(57)【要約】    【課題】    長時間の運転により煙道に面した光学素子の表面に水蒸気が結露して付着した水滴が測定結果に与える影響を小さくする。    【解決手段】    コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の煙道に通じる空間に露出した表面には光触媒ＴｉＯ2層２３が塗布されている。そして、コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の近傍にはこれらの表面に向けて紫外光を照射するように光源２４ａ、２４ｂ、２６、２８ａ、２８ｂが設けられている。光触媒層２３の作用により、コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の煙道側表面に付着した水蒸気は薄い膜となり水滴にならない。    【選択図】  図１
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【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、煙道を介して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する反射鏡とを備え、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、
前記煙道につながる空間に露出している光学素子の表面に測定光の波長帯に関しては透明な光触媒層を付着させたことを特徴とするダスト計。
【請求項２】
前記光触媒層に向けて光触媒の触媒機能を高める波長の光を照射する光源を前記光学素子の近傍に設けた請求項１に記載のダスト計。
【請求項３】
前記光触媒層は光触媒としてＴｉＯ2を含む請求項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（非特許文献１参照。）。
【０００３】
ダスト計では、煙道に通じる空間に露出した光透過部の光学素子には投受光部窓、反射鏡、参照光を得るためのゼロ反射鏡といった光学素子が存在するが、それらの表面が煙道から拡散してくるダスト、微粒子、粉塵、ミストを含む水蒸気などが付着して汚染されるのを防止するために、外部より計装エアやブロアを用いてパージエアを送り込んでいる。
【非特許文献１】ＶＤＩ（Verein Deutscher Ingenieure）２０６６  Part４
【特許文献１】特開平７−３１１１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ダスト計は２４時間連続で運転する装置であり、長時間経過するとパージエアをかいくぐって到達する水蒸気（ダストや硫酸ミスト成分なども含む。以下においても同じ。）も存在する。そのため、それらの水蒸気が結露して成長すると光学素子表面に汚れが発生し、結果として光学素子の実質透過率が変化する。ダスト計の原理は、煙道内のダストにより通過光束が吸収や散乱を受けたときに起こる光量の減少量からダスト量を求めるものであるので、測定光束が通過する光学素子の表面に汚れが付着し、測定光束が汚れ成分によって散乱や屈折を起こすと煙道の見かけの透過率が変化することになり、結果的に実際のダスト濃度と異なるダスト濃度を出力することになる。
【０００５】
そこで本発明は、長時間の運転により煙道に通じる空間に露出した光学素子の表面に付着した汚れが測定結果に与える影響を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源と光検出器を備えた投受光ユニットと、煙道を介して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する反射鏡とを備え、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し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、前記煙道につながる空間に露出している光学素子の表面に測定光の波長帯に関しては透明な光触媒層を付着させたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明で用いる光触媒の一例としてはＴｉＯ2を挙げることができる。ＴｉＯ2の触媒作用として以下の点を挙げることができる。
（１）有機物の分解除去作用。
（２）超親水性により物体表面に付着する水分を薄い一様な膜として水滴となるのを防ぐ、いわゆる防曇作用。
ＴｉＯ2光触媒を光学素子の表面に塗付するとその防曇作用により濡れ性が高まり、煙道から拡散してきた水蒸気が冷やされて結露した結果生じる水分が水滴とならず、一様な薄い膜となる。
【０００８】
上記の作用を高めるために、光触媒層に向けて光触媒の触媒機能を高める波長の光を照射する光源を前記光学素子の近傍に設けるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
煙道に通じる空間に露出した光学素子の表面に光触媒を付着させたことで、煙道から拡散してきた水蒸気が冷やされて結露した結果生じる水分が水滴とならずに一様な薄い膜となるので、水滴によって測定光束が散乱したり屈折したりすることがなくなり、煙道中の透過率測定（ダスト濃度測定）に大きな影響を及ぼさなくなる。
【００１０】
光学素子の表面に向けて光触媒の触媒機能を高める光を照射する光源を光学素子の近傍に設ければ、有機物の分解除去作用が働くため、さらに光触媒による作用効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に一実施例を説明する。図１は一実施例のダスト計の構成を示す図である。
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。
