JP2020085663A - 白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計 - Google Patents

Abstract

【課題】第一に、低温の白濁排気ガスであってもダスト濃度を確実に計測することができ、第二に、塩酸などが白濁排気ガスに含まれていた場合であっても長期間継続的なダスト濃度の計測を可能にする白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計を提供すること。【解決手段】煙道内に配設され、測定対象の白濁排気ガス２を取り込むとともにミストを気化させる気化装置Ａ１と、光照射器３０及び散乱光検出器３１からなるダスト検出装置Ａ２とを備え、気化装置Ａ１を、金属製の内筒１１と、内筒１１の外周に巻き回して設けられるシースヒータ１２と、気化装置Ａ１の外郭を形成する第一容器１５と、に加え、シースヒータ１２を埋設するように内筒１１の外周面を被覆する伝熱材１３と、内筒１１、シースヒータ１２、及び伝熱材１３を内包するように配設される断熱材１４とを備えて構成する。【選択図】図３

Description

本発明は、光散乱式ダスト濃度計に関し、特に、煙道内が露点以下となってミスト（液滴粒子）とダスト（固体粒子）が吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を煙道内において、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定可能な白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計に関する。

各種工場で発生する排気ガスには、硫黄酸化物や窒素酸化物などの有害物質が含まれている。このため、煙突を通じて大気中に排気ガスを排出する経路（排気ガス経路）に脱硫装置や脱硝装置などの排気ガス処理装置を設置することが義務付けられている。

一方、ダストに対しても所定の排出濃度規制が設けられている。例えば、製紙工場などでは排気ガス処理装置で使用したミストが排気ガス中に含まれ、白煙となって煙突から排出されている。そして、周辺住民が煙突から排出されている白煙を見て、規制値以上のダストが排出されているのではないかと感じ、工場等に問い合わせるケースもある。

したがって、各種工場では、白煙が単にミストによるものであり、規制基準以上のダストが含まれていないことを明示する手法、すなわち、ダスト排出に関わる規制を遵守していることを常時確認できる手法（手段）が強く望まれていた。

ダスト濃度を計測する手段としては、従来から光散乱式ダスト濃度計が知られている。しかしながら、従来の光散乱式ダスト濃度計は、リアルタイムで排気ガス中のダスト濃度を連続測定できるが、脱硫装置などで処理した後のミストを含む排気ガス（露点以下の白濁排気ガス）に対しては、大量に含まれるミストの影響によって正確なダスト濃度の測定が原理的に困難である。すなわち、従来から光散乱式ダスト濃度計は、ミストを含む排ガスのダスト濃度の測定に適用できないという問題があった。

これに対し、本願の発明者は、直接煙道内において連続的且つ正確で、さらに長期間継続的に、言い換えれば、煙道内の白濁排気ガスの一部を煙道外の検査室に採取するためのサンプリング管を用いることなく、連続的且つ正確で、さらに長期間継続的に、白濁排気ガス中のダクト濃度を測定できる光散乱式ダスト濃度計を発明し、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示す特許出願を行い、既に特許権を取得している。

特許文献１に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定するダスト濃度計であって、煙道内の白濁排気ガス中のミストを気化させる気化装置と、煙道内のミストが気化している領域に光を照射する光照射器と、光がミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器とを備え、散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に白濁排気ガス中のダスト濃度を求めるように構成されている。

特許文献２に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内において白濁排気ガス中のダスト濃度を直接測定するダスト濃度計であって、煙道内で測定対象白濁排気ガスを分離した上で測定対象白濁排気ガス中のミストを気化させる気化装置と、気化装置を経てミストが気化した状態を維持した領域と気化装置を経ない白濁排気ガスとを分断するエアーカーテンを気化装置下流に形成するエアーブロ機構等を備え、エアーカーテン内で、ミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出して、白濁排気ガス中のダスト濃度を求めるように構成されている。

特許文献３に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内で測定対象白濁排気ガスを取り込み、ミストを気化装置で気化させ、ミストが気化している領域で、ミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出して、煙道内において白濁排気ガス中のダスト濃度を直接測定するダスト濃度計において、気化装置の測定対象白濁排気ガスの取り込み口付近に間欠的にエアーブロを発生させる間欠エアーブロ機構（気化装置入り口側の汚れ防止機能）を備えて構成されている。

