１または２に記載の乾き度測定装置。

【請求項4】

前記光経路は、前記配管が縦配管である場合には、水平面に沿って設定されている、
請求項１に記載の乾き度測定装置。

【請求項5】

前記乾き度特定部は、前記配管の軸方向が鉛直方向か水平方向成分を含むかに応じて、前記光の強度に対する前記湿り蒸気の前記気相部分および前記液相部分の面積を演算するための関係式を変更する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾き度測定装置。

【請求項6】

前記湿り蒸気の圧力および／または温度を検出する環境センサを備え、
前記光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積は、前記湿り蒸気の圧力および／または温度をパラメータとして演算するように構成されており、
前記乾き度特定部は、検出された前記圧力および／または温度に対応させて、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、
請求項１〜４のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。

【請求項7】

前記湿り蒸気の液相部分を通る前記光を反射する反射部を備え、
前記反射部は、反射した前記光が前記受光部に入射するように前記配管の内壁に設けられる、
請求項１〜６のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。

【請求項8】

前記光は、前記湿り蒸気の液相部分に対する吸収が相対的に大きい第１の波長を有する、
請求項１〜７のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。

【請求項9】

前記湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい第２の波長を有する参照光をさらに用いる、
請求項８に記載の乾き度測定装置。

【請求項10】

前記湿り蒸気の気相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい第３の波長を有する参照光をさらに用いる、
請求項８または９に記載の乾き度測定装置。

【請求項11】

測定対象の湿り蒸気が流れる配管に予め設定した光経路であって、前記配管の内壁に沿って流れる前記湿り蒸気の液相部分を通るように設定された光経路に沿って光を入射させる工程と、
前記湿り蒸気を透過または反射した光の強度を検出する工程と、
検出された前記光の強度に基づいて前記湿り蒸気の乾き度を特定する工程と、を備え、
前記湿り蒸気の乾き度を特定する工程は、検出された前記光の強度、当該光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との流速差、並びに前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との密度差に基づいて、前記湿り蒸気の乾き度を演算する、
乾き度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は湿り蒸気の測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水は沸点に達した後、水蒸気ガス（気相部分：飽和蒸気）と、水滴（液相部分：飽和水）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重量比を、「乾き度」という。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。

【0003】

例えば、特許文献１記載の発明は、配管に設けられた圧力調節弁の前後で全エンタルピー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ーと飽和蒸気エンタルピーとを求めて、乾き度を算出する技術に関する。

【0004】

また、特許文献２記載の発明は、乾き度を高速に測定するため、（ａ）湿り蒸気に光を照射する発光体と、（ｂ）湿り蒸気を透過した光を受光する受光素子と、（ｃ）湿り蒸気の温度又は圧力を測定する環境センサと、（ｄ）湿り蒸気を透過した光の強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を、温度又は圧力毎に保存する関係記憶部と、（ｅ）受光素子による光の強度の測定値と、環境センサによる温度又は圧力の測定値と前記関係とに基づき、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る乾き度測定装置に関する。

【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２０１３−０９２４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１や特許文献２に記載された発明は、配管の中を流れる湿り蒸気が均一の密度で分布していることを理論的な前提として湿り蒸気の乾き度を演算により測定している。しかしながら、本願発明者が実際に配管を流れる湿り蒸気の状態と測定される乾き度との関係を鋭意検証したところ、配管が敷設される向きによっては、湿り蒸気が配管内で均一な分布をしておらず、特定の部位における湿り蒸気の状態に基づいて演算された乾き度が、湿り蒸気全体の適正な乾き度を代表していないという問題があることを見いだした。

【0007】

例えば、水平方向に敷設された配管では、湿り蒸気に働く重力のため、配管の鉛直方向下部では湿り蒸気の一部が液相化して流れるため、低めの乾き度が測定される。それに対して配管の鉛直方向上部では、相対的に密度が低くなった湿り蒸気が流れるため、高めの乾き度が測定されるのである。

【0008】

そこで、本願発明は、配管の向きに応じた適正な乾き度を測定することを課題の1つとする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願発明者は、配管の向きに応じて変化する湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布状況や気相部分と液相部分との速度差や密度差の変動と、正しい乾き度の関係とを鋭意研究したところ、本発明は以下の手段を備えることにより、上記問題を克服し上記課題を解決することに想到した。

【0010】

（１）本発明の乾き度測定装置は、測定対象の湿り蒸気が流れる配管に予め設定した光経路に沿って光を入射させる光入射部と、前記湿り蒸気を透過または反射した光の強度を検出する受光部と、検出された前記光の強度に基づいて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、前記光経路は、前記配管の内壁に沿って流れる前記湿り蒸気の液相部分を通るように設定されており、前記乾き度特定部は、検出された前記光の強度、当該光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との流速差、並びに前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との密度差に基づいて、前記湿り蒸気の乾き度を演算する。

【0011】

また本発明の乾き度測定方法は、測定対象の湿り蒸気が流れる配管に予め設定した光経路であって、前記配管の内壁に沿って流れる前記湿り蒸気の液相部分を通るように設定された光経路に沿って光を入射させる工程と、前記湿り蒸気を透過または反射した光の強度を検出する工程と、検出された前記光の強度に基づいて前記湿り蒸気の乾き度を特定する工程と、を備え、前記湿り蒸気の乾き度を特定する工程は、検出された前記光の強度、当該光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との流速度差、並びに前記湿り蒸気の前記気相部分と前記液相部分との密度差に基づいて、前記湿り蒸気の乾き度を演算する。

