JPS649567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス流体中に含まれる塵の含有量を測
定する装置に関する。この測定装置は建設材料
（煉瓦、コンクリートブロツク）、鋳鉄、鋼鉄、非
鉄金属およびセメントの如き粉状材料等を製造す
る操作の過程で生じる煙を監視するのに特に有利
である。

大部分の冶金操作においては煙が発生する。こ
の煙に含まれる固体成分あるいは気体成分等の塵
の全含有量はその冶金操作の進行に関連する。従
つてこれらが測定されると、煙は操作者に冶金操
作の進行に関する情報を与える。これによつて操
作者は冶金操作をより良く調節することが出来
る。

所定のダクト内を流れている煙（ガス流体）に
含まれている塵含有量を測定するために現在広く
一般的に使用されている方法は、そのダクトから
所定の時間にわたつて等速法で煙の一部を採取
し、採取された煙の試料を過して塵を集め、そ
の後、この塵を乾燥させて最終的に実験室で秤量
するというものである。

この方法は一日に５〜６回しか測定できずかつ
データが得られるまでに時間がかかるという欠点
があり、かつ現場で工業的に実施するには測定操
作に費用がかかるという欠点があつた。加うる
に、この方法は完全に不連続であり、測定結果は
少なくとも24時間後でしか得られないのである。
これでは冶金操作をその場で有効に調節するとい
うことが出来ないのである。

塵の量を連続的に評価する工業的方法には現在
主として次の二つがある。

その一つはフイルタに集められた塵の量を放射
線の吸収によつて測定する方法である。この方法
はなおも不連続的部分が多く、かつ放射線の吸収
はフイルタに捕集される塵の性質（化学組成、粒
度など）によつて変わるという問題点がある。

他の一つは通過して行く煙に発光器から光線
（可視スペクトルまたは赤外スペクトル）をあて
その減衰を受光器で測定するという光学的方法で
ある。この方法は定性的に過ぎないという重大な
欠点がある（減衰は粒子の断面積に関係し、塵の
質量に関係しない）。

このように、現在、本発明者の知る限りにおい
て、工業的に発生する煙の中の塵含有量（重量）
を連続的に満足に測定する工業的測定方法は存在
しない。

従つて、本発明は前述の諸欠点を解決した実質
的に連続的であるガス流体中の塵含有量（重量）
測定方法を実施するための測定装置を提供するこ
とである。

本発明の測定装置は、測定しようとするガス流
体からその一部を、好ましくは等速度的に、採取
する；この採取は連続的に行なわれる；採取され
た試料を所定の時間フイルタに通す；これを繰り
返し、好ましくは規則的な間隔で行なう；試料が
フイルタをバイパスされている間にフイルタを秤
量する；この秤量は適当な感度と測定範囲をもつ
力感知器（例えば、スプリング秤、機械秤、電子
秤など）によつて行なう；この秤量期間中は採取
された煙はフイルタをバイパスさせて排出する；
以上のサイクルを、例えばフイルタが完全に飽和
するまで、繰り返す；このサイクルを繰り返し行
なつて行くときフイルタの秤量値が増大して行く
のであるが、各サイクル間でその差を求めること
により煙中の塵含有量の変動を知るという方法を
実施するものである。

採取された気体の流量を、測定して規準状態
（０℃、760mmHg）に換算すると、この測定値を
積分することにより採取期間中の煙に含まれた全
塵含有量をｇ／Ｎm³で算出できる。また気体の湿
度を測定して、塵含有量を乾燥時のｇ／Ｎm³で表
わすように補正することもできる。

本発明の方法は、好ましくは、採取を止める時
（すなわちフイルタに煙を供給するのを中断する
時）とフイルタの秤量操作を開始する時との間に
おいて、フイルタに付着した塵の層から湿気を除
去するために短時間、塵を含まない乾いた中性ま
たは不活性のガス（たとえばN₂）を圧力下に100
℃以上（好ましくは150℃と200℃の間）の温度で
フイルタに通す。このようにすることにより実質
的に時間を損失することなしに塵を乾燥させ、乾
いた材料について秤量できる。この操作を改良す
るために、フイルタ自体も同様に短時間、同様な
温度（好ましくは同じ時間、同じ温度）にさらす
とよい。

