JP4570038B2

JP4570038B2 - ダスト測定装置

Info

Publication number: JP4570038B2
Application number: JP2005079071A
Authority: JP
Inventors: 佳幸下田; 正記渡辺
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006258705A

Description

本発明は、配管内を流れる気体流に含まれたダストの濃度を測定するダスト測定装置に関する。

従来から、配管（例えば、ガス管など）内を流れる気体（例えば、都市ガス、ＬＰガスなど）に含まれたダストの濃度を測定するためのダスト測定装置として、測定光を発光する発光手段と、この発光源からの測定光を測定域に向けて照射する照射部と、この測定域からの被検知光を受光する受光部と、受光部からの被検知光を測定信号に変換する受光手段と、を備え、照射部及び受光部が配管内に挿入される検知部ユニットに設けられ、この検知部ユニットの照射部と発光手段とが第１光ファイバにより接続され、検知部ユニットの受光部と受光手段とが第２光ファイバにより接続されている（例えば、特許文献１参照）。

このような測定装置では、発光手段からの測定光が第１光ファイバを通して照射部に導かれ、この照射部から測定域に向けて照射される。また、測定域からの被検知光は、受光部にて受光され、第２光ファイバを通して受光手段に導かれる。受光手段は、被測定光を測定信号に変換し、この測定信号に基づいてダスト濃度が算出され、このようにして測定域を流れる気体流に含まれたダストの濃度が測定される。

特開２００４−２０５２１７号公報

しかしながら、上述したダスト測定装置においては、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、検知部ユニットを配管内に挿入する際に、配管内の圧力が検知部ユニットなどに作用し、第１及び第２光ファイバを保護する保護チューブとして曲がりやすい管を用いた場合、配管内の圧力と保護チューブ内の圧力差に起因して配管への挿入時に保護チューブが撓みやすくなるという問題がった。

本発明の目的は、検知部ユニットを挿入する配管内の圧力の影響を受けにくいダスト測定装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載のダスト測定装置では、測定域におけるダスト濃度を測定するための測定光を発光する発光手段と、前記測定域からの被検知光を測定信号に変換する受光手段と、前記発光手段からの測定光を前記測定域に向けて照射する照射部及び前記測定域からの被検知光を受光する受光部を有する検知部ユニットと、前記発光手段からの測定光を前記照射部に伝送するための第１光ファイバと、前記受光部からの被検知光を前記受光手段に伝送するための第２光ファイバと、前記第１及び第２光ファイバを被う保護チューブと、を備えたダスト測定装置であって、
前記保護チューブは相互に接続されたフレキシブルチューブ及びパイプ管から構成され、前記フレキシブルチューブの先端部に前記検知部ユニットが取り付けられ、前記第１及び第２光ファイバは前記フレキシブルチューブ及び前記パイプ管を通して前記発光手段及び前記受光手段に導かれ、前記フレキシブルチューブ内が外部に連通されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のダスト測定装置では、前記パイプ管は、管本体とこの管本体の一端部に設けられた端壁部を備え、前記端壁部に前記フレキシブルチューブが接続され、前記第１及び第２光ファイバは前記端壁部を通して前記パイプ本体内に延び、前記フレキシブルチューブ内の圧力が前記パイプ管の前記端壁部に作用することを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のダスト測定装置によれば、第１及び第２光ファイバを被う保護チューブは相互に接続されたフレキシブルチューブ及びパイプ管から構成され、フレキシブルチューブの先端部に検知部ユニットが設けられ、このフレキシブルチューブ内が外部に連通されているので、検知部ユニットを配管内に挿入するときには、配管内とフレキシブルチューブ内とが等しい圧力に保たれ、配管内の圧力のフレキシブルチューブへの影響をなくし、検知部ユニットを配管内に容易に挿入することができる。また、検知部ユニットを例えば挿入管を通して配管内に挿入した状態では、パイプ管が挿入管の挿入部に位置するようになるので、挿入管とパイプ管との間を確実にシールすることができ、配管内の気体流の外部への漏れを防止することができる。

