JP2014518386A - 試料採取装置 - Google Patents

Abstract

イジェクタ（１００）及び前記イジェクタ（１００）に延びるサンプルチャンネル（１１２）を有し、固体粒子とガス及び/又は液体である媒体の混合体（１０２）内に配置される、試料採取装置である。前記イジェクタ（１００）は少なくとも一つの入口（１０８）と出口（１１６）を有している。イジェクタ（１００）は、前記混合体試料（１１０）が前記入口（１０８）から前記出口（１１６）に向けて流れるようにして、混合体試料（１１０）を、減圧を使用して前記入口（１０８）を通じて採取し、前記出口（１０８）を通じて排出する。前記サンプルチャンネル（１１２）は所望の測定試料（１２２）をイジェクタ（１００）内を流れる前記混合体試料（１１０）から採取する 前記固体粒子及び媒体は、 イジェクタ（１００）内で、混合体試料（１１０）内の流れと慣性に基づいて、少なくとも部分的に互いに分離される。

Description

本発明は固体粒子と媒体の混合体を採取する試料採取装置に関する。

可燃性の物質が燃えるとき、燃焼の質は、燃焼室内の連続性のあるガス相と固体粒子の非均質の混合体である燃焼ガスを採取することにより、また、試料内の一又は複数の物質の量を、例えば、濃度を測定することにより、測定される。ガス相は、通常は、燃焼によって生じる種々のガス及び周囲から燃焼室に入るガスである。

試料採取装置は、例えば、燃焼室内に位置するプローブと、プローブと測定部との間のパイプを備えている。試料は燃焼室にあるプローブ内に真空によって吸引され、そこからパイプにより測定部に送られる。ガス相は特に燃焼の質を表すため、プローブは、測定内に少なくとも大きな粒子が入ることを阻止するためのフィルターを含んでいる。更に、このフィルターは、粒子がパイプと測定部を詰まらせることを阻止する。

しかしながら、試料の採取にはいくつかの問題がある。プローブ内において粒子が常に付着し、それにより、フィルターの能力が変化する。これは安定した測定結果を変え、したがって、燃焼過程における動作の信頼できる情報を得ることを困難にしている。更に、フィルターが早く詰まり、ガス試料が全く通らなくなるか、あるいは、きわめて少量のガスのみが通過することになり、したがって、フィルターを頻繁に交換しなければならない。しかしながら、この交換は煩わしいものであり、また、燃焼が消えないようにする必要がある。たとえ、燃焼が消えるようなものでなくても、このフィルターの交換は試料採取と測定の妨げとなり、したがって、燃焼プロセスの連続的な試料採取と測定を妨げることになる。

フィルターの交換の間隔はフィルターの清掃によって長期化する。清掃のためにフィルターを動かす必要がないものであっても、例えば、採取に対して加圧ガスを作用させるなどにより、フィルターは清掃されなければならず、この作業は試料の採取と測定を頻繁に妨げる。

上述の理由により、ガス相と固体粒子を含む非均質混合体の改良された採取技術に対する要求が存在している。

本発明の目的は改良された試料採取装置を提供することである。

これは、請求項１によって達成される。

本発明は請求項９によるサンプリング方法に関する。

本発明の好ましい実施例は従属請求項に記載されている。

本発明の試料採取装置はいくつかの利点を与える。イジェクタに導入される混合体試料を分離するためのフィルターを必要とせず、このことは連続的なサンプリングを可能とする。したがって、フィルターを清掃したり、交換する必要がなくなる。

本発明は、以下、添付図面を参照して、好ましい実施例により詳細に説明される。

端部に混合体試料のための少なくとも一つの入口を有するイジェクタを示す。 端部が混合体試料のための入口であるイジェクタを示す。 内側パイプ、入口、及びサンプルチャンネルを収容する試料採取装置を示す。 入口がイジェクタの出口パイプ内に位置している試料採取装置を示す。 サンプルチャンネルがイジェクタの出口パイプに取り付けられている試料採取装置を示す。 サイクロン原理により作動する試料採取装置を示す。 サンプルチャンネルをイジェクタとサンプルチャンネルに隣接する内側パイプの中間に持つイジェクタを示す。 測定試料に希釈液を混合するための流体チャンネルを含む試料採取装置を示す。 内側パイプがガス試料用のサンプルチャンネルと流体チャンネルによって分離されている試料採取装置を示す。 燃焼室内の試料採取装置を示す。 イジェクタ端部から見た入口清掃機構を示す。 イジェクタの横方向から見た入口清掃機構を示す。 本方法のフローチャートを示す。

