JP2016085058A - 配管および乾き度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能な配管を提供することができる。
【解決手段】本発明の一側面に係る配管は、蒸気が流れる配管において、発光部が発した光を入射端面から前記蒸気に入射させる光入射部と、前記蒸気を透過し又は反射した光を射出端面から受光部に向けて射出させる光射出部と、を備え、前記蒸気を通過することによって減衰した前記光の強度が前記受光部により測定可能な最低光強度以上となるように、前記入射端面から前記射出端面までの光路長が調整されている、配管。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管および当該配管を備える乾き度測定装置に関する。

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。

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に関する。

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。

特開平８−３１２９０８号公報 特開２０１３−０９２４５７号公報

しかしながら、特許文献１及び２記載の発明において、配管径が大きくなれば、配管における入射端面から射出端面までの光路長は長くなるため、配管径の大きさによっては、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部の検出感度を下回る場合があり、受光部において減衰した光の強度を測定することができないおそれがある。

そこで、本発明は、配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能な配管を提供することを目的の一つとする。

上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る配管は、蒸気が流れる配管において、発光部が発した光を入射端面から前記蒸気に入射させる光入射部と、前記蒸気を透過し又は反射した光を射出端面から受光部に向けて射出させる光射出部と、を備え、前記蒸気を通過することによって減衰した前記光の強度が前記受光部により測定可能な最低光強度以上となるように、前記入射端面から前記射出端面までの光路長が調整されている。

上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る乾き度測定装置は、上記配管と、前記光射出部により射出された前記光の強度又は吸光度に基づいて、前記蒸気の乾き度を測定する乾き度測定部と、を備える。

なお、本発明において、「部」とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その「部」が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」や装置が有する機能が２つ以上の物理的手段や装置により実現されても、２つ以上の「部」や装置の機能が１つの物理的手段や装置により実現されても良い。

本発明によれば、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部により測定可能な最低光強度以上となるように、光路長が調整されているため、配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能な配管を提供することができる。

光の強度と光路長との相関関係を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。 本発明の第３実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。 本発明の第４実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。 本発明の第５実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。 本発明の第６実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。

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。

（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。
「乾き度」：蒸気中の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。
「湿り蒸気」：乾き度Ｘが０−１００[%]の蒸気をいう。
「飽和蒸気」：湿り蒸気の気相部分をいう。乾き飽和蒸気(飽和乾き蒸気)ともいう。
「飽和水」：湿り蒸気の液相部分をいう。
「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。
「吸光度」：光が湿り蒸気中を通過した際に光の強度がどの程度弱まるかを示す無次元量であり、光学密度ともいう。吸光度といっても光の吸収のみならず、散乱や反射により光の強度が弱まる場合も含む。

（原理説明）
図１を参照しながら、本発明の原理を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る乾き度測定装置の受光部（図２乃至図７における受光部１３）において測定される光の強度と光路長（図２乃至図７における入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さ：Ｒ）との相関関係を例示した図である。

一般に、光は湿り蒸気を通過する際、湿り蒸気に吸収され減衰する。そこで、本願発明者が、例示的に、乾き度１００％の蒸気、乾き度９０％以上〜１００％未満の蒸気、及び、乾き度８０％以上〜９０％未満の蒸気を用い、光路長に応じて受光部において測定される光の強度がどのように変化するかを検討したところ、図１に示すような結果が得られた。

すなわち、図１に示すように、乾き度１００％の蒸気、乾き度９０％以上〜１００％未満の蒸気、及び、乾き度８０％以上〜９０％未満の蒸気を用いた場合のすべてにおいて、光路長が長くなるにつれて、受光部により測定される光の強度が低下することが判った。また、その光の強度の低下率に関して、乾き度８０％以上〜９０％未満の蒸気、乾き度９０％以上〜１００％未満の蒸気、乾き度１００％の蒸気の順で低下率が大きくなる。さらに、乾き度８０％以上〜９０％未満の蒸気および乾き度９０％以上〜１００％未満の蒸気を用いた場合の光の強度の低下率は相対的に高く、光路長が１００ｍｍ以上になると、光の強度は特に低下することが判った。このように大きく減衰した光の強度は、受光部の検出感度を下回るおそれがあり、受光部において上記光の強度を測定することができないおそれがあることが明らかとなった。

