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公開番号2025167842
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072794
出願日2024-04-26
発明の名称過熱水蒸気の密度の推定方法、および過熱水蒸気の体積流量の測定方法
出願人株式会社ジェイテクトサーモシステム
代理人個人
主分類G01N 9/00 20060101AFI20251030BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象とする所定の温度で所定の圧力の状態の過熱水蒸気の密度を容易に把握することができる、過熱水蒸気の密度の推定方法を提供する。
【解決手段】仮想密度算出ステップS11では、過熱水蒸気を理想気体とみなして過熱水蒸気が標準状態で存在していると仮定した仮想の過熱水蒸気の標準状態での密度としての仮想密度ρ_ntpを、標準状態での温度T_ntpおよび圧力P_ntpの条件と水の分子量Mとに基づいて、理想気体の状態方程式より算出する。密度推定ステップS12では、仮想密度算出ステップS11で算出された仮想密度ρ_ntpを用い、所定の温度T_pdで所定の圧力P_pdの状態の過熱水蒸気の密度ρ_estを、ボイルシャルルの法則に基づいて算出することで、所定の温度T_pdで所定の圧力P_pdの状態の過熱水蒸気の密度ρ_estを推定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
過熱水蒸気を理想気体とみなして前記過熱水蒸気が標準状態で存在していると仮定した仮想の前記過熱水蒸気の前記標準状態での密度としての仮想密度ρ
ｎｔｐ
（ｋｇ／ｍ
３
）を、前記標準状態での温度Ｔ
ｎｔｐ
（Ｋ）および圧力Ｐ
ｎｔｐ
（Ｐａ）の条件と水の分子量Ｍ（ｇ／ｍｏｌ）とに基づいて、理想気体の状態方程式より算出する仮想密度算出ステップと、
前記仮想密度算出ステップで算出された前記仮想密度ρ
ｎｔｐ
を用い、所定の温度Ｔ
ｐｄ
（Ｋ）で所定の圧力Ｐ
ｐｄ
（Ｐａ）の状態の前記過熱水蒸気の密度ρ
ｅｓｔ
（ｋｇ／ｍ
３
）を、ボイルシャルルの法則に基づいて算出することで、前記所定の温度Ｔ
ｐｄ
で前記所定の圧力Ｐ
ｐｄ
の状態の前記過熱水蒸気の密度ρ
ｅｓｔ
を推定する密度推定ステップと、
を備えていることを特徴とする、過熱水蒸気の密度の推定方法。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
請求項１に記載の過熱水蒸気の密度の推定方法であって、
前記仮想密度算出ステップにおいて、下記（１）式にて前記仮想密度ρ
ｎｔｐ
を算出することを特徴とする、過熱水蒸気の密度の推定方法。
JPEG
2025167842000009.jpg
33
138
ここで、Ｒは、気体定数（Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））である。
【請求項３】
請求項１に記載の過熱水蒸気の密度の推定方法であって、
前記密度推定ステップにおいて、前記所定の温度Ｔ
ｐｄ
で前記所定の圧力Ｐ
ｐｄ
の状態の前記過熱水蒸気の密度ρ
ｅｓｔ
を下記（２）式にて算出することを特徴とする、過熱水蒸気の密度の推定方法。
JPEG
2025167842000010.jpg
33
138
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の過熱水蒸気の密度の推定方法によって推定された密度ρ
ｅｓｔ
の流体を測定するように設計された面積流量計に、前記所定の圧力Ｐ
ｐｄ
および前記所定の温度Ｔ
ｐｄ
に調整された過熱水蒸気を供給し、前記面積流量計で当該面積流量計を通過する過熱水蒸気の体積流量を測定することを特徴とする、過熱水蒸気の体積流量の測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱水蒸気の密度の推定方法、および、過熱水蒸気の体積流量の測定方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
過熱水蒸気で被処理物を加熱して被処理物の熱処理を行うことが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１においては、加熱炉２に搬入された被処理物を加熱炉２内に連続的に供給する過熱水蒸気によって加熱して被処理物の熱処理を行う水蒸気リフロー装置１が開示されている。加熱炉２に連続的に供給される過熱水蒸気は、温度のみが温度センサ４によって測定される。