また、本発明の請求項２に記載のダスト測定装置によれば、パイプ管は管本体とこの管本体の一端部に設けられた端壁部とを有し、フレキシブルチューブがこの端壁部に接続されるので、フレキシブルチューブ内の圧力はパイプ管の端壁部に作用し、この圧力を端壁部を介して管本体で受けることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うダスト測定装置の最良の実施形態について説明する。図１は、一実施形態のダスト測定装置を用いてダスト濃度を測定する配管構造の一例を簡略的に示す断面図であり、図２は、図１のダスト測定装置の検知部ユニットを示す正面図であり、図３は、図２の検知部ユニットを示す側面図であり、図４は、図２の検知部ユニットを示す底面図であり、図５は、図２におけるＶ−Ｖ線による断面図であり、図６は、図２の検知部ユニットを曲管を通して挿入するときの状態を示す断面図である。

図１において、図示のダスト測定装置２は、流体配管構造４の配管６、例えばガス配管により規定された流体流路８を流れる気体（例えば都市ガス、ＬＰガスなど）中に含まれた粉塵などのダストの濃度を測定するために用いられる。このダスト測定装置２は、検知部ユニット１０と、この検知部ユニット１０の基部側に装着されたフレキシブルチューブ１２と、を備え、フレキシブルチューブ１２が測定装置本体１４に接続される。図示の例では、流体配管構造４の配管６の所定部位には主開閉弁１６が配設され、この主開閉弁１６の上流側及び下流側に放散管１８，２０が配設され、これら放散管１８，２０の一端側が配管６に接続され、それらの他端部に開閉ボール弁２２，２４が設けられている。放散管１８，２０は検知部ユニット１０を挿入するための挿入管として機能し、この検知部ユニット１０は、後述するように放散管１８（又は２０）を通して配管６内の測定域２６に挿入される。

図２〜図５をも参照して、検知部ユニット１０は検知部本体２８を備え、この検知部本体２８がフレキシブルチューブ１２の一端部（先端部）に取り付けられている。検知部本体２８は略円柱状の本体部２９と、この本体部２９から略四角柱状に延びる延長部３１とを有し、延長部３１の先端部に正面側（図２において紙面に対して手前側、図３及び図５において右側）に突出する突出部３３が設けられている。この検知本体部２８の軸線方向（図２、図３及び図５において上下方向）中間部、即ち本体部２９と延長部３１の突出部３３との間には凹部３０が設けられ、この凹部３０の一端側（図２、図３及び図５において上側）に照射部３２が設けられ、凹部３０の他端側（図２、図３及び図５において下側）に受光部３４が設けられ、照射部３２及び受光部３４が略対向するように配置されている。照射部３２には照射口３６が設けられ、この照射口３６を密封するように照射カバー３７が取り付けられ、また受光部３４には受光口３８が設けられ、この受光口３８を密封するように受光カバー４０が設けられている。

検知部本体２８には、更に、照射口３６に連通する第１通路４２が設けられているとともに、受光口３８に連通する第２通路４４が設けられている。この実施形態では、第１通路４２は本体部２９を照射口３６に向けて直線状に延びており、第２通路４４は、本体部２９及び延長部３１を第１通路４２と略平行に直線状に延びた後にこの延長部３１を受光口３８に向けて折曲して直線状に延びている。そして、このことに関連して、第２通路４４の折曲部位には反射鏡４６が配設されている。反射鏡４６は先端カバー４８に取り付けられ、この先端カバー４８を延長部３１の先端部に取り付けることによって、反射鏡４６が検知部本体２８に取り付けられる。

検知部ユニット１０の照射部３２には第１光ファイバ５０からの測定光が導かれるように構成されている。第１光ファイバ５０は測定光を後述する如く伝送するファイバ５２と、このファイバ５２を覆う保護被覆５４から構成され、その一端側（先端側）においては、保護被覆５４から突出するファイバ５２の先端部が検知部本体２８の第１通路４２に挿入されて位置決めされている。また、受光部３４からの被検知光が第２光ファイバ５６に導かれるように構成されている。第２光ファイバ５６は、第１光ファイバ５０と同様に、ファイバ５８及びこれを覆う保護被覆６０から構成され、その一端側（先端側）においては、保護被覆６０から突出するファイバ５８の先端部が検知部本体２８の第２通路４４に挿入されて位置決めされている。従って、測定装置本体１４から第１光ファイバ５０を通して伝送された測定光は、照射カバー３７を通して照射部３２から測定域２６に向けて照射され、また測定域２６からの被検知光、即ち測定域２６におけるダストによる散乱光が受光カバー４０を通して受光部３４に受光され、かく受光された被検知光は反射鏡４６にて反射された後に第２光ファイバ５６に導かれ、この第２光ファイバ５６を通して測定装置本体１４に伝送される。

