JPS5852524Y2 - 炉壁取付型酸素検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は炉壁または煙道壁に直接取付けて、炉内または
煙道内の燃焼排ガス中の酸素分圧を測定する酸素イオン
伝導性を有す固体電解質を用いた炉壁取付型酸素検出器
に関するものである。

従来、炉内または煙道内の燃焼排ガス中の酸素分圧を測
定するための酸素イオン伝導性を有する固体電解質を用
いた酸素検出器としては、２つのタイプが知られている
。

１つは、燃焼排ガスを採取するプローブを炉壁より炉中
に挿入し、炉外に設けたガス吸引手段で燃焼排ガスを吸
引し、吸引された排ガスの一部を分岐して炉外に置かれ
た酸素検出器へ導入して酸素分圧を測定する酸素検出器
である。

しかしながらこのような酸素検出器は、燃焼排ガスを炉
外へ導びく排ガス導管を露結防止のため加熱するための
加熱手段を必要とすること、また排ガス中の湿分を除去
するためのドレンポットなど多くの付属装置を必要とす
るものであう、その結果、装置の保守に多大の時間と費
用を要すので価格的にも高価となり、さらに指示応答時
間が遅いなどの欠点があった。

また、他の１つは、固体電解質を炉内の奥深くに挿入設
置する炉内直接挿入設置型の酸素検出器がある。

このものは、前者に比べると、保守性および応答性に極
めて優れているが、固体電解質を炉壁より約１〜２メ一
トル離れた炉内奥深くに挿入設置するため、固体電解質
を奥深く挿入するための磁器挿入管や、基準ガスを供給
するための基準ガス導管、校正ガスを送入するための校
正ガス導管、外部電極と内部電極間の起電力を外部へ取
シ出すための高価な白金線およびこれらの部品を収納保
護する保護管等のすべてに釦いて長尺のものが必要であ
ジ、さらに基準ガスを供給するためのエアポンプを必ず
設置しなければならないなど、酸素検出器の製造価格お
よび運転費用の点で多くの問題点があった。

本考案の炉壁取付型酸素検出器は、従来のこのような欠
点と問題点を解決したもので、その構成を一具体例を示
す第１図に基づいて詳しく説明すれば、長さが約１ｏｏ
ｆｒｒＩＩｔ〜３ｏｏｗｎのジルコニアトリア等のよう
な酸素イオン伝導性を有する有底円筒形の外表面に外部
電極２および内表面に内部電極３を有する固体電解質１
の開口端部４近傍の外周に、保持金具５が気密に固着さ
れ、該保持金具５が耐熱性フランジ６にねじ７でもって
着脱自在にバッキング８を介して取付けられることによ
り、固体電解質１が耐熱性フランジ６に気密に固定され
る。

そして炉中に挿入設置される固体電解質１の閉鎖端部９
の外周が磁器製の保護管１ｏで気密に封鎖して覆われる
とともに、固体電解質１と保護管１０との間に耐熱性中
筒１１が設けられている。

そして固体電解質１の外部電極２０表面上に接触した燃
焼排ガス等の被測定ガスを炉外に吸引排出するエアーエ
ゼクタ−などの吸引排出器１２を耐熱性フランジ６に設
け、該吸引排出器１２に連結された排出口１３を前記耐
熱性フランジ６に設ける。

この排出口１３に通ずる排ガス通路１４は固体電解質１
と保護管１０との間に耐熱性中筒１１中に設けられてい
る。

耐熱性中筒１１は、耐熱性フランジ６に直接炉内の炎が
接触しないように保護するとともに保護管１０で仕切ら
れた空間の容積を小さくしてガスの置換を容易にしてい
る。

なお、耐熱性中筒１１に設けられた排ガス通路１４は外
部電極２０周辺の被測定ガスがスムーズに置換され、ま
た圧損な小さくして排出器１２より排出されるガス量を
十分にとれるように固体電解質１を取り囲む円周方向に
多数個設けるのがよく、その孔径および個数は吸引排出
器１２の吸引排出能力、所要排出ガス量により決定され
るものである。

また、耐熱性中筒１１の先端は被測定ガスが外部電極２
０表面に均一に接触するように逆円錐状に形成されるこ
とがよい。

後端は耐熱性フランジ６との間に隙間１５が設けられる
。

この隙間１５は、耐熱性中筒１１に多数個設けられた排
ガス通路１４の隙間１５への個々の流出口２３のガス圧
力を均一にしその結果排ガス通路１４の個々に流れる被
測定ガス量を均一化できるもので外部電極２０周辺の被
測定ガスをよシ早く効果的に排出置換できるものである
。

また、保護管１゜の一端は耐熱性７ランジ６に固定され
、他端の開口部には、好ましくは多数の貫通孔を有する
磁器製のハニカム構造体か、または、白金鋼を幾重にも
重ね合わせた構造の除塵用スクリーン１６が嵌着されて
いる。

