JP6696638B2 - ガス分析用前処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス分析用前処理装置、特に、サンプルガスがガス分析部に到達する前にドレンを除去するためのガス分析用前処理装置に関する。

ガス分析装置は、例えば高温焼却炉から排出される排ガスの成分を測定及び分析する装置である。そして、ガス分析装置に供給される排ガスに対して冷却、除湿、除塵といった前処理を行うために、ガス分析用前処理装置が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
従来の前処理装置として、例えば、１本のサンプルガス流路に直列に並んだ複数のドレンセパレータ及びプリクーラを有しているものがある。そのような装置では、ドレンセパレータ及びプリクーラのドレン配管の入口側ではサンプルガス圧が作用しており、ドレン配管の排出側には大気圧が作用している。そして、両ドレン配管は１つにまとめられている。両ドレン配管同士の気圧差の影響を解消するために、前処理装置には、ドレントラップを設けることが行われている。

特開２００５−１９５３２７号公報

上記のドレントラップを用いた場合、サンプル圧変動によって水柱の水面高さが変動するので、サンプル圧変動が大きな場合には水封長さを最も大きく設定する必要がある。しかし、装置の高さの制限を考慮すれば、従来のドレントラップによってこの問題を解決することができない場合がある。

本発明の課題は、ガス分析用前処理装置において、装置設計を容易にし、かつ、広いサンプルガス圧に対応可能とすることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係るガス分析用前処理装置は、サンプルガスを吸引し、当該サンプルガスをガス分析部に供給する前に前処理するための装置である。第１ドレン抽出装置と、第２ドレン抽出装置と、第１ドレン配管及び第２ドレン配管と、ドレン送出装置と、ガス流入防止構造と、を備えている。なお、サンプルガスは、水分を含むものであれば特に限定されず、煙道を流れる排ガス、各種プロセスガスなどであってもよい。

第１ドレン抽出装置は、サンプルガス中のドレンを抽出する。
第２ドレン抽出装置は、サンプルガス中のドレンを抽出する。

第１ドレン配管及び第２ドレン配管は、第１ドレン抽出装置及び第２ドレン抽出装置から排出されたドレンをそれぞれ排出するための配管であり、上下方向に延びており互いに連通している。なお、「上下方向に延びて」とは、配管の先端と末端との間で高低差があって重力によってドレンの移動ができればよく、略垂直でもよいし、斜めになっていてもよい。
ドレン送出装置は、入口と出口の圧力差を維持可能であり、第１ドレン配管及び第２ドレン配管から排出されたドレンを送り出す装置である。ドレン抽出装置は、上記機能を有するものであれば何でもよく、例えば、入口と出口の圧力差を維持可能ポンプ、重力を用いてドレンを送り出すことで入口と出口の圧力差を維持可能な装置であってもよい。
ガス流入防止構造は、サンプルガスが第１ドレン抽出装置から第１ドレン配管及び第２ドレン配管を通って第２ドレン抽出装置まで流れることを防止する。なお、ガス流入防止構造は、サンプルガスが通る際に抵抗となってガスの移動を抑制するものであれば何でもよい。

この装置では、第１ドレン抽出装置からドレンが第１ドレン配管を流れ、第２ドレン抽出装置からドレンが第２配管を流れる。ドレンは、ドレン送出装置によって第１ドレン配管及び第２ドレン配管から排出される。ここで、ドレン送出装置は、入口と出口の圧力差を維持可能であるので、第１ドレン配管側及び第２ドレン配管側と排出側との圧力差が維持される。さらに、ドレン送出装置は、第１ドレン抽出装置及び第２ドレン抽出装置の両方からのドレンをまとめて排出しているので、ドレン配管の数より少なくなる。
さらに、この装置では、サンプルガスは、ガス流入防止構造によって、第１ドレン抽出装置から第１ドレン配管及び第２ドレン配管を通って第２ドレン抽出装置まで流れることが防止されている。

ガス流入防止構造は、第１ドレン配管と第２ドレン配管との間に設けられ、第１ドレン抽出装置及び／又は第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留する水封構造であってもよい。
この装置では、水封構造によって、サンプルガスは、第１ドレン抽出装置から第１ドレン配管及び第２ドレン配管を通って第２ドレン抽出装置まで流れることが防止されている。

水封構造は、第１ドレン抽出装置及び／又は第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留して、所定量を超えたドレンのみをドレン送出装置側に流す貯留部を有していてもよい。
この装置では、装置の動作中に、貯留部には常にドレンが貯留されている。

ガス分析用前処理装置は、第１ドレン配管と第２ドレン配管とを連結する第３ドレン配管と、ドレン送出装置にまで延び、第１ドレン配管、第２ドレン配管、及び第３ドレン配管の少なくとも１つと接続されている第４ドレン配管と、をさらに備えていてもよい。
この装置では、配管同士が閉塞されているので、圧力の漏れが生じない。

第４ドレン配管が、第１ドレン配管の中間部又は第２ドレン配管の中間部と接続されていてもよい。この場合、第４ドレン配管の接続位置によって、貯留部の最高水位が決められる。

