気液二相流体状態制御装置および気液二相流体状態制御方法
【課題】気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることのできる流動状態制御装置および流動状態制御方法を提供する。
【解決手段】供給管を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置１００であって、前述の流体の圧力に関する圧力情報と前述の流体の質量速度に関する質量速度情報と、前述の流体の乾き度に関する乾き度情報とを取得する情報取得部１１０と、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力調整弁３１と前述の流体の質量速度を変更可能なポンプ１１および絞り弁１２と前述の流体の潜熱を変更可能な加熱器３２とを制御する制御部１２０と、を備える。
【解決手段】供給管を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置１００であって、前述の流体の圧力に関する圧力情報と前述の流体の質量速度に関する質量速度情報と、前述の流体の乾き度に関する乾き度情報とを取得する情報取得部１１０と、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力調整弁３１と前述の流体の質量速度を変更可能なポンプ１１および絞り弁１２と前述の流体の潜熱を変更可能な加熱器３２とを制御する制御部１２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、気液二相流の流体の流動状態を制御する流動状態制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を通す管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、下流側を加熱する第２加熱ヒータと、当該管路の上流側の温度を検知する上流側温度検知器と、下流側の温度を検知する下流側温度検知器と、流体の温度を検知する流体温度検知器と、第１加熱ヒータおよび第２加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御するマイコンとを有する流体加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流体加熱装置では、マイコンが、上流側温度検知器、下流側温度検知器、流体温度検知器の各検知温度に基づき、第１加熱ヒータと第２加熱ヒータをそれぞれ独立して制御している。これにより、管路の一部が乾き上がるドライアウトなどの問題が生じることを防止し、飽和蒸気や過熱蒸気などの加熱流体を効率よく生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の流体加熱装置は、管路および流体の温度を検知して管路および流体の温度を制御するだけなので、飽和蒸気のように、気体と液体とを含む気液二相流の流体を、所望の流動状態に変化させることは困難であった。
【０００５】
本実施形態のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることのできる流動状態制御装置および流動状態制御方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る流動状態制御装置は、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置であって、前述の流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得部と、前述の流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得部と、前述の流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得部と、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前述の流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前述の流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御部と、を備える。
【０００７】
かかる構成によれば、制御部は、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御する。ここで、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該流体の流動状態を特定することができる。また、流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該流体の流動状態を変化させることができる。よって、制御部が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【０００８】
好ましくは、制御部は、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出部と、現時点における流動状態と前述の所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御部とを含む。
【０００９】
かかる構成によれば、駆動制御部が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、ベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。よって、駆動制御部が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、流路を流れる気液二相流の流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００１０】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力および乾き度を変化させずに前述の流体の質量速度を変化させるように制御する。
【００１１】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１２】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力および質量速度を変化させずに前述の流体の乾き度を変化させるように制御する。
【００１３】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および質量速度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１４】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の質量速度を変化させずに前述の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。
【００１５】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させずに、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１６】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力を変化させずに前述の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。
【００１７】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１８】
本発明に係る流動状態制御方法は、流動状態制御装置を用いて、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御方法であって、流動状態制御装置が前述の流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得ステップと、流動状態制御装置が前述の流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得ステップと、流動状態制御装置が前述の流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得ステップと、流動状態制御装置が、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前述の流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前述の流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御ステップと、を備える。
【００１９】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御する。ここで、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該流体の流動状態を特定することができる。また、流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該流体の流動状態を変化させることができる。よって、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【００２０】
好ましくは、制御ステップは、流動状態制御装置が、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出ステップと、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御ステップとを含む。
【００２１】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、ベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。よって、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、流路を流れる気液二相流の流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００２２】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力および乾き度を変化させずに前述の流体の質量速度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２３】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２４】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力および質量速度を変化させずに前述の流体の乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２５】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および質量速度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２６】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の質量速度を変化させずに前述の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２７】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させずに、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２８】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２９】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の流動状態制御装置によれば、制御部が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、流体の流動状態を、例えば、配管の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、配管が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【００３１】
また、本発明の流動状態制御方法によれば、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、流体の流動状態を、例えば、配管の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、配管が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】流体供給システムの一例を説明する概略構成図である。
【図２】図１に示した流動状態制御装置の機能的構成を説明するブロック図である。
【図３】二相流体の流動様式の一例を説明する図である。