以下、図１Ａから図４を参照して説明する。

試料採取装置は、イジェクタ１００とイジェクタに延びるサンプルチャンネル１１２を有し、これらは固体粒子及び媒体の混合体内に設置可能であり、ここで、媒体はガス及び/又は流体である。固体粒子の各粒子は一又は複数の物質でもよく、種々の粒子は同一であっても、異なっているものでもよい。一方、イジェクタ１００は、少なくとも一つの入口１０８と減圧を発生するための流体１１８をイジェクタ１００外へ排出するための一又は複数の孔を有している出口１１６を有している。減圧によって、イジェクタ１００は、少なくとも一つの入口１０８を経由して混合体試料１１０を取り込み、これによって、サンプルチャンネル１１２によって所望の測定試料１２２を採取することを可能にする。イジェクタ１００は残りの混合サンプル１１０を少なくとも一つの出口１１６を経由して混合体１０２に放出する。更により詳細に説明すると、混合サンプル１１０はイジェクタ１００内を入口１０８から出口１１６に向けて流れ、これにより、サンプルチャンネル１１２が、イジェクタ１００内を流れる混合サンプル１１０から所望の測定試料１２２を採取することが可能となる。固体粒子及びガス又は液体相は、イジェクタ１００内で流れと慣性によって少なくとも部分的に互いに分離するため、所望の測定試料１２２の採取が可能となる。
試料採取装置のプローブとして働くイジェクタ１００とそこに延びるサンプルチャンネル１１２をガスと固体粒子の非均質混合体１０２内に置くことができる。イジェクタ１００は、固体粒子と液体相の非均質混合体１０２内に置くことができる。混合体１０２は、例えば、煙、ダスト、灰、砂、空気等とすることができる。試料採取装置は、例えば、イジェクタ１００とそこに延びるサンプルチャンネル１１２を燃焼反応が起きている燃焼室内に置く方法で煙を採取することができる。燃焼反応においては、燃焼物質が酸素と反応し、熱エネルギーを放出する。従って、燃焼室内では、例えば、１００℃又は１０００℃を超える温度になるように非常に高温となる。高温にもかかわらず、固体粒子と媒体の分離とサンプリングが燃焼温度において可能となる。

この試料採取装置は、また、燃焼室内以外のダスティな反応内でも測定試料の採取に用いることができる。更に、ガス以外にも、液体も固体粒子のための媒質として可能である。混合体試料１１０は、例えば、イジェクタ内で流れ又は慣性に基づいて固体粒子を減少させる、又は、固体粒子の分布を変える必要のあるスラッジとすることもできる。

以下に、固体粒子とガスの混合体を例として実施例を説明する。

図１Ａはイジェクタ１００を示し、その内部で流体１１８をイジェクタ１００の内部の内部パイプ１１１０４を通してイジェクタ１００の第２端部に流体を供給することにより、減圧することを可能にしている。内側パイプ１０４と外側パイプ１０６の断面は、例えば、円形、楕円形、四角形、多角形等とすることができる。減圧にする流体１１８は、出口１１６を経由して混合体１０２内に放出される。このように、イジェクタ１００は、イジェクタ１００の外側パイプ内を減圧状態にする流体の流れを通過させる。減圧を生じさせる流体は、例えば、水、空気又は不活性ガスとすることができる。イジェクタ１００は、 減圧を利用して入口１０８から外側パイプ１０６内に混合体試料１１０を吸引することにより、イジェクタの周囲の固体粒子とガス相の混合物１０２を採取する。イジェクタ１００は混合体試料１１０を減圧発生流体１１８と共に出口１１６を通して放出する。イジェクタ１００内の混合体試料１１０の流量は、例えば、１０m/sである。

イジェクタ１００の外側パイプに接続されるパイプとすることができる試料採取装置のサンプルチャンネル１１２は、外側パイプ１０６内にある混合体試料１１０の測定試料１２２を採取する。測定試料１２２は、例えば、混合体試料１１０からサンプルチャンネル１１２内に測定試料１２２を吸引する部分的な減圧手段によって採取することができる。サンプルチャンネル１１２内の減圧はイジェクタ１００によって発生される減圧を超え、このことは、サンプルチャンネル１１２内の圧力はイジェクタ１００内の圧力より低いことを意味する。

