特許 7460518 蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/00 20060101AFI20240326BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20240326BHJP

   F22G 3/00 20060101ALI20240326BHJP

   G05D 22/00 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

F22B35/00 Z

G01F1/00 Y

F22G3/00 Z

G05D22/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020218211

(22)【出願日】2020-12-28

(65)【公開番号】P2022103521

(43)【公開日】2022-07-08

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】花野 郁也

(72)【発明者】

【氏名】山本 博道

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１４１４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２５３８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｂ１／１８，３５／００－３５／１８

Ｆ２２Ｇ１／００－７／１４

Ｇ０１Ｆ１／００

Ｇ０５Ｄ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気を通過させる第１のラインと、
前記第１のラインに接続される入口を有し、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段と、
前記減圧手段の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第２のラインと、
前記第１のラインに配置され、蒸気の流量を測定する流量計と、
前記第２のラインに配置され、過熱蒸気の温度を測定する温度計と、
前記第２のラインに対して前記温度計の下流において接続され、前記第２のラインに水を供給するための水供給手段と、
前記流量計によって測定される前記蒸気の流量、前記温度計によって測定される前記過熱蒸気の温度、および、前記第２のラインにおける目標の乾き度に基づいて、前記水供給手段から前記第２のラインに加える水の量を決定する制御装置と、
を備え、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するためのシステム。

【請求項2】

前記第２のラインを流れる過熱蒸気の圧力は、前記減圧手段の前記出口における設定圧力±１０ｋＰａの範囲である、請求項１に記載の蒸気の湿り度を制御するためのシステム。

【請求項3】

蒸気を通過させ、かつ、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに、蒸気の流量を測定するための流量計を配置するステップと、
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに、前記過熱蒸気の温度を測定するための温度計を配置するステップと、
前記第２のラインに対して前記温度計の下流において、前記第２のラインに水を供給するための水供給手段を接続するステップと、
前記流量計、前記温度計、および、前記水供給手段に対して、制御装置を通信可能に接続するステップと、
前記制御装置において、前記流量計によって測定される前記蒸気の流量、前記温度計によって測定される前記過熱蒸気の温度、および、前記第２のラインにおける目標の乾き度に基づいて、前記水供給手段から前記第２のラインに加える水の量を決定するステップと、
を含み、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための方法。

【請求項4】

蒸気を通過させ、かつ、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第２のラインに加える水の量を決定するステップと、
を含み、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための方法。

【請求項5】

蒸気を通過させ、かつ、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第２のラインに加える水の量を決定するステップと、
を実行するように構成され、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための制御装置。

【請求項6】

蒸気を通過させ、かつ、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第２のラインに加える水の量を決定するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気は様々な産業の工程で使用され、使用目的に応じてその温度および湿り度（または乾き度）等の特性が制御される。例えば、特許文献１は、蒸気の湿り度、乾き度または過熱度を制御するための装置を開示している。この装置では、蒸気管路に減圧弁が設けられ、減圧弁の下流に気液分離機が設けられる。気液分離機は、減圧弁から復水を含む蒸気を受け取り、蒸気から復水を除去して、蒸気のみを蒸気管路に流す。気液分離機の下流には、蒸気流量計が設けられる。この蒸気流量計には、気液分離機から復水が分離された蒸気のみが流入する。したがって、蒸気流量計は、蒸気管路を流れる蒸気の量を正確に測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１２１２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の装置では、気液分離機によって蒸気から復水が除去されるので、一定の乾き度（湿り度）を有する蒸気しか提供できない。

【0005】

本発明は、上記のような課題を考慮して、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる、蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る蒸気の湿り度を制御するためのシステムは、蒸気を通過させる第１のラインと、第１のラインに接続される入口を有し、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段と、減圧手段の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第２のラインと、第１のラインに配置され、蒸気の流量を測定する流量計と、第２のラインに配置され、過熱蒸気の温度を測定する温度計と、第２のラインに対して温度計の下流において接続され、第２のラインに水を供給するための水供給手段と、流量計によって測定される蒸気の流量、温度計によって測定される過熱蒸気の温度、および、第２のラインにおける目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第２のラインに加える水の量を決定する制御装置と、を備え、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。

【0008】

第２のラインを流れる過熱蒸気の圧力は、減圧手段の出口における設定圧力±１０ｋＰａの範囲であってもよい。

【0009】

本発明の他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための方法であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに、蒸気の流量を測定するための流量計を配置するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに、過熱蒸気の温度を測定するための温度計を配置するステップと、第２のラインに対して温度計の下流において、第２のラインに水を供給するための水供給手段を接続するステップと、流量計、温度計、および、水供給手段に対して、制御装置を通信可能に接続するステップと、制御装置において、流量計によって測定される蒸気の流量、温度計によって測定される過熱蒸気の温度、および、第２のラインにおける目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第２のラインに加える水の量を決定するステップと、を含み、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。

