WO2020110934A1 - 白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計 - Google Patents

Abstract

煙道の中央領域で、ミストを大量に含む白濁排気ガスのダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測することを可能にした光散乱式ダスト濃度測定装置を提供すること。煙道１内に配設され、測定対象の白濁排気ガス２を取り込むとともにミストを気化させる気化装置Ａ１、及びミストが気化している領域に光を照射する光照射器、及び光がダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器を有するダスト検出装置Ａ２からなるダスト濃度計本体Ａと、煙道１の外部から内部に挿通配置され、ダスト濃度計本体Ａを支持しつつ煙道１内に配置するダスト濃度計支持体Ｂと、散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に白濁排気ガス２中のダスト濃度を求める演算／制御装置Ｃとを備える。

Description

白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計

　本発明は、光散乱式ダスト濃度計に関し、特に、煙道内が露点以下となってミスト（液滴粒子）とダスト（固体粒子）が吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を、煙道内において、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定可能な白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計に関する。

　各種工場で発生する排気ガスには、硫黄酸化物や窒素酸化物などの有害物質が含まれている。このため、煙突を通じて大気中に排気ガスを排出する経路（排気ガス経路）に脱硫装置や脱硝装置などの排気ガス処理装置を設置することが義務付けられている。

　一方、ダストに対しても所定の排出濃度規制が設けられている。例えば、製紙工場などでは排気ガス処理装置で使用したミストが排気ガス中に含まれ、白煙となって煙突から排出されている。そして、周辺住民が煙突から排出されている白煙を見て、規制値以上のダストが排出されているのではないかと感じ、工場等に問い合わせるケースもある。

　したがって、各種工場では、白煙が単にミストによるものであり、規制基準以上のダストが含まれていないことを明示する手法、すなわち、ダスト排出に関わる規制を遵守していることを常時確認できる手法（手段）が強く望まれていた。

　ダスト濃度を計測する手段としては、従来から光散乱式ダスト濃度計が知られている。しかしながら、従来の光散乱式ダスト濃度計は、リアルタイムで排気ガス中のダスト濃度を連続測定できるが、脱硫装置などで処理した後のミストを含む排気ガス（露点以下の白濁排気ガス）に対しては、大量に含まれるミストの影響によって正確なダスト濃度の測定が原理的に困難である。すなわち、従来から光散乱式ダスト濃度計は、ミストを含む排気ガスのダスト濃度の測定に適用できないという問題があった。

　これに対し、本願の発明者は、直接煙道内において連続的且つ正確で、さらに長期間継続的に、言い換えれば、煙道内の白濁排気ガスの一部を煙道外の検査室に採取するためのサンプリング管を用いることなく、連続的且つ正確で、さらに長期間継続的に、白濁排気ガス中のダクト濃度を測定できる光散乱式ダスト濃度計を発明し、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示す特許出願を行い、既に特許権を取得している。

　特許文献１に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダスト濃度を測定するダスト濃度計であって、煙道内の白濁排気ガス中のミストを気化させる気化装置と、煙道内のミストが気化している領域に光を照射する光照射器と、光がミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器とを備え、散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に白濁排気ガス中のダスト濃度を求めるように構成されている。

　特許文献２に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内において白濁排気ガス中のダスト濃度を直接測定するダスト濃度計であって、煙道内で測定対象白濁排気ガスを分離した上で測定対象白濁排気ガス中のミストを気化させる気化装置と、気化装置を経てミストが気化した状態を維持した領域と気化装置を経ない白濁排気ガスとを分断するエアーカーテンを気化装置下流に形成するエアーブロ機構等を備え、エアーカーテン内で、ミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出して、白濁排気ガス中のダスト濃度を求めるように構成されている。

　特許文献３に記載の光散乱式ダスト濃度計は、煙道内で測定対象白濁排気ガスを取り込み、ミストを気化装置で気化させ、ミストが気化している領域で、ミスト除去されたダストに反射した散乱光を検出して、煙道内において白濁排気ガス中のダスト濃度を直接測定するダスト濃度計において、気化装置の測定対象白濁排気ガスの取り込み口付近に間欠的にエアーを発生させる間欠エアーブロ機構（気化装置入り口側の汚れ防止機能）を備えて構成されている。

特許第５４５３６０７号公報 特許第５９７６８８５号公報 特許第６２０４９４１号公報

　ここで、米国でＣＥＭＳ（Continuous Emission Monitoring System）、欧州やＩＳＯの規格でＡＭＳ（Automated Measuring System）と称されるダスト濃度等の連続排気ガス測定システムでは、煙突などの煙道の内周面付近に生じる排気ガス流れの境界層の影響を考慮し、例えば、煙道の円形状等の断面視で、煙道の軸芯を中心とした直径３０ｃｍの中央領域の排気ガスをサンプリングし、排気ガス中のダスト濃度等を測定することが求められている。

　一方、本願の発明者による特許文献１、特許文献２、特許文献３の光散乱式ダスト濃度計では、煙道を形成する煙突などの躯体の側面に貫通孔を形成し、この貫通孔に光散乱式ダスト濃度計を嵌合して取り付け、米国、欧州、ＩＳＯ方式の連続排気ガス測定システムよりも内周面側で、白濁排気ガスのダスト濃度を連続的に計測するようにしており、このように煙道の内周面側で計測を行ってもダスト濃度を正確に、精度よく計測できることが十分に確認されている。