サンプルチャンネル１１２は、イジェクタ１００内を流れる所望の測定試料１２２をサンプルチャンネル１１２内に採取するように用いられる。所望の測定試料１２２とは、例えば、測定試料１２２内の固体粒子のサイズが所定の制限値より小さいという事実を参照とすることができる。所望の測定試料は、また、例えば、測定試料１２２の固体の粒子密度が所定の制限密度より低いという事実を意味するものとすることができる。所望の測定試料は、また、例えば、測定試料１２２の固体粒子の質量が所定の制限値より小さいという事実を意味するものとすることができる。所望の測定試料は、イジェクタ１００内において混合体試料１１０の流れと慣性に基づき、固体粒子と媒体を互いに分離することにより得ることができる。サンプルチャンネル１１２をイジェクタ１００内にどのように配置するかにより、そして、イジェクタ１００内の混合体試料１１０の流れに関し測定試料１２２が採取される方向により、測定試料１２２の固定粒子の特性に影響を与えることが可能である。

サンプルチャンネル１１２はイジェクタ１００の出口１１６と反対側であるイジェクタ１００の端部１２０に置くことができる。イジェクタ１００の内側パイプ１０４はイジェクタ１００の外側パイプ１０内のサンプルチャンネル１１２より更に内部に延びている。内側パイプ１０４の端部１２４は外側パイプ１０６内の出口１１６にかなり接近しているが、サンプルチャンネル１１２の端部１２８は出口１１６の直近に位置していない。一般に、内側パイプ１０４の端部１２４は外側パイプ１０６の中間と出口１１６の間の点に位置している。したがって、一般に、サンプルチャンネル１１２の端部１２８は外側パイプ１０６の中間と端部１２０の間の領域に位置している。

内側パイプ１０４の端部１２４と端部１２０の間に存在する外側パイプ１０６内の空間１２６は混合体試料１２２を収容し、サンプルチャンネル１１２は空間１２６に延びているため、その測定試料１２２はサンプルチャンネル１１２によって採取される。内側パイプ１０４の端部１２４とサンプルチャンネル１１２の端部１２８の間には間隔距離１３０が存在しているため、減圧を生み、内側パイプ１０４から放出される流体は測定試料１２２と意図しない混合が生じることはない。したがって、クリーンな測定試料を得ることができ、正確な測定にとって有利なものとなる。

内側パイプ１０４の端部１２４と端部１２０の間の外側パイプ１０６のスペース１２６内では、混合体試料１１０の基本的な流れ方向は矢印で示されるように出口１１６に向けられている。この流れは層状及び/又は乱流とすることができる。しかしながら、混合体試料１１０内のガスは、空間１２６内に拡散されるようにできる。サンプルチャンネル１１２は測定試料１２２を混合体試料１１０から混合体試料１１０の基本的流れ方向から外れた方向に引き込む。図１Ａ〜１Ｄにおいて、混合体試料１１０の基本的流れ方向と測定試料１２２の流れ方向の差異は、例えば、最大で１８０°となる。測定試料１２２の流れ方向が混合体試料１１０の流れ方向から外れると、測定試料１２２内の固体粒子の分布が混合体試料１１０とは異なるものとなる。これは、例えば、固体粒子の慣性が運動方向を急に変えることを妨げるという事実によるものである。測定試料１２２の量は、通常は、混合体試料１１０の量より少ない。測定試料１２２は、例えば、混合体試料１１０の量の５０％である。連続的な測定においては、このことは、サンプルチャンネル１１２内の測定試料の流れは、立方メートル/秒（m³/s）で測定する場合、５０％である。測定試料１２２の量は、しばしば、混合体試料１１０の１００分の１オーダー，千分の１オーダー、又はそれ以下である。

