JPH0228816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体又は蒸気中に浮遊する固体粒子
（例えば、炭塵）又は液滴の形態を取る流体の混
合単位容積重量の測定に関するものである。ここ
で、混合単位容積重量とは、流体を全体として見
た時のその密度を意味する。例えば、気体中の浮
遊固形物の場合は、浮遊粒子間の容積はあたかも
全体の容積の一部分であると考えられている。

本発明は、主として、空気又はその他の気体に
浮遊する粉末炭の流体の混合単位容積重量をモニ
タするために工夫されたものである。

従来、かかる流体の混合単位容積重量を決定す
る方法の１つとして、同位元素源からのビーム状
β線を、流体を搬送するダクトにあて、これを放
射線検出器により検出するという方法がある。そ
の場合、放射線源又は放射線検出器は（通常は後
者）、散乱放射線を排除するためのコリメータを
備えていた。

放射線ビームが流体により減衰される程度は検
出器によつて決定される。この検出器は流体の単
位容積重量に関係するビームの残留放射線を検出
する。

前記の方法は、その放射線ビームが狭いため流
体の小さな限定された部分のみに入射し、従つ
て、もしその照射試料部分が全体として流体を代
表しないと誤差を起こし易いという欠点を有す
る。又、測定精度は、コリメータの効率に著しく
依存する。

従つて、非コリメート放射線源装置と非コリメ
ート放射線検出器装置、及び線源装置からの直接
放射線が検出器装置に到達しないように配置され
た放射線不伝導シールドとを利用することも提案
されている。

ここで、減衰放射線量を減じた最初の放射線の
強度を測定する代りに、この最後に言及した方法
は散乱放射のみを検出し、又、検出器に到達する
放射線は、拡散性の散乱径路を採用しているため
に、初めに言及した方法の場合に比べてはるかに
大きな流体の容積の影響を受けている。

いずれにしても、通常は、本装置は、その使用
前に、所定の単位容積重量を有する流体試料に関
して較正される。

いずれにしても、放射線源と検出器はダクトの
外部に固定され、又、放射線はダクトの１つの、
又は複数個の壁を通して次々と伝播する。

β線は、現在の目的に用いることの出来る他の
形の放射線に比べて比較的不伝導性である。従つ
て、β線を利用した装置はシールドされ易く、か
くして他の形体の放射線を利用した装置より安全
かつ安価である。しかしながら、β線を用いた時
は、放射線伝播路内に見かけの指示値を与える外
来物質の存在しないことが重要である。

通常用いられる透過窓は、ダクトの壁に端を揃
えたタングステンなどの金属性の箔の窓板からな
る。そして、従来の装置が示す明らかに誤つた値
の検討中に、石炭又はその他の粉塵の厚い層が窓
板上に堆積して装置の動作に実質的に影響してい
ることが判明した。

従つて、本発明は従来の装置の欠点を非常に簡
単な手段により克服することを目的とする。

本発明に従つて、現在問題にしている装置の窓
板は流体の流動方向に対して傾斜されており、従
つて窓板に対してそれがこすられてきれいになる
程の十分な衝突が存在するが、窓板材料の摩耗が
増加する程十分ではない。

或る場合には、本装置はダクトに沿つて流れる
流体の流速を測定し、これによつて質量流速の計
算を可能にする装置に関する。好ましくは、単位
容積重量及び流速を示す瞬時指示値がデータプロ
セツサに供給され、該プロセツサは、瞬時質量流
量を計算し、流量値を積分して一定時間内の全質
量流の表示を与える。当業者にとつて明らかなよ
うに、かかるデータプロセツサは、又、流体の流
れを確立する装置を制御して質量流速を一定にす
るためにも用いることが出来る。

