(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサと、前記ガスセンサを内部に収納することが可能なガイドパイプと、前記ガスセンサが収納された前記ガイドパイプを外部排気管に取付けることが可能な排気管取付け手段とを備えたガス分析装置であって、
前記ガイドパイプが、その一方の先端に、前記ガスセンサを気密かつ着脱可能に収納する第１のチューブ継手と、前記ガスセンサを取外しすることなく前記ガスセンサの検出感度を校正する校正ガスを供給することが可能な校正ガス導入口とを有し、
前記排気管取付け手段が、中央に第１の貫通孔が形成された、前記外部排気管に取付けられることが可能な排気管取付けフランジと、第２の貫通孔を有し、前記排気管取付けフランジの前記第１の貫通孔を貫通して配設された前記ガイドパイプの他方の先端を前記第２の貫通孔の所定の位置で固定することが可能な第２のチューブ継手とを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
前記ガイドパイプの前記他方の先端に、さらにフィルタを備えた請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記ガイドパイプと前記ガスセンサとの間に、校正ガス導入路として、前記校正ガスを供給することが可能な間隙を有する請求項１又は２に記載のガス分析装置。
【請求項４】
前記ガスセンサが、ガス検出部及び胴体部を有する板状のガスセンサ素子と、前記ガス検出部が露出された状態で、前記胴体部を内部に気密に固定した円筒形碍管と、前記ガス検出部が測定雰囲気と連通した状態で、前記円筒形碍管の外周を囲むように、前記円筒形碍管を内部に気密に固定した円筒形金属パイプとを備えたものである請求項１〜３のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項５】
前記円筒形碍管が、ガラスまたは／および粉体を介在させた状態で、前記板状のガスセンサ素子の前記胴体部を内部に気密に固定した請求項４に記載のガス分析装置。
【請求項６】
前記粉体が無機粉体である請求項５に記載のガス分析装置。
【請求項７】
前記円筒形金属パイプが、その両端部の少なくとも一方をかしめ加工されることによって、前記円筒形碍管を内部に気密に固定した請求項４〜６のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項８】
前記ガスセンサ素子が、前記ガス検出部を構成する固体電解質板として安定化ジルコニアからなるものであり、その温度を一定に保持するためのヒータをさらに有するものである請求項４〜７のいずれかに記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関や燃焼炉等から排出される排気ガス等に含まれる酸素、一酸化炭素あるいは二酸化炭素等のガス濃度を検出するためのガスセンサを備えたガス分析装置に関し、さらに詳しくは、燃焼炉や大型の排気管に容易に直接に脱着することが可能であり、かつ、メンテナンスの容易なガス分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガスセンサは、自動車のエンジン等の内燃機関、あるいは、燃焼炉、焼却炉等からの排気ガス中に含まれる酸素や一酸化炭素、あるいは二酸化炭素等のガス濃度を検知し、その検出信号に基づいて内燃機関等の燃焼状態を最適に制御するように、酸化剤である空気あるいは燃料の供給量を制御することによって、不完全燃焼ガスの排出抑制、排気ガスの浄化、あるいは燃費の節減等を行うことに使用されている。
【０００３】
このようなガスセンサとしては、被測定ガスとの選択的反応性が高いことは言うまでもなく、高温の排気ガスに対して化学的に安定であり、しかも製造が容易であり、コンパクト化が可能なものが好ましい。したがって、固体センサ素子を用いたものが好ましく、たとえば、酸素イオン伝導性を有する固体電解質を利用した酸素センサや、酸化すずの半導体特性を利用した一酸化炭素センサが知られている。
【０００４】
たとえば、安定化ジルコニア焼結体を用いた酸素センサの基本構造としては、図９に示されるように、固体電解質７０として筒状の安定化ジルコニア焼結体を用い、固体電解質７０の内外面に電極７１、７２を白金等により形成してリード線７３、７４を取付けたものがあげられる。この場合、たとえば、電極７１には測定ガスが接触し、電極７２には基準ガスが接触するようにそれぞれのガスを緻密体７５で隔離すると、酸素濃淡電池が形成され、測定ガスと基準ガスの酸素分圧の差に応じて発生した起電力を測定することによって測定ガス中の酸素濃度を知ることが可能となる。