ここで、通常、蒸気が流れる配管の配管径が大きくなれば、光路長は長くなるため、配管径の大きさによっては、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部の検出感度を下回る場合があり、減衰した光の強度を受光部において測定することができないおそれがある。

そこで、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部により測定可能な最低光強度以上となるように、あらかじめ光路長が調整された配管を用いることで、配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能となる。

以下、上記原理に鑑み本発明の各実施形態を説明する。
第１実施形態では、横配管（配管の軸方向が水平方向に平行である配管）において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置について説明する。
第２実施形態では、横配管において、光路長を調整するために射出端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置について説明する。
第３実施形態では、横配管において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出し、且つ、入射側導光部が入射端面に接近し射出側導光部が射出端面に接近している乾き度測定装置について説明する。
第４実施形態では、横配管において、光路長を調整するために、配管において光の入射側に凸型透過ガラスを備える乾き度測定装置について説明する。
第５実施形態では、縦配管（配管の軸方向が鉛直方向に平行である配管）において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置について説明する。
第６実施形態では、縦配管において、光路長を調整するために射出端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置について説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態は、横配管において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置に関する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。図２に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ａは、例示的に、発光部１１、受光部１３、入射側筒２２、射出側筒２４、入射側導光部３１（第１導光部）、入射側コリメータレンズ３３（第１光集束部）、射出側コリメータレンズ３５（第２光集束部）、射出側導光部３７（第２導光部）、およびコンピュータ装置１００を備えて構成される。また、コンピュータ装置１００は、機能ブロックとして、乾き度測定部２００を備えて構成される。

発光部１１は、所定の波長の光を射出する発光手段である。例えば、発光部１１としては、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、及び電球等が使用可能である。

発光部１１には、入射側筒２２および入射側導光部３１を接続してもよい。入射側筒２２は、配管２０の側壁を貫通して設けられる。入射側導光部３１は、発光部１１が発した光を第１端面Ｂ１において入射し、入射された当該光を第２端面Ｂ２において射出する。また、入射側導光部３１は、入射側コリメータレンズ３３と接続される。入射側コリメータレンズ３３は、入射側導光部３１の第２端面Ｂ２において射出された光が発散するのを防止し、当該光が測定対象の湿り蒸気が流れる配管２０に適切に入射するために、当該光を集束させる。

透過ガラス２６Ａ（光入射部）は、入射側コリメータレンズ３３により集束された光を光経路Ｌに沿って入射端面Ａ１から配管２０内の蒸気に入射させる入射窓である。

透過ガラス２６Ｂ（光射出部）は、配管２０の内部の湿り蒸気を透過し又は反射した光を光経路Ｌに沿って射出端面Ａ２から導入し、受光部１３に向けて射出させる射出窓である。なお、透過ガラス２６Ａ，２６Ｂとして、耐熱性、耐圧性、又は耐蝕性等を備えるガラスが挙げられるが、光を透過可能なものであれば、これらに限定されない。

ここで、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₁は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が後述する受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長が配管径より小さくなるように、入射端面Ａ１が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

例えば、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光であって、受光部１３に入射する直前の光の強度Ｉと受光部１３により測定可能な最低光強度Ｉ_Lとの関係は、以下の式（１）のように関係式として記述することができる。

光の強度Ｉ≧受光部１３により測定可能な最低光強度Ｉ_L …（１）

また、光の減衰は、入射側導光部３１および入射側コリメータレンズ３３、並びに、後述する射出側コリメータレンズ３５および射出側導光部３７においても生じる。そこで、入射側導光部３１、入射側コリメータレンズ３３、射出側コリメータレンズ３５および射出側導光部３７の少なくとも一つの部・レンズにおける減衰を、配管２０内の蒸気を通過することによる減衰に加えてさらに考慮した場合の、受光部１３に入射する直前の光の強度Ｉ₁と受光部１３により測定可能な最低光強度Ｉ_Lとの関係は、以下の式（２）のように関係式として記述することができる。

光の強度Ｉ₁≧受光部１３により測定可能な最低光強度Ｉ_L …（２）

このように、光路長Ｒ₁は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度Ｉ，Ｉ₁が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。なお、入射側コリメータレンズ３３および射出側コリメータレンズ３５の有無、各レンズの形状及び各レンズの性質などによって光路長Ｒ₁が調整されてもよい。

