JP5058303B2

JP5058303B2 - ダスト測定方法

Info

Publication number: JP5058303B2
Application number: JP2010134728A
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: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2010230685A

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方法に関する。

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、この受光手段からの測定信号に基づいてダスト濃度を算出するダスト濃度算出手段と、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測定光を照射される。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、ダスト濃度算出手段はこの測定信号に基づいてダスト濃度を算出し、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、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際に、曲がった管（所謂、曲管）を通して配管内の所定の測定域に検知部ユニットを位置付ける必要があるが、曲管を通して検知部ユニットを測定域に位置付ける際に、この検知部ユニットの位置を把握するのが難しく、所望の測定域に位置付けるのが難しいという問題がある。

本発明の目的は、照射部及び受光部を配管内の所定の測定域に位置付けてダスト濃度を正確に測定することができるダスト測定方法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方法は、測定光を発光する発光手段と、測定域に向けて測定光を照射する照射部と、前記測定域からの被検知光を受光する受光部と、前記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、前記発光手段からの測定光を前記照射部に導くための第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導くための第２光ファイバと、前記受光手段からの測定信号に基づいてダスト濃度を算出するダスト濃度算出手段と、を具備するダスト測定装置を用いて配管内の測定域を流れるダストの濃度を測定するダスト測定方法であって、
前記ダスト測定装置を測定状態にして前記配管内に挿入し、前記ダスト濃度算出手段の算出値が前記ダスト濃度の測定可能範囲外から前記ダスト濃度の測定可能範囲内に変化した状態から、更に前記照射部及び前記受光部を所定量挿入して前記測定域に位置付け、前記測定域におけるダストの濃度を測定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方法によれば、照射部及び受光部を配管内の所定の測定域に挿入するとき、ダスト測定装置は測定状態に保たれ、この状態において挿入管（例えば、曲管、直管など）を通して照射部及び受光部が挿入される。照射部及び受光部が挿入管内を移動するときには、照射部からの測定光が挿入管の内面により反射されて受光部の被検知光は非常に強くなって測定可能範囲外のレベルになるのに対して、照射部及び受光部が挿入管を通して配管内に達すると、照射部からの測定光が配管の内面により反射されなくなって受光部の被検知光は非常に弱くなって測定可能範囲内のレベルになる。このようなことから、ダスト濃度算出手段の算出値が測定範囲外（所謂、測定レンジオーバー）から測定範囲内に変化すると、照射部及び受光部が挿入管を通して配管内に達したと判断でき、この状態から配管の径などを考慮した所定量更に挿入することによって、照射部及び受光部を所望の測定域に位置付けることができ、これによって、配管内を流れる気体流に含まれたダストの濃度を正確に測定することができる。

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拡大して示す部分拡大断面図。図１のダスト測定装置の制御系を示すブロック図。図１の検知部ユニットを挿入管を通して配管内の測定域に挿入するときの出力レベルの変化を示す図。図１のダスト測定装置を用いたダスト濃度の測定の流れを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うダスト測定方法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拡大して示す部分拡大断面図であり、図３は、図１のダスト測定装置の制御系を示すブロック図であり、図４は、図１の検知部ユニットを挿入管を通して配管内の測定域に挿入するときの出力レベルの変化を示す図であり、図５は、図１のダスト測定装置を用いたダスト濃度の測定の流れを示すフローチャートである。

図１及び図２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（図３参照）に着脱自在に接続される。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に位置付けられる。

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の先端部に取り付けられている。検知部本体２８の軸線方向中間部には凹部３０が設けられ、この凹部３０の一端側（図２において左側）に照射／受光部３２（正接続状態においては照射部として機能する）が設けられ、凹部３０の他端側（図２において右側）に受光／照射部３４（正接続状態においては受光部として機能する）が設けられ、照射／受光部３２及び受光／照射部３４が略対向するように配置されている。照射／受光部３２には照射／受光口３６が設けられ、この照射／受光口３６を密封するように照射／受光カバー３９が取り付けられ、また受光／照射部３４には受光／照射口３８が設けられ、この受光／照射口３８を密封するように受光／照射カバー４０が設けられている。

