JP2010276550A - Exhaust gas analyzer and probe unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばエンジン、ボイラ、廃棄物燃焼炉、工業用炉等の燃焼装置の排気管に取り付けられて、当該排気管内の煙道を流れる排ガスに含まれる所定成分を分析する排ガス分析装置及びこれに用いられるプローブユニットに関するものである。 The present invention is, for example, an exhaust gas analyzer that is attached to an exhaust pipe of a combustion apparatus such as an engine, a boiler, a waste combustion furnace, an industrial furnace, etc., and analyzes a predetermined component contained in an exhaust gas flowing through a flue in the exhaust pipe, The present invention relates to a probe unit used for this.
従来、煙道内の排ガスに含まれる酸素又は窒素酸化物等の所定成分を検出して分析する排ガス分析装置としては、特許文献１及び特許文献２に示すように、煙道内にプローブユニットを直接挿入して取り付け、当該プローブユニットにより排ガスをサンプリングすると共に、その排ガス中の例えば酸素又は窒素酸化物等の所定成分を検出するものがある。 Conventionally, as an exhaust gas analyzer for detecting and analyzing predetermined components such as oxygen or nitrogen oxides contained in exhaust gas in a flue, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, a probe unit is directly inserted into the flue The exhaust gas is sampled by the probe unit, and a predetermined component such as oxygen or nitrogen oxide in the exhaust gas is detected.
具体的にこのプローブユニットは、ガスを内部に導入するための複数のガス導入孔を有するガスセンサと、このガスセンサを内部に保持し、煙道内に突出して設けられてその煙道を流れる排ガスを前記ガスセンサに導くセンサホルダと、を備えている。そして、センサホルダには、ガスセンサに校正ガスを供給するための１つの校正ガス流路が形成されており、この校正ガス流路は、ガスセンサのガス導入孔を囲む側壁内面において開口している。このような構成において、校正ガス流路からガス導入孔に校正ガスを吹き付けることによってガスセンサに校正ガスを供給して校正するようにしている。 Specifically, the probe unit includes a gas sensor having a plurality of gas introduction holes for introducing gas into the interior, and the exhaust gas flowing through the flue that is provided in the flue while holding the gas sensor inside the flue. And a sensor holder that leads to the gas sensor. The sensor holder is formed with one calibration gas channel for supplying calibration gas to the gas sensor, and this calibration gas channel is opened on the inner surface of the side wall surrounding the gas introduction hole of the gas sensor. In such a configuration, calibration gas is supplied from the calibration gas flow path to the gas introduction hole to supply the calibration gas to the gas sensor for calibration.
しかしながら、複数のガス導入孔に対して１つの校正ガス流路により校正ガスを供給するので、ガス導入孔を介してガスセンサ内部に校正ガスを十分に供給することができないという問題がある。特に、プローブユニットは煙道内に突出して設けられることから、煙道内の圧力が引圧の場合には校正ガスがガス導入孔に流れ込む前に煙道内に引っ張られてしまう等、煙道内の圧力影響を受けてしまい、ガスセンサに校正ガスを十分に供給することができないという問題がある。このような状況において、ガスセンサ内部に十分な校正ガスを供給させようとすると、校正ガスの消費量が増大してしまうという問題もある。 However, since the calibration gas is supplied to the plurality of gas introduction holes through one calibration gas flow path, there is a problem that the calibration gas cannot be sufficiently supplied into the gas sensor through the gas introduction holes. In particular, since the probe unit protrudes into the flue, if the pressure in the flue is a pulling pressure, the calibration gas will be pulled into the flue before flowing into the gas introduction hole. There is a problem that the calibration gas cannot be sufficiently supplied to the gas sensor. In such a situation, if sufficient calibration gas is supplied inside the gas sensor, there is a problem that the consumption amount of the calibration gas increases.
また、組み立て段階において、校正ガス流路の開口と複数のガス導入孔のうちの１つとを対向させることによって、或いは、校正ガス流路を分岐させて各分岐路の開口とガス導入孔とを対向させることによって、ガス導入孔からガスセンサ内部に校正ガスを十分に供給できるとも考えられるが、組み立て精度の問題から校正ガス流路の開口とガス導入孔とを対向させることが難しい。さらに、校正ガス流路を分岐させる構造では、センサホルダの構成が複雑化及び大型化してしまう等現実的ではない。 Further, in the assembly stage, the opening of the calibration gas channel and one of the plurality of gas introduction holes are opposed to each other, or the calibration gas channel is branched so that the opening of each branch channel and the gas introduction hole are Although it can be considered that the calibration gas can be sufficiently supplied from the gas introduction hole into the gas sensor by making it face each other, it is difficult to make the opening of the calibration gas flow path and the gas introduction hole face each other due to the problem of assembly accuracy. Furthermore, the structure in which the calibration gas flow path is branched is not realistic such that the configuration of the sensor holder becomes complicated and large.
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単且つ組み立て容易な構成でありながら、校正ガスの消費量を増大させることなく確実に複数のガス導入孔に校正ガスを行き渡らせることをその主たる所期課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems all at once, and calibrates to a plurality of gas introduction holes surely without increasing the consumption of calibration gas while having a simple and easy assembly structure. The main goal is to distribute gas.
すなわち本発明に係るプローブユニットは、ガスを内部に導入するための複数のガス導入孔を有するガスセンサと、前記ガスセンサを内部に保持し、煙道内に突出して設けられてその煙道を流れる排ガスを前記ガスセンサに導くセンサホルダと、前記センサホルダに設けられ、前記ガスセンサのガス導入孔を囲む側壁内面において開口し、前記ガスセンサに校正ガスを供給する校正ガス流路と、前記校正ガス流路の開口に連続して設けられ、前記側壁内面において前記ガス導入孔に対向するようにその配列方向に沿って設けられた案内溝と、を備えることを特徴とする。 That is, the probe unit according to the present invention includes a gas sensor having a plurality of gas introduction holes for introducing gas into the interior, and the exhaust gas flowing in the flue by holding the gas sensor inside and protruding from the flue. A sensor holder that leads to the gas sensor; a calibration gas channel that is provided in the sensor holder and that opens on an inner surface of a side wall surrounding the gas introduction hole of the gas sensor; and that supplies calibration gas to the gas sensor; and an opening of the calibration gas channel And a guide groove provided along the arrangement direction so as to face the gas introduction hole on the inner surface of the side wall.