既に記載したように、本発明はダクト内の空気
流中に浮遊する石炭粒子（微粉砕石炭）からなる
流体の混合単位容積重量の測定のために主として
開発された。この混合の流体は石炭粉砕機から炉
へ燃料源として供給される。一方、石炭粒子（水
分を含む）のみの単位容積重量が粒子間の（気体
で充てんされることもある）空隙を流体の１部と
して排除して測定される。これは、混合単位容積
重量の測定値から気圧及び温度の測定から決めら
れた空気の密度を減じることによつて実施され
る。更に、石炭の単位容積重量にダクトを通して
流れる石炭の体積速度を乗じて微粉砕石炭の質量
流が測定される。流れの体積速度は、流れの直線
速度とダクトの断面積との積を計算することによ
つて決定される。直線流量は流れの方向に沿つて
隔設された２点間の石炭の通過時間を測定するこ
とによつて測定される。これは、微粉砕石炭粒子
にその法線方向に生ずる摩擦誘起電荷を検出し、
各点における電荷に比例する信号を発することに
よつて達成される。２つの信号間の遅延時間、従
つて石炭の直線速度は２信号間の相互相関によつ
て決定される。

本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して
以下説明する。

第１図及び第２図を参照してわかるように、図
示の装置は、空気中に浮遊する微粉砕石炭の流れ
を搬送する管状ダクト６と、放射線源装置７と、
放射線検出器装置８と、及びダクト６内の放射線
不伝導シールド９とからなる。シールド９は、放
射線源装置７から検出器装置８への直接の放射線
伝播を阻止するが、石炭粒子により散乱された拡
散放射線が検出器装置８に入射することは許容す
るように配置される。

放射線は、それぞれ放射線源装置７と検出器装
置８に関連する２つの窓アセンブリを通してダク
ト６を貫通する。窓アセンブリは第１図又は第２
図には描かれてないが、第３図及び第４図を参照
して以下に説明する。

放射線源装置７は、例えば、3700ギガベクレル
のストロンチウム90（図略）のβ線源からなる。
放射線源装置７はダクト６に１１で蝶番固定され
た鉛充てんスチールケース１０内に収容される。
スチールケース１０の口を縁取る封止用フランジ
１２はダクト６の壁に設けた窓アセンブリ１４を
囲繞するカラー１２と封止係合される。

放射線源装置７はそれ自体は慣用のものである
から、本発明には無関係であり、詳細な構造の説
明は省略する。本装置を使用する国によつては、
準拠しなければならない安全コードと基準が与え
られる。一般には、かかるコードは、放射線源が
ケース１０内でケースの口を通して該線源が放射
線を発する位置から放射線がビームストツプに衝
突する他の位置まで可動であることを必要とす
る。ビームストツプはβ線を吸収し、制動放射線
を最小にするために用いられ、従つてナイロン製
である。更に、第３図に示された位置にケース１
０を確保する装置が好ましくは機械的に、ケース
１０内の放射線源を移動させる装置と運動され、
放射線がビームストツプに発射される時を除いて
ケースが開放位置に旋回されることを防止する。

窓アセンブリ１４は、ダクト６の壁の開口を囲
繞する差し込み１５と、着脱自在窓フレーム１６
と、リング状ロツクナツト１７と、フレーム１６
が所定の角度配列に位置づけられることを保証す
る位置決めピン１８と、フレーム１６の一端を閉
じる金属箔窓板１９とからなる。窓板１９は、例
えば、タングステン、スチール、又は他の耐摩耗
金属でつくられる。

窓板１９に交差するダクト６の中央面内で測定
されるように、窓板１９とダクト６の壁との間の
角度は、窓板１９の上流エツジが下流エツジのよ
りもダクト壁にわずかに近寄つているように選定
される。後者はダクト壁よりわずかに外側、すな
わち、ダクト自体の中心寄りにある。もし、窓板
１９が十分にダクト壁の面内にある場合には、或
いは、円形ダクトの場合に、もし窓板１９がダク
ト６に対してほぼ接線方向にある場合には、炭塵
が窓板上に堆積して窓を通過するβ線を減ずる吸
収層を、これにより単位容積重量の測定を不正確
にする。