特許第５４５３６０７号公報 特許第５９７６８８５号公報 特許第６２０４９４１号公報

ここで、上記の特許文献１、特許文献２、特許文献３に示した光散乱式ダスト濃度計を用い、例えば、煙道１内での白濁排気ガス２の流速が１０〜１５ｍ／ｓ（平均：約１２ｍ／ｓ）で、温度が４５℃以上の白濁排気ガス２中のミスト３を気化装置で気化させる場合に対し、煙道１内での白濁排気ガス２の流速が３０〜４０ｍ／ｓ（平均：約３５ｍ／ｓ）で、温度が２０〜３０℃（平均：約２５℃）の白濁排気ガス２中のミスト３を気化装置で気化させる場合には、約５．２倍の気化能力（気化能力比）が必要になることが確認された。そして、このような温度が２５℃程度以下で、流速が３０ｍ／ｓ以上の場合には、確実に気化装置で白濁排気ガス２中のミストを気化させることが難しく、正確にダスト濃度を計測できない可能性を否定できず、この点で、改善の余地が残されていた。

さらに、白濁排気ガスが発生する工場設備の種類、工場から排出される白濁排気ガスのダスト濃度を計測する計測位置などによっては、低温の排気ガス中に塩酸などの化学物質が含まれ、この白濁排気ガスのダスト濃度を測定する際に、光散乱式ダスト濃度計が腐食し、長期間継続的な計測が困難になるケースがあった。

本発明は、上記事情に鑑み、第一に、低温の白濁排気ガスであってもダスト濃度を確実に計測することができ、第二に、塩酸などが白濁排気ガスに含まれていた場合であっても長期間継続的なダスト濃度の計測を可能にする白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計を提供することを目的とする。

本発明者は、第一に、低温の白濁排気ガス中のダスト濃度を好適に計測することを可能にし、第二に、塩酸などが白濁排気ガスに含まれていた場合であっても長期間継続的なダスト濃度の計測を可能にする手段を見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明は、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダストを前記煙道内で直接検出してダスト濃度を測定するための白濁排気ガス用のダスト濃度計であって、前記煙道内に配設され、測定対象の前記白濁排気ガスを取り込むとともに前記ミストを気化させる気化装置と、前記ミストが気化している領域に光を照射する光照射器、及び前記光が前記ダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器からなるダスト検出装置とを備え、前記気化装置は、金属製の内筒と、前記内筒の外周に巻き回して設けられるシースヒータと、前記気化装置の外郭を形成する第一容器と、に加え、前記シースヒータを埋設するように前記内筒の外周面を被覆する伝熱材と、前記内筒、前記シースヒータ、及び前記伝熱材を内包するように配設される断熱材と、を備えることを特徴とする。

（２）本発明は、上記（１）において、前記気化装置は、前記白濁排気ガスを前記内筒の内部に導入する入口と前記ミストを気化させた排気ガスが出る出口までの前記内筒の軸線方向の長さをＬ、前記内筒の内径をＤとしたとき、Ｄ／Ｌ≧０．１となるように構成されていてもよい。

（３）本発明は、上記（１）または（２）において、前記ダスト検出装置が、前記光照射器及び前記散乱光検出器を収容し、前記ダスト検出装置の外郭を形成する第二容器を備え、前記第一容器と前記第二容器とが樹脂製の部材を用いて形成されていてもよい。

（４）本発明は、上記（３）において、前記第一容器と前記第二容器とを形成する樹脂製の部材が、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又はＰＶＤＦのフッ素系樹脂、又は前記フッ素系樹脂に炭化ケイ素を混合した複合樹脂を用いて形成されていてもよい。

（５）本発明は、上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第一容器が複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成されていてもよい。
なお、本発明において、「矩形箱状」は「略矩形箱状」を含む。

