(57)【要約】    【課題】    取り付けフランジの空隙部の底部に固形成分が堆積してもその影響を受けるまでの期間を長くすることのできるダスト計を提供する。    【解決手段】    取付けフランジ１６ａはこの取付けフランジ１６ａに投受光ユニット３を取り付けるための固定部材３１と、投受光ユニット３の取付けと光軸合わせのための調整ユニットを構成する調整ネジ３０を備え、固定部材３１の上部には円形の窓２５が設けられている。固定部材３１には筒状部１７ａが取り付けられており、その断面形状は長円形で垂直方向に縦長となっている。２４はこの筒上部１７ａ内部の空間、すなわち空隙部である。この空隙部２４の断面の上端の高さと固定部材３１に設けられた円形の窓２５の上端の高さは一致している。    【選択図】  図１
2005180982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光検出器を備えた投受光ユニットと、煙道を挟んで前記光源と対向配置され前記光源により投光された光を前記光検出器に入射させるように反射させる反射鏡を備えた反射鏡ヘッドと、内側に空隙部が設けられ、前記投受光ヘッドと反射鏡ヘッドをそれぞれ煙道に取り付ける取付けフランジとを備え、前記光源より照射された光が煙道を通過して前記反射鏡により反射された光を前記光検出器により検出し、その光の減衰量に基づいて前記煙道内のダスト濃度を計測するダスト計において、
前記取付けフランジの空隙部の容積が前記取付けフランジ内を通過する前記光の位置の上方部分よりも下方部分の方が大きくなるように、前記取付けフランジの形状と取付けフランジに対する通過光の相対位置の一方又は両方が設定されていることを特徴とするダスト計。
【請求項２】
前記光が前記空隙部の上下の中心よりも上方を通過するように位置決めされている請求項１に記載のダスト計。
【請求項３】
前記空隙部の断面形状が水平方向よりも垂直方向の方が長くなった長円形、楕円形、矩形又は台形である請求項１又は２に記載のダスト計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所等における煙道内を流れる排ガス中に含まれるダスト濃度を、ダストによる光の減衰を利用して連続的にモニタするためのダスト計に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道中のダスト量を連続的に計測するダスト計としては、光源と光検出器とからなる投受光ユニットと、煙道を挟んで光源と対向配置した反射鏡を備えた反射鏡ヘッドとを備え、光源からの光が煙道を通過して反射鏡で反射し、再び煙道を通過して光検出器に入射するまでの間に煙道中のダストにより減衰することを利用して、光検出器の出力から煙道中の排ガスに含まれるダスト量（濃度）を計測するダスト計が知られている。
【０００３】
図２はそのようなダスト計の一例の構成を示す断面図である。
１８はその内部に煙道を形成するダクトであり、そのダクト１８の側壁部分に２つの取付けフランジ１６ａ、１６ｂを対向して設け、取付けフランジ１６ａ、１６ｂにそれぞれ光軸合わせのための調整ユニット２２ａ、２２ｂを介して投受光ユニット３及び反射鏡ヘッド１１を装着している。
【０００４】
投受光ユニット３は光源２と光検出器４とを主体とし、反射鏡ヘッド１１は反射鏡１０を主体として構成されている。光源２からの光はビームスプリッタ６に照射され、ビームスプリッタ６を通過した光はコリメートレンズ８により平行光束とされて測定光となり、ダクト１８内の煙道を経て反射鏡１０によって反射され、再び煙道を経てビームスプリッタ６により光検出器４に導かれる。一方、光源２からの光のうち、ビームスプリッタ６によって反射された光は、参照光としてダストの存在しない投受光ユニット３の空間を介して光検出器４に導かれる。光検出器４に入射するこれらの測定光と参照光は互いに位相をずらして光検出器４に導かれるようになっている。
【０００５】
ダクト１８内に導かれた測定光は、その光経路上に存在するダスト量に応じて減衰する結果、光検出器４に入射する測定光の光量とその光経路内に存在するダストの量とは反比例関係を有したものとなる。この測定光の光量と参照光の光量との差を求めることによって、部品の劣化や電圧周期温度の変化に影響を受けることなく、ダクト１８内の光経路内のダスト量（濃度）を計測することができる。
【０００６】
また、投受光ユニット３内には、設定された時間ごとにゼロ点（ダスト量ゼロ）の検出を行うための反射板１４と、既知のダスト量に対応する減衰を与えるための参照フィルタ１２が測定光の経路上に着脱可能に挿入され、これらの挿入時における光検出器４の出力がそれぞれダスト量ゼロ及び既知のダスト量に対応する計測値に変換されるように、測定回路（図示略）を自動的に校正する機能を有している。
