JPS63284419A

JPS63284419A - 微粉流量計

Info

Publication number: JPS63284419A
Application number: JP11697187A
Authority: JP
Inventors: Koujirou Yamada; 山田　紘二郎
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-21
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2575135B2

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】（産業上の利用分野）本発明は微粉炭焚ボイラの燃焼制御装置に係り。

特に微粉炭付着に伴う計測精度の低下が少なく、微粉炭
流路断面積の大きい流路への設置に好適なマイクロ波微
粉炭流量計に関する。

（従来の技術）微粉炭を燃料とするボイラにおいて、空気と共に搬送さ
れる微粉炭流量の計測技術として現在実用に共されてい
るものに、第６図に示すコンデンサ型の静電容量計測方
式がある。微粉炭流路における静電界ｆｆ１ｃはＣ＝εε。Ｓ／ｄ・・・・・・・・・・・・・・・（ａ
）ε：比誘電率 εＯ：真空中の誘電率Ｓ：電極面積ｄ：電極間距離で示される。これは、カーボンが主成分である微粉炭の
電気伝導性を利用し、微粉炭の濃度の変化によって電極
２０ａ、２０ｂ間の電気伝導度が変化し、これによって
静電容量Ｃの値が変化することを利用して微粉炭流量を
計測するものである。

（発明が解決しようとする問題点）上記方式では電極２０ａ、２０ｂを流路に沿って配置す
ることができ、微粉炭による電極摩耗を抑制できるとい
う利点があるが、電極２０ａ、２０ｂを流路から電気的
に絶縁すること及び絶縁部２１に微粉炭が付着しないよ
うに構成する必要があるという適用上の問題点があった
。

また事業用ボイラの微粉炭流路は直径１ｍにも及び、こ
の方式の流量計をこの部分に適用すると電極２０ａ、２
０ｂ間の距離ｄは大きく従って前記（ａ）式により静電
容量Ｃの値は小さくなり、変動値の検出が困難となる０
例えば ε＝１０（、＝３．８５Ｘ１Ｇ−”Ｆ／ｍのときｄ＝１ｍ、Ｓ＝１０ｍ”として（ａ）式を計算す
るとｃ＝ｏ、ｏａｓμＦとなり、このＣの値では小さすぎて実用上不適当である。この対策とし
て、小口径のバイパス流路を設けて計測することか考え
られるが、実際の微粉炭の流れとは異なるため、修正し
て判定しなければならないこと、及びバイパスが小口径
であるために微粉炭粒子によって閉塞され易く、流路中
の微粉炭の流れを正確に計測するすることが困難になる
という問題点もあった１本発明は上記の問題点を解決す
るためのもので、断面積が大きい流路に直接配設され、
しかも微粉炭粒子の多少の付着があっても、計７１１１
１精度への影響が少ないマイクロ波微粉流量計を提供す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）上記の目的は、微粉炭粒子の濃度変化により。

流路内媒質の電気伝導度σの変化をマイクロ波による媒
質特性の変化として計測することにより達成される。

（作用）微粉炭粒子のように電気伝導性を有する粒子が流動状態
にある媒質中に周波数ｆが３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚであ
る超高周波（以下ＵＨＦと記す）を入射すると、マイク
ロ波による当該媒質のマイクロ波インピーダンスは微粉
炭粒子の濃度によって変化する。媒質のマイクロ波イン
ピーダンスＺ。

は一般には次式に示すように電気伝導度σの関数である
。

μ：比透磁率 μ。：具空中の透磁率 σ：電気伝導度 ω：２πｆｆ：周波数従ってマイクロ波の透過若しくは反射パワーと入射パワ
ーとを計測し、その比を演算すれば微粉炭流の濃度との
相関値を信号として得ることができる。マイクロ波のよ
うなＵＨＦを利用すると微粉炭を含む媒質は分布定数系
（従来のコンデンサタイプは集中定数系）と見なすこと
ができ、マイクロ波の送信部と受信部の間隔は使用する
周波数で決まり、ＵＨＦ帯では波長λが３００〜１Ｇａ
ｍの場合、λ／２として１５０〜５ａｌ内外にすること
ができる。従って電極面積が大きくならないようにする
ことが可能である。低周波で１よ送信部若しくは受信部
の入口部に付着した微粉炭は４０〜５０オームの抵抗分
として信号が吸収され損失となるが、マイクロ波を用い
ることにより、微粉炭が付着しても、低周波を用いる場
合に比して送信及び受信パワーに大きく影響することは
ない、低周波では微粉炭流は単に電気抵抗として作用す
るが、高周波の場合には静電容量成分としても作用する
から、高周波による抵抗値は低周波の抵抗値よりも一般
に高くなるためと考えられる。

（実施例）第１図は本発明に係るマイクロ波利用の微粉炭流量計の
一実施例の構成を示す図である。微粉炭流路１の外壁が
金属壁の場合はその一部を除去し、マイクロ波送信部４
から３００ＭＨｚ〜：３　Ｇ　ＨｚのＵＨＦ帯のうち特
定の周波数例えばＩＧＨｚのマイクロ波を微粉炭流２の
流路１内に送信する。伝播マイクロ波５は、送信部４と
対向して設置されたマイクロ波受信部６（金属壁の場合
は前記と同様その一部を除去）に到達し、信号処理部７
でマイクロ波減衰量から微粉炭濃度を演算し流量に換算
する。Ｉ　Ｇ　Ｈｚのマイクロ波を利用すると、マイク
ロ波送信部４及び受信部６の断面は円筒形溝波路で半径
が概ね５ｃｎ、矩形導波路の場合は長辺で概ね１５０ｍ
となり、流路内への配設は十分に可能となる。また送信
部、受信部が流路と接する境界には、微粉炭の流入を防
止するため空気流を利用したエアカーテンまたは薄い強
化ガラス等を設ける。エアカーテンを利用する場合は、
これを通過するときのマイクロ波の減衰は無視する程度
に小さいが、強化ガラスを利用する場合は、マイクロ波
の誘電損失が生ずる点を考慮する必要がある。

