JP2813007B2 - マイクロ波式粉体流量計 - Google Patents
マイクロ波式粉体流量計Info
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- JP2813007B2 JP2813007B2 JP26461089A JP26461089A JP2813007B2 JP 2813007 B2 JP2813007 B2 JP 2813007B2 JP 26461089 A JP26461089 A JP 26461089A JP 26461089 A JP26461089 A JP 26461089A JP 2813007 B2 JP2813007 B2 JP 2813007B2
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- Japan
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- powder
- electric field
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体流量計測装置に係り、特に粉体流れのパ
ターンが大きく変動しても安定して流量を計測するのに
適したマイクロ波式粉体流量計に関する。
ターンが大きく変動しても安定して流量を計測するのに
適したマイクロ波式粉体流量計に関する。
火力発電所のボイラ等においては、近年燃料事情の変
化により、燃料とし微粉炭を採用する例がふえている。
そのため空気搬送される微粉炭の流量を把握すること
が、微粉炭焚きボイラの燃焼制御等において重要になっ
ている。
化により、燃料とし微粉炭を採用する例がふえている。
そのため空気搬送される微粉炭の流量を把握すること
が、微粉炭焚きボイラの燃焼制御等において重要になっ
ている。
空気搬送される微粉炭のように、いわゆる固気２相流
の流量計測法としては種々の方法が提案されており、例
えば特開昭63−246619号公報のように配管の側壁に設置
された一対の電極で、配管内の粉体濃度に関係する静電
容量を計測し、また配管軸方向に設置された一対の音響
プローブで相関信号を検出し、配管内の粉体流速に関係
する時間遅れを計測し、これら２つの計測値より粉体流
量を演算するものがある。これらの粉体流量計は、一般
には比較的配管径の小さい配管内の粉体流量計測には適
用できるが、微粉炭焚きボイラの微粉炭搬送用給炭管の
ように、径が最大1mにも達するような場合には、上記電
極等が非常に大きくなり、適用上の困難があった。そこ
で接触電極等を必要とせず、かつ1m程度の径の給炭管に
対しても適用できる方法として、波長の比較的短い電磁
波、すなわちマイクロ波を用い、マイクロ波の透過ある
いは反射信号より給炭管内の粉体濃度を求める方法が創
案された（特願昭62−116971号）。
の流量計測法としては種々の方法が提案されており、例
えば特開昭63−246619号公報のように配管の側壁に設置
された一対の電極で、配管内の粉体濃度に関係する静電
容量を計測し、また配管軸方向に設置された一対の音響
プローブで相関信号を検出し、配管内の粉体流速に関係
する時間遅れを計測し、これら２つの計測値より粉体流
量を演算するものがある。これらの粉体流量計は、一般
には比較的配管径の小さい配管内の粉体流量計測には適
用できるが、微粉炭焚きボイラの微粉炭搬送用給炭管の
ように、径が最大1mにも達するような場合には、上記電
極等が非常に大きくなり、適用上の困難があった。そこ
で接触電極等を必要とせず、かつ1m程度の径の給炭管に
対しても適用できる方法として、波長の比較的短い電磁
波、すなわちマイクロ波を用い、マイクロ波の透過ある
いは反射信号より給炭管内の粉体濃度を求める方法が創
案された（特願昭62−116971号）。
第４図に、マイクロ波透過方式の粉体流量計の基本構
成を示す。粉体搬送管51の側壁にほぼ対向すると共に、
距離ｌ離して設置された２組のマイクロ波透過窓53（例
えば石英ガラス製）を介して、粉体搬送管内にマイクロ
波（例えば周波数50GHz）を送信する。マイクロ波発振
器57aからのマイクロ波はアイソレータ56a（反射波を遮
断する）、マイクロ波送信用ホーン54a、マイクロ波透