上述の通り、本発明では実質的に連続的に煙の
塵含有量を測定することを可能になし、例えば、
各測定間隔を15分として、１日中あるいは１週間
中、くり返し塵含有量が測定される。なお、フイ
ルタは非常に目の細かい（1μｍ以上の塵を通さ
ない）、かつ大きな容量（例えば１週間程度は交
換あるいは掃除しなくとも困難なしに用いること
ができる）のものである。

本発明の測定装置の特徴とするところは塵フイ
ルタが試料採取位置にあるとき塵フイルタを気密
的に包囲し、かつ塵フイルタの入口側に面して取
入用導管と塵フイルタの出口側に面して排出用導
管とを有する室を具備し；塵フイルタが試料採取
位置から外れて秤量位置にあるとき、塵フイルタ
は前記室には何ら接触せず、塵フイルタの重量は
完全に秤量装置にかかるようにして塵フイルタを
秤量する装置を具備したものである。

以下、添付の図面を参照して本発明を具体的に
説明する。第１図および第２図は本発明の第一の
実施例を示す図である。図において、１は煙が流
れるダクト、２は煙が流れる方向、３は煙の一部
を採取するためのパイプである。煙の試料は等速
度的に採取される。４は試料採取期間中は閉鎖さ
れる弁、５および６は試料採取期間中は開かれて
いる弁、７は試料を導びく連結管、８は取入用導
管装置、１０はフイルタ、９はフイルタ１０の内
部空間、１１はフイルタ１０を包囲している室、
１２は室１１からの排出用導管、１３は排気管で
ある。弁４が閉じられ、弁５，６が開かれている
パイプ３からの煙は連結管７から取入用導管装置
８へそしてフイルタ１０に入りそこを通つてここ
で塵を過された後排出用導管１２を通つて排出
される。弁４が開かれ、弁５，６が閉じられる
と、パイプ３からの煙はフイルタ１０をバイパス
して排気管１３へ行き、排出される。かくしてダ
クト１からパイプ３へ煙は連続的に流れるが、か
かる煙はフイルタ１０を通されるとき（試料採取
時）と、これをバイパスされるとき（秤量時）と
がある。１４は台、１５，１６は振動ダンパ、１
７は精密電子天秤、１８は秤量すべきフイルタを
支えるための特殊形状の支持部材、１９はフイル
タ１０の内部空間９の下方端を閉じる部材、２０
は部材１９に連結され前記支持部材１８にぴつた
りと載せられるようにした芯棒、２９は芯棒２０
に設けられた円形つば、２８は円形つば２９を遊
びをもつて収容している環状部材、２７は環状部
材２８が取り付けられている制御円板、２６はこ
の制御円板２７を保持する三本の棒、２５は棒２
６の上端が連結されている枠、２３は枠２５を矢
印２４の方向に移動させるジヤツキである。この
ジヤツキ２３によりフイルタ１０は上下せしめら
れる。ジヤツキ２３によりフイルタ１０が上方の
位置（図示位置）にもたらされているとき、フイ
ルタ１０の内部空間９の上方端は取入用導管装置
８に対してＯ−リング２１により密封され、かつ
室１１の底部の開口３４がＯ−リング２２より密
封される。室１１は箱３１で形成され、箱３１の
底板３０はフイルタ１０の内部空間９の下方端を
閉じる部材１９を通す開口３４を有している。な
お、底板３０はシヤーシ３２に固定されている。
また、底板３０は三本の棒２６を通す穴を有して
いる。ジヤツキ２３によりフイルタ１０が下方の
位置にもたらされたとき、Ｏ−リング２１，２２
はそれぞれ対接する部材から離間し、フイルタ１
０は電子天秤１７に載せられる。そして環状部材
２８を円形つば２９から浮かしてやると、フイル
タ１０は電子天秤１７の支持部材１８と芯棒２０
とで電子天秤１７上に保持され他の何物にも触れ
ていない状態が達成される。

本発明の測定装置は上記のように構成されてお
り、ジヤツキ２３によりフイルタ１０を持ち上
げ、Ｏ−リング２１，２２をそれぞれの部材に対
接させて室１１を気密状態に保持し、他方で弁４
を閉じ、かつ弁５，６を開くことにより、パイプ
３からの煙は連結管７から取入用導管装置８を通
つてフイルタ１０の内部空間９内に入り、そして
フイルタ１０を横切つて室１１内に入り、そこか
ら排出用導管１２を通つて排気管１３へ排出され
る。このようにしてダクト１から煙の一部を採取
して、フイルタ１０に塵を集める。

