JPS6385352A

JPS6385352A - 工業用ガス濃度測定装置

Info

Publication number: JPS6385352A
Application number: JP61230127A
Authority: JP
Inventors: Jun Usami; 宇佐美　諄; Toru Kodachi; 小太刀　徹; Yuichi Sasaki; 雄一佐々木; Hiroshi Yamada; 博山田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-15
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH0640091B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、工業用ガス濃度測定装置に関し、より詳しく
は、工業炉、ボイラー等の各種燃焼炉の炉壁または排ガ
ス通路壁に設置して、炉内または排ガス通路内の燃焼排
ガス中あるいは雰囲気中のガス濃度を測定する工業用ガ
ス濃度測定装置に関するものである。

（従来の技術）従来、この種の工業用ガス濃度測定装置としては、例え
ば、第２図に示されるように、各種燃焼炉内に挿入され
た排ガスすなわち被測定ガスを採取する円筒状プローブ
と、このプローブ内に設けられて排ガスに一部分が晒さ
れる有底円筒状の酸素検出素子と、被測定ガス中の煤塵
を除去するフィルタとから構成される。酸素検出素子は
、例えば、酸素イオン伝導性の固体電解質、例えば酸化
カルシウムや酸化イツトリウムを添加した安定化ジルコ
ニア磁器等を隔壁とし、その隔壁の両面に各々測定電極
層および基準電極層を設けたものを酸素検知部とし、そ
れら電極の一方を基準雰囲気、また他方の電極を被測定
ガスに晒し、酸素濃淡電池の原理によって生ずる起電力
を検出信号としている。

さらに、この装置には、一般に、有底円筒状の酸素検出
素子に向けて校正ガスを吹出す校正ガス導入管と、その
周囲に酸素検出素子を一定温度に保つ加熱器とが組込ま
れている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記のような酸素濃度測定装置において
、構成部品はその大部分がプローブに固定されているか
、或いは脱着可能なものも限られており、検出セルユニ
ットおよび加熱器の交換が容易ではなかった。

また、校正ガスの導入において、外部から冷たい（炉内
温度に比べて）校正ガスが一瞬のうちに検出セル近傍に
吹出されるため、検出セルが急冷され、そのため温度調
節の外乱が発生する不具合もあった。

本発明は、従来のこのような不便さおよび不具合を解消
するものであって、検出部およびヒータ部劣化時にそれ
らを容易に交換し得る構造を有するとともに炉内の被測
定ガス−温度との温度差の少ない校正ガスを導入する機
構をも有する工業用ガス濃度測定装置を提供せんとする
にある。

（問題点を解決するための手段）本発明の工業用ガス濃度測定装置は、燃焼炉の炉壁また
は、排ガス通路を貫通して挿入され、校正ガス導入管を
有するプローブと、該プローブの外方から挿入されて前
記プローブに着脱自在に取付ケられた検出セルユニット
と、該検出セルユニットの外方から挿入され前記プロー
ブおよび前記検出セルユニットに着脱自在に取付けられ
る被測定ガス導入管と、前記プローブの内方に抜け得る
ヒータユニットとを具える。

さらに、好ましくは、前記被測定ガス導入管および検出
セルユニットの間に、校正ガス導入通路を形成する隙間
を設け、この隙間のガス吹出口側が検出セル外周を囲む
ようにし、前記校正ガス導入管のガス吹出口から吹出さ
れた校正ガスが、前記隙間を案内され、検出セルの基端
側に位置する隙間端部から検出セル先端側に向けて吹出
されるようにする。

さらにまた好ましくは、前記校正ガス導入管および検出
セルユニットの間の、前記隙間の近傍に前記ヒータを位
置させて、校正ガスをも加熱するようにする。

（作　用）プローブに、検出セルユニットおよびヒータユニットを
夫々側々に脱着自在に取り付けているため、検出セルお
よびヒータの夫々の交換が容易である。また、全構成部
品の取付後において、被測定ガス導入管および検出セル
ユニットの間に形成される隙間が校正ガスを導入する通
路となり、しかもガス流量を調節する役目も果たし、校
正ガスが効率良く検出セルに吹き付けられる。校正ガス
の検出セルへの吹付けは、隙間が形成するガス通路が、
検出セルの全周を囲むとともにその隙間端部のガス吹出
口が検出セルの基端側に位置しているため、検出セルの
基端側から先端側にその全周にわたり吹き付けられ、被
測定ガスを有効に排除し、校正を迅速に行なうことがで
きる。