本発明においては、気化装置Ａを、銅材などの金属材を用いた内筒と、内筒の外周に巻き回して設けられるシースヒータと、気化装置の外郭を形成し、これらを収容する第一容器とに加え、シースヒータを埋設するように内筒の外周面を被覆する伝熱材と、内筒、シースヒータ、伝熱材を内包するように配設される断熱材とを備えて構成したことにより、従来の特許文献１、特許文献２、特許文献３に示した光散乱式ダスト濃度計と比較し、内筒全体を大きな熱分布が生じないように、すなわち、内筒の温度分布が小さくなるように（略均等になるように）加熱することが可能になり、内筒を効率的に例えば５００℃以上の高温に加熱することが可能になる。

これにより、本発明によれば、例えば、煙道内での白濁排気ガスの流速が約３５ｍ／ｓ程度で、温度が２５℃程度であっても、確実に気化装置で白濁排気ガス中のミストを気化させることができ、正確にダスト濃度を計測することが可能になる。

また、本発明においては、気化装置の第一容器とダスト検出装置の第二容器とが樹脂製の部材を用いて形成されていることによって、光散乱式ダスト濃度計の軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガスに長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガスに塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器、ひいては光散乱式ダスト濃度計を形成、構成することが可能になる。

また、気化装置の第一容器とダスト検出装置の第二容器とを樹脂製の部材を用いて形成することで、衝撃などによって損傷した場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計を実現できる。

よって、本発明によれば、煙道内が露点以下となってミストとダストが吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を煙道内で連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定することができ、より信頼性の高い白濁排気ガスの光散乱式ダスト濃度計を実現することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計を示す図であり、煙道に取り付けた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計によって、白濁排気ガス中のダスト濃度を計測する原理を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計を示す断面図である。 図３のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図３のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 図３のＸ３−Ｘ３線矢視図である。

以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計について説明する。ここで、本実施形態は、煙道内が露点以下となってミストとダストが吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を、煙道内において、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定可能な白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計に関するものである。

本実施形態の光散乱式ダスト濃度計（白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計）Ａは、図１及び図２に示すように、煙道１内において、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔ上流側に気化装置Ａ１を配置し、この気化装置Ａ１でミスト３を気化させ、気化装置Ａ１の下流のダスト検出装置Ａ２で計測光４を照射するとともにダスト５に反射した散乱光６を検出し、光散乱強度でダスト濃度を測定するように構成されている。

具体的に、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａは、図１、図２、図３に示すように、煙道１を流通する白濁排気ガス２をその流れを維持しつつ取り込んで白濁排気ガス２中のミスト３を気化させる気化装置Ａ１と、気化装置Ａ１で気化させた後の排気ガス（２）中のダスト濃度を計測するためのダスト検出装置Ａ２と、演算装置７と、第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９、第３エアーブロ機構１０とを備えている。

気化装置Ａ１は、図３から図６（及び図２）に示すように、円筒状に形成され、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔに軸線Ｏ１方向を合わせて配設される内筒（ヒータ管）１１と、内筒１１の外周に巻き回して設けられるシースヒータ１２と、シースヒータ１２を埋設するように内筒１１の外周面を被覆する伝熱材１３と、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３を内包するように配設される断熱材１４と、気化装置Ａ１の外郭を形成し、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を収容する第一容器１５とを備えている。

内筒１１は、熱伝導性に優れた銅材などの金属材を用いて形成されている。本実施形態では、銅材とニッケル材を組み合わせて内筒１１が形成され、これにより、非常に熱伝導率が高く、耐熱性、耐腐食性に優れた内筒１１を実現している。

シースヒータ１２としては、例えば、２２０Ｖ／６００Ｗのシースヒータ１２を複数内筒１１に巻き回して用いている。なお、一つのシースヒータ１２を内筒１１に巻き回して構成しても勿論構わない。

伝熱材１３は、例えば、伝熱セメントであり、この伝熱材１３で内筒１１の外周面を被覆するとともに、シースヒータ１２を伝熱材１３で埋設することで、シースヒータ１２が発した熱を内筒１１の軸線Ｏ１方向に効果的に伝搬させ、内筒１１全体が所定の温度となるように効果的に加熱できる。また、このような伝熱材１３（及びシースヒータ１２、断熱材１４）を備えることによって、内筒１１全体を大きな熱分布が生じないように、すなわち、内筒１１の温度分布が小さくなるように（略均等になるように）加熱することが可能になり、内筒１１を効率的に５００℃以上の高温に加熱することが可能になる。