実際には、箔窓板１９の角度が次の観点から調
節される。すなわち、この角度を十分に大きくし
てガス流による窓板上に粉塵が付着することを防
止し、しかも十分に小さくして窓板に衝突する石
炭粒子による窓板の許容出来ない摩耗を回避す
る。もし、窓板のダクト壁からの傾斜角が十分に
小さくて個々の石炭粒子の質量及び搬送空気流の
運動速度が無視出来る場合には、空気がダタト壁
から窓板をわたつて移動する時の空気流の流線の
方向の変化は急激ではなく、従つて気流が浮遊石
炭粒子の運動方向を変えることを妨げる。もし、
その角度が大き過ぎる場合には、石炭粒子の運動
量により粒子を空気流からはずれて窓板に衝突す
るようになる。

実際には、或る特定の装置設定においては、壁
面からの窓板１９の最適傾斜角度は単純な試行錯
誤によつて求められる。

同様の窓アセンブリ１４Ａ（第４図参照）は放
射線検出器２０へ放射線を通す。２つの窓アセン
ブリ１４及び１４Ａはダクト６の直径方向に沿つ
て互いに直接対向するように固定される。

検出器２０は慣用のものであり、適切な若干の
検出器がそれ等の製造業者によつて市販されてい
る。例えば、EMI9757形光電子増倍管（Ｄ形隣
光物質）及び厚さ10mmのプラスチツク製シンチレ
ータ（KOCH−Light形KL211）を備える663／
Ｃ形が挙げられる。

検出器２０及び関連する前置増幅器（図略）は
スチールケース２１に収容される。ケース２１は
窓アセンブリ１４Ａを囲むフランジ２２に固定さ
れる。検出器２０内部の周囲温度がその規格を越
える場合は、ケース２１内及び検出器２０の周囲
に冷却空気が自動的に供給される。

ダクト内空気の温度と圧力とを測定する温度計
２３及び圧力計２４とが互いに近くに取付けら
れ、これ等の計測値から空気密度が計算され、次
に、石炭の（湿潤状態か、又は空気以外の物質と
組合わされた）単位容積重量を与えるために、こ
こに開示される本発明の実施例により決定された
混合単位容積重量から減算される。

窓アセンブリ１４と１４Ａとの間でダクト内に
直線状に放射線不伝導シールド９が差渡される。
シールド９は、放射線源装置７から（もしシール
ド９がなければ直接検出器に入射する）全ての放
射線を吸収する。このシールド９は２本のばねス
チール線２５に、又はそれに代えてダクト６に１
点で固定された適当な長さの剛性スチールに（図
略）支承される。ばねスチール線２５の摩耗寿命
が許容出来ない場合は、後者の支承法が用いられ
る。シールド９は流線形状を与えるようにその辺
縁が面取り加工される。

スチール線２５は定着部２６に固定される。定
着部２６は好ましくは調節ねじ（図省略）を備
え、そのねじはシールド９が中央に配置されるこ
とを可能にし、且つ前記スチール線が引張られる
ことを可能にする。

流れの方向に間隔をあけて配置された２点にお
ける炭塵の電荷を表わす２信号を導出するため
に、電極プローブアセンブリ２７が前記各点でダ
クト６に挿入される。各プローブアセンブリ２７
は、第５図に示すように、ハウジング２８からな
る。ハウジング２８はダクト６の壁の開口を囲繞
するねじ込み栓３０にねじ込まれるようにされた
差込み状ベース２９を有する。ハウジング２８は
増幅器３１を保持し、増幅器３１は銀めつき鋼等
の耐摩耗性材料からなる導電性電極３２に接続さ
れる。電極３２はセラミツク管３３及びエポキシ
樹脂セメント層３４によりベース２９から絶縁さ
れる。管壁に対して電荷が誘起され且つ石炭が電
極３２の近くを通り、それと衝突するにつれ電極
３２に付着される。この電荷は各プローブ２７か
ら増幅され、電極回路に供給される。この回路は
相互相関法により、前記２点間の炭塵の通過時間
を与える２信号間の遅延時間を決定する。石炭の
流速はこの測定に基づいて決定される。