装置は、ドレン送出装置から第１ドレン配管及び第２ドレン配管までドレンを貯留可能であるようにドレン送出装置の駆動を制御する制御部をさらに備えていてもよい。
この装置では、制御部がドレン送出装置を駆動することによって、第１ドレン配管及び第２ドレン配管の水位が制御される。これにより、ドレンの溢れ及び枯渇が生じにくくなる。

本発明の他の見地に係るガス分析装置は、上記のガス分析用前処理装置と、ガス分析部とを備えている。
この装置では、上記のガス分析用前処理装置による効果が得られる。

本発明に係るガス分析用前処理装置では、装置設計が容易になり、かつ、広いサンプルガス圧に対応可能となる。

ガス分析装置の概略構成図。 ガス分析用前処理装置のドレン処理制御を示すフローチャート。 ガス分析装置の概略構成図（第２実施形態）。 ガス分析装置の概略構成図（第３実施形態）。 ガス分析装置の概略構成図（第５実施形態）。 ガス分析装置の概略構成図（第６実施形態）。 ガス分析装置の概略構成図（第７実施形態）。

１．第１実施形態
（１）ガス分析装置
図１を用いて、ガス分析装置１の概略構成を説明する。図１は、ガス分析装置の概略構成図である。

ガス分析装置１は、例えば、煙道からサンプリングされたサンプルガスを分析し、ガス中のＳＯｘ量、ＮＯｘ量を測定する装置である。
ガス分析装置１は、主に、プローブ管３、ガス分析用前処理装置５（以下、前処理装置５）、メインクーラ９、ガス分析部１１を有している。

プローブ管３は、例えば、煙道内に配置されたサンプリング用の部材である。
前処理装置５は、ガス分析部１１に供給される排ガスに対して除湿、除塵といった前処理を行うための装置である。なお、この実施形態では、除湿機能を主に説明する。

前処理装置５は、煙道を流れる排ガスをサンプルガスとして吸引し、さらにガス分析部１１側に移送供給するためのサンプルガス流路１５を有している。
前処理装置５は、さらに、サンプルガス流路１５上に、上流から下流に向かって、ドレンセパレータ２１、プリクーラ２３、ニードルバルブ２６、真空ポンプ２５をこの順番で有している。真空ポンプ２５が、煙道内を流れる排ガスをサンプルガスとして吸引採取すれば、その吸引されたサンプルガスがサンプルガス流路１５を通ってガス分析部１１にまで移送される。
ドレンセパレータ２１は、サンプルガス中の含有水分の凝縮により凝縮水を生成する装置である。プリクーラ２３は、サンプルガスを目的の湿度に調整する冷却除湿器としての電子冷却器である。このように、ドレンセパレータ２１及びプリクーラ２３は、サンプルガス中のドレンを抽出する装置である。なお、前処理装置５は、図示しないフィルタ及び他の公知の構成を有している。

メインクーラ９は、前処理装置５から延びるサンプルガス流路１５に配置されている。メインクーラ９は、サンプルガスを分析に適した湿度に調整する冷却除湿器としての電子冷却器である。
メインクーラ９には、下方に延びる第１排出ドレン配管１２が接続されている。なお、メインクーラ９の上流側にサンプルガス開放部があり、そのためメインクーラ９から排出されるドレンには大気圧が作用している。

ガス分析部１１は、例えば、紫外発光ガス分析計、化学発光ガス分析計、赤外線ガス分析計である。特に、赤外線ガス分析計がサンプルガスの所定成分の濃度を測定する場合、水分干渉の影響を除去することが重要である。特に、非分散赤外吸収法を用いた分析計においては、赤外波長域全般に水の吸収による干渉が生じるのでこれが問題となる。そこで、本実施形態の前処理装置５では、ドレンセパレータ２１及びプリクーラ２３を用いて、サンプルガスに含まれる水分量を少なくし、一定値にしている。

（２）前処理装置のドレン排出構造
次に、前処理装置５のドレン排出構造を説明する。前述したように前処理装置５は、ドレンセパレータ２１とプリクーラ２３とを有しており、両方の装置からドレンが排出される。

ドレンセパレータ２１には、下方に向かって延びる第１ドレン配管２７が設けられている。プリクーラ２３には、下方に向かって延びる第２ドレン配管２９が設けられている。第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９は、ドレンセパレータ２１及びプリクーラ２３から排出されたドレンをそれぞれ排出するための配管である。第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９とは下端同士が第３ドレン配管３１によって連結されている。この実施形態では、第３ドレン配管３１は、第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９とを接続する部材であり、例えば、本実施形態では水平方向に延びる配管である。ただし、第３ドレン配管の形状は上記に限定されず、第３ドレン配管は、斜めに延びる形状でもよいし、第１ドレン配管と第２ドレン配管とが直接的に接続されている接続箇所を構成する配管でもよい。以上のようにして、第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９は閉塞された状態で互いに接続されている。
なお、第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９の上部には、第１安全ポット３３及び第２安全ポット３５がそれぞれ設けられている。第１安全ポット３３及び第２安全ポット３５は、下方から逆流してくるドレンがさらにサンプルガス流路１５側に移動することを防止するための部材である。また、この実施形態では、第２安全ポット３５の下部には水位センサ４９が設けられている。水位センサ４９は、一般的なセンサであり、種類、位置は特には限定されない。