　しかしながら、米国、欧州、ＩＳＯ方式に準拠し、白濁排気ガスのダスト濃度を煙道の中央領域で連続的に計測することが要求されるケースがあり、本願の発明者による白濁排気ガスのダスト濃度を連続計測できるという優れた性能を有する特許文献１、特許文献２、特許文献３の光散乱式ダスト濃度計を、煙道の中央領域の排気ガスのダスト濃度の連続計測に適用できるようにすることが望まれていた。

　本発明は、上記事情に鑑み、煙道の中央領域で、ミストを大量に含む白濁排気ガスのダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測することを可能にした光散乱式ダスト濃度測定装置を提供することを目的とする。

　本発明者は、煙道の中央領域で、ミストを大量に含む排気ガスのダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測する手段を見出し、本発明を完成するに至った。

　（１）本発明は、煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダストを前記煙道内で直接検出してダスト濃度を測定するための白濁排気ガス用のダスト濃度計であって、前記煙道内に配設され、測定対象の前記白濁排気ガスを取り込むとともに前記ミストを気化させる気化装置、及び前記ミストが気化している領域に光を照射する光照射器、及び前記光が前記ダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器を有するダスト検出装置からなるダスト濃度計本体と、前記煙道の外部から内部に挿通配置され、前記ダスト濃度計本体を支持しつつ前記煙道内に配置するダスト濃度計支持体と、前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算／制御装置とを備えることを特徴とする。

　（２）本発明は、上記（１）において、前記煙道の内部に配置される前記ダスト濃度計本体の前記光照射器及び前記散乱光検出器と、前記煙道の外部に配置される前記演算／制御装置とが光ファイバーで接続され、前記沿道の外部の前記演算／制御装置の投光制御部で電気信号を光信号に変換し、該光信号を前記煙道の内部の光照射器に投光用の光ファイバーで伝送して前記光照射器から排気ガスに光を照射するように構成され、前記煙道の内部で前記散乱光検出器が検出した光信号を受光用の光ファイバーで前記煙道の外部に伝送し、前記煙道の外部の受光制御部で電気信号に変換して前記演算／制御装置でダスト濃度を求めるように構成されていてもよい。

　（３）本発明は、上記（１）または（２）において、前記ダスト濃度計支持体が、前記煙道の内部に配置される先端に前記ダスト濃度計本体を接続し、前記煙道の外部に配置される後端に前記演算／制御装置の少なくとも一部を接続して前記煙道の外部から内部に挿通配置される支持バーと、前記支持バーの外周面から前記支持バーの軸線中心の径方向外側に突出するとともに前記支持バーの軸線方向に沿って延びる補強リブと、前記煙道に貫通形成した取付孔に嵌合して前記支持バーを保持する支持バー保持部材とを備えていてもよい。

　（４）本発明は、上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記気化装置は、金属製の内筒と、前記内筒の外周に巻き回して設けられるシースヒータと、前記気化装置の外郭を形成する第一容器とを備え、前記ダスト検出装置は、前記光照射器及び前記散乱光検出器を収容し、前記ダスト検出装置の外郭を形成する第二容器を備え、前記第一容器と前記第二容器とが樹脂製の部材を用いて形成されていてもよい。

　（５）本発明は、上記（４）において、前記第一容器と前記第二容器とを形成する樹脂製の部材が、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又はＰＶＤＦのフッ素系樹脂、又は前記フッ素系樹脂に炭化ケイ素を混合した複合樹脂を用いて形成されていてもよい。

　（６）本発明は、上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記第一容器が複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成されていてもよい。
　なお、本発明において、「矩形箱状」は「略矩形箱状」を含む。

　本発明によれば、米国、欧州、ＩＳＯ方式の連続排気ガス測定システムに準拠し、煙道の中央領域で、ミストを大量に含む白濁排気ガスのダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測することを可能になる。

　よって、本発明の光散乱式ダスト濃度計によれば、より信頼性、汎用性、適用性の高い白濁排気ガスの光散乱式ダスト濃度計を実現することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計を示す図であり、煙道に取り付けた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計によって、白濁排気ガス中のダスト濃度を計測する原理を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る光散乱式ダスト濃度計のダスト濃度計本体を示す断面図である。 図４のＸ１－Ｘ１線矢視図である。 図４のＸ２－Ｘ２線矢視図である。 図４のＸ３－Ｘ３線矢視図である。 図１のＸ１－Ｘ１線矢視図である。

　以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計について説明する。ここで、本実施形態は、煙道内が露点以下となってミストとダストが吸着、共存し、白濁している白濁排気ガス中のダスト濃度を、煙道内において、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定可能な白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計に関し、特に、煙道の中央領域で白濁排気ガスのダスト濃度を計測することが可能な白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計に関するものである。