【０００５】
このようなガスセンサ素子は、実際の使用にあたっては上述した基本構造等を基にして様々に構造が変更されるが、一般に、固体電解質板や半導体基板あるいは電極やリード線が露出した状態では、ガスセンサ素子が損傷しやすく、また、被測定ガスが流れる排気管等への取付けが困難である。したがって、ガスセンサ素子は種々のハウジングに納められた形で使用に供される。たとえば、実公平７−５４８５２号公報には、図１０に示す酸素ガスセンサが開示されており、ここで酸素センサ素子８０はそのガス検出部８６が露出するようにして、セラミックサポータ８１の間に充填されたタルク８２を介して固定されると同時に気密に封止されており、このセラミックサポータ８１が金属製円筒８３を溶接した金属製のハウジング８４に固定される。さらに、酸素センサ素子８０のガス検出部８６を取り囲むようにして、ガス検出部８６を保護するためのフィルタ８５がハウジング８４に取付けられている。こうした酸素センサあるいはこれに類似したガスセンサは、実際の排気管等へ装着されて使用されることとなる。
【０００６】
図１１は、このような従来型ガスセンサ９４の実際の排気管等への取付け状態を示したもので、従来型ガスセンサ９４は、燃焼室壁または燃焼炉壁９０から分岐した排気管９１等に設けられたセンサ取付け金具９２に固定される。したがって、従来型ガスセンサ９４は排気管９１に流れ込んだ管壁近くのガスを分析することになる。一方、図１３に示すガス分析装置１００は、特公平６−４００９１号公報または特開平４−２８５８５０号公報に開示されているように、ガスセンサ素子１０１は、プローブ１０２の先端部にフィルタ１０３とともに固定されており、ガス分析装置の長さに応じた特定位置を流れるガスの分析が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来型ガスセンサ９４においては、排気管９１等の内壁近傍の空燃比しか測定ができず、燃焼ガス全体の平均的組成を計測しているかは疑問である。また、大型の燃焼炉等に使用する場合には、排気管９１の径が大きくなり、排気管９１の肉厚も厚くなることから、直接には取付けが出来ず、偏流板やサンプリング装置を必要とした。さらに、このようなガスセンサは、燃焼部の下流側に取付けられることが多く、燃焼直後の空燃比を測定できるとは言い難い面がある。
【０００８】
また、上述した従来型のガス分析装置１００は、製造メーカーの規格で挿入長さが決められていることが多いことから、使用する排気管の中心にガス検出部が合うようにガス分析装置の取付けフランジ位置を調整する合フランジを取付ける等の必要が生ずる。
【０００９】
さらに、ガス分析装置の長さにかかわらず、ガス分析装置のメンテナンスを行う際には、ガス分析装置全体を排気管等から取り外さなければならず、しかもガスセンサ素子やそれを保護するフィルターは、小型のボルトやナット、ネジ等によってハウジングあるいは金属製のプローブパイプ等のガス分析装置の先端部に固定されるためにこれらを取り外さなければならず、手間がかかる。さらに、高温で使用した場合には、フィルタの取付け部が焼き付いてフィルタの取外しができなくなる場合もあり、この場合、ガス分析装置全体を新品と交換する必要が生ずる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、燃焼部や大型の排気管に任意の長さに調節して直接に挿入することが可能であり、かつ、メンテナンスの容易なガス分析装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明によれば、ガスセンサと、前記ガスセンサを内部に収納することが可能なガイドパイプと、前記ガスセンサが収納された前記ガイドパイプを外部排気管に取付けることが可能な排気管取付け手段とを備えたガス分析装置であって、前記ガイドパイプが、その一方の先端に、前記ガスセンサを気密かつ着脱可能に収納する第１のチューブ継手と、前記ガスセンサを取外しすることなく前記ガスセンサの検出感度を校正する校正ガスを供給することが可能な校正ガス導入口とを有し、前記排気管取付け手段が、中央に第１の貫通孔が形成された、前記外部排気管に取付けられることが可能な排気管取付けフランジと、第２の貫通孔を有し、前記排気管取付けフランジの前記第１の貫通孔を貫通して配設された前記ガイドパイプの他方の先端を前記第２の貫通孔の所定の位置で固定することが可能な第２のチューブ継手とを有することを特徴とするガス分析装置、が提供される。