過窓53を経て管内に送信され、粉体流れ52により影響を
受けて（減衰とか位相の遅進）、ほぼ対向位置のマイク
ロ波透過窓53、マイクロ波受信用ホーン55aを経て、マ
イクロ波直接検波器58aでマイクロ波パワーが検出され
る。同様に距離ｌだけ離れた位置にマイクロ波発振器57
bによりマイクロ波を送信し、同様にマイクロ波直接検
波器58bでマイクロ波パワーを検出する。マイクロ波直
接検波器58a、58bの出力信号は相関演算器59に送られ、
出力信号間の時間遅れτを演算する（流速υ＝l/τ）。
流量演算器60はこの時間遅れτと、マイクロ波直接検波
器58a（58bでもよい）の出力（この信号は粉体の濃度の
関数である）とより粉体流量を演算する。
成を示す。粉体搬送管51の側壁にほぼ対向すると共に、
距離ｌ離して設置された２組のマイクロ波透過窓53（例
えば石英ガラス製）を介して、粉体搬送管内にマイクロ
波（例えば周波数50GHz）を送信する。マイクロ波発振
器57aからのマイクロ波はアイソレータ56a（反射波を遮
断する）、マイクロ波送信用ホーン54a、マイクロ波透
過窓53を経て管内に送信され、粉体流れ52により影響を
受けて（減衰とか位相の遅進）、ほぼ対向位置のマイク
ロ波透過窓53、マイクロ波受信用ホーン55aを経て、マ
イクロ波直接検波器58aでマイクロ波パワーが検出され
る。同様に距離ｌだけ離れた位置にマイクロ波発振器57
bによりマイクロ波を送信し、同様にマイクロ波直接検
波器58bでマイクロ波パワーを検出する。マイクロ波直
接検波器58a、58bの出力信号は相関演算器59に送られ、
出力信号間の時間遅れτを演算する（流速υ＝l/τ）。
流量演算器60はこの時間遅れτと、マイクロ波直接検波
器58a（58bでもよい）の出力（この信号は粉体の濃度の
関数である）とより粉体流量を演算する。
上記従来技術のマイクロ波透過式粉体流量計は、送信
マイクロ波の電界（あるいは磁界）方向と、粉体流れの
方向との関係に何ら配慮がされておらず、粉体搬送管内
での粉体の流れパターンによりマイクロ波直接検波器58
の出力信号が極端に変動し、粉体濃度と関係する安定し
た出力信号を得ることが難しかった。
マイクロ波の電界（あるいは磁界）方向と、粉体流れの
方向との関係に何ら配慮がされておらず、粉体搬送管内
での粉体の流れパターンによりマイクロ波直接検波器58
の出力信号が極端に変動し、粉体濃度と関係する安定し
た出力信号を得ることが難しかった。
本発明の目的は、粉体流れのパターンが大幅に変化
（平均濃度から見ると大幅な変化はない）しても（例え
ば管内を一様分布に近い形で流れている場合と、管壁に
沿ってらせん状に局在分布に近い形で流れている場合の
変化）、比較的安定したマイクロ波直接検波出力を得、
粉体濃度ひいては粉体流量を安定的に連続計測できるよ
うにすることにある。
（平均濃度から見ると大幅な変化はない）しても（例え
ば管内を一様分布に近い形で流れている場合と、管壁に
沿ってらせん状に局在分布に近い形で流れている場合の
変化）、比較的安定したマイクロ波直接検波出力を得、
粉体濃度ひいては粉体流量を安定的に連続計測できるよ
うにすることにある。
粉体（微粉体の場合には、マイクロ波に対して誘電損
と抵抗損の２つのマイクロ波パワー減衰要因を持つ）の
流れにマイクロ波を透過させて、粉体固有の誘電損、抵
抗損（広い意味ではまとめて誘電損）でマイクロ波の吸
収損失を起こさせるには、第５図に示すようにマイクロ
波の電界方向に対して誘電損を有する粉体が平行に置か
れる必要がある（電界方向と粉体が直交する場合には、
マイクロ波の吸収損失は生じない）したがって、粉体搬
送管の軸方向に平行になるようにマイクロ波電界方向を
設定すると、搬送管断面内の粉体はマイクロ波電界方向
と直交することになり、マイクロ波吸収損失を生じな
い。一方、粉体搬送管の軸方向に直交するようにマイク
ロ波電界方向を設定すると、搬送管断面内の粉体はマイ
クロ波電界方向と平行になり、マイクロ波吸収損失を生
じる。したがって、断面内での平均粉体濃度が等しけれ
ば、断面内に均一分布している場合でも、局在分布して
いる場合でも、マイクロ波吸収損失は積分して考えると
等しくなり、前記したように粉体流れのパターン変化で
マイクロ波の吸収損失に変化が生じることはなくなり、