検知部本体２８には、更に、照射／受光口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／照射口３８に連通する第２通路４４が設けられ、この実施形態では、第１通路４２は照射／受光口３６に向けて直線状に延び、第２通路４４は、第１通路４２と略平行に延びた後に受光／照射口３８に向けて折曲して延びている。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を検知部本体２８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／受光部３２には第１光ファイバ５０が接続される。第１光ファイバ５０は測定光又は被検知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／照射部３４には第２光ファイバ５６が接続される。第２光ファイバ５６は、第１光ファイバ５２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４２に挿入されて位置決めされている。

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（図３参照）の接続部（図示せず）に着脱自在に接続することによって、後述する如く測定装置本体１４に接続される。

この実施形態では、第１及び第２光ファイバ５０，５６が正接続及び逆接続可能に構成されている。正接続したときには、図３に示すように、第１光ファイバ５０が測定装置本体１４に内蔵された発光手段６６に接続され、第２光ファイバ５６が測定装置本体１４に内蔵された受光手段６８に接続される。従って、発光手段６６からの測定光は第１光ファイバ５０を通して照射／受光部３２に伝送され、この照射／受光部３２から測定域２６に向けて照射され、受光／照射部３４で受光された被検知光は反射鏡４６で反射された後に第２光ファイバ５６を通して受光手段６８に伝送される。また、逆接続したときには、上述とは反対に、第２光ファイバ５６が発光手段６６に接続され、第１光ファイバ５０が受光手段６８に接続される。従って、発光手段６６からの測定光は第２光ファイバ５６を通して伝送され、反射鏡４６で反射された後に受光／照射部３４に導かれ、この受光／照射部３４から測定域２６に向けて照射され、照射／受光部３２で受光された被検知光は第１光ファイバ５０を通して受光手段６８に伝送される。尚、発光手段６６は、例えば近赤外線レーザ光を発光するレーザ発光素子から構成さすることができ、受光手段６８は、例えばＣＣＤから構成することができる。

検知部ユニット１０の凹部３０には遮光部材７０が設けられている。遮光部材７０は、第１及び第２光ファイバ５０，５６の正接続状態においては照射／受光部３２からの測定光が受光／照射部３４に直接的に受光されるのを防止するとともに、これらの逆接続状態においては受光／照射部３４からの測定光が照射／受光部３２に直接的に受光されるのを防止する。

主として図３を参照して、このダスト測定装置２の制御系について説明する。測定装置本体１４には、例えば、マイクロプロセッサなどから構成されるコントローラ７２が内蔵されるとともに、測定操作する際に操作される操作手段７４、測定結果などを表示するための表示手段７６及び警報を発する警報手段７８などが設けられる。コントローラ７２は、表示装置７６、警報手段７８などを作動制御するための制御手段８０と、気体流中に含まれるダスト濃度を算出するためのダスト濃度算出手段８２と、照射／受光部３２の照射／受光カバー３９及び／又は受光／照射部３４の受光／照射カバー４０の汚れを判定するための汚れ判定手段８４と、測定時間などを計時するための計時手段８６と、測定したダスト濃度などを記憶するメモリ８８と、を含んでいる。この実施形態におけるダスト濃度算出手段８２は、受光手段６８からの測定信号に基づいてダスト濃度を演算するためのダスト濃度演算手段９０と、所定測定時間にわたって計測したダスト濃度の平均値を演算するための平均濃度演算手段９２とを含み、所定測定時間における平均ダスト濃度をダスト濃度値として測定するように構成されている。一般に、気体流中のダスト量と被検知光との間には所定の関係があり、ダスト量が多い（又は少ない）と、ダストによる測定光の散乱が大きく（又は小さく）、受光手段６８に受光される被検知光の受光量が大きく（又は小さく）なり、従って、受光手段６８の測定信号の信号レベルも大きく（又は小さく）なり、このような関係を利用してダスト濃度演算手段９０は受光手段６８の測定信号に基づいて気体流中のダスト濃度を演算する。尚、ダスト濃度算出手段８２によるダスト濃度の算出は、それ自体周知の種々の算出方法を適用することができ、例えばダスト濃度演算手段９０により演算された演算値をダスト濃度とするようにしてもよい。

操作手段７４は電源スイッチ９４などの各種操作スイッチを含み、電源スイッチ９４をオンにすることによって測定装置本体１４が作動し、電源スイッチ９４をオフにすることによって測定装置本体１４の作動が停止する。表示装置７６は、例えば液晶表示装置、ＣＲＴなどから構成され、ダスト濃度算出手段８２により算出されたダスト濃度値などが表示される。また、警報手段７８は警報ランプ、警報ブザーなどから構成され、後述する如くして汚れ判定手段８４が汚れありとの判定をすると、その判定結果に基づいて作動するように構成される。