【図４】二相流体の流動状態の一例を示す特性図である。
【図５】図１に示した流動状態制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】二相流体の流動状態の変化の一例を示す特性図である。
【図７】二相流体の流動状態の変化の他の例を示す特性図である。
【図８】二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。
【図９】二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に本実施形態の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、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は勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
【００３４】
図１ないし図９は、本発明に係る流動状態制御装置および流動状態制御方法の一実施形態を示すためのものである。図１は、流体供給システムＳの一例を説明する概略構成図である。図１に示すように、流体供給システムＳは、液体と気体とが混在した気液二相流の流体（以下、単に二相流体ということがある）、例えば水蒸気を、流体供給システムＳの下流に接続される機器、例えば熱交換器（図示省略）に供給するためものである。流体供給システムＳは、給水器１０と、ボイラー２０と、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３と、流動状態制御装置１００とを備える。
【００３５】
給水器１０は、給水管１５を介して水を供給するためのものである。給水器１０は、ポンプ１１と、絞り弁１２とを備える。ポンプ１１は、例えば機械的エネルギーにより圧力を加え、所定の圧力で水を吸水管１５に送り出す。絞り弁１２は、吸水管１５に設けられ、その弁（バルブ）の開度に応じて給水管１５を流れる水の流量（質量流量）を調整する。ここで、流体の質量流量は、単位時間あたりの流体の質量速度と流体が流れる流路（配管）の断面積との積である。よって、絞り弁１２は、実際には、給水管１５を流れる水の質量速度を調整している。
【００３６】
ポンプ１１および絞り弁１２は、詳細を後述する流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態におけるポンプ１１および絞り弁１２は、本発明における「質量速度制御装置」の一例に相当する。
【００３７】
ボイラー２０は、供給管２５を介して二相流体（水蒸気）を供給するためのものである。ボイラー２０は、給水管１５から供給された水に、例えばガスなどの燃料を燃焼させて得た熱を加えて二相流体（水蒸気）を生成し、生成した二相流体（水蒸気）を供給管２５から排出する。
【００３８】
供給管２５の一端（図１において左端）は、ボイラー２０に接続され、供給管２５の他端（図１において右端）は、供給先に接続される。ボイラー２０から排出された二相流体は、供給管２５を図１に矢印で示す方向に流れる。供給管２５の一端と他端との間には、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とが設置される。
【００３９】
圧力調整弁３１は、ボイラー２０から排出され、供給管２５を流れる二相流体を、例えば減圧して二相流体の圧力が所定値になるように調整する。圧力調整弁３１は、流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態における圧力調整弁３１は、本発明における「圧力制御装置」の一例に相当する。
【００４０】
本実施形態では、「圧力制御装置」の一例として、二相流体の圧力を低下させる圧力調整弁３１を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、圧力調整弁３１に代えて、または圧力調整弁３１とともに、供給管２５に圧力ポンプを設けるようにしてもよい。この場合、供給管２５を流れる二相流体の圧力を上昇させることが可能となる。
【００４１】
加熱器３２は、例えば電気的エネルギーにより発熱するヒータである。加熱器３２は、供給管２５を流れる二相流体を加熱し、二相流体の潜熱（熱量）を変化させる。加熱器３２は、流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態における加熱器は、本発明における「熱量制御装置」の一例に相当する。
【００４２】
本実施形態では、「熱量制御装置」の一例として、二相流体の潜熱（熱量）を増加させる加熱器３２を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、加熱器３２に代えて、または加熱器３２とともに、供給管２５に冷却装置を設けるようにしてもよい。この場合、供給管２５を流れる二相流体の潜熱（熱量）を低減させることが可能となる。
【００４３】
質量流量計４１は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を検出する。質量流量計４１は、検出した質量速度に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。なお、質量流量計４１は、二相流体の質量速度に代えて、または二相流体の質量速度とともに、二相流体の質量流量に応じた検出信号（電気信号）を出力してもよい。
【００４４】
本実施形態では、質量流量計４１を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、質量流量計４１に代えて、質量速度を検出するフローセンサ（流れセンサ）を設けるようにしてもよい。
【００４５】
圧力センサ４２は、供給管２５を流れる二相流体の圧力を検出する。圧力センサ４２は、検出した圧力に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。
【００４６】
乾き度センサ４３は、供給管２５を流れる二相流体の乾き度（クオリティ）を検出する。乾き度センサ４３は、検出した乾き度に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。
【００４７】
一般に、二相流体の乾き度（クオリティ）は、湿り蒸気において飽和液と飽和蒸気の混合割合を示したものである。例えば、１［ｋｇ］に含まれる飽和蒸気がｘ［ｋｇ］（０≦ｘ≦１）であるとき、乾き度はｘで表される。
【００４８】
二相流体の乾き度は、例えば、二相流体の圧力および質量速度が一定の（変化しない）状態で、加熱器３２が加熱量（加熱状態）を変化させ、二相流体の潜熱を変化させた場合に、変化する。また、例えば、加熱器３２の加熱量と二相流体の質量速度とが一定の（変化しない）状態で二相流体の圧力を変化させた場合にも、二相流体の乾き度が変化する。
【００４９】
流動状態制御装置１００は、供給管２５を流れる水蒸気（二相流体）の流動状態を所定の流動状態にするためのものである。流動状態制御装置１００は、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とに接続される。
【００５０】
図２は、図１に示した流動状態制御装置１００の機能的構成を説明するブロック図である。図２に示すように、流動状態制御装置１００は、情報取得部１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、出力部１４０と、を備える。
【００５１】
情報取得部１１０は、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とに接続される。情報取得部１１０には、質量流量計４１から質量速度の検出信号が、圧力センサ４２から圧力の検出信号が、乾き度センサ４３から乾き度の検出信号が、それぞれ入力される。これにより、情報取得部１１０は、二相流体の質量速度に関する質量速度情報と、二相流体の圧力に関する圧力情報と、二相流体の乾き度に関する乾き度情報とを取得する。
【００５２】
本実施形態では、情報取得部１１０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報の３つの情報を取得する例を示したが、これに限定されない。例えば、流動状態制御装置１００は、質量速度情報取得部と、圧力情報取得部と、乾き度情報取得部と、を備え、それぞれが、質量速度情報、圧力情報、または乾き度情報を取得するようにしてもよい。
【００５３】
情報取得部１１０は、Ａ／Ｄ変換器（図示量略）を含んでおり、入力された各検出信号（電気信号）を検出データに変換する。情報取得部１１０は、制御部１２０に接続され、変換した各検出データを制御部１２０に出力する。
【００５４】
制御部１２０は、例えばＣＰＵなどで構成され、情報取得部１１０に接続される。制御部１２０は、情報取得部１１０が取得した質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御する。
【００５５】
図３は、二相流体の流動様式の一例を説明する図である。ここで、供給管２５を流れる二相流体の流動状態は、図３に示すように、成層流（ａ）と、波状流（ｂ）と、せん状流（ｃ）と、スラグ流（ｄ）と、環状流（ｅ）と、気泡流（ｆ）と、環状噴霧流（ｇ）と、の７つの流動様式に分類することができる。
【００５６】
図４は、二相流体の流動状態の一例を示す特性図である。なお、図４に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１４０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図４に示すように、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該二相流体の流動状態を特定することができる。また、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該二相流体の流動状態を変化させることができる。例えば、成層流（ａ）の二相流体において質量速度を上昇させた場合に、流動状態が波状流（ｂ）、せん状流（ｃ）、またはスラグ流（ｄ）に変化する。よって、制御部１２０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御することにより、供給管２５を流れる二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、二相流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、制御部１２０は、供給管２５を流れる二相流体が所定の流動状態として環状流（ｅ）になる（維持される）ように、制御するものとして説明する。
【００５８】
図２に示すように、制御部１２０は、流動状態検出部１２１と、駆動制御部１２５とを含んで構成される。
【００５９】
流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０に接続され、情報取得部１１０から質量速度データ、圧力データ、および乾き度データが入力される。また、流動状態検出部１２１は、記憶部１３０にアクセス（読み込みおよび書き出し）自在に接続される。流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０から入力された質量速度データ、圧力データ、および乾き度データを、記憶部１３０に書き出す。
【００６０】
記憶部１３０は、圧力ごとのベーカー線図に関するデータをあらかじめ記憶している。流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０から入力された圧力データに基づいて、記憶部１３０からベーカー線図に関するデータを読み出す。そして、流動状態検出部１２１は、記憶部１３０から読み出したベーカー線図に関するデータに基づいてベーカー線図を描画し、情報取得部１１０から入力された質量速度データと乾き度データとに基づいて、供給管２５を流れる二相流体の現時点における流動状態を検出する。
【００６１】
駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１に接続され、流動状態検出部１２１から現時点における流動状態が入力される。また、駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１と同様に、記憶部１３０にアクセス（読み込みおよび書き出し）自在に接続される。駆動制御部１２５は、記憶部１３０にアクセスしつつ、流動状態検出部１２１から入力された現時点における流動状態と、所定の流動状態、すなわち、環状流（ｅ）とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動する制御データを生成して出力する。
【００６２】
ここで、図４に示すベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。例えば、現時点の流動状態が環状噴霧流（ｇ）である場合、目標となる環状流（ｅ）は質量速度が低い領域であるから、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する制御データを出力する。よって、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、供給管２５を流れる二相流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００６３】
