JP5545451B2 - Exhaust gas measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼機器からの排ガス中に含まれる一酸化炭素などの濃度を検出する排ガス測定装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas measuring device that detects the concentration of carbon monoxide or the like contained in exhaust gas from combustion equipment.

ボイラまたは給湯器などの燃焼機器には、排ガス中の一酸化炭素の濃度を監視するCOセンサが設けられることがある。この場合、コスト面から、接触燃焼式のCOセンサが用いられることが多い。   A combustion device such as a boiler or a water heater may be provided with a CO sensor that monitors the concentration of carbon monoxide in exhaust gas. In this case, a catalytic combustion type CO sensor is often used from the viewpoint of cost.

ところが、この種のCOセンサは、排ガスの流速および温度の他、結露の影響を受けやすい。具体的には、排ガスの流速が速いと、故障や誤差を生じる原因となる。また、排ガスの温度が高くても、故障や誤差を生じる原因となる。さらに、センサに水分が付着しても、故障や誤差を生じる原因となる。   However, this type of CO sensor is susceptible to dew condensation in addition to the exhaust gas flow velocity and temperature. Specifically, if the flow rate of exhaust gas is high, it may cause failure or error. Moreover, even if the temperature of the exhaust gas is high, it may cause failure or error. Furthermore, even if moisture adheres to the sensor, it may cause a failure or an error.

この内、流速の影響を防止するために、従来、下記特許文献1に開示されるように、排ガスの流れと垂直方向に開口するカバー(35)内に、CO検出機構部(3)を配置すると共に、カバー(35)の開口にメッシュなどの流速減速部材(40)を設けて、排ガスを減速してカバー(35)内に導入してCO濃度を検出することが提案されている。   Among these, in order to prevent the influence of the flow velocity, as disclosed in Patent Document 1 below, a CO detection mechanism (3) is conventionally disposed in a cover (35) that opens in a direction perpendicular to the flow of exhaust gas. In addition, it has been proposed to provide a flow rate reducing member (40) such as a mesh at the opening of the cover (35), decelerate the exhaust gas and introduce it into the cover (35) to detect the CO concentration.

しかしながら、流速の影響はある程度除去できても、排ガスの温度の影響や、結露の影響を解決するものでもない。   However, even if the influence of the flow velocity can be removed to some extent, it does not solve the influence of the exhaust gas temperature or the influence of condensation.

特開平9−5278号公報(段落番号0024−0025、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 9-5278 (paragraph numbers 0024-0025, FIG. 1)

本発明が解決しようとする課題は、排ガスの流速もしくは温度、または結露により、センサが故障したり、測定誤差が生じたりすることを防止して、より正確に一酸化炭素などの濃度を検出できる排ガス測定装置を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is that the concentration of carbon monoxide or the like can be detected more accurately by preventing the sensor from malfunctioning or measuring errors due to the flow rate or temperature of the exhaust gas or condensation. The object is to provide an exhaust gas measuring device.

なお、流速、温度、結露による故障や測定誤差の影響は、接触燃焼式のCOセンサに限らず、その他の形式のCOセンサにも生じ得るものであるし、また、一酸化炭素に限らず、その他の成分を測定するセンサにも生じ得るものである。従って、接触燃焼式のCOセンサに限らず、各種のセンサについても、同様の解決すべき課題がある。   In addition, the influence of failure and measurement error due to flow velocity, temperature, condensation can occur not only in catalytic combustion type CO sensors, but also in other types of CO sensors, and is not limited to carbon monoxide, It can also occur in sensors that measure other components. Therefore, not only the contact combustion type CO sensor but also various types of sensors have similar problems to be solved.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、燃焼機器からの排ガス路の壁に斜め上方へ延出して設けられ、前記排ガス路を通る排ガスの一部を、取出し路を介して取り出し、この取出し路の端部で折り返して、戻し路を介して前記排ガス路へ戻す抽出パイプと、前記戻し路に設けられた上方への凹部に設置され、排ガス中の一酸化炭素、二酸化炭素、酸素または窒素酸化物の濃度を検出する排ガスセンサとを備え、前記抽出パイプは、断面矩形の外パイプと、この外パイプの断面下半分にはめ込まれる断面矩形の内パイプとから構成され、前記外パイプは、一端部が端壁で閉塞される一方、他端部が前記排ガス路に開口するよう設けられ、前記内パイプは、一端部が前記端壁と離隔して配置されることで折返し開口が形成されるか、一端部が閉塞されつつその一端部側の上壁に折返し開口が形成される一方、他端部が前記外パイプよりも延出して前記排ガス路に開口するよう設けられ、前記外パイプには、前記折返し開口より下流側における上壁に、上方への凹部が設けられ、この凹部は、上部が閉塞されると共に、この凹部内に、前記排ガスセンサが設けられることを特徴とする排ガス測定装置である。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is provided to extend obliquely upward on the wall of the exhaust gas passage from the combustion equipment, and for the exhaust gas passing through the exhaust gas passage. A part is taken out through the take-out path, folded at the end of the take-out path, and installed in an extraction pipe returning to the exhaust gas path through the return path, and an upward recess provided in the return path, An exhaust gas sensor that detects the concentration of carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, or nitrogen oxide in the exhaust gas, and the extraction pipe is an outer pipe having a rectangular cross section and a rectangular cross section that is fitted into the lower half of the cross section of the outer pipe The outer pipe is provided such that one end is closed by an end wall and the other end is opened to the exhaust gas path, and the inner pipe has one end connected to the end wall. By being spaced apart A return opening is formed, or one end is closed and a folded opening is formed on the upper wall on the one end side, while the other end extends beyond the outer pipe and opens to the exhaust gas passage. The outer pipe is provided with a concave portion on the upper wall on the downstream side of the folding opening, the upper portion of the concave portion is closed, and the exhaust gas sensor is provided in the concave portion. Is an exhaust gas measuring device characterized by