配管６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９２（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。

この検知部ユニット１０の挿入時には、第１及び第２光ファイバ５０，５６を測定装置本体１４に正接続状態に接続し、電源スイッチ９４をオンにしてダスト測定装置２を測定状態にして挿入する。この測定状態においては、発光手段６６からの測定光は第１光ファイバ５０を通して照射／受光部３２から測定域２６に向けて照射され、測定域２６からの被検知光は受光／照射部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に送られ、ダスト濃度算出手段８２は後述する如くしてダスト濃度を算出する。

検知部ユニット１０が放散管１８内を移動する間は、測定域２６の近傍に放散管１８の内周面が位置するために、照射／受光部３２から照射される測定光が放散管１８の内周面で反射されるために、受光／照射部３４にて受光される被検知光の光量が非常に多く、ダスト濃度演算手段９０により演算されるダスト濃度は、測定可能な範囲を超えたものとなる。一方、検知部ユニット１０が放散管１８を通過して配管６内に到達すると、照射／受光部３２からの測定光が放散管１８の内周面で反射されなくなるために、受光／照射部３４にて受光される被検知光の光量が少なくなって測定可能な範囲内となる。即ち、図４で示すように、例えば時間Ｔ１において検知部ユニット１０が放散管１８を通過して配管６内に到達すると、測定装置本体１４の表示手段７６に突然にダスト濃度値が表示されるようになり、この配管６への到達位置から更に検知部ユニット１０を挿入することによって、このダスト濃度値は急激に低下して配管６内を流れる気体流に含まれたダストの濃度を測定するようになる。このようなことから、図４から理解される如く、この時間Ｔ１の時点を基準にして（換言すると、表示手段７６にダスト濃度値が表示された後に）、フレキシブルチューブ１２を更に所定量挿入すると、その所定挿入量は検知部ユニット１０が配管６内に挿入された距離と対応し、この所定量挿入することによって、検知部ユニット１０を配管６の流体流路８内の所定の測定域２６に位置付けることができ、これによって、矢印９０（図１参照）で示す方向に流れる気体流に含まれたダストの濃度を正確に測定することが可能となる。

検知部ユニット１０を上述した如くして配管６内の所定の測定域２６に位置付けた後に、次のようにしてダストの濃度の測定が行われる。主として図３及び図５を参照して、まず、第１及び第２光ファイバ５０，５６の正接続状態におけるダスト濃度の測定が開始され（ステップＳ１）、その気体流に含まれたダストの濃度の測定が行われる（ステップＳ２）。即ち、発光手段６６からの測定光は第１光ファイバ５０を通して照射／受光部３２から測定域２６に向けて照射され、測定域２６からの被検知光は受光／照射部３４にて受光され、反射鏡４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に送られる。受光手段６８は、被検知光の受光量に対応した測定信号を生成し、ダスト濃度演算手段９０はこの測定信号に基づいてダスト濃度を演算し、演算したダスト濃度値はメモリ８８に記憶される。このダスト濃度の測定は、所定の測定時間、例えば２秒程度行われる。そして、所定測定時間にわたってダスト濃度の測定が行われると、ステップＳ３からステップＳ４に進み、平均濃度演算手段９２は、測定したダスト濃度の平均値を演算し、この平均ダスト濃度が計測ダスト濃度としてメモリ８８に記憶される。

次に、照射／受光部３２及び／又は受光／照射部３４にダストなどによる汚れが発生しているかを確認するために、第１及び第２光ファイバ５０，５６を逆に接続し（ステップＳ５）、この逆接続状態におけるダスト濃度の測定が開始され（ステップＳ６）、その気体流に含まれたダストの濃度の測定が行われる（ステップＳ７）。即ち、発光手段６６からの測定光は第２光ファイバ５６を通し、反射鏡４６で反射された後に受光／照射部３４から測定域２６に向けて照射され、測定域２６からの被検知光は照射／受光部３２にて受光され、第１光ファイバ５０を通して受光手段６８に送られる。上述したと同様に、受光手段６８は被検知光の受光量に対応した測定信号を生成し、ダスト濃度演算手段９０はこの測定信号に基づいてダスト濃度を演算し、このダスト濃度の測定は、所定の測定時間行われる。そして、逆接続状態において所定測定時間のダスト濃度の測定が行われると、ステップＳ８からステップＳ９に進み、平均濃度演算手段９２は、測定したダスト濃度の平均値を演算し、この平均ダスト濃度が測定ダスト濃度としてメモリ８８に記憶される。

