JPH01262441A - 蒸気配管内の空気検出方法及び装置並びに蒸気配管用空気検出ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、蒸気配管内の高温空気を検出する方法と装
置、及びこれに用いられる空気検出ユニットに関する。

〈従来の技術〉 蒸気配管やこれに接続された各種装置内に残留する空気
は、蒸気の熱伝導を阻害したり、配管の腐食を生じさせ
たりするなど、種々の弊害を発生させる。

このため、例えば蒸気配管系内に存在する空気を排出す
る装置として、バイメタルやサーモワックスをセンサと
して備えたエアベンダを用い、自動的に弁を開閉させて
空気を排出することが従来から行われている。このエア
ベンダは、センサにより雰囲気温度を感知し、高温（約
１００℃前後）であれば蒸気、これ未満の低温であれば
空気と判断して弁を開閉させるように構成されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記のように、従来のエアベンダは空気の存在を直接検
出せずに雰囲気温度から間接的に検出しているため、検
出精度が低くて適正な空気排出動作が困難であるととも
に、熱エネルギーの無駄が生じやすい等の問題点があっ
た。

この発明はこのような問題点に着目し、蒸気配管内の空
気を精度よく検出することのできる空気検出方法と、そ
のための装置、及びこれに用いられる空気検出ユニット
を提供することを目的としてなされたものである。

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するために、この発明の空気検出方法
は、水蒸気による吸収スペクトル光を含む近赤外線を発
光部から発光し、この近赤外線を蒸気配管内の水蒸気と
空気を含む雰囲気を通して受光し、受光部での受光量か
ら水蒸気による上記近赤外線の吸収量を検知して蒸気配
管内の空気を検出するようにしている。

またこの発明の空気検出装置は、水蒸気による吸収スペ
クトル帯を含む近赤外線を発光する発光素子と、この発
光素子の出力光を受光する受光素子と、蒸気配管内に連
通し、且つ発光素子と受光素子の間の光路中に配置され
る試料用空隙と、受光素子の出力の大きさを検出する検
出手段、とを備えている。

水蒸気による吸収スペクトルの波長域は周知のようにほ
ぼ１．３５〜１．４０μｍの範囲内に集まっているので
、発光素子としては例えば発光ダイオード、半導体レー
ザ等でこの波長域を含む近赤外線を発光するものが用い
られ、受光素子としては例えばフォトトランジスタ等で
この波長域に対して良好な、感度を有するものが用いら
れる。

また、空気検出装置の発光素子あるいは受光素子と試料
用空隙との間の全部または一部に光ファイバを用いるこ
とができる６ 更に、空気検出装置に用いられる検出ユニットは、蒸気
配管系に取付けられた場合に蒸気配管内に連通した状態
となる試料用空隙をユニット本体に設け、この試料用空
隙を介して水蒸気による吸収スペクトル帯を含む近赤外
線を発光する発光部とこの近赤外線を受光する受光部と
を対向させて配置した構成となっている。

なお、発光素子として上述した特定の波長域のみを発光
するものを用いることができれば理想的であるが、発光
波長域がこれより広い場合には、ノイズが少なく精度の
よい検出を行うために、上記の波長域の近赤外線のみを
透過させる光学フィルタ、あるいはこれを選択的に分離
して取り出すことのできる光分波器などを光路中に配置
することが望ましい。

〈作用〉 この発明は、上記の特定波長域のスペクトル光の透過率
が水蒸気による吸収によって著しく変化する性質を利用
したものである。すなわち、蒸気配管内の空気が多いほ
ど水蒸気の割合が減って水蒸気による吸収量が少なくな
るので、この波長域を含む近赤外線を蒸気配管内の雰囲
気を通過させて受光部で受光すれば、受光量の大きさに
より蒸気配管内の水蒸気の量を知ることができ、この水
蒸気の量から空気の有無やその量も検出できるので、こ
の結果を空気排出弁の開閉制御等に利用するのである。

また、発光素子や受光素子として一般に用いられる発光
ダイオードやフォトトランジスタは高温に弱いため、高
温になる試料用空隙の近辺に配置することは好ましくな
い。従って、これらの素子と試料用空隙との間を光ファ
イバを用いて連結すれば、素子に対する高温の影響を避
けることができる。

