(57)【要約】【課題】煙道内を流れる排ガスに圧力変動が生じたとしても正確な測定を実現できるプローブデバイスを提供する。【解決手段】煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブデバイスであって、排ガスと接触するセンサ部を具備するガスセンサと、前記煙道の内外を貫通するように設けられ、内部に前記ガスセンサを保持するセンサホルダと、前記煙道内へ突出した前記センサホルダの先端部内に形成され、前記ガスセンサの前記センサ部が収容されるとともに前記煙道から排ガス導入される排ガス導入空間と、前記センサホルダに形成され、前記煙道の外側に配置された前記センサホルダの基端部から前記排ガス導入空間に至るガス流通路と、前記ガス流通路、又は、前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路の圧力を測定する圧力センサと、前記ガスセンサの出力を前記圧力センサの出力に基づいて補正する補正処理部と、を備えた。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブデバイスであって、
排ガスと接触するセンサ部を具備するガスセンサと、
前記煙道の内外を貫通するように設けられ、内部に前記ガスセンサを保持するセンサホルダと、
前記センサホルダに形成され、前記煙道の外側に配置された前記センサホルダの基端部から前記センサ部に至るガス流通路と、
前記ガス流通路、又は、前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路の圧力を測定する圧力センサと、
前記ガスセンサの出力を前記圧力センサの出力に基づいて補正する補正処理部と、を備えたプローブデバイス。
【請求項２】
前記ガス流通路は、校正ガス流路又はパージガス流路の少なくとも一方を構成する請求項１記載のプローブデバイス。
【請求項３】
前記ガスセンサが、前記センサホルダ内の前記センサ部よりも基端部側に保持される本体部をさらに具備するものであり、
前記センサホルダ内に形成され、前記ガスセンサの本体部が収容されるとともに冷却媒体が導入される冷却空間をさらに備え、
前記冷却空間と前記ガス流通路との間に断熱層が形成されている請求項１記載のプローブデバイス。
【請求項４】
前記ガス流通路の少なくとも一部が、前記煙道内へ突出した前記センサホルダの先端部内に形成されている請求項１記載のプローブデバイス。
【請求項５】
前記センサホルダが、少なくとも内側管及び外側管からなる多重管構造を有するものであり、
前記内側管の内部に前記冷却空間が形成され、
前記内側管と前記外側管との間に前記ガス流通路が形成される請求項３記載のプローブデバイス。
【請求項６】
前記センサホルダが、前記内側管と前記外側管との間に仕切り管をさらに備え、
前記内側管の外側面と前記仕切り管の内側面との間の空間によって前記断熱層が形成されている請求項５記載のプローブデバイス。
【請求項７】
前記センサホルダの横断面を見た場合において、
前記ガス流通路が、前記内側管の外側面を全周に亘って囲むように形成されている請求項５記載のプローブデバイス。
【請求項８】
前記煙道内へ突出した前記センサホルダの先端部内に少なくとも一部が形成され、前記ガスセンサの前記センサ部が収容されるとともに前記煙道から排ガスが導入される排ガス導入空間と、
前記煙道と前記排ガス導入空間とを仕切るフィルタと、
前記圧力センサの出力の示す測定圧力値と、予め定められた基準値とに基づいて前記フィルタの詰まりの有無を判定する詰まり判定部をさらに備えた請求項１記載のプローブデバイス。
【請求項９】
請求項１記載のプローブデバイスと、
前記ガスセンサからの出力に基づいて前記煙道を流れる排ガスについて分析する分析装置本体とを備えた排ガス分析装置。
【請求項１０】
排ガスと接触するセンサ部を具備するガスセンサと、前記煙道の内外を貫通するように設けられ、内部に前記ガスセンサを保持するセンサホルダとを備え、煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブデバイスを用いた前記ガスセンサの出力の補正方法であって、
