JP2003075317A - 水蒸気乾き度測定装置 - Google Patents
水蒸気乾き度測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単純な構成で、水蒸気の乾き度を正確に測定
することを可能とした水蒸気乾き度測定装置を提供す
る。 【解決手段】 水蒸気乾き度測定装置１は、水蒸気が送
り込まれる蒸気配管内の流体をサンプリングするサンプ
リング部１１と、ここから送られてきた流体を気液分離
し、分離された水の量に対応して変化する状態を検出す
る第一水量検出部１２と、ここから水とともに送り出さ
れた水蒸気を凝縮させる凝縮器１３と、ここからの水の
量に対応して変化する状態を検出する第二水量検出部１
４と、第一水量検出部１２および第二水量検出部１４か
らの水量検出信号に基づいて水蒸気の乾き度を算出する
演算部１５とを備えている。
することを可能とした水蒸気乾き度測定装置を提供す
る。 【解決手段】 水蒸気乾き度測定装置１は、水蒸気が送
り込まれる蒸気配管内の流体をサンプリングするサンプ
リング部１１と、ここから送られてきた流体を気液分離
し、分離された水の量に対応して変化する状態を検出す
る第一水量検出部１２と、ここから水とともに送り出さ
れた水蒸気を凝縮させる凝縮器１３と、ここからの水の
量に対応して変化する状態を検出する第二水量検出部１
４と、第一水量検出部１２および第二水量検出部１４か
らの水量検出信号に基づいて水蒸気の乾き度を算出する
演算部１５とを備えている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気を取扱う機
器、例えばボイラや水蒸気を動力源とする機器に適用さ
れる水蒸気乾き度測定装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、気体配管に気体中の水分を分離す
る気水分離器を配し、気水分離器の排水口に水分量（Ｗ
１）を測定するドレン流量計を設け、気水分離器の気体
出口に気体量（Ｗ２）を測定する流量計を設けるか或い
は気水分離器の入口に流体量（Ｗ３）を測定する流量計
を設け、前記測定したＷ１とＷ２から或いはＷ１とＷ３
から湿り度を算出する演算部を設けた水蒸気乾き度（湿
り度）測定装置は公知である（特許第2802457号）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の水蒸気乾き
度測定装置では、気体量、即ち蒸気量と液体量、即ちド
レン量とを別個の流量計で測定されている。一方、ドレ
ン量の流量計については、ドレンの検出部を発熱体によ
り加熱可能に形成し、この検出部の温度変化を調べるこ
とによりドレン量の算出を行うタイプのものある。この
流量計では、検出部の加熱によりドレン（ドレン量：Ｗ
１）の一部が蒸発（蒸発量：Ｗ１’）することがあり、
この場合、この蒸気がドレン量の流量計から気水分離器
に逆流し、蒸気出口より排出され、蒸気量の流量計が気
水分離器の気体出口に設けられていると、蒸気がこの流
量計にまで搬送されてしまうことになる。この結果、気
水分離器にて分離された蒸気（蒸気量：Ｗ２）と上述し
たドレンからの蒸気（蒸発量：Ｗ１’）とが混合し、算
出された乾き度（湿り度）に誤差が生じるという問題が
生じる。 【０００４】これに対して、気水分離器の入口に蒸気量
の流量計を設けると、気水分離器に流入してくる蒸気の
全量を正確に検出することはできるが、蒸気がこの流量
計を通過するときの圧力損失のため、蒸気の乾き度自体
が変化し、この場合も乾き度を正確に測定することがで
きないという問題がある。本発明は、斯かる従来の問題
をなくすことを課題としてなされたもので、単純な構成
で、水蒸気の乾き度を正確に測定することを可能とした
水蒸気乾き度測定装置を提供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水蒸気が送り込まれる蒸気配管内の流体
をサンプリングするサンプリング部と、このサンプリン
グ部から送られてきた流体を気液分離し、分離された水
の量に対応して変化する状態を検出する第一水量検出部
と、この第一水量検出部から水とともに送り出された水
蒸気を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器からの水の量に
対応して変化する状態を検出する第二水量検出部と、上
記第一水量検出部および第二水量検出部からの水量検出
信号に基づいて水蒸気の乾き度を算出する演算部とを備
えた構成とした。 【０００６】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は、本発明に係る水蒸気乾き
度測定装置１を示し、この水蒸気乾き度測定装置１は、
サンプリング部１１、第一水量検出部１２、凝縮器１
３、第二水量検出部１４および演算部１５を備えてい
る。サンプリング部１１は、Ｌ形に屈曲したサンプリン
グ管２１とこの先端部に設けられたノズル２２とからな
り、Ｌ形に屈曲した蒸気配管２３の屈曲部を貫き、横方
向に延び、ノズル２２の開口部を上流側に向けて配置さ
