JPH1090127A - 直接挿入型測定ガスサンプリング構造 - Google Patents

直接挿入型測定ガスサンプリング構造

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JPH1090127A
JPH1090127A JP24448396A JP24448396A JPH1090127A JP H1090127 A JPH1090127 A JP H1090127A JP 24448396 A JP24448396 A JP 24448396A JP 24448396 A JP24448396 A JP 24448396A JP H1090127 A JPH1090127 A JP H1090127A
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JP
Japan
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gas
measurement gas
tube
measured
flow
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JP24448396A
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Yusuke Nakamura
裕介 中村
Keisuke Sugimoto
啓介 杉本
Eiji Sakuraba
英二 桜庭
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077Means for protecting the electrolyte or the electrodes

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高ダストを含む測定ガスを長期に安定して測定
でき、低コストで製作できる直接挿入型測定ガスサンプ
リング構造を提供する。 【解決手段】測定ガス中へ直接に挿入され、測定ガスを
酸素検出器6の酸素検出素子61へ導くフローガイドチュ
ーブ1の開放端を垂直あるいは斜めに切断し、同チュー
ブ1の根元の検出素子61の近傍で、測定ガスの下流側
に、測定ガス出口11が設けられている。検出素子61の近
傍にブローバックノズルを設けることは有効であり、チ
ューブ1の測定ガスの少なくとも上流側を保護部材で覆
い、チューブ1の外表面および開放端近傍の内表面にダ
ストが付着することを抑制することも有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボイラ、鉄鋼関
係の炉、ゴミ焼却炉、汚泥焼却炉などにおける燃焼管理
や公害計測などに使用される、炉、煙道あるいは煙突に
直接挿入されて測定ガスをサンプリングし、所定ガスの
濃度を計測する、直接挿入型ジルコニア酸素計などの測
定ガスサンプリング構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の直接挿入型ジルコニア酸素計の測
定ガスサンプリング構造の断面を図8に示す。例えばボ
イラなどの測定対象となる装置の炉壁5に取り付けられ
ている取付フランジ4に、測定ガスをサンプリングする
ためのフローガイドチューブ(以下では、チューブと略
称する)1のフランジ部12が取り付けられている。チュ
ーブ1内は、先端に舌2がついている仕切板3で、測定
ガスの上流側と下流側に分割され、舌2は測定ガスの流
れ側に曲げられている。この舌2が測定ガスをチューブ
1の上流側室内へ導いている。チューブ1の根元にはジ
ルコニア式酸素検出器(図では酸素検出器)6が配置さ
れており、その先端にある酸素検出素子61によって、チ
ューブ1によって導かれてきた測定ガス中の酸素濃度を
検出する。測定ガスはチューブ1の下流側室内を通って
放出される。測定ガスの流れは図の矢印で示した通りで
ある。
【0003】通常、煙道や煙突内のガスの流速は、数m
/秒から20m/秒であり、上記の構造のチューブ1内の
ガスは十分に置換される。しかも、直接挿入型の測定ガ
スサンプリングは、サンプリング用の機器を殆ど必要と
せず、応答も早いなどの利点をもっている。しかし、温
度条件が厳しく、ダストが多いといった厳しい条件にさ
らされる。特に、測定ガス中のダストが多い場合には、
仕切られたチューブ1内にダストが付着して徐々に閉塞
し、測定不能になるという問題点をもっている。
【0004】このダストによる閉塞を防止するために、
図9に示すような、ブローバック機能付きのチューブも
ある。このチューブにおいては、図示していない変換器