第４ドレン配管３７は、第２ドレン配管２９の中間部（ただし、第２安全ポット３５の下方）に上端が配置されており、斜め下方に延びている。第４ドレン配管３７の下端は、チューブポンプ３９にまで延びている。このような構造により、第１ドレン配管２７の下部、第２ドレン配管２９の下部及び第３ドレン配管３１が、ドレンを貯留可能な貯留部５０として機能している。なお、貯留部の機能さえ実現できれば、各ドレン配管の形状、構成は特に限定されない。また、第４ドレン配管３７は、貯留部５０からドレンをチューブポンプ３９に移送さえできればよいので、いずれのドレン配管に接続されていてもよい。また、この実施形態で第４ドレン配管３７は、第２ドレン配管の中間部に接続されているが、第１ドレン配管２７の中間部に接続されていてもよい。
貯留部５０に貯まったドレンは、水位が第４ドレン配管３７の上端を超えると、第４ドレン配管３７を流れ、チューブポンプ３９にまで移動する。
以上に述べたように、本実施形態では、貯留部５０によって、サンプルガスがドレンセパレータ２１から第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９を通ってプリクーラ２３まで流れることを防止するガス流入防止構造が実現されている。

チューブポンプ３９は、入口側と出口側の気圧差を維持可能であり、気体と液体を移送可能である。チューブポンプ３９の構造及び機能は公知であるので、ここでは説明を省略する。チューブポンプ３９は、第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９と連通している（詳細は後述）。なお、本明細書において「連通」とは、配管等によってつながっていることを意味しており、配管内に例えば水又はバルブが存在して気体が移動できない場合も含む。
チューブポンプ３９によって、サンプルガス圧側のドレン配管と、大気圧側の排出ドレン配管との間でガスの移動が制限され、圧力的に遮断されている。

（３）前処理装置の制御構成
次に、前処理装置５の制御構成を説明する。
前処理装置５は、制御部４３を有している。制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有するコンピュータである。制御部４３は、各種プログラムを実行することで、前処理装置５の複数の装置を制御する。なお、制御部４３は、ガス分析装置１全体の制御を行う装置であってもよい。

制御部４３は、真空ポンプ２５及びチューブポンプ３９を制御可能である。また、制御部４３は、水位センサ４９からの検出信号を受信可能である。なお、制御部４３は、プリクーラ２３も制御可能である。

制御部４３には、入力部４５と、表示部４７とが接続されている。

（４）前処理装置のドレン処理制御
次に、図２を用いて、前処理装置５のドレン排出制御を説明する。図２は、ガス分析用前処理装置のドレン処理制御を示すフローチャートである。
最初に、第１ドレン配管２７、第２ドレン配管２９及び第３ドレン配管３１からなる貯留部５０に水分を貯める（ステップＳ１）。これにより、第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９との間に水封構造が形成される。

以後、制御部４３は、真空ポンプ２５を駆動してサンプルガスを移送しながら、プリクーラ２３を駆動する。その際に、制御部４３は、チューブポンプ３９を間欠運転させる（ステップＳ２）。具体的には、例えば、５分に１回、１０秒でチューブポンプ３９は駆動される。これにより、貯留部５０から溢れてチューブポンプ３９側に流れるドレンは、チューブポンプ３９によって、第２排出ドレン配管４１に排出される。なお、貯留部５０から溢れたドレンがない場合は、チューブポンプ３９は、プリクーラ２３のドレン排出口から第２ドレン配管２９を通して、サンプルガスを移送する。この場合、真空ポンプ２５の輸送量に比べてチューブポンプ３９の輸送量は無視できるほどに小さく、また真空ポンプ２５の下流側でオーバーフローが取られているので、チューブポンプ３９がサンプルガスを移送することで問題は生じない。

続いて、制御部４３は、水位センサ４９がオンしたか否かを判断する（ステップＳ３）。水位センサ４９がオンしていればプロセスはステップＳ４に移行し、水位センサ４９がオンしていなければプロセスはステップＳ２に戻って間欠運転が続けられる。ここで水位センサ４９がオンしたということは、何らかの理由で貯留部５０から溢れたドレンが、第４ドレン配管３７側に流れずに、第２安全ポット３５まで水位を上げてきたことを意味する。

制御部４３は、チューブポンプ３９を連続運転に切り換えて、貯留部５０から溢れたドレンを排出させる（ステップＳ４）。なお、上記実施形態では、間欠運転から連続運転へと切換を行うことで排出流量を高くしたが、複数レベルの排出流量を実現する制御は、上記実施形態に限定されない。例えば、最初から連続運転を行っておいて途中でチューブポンプ３９の動作速度を高くしてもよいし、最初から間欠運転を行っておいて途中で間欠運転の頻度を高めてもよい。