【0012】

本発明は、所望により、以下の構成を備えていてもよい。
（２）上記（１）において、前記光経路は、前記配管の軸芯を含む鉛直面に沿って設定されていること。

【0013】

（３）上記（１）または（２）において、前記光経路は、前記湿り蒸気の気相部分と前記湿り蒸気の液相部分とを通過するように設定されていること。

【0014】

（４）上記（１）において、前記光経路は、前記配管が縦配管である場合には、水平面に沿って設定されていること。

【0015】

（５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記乾き度特定部は、前記配管の軸方向が鉛直方向か水平方向成分を含むかに応じて、前記光の強度に対する前記湿り蒸気の前記気相部分および前記液相部分の面積を演算するための関係式を変更すること。

【0016】

（６）上記（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記湿り蒸気の圧力および／または温度を検出する環境センサを備え、前記光の強度に対応する前記湿り蒸気の気相部分および液相部分の面積は、前記湿り蒸気の圧力および／または温度をパラメータとして演算するように構成されており、前記乾き度特定部は、検出された前記圧力および／または温度に対応させて、前記湿り蒸気の乾き度を特定すること。

【0017】

（７）上記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記湿り蒸気の液相部分を通る前記光を反射する反射部を備え、前記反射部は、反射した前記光が前記受光部に入射するように前記配管の内壁に設けられること。

【0018】

（８）上記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記光は、前記湿り蒸気の液相部分に対する吸収が相対的に大きい第１の波長を有すること。

【0019】

（９）上記（８）において、前記湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい第２の波長を有する参照光をさらに用いること。

【0020】

（１０）上記（８）または（９）において、前記湿り蒸気の気相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい第３の波長を有する参照光をさらに用いること。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、配管の向きに伴う湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布状況の変動が考慮されるので、配管の向きに応じて乾き度を正しく測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態１に係る乾き度測定装置の構成を説明する模式図。

【図2】本発明の実施形態１に係る乾き度特定部の機能ブロック図。

【図3】縦配管における湿り蒸気の乾き度測定のための光経路を説明する断面図。

【図4】横配管における湿り蒸気の乾き度測定のための光経路を説明する断面図。

【図5】本発明の実施形態２に係る乾き度測定装置の構成を説明する模式図。

【図6】本発明の実施形態２に係る乾き度測定装置の光入射部の先端拡大斜視図。

【図7】本発明の実施形態２に係る乾き度測定装置の縦配管測定時の設置図。

【図8】本発明の実施形態２に係る乾き度測定装置の横配管測定時の設置図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。また、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を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。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がある。

【0024】

（定義）
本明細書で使用する主たる用語を以下のとおりに定義する。
「蒸気」：各実施形態では、水蒸気のことを意味するが、気相部分と液相部分との二相状態となる物質の蒸気であればよく、水蒸気に限定されない。
「湿り蒸気」：気相部分と液相部分を含む蒸気全体をいう。
「乾き度」：湿り蒸気全体に対する気相部分の重量割合のことをいう。乾き度[%]＝１００[%]−湿り度[%]の関係がある。
「光の強度」（光強度）：光（電磁波）の強さを表す物理量をいい、その称呼や単位に限定はない。例えば、放射強度、光度、光量子束密度など、それぞれ単位が異なるが相互に換算可能な物理量である。

【0025】

「縦配管」：配管の軸方向が鉛直方向に平行となるように設置された配管部分をいう。「縦配管」では、内部を流れる湿り蒸気の液相部分が重力により配管断面で一方向に偏ることなく均一に分布するような状態となる。

【0026】

「横配管」：配管の軸方向の投射影が水平方向成分を有するように設置された配管部分をいい、配管の軸方向が水平方向に平行となる場合のほか、水平面と一定の角度θ（０＜θ＜９０°）となるように設置される場合を含む。「横配管」では、内部を流れる湿り蒸気の液相部分が重力により配管断面で一方向に偏って分布するような状態となる。

【0027】

（実施形態１）
本実施形態１は、湿り蒸気用配管を貫通するように測定用の光経路を設けた乾き度測定装置に関する。

【0028】

（ハードウェア構成）
図１に、本発明の実施形態１に係る乾き度測定装置の構成を説明する模式断面図を示す。図１に示すように、湿り蒸気用配管２０は、測定対象の湿り蒸気を流通させる流体流通路であり、配管２０内に光を透過させるための光経路Lが設けられている。特に実施形態１では、配管２０の内壁に入射開口Ａ１および射出開口Ａ２が設けられている。入射開口Ａ１と射出開口Ａ２とは、配管２０の軸芯に対して対向した位置に設けられている。入射開口Ａ１には入射側筒２１が接続されており、射出開口Ａ２には射出側筒２２が設けられている。上記構成により、湿り蒸気の乾き度測定用の光経路Ｌが配管２０を貫通するように設けられている。

【0029】

次に、実施形態１に係る乾き度測定装置１ａの構成を説明する。図１に示すように、実施形態１に係る乾き度測定装置１ａは、光入射部１１、受光部１２、コンピュータ装置１００（乾き度特定部２００）を備えている。

【0030】

光入射部１１は、測定対象の湿り蒸気が流れる配管２０に予め設定した光経路Ｌに沿って光を入射させる。具体的に、光入射部１１は、入射側筒２１を通って入射開口Ａ１から配管２０の中へ所定の波長の光を入射させる。光入射部１１は、自ら光を発生させる自発光手段であっても、離間地の発光手段から発せられた光を導入する導光手段であってもよい。自発光手段としては、例えば、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ、レーザ発振器、蛍光放電管、低圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、紫外線光源、赤外線光源、及び電球等が例示できるが、安定した波長および強度を有する光を発生可能な手段であれば、上記に限定されない。導光手段としては、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例示できるが、上記に例示したような自発光手段が発した光を伝播させる機能があれば、これに限定されない。