　本実施形態の光散乱式ダスト濃度計（白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計）１００は、図１及び図２に示すように、煙道１内において、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔ上流側に気化装置Ａ１を配置し、この気化装置Ａ１でミスト３を気化させ、気化装置Ａ１の下流のダスト検出装置Ａ２で計測光４を照射するとともにダスト５に反射した散乱光６を検出し、光散乱強度でダスト濃度を測定するように構成されている。

　具体的に、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００は、図１、図２、図３に示すように、ダスト濃度計本体Ａと、ダスト濃度計支持体Ｂと、演算／制御装置Ｃとを備えて構成されている。

　ダスト濃度計本体Ａは、図１から図４に示すように、煙道１を流通する白濁排気ガス２をその流れを維持しつつ取り込んで白濁排気ガス２中のミスト３を気化させる気化装置Ａ１と、気化装置Ａ１で気化させた後の排気ガス（２）中のダスト濃度を計測するためのダスト検出装置Ａ２と、第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９、第３エアーブロ機構１０とを備えている。

　気化装置Ａ１は、図４から図７（及び図２、図３）に示すように、円筒状に形成され、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔに軸線Ｏ１方向を合わせて配設される内筒（ヒータ管）１１と、内筒１１の外周に巻き回して設けられるシースヒータ１２と、シースヒータ１２を埋設するように内筒１１の外周面を被覆する伝熱材１３と、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３を内包するように配設される断熱材１４と、気化装置Ａ１の外郭を形成し、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を収容する第一容器１５とを備えている。

　内筒１１は、熱伝導性に優れた銅材などの金属材を用いて形成されている。本実施形態では、銅材とニッケル材を組み合わせて内筒１１が形成され、これにより、非常に熱伝導率が高く、耐熱性、耐腐食性に優れた内筒１１を実現している。

　シースヒータ１２としては、例えば、２２０Ｖ／６００Ｗのシースヒータ１２を内筒１１に巻き回して用いている。なお、１つのシースヒータ１２を用いて構成しても、複数のシースヒータ１２を内筒１１に巻き回して構成しても勿論構わない。

　伝熱材１３は、例えば、伝熱セメントであり、この伝熱材１３で内筒１１の外周面を被覆するとともに、シースヒータ１２を伝熱材１３で埋設することで、シースヒータ１２が発した熱を内筒１１の軸線Ｏ１方向に効果的に伝搬させ、内筒１１全体が所定の温度となるように効果的に加熱できる。また、このような伝熱材１３（及びシースヒータ１２、断熱材１４）を備えることによって、内筒１１全体を大きな熱分布が生じないように、すなわち、内筒１１の温度分布が小さくなるように（略均等になるように）加熱することが可能になり、内筒１１を効率的に５００℃以上の高温に加熱することが可能になる。

　断熱材１４は、グラスウール、ロックウールなどの耐熱性に優れた繊維系断熱材、フェノールフォームなどの耐熱性に優れた発泡系断熱材であり、特に繊維系断熱材が好適である。

　気化装置Ａ１の外郭を形成する第一容器１５は、内筒１１の一端側の入口（入口開口）２０を外部に連通させつつ、内筒１１の軸線Ｏ１に板面を直交させて内筒１１の一端側に配設される入口側遮蔽板部２１と、内筒１１の他端側の出口（出口開口）２２を外部に連通させつつ、内筒１１の軸線Ｏ１に板面を直交させて内筒１１の他端側に配設される出口側遮蔽板部２３と、入口側遮蔽板部２１と出口側遮蔽板部２３の外周面に両端部側を接合し、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を囲繞するように配設されるカバー部２４と、カバー部２４とともに内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４を収容するように入口側遮蔽板部２１と出口側遮蔽板部２３の外周面に接合して配設され、煙道１を形成する躯体等への光散乱式ダスト濃度計１００の固定、シースヒータ１２や各種エアーブロ機構８、９、１０等の配線、配管の挿通、接続に用いられる盤状のベース部２５とを備えて形成されている。

　これら入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５によって、内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４が密閉状態で収容されている。

　なお、本実施形態では、入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５の接合部分にシリコーンシール剤などのシール剤を塗布している。

　入口側遮蔽板部２１は、図４、図６に示すように、内筒１１の一端側の入口開口２０を形成する貫通孔部分が内筒１１の軸線Ｏ１を中心とした径方向外側から内筒１１の軸線Ｏ１側に向かうに従い、漸次入口２０が開口する前面から軸線Ｏ１方向後方側の内面に向かう傾斜面（テーパー面）２１ａとして形成されている。これにより、内筒１１の一端側の入口２０から内筒１１の内部に円滑に白濁排気ガス２を導入することができる。

　第一容器１５は、入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５が樹脂材を用いて形成されている。これにより、光散乱式ダスト濃度計１００の軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器を形成することができる。

　また、樹脂材を用いて入口側遮蔽板部２１、出口側遮蔽板部２３、カバー部２４、ベース部２５を形成することで、衝撃などによって損傷を生じた場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計１００を実現できる。

　さらに、第一容器１５は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いることが好ましく、フッ素系樹脂にカーボンを混入した樹脂材を用いることがより好ましい。このようなフッ素系樹脂、カーボン混入フッ素系樹脂を用いることで、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器を形成することが可能になる。

　なお、第一容器１５は、金属材を用いて形成してもよく、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス材を用いたり、ステンレス材にフッ素系樹脂をコーティングした部材を用いて形成してもよい。