制御部４３は、続いて、所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。所定時間が経過していればプロセスはステップＳ７に移行し、所定時間を経過していなければプロセスはステップＳ６に移行する。
連続運転を始めてから水位センサ４９がオンのままで所定時間が経過したということは、チューブポンプ３９が故障又は不調であってドレン排出が十分に行われていないことを意味する。したがって、制御部４３は、表示部４７にアラート情報を表示する。アラート情報表示は、例えば、第１安全ポット３３及び第２安全ポット３５の容量に応じた時間経過後に全ての装置を停止することを知らせるものである。なお、アラート情報の通知は、ディスプレイにおける表示に限定されず、例えば、音声、警告灯の点灯、他のコンピュータへのメール通知などの他の手段及びそれらの組合せであってもよい。

所定時間が経過していない場合は、制御部４３は、水位センサ４９がオフになったか否かを判断する（ステップＳ６）。
オフになれば，プロセスはステップＳ２に戻り、間欠運転に切り換えられる。
オフになっていなければ、ステップＳ４に戻り、連続運転が続けられる。

２．第２実施形態
第１実施形態では、閉塞された貯留部を第１ドレン配管と第２ドレン配管とによって構成していたが、閉塞された貯留部の構造は第１実施形態に限定されない。そのような他の実施形態として、以下の第２実施形態を説明する。
図３を用いて、第２実施形態における前処理装置５Ａを説明する。なお、第１実施形態と同じ構造については説明を省略する。

第１ドレン配管２７の下端には、ドレン配管３１ａが接続され、その他端には、上下方向に延びる第５ドレン配管３２の下端が接続されている。第２ドレン配管２９Ａは、第２安全ポット３５上方の第１部分２９ａと、第２安全ポット３５の下方の第２部分２９ｂと、さらに下方の水位確認部４６とを有している。水位確認部４６は、透明なチューブから構成され、外部から目視によってドレンの貯まった量を確認可能である。水位確認部４６は、下部が第４ドレン配管３７ａによってチューブポンプ３９に接続されている。

第５ドレン配管３２の上端には、連結配管３４が接続されている。連結配管３４は水平方向に延びて第２ドレン配管２９Ａの第２部分２９ｂに接続されている。連結配管３４は、貯留部５０Ａのドレンの水位が高くなるとドレンを第２ドレン配管２９Ａに導くための部材である。以上に述べたドレン配管３１ａ、第５ドレン配管３２、連結配管３４が、第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９Ａとを接続する第３ドレン配管として機能している。
このような構造により、第１ドレン配管２７の下部、第５ドレン配管３２、及び連結配管３４が、ドレンを貯留可能な貯留部５０Ａとして機能している。なお、貯留部５０Ａは、第１ドレン配管２７からのドレンのみを貯留する。
上述の水位確認部４６は、第２ドレン配管２９Ａの一部であり、連結配管３４が連結された箇所より下方に配置されている。水位確認部４６には、プリクーラ２３から抽出され第２ドレン配管２９Ａを流れるドレンと、ドレンセパレータ２１から抽出され貯留部５０Ａに貯留された後に溢れたドレンとが流入する。貯留部５０Ａに貯まったドレンは、水位が連結配管３４まで達すると、連結配管３４を通って第２ドレン配管２９Ａ側に流れる。そして、ドレンは、第２ドレン配管２９Ａの第２部分２９ｂ及び水位確認部４６を通って、さらに第４ドレン配管３７ａを通って、チューブポンプ３９にまで移動する。

この実施形態では、貯留部５０Ａの水位が上昇すると、ドレンは連結配管３４を通って、強制的に第２ドレン配管２９Ａに流れ込む。したがって、貯留部５０Ａからの超過ドレンが、第２ドレン配管２９Ａの下方に確実に流れることができる。
また、この実施形態では、第２ドレン配管２９Ａに貯まったドレンは、量が増えるとチューブポンプ３９の位置から第２ドレン配管２９Ａ内で水位を上げていく。この場合、作業者は、水位確認部４６によって、第２ドレン配管２９Ａに貯まったドレンの量を確認できる

この実施形態では、貯留部５０Ａによる水封構造と、チューブポンプ３９による超過ドレンの貯留構造とが設けられており、後者の超過ドレンの量は水位確認部４６によって作業者が確認可能である。

なお、第１実施形態と第２実施形態では、ドレンが常に溜まっている貯留部はドレン配管によって実現されたが、本発明の貯留部は他の構成によって実現されてもよい。例えば、第１ドレン配管と第２ドレン配管の下端に、一定の高さのドレンが溜まるドレンタンクを配置しても良い。この場合、所定高さ超えたドレンはドレンタンクからチューブポンプ側に流れる。

３．第３実施形態
第１実施形態と第２実施形態では、第１ドレン抽出装置及び／又は第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留して、所定量を超えたドレンのみをポンプ側に流す貯留部によって水封構造を実現していた。しかし、他の構成によって水封構造を実現してもよい。例えば、水封構造は、ポンプから第１ドレン配管及び第２ドレン配管までドレンを貯留可能な貯留部であってもよい。この場合、水封構造におけるドレンの量は、ポンプの動作によって決定される。そのような実施形態として第３実施形態を説明する。