混合体試料１１０の流れ方向と測定試料１２２の採取方向が互いに異なるとき、固体粒子の慣性により、固体粒子は固体粒子は出口１１６に向けてその方向を維持しようとするが、混合体試料１１０内のガスはより容易にその方向を変えてサンプルチャンネル１１２内に入る。混合体試料１１０の流れ方向とサンプルチャンネル１１２内の測定試料１２２の方向との角度が大きくなればなるほど、固体粒子がその運動方向を変えることはより困難となり、また、その粒子がサンプルチャンネル１１２内に到達しずらくなる。更に、固体粒子の質量が大きくなればなるほど、固体粒子はサンプルチャンネル１１２内に移動しずらくなる。混合体試料の流量が増加するにつれてサンプルチャンネル１１２内で測定試料に固体粒子が含まれる可能性もまた、減少する。このように慣性は固体粒子とガスを互いに分離し、また、測定試料１２２内に固体粒子が入り込むことが十分に或いは完全に避けられるようなやり方で、慣性が測定試料を採取することに利用される。小さい粒子は、もし、混合体試料１１０内に少しでも存在すれば、測定試料に追従してサンプルチャンネル１１２内に接近する。
混合体試料１１０及び測定試料１２２の流量及び/又は流れの方向は所望によりセットできるため、サンプルチャンネル１１２内に入る固体粒子のサイズ又は重量分布に影響を及ぼすことは可能である。これをまとめるとと、位置、流量及び/又は流れ方向の差異は、粒子がサンプルチャンネル１１２内に入ることが許容される質量閾値又はサイズ閾値を確定する。測定がガスに加えて小さい粒子を含むことはしばしば望まれることである。

混合体試料１１０が入口１００から出口１１６に向けて特別な乱流を伴うことなしに流れるとき、また、測定試料１２２が混合体試料１１０から採取されるときは、本願の解決においてはサンプリングはガスに関して行われ、粒子に関して行われるのでないという点を除いて、サンプリングの原理は実際のインパクターの原理と類似する。しかしながら、測定試料に加えて粒子の試料を採取することも可能である。主にガス試料が測定されるとき、測定装置の遮断や汚れを避けることができる。更に、測定において、粒子に付着した物質の測定を除去することができる。また、測定されるガス濃度を決定することができる。

図１Ａは混合体試料１１０のための二つの入口１０８を入口１０８はイジェクタ１００の端部１２０の孔とすることができる。通常の場合では、一又は複数の孔１０８とすることができる。異なる孔を同じにサイズとしても異なるサイズとしてもよい。

図１Ｂは、イジェクタ１００の端部１２０の全体が入口１０８となる実施例を示している。したがって、端部１２０は壁、又は壁のようなものを持つ必要はない。イジェクタ１００の端部１２０の一部分だけを入口とすることも可能である。

図１Ｃは，入口１０８が内側パイプ１０４とサンプルチャンネル１１２を取り囲んでいる実施例を示す。内側パイプ１０４は、また、入口１０８とサンプルチャンネル１１２を囲むこともできる。それとは別に、サンプルチャンネル１１２が入口１０８と内側パイプ１０４を囲むこともできる。一般に、このように、内側パイプ１０４，入口１０８及びサンプルチャンネル１２２がまとめられている。それらのうち、二つだけをまとめて、他の部分を隣接配置することも可能である。

図１Ｄは、少なくとも一つの入口１０８がイジェクタ１００の外側パイプ１０６にある実施例を示す。各入口１０８はスペース１２６の領域にある。この実施例では、混合体試料１１０の流れ方向と測定試料の採取方向が互いに９０°となっている。更に、図１Ｄはサンプルチャンネル１１２が内側パイプ１０４に隣接している。

図１Ｅは、サンプルチャンネル１１２がイジェクタ１００の外側パイプ１０６に取り付けられている実施例を示す。この場合、サンプルチャンネル１１２がイジェクタ１００内にどの程度、延びているかにより、測定試料１２２は、外側パイプ１０６の内面にきわめて近傍にて採取されるか、或いは、イジェクタ１００の中央部で採取される。この実施例では、測定試料１１０の主流れ方向と採取方向とが互いに約９０°となっている。

図２は、イジェクタ１００がサイクロン原理と慣性に基づき作動する実施例を示す。サイクロンの原理では、混合体試料１１０内に含まれるガスと固体粒子は、乱流要素がイジェクタ１００から除かれ、減圧を生み出す流体１１８と共に混合体１０２に戻るまでの間は、イジェクタ１００の外側パイプ１０６内で渦巻き状乱流運動（渦巻きライン）とされる。乱流運動は、混合体試料１１０内に含まれる固体粒子を、遠心力により、密度の最も高く大きいサイズの粒子が乱流運動の最外部に現れるようにして分離する。したがって、イジェクタ１００の中央部に混合体試料１１０のガスが残り、そこから、固体粒子の少なくとも一部分が取り除かれる。イジェクタ１００の長手方向軸から外側パイプ１０６の表面にまでの距離が長くなるほど、より大きな粒子が旋回する混合体試料１１０内で現れやすくなる。イジェクタ１００の長手方向軸は内側パイプ１０４の長手方向軸と同じである。

