JP5807179B2 - 炉設備の風量計測方法と風量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、循環経路を有する設備の風量測定、特に排気循環経路を有する炉設備などの風量測定に関するものである。

従来、管路内の風量を計測する手段として、オリフィス管に代表される差圧方式や渦式、熱線式、羽根車式などの様々な方式の流量計がある。しかしながら、これらの方式による流量計では測定点の上下流域に十分長い直管部を設け、流体が整流された条件下で計測しなければならない。

一方、整流されていない条件下での風量計測手法として、流れの中に被測定流体と異なる物質を注入し、下流域にその異種物質を検出するセンサを配置することで、注入から検出までに要した時間と移動距離を基に、被測定流体の速度を算出するトレーサー法や、注入時の異種物質の濃度と注入量と被測定流体とのミキシングにより希釈された下流域での異種物質濃度を基に被測定流体の速度を算出する混合希釈法がある。

しかしながら、これらの手法での速度の計測が、被測定流体と異なる異種物質を注入している期間のみであり、一時的な計測にしかならないという問題がある。
特許文献１には、図３に示した流量計測方法が記載されている。

これは、上流側のダクト１１０内にトレーサーガス注入管１１１を配設し、下流側のダクト１１２内に流体圧力検知装置１１３を配設している。
注入管１１１からダクト１１０内にトレーサーガスを注入するとともに、トレーサーガスの注入量を確認し、流体圧力検知装置１１３の上流側の流体圧力検知体１１４をサンプリング管として流用してトレーサーガスのサンプリングを行う。

サンプリングしたトレーサーガスの濃度からトレーサー法により風量を求め、上流側の流体圧力検知体１１４と下流側の流体圧力検知体１１５との流体の差圧を検出することで、風量と差圧の相関を調査する。その後、連続的に流体圧力検知装置１１３で差圧を検出し、上記風量と差圧の相関から連続的な風量を求めている。

排気循環経路を持つ炉設備の風量測定を、特許文献１を利用して実施しようとした場合には、図４に示すようになる。
給気ファン２によって給気配管３を介して加熱炉１へ焼成ガスを導入し、排気配管４を介して排気ファン５が加熱炉１から排ガスを排出している。給気配管３と排気配管４の間には、循環ファン６によってガスを循環させる排気循環配管７が接続されている。

給気配管３の風量、排気配管４の風量、排気循環配管７の風量を測定するためには、各配管に、濃度計９とトレーサーガス注入バルブ１０を設け、トレーサーガス注入バルブ１０と各配管の間にはガス流量計１１を設けることが必要である。

特開２００８−１８５５１５号公報

図４に示した排気循環経路を持つ炉設備においては、給気配管３、排気配管４、排気循環配管７をそれぞれ計測する必要がある上、循環によるトレーサーガス濃度の変動があるため排気、循環経路の正確な風量算出ができないという問題点がある。

本発明は、排気循環経路を持つ炉設備であっても図４に示した従来例より構成が簡単で、しかも正確な風量を算出できる炉設備の風量計測方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１記載の炉設備の風量計測方法は、給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管を介して接続した炉設備において、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１，前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出し、前記給気配管の風量または前記排気配管の風量：Ｖ_ｉｏを、
Ｖ_ｉｏ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_１）／（Ｃ _１ −Ｃ_０）｝・ Ｖ_ＲＡ
の計算式に基づいて算出することを特徴とする。

本発明の請求項２記載の炉設備の風量計測方法は、給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管によって接続し、前記加熱炉から前記排気配管への排気量と前記給気配管から前記加熱炉への給気量の差の給気量が、前記給気配管からの主給気経路とは別に前記加熱炉に流れ込む補助給気経路を有した炉設備において、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１，前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出し、前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管の前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ３を測定し、前記給気配管の風量Ｖ_ＳＡ、補助給気経路の風量Ｖ_ＳＡ１を、
Ｖ_ＳＡ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_３)／（Ｃ_３ −Ｃ_０）｝・（Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
Ｖ_ＳＡ１ ＝｛（Ｃ_１ − Ｃ_３)／（Ｃ_０ −Ｃ_１）｝・（Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
の計算式に基づいて算出し、前記排気配管の風量Ｖ_ＥＡを
Ｖ_ＥＡ ＝Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＳＡ１ ＋Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出することを特徴とする。