図４を用いて、第３実施形態における前処理装置５Ｂを説明する。なお、第１実施形態と同じ構造については説明を省略する。

ドレンセパレータ２１には、下方に向かって延びる第１ドレン配管２７が設けられている。プリクーラ２３には、下方に向かって延びる第２ドレン配管２９が設けられている。第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９とは下端同士が第３ドレン配管３１によって連結されている。このように第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９は閉塞された状態で互いに接続されている。

第４ドレン配管５１は、第３ドレン配管３１つまり第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管の下端に接続されており、水平方向に延びてチューブポンプ３９まで延びている。
このような構造により、第１ドレン配管２７の下部、第２ドレン配管２９の下部、第３ドレン配管３１，第４ドレン配管５１が、ドレンを貯留可能な貯留部５０Ｂとして機能している。

第２ドレン配管２９には、第２安全ポット３５の下方において、２個の水位センサが設けられている。高位センサ５３と、低位センサ５５である。高位センサ５３は、第２安全ポット３５の下方に近接して配置されている。低位センサ５５は、高位センサ５３の下方に配置されている。なお、高位センサ５３及び低位センサ５５は第１ドレン配管２７に設けられていてもよい。

この実施形態では、制御部４３は、チューブポンプ３９から第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９まで（この実施形態では、貯留部５０Ｂ）にドレンを貯留可能であるようにチューブポンプ３９の駆動を制御する。

次に、前処理装置５のドレン排出制御を説明する。

制御部４３は、真空ポンプ２５を駆動してサンプルガスを移送しながら、プリクーラ２３を駆動する。その際に、制御部４３は、チューブポンプ３９の駆動を停止状態にする。

続いて、制御部４３は、高位センサ５３がオンしたか否かを判断する。高位センサ５３がオンしていれば、制御部４３によってチューブポンプ３９が駆動される。これにより、貯留部５０Ｂに貯まったドレンは、チューブポンプ３９によって、第２排出ドレン配管４１に排出される。ここで高位センサ５３がオンしたということは、何らかの理由で貯留部５０Ｂに貯まったドレンが十分に排出されず、第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９の上部まで水位が上がってきたことを意味する。
高位センサ５３がオンしていなければ、チューブポンプ３９の停止状態が続く。

制御部４３は、続いて、高位センサ５３がオフしたか否かを判断する。チューブポンプ３９の運転を行っても高位センサ５３がオフにならないということは、チューブポンプ３９が故障又は不調であってドレン排出が十分に行われていないことを意味する。したがって、制御部４３は、表示部４７にアラート情報を表示する。

高位センサ５３がオンになっていれば、次に、制御部４３は、低位センサ５５がオフになったか否かを判断する。
低位センサ５５がオフになれば、それは貯留部５０Ｂにおけるドレンの量が少なくなったことを意味するので、制御部４３はチューブポンプ３９の運転を停止させる。このように貯留部５０Ｂのドレンの量が少なくなるとチューブポンプ３９の運転が停止されるので、チューブポンプ３９によって形成される貯留部５０Ｂにおけるドレンの枯渇が防止される。
低位センサ５５がオフになっていなければ、チューブポンプ３９の運転が続けられる。

以上に述べたように、装置運転中のほとんどの時間では、チューブポンプ３９が停止状態であり、チューブポンプ３９が動作を行うのは高位センサ５３がオンになってから低位センサ５５がオフになるまでの間だけである。
この実施形態の変形例として、高位センサ５３がオンになればチューブポンプ３９を所定時間だけ順回転させることでドレンを排出し、低位センサ５５がオフになればチューブポンプ３９を所定時間だけ逆回転させることで、ドレンをチューブポンプ３９の下流側にあるタンク（図示せず）から貯留部５０Ｂ側に戻す制御がある。
以上述べたように、制御部４３は、チューブポンプ３９から第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９まで（この実施形態では、貯留部５０Ｂ）にドレンが適切なだけ貯留されるようにしている。つまり、ドレンの溢れと枯渇が生じにくい。

この実施形態では、第１及び第２実施形態とは異なり、貯留部５０Ｂには先に水分を貯めておく必要がない。
また、この実施形態では、ドレン配管の数が増えても対応可能である。

４．第４実施形態
第３実施形態では、２個の水位センサを用いていたが、１個の水位センサであってもよい。そのような実施形態を第４実施形態として説明する。なお、第３実施形態と同じ構造については説明を省略する。

図４と同様に第２ドレン配管２９には、第２安全ポット３５の下方において、高位センサ５３が設けられているが、この実施形態では低位センサが省略されている。

次に、前処理装置５のドレン排出制御を説明する。
制御部４３は、真空ポンプ２５を駆動してサンプルガスを移送しながら、プリクーラ２３を駆動する。その際に、制御部４３は、チューブポンプ３９の駆動を停止する。