流速、空気温度、圧力、及び検出放射線強度を
含む装置からの全ての信号はデータプロセツサに
供給され、該プロセツサは前記の方法により石炭
の質量流を計算する。

本装置は次のように較正される。本装置は微粉
砕燃料の搬送に用いられるダクトに類似の長さ５
メートルのダクトに１つの装置として構築され
る。較正の第１手段として、前記の長さ５メート
ルのダクトがその端部で封止され、更にこれに
種々の圧力の空気が充てんされる。各圧力で、本
発明に従つて、又空気密度に関連して測定された
気温、気圧、及び放射線強度に対して空気密度が
計算される。このデータから較正用実験式が下記
のように決定される。

Ｉ＝Aρ²−Aρ₀ρ 但し、Ｉは検出された放射線強度であり、Ａは
同一の根を有する一連の方程式から特定の方程式
の選択に関係する較正定数であり、ρは混合単位
容積重量であり、又、ρ₀は本装置により測定され
る混合単位容積重量の範囲に関係する他の較正定
数である。これは、放射線源の相対的形状、ダク
トに対する窓、放射線不伝導シールド、放射線検
出器、及び混合単位容積重量を決定する物質など
により影響される。

較正の第２の手段として、本装置は既に記載し
たように設置され、且つ公知の質量を持つ石炭が
ダクトに沿つて通過される。同時に、前記第１の
較正手段を用いて装置により測定された石炭の質
量流が積分され、且つ該積分期間にわたつて通過
した既知の質量と比較される。所望の精度が得ら
れるまで、較正方程式が修正され、且つ前記手順
が反復される。実際には、石炭ミル及び石炭炉の
簡単な制御には較正の第２の手段は必要ではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による単位容積重量測定装置の
側面図。第２図は第１図の矢印２−２の方向から
見た概略端面図。第３図は第１図の装置の構成要
素である窓アセンブリの断面図であつて第１図の
３で囲む部分拡大図。第４図は第１図の装置の構
成要素である放射線検出装置の断面図であつて第
１図の４で囲む部分の拡大図。第５図は第１図の
装置の構成要素である電極プローブアセンブリの
断面図であつて第１図の５で囲む部分の拡大図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非コリメート放射線源装置と、該装置から間
   隔をあけられていて該装置から受けた放射線を測
   定する非コリメート放射線検出器装置と、単位容
   積重量が測定されるべき流体の一定容量を前記放
   射線源装置と前記検出器装置との間の空間に収容
   する部材と、前記放射線源装置からの放射線が前
   記検出器装置に直接に到達しないように前記収容
   部材内に配置された放射線不伝導シールドと、前
   記放射線源装置及び検出器装置とにそれぞれ関連
   した放射線透過窓板とからなり、前記収容部材は
   流体が流れるダクトからなり、前記放射線源装置
   及び検出器装置が前記収容部材の外部に装着さ
   れ、放射線が前記窓板をかいして前記収容部材に
   入射しそして該部材を通過し、前記各窓板がその
   下流エツジを上流エツジよりも前記ダクトの壁か
   ら離れさせて流れの方向に関して傾斜させられて
   いることを特徴とした粒状物質の流体の単位容積
   重量の測定装置。 ２ 前記検出器装置からのデータを受けるように
   接続され、且つ単位容積重量を計算できるデータ
   プロセツサに関連した特許請求の範囲第１項に記
   載の測定装置。 ３ 流体の流動速度を測定する装置を包含する特
   許請求の範囲第１項に記載の測定装置。 ４ 前記検出器装置及び前記流動速度を測定する
   装置からのデータを受け、且つ所定時間内に流体
   の質量流量を計算できるデータプロセツサに関連
   した特許請求の範囲第３項に記載の測定装置。 ５ 前記流体の気体成分の圧力と温度とを測定す
   る装置を包含する特許請求の範囲第３項に記載の
   測定装置。 ６ 前記検出器装置、前記流動速度を測定する装
   置、及び前記圧力と温度とを測定する装置からの
   データを受けるように接続され、且つ流体の非気
   体成分の質量流量を計算できるデータプロセツサ
   に関連した特許請求の範囲第５項に記載の測定装
   置。