【０００７】
投受光ユニット３と反射鏡ヘッド１１には、それぞれダクト１８に面した光学素子（窓等）の表面の清浄を保つために、パージエアの導入口２０ａ、２０ｂを通じてパージエアが吹き付けられる（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】ＶＤＩ（Verein Deutscher Ingenieure）２０６６  Part４
【０００８】
通常、取付けフランジの筒状部１７ａ、１７ｂは円状形状であり、その空隙部の中心を光源からの測定光束の中心が通過するようになっており、これが機械加工的にも無理がなく、製作しやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、取付けフランジの筒状部１７ａ、１７ｂの底部には煙道から洩れてくる粉塵や硫酸ミストを含んだ水蒸気が結露し、煙道からの伝導熱で加熱されて水分が蒸発し、固形成分（以下、堆積物という。）が溜まる。空隙部の底部に堆積するこれらの堆積物は時間とともに増加し、やがては空隙部の中心を通過している測定光束の一部を遮るようになる。
【００１０】
このことをより具体的に説明する。
図３は従来の取付けフランジを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。ここでは受光ユニット側の取付けフランジ１６ａを示すが、反射鏡ヘッド側の取り付けフランジも同様である。
取り付けフランジの筒状部の内径を、例えば５２ｍｍとし、取付けフランジの煙道に面した側での光束の径が３０ｍｍであるとすると、光軸調整が正しく行なわれ、筒状部の中心と通過光束２６の中心が一致している場合には、光束の周縁には１１ｍｍの隙間がある。ダスト計を設置する場所によって異なるが、例えば、石炭発電所では、煙道雰囲気中に含まれるダスト、粉塵、硫黄、あるいはＳＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯX等の化合物が一年間に５〜１０ｍｍ程度堆積する。したがって、（Ｂ）に示されるように、最悪の場合には一年間あまりでそれらの堆積物２８の先端が通過光束２６の一部を遮るようになる。
【００１１】
ダスト計は、煙道内のダストにより通過光束が吸収や散乱を受けることによって検出される光量の減少量から煙道内のダスト量を測定するものであるため、筒状部の底部に堆積した堆積物２８によって通過光束２６が減少していくと、見かけの濃度が高くなる方向にドリフトし、正確なダスト量を測定することが不可能となる。堆積物は長時間かけて形成されるが、結晶体やガラス状の結晶構造をとることが多く、例えば、硫酸ミストが多い石炭の場合は、緑色の美しい結晶となる。そのような堆積物はフランジの内壁に非常に堅くこびりつくため容易に除去することができない。また、取り付けフランジを煙道に取り付けた状態では、堆積物に対しては投受光部側や反射鏡ヘッド側の狭い穴からしか接近することができないので、除去作業を行なうことが困難である。しかし、この堆積物の除去作業を行なうために装置全体を取り外すと、後に面倒な再調整を行なわなければならないので好ましくない。
【００１２】
そこで本発明は、取り付けフランジの空隙部の底部に堆積物が堆積してもその影響を受けるまでの期間を長くすることのできるダスト計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】
【００１３】
本発明は、光源と光検出器を備えた投受光ユニットと、煙道を挟んで前記光源と対向配置され前記光源により投光された光を前記光検出器に入射させるように反射させる反射鏡を備えた反射鏡ヘッドと、内側に空隙部が設けられ、前記投受光ヘッドと反射鏡ヘッドをそれぞれ煙道に取り付ける取付けフランジとを備え、前記光源より照射された光が煙道を通過して前記反射鏡により反射された光を前記光検出器により検出し、その光の減衰量に基づいて前記煙道内のダスト濃度を計測するダスト計であって、前記取付けフランジの空隙部の容積が前記取付けフランジ内を通過する前記光の位置の上方部分よりも下方部分の方が大きくなるように、前記取付けフランジの形状と取付けフランジに対する通過光の相対位置の一方又は両方が設定されていることを特徴とするものである。
【００１４】
その方法の一例は、光が空隙部の上下の中心よりも上方を通過するように位置決めすることである。
空隙部の断面形状は水平方向よりも垂直方向のほうが長くなった長円形、楕円形、矩形、又は台形とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