【0010】

本発明のさらに他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための方法であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第２のラインに加える水の量を決定するステップと、を含み、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。

【0011】

本発明のさらに他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための制御装置であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第２のラインに加える水の量を決定するステップと、を実行するように構成され、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。

【0012】

本発明のさらに他の態様は、コンピュータを動作させるためのプログラムであり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第１のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第２のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第２のラインに加える水の量を決定するステップと、をコンピュータに実行させ、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するためのシステムを示す概略図である。

【図2】図２は、図１のシステム中の制御装置が記憶するテーブルの例を示す。

【図3】図３は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するための方法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】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0016】

図１は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するためのシステム１００を示す概略図である。システム１００は、蒸気を使用する様々な産業に適用可能である（例えば、食品を製造するための工程（例えば、蒸す工程、焼く工程、蒸留工程、殺菌工程、または、乾燥工程）、飼料を固形化する工程、繊維を延伸する工程または木材を変形させる工程等）。システム１００が適用される産業は、上記の例示に限定されない。システム１００は、蒸気供給手段１からの蒸気を、所定の圧力および湿り度（乾き度）に調整して、蒸気を必要とする工程に供給する。

【0017】

システム１００は、蒸気供給手段１と、第１のラインＬ１と、減圧弁（減圧手段）２と、第２のラインＬ２と、流量計３と、温度計４と、水供給手段５０と、スパージパイプ５と、制御装置６と、を備える。

【0018】

蒸気供給手段１は、例えばボイラであり、第１のライン（配管）Ｌ１に接続される。第１のラインＬ１には、流量計３が配置されており、第１のラインＬ１を流れる蒸気の流量Ｍを測定する。流量計３は、有線または無線で制御装置６と通信可能に接続されており、測定された流量Ｍのデータを制御装置６に送信する。

【0019】

第１のラインＬ１は、減圧弁２の入口（一次側）に接続される。第１のラインＬ１を流れる蒸気は、減圧弁２における断熱膨張によって過熱蒸気へと変換される。減圧弁２の設定圧力（出口（二次側）の設定圧力）は、大気圧（約０．１ＭＰａ）に近い微圧状態であり、例えば、大気圧＋１００ｋＰａ以下、好ましくは大気圧＋５０ｋＰａ以下、より好ましくは大気圧＋３０ｋＰａ以下である。以下に説明される湿り度の制御は、減圧弁２の設定圧力±１０ｋＰａの範囲で成り立ち得る（すなわち、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の圧力は、減圧弁２の設定圧力±１０ｋＰａの範囲であり得る）。減圧弁２の出口は、第２のライン（配管）Ｌ２に接続されており、減圧弁２からの過熱蒸気が第２のラインＬ２を流れる。

【0020】

第２のラインＬ２には、温度計４が配置されており、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の温度Ｔを測定する。温度計４は、有線または無線で制御装置６と通信可能に接続されており、測定された温度Ｔのデータを制御装置６に送信する。

【0021】

第２のラインＬ２において温度計４の下流には、水供給手段５０が接続されており、水供給手段５０から第２のラインＬ２に水が供給される。水供給手段５０は、タンク５１と、第３のラインＬ３と、ポンプ５２と、バルブ５３と、流量計５４と、を有する。

【0022】

タンク５１は、水を貯留する。タンク５１は、第３のラインＬ３に接続されており、タンク５１からの水が第３のラインＬ３を流れる。第３のラインＬ３には、ポンプ５２が配置されており、タンク５１の水がポンプ５２によって圧送される。また、第３のラインＬ３には、バルブ（例えば、電動バルブ）５３が配置されており、第３のラインＬ３を流れる水の流量がバルブ５３によって調整される。さらに、第３のラインＬ３には、流量計５４が配置されており、第３のラインＬ３を流れる水の流量ｍ_１が流量計５４によって測定される。第３のラインＬ３は、流量計５４の下流で第２のラインＬ２に接続される。

【0023】

上記のポンプ５２、バルブ５３および流量計５４は、有線または無線で制御装置６と通信可能に接続されている。流量計５４は、測定された流量ｍ_１のデータを制御装置６に送信し、制御装置６は、流量計５４で測定される流量ｍ_１が所望の値になるように、ポンプ５２またはバルブ５３の少なくとも一方を制御する。

