(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層内部に挿入してガスのサンプリングを行うガスサンプリングプローブであって、
サンプリングノズルの先端外面に一端が固定され他端には閉塞された底部を有するケーシングと、前記ケーシングの周壁部に対して流動砂が侵入し落下できるよう前記ケーシングの長手方向に細長い形状で形成した連通孔と、前記ケーシング内に収容され開口部がケーシングの一端の当接部に当接することで前記サンプリングノズルのサンプリング口に連通するセラミックフィルタと、前記ケーシングの底部と前記セラミックフィルタとの間に配置され前記セラミックフィルタの開口部を前記ケーシングの当接部に押し付けて前記サンプリング口に連通するよう付勢するバネ手段とを有することを特徴とするガスサンプリングプローブ。
【請求項２】
前記当接部は、セラミックフィルタの開口部が当接することでセラミックフィルタの調心を行うテーパ部を有することを特徴とする請求項１に記載のガスサンプリングプローブ。
【請求項３】
前記ケーシングの底部は周壁部に対してネジにより着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスサンプリングプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスサンプリングプローブに関し、特に流動層内部のガスをサンプリングするのに適したガスサンプリングプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石炭及びバイオマス等の固体原料から発電用の燃料ガス等を有効に製造できる装置として流動層を用いた流動層ガス化装置の開発が進められている。
【０００３】
流動層ガス化装置は、流動砂によって固体原料を加熱すると共に水蒸気等のガス化剤を供給することによりガス化を行って生成ガスを製造しており、この際、流動層内部位置に応じて変化するガス組成や濃度等の挙動を把握することは、流動層ガス化装置の性能を評価する上で重要であるばかりでなく、環境への影響や装置構成材料への影響等を知る上でも重要である。
【０００４】
このため、流動層内部に挿入して流動層のガスをサンプリングするようにしたガスサンプリングプローブが提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００５】
特許文献１のガスサンプリングプローブは、開口部を有する二重管で構成されており且つ二重管を水冷管とした冷却構造を構成している。
【０００６】
特許文献２のガスサンプリングプローブは、セラミックス製の二重筒状のフィルタと、ステンレス製の二重管状のプローブノズルの相互を、ねじ部を介して一体に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０６９６０号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１のガスサンプリングプローブにおいては、開口部から流動砂も同時に取り込まれてしまうために流動層内のガスサンプリングには適さない。又、水冷管による冷却構造としているために、流動層内のタールが二重管内部に凝縮しこのためにガスサンプリングプローブが閉塞する可能性がある。
【０００９】
又、特許文献２のガスサンプリングプローブにおいては、セラミックス製のフィルタと、ステンレス製のプローブノズルとを、ねじ部によって固定しているため、材料の違いによる熱変形の違いによりねじ部に応力が発生する問題があり、このために、流動している流動砂中のガスをサンプリングするには十分な強度を保持できない可能性がある。又、セラミック製のフィルタは何らケーシングによって保護されていないために、流動層によって噴き上げられる噴流に含まれる固形物がフィルタに衝突してフィルタが損傷する可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、高い強度を保持でき流動層内部のガスを効果的にサンプリングできるようにしたガスサンプリングプローブを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、流動層内部に挿入してガスのサンプリングを行うガスサンプリングプローブであって、
サンプリングノズルの先端外面に一端が固定され他端には閉塞された底部を有するケーシングと、前記ケーシングの周壁部に対して流動砂が侵入し落下できるよう前記ケーシングの長手方向に細長い形状で形成した連通孔と、前記ケーシング内に収容され開口部がケーシングの一端の当接部に当接することで前記サンプリングノズルのサンプリング口に連通するセラミックフィルタと、前記ケーシングの底部と前記セラミックフィルタとの間に配置され前記セラミックフィルタの開口部を前記ケーシングの当接部に押し付けて前記サンプリング口に連通するよう付勢するバネ手段とを有することを特徴とするガスサンプリングプローブ、に係るものである。