　第一容器１５は、矩形箱状（略矩形箱状を含む）に形成されている。このように第一容器１５を矩形箱状に形成した場合には、カバー部２４の取り付け、加工、交換等を容易に行うことができ、密閉性を容易に確保することが可能になる。

　気化装置Ａ１においては、上記の内筒１１、シースヒータ１２、伝熱材１３、断熱材１４、第一容器１５を備えることにより、例えば、内筒１１を５００℃以上の高温に加熱することができる。なお、図２、図４に示すように、シースヒータ１２等の温度を測定、制御するため、第一容器１５の内部に温度計測手段の熱電対２７が配設される。

　ダスト検出装置Ａ２は、図４、図５、図７（及び図２、図３）に示すように、気化装置Ａ１の内筒１１の他端側の出口開口２２（出口側遮蔽板部２３）の排気ガス２の流れ方向Ｔ下流側に隣接して設けられ、気化装置Ａ１でミスト３を気化させて出口開口２２から出てくる排気ガス２に光４を照射する光照射器３０と、排気ガス２に含まれたダスト５によって反射した散乱光６を検出する散乱光検出器３１と、ダスト検出装置Ａ２の外郭を形成し、光照射器３０及び散乱光検出器３１を収容する第二容器３２とを備えて構成されている。

　ダスト検出装置Ａ２の外郭を形成する第二容器３２は、第一容器１５のベース部２５を共有しつつ光照射器３０及び散乱光検出器３１を内包する矩形箱状（略矩形箱状を含む）に形成されている。また、気化装置Ａ１の出口開口２２から出た直後の排気ガス２側を向く上面に、円形状の貫通孔３２ａが形成され、この貫通孔３２ａに光照射器３０及び散乱光検出器３１を保持する保持ブロック３２ｂが嵌合して設けられている。

　また、保持ブロック３２ｂには、第二容器３２の内部の光照射器３０から照射した光４を排気ガス２に向けて投光させ、ダスト５によって反射した散乱光６を第二容器３２の内部の散乱光検出器３１に受光させる透光部材（透光面：投光面及び受光面）３２ｃが設けられている。なお、本実施形態では、保持ブロック３２ｂ、Ｏリング３２ｄなどのシール材、パッキン材を用いることで第二容器３２の内部の密閉状態が確保されている。

　本実施形態の第二容器３２は、第一容器１５と同様に、樹脂材を用いて形成されている。これにより、光散乱式ダスト濃度計１００の軽量化を図ることができるとともに、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器を形成することができる。さらに、樹脂材を用いることで、衝撃などによって損傷を生じた場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計１００を実現できる。

　また、第二容器３２は、第一容器１５と同様、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いることが好ましい。また、フッ素系樹脂にカーボン（炭化ケイ素）を混入した複合樹脂材を用いることがより好ましい。このようなフッ素系樹脂、カーボン混入フッ素系樹脂を用いることで、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器を形成することが可能になる。

　勿論、第二容器３２は、第一容器１５と同様、金属材を用いて形成してもよく、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス材にフッ素系樹脂をコーティングした部材を用いて形成してもよい。

　光照射器３０は、図４に示すように、気化装置Ａ１に対して白濁排気ガス２の流れ方向Ｔ下流のエアーカーテン（詳細を後述するエアーカーテン）３３内でダスト５のみが存在する領域Ｓ１の一部の散乱光検出域Ｓ２に、ダスト濃度の測定の基礎となる散乱光６を検出するための計測光４を拡散光として照射する。その際、一定波長で同期検波した計測光４を照射するとよい。

　散乱光検出器３１は、気化装置Ａ１を経てミスト３が除去されたダスト５に計測光４が反射することにより散乱した散乱光６を検出する。

　なお、散乱光検出域Ｓ２（領域Ｓ１）には気化装置Ａ１を経ていない白濁排気ガス領域Ｓ３が隣接するが、周囲の白濁排気ガス２がエアーカーテン３３で遮断され、気化装置Ａ１で気化させた排気ガス２と混合することがなく、さらに一定波長で同期検波した計測光４を排気ガス２に照射することによって、散乱光検出域Ｓ２のダスト５で散乱した散乱光６と、気化装置Ａ１を経ていない白濁排気ガス２中のミスト３、ミスト吸着ダスト５で散乱した散乱光６とが異なる波長の散乱光６となり、これらを散乱光検出器３１で識別することが可能になる。

　また、気化装置Ａ１を経ていない、隣接又は混入した白濁排気ガス２から、散乱光検出域Ｓ２から発生する散乱光６と同波長の散乱光６が生成されたとしても極めて低量であること、さらに散乱光検出域Ｓ２の光強度が極めて強いことから、白濁排気ガス２からの散乱光６の光量は無視できる。

　さらに、本願の発明者は、光照射器３０の光軸と散乱光検出器３１の光軸の交角θを４５°～９０°、好ましくは６０°とすることで、気化装置Ａ１で気化した排ガス２中のダスト５をダスト検出装置Ａ２で確実で好適に検出できることを見出している。