このようなものであれば、ガス導入孔を囲む側壁内面において、複数のガス導入孔の配列方向に沿って案内溝を設けるという簡単な構成でありながら、校正ガス流路から供給された校正ガスは案内溝に沿って流れることになり、煙道内の圧力影響を受けにくくすることができ、校正ガスの消費量を増大化させることなく、複数のガス導入孔に校正ガスを行き渡らせることができる。また、校正ガス流路の開口に連続した案内溝が複数のガス導入孔の配列方向に沿って設けられているので、校正ガス流路の開口とガス導入孔との位置関係に関係なく校正ガスをガス導入孔に導くことができ、センサホルダ内へのガスセンサの取り付けを簡単に行うことができる。 If this is the case, the calibration gas supplied from the calibration gas flow path has a simple configuration in which guide grooves are provided along the arrangement direction of the plurality of gas introduction holes on the inner surface of the side wall surrounding the gas introduction holes. Will flow along the guide groove, making it less susceptible to pressure effects in the flue and allowing the calibration gas to be distributed to multiple gas introduction holes without increasing the consumption of the calibration gas . In addition, since a guide groove continuous to the opening of the calibration gas flow path is provided along the arrangement direction of the plurality of gas introduction holes, the calibration gas is independent of the positional relationship between the calibration gas flow path opening and the gas introduction hole. Can be guided to the gas introduction hole, and the gas sensor can be easily mounted in the sensor holder.
校正ガス流路の開口とガス導入孔との位置関係に関係なく、センサホルダへのガスセンサの取り付けをより簡単に行うためには、前記案内溝が、前記側壁内面の全周に亘って形成されていることが望ましい。 Regardless of the positional relationship between the calibration gas flow path opening and the gas introduction hole, in order to more easily attach the gas sensor to the sensor holder, the guide groove is formed over the entire circumference of the inner surface of the side wall. It is desirable that
上記のように案内溝を設けるだけの構成では、煙道内の圧力の大きさによって等、校正ガスがガス導入孔に到達しない場合等が考えられる。この問題を解決するためには、前記校正ガス流路における開口側が、その流路を狭めることによって校正ガスの流速を上げて前記ガスセンサに供給するものであることが望ましい。また、少量の校正ガスで十分な流速が得られるため、校正ガスの消費量を削減することができる。 In the configuration in which only the guide groove is provided as described above, there may be a case where the calibration gas does not reach the gas introduction hole due to the pressure in the flue. In order to solve this problem, it is desirable that the opening side of the calibration gas flow path is configured to increase the flow rate of the calibration gas by narrowing the flow path and to supply the gas sensor. In addition, since a sufficient flow rate can be obtained with a small amount of calibration gas, the consumption of calibration gas can be reduced.
また、本発明に係る排ガス分析装置は、上記のプローブユニットを用いたものであって、煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブユニットであって、ガスを内部に導入するための複数のガス導入孔を有するガスセンサと、前記ガスセンサを内部に保持し、煙道内に突出して設けられてその煙道を流れる排ガスを前記ガスセンサに導くセンサホルダと、前記センサホルダに設けられ、前記ガスセンサのガス導入孔を囲む側壁内面において開口し、前記ガスセンサに校正ガスを供給する校正ガス流路と、前記校正ガス流路の開口に連続して設けられ、前記側壁内面において前記複数のガス導入孔に対向するようにその配列方向に沿って設けられた案内溝と、を備えることを特徴とする。 An exhaust gas analyzer according to the present invention uses the above probe unit, and is a probe unit that samples exhaust gas flowing through a flue, and has a plurality of gas introduction holes for introducing gas into the interior. A gas sensor that holds the gas sensor inside, a sensor holder that protrudes into the flue and guides the exhaust gas flowing through the flue to the gas sensor, and a gas introduction hole of the gas sensor that is provided in the sensor holder. An opening is formed on the inner surface of the surrounding side wall, the calibration gas channel for supplying calibration gas to the gas sensor, and an opening of the calibration gas channel are provided continuously so as to face the plurality of gas introduction holes on the inner surface of the side wall. And a guide groove provided along the arrangement direction.
このように構成した本発明によれば、簡単且つ組み立て容易な構成でありながら、校正ガスの消費量を増大させることなく確実に全てのガス導入孔に校正ガスを行き渡らせることができる。 According to the present invention configured as described above, the calibration gas can be reliably distributed to all the gas introduction holes without increasing the consumption amount of the calibration gas, although the configuration is simple and easy to assemble.
以下、本発明に係る排ガス分析装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas analyzer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
＜装置構成＞
本実施形態に係る排ガス分析装置１００は、例えば石炭焚きボイラ又は重油焚きボイラ等のボイラ、又はガスエンジン、船舶用エンジン等の内燃機関に接続された排気管Ｈ内の煙道を流れる排ガスＧに含まれる所定成分（例えばＮＯＸ、ＳＯＸ、ＣＯ２、ＣＯ等）を分析する直接挿入型の排ガス分析装置である。なお、この排ガス分析装置１００により得られた分析結果（例えば所定成分の濃度）は、脱硝又は脱硫の制御等に用いられる。
<Device configuration>
The exhaust gas analyzer 100 according to the present embodiment is used for the exhaust gas G flowing through the flue in the exhaust pipe H connected to a boiler such as a coal fired boiler or a heavy oil fired boiler, or an internal combustion engine such as a gas engine or a marine engine. This is a direct-insertion type exhaust gas analyzer that analyzes predetermined components (for example, NO X , SO X , CO 2 , CO, etc.). The analysis result (for example, the concentration of the predetermined component) obtained by the exhaust gas analyzer 100 is used for control of denitration or desulfurization.