からの制御信号や手動によって、フランジ部12に取り付
けられたブローバックガス入口73から高圧のガスを送り
込み、酸素検出器6の近傍に配置されているブローバッ
クノズル72および仕切板3の長さ方向に配置されている
ブローバックノズル71からガスを噴出して、ダストを吹
き飛ばして取り除いている。このブローバック機能付き
のチューブは、測定ガス中のダスト量が1から3g/Nm
3 程度の場合には対応可能であるが、近年増加してきて
いる10g/Nm3 以上のダストを含むゴミ焼却や汚泥焼却
の測定ガスには対応しきれないという問題点をもってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明から明らか
なように、仕切板をもつチューブは、測定ガスを速い速
度で検出器に送る効果はあるが、測定ガス中に多くのダ
ストを含む場合には、短時間にチューブの閉塞を生じ、
内部清掃などのメンテナンスが頻繁に必要となる。ま
た、仕切板やブローバック用のノズルを取り付けること
に伴いコストも高くなる。
【0006】この発明が解決しようとする課題は、ゴミ
や汚泥の焼却といった高ダストを含む測定ガスを長期に
安定して測定することができ、しかも、低コストで製作
することができる、高ダスト対応の直接挿入型測定ガス
サンプリング構造を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明においては、測
定ガス中へ挿入するチューブの開放端を垂直あるいは斜
めに切断し、チューブの検出器に近い部分で、測定ガス
の流れの下流側に、チューブ内へ導入された測定ガスの
出口を設けている。このような構造にすることによっ
て、特に、出口を検出器の近傍の下流側に設けることに
よって、仕切板や舌を用いなくても必要な流速のサンプ
リングが可能となり、チューブ内を分割しないのでダス
トによる閉塞が生じにくくなる。
【0008】また、チューブ内の検出器に近い部分に、
ブローバックガスを噴出するノズルを備えることも有効
である。上記のようにダストの付着速度は遅くなるが、
付着しなくなることはないので、ブローバックは有効で
あり、検出器の近傍からのブローバックだけで、十分に
その目的を達成することができる。更に、少なくとも、
測定ガスの流れの方向に向かって投影したチューブの大
きさをもち、チューブの、少なくとも測定ガスの流れの
上流側を覆い、測定ガスの出口部分を覆っていない保護
部材を備えている。
【0009】この保護部材は、チューブの外表面、特に
測定ガスの上流側に面している外表面にダストが付着す
ることによって、チューブを抜き出すことができなくな
り、メンテナンスができなくなることを防止する。更
に、測定ガスの流れにチューブの内表面が直面しないよ
うに先端部の内表面をも覆っているので、この部分へ急
速にダストが付着することを防止する。しかも、保護部
材の影の部分においても、ガスのサンプリングの応答速
度は十分に確保できる。
【0010】このような保護部材は独立の部品として形
成することができるが、測定対象となる装置にチューブ
を取り付けるために、その装置側に設けられている取付
フランジと一体で形成することもできる。この場合に
は、部品点数が少なくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明は、大きく分けると次の
二つの発明からなる。その1は、チューブの構造に関す
るもので、測定ガス中に挿入される開放端を垂直あるい
は斜めに切断し、根元の検出器に近い部分には、測定ガ
スの流れの下流側に、チューブ内へ導入された測定ガス
の出口を設けていることである。その2は、チューブの
外側に取り付けられ、チューブの外表面及び内表面にダ
ストが付着することを抑制する保護部材を設けているこ
とであり、その保護部材は、少なくとも、測定ガスの流
れの方向に向かって投影したチューブの大きさをもち、
チューブの、少なくとも測定ガスの流れの上流側を覆
い、チューブの測定ガスの出口は覆っていない。
【0012】以下に実施例について説明する。従来技術
の場合と同じ機能の部分は同じ符号で示している。ま
た、従来技術と共通する部分の説明は省略する。 〔第1の実施例〕この実施例は、請求項1に対応する実
施例であり、その構造を説明するための断面図を図1に
示す。
【0013】測定ガス中に挿入されるチューブ1の開放
端は斜めに切断されており、測定ガスの流れを受けてそ
の一部をチューブ1内に導入しやすくしている。チュー
ブ1の根元の、酸素検出器6の酸素検出素子61に近い部
分で、測定ガスの流れの下流側に、測定ガスの出口11が
設けられている。測定ガスはチューブ1の開放端からチ
ューブ1内に導入され、その一部は酸素検出器6の酸素