乱流運動を与えるために少なくとも一つの入口１０８がイジェクタ１００の外周に設けられるパイプとすることができ、そのパイプの中心軸がイジェクタ１００の外側パイプ１０６の内面に接線方向に向けられる。このように入口１０８をイジェクタ１００内に置くことは、混合体試料１１０をイジェクタ１００内でイジェクタ１００内の外側パイプ１０６の内面に沿う乱流運動をもたらす。このように、イジェクタ１００による減圧により混合体１０２内に採取された混合体試料１１０は、イジェクタ１００の流れ方向に平行な長手方向軸の周りで乱流運動となる。

この試料採取装置は、また、測定試料１２２がイジェクタ１００の中央で長手方向軸の方向に混合体試料１１０の粒子がきわめて少ない状態で採取されるサンプルチャンネル１１２を有する。したがって、サンプルチャンネル１１２の端部１２８が、イジェクタ１００内の 混合体試料１１０の乱流が他の位置の混合体試料１１０とは異なる固体粒子の分布をもたらす位置に置かれるとき、混合体試料１１０は所望の測定試料１２２として採取される。所望の測定試料１２２は、所望のサイズの固体粒子を含む。以上をまとめると、位置、流量及び/又は流れ方向の差異は、粒子がサンプルチャンネル１１２内にガスと共に移動することを許容する質量の閾値又はサイズの閾値を確定する。

サンプルチャンネル１１２は、また、断面がイジェクタ１００の内側パイプ又は外側パイプ１０４、１０６と同じパイプとすることもできる。サンプルチャンネル１１２は内側パイプ１０４を囲む、即ち、サンプルチャンネル１１２と内側パイプ１０４とが図１Ａに示すように重ねることができる。

図３は、サンプルチャンネル１１２がイジェクタ１００の断面中央部に設けられ、内側パイプ１０４がサンプルチャンネル１１２の近傍に設けられた実施例を示す。この場合、内側パイプ１０４はイジェクタ１００の長手方向軸の中心部とはならず、また、少なくともサンプルチャンネル１１２が存在する領域にない。しかしながら、内側パイプ１０４はサンプルチャンネル１１２の後方でイジェクタ１００の中心部に向けて曲げることができる。

一つの実施例においては、測定試料１２２は測定される前に何らかの流体で希釈される必要はない。希釈しないことは測定において希釈からの測定誤差を避けることを可能にする。事実、測定試料１２２の温度が試料の移動中に適度の測定温度に下げることができれば、それで十分である。適度の測定温度は、例えば、水の沸騰温度、又はそれ以下である。特に、希釈されない測定試料１２２は、例えば、測定試料１２２内の水分について測定することができる。また、水分について希釈された測定試料を測定することができる。

図４は、試料採取装置が更に流体チャンネル１１４を有している実施例を示す。流体チャンネル１１４はサンプルチャンネル１１２内に希釈流体を供給することができ、これにより、採取された測定試料１２２と希釈流体を測定前に混合することができる。流体チャンネル１１４内の希釈流体は水又は不活性ガスとすることができる。希釈流体は、例えば、０℃以下、例えば２０℃の室温、又は １０又は１００倍の温度に加熱することもでき、これは、例えば、燃焼ガス試料１２２の予備処理の効果を持つ。流体チャンネル１１４内を流れる希釈流体により、燃焼室内又はその直近の近傍において試料採取時にガス試料１２２を希釈流体で混合することができる。

図４において、試料採取装置は燃焼室４００内に置かれている。この場合、イジェクタ１００は燃焼室４００内のイジェクタ端部１２０から出口１１６まであるが、パイプ１０４、１１２及び１１４はイジェクタ１００から燃焼室４００の外部に延びるようにしてイジェクタ１００の操作とサンプリングを可能にしている。この試料採取装置は、例えば、簡単なフランジ取付け具を介してパイプ及び/又はイジェクタ端部１２０により燃焼室４００の壁に取り付けることができるが、これは燃焼室４００の壁に一つの穴を必要とするだけである。フランジ取付具に加えて、或いはそれに替えて、単純な螺子付き連結具として取り付け具が使用できるが、これもまた、燃焼室４００の壁に一つの穴だけが必要とされるだけである。燃焼室の壁の穴の数を少なくする程、例えば、腐食や漏洩を減らすことができるため有利となる。