【０００３】
過熱水蒸気で被処理物の熱処理を行う際には、熱処理の種類によっては、被処理物の熱処理を行う熱処理室内の雰囲気の状態をより正確に把握することが求められる場合がある。この場合、熱処理室内に連続的に供給される過熱水蒸気の体積流量を測定して監視できることが望ましい。しかし、特許文献１に開示された水蒸気リフロー装置１においては、加熱炉２に供給する過熱水蒸気の温度しか監視することができず、過熱水蒸気の体積流量を測定して監視することができない。
【０００４】
水蒸気量の測定方法として、特許文献２に開示された方法が知られている。特許文献２に開示された測定方法においては、高温の被測定気体に水蒸気量が既知の気体を混合し、混合された気体の水蒸気量を被測定気体に比べて十分に少なくし、乾湿球湿度計あるいは電気抵抗式湿度計などの湿度計で湿度を測定可能な温度まで混合気体の温度を下げ、湿度計での測定結果に基づいて、混合気体の水蒸気量が求められる。そして、被測定気体と水蒸気量が既知の気体との混合比を求め、この求められた混合比と測定された混合気体の水蒸気量とに基づいて、被測定気体の水蒸気量が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－２３２５号公報
特開昭５３－９３０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された水蒸気リフロー装置１では、過熱水蒸気の供給先である加熱炉２に供給する過熱水蒸気の温度しか監視することができず、過熱水蒸気の体積流量を測定して監視することができない。また、特許文献２に開示された測定方法では、被測定気体を水蒸気量が既知の気体と混合して温度を下げた上で、湿度計を用いて混合気体の水蒸気量を求め、これと混合気体の混合比とに基づいて、被測定気体の水蒸気量が測定される。このため、過熱水蒸気の供給先へと連続的に供給される過熱水蒸気の体積流量を測定して監視することができない。
【０００７】
過熱水蒸気の供給先へと連続的に供給される過熱水蒸気の体積流量を測定して監視するためには、過熱水蒸気の体積流量を測定可能な流量計を実現することが望まれる。本願発明者は、このような流量計を実現する方法について、鋭意研究を重ねた結果、面積流量計を利用することで、過熱水蒸気の体積流量を測定して監視することが可能なことについて知見を得ることができた。一方、面積流量計を設計するためには、測定対象の流体の密度を把握する必要がある。しかし、対象とする所定の温度で所定の圧力の状態の過熱水蒸気の密度を把握するためには、その所定の温度で所定の圧力の状態の過熱水蒸気を発生させてその密度を測定するための専用の装置の構築が必要であり、容易に把握することができない。
【０００８】
本発明は、対象とする所定の温度で所定の圧力の状態の過熱水蒸気の密度を容易に把握することができる、過熱水蒸気の密度の推定方法、および、その推定方法を用いて推定した密度を用いて設計した面積流量計で過熱水蒸気の体積流量を測定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するため、本発明の過熱水蒸気の密度の推定方法は、過熱水蒸気を理想気体とみなして前記過熱水蒸気が標準状態で存在していると仮定した仮想の前記過熱水蒸気の前記標準状態での密度としての仮想密度ρ
ｎｔｐ
（ｋｇ／ｍ
３
）を、前記標準状態での温度Ｔ
ｎｔｐ
（Ｋ）および圧力Ｐ
ｎｔｐ
（Ｐａ）の条件と水の分子量Ｍ（ｇ／ｍｏｌ）とに基づいて、理想気体の状態方程式より算出する仮想密度算出ステップと、前記仮想密度算出ステップで算出された前記仮想密度ρ
ｎｔｐ
を用い、所定の温度Ｔ
ｐｄ
（Ｋ）で所定の圧力Ｐ
ｐｄ
（Ｐａ）の状態の前記過熱水蒸気の密度ρ
ｅｓｔ
（ｋｇ／ｍ
３
）を、ボイルシャルルの法則に基づいて算出することで、前記所定の温度Ｔ
ｐｄ
で前記所定の圧力Ｐ
ｐｄ
の状態の前記過熱水蒸気の密度ρ
ｅｓｔ
を推定する密度推定ステップと、を備えている。
【００１０】
（２）前記仮想密度算出ステップにおいて、下記（１）式にて前記仮想密度ρ
ｎｔｐ
を算出する。
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2025167842000002.jpg
33
121
ここで、Ｒは、気体定数（Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））である。
（【００１１】以降は省略されています）

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