したがって粉体濃度に関係するマイクロ波直接検波出力
に変化が生じることはなくなり、ひいては粉体流量演算
値の安定化をもたらす。
と抵抗損の２つのマイクロ波パワー減衰要因を持つ）の
流れにマイクロ波を透過させて、粉体固有の誘電損、抵
抗損（広い意味ではまとめて誘電損）でマイクロ波の吸
収損失を起こさせるには、第５図に示すようにマイクロ
波の電界方向に対して誘電損を有する粉体が平行に置か
れる必要がある（電界方向と粉体が直交する場合には、
マイクロ波の吸収損失は生じない）したがって、粉体搬
送管の軸方向に平行になるようにマイクロ波電界方向を
設定すると、搬送管断面内の粉体はマイクロ波電界方向
と直交することになり、マイクロ波吸収損失を生じな
い。一方、粉体搬送管の軸方向に直交するようにマイク
ロ波電界方向を設定すると、搬送管断面内の粉体はマイ
クロ波電界方向と平行になり、マイクロ波吸収損失を生
じる。したがって、断面内での平均粉体濃度が等しけれ
ば、断面内に均一分布している場合でも、局在分布して
いる場合でも、マイクロ波吸収損失は積分して考えると
等しくなり、前記したように粉体流れのパターン変化で
マイクロ波の吸収損失に変化が生じることはなくなり、
したがって粉体濃度に関係するマイクロ波直接検波出力
に変化が生じることはなくなり、ひいては粉体流量演算
値の安定化をもたらす。
第１図に本発明になるマイクロ波透過式粉体流量計の
一実施例を示す。１は粉炭搬送管、２は粉体流れ、３は
マイクロ波発振器、４はアイソレータ、５は方向性結合
器、６はマイクロ波送信用ホーン、７はマイクロ波送信
側透過窓、８はマイクロ波受信側透過窓、９はマイクロ
波受信用ホーン、10はマイクロ波直接検波器、11は相関
演算器、12は粉体流量演算器である。基本構成は第４図
に示すマイクロ波透過式粉体流量計と同じであるが、マ
イクロ波送信用ホーン6a、6bおよびマイクロ受信用ホー
ン9a、9bを第２図に示すように粉体搬送管１に対して電
界Ｅ方向が軸方向と直交する（あるいは直交成分を有す
る）ように配置する（矩形状ホーンの場合には、長辺ａ
が管軸方向に平行になるように配置すればよい）。この
ように配置すると、マイクロ波送信用ホーン６より送信
されるマイクロ波の電界方向は水平方向となり、管内の
粉体流れの断面14に対して平行となり、その断面内の粉
体濃度に比例したマイクロ波の吸収損失が生じる。
一実施例を示す。１は粉炭搬送管、２は粉体流れ、３は
マイクロ波発振器、４はアイソレータ、５は方向性結合
器、６はマイクロ波送信用ホーン、７はマイクロ波送信
側透過窓、８はマイクロ波受信側透過窓、９はマイクロ
波受信用ホーン、10はマイクロ波直接検波器、11は相関
演算器、12は粉体流量演算器である。基本構成は第４図
に示すマイクロ波透過式粉体流量計と同じであるが、マ
イクロ波送信用ホーン6a、6bおよびマイクロ受信用ホー
ン9a、9bを第２図に示すように粉体搬送管１に対して電
界Ｅ方向が軸方向と直交する（あるいは直交成分を有す
る）ように配置する（矩形状ホーンの場合には、長辺ａ
が管軸方向に平行になるように配置すればよい）。この
ように配置すると、マイクロ波送信用ホーン６より送信
されるマイクロ波の電界方向は水平方向となり、管内の
粉体流れの断面14に対して平行となり、その断面内の粉
体濃度に比例したマイクロ波の吸収損失が生じる。
本実施例では、マイクロ波発振器３からのマイクロ波
パワーの一部を方向性結合器５を用いて、マイクロ波送
信用ホーン6bから送信しているので、マイクロ波送信用
ホーン6a、6bから送信されるマイクロ波の周波数、位相
およびパワーの時間変動が同じ傾向となり、別個のマイ
クロ波発振器を用いる場合に比較して、上記時間変動を
抑制するための安定化回路等の装置が簡単になる利点が
ある。
パワーの一部を方向性結合器５を用いて、マイクロ波送
信用ホーン6bから送信しているので、マイクロ波送信用
ホーン6a、6bから送信されるマイクロ波の周波数、位相
およびパワーの時間変動が同じ傾向となり、別個のマイ
クロ波発振器を用いる場合に比較して、上記時間変動を
抑制するための安定化回路等の装置が簡単になる利点が
ある。
本発明の他の実施例を第３図に示す。
粉体搬送管１の側壁にマイクロ波透過窓7a、7b、8a、
8bを介して設置された電界方向が、搬送管の軸方向に対