なお、この除塵用スクリーン１６は排ガス中に含まれて
いるダスト等の除塵効果のほかに、排ガス中に含まれる
未燃節分を完全燃焼する燃焼促進の効果もあるものであ
る。

しかしながらダストの少ない燃焼排ガスの場合には除塵
用スクリーン１６はなくてもよい。

なお、１Ｔは固体電解質１を７００〜９００℃に加熱す
る加熱装置であるが、排ガスの温度が高いときは、この
加熱装置１１は必ずしも必要としないものである。

また１８は固体電解質１の温度を測定する測温素子であ
ハ第１図に示すとおり固体電解質１の円筒内光端部に挿
入設置するのが最もよいが測定を正確にできる位置なら
ばいずれでもよい。

また、固体電解質１の長さが比較的短かいとき、あるい
は径が比較的太いときは、第１図に示すように固体電解
質１０円筒内には空気などの基準ガスが自然対流により
充分流入するので問題ないが、長さが長くなったｂｌあ
るいは径が細くなる場合は基準ガスの自然流入に問題が
生ずるかそれがあるので、そのような時には基準ガスの
供給ポンプ（図示せず）を設けるのがよい。

本考案の酸素検出器は以上のような構成よりなるもので
あるので、炉壁１９に設けられた貫通孔２０に本酸素検
出器を挿入し、耐熱性フランジ６を炉壁１９に固定すれ
ば、炉中への挿入設置が簡単にできるものである。

そして、吸引排出器１２を運転してガスを吸引すると、
燃焼排ガス等の被測定ガスは、保護管１０の先端に設け
られた除塵用スクリーン１６を通って酸素検出中に導入
され、固体電解質１の外部電極２表面上に接触した後、
ガス通路１４を通って隙間１５を経て排出口１３および
吸引排出器１２により炉外に排出されるのである。

そして、固体電解質１の外部電極２と内部電極３とに生
ずる起電力をそれぞれリード線２１．２２で検出して一
般に広く知られている次式のネルンストの式より排ガス
中の酸素分圧を測定するものである。

ことにおいて、 Ｔ：固体電解質の温度〔Ｋ〕 ＰＯ２（Ｓ）：被測定ガス中の酸素分圧（ａｔｍ）ＰＯ
２（Ａ）：基準ガス中の酸素分圧（ａｔｍ）以上詳細に
説明した通シ、本考案の炉壁取付型酸素検出器は、小型
でかつ極めて簡単な構造であるにもかかわらす炉壁ある
いは煙道に設置するのみで炉内の酸素分圧を非常に速い
応答時間で極めて簡単に測定できるものであり１各種の
燃焼排ガス中の酸素分圧を容易にかつ正確に測定できる
ので、この種工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の炉壁取付型酸素検出器の一具体側の断
面を示す説明図である。 １・・・・・・固体電解質、２・・・・・・外部電極、
３・・・・・・内部電極、４・・・・・・開口端部、５
・・・・・・保持金具、６・・・・・・耐熱性フランジ
、Ｉ・・・・・・ねじ、８・・・・・・バッキング、９
・・・・・・閉鎖端部、１０・・・・・・保護管、１１
・・・・・・耐熱性中筒、１２・・・・・・吸引排出器
、１３・・・・・・排出口、１４・−・・・・排ガス通
路、１５・・・・・・隙間、１６・・・・・・除塵用ス
クリーン、１７・・・・・・加熱装置、１８・・・・・
・測温素子、１９・・・・・・炉壁、２０・・・・・・
貫通孔、２１゜２２・・・・・・リード線、２３・・・
・・・流出口。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．開口端部４が炉外に、閉塞端部９が炉中にそれぞれ
   位置するように、バッキング８を介して耐熱性フランジ
   ６に気密に固定した内外面に電極２，３を有する有底円
   筒形の固体電解質１と、この固体電解質１の外周を包囲
   して設けた排ガス通路１４を有する耐熱性中筒１１と、
   この耐熱性中筒を包囲し、かつ前記固体電解質１の閉鎖
   端部９よりも炉中側に突出するよう一端に開口部２４を
   設は他端を耐熱７ランジ６に気密に固定した保護管１０
   と、前記排ガス通路１４に通ずるよう前記耐熱性フラン
   ジ６に設けた排出口１３を介して連結せられたガス吸引
   排出器１２と、前記内外電極２，３に接続したリード線
   ２１．２２とよシ成り１前記間体電解質１を挾んで設け
   た被測定ガスに接触する外部電極２と戸外雰囲気と接触
   する内部電極３とで酸素検出するように構成した炉壁取
   付酸素検出器。
2. （２）前記保護管１０の開口部２４に前記固体電解質の
   閉鎖端部９を覆うようにして設けた除塵用スクリーン１
   ６を具備して成る実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   酸素検出器。