JP2010249611A - ダスト測定システム及びその汚れ防止機構 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に構築可能で、且つ信頼性をもって動作させることができるダスト測定システム、及びその汚れ防止機構を提供する。
【解決手段】ダクト３９に設けられた光学測定系と、ダクト３９中を輸送される排ガスから光学測定系の光学素子の汚れを防止するために、光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニット１２と、光学測定系のパージエアの導入部の位置よりもダクト３９側に設けられたフェールセーフシャッタ３ａ，３ｂと、エアパージユニット１２の電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、フェールセーフシャッタ３ａ，３ｂを駆動して光学素子を排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ１１とを備え、光学素子により排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電所や高熱プラント等のダクト等を通して排出される排ガス中のダスト濃度を連続的に測定するダスト測定システム、及びこのダスト測定システムの光学測定系に用いる光学素子の汚れ防止機構に関する。

図５に示すように、ダクト３９により流路を定義された煙道３０中のダスト量を連続的に測定するダスト計として、従来、光源４３１と光検出器４３２を備えてなる投受光部１と、反射鏡４４１を有してなる反射鏡部２とを煙道３０を挟んで対向配置し、光源４３１からの光が煙道３０を通って反射鏡４４１により反射し、再び煙道３０を通って光検出器４３２に入射するまでの間に、その光が煙道３０中のガス内に存在するダストにより減衰することを利用して、光検出器４３２の出力から煙道３０中の排ガスに含まれるダスト量（濃度）を計測する技術が知られている（非特許文献１）。

投受光部１の光源４３１からは発射された光はビームスプリッタ４３３に照射され、このビームスプリッタ４３３を通過した光はコリメートレンズ４３４により平行光束とされて測定光となり、ダクト３９内の煙道３０を経て反射鏡４４１によって反射され、再び煙道３０を経てビームスプリッタ４３３によって光検出器４３２に導かれる。一方、光源４３１からの光のうち、ビームスプリッタ４３３により反射された光は、参照光としてダストの存在しない投受光部１内の空間を介して光検出器４３２に導かれる。光検出器４３２に入射する両光束（測定光と参照光）は、互いに位相をずらして光検出器４３２に導かれるようになっている。

ダクト３９内のダスト量に応じて減衰した測定光の光量と、参照光の光量との差を求めることによって、ダクト３９内の光経路内のダスト量（濃度）を計測することができる。

ゼロリフレクタ４３５及びスパンフィルタ４３６は、光源４３１の劣化、光検出器４３２の劣化、またコリメートレンズ４３４の汚れ等により発生するドリフトを補正するための機構である。定期的にゼロリフレクタ４３５を光軸上に移動して、ゼロ点を補正し、その後スパンフィルタ４３６を光軸上に移動して、スパン点の補正を行うようになっている。

フェールセーフシャッタ機構は、パージエアの圧力を圧力センサ等によって検出するか、又は、パージエアの流量を流量センサ等によって検出して、その検出圧力が所定の圧力以下に低下したとき、又は、検出流量が所定の流量以下に低下したとき、自動的にモータ等を駆動してダクト３９と投受光部１又は反射鏡部２との間をシャッタにより機械的に遮断するようになっている。

図５のダクト３９内には排ガスが流れており、ダクト３９内が正圧の場合、ダストや水分を含んだ排ガスがダスト計に装着されたコリメータレンズ４３４、ゼロリフレクタ４３５、反射鏡４４１を汚すため、測定が正常にできなくなる。コリメータレンズ４３４で投光部側は仕切られているため、コリメータレンズ４３４より奥（図５において左側）に位置する光源４３１、ビームスプリッタ４３３、光検出器４３２、スパンフィルタ４３６等は基本的に結露やダストで汚れにくいが、細かいダストはコリメータレンズ４３４仕切りの隙間から入る可能性があるので、光源４３１、ビームスプリッタ４３３、光検出器４３２、スパンフィルタ４３６等も若干汚れる。光学素子（４３４，４３５，４４１）が汚れると、保守要員がダスト計の設置場所に行って、装置を開けて光学素子（４３４，４３５，４４１）を清掃しなければならなくなるが、ダスト計がダクト３９としての煙突に取り付けられている場合には数十ｍ登らな
ければいけないことがある。