さらに、ヒータを前記隙間近傍に配置しているため、校
正ガスを加熱する時間が、校正ガスを校正ガス導入管か
ら直接吹き付ける場合に比べて長くなり、かつ、加熱面
積が増大されることにより校正ガスを被測定ガス温度に
近づけることができる。

（実施例）本発明の工業用ガス濃度測定装置の具体的一実施例とし
て、工業用酸素濃度測定装置に適用した場合につき、図
面を参照しつつ説明する。

第１図はこの装置の要部断面図であり、１は金属製、例
えばステンレスより成る円筒状のプローブであり、この
プローブ１は内向きフランジ３を有し、この内向きフラ
ンジ３にはプローブ内を延在するとともにフランジ３を
貫通して突出する校正ガス導入管４が設けられている。

このプローブ１にその外方から金属製の円筒状のセル支
持管５を挿入する。このセル支持管５は、校正ガス導入
管４が挿通し得る孔６を有する外向きフランジ７と、有
底円筒状の検出セル１１が嵌合し得る開口１０を有する
截頭円錐状の部分９とを具える。

このｉｌ！！２頭円錐状頭部錐状に、安定化または部分
安定化ジルコニア磁器により構成される有底円筒状の検
出セル１１が、その底部をそのフランジ側に向けて嵌合
されている。ところで、このセル支持管５と検出セル１
１とは、セル支持管５の接着表面にプラズマコーティン
グによってセラミックスを被覆する前処理の後に、高温
無機接着剤、例えば水ガラス、ホウロウ等を溶融して気
密に接着されている。好ましくは、水ガラス等に発泡剤
を少量混入させて、金属とセラミックスの熱膨張差を吸
収させることができる。

次に、プローブ１に挿入されたセル支持管５の内部に外
向きフランジ１３を有する円筒状の被測定ガス導入管１
５を外方から挿入する。このように挿入されたセル支持
管５およびガス導入管１５を、それらのフランジ７およ
び１３でプローブ１のフランジ３に、同芯状にボルトに
よりねじ止めして、それら支持管５および導入管１５が
プローブ１に着脱自在となるようにすることができる。

なお、前記被測定ガス導入管１５のフランジ側聞口１７
に、除塵用の多孔質層のセラミックフィルタ１０をアル
ミナセメント等の手段により接着する。

プローブの内部には、プローブの基端側から挿入された
ステンレス製の支持金具２１がプローブと同芯状に延在
する。この支持金具２１とプローブ１との間を基準ガス
が拡散により流入されるような構造を有している。また
、この支持金具２１には検出セル近傍の温度を計測する
温度検知手段２３、例えば熱電対等が取付金具２５によ
り取り付けられている。

さらに支持金具２１の先端には外向きフランジ２７が設
けられており、これに衝合する接合フランジ２９がボル
トおよびナツト等によりねじ止めされている。この接合
フランジ２９の内側開口３１には、環状のヒータ３３が
外周部に固着されたヒータ支持管３５が嵌合され、高温
用無機接着剤によって接着されている。

