JPS58135956A - 音波による煙の監視方法 - 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】 本発明は音波によって煙の高さ、拡がり幅、流れる方向
などを連続的に監視できる煙の遠隔監視方法に関するも
のである。

火力発電所の運転に当っては大気汚染の観点から、排煙
中に含まれる有害物質の低減と、排煙の拡散状況につい
て常に留意する必要がある。このため煙道に集塵装置を
設けて、排ガス中の粉塵を極力捕捉除去し、またこれに
加えて大気中への排ガスの拡散が充分に行われるように
、排煙の上昇高度をできる限り高くすることが行われて
いる。

しかしこのようにしても排ガス中の有害物質による周辺
地域への影響を完全になくすことはできない。

そこで煙突からの排煙が大気中をどのように挙動して行
くかを随時監視することが必要となるが前記のように集
塵装置を設けた場合には、相当部分の粉塵の捕捉除去が
行われることから、煙突からの排煙を直接目で見ること
は殆どできず、また多少見えたとしても夜間における状
態の監視は不可能である。そこで従来においては煙突の
内部に発煙筒などの発煙装置を挿入して、煙に色を着け
て監視したり、これを遠方から写真撮影し、これと発電
所の適宜箇所に設けた風向風速計の測定結果から、排煙
の上昇高さや方向などを計測することが行われている。

しかしこの方法では連続的に把握することは困難である
ばかりでなく、結果を出すまでの過程においてかなりの
時間と労力とを要する。しかも一般に風向風速計の取付
位置には制限があり、排煙に作用する風の状態？正確に
把握することは不可能である。このためこれらの方法で
は精度の高い観測を行うためにはかなりの熟練を要する
と云う大きな欠点があり、その改善が強く要漬されてい
る。

本発明は自動的かつ連続的に煙の高さ、流れの方向、拡
がり幅などを、満足できる程度の精度で遠隔的に監視で
きる方法を提供し、上記の要望に応えたものである。次
に図面を用いてその詳細を説明する。

大気中？伝播する音波は大気中に、急激な温度変化部分
があると、その境界面ＩＣおいて反射して四方六方に散
乱する。本発明者は火力発電所からの排煙が一般に大気
より高い温度をもち、音波の反射を生ずるに充分な温度
変化境界面を作り出し、しかもその排煙の中には大気が
混入されて流れることから、音波の反射は煙の上辺と下
辺における大気との境界面のみでなく、煙中の大気との
各境界面においても行われることを研究の結果間らかに
し、これに着想してなされたものである。即ち上記のよ
うな音波の性質を利用して、音波７発射しその発射時よ
り反射波の帰来時までの時間ｔｆ測測定ることにより、
煙の高さｈは音速ｆｃとしたとき ｈ＝ｃｔ／２ によって与えられろ。従って例えば音波の送受波器を、
煙源す中心とする一定半径の円周上に等間隔角度で配置
して、順次音波を発射することにより、煙が見えない場
合更顛は夜間に赴いても、煙の高さ、縦方向の拡がり幅
を連続的に知ることができる。またこれと併せて反射波
を受波した受渡器の設置方位、更には反射波を受渡した
受波器相互の角度幅から煙の流れの方向、横方向の拡が
り幅を連続的に知ることができる。

牙１図（α）（ｂ）は本発明の一実施例を示す送波器お
よび受波器の配置を示す側面囚および平面図、第２図は
その測定回路の一例を示すブロック系統図、矛３図は音
波の送受波状況などを示す波形図、矛４図は記録例、矛
５図は本発明の他の実施例の斜視図である。第１図にお
いて（１）は煙源である煙突、（２）は排煙、”Ｘ３２
）・・・・・・（３ｎ）は送波器、例えば指向性の鋭い
スピーカ、（４，Ｘ４□）・・・・・・（４ｎ）はそれ
ぞれに対応する送波器に近接して設けた受波器、例えば
マイクロホンで、これら対となった送波器と受渡器は、
煙突（１）を中心とする所望の一定半径をもつ円周上の
等間隔角度、例えば方位Ｎ　、　ＮＮＥ。