具体的にこのものは、図１及び図２に示すように、排気管Ｈに固定されることにより、その先端部が煙道内に突出して設けられ、内部に所定成分を検出するガスセンサ４を有するプローブユニット２と、当該プローブユニット２からの検出信号を受信して、当該検出信号を受信して、排ガスＧに含まれる所定成分を連続的かつ高速応答で分析する制御ユニット３と、を備える。なお、制御ユニット３は、演算処理部及び表示部等（不図示）を備えており、プローブユニット２と制御ユニット３とはケーブル接続されている。 Specifically, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, this has a gas sensor 4 that is fixed to the exhaust pipe H so that its tip protrudes into the flue and detects a predetermined component inside. A probe unit 2 and a control unit 3 that receives a detection signal from the probe unit 2, receives the detection signal, and analyzes a predetermined component contained in the exhaust gas G continuously and with a high-speed response. The control unit 3 includes an arithmetic processing unit, a display unit, and the like (not shown), and the probe unit 2 and the control unit 3 are connected by a cable.
プローブユニット２は、図１及び図２に示すように、煙道を流れる排ガスＧをサンプリングし、そのサンプリングした排ガスＧに含まれる所定成分を検出するものであり、図３に示すように、ガスを内部に導入するための複数のガス導入孔４ａを有するガスセンサ４と、ガスセンサ４を内部に保持し、煙道内に突出して設けられてその煙道を流れる排ガスＧをガスセンサ４に導くセンサホルダ５と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the probe unit 2 samples the exhaust gas G flowing through the flue and detects a predetermined component contained in the sampled exhaust gas G. As shown in FIG. A gas sensor 4 having a plurality of gas introduction holes 4a for introducing gas into the inside, and a sensor holder 5 that holds the gas sensor 4 inside and projects the exhaust gas G that flows in the flue and flows through the flue to the gas sensor 4 And.
ガスセンサ４は、板状又は棒状の酸素イオン伝導性固体電解質を用いた高温作動型のセンサ素子と、当該センサ素子を加熱するヒータと、前記センサ素子及びヒータを収容する概略筒形状をなすセンサケースと、を備えている。そして、センサケースの先端側には、図３に示すように、ガスをセンサ素子に導くための複数個のガス導入孔４ａが、当該センサケースの周方向に所定間隔をおいて形成（本実施形態では９０度等配）されている。また、センサ素子には一対の電極が設けられており、両電極間の電位差に起因して発生する電流を測定することによって、排ガスＧ中の所定成分の濃度を検出可能に構成されている。センサケースの基端部には、前記センサ素子により生じた電流を外部に出力するためのリード線Ｃが例えば半田付けによって接続されている（図３参照）。 The gas sensor 4 includes a sensor element of a high temperature operation type using a plate-like or rod-like oxygen ion conductive solid electrolyte, a heater for heating the sensor element, and a sensor case having a substantially cylindrical shape that houses the sensor element and the heater. And. As shown in FIG. 3, a plurality of gas introduction holes 4a for guiding gas to the sensor element are formed at a predetermined interval in the circumferential direction of the sensor case (this embodiment). In the form, it is equally distributed by 90 degrees. In addition, the sensor element is provided with a pair of electrodes, and is configured to be able to detect the concentration of a predetermined component in the exhaust gas G by measuring a current generated due to a potential difference between the two electrodes. A lead wire C for outputting the current generated by the sensor element to the outside is connected to the base end portion of the sensor case by, for example, soldering (see FIG. 3).
センサホルダ５は、概略円筒形状をなすものであり、少なくとも排気管Ｈ内に挿入される部分の外側周面の外径が一定となるように構成されている。また、センサホルダ５の基端部には、排気管Ｈに設けられた取り付け部Ｈ１にねじ固定するためのフランジ部５０１が形成されている（図１等参照）。センサホルダ５の先端部には、図３に示すように、センサホルダ５内部に排ガスＧを導入するための開口部５０２が形成されている。また、当該開口部５０２には、センサホルダ５内にサンプリングされる排ガスＧ中のダストを除去するための防塵用のフィルタＦが設けられている。なお、図３における符号６は、センサホルダ５の先端部から延出し、開口部５０２及びフィルタＦの前方の空間を少なくとも煙道上流側から囲むように設けられた囲み板である。 The sensor holder 5 has a substantially cylindrical shape, and is configured so that the outer diameter of at least the outer peripheral surface of the portion inserted into the exhaust pipe H is constant. Further, a flange portion 501 is formed at the base end portion of the sensor holder 5 to be screwed to a mounting portion H1 provided on the exhaust pipe H (see FIG. 1 and the like). As shown in FIG. 3, an opening 502 for introducing the exhaust gas G into the sensor holder 5 is formed at the tip of the sensor holder 5. Further, the opening 502 is provided with a dustproof filter F for removing dust in the exhaust gas G sampled in the sensor holder 5. Reference numeral 6 in FIG. 3 is a surrounding plate that extends from the tip of the sensor holder 5 and that surrounds the opening 502 and the space in front of the filter F at least from the upstream side of the flue.
フィルタＦは、表面積を可及的に大きくするために、概略有底筒形状をなし、その底壁が先端側となるように前記センサホルダ５の開口部５０２を覆うように取り付けられる。この構成により、フィルタＦの表面積を可及的に大きくし、フィルタＦの目詰まりによる排ガスＧの不通を防止することができる。また、校正時におけるフィルタＦの目詰まりによる圧力影響を軽減することもできる。 In order to increase the surface area as much as possible, the filter F has a substantially bottomed cylindrical shape, and is attached so as to cover the opening 502 of the sensor holder 5 so that the bottom wall is on the tip side. With this configuration, it is possible to increase the surface area of the filter F as much as possible and prevent the exhaust gas G from being blocked due to the filter F being clogged. In addition, the influence of pressure due to clogging of the filter F during calibration can be reduced.
