(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガスを前記煙道外に吸引サンプルリングすることなく、前記白濁排気ガス中のダスト濃度を前記煙道内において直接測定するダスト濃度計であって、
前記煙道内に加熱光を収束させ白濁排気ガス中のミストを気化させた瞬間加熱域を形成する瞬間加熱器と、
前記瞬間加熱域の前記白濁排気ガスの流れ方向直下流に前記加熱光と異なる波長の計測光を照射する光照射器と、
前記計測光が前記瞬間加熱域を経たダストに反射することにより散乱した散乱光を検出する散乱光検出器と、
前記白濁排気ガスの流れ方向に沿って前記煙道の同一側面に前記瞬間加熱器、前記光照射器、前記散乱光検出器の順で配列する前記瞬間加熱器、前記光照射器、前記散乱光検出器を収納するボックスと、
前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算装置と、
からなり、
前記ボックスを前記煙道に接続する接続管の１のフランジに接続したことを特徴とする光散乱式ダスト濃度計。
【請求項２】
煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガスを前記煙道外に吸引サンプルリングすることなく、前記白濁排気ガス中のダスト濃度を前記煙道内において直接測定するダスト濃度計であって、
前記煙道内に加熱光を収束させ排気ガス中のミストを気化させた瞬間加熱域を形成する瞬間加熱器と、
前記瞬間加熱域に前記加熱光と異なる波長の計測光を照射する光照射器と、
前記計測光が前記瞬間加熱域内のダストに反射することにより散乱した散乱光を検出する散乱光検出器と、
前記白濁排気ガスの流れ方向に沿って前記煙道の同一側面に前記光照射器、前記瞬間加熱器、前記散乱光検出器の順で配列する前記光照射器、前記瞬間加熱器、前記散乱光検出器を収納するボックスと、
前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算装置と、
からなり、
前記ボックスを前記煙道に接続する接続管の１のフランジに接続したことを特徴とする光散乱式ダスト濃度計。
【請求項３】
煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガスを前記煙道外に吸引サンプルリングすることなく、前記白濁排気ガス中のダスト濃度を前記煙道内において直接測定する方法であって、
前記煙道内の白濁排気ガスの一部領域を前記煙道内に連設する空間に設置した気化装置で露点以上に加熱させミストを気化させる加熱域を形成し、
前記加熱域又は加熱域を経てミストが気化した状態を維持した領域に前記気化装置と同一側面から光を照射し、
前記光がミスト除去されたダストに散乱した散乱光を前記煙道内に連設する前記気化装置と同一側面の空間で検出し、
検出した散乱光強度から前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求めることを特徴とするダスト濃度の測定方法。
【請求項４】
煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガスを前記煙道外に吸引サンプルリングすることなく、前記白濁排気ガス中のダスト濃度を前記煙道内において直接測定する方法であって、
前記煙道内に連設する空間に設置した瞬間加熱器から照射される加熱光を収束させ前記白濁排気ガス中のミストを瞬間的に気化させた瞬間加熱域を形成する加熱工程と、
前記瞬間加熱域又は瞬間加熱域を経てミストが気化した状態を維持した領域に前記加熱光と異なる波長の計測光を前記気化装置と同一側面から照射する照射工程と、
前記計測光がミスト除去されたダストに散乱した散乱光を前記煙道内の前記気化装置と同一側面で検出する検出工程と、
検出した散乱光強度を基に白濁排気ガス中のダスト濃度を演算する演算工程と、
からなることを特徴とするダスト濃度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダスト濃度計に関し、より詳しくは煙道内が露点以下となってミスト（液滴粒子）とダスト（固体粒子）が吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を煙道内において、連続的かつ正確に、また長期測定できる光散乱式ダスト濃度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種工場の煙道から排出される排気ガスには、硫黄酸化物や窒素酸化物などの有害物質が大量に含まれる。そのため排気ガス経路に脱硫装置や脱硝装置などの排気ガス処理装置の設置が義務付けられている。