図１〜３の場合は、同様に、試料採取装置は燃焼室４００内に置くことができる。燃焼室４００内で採取されるガスサンプル１２２は固体粒子を含むことがある。例えば、ソーダ回収ボイラーから測定試料を採取する場合、固体粒子サイズは、通常は、直径が１０μｍ未満にとどまる。

一実施例においては、燃焼室４００が蒸気タービンボイラーである。

一実施例においては、燃焼室４００がパルプ製造において使用される料理用リカーを燃やすボイラーである。燃やされる料理用リカーは、例えば、黒い灰汁やそれに類似するものである。

一実施例においては、燃焼室４００は熱配給センターのボイラーである。

一実施例においては、燃焼室４００はライムスラッジ再燃焼炉である。

測定は、測定試料１２２がサンプルチャンネル１１２に沿って測定部まで送られ、そこでは、例えば、光学的、化学的及び/又は他の測定が混合体の特性を見出すために実行される。サンプルチャンネル内での移送方向は減圧を生じさせる流体１１８の流れと反対となる。

図５は、内側パイプ１０４が流体チャンネル１１４によってガスサンプル用サンプルチャンネル１１２から分離されている試料採取装置を示している。流体チャンネル１１４はサンプルチャンネル１１２と内側パイプ１０４との間の熱遮蔽として機能する。流体チャンネル１１４の壁５００の材料が熱遮蔽材又は高温に対する耐熱材とすることができる。壁５００は，例えば、ガスで満たすことができる。ガスは空気又は高温又は燃焼室４００内で不活性なガスとすることができる。壁５００を形成する空間は、また、例えば高温ガスが流れるチャンネルとすることができ、これによって、ガスサンプルはサンプルチャンネル１１２内で冷却することがなくなる。これらの構造による解決はサンプルチャンネル１１２内において、採取された試料を測定分析に先だってできるだけ高温に保つことを可能にし。このことは測定の精度を増加させる。これとは別に、例えば、内側パイプ１０４内における低温の圧縮空気はサンプルチャンネル１１２内で試料を冷却し、これにより試料の一部をサンプルチャンネル１１２内の表面に凝縮させて測定分析から外すことを可能にする。

図６は、燃焼室４００内の試料採取装置を示す。この試料採取装置は、燃焼室４００の外部にあるが、イジェクタ１００の外側パイプ１０６内のピストン６０２に対して機械的連結手段６０４を有しているアクチュエータ６００を備えている。例えばモータであるアクチュエータ６００は機械的連結手段によりピストン６０２をイジェクタ１００内で往復するように（矢印参照）動かす。ピストン６０２はこのようにイジェクタ１００の外側パイプ１０６の内面を、例えば、燃焼ガスから付着する汚れを除去するために清掃する。アクチュエータ６００は、例えば、電動モータを有し、また、アクチュエータ６００は、外部の制御装置からイジェクタ１００の清掃を制御する信号を受けるようにすることができる。アクチュエータ６００自体が清掃を制御する制御装置を持っていてもよい。イジェクタ１００の清掃は、規則的に、或いは、燃焼室内のガスの汚れの程度をどの程度評価或いは測定するかによって実行することができる。

図７Ａは、イジェクタ端部から見たときの入口１０８の機構の清掃を示す。モータとすることができるアクチュエータ７０２は、プロジェクション７００が入口１０８内に貫入し、また、そこから引っ込むようにしてプロジェクション７００を往復移動させることができる。入口１０８内の点線は入口１０８内のプロジェクション７００を表している。したがって、入口１０８とイジェクタ１００内への通路が汚れたり、詰まったりすることはない。アクチュエータ７０２は、例えば、電気モータを有する。アクチュエータ７０２は外部の制御装置から入口１０８の清掃を制御する信号を受けるようにしてもよい。アクチュエータ７０２自体が清掃を制御する制御装置を持っていてもよい。入口１０８の清掃は、規則的に、或いは、燃焼室内のガスの汚れの程度をどの程度評価或いは測定するかによって実行することができる。

