JPWO2019077845A1

JPWO2019077845A1 - Gas sampling probe and flue gas analyzer equipped with it

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Publication number: JPWO2019077845A1
Application number: JP2019549124A
Authority: JP
Inventors: 亮田辺
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2038-08-02
Also published as: JP6973497B2; WO2019077845A1; CN111226104B; CN111226104A

Abstract

プローブ（１０）は、サンプリングガス導入用の開口部（２４Ａ）を備えたケース（２１）と、ケース（２１）に収容され、ケース（２１）に導入されたサンプリングガスに含まれるダストを除去するフィルタ（３０）と、フィルタ（３０）を加熱するヒータユニット（４０）とを有する。ヒータユニット（４０）は、常時通電用のヒータである第１ヒータ（４１）、加熱能力調整用のヒータである第２ヒータ（４２）、および、フィルタ（３０）の温度に応じて第２ヒータ（４２）をオンオフ制御するサーモスタット（５０）を備える。ヒータユニット（４０）は、サーモスタット（５０）による第２ヒータ（４２）のオンオフ制御により、フィルタ（３０）を通過するサンプリングガスの温度をサンプリングガスの結露が抑制される温度に保持できるように構成されている。The probe (10) is housed in a case (21) provided with an opening (24A) for introducing a sampling gas and a case (21), and removes dust contained in the sampling gas introduced into the case (21). It has a filter (30) and a heater unit (40) for heating the filter (30). The heater unit (40) is a first heater (41) which is a heater for constant energization, a second heater (42) which is a heater for adjusting the heating capacity, and a second heater according to the temperature of the filter (30). A thermostat (50) for on / off control of (42) is provided. The heater unit (40) is configured so that the temperature of the sampling gas passing through the filter (30) can be maintained at a temperature at which dew condensation of the sampling gas is suppressed by on / off control of the second heater (42) by the thermostat (50). Has been done.

Description

本発明は、火力発電装置、焼却炉、ボイラ等から排出される煙道排ガスをサンプリングして分析する場合に用いられるガスサンプリングプローブおよびこれを備えた煙道排ガス分析装置に関する。 The present invention relates to a gas sampling probe used when sampling and analyzing flue exhaust gas discharged from a thermal power generation device, an incinerator, a boiler, etc., and a flue exhaust gas analyzer provided with the gas sampling probe.

従来のガスサンプリングプローブは、通常煙突等に取り付け易い円筒状のケースが本体として使用され、そのケースの内方同軸上に円筒状のフィルタが設けられている。また、ケースの煙突側にサンプリングガス導入用の孔が設けられ、ケースの他端側の開口部には封止部材が取り付けられ、この封止部材に設けられた出口孔に、ダストが除去されたサンプリングガスを導出する配管が接続されている。そして、この配管を経て導出されたサンプリングガスがガス分析計等に供給されるように構成されている。なお、特許文献１は従来のガスサンプリングプローブの一例を開示している。 In the conventional gas sampling probe, a cylindrical case that is easy to attach to a chimney or the like is usually used as the main body, and a cylindrical filter is provided on the inner coaxial of the case. Further, a hole for introducing sampling gas is provided on the chimney side of the case, a sealing member is attached to the opening on the other end side of the case, and dust is removed from the outlet hole provided in the sealing member. The piping that leads out the sampling gas is connected. Then, the sampling gas derived through this pipe is configured to be supplied to a gas analyzer or the like. Patent Document 1 discloses an example of a conventional gas sampling probe.

ところで、この種のガスサンプリングプローブの場合、ドレンによるフィルタの目詰まりを抑制するために、フィルタを通過するサンプリングガスの温度は煙道排ガスの酸露点（約１５０℃）以上に維持している。また、このために、ケースの外表面から内部のサンプリングガスを介してフィルタを加熱するヒータが設けられている。なお、ヒータによりサンプリングガスを必要以上に加熱すると、このガスサンプリングプローブを構成する部材、例えば封止部材の使用限界温度（具体的には１８０℃）を超える場合が考えられる。このため、ヒータはサンプリングガスを１５０℃〜１８０℃の範囲に収めるようにオンオフ制御されている。 By the way, in the case of this type of gas sampling probe, the temperature of the sampling gas passing through the filter is maintained above the acid dew point (about 150 ° C.) of the flue exhaust gas in order to suppress clogging of the filter due to drainage. Further, for this purpose, a heater for heating the filter from the outer surface of the case via the sampling gas inside is provided. If the sampling gas is heated more than necessary by the heater, the temperature of the member constituting the gas sampling probe, for example, the sealing member (specifically, 180 ° C.) may be exceeded. Therefore, the heater is on / off controlled so that the sampling gas is contained in the range of 150 ° C. to 180 ° C.

従来のガスサンプリングプローブは、ケースの外表面の温度を検知するサーモスタットによりヒータをオンオフ制御している。サーモスタットは、ヒータの回路を直切りするタイプとされていることにより、制御ボックスを設けることなくガスサンプリングプローブ単体でヒータをオンオフできるように構成されている。 In the conventional gas sampling probe, the heater is controlled on and off by a thermostat that detects the temperature of the outer surface of the case. Since the thermostat is a type that directly cuts the circuit of the heater, it is configured so that the heater can be turned on and off by the gas sampling probe alone without providing a control box.

特開平１０−４８１０７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-48107

ところで、従来のガスサンプリングプローブは、サーモスタットによりヒータ全体をオンオフ制御しているため、サーモスタットの寿命が短く、サーモスタットの交換の手間が煩わしいという問題があった。なお、サーモスタットの交換が遅れた場合には、フィルタにドレンが付着し、目詰まりを生じるおそれがある。このため、サーモスタットの寿命を延ばすことが要望されていた。 By the way, in the conventional gas sampling probe, since the entire heater is controlled on and off by the thermostat, there is a problem that the life of the thermostat is short and it is troublesome to replace the thermostat. If the replacement of the thermostat is delayed, drainage may adhere to the filter and cause clogging. Therefore, it has been desired to extend the life of the thermostat.