前記センサホルダに形成され、前記煙道の外側に配置された前記センサホルダの基端部から前記センサ部に至るガス流通路、又は前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路に設けられた圧力センサの出力に基づいて、前記ガスセンサの出力を補正する、補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジン、ボイラ、廃棄物燃焼炉、工業用炉等の燃焼装置の排気管に取り付けられるプローブデバイス、及び、プローブデバイスからの出力に基づいて当該排気管内の煙道を流れる排ガスに含まれる所定成分を分析する排ガス分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、煙道内の排ガスに含まれる成分を検出して分析する排ガス分析装置として、特許文献１に示されるように、煙道内にプローブデバイスを直接挿入して取り付け、当該プローブデバイスにより排ガスをサンプリングするとともに、その排ガス中の例えば窒素酸化物などの所定成分を分析するものがある。
【０００３】
このプローブデバイスは、図５に示すように煙道の内外を貫通するように設けられたセンサホルダ２Ａと、前記センサホルダ２Ａ内に保持されたガスセンサ１Ａと、を備えている。前記センサホルダ２Ａの先端部には煙道から排ガスが導入され、前記ガスセンサ１Ａのセンサ部１１Ａへと導入される排ガス導入空間Ｌ１が形成されている。
【０００４】
前記センサホルダ２Ａは、前記ガスセンサ１Ａの基端側を囲うように設けられた内側管２１Ａと、内側管２１Ａの外側に同心円状に設けられた外側管２３Ａとからなる。この内側管２１Ａの内部から前記内側管２１Ａの外側面と前記外側管２３Ａの内側面との間の空間へ冷却空気が流通するようにして、前記ガスセンサ１Ａが前記煙道を流れる排ガスの熱によって故障するのを防ぐように構成されている。
【０００５】
さらに、図５及び図５のＢ−Ｂ線断面図である図６に示すように、前記内側管２１Ａと前記外側管２３Ａとの間で冷却空気が流通する空間内には２つの細管Ｐ１、Ｐ２が設けられており、それぞれが前記排ガス導入空間Ｌ１へ連通させてある。より具体的には一方の細管Ｐ１内には校正ガスを前記排ガス導入空間Ｌ１へ導入する校正ガス流路Ｌ２が形成され、もう一方の細管Ｐ２内にはパージガスを前記排ガス導入空間Ｌ１へ導入するパージガス流路Ｌ４が形成されている。
【０００６】
ところで、煙道内の排ガスは内燃機関等の出力変化によってその圧力が変動するため、前記ガスセンサからの出力がその圧力変動の影響を受けて変化してしまうことがある。
【０００７】
また、前記校正ガス流路、及び、前記パージガス流路は前記排ガス導入空間に連通しているため、通常測定時には煙道から導入される高温の排ガスの一部が流れることがある。さらに、前記校正ガス流路、及び、前記パージガス流路の周囲は冷却空気で満たされているため、排ガス中の水分が冷却されて水滴が発生する。したがって、排ガス中の硫化物や窒化物が水滴に溶けることで硫酸や硝酸が発生し、校正ガス流路やパージガス流路を形成する細管が侵されてしまい、プローブデバイスとしての寿命が短くなってしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２７６５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、煙道内を流れる排ガスに圧力変動が生じたとしても正確な測定を実現できるプローブデバイス、及び、排ガス分析装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は例えば校正ガス流路のようなガスセンサに連通するガス流通路を流れる排ガス中の水分が液化するのを防ぎ、校正ガス流路を形成する配管が酸で侵されないようにして長寿命化を実現したプローブデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明に係るプローブデバイスは、煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブデバイスであって、排ガスと接触するセンサ部を具備するガスセンサと、前記煙道の内外を貫通するように設けられ、内部に前記ガスセンサを保持するセンサホルダと、前記センサホルダに形成され、前記煙道の外側に配置された前記センサホルダの基端部から前記センサ部に至るガス流通路、又は前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路の圧力を測定する圧力センサと、前記ガスセンサの出力を前記圧力センサの出力に基づいて補正する補正処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、前記煙道を流れる排ガスの圧力が変動したとしても、変動した圧力に応じて前記ガスセンサの出力が前記補正処理部により補正されるので、圧力変動の影響を排除した測定値を得ることができる。
【００１３】
したがって、例えば排ガスの発生源である内燃機関の稼働状態等によらず、排ガスの安定分析を実現できる。また、ガスセンサから圧力変動の影響を無くすことができるので、例えば排ガスの発生源である内燃機関等で校正用の運転を行って所定の圧力に保たれた状態で校正を行わなくてもよくなり、より正確な測定値を得やすくなる。
