JPH0348521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、信号出力部と清浄空気流により内壁
を保護する清浄状態保持装置とを有する固定型散
乱光測定チャンバと、測定値を処理する中央装置
とを有し、坑内の採鉱およびトンネル工事中に、
又は特に排出空気又は供給空気ダクトの中で又は
粉塵除去装置の後で、散乱光法により微細粉塵を
測定するための装置に係る。

従来の技術 微細粉塵測定のための散乱光法は、重量法にく
らべて、直ちに利用可能な形態、すなわち評価及
び調節の目的に利用し得る電気的信号の形態で測
定結果を与えるので、坑内の採鉱およびトンネル
工事中に使用される。このような装置はテインダ
ル計と呼ばれ、これまでほとんど専ら携帯用装置
として利用され、従つて微細粉塵の監視を目的と
する測定のみに利用されている。しかし、このよ
うな散乱光光度計を固定型装置として使用するた
め、清浄空気流を測定チャンバの内壁に沿つて流
すことにより測定部を汚れに対して保護すること
も試みられている。それにより、保守の時間間隔
を長くし、このような固定型テインダル計をかな
り長い時間にわたり連続的に作動させることが可
能である。このような装置のデータはケーブルを
経て中央装置に供給され、また粉塵除去のためノ
ズル装置の切換えに利用される。しかしながら、
このような装置は連続的作動には適していないこ
とが試験結果により判明している。なぜならば、
構造及び取扱があまりにも複雑であり、また必要
な保守のためにあまりにも費用がかかるからであ
る。特に粉塵負荷が高い場合及び水滴落下が存在
する場合には、頻繁な保守を必要とするという難
点がある。さらに、信号出力が鉱山規格に合致し
ないので、他の装置及び伝送システムとの結合が
かなりの費用をかけなければ不可能である。

考案が解決しようとする問題点 本考案の目的は、固定型であり且つ頻繁な保守
を必要とせず、また同時に粉塵除去装置又は相応
の装置を個々に又は同時に制御するために使用し
得る粉塵測定装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 この目的は、本考案によれば、散乱光測定チャ
ンバが、筒状又は半筒状に構成されており、同測
定チャンバを取り囲みその流入口及び流出口に結
合されその内壁に対して平行に向けられて清浄空
気を吹出し又受取る二つの環状間隙ノズル又は内
壁に対して平行に配置され装置の作動中に清浄空
気を排出する複数の孔を有する環状孔付き板を有
し、散乱光測定チャンバに結合されている受光器
筒及び送光器筒が一次光を導く一つの光導波路を
介して機械的断続器に接続されており、また散乱
光測定チャンバの受光器に一つの前置増幅器が結
合されており、この前置増幅器がケーブルを介し
て一つの主増幅器とマイクロプロセツサを有する
一つのデイジタル部とに接続されていることを特
徴とする散乱光法による微細粉塵測定装置により
達成される。

このような装置は鉱山での使用条件又は特別な
使用条件に合わせて有利に構成され、また監視目
的の微細粉塵測定にも制御目的の微細粉塵測定に
も最も良く適している、その際にマイクロプロセ
ツサを有するデイジタル部を介して、粉塵除去装
置の申し分のない且つ多面的な制御も長距離にわ
たる伝送も容易に可能にするための信号コンデイ
シヨニングが行われ得る。必要な零点調節及び較
正が簡単化され、特別な必要条件に合わせられ、
また実際的に機械的断続器を介して遠隔操作され
得るように構成されている。それにより、電子回
路部を測定チャンバから大きな距離をおいて配置
することが可能であり、このことは粉塵除去装置
の所望の制御に非常に有利である。

本考案の一つの有利な実施例によれば、環状間
隙ノズルは粉塵を含有する空気流の速度に一致す
る清浄空気流を発生するように構成されている。
それにより、両空気流の接触面の範囲内で渦が生
じないこと、従つてまた誤つた結果が生じないこ
とが保証されている。二つの環状間隙ノズルが、
一方は測定チャンバの流入側に、また他方は流出
側に設けられていることにより、前者の環状間隙
ノズルにより供給された清浄な空気の量が正確に
後者の環状間隙ノズルから再び排出され、従つて
有効な作用をする非常に安定な清浄空気層が生ず
る。この非常に安定な清浄空気層に基づいて、数
週間の間隔で保守を行えば、内壁に取るに足るほ
どの粉塵堆積を生じない。さらに、清浄空気層の
望ましい形成の仕方によりわずかな空気量でも十
分な安定性が保証されているので、清浄空気層の
形成のためにわずかな空気量しか必要とされない
という利点が得られる。

