JPS5823883B2 - 平衡型試料採取管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平衡型試料採取管に関するものである。

詳しく述べると、ばいじん発生源から排出される排ガス
のばいじん濃度測定に使用される平衡型試料採取管に関
するものである。

ばいじんを含有する排ガスから測定すべき試料を採取す
る場合は、排ガス中に含有されているばいじんをそのま
まの状態で採取する必要がある。

そのために試料採取管の吸引口から排ガスの流速と等速
で吸引採取する、いわゆる等速吸引が行なわれている（
ＪＩＳ Ｚ ８８０８）。

この場合、使用；される採取管として管端壁を管軸とほ
ぼ３０°以下の角度となすように尖鋭化せしめて吸引口
を形成するとともに、この吸引口端より管軸方向に管の
内径のほぼ０．４倍の距離を隔てた管の内周面に内部静
圧測定孔を開口せしめかつ、同じく管軸方；向に外径の
ほぼ１．７倍の距離を隔てた外周面に気流静圧測定孔を
開口せしめてなる微粉試料採取装置は知られている（特
公昭３６−６９４９号公報）。

しかるに、前記試料採取管は、第１図に示すように直線
管ａａ’−ｂｂ’においてエネルギ保存則か；ら単位流
量がもつエネルギは、Ａ点およびＢ点においても等しく
、ベルヌーイの式（１）がなり立つ（ただし、圧縮性お
よび温度変化は無視する。

）。すなわち、（１）式の第１項ＶＡ”７２ｇは動圧と
呼ばれる運動エネルギであり、第２項ｈＡは静圧と呼ば
れる圧力のエネルギであシ、その和が任意の流線管断面
において一定であることを示している。

したがって、（１）式よシ外部靜圧ｈＡと内部静圧ｈＢ
を等しくすれば、 となシ、等速の吸引が行なわれることになる。

しかしながら、実際に風洞流速ＶＡとノズル内流ＶＢと
を等しくして実験してみた結果、内部静圧ＰＢの方が外
部静圧ＰＡよシ低いことが判った。

したがって、第１図のような試料管では非等速吸引とな
らざるをえなかった。

そして、等速吸引を行なうためには、風洞内の流速ＶＡ
にたいするノズル内流速ＶＢとＶＡＯ差の比、すなわち
が＋１０％〜−５％であることが必要であるとされ、ま
た、ε−０であることが好ましく、かつ両正の差ＰＢ−
ＰＡ＝０であることが好ましい。

このような条件をほぼ満足する採取管としては、管の外
壁面に開口する外部静圧測定孔を備え、吸引口に連設し
前記吸引口の内径より大きい内径を有する広径部を備え
、内部静圧測定孔が前記広径部の吸引口連設面と前記内
部静圧測定孔の開口面との間の管軸方向の長さが前記吸
引口内径の１．５倍に選定されてなるものが知られてい
る（特開昭４８−８５２９４号公報）。

しかしながら、上記採取管においては、内部静圧測定孔
の開口部をかなり奥の方（たとえば、同公報において第
４図の結果をうるためには吸引口径にたいして管軸方向
に約３倍の距離を用いている。

）に設けなければならないので、採取管全体が長くなり
、とくに前記ＪＩＳにおいてＩ型として規定されている
同筒製紙挿入型試料管の場合はさらに長くなるので、実
用上極めて不便であるという欠点があつれしたがって、
本発明の目的は、実質的に等速吸引可能な平衡型試料採
取管を提供することにある３本発明の他の目的は、管長
が比較的短かい平衡型試料採取管を提供することにある
。

前記諸口的は、管の外壁面に開口する外部静圧測定孔を
備え、先端部の吸引開口部から管軸にたいして２−６°
の傾斜角で先端から狭くなるテーパ状通路を設け、該テ
ーパ状通路はその奥で傾斜をなくして平行な円筒状にし
かつ、該テーパ状通路内の途中に内部静圧測定孔を設け
てなる平衡型試料採取管により達成される。

前記のような構造を有する試料採取管が等速吸引効果を
与える理由はつぎのとおりである。

すなわち、第２図におけるノズルの静圧分布を測定した
ところ、第２図に示すような静圧分布特性かえられた。

この結果からＰＢ＜ＰＡ（ＶＡ−ＶＢ）になる第一次因
子として微小な縮流現象が考えられる。

すなわち、（１）式を流線管断面に関する式に書変える
と、５ＡＶＡ＝ＳＢＶＢ（質量不変則で非圧縮であるか
ら、 を（１）式に代入すると、 となる。

しかしながら、縮流によりＳＡ＜ＳＢと考えられるから
、 したがって、ｈ Ａ＞ｈ Ｂとなる。

そこで、第３図のような入口形状のノズルを使用して測
定を行なったところ、なおｈＡ＞ｈＢであった。

これは永久損失△ｈＢに起因するものと考えられ、実際
の系においては（１）式はとなる。

この（４）式を流線管断面積に関する式に書変えると、 となり、（５）式において５Ｂ＝ＳＢ’＝ＳＡ＋△ＳＡ
とすると、 となるので、 となり、（６）式から△ＳＡを適当に選ぶことによりｈ
ＡキｈＢとできる。

つぎに、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明
する。

第４図に示すように、円筒状採取管本体１は、その先端
外壁が管軸にたいしほぼ３０°以下の鋭角をなし、先端
に断面が円形（直径Ｄ’）の吸引開口部２が形成されて
いる。