請求項1に記載の発明によれば、排ガスが通される抽出パイプの流路(取出し路、戻し路)そのものではなく、排ガスの戻し路に設けた上方への凹部に排ガスセンサを配置するので、排ガスセンサに排ガス流が直接に当たることを防止して、流速による故障や測定誤差を防止することができる。また、排ガスセンサが設けられる抽出パイプは、排ガス路の壁から外方へ延出して設けられるので、排ガスセンサへの温度の影響を防止することができる。さらに、排ガスセンサが設けられる抽出パイプは、排ガス路の壁から斜め上方へ延出して設けられると共に、抽出パイプの戻し路に設けた上方への凹部に排ガスセンサを配置するので、抽出パイプや凹部内への結露水の滞留を防ぎ、排ガスの流路の閉塞を防止すると共に、排ガスセンサへの浸水を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas sensor is disposed in the upward recess provided in the exhaust gas return path, not the flow path (extraction path, return path) of the extraction pipe through which the exhaust gas passes. By preventing the exhaust gas flow from directly hitting the exhaust gas sensor, it is possible to prevent failure due to the flow velocity and measurement errors. Moreover, since the extraction pipe provided with the exhaust gas sensor is provided so as to extend outward from the wall of the exhaust gas passage, the influence of the temperature on the exhaust gas sensor can be prevented. Further, the extraction pipe provided with the exhaust gas sensor is provided so as to extend obliquely upward from the wall of the exhaust gas path, and the exhaust gas sensor is disposed in the upward recess provided in the return path of the extraction pipe. It is possible to prevent the dew condensation water from staying inside, prevent the exhaust gas flow path from being blocked, and prevent the exhaust gas sensor from being flooded.

請求項1に記載の発明によれば、外パイプと内パイプとの二重管構造とすることで、簡易で安価にしかも安定した品質で、排ガス測定装置を製造することができる。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas measuring device can be manufactured with a simple, inexpensive and stable quality by adopting a double tube structure of the outer pipe and the inner pipe.

請求項2に記載の発明は、前記内パイプは、その先端部を前記排ガス路内に突入して設けられることを特徴とする請求項1に記載の排ガス測定装置である。 The invention according to claim 2 is the exhaust gas measuring device according to claim 1 , wherein the inner pipe is provided with a tip portion thereof penetrating into the exhaust gas passage.

請求項2に記載の発明によれば、内パイプの先端部を排ガス路内に突入して設けることで、排ガス路の壁面に生じる境界層の影響を防止して、安定して排ガスを排ガス測定装置に通すことができる。 According to the invention described in claim 2 , by providing the tip of the inner pipe so as to enter the exhaust gas path, the influence of the boundary layer generated on the wall surface of the exhaust gas path is prevented, and the exhaust gas is stably measured. Can be passed through the device.

請求項3に記載の発明は、前記内パイプおよび前記外パイプは、水平状態に対し30度以上の角度で、前記排ガス路の壁から離隔するに従って上方へ傾斜して設けられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス測定装置である。 The invention according to claim 3 is characterized in that the inner pipe and the outer pipe are provided at an angle of 30 degrees or more with respect to a horizontal state and inclined upward as they are separated from the wall of the exhaust gas passage. An exhaust gas measuring device according to claim 1 or claim 2 .

請求項3に記載の発明によれば、抽出パイプを水平状態に対し30度以上の角度に保持することで、水滴が表面張力によりパイプ内に残留することを確実に防止することができる。 According to invention of Claim 3 , it can prevent reliably that a water drop remains in a pipe by surface tension by hold | maintaining an extraction pipe at an angle of 30 degree | times or more with respect to a horizontal state.

請求項4に記載の発明は、前記排ガス路を通る排ガスに当てて、排ガスの一部を前記内パイプへ導く切替口が、前記内パイプの他端部に設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の排ガス測定装置である。 Invention of claim 4, against the exhaust gas passing through the exhaust gas channel, switching port for guiding a part of exhaust gas into said pipe, characterized in that provided on the other end of the pipe according The exhaust gas measuring device according to any one of Items 1 to 3 .

請求項4に記載の発明によれば、内パイプの端部に切替口を設けることで、排ガス路から内パイプへの排ガスの導入を円滑に行うことができる。 According to the invention described in claim 4 , by providing the switching port at the end of the inner pipe, it is possible to smoothly introduce the exhaust gas from the exhaust gas passage to the inner pipe.

さらに、請求項5に記載の発明は、前記切替口は、前記排ガス路が縦向きおよび横向きの双方に対応する形状であることを特徴とする請求項4に記載の排ガス測定装置である。 Furthermore, the invention according to claim 5 is the exhaust gas measuring device according to claim 4 , wherein the switching port has a shape in which the exhaust gas path corresponds to both a vertical direction and a horizontal direction.

請求項5に記載の発明によれば、排ガス路が縦向きであっても横向きであっても、共通の排ガス測定装置を用いることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, a common exhaust gas measuring device can be used regardless of whether the exhaust gas passage is in the vertical direction or in the horizontal direction.

本発明によれば、排ガスの流速もしくは温度、または結露により、センサが故障したり、測定誤差が生じたりすることを防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent a sensor from malfunctioning or causing a measurement error due to the flow rate or temperature of exhaust gas or condensation.

本発明の排ガス測定装置の一実施例を示す概略図であり、使用状態を示す縦断面図である。It is the schematic which shows one Example of the exhaust gas measuring apparatus of this invention, and is a longitudinal cross-sectional view which shows a use condition. 図1の排ガス測定装置の斜視図である。It is a perspective view of the exhaust gas measuring device of FIG. 図1の排ガス測定装置の斜視断面図である。It is a perspective sectional view of the exhaust gas measuring device of FIG. 図1の排ガス測定装置を横向きの排気筒に設置した状態を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the state which installed the exhaust gas measuring apparatus of FIG. 1 in the horizontal exhaust pipe. 図4におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG.

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1から図3は、本発明の排ガス測定装置の一実施例を示す概略図であり、図1は使用状態を示す縦断面図、図2は斜視図、図3は斜視断面図である。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 3 are schematic views showing an embodiment of the exhaust gas measuring apparatus of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a use state, FIG. 2 is a perspective view, and FIG. 3 is a perspective sectional view.