更に、蒸気配管内に連通した状態となる試料用空隙を本
体に設け、この試料用空隙を介して発光部と受光部を対
向させて配置した構成の検出ユニットは、蒸気装置、蒸
気トラップ等の機器や配管など、蒸気配管系の所望箇所
に取付けることが容易であり、受光素子の出力を検出す
る検出手段と組み合わせて前述の空気検出装置を構成す
ることができる。

〈実施例〉 次に図示の実施例について説明する。

第１図は実施例の基本的構成を示したものであり、１は
蒸気配管系の機器あるいは配管（以下単に蒸気配管とい
う）、２は蒸気配管１に取付けられた検出ユニット、３
は制御装置を示す。

検出ユニット２の本体２１には中央部分に蒸気配管１内
に連通ずる試料用空隙２２が設けられ、更にこの試料用
空隙２２を挟んで発光部２３と受光部２４が形成されて
おり１発光部２３内に発光ダイオード２５が、受光部２
４内にフォトトランジスタ２６がそれぞれ配置されてい
る。２７及び２８は発光部２３及び受光部２４を密閉し
ている透光性の蓋であり、受光部２４には、１．３５〜
１．４０μｍの波長域の近赤外線を透過させる特性の光
学フィルタ２９が設けられている。

制御装置３には、発光ダイオード２５を駆動する駆動回
路３１、フォトトランジスタ２６の受光量に応じた検出
出力３３を出力する検出回路３２等が設けられている。

この実施例は上述のように構成されており、発光ダイオ
ード２５の出力光が試料用空隙２２を通過する際に、は
ぼ１．３５〜１．４０μｍの＠回内にある特定の波長の
成分が水蒸気によって吸収され、その吸収量は水蒸気の
量により大幅に変化する。このため、フォトトランジス
タ２６に入射される入射光が水蒸気の量に応じて変化し
、フォトトランジスタ２６の電流が変化するので、この
電流の大きさを検出回路３２で検出することにより蒸気
配管１内の水蒸気の量を知ることができ、また水蒸気の
量から空気の有無やその量も知ることができるのである
。

第２図は検出回路３２の基本的な回路構成をブロック図
により例示したものであり、３２ａはフォトトランジス
タ２６の受光量をその大きさに応じた電圧に変換する電
圧変換回路、３２ｂは電圧変換回路３２ａの出力をあら
かじめ設定された基ｉ１！Ｉｔ圧Ｖｒｅｆと比較し、そ
の結果を出力する比較回路である。なお、必要に応じて
これらの回路に増幅機能を持たせ、あるいは別に増幅回
路が設けられる。

ここで、電圧変換回路３２ａの検出出力３３ａは、蒸気
配管１内の水蒸気の量に対応した大きさの出力となって
おり、この検出出力３３ａにより蒸気配管１内の水蒸気
の量、あるいは空気の量をアナログ量として知ることが
できるのである。また比較回路３２ｂの検出出力３３ｂ
は、蒸気配管１内の水蒸気や空気の量がある値より多い
か少ないかの判定結果である２値信号の形となるので、
例えばこの結果を利用して空気排出弁を制御すれば、蒸
気配管内の空気の排出を適切に行うことができるのであ
る。

第３図は、発光ダイオードやフォトトランジスタを検出
ユニット内に設けず、検出ユニットとの間を光ファイバ
で結んだ実施例であり、４は検出ユニット、５は制御装
置、６及び７は光ファイバである。

検出ユニット４の本体４１には中央部分に蒸気配管内に
連通ずる試料用空隙４２が設けられ、光ファイバ６の端
部と光ファイバ７の端部を試料用空隙４２の両側に互い
に対向させて配置し、それぞれの端部を発光部４３及び
受光部４４としである。なお、必要に応じて発光部４３
と受光部４４には集光レンズが設けられる。

また、制御装置５には発光ダイオード５１ａやその駆動
回路等を備えた発光回路５１と、フォトトランジスタ５
２ａや増幅部、検出部等を備えた受光回路５２を設け、
光ファイバ６の他端を発光回路５１に、光ファイバ７の
他端を受光回路５２にそれぞれ接続しである。５３は光
ファイバ７の受光回路５２への接続部に挿入されている
光分波器、５４は検出出力であり、受光回路５２は第２
図に示したものと同様に構成される。