【0024】

第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気は、水供給手段５０からの水によって冷却され、所定の湿り度を有する飽和蒸気（例えば、湿り飽和蒸気）へ変換される（詳しくは後述）。本実施形態では、第２のラインＬ２は、スパージパイプ５に接続されており、第２のラインＬ２を流れる飽和蒸気は、スパージパイプ５から必要な工程に供給される。しかしながら、第２のラインＬ２は、スパージパイプ５に代えて、他の装置（例えば、蒸し器等）に接続されてもよい。飽和蒸気は、使用によって潜熱を失っても、蒸気が在る限りは飽和温度に保たれる（大気圧下では１００℃）。したがって、一定の温度で物品を加熱することができる。例えば、食品を蒸す工程に関して、過熱蒸気がこの工程に使用される場合、過熱蒸気は使用によって顕熱を失うと、その温度が変化してしまう。このため、一定の品質で食品を蒸すことができない可能性がある。対照的に、本実施形態に係る飽和蒸気が上記の工程に使用される場合、上記のように、その温度は一定に保たれるため、一定の品質で食品を蒸すことができる。なお、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気は、水供給手段５０からの水によって冷却されることによって、乾き飽和蒸気（湿り度がゼロまたはほぼゼロ）へ変換されてもよい。

【0025】

制御装置６は、システム１００を制御する。制御装置６は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、デスクトップＰＣ、ノートＰＣ、サーバまたはタブレット等のコンピュータであることができ、プロセッサ（ＣＰＵ等）、記憶装置（ハードディスク、ＲＯＭおよびＲＡＭ等）、表示装置（液晶ディスプレイおよびタッチパネル等）および入力装置（キーボード、ボタンおよびタッチパネル等）等の構成要素を含む（不図示）。例えば、以下に示される制御装置６の動作は、記憶装置に記憶されるプログラムによって実現されてもよい。また、システム１００のオペレータは、第２のラインＬ２を流れる飽和蒸気の目標の乾き度Ｄ（％）を、入力装置を介して制御装置６に入力してもよい。

【0026】

制御装置６は、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気を、所望の湿り度を有する飽和蒸気に変換するために、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを、流量計３によって測定される蒸気の流量Ｍ、温度計によって測定される過熱蒸気の温度Ｔ、および、第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄに基づいて、決定する。

【0027】

具体的には、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気と（冷却前）、第２のラインＬ２に加えられる水と、第２のラインＬ２を流れる飽和蒸気と（冷却後）、の間には、以下の式（１），（２）が成り立つ。式（２）を式（１）に代入することによって、式（３）で示されるように、目標の乾き度Ｄ（すなわち、目標の湿り度（湿り度＝１００－Ｄ））を有する飽和蒸気を得るために必要な水の流量ｍを算出することが可能である。
Ｈ_１Ｍ＋Ｈ_Ｗｍ＝Ｈ_２（Ｍ＋ｍ）・・・（１）
Ｈ_２＝ｈ_ｋ＋ｈ_ｓＤ／１００・・・（２）
ｍ＝Ｍ（ｈ_ｋ＋ｈ_ｓＤ／１００－Ｈ_１）／（－ｈ_ｋ－ｈ_ｓＤ／１００＋Ｈ_ｗ）・・・（３）

【0028】

ここで、
Ｈ_１：過熱蒸気の全エンタルピ（温度Ｔおよび圧力によって決まる）
Ｈ_２：湿り蒸気の全エンタルピ
Ｈ_Ｗ：注入水のエネルギー
Ｍ:過熱蒸気の流量（飽和蒸気で測定）
ｍ:加える水の流量
Ｄ（％）:湿り蒸気の乾き度
ｈ_ｋ：湿り蒸気の顕熱量（圧力によって決まる）
ｈ_ｓ：湿り蒸気の潜熱（圧力によって決まる）

【0029】

上記のように、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の圧力（すなわち、減圧弁２の設定圧力）は、大気圧に近い微圧状態であり、このような過熱蒸気では圧力変動が小さい。したがって、Ｈ_１，ｈ_ｋ，ｈ_ｓを決定するために必要な圧力は、減圧弁２の設定圧力と見なすことができる。このようなシステム１００では、第２のラインＬ２に過熱蒸気の圧力を測定するための圧力計を設ける必要が無い。よって、式（３）において、加える水の流量ｍを算出するために必要な測定値は、Ｈ_１を決定するために必要な過熱蒸気の温度Ｔ（℃）および過熱蒸気の流量Ｍである。温度Ｔは、温度計４から得ることができる。第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の流量Ｍは、流量計３から得られる第１のラインＬ１を流れる蒸気の流量と同じである。したがって、制御装置６は、上記の式（３）に基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを決定する。