通常は、排ガスが光学素子（４３４，４３５，４４１）に当らないように、パージエアの導入口４５ａ，４５ｂを通じてパージエアが吹きつけられる。何らかの原因でパージエアの圧力が低下したり、あるいはエアの供給が停止すると光学素子（４３４，４３５，４４１）が汚れてしまうため、何らかの方法でパージエアの圧力又は流量を監視し、圧力又は流量が低下したときには、ダクト３９内の排ガスが投受光部１及び反射鏡部２側に流れてその光学素子（４３４，４３５，４４１）にダストが付着することを防止すべく、各取り付けフランジ４１ａ，４１ｂの近傍に、それぞれフェールセーフシャッタ機構がオプション部品として装着されることが常用されている。

エア源としては、日本国内の工場では計装エアを利用できることが多いが、海外では、別途エアパージファンを用意してパージを行うことが多い。計装エアの場合、工場内共用設備であるため、設備の異常を監視することが困難であるために、図５の圧力センサ（又は流量センサ）４５０を用いるしか、パージエアの状態を監視する方法がなかった。

ヴイディーアイ(ＶＤＩ)規格（ドイツ） ２０６６，パート４

しかし、このパージエアの状態を監視する圧力センサ（又は流量センサ）４５０はコストが高く、又、圧力センサ又は流量センサ４５０による圧力又は流量の読取値が正確度を欠くようになる結果、パージエアの圧力又は流量が低下しても、フェールセーフシャッタが閉まらない、あるいは勝手に閉まってしまうという誤動作が生じる問題があった。

上記問題点を鑑み、本発明は、安価に構築可能で、且つ信頼性をもって動作させることができるダスト測定システム、及びその汚れ防止機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（イ）ダクトの側壁の一部に設けられた光学測定系と、（ロ）ダクト中を輸送される排ガスから光学測定系の光学素子の汚れを防止するために、光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニットと、（ハ）光学測定系のパージエアの導入部の位置よりもダクト側に設けられたフェールセーフシャッタと、（ニ）エアパージユニットの電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、フェールセーフシャッタを駆動して光学素子を排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラとを備え、光学素子により排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定するダスト測定システムであることを要旨とする。

本発明の第２の態様は、ダクトの側壁の一部に光学測定系を設け、この光学測定系が有する光学素子によりダクト中を輸送される排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定するダスト測定システムにおいて、光学素子が排ガスから汚れることを防止する汚れ防止機構に関する。即ち、第２の態様に係る汚れ防止機構は、（イ）排ガスから光学素子が汚れるのを防止するために、光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニットと、（ロ）光学測定系のパージエアの導入部の位置よりもダクト側に設けられたフェールセーフシャッタと、（ハ）エアパージユニットの電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、フェールセーフシャッタを駆動して光学素子を排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ
とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、安価に構築可能で、且つ信頼性をもって動作させることができるダスト測定システム、及びその汚れ防止機構を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るダスト測定システム及びその汚れ防止機構の構成を説明する模式図である。 図１中に示したＢのフェールセーフシャッタ部分の拡大図である。 本発明の実施の形態に係る汚れ防止機構として機能するフェールセーフシャッタコントローラの構造を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態に係る汚れ防止機構としてのフェールセーフシャッタコントローラの動作を説明するフローチャートである。 従来のダスト計の構成を示す模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付した。但し、図面は模式的なものであり、構成部品・機器の寸法は、現実のものとは異なることに留意するべきである。従って、構成機器・部品の寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。