断熱材１４は、グラスウール、ロックウールなどの耐熱性に優れた繊維系断熱材、フェノールフォームなどの耐熱性に優れた発泡系断熱材であり、特に繊維系断熱材が好適である。

気化装置Ａ１の外郭を形成する第一容器１５は、内筒１１の一端側の入口（入口開口）２０を外部に連通させつつ、内筒１１の軸線Ｏ１に板面を直交させて内筒１１の一端側に配設される入口側遮蔽板部２１と、内筒１１の他端側の出口（出口開口）２２を外部に連通させつつ、内筒１１の軸線Ｏ１に板面を直交させて内筒１１の他端側に配設される出口側遮蔽板部２３と、入口側遮蔽板部２１と出口側遮蔽板部２３の外周面に両端部側を接合し、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を囲繞するように配設されるカバー部２４と、カバー部２４とともに内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を収容するように入口側遮蔽板部２１と出口側遮蔽板部２３の外周面に接合して配設され、煙道１を形成する躯体等への光散乱式ダスト濃度計Ａの固定、シースヒータ１２や各種エアーブロ機構８、９、１０等の配線、配管の挿通、接続に用いられる盤状のベース部２５とを備えて形成されている。

これら入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５によって、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４が密閉状態で収容されている。

なお、本実施形態では、入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５の接合部分にシリコーンシール剤などのシール剤を塗布している。また、図１に示すように、ベース部２５を、煙道１を封止するように固定して取り付けることで、煙道１を形成する躯体２６などに貫通形成した取付孔２６ａ部分の気密性を確保できるようになっている。

入口側遮蔽板部２１は、図３から図５に示すように、内筒１１の一端側の入口開口２０を形成する貫通孔部分が内筒１１の軸線Ｏ１を中心とした径方向外側から内筒１１の軸線Ｏ１側に向かうに従い、漸次入口２０が開口する前面から軸線Ｏ１方向後方側の内面に向かう傾斜面（テーパー面）２１ａとして形成されている。これにより、内筒１１の一端側の入口２０から内筒１１の内部に円滑に白濁排気ガス２を導入することができる。

本実施形態の第一容器１５は、入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５が樹脂材を用いて形成されている。これにより、光散乱式ダスト濃度計Ａの軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器を形成することができる。

また、樹脂材を用いて入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５を形成することで、衝撃などによって損傷を生じた場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計Ａを実現できる。

さらに、第一容器１５は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いることが好ましく、フッ素系樹脂にカーボンを混入した樹脂材を用いることがより好ましい。このようなフッ素系樹脂、カーボン混入フッ素系樹脂を用いることで、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器を形成することが可能になる。

なお、第一容器１５は、金属材を用いて形成してもよく、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス材を用いたり、ステンレス材にフッ素系樹脂をコーティングした部材を用いて形成してもよい。

本実施形態の第一容器１５は、図５及び図６に示すように、一部（上端側）を内筒１１の外周面に沿うように円弧状に形成されている。これに対し、図７に示すように、第一容器１５は、矩形箱状（略矩形箱状を含む）に形成してもよい。図７のように第一容器１５を矩形箱状に形成した場合には、カバー部２４の取り付け、加工、交換等を容易に行うことができ、さらに、密閉性を容易に確保することが可能になる。

本実施形態の気化装置Ａ１においては、上記の内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４、第一容器１５を備えることにより、例えば、内筒１１を５００℃以上の高温に加熱することができる。なお、図３に示すように、シースヒータ１２等の温度を測定、制御するため、第一容器１５の内部に温度計測手段の熱電対２７が配設される。

さらに、本実施形態の気化装置Ａ１においては、入口２０から出口２２までの軸線Ｏ１方向の長さをＬ、内筒１１の内径をＤとしたとき、Ｄ／Ｌ≧０．１となるように構成されている。例えば、本実施形態では、入口２０から出口２２までの軸線Ｏ１方向の長さＬを２８０ｍｍ、内筒１１の内径Ｄを３０ｍｍとして構成されている。