【0030】

図２は、図１のシステム１００中の制御装置６が記憶するテーブルの例を示す。例えば、制御装置６は、図２に示されるようなテーブルを記憶装置に記憶してもよい。このテーブルは、上記の式（３）に基づいて計算され、単位流量（Ｍ＝１（ｍ^３／ｓ））あたりの温度Ｔ（℃）の過熱蒸気を、乾き度Ｄ（％）の飽和蒸気に変換するために必要な各流量ｍ_０（ｍ^３／ｓ）を示す。この場合、制御装置６は、オペレータから入力された目標の乾き度Ｄおよび温度計４によって測定された温度Ｔに基づいて、これら乾き度Ｄおよび温度Ｔに対応する流量ｍ_０をテーブルから読み出し、この流量ｍ_０に対して流量計３によって測定された流量Ｍをかけることによって、加える水の流量ｍを求めることができる。

【0031】

続いて、制御装置６の動作について説明する。

【0032】

図３は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するための方法を示すフローチャートであり、制御装置６の動作を示す。例えば、図３に示される動作は、オペレータから目標の乾き度Ｄが入力されかつ飽和蒸気の供給を開始するための指示が入力された後に、開始されてもよい。

【0033】

制御装置６は、流量計３から蒸気の流量Ｍを受信する（ステップＳ１００）。続いて、制御装置６は、温度計４から過熱蒸気の温度Ｔを受信する（ステップＳ１０２）。続いて、制御装置６は、流量計５４から現在の水の流量ｍ_１を受信する（ステップＳ１０４）。

【0034】

続いて、制御装置６は、流量計３から受信した蒸気の流量Ｍ、温度計４から受信した過熱蒸気の温度Ｔおよびオペレータから入力された目標の乾き度Ｄに基づいて、上記の式（３）に基づいて（または、上記の式（３）から得られる図２に示されるようなテーブルに基づいて）、加える水の流量ｍを決定する（ステップＳ１０６）。

【0035】

続いて、制御装置６は、ステップＳ１０４で受信した流量ｍ_１と、ステップＳ１０６で決定された流量ｍとに基づいて、流量ｍの水が水供給手段５０から第２のラインＬ２に供給されるように、水供給手段５０（ポンプ５２またはバルブ５３の少なくとも一方）を制御する（ステップＳ１０８）。

【0036】

制御装置６は、上記のステップＳ１００～Ｓ１０８を、例えばオペレータから任意の指示（例えば、飽和蒸気の供給を停止するための指示等）が入力されるまで、所定のインターバル（例えば、百～数百ミリ秒、一～数秒、十～数十秒、または、一～数分）で繰り返してもよい。

【0037】

以上のようなシステム１００は、蒸気を通過させる第１のラインＬ１と、第１のラインＬ１に接続される入口を有し、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁２と、減圧弁２の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第２のラインＬ２と、第１のラインＬ１に配置され、蒸気の流量Ｍを測定する流量計３と、第２のラインＬ２に配置され、過熱蒸気の温度Ｔを測定する温度計４と、第２のラインＬ２に対して温度計４の下流において接続され、第２のラインＬ２に水を供給するための水供給手段５０と、流量計３によって測定される蒸気の流量Ｍ、温度計４によって測定される過熱蒸気の温度Ｔおよび第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄに基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを決定する制御装置６と、を備える。システム１００によれば、目標の乾き度Ｄ（すなわち、目標の湿り度）を有する飽和蒸気を得るために、過熱蒸気に加えるべき水の流量ｍを、制御装置６によって自動的に決定することができる。したがって、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。

【0038】

また、システム１００では、減圧弁２の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧＋１００ｋＰａ以下の範囲である。このような微圧状態では、過熱蒸気の圧力変動は小さいため、流量ｍを決定するために必要なパラメータＨ１，ｈｋ，ｈｓを求めるために必要な圧力を、減圧弁２の設定圧力と見なすことができる。例えば、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の圧力は、減圧弁２の出口における設定圧力±１０ｋＰａの範囲である。よって、流量ｍを求めるための演算を簡略化することができる。また、上記のように、パラメータＨ１，ｈｋ，ｈｓを求めるために必要な圧力を減圧弁２の設定圧力と見なすことができるため、第２のラインＬ２に対して、過熱蒸気の圧力を測定するための圧力計を設ける必要が無い。したがって、システム１００の構成を簡略化することができる。