その後、汚れ判定手段８４は、正接続状態における測定ダスト濃度値及び逆接続状態における測定ダスト濃度値に基づいて汚れの有無の判定を行い（ステップＳ１０）、正接続状態における測定ダスト濃度値と逆接続状態における測定ダスト濃度値とがほぼ等しい、例えばその誤差が２０％以内であると、汚れ判定手段８４は汚れ無しと判定し、ステップＳ１１からステップＳ１２に進んで、制御手段８０はメモリ８８に記憶された正接続状態における測定ダスト濃度値を表示手段７６に表示し、このようにしてダスト汚れを確認しながらダストの濃度を測定することができる。

一方、正接続状態における測定ダスト濃度値と逆接続状態における測定ダスト濃度値とが大きく異なっている、例えばその誤差が２０％を超えていると、汚れ判定手段８４は汚れ有りと判定し、ステップＳ１１からステップＳ１３に進んで、制御手段８０はダスト汚れ信号を生成し、このダスト汚れ信号に基づいてメモリ８８に記憶された正接続状態における測定ダスト濃度値及び逆接続状態における測定ダスト濃度を表示手段７６に表示し、この表示内容を見ることによって、作業者は照射／受光部３２及び／又は受光／照射部３４が汚れていることを容易に知ることができる。また、このダスト汚れ信号に基づいて警報手段７８が作動し（ステップＳ１４）、この警報手段７８の作用によっても汚れが発生していることを知ることができる。

このように汚れが発生しているときには、ダスト濃度を正確に測定することができないので、作業者はダスト濃度の測定を中止し、検知部ユニット１０を配管６から抜き出して照射／受光部３２及び受光／照射部３４に付着したダストを除去し、その後、上述したと同様にしてダスト濃度の測定を再び行うようになる。

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、配管６内を流れる気体流によって検知部ユニット１０が揺れ動くおそれがあり、大きく揺れ動いたときにはダスト濃度を正確に測定できないおそれがあるが、上述したように所定測定時間にわたってダスト濃度を測定してその平均値を測定ダスト濃度としているので、検知部ユニット１０の揺れ動きによる影響を少なくしてダスト濃度を正確に測定することができる。

以上、本発明に従うダスト測定方法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。

例えば、上述した実施形態では、汚れの判定を汚れ判定手段８４によって自動的に行っているが、このように自動的に行う必要はなく、正接続状態のダスト濃度及び逆接続状態のダスト濃度の双方を表示手段７６に表示し、この測定結果に基づいて、作業者がダストの汚れの有無を判断するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ダスト汚れの有無を確認するために、第１及び第２光ファイバ５０，５６を正接続状態に接続してダスト濃度を測定し、更にこれらを逆接続状態にしてこの状態においてもダスト濃度を測定しているが、ダストの有無を確認する必要がないときには、第１及び第２光ファイバ５０，５６を正接続状態に接続した状態にてダスト濃度を測定するようにすればよい。

２ダスト測定装置
６配管
１０検知部ユニット
１２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／受光部
３４受光／照射部
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
７２コントローラ
８２ダスト濃度算出手段
８４汚れ判定手段

Claims

測定光を発光する発光手段と、測定域に向けて測定光を照射する照射部と、前記測定域からの被検知光を受光する受光部と、前記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、前記発光手段からの測定光を前記照射部に導くための第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導くための第２光ファイバと、前記受光手段からの測定信号に基づいてダスト濃度を算出するダスト濃度算出手段と、を具備するダスト測定装置を用いて配管内の測定域を流れるダストの濃度を測定するダスト測定方法であって、
前記ダスト測定装置を測定状態にして前記配管内に挿入し、前記ダスト濃度算出手段の算出値が前記ダスト濃度の測定可能範囲外から前記ダスト濃度の測定可能範囲内に変化した状態から、更に前記照射部及び前記受光部を所定量挿入して前記測定域に位置付け、前記測定域におけるダストの濃度を測定することを特徴とするダスト測定方法。