本実施例の排ガス測定装置1は、燃焼機器からの排ガス路(排気筒2)に、傾斜した状態で取り付けられる。燃焼機器は、油やガスなどの燃料を燃焼させる機器であり、その種類を特に問わないが、典型的にはボイラ3(図4)または給湯器である。燃焼機器からの排ガスは、排ガス路を介して外部へ排出される。排ガス路は、典型的には断面円形または断面矩形の排気筒2、つまり煙道または煙突から構成される。そして、排ガス中の一酸化炭素、二酸化炭素、酸素または窒素酸化物の濃度を検出するために、排気筒2には、排ガス測定装置1が取り付けられる。   The exhaust gas measuring device 1 of the present embodiment is attached to the exhaust gas passage (exhaust tube 2) from the combustion equipment in an inclined state. Combustion equipment is equipment which burns fuels, such as oil and gas, and the kind in particular is not ask | required, but is typically boiler 3 (Drawing 4) or a water heater. Exhaust gas from the combustion equipment is discharged to the outside through the exhaust gas passage. The exhaust gas path is typically constituted by an exhaust pipe 2 having a circular cross section or a rectangular cross section, that is, a flue or chimney. In order to detect the concentration of carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen or nitrogen oxide in the exhaust gas, the exhaust gas measuring device 1 is attached to the exhaust pipe 2.

排ガス測定装置1は、排気筒2の周側壁から外側へ延出して設けられる抽出パイプ4と、この抽出パイプ4に設けられる排ガスセンサ5とを備える。抽出パイプ4は、排気筒2の周側壁から離隔するに従って上方へ傾斜するよう設けられる。また、図1において、上下に延びる排気筒2を上方から見た平面視において、抽出パイプ4は、通常、排気筒2の径方向に配置される。なお、抽出パイプ4は、排気筒2の周側壁から斜め上方へ延出する側の一端部を基端部といい、排気筒2内に開口される側の他端部を先端部ということにする。   The exhaust gas measuring device 1 includes an extraction pipe 4 provided to extend outward from a peripheral side wall of the exhaust tube 2 and an exhaust gas sensor 5 provided on the extraction pipe 4. The extraction pipe 4 is provided so as to be inclined upward as it is separated from the peripheral side wall of the exhaust pipe 2. In FIG. 1, the extraction pipe 4 is usually arranged in the radial direction of the exhaust pipe 2 in a plan view of the exhaust pipe 2 extending vertically. In the extraction pipe 4, one end portion on the side that extends obliquely upward from the peripheral side wall of the exhaust tube 2 is referred to as a base end portion, and the other end portion on the side opened in the exhaust tube 2 is referred to as a tip portion. To do.

抽出パイプ4は、排気筒2を通る排ガスの一部を、取出し路6を介して取り出し、この取出し路6の端部で折り返して、戻し路7を介して排気筒2へ戻す構成とされる。また、排ガスセンサ5は、戻し路7に設けられた上方への凹部8内に設置され、排ガス中の一酸化炭素、二酸化炭素、酸素または窒素酸化物の濃度を検出する。もちろん、排ガスセンサ5は、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素酸化物の内、複数のものを検出可能であってもよいし、複数の排ガスセンサ5を前記凹部8内に設置してもよい。   The extraction pipe 4 is configured such that a part of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 2 is taken out via the take-out path 6, folded back at the end of the take-out path 6, and returned to the exhaust pipe 2 through the return path 7. . Further, the exhaust gas sensor 5 is installed in an upward recess 8 provided in the return path 7 and detects the concentration of carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen or nitrogen oxide in the exhaust gas. Of course, the exhaust gas sensor 5 may be capable of detecting a plurality of carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, and nitrogen oxide, or may be installed in the recess 8. Good.

抽出パイプ4についてさらに具体的に説明すると、本実施例の抽出パイプ4は、断面矩形の外パイプ9と、この外パイプ9の断面下半分にはめ込まれる断面矩形の内パイプ10とから構成される。外パイプ9は、基端部が端壁11で閉塞される一方、先端部は開口されている。一方、内パイプ10は、基端部が前記端壁11と離隔して配置されることで、内パイプ10の基端部と外パイプ9の端壁11との間に、折返し開口12が形成されるか、基端部が端壁(外パイプ9の端壁11でもよい)で閉鎖される代わりに、その基端側の上壁13(戻し路7側の壁)に折返し開口が形成される。また、内パイプ10は、外パイプ9の先端部よりも十分延出して設けられると共に、先端部が開口されている。内パイプ10をどの程度延出させるかについては、後述するように、排気筒2内を流れる排ガスの境界層の影響を考慮して決定するのがよい。   The extraction pipe 4 will be described in more detail. The extraction pipe 4 according to the present embodiment includes an outer pipe 9 having a rectangular cross section and an inner pipe 10 having a rectangular cross section that is fitted into the lower half of the cross section of the outer pipe 9. . The outer pipe 9 is closed at the base end portion by the end wall 11, while the distal end portion is opened. On the other hand, the inner pipe 10 has a base end portion that is spaced apart from the end wall 11, thereby forming a folded opening 12 between the base end portion of the inner pipe 10 and the end wall 11 of the outer pipe 9. Alternatively, instead of the base end being closed by an end wall (which may be the end wall 11 of the outer pipe 9), a folded opening is formed in the upper wall 13 (the wall on the return path 7 side) on the base end side. The Further, the inner pipe 10 is provided so as to extend sufficiently more than the front end portion of the outer pipe 9, and the front end portion is opened. The extent to which the inner pipe 10 is extended should be determined in consideration of the influence of the boundary layer of the exhaust gas flowing in the exhaust tube 2 as will be described later.