又、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品・機器の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（ダスト測定システム）
本発明の実施の形態に係るダスト測定システムは、図１に示すように、ダクト３９の側壁の一部に設けられた光学測定系と、ダクト３９中を輸送される排ガスから光学測定系の光学素子の汚れを防止するために、光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニット１２と、光学測定系のパージエアの導入部の位置よりもダクト３９側に設けられたフェールセーフシャッタ３ａ，３ｂと、エアパージユニット１２の電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、フェールセーフシャッタ３ａ，３ｂを駆動して光学素子を排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ１１とを備え、光学素子により排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定する。ここで、光学測定系は、排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定する光を投光する投受光部１と、投受光部１に接続された第１の光道パイプ４０ａと、第１の光道パイプ４０ａに光道パイプ接続フランジ５０ａ，６０ａを介して一方の端部が接続され、他方の端部を排ガスが輸送されるダクト３９の側壁の一部に挿入した第２の光道パイプ４０ｂと、ダクト３９の側壁の他の一部に一方の端部が挿入された第３の光道パイプ４０ｃと、第３の光道パイプ４０ｃに光道パイプ接続フランジ５０ｂ，６０ｂを介して一方の端部が接続された第４の光道パイプ４０ｄと、第４の光道パイプ４０ｄの他方の端部に接続され、投受光部１からの光を反射し投受光部１に戻す反射鏡部２とを備えている。なお、ダクト３９には煙突等の煙道３０を形成し、排ガスが輸送される種々の配管やパイプ等が適用可能である。

第１の光道パイプ４０ａと、光道パイプ接続フランジ５０ａ，６０ａと、第２の光道パイプ４０ｂとで投受光部側光道パイプ（４０ａ，５０ａ，６０ａ，４０ｂ）を構成し、第３の光道パイプ４０ｃと、光道パイプ接続フランジ５０ｂ，６０ｂと、第４の光道パイプ４０ｄとで反射鏡部側光道パイプ（４０ｃ，５０ｂ，６０ｂ，４０ｄ）を構成し、投受光部側光道パイプ（４０ａ，５０ａ，６０ａ，４０ｂ）の光軸は、反射鏡部側光道パイプ（４０ｃ，５０ｂ，６０ｂ，４０ｄ）の光軸と共通になされている。

投受光部１と反射鏡部２は、投受光部側光道パイプ（４０ａ，５０ａ，６０ａ，４０ｂ）及び反射鏡部側光道パイプ（４０ｃ，５０ｂ，６０ｂ，４０ｄ）を介して、互いの光軸を一致させて、煙道３０を挟むようにダクト３９の外側に対向して取り付ける。図示を省略しているが、投受光部１の内部には、排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定するために、図５に示したのと同様な光源、ビームスプリッタ、光検出器等の光学素子が内蔵され、反射鏡部２の内部には、投受光部１からの光を反射し投受光部１に戻すために、図５に示したのと同様な反射鏡等の光学素子が内蔵されている
第１の光道パイプ４０ａには第１のエアダクトホース５ａの一方の端部が接続され、第４の光道パイプ４０ｄには第２のエアダクトホース５ｂの一方の端部が接続され、第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂのそれぞれの他方の端部にはエアパージユニット１２が接続されている。第１の光道パイプ４０ａの第１のエアダクトホース５ａの接続箇所が、「第１のパージエア導入部」となり、第４の光道パイプ４０ｄの第２のエアダクトホース５ｂの接続箇所が、「第２のパージエア導入部」となる。エアパージユニット１２から、第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂのそれぞれを介して第１の光道パイプ４０ａ及び第４の光道パイプ４０ｄにパージエアが送風される。即ち、エアパージユニット１２から、第１のパージエア導入部及び第２のパージエア導入部のそれぞれを介して第１の光道パイプ４０ａ及び第４の光道パイプ４０ｄにパージエアが送風される。

更に、第１の光道パイプ４０ａの第１のエアダクトホース５ａの接続部（第１のパージエア導入部）よりもダクト３９側には第１のフェールセーフシャッタ３ａが設けられ、第４の光道パイプ４０ｄには、第２エアダクトホース５ｂの接続部（第２のパージエア導入部）よりもダクト３９側には第２のフェールセーフシャッタ３ｂが設けられている。第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂには、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂをそれぞれ駆動・制御するフェールセーフシャッタコントローラ１１が接続されている。