【０００３】
一方、ダストについても所定の排出濃度規制が設けられている。例えば、製紙工場などでは上述の排気ガス処理装置で使用したミストが白煙となって煙突から排出されている。その白煙を見た周辺住民から規制値以上のダストを排出しているのではないかという苦情や不安が工場に寄せられることが多い。
【０００４】
したがって、各種工場では、白煙が規制基準以上のダスト排出によるものか、ミストによるものかを正確に把握し、ダスト排出に関わる規制を遵守していることを常時確認する必要がある。
【０００５】
ダスト濃度計として、従来から光散乱式ダスト濃度計が知られている。従来の光散乱式ダスト濃度計は、リアルタイムに排気ガス中のダスト濃度を連続して測定できるが、ミストを用いる排気ガスの脱硫装置などの下流においては、排気ガスは露点以下の白濁排気ガスとなり、ダストとともに大量のミストが含まれるため、ミストの影響により正確なダスト濃度の測定は原理的に困難であった。
【０００６】
他方、煙道に白濁排気ガスの一部を採取するサンプリング管 (吸引通路)を設け、排気ガスを煙道外の検出室に導入しミストの粒径分布を測定するミスト粒径測定装置が公開されている（特許文献１）。
【０００７】
特許文献１に記載のミスト粒径分布測定装置は、検出室４の上流端でダストとミストの粒径分布を連続的に光学式センサ（光源６、集光レンズ７、受光器１０）で測定し、その光学式センサ下流では検出室４を通過する白濁排気ガスに加熱光線を照射（加熱装置１５、集光レンズ１６）してミストを気化させ、さらにその照射部下流ではミスト気化後のダストの粒径分布を光学式センサ（光源８、集光レンズ９、受光器１１）で測定する。そして、演算機１２、１３及び比較解析器１４によって、測定したミストの気化前後の粒径分布を比較し、ミストの粒径分布を連続的に測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６４−１５６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のミスト粒径分布測定装置によれば、ミストの粒径分布を測定することはできるが、ダスト濃度は測定できない。また、当該装置では、一定の長さ、小口径のサンプリング管を使用するため、ダストやミストがサンプリング管内に沈着、付着し、それによりサンプリング管の閉塞が起き、煙道から排出される白濁排気ガスを連続して正確にサンプリング管を通して検査室４に採取することが困難であった。
【００１０】
したがって、煙道から排出される白濁排気ガス中のダスト濃度を正確に測定することができず、しかも長期間にわたる測定は不可能であった。
【００１１】
そこで、本発明は、煙道内の白濁排気ガスの一部を煙道外の検査室に採取するためのサンプリング管を用いることなく、直接煙道内において、連続的かつ正確で、さらに長期間、白濁排気ガス中のダクト濃度を測定できる光散乱式ダスト濃度計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定するダスト濃度計であって、前記煙道内の白濁排気ガス中のミストを気化させる気化装置と、前記煙道内のミストが気化している領域に光を照射する光照射器と、前記光がミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器とからなり、前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求めることを特徴とする光散乱式ダスト濃度計の構成とした。
【００１３】
また、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定するダスト濃度計であって、前記煙道内に加熱光を収束させ白濁排気ガス中のミストを気化させた瞬間加熱域を形成する瞬間加熱器と、前記瞬間加熱域の前記白濁排気ガスの流れ方向直下流に前記加熱光と異なる波長の計測光を照射する光照射器と、前記計測光が前記瞬間加熱域を経たダストに反射することにより散乱した散乱光を検出する散乱光検出器と、前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算装置とからなることを特徴とする光散乱式ダスト濃度計の構成とした。
【００１４】