かかるフイルタの過過程が終ると、弁５，６
を閉じ、弁４を開く。かくしてパイプ３からの煙
はフイルタ１０をバイパスして直接排気管１３へ
排出される。この間にジヤツキ２３を矢印２４の
方向に作動させてフイルタ１０を電子天秤１７に
載せ、フイルタ１０に集められた塵の重量を測定
する。

秤量過程が終ると、ジヤツキ２３を矢印２４と
は反対の方向に作動させてフイルタ１０を持ち上
げ、Ｏ−リング２１，２２をそれぞれの部材に対
接させる。そして弁４を閉じ、弁５，６を開き、
再びフイルタの充填過程を行ない、以下このサイ
クルを繰り返して行なう。

なお、以上の説明においては取入用導管装置８
に通ずる導管３３の弁３５は閉じられたままであ
る。ところで、この導管３３の作用を説明する
と、フイルタによつて集められた塵を完全に乾燥
させて、塵の乾燥重量を測定するためである。そ
のために、適当な温度の乾いた中性ガスを導管３
３を通してフイルタ１０に導入する。なお、この
導入は、フイルタの充填過程が終ると、４を開
き、弁５を閉じ、弁６は開いたままにして弁３５
を開くことにより行なう。かくして適当な温度に
ある乾燥した中性の無塵ガス（例えば150〜200℃
の圧縮窒素）が短時間フイルタ１０に吹き込まれ
る、これにより塵は乾燥される。

フイルタは適当な多孔質の紙でできた円筒状の
ものであり、その紙が引き裂かれないようにフイ
ルタは荒い目の金属製網の中に保持されるのが好
ましい。

第３図は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例ではフイルタ１０を上下させる態
様が第一の実施例のものと異なつている。図にお
いて７，９〜１２，１４〜２２，３１は第一の実
施例のものと全く同じである。５６は連結管７に
一体的に結合された取入用導管、５４はフイルタ
１０の上端に設けられた板、５５は５４に形成さ
れ導管５６を遊びをもつて通す中央孔、５３は孔
あき側壁である。この孔あき側壁５３はフイルタ
１０の変形を防止するためのものである。箱３１
は導管５６を通す孔６７を有する。導管５６は孔
６７に対して上下に可動である。この可動部はＯ
−リング６８により密封せしめられている。６５
は導管５６に取り付けられた板である。この板６
５と箱３１との間に蛇腹６６が取り付けられてい
る。６４は蛇腹６６により形成された気密室、６
２は箱３１に形成された孔であつて気密室６４に
圧縮ガスを矢印６３の如く導入するための孔であ
る。気密室６４に圧縮ガスが導入されると蛇腹６
６が延びて板６５は降下せしめられる。７１は箱
３１の底板、７２は底板７１に形成された開口で
ある。芯棒２０は開口７２を遊びをもつて通つて
箱３１の外側に延びている。この芯棒２０は二つ
の部材からなつていてばね７４により可撓的に結
合されている。

この実施例では上記のように構成されており、
気密室６４に孔６２を通つて圧縮ガスを矢印６３
の方向に導入すると、板６５が降下せしめられ
る。板６５はフイルタ１０の上方端の板５４に対
接しフイルタ１０を降下させる。フイルタ１０は
その芯棒２０がばね７４を有しているのでフイル
タ１０の降下を許容する。かくしてフイルタ１０
の下方端の部材１９を箱３１の底板７１に対接さ
せる。これによりフイルタ１０は板６５と底板７
１とで挟まれ、Ｏ−リング２１は板５４の中央孔
５５を気密的に閉じ、Ｏ−リング２２は箱３１の
底板７１の開口７７を気密的に閉じる。かくして
煙が導管５６から導入されて来ると、この煙はフ
イルタ１０の内部空間９に入れられ、そしてフイ
ルタ１０を横切つてのみ室１１を出る。この室１
１を出た煙は箱３１の接続された排出用導管１２
に流れ排出される。