出力部１４０は、駆動制御部１２５に接続され、駆動制御部１２５から制御データが入力される。出力部１４０は、Ｄ／Ａ変換器（図示量略）を含んでおり、入力された制御データを制御信号（電気信号）に変換する。また、出力部１４０は、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とに接続される。出力部１４０は、変換した制御信号（電気信号）をポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とに出力する。
【００６４】
本実施形態では、駆動制御部１２５が給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２の両方を制御する例を示したが、これに限定されない。例えば、駆動制御部１２５は、ポンプ１１および絞り弁１２のうちのいずれか一方のみを制御するようにしてもよい。
【００６５】
次に、流動状態制御装置１００が供給管２５を流れる二相流体の流動状態を環状流（ｅ）にする動作について説明する。
【００６６】
図５は、図１に示した流動状態制御装置１００の動作を説明するフローチャートである。図５に示すように、流動状態制御装置１００は処理Ｓ２００を実行する。すなわち、まず、情報取得部１１０は、質量速度情報と、圧力情報と、乾き度情報とを取得する（Ｓ２０１）。
【００６７】
次に、流動状態検出部１２１が、質量速度データと、圧力データと、乾き度データとに基づいて、供給管２５を流れる二相流体の現時点における流動状態を検出する（Ｓ２０２）。
【００６８】
次に、駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が気泡流であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００６９】
Ｓ２０３の判定の結果、現時点の流動状態が気泡流である場合、駆動制御部１２５は、加熱により供給管２５を流れる二相流体の潜熱を増加させるように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度が変化しないように、圧力調整弁３１とポンプ１１および絞り弁１２とを制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させる（Ｓ２０４）。
【００７０】
図６は、二相流体の流動状態の変化の一例を示す特性図である。なお、図６に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が３５［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図６に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ１である場合、Ｓ２０４のステップにおいて、圧力および質量速度を変化させずに乾き度を上昇させると、矢印で示すように、気泡流である状態Ｐ１から環状噴霧流である状態Ｐ２に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御することにより、図６に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７１】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０４のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００７２】
一方、Ｓ２０３の判定の結果、現時点の流動状態が気泡流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が環状噴霧流であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
【００７３】
Ｓ２０５の判定の結果、現時点の流動状態が環状噴霧流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の低下に応じて加熱量を減少させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させる（Ｓ２０６）。
【００７４】
図６に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ２である場合、Ｓ２０６のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに質量速度を低下させると、矢印で示すように、環状噴霧流である状態Ｐ２から環状流である状態Ｐ３に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図６に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７５】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０６のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００７６】
一方、Ｓ２０５の判定の結果、現時点の流動状態が環状噴霧流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が成層流であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。
【００７７】
Ｓ２０７の判定の結果、現時点の流動状態が成層流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の上昇に応じて加熱量を増加させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させる（Ｓ２０８）。
【００７８】
図７は、二相流体の流動状態の変化の他の例を示す特性図である。なお、図７に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１４０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図７に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ４である場合、Ｓ２０８のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させると、矢印で示すように、成層流である状態Ｐ４からせん状流である状態Ｐ５に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図７に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７９】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０８のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８０】
一方、Ｓ２０７の判定の結果、現時点の流動状態が成層流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態がせん状流であるか否かを判定する（Ｓ２０９）。
【００８１】
Ｓ２０９の判定の結果、現時点の流動状態がせん状流である場合、駆動制御部１２５は、加熱により供給管２５を流れる二相流体の潜熱を増加させるように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度が変化しないように、圧力調整弁３１とポンプ１１および絞り弁１２とを制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させる（Ｓ２１０）。
【００８２】
図７に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ５である場合、Ｓ２１０のステップにおいて、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させると、矢印で示すように、せん状流である状態Ｐ５からスラグ流である状態Ｐ６に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御することにより、図７に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００８３】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１０のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８４】
一方、Ｓ２０９の判定の結果、現時点の流動状態がせん状流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態がスラグ流であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。
【００８５】
Ｓ２１１の判定の結果、現時点の流動状態がスラグ流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるように、出力部１４０を介して圧力調整弁３１に制御信号を出力して制御する。このとき、圧力の低下により、供給管２５を流れる二相流体の乾き度が上昇する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度が変化しないように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるとともに乾き度を上昇させる（Ｓ２１２）。
【００８６】
図８は、二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。なお、図８に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が７０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図７および図８に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ６である場合、Ｓ２１２のステップにおいて、質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるとともに乾き度を上昇させると、図７から図８にベーカー線図が変化して環状流の領域が広がるとともに、図８に矢印で示すように、スラグ流である状態Ｐ６から環状流Ｐ７に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させるように制御することにより、図７および図８に示すように、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００８７】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１０のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８８】
一方、Ｓ２１１の判定の結果、現時点の流動状態がスラグ流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が波状流であるか否かを判定する（Ｓ２１３）。
【００８９】
Ｓ２１３の判定の結果、現時点の流動状態が波状流である場合、駆動制御部１２５は、記憶部１３０から乾き度データを読み出し、供給管２５を流れる二相流体の現時点の乾き度がしきい値ｋより大きいか否かを判定する（Ｓ２１４）。しきい値ｋは、例えば制御部１２０のメモリ（図示省略）にあらかじめ記憶され、一例として、しきい値ｋに０．６が設定される（ｋ＝０．６）。
【００９０】
Ｓ２１４の判定の結果、現時点の乾き度がしきい値ｋより大きい場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、加熱量を一定に保つ（維持する）ように加熱器３２を制御する。このとき、加熱器３２の加熱量を一定のまま質量速度を上昇させることによって、供給管２５を流れる二相流体の乾き度が低下する。さらに、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるとともに乾き度を低下させる（Ｓ２１５）。
【００９１】
一方、Ｓ２１４の判定の結果、現時点の乾き度がしきい値ｋより大きくない、すなわち、現時点の乾き度がしきい値ｋ以下である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の上昇に応じて加熱量を増加させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２を制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させる（Ｓ２１６）。
