JPH02501088A - 煙ガスのすす含有量を定めるための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 煙ガスのすす含有量を定めるための方法と装置本発明は、煙ガス、特に燃焼機関 の排ガスのすす含有量を定めるための方法であって、その際フィルタに排ガスを 通過させて滞留させつまりフィルタを黒ずませて、そのフィルタの黒ずみを測定 する方法及びそのような方法を実施するための装置に関する。

そのような方法は、例えば、オーストリア特許２６７２３２号から知られている 。この公知の方法では所定の煙ガス量がフィルタを通過させられ、その後その黒 ずみが測定される。そこでは、比較的大きな測定領域に通した測定装置を用いな ければならないし、これがその測定領域全体にわたって一様な感度を有していな いので、その測定精度が検査されるべき煙ガスのすす含有量に左右されるという 問題が生じていた。

排ガスの測定のための別な方法とその方法を実施するための装置が東ドイツ特許 １２７２５６号から知られている。フィルタ紙帯の黒ずんだ箇所と参照箇所との 異なる白さ度合を比較するために、ここではフィルタ紙帯がその長さに沿って２ つの領域に分割され、その内の一方には試料が浴びせられ、隣合う他方にはかか らないようにされ比較測定のために利用される。その煙試料の取り込みはほぼ連 続的に行われる。オプトエレクトロ評価手段が２つの開口を設けた絞りを備えて おり、一方の孔はフィルタ紙帯の煙が浴びせられる箇所をねらっており、他方の 孔は同じ横帯に位置する煙を浴びない箇所を狙っている。ここでもまた、測定精 度は上記の理由から検査されるべき煙ガスのすす含有量に左右される。

この発明の目的は、冒頭部で述べられた種類の方法においてその測定精度が検査 されるべき煙ガスのすす含有量に無関係で一定であるものを提案することである 。

この目的は、本発明によれば、フィルタ滞留の測定毎に引き込まれた排ガス量が 先に行われた試験測定のフィルタの黒ずみの測定値から適当なアルゴリズムで定 められ、その際フィルタの黒ずみが所定の範囲外にある場合試料の取り込みが続 行されることによって達成される。この方法により、フィルタの黒ずみを定める ために備えられた測定装置を前もって与えられた測定領域で使用しこの装置の特 性曲線が実用的には測定に入り込まないことが実現された。

その際、比較的強い黒ずみの領域で働かせる場合、このケースで起こり得るフィ ルタ材料の、例えばフィルタ紙の明るさにおける違いが測定結果に実質的な影響 を与えないので、目的にかなったものである。

本発明のさらに別な特徴によれば、フィルタを通過した排ガス量が測定され、得 られた測定値が好適なコンピ二一タでフィルタの黒ずみの測定値に結合され、排 ガスのすす含有量に比例した信号が作り出される。

このことは方法厄程の自動化の可能性を有する大変簡単な方法の導入を実現する 。

測定精度をさらに向上させるために、本発明の実施形態では、フィルタを通過し た排ガスの圧力ないしは温度またはその両方が測定され、測定毎に通過した排ガ ス量の圧力補償ないしは温度補償またはその両方が行われることができる。

本発明のさらに別な実施形態では、最初の試料取り込みの後黒ずみが試験され、 フィルタの黒ずみが所定の範囲外にある場合自動的に新しい試料取り込みと測定 の過程がトリガーつまりは開始されるものがある。

コンピュータの使用で従来のやり方を有するこの種の方法は簡単に実現される。

さらに、試料取り込みの間フィルタの黒ずみが連続的に少な（とも１つのセンサ によって試験され、フィルタの黒ずみが所定の範囲内であると直ちにその取り込 みを中止させることもできる。このことは方法ステップの減少を可能にする。こ の方法においてはフィルタを通過する煙ガスの量は、実用的には、おおまかで連 続的な黒ずみ度合の試験測定に応じて制御することができる。

本発明によれば、各１回ずつの試料取り込みの際同じ試料量が引き込まれ、各回 の量が吸い込まれ通過した後その黒ずみが試験され、そのフィルタの黒ずみが所 定の範囲であると直ちにそＣ取り込みが終了され、その際所定の量が所定の黒ず み度が達成されるまで複数回、たとえば間隔をあけて吸い込まれ通過させられる ことも可能である。

