JP3081338B2 - 酸素分析装置 - Google Patents

酸素分析装置

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JP3081338B2
JP3081338B2 JP04012202A JP1220292A JP3081338B2 JP 3081338 B2 JP3081338 B2 JP 3081338B2 JP 04012202 A JP04012202 A JP 04012202A JP 1220292 A JP1220292 A JP 1220292A JP 3081338 B2 JP3081338 B2 JP 3081338B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸素濃度等を測定する酸
素分析装置に関し、特に高ダスト濃度を有する被測定ガ
ス中の酸素濃度を測定するのに好適な酸素分析装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、高温において酸素イオン伝導
性のあるジルコニア等の固体電解質を用い、電気化学反
応を利用した酸素濃淡電池の原理により、製鋼における
各種の炉、その他の工業炉、ボイラー等から排出される
燃焼排ガス中の酸素濃度(または酸素分圧)を検知し、
それらの炉やボイラーの燃焼状態を制御することが知ら
れている。このような工業炉の燃焼排ガス等の被測定ガ
スは、煙道などの通路の中では層状に流れており、この
ため測定点の深さによって酸素濃度の値が大きく異なる
ことが認められている。
【0003】上述した燃焼状態の制御に使用する酸素分
析装置の一例として、特開昭60ー85360号公報に
おいて、被測定ガスが供給されるフィルタ以外は機密に
構成した酸素センサ測定部を、測定ガスの流れに対して
その深さ方向に所定の距離を隔てて複数個配置し、測定
深さ方向がそれぞれ異なる箇所における酸素分圧または
酸素濃度を効果的に求めることのできる酸素分析装置を
開示している。しかしながら、上述した酸素分析装置で
は、被測定ガスの流入から流出にいたるガス流路がない
ため、フィルタ内部の空間でのガス置換が遅く、そのた
めガス測定の応答性(時間)が悪くなる問題があった。
【0004】この問題を解決するため、本出願人は、特
開平1ー250753号公報において、酸素センサ測定
部にガス排出口を設け、被測定ガスの置換が速く、その
ためガス測定の応答性が良好な酸素分析装置を開示して
いる。その一例の酸素センサ測定部の縦断面を図6に示
すように、主管41に装着したセンサ保持具52に、セ
ンサ留金具43により酸素センサ44を装着するととも
に、フィルタ保持具45によりフィルタ46を装着す
る。また、このフィルタ46をフィルタカバー47で保
護し、酸素センサ44とフィルタ46との間に内部空間
48を構成するとともに、酸素センサ44を囲んでヒー
タ49をヒータ保持具50により設けている。
【0005】そして、内部空間48と外部空間とを連通
するガス排出口51を設け、フィルタ46からガス排出
口51に通じる流路および校正ガス導管42からガス排
出口51に通じる流路を形成している。また、フィルタ
カバー47には、側面に例えば4個の被測定ガス流入孔
53を90度の角度で等分して設け、被測定ガスをフィ
ルタ46を経て酸素センサ44へ供給できるよう構成し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の酸素分析装置では、重油、LNG焚きボイラ等
燃焼排ガス中のダスト濃度が低い条件下では好適に作動
するものの、微粉炭焚きボイラ等燃焼排ガス中のダスト
濃度が高い条件下では、ガス排出口51を介して内部空
間48内にまたは酸素センサ44を保護するためのフィ
ルタカバー47内にダストが流入、堆積し、その応答性
が経時的に劣化し、酸素分析装置としての機能を喪失し
てしまう問題があった。その結果、酸素分析装置の応答
性を確保するためには、短時間で保守点検を繰り返さな
ければならない問題があった。
【0007】本発明の目的は上述した課題を解消して、
被測定ガス中のダスト濃度が高い条件下でも好適に酸素
濃度等を測定することができる酸素分析装置を提供しよ
うとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の酸素分析装置
は、主管と、この主管に装着したセンサ保持具に、セン
サ留金具により酸素センサを装着するとともに、フィル
タ保持具によりフィルタを装着し、このフィルタをフィ
ルタカバーで被測定ガスから保護し、酸素センサとフィ
ルタとの間に内部空間を設けた構造の酸素センサ測定部
と、前記酸素センサ測定部に校正ガス及びエアーを供給
するための校正ガス導管とからなる酸素分析装置におい
て、前記酸素センサ測定部の内部空間を、校正ガス導管
から供給されるエアーがフィルタを介してのみ外部へ放
出される構造とするとともに、前記校正ガス導管と連通
するパージ孔を前記フィルタ保持具に設け、校正ガス導
管から供給されるエアーがパージ孔を介して直接フィル
タに当たるようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】上述した構成において、酸素センサ測定部から