【００９２】
図９は、二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。なお、図９に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図９に示すように、例えば、現時点の乾き度が０．８であって、流動状態が状態Ｐ８である場合、Ｓ２１５のステップにおいて、圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるとともに乾き度を低下させると、矢印で示すように、波状流である状態Ｐ８から環状流である状態Ｐ９に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御することにより、図９に示すように、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００９３】
一方、例えば、現時点の乾き度が０．４であって、流動状態が状態Ｐ１０である場合、Ｓ２１６のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させると、矢印で示すように、波状流である状態Ｐ１０から環状流である状態Ｐ１１に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図９に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００９４】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１５またはＳ２１６のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００９５】
一方、Ｓ２１３の判定の結果、現時点の流動状態が波状流でない場合、現時点の流動状態は、気泡流、環状噴霧流、成層流、せん状流、スラグ流、および波状流のいずれでもないから、残りの流動状態、すなわち、環状流であると考えられる。この場合、供給管２５を流れる二相流体は所望の流動状態になっているので、流動状態制御装置１００は流動状態を変化させる必要がない。よって、駆動制御部１２５は何も制御せず、流動状態制御装置１００は、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００９６】
本実施形態では、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１１、およびＳ２１３のステップにおいて、気泡流、環状噴霧流、成層流、せん状流、スラグ流、波状流の順序で判定する例を示したが、これに限定されず、順序を入れ換えてもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、流動状態制御装置１００が所定の流動状態として環状流にする例を示したが、これに限定されない。例えば、設置環境（設置場所）、使用態様、供給先の機器などによって、環状流以外の流動状態にするようにしてもよい。
【００９８】
このように、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、制御部１２０は、情報取得部１１０が取得した質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御する。ここで、図４に示すように、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該二相流体の流動状態を特定することができる。また、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該二相流体の流動状態を変化させることができる。例えば、成層流（ａ）の二相流体において質量速度を上昇させた場合に、流動状態が波状流（ｂ）、せん状流（ｃ）、またはスラグ流（ｄ）に変化する。よって、制御部１２０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御することにより、供給管２５を流れる二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、二相流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、二相流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、二相流体の流動状態を、例えば、供給管２５の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、供給管２５が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【００９９】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、図４に示すベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。例えば、現時点の流動状態が環状噴霧流（ｇ）である場合、目標となる環状流（ｅ）は質量速度が低い領域であるから、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する制御データを出力する。よって、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、供給管２５を流れる二相流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【０１００】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、図６、図７、および図９に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０１】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、図６および図７に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０２】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、図７および図８に示すように、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０３】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、図９に示すように、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０４】
なお、前述した実施形態の構成は、組み合わせたり、あるいは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本実施形態の構成は前述した実施形態のみに限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…給水器
１１…ポンプ
１２…絞り弁
１５…給水管
２０…ボイラー
２５…供給管
３１…圧力調整弁
３２…加熱器
４１…質量流量計
４２…圧力センサ
４３…乾き度センサ
１００…流動状態制御装置
１１０…情報取得部
１２０…制御部
１２１…流動状態検出部
１２５…駆動制御部
１３０…記憶部
１４０…出力部
Ｓ…流体供給システム
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、気液二相流の流体の流動状態を制御する流動状態制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を通す管路の上流側を加熱する第１加熱ヒータと、下流側を加熱する第２加熱ヒータと、当該管路の上流側の温度を検知する上流側温度検知器と、下流側の温度を検知する下流側温度検知器と、流体の温度を検知する流体温度検知器と、第１加熱ヒータおよび第２加熱ヒータのうち少なくとも一方を制御するマイコンとを有する流体加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流体加熱装置では、マイコンが、上流側温度検知器、下流側温度検知器、流体温度検知器の各検知温度に基づき、第１加熱ヒータと第２加熱ヒータをそれぞれ独立して制御している。これにより、管路の一部が乾き上がるドライアウトなどの問題が生じることを防止し、飽和蒸気や過熱蒸気などの加熱流体を効率よく生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の流体加熱装置は、管路および流体の温度を検知して管路および流体の温度を制御するだけなので、飽和蒸気のように、気体と液体とを含む気液二相流の流体を、所望の流動状態に変化させることは困難であった。
【０００５】
本実施形態のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることのできる流動状態制御装置および流動状態制御方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る流動状態制御装置は、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置であって、前述の流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得部と、前述の流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得部と、前述の流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得部と、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前述の流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前述の流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御部と、を備える。
【０００７】
かかる構成によれば、制御部は、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御する。ここで、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該流体の流動状態を特定することができる。また、流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該流体の流動状態を変化させることができる。よって、制御部が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【０００８】
好ましくは、制御部は、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出部と、現時点における流動状態と前述の所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御部とを含む。
【０００９】
かかる構成によれば、駆動制御部が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、ベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。よって、駆動制御部が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、流路を流れる気液二相流の流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００１０】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力および乾き度を変化させずに前述の流体の質量速度を変化させるように制御する。
【００１１】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１２】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力および質量速度を変化させずに前述の流体の乾き度を変化させるように制御する。
【００１３】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および質量速度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１４】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の質量速度を変化させずに前述の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。
【００１５】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させずに、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１６】
好ましくは、駆動制御部は、前述の流体の圧力を変化させずに前述の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。