【0031】

受光部１２は、湿り蒸気を透過した光の強度を検出する光検出手段である。具体的には、受光部１２は、光経路Ｌに沿って湿り蒸気を通過し、射出開口Ａ２から射出側筒２２を通って射出された光を受けて、光の強度に対応した光強度信号Ｓｄを出力する。受光部１２としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の光電変換素子を使用可能であるが、湿り蒸気を透過した光の強度に応じた光強度信号Ｓｄを出力可能であれば、これに限定されない。

【0032】

乾き度測定装置１ａは、所望により、環境センサとして、圧力センサ２３および温度センサ２４のいずれか一方または双方を備えていてもよい。圧力センサ２３は、配管２０の内部圧力ｐを検出し、圧力信号Ｓｐを乾き度特定部２００へ出力する。温度センサ２４は、配管２０の内部温度ｔを検出し、温度信号Ｓｔを乾き度特定部２００へ出力する。

【0033】

コンピュータ装置１００は、検出された光の強度に基づいて湿り蒸気の乾き度を特定する、本発明の乾き度特定部２００として機能する演算手段である。コンピュータ装置１００は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算装置）１０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、およびインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１０４を備える。コンピュータ装置１００には、例えば、キーボード、タッチパネル等の入力装置１０５、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置１０６、および外部記憶装置３００が接続される。外部記憶装置３００には、例えば、コンピュータ装置１００に本発明に係る乾き度測定方法を実行させるためのソフトウェアプログラムが記憶されているほか、本発明に係る配管条件を記憶する配管条件記憶部３０１が設けられている。コンピュータ装置１００は、外部記憶装置３００等に記憶されている本発明に係る乾き度測定方法に係るソフトウェアプログラムをＲＡＭ１０２に読み込んで実行することにより、乾き度特定部２００が機能的に実現される。

【0034】

配管条件記憶部３０１には、一例として、配管設置モードｖ／ｈ、配管半径ｒ、流速差Δｖ、密度差Δρが配管条件として格納されている。「配管設置モードｖ／ｈ」は、配管２０が縦配管ｖであるか横配管ｈであるかを示す情報である。「配管半径ｒ」は、配管２０の内径の半径である。「流速差Δｖ」は、縦配管であるか横配管であるかに応じて定まる、湿り蒸気の気相部分の流速と液相部分の流速との差分である。「密度差Δρ」は、縦配管であるか横配管であるかに応じて定まる、湿り蒸気の気相部分の密度と液相部分の密度との差分である。

【0035】

（機能ブロック）
図２に、乾き度特定部２００の機能ブロック図を示す。乾き度特定部２００は、検出された光の強度Io、当該光の強度Ioに対応する湿り蒸気の気相部分の面積Ｓａおよび液相部分の面積Ｓｗ、湿り蒸気の気相部分と液相部分との速度差Δ、並びに湿り蒸気の気相部分と液相部分との密度差Δρに基づいて、湿り蒸気の乾き度χを演算するように構成されている。

【0036】

具体的に、乾き度特定部２００は、図２に示すように、吸光度演算部２０１、液相光路長演算部２０２、面積演算部２０３、および乾き度演算部２０４を機能的に備えている。

【0037】

吸光度演算部２０１は、光強度信号Ｓｄを参照して光の強度Ｉを検出し、光射出部１１から出力される原光強度Ｉoを参照して湿り蒸気の吸光度Ａを演算する。

【0038】

液相光路長演算部２０２は、吸光度Ａに基づいて、配管２０の光経路Ｌに沿った湿り蒸気の液相部分の長さＬｗを演算する。圧力信号Ｓｐおよび／または温度信号Ｓｔを入力している場合には、液相光路長演算部２０２は、選択的に、吸光度Ａに加えて、圧力信号Ｓｐの示す内部圧力ｐおよび／または温度信号Ｓｔの示す内部温度ｔをパラメータとして、液相部分の光路長Ｌｗを演算する。

【0039】

面積演算部２０３は、湿り蒸気の液相部分の光路長Ｌｗと配管２０の形状とに基づいて湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｗと気相部分の面積Ｓａとを演算する。具体的には、面積演算部２０３は、配管条件として入力された配管設置モードｖ／ｈを参照して、配管２０が縦配管であるか横配管であるかに応じて異なる演算式を参照し、湿り蒸気の液相部分の光路長Ｌｗと配管条件として入力された配管半径ｒとに基づいて、湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｗおよび気相部分の面積Ｓａを演算する。

【0040】

乾き度演算部２０４は、配管条件として入力された流速差Δｖおよび密度差Δρを参照して、演算された湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｗおよび気相部分の面積Ｓａに基づいて、乾き度χを演算する。

【0041】

（配管の向きと湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布の関係）
次に、配管の向きに応じた湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布状況の変化を説明する。図３は、縦配管における湿り蒸気の乾き度測定のための光経路を説明する断面図である。図４は、横配管における湿り蒸気の乾き度測定のための光経路を説明する断面図である。以下、特に断りがない限り、配管２０は、軸芯Ｃを中心とした、空間的に対称的な円筒形状を有するものとする。