検知部ユニット２８の照射部３２及び受光部３４に関連して、次のように構成するのが望ましい。即ち、照射部３２の光軸５５と受光部３４の光軸５７との間の散乱角度αが１２０〜１３５度の角度範囲内に、例えば１３０度に設定するのが望ましく、このような角度範囲内に設定することによって、測定域２６におけるダストの散乱光が効率良く受光部３４に受光され、ダスト濃度を測定する際の測定信号のＳ／Ｎを大きくすることができ、ダスト濃度を正確に測定することが可能となる。そして、散乱角度αをこのような角度範囲とするために、この実施形態では、第１通路４２の照射部３２側開口部の中心軸線と第２通路４４の受光部３４側開口部の中心軸線との間の角度が１２０〜１３５度の角度範囲内に、例えば１３０度となるように設定されている。

また、散乱角度αを上述した角度範囲に保ちながら、更に、照射部３２の光軸５５が検知部ユニットの中心軸線に対して５〜２０度の角度範囲内（例えば、１０度程度）傾斜させるのが望ましく、このような角度範囲内に設定することによって、検知部ユニット２８の外形、特に径方向の大きさが大きくなるのを抑えることができ、挿入管の内径が小さい場合であっても、検知部ユニット２８の挿入が可能となる。具体的には、第１通路４２の中心軸線が検知部ユニット２８の中心軸線に対して５〜２０度の角度範囲内に設定すればよく、このとき、第２通路４４の第２光ファイバ５６側の部分の中心軸線は検知部ユニット２８の中心軸線に実質上平行となるように形成される。

第１及び第２光ファイバ５０，５６は、フレキシブルチューブ１２内に内蔵されている。フレキシブルチューブ１２は、例えばステンレス鋼などから形成される可撓性のフレキシブル管６２と、このフレキシブル管６２を覆う保護チューブ６４から構成され、第１及び第２光ファイバ５０，５６は、このフレキシブル管６２内を延びている。このフレキシブルチューブ１２の他端部には接続具（図示せず）が設けられ、この接続部を測定装置本体１４の接続部６５に着脱自在に装着することによって、測定装置本体１４に接続される。

測定装置本体１４には、測定光を発光する発光手段６６（例えば、レーザー発光素子から構成される）、被測定光を受光して測定信号に変換する受光手段６８（例えば、ＣＣＤなどの受光素子から構成される）及びマイクロプロセッサなどから構成されるダスト濃度算出手段７０を内蔵している。第１光ファイバ５０は接続具６５を介して発光手段６６に接続され、第２光ファイバ５６は接続具６５を介して受光手段６８に接続され、発光手段６６からの測定光が第１光ファイバ５０に送られ、第２光ファイバ５６からの被検知光が受光手段６８に送られる。受光手段６８は被測定光の光量に対応したレベルの測定信号を生成し、ダスト濃度算出手段７０はこの測定信号に基づいてダスト濃度を算出し、算出したダスト濃度が表示手段７２（例えば、液晶表示装置などから構成される）に表示される。

検知部ユニット１０の凹部３０には遮光部材７４が設けられている。遮光部材７４は、照射部３２からの測定光が受光部３４に直接的に受光されるのを防止する。また、検知ユニット１０の本体部２９の正面側部には、この本体部２９からの反射光が受光部３４に受光されないように、切欠き部７６が設けられている。

この検知部ユニット１０では、更に、次の通りに構成されている。検知部ユニット１０の両側部が先端側（図２，図３及び図５において下方）に向けて細くなっている（特に、図２参照）。この形態では、本体部２９の先端部から延長部３１の基部にわたって弧状に細くなっており、このように先細に構成することによって、検知部ユニット１０の挿入管（後述する）を通しての挿入が容易になるとともに、検知部ユニット１０を配管６内に挿入したときに、配管６内を矢印７８で示す方向に流れる気体流は、この先細部（照射部３２及び受光部３４が設けられている部分）の図２において両側、即ち延長部３１の両側をスムースに流れ、測定域２６に乱気流などが生じるのを抑えることができる。