折返し開口12の大きさは、適宜に設定されるが、本実施例の場合、取出し路6の流路断面積(内パイプ10の軸線と直交する断面積)や戻し路7の流路断面積(外パイプ9の軸線と直交する断面のうち、内パイプ10がはめ込まれずに残った上半分の断面積)よりも小さく、たとえば、それら流路断面積のおよそ1/2から1/4程度の大きさに設定されている。より具体的には、本実施例では、外パイプ9は、外寸が幅22mm×高さ22mmで内寸が幅20mm×高さ20mmの矩形断面のパイプであり、内パイプ10は、外寸が幅19mm×高さ10mmで内寸が幅17mm×高さ8mmの矩形断面のパイプであり、内パイプ10の基端面と外パイプ9の端壁11との隙間は、2.5mm〜3mmである。但し、これら寸法は一例であって、適宜に変更可能なことは言うまでもない。   The size of the folding opening 12 is appropriately set. In the case of the present embodiment, the flow path cross-sectional area of the take-out path 6 (cross-sectional area perpendicular to the axis of the inner pipe 10) and the flow path cross-sectional area of the return path 7 are set. Smaller than (the cross-sectional area of the upper half of the cross section perpendicular to the axis of the outer pipe 9 that is not fitted in the inner pipe 10), for example, about 1/2 to 1/4 of the flow path cross-sectional area. The size is set. More specifically, in this embodiment, the outer pipe 9 is a rectangular cross-section pipe having an outer dimension of 22 mm wide × 22 mm high and an inner dimension of 20 mm wide × 20 mm high. Is a pipe having a rectangular cross section with a width of 19 mm × height of 10 mm and an inner size of 17 mm × height of 8 mm. The gap between the base end surface of the inner pipe 10 and the end wall 11 of the outer pipe 9 is 2.5 mm to 3 mm. is there. However, these dimensions are merely examples, and needless to say, they can be changed as appropriate.

このような構成であるから、外パイプ9および内パイプ10の各先端部を排気筒2内に開口させれば、内パイプ10内が前記取出し路6、外パイプ9内で且つ内パイプ10外が前記戻し路7として機能する。つまり、排気筒2の排ガスは、内パイプ10の先端部から導入され、内パイプ10の先端部から基端部へ移動し、折返し開口12から内パイプ10外で外パイプ9内に導出され、外パイプ9の基端部から先端部へ移動し、外パイプ9の先端部から排気筒2内へ戻される。   With such a configuration, if the tip ends of the outer pipe 9 and the inner pipe 10 are opened into the exhaust tube 2, the inside of the inner pipe 10 is inside the take-out path 6, the outer pipe 9 and outside the inner pipe 10. Functions as the return path 7. That is, the exhaust gas in the exhaust pipe 2 is introduced from the distal end portion of the inner pipe 10, moves from the distal end portion of the inner pipe 10 to the proximal end portion, and is led out from the folding opening 12 to the outer pipe 9 outside the inner pipe 10, The outer pipe 9 moves from the proximal end portion to the distal end portion, and is returned from the distal end portion of the outer pipe 9 into the exhaust pipe 2.

ところで、外パイプ9の上壁14には、折返し開口12より下流側に、上方への凹部8が設けられている。折返し開口12からどの程度下流側に凹部8を設けるかは適宜に設定されるが、たとえば、折返し開口12による流路の急縮小と急拡大後の圧力回復点またはその直後に凹部8が設けられる。   By the way, the upper wall 14 of the outer pipe 9 is provided with an upward concave portion 8 on the downstream side of the folding opening 12. How much downstream the recessed opening 8 is provided from the folding opening 12 is appropriately set. For example, the recessed part 8 is provided at or immediately after the pressure recovery point after rapid contraction and rapid expansion of the flow path by the folding opening 12. .

抽出パイプ4に凹部8を形成するために、本実施例ではセンサ取付筒15が用いられる。このセンサ取付筒15は、円筒状または角筒状であり、軸方向両端部にフランジ(下方フランジ16、上方フランジ17)を備える。そして、センサ取付筒15は、下方フランジ16が、外パイプ9の上壁14に気密状態に固定される。なお、外パイプ9の上壁14には、センサ取付筒15の中空穴と対応した位置に、予め穴が開けられている。このようにして、排ガスの戻し路7には、上方への凹部8が設けられる。この凹部8は、通常、外パイプ9の上壁14に対し垂直に設けられる。つまり、センサ取付筒15の軸線は、通常、外パイプ9の軸線と垂直に配置される。なお、後述するように、凹部8の中空穴の上部開口は閉塞されると共に、そのようにして構成される閉空間(凹部8)内の上部に、下方へ向けて排ガスセンサ5が設けられる。   In order to form the recess 8 in the extraction pipe 4, a sensor mounting cylinder 15 is used in this embodiment. The sensor mounting cylinder 15 has a cylindrical shape or a rectangular tube shape, and includes flanges (a lower flange 16 and an upper flange 17) at both axial ends. In the sensor mounting cylinder 15, the lower flange 16 is fixed to the upper wall 14 of the outer pipe 9 in an airtight state. The upper wall 14 of the outer pipe 9 is previously drilled at a position corresponding to the hollow hole of the sensor mounting cylinder 15. In this manner, an upward recess 8 is provided in the exhaust gas return path 7. The recess 8 is usually provided perpendicular to the upper wall 14 of the outer pipe 9. That is, the axis of the sensor mounting cylinder 15 is normally arranged perpendicular to the axis of the outer pipe 9. As will be described later, the upper opening of the hollow hole of the concave portion 8 is closed, and the exhaust gas sensor 5 is provided downward in the upper portion of the closed space (the concave portion 8) configured as described above.

センサ取付筒15の中空穴で構成される凹部8には、排ガスセンサ5(たとえば接触燃焼式のCOセンサ)が設けられる。本実施例では、排ガスセンサ5は、円柱状の本体部18の上端部に、フランジ19が設けられてなる。従って、排ガスセンサ5は、本体部18が、センサ取付筒15の中空穴に上方から差し込まれ、フランジ19が、センサ取付筒15の上方フランジ17にパッキン20を介して重ね合わせてネジ21で固定される。両フランジ17,19間にパッキン20を挟み込むことで、両フランジ17,19間の隙間を封止し、センサ取付筒15を介して外部へ排ガスが逃げることが防止される。センサ取付筒15への排ガスセンサ5の取付状態において、排ガスセンサ5の本体部18は、外パイプ9内へ突出することなく凹部8内に収容される。   An exhaust gas sensor 5 (for example, a contact combustion type CO sensor) is provided in the concave portion 8 formed by a hollow hole of the sensor mounting cylinder 15. In the present embodiment, the exhaust gas sensor 5 is formed by providing a flange 19 at the upper end of the cylindrical main body 18. Therefore, in the exhaust gas sensor 5, the main body 18 is inserted into the hollow hole of the sensor mounting cylinder 15 from above, and the flange 19 is overlapped with the upper flange 17 of the sensor mounting cylinder 15 via the packing 20 and fixed with the screws 21. Is done. By sandwiching the packing 20 between both the flanges 17 and 19, the gap between both the flanges 17 and 19 is sealed, and the exhaust gas is prevented from escaping to the outside via the sensor mounting cylinder 15. When the exhaust gas sensor 5 is attached to the sensor mounting cylinder 15, the main body 18 of the exhaust gas sensor 5 is accommodated in the recess 8 without protruding into the outer pipe 9.

