(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダスト試料測定器および吸引手段に連通した口径可変式吸引ノズルを排ガス通路等の内部に挿入し、前記ダスト試料測定器により定まる一定吸引ガス量ｑｍを前記吸引手段により吸引するダスト試料採取装置において、排ガスの流速ｖが変化した場合、ｑｍ＝π／４×ｄ２ｖ＝一定となるように前記口径可変式吸引ノズルの入口口径を変化させることにより前記口径可変式吸引ノズルの入口において排ガス流速ｖと同じ吸引速度ｖで排ガスを吸引し、前記口径可変式吸引ノズルを通して吸引された排ガスを前記ダスト試料測定器に導入するようにしたことを特徴とする口径可変式吸引ノズルを備えたダスト試料採取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場や自動車などから排出される排ガス中に含有される粒子状物質（本明細書においては「ダスト」という。）の物性、たとえば、濃度、粒径、化学成分などを測定する場合に重要なダスト試料を、任意の一定吸引ガス流量状態で排ガスの流速と同じ速度で吸引する（本明細書においては「排ガスの流速と同じ速度で吸引すること」を「等速吸引」という。）口径可変式吸引ノズルを備えたダスト試料採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排ガス中ダストの粒径に関する情報に高い関心が向けられ、各種発生源におけるダスト測定が増加する中、従来から使用されてきた粒子の慣性力を利用する、たとえば、カスケードインパクタやアンダーセンスタックサンプラなどの測定方法や遠心力を利用する、たとえば、マルチサイクロンの測定方法の問題点が指摘されるようになった。この原因は、いずれの方法もダストを粒径別に分級する場合、原理上測定装置内の吸引ガス流量を、一貫して一定に維持しなければならないという操作上の制約があったからである。すなわち、排ガス中からダスト試料を等速吸引する際に、あらかじめ排ガスの流速、温度、圧力、水分などを測定し、使用する吸引ノズルの口径から下記の計算式により等速吸引ガス流量を求め、一定時間ダスト試料の試料採取・分級を行う必要があった。
【０００３】
【数１】
0003673854.tif 000002
ここに、ｑｍ：等速吸引ガス流量（ｌ／ｍｉｎ）
ｄ：吸引ノズルの口径（ｍｍ）
ｖ：排ガス流速（ｍ／ｓ）
Ｘｗ：水分量（％）
θｍ：吸引ガスの温度（℃）
θｓ：排ガスの温度（℃）
Ｐａ：大気圧（ｍｍＨｇ）
Ｐｓ：排ガスの静圧（ｍｍＨｇ）
Ｐｍ：吸引ガスの乾式ガスメータにおけるゲージ圧（ｍｍＨｇ）
したがって、排ガスが変動した場合に、等速吸引ガス流量の再計算が必要となり、測定の中断や予備測定のやり直し、吸引ノズルの交換など、多大な労力・時間を要する測定作業上の大きな問題が生じていた。
【０００４】
排ガス中のダスト測定（濃度、粒径分布、化学組成など）では、排ガスの流速と同じ速度で吸引ノズルを通して排ガス試料を採取する等速吸引操作が、試料採取上の大前提となる。これは、排ガス中のガス測定とは異なり、粒子は一定の大きさ、速度、密度を有するために生じる慣性効果のため、等速吸引が一定の許容範囲（排ガスの流速の−５％〜＋１０％）からはずれると、ダスト粒子の吸引ノズル内への取り込み誤差が大きく生じるためである。このため、前述したように、あらかじめ排ガスの流速、温度、圧力、水分などを測定し、使用する吸引ノズルの口径を選定して等速吸引ガス流量を算出してから、ダスト試料の採取を行っている（この方法を「普通形試料採取法」という。）。
【０００５】
これに対し、図３に示す平衡形試料採取法（必要ならば、実公昭５６−２１９１号公報参照）においては、ダクト２１内の試料採取点における排ガスの流速に応じた動圧が送圧管３７，４０を経て傾斜水柱計３８に指示されると共に、ポンプ２７を作動させてダクト２１内の排ガスを吸引ノズル２４から吸引することにより、ベンチュリー管２５の絞り前後におけるガスの平均圧力差が傾斜水柱計３３に指示される。この傾斜水柱計３３に指示される平均圧力差が傾斜水柱計３８に指示される動圧に一致するようにバイパスコック２８を調節することにより、ダクト２１内の排ガスの流速と同一流速で排ガスを吸引ノズル２４から吸引して、ダストをダスト捕集器２３に捕集すると共に、吸引した排ガス量をガスメータ２９で積算計算し、このダストの質量と吸引した排ガス量から直ちに排ガス中に含まれるダストの質量濃度を求めるものである。この平衡形試料採取法は、排ガスの動圧または静圧に吸引ノズル内の吸引ガスの動圧または静圧を等しくするだけで、直ちに等速吸引が行える便利な方法である。
上記したいずれの方法も、選定した吸引ノズルを固定し、等速吸引ガス流量を変化させて等速吸引を実施するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、測定装置内の吸引ガス流量を一定に維持しなければならない測定装置では、排ガス流速が変化し等速吸引ガス量が変化すると、測定装置内の一定吸引ガス量も変わるため、測定上の重大な問題が生じる。
このため、現状では図４に示すような排ガス循環方式が提案されている。この方式では、測定装置内の吸引ガス流量を一定に維持させるため、吸引したガスの一部を測定装置の前方に循環・導入し、ノズル入口からの等速吸引ガス試料と合流・循環させる方法である。しかし、循環する吸引ガスの清浄の困難さ、再循環系の複雑化・大型化、循環用ポンプ等の付帯装置が必要など、操作上の問題もあり、工場内での現場測定に際して実用的ではない。