本発明の目的は、サーモスタットを長寿命化したガスサンプリングプローブおよびこれを備えた煙道排ガス分析装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a gas sampling probe having a long life of a thermostat and a flue gas analyzer equipped with the gas sampling probe.

（１）本発明に関するガスサンプリングプローブの一形態は、サンプリングガス導入用の開口部を備えたケースと、前記ケースに収容され、当該ケースに導入されたサンプリングガスに含まれるダストを除去するフィルタと、前記フィルタを加熱するヒータユニットとを有するガスサンプリングプローブであって、前記ヒータユニットは、常時通電用のヒータである第１ヒータ、加熱能力調整用のヒータである第２ヒータ、および、前記フィルタの温度に応じて前記第２ヒータをオンオフ制御するサーモスタットを備え、前記ヒータユニットは、前記サーモスタットによる前記第２ヒータのオンオフ制御により、前記フィルタを通過する前記サンプリングガスの温度を当該サンプリングガスの結露が抑制される温度に保持できるように構成されている。 (1) One form of the gas sampling probe according to the present invention includes a case provided with an opening for introducing a sampling gas, and a filter housed in the case and removing dust contained in the sampling gas introduced into the case. A gas sampling probe having a heater unit for heating the filter, the heater unit includes a first heater which is a heater for constant energization, a second heater which is a heater for adjusting the heating capacity, and the filter. The heater unit is provided with a thermostat that controls the on / off of the second heater according to the temperature of the second heater, and the heater unit adjusts the temperature of the sampling gas passing through the filter to the dew condensation of the sampling gas by the on / off control of the second heater by the thermostat. Is configured to be maintained at a temperature that is suppressed.

このような構成によれば、第１ヒータおよび第２ヒータのうち第２ヒータのみに流れる電流がサーモスタットに流れるようになる。このため、第１ヒータおよび第２ヒータのそれぞれに流れる電流の合算値がサーモスタットに流れる場合と比較して、サーモスタットに流れる電流値を減少させることができる。また、第１ヒータは常時通電され、第２ヒータのみがオンオフ制御されるため、オンオフ制御されるヒータ容量を従来と比較して減少させることができる。このため、第２ヒータのオフ時のフィルタの温度低下速度が低くなり、サーモスタットのオンオフ周期が長くなる。これにより、サーモスタットの寿命が長くなり、サーモスタットの交換の煩わしさが低減される。また、サーモスタットが正常に動作しない場合においても、第１ヒータによりフィルタが加熱されるため、フィルタの目詰まりが生じにくい。 According to such a configuration, the current flowing only in the second heater of the first heater and the second heater flows in the thermostat. Therefore, the current value flowing through the thermostat can be reduced as compared with the case where the total value of the currents flowing through the first heater and the second heater flows through the thermostat. Further, since the first heater is always energized and only the second heater is on / off controlled, the heater capacity under on / off control can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, the temperature decrease rate of the filter when the second heater is off becomes low, and the on / off cycle of the thermostat becomes long. As a result, the life of the thermostat is extended, and the trouble of replacing the thermostat is reduced. Further, even when the thermostat does not operate normally, the filter is heated by the first heater, so that the filter is less likely to be clogged.

（２）前記ガスサンプリングプローブの一例によれば、前記第１ヒータと前記第２ヒータとの合算加熱能力は、周囲環境温度の使用下限値において前記フィルタを通過する前記サンプリングガスの温度を当該サンプリングガスの酸露点以上に保持し得る能力に設定され、前記第２ヒータの非通電時における前記第１ヒータの加熱能力は、周囲環境温度の使用上限値において前記ガスサンプリングプローブを構成する部材を当該部材の使用限界温度以下に保持し得る能力に設定されている。 (2) According to an example of the gas sampling probe, the total heating capacity of the first heater and the second heater is the sampling of the temperature of the sampling gas passing through the filter at the lower limit of the ambient temperature. The capacity is set to be able to hold the gas above the acid dew point, and the heating capacity of the first heater when the second heater is not energized is the member that constitutes the gas sampling probe at the upper limit of the ambient temperature. It is set to the ability to keep the member below the operating limit temperature.

このような構成によれば、第１ヒータの容量および第２ヒータの容量を適正に設定することが可能となり、周囲環境温度の使用下限値においてヒータユニットの加熱能力が不足することが抑制され、また、周囲環境温度の使用上限値においてヒータユニットの加熱能力が過剰になることも抑制される。 According to such a configuration, the capacity of the first heater and the capacity of the second heater can be set appropriately, and the insufficient heating capacity of the heater unit at the lower limit of the ambient temperature can be suppressed. In addition, it is possible to prevent the heating capacity of the heater unit from becoming excessive at the upper limit of the ambient temperature.

（３）前記ガスサンプリングプローブの一例によれば、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータは、それぞれ前記ケースの外表面の一部を覆うヒータであり、前記第１ヒータは前記ケースの下方部を覆うように取り付けられ、前記第２ヒータは前記ケースの上方部を覆うように組み合わせて取り付けられている。 (3) According to an example of the gas sampling probe, the first heater and the second heater are heaters that cover a part of the outer surface of the case, respectively, and the first heater covers the lower part of the case. It is mounted so as to cover it, and the second heater is mounted in combination so as to cover the upper portion of the case.