また、センサホルダ５は、図３に示すように、内管５１１及び外管５１２からなる二重管構造を有する二重管要素５１と、当該二重管要素５１の先端側内部にガスセンサ４を収容して固定するための固定用要素５２とを有している。そして、二重管要素５１の内管５１１内にガスセンサ４の基端部が収容されるとともに、固定用要素５２内にガスセンサ４の先端部が収容される。具体的に固定用要素５２は、内部にガスセンサ４の先端部（ガス導入孔４ａが形成された部分を含む。）を収容する中空部５２１を有する。この中空部５２１の先端側開口が、センサホルダ５の開口部５０２となる。また、中空部５２１の内面５２１ａは、ガスセンサ４におけるガス導入孔４ａが形成された外側周面と同心円状に形成されている。 Further, as shown in FIG. 3, the sensor holder 5 includes a double pipe element 51 having a double pipe structure composed of an inner pipe 511 and an outer pipe 512, and the gas sensor 4 disposed inside the distal end side of the double pipe element 51. And a fixing element 52 for receiving and fixing. The proximal end portion of the gas sensor 4 is accommodated in the inner tube 511 of the double tube element 51, and the distal end portion of the gas sensor 4 is accommodated in the fixing element 52. Specifically, the fixing element 52 has a hollow portion 521 that accommodates a tip portion (including a portion where the gas introduction hole 4a is formed) of the gas sensor 4 therein. The opening on the front end side of the hollow portion 521 becomes the opening portion 502 of the sensor holder 5. Further, the inner surface 521a of the hollow portion 521 is formed concentrically with the outer peripheral surface in which the gas introduction hole 4a in the gas sensor 4 is formed.
＜校正ガス流路Ｌ１について＞
そして、本実施形態のセンサホルダ５には、図３に示すように、ガスセンサ４のガス導入孔４ａを囲む側壁内面、つまり中空部５２１の内面５２１ａにおいて開口し、ガスセンサ４に校正ガスを供給する校正ガス流路Ｌ１が形成されている。
<Regarding calibration gas flow path L1>
Then, as shown in FIG. 3, the sensor holder 5 of the present embodiment opens on the inner surface of the side wall surrounding the gas introduction hole 4 a of the gas sensor 4, that is, the inner surface 521 a of the hollow portion 521, and supplies the calibration gas to the gas sensor 4. A calibration gas flow path L1 is formed.
校正ガス流路Ｌ１は、センサホルダ５の内管５１１及び外管５１２の間において、センサホルダ５の軸方向に沿って設けられた校正ガス配管７と、この校正ガス配管７が接続される二重管要素５１の先端壁に形成された内部流路５１ａと、センサホルダ５の固定用要素５２内に形成された内部流路５２ａと、から構成される。なお、校正ガス配管７の外部接続ポート（不図示）には、校正ガス供給源（不図示）が接続される。固定用要素５２の内部流路５２ａの配管接続側開口部には、二重管要素５１の先端壁の内部流路５１ａに接続するための接続パイプ５２２が溶接されている。そして、この接続パイプ５２２が二重管要素５１の内部流路５１ａに嵌合することによって、校正ガス流路Ｌ１が形成される。 The calibration gas flow path L1 is connected between the inner pipe 511 and the outer pipe 512 of the sensor holder 5 along the axial direction of the sensor holder 5 and the calibration gas pipe 7 connected to the calibration gas pipe 7. The internal flow path 51 a is formed in the distal end wall of the heavy pipe element 51, and the internal flow path 52 a is formed in the fixing element 52 of the sensor holder 5. A calibration gas supply source (not shown) is connected to an external connection port (not shown) of the calibration gas pipe 7. A connection pipe 522 for welding to the internal flow path 51 a on the distal end wall of the double pipe element 51 is welded to the opening on the pipe connection side of the internal flow path 52 a of the fixing element 52. The connecting pipe 522 is fitted into the internal flow path 51a of the double pipe element 51, whereby the calibration gas flow path L1 is formed.
このように構成される校正ガス流路Ｌ１において、校正ガス流路Ｌ１における下流側開口側が、その流路を狭めることによって、校正ガスの流速を上げてガスセンサ４（具体的にガス導入孔４ａ）に供給されるように構成されている。詳細には、校正ガス配管７の内径（例えば６ｍｍ）よりも固定用要素５２内に形成された内部流路５２ａの内径を小さくすることによって（例えば４ｍｍ）、校正ガス流路Ｌ１における下流側開口側の流路を狭めるようにしている。 In the calibration gas flow path L1 configured in this way, the downstream opening side of the calibration gas flow path L1 narrows the flow path, thereby increasing the flow rate of the calibration gas, and the gas sensor 4 (specifically, the gas introduction hole 4a). It is comprised so that it may be supplied to. Specifically, by making the inner diameter of the internal flow path 52a formed in the fixing element 52 smaller than the inner diameter (for example, 6 mm) of the calibration gas pipe 7 (for example, 4 mm), the downstream opening in the calibration gas flow path L1. The flow path on the side is narrowed.
＜案内溝８について＞
しかして本実施形態のプローブユニット２のセンサホルダ５は、図３に示すように、校正ガス流路Ｌ１の下流側開口に連続して設けられ、校正ガス流路Ｌ１からの校正ガスを複数のガス導入孔４ａに行き渡らせるための案内溝８を有している。
<About guide groove 8>
Therefore, as shown in FIG. 3, the sensor holder 5 of the probe unit 2 of the present embodiment is continuously provided in the downstream opening of the calibration gas flow path L1, and a plurality of calibration gases from the calibration gas flow path L1 are supplied. A guide groove 8 is provided for reaching the gas introduction hole 4a.