なお、外向きフランジ２７および接合フランジ２９には
、それらの接合状態において、校正ガス４人管４が挿通
し得る孔２８　、３０が設けられている。

このヒータ支持管３５の内壁には、ドーナツ状の電気的
接触子３７が絶縁碍子３日を介して設けられており、こ
の接触子３７は、例えば、ステンレス線をコイル状に巻
いたものをドーナツ状に接続した接触端子と、それを保
持する断面が凹状のリングとから構成することができる
。このように構成してなる接触子３７は、接触子３７に
検出セルが挿入されて検出セルの所定の外表面に設けら
れた正掻の接点と、電気的に接続される。また、接触子
３７には絶縁管２２および豆絶縁管３９の内部を通って
延在するリード線４１に接続される。このリード線４１
の材質は、耐熱性を考慮して、例えばステンレスとする
。なお検出セルの頁捲は、検出セルの底部近傍の側壁に
設けられた電極端子４３から白金リード線４５にて被測
定ガス導入管内を通り、セラミックフィルタ１９を経て
取り出され接地される。さらに、ヒータ支持管３５の外
壁およびプローブ１の内壁の間には断熱材４７を充填す
る。この断熱材４７は、例えば、細いセラミックファイ
バ繊維（例えば商品名では「カオウール」など）を、例
えば真空成形によってブロック状に成形し、焼結されて
いる。

斯様に構成された装置は、その全部品が取り付けられた
状態において、被測定ガス導入管１５とセル支持管５と
の間に円筒状の隙間が形成され、この隙間が、セル支持
管５を貫通してこの隙間に延在する校正ガス導入管４の
ガス吹出口からのガスを案内し、検出セルの基部側にそ
の外周からガスを先端側に吹出させる。さらにこの隙間
は、隙間自体の表面積が大なることから、その近傍にセ
ル支持管５およびヒータ支持管３５の管壁を隔てて位置
するヒータ３３から校正ガスに熱を効率良く伝達する。

したがって、被測定ガスとの温度差が大きい校正ガスを
、検出セルに吹付けることによる検出セルの急冷即ち温
度調節の乱れを少なくすることができる。さらに、隙間
の幅を狭くすることにより、校正ガスの吹出し量を少な
くしても、ガス流速が大きいため、検出セルの校正を十
分行なうことができる。例えば、従来では校正ガスを３
０００ｃｃ／分消費したが、本発明では５００ｃｃ　７
分消費するだけである。

以上、本発明の工業用ガス濃度測定装置の一実施例を説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。例えば、隙間は、円筒状に限らず、細長い細隙が円
周上に複数個形成されるように、被測定ガス導入管の外
壁の形状を歯車の歯のようにすることもできる。さらに
、ガス導入管の外壁とセル支持管の内壁を指金形状にす
ることにより、円筒状に蛇行する隙間を形成することも
できる。これらは熱伝達性を良くするため、隙間が作る
空間が小さな体積を維持しつつ、表面積を大きくするよ
うな構造が望ましい。

（発明の効果）本発明の工業用ガス測定装置では、検出セルユニットお
よびヒータユニットの交換が容易であり、校正ガスを有
効に加熱し、しかも校正ガスを従来に比べて少量にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工業用酸素濃度測定装置を示す要部断
面図、第２図は従来例を示す要部断面図である。１・・・円筒状プローブ　　　５・・・セル支持管１１
・・・検出セル　　　　　　１５・・・被測定ガス導入
管２１・・・支持金具　　　　　　２３・・・温度検知
手段３３・・・ヒータ　　　　　　　３５・・・ヒータ
支持管３７・・・接触子

Claims

【特許請求の範囲】１、燃焼炉の炉壁または排ガス通路壁を貫通して挿入さ
れ、校正ガス導入管を有するプローブと、該プローブの
外方から挿入されて前記プローブに着脱自在に取付けら
れた検出セルユニットと、該検出セルユニットの外方か
ら挿入され前記プローブおよび前記検出セルユニットに
着脱自在に取付けられる被測定ガス導入管と、前記プロ
ーブの内方に抜け得るヒータユニットとを具えることを
特徴とする工業用ガス濃度測定装置。２、前記被測定ガス導入管および検出セルユニットの間
に、校正ガス導入通路を形成する隙間を設け、この隙間
の校正ガス吹出口側が検出セル外周を囲むようにし、前
記校正ガス導入管の校正ガス吹出口から吹出された校正
ガスが、前記隙間を案内され、検出セルの基端側に位置
する隙間端部から検出セル先端側に向けて吹出されるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
工業用ガス濃度測定装置。３、前記校正ガス導入管および検出セルユニットの間の
、前記隙間の近傍に前記ヒータを位置させて、校正ガス
をも加熱するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の工業用ガス濃度測定装置。