エアパージユニット１２には、エアパージファン１２３と、エアパージファン１２３を駆動するモータ１２１と、エアパージファン１２３に接続された吸気側エアダクト１２５と、吸気側エアダクト１２５に接続され、エアパージファン１２３に吸気側エアダクト１２５を介して送られるパージエア中のダストを除外する吸気側フィルタ１２４等が内蔵されている。エアパージユニット１２には、モータ１２１の交流電流を測定して、直流電圧に変換する電流・電圧変換器１３が接続され、電流・電圧変換器１３の出力端子は、フェールセーフシャッタコントローラ１１に接続されている。フェールセーフシャッタコントローラ１１は、エアパージユニット１２の電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、第１のフェールセーフシャッタ３ａを駆動して投受光部１を排ガスから遮断し、第２のフェールセーフシャッタ３ｂを駆動して反射鏡部２を排ガスから遮断する。

このため、フェールセーフシャッタコントローラ１１は、図３に示すように、電流・電圧変換器１３の出力端子に第１の入力端子（＋端子）を接続した第１の比較器１４と、電流・電圧変換器１３の出力端子に第１の入力端子（＋端子）を接続した第２の比較器１７と、第１の比較器１４の第２の入力端子（−端子）に接続された基準電圧（上限）発生回路１６と、第２の比較器１７の第２の入力端子（−端子）に接続された基準電圧（下限）発生回路１９と、第１の比較器１４の出力端子に接続された第１の出力回路１５と、第２の比較器１７の出力端子に接続された第２の出力回路１８とを備える。

投受光部１には投受光部１の操作及び投受光部１からの出力を表示する操作・表示部１０が接続されている。操作・表示部１０には操作・表示部１０を駆動する第１の電源２０ａが接続され、フェールセーフシャッタコントローラ１１にはフェールセーフシャッタコントローラ１１を駆動する第２の電源２０ｂが接続され、エアパージユニット１２には電流・電圧変換器１３を介してエアパージユニット１２を駆動する第３の電源２０ｃが接続されている。

ダクト３９の内部の圧力が正圧の場合、排ガスが投受光部１と反射鏡部２の方に流れて、投受光部１及び反射鏡部２に内蔵された種々の光学素子を汚してしまうので、これを防止するために、エアパージユニット１２内のエアパージファン１２３から清浄なパージエアを、第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂのそれぞれを介して第１の光道パイプ４０ａ及び第４の光道パイプ４０ｄに送り、投受光部１及び反射鏡部２のパージを行う。このパージエアの圧力が低下したり、供給が停止したりしたときに、排ガスが投受光部１及び反射鏡部２に内蔵された種々の光学素子を汚すのを防ぐため、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂを動作させて、第１の光道パイプ４０ａ及び第４の光道パイプ４０ｄの光道を閉じ、投受光部１及び反射鏡部２を排ガスから遮断する。

図２は、図１のＢで示した第１のフェールセーフシャッタ３ａの部分を拡大したものである。第１のフェールセーフシャッタ３ａはクランクアーム３３と一体となっている。モータシャフト３２に連結されたクランクアーム３３をシャッタ駆動用のモータ３１によって駆動すると、第１のフェールセーフシャッタ３ａを上方にスライドさせ、第１の光道パイプ４０ａの光道２５を塞ぐことができる（第２のフェールセーフシャッタ３ｂの駆動部分についても、第１のフェールセーフシャッタ３ａと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。）。

（汚れ防止機構）
本発明の実施の形態に係るダスト測定システムにおいては、排ガスから光学素子が汚れるのを防止するために、光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニット１２と、光学測定系のパージエアの導入部の位置よりもダクト３９側に設けられたフェールセーフシャッタ３ａ，３ｂと、エアパージユニット１２の電源電流を監視し、電源電流の異常を検知した場合、フェールセーフシャッタ３ａ，３ｂを駆動して光学素子を排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ１１とによって、光学素子が排ガスから汚れることを防止する汚れ防止機構を構成している。