図７Ｂは、イジェクタ１００を横方向にみたときの入口１０８の清掃機構を示す図である。入口１０８に関連するアクチュエータ７０２は燃焼室４００内になく、その外側にある。プロジェクション７００は機械的構造体７０４の一部であって、イジェクタ１００の外側パイプ１０６の外面上を移動する。したがって、機械的構造体７０４が燃焼室４００の外側で回転するとき、機械的構造体７０４は、また、燃焼室４００内で移動し、プロジェクション７００はそれと共に移動する。プロジェクション７００は入口１０８の形状とサイズに適合するようにしても設けられた爪のような部分である。

図８は方法のフローチャートを示す。ステップ８００において、イジェクタ１００内に減圧を発生させるように、減圧発生流体がイジェクタ１００を通り、イジェクタ１００の出口１１６を出るように流がされる。ステップ８０２において、減圧を利用して、少なくとも一つの入口１０８から、液体及び/又はガスである媒体と粒子の混合体１０２から混合体試料１１０が採取される。ステップ８０４において、混合体試料１１０は外側パイプ１０６から減圧発生流体の流れにしたがって出口１１６を出るように流れる。ステップ８０６において、イジェクタ１００内を流れる混合体試料１１０から、イジェクタ１００内で、混合体試料１００の流れと慣性に基づいて、固体粒子とガス又は液体相を互いに分離することにより、所望の測定試料１２２がサンプルチャンネル１１２内に採取される。

測定試料１２２以外はイジェクタ１００内に吸引されたガスと全ての固体粒子はイジェクタ１００から排出されるため、イジェクタ１００は入口１０８において採取試料から大きい粒子を除くための機械的フィルターを必要としない。混合体試料１１０の流れが高密度と大きいサイズの粒子を取り込み、測定試料１２２のみがサンプルチャンネル１１２内に入るため、測定試料１２２は大きな粒子は含むことはない、或いは、それらは所定の制限サイズ以下となる。

このサイクロンによる解決において、固体粒子の密度はガスより大きいため、固体粒子がイジェクタ１００の中心部から逃げる可能性は高い。事実、乱流運動の速度は、固体粒子がイジェクタ１００の中心部からどの程度なくなるかについて、したがって、採取されるべき測定試料がどの程度クリーンであるかを、少なくとも部分的に決定する。乱流運動の速度が増加するほど、イジェクタ１００の中心部に現れる固体粒子のサイズは小さくなる。

このように、インパクター型及びサイクロン型のサンプリングの両方においては、フィルターを通ることを許容する最大の固体粒子の直径を規定する機械的フィルターを使用することなく、フィルタリングがダイナミックに実行される。

測定結果の評価から固体粒子を阻止するためのフィルターは必要なく、或いは、使用されるフィルターは、汚れたり、詰まったりしないような大きいメッシュのフィルターであり、測定試料１２２内の固体粒子のサイズを直接に確定するものでないから、サンプリングはフィルターを交換又は清掃するために妨げられることはない。したがって、サンプリングは妨げられることなく、連続的なものとなる。更に、固体粒子と媒体の混合体１０２から混合体試料１１０を採取し、ダイナミックに混合体試料１１０をフィルタリングして測定試料１２２をサンプルチャンネル１１２内に採取し、残りの混合体試料１１０を測定試料１２２の採取後に戻すようにするイジェクタ１００が固体粒子と媒体の混合体１０２内に置かれるため、いくつかの有利な点が得られる。

混合体試料１１０がサンプリングサイトで処理されず、それが混合体１０２の外部の別の場所に移送されるときは、測定試料１２２は化学的にも構造的にも変化することがあり得る。この変化は時間関数及び/又は環境の影響を通じて生じる。この環境の影響としては、例えば、温度の変化である。移送による混合体試料の変化は、また、混合体試料１１０の処理を複雑にする。例えば、移送される結果として、混合体試料１１０から所望の測定試料１２２を提供することが不可能、或いは困難になるためである。このことは、例えば、燃焼室４００内での試料採取にあてはまる。

混合体試料１１０が混合体１０２に戻されなければ、残りの混合体試料をどこに置くかという問題が生じる。ここでは、入ってきたところへ戻されるため、新たな問題は生じない。

これまで、図面の実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでなく、添付の特許請求の範囲内での変形も可能となるものである。

Claims (16)