この案内溝８は、中空部５２１の内面５２１ａにおいて複数のガス導入孔４ａに対向するようにその配列方向に沿って設けられている。本実施形態のガス導入孔４ａはガスセンサ４（具体的には円筒状をなすセンサケース）の周方向に沿って設けられていることから、案内溝８も周方向に沿って設けられている。また、案内溝８は、校正ガス流路Ｌ１から出た校正ガスが周方向に亘って万遍無く行き渡るようにすべく、中空部５２１の内面５２１ａの全周に亘って形成されている。なお、図２等において案内溝８は、断面Ｖ字状をなすものであるが、その他、案内溝８の沿って流れた校正ガスがガス導入孔４ａに向かって流れるものであれば良く、断面凹状をなすものであっても良いし、断面半円状をなすものであっても良い。 The guide groove 8 is provided along the arrangement direction so as to face the plurality of gas introduction holes 4a on the inner surface 521a of the hollow portion 521. Since the gas introduction hole 4a of the present embodiment is provided along the circumferential direction of the gas sensor 4 (specifically, a cylindrical sensor case), the guide groove 8 is also provided along the circumferential direction. Further, the guide groove 8 is formed over the entire circumference of the inner surface 521a of the hollow portion 521 so that the calibration gas discharged from the calibration gas flow path L1 can be distributed evenly in the circumferential direction. In FIG. 2 and the like, the guide groove 8 has a V-shaped cross section, but any other calibration gas may be used as long as the calibration gas flowing along the guide groove 8 flows toward the gas introduction hole 4a. A concave shape or a semicircular cross section may be used.
＜冷却用空気流路Ｌ２について＞
さらにセンサホルダ５には、図２に示すように、ガスセンサ４に冷却用空気を供給し、冷却用空気排出口Ｐ１が煙道外に設けられた冷却用空気流路Ｌ２と、一端が冷却用空気排気口Ｐ１に接続され、他端が煙道内に連通する排出管９と、この排出管９上に設けられて冷却用空気排出口側から煙道側への流通のみを許容する逆止弁１０と、が設けられている。
<About the cooling air flow path L2>
Further, as shown in FIG. 2, the sensor holder 5 is supplied with cooling air to the gas sensor 4 and has a cooling air flow path L2 provided with a cooling air discharge port P1 outside the flue, and one end of the cooling air. A discharge pipe 9 connected to the exhaust port P1 and having the other end communicating with the inside of the flue, and a check valve 10 provided on the discharge pipe 9 and allowing only the flow from the cooling air discharge port side to the flue side. And are provided.
冷却用空気流路Ｌ２は、図３に示すように、内管５１１内に形成された冷却用空気往路Ｌ２１と、内管５１１及び外管５１２により形成される空間内に形成される冷却用空気復路Ｌ２２とからなる。本実施形態では、内管５１１内の空間そのものが冷却用空気往路Ｌ２１を形成し、内管５１１及び外管５１２の間の空間そのものが冷却用空気復路Ｌ２２を形成する。そして、冷却用空気往路Ｌ２１及び冷却用空気復路Ｌ２２は、内管５１１の軸方向先端側に形成された１又は複数の連通孔５１１ｈにより連通している。 As shown in FIG. 3, the cooling air flow path L <b> 2 is a cooling air formed in a space formed by the cooling air forward path L <b> 21 formed in the inner pipe 511 and the inner pipe 511 and the outer pipe 512. It consists of a return path L22. In this embodiment, the space itself in the inner pipe 511 forms the cooling air forward path L21, and the space itself between the inner pipe 511 and the outer pipe 512 forms the cooling air return path L22. The cooling air forward path L21 and the cooling air return path L22 are communicated with each other through one or a plurality of communication holes 511h formed on the distal end side in the axial direction of the inner pipe 511.
内管５１１の軸方向基端側には、冷却用空気を内管５１１内に導入するための冷却用空気供給源（不図示）が接続される。また、冷却用空気往路Ｌ２２の下流側開口（冷却用空気排出口Ｐ１）は、外管５１２の軸方向基端側に設けられることによって煙道外に設けられている。 A cooling air supply source (not shown) for introducing cooling air into the inner pipe 511 is connected to the axially proximal end side of the inner pipe 511. Further, the downstream opening (cooling air discharge port P1) of the cooling air forward path L22 is provided outside the flue by being provided on the axially proximal end side of the outer pipe 512.
このように内管５１１内の空間全体が冷却用空気往路Ｌ２１となるので、内管５１１内に収容されているガスセンサ４の基端部全体に万遍無く冷却用空気を当てることができ、ガスセンサ４の基端部を効率良く冷却することができる。また、内管５１１及び外管５１２の間の空気を冷却用空気が流れることによって、煙道内の排ガスＧとの間で断熱効果を奏し、ガスセンサ４を一層冷却することができる。 Thus, since the entire space in the inner pipe 511 becomes the cooling air forward path L21, the cooling air can be applied uniformly to the entire base end portion of the gas sensor 4 accommodated in the inner pipe 511, and the gas sensor The base end portion of 4 can be efficiently cooled. In addition, when the cooling air flows through the air between the inner pipe 511 and the outer pipe 512, a heat insulating effect is exhibited with the exhaust gas G in the flue, and the gas sensor 4 can be further cooled.
排出管９の他端は、フランジ部５０１に形成された貫通孔５０１ｈに接続されている。この貫通孔５０１ｈは、フランジ部５０１において煙道下流側に形成されている。そして、センサホルダ５のフランジ部５０１を排気管Ｈの取り付け部Ｈ１に固定した状態において、貫通孔５０１ｈを通過した冷却用空気は、センサホルダ５の外側周面と排気管Ｈのセンサホルダ５挿入孔の内面との間に形成された間隙Ｓ１内を通過して、プローブユニット２に対して煙道下流側に排出される。これにより、煙道を構成する排気管Ｈに何ら加工を施すことなく、冷却用空気排出口Ｐ１からの冷却用空気を煙道内に排出することができる。また、冷却用空気が煙道下流側に排出されることから、煙道内に冷却用空気を排出することによる測定結果への悪影響を防止することができる。さらに、逆止弁１０を煙道外に配置しているので、逆止弁が排ガスＧから受ける熱影響を無視することができる。 The other end of the discharge pipe 9 is connected to a through hole 501 h formed in the flange portion 501. The through hole 501h is formed on the flange portion 501 on the downstream side of the flue. And in the state which fixed the flange part 501 of the sensor holder 5 to the attachment part H1 of the exhaust pipe H, the cooling air which passed the through-hole 501h inserted the sensor holder 5 of the outer peripheral surface of the sensor holder 5 and the exhaust pipe H. It passes through the gap S1 formed between the inner surface of the hole and is discharged downstream of the flue with respect to the probe unit 2. Thereby, the cooling air from the cooling air discharge port P1 can be discharged into the flue without performing any processing on the exhaust pipe H constituting the flue. Further, since the cooling air is discharged to the downstream side of the flue, it is possible to prevent an adverse effect on the measurement result caused by discharging the cooling air into the flue. Furthermore, since the check valve 10 is disposed outside the flue, the thermal effect that the check valve receives from the exhaust gas G can be ignored.