このため、本発明の実施の形態に係る汚れ防止機構は、図１の電流・電圧変換器１３によって、エアパージユニット１２を構成するエアパージファン１２３を駆動するモータ１２１の交流電流を直流電圧に変換し、フェールセーフシャッタコントローラ１１において、この直流電圧に変換されたモータ１２１の交流電流が所定の許容変動範囲を外れた場合に、フェールセーフシャッタコントローラ１１が第１のフェールセーフシャッタ３ａのモータ３１を動作させて、投受光部１を排ガスから遮断し、同時に、第２のフェールセーフシャッタ３ｂのモータを動作させて、反射鏡部２を排ガスから遮断する。

（フェールセーフシャッタコントローラの動作）
図４のフローチャートを用いて、図３に示した本発明の実施の形態に係る汚れ防止機構を構成するフェールセーフシャッタコントローラ１１の動作を説明する。

（イ）先ず、ステップＳ１で、フェールセーフシャッタコントローラ１１の第１の比較器１４は、電流・電圧変換器１３から第１の入力端子（＋端子）に入力された直流電圧と第２の入力端子（−端子）に入力された基準電圧（上限）発生回路１６の出力電圧を比較し、図１のモータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えているか否かを判定する。ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていると判定された場合は、ステップＳ２に進み、第１の出力回路１５から第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂのそれぞれに同時に動作信号を出力させる。即ち、ステップＳ２において、フェールセーフシャッタコントローラ１１の第１の出力回路１５は、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂのモータを動作させる動作信号をそれぞれ出力し、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂは、それぞれのモータにより駆動され、投受光部１及び反射鏡部２を排ガスから遮断する。ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていないと判定された場合は、第１の出力回路１５は、動作信号を出力せず、ステップＳ３に進む。

（ロ）ステップＳ３で、フェールセーフシャッタコントローラ１１の第２の比較器１７は、電流・電圧変換器１３から第１の入力端子（＋端子）に入力された直流電圧と第２の入力端子（−端子）に入力された基準電圧（下限）発生回路１９の出力電圧を比較し、図１のモータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の下限を下回っているか否かを判定する。ステップＳ３で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の下限を下回っていると判定された場合は、ステップＳ２に進み、第２の出力回路１８から第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂのそれぞれに同時に動作信号を出力させる。即ち、ステップＳ２において、フェールセーフシャッタコントローラ１１の第２の出力回路１８は、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂのモータを動作させる動作信号をそれぞれ出力し、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂは、それぞれのモータにより駆動され、投受光部１及び反射鏡部２を排ガスから遮断する。ステップＳ３で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の下限を下回っていないと判定された場合は、第２の出力回路１８は、動作信号を出力せず、フェールセーフシャッタコントローラ１１は、モータ１２１に供給されている交流電流の監視処理を終了し、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂは動作しない。

なお、図４のフローチャートは、先ず、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えているか否かを判定し、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていないと判定された場合は、ステップＳ３に進むという流れで記載しているが、この流れは説明の便宜上（論理上の）流れであり、現実の動作としては、図３に示したフェールセーフシャッタコントローラ１１のブロック図から分かるように、ステップＳ１における第１の比較器１４による判定と、ステップＳ３における第２の比較器１７による判定とは電流・電圧変換器１３の出力を第１の比較器１４と第２の比較器１７とが同時に入力し、第１の比較器１４及び第２の比較器１７において同時に比較処理をすることが可能である。

（動作例）
以下に、本発明の実施の形態に係るダスト測定システムの汚れ防止機構として機能するフェールセーフシャッタコントローラ１１の動作例を説明する。

パージエアが第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂから正常に供給されなくなる原因としては、主に次の５点が考えられる。