次に、ダスト検出装置Ａ２は、図１から図４、図６に示すように、気化装置Ａ１の内筒１１の他端側の出口開口２２（出口側遮蔽板部２３）の排気ガス２の流れ方向Ｔ下流側に隣接して設けられ、気化装置Ａ１でミスト３を気化させて出口開口２２から出てくる排気ガス２に光４を照射する光照射器３０と、排気ガス２に含まれたダスト５によって反射した散乱光６を検出する散乱光検出器３１と、ダスト検出装置Ａ２の外郭を形成し、光照射器３０及び散乱光検出器３１を収容する第二容器３２とを備えて構成されている。

ダスト検出装置Ａ２の外郭を形成する第二容器３２は、第一容器１５のベース部２５を共有しつつ光照射器３０及び散乱光検出器３１を内包する矩形箱状（略矩形箱状を含む）に形成されている。また、気化装置Ａ１の出口開口２２から出た直後の排気ガス２側を向く上面に、円形状の貫通孔３２ａが形成され、この貫通孔３２ａに光照射器３０及び散乱光検出器３１を保持する保持ブロック３２ｂが嵌合して設けられている。

また、保持ブロック３２ｂには、第二容器３２の内部の光照射器３０から照射した光４を排気ガス２に向けて投光させ、ダスト５によって反射した散乱光６を第二容器３２の内部の散乱光検出器３１に受光させる透光部材（透光面：投光面及び受光面）３２ｃが設けられている。なお、本実施形態では、保持ブロック３２ｂ、Ｏリング３２ｄなどのシール材、パッキン材を用いることで第二容器３２の内部の密閉状態が確保されている。

本実施形態の第二容器３２は、第一容器１５と同様に、樹脂材を用いて形成されている。これにより、光散乱式ダスト濃度計Ａの軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器を形成することができる。さらに、樹脂材を用いることで、衝撃などによって損傷を生じた場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計Ａを実現できる。

また、第二容器３２は、第一容器１５と同様、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いることが好ましい。また、フッ素系樹脂にカーボン（炭化ケイ素）を混入した複合樹脂材を用いることがより好ましい。このようなフッ素系樹脂、カーボン混入フッ素系樹脂を用いることで、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器を形成することが可能になる。

勿論、第二容器３２は、第一容器１５と同様、金属材を用いて形成してもよく、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス材にフッ素系樹脂をコーティングした部材を用いて形成してもよい。

光照射器３０は、図３に示すように、気化装置Ａに対して白濁排気ガス２の流れ方向Ｔ下流のエアーカーテン（詳細を後述するエアーカーテン）３３内でダスト５のみが存在する領域Ｓ１の一部の散乱光検出域Ｓ２に、ダスト濃度の測定の基礎となる散乱光６を検出するための計測光４を拡散光として照射する。その際、一定波長で同期検波した計測光４を照射するとよい。

散乱光検出器３１は、気化装置Ａ１を経てミスト３が除去されたダスト５に計測光４が反射することにより散乱した散乱光６を検出する。

なお、散乱光検出域Ｓ２（領域Ｓ１）には気化装置Ａ１を経ていない白濁排気ガス領域Ｓ３が隣接するが、周囲の白濁排気ガス２がエアーカーテン３３で遮断され、気化装置Ａ１で気化させた排気ガス２と混合することがなく、さらに一定波長で同期検波した計測光４を排気ガス２に照射することによって、散乱光検出域Ｓ２のダスト５で散乱した散乱光６と、気化装置Ａ１を経ていない白濁排気ガス２中のミスト３、ミスト吸着ダスト５で散乱した散乱光６とが異なる波長の散乱光６となり、これらを散乱光検出器３１で識別することが可能になる。

また、気化装置Ａ１を経ていない、隣接又は混入した白濁排気ガス２から、散乱光検出域Ｓ２から発生する散乱光６と同波長の散乱光６が生成されたとしても極めて低量であること、さらに散乱光検出域Ｓ２の光強度が極めて強いことから、白濁排気ガス２からの散乱光６の光量は無視できる。

さらに、本願の発明者は、光照射器３０の光軸と散乱光検出器３１の光軸の交角θを４５°〜９０°、好ましくは６０°とすることで、気化装置Ａで気化した排ガス２中のダスト５をダスト検出装置Ａ２で確実で好適に検出できることを見出している。