また、配管２０には、配管２０の内部の湿り蒸気を透過又は反射した光が透過ガラス２６Ｂを介して進入する射出側筒２４を接続してもよい。射出側筒２２は、配管２０の側壁を貫通して設けられる。

射出側コリメータレンズ３５は、配管２０内部の湿り蒸気を透過又は反射した光が、透過ガラス２６Ｂを介して照射される際に、該光が発散しないように集束させる。射出側コリメータレンズ３５は、射出側導光部３７と接続される。射出側導光部３７は、射出側コリメータレンズ３５により集束された光を第３端面Ｃ１において入射し、入射された当該光を第４端面Ｃ２において受光部１３に向けて射出する。

なお、入射側筒２２および射出側筒２４は、配管２０と別体のものであってもよく、配管２０と一体のものであってもよい。また、入射側コリメータレンズ３３及び射出側コリメータレンズ３５は、光を集束させることができるものであれば、特に制限はなく、集束させることができるように収差補正されたあらゆる形状・材質のレンズを使用可能である。

さらに、入射側導光部３１及び射出側導光部３７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、光を同一光路で伝搬可能であれば、これに限定されない。また、光を完全同一光路で伝搬可能でなければいけないわけではなく、湿り蒸気の乾き度を正確に測定するために、湿り蒸気を透過又は反射した複数の光の強度又は吸光度を正確に計測できる程度に同一光路であればよい。

さらにまた、配管２０の側壁に入射側筒２２を設けずに発光部１１を接近させて設けてもよく、配管２０の側壁に射出側筒２４を設けずに受光部１３を接近させて設けてもよい。

受光部１３は、配管２０内の湿り蒸気を透過又は反射した光を受けて、光の強度及び／又は吸光度を測定する測定手段である。受光部１３は、上記したとおり、光路長Ｒ₁が配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３において測定可能な最低光強度以上となるように、調整されているため、当該光の強度を測定することができる。例えば、受光部１３としては、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。受光部１３は、湿り蒸気を透過又は反射した光の強度に応じた光強度信号Ｓｄをコンピュータ装置１００に出力する。

また、受光部１３として、分光光度計など、光の強度及び／又は吸光度に対応する出力が得られる光学的計測機器を適用することも可能である。この場合、分光光度計は湿り蒸気を透過又は反射した光の吸光度に応じた吸光度信号をコンピュータ装置１００に出力してもよい。

受光部１３として分光光度計を用いる場合、具体的に、分光光度計は、湿り蒸気を透過又は反射する光の強度に基づいて、吸光度を演算し、吸光度信号として出力する。ここで、吸光度Ａは、入射光強度をＩ₀、受光した光の強度をＩとすると、式（３）のように定義される。

吸光度Ａ＝−ｌｏｇ₁₀（Ｉ／Ｉ₀） …（３）

以上より、湿り蒸気を透過する光の強度を測定できれば、一義的に吸光度Ａが特定される。

なお、受光部１３に吸光度Ａを出力させる代わりに、コンピュータ装置１００が光の強度を含む光強度信号Ｓｄを入力し、式（３）に基づいて吸光度Ａを計算するように構成してもよい。

また、本実施形態においては、受光部１３は一つのみ設けられているが、受光部１３は二つ以上あってもよく、受光部１３の数に特に制限はない。さらに、受光部１３については、湿り蒸気を透過又は反射する光の強度に対応する物理量を出力可能であれば、任意の構成が適用可能である。

コンピュータ装置１００は、測定された光の強度又は吸光度に基づいて湿り蒸気の乾き度を測定する、本発明の乾き度測定部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、図示はしていないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路を備える。コンピュータ装置１００には、例えば、外部記憶装置（不図示）が接続される。外部記憶装置には、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。コンピュータ装置１００は、外部記憶装置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ＲＡＭに読み込んで実行することにより、乾き度測定部２００が機能的に実現される。

乾き度測定部２００は、受光部１３により測定された光の強度、当該光の強度に対応する湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、湿り蒸気の気相部分と液相部分との速度差、並びに湿り蒸気の気相部分と液相部分との密度差に基づいて、湿り蒸気の乾き度Ｘを演算するように構成されている。そして、乾き度測定部２００は、測定した乾き度Ｘを出力する。