【００１７】
かかる構成によれば、駆動制御部が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００１８】
本発明に係る流動状態制御方法は、流動状態制御装置を用いて、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御方法であって、流動状態制御装置が前述の流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得ステップと、流動状態制御装置が前述の流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得ステップと、流動状態制御装置が前述の流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得ステップと、流動状態制御装置が、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前述の流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前述の流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御ステップと、を備える。
【００１９】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御する。ここで、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該流体の流動状態を特定することができる。また、流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該流体の流動状態を変化させることができる。よって、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【００２０】
好ましくは、制御ステップは、流動状態制御装置が、圧力情報と質量速度情報と乾き度情報とに基づいて、前述の流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出ステップと、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御ステップとを含む。
【００２１】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、ベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。よって、流動状態制御装置が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、流路を流れる気液二相流の流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００２２】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力および乾き度を変化させずに前述の流体の質量速度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２３】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２４】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力および質量速度を変化させずに前述の流体の乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２５】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および質量速度を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２６】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の質量速度を変化させずに前述の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２７】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の質量速度を変化させずに、流路を流れる気液二相流の流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【００２８】
好ましくは、駆動制御ステップは、流動状態制御装置が、前述の流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御するステップを含む。
【００２９】
かかる構成によれば、流動状態制御装置が、流路を流れる気液二相流の流体の圧力を変化させずに流路を流れる気液二相流の流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、流路を流れる気液二相流の流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の流動状態制御装置によれば、制御部が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、流体の流動状態を、例えば、配管の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、配管が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【００３１】
また、本発明の流動状態制御方法によれば、流動状態制御装置が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、圧力制御装置と質量速度制御装置と熱量制御装置とを制御することにより、流路を流れる気液二相流の流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、気液二相流の流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、流体の流動状態を、例えば、配管の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、配管が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】流体供給システムの一例を説明する概略構成図である。
【図２】図１に示した流動状態制御装置の機能的構成を説明するブロック図である。
【図３】二相流体の流動様式の一例を説明する図である。
【図４】二相流体の流動状態の一例を示す特性図である。
【図５】図１に示した流動状態制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】二相流体の流動状態の変化の一例を示す特性図である。
【図７】二相流体の流動状態の変化の他の例を示す特性図である。
【図８】二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。
【図９】二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に本実施形態の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、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は勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
【００３４】
図１ないし図９は、本発明に係る流動状態制御装置および流動状態制御方法の一実施形態を示すためのものである。図１は、流体供給システムＳの一例を説明する概略構成図である。図１に示すように、流体供給システムＳは、液体と気体とが混在した気液二相流の流体（以下、単に二相流体ということがある）、例えば水蒸気を、流体供給システムＳの下流に接続される機器、例えば熱交換器（図示省略）に供給するためものである。流体供給システムＳは、給水器１０と、ボイラー２０と、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３と、流動状態制御装置１００とを備える。
【００３５】
給水器１０は、給水管１５を介して水を供給するためのものである。給水器１０は、ポンプ１１と、絞り弁１２とを備える。ポンプ１１は、例えば機械的エネルギーにより圧力を加え、所定の圧力で水を吸水管１５に送り出す。絞り弁１２は、吸水管１５に設けられ、その弁（バルブ）の開度に応じて給水管１５を流れる水の流量（質量流量）を調整する。ここで、流体の質量流量は、単位時間あたりの流体の質量速度と流体が流れる流路（配管）の断面積との積である。よって、絞り弁１２は、実際には、給水管１５を流れる水の質量速度を調整している。
【００３６】
ポンプ１１および絞り弁１２は、詳細を後述する流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態におけるポンプ１１および絞り弁１２は、本発明における「質量速度制御装置」の一例に相当する。
【００３７】
ボイラー２０は、供給管２５を介して二相流体（水蒸気）を供給するためのものである。ボイラー２０は、給水管１５から供給された水に、例えばガスなどの燃料を燃焼させて得た熱を加えて二相流体（水蒸気）を生成し、生成した二相流体（水蒸気）を供給管２５から排出する。
【００３８】
供給管２５の一端（図１において左端）は、ボイラー２０に接続され、供給管２５の他端（図１において右端）は、供給先に接続される。ボイラー２０から排出された二相流体は、供給管２５を図１に矢印で示す方向に流れる。供給管２５の一端と他端との間には、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とが設置される。
【００３９】
圧力調整弁３１は、ボイラー２０から排出され、供給管２５を流れる二相流体を、例えば減圧して二相流体の圧力が所定値になるように調整する。圧力調整弁３１は、流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態における圧力調整弁３１は、本発明における「圧力制御装置」の一例に相当する。
【００４０】
本実施形態では、「圧力制御装置」の一例として、二相流体の圧力を低下させる圧力調整弁３１を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、圧力調整弁３１に代えて、または圧力調整弁３１とともに、供給管２５に圧力ポンプを設けるようにしてもよい。この場合、供給管２５を流れる二相流体の圧力を上昇させることが可能となる。
【００４１】
加熱器３２は、例えば電気的エネルギーにより発熱するヒータである。加熱器３２は、供給管２５を流れる二相流体を加熱し、二相流体の潜熱（熱量）を変化させる。加熱器３２は、流動状態制御装置１００から入力される制御信号（電気信号）に基づいて作動（動作）する。なお、本実施形態における加熱器は、本発明における「熱量制御装置」の一例に相当する。
【００４２】
本実施形態では、「熱量制御装置」の一例として、二相流体の潜熱（熱量）を増加させる加熱器３２を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、加熱器３２に代えて、または加熱器３２とともに、供給管２５に冷却装置を設けるようにしてもよい。この場合、供給管２５を流れる二相流体の潜熱（熱量）を低減させることが可能となる。
【００４３】
質量流量計４１は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を検出する。質量流量計４１は、検出した質量速度に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。なお、質量流量計４１は、二相流体の質量速度に代えて、または二相流体の質量速度とともに、二相流体の質量流量に応じた検出信号（電気信号）を出力してもよい。
【００４４】
本実施形態では、質量流量計４１を設置する例を示したが、これに限定されない。例えば、質量流量計４１に代えて、質量速度を検出するフローセンサ（流れセンサ）を設けるようにしてもよい。
【００４５】
圧力センサ４２は、供給管２５を流れる二相流体の圧力を検出する。圧力センサ４２は、検出した圧力に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。
【００４６】
乾き度センサ４３は、供給管２５を流れる二相流体の乾き度（クオリティ）を検出する。乾き度センサ４３は、検出した乾き度に応じた検出信号（電気信号）を流動状態制御装置１００に出力する。
【００４７】
一般に、二相流体の乾き度（クオリティ）は、湿り蒸気において飽和液と飽和蒸気の混合割合を示したものである。例えば、１［ｋｇ］に含まれる飽和蒸気がｘ［ｋｇ］（０≦ｘ≦１）であるとき、乾き度はｘで表される。
【００４８】