マイクロ波パワーを４〜５ｍＷとすると、マイクロ波検
出感度４００〜５００ｎＷは十分に満足されるから適用
上支障はない。ガラスの厚さとしては５ｍ内外までは現
行の検出技術で検出可能であって。

周波数を下げればさらに厚いガラスを使用することも可
能である。

第１図実施例はマイクロ波透過型であって、流路断面の
平均微粉炭濃度の計測に適しており、マイクロ波検出感
度の面から概ね直径５０Ｃ！１以下の流路への配設に好
適である。第２図は本発明の他の実施例を示し、第１図
のように透過型でなくマイクロ波の反射波を利用し、微
粉炭の流路の同一壁面に送信部と受信部を配置したもの
である。

次に第３図は反射波を利用したマイクロ波共振型の微粉
炭流量計のさらに他の実施例の構成を示す図で、マイク
ロ波共振器８の流路に接する面は半開放されており、こ
の半開放面に接する媒質微粉炭流の状態により共振器８
内の共振状態が変化するのをマイクロ波受信プローブ１
１で検出し、信号処理部７で微粉炭濃度を演算し流１１
１に換算する。

第４図にマイクロ波共振器８の内部構造を示す。

マイクロ波共振器８の内壁面は銅或いは金メッキ銅のよ
うな低抵抗体を用いる。共振器８が流路に臨む面には金
網入り強化ガラス板を設け、共振器８内に微粉炭が流入
するのを防止する。マイクロ波発振器１２は例えばイン
バットダイオードを用い、これによって発生したマイク
ロ波は共振器８の半開放端の状況によって定まる定在波
を共振器８内に形成する。第５図は最低次モードの定在
波を示す図で、流路に微粉炭が流れていない場合と、微
粉炭が流れている場合のマイクロ波電界の振幅と導波管
の位置の関係をそれぞれ１５ａ、１５ｂで示す。

定在波の振幅は流路に微粉炭粒子がない場合は各位置で
最大となり、微粉炭流量が増すと共に減少することを示
している。これはマイクロ波反射波ｌＯの低下に対応す
る。従って第４図に示すように。

共振器８内のマイクロ波受信器１３は例えばショットキ
ーダイオードを用い、これを挿入して定在波の振幅を検
出し、信号処理部７で演算処理すれば微粉炭濃度を求め
ることができる。これにより、使用周波数λの概ね１／
２の幅を有する媒質層の濃度変化を感度良く検出できる
０例えば直径１ｍの流路に対しては概ね３００ＭＨｚの
周波数が適当である。第５図は微粉炭濃度と定在波振幅
の関係の一例を示す特性図である。マイクロ波共振型の
特徴は微粉炭流路に面する１個所に設置すればよいこと
と、定在波測定によるため感度が高いことである。

上記実施例はボイラ等の燃焼装置の微粉炭搬送路におけ
る適用例を示したが、本発明は微粉炭に限定せず、電気
伝導性のよい微粉体濃度測定に対しても適用可能であり
、また誘電率、透磁率の変化の検出にも利用が可能であ
る。マイクロ波送信部或いは共振器を含む受信部の開放
端には、マイクロ波吸収損失の少ない材料例えば石英ガ
ラス、テフロン板、金属薄膜等を用いて微粉炭流入防止
のための壁板を設け、上記計測部の損傷を防止すること
が好ましい。

（発明の効果）本発明の実施により、微粉炭浸度計測部を小型化するこ
とができ容易に微粉炭流路への設置が可能である。また
マイクロ波透過材を共振器を含む受信部の開放端に設け
ることにより、上記計測部の損傷が防止され、波長の１
／１００内外の厚さに微粉炭が付着しても測定精度への
影響は殆どなく、波長の１７２内外の微粉炭層の濃度を
検出することができ、適正マイクロ波の選定によっては
大口径の微粉炭流路に対しても適用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る微粉炭流量計の一実施例の構成を
示す図、第２．３図は本発明の他の実施例の構成を示す
図、第４図はマイクロ波共振器の構成を示す図、第５図
はマイクロ波共振器内の定在波のパターンを示す図、第
６回は本発明に係るマイクロ波共振器型微粉流量計の検
出特性を示す図、第７図は従来のコンデンサ型微粉炭流
量計の構成を示す図である。１・・・微粉炭流路　　　２・・・微粉炭流３・・・マ
イクロ波電源　４・・・マイクロ波送信部５・・・伝播
マイクロ波　６・・・マイクロ波受信部７・・・信号処
理部　　　８・・・マイクロ波共振器９・・・マイクロ
波透過波１０・・・マイクロ波反射波１１・・・マイク
ロ波

Claims

【特許請求の範囲】１、気体と共に搬送される電気伝導性微粉体の流量を計
測する微粉流量計において、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ以
上の超高周波発生電源を備え、前記微粉体の流れに臨む
流路壁面にマイクロ波送信部及び受信部若しくはマイク
ロ波共振器を備えていることを特徴とする微粉流量計。２、前記マイクロ波共振器は、マイクロ波発振器及びマ
イクロ波受信器を内蔵していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の微粉流量計。３、前記マイクロ波送信部及び受信部若しくは前記マイ
クロ波共振器は、前記微粉体の流れに臨むマイクロ波透
過材を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の微粉流量計。