(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流れる気体中にプローブを挿入し、気体に含まれるダストが前記プローブの表面に衝突することによって生ずる摩擦電気を検出して気体中のダストの濃度変化を感知するダストモニタにおいて、前記プローブにカルマン渦によって生ずるプローブの撓みを検出する歪検出素子を設け、前記歪検出素子からの信号に基づいて前記気体の流速を測定することを特徴とするダストモニタ。
【請求項２】
歪検出素子は検出プローブの根元に設けたことを特徴とする請求項１記載のダストモニタ。
【請求項３】
流路を流れる気体中にプローブを挿入し、気体に含まれるダストが前記プローブの表面に衝突することによって生ずる摩擦電気を検出して気体中のダストの濃度変化を感知するダストモニタにおいて、前記プローブにカルマン渦によって生ずるプローブのまわりの圧力変化を検出する感圧素子又は圧力センサを設け、前記感圧素子又は圧力センサからの信号に基づいて前記気体の流速を測定することを特徴とするダストモニタ。
【請求項４】
前記圧力変化の検出は差圧の検出により行うことを特徴とする請求項３に記載のダストモニタ。
【請求項５】
前記プローブとしてセラミックを用いたことを特徴とする請求項１又は３に記載のダストモニタ。
【請求項６】
前記プローブとして導電性セラミックを用いたことを特徴とする請求項５に記載のダストモニタ。
【請求項７】
前記プローブとして絶縁性セラミックを用い表面を導電性金属で被覆したことを特徴とする請求項５に記載のダストモニタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体に含まれるダスト量の変化を検出するダストモニタに関し、ダストモニタを構成するフローブに流速測定手段を付加したダストモニタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば火力発電所の煙道（煙突）や、セメント工場の集塵装置，粉体の移送装置等におけるダスト（粒子）の量を測定する手段として従来は光学式のものが用いられている。しかし光学式では透明窓を介して光の授受を行っているので窓の透明性を保つためのメンテナンス周期が短い等で問題があった。
【０００３】
近年これに変わるものとして気体（空気）の流路に導電性を有するプローブを差し込んで、気体に含まれる粒子（ダスト）がプローブに衝突して生じる静電気を検出する方式が開発され、図６に示すようなプローブ１，変換器２からなるダストモニタ１０が市販されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような、プローブ式では測定条件として一定の流速が必要であり、また、流速の変化に応じた出力補正が必要である。そのため、図６に示すように流路１１に取付けたダストモニタ１０の近傍（上流若しくは下流）に流速計２を設け、この流速計１２の出力によりダストモニタ１０の出力補正を行っていた。
ていた。
【０００５】
しかしながら流速計を別に設けるのは流速計の購入や設置工数でコスト高となり、また、設置場所も考慮しなければならない等の問題があった。
また、プローブを例えば煙道等に設置する場合には高温、酸化雰囲気となるため導電性と共に耐酸化性も必要とされ、プローブの材質として高価な超合金、ハステロイ、インコネル等の特殊金属を用いる必要があった。
【０００６】
更に垂直の煙道に対して水平にプローブを取付ける場合には、気体の温度が高い（数百度）と熱と自重による永久変形が生じダストモニタの取外しができなくなったり出力に誤差が発生するという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので流速計の別設置によるコスト高を押えるとともに、高温気体中にプローブを水平に取付けたときの測定誤差を低減したダストモニタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明では、請求項１においては、流路を流れる気体中にプローブを挿入し、気体に含まれるダストが前記プローブの表面に衝突することによって生ずる摩擦電気を検出して気体中のダストの濃度変化を感知するダストモニタにおいて、前記プローブにカルマン渦によって生ずるプローブの撓みを検出する歪検出素子を設け、前記歪検出素子からの信号に基づいて前記気体の流速を測定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載のダストモニタにおいて、歪検出素子は検出プローブの根元に設けたことを特徴とする。
請求項３においては、流路を流れる気体中にプローブを挿入し、気体に含まれるダストが前記プローブの表面に衝突することによって生ずる摩擦電気を検出して気体中のダストの濃度変化を感知するダストモニタにおいて、前記プローブにカルマン渦によって生ずるプローブのまわりの圧力変化を検出する感圧素子又は圧力センサを設け、前記感圧素子又は圧力センサからの信号に基づいて前記気体の流速を測定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４においては、請求項３に記載のダストモニタにおいて、前記圧力変化の検出は差圧の検出により行うことを特徴とする。