例えばその際、試料の取り込みを絶対的なフィルタの黒ずみの２０〜５０％の黒 ずみまで続行することができる。

全ての方法ステップと経過が自動化されることも目的にかなったことである。

本発明の他の目的は、本発明による方法を実施するための装置を提供することで ある。

オーストラリア特許２６７２３２号から知られている装置では、検査されるべき 煙ガスを導く流路と接続された取り込み管路が取り込み装置とフィルタ手段につ ながっており、このフィルタ手段を送り装置によって制御され規則的に送られる フィルタ紙帯が通り抜け、さらにこのフィルタ紙帯が通り抜けるオプトエレクト ロニクス測定装置が備えられ、この測定装置がフィルタ帯の送り方向に関してフ ィルタ手段の下流側に位置している。

この公知の装置では、測定の際フィルタを通り抜ける量は予め設定されている。

このような装置を出発点として、さらに本発明の特徴によれば、煙ガスの流量な いしは物量測定装置を有する取り込み装置とフィルタ紙の黒ずみ測定装置がコン ピュータを備えた制御装置と接続されており、そのコンピュータは評価可能な測 定のために要求される煙ガス量をアルゴリズムに従ってフィルタ紙の黒ずみから 算出するとともに相応な信号を前記取り込み装置に送るように構成されている。

この装置においては、計画的な測定の前に十分な黒ずみのために要求される煙ガ ス量が算出される。その際まず予め定められた煙ガス量でもって達成される黒ず みが測定され、その後予め定められた限度にはいる黒ずみに達成するために必要 な煙ガス量が定められる。その際制御装置によって測定の自動的な進行が保証さ れ、フィルタには定められた量の煙ガスが浴びせられ、その後黒ずみの測定装置 内で試験中の黒ずみの度合が定められる。この値から制御装置内のコンピュータ で必要な煙ガス量が計算され、新しくフィルタに、つまり予め定められた範囲内 に入る黒ずみを達成するために十分な煙ガス量が浴びせられるべく取り込み装置 が制御される。

本発明のさらに別な特徴によれば、煙ガスの体積ないしは物量測定装置を有する 取り込み装置とフィルタ紙の黒ずみ測定装置が制御装置と接続されており、かつ 前記フィルタ手段のハウジング内に制御装置と接続されている付加的なオプトエ レクトロニクス測定装置が設けられ、この制御装置にはオプトエレクトロニクス 測定装置から送られてくる信号を前設定された値と比較し調整可能なしきい値に 達した場合取り込み装置の動作停止信号を出す比較器が設けられている装置があ る。この変形例では、測定の際フィルタ手段への煙ガスの供給は、正確な測定に 十分なフィルタ帯の黒ずみが得られるまで、保持される。このことは、複雑でな い高速な測定を実現する。

高速で正確な量測定のために、本発明によれば、体積ないしは物量測定装置が圧 力センサおよび排ガス流中に配設された絞りを備えており、この絞りの両側に圧 力測定センサがそして絞りの領域に温度センサが配設されている。従って、絞り の前の圧力（ｐ　＋）と後ろの圧力（ｐ２）が測定され、その圧力差ΔＰ”Ｐ＋ 　Ｐｔ、及びｐ、またはｐ、そして絞りの幾何形状から温度Ｔと密度ρを考慮し て排ガス量が定められる。

さらに前記取り込み装置が直結流路とそしてフィルタ手段を介してつながってい る流路によって煙ガス流路に接続されており、これらの流路は取り込み装置の圧 力側または吸い込み側と選択的に接続され、測定ヘッドはフィルタ紙帯の両側に 配設されることもできる。

このことは、煙ガスを選択的にフィルタを通って吸い込むかあるいは圧送するか を実現することができる。

その際、もしフィルタ手段のハウジング内にフィルタ紙帯の両側に各１台ずつの オプトエレクトロニクス測定ユニットが配設されており、このことによりフィル タの通過される方向が逆転した際測定ユニットを組替える必要がなくなるという 利点が生じる。