ＮＥ、ＮＥＷ、Ｅ・・・・・・に対応して２２．５おき
に、音波の送受波面が鉛直方向の上方を向くように地表
上に設けられる。次に矛２図において（５）は発振器、
（６）は送信信号増幅器、（７）は送信信号切換器、（
８）は受信信号切換器（切換器（７）（８）は便宜上接
点による切換回蕗を示しているが、電子的スイッチを用
いることもできる。）　、　（９）は受信信号整形増幅
器、（１０）はペン掃引式記録計、（１０ｔＬ）はその
記録ペン、（１ｏｂ）はその送りベルト、（１０ｃ）は
記録紙、（ＩＱｄ）は発振制御接点であって、記録計（
１０）のペン（１０りの速さは記録紙（１０ｃ）の０目
盛から再び０目盛に返るまでの時間が測定範囲に相当す
る時間長になるように設定される。そして発振制御接点
（１０（１）はペン（１０りがＯ目盛に戻る毎にＯＮさ
れて、測定範囲を与える時間間隔で信号を送出する。（
１１）は発振制御回路であって、発振制御接点（１０ｄ
）からの信号により動作して、発振器（５）から第５図
に示すように測定範囲を与える時間間隔Ｔで発振出力を
送出させ、また送信信号切換器（７）を切換えて、増幅
器（６）により増幅された発振器（５）の出力を、送波
器（５，Ｘ５２Ｘ３．）・・・・・・（３ｎ）に順次加
える。そして例えば継続時間幅が２００　ｍｓ、周波数
が２０ＤＯＨｚ程度の音波を、ｙＰ５図（ｚ）（ｂ）（
ｃ）・（ｎｌに示すＳ、、Ｓ２゜Ｓ５・・・Ｓｎのよう
に順次真上に向けて発射する。またこのとき発振制御回
路（１りは受信信号切換器（８）を送信信号切換器（７
）と同期して切換える。そして各受渡器（４，Ｘ４２）
・・・・・・（４ｎ）に受波された煙からの反射波を選
択取得して、受信信号整形増幅器（９）に加えるが、こ
＼で矛１図（ｂ）に実線で示すような煙（２）には送波
器（５２）からの発射音波Ｓ２　のみが関係することに
なる。従って矛３図（ｂｌに示すように発射音波Ｓ２　
にのみもとづく反射波Ｐ２　のみが、受渡器（４２）に
帰来′して電気信号に変換されるため、受信信号整形増
幅器（９）の出力には、その半波整形出力Ｒ２′のみが
牙５図（ｂＪのように送出される。そしてその出力は記
録計（１０）のペン（１０ｔＬ）に加えられる。

従って記録紙（１０ｃ）には第４図に示すように０目盛
位置に受渡器（４２）により受波された発射音波の記録
像ＳＳが得られ、また高さに相当する記録目盛位置に反
射波の記録像ＳＩ’ｔが現われる。従ってこれから煙（
２）の上辺および下辺までの高さり、、ｈ２．平均高さ
ｈ５　および縦方向の拡がり幅ｔを求めることができ、
また煙の実態を直視的に知ることができる。

次に牙２図において（１２）は第１時間計測回路、（１
５）は才２時間計測回路、（１りは煙の平均高さの演算
回路、（１５）は縦方向の拡がり幅演算回路、（１６）
は煙の高さなどの数字表示器であって１，１−１時間計
測回路（１２）は矛３図（ｂ）の送信信号の立上り時刻
ｔ、から矛６図（ｂｌの受信信号の立上り時刻ｔ２　　
までの時間Ｔ。

を求める。また矛２時間計測回路（１６）は矛５図（ｂ
ｌの受信信号の立上り時刻ｔ２　　から立下り時刻ｔ、
までの時間Ｔ２　を求める。そして演算回路（１りは時
間Ｔ。