二相流体の乾き度は、例えば、二相流体の圧力および質量速度が一定の（変化しない）状態で、加熱器３２が加熱量（加熱状態）を変化させ、二相流体の潜熱を変化させた場合に、変化する。また、例えば、加熱器３２の加熱量と二相流体の質量速度とが一定の（変化しない）状態で二相流体の圧力を変化させた場合にも、二相流体の乾き度が変化する。
【００４９】
流動状態制御装置１００は、供給管２５を流れる水蒸気（二相流体）の流動状態を所定の流動状態にするためのものである。流動状態制御装置１００は、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２と、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とに接続される。
【００５０】
図２は、図１に示した流動状態制御装置１００の機能的構成を説明するブロック図である。図２に示すように、流動状態制御装置１００は、情報取得部１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、出力部１４０と、を備える。
【００５１】
情報取得部１１０は、質量流量計４１と、圧力センサ４２と、乾き度センサ４３とに接続される。情報取得部１１０には、質量流量計４１から質量速度の検出信号が、圧力センサ４２から圧力の検出信号が、乾き度センサ４３から乾き度の検出信号が、それぞれ入力される。これにより、情報取得部１１０は、二相流体の質量速度に関する質量速度情報と、二相流体の圧力に関する圧力情報と、二相流体の乾き度に関する乾き度情報とを取得する。
【００５２】
本実施形態では、情報取得部１１０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報の３つの情報を取得する例を示したが、これに限定されない。例えば、流動状態制御装置１００は、質量速度情報取得部と、圧力情報取得部と、乾き度情報取得部と、を備え、それぞれが、質量速度情報、圧力情報、または乾き度情報を取得するようにしてもよい。
【００５３】
情報取得部１１０は、Ａ／Ｄ変換器（図示量略）を含んでおり、入力された各検出信号（電気信号）を検出データに変換する。情報取得部１１０は、制御部１２０に接続され、変換した各検出データを制御部１２０に出力する。
【００５４】
制御部１２０は、例えばＣＰＵなどで構成され、情報取得部１１０に接続される。制御部１２０は、情報取得部１１０が取得した質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御する。
【００５５】
図３は、二相流体の流動様式の一例を説明する図である。ここで、供給管２５を流れる二相流体の流動状態は、図３に示すように、成層流（ａ）と、波状流（ｂ）と、せん状流（ｃ）と、スラグ流（ｄ）と、環状流（ｅ）と、気泡流（ｆ）と、環状噴霧流（ｇ）と、の７つの流動様式に分類することができる。
【００５６】
図４は、二相流体の流動状態の一例を示す特性図である。なお、図４に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１４０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図４に示すように、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該二相流体の流動状態を特定することができる。また、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該二相流体の流動状態を変化させることができる。例えば、成層流（ａ）の二相流体において質量速度を上昇させた場合に、流動状態が波状流（ｂ）、せん状流（ｃ）、またはスラグ流（ｄ）に変化する。よって、制御部１２０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御することにより、供給管２５を流れる二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、二相流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、制御部１２０は、供給管２５を流れる二相流体が所定の流動状態として環状流（ｅ）になる（維持される）ように、制御するものとして説明する。
【００５８】
図２に示すように、制御部１２０は、流動状態検出部１２１と、駆動制御部１２５とを含んで構成される。
【００５９】
流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０に接続され、情報取得部１１０から質量速度データ、圧力データ、および乾き度データが入力される。また、流動状態検出部１２１は、記憶部１３０にアクセス（読み込みおよび書き出し）自在に接続される。流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０から入力された質量速度データ、圧力データ、および乾き度データを、記憶部１３０に書き出す。
【００６０】
記憶部１３０は、圧力ごとのベーカー線図に関するデータをあらかじめ記憶している。流動状態検出部１２１は、情報取得部１１０から入力された圧力データに基づいて、記憶部１３０からベーカー線図に関するデータを読み出す。そして、流動状態検出部１２１は、記憶部１３０から読み出したベーカー線図に関するデータに基づいてベーカー線図を描画し、情報取得部１１０から入力された質量速度データと乾き度データとに基づいて、供給管２５を流れる二相流体の現時点における流動状態を検出する。
【００６１】
駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１に接続され、流動状態検出部１２１から現時点における流動状態が入力される。また、駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１と同様に、記憶部１３０にアクセス（読み込みおよび書き出し）自在に接続される。駆動制御部１２５は、記憶部１３０にアクセスしつつ、流動状態検出部１２１から入力された現時点における流動状態と、所定の流動状態、すなわち、環状流（ｅ）とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動する制御データを生成して出力する。
【００６２】
ここで、図４に示すベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。例えば、現時点の流動状態が環状噴霧流（ｇ）である場合、目標となる環状流（ｅ）は質量速度が低い領域であるから、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する制御データを出力する。よって、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、供給管２５を流れる二相流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【００６３】
出力部１４０は、駆動制御部１２５に接続され、駆動制御部１２５から制御データが入力される。出力部１４０は、Ｄ／Ａ変換器（図示量略）を含んでおり、入力された制御データを制御信号（電気信号）に変換する。また、出力部１４０は、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とに接続される。出力部１４０は、変換した制御信号（電気信号）をポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とに出力する。
【００６４】
本実施形態では、駆動制御部１２５が給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２の両方を制御する例を示したが、これに限定されない。例えば、駆動制御部１２５は、ポンプ１１および絞り弁１２のうちのいずれか一方のみを制御するようにしてもよい。
【００６５】
次に、流動状態制御装置１００が供給管２５を流れる二相流体の流動状態を環状流（ｅ）にする動作について説明する。
【００６６】
図５は、図１に示した流動状態制御装置１００の動作を説明するフローチャートである。図５に示すように、流動状態制御装置１００は処理Ｓ２００を実行する。すなわち、まず、情報取得部１１０は、質量速度情報と、圧力情報と、乾き度情報とを取得する（Ｓ２０１）。
【００６７】
次に、流動状態検出部１２１が、質量速度データと、圧力データと、乾き度データとに基づいて、供給管２５を流れる二相流体の現時点における流動状態を検出する（Ｓ２０２）。
【００６８】
次に、駆動制御部１２５は、流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が気泡流であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００６９】
Ｓ２０３の判定の結果、現時点の流動状態が気泡流である場合、駆動制御部１２５は、加熱により供給管２５を流れる二相流体の潜熱を増加させるように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度が変化しないように、圧力調整弁３１とポンプ１１および絞り弁１２とを制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させる（Ｓ２０４）。
【００７０】
図６は、二相流体の流動状態の変化の一例を示す特性図である。なお、図６に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が３５［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図６に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ１である場合、Ｓ２０４のステップにおいて、圧力および質量速度を変化させずに乾き度を上昇させると、矢印で示すように、気泡流である状態Ｐ１から環状噴霧流である状態Ｐ２に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御することにより、図６に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７１】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０４のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００７２】
一方、Ｓ２０３の判定の結果、現時点の流動状態が気泡流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が環状噴霧流であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
【００７３】
Ｓ２０５の判定の結果、現時点の流動状態が環状噴霧流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の低下に応じて加熱量を減少させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させる（Ｓ２０６）。
【００７４】
図６に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ２である場合、Ｓ２０６のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに質量速度を低下させると、矢印で示すように、環状噴霧流である状態Ｐ２から環状流である状態Ｐ３に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図６に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７５】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０６のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００７６】
一方、Ｓ２０５の判定の結果、現時点の流動状態が環状噴霧流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が成層流であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。
【００７７】
Ｓ２０７の判定の結果、現時点の流動状態が成層流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の上昇に応じて加熱量を増加させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させる（Ｓ２０８）。
【００７８】
