JPH09210942A

JPH09210942A - 粒子・ミスト計測装置

Info

Publication number: JPH09210942A
Application number: JP2131096A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakamura; 茂中村; Naoyuki Mitsusaka; 直行三坂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した付着効率を得ることができない。【解決手段】大気中に円柱を気流に対して直角に設置
し、前記円柱に付着した粒子状物質を水で洗浄し、この
洗浄水に含まれる粒子状物質を定量分析して溶解質量を
求めるとともに大気中濃度を推定する粒子・ミスト計測
装置において、粒子・ミストを補集するためのダクト(2
1)と、このダクト内に配置された、粒子・ミストを付着
させるための円柱(24)と、前記ダクト内に流れの場を与
えるファン(26)と、このファンに電気的に接続され該フ
ァンの回転数を制御する回転数制御器(27)と、前記ダク
ト内の風速を測定する流速測定器(25)と、前記ダクトを
風向に追従させるための回転機構(32)を具備することを
特徴とする粒子・ミスト計測装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は粒子・ミスト計測
装置に関し、特に大気中の粒子・ミストを計測する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、大気中には多種・多様の粒
子・ミストが存在するが、これらの粒子・ミストの中に
は環境に悪影響を与えるものがある。例えば、海洋から
発生する海塩粒子は、送電線や発電所の開閉所の碍子の
部分に付着すると、電気絶縁がおびやかされると共に屋
外機器等に付着すると錆の発生につながり耐久性を損な
う。また、冷却塔から排出される水蒸気ミストが周辺樹
木に付着し、冬場の寒冷時は樹木が凍結する恐れもあ
る。

【０００３】以下、海塩粒子の例について従来の計測方
法を述べる。前述したように、海塩粒子の碍子への付着
は無視できないものがあり、特に台風等の強風時には多
量の海塩粒子が付着するため、その汚損に耐える設計が
必要となる。信頼性が高く、経済的な屋外機器（送電線
や開閉所）を建設するためには、的確な碍子への海塩粒
子（塩分）付着量の推定が要求される。この推定方法と
して、流体力学を基礎とした数値計算や実際に野外大気
中の海塩粒子を計測する方法が挙げられる。

【０００４】図２は海塩粒子の発生，輸送（飛散），付
着のメカニズムを示した概念図である。図中の符番１は
風、符番２は海洋上（外洋）の白波現象、符番３は防波
堤４の破砕現象、符番５は白波現象２，破砕現象３で発
生した海塩粒子、符番６は屋外機器（ボイラハウス，煙
突，タービンハウス）、符番７は開閉所、符番８は送電
線を示す。

【０００５】強風時には外洋において白波が発生し、そ
の際、海塩粒子も発生する。また、海岸線の防波堤４に
波が打ちつけられて波が砕ける白波現象３も発生する。
これらの現象によって発生した海塩粒子５は風１によっ
て陸上へ輸送され、開閉所７や送電線８の碍子の部分に
付着したり、あるいは屋外機器６へ付着する。この結
果、電気絶縁をおびやかしたり、錆の発生を引き起こ
し、機器の耐久性が損なわれる。

【０００６】図３は、海塩粒子の塩分付着量の計測方法
について示した図である。この方法は、気中塩分濃度
（Ｃｉ）を推定するためや、あるいは実際の機器及び碍
子への付着量を推定するためのものであるが、通常は気
中塩分濃度（Ｃｉ）が分かれば、機器及び碍子への付着
量は数値計算によって簡単に求められる。ここでは、気
中塩分濃度の推定方法ついて述べる。図３中の符番９は
海塩粒子５を付着させる円柱、符番10は円柱９を支持す
る支持材、符番11はこの支持材を支持する鉛直方向のサ
ポート、符番12はベース、符番13は風向・風速計、符番
14はこの風向・風速計13に信号ケーブル15を介して接続
する指示計、符番16はベース、符番17は地盤を示す。