ガス排出口を取り除き、校正ガス導管からパージ孔を介
して供給されるエアーがフィルタを介してのみ外部へ放
出できるよう構成したため、高ダスト濃度の被測定ガス
の測定に使用しても、従来の例のようにガス排出口を介
して内部空間中に入り込むダストを完全になくすことが
できるとともに、フィルタのパージ作業を簡単に実施す
ることができる。そのため、ガス排出口を有する従来例
よりも多少応答性が低下するが、高ダスト濃度の被測定
ガスの酸素濃度の測定も可能となる。
【0010】また、フィルタカバー上面にガス流入孔を
設け、フィルタをフィルタ保持具とフィルタカバーでは
さみ込んで固定した場合は、フィルタカバーの側面にガ
ス流入孔を設けた例と比較して、高ダスト濃度の被測定
ガスがフィルタカバーとフィルタの間を通過しないた
め、ダストが堆積することなく好ましい。また、フィル
タを機械的に強固に固定できるため、フィルタの振動、
熱等による欠落を防止することができる。ただしこの例
では、フィルタが被測定ガスに対して露出した状態とな
るため、フィルタを下流側へ向けて煙道内設置すると好
ましい。
【0011】
【実施例】図1は本発明の酸素分析装置の一例の構成を
示す図である。図1において、1は被測定ガスである燃
焼排ガスの流れの中へ挿入、設置される主管である。こ
の主管1には、所定間隔で複数個の酸素センサ測定部2
がフィルタカバー3の内側に取り付けられている。ま
た、酸素センサ測定部2を主管1に脱着可能とするた
め、フィルタカバー3に対向する主管部分に開口を形成
し、この開口にセンサ裏蓋4を設けている。酸素センサ
測定部2の脱着の際には、センサ裏蓋4が取り外され、
その開口を通じて酸素センサの脱着が行われる。酸素セ
ンサ測定部2は、主管1に対して、その管軸方向に所定
距離隔てて配置され、この所定間隔としては一般に50
cm以上が採用される。
【0012】主管1の基部には、取付フランジ5及び端
子箱8が設けられ、取付フランジ5によって炉壁7に設
けられた炉壁フランジ6に取り付けられて固定される。
端子箱8には配線、配線孔9が設けられている。なお、
主管1の先端部には空気放出口10を設けて、図示しな
い空気弁を介して主管1内に連続的に導入された標準ガ
スとしての例えば空気(大気)がこの空気放出口10か
ら連続的に放出されるように構成している。
【0013】図2は本発明の酸素分析装置における酸素
センサ測定部の取付構造の一例を示す断面図である。図
2において、主管21に装着したセンサ保持具22に、
センサ留金具23により酸素センサ24を装着するとと
もに、フィルタ保持具25によりフィルタ26を装着す
る。また、このフィルタ26をフィルタカバー27で保
護し、酸素センサ24とフィルタ26との間に内部空間
28を構成するとともに、酸素センサ24を囲んでヒー
タ29をヒータ保持具30により設けている。そして、
フィルタカバー27には、側面に例えば4個の被測定ガ
ス流入孔33を90度の角度に等分して設け、被測定ガ
スをフィルタ26を経て酸素センサ24へ供給できるよ
う構成している。
【0014】上述した実施例において重要な点は、内部
空間28を、校正ガス導管32から供給されるエアーが
フィルタ26を介してのみ外部へ放出されるよう気密な
構成とするとともに、校正ガス導管32と連通する8個
のパージ孔35をフィルタ保持具25に設け、エアーが
8個のパージ孔35を介して直接フィルタ26に当たる
ようにした点である。このように構成することにより、
校正ガス導管32からパージ孔35を介してエアーを供
給することによるパージ作業により、フィルタカバー2
7内に堆積したダストの除去を行うことができる。
【0015】図3は本発明の酸素分析装置における酸素
センサ測定部の取付構造の他の例を示す断面図である。
図3において、図2に示す部材と同一の部材には同一の
符号を付し、その説明を省略する。図3において、主管
21に装着したセンサ保持具22に、センサ留金具23
により酸素センサ24を装着するとともに、フィルタ保
持具25およびフィルタカバー27によりフィルタ26
を装着する。また、酸素センサ24とフィルタ26との
間に内部空間28を構成するとともに、酸素センサ24
を囲んでヒータ29をヒータ保持具30により設けてい
る。本実施例においても、上述した実施例と同様、内部
空間28を、校正ガス導管32から供給されるエアーが
フィルタ26を介してのみ外部へ放出されるよう気密な
構成とするとともに、校正ガス導管32と連通する8個
のパージ孔35をフィルタ保持具25に設け、エアーが
8個のパージ孔35を介して直接フィルタ26に当たる
ようにしている。
【0016】本実施例において、上述した実施例と異な
るのは、フィルタ26をフィルタ保持具25とフィルタ
カバー27とではさみ込んでセンサ保持具22に固定し
て、ガス流入孔33をフィルタカバー27の上面とした
点である。このように構成することにより、フィルタカ
バー27の側面にガス流入孔を設けた例と比較して、高
ダスト濃度の被測定ガスがフィルタカバー27とフィル
タ26の間を通過しないため、この間にダストが堆積す
ることはない。また、フィルタ26の固定を強固にする
ことができ、フィルタ26の振動、熱等による欠落を防