図１に示すように、演算装置７は、散乱光がダスト濃度と比例関係にあることに基づいて、散乱光６の光強度からダスト濃度を演算する装置である。例えば、予めダスト濃度と光量と比例関係の検量線を作成しておけば、検出した散乱光６の光量に対するダスト濃度を前記検量線から求めることができる。なお、演算装置７と散乱光検出器３１は一体としてもよい。本実施形態では、光ファイバーを介して、演算装置７が散乱光強度シグナルを受光するように構成されている。

一方、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａは、図３及び図５に示すように、白濁排気ガス２の入口２０側に間欠エアーを噴出させる第１エアーブロ機構８を備えている。

第１エアーブロ機構８は、第一容器１５の入口側遮蔽板部２１に間欠エアーを通す第一流路８ａと、内筒１１の一端側の入口２０が開口する前面から軸線Ｏ１方向後方側の内面に向かう入口側遮蔽板部２１の傾斜面（テーパー面）２１ａに設けられ、第一流路８ａが連通する多数のエアー放出口８ｂとを備えている。

そして、第１エアーブロ機構８は、第一流路８ａに間欠エアーを供給すると、複数のエアー放出口８ｂからエアーを噴出させる。この第１エアーブロ機構８のエアーブロにより、白濁排気ガス２の取り入れ口である入口２０側部分（入口側遮蔽板部２１の貫通孔部分）に凝縮したミスト３を乾燥させたり、吹き飛ばすことができる。また、貫通孔部分の内側が傾斜面２１ａとして形成されていることにより、ミスト３及びエアーブロが第一容器１５から外側に流れていく。これにより、第一容器１５の白濁排気ガス２の取り入れ口の入口２０側に、ミスト３が凝集してドレンが貯溜することを防止できる。

次に、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａは、図３及び図６に示すように、気化装置Ａ１を経てミスト３が気化した状態を維持した領域（気流）Ｓ１と、気化装置Ａ１を経ない白濁排気ガスの領域Ｓ３とを分断、隔離するエアーカーテン３３を形成するための第２エアーブロ機構９を備えている。

第２エアーブロ機構９は、第一容器１５の出口側遮蔽板部２３に設けられて常時エアーを通す第二流路９ａと、出口側遮蔽板部２３の流れ方向Ｔ下流側に向けて開口し、出口側遮蔽板部２３の外周端に沿って穿設され、第二流路９ａと連通するエアー放出口９ｂとを備えている。

これにより、第２エアーブロ機構９は、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔの下流側に向けてエアーを噴出させ、気化装置Ａ１を経てミスト３が気化した状態を維持した領域Ｓ１と、気化装置Ａ１を経ない白濁排気ガス２の領域Ｓ３とを分断、隔離し、散乱光検出領域Ｓ１（Ｓ２）へのミスト３の混入を防ぎ、ミスト３の影響なく散乱光６を検出するためのエアーカーテン３３を形成することができる。すなわち、このようなエアーカーテン３３によって、第二容器３２の上に隔離空間（Ｓ１）を形成することができる。

なお、エアー放出口９ｂは、第一容器１５の外周端に沿って、第二容器３２の上面までの部分に配設されている。このとき、エアー放出口９ｂは、複数の孔を点在して形成されていても、１つの開口が線条に延びて形成されていてもよい。

一方、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａにおいては、図３及び図６に示すように、上記の第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９に加え、第二容器３２の透光面（投光面、受光面）３２ｃに、ミスト３の凝縮によるドレンの貯溜、ドレンへのダスト５が付着、蓄積等を防止するための第３エアーブロ機構（透光面用のエアーブロ機構）１０を備えている。

この第３エアーブロ機構１０は、第一容器１５の出口側遮蔽板部２３に設けられて常時又は間欠的にエアーを通す第二流路９ａ（１０ａ）と、出口側遮蔽板部２３の流れ方向Ｔ下流側に向けて開口し、出口側遮蔽板部２３の出口開口２２の下方で、出口開口２２と第二容器３２の上面の間に、幅方向に沿って穿設され、第二流路９ａ（１０ａ）と連通するエアー放出口１０ｂとを備えている。