清浄空気層の形成のために必要な空気量は、流
入側に対応付けられている環状間隙ノズルに、粒
子フイルタを前段に有する小型で本質安全防爆構
造の通風装置が接続されていることにより有利に
得られる。最後に、その際に同一の装置により清
浄空気の供給も排出も行われ得るので、この装置
の電力消費も占有空間も小さくてすむ。

特に、比較的高い風速が生ずる場所、例えば通
気管又は供給空気ダクトの中にこのような装置を
組み込む場合には、散乱光測定チャンバの内壁を
孔付き板として構成し、その孔を出る空気が漸近
的に、測定チャンバを通過する粉塵含有空気に接
触し得るようにすることは有利である。このこと
は、風速が大きい場合には特に有利である。なぜ
ならば、清浄空気層が内壁の長さ方向に見て多く
の個所で新たに供給される清浄空気により安定化
されるからである。前記の測定チャンバは管状に
構成されているので、前記の清浄空気層は望まし
い形態で発生され且つ維持され得る。

大きな粉塵落下が予想される場合には、測定チ
ャンバ内に粉塵が甚だしく堆積しないように、散
乱光測定チャンバを下方に開いた構造とするのが
目的にかなつている。それにもかかわらず乱流に
よる堆積が避けられないので、このような測定チ
ャンバは管状に構成された測定チャンバよりも速
く汚れる。それはそうであるが、その保守は一層
簡単であるので、前記の極端な条件下では、すな
わち非常に粉塵含有量が大きい空気中では前記の
測定チャンバを使用するのが目的にかなつてい
る。

光学的構成要素及び内壁への粉塵の堆積により
周知のようにシステムの光学的特性が変化するの
で、チャンバノイズが増大し、また送光器及び受
光器の前のレンズの透過性が変化する。その際に
必要な測定チャンバの清浄化の際に再び、装置の
零点の調節を必要とする変化が生ずる。この零点
調節は定期保守の際に行われ、その際にこの調節
作業は、本考案により散乱光測定チャンバに結合
されている送光器筒及び受光器筒が、一次光を導
く光導波路を介して機械的断続器と接続されてお
り、その際に光導波路が、結合されている機械的
断続器を有するガラス製光導波路であることによ
り容易にされいる。この装置は長時間作動の際に
も種々の温度に於いても一定の指示を与える。目
標値からの偏差はガラス製光導波路の使用により
顕著に減ぜられ得る。なぜならば、ガラス製光導
波路は温度の変動に対する敏感さが少ないからで
ある。断続器は機械的断続器として構成されてい
てもよいし、遠隔制御される絞り又はカメラシヤ
ツタとして構成されていてもよい。後者の場合、
零点の調節は測定チャンバから大きな距離をおい
て配置されている電子回路部から有利に行われ得
る。

この電子回路部又はデイジタル部はケーブルを
経て測定チャンバと接続されており、従つて信号
交換は複雑でない。デイジタル部に必要とされる
個々の部分がモジユール構成であり、個々の電子
回路群が交換しても使用され得ることは有利であ
る。デイジタル部にマイクロプロセツサが結合さ
れていることにより、瞬時値を容易に直ちに指示
することも、平均値を形成することも可能であ
る。平均値はいつでも呼び出され得るし、また粉
塵除去装置の制御にも有利に使用され得る。その
ためにマイクロプロセツサがアナログ‐デイジタ
ル変換器及びデイジタル指示部を有することは目
的にかなつている。それによつて種々の検査及び
制御が行われ得る。その際にキーボードの連結に
より、測定及び制御の進行の仕方を決定又は制御
するための所望のパラメータを入力することも可
能である。