気密室６４から圧縮ガスを解放あるいは吸引す
ると蛇腹６６は縮み板６５は上方へ移動する。こ
れによりフイルタ１０は板６５と底板７１とによ
る挟持から解放され、フイルタ１０は、電子天秤
１７に乗つている芯棒２０のばね７４が延びるこ
とにより、そのフイルタ１０の下方端の部材１９
が箱３１の底板７１から持ち上げられる。従つて
フイルタ１０の重さを測定しうる。

この実施例の装置を用いて塵含有量の測定を行
なう態様は前記の第一の実施例と同様である。こ
の実施例においては、Ｏ−リング２１は板６５と
５４との間に配置されており、Ｏ−リング２２も
板１９と７１との間に配置されているので、第１
図に示すものより、Ｏ−リング２１，２２はねじ
れ、または剪断力の影響を全く受けない利点があ
る。このことによつて、長い寿命が保証され、測
定の反覆数を増大させることが出来る。また、こ
の実施例においては開口７２が小さいので、天秤
は塵の沈積による汚れを小さくなされほとんど影
響されない。

なお、採取されるガスの瞬間的流量を測定する
装置をパイプ３の適当な個所に設け、かつ各採取
期間に採取されたガスの容量を計算する装置を備
えておくとよい。

以上の説明から理解される通り、本発明によれ
ば、ガス流中に含まれる塵含有量を迅速にかつく
り返して測定することができ、フイルタに蓄積す
る塵の重さの差（すなわち増分）より、ガス流中
に含まれる塵含有量の変化を知ることが出来るの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図であ
る。第２図は第１図の一部材の平面図である。第
３図は本発明の他の実施例を示し、その主要部の
概要図である。 図において、３は試料を連続的に採取する装
置、５は試料が通らないようにする装置、７は試
料を導びく装置、８，５６は取入用導管装置、１
０はフイルタ、１１はフイルタを包囲する室、１
２は排出用導管、１７は秤量装置、２３，６６は
フイルタを移動させる装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塵を含むガス流体の塵含有量を測定する装置
   であつて、 (a) 円筒形をしており、その軸線は垂直であり、
   穴あき円筒側壁を有し、下方端は閉じられてお
   り、上方端は開口している塵フイルタ； (b) 前記塵フイルタをその垂直軸線に沿つて試料
   採取位置と秤量位置との間を移動させる装置； (c) 前記塵フイルタを包囲し、塵フイルタの開口
   上方端側に面して取入用導管と塵フイルタの穴
   あき円筒側壁側に面して排出用導管と、塵フイ
   ルタの下方端が通つて延びる前記室の底部に設
   けられた開口とを有する室； (d) 塵フイルタが試料採取位置にあるとき室の底
   部の前記開口と塵フイルタの上方端の前記開口
   とを密封する装置； (e) 秤量位置にある塵フイルタを秤量する装置で
   あつて、秤量位置にある塵フイルタが前記室に
   は何ら気密的には包囲されておらず、塵フイル
   タの重量が完全に秤量装置にかかるようにして
   塵フイルタを秤量する装置； (f) 塵を含むガス流体の試料を連続的に採取する
   装置； (g) 試料採取位置にある前記塵フイルタへ前記試
   料を通過させるべく、前記室の前記取入用導管
   に前記試料を導く装置；および (h) 秤量位置にある前記塵フイルタに前記試料が
   通らないようにする装置； を具備したことを特徴とするガス流体中の塵含有
   量を測定する装置。 ２ 取入用導管は塵フイルタの垂直軸線に沿つて
   指向されている特許請求の範囲第１項記載のガス
   流体中の塵含有量を測定する装置。 ３ 連続採取試料の流量の瞬間的流量を測定する
   装置を含む特許請求の範囲第１項記載のガス流体
   中の塵含有量を測定する装置。 ４ 乾燥不活性ガスを100℃以上の温度で塵フイ
   ルタに通す装置を含む特許請求の範囲第１項記載
   のガス流体中の塵含有量を測定する装置。 ５ 秤量装置はデータ記憶装置を有する精密天秤
   からなる特許請求の範囲第１項記載のガス流体中
   の塵含有量を測定する装置。 ６ 精密天秤は振動ダンパを有する特許請求の範
   囲第３項記載のガス流体中の塵含有量を測定する
   装置。