このような構成によれば、第１ヒータをケースの上方部に取り付けた場合と比較して、第２ヒータの非通電時に、ケースの内部においてサンプリングガスの対流が生じやすくなるため、サンプリングガスおよびフィルタを均一に加熱することができる。 According to such a configuration, convection of the sampling gas is likely to occur inside the case when the second heater is not energized, as compared with the case where the first heater is attached to the upper part of the case. The filter can be heated uniformly.

（４）前記ガスサンプリングプローブの一例によれば、前記サーモスタットは、前記ケースの上方部において前記第２ヒータの側方に取り付けられている。
このような構成によれば、サーモスタットが他の場所に取り付けられている場合と比較して、サーモスタットがフィルタの温度変化に応じて第２ヒータを適切にオンオフ制御できる。(4) According to an example of the gas sampling probe, the thermostat is attached to the side of the second heater in the upper part of the case.
According to such a configuration, the thermostat can appropriately control the second heater on and off according to the temperature change of the filter, as compared with the case where the thermostat is mounted at another place.

（５）本発明に関する煙道排ガス分析装置の一形態は、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のガスサンプリングプローブを備えたものである。
このような構成によれば、ガスサンプリングプローブに用いられるサーモスタットの寿命が長くなり、サーモスタットの交換の煩わしさが低減される。(5) One form of the flue exhaust gas analyzer according to the present invention includes the gas sampling probe according to any one of (1) to (4) above.
With such a configuration, the life of the thermostat used for the gas sampling probe is extended, and the troublesomeness of replacing the thermostat is reduced.

本発明に関するガスサンプリングプローブおよびこれを備える煙道排ガス分析装置によれば、サーモスタットの寿命が長くなるとともにフィルタの目詰まりが生じにくくなる。 According to the gas sampling probe and the flue gas analyzer provided with the gas sampling probe according to the present invention, the life of the thermostat is extended and the filter is less likely to be clogged.

実施の形態の煙道排ガス分析装置を煙道に取り付けた状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which attached the flue exhaust gas analyzer of an embodiment to a flue. 図１のガスサンプリングプローブの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas sampling probe of FIG. 図２のガスサンプリングプローブの電気回路の回路図。The circuit diagram of the electric circuit of the gas sampling probe of FIG. 図２のガスサンプリングプローブの動作の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the operation of the gas sampling probe of FIG.

（実施の形態）
図１を参照して、煙道排ガス分析装置１の構成について説明する。
煙道排ガス分析装置１は、例えば発電所等においてボイラＢと煙突Ｃとを連結する煙道Ｆに接続され、ボイラＢから煙道Ｆを介して排出される煙道排ガスに含まれる特定の成分である測定対象成分の濃度を測定する装置である。(Embodiment)
The configuration of the flue exhaust gas analyzer 1 will be described with reference to FIG.
The flue exhaust gas analyzer 1 is connected to a flue F connecting the boiler B and the chimney C in, for example, a power plant, and is a specific component contained in the flue exhaust gas discharged from the boiler B through the flue F. It is a device for measuring the concentration of the component to be measured.

煙道排ガス分析装置１はガスサンプリングプローブ（以下「プローブ１０」）、ポンプ（図示略）、ガス分析計７０、複数の配管Ｐ、および、電源６０（図３参照）を備えている。電源６０は交流電源または直流電源であり、プローブ１０、ポンプ、および、ガス分析計７０等に電力を供給できるように各機器と電気的に接続されている。プローブ１０は煙道Ｆを流れる煙道排ガスをサンプリングガスとして採取できるように煙道Ｆに設置されている。一例では、プローブ１０は煙道Ｆの外表面の側方部または上方部に設置されている。ポンプはプローブ１０の下流側に設けられている。下流側とはサンプリングガスが流れる方向の下流側である。ポンプとプローブ１０とは配管Ｐにより接続されている。ガス分析計７０はポンプの下流側に設けられている。ポンプとガス分析計７０とは配管Ｐにより接続されている。一例では、ガス分析計７０は煙道Ｆ付近において、地面等の設置面（図示略）に設置されている。 The flue gas analyzer 1 includes a gas sampling probe (hereinafter, “probe 10”), a pump (not shown), a gas analyzer 70, a plurality of pipes P, and a power supply 60 (see FIG. 3). The power source 60 is an AC power source or a DC power source, and is electrically connected to each device so that power can be supplied to the probe 10, the pump, the gas analyzer 70, and the like. The probe 10 is installed in the flue F so that the flue exhaust gas flowing through the flue F can be collected as a sampling gas. In one example, the probe 10 is installed laterally or above the outer surface of the flue F. The pump is provided on the downstream side of the probe 10. The downstream side is the downstream side in the direction in which the sampling gas flows. The pump and the probe 10 are connected by a pipe P. The gas analyzer 70 is provided on the downstream side of the pump. The pump and the gas analyzer 70 are connected by a pipe P. In one example, the gas analyzer 70 is installed on an installation surface (not shown) such as the ground in the vicinity of the flue F.

ガス分析計７０は例えば赤外線吸収方式または化学発光方式等の方式を用いた分析計である。一例では、ガス分析計７０は赤外線吸収方式を用いた複光束式の分析計である。ポンプが駆動している場合、プローブ１０を介してサンプリングガスが採取され、採取されたサンプリングガスがガス分析計７０に流入する。ガス分析計７０はサンプリングガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定する。測定対象成分の一例は二酸化硫黄である。 The gas analyzer 70 is an analyzer using a method such as an infrared absorption method or a chemiluminescence method. In one example, the gas analyzer 70 is a double luminous flux type analyzer using an infrared absorption method. When the pump is driven, sampling gas is sampled through the probe 10, and the sampled gas flows into the gas analyzer 70. The gas analyzer 70 measures the concentration of the component to be measured contained in the sampling gas. An example of the component to be measured is sulfur dioxide.