　光散乱式ダスト濃度計１００は、図３、図４、図６に示すように、白濁排気ガス２の入口２０側に間欠エアーを噴出させる第１エアーブロ機構８を備えている。

　第１エアーブロ機構８は、第一容器１５の入口側遮蔽板部２１に間欠エアーを通す第一流路８ａと、内筒１１の一端側の入口２０が開口する前面から軸線Ｏ１方向後方側の内面に向かう入口側遮蔽板部２１の傾斜面（テーパー面）２１ａに設けられ、第一流路８ａが連通する多数のエアー放出口８ｂとを備えている。

　第１エアーブロ機構８は、第一流路８ａに間欠エアーを供給すると、複数のエアー放出口８ｂからエアーを噴出させる。この第１エアーブロ機構８のエアーブロにより、白濁排気ガス２の取り入れ口である入口２０側部分（入口側遮蔽板部２１の貫通孔部分）に凝縮したミスト３を乾燥させたり、吹き飛ばすことができる。また、貫通孔部分の内側が傾斜面２１ａとして形成されていることにより、ミスト３及びエアーブロが第一容器１５から外側に流れていく。これにより、第一容器１５の白濁排気ガス２の取り入れ口の入口２０側に、ミスト３が凝集してドレンが貯溜することを防止できる。

　光散乱式ダスト濃度計１００は、図３、図４、図７に示すように、気化装置Ａ１を経てミスト３が気化した状態を維持した領域（気流）Ｓ１と、気化装置Ａ１を経ない白濁排気ガスの領域Ｓ３とを分断、隔離するエアーカーテン３３を形成するための第２エアーブロ機構９を備えている。

　第２エアーブロ機構９は、第一容器１５の出口側遮蔽板部２３に設けられて常時エアーを通す第二流路９ａと、出口側遮蔽板部２３の流れ方向Ｔ下流側に向けて開口し、出口側遮蔽板部２３の外周端に沿って穿設され、第二流路９ａと連通するエアー放出口９ｂとを備えている。

　これにより、第２エアーブロ機構９は、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔの下流側に向けてエアーを噴出させ、気化装置Ａ１を経てミスト３が気化した状態を維持した領域Ｓ１と、気化装置Ａ１を経ない白濁排気ガス２の領域Ｓ３とを分断、隔離し、散乱光検出領域Ｓ１（Ｓ２）へのミスト３の混入を防ぎ、ミスト３の影響なく散乱光６を検出するためのエアーカーテン３３を形成することができる。すなわち、このようなエアーカーテン３３によって、第二容器３２の上に隔離空間（Ｓ１）を形成することができる。

　なお、エアー放出口９ｂは、第一容器１５の外周端に沿って、第二容器３２の上面までの部分に配設されている。このとき、エアー放出口９ｂは、複数の孔を点在して形成されていても、１つの開口が線条に延びて形成されていてもよい。

　光散乱式ダスト濃度計１００においては、図３、図４、図７に示すように、上記の第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９に加え、第二容器３２の透光面（投光面、受光面）３２ｃに、ミスト３の凝縮によるドレンの貯溜、ドレンへのダスト５が付着、蓄積等を防止するための第３エアーブロ機構（透光面用のエアーブロ機構）１０を備えている。

　第３エアーブロ機構１０は、第一容器１５の出口側遮蔽板部２３に設けられて常時又は間欠的にエアーを通す第二流路９ａ（１０ａ）と、出口側遮蔽板部２３の流れ方向Ｔ下流側に向けて開口し、出口側遮蔽板部２３の出口開口２２の下方で、出口開口２２と第二容器３２の上面の間に、幅方向に沿って穿設され、第二流路９ａ（１０ａ）と連通するエアー放出口１０ｂとを備えている。

　これにより、第３エアーブロ機構１０は、エアーカーテン３３の内部において、排気ガス２の流れ方向Ｔの下流側に向け、且つ第二容器３２の透光面３２ｃ（透光面の上）に向けてエアーを噴出させてミスト３等を吹き飛ばし、第二容器３２の透光面３２ｃにミスト３の凝縮によるドレンの貯溜、ドレンへのダスト５の付着、蓄積等が生じることを防止（抑止）できる。

　ここで、図３に示すように、第１エアーブロ機構８、第２エアーブロ機構９、第３エアーブロ機構１０は、エアー供給源（図示せず）と、エアー供給源と第一流路８ａ、第二流路９ａ（１０ａ）とを接続する配管３４と、各配管３４に設けられた電磁バルブ３５とを備えている。そして、第一流路８ａには、電磁バルブ３５の開閉制御によって間欠的にエアーが供給され、第二流路９ａ（１０ａ）には、メンテナンスなどを行う以外の通常計測使用時に電磁バルブ（不図示）が解放され、常時エアーが供給される。

　第１エアーブロ機構８によるエアーブロは、ダスト検出値に影響を及ぼすため、ＣＰＵが、エアーブロのタイミングに連動して、エアーブロ直前のダストの検出値を記録装置に記録し、表示部に、エアーブロ中の測定濃度として表示し、連続指示への影響を無くすようにすることが好ましい。