1. 燃焼室内に設置可能なイジェクタと前記イジェクタ内に延び、前記イジェクタを通して減圧発生流体の流れを通過させる内側パイプと、前記イジェクタ内に延び、前記内側パイプに重ねられるか又は前記内側パイプの近傍に設けられるサンプルチャンネルとを有し、固体粒子とガス又は液体である媒体との混合体内に設置可能である試料採取装置であって、
   前記イジェクタは少なくとも一つの入口と少なくとも一つの出口を有し、
   前記イジェクタは、混合体試料が前記入口から前記出口に向けて流れるように、前記混合体試料を減圧を利用して前記少なくとも一つの入口を介して取り入れ、前記混合体試料を前記出口を介して前記混合体内に放出するするように構成され、
   前記サンプルチャンネルは、前記イジェクタ内を流れる前記混合体試料から所望の測定試料を採取するように構成され、前記固体粒子と前記媒体は、前記イジェクタ内で、前記混合体試料の流れと慣性に基づいて少なくとも部分的に互いに分離されることを特徴とする、
   試料採取装置。
2. 前記測定試料中の固体粒子の分布が前記混合体試料中の分布と異ならしめるように、前記サンプルチャンネルは前記混合体試料から測定試料を前記混合体試料の流れる方向から外れる方向に採取するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
3. 前記サンプルチャンネルの端部は、前記イジェクタ内の前記混合体試料の流れと慣性による固体粒子の分布が所望のものとなる位置にあることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
4. 前記イジェクタは、また、一つの内側パイプと一つの外側パイプを有し、
   前記イジェクタは、前記イジェクタの外側パイプ内で減圧を生じるように、前記減圧発生流体を前記内側パイプを通して流し、前記出口を介して排出するように構成され、
   前記イジェクタは、混合体試料を前記入口から前記出口の方向に流すようにするため、前記混合体試料を減圧を利用して前記外側パイプの少なくとも一つの入口を介して前記外側パイプ内に取り入れ、前記混合体試料を、前記減圧発生流体と共に前記出口を介して排出しするように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
5. 前記イジェクタが、前記測定試料から固体粒子を分離するため前記混合試料が前記外側パイプ内で乱流運動を起こすようにするため、前記外側パイプの外側周囲上で減圧を使用して混合試料を取り入れるように構成されるるようにして、前記イジェクタがサイクロン原理に基づいて作動するように構成されている、請求項１に記載の試料採取装置。
6. イジェクタは 混合体試料を乱流運動させるため、中心軸がイジェクタの内面に対し接線方向の向きとなる少なくとも一つの管状の入口を備えることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
7. 試料採取装置は前記サンプルチャンネル内に希釈流体を供給するように構成された流体チャンネルを有することを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
8. 燃焼室は蒸気タービンボイラーであることを特徴とする、請求項１に記載の試料採取装置。
9. イジェクタ内に減圧を与えるため、減圧発生流体をイジェクタ内部の内側パイプ内に流し、イジェクタの出口を介して排出させ、
   減圧を利用し、少なくとも一つの入口を介して燃焼室内に設置されたイジェクタ内に液体及び/又はガスである媒体と固体粒子の混合体から混合体試料を取り込み、
   前記混合体試料を、少なくとも一つの出口から前記混合体内に流れる減圧発生流体の流れと共に流し、
   前記内側パイプと重ねて又は近傍に設けられるサンプルチャンネル内に、前記混合体試料の流れと慣性に基づき少なくとも部分的に前記固体粒子と前記媒体を互いに分離することにより、イジェクタ内に流れる混合体試料から所望の測定試料を採取する、
   ことを特徴とする試料採取方法。
10. 測定試料における固体粒子の分布が前記混合体試料とは異ならしめるように、前記混合体試料の流れ方向から外れた方向に前記外側パイプ内の前記混合体試料から測定試料を採取する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記イジェクタ内の前記サンプルチャンネルの端部を、流れと慣性に基づいて前記混合体試料内の固体粒子の分布が所望のものとなる位置とする、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記イジェクタの外側パイプの内側に減圧を与えるように、前記減圧発生流体をイジェクタの内側パイプを通して流し、出口を介して排出させ、
    前記混合体試料を前記入口から前記出口に向けて流すため、減圧を利用して混合体試料を少なくとも一つの入口から外側パイプ内に取り入れ、前記混合体試料を前記減圧発生流体と共に出口を介して排出する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記測定試料から固体粒子を分離するように、前記混合体試料を乱流運動させる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 中心軸が前記イジェクタの内側面に対して接線方向である管状の入口により、前記混合体試料を乱流運動させる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記サンプルチャンネル内に流体チャンネルから希釈流体を供給する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. 燃焼室は蒸気タービンボイラーである、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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