図２を参照して、プローブ１０の構成について説明する。
プローブ１０は本体２０およびフィルタ３０を有している。本体２０はケース２１、フランジ２３、導入側接続部２４、および、導出側接続部２５を含む。ケース２１は煙道Ｆから採取したサンプリングガスが流通する通路２１Ａを形成している。ケース２１の形状は円筒状である。ケース２１はサンプリングガス導入用の開口部２４Ａを備えている。フランジ２３はケース２１の上流側の端部に固定されている。一例では、フランジ２３がボルト等の連結部材（図示略）により煙道Ｆに固定されることにより、ケース２１が煙道Ｆに連結される。プローブ１０は、ケース２１の中心軸心が水平方向に沿うように煙道Ｆに接続されている。The configuration of the probe 10 will be described with reference to FIG.
The probe 10 has a main body 20 and a filter 30. The main body 20 includes a case 21, a flange 23, an introduction side connection portion 24, and a lead side connection portion 25. The case 21 forms a passage 21A through which the sampling gas collected from the flue F flows. The shape of the case 21 is cylindrical. The case 21 includes an opening 24A for introducing a sampling gas. The flange 23 is fixed to the upstream end of the case 21. In one example, the case 21 is connected to the flue F by fixing the flange 23 to the flue F by a connecting member (not shown) such as a bolt. The probe 10 is connected to the flue F so that the central axis of the case 21 is along the horizontal direction.

導入側接続部２４は、煙道Ｆに接続された連結管ＰＦを固定するためにケース２１内における上流側の部分に設けられた部材である。連結管ＰＦの端部は導入側接続部２４に形成された開口部２４Ａに挿入される。導入側接続部２４に接続された連結管ＰＦにより、煙道Ｆ内の通路とケース２１内の通路２１Ａとが連通している。導出側接続部２５は、プローブ１０とポンプとを接続する配管Ｐを固定するためにケース２１内における下流側の部分に設けられた部材である。配管Ｐの端部は導出側接続部２５に形成された出口孔２５Ａに挿入される。導出側接続部２５に接続された配管Ｐにより、ケース２１内の通路２１Ａとポンプとが連通している。 The introduction side connecting portion 24 is a member provided on the upstream side portion in the case 21 for fixing the connecting pipe PF connected to the flue F. The end portion of the connecting pipe PF is inserted into the opening 24A formed in the introduction side connecting portion 24. The passage in the flue F and the passage 21A in the case 21 are communicated with each other by the connecting pipe PF connected to the introduction side connecting portion 24. The lead-out side connecting portion 25 is a member provided on the downstream side portion in the case 21 for fixing the pipe P connecting the probe 10 and the pump. The end of the pipe P is inserted into the outlet hole 25A formed in the lead-out side connecting portion 25. The passage 21A in the case 21 and the pump communicate with each other by the pipe P connected to the lead-out side connecting portion 25.

フィルタ３０は例えばケース２１内に導入されたサンプリングガスを外周側から内周側に導入させるようにケース２１内の同軸上に内装されている。一例では、ケース２１内における導入側接続部２４と導出側接続部２５との間にフィルタ３０が収容されている。フィルタ３０の形状は円筒状である。フィルタ３０は例えば金属製のメッシュフィルタである。フィルタ３０を構成する材料の一例はステンレスである。フィルタ３０はケース２１に導入されたサンプリングガスに含まれるダストを除去する。フィルタ３０によりダストが除去されたサンプリングガスがガス分析計７０に流入するため、測定対象成分の濃度が正確に測定される。 For example, the filter 30 is built coaxially in the case 21 so that the sampling gas introduced in the case 21 is introduced from the outer peripheral side to the inner peripheral side. In one example, the filter 30 is housed between the introduction side connection portion 24 and the lead side connection portion 25 in the case 21. The shape of the filter 30 is cylindrical. The filter 30 is, for example, a metal mesh filter. An example of the material constituting the filter 30 is stainless steel. The filter 30 removes dust contained in the sampling gas introduced into the case 21. Since the sampling gas from which the dust has been removed by the filter 30 flows into the gas analyzer 70, the concentration of the component to be measured is accurately measured.

プローブ１０はヒータユニット４０をさらに有している。ヒータユニット４０はフィルタ３０を加熱するために設けられている。一例では、ケース２１の外表面２２にヒータユニット４０が設けられている。ヒータユニット４０は電源６０から供給された電流により発熱する。ヒータユニット４０から生じた熱はケース２１、および、通路２１Ａを流れるサンプリングガスを介してフィルタ３０に伝達される。このため、フィルタ３０がヒータユニット４０の熱により間接的に加熱される。 The probe 10 further includes a heater unit 40. The heater unit 40 is provided to heat the filter 30. In one example, the heater unit 40 is provided on the outer surface 22 of the case 21. The heater unit 40 generates heat due to the current supplied from the power supply 60. The heat generated from the heater unit 40 is transferred to the filter 30 via the case 21 and the sampling gas flowing through the passage 21A. Therefore, the filter 30 is indirectly heated by the heat of the heater unit 40.

ヒータユニット４０は第１ヒータ４１、第２ヒータ４２、および、サーモスタット５０を備えている。第１ヒータ４１は常時通電用のヒータである。第２ヒータ４２は加熱能力調整用のヒータである。サーモスタット５０はフィルタ３０の温度（以下「フィルタ温度」）に応じて第２ヒータ４２をオンオフ制御する。第１ヒータ４１、第２ヒータ４２、および、サーモスタット５０は電源６０と電気的に接続されている（図３参照）。一例では、各ヒータ４１、４２およびサーモスタット５０が外部に露出しないように、プローブ１０の全体がケース（図示略）等により覆われている。ケースを構成する材料の一例はステンレスである。 The heater unit 40 includes a first heater 41, a second heater 42, and a thermostat 50. The first heater 41 is a heater for constant energization. The second heater 42 is a heater for adjusting the heating capacity. The thermostat 50 controls the on / off of the second heater 42 according to the temperature of the filter 30 (hereinafter referred to as “filter temperature”). The first heater 41, the second heater 42, and the thermostat 50 are electrically connected to the power source 60 (see FIG. 3). In one example, the entire probe 10 is covered with a case (not shown) or the like so that the heaters 41 and 42 and the thermostat 50 are not exposed to the outside. An example of the material that makes up the case is stainless steel.