　なお、第３エアーブロ機構１０によるエアーブロが、第１エアーブロ機構８と同様、ダスト検出値に影響を及ぼすおそれがある場合には、第３エアーブロ機構１０の流路１０ａを独立して設けたり、第１エアーブロ機構８の第一流路８ａと連通させたり、第１エアーブロ機構８の第一流路８ａに繋がる配管を第３エアーブロ機構１０の流路１０ａに接続するなどして、第３エアーブロ機構１０の流路１０ａに間欠的にエアーを供給し、ミスト３等を吹き飛ばすようにしてもよい。

　図１、図２、図３に示すように、演算／制御装置Ｃは、散乱光６がダスト濃度と比例関係にあることに基づいて、散乱光６の光強度からダスト濃度を演算する演算装置３６と、シースヒータ１２の温度調節等を行う温度調節制御装置３７とを備えている。例えば、予めダスト濃度と光量と比例関係の検量線を作成しておけば、検出した散乱光６の光量に対するダスト濃度を前記検量線から求めることができる。

　さらに、演算／制御装置Ｃは、光照射器３０と投光用の光ファイバー３８で接続され、電気信号を受けるとともに電気信号に応じた光（光信号）を、投光用の光ファイバー３８を通じて光照射器３０から出射させる投光制御部３９と、散乱光検出器３１と受光用の光ファイバー４０で接続され、散乱光検出器３１で受光した光（光信号）を、受光用の光ファイバー４０を通じて受けるとともに、この光信号に応じた電気信号を演算装置３６に送信する受光制御部４１とからなる信号変換制御装置４２を備えている。

　すなわち、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００においては、ダスト検出装置Ａ２と演算／制御装置Ｃとが光ファイバー３８、４０で接続されている。そして、図１、図３に示すように、詳細を後述する通り、気化装置Ａ１及びダスト検出装置Ａ２からなるダスト濃度計本体Ａが煙道１の内部の中央領域１ａに配置され、演算／制御装置Ｃが煙道１の外部に配置され、煙道１の外部の投光制御部３９で電気信号を光信号に変換し、この光信号を煙道１の内部の光照射器３０に光ファイバー３８で伝送し、光照射器３０から排気ガス２に光を照射するように構成されている。また、煙道１の内部でダスト検出装置Ａ２が検出した光信号を光ファイバー４０で煙道１の外部に伝送し、煙道１の外部の受光制御部４１で電気信号に変換し、演算装置３６がこの電気信号によってダスト濃度を求めるように構成されている。

　なお、本実施形態の演算／制御装置Ｃは、図３に示すように、コントロールボックスＣ１と中継ボックスＣ２とを備え、例えば、電源供給、測定値の記憶や表示、自動校正信号や故障警報信号などの信号発信を行う計器室Ｄに接続されている。

　一方、ダスト濃度計支持体Ｂは、図１、図４、図６から図８に示すように、気化装置Ａ１及びダスト検出装置Ａ２からなるダスト濃度計本体Ａを煙道１の内部の中央領域１ａに配置して支持するためのものであり、耐食性及び所定の耐力を有する金属製の支持バーＢ１と、煙道１を形成する躯体２６などに形成した取付孔２６ａに嵌合して取付孔２６ａ部分を封止するとともに、取付孔２６ａに挿通配置された支持バーＢ１を、間接的又は直接的に煙道１の軸芯（軸線）Ｏ２に直交する径方向に支持バーＢ１の軸線Ｏ３方向を向けた状態で支持する支持バー保持部材Ｂ２とを備えて構成されている。

　本実施形態の支持バーＢ１は、例えばＳＵＳ３０４などの管材であり、軸線Ｏ３方向後端を演算／制御装置Ｃの中継ボックスＣ２に接続し、先端をダスト濃度計本体Ａ（ベース部２５）に接続し、煙道１を形成する躯体２６などに形成した取付孔２６ａに挿通配置され、ダスト濃度計本体Ａを煙道１の中央領域１ａに配置する。

　支持バーＢ１には、外周面から軸線Ｏ３中心の径方向外側に突出し、軸線Ｏ３方向後端から先端まで延びる補強リブＢ３が設けられている。

　補強リブＢ３は、例えば、ＳＵＳ３０４など板材であり、１枚の補強リブＢ３が支持バーＢ１に溶接するなどして一体に設けられている。補強リブＢ３は、支持バーＢ１を前記取付孔２６ａに挿通して所定位置に配設した状態で、煙道１を流れる排気ガス２の流れ方向Ｔ下流側に突出して設けられている。

　また、本実施形態の補強リブＢ３は、支持バーＢ１の軸線Ｏ３方向後端から先端に向かうに従い漸次その突出量が小となる略三角形状を呈するように形成されている。すなわち、補強リブＢ３は、支持バーＢ１の軸線Ｏ３方向に作用する応力（曲げモーメント等）に応じて幅寸法（高さ寸法）を変え、ダスト濃度計支持体Ｂの軽量化を図りつつ効果的に支持バーＢ１を補強できるように設けられている。

　支持バー保持部材Ｂ２は、例えば、金属製であり、前記取付孔２６ａに嵌合する外形を備えた筒状体２８と、筒状体２８の軸線Ｏ４方向後端に、外面から軸線Ｏ４直交方向外側に突出し、外周に沿って延びて環状に繋がるフランジ２９とを備えて形成されている。