【００１２】
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に至り、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で反射されて光検出器４に導かれる。通常、反射鏡１０としてはガラス製のコーナーキューブが使用される。
【００１３】
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内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。
【００１４】
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、電圧や周囲温度の変化など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。
【００１５】
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。
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に通じる空間に露出した光学素子（レンズや反射鏡、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。
【００１６】
コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の煙道に通じる空間に露出した表面には光触媒層２３が付着・固化されている。光触媒層２３としてはＴｉＯ2層を塗布などの方法で付着・固化させる。
【００１７】
コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の近傍にはこれらの表面の光触媒層２３に向けて紫外光を照射するように光源２４ａ、２４ｂ、２６、２８ａ、２８ｂが設けられている。反射板１４においては、通常の待避位置にあるところで紫外光が照射されるように光源２６を設置する。光源２６から出る紫外光は測定光路から外れているので、測定値に影響を与えることはない。また、コリメートレンズ８、反射鏡１０においては、周囲から斜めに紫外光を照射するように光源２４ａ、２４ｂ、２８ａ、２８ｂを設置する。それらの光源から出る紫外光は、光検出器４からは遠く離れており、また反射鏡１０としてコーナーキューブを用いた場合には、コーナーキューブは再帰性をもっていることから、紫外光の反射光は測定光の経路に入らず、測定値に影響を与えることはない。
【００１８】
光触媒としては、可視領域５００ｎｍ〜６００ｎｍの測定光束に対する透過率が高いものであることが必要であり、例えば、ＳＴ−Ｋ２１１（石原産業株式会社の製品）が挙げられる。光源２４ａ、２４ｂ、２６、２８ａ、２８ｂとしては、例えば、紫外線用ＬＥＤ（例えば、ＮＳＨＵ−５００（日亜化学工業株式会社製））を使用することができる。ＮＳＨＵ−５００は中心波長が３７０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射することができるので、光触媒に対して照射するのに適している。この光源は波長が４５０ｎｍ以上の光は出さないので、コリメートレンズ８として波長４５０ｎｍ以下の光をカットするガラスフィルタ（例えば、Ｙ−５０）を使用すれば、この光源からの紫外光が測定光に影響を及ぼすことはない。また、コリメートレンズ８としては通常の青板ガラスを用い、光検出器の直前にＹ−５０ガラスフィルタを設けてもよい。
【００１９】
煙道に通じる空間に露出したコリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の表面が煙道から拡散してくるダスト、微粒子、粉塵、ミストを含む水蒸気などが付着して汚染されるのを防止するために、パージエア導入口２０ａ、２０ｂから計装エアやブロアを用いてパージエアを送り込んでいるが、長時間経過するとパージエアをかいくぐってこれらの光学素子の表面に付着する水蒸気が存在する。その水蒸気がこれらの光学素子表面に付着し結露して水滴となると、ダスト濃度の測定に不具合を引き起こす。
【００２０】
この実施例では、コリメートレンズ８、反射板１４及び反射鏡１０の表面に光触媒層２３を塗布することで、これらの表面に付着した水蒸気が結露して水滴となるのを防止している。光触媒層２３が塗布された表面では光触媒層２３による防曇効果により付着した水蒸気が水滴とはならず薄い膜となるので、測定光が屈折、散乱を起こさず測定に影響を及ぼさない。また、これらの表面に水蒸気とともに有機物が付着しても、光触媒層２３が光源２４ａ、２４ｂ、２６、２８ａ、２８ｂから紫外光を照射されることによって有機物分解作用が働き有機物を分解除去するので、測定にほとんど影響を与えない。
【００２１】
光触媒層２３としてはこの実施例に挙げたＴｉＯ2以外のものを使用することもできる。例えば、ゾル‐ゲル法により形成したＴＩＯ2層、又はＰｔもしくはＲｕＯ2を添加したＴＩＯ２層である（特許文献１参照。）。
また、光触媒層に光を照射する光源としてもこの実施例に限定されない。
この実施例で示したダスト計の構成は一例であり、他の構成をもつダスト計にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施例のダスト計の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
２      光源
４      光検出器
８      コリメートレンズ
１０      反射鏡
１４      反射板
２０ａ、２０ｂ      パージエア導入口
２３      光触媒層
２４ａ、２４ｂ、２６、２８ａ、２８ｂ      光触媒照射用光源
【図１】
2005172636.tif 000003