【０００７】
本発明は、排ガス中のダスト測定に際し、原理上装置内の吸引ガス流量を一定に維持しなければならない測定装置、たとえば、濃度測定分野におけるフィルタ振動モニタやカーボン粒子モニタ等、および、粒径分布測定分野におけるカスケードインパクタやマルチサイクロン等、また、化学分析用ダスト試料採取分野におけるＪＩＳ型ダストサンプラ等は排ガスが変動した場合に大きな非等速吸引誤差を招き、測定の無効ややり直しが生じるため、排ガス流速の変化に応じ、吸引ノズルを煙道やダクト内に挿入したままで、測定装置内の吸引流量を一定に維持しながら、吸引ノズルの入口口径を瞬間的に自在に変化させ、再び等速吸引状態を回復することを目的とする。
すなわち、排ガスの流速ｖが変化した場合、吸引ノズルの入口口径ｄを変化させ、ｄ２ｖ＝一定とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による口径可変式吸引ノズルを備えたダスト試料採取装置は、ダスト試料測定器および吸引手段に連通した口径可変式吸引ノズルを排ガス通路等の内部に挿入し、前記ダスト試料測定器により定まる一定吸引ガス量ｑｍを前記吸引手段により吸引するダスト試料採取装置において、排ガスの流速ｖが変化した場合、ｑｍ＝π／４×ｄ２ｖ＝一定となるように前記口径可変式吸引ノズルの入口口径を変化させることにより前記口径可変式吸引ノズルの入口において排ガス流速ｖと同じ吸引速度ｖで排ガスを吸引し、前記口径可変式吸引ノズルを通して吸引された排ガスを前記ダスト試料測定器に導入するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図１および図２に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態の全体構成を示したもので、ダストの粒径分布を測定したい排ガスダクト１５内に口径可変式吸引ノズル１を臨ませて配置し、接続筒４の途中にカスケードインパクターやマルチサイクロンなどの粒径分布測定器１３を設けておく。粒径分布測定器１３後方の接続筒４には、吸引ポンプ１６を設ける。
【００１０】
図２は吸引ノズル１の詳細を示したものであり、口径可変式吸引ノズル１は下部の固定ノズル部２および上部の滑りノズル部９からなる。滑りノズル部９は、その後部の一部が後方まで延びた延長部１６を有しており、該延長部１６には駆動ギア受歯７が刻設されて回転軸６に設けられた滑りノズル部駆動ギア８と噛み合うことにより滑りノズル部９を前後に移動させるようになっている。滑りノズル部９が前後に移動すると固定ノズル部２との接合部前端が前後に移動し、吸引ノズル１の入口１０の口径ｄを円形状に保ちながら、任意に変化できる。回転軸６は、接続筒４の後方の駆動部１１と連結されており、口径可変制御部１２の指令により回転される。
また、口径可変式吸引ノズル１の後部は接続筒４に接続され、粒径分布測定器１３につながる吸引ガス通路５が形成されている。また、滑りノズル部駆動ギア８と駆動ギア受歯７とは駆動部保護管３内に納められている。
なお、口径可変式吸引ノズル１の入口１０の口径ｄを変化させる手段は、上記したものに限らず、適宜、従来公知の手段を適用できる。
【００１１】
上記の装置を使用して排ガス中ダストの粒径分布を測定するには、排ガスの流速ｖを、図示しないピトー管などの流速測定器で監視し、また、排ガスの温度θｓ、圧力Ｐｓ、水分Ｘｗなどが変化する恐れがある場合にはこれらも監視し、粒径分布測定器１３により決められた吸引流量を維持するように吸引ノズル１から排ガスの流速と同じ速度で排ガスを吸引し、吸引ガス通路５を通して粒径分布測定器１３に排ガスを導入する。その際、排ガスの流速が変化した場合は、粒径分布測定器１３内の吸引ガス流量を一定に維持するように吸引ノズル１の入口口径ｄを変化させれば、決められた吸引ガス流量を維持しつつ、再び等速吸引が確保される。
【００１２】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明の口径可変式吸引ノズルを備えたダスト試料採取装置によれば、各種原理のダスト測定装置の入口前段に口径可変式吸引ノズルを接続して、この口径可変式吸引ノズルの口径を一定の装置内吸引ガス流量を維持したままで、排ガスの変動に応じた等速吸引ガス流量になるように変化させることにより、瞬時に等速吸引状態を確保でき、排ガス中を代表するダスト試料が容易に採取できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る吸引ノズル口径可変式ダスト試料採取装置の全体構成を示した正面図である。
【図２】図１に示した吸引ノズルの詳細を示した正面図である。
【図３】従来の平衡形試料採取法を示した概略図である。
【図４】従来の排ガス再循環方式の概略図である。
【符号の説明】
１  口径可変式吸引ノズル
２  固定ノズル部
３  駆動部保護管
４  接続筒
５  吸引ガス通路
６  回転軸
７  駆動ギア受歯
８  滑りノズル部駆動ギア
９  滑りノズル部
１０  吸引ノズル入口
１１  駆動部
１２  口径可変制御部
１３  粒径分布測定器
１５  排ガスダクト
１６  ポンプ
【図１】
0003673854.tif 000003
【図２】
0003673854.tif 000004
【図３】
0003673854.tif 000005
【図４】
0003673854.tif 000006