【００１４】
また、前記圧力センサは前記ガス流通路を通過している、あるいは、通過した後の排ガスの圧力を測定するので、前記煙道中よりも温度が低下した排ガスを前記圧力センサに接触させることができる。このため、前記圧力センサに故障が発生しにくくできる。
【００１５】
前記ガス流通路の具体的な構成例としては、前記ガス流通路は、校正ガス流路又はパージガス流路の少なくとも一方を構成するものが挙げられる。
【００１６】
例えば本来の使用目的以外である通常の測定時には前記ガス流通路にも高温の排ガスが一部流通する。このため、前記センサホルダ内に保持されている前記ガスセンサにおいて高温に弱い電子回路等を含む本体部については前記ガス流通路からの熱から保護する必要がある。従来、前記ガスセンサの本体部は前記センサホルダ内において冷却媒体が導入される冷却空間内に配置されていた。
【００１７】
ところで、前記冷却空間に対して前記ガス流通路が近接していると、前記ガス流通路を流れる排ガス中の水分が冷却されて凝縮し、排ガス中の窒素酸化物や硫化物が溶けて酸性液となり、ガス流通路を形成する金属配管等を腐食させる可能性がある。前記ガス流通路での水分の凝縮を防ぎ、上記のような問題を解決するには、前記ガスセンサが、前記排ガス導入空間の外側で前記センサホルダ内に保持される本体部をさらに具備するものであり、前記センサホルダ内に形成され、前記ガスセンサの本体部が収容されるとともに冷却媒体が導入される冷却空間をさらに備え、前記冷却空間と前記ガス流通路との間に断熱層が形成されていればよい。
【００１８】
前記煙道を流れる排ガスの熱によって、前記ガス流通路を流通している排ガスを温めて、排ガス中の水分がより凝縮しにくくするには、前記ガス流通路の少なくとも一部が、前記煙道内へ突出した前記センサホルダの先端部内に形成されていればよい。
【００１９】
前記煙道を流れる排ガスの熱によって、前記ガス流通路を流通している排ガスを温めて水分の凝縮が起こりにくくするとともに、前記ガスセンサは前記煙道を流れる排ガス、あるいは、前記ガス流通路を流れる排ガスによって温度が上昇しにくくするには、前記センサホルダが、少なくとも内側管及び外側管からなる多重管構造を有するものであり、前記内側管の内部に前記冷却空間が形成され、前記内側管と前記外側管の内側面との間に前記ガス流通路が形成されるものであればよい。
【００２０】
例えば前記冷却空間と前記ガス流通路との間に空気層によって伝熱が起こりにくくすることで、前記冷却媒体によって前記ガス流通路を流通する排ガスが冷却されにくくし、排ガス中の水分の凝縮を防ぐことができるようにするには、前記センサホルダが、前記内側管と前記外側管との間にさらに仕切り管をさらに備え、前記内側管の外側面と前記仕切り管の内側面との間の空間によって前記断熱層が形成されているものであればよい。
【００２１】
前記ガス流通路に流すことができるガスの流量を確保できるとともに、前記煙道を流れる排ガスの熱を前記センサホルダの全周に亘って前記ガス流通路により遮断できるようにし、前記ガスセンサが高温になりにくくするには、前記ガスセンサを前記センサホルダの横断面を見た場合において、前記ガス流通路が、前記内側管の外側面を全周に亘って囲むように形成されていればよい。
【００２２】
前記煙道を流れる排ガス中に含まれる微小なパーティクル等が前記ガスセンサに接触して測定が阻害されるのを防げるようにフィルタを設けた際に、このフィルタが所定量以上のパーティクルを捕集し、測定の継続が困難であることを自動的に検出できるようにするには、前記煙道内へ突出した前記センサホルダの先端部内に少なくとも一部が形成され、前記ガスセンサの前記センサ部が収容されるとともに前記煙道から排ガスが導入される排ガス導入空間と、前記煙道と前記排ガス導入空間とを仕切るフィルタと、前記圧力センサの出力の示す測定圧力値と、予め定められた基準値とに基づいて前記フィルタの詰まりの有無を判定する詰まり判定部をさらに備えたものであればよい。
【００２３】