考案の効果 本考案により達成される技術的進歩は特に、特
別な条件に適合する固定型デインダル計であつ
て、測定チャンバが実際上無保守で作動するの
で、長時間の連続作動にも適するものが容易に得
られることである。測定チャンバは坑内条件に応
じて電子回路部又はデイジタル部の近くに配置さ
れてもよいし、それから距離をおいて配置されて
もよい。得られた信号、すなわち測定値は個々の
値又は加算された平均値として粉塵除去装置又は
他の装置の制御のために使用され得る。

実施例 以下、図面に示されている実施例により本考案
を一層詳細に説明する。

粉塵測定装置１は第１図では一つの簡単なボツ
クスで示されており、また固定型デインダル計と
呼ばれている。電圧‐周波数変換器は参照符号２
を、また遠方伝送装置は参照符号３を付されてい
る。それによつて変調周波数出力又はアナログ値
出力の際の測定値の伝送が示されている。

第２図は本考案による電子回路部のブロツク回
路図であり、前置増幅器４が、図示されているよ
うに、粉塵測定装置１の受光器２６に対応付けら
れている。この前置増幅器４はケーブル５を経
て、測定チャンバから或る距離をおいて配置され
ている電子回路部の一部である主増幅器６と接続
されている。主増幅器６はデイジタル部７及びそ
れに対応付けられているマイクロプロセツサ１３
と接続されている。デイジタル部７は制御入力１
１及びデータ出力１２を有し、また分離したモジ
ユールとして設けられている特別な信号出力部８
を有し、この信号出力部８を介して限界値発信器
又は他の構成部分が鉱山規格を満足する形態で駆
動される。

電力供給は坑内配線を介して行われ、０ないし
12V及び０ないし1Aの電源部は参照符号１０を、
また電圧マツチング部は参照符号９を付されてい
る。

第３図には、排出空気ダクトの中、供給空気ダ
クトの中、高い粉塵負荷を有する作業場所の中、
又は粉塵除去装置又は空気フイルタの後に配置さ
れており、また通常のドキユメンテーシヨン装置
３３を設けられている粉塵測定装置１が概要図で
示されており、他方、第４図によれば、記録計又
はプリンタのようなドキユメンテーシヨン装置３
３に加えて、レベル超過の際に応動する限界値発
信器３４及び信号及び警報装置３５も設けられて
いる。第５図では、粉塵測定装置１はインタフエ
ース３６を介して電子式データ処理装置３７と接
続されており、電子式データ処理に典型的なドキ
ユメンテーシヨンが行われ得る。各装置を制御す
るためマイクロプロセツサ１３又はそれと類似の
装置が設けられていてよい。

複数個の粉塵測定装置１，１′，１″を有する多
位置測定装置３９は監視ストラテジーに従つて第
６図のように構成され、インタフエース３６及び
電子式データ処理装置３７と組み合わされる。ド
キユメンテーシヨン装置３３又は制御装置１３及
び状態指示部３８がデータ処理装置３７に接続さ
れている。第７図には、例えば汚染排出防止又は
プロセス監視のため調節ループ内のセンサとして
粉塵測定装置１を使用する際の機能説明図が示さ
れている。測定値の取得及び処理は粉塵測定装置
１を介して行われ、そのつどの測定値は操作量４
４を介して所与のレベルと比較され、また操作端
４１と調節器４０と外乱量４３を有する制御対象
とを介して特性パラメータの調整が行われる。

第８図に示されている散乱光測定チャンバ１５
は管状に構成されており、また、通常のように、
粉塵を含有する空気の流入１６及び流出１７を自
由にする。さらに、上半に示されている構成例で
は、環状間隙ノズル１９を介して清浄空気流が、
内壁１８に沿つて流れるよう導入されることによ
つて、内壁１８への粉塵の堆積を回避し得る。こ
の清浄空気流は、流出１７の範囲内に第２の環状
間隙ノズル２０が配置されており、それを経て清
浄空気が再び排出されることにより安定化され
る。管状の散乱光測定チャンバ１５の中央に、交
叉ハツチングを施して示されている測定領域２２
が位置している。第８図の下半には、清浄状態保
持装置の第２の構成例が示されている。この場合
には、内壁１８に対して平行に１つの孔付き板２
３が設けられており、環状間隙ノズル１９′から
導入された清浄空気が長さ方向に見て複数個の位
置で孔付き板２３を経て流出し、こうして安定な
清浄空気表面層を形成する。この構成は特に坑内
空気速度が高い場合に使用するのに適している。