検出素子61に到達した後、測定ガスの出口11から排出さ
れる。その状態をモデル的に示すと矢印のようになる。
【0014】この実施例で測定した、ガスの出口流速
は、測定ガスの流速が4から20m/秒の場合において、
1から4m/秒であり、チューブ1の最大の長さを1.5
mとしても、通過時間は1.5 秒あるいはそれ以下とな
り、通常要求される応答時間の5秒に比べ、十分に短か
く、実用上全く問題はない。また、ダストの付着も大幅
に少なくなった。この結果から判断すると、従来技術に
おいては、必要以上に高速で測定ガスをサンプリングし
ていたために、チューブ内へのダストの付着が非常に多
くなっていたと言うことができる。
【0015】この実施例においては、測定ガスの流速お
よび計測器に要求される応答速度に合わせて、開放端の
切断角度を変えたり、設置角度を変えたりして、チュー
ブ1内のガスの置換流速を調整することができる。 〔第2の実施例〕この実施例は、請求項2に対応する実
施例であり、その構造を説明するための断面図を図2に
示す。
【0016】第1の実施例と異なる点は、チューブ1の
フランジ部12にブローバックガス入口73が設けられてお
り、酸素検出素子61の近傍にブローバックノズル72が設
けられていることである。ブローバックノズル72は従来
技術の項で説明したのと同様に、チューブ1内に付着し
たダストを除去するためのものである。実線の矢印でブ
ローバックガスの流れを示している。
【0017】この実施例においては、従来技術のような
チューブ1の長さ方向に配置したブローバックノズル71
は設けていないが、チューブ1内に付着したダストを除
去する効果は十分に発揮できた。 〔第3の実施例〕この実施例は、請求項3に対応する、
保護部材を備えた構造の実施例であり、その構造を説明
するための断面図を図3に、保護部材の形状を示す斜視
図を図4に、図3におけるA方向から見た測定ガスの流
れの模擬図を図5に示す。
【0018】図3は、第2の実施例に保護部材8を追加
したものである。保護部材8は、チューブ1に被せた状
態で、取付フランジ4とチューブ1のフランジ12との間
に保護部材のフランジ部81を挟んだ状態で一体に固定さ
れている。保護部材8のカバー部82はフランジ部81に近
い部分を除いて、その断面は半円形をしており、チュー
ブ1の測定ガスの上流側の表面を覆っており、測定ガス
の方向にチューブ1を投影した場合のチューブ1の開放
端の内表面をも覆う形状をしている。すなわち、測定ガ
スが直進するとすれば、測定ガスはチューブ1のどの部
分にも当たらないように、保護部材8が覆っているので
ある。なお、チューブ1の測定ガスの流れの下流側に設
けられている測定ガス出口11は保護部材8で覆われてい
ない。
【0019】この実施例において、チューブ1の先端部
より保護部材8の先端部を15mm長く突き出させた状態で
測定した、測定ガス出口11におけるガス流速は、第1の
実施例において測定したガス流速と大差なく、むしろ大
き目であった。したがって、保護部材8を設けて、チュ
ーブ1の外表面に付着するダストを防止し、同時に、チ
ューブ1の先端部の測定ガスが直接に当たる部分を覆っ
て、その部分へのダストの付着を抑制しても、応答速度
を低下させることはなかった。
【0020】図5に示したのは、測定ガスの主流の流れ
であるが、上記の測定ガス出口11におけるガス流速の結
果から判断すると、チューブ1内へのガスの流れはより
複雑であり、保護部材8の存在がチューブ1内への流速
を低下させるとは限らないと考えられる。すなわち、保
護部材8を設けることによって測定ガスの流れを乱すこ
とが、チューブ1の内表面へのダストの付着を抑制する
が、チューブ内へのガスの導入量を減らすとは限らない
ことを示している。
【0021】図6は保護部材8の別の実施例を示す斜視
図で、屋根型(V字型)のカバー部83をもつ保護部材で
ある。保護部材のカバー部の形状や寸法は、その加工性
やダストの性質に基づいていろいろな組合せが採用でき
る。 〔第4の実施例〕この実施例は、請求項4に対応する実
施例であり、その構造を説明するための断面図を図7に
示す。
【0022】装置の炉壁5に設けられている取付フラン
ジと保護部材を一体化したもので、図1における取付フ
ランジ4が、取付フランジ部41とカバー部42とで構成さ
れる部材に置き換えられたものである。図では、チュー
ブ1を省略している。通常、保護部材は分離して取り外
しされることがないので、この構造にすれば部品点数が
少なくなり、構造が簡単になり、コストを下げることが
できる。
【0023】以上の実施例では、検出器として酸素検出
器を示したが、他の成分の検出器であっても全く同様に