本発明に係るプローブデバイスと、前記ガスセンサからの出力に基づいて前記煙道を流れる排ガスについて分析する分析装置本体とを備えた排ガス分析装置であれば、前記煙道を流れる排ガスの圧力変動の影響を排除した正しい分析結果を得ることができる。また、例えば船舶の内燃機関から排出される排ガスの分析のように長期間にわたって専門家によるメンテナンスや検証が難しい用途であっても信頼できる測定値を得ることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る補正方法は、排ガスと接触するセンサ部を具備するガスセンサと、前記煙道の内外を貫通するように設けられ、内部に前記ガスセンサを保持するセンサホルダと、を備え、煙道を流れる排ガスをサンプリングするプローブデバイスを用いた前記ガスセンサの出力の補正方法であって、前記センサホルダに形成され、前記煙道の外側に配置された前記センサホルダの基端部から前記排ガス導入空間に至るガス流通路、又は、前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路に設けられた圧力センサの出力に基づいて、前記ガスセンサの出力を補正する補正方法。前記煙道の外側において前記ガス流通路と連通する流路の圧力を測定する圧力センサを設けること、前記ガスセンサの出力を前記圧力センサの出力に基づいて補正することを特徴とする。
【００２５】
このようなものであれば、前記煙道を流れる排ガスに圧力変動が生じても前記ガスセンサの出力にはその影響が表れないようにできる。また、前記ガスセンサは前記ガス流通路、又は、それに連通する流路を流れる排ガスと接触するので、高温の排ガスが直接接触することがなく、高温環境にさらされ続けることによって故障するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るプローブデバイスによれば、煙道を流れる排ガスに圧力変動が生じたとしても、ガス流通路又はこれに連通する流路に設けられた圧力センサの測定値に基づいて前記ガスセンサからの出力が補正されるので常に所定の測定精度を保つことができる。また、前記圧力センサについては前記煙道内に直接設けられていないので、高温の排ガスによって故障が生じにくく、長期間にわたって信頼できる圧力値によりガスセンサの出力を補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るプローブデバイス、及び、排ガス分析装置を示す模式図。
【図２】同実施形態におけるセンサホルダ内の構造の詳細を示す模式的縦断面図。
【図３】同実施形態におけるセンサホルダ内の構造の詳細を示す模式的横断面図。
【図４】同実施形態におけるプローブデバイスの機能ブロック図。
【図５】従来のプローブデバイスの構成を示す模式的縦断面図。
【図６】従来のプローブデバイスの構成を示す模式的横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態に係るプローブデバイス１００、及び、このプローブデバイス１００を備えた排ガス分析装置２００について各図を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示すプローブデバイス１００、及び、排ガス分析装置２００は、例えばボイラ、ガスエンジン、船舶用エンジン等の内燃機関あるいは外燃機関に接続された排気管ＥＰ内の煙道ＬＥを流れる排ガスに含まれる所定成分（例えば、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ＣＯ２、ＣＯ等）等を分析するものである。なお、排ガス分析装置２００により得られた分析結果（例えば所定成分の濃度）は、脱硝又は脱硫の制御等に用いられる。
【００３０】
具体的には前記排ガス分析装置２００は、図１に示すように、排気管ＥＰに固定されるとともに、その先端部が煙道ＬＥ内に突出して設けられ、所定成分を検出するガスセンサ１を備えたプローブデバイス１００と、前記プローブデバイス１００からの検出信号を受信して、排ガスに含まれる所定成分を連続的かつ高速で分析する分析装置本体１０１と、を備える。なお、この分析装置本体１０１は、コンピュータ等の演算処理装置及び表示装置を備えており、プローブデバイス１００と分析装置本体１０１とはケーブルで接続してある。
【００３１】
前記プローブデバイス１００は、図１に示すように、煙道ＬＥを流れる排ガスを一部サンプリングし、そのサンプリングした排ガスに含まれる所定成分を検出するものである。図１に示すようにこのプローブデバイス１００は、円筒状の排気管ＥＰに対して側面から貫通するように設けられた筒状のセンサホルダ２と、前記センサホルダ２の内部に保持されるガスセンサ１と、を備えている。また、前記センサホルダ２内には、前記ガスセンサ１に前記煙道ＬＥからサンプリングされた排ガスが排ガス導入空間Ｌ１と、前記ガスセンサ１に対して校正ガスを供給するための校正ガス流路Ｌ２と、前記ガスセンサ１の一部が冷却媒体によって冷却される冷却空間Ｌ３とが形成してある。さらに、前記校正ガス流路Ｌ２に連通するように設けられた流路には圧力センサ３が設けてあり、前記校正ガス流路Ｌ２と前記冷却空間Ｌ３との間にはそれぞれの間での伝熱を妨げる断熱層ＴＢが設けてある。