して直交する電界方向直交型マイクロ波送信用ホーン2
1、および電界方向が搬送管の軸方向に対して平行な電
界方向平行型マイクロ波送信用ホーン23から送信された
マイクロ波を、それぞれ電界方向直交型マイクロ波受信
用ホーン22および電界方向平行型マイクロ波受信用ホー
ン24で受信し、マイクロ波直接検波器10a、10bでそれぞ
れ検波し、それぞれの出力信号を入力とする演算器25
で、粉体流れの偏流度等の流れパターンに関連する出力
を得る。
8bを介して設置された電界方向が、搬送管の軸方向に対
して直交する電界方向直交型マイクロ波送信用ホーン2
1、および電界方向が搬送管の軸方向に対して平行な電
界方向平行型マイクロ波送信用ホーン23から送信された
マイクロ波を、それぞれ電界方向直交型マイクロ波受信
用ホーン22および電界方向平行型マイクロ波受信用ホー
ン24で受信し、マイクロ波直接検波器10a、10bでそれぞ
れ検波し、それぞれの出力信号を入力とする演算器25
で、粉体流れの偏流度等の流れパターンに関連する出力
を得る。
方向性結合器５にスイッチを併設して、直交電界、平
行電界を切り換え送信し、それぞれ電界の直交成分、平
行成分を受信用ホーン22、24で受信し、同様にマイクロ
波直接検波器10a、10bの出力より演算器25で粉体流れの
偏流度等の出力を得ることも考えられる。マイクロ波直
接検波器の代わりにヘテロダイン方式マイクロ波検波器
を用いれば、高感度化される。
行電界を切り換え送信し、それぞれ電界の直交成分、平
行成分を受信用ホーン22、24で受信し、同様にマイクロ
波直接検波器10a、10bの出力より演算器25で粉体流れの
偏流度等の出力を得ることも考えられる。マイクロ波直
接検波器の代わりにヘテロダイン方式マイクロ波検波器
を用いれば、高感度化される。
本実施例ではマイクロ波電界方向を特定し、異なる電
界方向のマイクロ波を利用しているので、粉体濃度ひい
ては流量以外の粉体の流れパターンに関係する情報が得
られる利点がある。
界方向のマイクロ波を利用しているので、粉体濃度ひい
ては流量以外の粉体の流れパターンに関係する情報が得
られる利点がある。
本発明によれば、マイクロ波の電界方向を粉体流れと
直交させることができるので、粉体の誘電損による吸収
損失を高感度に、かつ安定して検出することが可能にな
り、粉体の濃度ひいては流量計測の精度が向上する。
直交させることができるので、粉体の誘電損による吸収
損失を高感度に、かつ安定して検出することが可能にな
り、粉体の濃度ひいては流量計測の精度が向上する。
第１図は、本発明の実施例図、第２図は、第１図のマイ
クロ波送信用ホーンの拡大概略図、第３図は、本発明の
他の実施例図、第４図は、従来のマイクロ波式粉体流量
計の構成図、第５図は、マイクロ波吸収損失と電界方向
の関係を示す概略原理図である。 １……粉炭搬送管、２……粉体流れ、３……マイクロ波
発振器、４……アイソレータ、５……方向性結合器、6
a、6b……マイクロ波送信用ホーン、7a、7b……マイク
ロ波送信側透過窓、8a、8b……マイクロ波受信側透過
窓、9a、9b……マイクロ波受信用ホーン、10a、10b……
マイクロ波直接検波器、11……相関演算器、12……粉体
流量演算器、13……矩形導波管、14……粉炭流れの断
面。
クロ波送信用ホーンの拡大概略図、第３図は、本発明の
他の実施例図、第４図は、従来のマイクロ波式粉体流量
計の構成図、第５図は、マイクロ波吸収損失と電界方向
の関係を示す概略原理図である。 １……粉炭搬送管、２……粉体流れ、３……マイクロ波
発振器、４……アイソレータ、５……方向性結合器、6
a、6b……マイクロ波送信用ホーン、7a、7b……マイク
ロ波送信側透過窓、8a、8b……マイクロ波受信側透過
窓、9a、9b……マイクロ波受信用ホーン、10a、10b……
マイクロ波直接検波器、11……相関演算器、12……粉体
流量演算器、13……矩形導波管、14……粉炭流れの断
面。
Claims (2)
- 【請求項１】粉体搬送用配管の管軸方向に沿って少なく
とも２個所の対向する位置に、それぞれマイクロ波送信
側透過窓とマイクロ波受信側透過窓を設けると共に、そ
れぞれにマイクロ波送信部とマイクロ波受信部を取付
け、さらに、前記粉体搬送用配管内を流れる固気２層流