第１ヒータ４１および第２ヒータ４２は、それぞれケース２１の外表面２２の一部を覆うヒータである。一例では、各ヒータ４１、４２は部分円筒状のバンドヒータである。第１ヒータ４１はケース２１の外表面２２のうちの下方部２２Ｂを覆うように取り付けられ、第２ヒータ４２はケース２１の外表面２２のうちの上方部２２Ａを覆うように組み合わせて取り付けられている。一例では、各ヒータ４１、４２がボルト等の連結部材（図示略）により連結されることによって、各ヒータ４１、４２がケース２１に固定される。ケース２１に固定された各ヒータ４１、４２はケース２１の外表面２２を覆う円筒を構成している。 The first heater 41 and the second heater 42 are heaters that cover a part of the outer surface 22 of the case 21, respectively. In one example, the heaters 41 and 42 are partially cylindrical band heaters. The first heater 41 is attached so as to cover the lower portion 22B of the outer surface 22 of the case 21, and the second heater 42 is attached in combination so as to cover the upper portion 22A of the outer surface 22 of the case 21. There is. In one example, the heaters 41 and 42 are fixed to the case 21 by being connected by a connecting member (not shown) such as a bolt. Each of the heaters 41 and 42 fixed to the case 21 constitutes a cylinder that covers the outer surface 22 of the case 21.

サーモスタット５０は、ケース２１の外表面２２の温度に応じて第２ヒータ４２と電源６０との電気的な接続状態を切り替えることができるように構成されている。ケース２１の外表面２２の温度は、フィルタ温度と相関性を有する。サーモスタット５０の一例はバイメタルサーモスタットである。サーモスタット５０は例えばケース２１の外表面２２において、第２ヒータ４２と隣接するように設けられている。一例では、サーモスタット５０はケース２１の上方部２２Ａにおいて第２ヒータ４２の側方に取り付けられている。このような構成によれば、サーモスタット５０が他の場所に取り付けられている場合と比較して、サーモスタット５０がフィルタ３０の温度変化に応じて第２ヒータ４２を適切にオンオフ制御できる。 The thermostat 50 is configured so that the electrical connection state between the second heater 42 and the power supply 60 can be switched according to the temperature of the outer surface 22 of the case 21. The temperature of the outer surface 22 of the case 21 correlates with the filter temperature. An example of the thermostat 50 is a bimetal thermostat. The thermostat 50 is provided, for example, on the outer surface 22 of the case 21 so as to be adjacent to the second heater 42. In one example, the thermostat 50 is attached to the side of the second heater 42 in the upper portion 22A of the case 21. According to such a configuration, the thermostat 50 can appropriately control the second heater 42 on and off according to the temperature change of the filter 30, as compared with the case where the thermostat 50 is attached to another place.

図３を参照して、プローブ１０の電気回路について説明する。
ヒータユニット４０は、例えば第２ヒータ４２とサーモスタット５０とが直列に接続され、この直列回路と第１ヒータ４１とが並列に接続された並列回路である。ヒータユニット４０はサーモスタット５０による第２ヒータ４２のオンオフ制御により、フィルタ３０を通過するサンプリングガスの温度（以下「通過ガス温度」）をサンプリングガスの結露が抑制される温度に保持できるように構成されている。具体的には、ヒータユニット４０はサーモスタット５０による第２ヒータ４２のオンオフ制御により、通過ガス温度をサンプリングガスの酸露点（約１５０℃）以上に保持できるように構成されている。一例では、ヒータユニット４０は、通過ガス温度が酸露点以上に保持されるようにフィルタ温度を調節する。また、ヒータユニット４０はプローブ１０を構成する部材をその部材の使用限界温度（約１８０℃）以下に保持できるように構成されている。プローブ１０を構成する部材の温度が使用限界温度以下に保持される場合、プローブ１０を構成する部材の熱による劣化が促進されにくい。プローブ１０を構成する部材は、ケース２１内に収容される封止部材等を含む。The electric circuit of the probe 10 will be described with reference to FIG.
The heater unit 40 is, for example, a parallel circuit in which the second heater 42 and the thermostat 50 are connected in series, and the series circuit and the first heater 41 are connected in parallel. The heater unit 40 is configured so that the temperature of the sampling gas passing through the filter 30 (hereinafter referred to as “passing gas temperature”) can be maintained at a temperature at which dew condensation of the sampling gas is suppressed by on / off control of the second heater 42 by the thermostat 50. ing. Specifically, the heater unit 40 is configured so that the passing gas temperature can be maintained above the acid dew point (about 150 ° C.) of the sampling gas by on / off control of the second heater 42 by the thermostat 50. In one example, the heater unit 40 adjusts the filter temperature so that the passing gas temperature is maintained above the acid dew point. Further, the heater unit 40 is configured so that the member constituting the probe 10 can be held below the use limit temperature (about 180 ° C.) of the member. When the temperature of the member constituting the probe 10 is maintained below the operating limit temperature, deterioration due to heat of the member constituting the probe 10 is unlikely to be promoted. The members constituting the probe 10 include a sealing member and the like housed in the case 21.