（ａ）エアパージファン１２３のモータ１２１の巻線が断線した場合；
（ｂ）停電が起った場合；
（ｃ）エアパージファン１２３のモータ１２１のベアリングが焼付きを起した場合；
（ｄ）エアパージファン１２３の吸気側フィルタ１２４が詰まりを起した場合；
（ｅ）第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂのいずれかが詰まりを起した場合。

（ａ），（ｂ）の場合は、モータ１２１が回転を停止し、エアパージファン１２３の電源電流はゼロとなる。一方、（ｃ）〜（ｅ）の場合は、モータ１２１に過負荷がかかり、エアパージファン１２３の電源電流は定格電流を大きく超えた過電流となる。

本発明の実施の形態に係るダスト測定システムの汚れ防止機構の動作例の説明においては、フェールセーフシャッタコントローラ１１は、図４に示した判断フローに従って動作するものとするが、以下の説明においては、モータ１２１としては、単相１００Ｖ１Ａの定格のものを用い、６Ａの過電流が４０秒間流れたときに動作する過負荷保護リレーがついているものと仮定する。又、電流・電圧変換器１３及びフェールセーフシャッタコントローラ１１には無停電電源（ＵＰＳ）や内蔵電池等、停電時にも動作可能な対策がなされているものとする。

エアパージファン１２３の電源をＯＮにしてモータ１２１が定格運転状態になってから、電流・電圧変換器１３をＯＮにする。以下の説明では、モータ１２１に供給されている交流電流の閾値範囲の上限は１．２５Ａとし、下限は、０．９Ａに設定する。

モータ１２１の過負荷保護リレーは、過電流が６Ａより小さくなるにつれて、４０秒よりより長い時間で動作する。従って、モータ１２１に過負荷電流が流れても、過負荷保護リレーの所定の設定時間を超えるまでは、モータ１２１は回転を続け、パージエアが供給され続けることになる。これに対し、本発明においては、１．２５Ａを超える過負荷電流が流れると、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１がこれを検知して動作し、モータ１２１が停止する前に第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂのモータを動作させて第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂを閉じ、投受光部１及び反射鏡部２内の光学素子を排ガスから遮断する。

本発明の実施の形態に係る汚れ防止機構によれば、排ガスが光学素子に接しないようにパージエアを供給するエアパージユニット１２と、排ガスと光学素子を遮断する第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂとを備えたダスト測定システムにおいて、パージエアが止まったり、流量が低下したときの、ダスト測定システムの光学素子の汚れ防止のために、エアパージユニット１２内のエアパージファン１２２を駆動するファンモータ１２１の電源電流を監視して、その電流が所定の上下限閾値の範囲を外れたときに第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂを動作させる機構が設けられているので、信頼性をもって、且つ、安価に、光学素子の汚れを防止することができる。又、ファンモータ１２１の電源電流値でエアパージファン１２２の異常を判断して、エアパージファン１２２の電源をＯＦＦにするようにしているので、吸気側フィルタ１２４や排気側に詰まりがあっても、ファンモータ１２１の焼付きを防止することができる。

−動作例１−
モータ１２１の巻線を断線させると、エアパージファン１２３の電源電流はゼロとなり、エアパージファン１２３の電源電流が閾値下限の０．９Ａを下回ったことを、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１が検知する。即ち、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていないと判定 → ステップＳ３で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の下限を下回っていると判定→ ステップＳ２と進み、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂが同時に動作する。

−動作例２−
工場電源のブレーカをＯＦＦにすると、ただちに無停電電源若しくは内蔵電源等が作動して電流・電圧変換器１３及びフェールセーフシャッタコントローラ１１が作動を続け、モータ１２１の電源電流が閾値下限の０．９Ａを下回ったことを、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１が瞬時に検知する。即ち、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていないと判定 → ステップＳ３で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の下限を下回っていると判定→ ステップＳ２と進み、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂが同時に動作する。