止できる。その結果、ダストのパージ効果と相まって、
高ダスト濃度を有する被測定ガスの酸素濃度測定を好適
に行うことができる。ただし、本実施例では、フィルタ
26が被測定ガスに対して露出した状態となり、大きな
ダストが当たると破損する恐れがあるため、煙道に設置
するに際し、フィルタ26を下流側へ向けると好まし
い。
【0017】図3に示した構造の酸素分析装置におい
て、主管21の長手方向に所定間隔で取り付けられた例
えば4個の酸素センサ24は、煙道内等の被測定ガスの
流れの中に設置され、深さのそれぞれ異なる箇所におけ
る被測定ガスと接触する。被測定ガスは、図4(A)お
よび(B)のフィルタカバーを取り付けた状態の平面図
およびその断面図に示されるように、まずフィルタカバ
ー27の上面に設けられた被測定ガス流入孔33から入
り、フィルタ26を通過して、酸素センサ24の上部の
内部空間28に流入する。この内部空間28から有底円
筒状の酸素センサ24の内側深部に設けられた測定電極
までは、測定ガスの濃度差によるガス拡散および熱対流
によってガス置換が行われる。この際、図6に示す従来
例と比べて、ガス排出口53がない分だけ応答性が悪く
なるが、実使用上問題はない。
【0018】次に、酸素センサの出力を校正するため、
校正ガスを導入する場合について図5(A)および
(B)に基づいて説明する。ただし、図面における理解
を明瞭にするため、図5においてはフィルタカバーを省
略して図示している。まず、校正ガスは、ガス導入口3
6およびパージ孔35を経て、内部空間28に充満され
る。このとき、内部空間28は正圧状態となるため、被
測定ガスの流入は阻止される。内部空間28に充満した
校正ガスの一部は、加圧導入により徐々に酸素センサ4
0の深部へ達し、測定電極と接触させて校正作業を行っ
ている。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、校正ガス導管からパージ孔を介して供給され
るエアーがフィルタを介してのみ外部へ放出できるよう
構成することにより、高ダスト濃度の被測定ガスの測定
に使用しても、従来の例のようにガス排出口を介して内
部空間に入り込むダストを完全になくすことができると
ともに、フィルタのパージ作業を簡単に実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の酸素分析装置の一例の構成を示す図で
ある。
【図2】本発明の酸素分析装置における酸素センサ測定
部の取付構造の一例を示す断面図である。
【図3】本発明の酸素分析装置における酸素センサ測定
部の取付構造の他の例を示す断面図である。
【図4】本発明の酸素センサに被測定ガスが流入する状
態を説明するための図である。
【図5】本発明の酸素センサに校正ガスが流入する状態
を説明するための図である。
【図6】従来の酸素分析装置の一例の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1、21 主管 2 酸素センサ測定部 3、27 フィルタカバー 22 センサ保持具 23 センサ留金具 24 酸素センサ 25 フィルタ保持具 26 フィルタ 28 内部空間 32 校正ガス導管 35 ガス流入孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/409 G01N 27/26 381

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主管と、この主管に装着したセンサ保持
    具に、センサ留金具により酸素センサを装着するととも
    に、フィルタ保持具によりフィルタを装着し、このフィ
    ルタをフィルタカバーで被測定ガスから保護し、酸素セ
    ンサとフィルタとの間に内部空間を設けた構造の酸素セ
    ンサ測定部と、前記酸素センサ測定部に校正ガス及びエ
    アーを供給するための校正ガス導管とからなる酸素分析
    装置において、前記酸素センサ測定部の内部空間を、校
    正ガス導管から供給されるエアーがフィルタを介しての
    み外部へ放出される構造とするとともに、前記校正ガス
    導管と連通するパージ孔を前記フィルタ保持具に設け、
    校正ガス導管から供給されるエアーがパージ孔を介して
    直接フィルタに当たるようにしたことを特徴とする酸素
    分析装置。
  2. 【請求項2】 前記フィルタカバーの側面にガス流入孔
    を設けた請求項1記載の酸素分析装置。
  3. 【請求項3】 前記フィルタカバー上面にガス流入孔を
    設け、前記フィルタをフィルタ保持具とフィルタカバー
    ではさみ込んで固定した請求項1記載の酸素分析装置。
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KR102152226B1 (ko) * 2020-06-16 2020-09-04 동우옵트론 주식회사 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치

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