第１ヒータ４１と第２ヒータ４２との合算加熱能力は、プローブ１０の周囲の外気温度（以下「周囲環境温度」）の使用下限値において通過ガス温度を酸露点以上に保持し得る能力に設定されている。合算加熱能力は第１ヒータ４１の加熱能力と第２ヒータ４２の加熱能力とを合わせた加熱能力である。周囲環境温度の使用下限値はプローブ１０が正常に動作可能な下限の温度である。使用下限値の一例は−１０℃である。第２ヒータ４２の非通電時における第１ヒータ４１の加熱能力は、周囲環境温度の使用上限値においてプローブ１０を構成する部材をその部材の使用限界温度以下に保持し得る能力に設定されている。周囲環境温度の使用上限値はプローブ１０が正常に動作可能な上限の温度である。使用上限値の一例は５０℃である。このような構成によれば、第１ヒータ４１の容量および第２ヒータ４２の容量を適正に設定することが可能となり、周囲環境温度の使用下限値においてヒータユニット４０の加熱能力が不足することが抑制され、また、周囲環境温度の使用上限値においてヒータユニット４０の加熱能力が過剰になることも抑制される。 The total heating capacity of the first heater 41 and the second heater 42 is set to the capacity to keep the passing gas temperature above the acid dew point at the lower limit of use of the outside air temperature (hereinafter referred to as "ambient environment temperature") around the probe 10. Has been done. The total heating capacity is the total heating capacity of the heating capacity of the first heater 41 and the heating capacity of the second heater 42. The lower limit of the ambient temperature is the lower limit at which the probe 10 can operate normally. An example of the lower limit of use is -10 ° C. The heating capacity of the first heater 41 when the second heater 42 is not energized is set to the ability to hold the member constituting the probe 10 below the usage limit temperature of the member at the upper limit of the ambient temperature. .. The upper limit of the ambient temperature is the upper limit at which the probe 10 can operate normally. An example of the upper limit of use is 50 ° C. According to such a configuration, the capacity of the first heater 41 and the capacity of the second heater 42 can be set appropriately, and the heating capacity of the heater unit 40 may be insufficient at the lower limit of the ambient temperature. It is also suppressed that the heating capacity of the heater unit 40 becomes excessive at the upper limit of the ambient temperature.

サーモスタット５０は、ケース２１の外表面２２の温度に応じて接点５１が接続および切断されるように構成されている。サーモスタット５０の接点５１が接続されている場合、第１ヒータ４１および第２ヒータ４２が電源６０と電気的に接続される。接点５１が接続された状態においてフィルタ温度が第１温度ＴＡまで上昇した場合、接点５１が切断される。第１温度ＴＡの一例は１８０℃である。サーモスタット５０の接点５１が切断されている場合、第２ヒータ４２と電源６０との電気的な接続が切断される。第１ヒータ４１は接点５１が接続されている場合、および、接点５１が切断されている場合のいずれにおいても電源６０と電気的に接続されている。接点５１が切断された状態においてフィルタ温度が第１温度ＴＡよりも低い第２温度ＴＢまで低下した場合、接点５１が再び接続される。第２温度ＴＢの一例は１５０℃である。なお、図３はサーモスタット５０の接点５１が切断された状態を示している。 The thermostat 50 is configured such that the contacts 51 are connected and disconnected according to the temperature of the outer surface 22 of the case 21. When the contact 51 of the thermostat 50 is connected, the first heater 41 and the second heater 42 are electrically connected to the power supply 60. When the filter temperature rises to the first temperature TA while the contacts 51 are connected, the contacts 51 are disconnected. An example of the first temperature TA is 180 ° C. When the contact 51 of the thermostat 50 is disconnected, the electrical connection between the second heater 42 and the power supply 60 is disconnected. The first heater 41 is electrically connected to the power supply 60 both when the contact 51 is connected and when the contact 51 is disconnected. When the filter temperature drops to the second temperature TB, which is lower than the first temperature TA, while the contact 51 is disconnected, the contact 51 is reconnected. An example of the second temperature TB is 150 ° C. Note that FIG. 3 shows a state in which the contact 51 of the thermostat 50 is disconnected.

図４を参照して、プローブ１０の動作について説明する。
時刻ｔ１１以前では、プローブ１０が使用されていない。このとき、フィルタ温度が第１温度ＴＡおよび第２温度ＴＢよりも低く、サーモスタット５０の接点５１が接続されている。時刻ｔ１１では、例えば電源６０のスイッチがオフからオンに切り替えられることにより、各ヒータ４１、４２およびガス分析計７０への通電が開始される。各ヒータ４１、４２から生じた熱はケース２１、および、通路２１Ａを流れるサンプリングガスを介してフィルタ３０に伝達される。このため、フィルタ温度が上昇する。フィルタ温度が所定温度まで上昇した場合、煙道排ガス分析装置１のポンプへの通電が開始される。所定温度の一例は第２温度ＴＢである。ポンプが駆動することにより、煙道Ｆを流れるガスが開口部２４Ａを介してケース２１内に導入される。The operation of the probe 10 will be described with reference to FIG.
Before time t11, the probe 10 is not used. At this time, the filter temperature is lower than the first temperature TA and the second temperature TB, and the contact 51 of the thermostat 50 is connected. At time t11, for example, the power supply 60 is switched from off to on, so that the heaters 41 and 42 and the gas analyzer 70 are energized. The heat generated from the heaters 41 and 42 is transferred to the filter 30 via the case 21 and the sampling gas flowing through the passage 21A. Therefore, the filter temperature rises. When the filter temperature rises to a predetermined temperature, energization of the pump of the flue exhaust gas analyzer 1 is started. An example of the predetermined temperature is the second temperature TB. By driving the pump, the gas flowing through the flue F is introduced into the case 21 through the opening 24A.