なお、乾き度測定部２００は、上述した受光部１３により測定された光の強度、当該光の強度に対応する湿り蒸気の気相部分の面積および液相部分の面積、湿り蒸気の気相部分と液相部分との速度差、並びに湿り蒸気の気相部分と液相部分との密度差のすべてに基づいて、湿り蒸気の乾き度Ｘを演算する必要はなく、これらの情報の一部を用いて湿り蒸気の乾き度Ｘを演算してもよい。さらに、乾き度測定部２００は、測定された光の強度に基づく光強度信号Ｓｄを参照して、湿り蒸気の吸光度を算出し、当該吸光度に基づいて湿り蒸気の乾き度Ｘを演算してもよい。

なお、乾き度測定部２００は、受光部１３が受光した光の強度、又は、入射光強度と受光部１３が受光した光の強度とに基づいて得られる吸収度Ａに基づいて乾き度Ｘを測定する過程において、飽和蒸気の量や飽和水の量も求めることができるように構成されていてもよい。

第１実施形態によれば、横配管において、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、光路長Ｒ₁が調整されているため、配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能な配管を提供することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、横配管において、光路長を調整するために射出端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置に関する。以下では、第１実施形態と異なる点について特に説明し、他の点については説明を省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。図３に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｂにおいて、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₂は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長が配管径より小さくなるように、射出端面Ａ２が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、横配管の構造上または他の部材の配置の都合上、入射端面Ａ１の位置を変更することによって光路長Ｒ₂を調整できない、たとえば入射端面Ａ１を配管２０の内部２０に突出できないような制約がある場合にも、光路長を調整することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、横配管において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出し、且つ、入射側導光部が入射端面に接近し射出側導光部が射出端面に接近している乾き度測定装置に関する。以下では、上記実施形態と異なる点について特に説明し、他の点については説明を省略する。

図４は、本発明の第３実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。図４に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｃの入射側導光部３１は、入射側導光部３１に接続されている入射側コリメータレンズ３３が透過ガラス２６Ａに接するように、又は、接していないが接するほど接近させるように構成されている（第１構成）。また、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｃの射出側導光部３７についても、射出側導光部３７に接続されている射出側コリメータレンズ３５が透過ガラス２６Ｂに接するように、又は、接していないが接するほど接近させるように構成されている（第２構成）。

また、図４に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｃにおいて、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₃は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長Ｒ₃が配管径より小さくなるように、射出端面Ａ２が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

なお、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｃについては、第１構成及び第２構成の少なくとも一方を備えているように構成されてもよい。また、本実施形態においては、光路長を調整するために入射端面Ａ１が配管２０の内部に突出した配管２０について説明したが、入射端面Ａ１が配管２０の内部に突出する代わりに、射出端面Ａ２が配管２０の内部に突出していてもよい。

第３実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、発光部１１からの光が受光部１３に到達するまでの間に光が発散するのをより適切に防止することができ、より正確に光の強度を測定することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態は、横配管において、光路長を調整するために、配管において光の入射側に凸型透過ガラスを備える乾き度測定装置に関する。以下では、上記実施形態と異なる点について特に説明し、他の点については説明を省略する。

図５は、本発明の第４実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。上記実施形態の乾き度測定装置１Ａ乃至１Ｃにおいては、透過ガラス２６Ａは、板状立体形状を有している（図２乃至図４参照）が、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｄにおいては、透過ガラス２６Ａの代わりに凸型立体形状を有するガラス、すなわち、凸型透過ガラス２９を採用している。そして、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₄は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長Ｒ₄が配管径より小さくなるように、入射端面Ａ１が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

なお、透過ガラス２６Ｂの代わりに凸型透過ガラスを採用してもよい。また、透過ガラス２６Ａおよび２６Ｂ双方の代わりに凸型透過ガラスを採用してもよい。さらに、透過ガラスは、様々な立体形状を有することができ、例えば、円錐台形状などの立体形状を有することができる。

また、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｄにおいても、上記実施形態の乾き度測定装置１Ａ乃至１Ｃと同様に、入射側導光部３１及び射出側導光部３７、並びに、入射側コリメータレンズ３３及び射出側コリメータレンズ３５を備えるように構成されてもよい。

第４実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、凸型透過ガラスの形状によって、光路長Ｒ₄を調整することができるので、配管２０の作製が容易になり、配管２０の作製コストも抑えることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態は、縦配管において、光路長を調整するために入射端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置に関する。以下では、上記実施形態と異なる点について特に説明し、他の点については説明を省略する。第１実施形態乃至第４実施形態においては、横配管について説明したが、本実施形態および第６実施形態においては、縦配管について説明する。