れている。そして、蒸気配管２３には、矢印Ａで示すよ
うにミスト状の水を随伴して水蒸気が流れており、その
一部をノズル２２を介してサンプリング管２１内に導き
入れるようになっている。 【０００７】図２は図１における第一水量検出部１２の
拡大断面図であり、図３は図２のIII−III線断面図であ
る。第一水量検出部１２は、気液分離エレメント２５を
内蔵したケーシング２６を有し、気液分離エレメント２
５の下部は略半球形の底蓋２７により閉じられている。
この底蓋２７の上部と気液分離エレメント２５の下端と
の間には環状溝２８が形成され、底蓋２７の外面には上
下に、かつ環状溝２８に連通させてガイド溝２９が刻設
されている。また、ケーシング２６の底部の一方には、
下方に向かって先細形状の漏斗状のガイド面３１を有す
る受液部３２が突設され、この底部の他方には底面を暖
めるヒータ３３が埋設されるとともに、受液部３２とヒ
ータ３３の先端部との間にて端部が露出した熱電対３４
が配設されている。さらに、この底部には、排水のため
の貫通孔３５が穿設されている。 【０００８】気液分離エレメント２５内には、サンプリ
ング管２１からミスト状の水を随伴した水蒸気が流入
し、これらが気液分離エレメント２５の、例えばメッシ
ュ材からなる側壁部を通過する過程で気液分離される。
即ち、水蒸気は側壁部を突き抜けて流れ、液体であるミ
スト状の水は上記側壁部にて分離され、徐々に下方に移
動して、環状溝２８に溜まってゆく。この環状溝２８内
の水は、さらにガイド溝２９に導かれて、これに沿って
下方に流れ、この下端部から滴下する。図１に示すよう
に、気液分離エレメント２５は傾斜配置され、ガイド溝
２８の下端部から水滴は漏斗状のガイド面３１上に滴下
するようになっている。また、このガイド面３１に滴下
してした水滴は熱電対３４上を経て、水蒸気とともに貫
通孔３５から流出してゆく。そして、ヒータ３３により
温められた温度を検出していた熱電対３４はガイド面３
１の下部から流れてくる水により一時的に低下した温度
を検出することになる。この検出した温度を示す温度信
号は演算部１５に出力される。 【０００９】凝縮器１３には、第一水量検出部１２から
ミスト状の水とともに水蒸気が流入し、この全量がここ
で凝縮されて水になり、この凝縮水は第二水量検出部１
４に送り出される。第二水量検出部１４は、上記凝縮水
を受入れる流入部４１と、開閉弁４２、例えば電磁弁が
設けられた流出部４３と、この流入部４１と流出部４３
との間に介在し、予め定めた水量に対応する液面を検出
するレベル検出器４４が設けられた筒状の貯水部４５と
を備えている。 【００１０】そして、開閉弁４２を閉じた状態下で、凝
縮器１３からの凝縮水を受入れると、貯水部４５に凝縮
水が溜まってゆき、やがて貯水部４５内の水面がレベル
検出器４４により検出される。この検出がなされるレベ
ルまでに溜まった水量は予め分かっており、この溜まっ
た水を流出させるのに要する時間も推定可能である故、
レベル検出器４４により上記水面が検出されると、この
流出に要する時間だけ開閉弁４２が開かれる。さらに、
この所要時間が経過すると、再度開閉弁４２は閉じら
れ、この状態下で、上記凝縮水を貯水部４５内に溜め始
め、上述した操作が繰り返される。また、このレベル検
出器４４による検出信号は演算部１５に入力され、開閉
弁４２への開閉のための制御信号が演算部１５から開閉
弁４２に出力される。 【００１１】演算部１５は、第一水量検出部１２の熱電
対３４からの温度信号の変化および予め定まる一水滴の
水量から、単位時間当りの水蒸気に随伴された水量Ｘ１
を算出する。さらに、演算部１５は、レベル検出器４４
から出力される検出信号の時間間隔に基づき、単位時間
当りのミスト状の水、水蒸気からの凝縮水の全量Ｘ２を
算出し、以下の式により水蒸気の乾き度Ｙ（％）を算出
し、算出結果を出力する。 Ｙ＝（１−Ｘ１／Ｘ２）×１００ 【００１２】なお、本発明は、第一水量検出部１２の気
液分離エレメント２５にて分離された水滴の量を測定す
るための構成を、上述したヒータ３３、熱電対３４を用
いた構成に限定するものでなく、この他、例えば気液分
離エレメント２５から水滴が落下したのを検出し、その
水滴の数をカウントし、一定時間の間に落下した水滴数
から合計した水滴の量を算出するようにしてもよい。 【００１３】また、上述した貯水部４５に代えて、図４
に示す貯水部４５Ａを用いてもよい。この貯水部４５Ａ
は、水面の下限レベルを検出するレベル検出器４４Ｌと
水面の上限レベルを検出するレベル検出器４４Ｈとを備
え、それぞれによる検出信号は演算部１５に入力され、
これにより開閉弁４２の開閉制御が行われる。貯水部４
５Ａのその他の構成については、貯水部４５と同じで、
同一番号を付して示してある。 【００１４】貯水部４５を用いた第二水量検出部１４で
は、水を流出させる場合、一定の時間が経過するとこの
流出が完了したものと推定し、開閉弁４２の開閉を行っ
ているが、この推定と現実の流出完了とにずれが生じた
としても分らないことも生じ得る。これに対して、貯水
部４５Ａを用いた場合、レベル検出器４４Ｈにより上限
レベルに達した水面が検出されると、開閉弁４２が開か