【０００７】海塩粒子５は、風１によって空気中を飛散
しながらその慣性力によって円柱９（直径Ｄ）に付着す
る。一定時間（Ｔ秒）経過後、この円柱９を取り外して
純粋で洗浄する。この純水の電気伝導度を伝導度計で測
定し、その測定結果から純水中の塩分量（ｑグラム）を
求める。この塩分量を円柱９の表面積（Ｓｍ² ）で割
り、単位時間，単位面積当たりの円柱９への塩分付着量
Ｗ（＝ｑ／Ｓ・Ｔ）（ｇ・ｍ^-2ｓｅｃ^-1）を計算する。

【０００８】円柱に付着する粒子の付着効率（η）は、
理論計算及び野外実測から図４に示す付着効率曲線に従
うことが確認されている。ここで、図４の縦軸は付着効
率を、縦横軸はパラメータを示す。横軸のパラメータ
（ｆ）は次式で定義される。

【０００９】ｆ＝Ｄ／Ｕ・ｄｐ² （ｓｅｃ・ｍ^-2）ここで、Ｄは円柱の直径、Ｕは円柱付近の流速、ｄp は
粒子直径である。Ｄ，ｄp は既知であるから、風速Ｕを
測定することにより付着効率（η）は求められる。風速
Ｕは、円柱９の近辺に設けられた風向・風速計13により
測定されたデータを用いる。一方、気中塩分濃度（Ｃ
ｉ）と塩分付着量（Ｗ）との関係は次式で表される。

【００１０】Ｗ＝Ｕ・Ｃｉ・η／π ここで、Ｕは風速、ηは付着効率、πは円周率である。
したがって、塩分付着量（Ｗ）と風速（Ｕ）と付着効率
（η）が分かれば気中塩分濃度（Ｃｉ）を推定すること
ができる。気中塩分濃度（Ｃｉ）は次式で表される。

【００１１】Ｃｉ＝Ｗ・π／Ｕ・η また、海岸線付近の鉛直方向の円柱の塩分付着（Ｗ）を
測定することにより、これらの気中塩分濃度（Ｃｉ）分
布から、海洋および防波堤から発生した海塩粒子（塩
分）発生量（Ｑ）を求めることができる。この発生量
（Ｑ）は数値計算を行う場合、重要なデータとなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】円柱への塩分付着量
（ｗ）及び付着効率（η）を求めることにより、気中塩
分濃度（Ｃｉ）を推定することができるが、付着効率
（η）及び気中塩分濃度（Ｃｉ）のパラメータに風速
（Ｕ）が用いられる。この風速（Ｕ）は円柱付近に設け
らた風向・風速計により測定したデータを用いるが、野
外ではこの風速は時間経過と共に変化するケースが多
い。従来は、塩分付着量を計測した時間（Ｔ）の平均風
速（Ｕ_avｍ／ｓ）を用いたが、塩分付着量（Ｗ）が少な
すぎると、測定精度（バラツキ）が悪くなるので、必然
的に長時間の計測になり、それに伴って風速の変化も大
きくなる。この風速の変化が大きくなることにより付着
効率（η）の変化（幅）も大きくなり、平均風速
（Ｕ_av）から求めた付着効率（η）を用いて気中塩分濃
度（Ｃｉ）を推定するには、精度上問題が生じる。

【００１３】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、ダクトを用いてその内部に海塩粒子を補集
し、ダクト内部に取り付けた円柱に一定の流速場で海塩
粒子を付着させることにより、安定した付着効率を得る
ことが可能な粒子・ミスト計測装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、大気中に円柱
を気流に対して直角に設置し、前記円柱に付着した粒子
状物質を水で洗浄し、この洗浄した水に含まれる粒子状
物質を定量分析して溶解質量を求めるとともに大気中濃
度を推定する粒子・ミスト計測装置において、粒子・ミ
ストを補集するためのダクトと、このダクト内に配置さ
れた、粒子・ミストを付着させるための円柱と、前記ダ
クト内に流れの場を与えるファンと、このファンに電気
的に接続され該ファンの回転数を制御する回転数制御器
と、前記ダクト内の風速を測定する流速測定器と、前記
ダクトを風向に追従させるための回転機構を具備するこ
とを特徴とする粒子・ミスト計測装置である。