　支持バー保持部材Ｂ２は、軸線Ｏ４方向先端側を前記取付孔２６ａに嵌合させ、その内部に互いの軸線Ｏ３、Ｏ４が同軸上に配されるように支持バーＢ１（及び補強リブＢ３）を挿通し、後端のフランジ２９を支持バーＢ１の後端とともに演算／制御装置Ｃの中継ボックスＣ２にボルト結合して配設されている。なお、前記取付孔２６ａに支持バー保持部材Ｂ２の先端側を嵌合させた部分は、シール処理するなどして煙道１を封止する。

　そして、上記構成からなる本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００においては、図１、図８に示すように、ダスト濃度計支持体Ｂによって支持しつつ、白濁排気ガス２の流れ方向Ｔに気化装置Ａ１の内筒１１の軸線Ｏ１方向を向け、且つ入口開口２０を白濁排気ガス２の流れ方向Ｔ上流側、出口開口２２を下流側に向けて、ダスト濃度計本体Ａを煙道１の中央領域１ａ（例えば、煙道１の軸芯Ｏ２を中心とした直径３０ｃｍの領域）に配置する。また、煙道１の外部で演算／制御装置Ｃ（中継ボックスＣ２）をダスト濃度計支持体Ｂによって支持して配設する。

　これにより、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００では、煙道１の内部の中央領域１ａにおいて、気化装置Ａ１の内筒１１の内部に白濁排気ガス２を取り込んで白濁排気ガス２中のミスト３を気化させ、ミスト３を気化させた排気ガス２にダスト検出装置Ａ２の光照射器３０で計測光４を照射し、ダスト５に反射した散乱光６を散乱光検出器３１で検出し、ダスト濃度を測定することができる。

　また、煙道１の内部の中央領域１ａにおいて、白濁排気ガス２のダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測することが可能になる。

　したがって、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００によれば、米国、欧州、ＩＳＯ方式の連続排気ガス測定システムに準拠し、煙道１の中央領域１ａで、ミストを大量に含む白濁排気ガス２のダスト濃度を連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に計測することを可能になり、より信頼性、汎用性、適用性の高い白濁排気ガス２の光散乱式ダスト濃度計１００を実現することが可能になる。

　また、本実施形態の光散乱式ダスト濃度計１００においては、気化装置Ａ１の第一容器１５とダスト検出装置Ａ２の第二容器３２とが樹脂製の部材を用いて形成されていることによって、光散乱式ダスト濃度計１００の軽量化を図ることができる。これにより、ダスト濃度計支持体Ｂの先端にダスト濃度計本体Ａを取り付けて支持するように構成した場合であっても、その取扱性をよくすることができる。

　気化装置Ａ１の第一容器１５とダスト検出装置Ａ２の第二容器３２とが樹脂製の部材を用いて形成されていることによって、白濁排気ガス２に長期間暴露した場合であっても、また、白濁排気ガス２に塩酸などの腐食性物質が含まれている場合であっても、腐食、損傷等が生じにくい耐食性、耐久性に優れた容器、ひいては光散乱式ダスト濃度計１００を形成、構成することが可能になる。

　ここで、ダスト濃度計支持体Ｂの先端にダスト濃度計本体Ａを取り付けて支持するように構成した場合には、例えば、光散乱式ダスト濃度計１００の搬送作業時や設置作業を行う際に、ダスト濃度計本体Ａを、煙道１を形成する躯体２６などに当ててしまい、第一容器１５や第二容器３２が損傷することも考えられる。これに対し、本実施形態では、気化装置Ａ１の第一容器１５とダスト検出装置Ａ２の第二容器３２とを樹脂製の部材を用いて形成することで、衝撃などによって損傷した場合に、部材の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れた光散乱式ダスト濃度計１００を実現できる。

　さらに、第一容器１５や第二容器３２の樹脂製の部材を、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂））、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素系樹脂を用いて形成したり、さらにフッ素系樹脂にカーボンを混入した樹脂材を用いて形成することよって、より効果的に耐食性、耐久性に優れた容器（光散乱式ダスト濃度計１００）を形成することが可能になる。

　また、第一容器１５や第二容器３２を、複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成することによって、各部材の取り付け、加工、交換等を容易に行うことができるとともに、密閉性を容易に確保することが可能になる。

　以上、本発明に係る白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

　例えば、本実施形態では、ダスト濃度計支持体Ｂによって、気化装置Ａ１及びダスト検出装置Ａ２からなるダスト濃度計本体Ａを煙道１の中央領域１ａに配置するものとして説明を行ったが、必ずしもダスト濃度計本体Ａを煙道１の中央領域１ａに配置することに限定しなくてもよく、ダスト濃度計支持体Ｂの長さを調整してダスト濃度計本体Ａを煙道１の内部の所望の位置に配置し、この煙道１の内部の所望の位置の白濁排気ガス２のダスト濃度を計測するために用いてもよい。