【００１１】
ここで、前記ガイドパイプの前記他方の先端に、さらにフィルタを備えたものであることが好ましく、前記ガイドパイプと前記ガスセンサとの間に、校正ガス導入路として、前記校正ガスを供給することが可能な間隙を有するものであることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明のガス分析装置においては、前記ガスセンサが、ガス検出部及び胴体部を有する板状のガスセンサ素子と、前記ガス検出部が露出された状態で、前記胴体部を内部に気密に固定した円筒形碍管と、前記ガス検出部が測定雰囲気と連通した状態で、前記円筒形碍管の外周を囲むように、前記円筒形碍管を内部に気密に固定した円筒形金属パイプとを備えたものであることが好ましい。
【００１３】
ここで、前記円筒形碍管が、ガラスまたは／および粉体を介在させた状態で、前記板状のガスセンサ素子の前記胴体部を内部に気密に固定したものであることがさらに好ましく、前記粉体が、無機粉体であることが特に好ましい。また、前記円筒形金属パイプが、その両端部の少なくとも一方をかしめ加工されることによって、前記円筒形碍管を内部に気密に固定したものであることが好ましい。さらに、前記ガスセンサ素子が、その前記ガス検出部を構成する固体電解質板が安定化ジルコニアからなるものであり、かつ、その温度を一定に保持するためのヒータをさらに有するものであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明のガス分析装置によれば、用いられるガスセンサの構造を簡易化することができるので、低コストで作製することができ、種々の長さのガスセンサをチューブ継手を貫通して任意の位置に取付けることが可能となる。さらに、ガスセンサを保護するフィルタとガスセンサ自体は別々に構成されることから、センサ自体のメンテナンスが容易である利点を有する。
以下、本発明について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明のガス分析装置に好適に用いられるガスセンサの一つである酸素センサ素子１の構造を示したもので、図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）は側面断面図である。図１（ａ）より、酸素センサ素子１はセンサ部２とヒータ部３に大別され、さらにセンサ部２はセンシングセル部４とポンピングセル部５に分けることができる。一方、図１（ｂ）より、酸素センサ素子１は固体電解質板６・１０、電極７・１１、ガス検出室８、基準酸素室９およびヒータ部３等から構成されるガス検出部２０と、ガス検出部２０を支持する胴体部２１とに分けることができる。
【００１６】
センシングセル部４には、固体電解質板６を挟む一対の電極７の一方がガス検出室８に、他方の電極が基準酸素室９に設けられ、また、ポンピングセル部５には固体電解質板１０を挟む一対の電極１１の一方がガス検出室８に、他方の電極が測定ガス側に設けられており、これらの電極のそれぞれに内蔵リード線１２が接続されて、この内蔵リード線１２の酸素センサ素子１の外表面に設けられた接続ターミナル１３おいて、さらに延長リード線１４が取付けられて構成される。また、ガス検出室８の外周にはガス拡散孔１５が設けられ、ヒータ部３には発熱抵抗体１６を内蔵したセラミックヒータ１７等が用いられる。
【００１７】
このようなセンサ部２に使用される固体電解質板６・１０としては、高い酸素イオン伝導性を有する材料が用いられ、本発明においては、高温安定性、化学的安定性に優れた安定化ジルコニアが好適に使用される。安定化ジルコニアとは、安定化材と呼ばれる２価または３価の金属酸化物を固溶させて、酸化ジルコニウムの高温安定相である立方晶を全温度範囲で安定相とさせたものである。また、このような安定化材の固溶は、酸素欠陥を生じさせ、イオン伝導度を向上させる役割をも果たす。本発明における安定化材としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）および希土類酸化物が好適に用いられる。
【００１８】