【００１５】この発明は、塩分付着量（Ｗ）を計測する
時間中の円柱付近の風速（Ｕ）を一定に維持することに
より、付着効率（η）の一定化を図るものである。この
為、粒子を補集し円柱まで導くためのダクトを設け、そ
のダクト内に塩分付着用の円柱を取り付ける。ダクトに
は、ダクト内に流れ場を与える例えばファンが配設して
あり、ダクト内の流速を可変する為のファン回転数制御
器と連結してある。また、ダクト内流速を測定する風速
計も円柱風上側に取りつけてある。海塩粒子の飛散して
くる方向は、風向によって支配される為、この風向にダ
ストが追従できる回転機構も設けてある。

【００１６】この発明において、円柱は大気中に気流に
対して直角になるように設置するものであるが、「直
角」とは字句通りに直角である場合の他に、「略直
角」、つまり僅かに傾斜する場合も含む。

【００１７】この発明の作用は、以下の通りである。即
ち、野外の風向がθi である時、海塩粒子はθi の方向
から飛散してくる。この海塩粒子を効率よくダクト内へ
補集する（導く）為、回転機構及びダクトに取り付けた
尾羽根によりダクト入口部を風向に向ける。ダクト内フ
ァンによりダクト内へ流れ場を与える。この流れによ
り、海塩粒子はダクト内に導かれ、ダクト内に設けた円
柱に付着する。ダクト内流速はファンの回転数制御器に
より一定に保たれているから、円柱への海塩粒子の付着
効率（η）も一定となる。また、野外風速や塩分付着量
の大小によってダクト内流速を可変することもできる。
ダクト内に取り付けた風速計をモニターしながら、ファ
ンの回転数制御器で調整すればよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図１
を参照して説明する。図中の符番21は、例えば風22によ
って飛散してくる海塩粒子23を補集するためのダクトで
ある。このダクト21の入口付近には、円柱24が気流に対
して直角に設置されている。前記ダクト21の入口付近で
前記円柱24の上流側には、ダクト21内の風速を計測する
風速計センサー25が配置されている。前記ダクト21の出
口付近には、ダクト21内に流れの場を与える吸引用ファ
ン26が配置されている。この吸引用ファン26には、該吸
引用ファン26の回転数を制御する回転数制御器27，演算
・制御器28，風速計指示部29を順次介装した信号ケーブ
ル30が電気的に接続されている。

【００１９】前記風速計指示部29は、信号ケーブル30を
介して前記風速計センサー25に接続されている。前記ダ
クト21には、連結棒31を介して前記ダクト21を風向に追
従させるための回転機構32が連結されている。この回転
機構32は、ダクト21を地上にセットするための支持棒33
により指示されている。また、図中の符番34はダクト21
の風向追従のためにダクト21の後端に設けた尾羽根、符
番35はダクト21内の流れを示す。

【００２０】こうした構成の粒子・ミスト計測装置にお
いて、海塩粒子23の発生，輸送（飛散），付着のメカニ
ズムは従来例と同じなので説明は省略し、粒子の塩分付
着量計測方法について説明する。野外での風22は向き
（風向）をもっており、この方向から海塩粒子23は計測
点に向かって飛散してくる。このため、ダクト21の後端
に設けた尾羽根34及び回転機構32によってダクト21を風
向に向ける。

【００２１】ダクト21内は吸引用ファン26によって流れ
場（吸引状態）を与えているから、ダクト21の入口部付
近に飛散してきた海塩粒子23はダクト21内部へ導かれ
る。この海塩粒子23は、ダクト21内に設けた円柱24に慣
性力によって付着する。この場合、ダクト21内の流速
は、吸引用ファン26の回転数制御器27によって一定に保
持されている。