本発明は、つぎに本発明による方法を実施するための装置を図示した図面を参照 して説明される。

煙ガスは煙ガス流路１から取り込み管路Ｂを介して取り込み装置４に達する。取 り込み管路Ｂから測定管路Ａが分岐しており、この測定管路Ａがフィルタ手段２ につながっている。このフィルタ手段は管路Ｃを介して同様に取り込み装置４に 接続されている。管路ＢとＣに接続されている取り込み装置４の出口部９と１０ は選択的に吸い込み駆動または圧送駆動で動作し、煙ガスがフィルタを通って吸 い込まれたり圧送されたりする。量測定のために取り込み装置４が排ガスの流れ の中に設けられた絞りを備えており、温度センサとこのしぼりの前後に設けられ た圧力測定センサを用いてΔｐ、ｐとＴに従属した排ガス量が定められる。

フィルタ自体は、基本的には、フィルタ紙または他のフィルタ材料からなるフィ ルタ帯３が通り抜けるハウジングから構成されている。フィルタ帯３のために駆 動装置７が備えられ、これは目的に合せて制御装置６によって制御され、フィル タ帯が規則的に移動させられる。

フィルタ帯の移動方向においてフィルタ手段２から距離をおいてフィルタ帯の黒 ずみを定めるためのオプトエレクトロニクス測定装置８が配設されている。この 測定装置８は取り込み装置４と同様に制御装置６とケーブル１１ないしは１２を 介して電気的に接続されており、制御装置はフィルタ帯の黒ずみに対応する信号 および煙ガスの量、温度、圧力に対応する信号、その後者は取り込み装置から得 るのであるが、これを入力され、また取り込み装置４に制御信号を与える。

さらにフィルタ手段２のハウジング内でフィルタ帯３の両側にオプトエレクトロ ニクス測定ユニット５が配設され、これらは同様にケーブル１３を介して制御装 置に接続されている。フィルタ帯３の両側に測定ユニット５と測定装置８を設け ることにより両側からのフィルタ手段２の選択的な動作が実現される。

この装置は２つの方法で稼働させることができる。

まず、所定の予め定められた煙ガス量がフィルタ手段２を通って引き込まれ、そ の後、フィルタ３が駆動装置７によってステップ移動させられ、このことによっ てフィルタ帯の煙ガスによって黒くされた箇所が測定のために測定装置８の領域 にくる。フィルタ手段２を通り抜けて流れる方向に応じて１つだけ動作させられ るので、この測定装置８から送られる信号及び予め定められた限界内に入る黒ず みとなるために必要な煙ガス量が計算され、相応する信号を取り込み装置４に与 える。その後駆動装置７が再び制御され、フィルタ帯が１ステツプだけ引かれる 。その時にはフィルタ帯は相応に黒ずんでいるので、黒ずみ度合は大変正確に定 められる。

取り込み装置４の相応なセンサと測定装置から送られるとともにフィルタを通り 抜ける煙ガス量やその温度と圧力に対応する信号から、制御装置６のコンピュー タから規準化された煙ガス量に関係づけられたすす含有量が算出される。

第２の稼働方法では、フィルタ帯３の黒ずみはフィルタ手段２を煙ガスが通り抜 ける間オプトエレクトロニクス測定ユニット５によって検出され、この連続的な 試験測定の精度に対して何等特別に要求されない。

所定の黒ずみ度に達した場合、このユニット５によって送られてきた信号が制御 装置６の比較器によってモニタされたしきい値を越え、比較器は取り込み装置４ を動作停止させる信号を発し、さらにフィルタ手段２に煙ガスが、与えられるこ とが中止される。その後フィルタ帯３は駆動装置７によりさらに引かれ、黒ずみ 度合が正確に定められる測定装置８に達する。