時刻ｔ１２では、フィルタ温度の上昇にともないフィルタ温度が第１温度ＴＡに到達し、サーモスタット５０の接点５１が切断される。このため、第２ヒータ４２の発熱が停止し、ヒータユニット４０からケース２１に供給される熱量が低下する。一方、第１ヒータ４１にはフィルタ温度が第１温度ＴＡに到達する前と同様に電流が流れるため、第１ヒータ４１は継続してフィルタ３０を加熱する。このため、接点５１が切断された後にフィルタ温度が緩やかに低下する。 At time t12, the filter temperature reaches the first temperature TA as the filter temperature rises, and the contact 51 of the thermostat 50 is disconnected. Therefore, the heat generation of the second heater 42 is stopped, and the amount of heat supplied from the heater unit 40 to the case 21 is reduced. On the other hand, since the current flows through the first heater 41 in the same manner as before the filter temperature reaches the first temperature TA, the first heater 41 continuously heats the filter 30. Therefore, the filter temperature gradually decreases after the contact 51 is cut.

時刻ｔ１３では、フィルタ温度の低下にともないフィルタ温度が第２温度ＴＢに到達し、サーモスタット５０の接点５１が再び接続される。このため、第２ヒータ４２が再び発熱し、ヒータユニット４０からケース２１に供給される熱量が増加する。時刻ｔ１３以降では、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間と同様に各ヒータ４１、４２によりフィルタ３０が加熱されてフィルタ温度が上昇し、以降は時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間と同様の状態が繰り返される。 At time t13, the filter temperature reaches the second temperature TB as the filter temperature drops, and the contact 51 of the thermostat 50 is reconnected. Therefore, the second heater 42 generates heat again, and the amount of heat supplied from the heater unit 40 to the case 21 increases. After time t13, the filter 30 is heated by the heaters 41 and 42 as in the period t11 to t12, and the filter temperature rises. After that, the same state as in the period t12 to t13 is repeated.

プローブ１０によれば、上記のとおり第２ヒータ４２が発熱していない場合でも第１ヒータ４１が発熱するため、第２ヒータ４２の発熱の停止にともない低下するフィルタ温度の低下速度が低くなる。このため、サーモスタット５０のオンオフ周期が長くなり、サーモスタット５０の寿命が長くなる。また、第１ヒータ４１および第２ヒータ４２のうち第２ヒータ４２のみに流れる電流がサーモスタット５０に流れるようになるため、第１ヒータ４１および第２ヒータ４２のそれぞれに流れる電流の合算値がサーモスタット５０に流れる場合と比較して、サーモスタット５０に流れる電流値を減少させることができる。このため、サーモスタット５０の寿命が長くなる。このように、サーモスタット５０の寿命が長くなるため、サーモスタット５０の交換の煩わしさが低減される。 According to the probe 10, since the first heater 41 generates heat even when the second heater 42 does not generate heat as described above, the rate of decrease in the filter temperature that decreases as the heat generation of the second heater 42 stops decreases. Therefore, the on / off cycle of the thermostat 50 becomes long, and the life of the thermostat 50 becomes long. Further, since the current flowing only in the second heater 42 of the first heater 41 and the second heater 42 flows in the thermostat 50, the total value of the currents flowing in each of the first heater 41 and the second heater 42 is the thermostat. The value of the current flowing through the thermostat 50 can be reduced as compared with the case where the current flows through the thermostat 50. Therefore, the life of the thermostat 50 is extended. As described above, since the life of the thermostat 50 is extended, the trouble of replacing the thermostat 50 is reduced.

また、サーモスタット５０が正常に動作しない場合においても、第１ヒータ４１によりフィルタ３０が加熱されるため、フィルタ３０の目詰まりが生じにくい。また、常時通電用の第１ヒータ４１がケース２１の下方部２２Ｂに設けられているため、サーモスタット５０の接点５１が切断されている場合またはサーモスタット５０が正常に動作しない場合においても、ケース２１内の下方部２２Ｂ側を流れるサンプリングガスが常に第１ヒータ４１により加熱される。第１ヒータ４１をケース２１の上方部２２Ａに取り付けた場合と比較して、ケース２１内においてサンプリングガスの対流が生じやすくなるため、サンプリングガスおよびフィルタ３０を均一に加熱することができる。このため、サンプリングガスおよびフィルタ３０の温度が局所的に低下するおそれが低減され、フィルタ３０の目詰まりが一層生じにくい。 Further, even when the thermostat 50 does not operate normally, the filter 30 is heated by the first heater 41, so that the filter 30 is less likely to be clogged. Further, since the first heater 41 for constant energization is provided in the lower portion 22B of the case 21, even when the contact 51 of the thermostat 50 is disconnected or the thermostat 50 does not operate normally, the inside of the case 21 The sampling gas flowing on the lower portion 22B side of the above is always heated by the first heater 41. Compared with the case where the first heater 41 is attached to the upper portion 22A of the case 21, convection of the sampling gas is more likely to occur in the case 21, so that the sampling gas and the filter 30 can be heated uniformly. Therefore, the possibility that the temperature of the sampling gas and the filter 30 is locally lowered is reduced, and the filter 30 is less likely to be clogged.

（変形例）
上記実施の形態は本発明に関するガスサンプリングプローブおよびこれを備える煙道排ガス分析装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明は実施の形態以外に例えば以下に示される実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。(Modification example)
The above-described embodiment is an example of possible forms of the gas sampling probe and the flue gas analyzer provided with the gas sampling probe according to the present invention, and is not intended to limit the form. In addition to the embodiments, the present invention may take, for example, a modification of the embodiment shown below and a combination of at least two variants that do not contradict each other.