【００１２】
上記ガスサンプリングプローブにおいて、前記当接部は、セラミックフィルタの開口部が当接することでセラミックフィルタの調心を行うテーパ部を有することが好ましい。
【００１３】
又、上記ガスサンプリングプローブにおいて、前記ケーシングの底部は周壁部に対してネジにより着脱可能に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ケーシング内に備えたセラミックフィルタをバネ手段により当接部に押し付けて支持しているため、セラミックフィルタに応力が発生する問題はなく、且つ、セラミックフィルタがケーシングによってカバーされているため、流動層によって噴き上げられる噴流がセラミックフィルタに衝突する問題を防止できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明のガスサンプリングプローブの一実施例を示す縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のガスサンプリングプローブの外観を示す側面図である。
【図２】本発明のガスサンプリングプローブにより流動層内部のガスサンプリングを行う状態を示す流動層ガス化装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明のガスサンプリングプローブの一実施例を示すものであり、このガスサンプリングプローブ１００は、ステンレス材等の金属製のサンプリングノズル１の先端外面に、ステンレス材等の金属により所定の強度が保持されたケーシング２の一端２Ａを固定部３により固定している。このケーシング２は前記サンプリングノズル１よりも大きい断面積を有している。前記サンプリングノズル１とケーシング２の固定部３は、図１（ａ）に示すようにネジ３ａによる固定としてもよく、或いは溶接により一体に固定してもよい。
【００１８】
前記ケーシング２の他端２Ｂには閉塞された底部４が設けてあり、且つ前記ケーシング２の周壁部５には連通孔６を形成している。
【００１９】
前記ケーシング２の内部には、セラミックフィルタ７が収容されている。このセラミックフィルタ７は、底面７ａと周面７ｂと一端の開口部８を有して前記ケーシング２の内径よりも小さい径に形成された円筒容器状を有している。前記セラミックフィルタ７は、前記開口部８を前記ケーシング２の一端２Ａ内部に備えた当接部９に当接させることにより、前記開口部８が前記サンプリングノズル１のサンプリング口１ａと連通するようになっている。セラミックフィルタ７は焼結構造を有することから微細な孔を有しており通気可能となっている。
【００２０】
前記ケーシング２の底部４と前記セラミックフィルタ７との間には、前記セラミックフィルタ７の開口部８を前記ケーシング２の当接部９に押し付けることで前記開口部８をサンプリング口１ａに連通させるよう付勢するバネ手段１０を備えている。このバネ手段１０としては、セラミックバネ或いは金属バネを用いることが好ましい。図２の流動層ガス化装置１５では、８００〜９００℃程度の高温雰囲気でガス化が行われるため、バネ手段１０にはこの温度に耐えて押付力を保持できるセラミックバネ或いは金属バネが用いられる。
【００２１】
この時、前記底部４は前記周壁部５に対してネジ１１により着脱可能に取り付けられており、且つ底部４には、前記バネ手段１０を位置決めして設置する凹部１２が形成されている。前記底部４は周壁部５と同じステンレス材等により構成することが好ましい。
【００２２】
前記連通孔６は、図１（ａ）に示すように、バネ手段１０によって当接部９に押し付けられたセラミックフィルタ７の底面７ａより上部で且つ開口部８よりも下部の範囲に対応するように周壁部５に形成している。この連通孔６は、図１（ｂ）に示すようにケーシング２の長手方向に細長い形状としたものを周方向に複数形成してもよく、この時、ケーシング２の一端２Ａと他端２Ｂを繋いでいる連結部１３の強度が所定以上の強度を保持していれば、連通孔６の形状は任意であり、又、連通孔６は開口率を大きくとることが好ましく、又、周方向に均等に形成することが好ましい。
【００２３】
前記ケーシング２の一端２Ａの当接部９は、セラミックフィルタ７の開口部８が当接することでセラミックフィルタ７の調心が行えるように、固定部３側から周壁部５側へ向かって円錐形状に拡径されたテーパ部１４を形成している。
【００２４】