また、検知部ユニット１０の外形は、本体部２９が略円筒状に形成され、この本体部２９から延びる延長部３１が略四角柱状に形成され、横断面形状（換言すると、径方向の大きさ）が本体部２９に対して延長部３１の方が小さくなっているので、検知部ユニット１０全体として先端側に向けて細くなっている。このように全体の外形を先端側に向けて細くすることによって、検知部ユニット１０の挿入管（後述する）への挿入をより容易にすることができ、曲がった管（所謂、曲管）であっても容易に挿入することが可能となる。

配管４を流れる気体のダスト濃度の測定は、例えば、次のようにして行われる。まず、図１に示すように、挿入する放散管１８（挿入管として機能する）に接続された開閉ボール弁２２に導入管（図示せず）を着脱自在に取り付け、この導入管の導入孔内に検知部ユニット１０を挿入保持し、開閉ボール弁２２を開状態に開放して、導入管の導入孔及び開閉ボール弁２２を通して矢印８０（図１参照）で示す挿入方向に導入する。この実施形態では、放散管１８は図１において右方に曲がった後に下方に曲がっているが、ダスト測定装置２の検知部ユニット１０はフレキシブルチューブ１２の先端部に取り付けられ、フレキシブルチューブ１２自体が可撓性を有しているので、検知部ユニット１０の挿入に伴って、フレキシブルチューブ１２が放散管１８の形状に沿って撓み、かく撓むことによって、検知部ユニット１０を放散管１８を通して配管６の流体流路８内に挿入することができる。

この挿入時には、検知部ユニット１０全体の形状が先端側に向けて細くなっているので、検知部ユニット１０の先端部が放散管１８の曲部８２に差し掛かった際には、図６に示すように、検知部ユニット１０の先端部、即ち延長部３１の先端部が曲部８２の内周面に接触し、図６に二点鎖線で示すように、更なる挿入によってこの曲部８２の内周面に沿ってスムースに移動し、従って、放散管１８が曲がっていてもこの放散管１８を通して配管６の測定域２６に容易に挿入することができる。尚、図示の形態では、延長部３１の横断面形状が四角形に形成されているが、六角形、八角形などの多角形状でもよく、四角形以上の多角形に、又は円形に形成することによって、同様の効果を達成することができる。

配管６を流れる気体流に含まれたダストの濃度を測定するときには、発光手段６６からの測定光が第１光ファイバ５０を通して照射部３２に伝送され、この照射部３２から測定域２６に向けて照射される。そして、この測定域２６からの被検知光が受光部３４にて受光され、反射鏡４６によって反射された後に第２光ファイバ５６を通して受光手段６８に伝送される。この受光手段６８は被検知光に対応した測定信号を生成し、ダスト濃度算出手段７０はこの測定信号に基づいてダスト濃度を算出し、算出されたダスト濃度が表示手段７２に表示され、このようにして配管６内の気体流に含まれたダストの濃度が測定される。

この実施形態では、検知部ユニット１０がフレキシブルチューブ１２の先端部に取り付けられているので、放散管１８を通して挿入する際に、配管６内の圧力がフレキシブルチューブ１２に作用して撓むおそれがあり、フレキシブルチューブ１２が撓んだ場合、放散管１８を通しての検知部ユニット１０の挿入が難しくなるが、このような問題を解消するためには、図７に示すように構成するのが望ましい。図７は、変形形態の保護チューブの一部を切り欠いて示す断面図であり、図１〜図６に示す実施形態と同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

この変形形態における保護チューブは、フレキシブルチューブ１２Ａと直線状に延びるパイプ管９０とから構成されている。パイプ管９０はパイプ本体９２と、このパイプ本体９２の先端部に設けられた端壁部９４とを備え、それ自体充分な剛性を有している。このパイプ管９０の端壁部９４に例えば溶接などの手段によって接続具９６が取り付けられ、この接続具９６にフレキシブルチューブ１２Ａが接続される。フレキシブルチューブ１２Ａは、可撓性を有するフレキシブル管６２及びこのフレキシブル管６２を覆う保護チューブ６４から構成され、接続具９６は例えば筒状接続部材９８から構成され、フレキシブルチューブ１２Ａの基端部を筒状接続部材９８内に挿入して例えばかしめ加工を施すことによって、フレキシブルチューブ１２Ａとパイプ管９０とが接続具９６を介して接続される。パイプ管９０に接続されたフレキシブルチューブ１２Ａの先端部には、上述したと同様の検知部ユニットが取り付けられる。