抽出パイプ4の基端部には、図2に示すように、適宜の板材22を介して、基板ケース23が設けられ、この基板ケース23内には、検出回路(図示省略)が収容される。検出回路は、排ガスセンサ5と電気的に接続され、一酸化炭素などの濃度を検出する。なお、前記板材22は、抽出パイプ4からの熱が検出回路へ伝わるのを防止する遮熱板としても機能する。   As shown in FIG. 2, a substrate case 23 is provided at the base end portion of the extraction pipe 4 via an appropriate plate member 22, and a detection circuit (not shown) is accommodated in the substrate case 23. . The detection circuit is electrically connected to the exhaust gas sensor 5 and detects the concentration of carbon monoxide or the like. The plate 22 also functions as a heat shield that prevents heat from the extraction pipe 4 from being transmitted to the detection circuit.

図1では、排ガス路としての測定口24付き排気筒2に、排ガス測定装置1を取り付けた状態を示している。具体的には、上下方向に沿う筒体からなる排気筒2には、予め周側壁に径方向外側へ突出して円筒25が設けられており、この円筒25の端部にはフランジ26が設けられ、このフランジ26には蓋板27が気密に着脱可能に取り付けられる。このようにして構成される測定口24は、従来、煤塵センサなどを取り付けるのに用いられているが、本実施例の排ガス測定装置1を取り付けるのにも用いることができる。但し、排ガス測定装置1は、必ずしも排気筒2の測定口24に取り付ける必要はなく、測定口24がなくても、排気筒2の周側壁に適宜のブラケットを設置して、同様に排ガス測定装置1を設置することができる。   In FIG. 1, the state which attached the exhaust gas measuring apparatus 1 to the exhaust pipe 2 with the measurement port 24 as an exhaust gas path is shown. Specifically, the exhaust pipe 2 formed of a cylindrical body along the vertical direction is provided with a cylinder 25 protruding in the radial direction on the peripheral side wall in advance, and a flange 26 is provided at an end of the cylinder 25. A lid plate 27 is attached to the flange 26 in an airtight manner. The measuring port 24 thus configured is conventionally used for attaching a dust sensor or the like, but can also be used for attaching the exhaust gas measuring device 1 of the present embodiment. However, the exhaust gas measurement device 1 does not necessarily have to be attached to the measurement port 24 of the exhaust tube 2. Even if the measurement port 24 is not provided, an appropriate bracket is installed on the peripheral side wall of the exhaust tube 2, and the exhaust gas measurement device is similarly provided. 1 can be installed.

測定口24の蓋板27への排ガス測定装置1の設置について説明すると、排ガス測定装置1には予め取付板28が設けられている。取付板28は、外パイプ9の先端部が通された状態で、外パイプ9の先端部に固定されている。この際、抽出パイプ4の長手方向軸線を水平から設定角度αだけ傾斜させた状態で、取付板28が垂直に配置されるよう設けられる。これにより、図1に示すように、測定口24の蓋板27に取付板28を重ね合わせて取り付けた状態では、抽出パイプ4は、水平から設定角度αだけ傾斜した状態に配置される。この傾斜角度αは、特に問わないが、好ましくは数十度であり、且つ30度以上に設定するのが好ましい。本実施例では、30度に設定されている。水平状態に対し30度以上の角度で排気筒2の壁から離隔するに従って上方へ傾斜するよう設けることで、排ガス測定装置1の使用時、水滴が表面張力により各パイプ9,10内に残留するのを確実に防止することができる。なお、取付板28と蓋板27との間には、パッキン29を介在させている。また、取付板28は、下端部を折り曲げて、強度をもたせている。   The installation of the exhaust gas measuring device 1 on the lid plate 27 of the measurement port 24 will be described. The exhaust gas measuring device 1 is provided with a mounting plate 28 in advance. The mounting plate 28 is fixed to the distal end portion of the outer pipe 9 with the distal end portion of the outer pipe 9 being passed therethrough. At this time, the attachment plate 28 is provided so as to be vertically arranged in a state where the longitudinal axis of the extraction pipe 4 is inclined from the horizontal by the set angle α. As a result, as shown in FIG. 1, in the state where the attachment plate 28 is attached to the lid plate 27 of the measurement port 24 in an overlapping manner, the extraction pipe 4 is disposed in a state inclined by the set angle α from the horizontal. The inclination angle α is not particularly limited, but is preferably several tens of degrees and is preferably set to 30 degrees or more. In this embodiment, it is set to 30 degrees. When the exhaust gas measuring device 1 is used, the water droplets remain in the pipes 9 and 10 due to surface tension when the exhaust gas measuring device 1 is used by tilting upward as it is separated from the wall of the exhaust pipe 2 at an angle of 30 degrees or more with respect to the horizontal state Can be surely prevented. A packing 29 is interposed between the mounting plate 28 and the lid plate 27. Further, the mounting plate 28 has strength by bending the lower end portion.

このようにして、排気筒2の測定口24に排ガス測定装置1を設置した状態では、外パイプ9および内パイプ10の双方が、排気筒2内に連通する。図示例では、外パイプ9は、排気筒2内に突入して開口され、内パイプ10は、測定口24の円筒25内に開口されている。   Thus, in a state where the exhaust gas measuring device 1 is installed in the measurement port 24 of the exhaust pipe 2, both the outer pipe 9 and the inner pipe 10 communicate with the exhaust pipe 2. In the illustrated example, the outer pipe 9 enters the exhaust cylinder 2 and is opened, and the inner pipe 10 is opened in the cylinder 25 of the measurement port 24.