【００２２】一定時間経過後、前記円柱体24を取り外し
て純水で洗浄する。この純水の電気伝導度を電導度計で
測定し、その測定結果から純水中の塩分量（ｑ）を求め
る。この塩分量から単位面積当たりの塩分付着量（Ｗ）
を計算し、付着効率（η）を用いて、気中塩分濃度（Ｃ
ｉ）を推定する方法は従来例と同じである。ここで特に
注記したいことは、ダクト21内の流速（Ｕ）を一定に保
持しているため、付着効率（η）も計測時間中、常に一
定に保たれることである。

【００２３】これにより、外部風速が変化しても、付着
効率（η）は一定であるため、海塩粒子の飛散量が少な
い時でも長時間の計測が可能となる。また、演算・制御
器２８を用いて、付着効率（η）の調整（即ち、流速を
可変して）も行えるので、海塩粒子の飛散量の大小によ
って適性な塩分付着量を得ることも可能となる。塩分付
着量が多すぎると、円柱体まわりが液滴状となり、付着
特性が変化するので、この防止のためにも適性な付着量
にすることは重要なことである。

【００２４】このように、上記実施例に係る粒子・ミス
ト計測装置は、ダクト２１を用いてその内部に海塩粒子
23を補集し、ダクト21内部に取り付けた円柱24に一定の
流速場で海塩粒子23を付着させることにより、安定した
付着効率を得ることができ、この粒子・ミスト計測装置
は以下の効果を有する。

【００２５】1)計測時間中安定した付着効率が得られる
ので長時間の計測が可能となる。 2)ダクト21内に取り付けた風速計センサ25をモニターし
ながら吸引用ファン26の回転数を回転数制御器27で調整
することにより、ダクト21内の流速を可変できることに
より、付着効率も調整でき、適性な付着量を得ることが
できる。

【００２６】この効果は、気中塩分濃度（Ｃｉ）および
海塩粒子発生量（Ｑi)を推定する上で、非常に有効な手
法（精度アップ）となり、火力発電所の野外機器や送電
線，開閉所の碍子の汚損防止設計に必要なデータを提供
でき、ひいては信頼性が高く経済的な設備の建設に寄与
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
ダクトを用いてその内部に海塩粒子を補集し、ダクト内
部に取り付けた円柱に一定の流速場で海塩粒子を付着さ
せることにより、安定した付着効率を得ることが可能な
粒子・ミスト計測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る粒子・ミスト計測装
置の説明図。

【図２】海塩粒子の発生，輸送，付着のメカニズムを示
す概念図。

【図３】従来の粒子・ミスト計測装置の説明図。

【図４】従来の粒子・ミスト計測装置に係る円柱への粒
子の付着特性を示す付着効率曲線特性図。

【符号の説明】

21…ダクト、 23…海塩粒子、 24…円柱、 25…風速計センサー、 26…吸引用ファン、 27…回転数制御器、 28…演算・制御器、 29…風速計指示部、 30…信号ケーブル、 32…回転機構、 33…指示棒、 34…尾羽根。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気中に円柱を気流に対して直角に設置
し、前記円柱に付着した粒子状物質を水で洗浄し、この
洗浄した水に含まれる粒子状物質を定量分析して溶解質
量を求めるとともに大気中濃度を推定する粒子・ミスト
計測装置において、粒子・ミストを補集するためのダクトと、このダクト内
に配置された、粒子・ミストを付着させるための円柱
と、前記ダクト内に流れの場を与えるファンと、このフ
ァンに電気的に接続され該ファンの回転数を制御する回
転数制御器と、前記ダクト内の風速を測定する流速測定
器と、前記ダクトを風向に追従させるための回転機構を
具備することを特徴とする粒子・ミスト計測装置。