−動作例３−
モータ１２１のベアリングに焼付きが起きた場合、モータシャフト１２２の回転にベアリングとの摩擦力が加わってモータ１２１に過負荷がかかり、エアパージファン１２３の電源電流が定格を大きく超えて流れる。このため、エアパージファン１２３の電源電流が閾値上限の１．２５Ａを超えたことを、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１が検知する。即ち、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていると判定→ステップＳ２と進み、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂが同時に動作する。

−動作例４−
エアパージファン１２３の吸気側フィルタ１２４の詰まりが生じ、例えば、吸気孔断面積の７０％を塞がれた場合、パージエアの所定流量を確保するためにモータ１２１に過負荷がかかり、エアパージファン１２３の電源電流が定格を大きく超えて流れる。このため、エアパージファン１２３の電源電流が閾値上限の１．２５Ａを超えたことを、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１が瞬時に検知する。即ち、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていると判定→ステップＳ２と進み、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂが同時に動作する。

−動作例５−
第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂの詰まり、例えば、第１のエアダクトホース５ａ及び第２のエアダクトホース５ｂの内側断面積の７０％が局部的に塞がれたとすると、パージエアの所定流量を確保するためにモータ１２１に過負荷がかかり、エアパージファン１２３の電源電流が定格を大きく超えて流れる。このため、エアパージファン１２３の電源電流が閾値上限の１．２５Ａを超えたことを、電流・電圧変換器１３を介してからフェールセーフシャッタコントローラ１１が瞬時に検知する。即ち、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１で、モータ１２１に供給されている交流電流が所定の閾値範囲の上限を超えていると判定→ステップＳ２と進み、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂが同時に動作する。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものではない。この開示から、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明の実施の形態に係るダスト測定システムの汚れ防止機構の動作例１〜５はあくまでも例示であり、その他、例えば、何らかの原因でファンモータ電源の電圧降下が起った場合等においても、本発明の実施の形態に係るダスト測定システム及びその汚れ防止機構が適用できることは、上記説明から明らかであろう。

例えば、（ｃ）〜（ｅ）の場合のような、エアパージファン１２３駆動用のモータ１２１の電源電流が定格電流を大きく超えた場合のみを対象とするのであれば、図３に示すような電子回路を用いず、単なるブレーカを用いて、第１のフェールセーフシャッタ３ａ及び第２のフェールセーフシャッタ３ｂを同時に動作させるようにしてもよい。この場合は、フェールセーフシャッタコントローラ１１の構成がより簡素化されるのでより安価なダスト測定システム及びこれに用いる汚れ防止機構を構築できる。

従って、本発明がここで記載していない様々な実施の形態や実施例等を含むことはもちろんである。従って、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明のダスト測定システム及びその汚れ防止機構は、発電所、高熱プラント、及びその他大型の工業用ボイラ設備等の各種プラントにおいて、排ガス中のダスト濃度を連続的にモニタし、ダストの法規制に適合するようにプロセス制御することを可能にするものである。本発明のダスト測定システム及びその汚れ防止機構は、季節や天候の変化に対しても十分に再現性よく使用できる。

Ｄ…ダクト
１…投受光部１
２…反射鏡部２
３…フェールセーフシャッタ
４…パート
５…エアダクトホース
１０…操作・表示部
１１…フェールセーフシャッタコントローラ
１２…エアパージユニット
１３…電流・電圧変換器
２０…光道
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…電源
３０…煙突
３１…モータ
３２…モータシャフト
３３…クランクアーム
４０ａ，４０ｂ…光道パイプ
４１ａ，４１ｂ…フランジ
４５ａ，４５ｂ…導入口
５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ…光道パイプ接続フランジ
１２１…モータ
１２１…駆動用モータ
１２２…モータシャフト
１２３…エアパージファン
１２４…吸気側フィルタ
１２５…吸気側エアダクト
４３１…光源
４３２…光検出器
４３３…ビームスプリッタ
４３４…コリメートレンズ
４４１…反射鏡
４５０…流量センサ