　本発明の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計は、既存の煙道に簡単かつ低コストで取り付けられる。また、これまで困難であった露点以下の白濁排気ガス中のダストのみを直接煙道内の中央領域において、白濁排気ガスの流れが低速であっても、他のミストの影響を受けることなく、連続的で正確に、且つ長期にわたって継続的に測定できる全流速対応型であるため、汎用性、信頼性が高く、白濁排気ガスに対して基準値を超えているのではないかと不安をもつ住民への説明エビデンスを提供できる。さらには、白煙防止対策にも活用することができる。したがって、排気ガス測定の技術分野、産業において大いに貢献することが期待できる。

１　煙道
１ａ　中央領域
２　白濁排気ガス
３　ミスト
４　計測光（光）
５　ダスト
６　散乱光
７　演算制御装置
８　第１エアーブロ機構
９　第２エアーブロ機構（エアーカーテン用のエアーブロ機構）
１０　第３エアーブロ機構（透光面用のエアーブロ機構）
１０ｂ　エアー放出口
１１　内筒
１２　シースヒータ
１３　伝熱材
１４　断熱材
１５　第一容器
２０　入口（入口開口）
２１　入口側遮蔽板部
２２　出口（出口開口）
２３　出口側遮蔽板部
２４　カバー部
２５　ベース部
２６　煙道を形成する躯体
２６ａ　取付孔
２７　熱電対
３０　光照射器
３１　散乱光検出器
３２　第二容器
３２ｃ　透光部材（透光面：投光面及び受光面）
３３　エアーカーテン
３６　演算装置
３８　投光用の光ファイバー
３９　投光制御部
４０　受光用の光ファイバー
４１　受光制御部
１００　白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計
Ａ　ダスト濃度計本体
Ａ１　気化装置
Ａ２　ダスト検出装置
Ｂ　ダスト濃度計支持体
Ｂ１　支持バー
Ｂ２　支持バー保持部材
Ｂ３　補強リブ
Ｃ　演算／制御装置
Ｃ１　コントロールボックス
Ｃ２　中継ボックス
Ｄ　計器室
Ｏ１　内筒の軸線
Ｏ２　煙道の軸芯
Ｏ３　支持バーの軸線
Ｏ４　支持バー保持部材の軸線
Ｓ１　気化装置を経てミストが気化した状態を維持した領域（ミストが気化している領域）
Ｓ２　散乱光検出域
Ｓ３　気化装置を経ていない白濁排気ガス領域
Ｔ　白濁排気ガスの流れ方向

Claims (6)

1. 　煙道内においてミストとダストが吸着、共存した白濁排気ガス中のダストを前記煙道内で直接検出してダスト濃度を測定するための白濁排気ガス用のダスト濃度計であって、
   　前記煙道内に配設され、測定対象の前記白濁排気ガスを取り込むとともに前記ミストを気化させる気化装置、及び前記ミストが気化している領域に光を照射する光照射器、及び前記光が前記ダストに反射した散乱光を検出する散乱光検出器を有するダスト検出装置からなるダスト濃度計本体と、
   　前記煙道の外部から内部に挿通配置され、前記ダスト濃度計本体を支持しつつ前記煙道内に配置するダスト濃度計支持体と、
   　前記散乱光検出器によって検出された散乱光強度を基に前記白濁排気ガス中のダスト濃度を求める演算／制御装置とを備える白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
2. 　前記煙道の内部に配置される前記ダスト濃度計本体の前記光照射器及び前記散乱光検出器と、前記煙道の外部に配置される前記演算／制御装置とが光ファイバーで接続され、
   　前記沿道の外部の前記演算／制御装置の投光制御部で電気信号を光信号に変換し、該光信号を前記煙道の内部の光照射器に投光用の光ファイバーで伝送して前記光照射器から排気ガスに光を照射するように構成され、
   　前記煙道の内部で前記散乱光検出器が検出した光信号を受光用の光ファイバーで前記煙道の外部に伝送し、前記煙道の外部の受光制御部で電気信号に変換して前記演算／制御装置でダスト濃度を求めるように構成されている、請求項１に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
3. 　前記ダスト濃度計支持体が、前記煙道の内部に配置される先端に前記ダスト濃度計本体を接続し、前記煙道の外部に配置される後端に前記演算／制御装置の少なくとも一部を接続して前記煙道の外部から内部に挿通配置される支持バーと、
   　前記支持バーの外周面から前記支持バーの軸線中心の径方向外側に突出するとともに前記支持バーの軸線方向に沿って延びる補強リブと、
   　前記煙道に貫通形成した取付孔に嵌合して前記支持バーを保持する支持バー保持部材とを備える請求項１または請求項２に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
4. 　前記気化装置は、
   　金属製の内筒と、
   　前記内筒の外周に巻き回して設けられるシースヒータと、
   　前記気化装置の外郭を形成する第一容器とを備え、
   　前記ダスト検出装置は、前記光照射器及び前記散乱光検出器を収容し、前記ダスト検出装置の外郭を形成する第二容器を備え、
   　前記第一容器と前記第二容器とが樹脂製の部材を用いて形成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
5. 　前記第一容器と前記第二容器とを形成する樹脂製の部材が、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又はＰＶＤＦのフッ素系樹脂、又は前記フッ素系樹脂に炭化ケイ素を混合した複合樹脂を用いて形成されている、請求項４に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。
6. 　前記第一容器が複数の部材を組み付けて矩形箱状に形成されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計。

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