この実施例は上述のような構成であり、高温となる検出
ユニット４内に発光ダイオードやフォトトランジスタを
配置しないため、これらの素子に対する温度負荷が軽減
されて装置の寿命や信頼性が向上され、また検出ユニッ
ト４の構造が簡略化されるのである。なお、光ファイバ
は発光と受光の両方に用いず、特に熱に弱い素子の側の
みに用いることもできる。

〈発明の効果〉 上述の実施例から明らかなように、この発明の蒸気配管
内の空気検出方法は、水蒸気による吸収スペクトル帯を
含む近赤外線を蒸気配管内の雰囲気を通過させ、水蒸気
による近赤外線の吸収量によって蒸気配管内の空気を検
出するようにしたものであり、空気の存在が温度のよう
な間接的な物理量からではなく直接に検出される。この
ため、蒸気配管内の空気の有無やその量の検出精度が向
上し、適正な空気排出動作が可能となり、同時にエネル
ギーの無駄をなくすことができる。

またこの発明の蒸気配管内の空気検出装置は、発光素子
と受光素子の間の光路中に試料用空隙を設け、これを透
過した近赤外線を受光素子で受光して受光量を検出する
ようにしたものであり、上記の検出方法を容易に実施す
ることができる。

また、空気検出装置において発光素子あるいは受光素子
と試料用空隙との間の光路に光ファイバを用いることに
より、発光素子あるいは受光素子を高温の蒸気配管から
離れた場所に設けることが可能となり、これらの素子に
対する温度負荷を軽減して装置の寿命や信頼性を向上し
、検出ユニットの構造を簡略化することができる。

更に蒸気配管用空気検出ユニットは、蒸気配管系に取付
けられた場合に蒸気配管内に連通した状態となる試料用
空隙を介して発光部と受光部を対向させて配置した構成
とならているので、蒸気配管系の所望箇所に取付けるこ
とが容易であり、受光素子の出力を検出する検出手段と
組み合わせることにより前述の空気検出装置を構成して
、前述の空気検出方法を容易に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略構造図、第２図は制
御装置の基本回路図、第３図は他の実施例の概略構造図
である。 １・・・蒸気配管、２，４・・・検出ユニット、３，５
・・・制御装置、６，７・・・光ファイバ、２１．４１
・・・本体、２２．４２・・・試料用空隙、２３．４３
・・・発光部、２４．４４・・・受光部、２５．５１ａ
・・・発光ダイオード、２６，５２ａ・・・フォトトラ
ンジスタ、２９・・・光学フィルタ、３２・・・検出回
路、３２ａ・・・電圧変換回路、３２ｂ・・・比較回路
、３３，３３　ａ。 ３３ｂ、５４・・・検出出力、５１・・・発光回路、５
２・・・受光回路、５３・・・光分波器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）水蒸気による吸収スペクトル帯を含む近赤外線を
   発光部から発光し、この近赤外線を蒸気配管内の水蒸気
   と空気を含む雰囲気を通して受光し、受光部での受光量
   から水蒸気による近赤外線の吸収量を検知して蒸気配管
   内の空気を検出することを特徴とする蒸気配管内の空気
   検出方法。
2. （２）水蒸気による吸収スペクトル帯を含む近赤外線を
   発光する発光素子と、この発光素子の出力光を受光する
   受光素子と、蒸気配管内に連通し、且つ発光素子と受光
   素子の間の光路中に配置される試料用空隙と、受光素子
   の出力の大きさを検出する検出手段、とを備えたことを
   特徴とする蒸気配管内の空気検出装置。
3. （３）発光素子と試料用空隙との間の光路、及び受光素
   子と試料用空隙との間の光路の少なくとも一部に光ファ
   イバを用いた請求項２記載の蒸気配管内の空気検出装置
   。
4. （４）蒸気配管系に取付けられた場合に蒸気配管内に連
   通した状態となる試料用空隙をユニット本体に設け、こ
   の試料用空隙を介して水蒸気による吸収スペクトル帯を
   含む近赤外線を発光する発光部とこの近赤外線を受光す
   る受光部とを対向させて配置したことを特徴とする蒸気
   配管用空気検出ユニット。