電極７・１１には酸素との触媒反応性と耐熱性に優れる白金が好適に用いられ、内蔵リード線１２としても、高温での安定性に優れる白金あるいは白金系合金が使用される。また、延長リード線１４としては、安価で耐熱性に優れるニッケル線、あるいはニッケル合金線が好適に使用され、その長さは、酸素センサ素子１で感知される電流、電圧の延長リード線１４の抵抗による電圧降下が酸素濃度の定量に支障のない範囲内であればよい。そして、延長リード線１４の接続ターミナル１３への取付は、スポット溶接により強固に行われる。さらに、各延長リード線１４はそれぞれが接触しないように、絶縁性の保護碍管１８によって保護される。この保護碍管１８としては、単数あるいは複数穴を有するアルミナ碍管、あるいは酸化マグネシウムをステンレスパイプ内に充填したもので、延長リード線１４のそれぞれが接触またはステンレスパイプの内面に接触しないように配置されたものが好適に使用される。
【００１９】
このセンサの作動方法は、まず、センシングセル部４の電極７の間に微小電流を流して基準酸素室９の酸素濃度を約１００％とすると、センシングセル部４の電極７の間にはガス検出室８と基準酸素室９との酸素濃度の違いによりネルンストの式に基づく起電力が発生する。このとき、センシングセル部４の電極７の間に生じた起電力が、固体電解質板６に隔離された基準酸素室９の酸素濃度１００％のガスと、ガス検出室８の酸素濃度がほぼ０％の測定ガスによる濃淡電池の起電力値となるように、ポンピングセル部５に設けた電極１１に電流を流してガス検出室８の酸素濃度がほぼ０％となるように制御すると、ポンピングセル部５の電極１１に印加する電流値と測定ガス中の酸素濃度が比例することから、測定ガス中の酸素濃度を測定することができる。なお、センシングセル部４の電極７に電流を流すことによってガス検出室８から基準酸素室９へ移動する酸素の量は、極めて少ないためにガス検出室８内の酸素濃度への影響はないものとみなすことができる。
【００２０】
ここで、固体電解質板６・１０のイオン伝導度は温度によって変化することから、測定精度を向上させるためにはセンサ温度を常に一定に保つ必要がある。ヒータ部３は測定ガスの温度によらず、センサ部２を一定温度に保持する役割を果たし、モルタルやガラスといった高温耐熱接着剤等によるヒータ接続部１９によってセンサ部２と一体化される。
【００２１】
さて、上述した酸素センサ素子１に限られず、図１２に示されるように、固体素子を用いたガスセンサ素子６０は、一般的に、半導体や固体電解質等に電極を設けたガス検出部６１とガス検出部６１を支持する胴体部６２とから構成される。たとえば、図１に示した酸素センサ素子１において、センシングセル部４のガス検出室８側に設けられる電極７として、金からなる多孔性電極を形成した場合には、この金電極は基準酸素室９に設けられた白金電極と比べて、一酸化炭素および酸素との反応性やガス選択性が異なるので、一酸化炭素ガスセンサとして使用することができる。また、半導体表面へのガス分子の吸着や反応による半導体の電気的特性の変化を利用したガスセンサ、たとえば、多孔性酸化すず焼結体からなる一酸化炭素および硫化水素用のガスセンサ素子の基本構造もまた、図１２に示したガスセンサ素子６０と同様である。
したがって、以下、上述した酸素センサ素子１を、酸素センサ素子１を含む一般的なガスセンサ素子６０に置き換えて、本発明に用いられるガスセンサの構造について説明する。
【００２２】
上述した板状のガスセンサ素子６０は、図２に示されるように、そのガス検出部６１が測定ガス雰囲気に露出するように、そして胴体部６２が円筒形碍管２２内に固定されるようにして円筒形碍管２２へ挿入され、これらの間に生じた隙間２３にガラスまたはタルクが充填されて気密に封止される。このときの円筒形碍管２２としては、アルミナ管が好適に使用される。
【００２３】
続いて、円筒形碍管２２のガスセンサ素子６０のガス検出部６１側の端部には、ガスセンサ素子６０の位置決めと円筒形碍管２２の脱落を防止するための一次カバー２４が、ガスセンサ素子６０が一次カバー２４を貫通するように配置され、円筒形碍管２２とガラスまたはタルクによって固定される。なお、この一次カバー２４の材質としては、円筒形碍管２２と熱膨張係数が近似するフェライトまたはマルテンサイト系ステンレスが好適に用いられる。
【００２４】