外パイプ9および内パイプ10は、その先端部が排気筒2内に連通すれば足り、それぞれ単に排気筒2または測定口24の壁面付近で開口させてもよいが、少なくとも内パイプ10は、その先端部を排気筒2内に突入して設けるのが好ましい。これは、排気筒2内を流れる排ガスの境界層の影響を受けないようにするためである。そのため、内パイプ10は、境界層の厚さよりも深く突入させればよく、たとえば排気筒2の中心に開口させるか、排気筒2の内面から30mm以上離れかつ排気筒2の中心までの位置で、内パイプ10の先端部を開口させるのがよい。なお、小型貫流ボイラの排気筒2の場合、排気筒2の直径は、標準的には90〜400mm程度である。   The outer pipe 9 and the inner pipe 10 are only required to communicate with the inside of the exhaust tube 2 and may be simply opened near the wall surface of the exhaust tube 2 or the measurement port 24. At least the inner pipe 10 It is preferable to provide the tip portion so as to enter the exhaust tube 2. This is for avoiding the influence of the boundary layer of the exhaust gas flowing in the exhaust tube 2. Therefore, the inner pipe 10 has only to enter deeper than the thickness of the boundary layer. For example, the inner pipe 10 is opened at the center of the exhaust pipe 2 or at a position 30 mm or more away from the inner surface of the exhaust pipe 2 and to the center of the exhaust pipe 2. The tip of the inner pipe 10 is preferably opened. In the case of the exhaust pipe 2 of a small once-through boiler, the diameter of the exhaust pipe 2 is typically about 90 to 400 mm.

内パイプ10の先端部には、適宜の切替口30を設けてもよい。この切替口30は、排気筒2を通る排ガスに当てて、排ガスの一部を内パイプ10へ導くためのものである。切替口30の形状は、特に問わないが、本実施例では、図2に示すように、第一板31と第二板32とから構成される。第一板31は、図2において、内パイプ10の前壁33の先端部に設けられ、後方へ行くに従って先端側へ傾斜して設けられる矩形状の板である。また、第二板32は、第一板31の上縁と内パイプ10の上壁13の先端部とを塞ぐように設けられる台形状の板である。これにより、図2において、内パイプ10の先端部は、後方および下方へのみ開口することになる。   An appropriate switching port 30 may be provided at the tip of the inner pipe 10. The switching port 30 is for directing a part of the exhaust gas to the inner pipe 10 by hitting the exhaust gas passing through the exhaust pipe 2. The shape of the switching port 30 is not particularly limited. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the switching port 30 includes a first plate 31 and a second plate 32. In FIG. 2, the first plate 31 is a rectangular plate that is provided at the front end portion of the front wall 33 of the inner pipe 10 and that is inclined toward the front end side as it goes rearward. The second plate 32 is a trapezoidal plate provided so as to close the upper edge of the first plate 31 and the tip of the upper wall 13 of the inner pipe 10. Thereby, in FIG. 2, the front-end | tip part of the inner pipe 10 opens only back and downward.

このような構成であるから、図3に示すように、排気筒2を上方へ流れる排ガスの一部は、切替口30の第二板32に当たるようにして、内パイプ10(取出し路6)内に導かれる。そして、内パイプ10の端部における折返し開口12にて、外パイプ9(戻し路7)へ導かれ、外パイプ9の先端部から排気筒2へ戻される。この間、戻し路7の凹部8に設けた排ガスセンサ5により、一酸化炭素などの濃度が正確に検知される。   Because of such a configuration, as shown in FIG. 3, a part of the exhaust gas flowing upward through the exhaust tube 2 hits the second plate 32 of the switching port 30, so that the inside of the inner pipe 10 (the extraction path 6). Led to. Then, it is led to the outer pipe 9 (return path 7) through the folding opening 12 at the end of the inner pipe 10, and is returned to the exhaust pipe 2 from the tip of the outer pipe 9. During this time, the concentration of carbon monoxide or the like is accurately detected by the exhaust gas sensor 5 provided in the recess 8 of the return path 7.

本実施例の排ガス測定装置1によれば、排ガスが通される抽出パイプ4の流路(取出し路6,戻し路7)そのものではなく、排ガスの戻し路7に設けた上方への凹部8に排ガスセンサ5を下方へ向けて逆さに設置するので、排ガスセンサ5に排ガス流が直接に当たることを防止して、流速による故障や測定誤差を防止することができる。   According to the exhaust gas measuring apparatus 1 of the present embodiment, not the flow path (extraction path 6 and return path 7) itself of the extraction pipe 4 through which the exhaust gas passes but the upward recess 8 provided in the exhaust gas return path 7. Since the exhaust gas sensor 5 is installed upside down, it is possible to prevent the exhaust gas flow from directly hitting the exhaust gas sensor 5 and to prevent failure due to the flow velocity and measurement errors.

また、排ガスセンサ5が設けられる抽出パイプ4は、排気筒2の壁から外方へ延出して設けられるので、排ガスセンサ5への温度の影響を防止することができる。しかも、折返し開口12の大きさを調整して、戻し路7に過剰に排ガスが流れるのを防止することでも、排ガスセンサ5への温度の影響を防止することができる。   Further, since the extraction pipe 4 provided with the exhaust gas sensor 5 is provided to extend outward from the wall of the exhaust cylinder 2, the influence of the temperature on the exhaust gas sensor 5 can be prevented. Moreover, the influence of the temperature on the exhaust gas sensor 5 can also be prevented by adjusting the size of the folding opening 12 to prevent excessive exhaust gas from flowing through the return path 7.

