JPH05203609A - 酸素分析装置 - Google Patents

酸素分析装置

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JPH05203609A
JPH05203609A JP4012201A JP1220192A JPH05203609A JP H05203609 A JPH05203609 A JP H05203609A JP 4012201 A JP4012201 A JP 4012201A JP 1220192 A JP1220192 A JP 1220192A JP H05203609 A JPH05203609 A JP H05203609A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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
を提供する。 【構成】 主管21と、この主管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22によりフィル
タ26を装着し、このフィルタ26をフィルタカバー2
7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を設けた構造の複数の酸素センサ測定部と、
複数の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32とからなる酸素分析装置にお
いて、フィルタカバー27の側面に設けたガス流入孔3
3のフィルタカバー円周長に対する開口率を50%以上
とする。

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、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
とからなる酸素分析装置において、フィルタカバーの側
面に設けたガス流入孔のフィルタカバー円周長に対する
開口率を50%以上とする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、フィルタカバーの側面
に設けるガス流入孔の開口率を広く、すなわちフィルタ
カバー円周長に対する開口率を50%以上とすることに
より、高ダスト濃度の被測定ガスの酸素濃度を測定する
場合でも、フィルタカバー内部にダストが流入してもダ
ストがフィルタカバー内部に推移することはなく、応答
性を確保することができる。従来のフィルタカバー(開
口率10%)を高ダスト濃度下に適用した場合、被測定
ガス流入孔から流入、流出する被測定ガスの流れが狭い
範囲に限定されてしまい、流れに対しての死角(ダスト
が堆積する箇所)がフィルタカバー内の大半を占めてし
まう。また、従来品に比べて開口率を大きくした場合で
も50%以上にしないとフィルタの上部にダストが堆積
することとなる。
【0010】また、酸素センサ測定部に従来と同様ガス
排出口を設けた場合は、高ダスト濃度の被測定ガスの酸
素濃度の測定においても、応答性を維持できるため好ま
しい。さらに、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可能な構成とす
ると、パージ作業を簡単に実施できるため、ガス排出口
を有する例よりも多少応答性が低下するが、より高ダス
ト濃度の被測定ガスの酸素濃度の測定も可能となるため
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、
内部空間28と外部空間とを連通するガス排出口31を
設け、フィルタ26からガス排出口31に通じる流路お
よび校正ガス導管32からガス排出口31に通じる流路
を形成している。また、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度の角度で等
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、フィ
ルタカバー27の側面に設けたガス流入孔33のフィル
タカバー円周長に対する開口率を50%以上に構成した
点である。このように構成することにより、高ダスト濃
度の被測定ガスの酸素濃度等を測定する際でも、フィル
タカバー27内のフィルタカバー27とフィルタ26と
の間に流入したダストは、そのままフィルタカバー27
内から外部へ排出され易いため、フィルタカバー27内
に堆積せず、被測定ガスの酸素センサ24内への供給を
妨げることはない。なお、このフィルタカバー27の形
状以外の各部材の構成は特開平1ー250753号公報
に開示されているものと同じであり、詳しい説明は省略
する。
【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。本実施例においても、上述
した実施例と同様、フィルタカバー27の側面に設けた
ガス流入孔33のフィルタカバー円周長に対する開口率
を50%以上に構成する点が重要であり、これにより上
述した実施例と同様にダストのフィルタカバー27内へ
の堆積を防止することができる。
【0016】本実施例において、上述した実施例と異な
るのは、上述した実施例では設けているガス排出口31
を塞いで、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
れる構造とするとともに、校正ガス導管と連通する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、上記
実施例と同様の効果に加えて、ガス排出口31を設けて
いないため、高ダスト濃度の被測定ガスの場合に生じて
いた、ガス排出口31を通じてダストが内部空間28へ
入り込む問題を解消できるとともに、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27内に堆積したダ
ストの除去をさらに行うことができる。
【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の側面に開口率が50%以上好ましくは65%以
上となるよう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2に示す実施
例と比べて、ガス排出口31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、フィルタカバー側面の被測定ガス流入孔の開
口率を50%以上と広くすることにより、ダストのフィ
ルタカバー内への堆積を防止でき、従来の酸素分析装置
と同等の保守性(保守周期)を維持しつつ、かつ高ダス
ト状態の燃焼排ガス中の酸素濃度測定を好適に実施でき
る酸素分析装置を得ることができる。
【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 33 ガス流入孔

Claims (3)

    【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
    ンサ測定部とからなる酸素分析装置において、フィルタ
    カバーの側面に設けたガス流入孔のフィルタカバー円周
    長に対する開口率を50%以上とすることを特徴とする
    酸素分析装置。
  2. 【請求項2】 前記酸素センサ測定部の内部空間内の被
    測定ガスを外部へ排出するガス排出口を前記センサ保持
    具に設け、前記フィルタからガス排出口に通じる流路お
    よび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からガス排出口に通じる流路を形成
    した請求項1記載の酸素分析装置。
  3. 【請求項3】 前記酸素センサ測定部の内部空間を、前
    記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、前記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請求項1記載
    の酸素分析装置。
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