請求項５においては、請求項１又は３に記載のダストモニタにおいて、前記プローブとしてセラミックを用いたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６においては、請求項５に記載のダストモニタにおいて、前記プローブとして導電性セラミックを用いたことを特徴とする。
請求項７においては、請求項５に記載のダストモニタにおいて、前記プローブとして絶縁性セラミックを用い表面を導電性金属で被覆したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の請求項１〜３に係る実施の形態の１例を示すもので、ダストモニタのプローブ１が図示しない流路に挿入され、図の手前から後方に向かってダストを含む気体が流れているものとする。その場合、ダストモニタは仕様に従って気体に含まれるダストの量を測定している。同時にプローブの後方には気体の流速に応じたカルマン渦が生じており、プローブ１はカルマン渦によって生じる矢印Ａで示す方向に交互に力を受けている。
【００１３】
このプローブ１の根元付近には例えばストレンゲージや圧電セラミック等のひずみ検出素子３が取付けられており、カルマン渦により交互に生ずる力を電気信号に変換し周波数として出力する。
【００１４】
周波数Ｆと流速Ｖには以下のような関係が成立することが知られている。
Ｆ＝Ｓｔ・Ｖ／ｄ          Ｓｔ：ストローハル数（比例定数）
ｄ：電極の直径
この周波数信号は公知の処理方法により処理されてダストモニタ出力の補正信号として用いられる。なお、ひずみ検出素子３は撓みの一番大きな根元付近に対向して設けるものとする。
【００１５】
図２は本発明の請求項４〜６に係る実施の形態の１例を示すもので、ここでは図１に示すプローブの中ほどに例えば公知の感圧素子やダイアフラム式圧力センサ４，４ａを設けている。なお、この例においても気体は手前から後方に向かって流れており、プローブの後方にカルマン渦が生じている。プローブ１はカルマン渦によって矢印Ａで示す方向に交互に力を受けており、ここでは、周囲に発生する圧力を２つのセンサ４，４ａにより差動的に検出している。
【００１６】
この２つのセンサ４，４ａにより得られる圧力に対応した信号は周波数信号に変換され上述と同様公知の処理方法により処理されてダストモニタ出力の補正信号として用いられる。
【００１７】
図３は本発明の請求項５に係る実施の形態の１例を示すもので、この例においてはプローブを例えば炭化珪素（ＳiＣ）等のような導電性セラミック１ａで形成している。
【００１８】
図４及び図５は本発明の請求項６に係る実施の形態の１例を示すもので、図４に示すものは、プローブを絶縁性セラミック１ｂで形成し、その表面に蒸着などの方法により導電性金属１ｃを付着させたもの、図５に示すものはプローブを絶縁性セラミック１ｂで形成し、その上に導電性金属パイプ１ｄを被せたものである。
【００１９】
図３〜図５に示すようにプローブ自身を導電性セラミックで作製したり、プローブの本体は絶縁性セラミックスで形成し、その上を金属で被覆することにより高温に強いプローブとなる。その結果、垂直な流路に水平に取付けたプローブが高温に晒されても自重による変形の生じにくいプローブを実現することができる。
【００２０】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、流路を流れる気体中にプローブを挿入し、気体に含まれるダストがプローブの表面に衝突することによって生ずる摩擦電気を検出して気体中のダストの濃度変化を感知するダストモニタにおいて、プローブにカルマン渦によって生ずるプローブの撓みを検出する歪検出素子を設けたり、プローブのまわりの圧力変化を検出する感圧素子又は圧力センサを設けたので、歪検出素子や感圧素子又は圧力センサからの信号に基づいて前記気体の流速を測定するので、流速計の購入や設置工数のコスト削減を図るできことができ、また、プローブの材質を導電性セラミックとしたり、プローブを絶縁性セラミックとしその上を導電性金属で被覆するようにしたので、例えば煙道等に水平に設置する場合に生じるプローブの変形を防止して測定誤差の少ないダストモニタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダストモニタの実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る他の実施例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る他の実施例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る他の実施例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る他の実施例を示す説明図である。
【図６】従来例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１  プローブ
２  変換器
３  感圧素子
４  圧力センサ
１０  ダストモニタ
１１  流路
１２  流速計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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