第９図には、下方に開いた構造の散乱光測定チ
ャンバ１５が示されており、送光器は参照符号２
５を、受光器は参照符号２６を、また散乱光測定
チャンバ１５の下端に於ける光トラツプは参照符
号２７を付されている。

次に、簡単化された較正装置を第１０図により
説明する。光導波路３０を介して一次光が送光器
筒２９から取出され、一つの機械的断続器３１を
介して受光器筒３２内へ導かれている。この装置
は長時間使用の際及び例えば０℃と40℃との間の
著しい温度変化の際にも一定の指示を与える。こ
の場合、目標値からの偏差は10％よりも小さい。
この偏差は、光導波路３０としてガラス製光導波
路を使用すれば、一層小さくなる。全装置２９，
３０，３１，３２は散乱光測定チャンバ１５と固
定的に結合されている。光導波路３０は衝撃又は
振動による位置変化を生じないように保護されて
いる。機械的断続器３１は、この場合、機械的な
回転開閉器として構成されている。特に電子回路
部が散乱光測定チャンバ１５から大きな距離をお
いて配置されている場合には、遠隔制御される絞
り又はカメラシヤツタを使用することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定チャンバ及び信号伝送部に分割さ
れた塵埃測定装置の概要図である。第２図は電子
回路部のブロツク回路図である。第３図は信号伝
送部及び測定値ドキユメンテーシヨン装置を有す
る塵埃測定装置の概要図である。第４図ないし第
７図は後に接続されている測定、ドキユメンテー
シヨン及び調節装置用の電子回路部のブロツク回
路図である。第８図は一つの測定チャンバの断面
図である。第９図は上方に開いた測定チャンバの
断面図である。第１０図は較正装置の簡単化され
た原理図である。 １……粉塵測定装置、２……電圧‐周波数変換
器、３……遠方伝送装置、４……前置増幅器、５
……ケーブル、６……主増幅器、７……デイジタ
ル部、８……信号出力部、９……電圧マツチング
部、１０……電源部、１１……制御入力、１２…
…データ出力、１３……マイクロプロセツサ、１
５……散乱光測定チャンバ、１６……流入、１７
……流出、１８……内壁、１９，２０……環状間
隙ノズル、２２……測定領域、２３……孔付き
板、２５……送光器、２６……受光器、２７……
光トラツプ、２９……送光器筒、３０……光導波
路、３１……断続器、３２……受光器筒、３３…
…ドキユメンテーシヨン装置、３４……限界値発
信器、３５……信号‐警報装置、３６……インタ
フエース、３７……電子式データ処理装置、３８
……状態指示部、３９……多位置測定装置、４０
……調節器、４１……操作端、４２……制御対
象、４３……外乱量、４４……操作量。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 抗内の採鉱及びトンネル工事に於て用いられる
   散乱光法による微細粉塵測定装置であつて、信号
   出力部と清浄空気流により内壁を保護する清浄状
   態保持装置とを有する固定型散乱光測定チャンバ
   と、測定値を処理する中央装置とを有し、散乱光
   測定チャンバ１５が筒状又は半筒状に構成されて
   おり、同測定チャンバを取り囲みその流入口１６
   及び流出口１７に結合されその内壁１８に対して
   平行に向けられて清浄空気を吹出し又受取る二つ
   の環状間隙ノズル１９，２０又は内壁に対して平
   行に配置され装置の作動中に清浄空気を排出する
   複数の孔を有する環状孔付き板２３を有し、散乱
   光測定チャンバに結合されている送光器筒２９及
   び受光器筒３２が一次光を導く光導波路３０を介
   して機械的断続器３１に接続されており、また散
   乱光測定チャンバの受光器２６に一つの前置増幅
   器４が結合されており、この前置増幅器がケーブ
   ルを介して一つの主増幅器６とマイクロプロセツ
   サ１３を有する一つのデイジタル部７とに接続さ
   れていることを特徴とする散乱光法による微細粉
   塵測定装置。