本発明の請求項３記載の炉設備の風量計測装置は、給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管を介して接続した炉設備において、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入する経路に設けられた流量計と、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第１濃度計と、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第２濃度計と、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を前記第１濃度計または第２濃度計で測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１を前記第１濃度計で測定し、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を前記第２濃度計で測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出し、前記給気配管の風量または前記排気配管の風量：Ｖ_ｉｏを、
Ｖ_ｉｏ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_１）／（Ｃ _１ −Ｃ_０）｝・ Ｖ_ＲＡ
の計算式に基づいて算出する演算部とを設けたことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の炉設備の風量計測装置は、給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管によって接続し、前記加熱炉から前記排気配管への排気量と前記給気配管から前記加熱炉への給気量の差の給気量が、前記給気配管からの主給気経路とは別に前記加熱炉に流れ込む補助給気経路を有した炉設備において、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入する経路に設けられた流量計と、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第１濃度計と、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第２濃度計と、前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管における前記トレーサーガスの濃度を測定する第３濃度計と、前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を前記第１濃度計または第２濃度計で測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１を前記第１濃度計で測定し、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を前記第２濃度計で測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出し、前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管の前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_３を前記第３濃度計で測定し、前記給気配管の風量Ｖ_ＳＡ、補助給気経路の風量Ｖ_ＳＡ１を、
Ｖ_ＳＡ ＝｛（Ｃ_２ −Ｃ_３) ／（Ｃ_３ −Ｃ_０）｝・（Ｖ_ＲＡ ＋ Ｖ_ＧＡＳ）
Ｖ_ＳＡ１ ＝｛（Ｃ_１ − Ｃ_３)／（Ｃ_０ −Ｃ_１）｝・（Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
の計算式に基づいて算出し、前記排気配管の風量Ｖ_ＥＡを
Ｖ_ＥＡ ＝Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＳＡ１ ＋Ｖ_ＧＡＳ
の計算式に基づいて算出する演算部とを設けたことを特徴とする。

この構成によると、循環による濃度変化を考慮することができるため、循環経路を含む流路において、正確な風量計測が可能となる。

本発明の実施の形態１における風量計測方法の構成を示す概略図 本発明の実施の形態１において、より高精度に風量を計測するための風量計測方法の構成を示す概略図 従来の風量測定方法を示す概略図 循環経路を有する炉設備の配管を従来方法で測定する場合の構成を示す概略図

以下、本発明の炉設備の風量計測方法を、具体的な各実施の形態を示す図１と図２に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における炉設備を示す。

具体的には、電池やディスプレイなどの製造工程に設けられている炉設備であって、溶剤に溶かした材料を基材に塗布した後、溶剤を加熱して除去する工程で用いられる焼成炉または乾燥炉などで主に使用される。

焼成炉または乾燥炉では、材料の焼成、乾燥状態を一定に保つため、給気、排気および循環風量は一定が望ましい。従って、各配管の定期的な風量測定により、各配管の風量が設定範囲内であることを確認する必要がある。

給気ファン２から給気配管３を介して加熱炉１へ焼成ガスとしての空気を給気し、加熱炉１から排気配管４を介して排気ファン５によって加熱炉１から排気している。加熱炉１と排気配管４の間の排気経路上の第１接続点Ｐ１と、給気配管３と加熱炉１との間の第２接続点Ｐ２との間が、循環ファン６と排気循環配管７によって接続されている。