取付けフランジの空隙部の容積が取付けフランジ内を通過する光の位置の上方部分よりも下方部分の方が大きくなるように、取付けフランジの形状及び／又は取付けフランジに対する通過光の相対位置を設定したので、堆積物が測定に影響を及ぼすまでの期間を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
一実施例として、図２に示されるダスト計に適用したものを説明する。ダスト計全体の説明は前述の通りであるので省略し、取付けフランジについて詳しく説明する。本発明の特徴は、ダスト計の取付けフランジ１６ａ、１６ｂにある。図１は取付けフランジ１６ａを詳細に示す図である。他方の取付けフランジ１６ｂについても同様であるので、以下に取付けフランジ１６ａについて説明する。
【００１７】
（Ａ）において、取付けフランジ１６ａは、この取付けフランジ１６ａに投受光ユニット３を取り付けるための固定部材３１と、投受光ユニット３を取り付けるためと光軸合わせのための調整ユニットを構成するための調整ネジ３０を備え、固定部材３１の上部には測定光束を通すための、例えば直径５２ｍｍの円形の窓２５が設けられている。
固定部材３１には筒状部１７ａが取り付けられており、その断面形状は長円形で垂直方向に縦長となっている。２４はこの筒上部１７ａ内部の空間、すなわち空隙部である。この空隙部２４の断面は、例えば垂直方向の長さが１０４ｍｍ、水平方向の長さが５２ｍｍとなっており、この空隙部２４の断面の上端の位置と固定部材３１に設けられた円形の窓２５の上端の位置は一致しており、窓２５は空隙部２４の上部に位置している。
【００１８】
投受光ユニット３からの光束は円形の窓２５の中心部を通過して反射鏡１０で反射され、再び窓２５の中心部を通過して光検出器４に導かれる。図２に示されるように、この空隙部２４内では投受光ユニット３側から煙道側に向けてパージエアを吹き付けている。しかし、煙道雰囲気中に含まれるダストや硫黄などがこの空隙部２４内に侵入し、これらは空隙部２４の底部に堆積物２８として堆積する。空隙部２４の底部に溜まる堆積物２８は煙道に接近すればするほど堆積量が増加する。
【００１９】
この実施例の取付けフランジ１６ａは、（Ｂ）に示されるように、空隙部２４の断面形状が垂直方向の径を長径とする長円形であるため、この長円形の上部を通過する光束の下方に十分な空間が存在し、ここに堆積物２８が堆積しても光束２６の経路を遮るに至るまでには長期間の余裕がある。
この構成は取付けフランジ１６ａのみならず取付けフランジ１６ｂについても同様である。
【００２０】
この実施例の構成によれば、従来のものに比べて空隙部２４の底部側に５２ｍｍ分の余裕があるので、固形成分の堆積が従来の１１ｍｍの隙間と５２ｍｍ分の余裕を合わせた６３ｍｍに達するまでは通過する光束を遮ることがない。したがって、この６３ｍｍ分の堆積は、例えば石炭発電所でこの装置を用いた場合には、約６年間取付けフランジのメンテナンスをしなくてもよいことに相当し、装置の寿命や数年に一度の発電所などのダスト計設置場所での大がかりなオーバーホールを考慮しても、従来に比べてメンテナンスの頻雑さを省略することができる。
【００２１】
取付けフランジ１６ａ、１６ｂの空隙部２４の断面形状は実施例に示した長円形のほかに、長方形、台形（おむすび型を含む）又は楕円形といった形状としてもよい。また、空隙部２４の断面形状を円形とし、その中心よりも上部を光束の中心が通過するようにしてもよいが、煙道に起因する堆積物の許容量を大きくとることが困難であるため、あまり効果は期待できない。
また、この実施例で示した取付けフランジの空隙部及び光束の寸法は一例にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施例の取付けフランジを詳細に示す斜視図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は空隙部の断面図である。
【図２】ダスト計の構成の一例を示す図である。
【図３】従来の取付けフランジを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は空隙部の断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
２      光源
３      光学ヘッド
４      光検出器
８      コリメートレンズ
１０      反射鏡
１６ａ、１６ｂ      取付けフランジ
１７ａ、１７ｂ      筒状部
１８      ダクト
２０ａ、２０ｂ      パージエア導入口
２４      空隙部
２５      円形窓
２６      光束
２８      堆積物
３０      調整ネジ
３１      固定部材
【図１】
2005180982.tif 000003
【図２】
2005180982.tif 000004
【図３】
2005180982.tif 000005