＜清掃・測定ガス流路Ｌ３について＞
さらにセンサホルダ５は、図１に示すように、フィルタＦを清掃するための清掃用ガスを供給、又はフィルタＦを通過した排ガスＧの一部をガスセンサ４とは異なる測定装置に導く清掃・測定ガス流路Ｌ３と、を備えている。
<About cleaning / measurement gas flow path L3>
Further, as shown in FIG. 1, the sensor holder 5 supplies cleaning gas for cleaning the filter F, or conducts cleaning / measurement for guiding a part of the exhaust gas G that has passed through the filter F to a measuring device different from the gas sensor 4. A gas flow path L3.
清掃・測定ガス流路Ｌ３は、図３に示すように、センサホルダ５の内管５１１及び外管５１２の間において、センサホルダ５の軸方向に沿って設けられた清掃・測定ガス配管（以下、単に清掃ガス配管１１という。）と、この清掃ガス配管１１が接続される二重管要素５１の先端壁に形成された内部流路５１ｂと、センサホルダ５の固定用要素５２内に形成された内部流路５２ｂと、から形成される。なお、清掃ガス配管１１の煙道外に設けられた外部接続ポートＰ２には、図３に示すように、清掃用ガス供給源１２又はガスセンサ４とは異なる測定装置１３が接続される。固定用要素５２の内部流路５２ｂの配管接続側開口部には、前記校正ガス流路Ｌ１と同様に、接続パイプ５２３が溶接されている。そして、この接続パイプ５２３が二重管要素５１の内部流路５１ｂに嵌合することによって清掃・測定ガス流路Ｌ３が形成される。なお、清掃・測定ガス流路Ｌ３を構成する固定用要素５２の内部流路５２ｂは、前記案内溝８において開口するように構成されているが、これに限られず、案内溝８を避けて開口させるようにしても良い。 As shown in FIG. 3, the cleaning / measurement gas flow path L <b> 3 is provided between the inner tube 511 and the outer tube 512 of the sensor holder 5 along the axial direction of the sensor holder 5. , Simply referred to as the cleaning gas pipe 11), the internal flow path 51 b formed in the distal end wall of the double pipe element 51 to which the cleaning gas pipe 11 is connected, and the fixing element 52 of the sensor holder 5. And an internal flow path 52b. As shown in FIG. 3, a measuring device 13 different from the cleaning gas supply source 12 or the gas sensor 4 is connected to the external connection port P <b> 2 provided outside the flue of the cleaning gas pipe 11. A connection pipe 523 is welded to the pipe connection side opening of the internal flow path 52b of the fixing element 52 in the same manner as the calibration gas flow path L1. Then, the connection / pipe 523 is fitted into the internal flow path 51b of the double pipe element 51, thereby forming the cleaning / measurement gas flow path L3. The internal flow path 52b of the fixing element 52 that constitutes the cleaning / measurement gas flow path L3 is configured to open in the guide groove 8, but is not limited thereto, and the opening is avoided by avoiding the guide groove 8. You may make it let it.
このように構成された清掃・測定ガス流路Ｌ３において、フィルタ清掃時においては、清掃・測定ガス流路Ｌ３の接続ポートＰ２が清掃用ガス供給源１２に接続される。そして、当該清掃用ガス供給源１２から供給される清掃用ガスが清掃ガス配管１１及び内部流路５１ｂ、５２ｂを通って固定用要素５２の中空部５２１に供給され、中空部５２１に供給された清掃用ガスは、フィルタＦをガスセンサ側から煙道側に流れる。このようにフィルタＦに清掃用ガスを流すことによって、フィルタＦに詰まっているダストが煙道側に取り除かれる。 In the cleaning / measurement gas flow path L3 configured in this way, the connection port P2 of the cleaning / measurement gas flow path L3 is connected to the cleaning gas supply source 12 during filter cleaning. The cleaning gas supplied from the cleaning gas supply source 12 is supplied to the hollow portion 521 of the fixing element 52 through the cleaning gas pipe 11 and the internal flow paths 51b and 52b, and is supplied to the hollow portion 521. The cleaning gas flows through the filter F from the gas sensor side to the flue side. By flowing the cleaning gas through the filter F in this way, dust clogged in the filter F is removed to the flue side.
一方、測定時（例えば比較測定時又はガスセンサ４の感度測定時）においては、清掃・測定ガス流路Ｌ３の接続ポートＰ２がガスセンサ４とは異なる測定装置１３に接続される。そして、測定において、フィルタＦを通過した排ガスＧの一部が清掃ガス配管１１及び内部流路５１ｂ、５２ｂを通って測定装置１３に導かれ、測定装置１３において排ガスＧが測定される。ここで、接続する測定装置１３の種類を変更することによって、ガスセンサ４の感度劣化を点検するための比較測定を行うこともできるし、ガスセンサ４の測定項目とは異なる測定項目を測定することもできる。 On the other hand, at the time of measurement (for example, at the time of comparative measurement or at the time of measuring the sensitivity of the gas sensor 4), the connection port P <b> 2 of the cleaning / measurement gas flow path L <b> 3 is connected to the measurement device 13 different from the gas sensor 4. In the measurement, a part of the exhaust gas G that has passed through the filter F is guided to the measuring device 13 through the cleaning gas pipe 11 and the internal flow paths 51b and 52b, and the measuring device 13 measures the exhaust gas G. Here, by changing the type of the measuring device 13 to be connected, comparative measurement for checking the sensitivity deterioration of the gas sensor 4 can be performed, or a measurement item different from the measurement item of the gas sensor 4 can be measured. it can.