【0042】

配管の内部を流れる湿り蒸気については、従来、内壁に沿って液相流が生じることは知られていたが、配管が縦配管であるか横配管であるかで、湿り蒸気の気相部分と液相部分との分布がどのように変化するかは湿り蒸気の測定上、影響が大きいものとしては意識されていなかった。

【0043】

本願発明者は、配管が縦配管か横配管かで湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布状況が大きく変化して、この分布状況の変化が湿り蒸気の気相部分と液相部分との流速差や密度差に影響することを突き止めた。湿り蒸気の気相部分と液相部分との流速差や密度差の変動は、湿り蒸気の乾き度の演算結果に直接的な影響を与える。このことから、本願発明者は、配管が縦配管であるか横配管であるかに応じて、湿り蒸気の演算式や係数を変更しなければならないことに想到したのである。

【0044】

配管２０が縦配管である場合、配管の軸方向が鉛直方向に平行であるため、配管２０の内部を流れる湿り蒸気は、図３に示すように、配管２０の内部にほぼ均一に分布する。湿り蒸気が液相部分と気相部分とに分離している場合には、配管２０の内壁に沿って液相部分の層ができる。液相部分は、その表面が波立っており、配管２０の内壁から液相部分の表面までの高さ（液相部分の深さ）は変化するが、話を簡単にするため、波の山と谷とを平均した一定の高さＬｖｗを有するものと仮定する。

【0045】

縦配管では、配管２０の断面で湿り蒸気に偏りが生じないので、湿り蒸気の乾き度を測定するための光経路の設定方向に特に限定はない。したがって、図３に示されるように、従来どおり、水平面に沿って、すなわち、配管２０の軸方向に垂直となるように、湿り蒸気の乾き度測定用の光経路Ｌを設定すればよい。

【0046】

配管２０が横配管である場合、配管の軸方向の水平面への投射影に水平方向成分を含む。配管２０の内部を流れる湿り蒸気は、重力の作用によって比重の大きな液相部分が集まり、図４に示すように、配管２０の内壁のうち重力方向下側に偏って分布することになる。横配管である場合も、液相部分の表面は波立っており、配管２０の内壁から液相部分の表面までの高さ（液相部分の深さ）は変化する。話を簡単にするため、横配管である場合の液相部分の波の山と谷とを平均した一定の高さＬｈｗと仮定する。

【0047】

横配管では、配管２０の断面で湿り蒸気の分布に偏りが生じている。相対的に比重の大きい液相部分は重力方向下方に偏り、比重の小さい気相部分は重力方向上方に偏って分布する。気相部分の中でも、重力方向下方になるほど密度が高く、重力方向上方になるほど密度が低くなるように分布する。湿り蒸気の乾き度は、湿り蒸気中を通過し、または、反射する光の強度に基づいて測定するものであり、通過または反射する光の強度は、水分子の密度が高いほど、低くなるものである。したがって、横配管では、湿り蒸気の乾き度を測定するための光経路をどのような方向に設定するかで、異なる乾き度が測定されてしまう。例えば、湿り蒸気の乾き度測定用の光を気相部分のみ通過するように設定したのでは、相対的に密度の低い水分子の層を主として光が通過することになるため、湿り蒸気の乾き度が本来の正しい値より高く（１に近く）測定されてしまう。一方、湿り蒸気の乾き度測定用の光を液相部分のみを通過するように設定したのでは、相対的に密度の高い水分子の層を主として光が通過することになるため、湿り蒸気の乾き度が本来の正しい値より低く（０に近く）測定されてしまう。さらに、縦配管では、配管２０の軸に垂直な面に沿う経路であれば、いずれの方向に光経路Ｌを設定してもよかったが、横配管の場合には、鉛直方向に沿って湿り蒸気の水分子の密度が異なるため、光経路の設定に留意する必要がある。配管２０の軸に垂直な経路であっても、水平面に平行な方向に光経路を設定したのでは、測定される乾き度が、湿り蒸気全体の代表値（平均値）となっていない可能性がある。

【0048】

そこで、円筒形状の配管２０が横配管である場合には、図４に示すように、配管２０の内壁に沿って流れる湿り蒸気の液相部分を通過するように光経路Ｌを設定すべきである。例えば、図４のように配管２０が軸対称な円筒形状を有している場合であれば、配管２０の軸芯Ｃを含む鉛直面に沿って光経路Ｌを設定することになる。湿り蒸気の液相部分を通るように光経路Ｌが設定されていれば、湿り蒸気測定用の光が湿り蒸気の最も密度の高い部分を通過することになるため、測定される湿り蒸気の乾き度は湿り蒸気の正しい乾き度と等しいものとなると考えられるからである。

【0049】

言い換えると、横配管では、湿り蒸気の気相部分の最も密度の低い部分と湿り蒸気の液相部分の最深部とを通過するように、湿り蒸気測定用の光経路Ｌを設定することが好ましい。配管の断面形状が真円ではない場合、すなわち配管が軸対称な円柱形状を有していないような場合、軸芯を通る鉛直面が必ずしも最も密度の低い部分と最も密度の高い部分とを通過するとは限らない。液相部分の最深部は、液相状態の飽和水が最も早く溜まりやすい部分であり、最も密度が高くなる部分でもある。よって、配管が軸に対して対称的ではない形状を有している場合でも、その配管の気相部分の最も密度の低い部分と液相部分の最深部とを通過するようになっていれば、その光経路で測定される乾き度は、湿り蒸気の正しい乾き度を表しているものと考えられるからである。