また、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定するダスト濃度計であって、前記煙道内に加熱光を収束させ排気ガス中のミストを気化させた瞬間加熱域を形成する瞬間加熱器と、前記瞬間加熱域に前記加熱光と異なる波長の計測光を照射する光照射器と、前記計測光が前記瞬間加熱域内のダストに反射することにより散乱した散乱光を検出する散乱光検出器と、前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算装置とからなることを特徴とする光散乱式ダスト濃度計の構成とした。そして、前記光照射器と前記散乱光検出器との間に、前記瞬間加熱器を配置した上でボックス内に収納し、前記煙道に接続する接続管のフランジに前記ボックスを接続したことを特徴とする前記記載の光散乱式ダスト濃度計の構成とした。
【００１５】
また、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定する方法であって、前記煙道内の白濁排気ガスの一部領域を露点以上に加熱させミストを気化させる加熱域を形成し、前記加熱域又は加熱域を経てミストが気化した状態を維持した領域に光を照射し、前記光がミスト除去されたダストに散乱した散乱光を検出し、検出した散乱光強度から前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求めることを特徴とするダスト濃度の測定方法の構成とした。
【００１６】
また、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定する方法であって、前記煙道内に加熱光を収束させ前記白濁排気ガス中のミストを瞬間的に気化させた瞬間加熱域を形成する加熱工程と、前記瞬間加熱域又は瞬間加熱域を経てミストが気化した状態を維持した領域に前記加熱光と異なる波長の計測光を照射する照射工程と、前記計測光がミスト除去されたダストに散乱した散乱光を検出する検出工程と、検出した散乱光強度を基に白濁排気ガス中のダスト濃度を演算する演算工程と、からなることを特徴とするダスト濃度の測定方法の構成とした。
【００１７】
ここで、煙道とは、排気ガスを排出するための通路であり、白濁排気ガスとは、湿式スクラバの出口にように煙道内が露点以下となってダストとミストが共存、吸着し、白濁している排気ガスのことである。
【００１８】
気化装置とは、ヒータ、光などの加熱光を照射してミストを蒸発、或いは励起、減圧その他方法により煙道内のミストを気化させる装置であり、加熱装置などが例示できる。ミストが気化される領域を加熱域という。
【００１９】
加熱光とは、赤外線ヒータの放射熱、レーザー発生器で生成されたレーザーなどの加熱源であり、直接煙道内の一部領域に収束させ、煙道内に瞬間加熱域を形成させる。瞬間加熱域では、白濁排気ガス中のミストが瞬時に気化し、ダストから分離、拡散し瞬間加熱域から除去される。その他、加熱源としてマイクロ波なども例示できる。
【００２０】
加熱光を収束させる手段として、例えば、赤外線ヒータの放射熱ではレンズや凹面鏡により、レーザーの加熱光では小出力のものを複数用いて焦点に集めることにより、直接煙道内の一部領域に収束させる方法が例示できる。
【００２１】
加熱源の生成装置の一例である加熱器しては、例えば、１４００℃までの加熱が可能な（有）フィンテック製スポットヒータＨＳＨなどが例示できる。このような装置であれば、加熱光の収束位置、加熱域の体積、加熱温度も制御できる。加熱温度としては、ミストが確実に気化し、さらにダストが燃焼しない温度域、例えば１００℃〜５００℃程度であることが望ましい。この範囲であれば、一層正確なダスト濃度の測定が可能になる。これにより煙道内に極僅かな体積の瞬間加熱域を形成することができる。
【００２２】
計測光とは、（瞬間）加熱域内又は（瞬間）加熱域を経た直後の領域（白濁排気ガスの流れ方向直下流で、ミストの気化状態が維持された領域）に光照射器から照射される光である。計測光としては、加熱光と異なる波長とすることで、散乱光の検出精度が高まる。さらに、散乱光として所定の波長域の光りだけを使用すると、散乱光も特定の波長の光として検出することができ、精度よく散乱光を検出することができるので好ましい。例えば、全て一定波長で同期検波した光を使用すること、より具体的には特定の波長の光りだけを通過させる光学フィルターを通して照射することで得られる。
【００２３】
散乱光とは、光照射器から（瞬間）加熱域に照射された計測光が、ミスト除去されたダストにより散乱する光である。（瞬間）加熱域又は（瞬間）加熱域を経た直後の領域では、非瞬間加熱域の白濁排気ガスに含まれるミストが混入することはなく、（瞬間）加熱域が維持されるので、散乱光の光量（光強度）はダスト濃度に比例する。
【００２４】
散乱光検出器は、ミスト除去されたダストにより散乱された散乱光の光量を検出する装置である。そして、例えば、予めダスト濃度と散乱光の光強度との比例関係の検量線を作成しておけば、検出した散乱光強度に対するダスト濃度を前記検量線から求めることができる。なお、計測光を光学フィルターで同期検波しない場合には、散乱光の波長の光りだけ光学フィルターを通して散乱光検出器で受光し、散乱光強度を検出してもよい。