排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３には、注入バルブ１０からガス流量計１１を介して二酸化炭素（ＣＯ_２）がトレーサーガスとして注入される。トレーサーガス注入点Ｐ３から排気循環配管７の上流側の第１接続点Ｐ１との間には、濃度計８が接続されている。トレーサーガス注入点Ｐ３から排気循環配管７の下流側の第２接続点Ｐ２との間には、濃度計９が接続されている。１４は演算部で、注入バルブ１０の開閉と、流量計１１の読み取りと、濃度計８，９の読み取りを実行して、給気配管３の風量：Ｖ_ＳＡ，排気配管４の風量：Ｖ_ＥＡ，排気循環配管７の風量：Ｖ_ＲＡを計算して出力する。

なお、給気配管３および排気配管４には、排気循環配管７に接続されていた濃度計８，９に相当する濃度計は接続されていない。
次に本発明の風量測定の方法について説明する。
まず、演算部１４は、トレーサーガス注入前の焼成ガスのみの状態で濃度計８，９を用い、各濃度を測定する（ステップＳ１）。次に濃度が一定のトレーサーガスを一定流量で注入し、トレーサーガス濃度が安定する状態までを濃度計８，９を用いて測定する（ステップＳ２）。ここでいう濃度が安定する状態とは、例えばガス濃度の検出の幅が検出濃度に対して１０％以内になる状態とすることができるが配管の長さ、ガス種などにより、適宜に変更可能である。

演算部１４における風量算出方法について説明する。
まずトレーサーガスの注入濃度とガス注入量、また測定によって得られたトレーサーガス注入前の濃度計８の濃度、トレーサーガス注入後に濃度が安定した状態の濃度計８の濃度，濃度計９の濃度から排気循環配管７の風量が求められる。またトレーサーガス注入前の濃度計８の濃度と濃度計９の濃度は一致するため、濃度計８の濃度を濃度計９の濃度で代替してもよい。

次に、求められた排気循環配管７の風量と測定によって得られたトレーサーガス注入前の濃度計８の濃度、トレーサーガス注入後に濃度が安定した状態の濃度計８の濃度，濃度計９の濃度から排気配管４の風量が求められる。

最後に、給気配管３の風量は、排気配管４の風量とみなせることができるため排気配管４の風量から給気配管３の風量が求められる。
以上の方法によって、給気配管３の風量、排気配管４の風量、排気循環配管７の風量を求めることができる。

給気風量が循環風量に対して十分多い場合、例えば１０倍以上ある場合は循環風量が０でなければ、トレーサーガスの注入量を、ガス濃度を測定可能なレンジ収まるように調整することで測定が可能である。逆に循環風量が十分多い場合、例えば循環風量が給気風量より１０倍より大きい場合は濃度が安定する状態が得られないため、循環風量は給気風量の１０倍以下でなければならない。

演算部１４における具体的な濃度算出方法を、文字と数式を用いて示す。
トレーサーガス注入前の濃度計８，９の測定値と、トレーサーガス注入後の濃度が安定した状態での濃度計８，９の測定値と、トレーサーガスの濃度、トレーサーガスの注入流量から、下記の式を用いて給気配管３の風量、排気配管４の風量、排気循環配管７の風量に換算する。ここでＶ_ＲＡは排気循環配管７の風量、Ｖ_ＥＡは排気配管４の風量、Ｖ_ＳＡは給気配管３の風量を表す。

Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ −Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
Ｖ_ＥＡ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_１）／（Ｃ _１ −Ｃ_０）｝・ Ｖ_ＲＡ
Ｖ_ＳＡ ＝Ｖ_ＥＡ
ただし、Ｃ_０はトレーサーガス注入前の濃度計８の測定値である。また濃度計９のトレーサーガス注入前の濃度は、トレーサーガス注入前には濃度計８の測定値と同値になるため、濃度計９の測定値を用いても良い。Ｃ_１はトレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計８の測定値、Ｃ_２はトレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計９の測定値、Ｃ_ＧＡＳはトレーサーガスのガス濃度、Ｖ_ＧＡＳはトレーサーガスの注入流量を表す。

トレーサーガス注入中の、排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３までのトレーサーガスの質量とトレーサーガス注入点Ｐ３で注入されるガス質量の合計が、排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３より後のトレーサーガスの質量であることから、質量保存則によりＶ_ＲＡが求められる。