【0050】

（動作）
次に図１および図２を参照しながら、本実施形態１に係る乾き度測定装置１ａの動作を説明する。以下の演算内容は例示であって、公知の方法を種々に適用可能であり、本発明を限定するものではない。当該技術分野の技術常識、例えば、流体の流れを記述する基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式を解くことによって導きだせる関係式や、検出される光の強度と理論的乾き度との関係を実験的に示した関係テーブルを用いて、乾き度を演算・測定することも可能である。

【0051】

前述のように、外部記憶装置３００の配管条件記憶部３０１には、配管条件として、配管設置モードｖ／ｈ、配管半径ｒ、流速差Δｖ、密度差Δρが記憶されている。さらに詳しく説明する。なお、これらの配管条件の１つ以上を測定の都度、入力装置１０５等から入力するように構成してもよい。

【0052】

「配管設置モードｖ／ｈ」としては、湿り蒸気の乾き度の測定対象となる配管２０が縦配管である場合には「縦配管ｖ」として、横配管である場合には「横配管ｈ」として設定されている。配管２０の軸方向が水平面と所定の角度θ（０＜θ＜９０度）をなすように設置されている場合には、「横配管ｈ」として設定されている。

【0053】

「配管半径ｒ」としては、円柱形状である配管２０の内径に対応する寸法を記憶しておく。なお、配管半径ｒに代えて、面積に対応する他のパラメータ、例えば内径断面積Ｓｏを記憶しておいてもよい。湿り蒸気の液相部分の高さＬｗが測定でき、内径断面積Ｓｏが判っていれば、気相部分の面積Ｓａや液相部分の面積Ｓｗが演算できるからである。

【0054】

「流速差Δｖ」としては、配管２０の設置状態に応じて定まる湿り蒸気の気相部分の流速Ｖａと液相部分の流速Ｖｗとの差分Δｖ（＝Ｖａ−Ｖｗ）を記憶しておく。ただし、湿り蒸気の気相部分の流速Ｖａと液相部分の流速Ｖｗとの差分に代えて、湿り蒸気の気相部分の流速Ｖａと液相部分の流速Ｖｗとの比（＝Ｖａ／Ｖｗ、Ｖｗ／Ｖａ）を記憶するようにしてもよい。通常、液相部分は配管２０の内壁に接しており流路抵抗や粘性抵抗の影響を受けるので、気相部分よりも流速が遅い。気相部分でも液相部分の界面付近か軸芯Ｃ付近か配管２０の内壁の近傍かで流速が異なり、液相部分でも配管２０の内壁に近い部分か気相部分の界面付近かで流速が異なるが、それぞれの平均的・代表的な値を記憶しておく。なお、流速差Δｖは、予め実験で求めてもよいし、ナビエ・ストークス方程式から導き出した関係式を用いて演算してもよい。また、配管２０の軸方向が水平面と所定の角度θ（０＜θ＜９０度）をなすように設置されている場合には、流速差Δｖは、配管２０の角度θに対応して変化する。そこで、角度θに応じた流速差Δｖを固定値として記憶しておくか、入力装置１０５から角度θを入力し、それに対応する流速差Δｖを、関係テーブルから求めたり、関係式を用いて演算したりしてもよい。なお、湿り蒸気の気相部分の流速Ｖａと液相部分の流速Ｖｗとの差分に代えて、湿り蒸気の気相部分の流速Ｖａと液相部分の流速Ｖｗとの比（＝Ｖａ／Ｖｗ）を記憶するようにしてもよい。

【0055】

「密度差Δρ」としては、配管２０の設置状態に応じて定まる湿り蒸気の気相部分の密度ρａと液相部分の密度ρｗの差分Δρ（＝ρａ−ρｗ）を記憶しておく。液相部分は気相部分よりも密度が高い。気相部分でも液相部分の界面付近か軸芯Ｃ付近か配管２０の内壁の近傍かで密度が異なり、液相部分でも、気相部分との界面近くか底部かで密度が若干相違するが、それぞれの平均的・代表的な値を記憶しておく。なお、密度差Δρは、蒸気表等を参照することにより決定できる。なお、湿り蒸気の気相部分の密度ρａと液相部分の密度ρｗとの差分に代えて、湿り蒸気の気相部分の密度ρａと液相部分の密度ρｗとの比（＝ρａ／ρｗ、ρｗ／ρａ）を記憶するようにしてもよい。

【0056】

乾き度測定時、図１に示すように、光入射部１１から湿り蒸気が流れる配管２０に所定の波長を有する光が入射される。光入射部１１から入射した光は、入射側筒２１を通って入射開口Ａ１から配管２０の中へ光経路Ｌに沿って導入される。配管２０の中へ導入された光は、湿り蒸気の水分子によって反射・散乱して強度を減衰される。湿り蒸気によって反射・散乱して強度が減衰した光は、射出開口Ａ２から射出側筒２２を通って受光部１２に入射する。受光部１２からは、入射した光の強度に対応する光強度信号Ｓｄが出力される。

【0057】

吸光度演算部２０１は、光強度信号Ｓｄを参照して湿り蒸気の吸光度Ａを演算する。光強度信号Ｓｄが示す光の強度をＩ、湿り蒸気による光の反射・散乱が無いとした場合の光の強さを原光強度Ioとした場合、吸光度Ａは式（１）のように演算される。

【0058】

吸光度Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉo） …（１）
吸光度Ａは、光の波長に応じて変動するため、複数の波長の光を使用する場合には、光の波長λの関数として吸光度Ａを演算する。