図７は、二相流体の流動状態の変化の他の例を示す特性図である。なお、図７に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１４０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図７に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ４である場合、Ｓ２０８のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させると、矢印で示すように、成層流である状態Ｐ４からせん状流である状態Ｐ５に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図７に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００７９】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２０８のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８０】
一方、Ｓ２０７の判定の結果、現時点の流動状態が成層流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態がせん状流であるか否かを判定する（Ｓ２０９）。
【００８１】
Ｓ２０９の判定の結果、現時点の流動状態がせん状流である場合、駆動制御部１２５は、加熱により供給管２５を流れる二相流体の潜熱を増加させるように、出力部１４０を介して加熱器３２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度が変化しないように、圧力調整弁３１とポンプ１１および絞り弁１２とを制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させる（Ｓ２１０）。
【００８２】
図７に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ５である場合、Ｓ２１０のステップにおいて、圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を上昇させると、矢印で示すように、せん状流である状態Ｐ５からスラグ流である状態Ｐ６に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御することにより、図７に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００８３】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１０のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８４】
一方、Ｓ２０９の判定の結果、現時点の流動状態がせん状流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態がスラグ流であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。
【００８５】
Ｓ２１１の判定の結果、現時点の流動状態がスラグ流である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるように、出力部１４０を介して圧力調整弁３１に制御信号を出力して制御する。このとき、圧力の低下により、供給管２５を流れる二相流体の乾き度が上昇する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度が変化しないように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるとともに乾き度を上昇させる（Ｓ２１２）。
【００８６】
図８は、二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。なお、図８に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が７０［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図７および図８に示すように、例えば、現時点の流動状態が状態Ｐ６である場合、Ｓ２１２のステップにおいて、質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力を低下させるとともに乾き度を上昇させると、図７から図８にベーカー線図が変化して環状流の領域が広がるとともに、図８に矢印で示すように、スラグ流である状態Ｐ６から環状流Ｐ７に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させるように制御することにより、図７および図８に示すように、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００８７】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１０のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００８８】
一方、Ｓ２１１の判定の結果、現時点の流動状態がスラグ流でない場合、駆動制御部１２５は、Ｓ２０２において流動状態検出部１２１が検出した流動状態に基づいて、現時点の流動状態が波状流であるか否かを判定する（Ｓ２１３）。
【００８９】
Ｓ２１３の判定の結果、現時点の流動状態が波状流である場合、駆動制御部１２５は、記憶部１３０から乾き度データを読み出し、供給管２５を流れる二相流体の現時点の乾き度がしきい値ｋより大きいか否かを判定する（Ｓ２１４）。しきい値ｋは、例えば制御部１２０のメモリ（図示省略）にあらかじめ記憶され、一例として、しきい値ｋに０．６が設定される（ｋ＝０．６）。
【００９０】
Ｓ２１４の判定の結果、現時点の乾き度がしきい値ｋより大きい場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。また、駆動制御部１２５は、加熱量を一定に保つ（維持する）ように加熱器３２を制御する。このとき、加熱器３２の加熱量を一定のまま質量速度を上昇させることによって、供給管２５を流れる二相流体の乾き度が低下する。さらに、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるとともに乾き度を低下させる（Ｓ２１５）。
【００９１】
一方、Ｓ２１４の判定の結果、現時点の乾き度がしきい値ｋより大きくない、すなわち、現時点の乾き度がしきい値ｋ以下である場合、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるように、出力部１４０を介してポンプ１１および絞り弁１２に制御信号を出力して制御する。このとき、駆動制御部１２５は、質量速度の上昇に応じて加熱量を増加させて供給管２５を流れる二相流体の潜熱を一定に保つ（維持する）ように、出力部１４０を介して加熱器３２を制御する。また、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の圧力が変化しないように、圧力調整弁３１を制御する。これにより、駆動制御部１２５は、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させる（Ｓ２１６）。
【００９２】
図９は、二相流体の流動状態の変化のさらに他の例を示す特性図である。なお、図９に示す特性図は、二相流体の圧力（絶対圧力）が１［ａｔａ］の場合のベーカー線図（Ｂａｋｅｒ線図）である。図９に示すように、例えば、現時点の乾き度が０．８であって、流動状態が状態Ｐ８である場合、Ｓ２１５のステップにおいて、圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させるとともに乾き度を低下させると、矢印で示すように、波状流である状態Ｐ８から環状流である状態Ｐ９に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御することにより、図９に示すように、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００９３】
一方、例えば、現時点の乾き度が０．４であって、流動状態が状態Ｐ１０である場合、Ｓ２１６のステップにおいて、圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を上昇させると、矢印で示すように、波状流である状態Ｐ１０から環状流である状態Ｐ１１に変化する。このように、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御することにより、図９に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。
【００９４】
流動状態制御装置１００は、Ｓ２１５またはＳ２１６のステップを終了後、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００９５】
一方、Ｓ２１３の判定の結果、現時点の流動状態が波状流でない場合、現時点の流動状態は、気泡流、環状噴霧流、成層流、せん状流、スラグ流、および波状流のいずれでもないから、残りの流動状態、すなわち、環状流であると考えられる。この場合、供給管２５を流れる二相流体は所望の流動状態になっているので、流動状態制御装置１００は流動状態を変化させる必要がない。よって、駆動制御部１２５は何も制御せず、流動状態制御装置１００は、Ｓ２０１以降のステップを再度繰り返す。
【００９６】
本実施形態では、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１１、およびＳ２１３のステップにおいて、気泡流、環状噴霧流、成層流、せん状流、スラグ流、波状流の順序で判定する例を示したが、これに限定されず、順序を入れ換えてもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、流動状態制御装置１００が所定の流動状態として環状流にする例を示したが、これに限定されない。例えば、設置環境（設置場所）、使用態様、供給先の機器などによって、環状流以外の流動状態にするようにしてもよい。
【００９８】
このように、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、制御部１２０は、情報取得部１１０が取得した質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御する。ここで、図４に示すように、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度が分かると、ベーカー線図から、当該二相流体の流動状態を特定することができる。また、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させると、当該二相流体の流動状態を変化させることができる。例えば、成層流（ａ）の二相流体において質量速度を上昇させた場合に、流動状態が波状流（ｂ）、せん状流（ｃ）、またはスラグ流（ｄ）に変化する。よって、制御部１２０が、質量速度情報、圧力情報、および乾き度情報に基づいて、給水器１０のポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とを制御することにより、供給管２５を流れる二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちの少なくとも一つを変化させることができるので、二相流体を所定の（任意の）流動状態にすることが可能となる。これにより、二相流体を容易に所望の流動状態にすることができる。また、二相流体の流動状態を、例えば、供給管２５の内壁を適度に濡れ状態にする環状流に維持する（保つ）ことができ、供給管２５が乾き上がるのを抑制してドライアウトの発生を防止することができる。
【００９９】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動する。ここで、図４に示すベーカー線図において、現時点の流動状態と所定の流動状態とが分かると、二相流体の圧力、質量速度、および乾き度のうちのどれを、上昇または低下させればよいかを決定することができる。例えば、現時点の流動状態が環状噴霧流（ｇ）である場合、目標となる環状流（ｅ）は質量速度が低い領域であるから、駆動制御部１２５は、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を低下させるように、ポンプ１１および絞り弁１２を制御する制御データを出力する。よって、駆動制御部１２５が、現時点における流動状態と所定の流動状態とに基づいて、ポンプ１１および絞り弁１２と、圧力調整弁３１と、加熱器３２とのうちの少なくとも一つを駆動することにより、供給管２５を流れる二相流体をさらに容易に所望の流動状態にことができる。