【0039】

また、システム１００では、図１に示される構成要素のうち、流量計３、温度計４および水供給手段５０は、蒸気供給手段１、第１のラインＬ１、減圧弁２および第２のラインＬ２を備える既存のシステムに対して、後から取り付けられてもよい。すなわち、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するための方法は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁２の入口に接続される第１のラインＬ１に、蒸気の流量Ｍを測定するための流量計３を配置するステップと、減圧弁２の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインＬ２に、過熱蒸気の温度Ｔを測定するための温度計４を配置するステップと、第２のラインＬ２に対して温度計４の下流において、第２のラインＬ２に水を供給するための水供給手段５０を接続するステップと、流量計３、温度計４および水供給手段５０に対して、制御装置６を通信可能に接続するステップと、制御装置６において、流量計３によって測定される蒸気の流量Ｍ、温度計４によって測定される過熱蒸気の温度Ｔおよび第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄに基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを決定するステップと、を含む。このような方法によれば、既存のシステムに上記の構成要素を後付けすることによって、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。なお、制御装置６は、既存のシステムに既に備えられているものであってもよく、上記の動作を実行するためのプログラムが、既存の制御装置６の記憶装置に対して後からインストールされてもよい。代替的に、上記の動作を実行するためのプログラムを予め記憶する制御装置６が、上記の流量計３、温度計４および水供給手段５０と同様に、既存のシステムに対して後から取り付けられてもよい。

【0040】

また、制御装置６において実行される方法は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁２の入口に接続される第１のラインＬ１に配置された流量計３から、蒸気の流量Ｍを受信するステップと、減圧弁２の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインＬ２に配置された温度計４から、過熱蒸気の温度Ｔを受信するステップと、第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄの入力を受け付けるステップと、流量計３から受信した蒸気の流量Ｍ、温度計４から受信した過熱蒸気の温度Ｔおよび目標の乾き度Ｄに基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを決定するステップと、を含む。

【0041】

また、制御装置６は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁２の入口に接続される第１のラインＬ１に配置された流量計３から、蒸気の流量Ｍを受信するステップと、減圧弁２の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインＬ２に配置された温度計４から、過熱蒸気の温度Ｔを受信するステップと、第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄの入力を受け付けるステップと、流量計３から受信した蒸気の流量Ｍ、温度計４から受信した過熱蒸気の温度Ｔおよび目標の乾き度Ｄに基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを決定するステップと、を実行するように構成される。

【0042】

また、制御装置６に記憶されるプログラムは、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁２の入口に接続される第１のラインＬ１に配置された流量計３から、蒸気の流量Ｍを受信するステップと、減圧弁２の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第２のラインＬ２に配置された温度計４から、過熱蒸気の温度Ｔを受信するステップと、第２のラインＬ２における目標の乾き度Ｄの入力を受け付けるステップと、流量計３から受信した蒸気の流量Ｍ、温度計４から受信した過熱蒸気の温度Ｔおよび目標の乾き度Ｄに基づいて、水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の量ｍを決定するステップと、を制御装置６に実行させる。

【0043】

以上のような方法、制御装置６およびプログラムによっても、上記のシステム１００と同様に、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。

【0044】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態の方法のステップは、上記の順番で実施されなくてもよく、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実施されてもよい。

【0045】

例えば、上記の実施形態では、第１のラインＬ１を流れる蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段として、減圧弁２を使用する。しかしながら、他の実施形態では、減圧弁２に代えて、他の減圧手段（例えば、コントロールバルブ）を使用してもよい。例えば、コントロールバルブを使用する場合、第２のラインＬ２に圧力計を追加してもよく、第２のラインＬ２を流れる過熱蒸気の圧力を圧力計で測定し、測定された圧力に基づいて、第１のラインＬ１を流れる蒸気をコントロールバルブによって所望の圧力（設定圧力）の過熱蒸気に変換してもよい。しかしながら、この場合にも、所望の湿り度を有する飽和蒸気を得るために水供給手段５０から第２のラインＬ２に加える水の流量ｍを計算するための上記の式（１），（２），（３）の計算には、第２のラインＬ２に追加した圧力計の値を使用する必要はない。

【符号の説明】

【0046】

２ 減圧弁（減圧手段）
３ 流量計
４ 温度計
６ 制御装置
５０ 水供給手段
１００ システム
Ｄ 目標の乾き度
Ｌ１ 第１のライン
Ｌ２ 第２のライン
ｍ 水供給手段から第２のラインに加える水の流量
Ｍ 第１のラインを流れる蒸気の流量
Ｔ 第２のラインを流れる過熱蒸気の温度

【図1】

【図2】

【図3】