JPH03125924A - 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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- JPH03125924A JPH03125924A JP26461089A JP26461089A JPH03125924A JP H03125924 A JPH03125924 A JP H03125924A JP 26461089 A JP26461089 A JP 26461089A JP 26461089 A JP26461089 A JP 26461089A JP H03125924 A JPH03125924 A JP H03125924A
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 26
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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、燃料として微粉炭を採用する例がふえている。
により、燃料として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。
、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）。
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形で距離
！離して設置された２＆ｌＩ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（′＄ｉ衰とか位相の遅進）
、は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！たけ離
れた位置にマイクロ波発振器５７ｂ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、５８
ｂ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＝２／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。
を示す。粉体搬送管５１の側壁にほぼ対向する形で距離
！離して設置された２＆ｌＩ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（′＄ｉ衰とか位相の遅進）
、は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！たけ離
れた位置にマイクロ波発振器５７ｂ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、５８
ｂ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＝２／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。
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。
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。
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。
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、ｌＯ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
信信用ホーン９ａ、９ｂを第２図に示すように粉体搬送
管ｌに対して電界Ｅ方向が管軸方向と直交する（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）。
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、ｌＯ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
信信用ホーン９ａ、９ｂを第２図に示すように粉体搬送
管ｌに対して電界Ｅ方向が管軸方向と直交する（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
。
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。
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、８
ａ、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２１、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１０
ａ、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。
ａ、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２１、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１０
ａ、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ゲイン方式マイク
ロ波検波器を用いれば、高感度化される。
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ゲイン方式マイク
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。
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。
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、６ａ、６ｂ・・・マイクロ波送信用ホーン、７
ａ、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、ｇｂ・・・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、６ａ、６ｂ・・・マイクロ波送信用ホーン、７
ａ、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、ｇｂ・・・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 (3)
- （１）粉体搬送用配管の対抗する位置に、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、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、マイ
クロ波発信器からの信号をマイクロ波送信部と粉体搬送
配管の粉体を介してマイクロ波受信部に送る回路を設け
、マイクロ波受信部で受信した信号により粉体流量を検
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。 - （２）請求項（１）記載のマイクロ波式粉体流量計にお
いて、電界方向が管軸方向と直交または直交成分を有す
るマイクロ波送信部を管軸方向に沿って少なくとも２個
所設置したことを特徴とするマイクロ波式粉体流量計。 - （３）請求項（１）記載のマイクロ波式粉体流量計にお
いて、マイクロ波受信部を電界方向が互いに直交する少
なくとも２個の受信部で構成し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 true JPH03125924A (ja) | 1991-05-29 |
| JP2813007B2 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) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4406046A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-08-31 | 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 |
| US6063195A (en) * | 1997-04-24 | 2000-05-16 | Wagner Industrial Ag | Powder coating system and method |
| US6743295B2 (en) | 2001-05-08 | 2004-06-01 | J. Wagner Ag | Compartment for powder coating of workpieces |
| JP2021181856A (ja) * | 2020-05-19 | 2021-11-25 | 三菱パワー株式会社 | 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
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4406046A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-08-31 | 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 |
| US5864239A (en) * | 1996-12-03 | 1999-01-26 | Wagner International | Apparatus for measuring a powder mass flow |
| US6063195A (en) * | 1997-04-24 | 2000-05-16 | Wagner Industrial Ag | Powder coating system and method |
| EP0891818A3 (de) * | 1997-04-24 | 2002-02-06 | Wagner International Ag | Pulverbeschichtungsanlage mit vertikal übereinander angeordneten Sprühpistolen |
| US6743295B2 (en) | 2001-05-08 | 2004-06-01 | J. Wagner Ag | Compartment for powder coating of workpieces |
| JP2021181856A (ja) * | 2020-05-19 | 2021-11-25 | 三菱パワー株式会社 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2813007B2 (ja) | 1998-10-22 |
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