続いて、制御部４３は、高位センサ５３がオンしたか否かを判断する。高位センサ５３がオンしていれば、制御部４３によってチューブポンプ３９が駆動される。これにより、貯留部５０Ｂに貯まったドレンは、チューブポンプ３９によって、第２排出ドレン配管４１に排出される。ここで高位センサ５３がオンしたということは、何らかの理由で貯留部５０Ｂに貯まったドレンが十分に排出されず、第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９の上部まで水位が上がってきたことを意味する。
高位センサ５３がオンしていなければ、チューブポンプ３９の停止状態が続く。

制御部４３は、チューブポンプ３９を所定時間だけ駆動することで、貯留部５０Ｂ内のドレンを排出させる。このようにチューブポンプ３９の運転は所定時間だけしか行われないので、チューブポンプ３９によって形成される貯留部５０Ｂにおけるドレンの枯渇が防止される。

制御部４３は、続いて、高位センサ５３がオフになったか否かを判断する。所定時間運転を行っても高位センサ５３がオフにならなかったということは、チューブポンプ３９が故障又は不調であってドレン排出が十分に行われていないことを意味する。したがって、その場合は、制御部４３は、表示部４７にアラート情報を表示する。
高位センサ５３がオフになっていれば、制御部４３はチューブポンプ３９の運転を停止する。

５．第５実施形態
チューブポンプによって形成される貯留部におけるドレンの枯渇を防止するために、第３実施形態では低位センサがオフになればチューブポンプの運転を停止し、第４実施形態では所定時間運転した後に高位センサがオフになっていればチューブポンプの運転を停止していた。しかし、チューブポンプによって形成される貯留部におけるドレンの枯渇を防止する必要が無い構造も実現可能である。以下、そのような実施形態を第５実施形態として説明する。

図５を用いて、第５実施形態における前処理装置５Ｄを説明する。なお、第４実施形態と同じ構造については説明を省略する。

第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９の上部には、第１逆止め弁６７及び第２逆止め弁６９がそれぞれ設けられている。第１逆止め弁６７及び第２逆止め弁６９は、ドレンが下方に移動することは許容するが、ドレンの有無にかかわらずサンプルガスが下方に移動することを防止するための弁である。なお、この実施形態では、浮式の逆止め弁を用いて説明するが、同等の機能を有する他の逆止め弁であってもよい。また、この実施形態では、第２逆止め弁６９には水位センサ７１が設けられている。なお、水位センサは、第１逆止め弁６７及び第２逆止め弁６９のいずれに又は両方に設けられていてもよい。

第１及び第２逆止め弁６７、６９は、ポット７３と、フロート体７５とを有している。ポット７３は、上下に開口を有する筐体である。フロート体７５は、例えば球体であり、ポット７３内に配置されている。

ポット７３内にドレンが無い状態では、フロート体７５はポット７３の下側開口を塞いでいる。

ポット７３内にドレンが貯まってくると、フロート体７５は、浮き上がり、ポット７３の下側開口を開く。これにより、ドレンは、気体封止状態を維持しながら、チューブポンプ３９側に流れる。ポット７３内でドレンの水位が高くなると、水位センサ７１によって検出され、チューブポンプ３９が駆動されてドレン排出が行われる。

この装置では、貯留部５０Ｃに全くドレンが無い状態であっても、ドレンセパレータ２１からプリクーラ２３までのサンプルガスの回り込みが防止されている。

また、この実施形態では、ポット７３内に大量のドレンが溜まった場合には、フロート体７５がポット７３の上側開口を閉じることで、ドレンのさらなる上昇を防止する。

６．第６実施形態
第１〜第５実施形態では、水封状態を実現するためにドレンを一定量貯留した貯留部を用いたが、ドレンを用いた水封構造は他の手段によっても実現される。そのような実施形態として、第６実施形態を説明する。

図６を用いて、第６実施形態における前処理装置５Ｄを説明する。なお、第５実施形態と同じ構造については説明を省略する。

第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９の上部には、第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９がそれぞれ設けられている。第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９は、水は通すが気体に大きな抵抗を有する性質を有している。具体的には、第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９は、スポンジ状の多孔質部材であり、水分を保持できる。

ドレンは、第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９に供給されると、両者を通って下方に滴下して、チューブポンプ３９によって排出される。
その一方、サンプルガスは、ドレンを吸水することで湿った状態になっている第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９を通過できない。

以上に述べたように、この装置では、サンプルガスは、第１ボルストンフィルタ５７及び第２ボルストンフィルタ５９によって、ドレンセパレータ２１から第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９を通ってプリクーラ２３まで流れることが防止されている。

この装置では、チューブポンプ３９の上流側に全くドレンが無い状態であっても、サンプルガスの回り込みが防止されている。
なお、本実施形態において、上記の機能を実現するものであれば、ボルストンフィルタ以外のフィルタを利用できる。
この実施形態では、チューブポンプの制御は不要となる。また、ドレン配管が増えた場合でも対応可能である。

７．第７実施形態
第１〜第６実施形態では、ドレンを用いた水封構造によってサンプルガスの回り込みを防止していたが、サンプルガスの回り込みを防止することは、他の構造によっても実現可能である。そのような実施形態を第７実施形態として説明する。