これにより、第３エアーブロ機構１０は、エアーカーテン３３の内部において、排気ガス２の流れ方向Ｔの下流側に向け、且つ第二容器３２の透光面３２ｃ（透光面の上）に向けてエアーを噴出させてミスト３等を吹き飛ばし、第二容器３２の透光面３２ｃにミスト３の凝縮によるドレンの貯溜、ドレンへのダスト５の付着、蓄積等が生じることを防止（抑止）できる。

ここで、図１及び図３に示すように、第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９、第３エアーブロ機構１０は、エアー供給源（図示せず）と、エアー供給源と第一流路８ａ、第二流路９ａ（１０ａ）とを接続する配管３４と、各配管３４に設けられた電磁バルブとを備えている。そして、第一流路８ａには、電磁バルブの開閉制御によって間欠的にエアーが供給され、第二流路９ａ（１０ａ）には、メンテナンスなどを行う以外の通常計測使用時に電磁バルブが解放され、常時エアーが供給される。

第１エアーブロ機構８によるエアーブロは、ダスト検出値に影響を及ぼすため、ＣＰＵが、エアーブロのタイミングに連動して、エアーブロ直前のダストの検出値を記録装置に記録し、表示部に、エアーブロ中の測定濃度として表示し、連続指示への影響を無くすようにすることが好ましい。

なお、第３エアーブロ機構１０によるエアーブロが、第１エアーブロ機構８と同様、ダスト検出値に影響を及ぼすおそれがある場合には、第３エアーブロ機構１０の流路１０ａを独立して設けたり、第１エアーブロ機構８の第一流路８ａと連通させたり、第１エアーブロ機構８の第一流路８ａに繋がる配管を第３エアーブロ機構１０の流路１０ａに接続するなどして、第３エアーブロ機構１０の流路１０ａに間欠的にエアーを供給し、ミスト３等を吹き飛ばすようにしてもよい。

そして、上記構成からなる本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａにおいては、まず、気化装置Ａ１を、銅材などを用いた内筒１１と、内筒１１の外周に巻き回して設けられるシースヒータ１２と、気化装置Ａ１の外郭を形成し、これらを収容する第一容器１５とに加え、シースヒータ１２を埋設するように内筒１１の外周面を被覆する伝熱材１３と、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３を内包するように配設される断熱材１４とを備えて構成したことにより、従来の特許文献１、特許文献２、特許文献３に示した光散乱式ダスト濃度計と比較し、内筒１１全体を大きな熱分布が生じないように、すなわち、内筒１１の温度分布が小さくなるように（略均等になるように）加熱することが可能になり、内筒１１を効率的に５００℃以上の高温に加熱することが可能になる。

これにより、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａによれば、例えば、煙道１内での白濁排気ガス２の流速が約３５ｍ／ｓ程度で、温度が２５℃程度であっても、確実に気化装置Ａ１で白濁排気ガス２中のミストを気化させることができ、正確にダスト濃度を計測することが可能になる。

本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａにおいては、入口２０から出口２２までの軸線Ｏ１方向の長さをＬ、内筒１１の内径をＤとしたとき、Ｄ／Ｌ≧０．１となるように気化装置Ａ１を構成することによって、温度が２５℃程度以下で、流速が３０ｍ／ｓ以上の白濁排気ガス２中のダスト濃度を計測する場合においても、確実に気化装置で白濁排気ガス２中のミストを気化させることができ、正確にダスト濃度を計測することが可能になる。なお、本実施形態に示した光散乱式ダスト濃度計Ａを用いた実験によってこの効果が実証されている。

また、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａにおいては、気化装置Ａ１の第一容器１５とダスト検出装置Ａ２の第二容器３２とが樹脂製の部材を用いて形成されていることによって、光散乱式ダスト濃度計Ａの軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器、ひいては光散乱式ダスト濃度計Ａを形成、構成することが可能になる。

気化装置Ａ１の第一容器１５とダスト検出装置Ａ２の第二容器３２とを樹脂製の部材を用いて形成することで、衝撃などによって損傷した場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計Ａを実現できる。

第一容器１５や第二容器３２の樹脂製の部材を、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いて形成したり、さらにフッ素系樹脂にカーボンを混入した樹脂材を用いて形成することよって、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器（光散乱式ダスト濃度計Ａ）を形成することが可能になる。