有効であることは言うまでもないであろう。
【0024】
【発明の効果】この発明による直接挿入型測定ガスサン
プリング構造においては、測定ガス中に挿入される開放
端を垂直あるいは斜めに切断し、根元の検出器に近い部
分には、測定ガスの流れの下流側に、チューブ内へ導入
された測定ガスの出口を設けた構造のチューブを備えて
いる。チューブには仕切板を設けないので、従来技術の
場合と同じ内径のチューブを使用しても、測定ガスの通
路が広いこと、ブローバックの効果も大きいこと、チュ
ーブ内へ導かれた測定ガスの流速が必要十分な範囲で比
較的小さいことによって、高ダストの測定ガスの場合に
おいてもダストの付着が少なく、構造も簡単で、製作コ
ストも安くなる。
【0025】更に、チューブの外側に、少なくとも、測
定ガスの流れの方向に向かって投影したチューブの大き
さをもち、チューブの、少なくとも測定ガスの流れの上
流側を覆い、チューブの測定ガスの出口は覆っていない
保護部材を設けている。この保護部材を設けることによ
り、高ダストの測定ガス、特に水分を多く含む測定ガス
の場合においても、チューブの外表面にダストが付着
し、チューブが取り外せなくなり、メンテナンス不能に
なることが防止でき、しかも、チューブ内へのダストの
付着もより低減させることができる。
【0026】また、チューブを取り付けるための、装置
側の取付フランジと保護部材を一体化することによっ
て、構造が簡単になり、保守性が向上し、コストを低減
させることができる。以上のように、この発明によれ
ば、ゴミや汚泥の焼却といった高ダストを含む測定ガス
を長期に安定して測定することができ、しかも、低コス
トで製作することができる、高ダスト対応の直接挿入型
測定ガスサンプリング構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による直接挿入型測定ガスサンプリン
グ構造の第1の実施例を示す断面図
【図2】この発明による第2の実施例を示す断面図
【図3】この発明による第3の実施例を示す断面図
【図4】図3の保護部材の斜視図
【図5】図3のA方向から見た状態における測定ガスの
流れの模擬図
【図6】別の形状の保護部材の斜視図
【図7】この発明による第4の実施例を示す断面図
【図8】従来例を示す断面図
【図9】別の従来例を示す断面図
【符号の説明】
1 フローガイドチューブ 11 測定ガスの出口 12 フランジ部 2 舌 3 仕切板 4 取付フランジ 41 取付フランジ部 42 カバー部 5 炉壁 6 酸素検出器 61 酸素検出素子 71 ブローバックガス入口 72, 73 ブローバックノズル 8 保護部材 81 保護部材のフランジ 82, 83 カバー部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象となるガス中へフローガイドチュ
    ーブの開放端を直接に挿入し、測定ガスの流速を利用し
    て、測定ガスをフローガイドチューブ内に導入し、フロ
    ーガイドチューブの他端近傍に備えられている検出器に
    よって、測定ガス中の対象とするガスの濃度を計測する
    計測装置における、直接挿入型測定ガスサンプリング構
    造であって、 測定ガス中へ挿入するフローガイドチューブの開放端が
    垂直あるいは斜めに切断されており、フローガイドチュ
    ーブの検出器に近い部分で、測定ガスの流れの下流側
    に、フローガイドチューブ内へ導入された測定ガスの出
    口が設けられていることを特徴とする直接挿入型測定ガ
    スサンプリング構造。
  2. 【請求項2】フローガイドチューブ内の検出器に近い部
    分に、ブローバックガスを噴出するノズルを備えている
    ことを特徴とする請求項1に記載の直接挿入型測定ガス
    サンプリング構造。
  3. 【請求項3】少なくとも、測定ガスの流れの方向に向か
    って投影したフローガイドチューブの大きさをもち、フ
    ローガイドチューブの少なくとも測定ガスの流れの上流
    側を覆い、測定ガスの出口を覆っていない保護部材が備
    えられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に
    記載の直接挿入型測定ガスサンプリング構造。
  4. 【請求項4】測定対象となる装置にフローガイドチュー
    ブを取り付けるための、測定対象となる装置側の取付フ
    ランジと保護部材とが一体で形成されていることを特徴
    とする請求項3に記載の直接挿入型測定ガスサンプリン
    グ構造。
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