さらに、一次カバー２４には、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１を保護するための保護カバー２５が取付けられる。この保護カバー２５は一次カバー２４と同じ材料あるいは耐熱合金からなるものが好適に用いられ、保護カバー２５と一次カバー２４との接続は、かしめ加工または溶接によって接続しても良いし、一次カバー２４と保護カバー２５が一体のパイプを用いてもよい。ただし、後述する図７に示されるように、本発明に用いられるガスセンサは、ガスセンサと相似形のガイドパイプ４４に挿入される場合、そのガイドパイプ４４の先端部には、ガス検出部６１を保護するフィルタ５１が取付けられていることから、この保護カバー２５は、必ず取付けなければならない部品ではない。
【００２５】
次に、円筒形碍管２２および延長リード線１４用の保護碍管１８を円筒形金属パイプ２６に挿入して、円筒形金属パイプ２６と一次カバー２４とを溶接またはかしめ加工によって接合する。このとき、円筒形金属パイプ２６としては、一次カバー２４と同じ材質のものが最も扱い易い。また、円筒形碍管２２または保護碍管１８と円筒形金属パイプ２６の隙間が大きい場合には、それぞれの隙間にガラスまたはタルク等を充填して、円筒形碍管２２および保護碍管１８を円筒形金属パイプ２４内で安定させる処理が施される。
【００２６】
一方、円筒形金属パイプ２６と延長リード線１４の取出し口側の端部は、図３に示されるように、円筒形金属パイプ２６を固定するための金属製の固定パイプ２７と、延長リード線１４に接続される絶縁被覆付電線２８を有する端子箱２９に固定される。この作業は、たとえば、まず絶縁被覆付電線２８を固定パイプ２７の開口端から引き出して、絶縁被覆付電線２８の数と同じ孔を有するバイトンゴムブーツ３０を貫通させ、そして各絶縁被覆付電線２８を対応する延長リード線１４と溶接して、その溶接部分を覆うようにバイトンゴムブーツ３０をはめ込み、続いて円筒形金属パイプ２６を固定パイプ２７に挿入して固定パイプ２７の開口端において、溶接またはかしめ加工によって行うことができる。また、延長リード線１４と絶縁被覆付電線２８との接続は、外部を絶縁被覆した圧着端子を用いて行ってもよく、こうして本発明に用いられるガスセンサ３１が作製される。
【００２７】
ここで、図４から図６には上述した一次カバーの形状、あるいは円筒金属パイプの端部における円筒形碍管の固定方法等を変更した実施形態を示した。まず、図４に示す実施形態においては、円筒形碍管２２と一次カバー２４との接続は、図２に示した実施形態と同じであるが、保護カバー３２および円筒形金属パイプ３３が一次カバー２４の外側を覆うようにして、かしめ加工あるいは溶接によって一次カバー２４と接続され、円筒形金属パイプ３３と円筒形碍管２２との隙間３４には、ガラスまたはタルクが充填される。
【００２８】
また、図５に示した実施形態は、図２に示した円筒形金属パイプ２６と一次カバー２４とを一体化させた有底円筒形金属パイプ３５を使用したものである。有底円筒形金属パイプ３５の底部には、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１が貫通できる孔が設けられ、ガスセンサ素子６０を固定した円筒形碍管２２が有底円筒形金属パイプ３５に挿入されて、それらに生じた隙間３６にガラスまたはタルクが充填される。さらに、有底円筒形金属パイプ３５の開口端は円筒形碍管２２の長さに応じてかしめ加工部３７が形成されることにより円筒形碍管２２が固定され、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１が露出する有底円筒形金属パイプ３５の底部には、保護カバー３８が取付けられる。なお、有底円筒形金属パイプ３５の材質としては、円筒形碍管２２と熱膨張係数の近似したフェライトまたはマルテンサイト系ステンレスが好適に使用される。
【００２９】
ここで、本実施形態では有底円筒形金属パイプ３５の開口端を円筒形碍管２２の長さに合わせているために、延長リード線１４を保護する保護碍管１８を保護する延長パイプ３９を別途取付けなければならない。この延長パイプ３９は有底円筒形金属パイプ３５と同材質のものが好ましく、かしめ加工された有底円筒形金属パイプ３５の開口端部に、溶接またはかしめ加工によって取付けられる。
【００３０】
さらに、図６に示した実施形態は、一端をかしめた円筒形金属パイプ４０に、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１が貫通する孔を設けた円板４１とガスセンサ素子６０を固定した円筒形碍管２２を挿入して、円筒形金属パイプ４０との間に生じた隙間４２にガラスまたはタルクを充填し、さらに円筒形金属パイプ４０の他端を、延長リード線１４の保護碍管１８を貫通する円板４３を介してかしめ加工することにより、円筒形碍管２２が固定されるものである。本実施形態の場合にも、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１が露出する部分には保護カバー３８が、円筒形金属パイプ４０の延長リード線１４側の端部には延長パイプ３９が、それぞれかしめ加工あるいは溶接によって取付けられる。