・第１ヒータ４１および第２ヒータ４２の取付位置は任意に変更可能である。第１例では、第１ヒータ４１がケース２１の外表面２２のうちの上方部２２Ａを覆うように取り付けられ、第２ヒータ４２がケース２１の外表面２２のうちの下方部２２Ｂを覆うように組み合わせて取り付けられる。第２例では、第１ヒータ４１がケース２１の外表面２２のうちの一方の側方部を覆うように取り付けられ、第２ヒータ４２がケース２１の外表面２２のうちの他方の側方部を覆うように組み合わせて取り付けられる。第３例では、第１ヒータ４１および第２ヒータ４２の少なくとも一方がケース２１の内周面に取り付けられる。この例によれば、各ヒータ４１、４２の駆動により、ケース２１の通路２１Ａを流れるサンプリングガスを介してフィルタ３０が加熱される。第４例では、第１ヒータ４１および第２ヒータ４２の少なくとも一方がフィルタ３０またはその周辺の部材に取り付けられる。この例によれば、各ヒータ４１、４２の駆動によりフィルタ３０が直接的に加熱される。なお、第３例および第４例における各ヒータ４１、４２は、バンドヒータとは別のヒータを構成してもよい。 -The mounting positions of the first heater 41 and the second heater 42 can be arbitrarily changed. In the first example, the first heater 41 is attached so as to cover the upper portion 22A of the outer surface 22 of the case 21, and the second heater 42 covers the lower portion 22B of the outer surface 22 of the case 21. Can be installed in combination. In the second example, the first heater 41 is attached so as to cover one side of the outer surface 22 of the case 21, and the second heater 42 is attached to the other side of the outer surface 22 of the case 21. It is installed in combination so as to cover. In the third example, at least one of the first heater 41 and the second heater 42 is attached to the inner peripheral surface of the case 21. According to this example, the filters 30 are heated by driving the heaters 41 and 42 through the sampling gas flowing through the passage 21A of the case 21. In the fourth example, at least one of the first heater 41 and the second heater 42 is attached to the filter 30 or a member around it. According to this example, the filter 30 is directly heated by driving the heaters 41 and 42. The heaters 41 and 42 in the third and fourth examples may form a heater different from the band heater.

・ヒータユニット４０は第１ヒータ４１および第２ヒータ４２に加えて、１つまたは複数の別のヒータをさらに備える。この例では、ヒータユニット４０は別のヒータとサーモスタット５０とが並列に接続されるように構成されることが好ましい。 The heater unit 40 further includes one or more other heaters in addition to the first heater 41 and the second heater 42. In this example, the heater unit 40 is preferably configured such that another heater and the thermostat 50 are connected in parallel.

・ヒータユニット４０に関する電気回路は任意に変更可能である。第１例では、第１ヒータ４１が電源６０と電気的に接続され、第２ヒータ４２およびサーモスタット５０が電源６０とは別の電源と電気的に接続される。第２例では、第１ヒータ４１が電源６０とは別の電源と電気的に接続され、第２ヒータ４２およびサーモスタット５０が電源６０と電気的に接続される。 -The electric circuit related to the heater unit 40 can be arbitrarily changed. In the first example, the first heater 41 is electrically connected to the power source 60, and the second heater 42 and the thermostat 50 are electrically connected to a power source different from the power source 60. In the second example, the first heater 41 is electrically connected to a power source different from the power source 60, and the second heater 42 and the thermostat 50 are electrically connected to the power source 60.

・サーモスタット５０の取付位置は任意に変更可能である。第１例では、サーモスタット５０はケース２１の外表面２２において、第２ヒータ４２よりも上流側に取り付けられる。第２例では、サーモスタット５０はケース２１の外表面２２において、第１ヒータ４１と隣接するように設けられる。 -The mounting position of the thermostat 50 can be changed arbitrarily. In the first example, the thermostat 50 is attached to the outer surface 22 of the case 21 on the upstream side of the second heater 42. In the second example, the thermostat 50 is provided on the outer surface 22 of the case 21 so as to be adjacent to the first heater 41.

１：煙道排ガス分析装置
１０：ガスサンプリングプローブ
２１：ケース
２２：外表面
２２Ａ：上方部
２２Ｂ：下方部
２４Ａ：開口部
３０：フィルタ
４０：ヒータユニット
４１：第１ヒータ
４２：第２ヒータ
５０：サーモスタット
1: Flue exhaust gas analyzer 10: Gas sampling probe 21: Case 22: Outer surface 22A: Upper part 22B: Lower part 24A: Opening 30: Filter 40: Heater unit 41: First heater 42: Second heater 50: thermostat

Claims

A case with an opening for introducing sampling gas and
A filter that is housed in the case and removes dust contained in the sampling gas introduced into the case.
A gas sampling probe having a heater unit for heating the filter.
The heater unit includes a first heater which is a heater for constant energization, a second heater which is a heater for adjusting the heating capacity, and a thermostat which controls the on / off of the second heater according to the temperature of the filter.
The heater unit is configured so that the temperature of the sampling gas passing through the filter can be maintained at a temperature at which dew condensation of the sampling gas is suppressed by on / off control of the second heater by the thermostat. ..

The total heating capacity of the first heater and the second heater is set to be capable of holding the temperature of the sampling gas passing through the filter at the lower limit of the ambient environment temperature above the acid dew point of the sampling gas. ,
The heating capacity of the first heater when the second heater is not energized is set to the capacity to hold the member constituting the gas sampling probe below the usage limit temperature of the member at the upper limit value of the ambient environment temperature. The gas sampling probe according to claim 1.

The first heater and the second heater are heaters that cover a part of the outer surface of the case, respectively.
The gas sampling probe according to claim 1, wherein the first heater is attached so as to cover the lower portion of the case, and the second heater is attached in combination so as to cover the upper portion of the case.

The gas sampling probe according to claim 3, wherein the thermostat is attached to the side of the second heater in the upper part of the case.

A flue exhaust gas analyzer comprising the gas sampling probe according to any one of claims 1 to 4.