【0059】

ここで、湿り蒸気の乾き度測定用の光の波長は、湿り蒸気の液相部分に対する吸収が相対的に大きい第１の波長λ１とすることが好ましい。湿り蒸気が水蒸気である場合、湿り蒸気の液相部分に対する吸収が相対的に大きい第１の波長λ１は、１４００ｎｍ付近や１９００ｎｍ付近となる。

【0060】

また、湿り蒸気の乾き度測定用の光として、湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい第２の波長λ２を有する参照光をさらに用いてもよい。湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい第２の波長λ２は、湿り蒸気が水蒸気である場合、１８００ｎｍ付近となる。湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい波長λ２を有する光を測定光として用いると、湿り蒸気に圧力などの変動が生じた場合でも測定に対する誤差が少なくなる。

【0061】

さらに、湿り蒸気の気相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい第３の波長λ３を有する参照光を用いてもよい。湿り蒸気の気相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい第３の波長λ３は、湿り蒸気が水蒸気である場合、６００ｎｍ付近や１６００ｎｍ付近となる。湿り蒸気の気相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい波長を有する参照光として用いると、乾き度測定装置の光学系部品のばらつきや、それらにおける光散乱の影響等を小さくすることができる。

【0062】

次いで、液相光路長演算部２０２は、吸光度に基づいて、配管２０の光経路Ｌに沿った湿り蒸気の液相部分の長さＬｗを演算する。湿り蒸気の液相部分は、配管２０が縦配管であれば図３のように分布し、横配管であれば図４のように分布する。液相部分の分布が異なれば、光が通過する液相部分の長さＬｗも変化する。例えば、配管２０が縦配管であれば、光は入射側の液相部分と射出側の液相部分とを通過するので、図３のように縦配管時の液相部分の深さをＬｖｗとすれば、光は合計２Ｌｖｗの液相部分の長さを通過する。配管２０が横配管であれば、光は配管２０の底部に流れる液相部分を１回通過するので、図４に示すように横配管時の液相部分の最深部の深さをＬｈｗとすれば、光はＬｈｗで示される液相部分の長さを通過する。湿り蒸気を通過する光は、水の分子により反射され、散乱されるので、特に液相部分で強く反射され散乱され、光の強度が減衰し、吸光度Ａが大きくなる。液相部分の長さＬｗは吸光度Ａと相関関係を有することになる。例えば、縦配管の場合における液相部分の長さＬｖｗと吸光度Ａとの関係は式（２）で表され、横配管の場合における液相部分の長さＬｈｗと吸光度Ａとの関係は式（３）で表される。

【0063】

縦配管時の液相部分の長さＬｖｗ＝ｆｖ（Ａ,ｐ,ｔ） …（２）
横配管時の液相部分の長さＬｈｗ＝ｆｈ（Ａ,ｐ,ｔ） …（３）
ここで、ｐは湿り蒸気の圧力であり、ｔは湿り蒸気の温度である。湿り蒸気の圧力および／または温度に変動が生じない場合にはこれらは定数となり、式（２）および式（３）は液相部分の長さＬｗは吸光度Ａのみに依存する以下のような関数となる。
縦配管時の液相部分の長さＬｖｗ＝ｆｖ（Ａ） …（２）’
横配管時の液相部分の長さＬｈｗ＝ｆｈ（Ａ） …（３）’

【0064】

液相光路長演算部２０２は、吸光度Ａおよびた配管設置モードｖ／ｈを参照して、縦配管である場合には式（２）に基づいて液相部分の長さＬｖｗを演算する。また横配管である場合には式（３）に基づいて液相部分の長さＬｈｗを演算する。選択的に、湿り蒸気の圧力ｐを考慮する場合には、液相光路長演算部２０２は、圧力センサ２３からの圧力信号Ｓｐを参照して式（２）や式（３）に代入する。湿り蒸気の温度ｔを考慮する場合には、温度センサ２４からの温度信号Ｓｔを参照して式（２）や式（３）に代入する。

【0065】

なお、液相光路長演算部２０２は、式（２）や式（３）に代えて、吸光度Ａと液相部分の長さＬｗとの関係を示す関係テーブルを保持し、当該関係テーブルを参照して液相部分の長さＬｗを演算するようにしてもよい。選択的に湿り蒸気の圧力ｐおよび／または温度ｔを参照する場合には、湿り蒸気の圧力ｐおよび／または温度ｔに応じて複数の関係テーブルを保持するように構成してもよい。

【0066】

また、上記したように、湿り蒸気の液相部分に対する吸収が相対的に大きい第１の波長λ１を有する測定光、湿り蒸気の気相部分に対する吸収が相対的に大きい第２の波長λ２を有する参照光、または湿り蒸気の液相部分および気相部分に対する吸収が相対的に小さい第３の波長λ３を有する参照光を用いた場合、例えば縦配管時の液相部分の長さＬｖｗ上記式（２）は以下のいずれかのように変形することができる。ただし、第１の波長λ１を有する測定光の吸光度をＡ₁、第２の波長λ２を有する参照光の吸光度をＡ₂、第３の波長λ３を有する参照光の吸光度をＡ₃とする。
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,ｐ,ｔ）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₂，ｐ,ｔ）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₃，ｐ,ｔ）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₂，Ａ₃，ｐ,ｔ）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₂，Ａ₃）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₂）
Ｌｖｗ＝ｆｖ（Ａ₁,Ａ₃）
横配管時の液相部分の長さＬｈｗについても同様に変形することができる。