図７を用いて、第７実施形態における前処理装置５Ｅを説明する。図７は、ガス分析装置の概略構成図である。なお、第１実施形態と同じ構造については説明を省略する。

第１ドレン配管２７と第２ドレン配管２９の下部には、三方電磁弁６１が接続されている。

より具体的には、三方電磁弁６１の第１ポートに第１ドレン配管２７が接続され、第２ポートに第２ドレン配管２９が接続されている。さらに、三方電磁弁６１の第３ポートには、下方に延びるドレン配管６３が接続されている。ドレン配管６３は、チューブポンプ３９に接続されている。チューブポンプ３９は、第２排出ドレン配管６５にドレンを排出する。
三方電磁弁６１は、制御部４３によって制御される。

制御部４３は、第１ドレン配管２７とドレン配管６３とが接続された第１状態と、第２ドレン配管２９とドレン配管６３とが接続された第２状態とを、交互に切り換える。切り替えのタイミング及び各状態の時間は、装置及び装置の運転状況に応じて設定可能である。

以上に述べたように、この装置では、サンプルガスは、三方電磁弁６１によって、ドレンセパレータ２１から第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９を通ってプリクーラ２３まで流れることが防止されている。
この実施形態は、ドレン配管同士の圧力差が大きな場合に適している。
この実施形態では、チューブポンプの制御が不要になる。

８．実施形態の共通事項
上記の実施形態は、下記の構成が共通である。
ガス分析用前処理装置は、煙道を流れる排ガスをサンプルガスとして吸引し、当該サンプルガスをガス分析部（例えば、ガス分析部１１）に供給する前に前処理するための装置である。ガス分析用前処理装置は、第１ドレン抽出装置（例えば、ドレンセパレータ２１）と、第２ドレン抽出装置（例えば、プリクーラ２３）と、第１ドレン配管（例えば、第１ドレン配管２７）及び第２ドレン配管（例えば、第２ドレン配管２９）と、ポンプ（チューブポンプ３９）と、ガス流入防止構造（例えば、貯留部５０、貯留部５０Ａ、貯留部５０Ｂ，貯留部５０Ｃ、第１ボルストンフィルタ５７、第２ボルストンフィルタ５９、三方電磁弁６１）と、を備えている。
第１ドレン抽出装置（例えば、ドレンセパレータ２１）は、サンプルガス中のドレンを抽出する。
第２ドレン抽出装置（例えば、プリクーラ２３）は、サンプルガス中のドレンを抽出する。

第１ドレン配管及び第２ドレン配管（例えば、第１ドレン配管２７及び第２ドレン配管２９）は、第１ドレン抽出装置及び第２ドレン抽出装置から排出されたドレンをそれぞれ排出するための配管であり、上下方向に延びており互いに連通している。
ポンプ（チューブポンプ３９）は、入口と出口の圧力差を維持可能であり、第１ドレン配管及び第２ドレン配管から排出されたドレンを送り出す。ポンプは、第１ドレン配管及び第２ドレン配管と連通する。
ガス流入防止構造は、サンプルガスが１の（例えば、第１ドレン抽出装置）抽出装置から第１ドレン配管及び第２ドレン配管を通って他の（例えば、第２ドレン抽出装置）抽出装置まで流れることを防止する。

なお、第１〜第７実施形態では、１本のサンプルガス流路に直列に配置された複数のドレン抽出装置を本発明の対象にしていたが、本発明はそれに限定されない。例えば、複数の箇所で採取したサンプルガスを分析部に供給する前処理装置では、並列に配置された複数のサンプルガス流路と、それらからサンプルガスが供給される混合用タンク又は切替弁とを有している。サンプルガス流路各々には複数のドレンセパレータやクーラが設けられている。そして、本発明の実施形態として、各ドレンセパレータやクーラからのドレン配管をまとめてチューブポンプに接続することで、サンプルガス圧下の複数のドレン配管からドレンを大気圧側に排出できるようになる。

９．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第１実施形態及び第２実施形態においては，複数の配管によって貯留部を形成していたが、また、貯留部の機能さえ実現できれば、各ドレン配管の形状、構成は特に限定されない。

ドレン抽出装置の種類及び数は前記実施形態に限定されない。例えば、ドレン抽出装置の種類の組み合わせは、上記実施形態のようにドレンセパレータとクーラ、ドレンセパレータ同士、クーラ同士、複数のドレンセパレータと複数のクーラ同士であってもよい。
また、

サンプルガスがドレンセパレータからプリクーラに回り込むことを防止するためには、例えば、ドレンセパレータから延びる第１ドレン配管をキャピラリにしてもよい。
水位確認部は、第３〜第５実施形態のドレン配管に設けてもよい。

サンプルガスがドレンセパレータからプリクーラに回り込むことを防止するための水封構造として、Ｓの字又は円形に曲げられたドレン配管からなる排水トラップを用いてもよい。

上記の実施形態では、第１ドレン配管と第２ドレン配管を接続する第３ドレン配管は、細長い配管であった。しかし、第３ドレン配管は、ドレンタンク、水槽などのドレンを貯留可能な構造であってもよい。