第一容器１５や第二容器３２を、複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成することによって、各部材の取り付け、加工、交換等を容易に行うことができるとともに、密閉性を容易に確保することが可能になる。

よって、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計Ａによれば、煙道１内が露点以下となってミスト３とダスト５が吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス２中のダスト濃度を煙道１内で連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定することができ、より信頼性の高い白濁排気ガス２の光散乱式ダスト濃度計Ａを実現することが可能になる。

以上、本発明に係る光散乱式ダスト濃度計の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の光散乱式ダスト濃度計は、既存の煙道に簡単かつ低コストで取り付けられる。また、これまで困難であった露点以下の白濁排気ガス中のダストのみを直接煙道内において、白濁排気ガスの流れが低速であっても、他のミストの影響を受けることなく、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定できる全流速対応型であるため、汎用性、信頼性が高く、白濁排気ガスに対して基準値を超えているのではないかと不安をもつ住民への説明エビデンスを提供できる。さらには、白煙防止対策にも活用することができる。したがって、排気ガス測定の技術分野、産業において大いに貢献することが期待できる。

１ 煙道
２ 白濁排気ガス
３ ミスト
４ 計測光（光）
５ ダスト
６ 散乱光
７ 演算装置
８ 第１エアーブロ機構
９ 第２エアーブロ機構（エアーカーテン用のエアーブロ機構）
１０ 第３エアーブロ機構（透光面用のエアーブロ機構）
１０ｂ エアー放出口
１１ 内筒
１２ シースヒータ
１３ 伝熱材
１４ 断熱材
１５ 第一容器
２０ 入口（入口開口）
２１ 入口側遮蔽板部
２２ 出口（出口開口）
２３ 出口側遮蔽板部
２４ カバー部
２５ ベース部
２６ 煙道を形成する躯体
２６ａ 取付孔
２７ 熱電対
３０ 光照射器
３１ 散乱光検出器
３２ 第二容器
３２ｃ 透光部材（透光面：投光面及び受光面）
３３ エアーカーテン
Ａ 白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計
Ａ１ 気化装置
Ａ２ ダスト検出装置
Ｏ１ 内筒の軸線
Ｓ１ 気化装置を経てミストが気化した状態を維持した領域（ミストが気化している領域）
Ｓ２ 散乱光検出域
Ｓ３ 気化装置を経ていない白濁排気ガス領域
Ｔ 白濁排気ガスの流れ方向

Claims (5)

1. 煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダストを前記煙道内で直接検出してダスト濃度を測定するための白濁排気ガス用のダスト濃度計であって、
   前記煙道内に配設され、測定対象の前記白濁排気ガスを取り込むとともに前記ミストを気化させる気化装置と、
   前記ミストが気化している領域に光を照射する光照射器、及び前記光が前記ダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器からなるダスト検出装置とを備え、
   前記気化装置は、
   金属製の内筒と、
   前記内筒の外周に巻き回して設けられるシースヒータと、
   前記気化装置の外郭を形成する第一容器と、に加え、
   前記シースヒータを埋設するように前記内筒の外周面を被覆する伝熱材と、
   前記内筒、前記シースヒータ、及び前記伝熱材を内包するように配設される断熱材と、を備える白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
2. 前記気化装置は、
   前記白濁排気ガスを前記内筒の内部に導入する入口と前記ミストを気化させた排気ガスが出る出口までの前記内筒の軸線方向の長さをＬ、前記内筒の内径をＤとしたとき、Ｄ／Ｌ≧０．１となるように構成されている、請求項１記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
3. 前記ダスト検出装置が、前記光照射器及び前記散乱光検出器を収容し、前記ダスト検出装置の外郭を形成する第二容器を備え、
   前記第一容器と前記第二容器とが樹脂製の部材を用いて形成されている、請求項１または請求項２に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
4. 前記第一容器と前記第二容器とを形成する樹脂製の部材が、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又はＰＶＤＦのフッ素系樹脂、又は前記フッ素系樹脂に炭化ケイ素を混合した複合樹脂を用いて形成されている、請求項３に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
5. 前記第一容器が複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。

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