また同様に、トレーサーガス注入中の排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３までのトレーサーガスの質量とトレーサーガス注入中の排気配管４のトレーサーガスの質量の合計が、加熱炉１から排気循環配管７と排気配管４に分岐する配管までのトレーサーガスのガス質量であることから質量保存則によりＶ_ＥＡが求められる。

また、Ｖ_ＳＡ＝Ｖ_ＥＡであることからＶ_ＳＡは求められる。
以上のことから、３つの式が出来、トレーサーガス注入量、ガス濃度は予め既知であることから、トレーサーガス注入前の濃度計８，９の濃度、およびトレーサーガス注入後の安定状態における濃度計８，９の濃度を測定するだけで、求めたい配管の風量Ｖ_ＲＡ，Ｖ_ＳＡ，Ｖ_ＥＡが全て求められる。

本実施の形態で示す風量測定方法によれば、循環によるトレーサーガスの濃度変化を考慮することができるため、循環経路を含む流路においてより正確な風量測定が可能となる。

（実施の形態２）
さらに高精度な風量測定をするための構成について、図２を用いて説明する。
なお、図２の構成は図１の構成と大半が同様の構成であるため、相違点のみ詳細に説明する。

この実施の形態２では、図１に示した実施の形態１の構成に加えて、濃度計１２と補助給気配管１３が追加されている。その他は実施の形態１と同じである。
濃度計１２は、給気配管３と排気循環配管７の接続部位である第２接続点Ｐ２と加熱炉１までの配管における濃度を測定するように接続されている。循環経路を持たない補助給気配管１３は、加熱炉１に給気配管３とは別系統で接続されている。具体的には、電池やディスプレイなどの製造工程に設けられた焼成炉または乾燥炉などにおける補助給気配管１３は、被処理物を加熱炉１に搬入する搬入口、または被処理物を加熱炉１から搬入する搬出口である。

次に図２の構成における風量測定方法について説明する。
まず、演算部１４が、トレーサーガス注入前の焼成ガスのみの状態で濃度計８，９，１２を用い、各濃度を測定し、次に濃度が一定のトレーサーガスを一定流量で注入し、トレーサーガス濃度が安定する状態までを濃度計８，９，１２を用いて測定する。

演算部１４における風量算出方法について説明する。
まずトレーサーガスの注入濃度とガス注入量、また測定によって得られたトレーサーガス注入後に濃度が安定した状態の濃度計８の濃度および濃度計９の濃度から排気循環配管７の風量が求められる。

次に求められた排気循環配管７の風量とトレーサーガスの注入濃度とガス注入量、測定によって得られたトレーサーガス注入前の濃度計８の濃度、トレーサーガス注入後に濃度が安定した状態の濃度計８，９，１２の濃度から給気配管３の風量が求められる。またトレーサーガス注入前の濃度計８，９，１２の濃度は一致するため、濃度計８の濃度を、濃度計９または濃度形１２の濃度で代替してもよい。

次に求められた排気循環配管７の風量と給気配管３の風量、トレーサーガスの注入量、測定によって得られたトレーサーガス注入前の濃度計８の濃度、トレーサーガス注入後に濃度が安定した状態の濃度計９，１２の濃度から補助給気配管１３の風量が求められる。

最後に求められた給気配管３の風量、補助給気配管１３の風量、トレーサーガスの注入量から排気配管４の風量が求められる。
以上の方法によって、図２のような配管経路において、給気配管３の風量、補助給気配管１３の風量、排気配管４の風量、排気循環配管７の風量を求めることができる。

演算部１４における、具体的な濃度算出方法については以下に文字と数式を用いて示す。
トレーサーガス注入前の濃度計８，９，１２の測定値と、トレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計８，９，１２の測定値と、トレーサーガスの濃度、トレーサーガスの注入流量から、下記の式を用いて給気配管３の風量、排気配管４の風量、排気循環配管７の風量、循環経路通らず直接加熱炉１に接続される補助給気配管１３の風量に換算した。ここでＶ_ＲＡは排気循環配管７の風量、Ｖ_ＳＡは給気配管３の風量、Ｖ_ＳＡ１は補助給気配管１３の風量、Ｖ_ＥＡは排気配管４の風量を表す。

Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・Ｖ_ＧＡＳ
Ｖ_ＳＡ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_３) ／（Ｃ_３ −Ｃ_０）｝・（Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
Ｖ_ＳＡ１ ＝｛（Ｃ_１ − Ｃ_３) ／（Ｃ_０ −Ｃ_１）｝・（Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
Ｖ_ＥＡ ＝Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＳＡ１ ＋Ｖ_ＧＡＳ
ただし、Ｃ_０はトレーサーガス注入前の濃度計８の測定値である。また濃度計９のトレーサーガス注入前の濃度は、トレーサーガス注入前には濃度計８の測定値と同値になるため、濃度計９の測定値を用いても良い。Ｃ_１はトレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計８の測定値、Ｃ_２はトレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計９の測定値、Ｃ_３はトレーサーガス注入後、濃度が安定した状態での濃度計１２の測定値、Ｃ_ＧＡＳはトレーサーガスのガス濃度、Ｖ_ＧＡＳはトレーサーガスの注入流量を表す。

トレーサーガス注入中の、排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３までのトレーサーガスの質量とトレーサーガス注入点Ｐ３で注入されるガス質量の合計が、排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３より後のトレーサーガスの質量であることから、質量保存則によりＶ_ＲＡが求められる。

また同様に、トレーサーガス注入中のトレーサーガス注入点Ｐ３より後の排気循環配管７のトレーサーガスの質量と給気配管３のトレーサーガス質量の合計が、給気配管３と排気循環配管７の合流後のトレーサーガス質量であることから、Ｖ_ＳＡは求められる。

同様にトレーサーガス注入中の給気配管３と排気循環配管７の合流後のトレーサーガス質量と、補助給気配管１３のトレーサーガス質量の合計が加熱炉１から排気循環配管７と排気配管４の分岐までの配管のトレーサーガス質量であることから、Ｖ_ＳＡ１は求められる。

またトレーサーガス注入中の給気配管３と排気循環配管７の合流後の配管風量と、補助給気配管１３の配管風量の合計が、排気循環配管７のトレーサーガス注入点Ｐ３までの配管風量と排気配管４の配管風量であることから、Ｖ_ＥＡは求められる。

以上のことから、４つの式が出来、トレーサーガス注入量、ガス濃度は予め既知であることから、トレーサーガス注入前の濃度計８，９，１２の濃度と、トレーサーガス注入後の安定状態における濃度計８，９，１２の濃度を測定するだけで、求めたい配管の風量Ｖ_ＲＡ、Ｖ_ＳＡ、Ｖ_ＳＡ１、Ｖ_ＥＡが全て求められる。

従って図２の形態で示す風量測定方法によれば、加熱炉への給排気をより詳細に測定できるため、循環経路を含む流路においてより正確な風量測定が可能となる。

本発明は、一般的な加熱炉など、循環経路を伴う流路の風量計測方法として利用できる。

１ 加熱炉
２ 給気ファン
３ 給気配管
４ 排気配管
５ 排気ファン
６ 循環ファン
７ 排気循環配管
８ 濃度計
９ 濃度計
１０ 注入バルブ１０
１１ 流量計
１２ 濃度計
１３ 補助給気配管
１４ 演算部

Claims (4)