れ、レベル検出器４４Ｌにより下限レベルに達した水面
が検出されると、開閉弁４２が閉じられ、開閉弁４２に
対して現実に即した確実な開閉制御がなされるようにな
る。 【００１５】 【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、水蒸気が送り込まれる蒸気配管内の流体をサ
ンプリングするサンプリング部と、このサンプリング部
から送られてきた流体を気液分離し、分離された水の量
に対応して変化する状態を検出する第一水量検出部と、
この第一水量検出部から水とともに送り出された水蒸気
を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器からの水の量に対応
して変化する状態を検出する第二水量検出部と、上記第
一水量検出部および第二水量検出部からの水量検出信号
に基づいて水蒸気の乾き度を算出する演算部とを備えて
いる。このため、単純な構成で、水蒸気の乾き度を正確
に測定することが可能になるという効果を奏する。
器、例えばボイラや水蒸気を動力源とする機器に適用さ
れる水蒸気乾き度測定装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、気体配管に気体中の水分を分離す
る気水分離器を配し、気水分離器の排水口に水分量（Ｗ
１）を測定するドレン流量計を設け、気水分離器の気体
出口に気体量（Ｗ２）を測定する流量計を設けるか或い
は気水分離器の入口に流体量（Ｗ３）を測定する流量計
を設け、前記測定したＷ１とＷ２から或いはＷ１とＷ３
から湿り度を算出する演算部を設けた水蒸気乾き度（湿
り度）測定装置は公知である（特許第2802457号）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の水蒸気乾き
度測定装置では、気体量、即ち蒸気量と液体量、即ちド
レン量とを別個の流量計で測定されている。一方、ドレ
ン量の流量計については、ドレンの検出部を発熱体によ
り加熱可能に形成し、この検出部の温度変化を調べるこ
とによりドレン量の算出を行うタイプのものある。この
流量計では、検出部の加熱によりドレン（ドレン量：Ｗ
１）の一部が蒸発（蒸発量：Ｗ１’）することがあり、
この場合、この蒸気がドレン量の流量計から気水分離器
に逆流し、蒸気出口より排出され、蒸気量の流量計が気
水分離器の気体出口に設けられていると、蒸気がこの流
量計にまで搬送されてしまうことになる。この結果、気
水分離器にて分離された蒸気（蒸気量：Ｗ２）と上述し
たドレンからの蒸気（蒸発量：Ｗ１’）とが混合し、算
出された乾き度（湿り度）に誤差が生じるという問題が
生じる。 【０００４】これに対して、気水分離器の入口に蒸気量
の流量計を設けると、気水分離器に流入してくる蒸気の
全量を正確に検出することはできるが、蒸気がこの流量
計を通過するときの圧力損失のため、蒸気の乾き度自体
が変化し、この場合も乾き度を正確に測定することがで
きないという問題がある。本発明は、斯かる従来の問題
をなくすことを課題としてなされたもので、単純な構成
で、水蒸気の乾き度を正確に測定することを可能とした
水蒸気乾き度測定装置を提供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、水蒸気が送り込まれる蒸気配管内の流体
をサンプリングするサンプリング部と、このサンプリン
グ部から送られてきた流体を気液分離し、分離された水
の量に対応して変化する状態を検出する第一水量検出部
と、この第一水量検出部から水とともに送り出された水
蒸気を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器からの水の量に
対応して変化する状態を検出する第二水量検出部と、上
記第一水量検出部および第二水量検出部からの水量検出
信号に基づいて水蒸気の乾き度を算出する演算部とを備
えた構成とした。 【０００６】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は、本発明に係る水蒸気乾き
度測定装置１を示し、この水蒸気乾き度測定装置１は、
サンプリング部１１、第一水量検出部１２、凝縮器１
３、第二水量検出部１４および演算部１５を備えてい
る。サンプリング部１１は、Ｌ形に屈曲したサンプリン
グ管２１とこの先端部に設けられたノズル２２とからな
り、Ｌ形に屈曲した蒸気配管２３の屈曲部を貫き、横方
向に延び、ノズル２２の開口部を上流側に向けて配置さ
れている。そして、蒸気配管２３には、矢印Ａで示すよ
うにミスト状の水を随伴して水蒸気が流れており、その
一部をノズル２２を介してサンプリング管２１内に導き
入れるようになっている。 【０００７】図２は図１における第一水量検出部１２の
拡大断面図であり、図３は図２のIII−III線断面図であ
る。第一水量検出部１２は、気液分離エレメント２５を
内蔵したケーシング２６を有し、気液分離エレメント２
５の下部は略半球形の底蓋２７により閉じられている。
この底蓋２７の上部と気液分離エレメント２５の下端と
の間には環状溝２８が形成され、底蓋２７の外面には上