【００２５】
例えば、光照射器、散乱光検出器としては、(株)田中電気研究所製ＤＤＭ-ＨＡＬ  ２の赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）と光検出器（フォトダイオード）、特開平０９−２３６５４５号公報に記載の光電式粒子濃度測定装置などが使用できる。
【００２６】
演算装置は、散乱光検出器で検出した光強度を基に白濁排気ガス中のダスト濃度を演算する装置で、コンピューターなどである。演算方法としては、例えば、予めダスト濃度と散乱光の光強度との比例式（一次式など）を作成し、演算装置の記憶部に格納しておき、検出した散乱光を比例式に代入することで、ダスト濃度を求め、モニタに直接ｍｇ/ｍ３Ｎの単位で表示することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、上記構成であるので、白濁排気ガス中のミストを煙道内で気化させることができ、ミストの影響なく、ダスト濃度を光散乱式ダスト濃度計で測定することができる。
【００２８】
また、煙道内に、わずかな体積の瞬間加熱域を形成する瞬間加熱器と、瞬間加熱域のダスト濃度を測定するための光照射器及び散乱光検出器を設け、白濁排気ガスの一部を採取するためのサンプリング管を設置することなく、散乱光の光量を基に、ダスト濃度を連続的かつ正確に測定することができる。加えて、本発明である光散乱式ダクト濃度計は、瞬間加熱器と光照射器と散乱光検出器とを配置するだけであるので、ダスト濃度計の低コスト化が可能である。
【００２９】
さらに、内径が小さく長いサンプリング管を使用しないことから、サンプリング管の閉塞などの問題ものなく、煙道内を流れる白濁排気ガス中のダスト濃度を従来になく極めて長期にわたり正確に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明である光散乱式ダスト濃度計の一実施形態の断面模式図である。
【図２】図２は、本発明である光散乱式ダスト濃度計の他の実施形態の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づき本発明である光散乱式ダスト濃度計について詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明である光散乱式ダスト濃度計の一実施形態の断面模式図である。測定原理は、煙道６内の一部（焦点３ｂ）に加熱光３ａを収束させ、焦点３ｂ周辺（瞬間加熱域７）のミスト１０を瞬間加熱により気化させた後の領域に、計測光４ａを照射する方式である。なお、図１中の右矢印は、白濁排気ガスの流れの方向であり、図１左が白濁排気ガスの上流、右が下流である。
【００３３】
光散乱式ダスト濃度計１は、瞬間加熱器３と、光照射器４と、散乱光検出器５と、演算装置１２とからなる。そして、白濁排気ガスの上流から下流の流れに対して、瞬間加熱器３、光照射器４、散乱光検出器５の順に配置され、ボックス１ａ内に収納される。
【００３４】
そして、煙道６に接続する接続管６ｃのフランジ６ｂに、ボックス１ａのフランジ１ｂを接続する。なお、図中両矢印Ｌ１は、接続管６ｃの開口６ａの開口径（内径）である。
【００３５】
これにより、煙道６にサンプリング管を設けることなく、煙道６内が露点以下となってダスト１１（●）とミスト１０（○）、ミスト吸着ダスト１０ａ（○内に●）が共存する白濁排気ガス中のダスト１１の濃度を測定することができる。  
【００３６】
瞬間加熱器３は、煙道６内に加熱光３ａを収束させ瞬間加熱域７（図中の円）を形成する。瞬間加熱域７では、白濁排気ガス中のミスト１０が瞬時に気化し、ダスト１１から分離される。そして、しばらくダスト１１へのミスト１０の再吸着は起こらない。
【００３７】
瞬間加熱域７の白濁排気ガスの流れの直下流では、非瞬間加熱域の白濁排気ガスに含まれるミスト１０の混入、気化ミストの液化によるダスト１１への再吸着はなく、ミスト１０が気化して分離した状態のダスト１１のみが存在する領域が維持される。
【００３８】
光照射器４は、瞬間加熱域７の白濁排気ガスの流れの直下流でダスト１１のみが存在する領域の一部に（散乱光検出域８（図中着色エリア））に、ダスト濃度の測定の基礎となる散乱光４ｂを検出するための計測光４ａを拡散光として照射する。その際、一定波長で同期検波した計測光４ａを照射する。
【００３９】
散乱光検出器５は、計測光４ａが瞬間加熱域７を経てミスト１０除去されたダスト１１に反射することにより散乱した散乱光４ｂを検出する。