を介して、それぞれ前記マイクロ波発振部からのマイク
ロ波をマイクロは受信部に送信して前記少なくとも２箇
所のマイクロ波受信部で受信したマイクロ波出力に基い
て粉体流量を検出する装置とを設けたマイクロ波式粉体
流量計において、上記粉体搬送用配管の管軸方向とマイ
クロ波送信部の電界方向が直交または直交成分を有する
ようにマイクロ波送信部を設置したことを特徴とするマ
イクロ波式粉体流量計。 - 【請求項２】請求項（１）記載のマイクロ波式粉体流量
計において、前記マイクロ波送信部とマイクロ波受信部
をそれぞれ電界方向が互いに直交する少なくとも２個の
送信部および受信部で構成し、対向する受信部と送信部
の電界方向を一致させたことを特徴とするマイクロ波式
粉体流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26461089A JP2813007B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | マイクロ波式粉体流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26461089A JP2813007B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | マイクロ波式粉体流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125924A JPH03125924A (ja) | 1991-05-29 |
| JP2813007B2 true JP2813007B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17405719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26461089A Expired - Fee Related JP2813007B2 (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | マイクロ波式粉体流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2813007B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4406046C2 (de) * | 1994-02-24 | 1997-11-20 | Wagner Int | Einrichtung und Verfahren zum Messen eines Pulver-Massestromes |
| DE19650112C1 (de) * | 1996-12-03 | 1998-05-20 | Wagner Int | Einrichtung und Verfahren zum Messen eines Pulver-Massestromes |
| DE19717353A1 (de) * | 1997-04-24 | 1998-11-05 | Wagner Int | Pulverbeschichtungsanlage |
| DE20107767U1 (de) | 2001-05-08 | 2001-07-12 | Wagner Internat Ag Altstaetten | Kabine zur Pulverbeschichtung von Werkstücken |
| JP7365293B2 (ja) * | 2020-05-19 | 2023-10-19 | 三菱重工業株式会社 | 固体燃料焚きボイラ、固体燃料供給量計測装置、燃焼方法及びプログラム |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP26461089A patent/JP2813007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03125924A (ja) | 1991-05-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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