下に、かつ環状溝２８に連通させてガイド溝２９が刻設
されている。また、ケーシング２６の底部の一方には、
下方に向かって先細形状の漏斗状のガイド面３１を有す
る受液部３２が突設され、この底部の他方には底面を暖
めるヒータ３３が埋設されるとともに、受液部３２とヒ
ータ３３の先端部との間にて端部が露出した熱電対３４
が配設されている。さらに、この底部には、排水のため
の貫通孔３５が穿設されている。 【０００８】気液分離エレメント２５内には、サンプリ
ング管２１からミスト状の水を随伴した水蒸気が流入
し、これらが気液分離エレメント２５の、例えばメッシ
ュ材からなる側壁部を通過する過程で気液分離される。
即ち、水蒸気は側壁部を突き抜けて流れ、液体であるミ
スト状の水は上記側壁部にて分離され、徐々に下方に移
動して、環状溝２８に溜まってゆく。この環状溝２８内
の水は、さらにガイド溝２９に導かれて、これに沿って
下方に流れ、この下端部から滴下する。図１に示すよう
に、気液分離エレメント２５は傾斜配置され、ガイド溝
２８の下端部から水滴は漏斗状のガイド面３１上に滴下
するようになっている。また、このガイド面３１に滴下
してした水滴は熱電対３４上を経て、水蒸気とともに貫
通孔３５から流出してゆく。そして、ヒータ３３により
温められた温度を検出していた熱電対３４はガイド面３
１の下部から流れてくる水により一時的に低下した温度
を検出することになる。この検出した温度を示す温度信
号は演算部１５に出力される。 【０００９】凝縮器１３には、第一水量検出部１２から
ミスト状の水とともに水蒸気が流入し、この全量がここ
で凝縮されて水になり、この凝縮水は第二水量検出部１
４に送り出される。第二水量検出部１４は、上記凝縮水
を受入れる流入部４１と、開閉弁４２、例えば電磁弁が
設けられた流出部４３と、この流入部４１と流出部４３
との間に介在し、予め定めた水量に対応する液面を検出
するレベル検出器４４が設けられた筒状の貯水部４５と
を備えている。 【００１０】そして、開閉弁４２を閉じた状態下で、凝
縮器１３からの凝縮水を受入れると、貯水部４５に凝縮
水が溜まってゆき、やがて貯水部４５内の水面がレベル
検出器４４により検出される。この検出がなされるレベ
ルまでに溜まった水量は予め分かっており、この溜まっ
た水を流出させるのに要する時間も推定可能である故、
レベル検出器４４により上記水面が検出されると、この
流出に要する時間だけ開閉弁４２が開かれる。さらに、
この所要時間が経過すると、再度開閉弁４２は閉じら
れ、この状態下で、上記凝縮水を貯水部４５内に溜め始
め、上述した操作が繰り返される。また、このレベル検
出器４４による検出信号は演算部１５に入力され、開閉
弁４２への開閉のための制御信号が演算部１５から開閉
弁４２に出力される。 【００１１】演算部１５は、第一水量検出部１２の熱電
対３４からの温度信号の変化および予め定まる一水滴の
水量から、単位時間当りの水蒸気に随伴された水量Ｘ１
を算出する。さらに、演算部１５は、レベル検出器４４
から出力される検出信号の時間間隔に基づき、単位時間
当りのミスト状の水、水蒸気からの凝縮水の全量Ｘ２を
算出し、以下の式により水蒸気の乾き度Ｙ（％）を算出
し、算出結果を出力する。 Ｙ＝（１−Ｘ１／Ｘ２）×１００ 【００１２】なお、本発明は、第一水量検出部１２の気
液分離エレメント２５にて分離された水滴の量を測定す
るための構成を、上述したヒータ３３、熱電対３４を用
いた構成に限定するものでなく、この他、例えば気液分
離エレメント２５から水滴が落下したのを検出し、その
水滴の数をカウントし、一定時間の間に落下した水滴数
から合計した水滴の量を算出するようにしてもよい。 【００１３】また、上述した貯水部４５に代えて、図４
に示す貯水部４５Ａを用いてもよい。この貯水部４５Ａ
は、水面の下限レベルを検出するレベル検出器４４Ｌと
水面の上限レベルを検出するレベル検出器４４Ｈとを備
え、それぞれによる検出信号は演算部１５に入力され、
これにより開閉弁４２の開閉制御が行われる。貯水部４
５Ａのその他の構成については、貯水部４５と同じで、
同一番号を付して示してある。 【００１４】貯水部４５を用いた第二水量検出部１４で
は、水を流出させる場合、一定の時間が経過するとこの
流出が完了したものと推定し、開閉弁４２の開閉を行っ
ているが、この推定と現実の流出完了とにずれが生じた
としても分らないことも生じ得る。これに対して、貯水
部４５Ａを用いた場合、レベル検出器４４Ｈにより上限
レベルに達した水面が検出されると、開閉弁４２が開か
れ、レベル検出器４４Ｌにより下限レベルに達した水面
が検出されると、開閉弁４２が閉じられ、開閉弁４２に
対して現実に即した確実な開閉制御がなされるようにな
る。 【００１５】 【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、水蒸気が送り込まれる蒸気配管内の流体をサ
ンプリングするサンプリング部と、このサンプリング部
から送られてきた流体を気液分離し、分離された水の量
に対応して変化する状態を検出する第一水量検出部と、
この第一水量検出部から水とともに送り出された水蒸気