【0067】

次いで面積演算部２０３は、湿り蒸気の液相部分の光路長Ｌｗと配管２０の形状とに基づいて湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｗと気相部分の面積Ｓａとを演算する。具体的には、面積演算部２０３は、配管条件として入力された配管設置モードｖ／ｈを参照する。そして、配管２０が縦配管である場合には、面積演算部２０３は、湿り蒸気の液相部分の光路長Ｌｖｗと配管半径ｒとに基づいて、湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｖｗを式（４）に基づいて演算し、気相部分の面積Ｓｖａを式（５）に基づいて演算する。また配管２０が横配管である場合には、面積演算部２０３は、湿り蒸気の液相部分の光路長Ｌｈｗと配管半径ｒとに基づいて、湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｈｗを式（６）に基づいて演算し、気相部分の面積Ｓｈａを式（７）に基づいて演算する。

【0068】

縦配管時の液相部分の面積Ｓｖｗ＝ｇｖ（ｒ,Ｌｖｗ） …（４）
縦配管時の気相部分の面積Ｓｖａ＝断面積Ｓｏ−Ｓｖｗ …（５）
横配管時の液相部分の面積Ｓｈｗ＝ｇｈ（ｒ,Ｌｖｗ） …（６）
横配管時の気相部分の面積Ｓｈａ＝断面積Ｓｏ−Ｓｈｗ …（７）

【0069】

次いで乾き度演算部２０４は、配管条件として読み出した流速差Δｖおよび密度差Δρを参照して、演算された湿り蒸気の液相部分の面積Ｓｗおよび気相部分の面積Ｓａに基づいて乾き度χを演算する。具体的に、乾き度演算部２０４は、配管２０が縦配管である場合には、湿り蒸気の乾き度χｖを式（８）に基づいて演算し、配管２０が横配管である場合には、湿り蒸気の乾き度χｈを式（９）に基づいて演算する。

【0070】

縦配管時の湿り蒸気の乾き度χｖ＝αｖ（Δｖ,Δρ）×Ｓｖａ／（Ｓｖａ＋Ｓｖｗ） …（８）
横配管時の湿り蒸気の乾き度χｈ＝αｈ（Δｖ,Δρ）×Ｓｈａ／（Ｓｈａ＋Ｓｈｗ） …（９）
ここで、係数αｖ、αｈは、流速差Δｖと密度差Δρとにより一義的に決定される係数である。

【0071】

以上の演算により、乾き度特定部１３は、光強度信号Ｓｄと配管条件とに基づき、湿り蒸気の乾き度χを演算する。演算された乾き度χは、出力装置１０６に表示・印刷したりインターフェース回路１０４を介して外部に出力したりする。

【0072】

なお、上記説明では、吸光度演算部２０１が吸光度Ａを演算し、液相光路長演算部２０２が液相部分の光路長Ｌｗを演算し、面積演算部２０３が液相部分の面積Ｓｗおよび気相部分の面積Ｓａを演算し、乾き度演算部２０４が乾き度χを演算していたが、このように演算を切り分けなくてもよい。複数の機能ブロックの演算を合わせて１つの機能ブロックとしてもよい。例えば、光強度信号Ｓｄを入力して、直接的に乾き度χを出力するような関係式または関係テーブルを作成してもよい。

【0073】

（実施形態の効果）
以上説明した実施形態１によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態１の乾き度測定装置１ａによれば、配管２０の向きが縦配管であるか横配管であるかに応じて乾き度を演算するので、配管２０の向きに応じた正確な演算により乾き度を算出することが可能である。

【0074】

（２）本実施形態１の乾き度測定装置１ａによれば、光経路Ｌが配管２０の軸芯Ｃを含む鉛直面に沿って設定されているので、特に横配管の場合においても正確な乾き度を算出することが可能である。

【0075】

（３）本実施形態１の乾き度測定装置１ａによれば、光経路Ｌが湿り蒸気の気相部分の最も密度の低い部分と液相部分の最深部とを通過するように設定されているので、特に横配管の場合において配管内部で湿り蒸気の気相部分および液相部分の分布が偏っていても、正確な乾き度を算出することが可能である。

【0076】

（４）本実施形態１の乾き度測定装置１ａによれば、乾き度特定部２００が配管２０の軸方向が鉛直方向か水平方向成分を含むかに応じて光の強度に対する湿り蒸気の気相部分および前記液相部分の面積を演算するための関係式を変更するので、配管２０の向きに応じた正確な乾き度を算出することが可能である。

【0077】

（５）本実施形態１の乾き度測定装置１ａによれば、圧力センサ２３や温度センサ２４といった環境センサが湿り蒸気の圧力ｐおよび／または温度ｔを検出し、乾き度特定部２００が検出された圧力ｐおよび／または温度ｔに対応させて湿り蒸気の乾き度χを特定するので、湿り蒸気の圧力ｐおよび／または温度ｔが変動して乾き度χに影響を与えるような場合でも、変動する湿り蒸気の圧力ｐおよび／または温度ｔに応じた正確な乾き度を算出することが可能である。

【0078】

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、光入射部および受光部の変形例に関する。
（構成）
上記実施形態１では、配管２０の軸に対して対向する２つの開口を設けて乾き度測定用の光が配管２０内の湿り蒸気を通り抜けるように光経路を設定していたが、本実施形態２では、１つの開口を設けて乾き度測定用の光を反射させるように光経路が設定されている点で、上記実施形態１と異なる。