この保護チューブにおいては、フレキシブルチューブ１２Ａ、即ちフレキシブル管６２内が外部と連通されるように構成される。例えば、フレキシブルチューブ１２Ａと検知部ユニット（図２〜図５参照）との接続部に連通孔（図示せず）が設けられ、この連通孔を通してフレキシブル管６２内と外部とが連通される。尚、このような連通孔に代えて、フレキシブルチューブ１２Ａの所定部位に貫通孔を設けるようにしてもよい。

また、測定装置本体（図１参照）から延びる第１及び第２光ファイバ５０，５６はパイプ管９０及びフレキシブルチューブ１２Ａ内を通して検知部ユニットに延び、パイプ管９０の端壁部９４においてはこの端壁部９４を貫通して延び、第１及び第２光ファイバ５０，５６と端壁部９４との間は密封されており、第１光ファイバ５０は検知部ユニットの照射部（図５参照）に測定光を伝送し、第２光ファイバ５６は検知部ユニットの受光部（図５参照）からの被検知光を測定装置本体に伝送する。

このような保護チューブを用いた場合、導入管（図示せず）、開閉ボール弁２２及び放散管１８を通して検知部ユニットを挿入すると、フレキシブルチューブ１２Ａ内と外部とが連通されているので、配管内の圧力とフレキシブルチューブ１２Ａ内の圧力が等しくなり、配管内の圧力はパイプ管９０の端壁部９４に作用し、この端壁部９４で圧力を受けるようになる。従って、配管内の圧力によりフレキシブルチューブ１２Ａが撓むことがなく、検知部ユニットを容易に配管内に挿入することができる。また、放散管１８を通して検知部ユニットを配管内に挿入した状態においては、パイプ管９０が導入管に位置するようになり、このように構成することによって、パイプ管９０と導入管との間を確実にシールすることが可能となり、ダスト測定時における配管内の気体の漏れを確実に防止することができる。

以上、本発明に従うダスト測定装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

一実施形態のダスト測定装置を用いてダスト濃度を測定する配管構造の一例を簡略的に示す断面図。図１のダスト測定装置の検知部ユニットを示す正面図。図２の検知部ユニットを示す側面図。図２の検知部ユニットを示す底面図。図２におけるＶ−Ｖ線による断面図。図２の検知部ユニットを曲管を通して挿入するときの状態を示す断面図。変形形態の保護チューブの一部を切り欠いて示す断面図。

符号の説明

２ダスト測定装置
６配管
１０検知部ユニット
１２，１２Ａフレキシブルチューブ
１４測定装置本体
１６主開閉弁
１８，２０放散管（挿入管）
２８検知部本体
３２照射部
３４受光部
５０第１光ファイバ
５６第２光ファイバ
６６発光手段
６８受光手段
７４ダスト濃度算出手段
９０パイプ管

Claims

測定域におけるダスト濃度を測定するための測定光を発光する発光手段と、前記測定域からの被検知光を測定信号に変換する受光手段と、前記発光手段からの測定光を前記測定域に向けて照射する照射部及び前記測定域からの被検知光を受光する受光部を有する検知部ユニットと、前記発光手段からの測定光を前記照射部に伝送するための第１光ファイバと、前記受光部からの被検知光を前記受光手段に伝送するための第２光ファイバと、前記第１及び第２光ファイバを被う保護チューブと、を備えたダスト測定装置であって、
前記保護チューブは相互に接続されたフレキシブルチューブ及びパイプ管から構成され、前記フレキシブルチューブの先端部に前記検知部ユニットが取り付けられ、前記第１及び第２光ファイバは前記フレキシブルチューブ及び前記パイプ管を通して前記発光手段及び前記受光手段に導かれ、前記フレキシブルチューブ内が外部に連通されていることを特徴とするダスト測定装置。
前記パイプ管は、管本体とこの管本体の一端部に設けられた端壁部を備え、前記端壁部に前記フレキシブルチューブが接続され、前記第１及び第２光ファイバは前記端壁部を通して前記パイプ本体内に延び、前記フレキシブルチューブ内の圧力が前記パイプ管の前記端壁部に作用することを特徴とする請求項１に記載のダスト測定装置。