さらに、排ガスセンサ5が設けられる抽出パイプ4は、排気筒2の壁から斜め上方へ延出して設けられると共に、抽出パイプ4の戻し路7に設けた上方への凹部8に排ガスセンサ5を逆さに設置するので、抽出パイプ4や凹部8内への結露水の滞留を防ぎ、排ガスの流路の閉塞を防止すると共に、排ガスセンサ5への浸水を防止することができる。 Further, the extraction pipe 4 provided with the exhaust gas sensor 5 is provided to extend obliquely upward from the wall of the exhaust pipe 2, and the exhaust sensor 5 is turned upside down in the upward recess 8 provided in the return path 7 of the extraction pipe 4. Therefore, it is possible to prevent the condensation water from staying in the extraction pipe 4 and the recess 8, prevent the exhaust gas flow path from being blocked, and prevent the exhaust gas sensor 5 from being flooded.

しかも、抽出パイプ4を外パイプ9と内パイプ10との二重管構造とすることで、簡易で安価にしかも安定した品質で、排ガス測定装置1を製造することができる。   Moreover, the exhaust pipe measuring device 1 can be manufactured with a simple, inexpensive and stable quality by making the extraction pipe 4 a double pipe structure of the outer pipe 9 and the inner pipe 10.

流速の影響を防止する構成について、念のためさらに詳細に説明する。まず、排気筒2内の排ガスの流速が遅いときでも、確実に抽出パイプ4内へ排ガスを導入するために、抽出パイプ4への入口は、排ガスの動圧を受ける構造としている。つまり、典型的には、抽出パイプ4への入口は、排気筒2を流れる排ガスの上流側へ向ければよい。一方、抽出パイプ4からの出口は、排ガスの動圧を受けにくい方向に向けている。典型的には、抽出パイプ4からの出口は、排気筒2を流れる排ガスの流れと直交する方向へ向ければよい。このようにして、低流速時にも、抽出パイプ内に排ガスの流れを確実に発生させることができる。逆に、排気筒2内の排ガスの流速が速いときの影響を防止するために、センサ設置位置を戻し路7内ではなく、閉空間となる上方への凹部8を作り、その凹部8内に排ガスセンサ5を配置している。そのため、抽出パイプ4の流路内に直接に排ガスセンサ5を設置した場合と比較して、流速の影響を受けにくくすることができる。このようにして、幅広い流速(ボイラ3の場合たとえば1〜15m/s)に対応可能となる。   The configuration for preventing the influence of the flow velocity will be described in more detail just in case. First, in order to reliably introduce exhaust gas into the extraction pipe 4 even when the flow rate of exhaust gas in the exhaust cylinder 2 is slow, the inlet to the extraction pipe 4 is configured to receive the dynamic pressure of the exhaust gas. That is, typically, the inlet to the extraction pipe 4 may be directed to the upstream side of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. On the other hand, the outlet from the extraction pipe 4 is directed in a direction that is less susceptible to the dynamic pressure of the exhaust gas. Typically, the outlet from the extraction pipe 4 may be directed in a direction orthogonal to the flow of exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. In this way, it is possible to reliably generate a flow of exhaust gas in the extraction pipe even at a low flow rate. On the contrary, in order to prevent the influence when the flow velocity of the exhaust gas in the exhaust pipe 2 is high, the sensor installation position is made not in the return path 7 but in the concave portion 8 that is an upward concave portion 8 that becomes a closed space. An exhaust gas sensor 5 is arranged. Therefore, compared with the case where the exhaust gas sensor 5 is directly installed in the flow path of the extraction pipe 4, it can be made less susceptible to the influence of the flow velocity. In this way, a wide range of flow rates (for example, 1 to 15 m / s in the case of the boiler 3) can be handled.

以上のとおりであるから、たとえば、排ガスセンサ5として接触燃焼式のCOセンサを用いた場合でも、流速、温度、結露の影響を防止して、燃焼機器の不完全燃焼を確実に検出することができる。しかも、たとえばボイラ3の場合、排ガスの流速や温度、結露水の発生状況は、機種ごとに異なるが、本実施例の排ガス測定装置1によれば、多種のボイラ3に対して同一の構成で対応可能となる。なお、排ガスセンサ5の出力(たとえばCOセンサの場合には一酸化炭素の濃度)が設定以上になれば、警報を発したり、あるいは燃焼機器(ボイラ3)の燃焼を停止させたりすればよい。   As described above, for example, even when a contact combustion type CO sensor is used as the exhaust gas sensor 5, it is possible to reliably detect incomplete combustion of a combustion device by preventing the influence of flow velocity, temperature, and condensation. it can. Moreover, for example, in the case of the boiler 3, the flow rate and temperature of the exhaust gas and the generation state of the dew condensation water are different for each model, but according to the exhaust gas measuring device 1 of this embodiment, the same configuration is used for various boilers 3. It becomes possible to respond. Note that if the output of the exhaust gas sensor 5 (for example, the concentration of carbon monoxide in the case of a CO sensor) exceeds a set value, an alarm may be issued or the combustion of the combustion device (boiler 3) may be stopped.

図4および図5は、上記実施例の排ガス測定装置1を、横引きと呼ばれる横向きの排気筒2に設置した状態を示す概略図であり、図4は正面図、図5はそのV−V断面図である。   4 and 5 are schematic views showing a state in which the exhaust gas measuring device 1 of the above-described embodiment is installed in a sideways exhaust pipe 2 called lateral pulling, FIG. 4 is a front view, and FIG. It is sectional drawing.

排ガス測定装置1は、図1では、上下方向に沿う排気筒2に設けたが、図4では、左右方向に沿う排気筒2に設けられる。つまり、図示例のように、ボイラ3などの燃焼機器からの排気筒2は、建物の天井に沿うなどして横向きに設けられることがあり、その箇所にも同一の構成で排ガス測定装置1を設置することができる。   The exhaust gas measuring device 1 is provided in the exhaust pipe 2 along the vertical direction in FIG. 1, but is provided in the exhaust pipe 2 along the horizontal direction in FIG. 4. In other words, as shown in the example, the exhaust pipe 2 from the combustion equipment such as the boiler 3 may be provided sideways along the ceiling of the building, and the exhaust gas measuring device 1 is also provided in the same configuration at that location. Can be installed.

