JP5885462B2 - 乾き度制御装置及び乾き度制御方法 - Google Patents
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Description
図1に示す、本発明の第1の実施の形態に係る乾き度制御装置は、例えば、ボイラ1及び気水分離器2に設けられる。ボイラ1の内部には、例えば水が通過する複数の水管が環状に設けられている。また、ボイラ1の内部には、環状に配置された複数の水管の例えば中央に、複数の水管を加熱するバーナが設けられている。バーナで形成される高温の燃焼ガスにより、複数の水管のそれぞれの内部の水は加熱され、液滴としての水と、蒸気と、が混合し、共存状態にある湿り蒸気となる。
第1の実施の形態においては、図3に示す発光体11が、単一の波長を有する光を発する例を示した。これに対し、第2の実施の形態においては、発光体11は、少なくとも二つの異なる波長の光を発する。例えば、少なくとも二つの異なる波長の一つは、水素結合数が0の場合の水分子の吸光ピークが表れる1880nmであり、他の波長は、水素結合数が1の場合の水分子の吸光ピークが表れる1910nmである。このように、第2の実施の形態においては、発光体11が発する光は、複数の波長のそれぞれにおける吸光度が、クラスタにおける水分子どうしが形成した水素結合の数と相関するよう、設定される。
R = I1 / I2 ・・・(1)
R = (I1 - I0) / (I2 - I0) ・・・(2)
ここで、波長が1760nmの光の吸光度をI0は、水の分子吸光と無関係な部分であるが、捉えようとしている吸光スペクトルの増減に影響を及ぼす。したがって、式(2)において、I1とI0との差、並びにI2とI0との差、をとることにより、分光スペクトルのベースラインを一定にすることが可能となる。
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。例えば、第1の実施の形態では、図3に示す乾き度特定部301が、関係記憶部401から、湿り蒸気の温度又は圧力の測定値に対応する温度又は圧力条件下の、受光素子12による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を読み出す例を説明した。これに対し、パイプ21内部の温度又は圧力の変動がない場合、あるいは、パイプ21内部の温度又は圧力の変動があるが、乾き度への影響が少ない場合は、関係記憶部401は、受光素子12による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を、温度又は圧力条件毎に保存する必要はなく、受光素子12による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を、1つのみ保存していてもよい。
2 気水分離器
3 加熱制御装置
5 水供給パイプ
6 燃料供給パイプ
7 空気供給パイプ
8 蒸気パイプ
9 水管
11 発光体
12 受光素子
13 環境センサ
21 パイプ
31、32 光導波路
46 燃料弁
47 空気弁
100 乾き度測定装置
301 乾き度特定部
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
Claims (24)
- 湿り蒸気に水に吸収される波長帯域の光を照射する発光体と、
前記湿り蒸気を透過した前記光を受光する受光素子と、
湿り蒸気における前記光の吸光度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を保存する関係記憶部と、
前記受光素子で測定された前記湿り蒸気における前記光の吸光度の測定値と、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、
前記湿り蒸気の乾き度が所定の値となるよう、前記特定された乾き度の値に基づき、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する加熱制御装置と、
を備える乾き度制御装置であって、
前記湿り蒸気における前記光の吸光度が、クラスタにおいて水分子どうしが形成した水素結合の数と相関する、
乾き度制御装置。 - 前記湿り蒸気の温度又は圧力を測定する環境センサを更に備え、
前記関係記憶部が、前記関係を、温度又は圧力毎に保存する、
請求項1に記載の乾き度制御装置。 - 前記関係記憶部が、前記関係を、前記温度又は圧力毎、並びに前記湿り蒸気の光透過体積毎に保存する、請求項2に記載の乾き度制御装置。
- 前記乾き度特定部が、前記光の吸光度の測定値と、前記温度又は圧力の測定値と、前記湿り蒸気の光透過体積の値と、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、請求項3に記載の乾き度制御装置。
- 前記光が単一の波長を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。
- 前記光が複数の波長を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。
- 前記乾き度特定部が、前記複数の波長のそれぞれにおける前記光の吸光度の複数の測定値の大小関係に基づいて、前記乾き度の値を特定する、請求項6に記載の乾き度制御装置。