【0079】

図５に、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂの構成を説明する模式図を示す。図６に、乾き度測定装置１ｂの光入射部の先端拡大斜視図を示す。図５に示すように、本実施形態２における乾き度測定装置１ｂは、光入射部１１、受光部１２、ビームスプリッタ１３、導光部１４、先端構造体１５、および反射部１６を備えている。乾き度測定装置１ｂは、先端構造体１５が配管２０に設けられた光入射出開口Ａ３から内部に挿入可能に構成されている。光入射部１１、受光部１２、および乾き度特定部２００（コンピュータ装置１００）に関する構成は、上記実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0080】

ビームスプリッタ１３は、透過する光を分離するためのプリズム手段である。ビームスプリッタ１３は、光入射部１１から入射した光を透過させて導光部１４に入射させる一方、反射部１６により反射されて導光部１４を介して戻ってきた反射光を反射面１３１で受光部１２に向けて反射するように構成されている。導光部１４は、光の減衰を抑制しながら伝達する光ファイバとしての構造を備えている。導光部１４としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）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、光入射部１１が発した光を伝播させる機能があれば、これに限定されない

【0081】

先端構造体１５は、図６に示すように、導光部１４の先端部に固定され、複数の脚部を有する構造物である。反射部１６は、全反射可能なミラーであり、先端構造体１５を構成する複数の脚部の先端に、反射面が導光部１５の先端面と対向するように設けられている。

【0082】

上記のような構造を備えることにより、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂは、光入射部１１から射出された光が、ビームスプリッタ１３、導光部１４を経て、導光部１４の先端面から反射部１６に射出され、反射部１６で反射された反射光が、再び先端面から導光部１４、ビームスプリッタ１３へ入射し、反射面１３１で反射されて受光部１２に入射するように構成されている。

【0083】

なお、先端構造体１５の端部に反射部１６を設ける代わりに、入射出開口Ａ３に対向する配管２０の内壁に反射部を設けてもよい。例えば、配管２０の内壁にミラーを埋め込んだり配管２０の内壁の一部に鏡面仕上げ加工を施したりすることも好ましい。

【0084】

（測定方法）
次に、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂを用いた、配管の向きに応じた測定方法を説明する。図７は、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂの縦配管測定時の設置図であり、図８は、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂの横配管測定時の設置図である。

【0085】

図７および図８に示すように、本実施形態２では、配管２０の壁面に１つの入射出開口Ａ３が設けられる。上記実施形態１のように、乾き度測定用の光を貫通させる必要がないため、対向する２つの開口（入射開口Ａ１および射出開口Ａ２）を設ける必要がない。

【0086】

配管２０が縦配管である場合、図７に示すように、入射出開口Ａ３から配管２０の反対側の内壁に反射部１６が当接するまで、先端構造体１５を挿入した状態とする。このとき、先端構造体１５が軸芯Ｃを通過するように配管２０の壁面に垂直に先端構造体１５を挿入する。

【0087】

また配管２０が横配管である場合も、図８に示すように、入射出開口Ａ３から配管２０の反対側の内壁に反射部１６が当接するまで、先端構造体１５を挿入した状態とする。このとき、先端構造体１５が軸芯Ｃを通過するように鉛直方向に先端構造体１５を挿入する。このように、先端構造体１５を鉛直方向に挿入することにより、反射部１６は、湿り蒸気の液相部分の最深部に到達し、入射出開口Ａ３に対向する配管２０の内壁底部に当接することになる。

【0088】

（動作）
本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂは、上記実施形態１と同様に動作する。但し、本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂでは、反射部１６により、乾き度測定用の光が配管２０内の湿り蒸気を往復することになるため、湿り蒸気内の光路長が上記実施形態１の２倍の２Ｌとなっている。このため、乾き度特定部２００における各種関係式も２倍の光路長２Ｌに適用するように変形させる必要がある。

【0089】

（効果）
（１）本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂによれば、上記実施形態1と同様の作用効果を奏するほか、配管２０に設ける開口が１つでよいため、開口からの熱損失を些少に抑えることが可能である。

【0090】

（２）本実施形態２に係る乾き度測定装置１ｂによれば、配管２０の内壁に反射部を設けた場合には、入射出開口Ａ３と反射部との位置関係を固定することができ、正しい光経路を確定させることができるため、測定者の操作の影響を受けることなく、正確な乾き度を測定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明の乾き度測定装置は、蒸気ボイラーなどを使用した蒸気配管や、蒸気を用いて加熱・乾燥・化学反応を起こす製造プロセス設備などに適用することが可能である。蒸気配管に乾き度測定装置取り付けることで、蒸気エネルギーの可視化を図ることができ、蒸気エネルギー量等を測定することができる。また、加熱・乾燥・化学反応を起こす製造プロセスにおいても製造品質を向上することが可能となる。

【符号の説明】

【0092】

１ａ、１ｂ 湿り蒸気測定装置
１１ 光入射部
１２ 受光部
１３ ビームスプリッタ
１４ 導光部
１５ 先端構造体
１６ 反射部
２１ 入射側筒
２２ 射出側筒
１００ コンピュータ装置
１０１ ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算装置）
１０２ ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）
１０３ ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
１０４ インターフェース装置
１０５ 入力装置
１０６ 出力装置
２００ 乾き度特定部
２０１ 吸光度演算部
２０２ 液相光路長演算部
２０３ 面積演算部
２０４ 乾き度演算部
Ａ、Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃ 吸光度
Ａ１ 入射開口
Ａ２ 射出開口
Ａ３ 入射出開口
Ｓｄ 光強度信号
Ｓｐ 圧力信号
Ｓｔ 温度信号
ｖ／ｈ 配管設置モード
ｒ 配管半径
Δｖ 流速差
Δρ 密度差
χ 乾き度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】