Claims (10)

1. ダクトの側壁の一部に設けられた光学測定系と、
   前記ダクト中を輸送される排ガスから前記光学測定系の光学素子の汚れを防止するために、前記光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニットと、
   前記光学測定系のパージエアの導入部の位置よりも前記ダクト側に設けられたフェールセーフシャッタと、
   前記エアパージユニットの電源電流を監視し、前記電源電流の異常を検知した場合、前記フェールセーフシャッタを駆動して前記光学素子を前記排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ
   とを備え、前記光学素子により前記排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定することを特徴とするダスト測定システム。
2. 前記フェールセーフシャッタコントローラが、前記電源電流が閾値上限を超えた場合に前記フェールセーフシャッタを駆動させることを特徴とする請求項１に記載のダスト測定システム。
3. 前記フェールセーフシャッタコントローラが、前記電源電流が閾値下限を下回ったときに場合に前記フェールセーフシャッタを駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のダスト測定システム。
4. 前記光学測定系が、
   前記光学素子の一部を収納した投受光部と、
   前記投受光部に一方の端部が接続され他方の端部が前記ダクトの側壁の一部に挿入された投受光部側光道パイプと、
   前記ダクトの側壁の他の一部に一方の端部が挿入され、前記投受光部側光道パイプと光軸を共通にする反射鏡部側光道パイプと、
   前記反射鏡部側光道パイプの他方の端部に接続され、前記光学素子の他の一部を収納して前記投受光部からの光を反射し、前記光を前記投受光部に戻す反射鏡部
   とを備えることを特徴とする請求項１に記載のダスト測定システム。
5. 前記エアパージユニットが、前記投受光部側光道パイプに設けられた第１のパージエア導入部及び前記第２のパージエア導入部を介して、前記投受光部側光道パイプ及び前記反射鏡部側光道パイプに、それぞれパージエアを送風することを特徴とする請求項４に記載のダスト測定システム。
6. 前記フェールセーフシャッタが、
   前記投受光部側光道パイプの前記第１のパージエア導入部の位置よりも前記ダクト側に設けられた第１のフェールセーフシャッタと、
   前記反射鏡部側光道パイプの前記第２のパージエア導入部の位置よりも前記ダクト側に設けられた第２のフェールセーフシャッタ
   とを備えることを特徴とする請求項５に記載のダスト測定システム。
7. 前記フェールセーフシャッタコントローラが、前記電源電流の異常を検知した場合、前記第１のフェールセーフシャッタを駆動して前記投受光部を前記排ガスから遮断し、前記第２のフェールセーフシャッタをそれぞれ駆動して前記反射鏡部を前記排ガスから遮断することを特徴とする請求項６に記載のダスト測定システム。
8. ダクトの側壁の一部に光学測定系を設け、該光学測定系が有する光学素子により前記ダクト中を輸送される排ガス中の粒子状物質の濃度を透過測定法により測定するダスト測定システムにおいて、前記光学素子が前記排ガスから汚れることを防止する汚れ防止機構であって、
   前記排ガスから前記光学素子が汚れるのを防止するために、前記光学測定系にパージエアを導入するエアパージユニットと、
   前記光学測定系のパージエアの導入部の位置よりも前記ダクト側に設けられたフェールセーフシャッタと、
   前記エアパージユニットの電源電流を監視し、前記電源電流の異常を検知した場合、前記フェールセーフシャッタを駆動して前記光学素子を前記排ガスから遮断するフェールセーフシャッタコントローラ
   とを備えることを特徴とする汚れ防止機構。
9. 前記フェールセーフシャッタコントローラが、前記電源電流が閾値上限を超えた場合に前記フェールセーフシャッタを駆動させることを特徴とする請求項８に記載の汚れ防止機構。
10. 前記フェールセーフシャッタコントローラが、前記電源電流が閾値下限を下回ったときに場合に前記フェールセーフシャッタを駆動させることを特徴とする請求項８又は９に記載の汚れ防止機構。

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