また、校正時においては、固定用要素５２に供給された校正ガスの一部が内部流路５１ｂ、５２ｂ及び清掃ガス配管１１を通って測定装置１３に導かれることによって、校正ガスの既知の成分濃度と測定装置１３による測定結果とを比較することによって、センサホルダ５内におけるガス漏れなど点検することもできる。このとき、清掃・測定ガス流路Ｌ３が案内溝８に連続して開口しているので、校正ガス流路Ｌ１からの校正ガスを効率よく清掃・測定ガス流路Ｌ３に導くことができる。 At the time of calibration, a part of the calibration gas supplied to the fixing element 52 is guided to the measuring device 13 through the internal flow paths 51b and 52b and the cleaning gas pipe 11, so that known components of the calibration gas are obtained. By comparing the concentration and the measurement result by the measuring device 13, gas leakage in the sensor holder 5 can be checked. At this time, since the cleaning / measurement gas flow path L3 is continuously open to the guide groove 8, the calibration gas from the calibration gas flow path L1 can be efficiently guided to the cleaning / measurement gas flow path L3.
＜組み立て方法及びシール構造について＞
最後に、プローブユニット２の組み立て方法について図４を参照して説明する。
まず固定用要素５２の中空部５２１の先端側開口（開口部５０２）近傍に黒鉛パッキン等のシール部材１４を介してフィルタＦを固定具１５によって固定する。なお、本実施形態の固定具１５は、キャップ型ものであり、固定用要素５２に形成された図示しないねじ部に螺合することによってフィルタＦを固定用要素５２に固定するものである。
<Assembly method and seal structure>
Finally, a method for assembling the probe unit 2 will be described with reference to FIG.
First, the filter F is fixed by the fixing tool 15 through the sealing member 14 such as graphite packing in the vicinity of the opening (opening portion 502) of the hollow portion 521 of the fixing element 52. Note that the fixing tool 15 of the present embodiment is a cap type, and fixes the filter F to the fixing element 52 by screwing into a screw portion (not shown) formed in the fixing element 52.
一方で、ガスセンサ４のセンサケース外周面において、ガス導入孔４ａの後方に形成されたねじ部４ｂに黒鉛パッキン等のシール部材１６及びセンサ固定板１７をこの順で入れた後、固定用ナット１８をねじ部４ｂに螺合させる。そうすると、シール部材１６及びセンサ固定板１７は、固定用ナット１８及びセンサナット１９により挟持される。 On the other hand, after a seal member 16 such as graphite packing and a sensor fixing plate 17 are put in this order into a threaded portion 4b formed on the rear side of the gas introduction hole 4a on the outer peripheral surface of the gas sensor 4, a fixing nut 18 is provided. Is screwed into the threaded portion 4b. Then, the seal member 16 and the sensor fixing plate 17 are sandwiched between the fixing nut 18 and the sensor nut 19.
その後、二重管要素５１内にガスセンサ４の基端部を挿入すると共に、ガスセンサ４の先端側から固定用要素５２を、当該固定用要素５２の各接続パイプ５２２、５２３が二重管要素５１の各内部流路５１ａ、５１ｂに嵌合するように嵌め入れる。そして、図示しない固定ねじによって二重管要素５１及び固定用要素５２を締結する。これによってシール部材１６及びセンサ固定板１７が二重管要素５１及び固定用要素５２によって挟持されてプローブユニット２が組み立てられる。このとき、ガスセンサ４に取り付けたシール部材１６が二重管要素５１及び固定用要素５２の間に介在する。これによって、ガス漏れの恐れのある部分が二重管要素５１側のみとなり、仮にガス漏れが生じた場合であっても、二重管要素５１及び固定用要素５２間のシール部材１６によりシールされることになる。したがって、少ないシール部材によってガス漏れを防ぐことができ、コスト低減、構造の簡単化及び組み立て作業の容易化を可能にすることができる。 Thereafter, the base end portion of the gas sensor 4 is inserted into the double pipe element 51, and the fixing element 52 is connected from the distal end side of the gas sensor 4. The connection pipes 522 and 523 of the fixing element 52 are connected to the double pipe element 51. It fits so that it may fit in each internal flow path 51a, 51b. Then, the double pipe element 51 and the fixing element 52 are fastened by a fixing screw (not shown). As a result, the seal member 16 and the sensor fixing plate 17 are sandwiched between the double tube element 51 and the fixing element 52, and the probe unit 2 is assembled. At this time, the seal member 16 attached to the gas sensor 4 is interposed between the double pipe element 51 and the fixing element 52. As a result, the portion where there is a risk of gas leakage is only on the double pipe element 51 side, and even if a gas leak occurs, it is sealed by the seal member 16 between the double pipe element 51 and the fixing element 52. Will be. Accordingly, gas leakage can be prevented with a small number of seal members, and cost reduction, simplification of the structure, and ease of assembly work can be achieved.
また、図３中に示す部分拡大図及び図４に示すように、二重管要素５１の先端壁前面には、少なくともシール部材１６を収容する収容凹部５１ｘが形成されている。そして、二重管要素５１及び固定用要素５２と締結した状態において、シール部材１６が前記収容凹部５１ｘ内に収容され、煙道内の排ガスと直接接触しないように構成されている。これによって、シール部材１６が排ガスによって浸蝕されることを防ぐことができる。 Further, as shown in a partially enlarged view in FIG. 3 and FIG. 4, an accommodation recess 51 x that accommodates at least the seal member 16 is formed on the front surface of the distal end wall of the double pipe element 51. And in the state fastened with the double pipe | tube element 51 and the element 52 for fixation, the sealing member 16 is accommodated in the said accommodation recessed part 51x, and it is comprised so that it may not contact directly with the waste gas in a flue. This can prevent the seal member 16 from being eroded by the exhaust gas.