- 前記乾き度特定部が、2つの波長における前記光の吸光度の測定値の比に基づいて、前記乾き度の値を特定する、請求項6又は7に記載の乾き度制御装置。
- 前記加熱制御装置が、前記所定の値と、前記乾き度の特定された値と、の差を算出し、前記差が減少するよう、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。
- 前記乾き度特定部が、前記乾き度の値を経時的に特定し、
前記加熱制御装置が、前の乾き度の特定値よりも後の乾き度の特定値が減少した場合に、前記乾き度の特定値の減少量を算出し、当該減少量に基づいて、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。 - 前記乾き度特定部が、前記乾き度の値を経時的に特定し、
前記加熱制御装置が、前の乾き度の特定値よりも後の乾き度の特定値が減少した場合に、前記乾き度の特定値の減少量を算出することを繰り返し、当該算出された減少量の和に基づいて、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。 - 前記加熱制御装置が、前記湿り蒸気の乾き度が所定の値となるよう、前記特定された乾き度の値に基づき、前記湿り蒸気に対する加熱をリアルタイムにフィードバック制御する、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の乾き度制御装置。
- 湿り蒸気に水に吸収される波長帯域の光を照射することと、
前記湿り蒸気を透過した前記光を受光することと、
湿り蒸気における前記光の吸光度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係を用意することと、
前記湿り蒸気における前記光の吸光度の測定値と、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ことと、
前記湿り蒸気の乾き度が所定の値となるよう、前記特定された乾き度の値に基づき、前記湿り蒸気に対する加熱を制御することと、
を含む乾き度制御方法であって、
前記湿り蒸気における前記光の吸光度が、クラスタにおいて水分子どうしが形成した水素結合の数と相関する、
乾き度制御方法。 - 前記湿り蒸気の温度又は圧力を測定することを更に含み、
前記関係を、温度又は圧力毎に用意する、請求項13に記載の乾き度制御方法。 - 前記受光強度と、前記乾き度と、の関係を、前記温度又は圧力毎、並びに前記湿り蒸気の光透過体積毎に用意する、請求項14に記載の乾き度制御方法。
- 前記光の吸光度の測定値と、前記温度又は圧力の測定値と、前記湿り蒸気の光透過体積の値と、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、請求項15に記載の乾き度制御方法。
- 前記光が単一の波長を有する、請求項13乃至16のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。
- 前記光が複数の波長を有する、請求項13乃至16のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。
- 前記複数の波長のそれぞれにおける前記光の吸光度の複数の測定値の大小関係に基づいて、前記乾き度の値を特定する、請求項18に記載の乾き度制御方法。
- 2つの波長における前記光の吸光度の測定値の比に基づいて、前記乾き度の値を特定する、請求項18又は19に記載の乾き度制御方法。
- 前記湿り蒸気に対する加熱を制御することにおいて、前記所定の値と、前記乾き度の特定された値と、の差を算出し、前記差が減少するよう、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項13乃至20のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。
- 前記湿り蒸気の乾き度の値を特定することにおいて、前記乾き度の値を経時的に特定し、
前記湿り蒸気に対する加熱を制御することにおいて、前の乾き度の特定値よりも後の乾き度の特定値が減少した場合に、前記乾き度の特定値の減少量を算出し、当該減少量に基づいて、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項13乃至20のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。 - 前記湿り蒸気の乾き度の値を特定することにおいて、前記乾き度の値を経時的に特定し、
前記湿り蒸気に対する加熱を制御することにおいて、前の乾き度の特定値よりも後の乾き度の特定値が減少した場合に、前記乾き度の特定値の減少量を算出することを繰り返し、当該算出された減少量の和に基づいて、前記湿り蒸気に対する加熱を制御する、請求項13乃至20のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。 - 前記湿り蒸気の乾き度が所定の値となるよう、前記特定された乾き度の値に基づき、前記湿り蒸気に対する加熱をリアルタイムにフィードバック制御する、請求項13乃至23のいずれか1項に記載の乾き度制御方法。
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