図２は本発明のガスサンプリングプローブ１００により流動層内部のガスサンプリングを行う状態を示す流動層ガス化装置の概略側面図である。図２中、１５は流動層ガス化装置であり、流動層ガス化装置１５の一側の上下中間部には加熱された流動砂１６を供給する流動砂供給口１７と石炭或いはバイオマス等の固体原料１８を供給する原料供給口１９が設けてあり、且つ、流動層ガス化装置１５の下部には水蒸気等のガス化剤２０が供給されて流動化された流動層２１が形成されており、固体原料１８は流動層２１の流動砂１６による加熱とガス化剤２０の作用によりガス化されて、生成した生成ガス２２は上部の取出口２３から取り出されるようになっている。固体原料１８を加熱することで温度が低下した流動砂１６は、前記流動層ガス化装置１５の他側に設けたオーバーフロー管２４から取り出されて加熱装置に導かれ、再び加熱されるようになっている。
【００２５】
前記ガスサンプリングプローブ１００は、図２に示すように、前記流動層ガス化装置１５の上部から流動層２１の内部に挿入することにより、流動層２１内部のガスをサンプリングするようになっている。
【００２６】
次に、上記実施例の作動を説明する。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、サンプリングノズル１の先端に固定部３を介して一端２Ａを固定したケーシング２は、他端２Ｂの底部４がネジ１１によって着脱可能に取り付けられているので、この底部４を取り外すことで、ケーシング２の他端２Ｂ内部を開口することができる。従って、ケーシング２の周壁部５の内側にセラミックフィルタ７を開口部８が当接部９に対向するように挿入し、凹部１２にバネ手段１０を嵌合させた底部４を、ネジ１１を介して周壁部５に螺着すると、セラミックフィルタ７は前記バネ手段１０により押されて開口部８が当接部９に圧着した状態に保持される。この時、前記当接部９にはテーパ部１４が形成されているので、円筒容器状のセラミックフィルタ７は調心されてケーシング２の軸中心に保持されるようになる。更に、セラミックフィルタ７の円形の開口部８はテーパ部１４によって内方向へ縮められる力を受けることになるが、円形は内方向へ縮める負荷に対して高い強度を有するので、セラミックフィルタ７に応力が生じることはなく、良好な強度を保持してケーシング２に支持される。
【００２８】
前記ガスサンプリングプローブ１００は、図２に示す流動層ガス化装置１５の流動層２１の内部に挿入することにより、流動層２１内部のガスサンプリングを行う。この時、前記ガスサンプリングプローブ１００は、前記流動層ガス化装置１５の水平方向に挿入位置を変えてガスサンプリングを行うと共に、各挿入位置での挿入深さを任意に変えてガスサンプリングを行う。
【００２９】
前記ガスサンプリングプローブ１００を流動層２１内に挿入すると、流動層２１内のガスはケーシング２の周壁部５に設けた連通孔６からケーシング２内に取り入れられ、続いて、セラミックフィルタ７の微細な孔を通してセラミックフィルタ７内に取り入れられて、前記サンプリングノズル１のサンプリング口１ａに導かれる。この時、前記ケーシング２内には連通孔６を通して流動砂１６が侵入するが、侵入した流動砂１６は直ちに落下するようになり、ケーシング２内に流動砂１６が蓄積することはない。
【００３０】
流動層２１内には、ガス化剤２０の吹き出しにより流動砂１６が噴き上げられる噴流Ｖが形成されるため、流動層２１内部に挿入した前記ガスサンプリングプローブ１００の底部には前記噴流Ｖが衝突することになるが、ケーシング２は底部４によってカバーされているため、噴流Ｖに固形物が含まれていても底部４に衝突するのみであり、セラミックフィルタ７に固形物が衝突するような問題を防止することができて、セラミックフィルタ７を安全に保護することができる。
【００３１】
又、前記サンプリングノズル１と、ケーシング２と、底部４は金属によって構成されているため、ネジ３ａ，１１等により固定する構造を有していても、固定部に材料の違いによる応力が発生する問題は生じることがなく、よってケーシング２の強度を高く保持することができる。
【００３２】
尚、本発明のガスサンプリングプローブは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１  サンプリングノズル
１ａ        サンプリング口
２  ケーシング
２Ａ        一端
２Ｂ        他端
４  底部
５  周壁部
６  連通孔
７  セラミックフィルタ
８  開口部
９  当接部
１０  バネ手段
１４  テーパ部
１００  ガスサンプリングプローブ
【図１】
0005974362.tif 000002
【図２】
0005974362.tif 000003