【００３１】
上述のようにして作製されたガスセンサ３１を、次に、図７に示されるガイドパイプ４４に挿入する。このガイドパイプ４４は、図３に示した端子箱２９と固定パイプ２７との接合部４５から、ガスセンサ３１先端までの外形と相似形であり、ステンレス等の耐熱金属が好適に用いられる。また、ガイドパイプ４４のガスセンサ３１の挿入口にはチューブ継手４６が溶接またはネジ込みされており、このチューブ継手４６の拡大断面図を図８に示す。チューブ継手４６とガスセンサ３１の固定パイプ２７とが、フロントフェルール４７とリアフェルール４８を介してナット４９で締めつけることによって気密に固定される。このようなチューブ継手４６を用いた接続方法により、ガスセンサ３１は、いつでも簡単にガイドパイプ４４との取付け、取外しが可能となる。
【００３２】
さらに、ガイドパイプ４４にはガスセンサ３１校正用の空気等を送入するための校正ガス導入口５０が形成され、ガイドパイプ４４とガスセンサ３１との間に生じた隙間が導入通路として利用される。このような構造とすることで、ガスセンサ３１を取外すことなく、ガスセンサの検出感度を校正することが可能となる。
【００３３】
また、ガスセンサ３１の先端に相応するガイドパイプ４４の先端には、ガスセンサ素子６０のガス検出部６１を保護するための焼結金属製、あるいはセラミック製のフィルタ５１がかしめ加工、溶接あるいはフィルタ５１とガイドパイプ４４の先端とをネジ加工するなどの方法により取付けられる。こうして、ガスセンサ３１の先端にも保護フィルタを設けることにより、二重にガスセンサ素子６０のガス検出部６１を保護することも可能である。
【００３４】
次に、上述のようにしてガイドパイプ４４が取付けられたガスセンサ３１は、排気管等へ取付けられることとなるが、図７には、本発明に用いられるガスセンサ３１を取付けるために、排気管等に取付けられるフランジ５２の構造も示されている。フランジ５２はボルト等を用いて排気管等へ固定される。そして、フランジ５２の中央部には、ガスセンサ３１に取付けられたガイドパイプ４４を貫通できるチューブ継手５４が溶接またはネジ込みされ、この貫通部分にガイドパイプ４４が挿入される。こうして、図８に示したチューブ継手４６を用いた場合と同様の方法によって、ガイドパイプ４４は図７に示されるガイドパイプ４４の一部分である長さＡの範囲内の任意の位置でチューブ継手５４において、ナット５５によって固定することができる。このようにして、フランジ５２等からなる排気管取付け金具と、ガイドパイプ４４およびガスセンサ３１とから構成されるガス分析装置が形成される。
【００３５】
したがって、本発明のガス分析装置においては、チューブ継手５４を利用すると、ガスセンサ３１のガス検出部６１を、ガスセンサ３１を取付けるガイドパイプ４４の長さの範囲内において自由に調整することでき、排気管内の任意の位置での燃焼ガスのガス濃度分析が可能となる。また、ガスセンサ３１の取付け方法は、上述してきたように、予めガスセンサ３１をガイドパイプ４４にチューブ継手４６によって固定したものを排気管へ取付けられたフランジ５２から挿入し、チューブ継手５４で固定することができる。あるいは、先にガイドパイプ４４を排気管等に取付けられたフランジ５２に挿入して測定位置を決定し、チューブ継手５４によって固定した後に、ガスセンサ３１をガイドパイプ４４に挿入してチューブ継手４６で固定してもよい。さらに、チューブ継手４６を排気管等に直接取付けた後、ガスセンサ３１をガイドパイプ４４なしで排気管内へ挿入してチューブ継手４６で固定してもよい。
【００３６】
以上、本発明のガス分析装置について、詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態によって何らの限定をも受けるものでない。また、本発明には、上記の実施形態の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々の変更、修正、改良等を加え得るものである。
【００３７】
【発明の効果】