具体的には、図5に示すように、横向きの排気筒2の周側壁の一部には、図1と同様の測定口24または適宜のブラケットが設けられており、この測定口24等に、図1の場合と同様に、排ガス測定装置1を設置することができる。この際、切替口30の開口を、排ガスの上流側へ向けて配置する。この場合、横向きの排気筒2を通る排ガスを切替口30の第一板31に当てて、内パイプ10に導くことができる。このように、本実施例の切替口30は、排気筒2が縦向きおよび横向きのいずれにも共通の構成で対応することができる。   Specifically, as shown in FIG. 5, a measurement port 24 similar to FIG. 1 or an appropriate bracket is provided on a part of the peripheral side wall of the sideways exhaust pipe 2. As in the case of FIG. 1, the exhaust gas measuring device 1 can be installed. At this time, the opening of the switching port 30 is arranged toward the upstream side of the exhaust gas. In this case, the exhaust gas passing through the horizontal exhaust cylinder 2 can be applied to the first plate 31 of the switching port 30 and guided to the inner pipe 10. As described above, the switching port 30 of the present embodiment can cope with the exhaust pipe 2 in a vertical configuration and a horizontal configuration with a common configuration.

本発明の排ガス測定装置1は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。前記実施例では、外パイプ9に内パイプ10をはめ込んで構成したが、場合により、実質的に同等の形状であればその構成方法は特に問わない。また、外パイプ9や内パイプ10の断面形状は、必ずしも矩形状に限らない。さらに、内パイプ10の先端部に設ける切替口30も適宜に変更可能である。   The exhaust gas measuring device 1 of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be changed as appropriate. In the above embodiment, the inner pipe 10 is inserted into the outer pipe 9, but the configuration method is not particularly limited as long as the shape is substantially the same. Moreover, the cross-sectional shape of the outer pipe 9 and the inner pipe 10 is not necessarily limited to a rectangular shape. Furthermore, the switching port 30 provided at the tip of the inner pipe 10 can be changed as appropriate.

1 排ガス測定装置
2 排気筒(排ガス路)
3 ボイラ(燃焼機器)
4 抽出パイプ
5 排ガスセンサ
6 取出し路
7 戻し路
8 凹部
9 外パイプ
10 内パイプ
11 端壁
12 折返し開口
30 切替口
1 Exhaust gas measuring device 2 Exhaust tube (exhaust gas passage)
3 Boiler (combustion equipment)
4 Extraction pipe 5 Exhaust gas sensor 6 Take-out path 7 Return path 8 Recess 9 Outer pipe 10 Inner pipe 11 End wall 12 Turn-back opening 30 Switching port

Claims (5)

燃焼機器からの排ガス路の壁に斜め上方へ延出して設けられ、前記排ガス路を通る排ガスの一部を、取出し路を介して取り出し、この取出し路の端部で折り返して、戻し路を介して前記排ガス路へ戻す抽出パイプと、
前記戻し路に設けられた上方への凹部に設置され、排ガス中の一酸化炭素、二酸化炭素、酸素または窒素酸化物の濃度を検出する排ガスセンサとを備え
前記抽出パイプは、断面矩形の外パイプと、この外パイプの断面下半分にはめ込まれる断面矩形の内パイプとから構成され、
前記外パイプは、一端部が端壁で閉塞される一方、他端部が前記排ガス路に開口するよう設けられ、
前記内パイプは、一端部が前記端壁と離隔して配置されることで折返し開口が形成されるか、一端部が閉塞されつつその一端部側の上壁に折返し開口が形成される一方、他端部が前記外パイプよりも延出して前記排ガス路に開口するよう設けられ、
前記外パイプには、前記折返し開口より下流側における上壁に、上方への凹部が設けられ、
この凹部は、上部が閉塞されると共に、この凹部に、前記排ガスセンサが設けられる
ことを特徴とする排ガス測定装置。
Provided obliquely upward on the wall of the exhaust gas path from the combustion equipment, take out a part of the exhaust gas passing through the exhaust gas path through the take-out path, fold back at the end of the take-out path, and via the return path An extraction pipe that returns to the exhaust gas path,
An exhaust gas sensor that is installed in an upward recess provided in the return path and detects the concentration of carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, or nitrogen oxides in the exhaust gas ;
The extraction pipe is composed of an outer pipe having a rectangular section and an inner pipe having a rectangular section that is fitted into the lower half of the section of the outer pipe,
The outer pipe is provided so that one end is closed by an end wall and the other end is opened to the exhaust gas path,
The inner pipe has a folded opening formed by disposing one end portion away from the end wall, or a folded opening is formed on the upper wall on the one end side while the one end portion is closed, The other end is provided to extend from the outer pipe and open to the exhaust gas path,
The outer pipe is provided with a concave portion on the upper wall on the downstream side from the folding opening,
An upper portion of the concave portion is closed , and the exhaust gas sensor is provided in the concave portion.
前記内パイプは、その先端部を前記排ガス路内に突入して設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の排ガス測定装置。
The exhaust pipe measuring apparatus according to claim 1 , wherein the inner pipe is provided with a tip portion thereof penetrating into the exhaust gas passage.
前記内パイプおよび前記外パイプは、水平状態に対し30度以上の角度で、前記排ガス路の壁から離隔するに従って上方へ傾斜して設けられる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス測定装置。
The inner pipe and the outer pipe, with an angle of more than 30 degrees to the horizontal state, according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is provided obliquely upward accordingly spaced from the walls of the exhaust gas channel Exhaust gas measuring device.
前記排ガス路を通る排ガスに当てて、排ガスの一部を前記内パイプへ導く切替口が、前記内パイプの他端部に設けられた
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の排ガス測定装置。
Against the exhaust gas passing through the exhaust gas channel, switching port for guiding a part of exhaust gas into said pipe, any one of claims 1 to 3, characterized in that provided on the other end of the pipe The exhaust gas measuring device according to 1.
前記切替口は、前記排ガス路が縦向きおよび横向きの双方に対応する形状である
ことを特徴とする請求項4に記載の排ガス測定装置。
The exhaust gas measuring device according to claim 4 , wherein the switching port has a shape in which the exhaust gas path corresponds to both a vertical direction and a horizontal direction.
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