【０１００】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させるように制御する。これにより、図６、図７、および図９に示すように、ベーカー線図において縦方向（縦軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０１】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力および質量速度を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の乾き度を変化させるように制御する。これにより、図６および図７に示すように、ベーカー線図において横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０２】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の質量速度を変化させずに、供給管２５を流れる二相流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する。これにより、図７および図８に示すように、ベーカー線図において各流動様式の領域を変化させるとともに、横方向（横軸方向）に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０３】
また、本実施形態における流動状態制御装置１００および流動状態制御方法によれば、駆動制御部１２５が、供給管２５を流れる二相流体の圧力を変化させずに供給管２５を流れる二相流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する。これにより、図９に示すように、ベーカー線図においてななめ方向に隣接する流動状態に変化させることが可能となる。これにより、供給管２５を流れる二相流体を、現在の流動状態から所定の流動状態に迅速かつ正確に変化させることができる。
【０１０４】
なお、前述した実施形態の構成は、組み合わせたり、あるいは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本実施形態の構成は前述した実施形態のみに限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…給水器
１１…ポンプ
１２…絞り弁
１５…給水管
２０…ボイラー
２５…供給管
３１…圧力調整弁
３２…加熱器
４１…質量流量計
４２…圧力センサ
４３…乾き度センサ
１００…流動状態制御装置
１１０…情報取得部
１２０…制御部
１２１…流動状態検出部
１２５…駆動制御部
１３０…記憶部
１４０…出力部
Ｓ…流体供給システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置であって、
前記流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得部と、
前記流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得部と、
前記流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得部と、
前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前記流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前記流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする流動状態制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出部と、
前記現時点における流動状態と前記所定の流動状態とに基づいて、前記圧力制御装置と前記質量速度制御装置と前記熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御部とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の流体状態制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力および乾き度を変化させずに前記流体の質量速度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の流動状態制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力および質量速度を変化させずに前記流体の乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の流動状態制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記流体の質量速度を変化させずに前記流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の流動状態制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一項に記載の流動状態制御装置。
【請求項７】
流動状態制御装置を用いて、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御方法であって、
前記流動状態制御装置が前記流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得ステップと、
前記流動状態制御装置が前記流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得ステップと、
前記流動状態制御装置が前記流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得ステップと、
前記流動状態制御装置が、前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前記流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前記流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御ステップと、を備える
ことを特徴とする流動状態制御方法。
【請求項８】
前記制御ステップは、
前記流動状態制御装置が、前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出ステップと、
前記流動状態制御装置が、前記現時点における流動状態と前記所定の流動状態とに基づいて、前記圧力制御装置と前記質量速度制御装置と前記熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御ステップとを含む
ことを特徴とする請求項７に記載の流体状態制御方法。
【請求項９】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力および乾き度を変化させずに前記流体の質量速度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８に記載の流動状態制御方法。
【請求項１０】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力および質量速度を変化させずに前記流体の乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８または９に記載の流動状態制御方法。
【請求項１１】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の質量速度を変化させずに前記流体の圧力および乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の流動状態制御方法。
【請求項１２】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の流動状態制御方法。
【請求項１】
流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御装置であって、
前記流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得部と、
前記流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得部と、
前記流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得部と、
前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前記流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前記流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする流動状態制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出部と、
前記現時点における流動状態と前記所定の流動状態とに基づいて、前記圧力制御装置と前記質量速度制御装置と前記熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御部とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の流体状態制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力および乾き度を変化させずに前記流体の質量速度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の流動状態制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力および質量速度を変化させずに前記流体の乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の流動状態制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記流体の質量速度を変化させずに前記流体の圧力および乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の流動状態制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御する
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一項に記載の流動状態制御装置。
【請求項７】
流動状態制御装置を用いて、流路を流れる気液二相流の流体を所定の流動状態にする流動状態制御方法であって、
前記流動状態制御装置が前記流体の圧力に関する圧力情報を取得する圧力取得ステップと、
前記流動状態制御装置が前記流体の質量速度に関する質量速度情報を取得する質量速度取得ステップと、
前記流動状態制御装置が前記流体の乾き度に関する乾き度情報を取得する乾き度取得ステップと、
前記流動状態制御装置が、前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の圧力を変更可能な圧力制御装置と前記流体の質量速度を変更可能な質量速度制御装置と前記流体の潜熱を変更可能な熱量制御装置とを制御する制御ステップと、を備える
ことを特徴とする流動状態制御方法。
【請求項８】
前記制御ステップは、
前記流動状態制御装置が、前記圧力情報と前記質量速度情報と前記乾き度情報とに基づいて、前記流体の現時点における流動状態を検出する流動状態検出ステップと、
前記流動状態制御装置が、前記現時点における流動状態と前記所定の流動状態とに基づいて、前記圧力制御装置と前記質量速度制御装置と前記熱量制御装置とのうちの少なくとも一つを駆動する駆動制御ステップとを含む
ことを特徴とする請求項７に記載の流体状態制御方法。
【請求項９】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力および乾き度を変化させずに前記流体の質量速度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８に記載の流動状態制御方法。
【請求項１０】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力および質量速度を変化させずに前記流体の乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８または９に記載の流動状態制御方法。
【請求項１１】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の質量速度を変化させずに前記流体の圧力および乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の流動状態制御方法。
【請求項１２】
前記駆動制御ステップは、前記流動状態制御装置が、前記流体の圧力を変化させずに前記流体の質量速度および乾き度を変化させるように制御するステップを含む
ことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の流動状態制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７６４８０（Ｐ２０１３−７６４８０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５１１９（Ｐ２０１１−２１５１１９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]