図６は、本発明の第５実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。図６に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｅにおいて、配管２０は縦配管であり、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₅は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長Ｒ₅が配管径より小さくなるように、入射端面Ａ１が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

第５実施形態によれば、縦配管において、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、光路長Ｒ₅が調整されているため、配管径が如何なる大きさであっても蒸気を通過する光の強度を確実に測定可能な配管を提供することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態は、縦配管において、光路長を調整するために射出端面が配管の内部に突出している乾き度測定装置に関する。以下では、上記実施形態と異なる点について特に説明し、他の点については説明を省略する。

図７は、本発明の第６実施形態に係る乾き度測定装置の模式図である。図７に示すように、本実施形態に係る乾き度測定装置１Ｆにおいては、配管２０は縦配管であり、入射端面Ａ１から射出端面Ａ２までの長さである光路長Ｒ₆は、配管２０内の蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように、調整されている。具体的には、配管２０は、光路長Ｒ₆が配管径より小さくなるように、射出端面Ａ２が配管２０の内部に突出しているように構成されている。

第６実施形態によれば、第５実施形態の効果に加えて、縦配管の構造上または他の部材の配置の都合上、入射端面Ａ１の位置を変更することによって光路長Ｒ₆を調整できない、たとえば入射端面Ａ１を配管２０の内部２０に突出できないような制約がある場合にも、光路長を調整することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更／改良（たとえば、各実施形態を組み合わせること、各実施形態の一部の構成を省略すること）され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。本発明は、上記第１実施形態乃至第６実施形態に限定されることなく、種々に組み合わせることができ、変形して適用することが可能であり、各実施形態が有する各構成要素についても、種々に組み合わせることができ、変形して適用することが可能である。

なお、蒸気を通過することによって減衰した光の強度が受光部１３により測定可能な最低光強度以上となるように光路長を調整するために、配管２０自体の形状を変形してもよい。たとえば、配管２０の一部の形状を配管２０の内部に突出するように変更して、光路長を調整してもよい。

また、配管２０は、光路長を調整するために、入射端面Ａ１及び射出端面Ａ２の双方が配管２０の内部に突出しているように構成されていてもよい。

１ 乾き度測定装置
１１ 発光部
１３ 受光部
２０ 配管
２２ 入射側筒
２４ 射出側筒
２６Ａ 透過ガラス
２６Ｂ 透過ガラス
２９ 凸型透過ガラス
３１ 入射側導光部
３３ 入射側コリメータレンズ
３５ 射出側コリメータレンズ
３７ 射出側導光部
１００ コンピュータ装置
２００ 乾き度測定部
Ａ１ 入射端面
Ａ２ 射出端面
Ｂ１ 第１端面
Ｂ２ 第２端面
Ｃ１ 第３端面
Ｃ２ 第４端面

Claims (5)

1. 蒸気が流れる配管において、
   発光部が発した光を入射端面から前記蒸気に入射させる光入射部と、
   前記蒸気を透過し又は反射した光を射出端面から受光部に向けて射出させる光射出部と、
   を備え、
   前記蒸気を通過することによって減衰した前記光の強度が前記受光部により測定可能な最低光強度以上となるように、前記入射端面から前記射出端面までの光路長が調整されている、配管。
2. 請求項１に記載の配管と、
   前記受光部により受光された前記光の強度又は吸光度に基づいて前記蒸気の乾き度を測定する乾き度測定部と、
   を備える、乾き度測定装置。
3. 前記光入射部は、
   前記発光部が発した光を入射する第１端面と入射された前記光を射出する第２端面とを有する第１導光部と、
   前記第１導光部と接続され、前記第１導光部が射出する前記光を集束させる第１光集束部と、を備える、
   請求項２に記載の乾き度測定装置。
4. 前記光射出部は、
   前記蒸気を通過した光を集束させる第２光集束部と、
   前記第２光集束部と接続され、前記第２光集束部により集束された前記光を入射する第３端面と入射された前記光を射出する第４端面とを有する第２導光部と、を備える、
   請求項２又は請求項３に記載の乾き度測定装置。
5. 前記光路長が前記配管の径より小さくなるように、前記入射端面および前記射出端面の少なくとも一方が前記配管の内部に向けて突出している、
   請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載の乾き度測定装置。

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