上述の通り、本発明に用いられるガスセンサは、ガスセンサのガス検出部の位置を、ガス分析装置に設けられたガイドパイプの長さ調整が可能な範囲内で任意に設定することが可能となるので、測定位置の変更ごとのガスセンサの交換を必要とせず、しかも、小刻みに位置を調節することが可能である。したがって、排気管等内の種々の位置でのガス組成を分析することが可能となるので、より良好な燃焼状態への燃料や酸化剤の供給制御を可能とする。本発明のガス分析装置は、ガスセンサはガイドパイプと、ガイドパイプはフランジと、それぞれチューブ継手によってのみ気密に固定されることから、取付け取外しが容易であり、ガスセンサ自体やフィルタのメンテナンスを簡単に行うことが可能である。さらに、従来のガス分析装置においては、必要に応じて種々の長さのセンサを製造、品揃えしなければならなかったが、本発明においては、センサの長さ調節範囲が重複しない範囲で品揃えすればよく、しかも構造が簡単であるので、低コスト化、在庫の低減にも効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いられるガスセンサの一つである酸素センサ素子の構造の一例を示すもので、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】  本発明に用いられるガスセンサの実施形態の一部を示す断面図である。
【図３】  本発明に用いられるガスセンサの実施形態の一部を示す断面図である。
【図４】  本発明に用いられるガスセンサの別の実施形態の一部を示す断面図である。
【図５】  本発明に用いられるガスセンサのさらに別の実施形態の一部を示す断面図である。
【図６】  本発明に用いられるガスセンサのさらに別の実施形態の一部を示す断面図である。
【図７】  本発明のガス分析装置の部品の実施形態を示す断面図である。
【図８】  本発明に用いられるガスセンサの固定部を示す断面図である。
【図９】  従来の酸素センサの基本構造を示す断面図である。
【図１０】  従来の酸素センサの構造の一例を示す断面図である。
【図１１】  従来のガスセンサの排気管等への取付け方の例を示す断面図である。
【図１２】  一般的な固体型ガスセンサの基本構造を示す斜視図である。
【図１３】  従来のガス分析装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ素子、２…センサ部、３…ヒータ部、４…センシングセル部、５…ポンピングセル部、６…固体電解質板、７…電極、８…ガス検出室、９…基準酸素室、１０…固体電解質板、１１…電極、１２…内蔵リード線、１３…接続ターミナル、１４…延長リード線、１５…ガス拡散孔、１６…発熱抵抗体、１７…セラミックヒータ、１８…保護碍管、１９…ヒータ接続部、２０…ガス検出部、２１…胴体部、２２…円筒形碍管、２３…ガスセンサ素子６０と円筒形碍管２２との隙間、２４…一次カバー、２５…保護カバー、２６…円筒形金属パイプ、２７…固定パイプ、２８…絶縁被覆付電線、２９…端子箱、３０…バイトンゴムブーツ、３１…ガスセンサ、３２…保護カバー、３３…円筒形金属パイプ、３４…円筒形金属パイプ３３と円筒形碍管２２との隙間、３５…有底円筒形金属パイプ、３６…有底円筒形金属パイプ３５と円筒形碍管２２との隙、３７…かしめ加工部、３８…保護カバー、３９…延長パイプ、４０…円筒形金属パイプ、４１…円板、４２…円筒形金属パイプ４０と円筒形碍管２２との隙間、４３…円板、４４…ガイドパイプ、４５…接合部、４６…チューブ継手、４７…フロントフェルール、４８…リアフェルール、４９…ナット、５０…校正ガス導入口、５１…フィルタ、５２…フランジ、５４…チューブ継手、５５…ナット、６０…ガスセンサ素子、６１…ガス検出部、６２…胴体部、７０…固体電解質、７１…電極、７２…電極、７３…リード線、７４…リード線、７５…緻密体、８０…酸素センサ素子、８１…セラミックサポータ、８２…タルク、８３…金属製円筒、８４…ハウジング、８５…フィルタ、８６…ガス検出部、９０…燃焼室壁または燃焼炉壁、９１…排気管、９２…センサ取付け金具、９４…従来型ガスセンサ、９６…ガスセンサ先端、１００…ガス分析装置、１０１…ガスセンサ素子、１０２…プローブ、１０３…フィルタ、Ａ…ガイドパイプ固定調節範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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