1. 給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管を介して接続した炉設備において、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を測定し、
   前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、
   前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１，前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を測定し、
   注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
   Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出し、
   前記給気配管の風量または前記排気配管の風量：Ｖ_ｉｏを、
   Ｖ_ｉｏ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_１）／（Ｃ _１ −Ｃ_０）｝・ Ｖ_ＲＡ
   の計算式に基づいて算出する
   炉設備の風量計測方法。
2. 給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管によって接続し、前記加熱炉から前記排気配管への排気量と前記給気配管から前記加熱炉への給気量の差の給気量が、前記給気配管からの主給気経路とは別に前記加熱炉に流れ込む補助給気経路を有した炉設備において、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を測定し、
   前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、
   前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１，前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を測定し、
   注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
   Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ −Ｃ_２）／（Ｃ_２ −Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出し、
   前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管の前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_３を測定し、
   前記給気配管の風量Ｖ_ＳＡ、補助給気経路の風量Ｖ_ＳＡ１を、
   Ｖ_ＳＡ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_３)／（Ｃ_３ −Ｃ_０）｝・（Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
   Ｖ_ＳＡ１ ＝｛（Ｃ_１ −Ｃ_３) ／（Ｃ_０ −Ｃ_１）｝・（Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
   の計算式に基づいて算出し、
   前記排気配管の風量Ｖ_ＥＡを
   Ｖ_ＥＡ ＝Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＳＡ１ ＋Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出する
   炉設備の風量計測方法。
3. 給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管を介して接続した炉設備において、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入する経路に設けられた流量計と、
   前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第１濃度計と、
   前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第２濃度計と、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_０を前記第１濃度計または第２濃度計で測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１を前記第１濃度計で測定し、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を前記第２濃度計で測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
   Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ −Ｃ_２）／（Ｃ_２ −Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出し、前記給気配管の風量または前記排気配管の風量：Ｖ_ｉｏを、
   Ｖ_ｉｏ ＝｛（Ｃ_２ −Ｃ_１）／（Ｃ _１ −Ｃ_０）｝・ Ｖ_ＲＡ
   の計算式に基づいて算出する演算部とを設けた
   炉設備の風量計測装置。
4. 給気配管から加熱炉へ給気し、排気配管から前記加熱炉を排気するとともに、前記排気配管の第１接続点と、前記給気配管の第２接続点とを、排気循環配管によって接続し、前記加熱炉から前記排気配管への排気量と前記給気配管から前記加熱炉への給気量の差の給気量が、前記給気配管からの主給気経路とは別に前記加熱炉に流れ込む補助給気経路を有した炉設備において、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入する経路に設けられた流量計と、
   前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第１濃度計と、
   前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガスの濃度を測定する第２濃度計と、
   前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管における前記トレーサーガスの濃度を測定する第３濃度計と、
   前記排気循環配管のトレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入前に、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガスの濃度：Ｃ０を前記第１濃度計または第２濃度計で測定し、前記給気配管と前記排気配管および前記排気循環配管のうちの前記トレーサーガス注入点にトレーサーガスを注入し、前記トレーサーガス注入点と前記第１接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_１を前記第１濃度計で測定し、前記トレーサーガス注入点と前記第２接続点との間における前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_２を前記第２濃度計で測定し、注入した前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_ＧＡＳ、前記トレーサーガスの注入流量：Ｖ_ＧＡＳとした場合に、前記排気循環配管の風量：Ｖ_ＲＡを、
   Ｖ_ＲＡ ＝｛（Ｃ_ＧＡＳ − Ｃ_２）／（Ｃ_２ − Ｃ_１）｝・ Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出し、前記第２接続点と前記加熱炉の間の前記給気配管の前記トレーサーガス注入後の前記トレーサーガスの濃度：Ｃ_３を前記第３濃度計で測定し、前記給気配管の風量Ｖ_ＳＡ、補助給気経路の風量Ｖ_ＳＡ１を、
   Ｖ_ＳＡ ＝｛（Ｃ_２ − Ｃ_３)／（Ｃ_３ −Ｃ_０）｝・（Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
   Ｖ_ＳＡ１ ＝｛（Ｃ_１ − Ｃ_３)／（Ｃ_０ −Ｃ_１）｝・（Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＲＡ ＋Ｖ_ＧＡＳ）
   の計算式に基づいて算出し、前記排気配管の風量Ｖ_ＥＡを
   Ｖ_ＥＡ ＝Ｖ_ＳＡ ＋Ｖ_ＳＡ１ ＋Ｖ_ＧＡＳ
   の計算式に基づいて算出する演算部とを設けた
   炉設備の風量計測装置。

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