【００４０】
なお、散乱光検出器５と散乱光検出域８との間の煙道６内には、瞬間加熱域７を経ていない白濁排気ガス領域が存在するが、一定波長で同期検波した計測光４ａを照射すれば、散乱光検出域８のダスト１１で散乱した散乱光４ｂと、瞬間加熱域７を経ていない前記白濁排気ガス領域中のミスト１０、ミスト吸着ダスト１０ａで散乱した散乱光とが、異なる波長の散乱光になるため散乱光検出器５により識別できる。
【００４１】
また、瞬間加熱域７を経ていない前記白濁排気ガス領域で、散乱光検出域８から発生する散乱光４ｂと同波長の散乱光が生成されたとしても極めて低量であること、さらに散乱光検出域８の光強度が極めて強いことから前記白濁排気ガス領域からの散乱光の光量は無視できる。
【００４２】
加えて、加熱光３ａと計測光４ａの波長帯がそれぞれ異なる波長とすれば、散乱光４ｂの波長もそれら波長と異なり、それら光は相互に干渉せず、散乱光４ｂの検出値へ何ら影響を与えないこととなる。
【００４３】
演算装置１２は、散乱光４ｂがダスト濃度と比例関係にあることに基づいて、散乱光４ｂの光強度からダスト濃度を演算する装置である。例えば、予めダスト濃度と光量と比例関係の検量線を作成しておけば、検出した散乱光４ｂの光量に対するダスト濃度を前記検量線から求めることができる。なお、演算装置１２と散乱光検出器５は一体としてもよい。
【実施例２】
【００４４】
図２は、本発明である光散乱式ダスト濃度計の他の実施形態の断面模式図である。測定原理は、散乱光検出域８を瞬間加熱域７の内部に形成する方式である。
【００４５】
光散乱式ダスト濃度計２は、光照射器４と、瞬間加熱器３と、散乱光検出器５、演算装置１２とからなり、白濁排気ガスの上流から下流の流れに対して光照射器４、瞬間加熱器３、散乱光検出器５の順に配置され、ボックス１ａ内に収納される。
【００４６】
そして、煙道６に接続する接続管６ｃのフランジ６ｂに、ボックス１ａのフランジ１ｂを接続する。なお、図中両矢印Ｌ２は、接続管６ｃの開口６ａの開口径（内径）である。これにより、実施例１同様に、白濁排気ガス中のダスト１１の濃度を測定することができる。
【００４７】
なお、実施例２の各構成については、次に説明すること以外は、実施例１の機能、効果と同一であるので、その説明を省略する。
【００４８】
実施例２では、光照射器４と瞬間加熱器３と散乱光検出器５の配置順が異なり、本来的には、計測光４ａと加熱光３ａとの順が異なるものである。
【００４９】
これにより、瞬間加熱域７内に散乱光検出域８を位置させることが可能になる。その結果、実施例１よりミスト１０の影響を低く抑えることができる。特に、実施例１において、白濁排気ガスの流量が遅い場合、さらに過剰にミスト１０が共存している場合には、瞬間加熱域７以外からのミスト１０の移行、瞬間加熱域７で気化したミストの再液化により、ミスト１０の影響を受けることがあるが、実施例２のように、瞬間加熱域７と散乱光検出域８を同一箇所とすれば、全くミスト１０の影響を受けることがなく極めて精度よく白濁排気ガス中のダスト濃度を測定することができる。
【００５０】
さらに、光照射器４、瞬間加熱器３、散乱光検出器５の順に配置されることにより、コンパクトにボックス１ａ内に収納することができ、開口６ａ径（Ｌ２）を実施例１の開口６ａ径（Ｌ１）より小さくすることができる。従って、市販規格の既存の接続管６ｃを利用することもでき、光散乱式ダスト濃度計２の設置も容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の光散乱式ダスト濃度計は、既存の煙道に簡単かつ低コストで取り付けられる。また、これまで困難であった露点以下の白濁排気ガス中のダストのみを直接煙道内において連続的かつ正確に測定できるため、白濁排気ガスに対して基準値を超えているのではないかと不安をもつ住民への説明エビデンスを提供できる。さらには、白煙防止対策にも活用することができる。従って、排気ガス測定の技術分野、産業において大いに貢献することが期待できる。
【符号の説明】
【００５２】
１      光散乱式ダスト濃度計
１ａ    ボックス
１ｂ    フランジ
２      光散乱式ダスト濃度計
３      瞬間加熱器
３ａ    加熱光
３ｂ    焦点
４      光照射器
４ａ    計測光
４ｂ    散乱光
５      散乱光検出器
６      煙道
６ａ    開口
６ｂ    フランジ
７      瞬間加熱域
８      散乱光検出域
１０    ミスト
１０ａ  ミスト吸着ダスト
１１    ダスト
１２    演算装置
【図１】
0005453607.tif 000002
【図２】
0005453607.tif 000003