とＴ２および音速Ｃから煙（２）の平均高をｈ５−Ｃ（
Ｔ、十Ｔ２／２）／２を演算し、また演算回路（１５）
は時間Ｔ２とＣから、煙（２）の縦方向の拡がり幅ｔを
演算して数字表示器（１６）に加える。数字表示器（１
６）は各演算回路（１４）（１５）からの入力を処理し
て、数字によって平均高さｈ５．拡がり幅ｔを表示する
。

次に（１７）は方位の表示器であって、受信信号切換器
（８）の各接点の出力を受け、反射波の入った受波器（
４２）の受波信号Ｂ２　により設置方位をＮＥＥによっ
て表示して煙（２）の流れの方向を与えるっ従って本発
明によれば煙の実態を記録計によって直視的かつ連続的
に観察でき、また煙の高さ、縦方向の拡がり幅、流れの
方向などを数字などにより直接表示できる。その結果容
易かつ連続的に監視でき、また遠方において監視できる
。

なお以よでは説明を判り易くするため、煙が１箇の送受
波器上を流れる場合について本発明を説明したが、例え
ば矛１図（ｂｌ中に点線で示すように受波器（４２）（
４５）に跨って流れた場合には、受波器（４□）と（４
３）の間の角度からはソ煙の横方向の拡がり幅を求める
ことができる。この場合送受波器の数を多くして、受波
器相互間の角度ケ小さくすればする程測定精度は向上す
ることは云うまでもない。

以上本発明を一実施例について説明したが、送波器と受
波器を別箇に設けることなく、送受兼用のものとするこ
とができる。また以上では複数筒の送受波器を煙突の周
囲に配置したが、例えば矛５図に示す斜視図のように、
１箇の送受波器（１８）を煙突（１）が常に音波発射軌
跡内部に位置するような仰角をもたせて回転させながら
、所定時間間隔で次々と音波を発射することによっても
測定できる。この場合仰角に対する補正演算回路をもた
せる必要がある。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば発煙筒
と写真撮影などによる従来方法の欠点を一挙に除去して
、見えない煙の場合或いは夜間においてもその実態を自
動的かつ連続的に確実に把握できるすぐれた利点が得ら
れるもので、火力発電所更には各種工場などにおける排
煙の監視に用いれば、その効果には著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

牙１図（ｏＬ）（ｂ）は本発明の一実施例を示す送およ
び受波器の配置を示す側面図および平面図、矛２図はそ
の測定回路の一例を示すブロック系統図、矛５図は音波
の送受波状況などを示す波形図、矛４図は記録側図、矛
５図は本発明の変形例を示す斜視図である。 （１）・・・煙突、　（２）・・・排煙、　（５，Ｘ３
２）・・・（５ｎ）・・・送波器、　（４＋Ｘ４□）・
・・（４ｎ）・・・受波器、　（５）・・・発振器、（
６）・・・送信信号増幅器、　（７）・・・送信信号切
換器、（８）・・・受信信号切換器、　（９）・・・受
信信号整形増幅器、（１す・・・ベン掃引式記録計、　
（１０す・・・記録ペン、（ｉｏｂ）−・・送りベルト
、　（１０ｃ）　・−・記録紙、　（１０ｄ）・・・発
振制御接点、　　（１１）・・・発振制御回路、　（１
２）・・・矛１時間計測回路、　　（１５）・・・矛２
時間計測回路、　（１４）・・・煙の平均高さ演算回路
、　（１５）印綬方向の拡がり幅演算回路、　（１６）
・・・数字表示器、　　（１７）・・・方位表示器、　
（１８）・・・送受波器。 特許出願人　　財団法人　電力中央研究所代理人　弁理
士犬塚　学外１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 煙源の周囲を回転するように間隔をおいて音波を発射し
   、その排煙と大気との温度変化境界面からの反射波を受
   波して、その送波時から受波時までの時間から煙の高さ
   、方向、拡がり幅などを測定することを特徴とする音波
   による煙の監視方法。