を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器からの水の量に対応
して変化する状態を検出する第二水量検出部と、上記第
一水量検出部および第二水量検出部からの水量検出信号
に基づいて水蒸気の乾き度を算出する演算部とを備えて
いる。このため、単純な構成で、水蒸気の乾き度を正確
に測定することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る水蒸気乾き度測定装置の全体構
成を示す図である。 【図２】 図１における第一水量検出部の拡大断面図で
ある。 【図３】 図２のIII−III線断面図である。 【図４】 第二水量検出部における別の貯水部の例を示
す断面図である。 【符号の説明】 １ 水蒸気乾き度測定装置 １１ サンプリング部 １２ 第一水量検出部 １３ 凝縮器 １４ 第二水量検出部 １５ 演算部
成を示す図である。 【図２】 図１における第一水量検出部の拡大断面図で
ある。 【図３】 図２のIII−III線断面図である。 【図４】 第二水量検出部における別の貯水部の例を示
す断面図である。 【符号の説明】 １ 水蒸気乾き度測定装置 １１ サンプリング部 １２ 第一水量検出部 １３ 凝縮器 １４ 第二水量検出部 １５ 演算部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水蒸気が送り込まれる蒸気配管内の流体
をサンプリングするサンプリング部と、このサンプリン
グ部から送られてきた流体を気液分離し、分離された水
の量に対応して変化する状態を検出する第一水量検出部
と、この第一水量検出部から水とともに送り出された水
蒸気を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器からの水の量に
対応して変化する状態を検出する第二水量検出部と、上
記第一水量検出部および第二水量検出部からの水量検出
信号に基づいて水蒸気の乾き度を算出する演算部とを備
えたことを特徴とする水蒸気乾き度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001267079A JP2003075317A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 水蒸気乾き度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001267079A JP2003075317A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 水蒸気乾き度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003075317A true JP2003075317A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19093263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001267079A Pending JP2003075317A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 水蒸気乾き度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003075317A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014112000A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Tlv Co Ltd | 気液分離器 |
| JP2014228286A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-08 | 株式会社テイエルブイ | 乾き度測定装置 |
| JP2014235116A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | 株式会社テイエルブイ | 乾き度測定装置 |
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2001
- 2001-09-04 JP JP2001267079A patent/JP2003075317A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2014228286A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-08 | 株式会社テイエルブイ | 乾き度測定装置 |
| JP2014235116A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | 株式会社テイエルブイ | 乾き度測定装置 |
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