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る排ガス分析装置１００によれば、ガス導入孔４ａを囲む中空部５２１の内面５２１ａにおいて、複数のガス導入孔４ａの配列方向に沿って案内溝８を設けるという簡単な構成でありながら、校正ガス流路Ｌ１から供給された校正ガスは案内溝８に沿って流れることになり、煙道内の圧力影響、特に引圧による影響を受けにくくすることができ、校正ガスの消費量を増大化させることなく複数のガス導入孔４ａ全てに校正ガスを行き渡らせることができる。また、校正ガス流路Ｌ１の開口に連続した案内溝８が複数のガス導入孔４ａの配列方向に沿って設けられているので、校正ガス流路Ｌ１の開口とガス導入孔４ａとの位置関係に関係なく校正ガスをガス導入孔４ａに導くことができ、センサホルダ５内へのガスセンサ４の取り付けを簡単に行うことができる。
<Effect of this embodiment>
According to the exhaust gas analyzer 100 according to the present embodiment configured as described above, the guide groove 8 is provided along the arrangement direction of the plurality of gas introduction holes 4a on the inner surface 521a of the hollow portion 521 surrounding the gas introduction hole 4a. Although it has a simple configuration, the calibration gas supplied from the calibration gas flow path L1 flows along the guide groove 8 and can be made less susceptible to pressure effects in the flue, particularly due to pulling pressure. The calibration gas can be spread over all of the plurality of gas introduction holes 4a without increasing the gas consumption. Further, since the guide groove 8 continuous to the opening of the calibration gas flow path L1 is provided along the arrangement direction of the plurality of gas introduction holes 4a, the positional relationship between the opening of the calibration gas flow path L1 and the gas introduction holes 4a. Regardless of whether the calibration gas can be guided to the gas introduction hole 4a, the gas sensor 4 can be easily mounted in the sensor holder 5.
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態では、センサホルダ５が二重管構造を備え、当該二重管構造を形成する内管５１１及び外管５１２の間に校正ガス流路Ｌ１を形成する校正ガス配管７を設けているが、センサホルダ５は二重管構造を有さないものであっても良い。 For example, in the above embodiment, the sensor holder 5 has a double tube structure, and the calibration gas pipe 7 that forms the calibration gas flow path L1 is provided between the inner tube 511 and the outer tube 512 that form the double tube structure. However, the sensor holder 5 may not have a double tube structure.
また、前記実施形態の案内溝８は、全周に亘って形成されているが、複数のガス導入孔４ａを含むように対向して連続していれば良く、例えば図５に示すように、校正ガス流路Ｌ１の下流側開口から周方向両側に延び、下流側開口と反対側において連続していなくても良い。 Moreover, although the guide groove 8 of the said embodiment is formed over the perimeter, what is necessary is just to oppose and continue so that the some gas introduction hole 4a may be included, for example, as shown in FIG. The calibration gas flow path L1 may extend from the downstream side opening to both sides in the circumferential direction and may not be continuous on the opposite side of the downstream side opening.
さらに、案内溝は、前記実施形態の他に、図６に示すように、校正ガス流路Ｌ１の開口の煙道側に側面を形成する段部５２４により構成しても良い。この段部５２４は、ガス導入孔４ａに対向するようにその配列方向に沿って設けられる。これならば、ガスセンサ４の外側周面と中空部５２１の内面５２１ａとの間隙において、校正ガス流路Ｌ１の開口に対して先端側の間隙よりも基端側の間隙の方が大きくなり、煙道内の圧力が引圧の場合に、校正ガスが煙道側に引き込まれにくくすることができる。 Further, in addition to the embodiment, the guide groove may be constituted by a step portion 524 that forms a side surface on the flue side of the opening of the calibration gas flow path L1, as shown in FIG. The step portion 524 is provided along the arrangement direction so as to face the gas introduction hole 4a. In this case, in the gap between the outer peripheral surface of the gas sensor 4 and the inner surface 521a of the hollow portion 521, the gap on the proximal end side is larger than the gap on the distal end side with respect to the opening of the calibration gas flow path L1, and the smoke When the pressure in the road is a suction pressure, the calibration gas can be made difficult to be drawn into the flue side.
その上、前記実施形態の排出管の他端が接続される貫通孔５０１ｈは、フランジ部に形成されているが、排出管に形成しても良い。この場合、前記実施形態と同様、プローブユニットよりも煙道下流側に形成されることが好ましい。 In addition, the through hole 501h to which the other end of the discharge pipe of the embodiment is connected is formed in the flange portion, but may be formed in the discharge pipe. In this case, it is preferable to be formed on the downstream side of the flue from the probe unit, as in the above embodiment.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００ ・・・排ガス分析装置
４ ・・・ガスセンサ
４ａ ・・・ガス導入孔
５ ・・・センサホルダ
５２１ａ・・・側壁内面
Ｌ１ ・・・校正ガス流路
８ ・・・案内溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Exhaust gas analyzer 4 ... Gas sensor 4a ... Gas introduction hole 5 ... Sensor holder 521a ... Side wall inner surface L1 ... Calibration gas flow path 8 ... Guide groove
Claims (4)
ガスを内部に導入するための複数のガス導入孔を有するガスセンサと、
前記ガスセンサを内部に保持し、煙道内に突出して設けられてその煙道を流れる排ガスを前記ガスセンサに導くセンサホルダと、
前記センサホルダに設けられ、前記ガスセンサのガス導入孔を囲む側壁内面において開口し、前記ガスセンサに校正ガスを供給する校正ガス流路と、
前記校正ガス流路の開口に連続して設けられ、前記側壁内面において前記複数のガス導入孔に対向するようにその配列方向に沿って設けられた案内溝と、を備えるプローブユニット。 A probe unit for sampling exhaust gas flowing through a flue,
A gas sensor having a plurality of gas introduction holes for introducing gas into the interior;
A sensor holder for holding the gas sensor inside and projecting the flue gas flowing through the flue to the gas sensor;
A calibration gas flow path that is provided in the sensor holder and opens on the inner surface of the side wall surrounding the gas introduction hole of the gas sensor, and supplies a calibration gas to the gas sensor;
A probe unit comprising: a guide groove provided continuously along the opening of the calibration gas flow path and provided along the arrangement direction so as to face the plurality of gas introduction holes on the inner surface of the side wall.
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