黒ずみに対応する信号と、フィルタを通り抜けて流れる煙ガスの量及びその温度 と圧力に対応する信号とから制御装置６のコンピュータが黒ずみ数値または規準 化された煙ガス量に含まれるすす量を算出する。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．煙ガス、特に燃焼機関の排ガスのすす含有量を定めるための方法であって、 その際フィルタに排ガスを通過させて滞留させつまりフィルタを黒ずませて、そ のフィルタの黒ずみを測定して、煙ガス、特に燃焼機関の排ガスのすす含有量を 定めるための方法において、 フィルタ滞留の測定毎に引き込まれた排ガス量が先に行われた（試験）測定のフ ィルタの黒ずみの測定値から適当なアルゴリズムで定められ、その際フィルタの 黒ずみが所定の範囲外にある場合試料の取り込みが続行されることを特徴とする 方法。
2. ２．フィルタを通過した排ガス量が測定され、得られた測定値が好適なコンピュ ータでフィルタの黒ずみの測定値に結合され、排ガスのすす含有量に比例した信 号が作り出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．フィルタを通過した排ガスの圧力ないしは温度またはその両方が測定され、 測定毎に通過した排ガス量の圧力補償ないしは温度補償またはその両方が行われ ることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. ４．最初の試料取り込みの後黒ずみが試験され、フィルタの黒ずみが所定の範囲 外にある場合自動的に新しい試料取り込みと測定の過程がトリガーされることを 特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ５．試料取り込みの間フィルタの黒ずみが連続的に少なくとも１つのセンサによ って試験され、フィルタの黒ずみが所定の範囲内であると直ちにその取り込みが 終了されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
6. ６．各１回ずつの試料取り込みの際同じ試料量が引き込まれ、各回の量が吸い込 まれ通過した後その黒ずみが試験され、そのフィルタの黒ずみが所定の範囲であ ると直ちにその取り込みが終了され、その際所定の量が複数回、たとえば間隔を あけて吸い込まれ通過させられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. ７．試料の取り込みは絶対的なフィルタの黒ずみの２０〜５０％の黒ずみまで続 行されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. ８．請求項１から４、６または７のいずれかに記載の方法を実施するための装置 であって、検査されるべき煙ガスを導く流路と接続されている取り込み管路が取 り込み装置とフィルタ手段につながっており、このフィルタ手段を送り装置によ って制御され規則的に送られるフィルタ紙帯が通り抜け、さらにこのフィルタ紙 帯が通り抜けるオプトエレクトロニクス測定装置が備えられ、この測定装置がフ ィルタ帯の送り方向に関してフィルタ手段の下流側に位置している装置において 、 煙ガスの流量ないしは物量測定装置を有する取り込み装置（４）とフィルタ紙の 黒ずみ測定装置（８）がコンピュータを備えた制御装置（６）と接続されており 、そのコンピュータは評価可能な測定のために要求される煙ガス量をアルゴリズ ムに従ってフィルタ紙の黒ずみから算出するとともに相応な信号を前記取り込み 装置に送ることを特徴とする装置。
9. ９．請求項１から３、５、６または７のいずれかに記載の方法を実施するための 装置であって、検査されるべき煙ガスを導く流路と接続されている取り込み管路 が取り込み装置とフィルタ手段につながっており、このフィルタ手段を送り装置 によって制御され規則的に送られるフィルタ紙帯が通り抜け、さらにこのフィル タ紙帯が通り抜けるオプトエレクトロニクス測定装置が備えられ、この測定装置 がフィルタ帯の送り方向に関してフィルタ手段の下流側に位置している装置にお いて、 煙ガスの体積ないしは物量測定装置を有する取り込み装置（４）とフィルタ紙の 黒ずみ測定装置（８）が制御装置（６）と接続されており、かつ前記フィルタ手 段（２）のハウジング内に制御装置（６）と接続されている付加的なオプトエレ クトロニクス測定装置が設けられ、この制御装置にはオプトエレクトロニクス測 定装置から送られてくる信号を前設定された値と比較し調整可能なしきい値に達 した場合取り込み装置の動作停止信号を出す比較器が設けられていることを特徴 とする装置。
10. １０．前記体積ないしは物量測定装置が圧力センサおよび排ガス流中に配設され た絞りを備えており、この絞りの両側に圧力測定センサがそして絞りの領域に温 度センサが配設されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. １１．前記取り込み装置（４）が直結流路（Ｂ）とそしてフィルタ手段（２）を 介してつながっている流路（Ａ）によって煙ガス流路（１）に接続されており、 これらの流路は取り込み装置の圧力側または吸い込み側と選択的に接続され、測 定ヘッド（８）はフィルタ紙帯（３）の両側に配設されていることを特徴とする 請求項８または９に記載の装置。
12. １２．フィルタ手段（２）のハウジング内にフィルタ紙帯（３）の両側に各１台 ずつのオプトエレクトロニクス測定ユニット（５）が配設されていることを特徴 とする請求項１１に記載の装置。