本発明は、ガス分析用前処理装置、特に、サンプルガスがガス分析部に到達する前にドレンを除去するためのガス分析用前処理装置に広く適用できる。

１ ：ガス分析装置
３ ：プローブ管
５ ：ガス分析用前処理装置
１１ ：ガス分析部
１５ ：サンプルガス流路
２１ ：ドレンセパレータ
２３ ：プリクーラ
２５ ：真空ポンプ
２７ ：第１ドレン配管
２９ ：第２ドレン配管
３１ ：第３ドレン配管
３２ ：第５ドレン配管
３３ ：第１安全ポット
３４ ：連結配管
３５ ：第２安全ポット
３７ ：第４ドレン配管
３９ ：チューブポンプ
４３ ：制御部
５０ ：貯留部

Claims (7)

1. サンプルガスを吸引し、当該サンプルガスをガス分析部に供給する前に処理するためのガス分析用前処理装置であって、
   前記サンプルガス中のドレンを抽出する第１ドレン抽出装置と、
   前記サンプルガス中のドレンを抽出する第２ドレン抽出装置と、
   前記第１ドレン抽出装置及び前記第２ドレン抽出装置から排出された前記ドレンをそれぞれ排出するための配管であり、上下方向に延びており互いに連通している第１ドレン配管及び第２ドレン配管と、
   入口と出口の圧力差を維持可能であり、前記第１ドレン配管及び前記第２ドレン配管から排出された前記ドレンを送り出すための装置であるドレン送出装置と、
   前記サンプルガスが前記第１ドレン抽出装置から前記第１ドレン配管及び前記第２ドレン配管を通って前記第２ドレン抽出装置まで流れることを防止するガス流入防止構造と、
   を備え、
   前記ガス流入防止構造は、前記第１ドレン抽出装置及び／又は前記第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留する水封構造であり、
   前記水封構造は、前記第１ドレン抽出装置及び／又は前記第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留して、所定量を超えたドレンのみを前記ドレン送出装置側に流す貯留部を有しており、
   前記第１ドレン配管と前記第２ドレン配管とを連結する第３ドレン配管と、
   前記ドレン送出装置にまで延び、前記第１ドレン配管、前記第２ドレン配管、及び前記第３ドレン配管の少なくとも１つと接続されている第４ドレン配管と、をさらに備えており、
   前記貯留部は、前記第３ドレン配管に設けられている、ガス分析用前処理装置。
2. 前記第４ドレン配管が、前記第１ドレン配管の中間部又は前記第２ドレン配管の中間部と接続されている、請求項１に記載のガス分析用前処理装置。
3. 前記水封構造が、前記ドレン送出装置から前記第１ドレン配管及び前記第２ドレン配管まで前記ドレンを貯留可能であるように前記ドレン送出装置の駆動を制御する制御部を有している、請求項１又は２に記載のガス分析用前処理装置。
4. 前記ドレン送出装置から前記第４ドレン配管にかけて前記ドレンを貯留可能であるように前記ドレン送出装置の駆動を制御する制御部を有している、請求項１に記載のガス分析用前処理装置。
5. サンプルガスを吸引し、当該サンプルガスをガス分析部に供給する前に処理するためのガス分析用前処理装置であって、
   前記サンプルガス中のドレンを抽出する第１ドレン抽出装置と、
   前記サンプルガス中のドレンを抽出する第２ドレン抽出装置と、
   前記第１ドレン抽出装置及び前記第２ドレン抽出装置から排出された前記ドレンをそれぞれ排出するための配管であり、上下方向に延びており互いに連通している第１ドレン配管及び第２ドレン配管と、
   入口と出口の圧力差を維持可能であり、前記第１ドレン配管及び前記第２ドレン配管から排出された前記ドレンを送り出すための装置であるドレン送出装置と、
   前記サンプルガスが前記第１ドレン抽出装置から前記第１ドレン配管及び前記第２ドレン配管を通って前記第２ドレン抽出装置まで流れることを防止するガス流入防止構造と、
   を備え、
   前記ガス流入防止構造は、前記第１ドレン抽出装置及び／又は前記第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留する水封構造であり、
   前記水封構造は、前記第１ドレン抽出装置及び／又は前記第２ドレン抽出装置から排出されたドレンを貯留して、水位が上昇して所定量を超えて溢れたドレンのみを前記ドレン送出装置側に流す貯留部を有しており、
   前記ドレン送出装置から前記貯留部側に向かって延びる第４ドレン配管と、
   水位が上昇することで前記貯留部から排出された前記ドレンを前記第４ドレン配管において前記ドレン送出装置の前記貯留部側に貯留可能であるように、前記ドレン送出装置の駆動を制御する制御部を有している、ガス分析用前処理装置。
6. 前記第４ドレン配管に設けられ、外部から目視によって前記ドレンの貯まった量を確認可能な水位確認部をさらに備えている、請求項５に記載のガス分析用前処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のガス分析用前処理装置と、
   ガス分析部と、
   を備えたガス分析装置。

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