管本体１の外壁面には外部静圧測定孔３が設けられ、こ
の外部静圧測定孔３は、管本体１の内部に設けられてい
る環状溝４に連通している。

一方、先端部の吸引開口部２からは管軸にたいする傾斜
角θが２〜６°、好ましくは３〜５°になるように先端
から狭くなるテーパ状通路５が設けられる。

このテーパ状通路５ば、その奥で傾斜がなくなり平行な
円筒状（直径Ｄ）の通路６を形成している。

そして、このテーパ状通路５内の途中に内部静圧測定孔
７が設けられ、この内部静圧測定孔７は、前記外部静圧
測定孔３に連通している環状溝４の内側壁を構成する環
状壁８の内側に設けられた環状溝９に連通している。

この内部静圧測定孔７は、第４図に示すように内壁をめ
ぐって形成されている環状の溝でも、あるいは管の内周
全面をめぐって等間隔に開口する数多くの小孔でもよい
。

しかして、前記内部静圧測定孔７の吸引開口部２からの
距離ｌは、この距離ｌにおけるテーパ状通路の内径ｄの
円筒状通路の内径Ｄ（傾斜終点の内径）にたいする比ｄ
／Ｄが約１．０３〜約１．０４の範囲になる個所である
ことが実験の結果確認された。

以上述べたようなノズル形状のものを使用すれば、ＪＩ
ＳＯＩ型でも■型でも使用できて等速吸引ができるが、
本明細喜においては工業的な利点のよシ高い１型に使用
する場合について述べる。

第４図に示すように、先端ノズル１０に静圧取出部材１
１を嵌合し、との取出部材１１は、管本体１内に挿入さ
れている取出自在な製紙ホルダ１２にパツキＰを介して
圧接している。

したがって、前記内部静圧測定孔７に連通する環状溝９
ば、前記環状壁８とこの製紙ホルダ１２との間に形成さ
れる。

製紙ホルダ１２には円筒製紙１４が挿入され、入口部を
円筒状のクサビである製紙押え１３で押えることによっ
て製紙１４を固定する。

この製紙１４の外側および後部に形成される空洞１５は
、排出口１６に連通ずる。

前記先端ノズル１０は末端にローレットを有するねじ１
７によって管本体１と着脱自在に連結される。

さらに外部静圧測定孔３に連通する環状溝４は、第５図
に示すように、外部静圧口１８および排出口１９に連通
獣また、内部静圧測定孔７に連通する環状溝９は内部静
圧口２０および排出口２１に連通ずる。

以上のように構成される試料採取管は、管本体１の管軸
を測定すべき煙道内の排ガスの流れ方向と一致するよう
に配置して等速吸引を行なって、一定時間測定を行なっ
て、円筒製紙内でばいじんを採取する。

このためには、従来のような曲管で吸引してもよいが、
第４図に示すように折曲げ方式により煙道内に挿入後に
９０°折曲げて流れ方向に配置してもよい。

その折曲げ機構については、特願昭５０−１２９７８９
号（特開昭５２−５４４８７号公報参照）に詳述されて
いるとおりである。

つぎに、試験結果をあげて説明する。

まず、第３図に示すような構造を有する試料採取管を作
成した。

このとこ、本体の断面直径Ｄ１を４５門管軸にたいする
ノズル先端の傾斜角ψを３０°、管軸にたいするテーパ
の傾斜角θを４°にし、第１表に示すようにり、ｄ、Ｄ
’およびｌを種々変えた試料採取管について風洞内実験
を行なったところ、第６図五１、第７図Ａ２および第８
図嵐３がえられた。

第５〜７図から明らかなように、各流速における交点は
いずれの場合もＰＢ−ＰＡ＝Ｏであり、また、εも０で
あることが判る。

したがって、本発明による試料採取管を用いれば実質的
に完全な等速吸引ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の平衡型試料採取管の断面図、第２図は
、従来の採取管における静圧分布特性を示すグラフ、第
３図は、本発明による採取管のモデル図、第４図は、本
発明による平衡型試料採取管の部分断面図、第５図は、
第４図のＶ−■断面図であり、また、第６図、第１図お
よび第８図は、本発明による採取管を使用した場合の試
験結果をＰＢ−ＰＡとεの関係でプロットして得られる
グラフである。 １・・・・・・採取管本体、２・・・・・・吸引開口部
、３・・・・・・外部静圧測定孔、４，９・・・・・・
環状溝、５・・・・・・テーパ状通路、６・・・・・・
円筒状通路、γ・・・・・・内部静圧測定孔、８・・・
・・・環状壁、１０・・・・・・先端ノズル、１１・・
・・・・静圧取出部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管の外壁面に開口する外部静圧測定孔を備え先端部
   の吸引開口部から管軸にたいして２〜６°の傾斜で先端
   から狭くなるテーパ状通路を設け、該テーパ状通路はそ
   の奥で傾斜をなくして平行な円筒状にし、かつ、該テー
   パ状通路内の途中に内部静圧測定孔を設けてなる平衡型
   試料採取管。 ２ 内部静圧測定孔は、吸引開口部から核化までの距離
   ｌにおけるテーパ状通路の内径ｄの円管状通路りにたい
   する比ｄ／Ｄが約１．０３〜１．０４の範囲になる個所
   に設けられてなる特許請求の範囲第１項に記載の試料採
   取管。 ３ 先端部の吸引開口部から管軸にたいして３〜５°の
   傾斜で先端から狭くなるテーパ状通路を有してなる特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載の試料採取管。 ４ 採取管本体の先端外壁は管軸にたいして約３０°以
   下の鋭角をなしている特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか一つに記載の方法。