【００３２】
また、このプローブデバイス１００は、前記ガスセンサ１、及び、前記圧力センサ３の出力に基づいて所定の演算処理が行われる演算処理部ＣＯＭを具備している。本実施形態では演算処理部ＣＯＭの機能は、前記分析装置本体１０１の演算能力を用いて実現されるようにしてあるが、例えば前記ガスセンサ１又は前記圧力センサ３に設けられているマイクロコンピュータの演算能力によりその機能が実現されるようにしてもよい。
【００３３】
次に前記プローブデバイス１００の各部の詳細について説明する。
【００３４】
前記ガスセンサ１は、図２及び図２のＡ−Ａ線断面図である図３に示すように概略円筒状のものであり、先端側が前記排ガス導入空間Ｌ１内に配置され、基端側が前記冷却空間Ｌ３内に配置されるものである。より具体的には、前記ガスセンサ１の先端側は排ガスと接触するセンサ部１１であり、基端側は前記センサ部１１の出力を信号処理するための電気回路等が収容された本体部１２である。なお、前記センサ部１１について別の表現をすると、前記センサ部１１は、前記ガスセンサ１の先端側は前記センサホルダ２内にサンプリングされた排ガスと接触し、所定成分に反応する感応部である。所定成分が検出された場合には、この本体部１２から前記分析装置本体１０１に対して検出信号がケーブルを介して出力される。
【００３５】
前記センサホルダ２は、図１に示すように、前記煙道ＬＥを形成する排気管ＥＰの側面に設けられた取り付けフランジから排気管ＥＰの半径方向に差し込まれる概略円筒状の部材である。言い換えると、前記センサホルダ２はその軸方向が、排ガスの流れに対して垂直となるように設けてある。本実施形態では前記センサホルダ２の先端は前記煙道ＬＥの軸中心近傍に配置してある。なお、以下の説明では前記センサホルダ２の先端部とは、当該センサホルダ２において前記煙道ＬＥ内に挿入されている部分を指し、前記センサホルダ２の基端部とは前記煙道ＬＥの外側に配置されている部分を指す。
【００３６】
前記センサホルダ２は、図１に示すように、前記煙道ＬＥを形成する排気管ＥＰを基準として当該煙道ＬＥ内に配置される先端部内に前記排ガス導入空間Ｌ１が形成してある。なお、本実施形態では前記排ガス導入空間Ｌ１の全てが、前記センサホルダ２の先端部内に形成されているが、前記排ガス導入空間Ｌ１の一部が前記センサホルダ２の先端部内に形成され、残りの部分が前記センサホルダ２の基端部に形成されていてもよい。
【００３７】
この排ガス導入空間Ｌ１内に前記ガスセンサ１の前記センサ部１１が配置された状態で固定される。前記センサホルダ２の先端には前記排ガス導入空間Ｌ１へ前記煙道ＬＥから排ガスが導入される排ガス導入口が形成されており、この排ガス導入口にフィルタＦを設けることで前記煙道ＬＥと前記排ガス導入空間Ｌ１との間が仕切られている。
【００３８】
また、図２及び図３に示すように前記センサホルダ２において前記排ガス導入空間Ｌ１よりも基端側の部分は複数の径の異なる管が同心円状に配置された多重管構造が形成してある。前記多重管構造は、図３に示すように内側から外側に向かって前記冷却空間Ｌ３、前記断熱層ＴＢ、前記校正ガス流路Ｌ２が形成されるように内側管２１、仕切り管２２、外側管２３が内側からこの順番で３つ設けてある。すなわち、図３に示すように、円形状の前記冷却空間Ｌ３の周囲に横断面視においてトーラス状（ドーナツ状）の前記断熱層ＴＢが配置され、さらに前記断熱層ＴＢの外側に横断面視においてトーラス状の校正ガス流路Ｌ２が配置してある。
【００３９】
前記冷却空間Ｌ３は、前記内側管２１の内部に形成され、前記ガスセンサ１の本体部１２が収容されている円筒状の空間である。図１に示すように前記内側管２１の基端近傍側面に形成された冷却媒体導入口２４を介して内部に冷却媒体が導入されるようにしてある。例えば、前記冷却媒体導入口２４を介して冷却媒体として低温に調整された気体が冷却空間Ｌ３内を循環するようにして所定の温度が保たれるようにしてもよい。
【００４０】
前記校正ガス流路Ｌ２は、前記センサホルダ２内に形成された流路であって、前記煙道ＬＥの外側に配置された前記センサホルダ２の基端部から前記排ガス導入空間Ｌ１に至るガス流通路である。本実施形態では、ガス流通路は前記排ガス導入空間Ｌ１へ校正ガスを供給する校正ガス流路Ｌ２として構成してある。前記校正ガス流路Ｌ２は、前記排ガス導入空間Ｌ１近傍を除いて前記センサホルダ２内において最も外側部分を軸方向に沿って校正ガスが流れるように構成してある。より具体的には、前記煙道ＬＥの外側に配置された前記センサホルダ２の基端部において前記外側管２３の側面に開口した校正ガス導入口２５から前記排ガス導入空間Ｌ１へ校正ガスを供給する流路である。本実施形態では、前記校正ガス流路Ｌ２は、前記仕切り管２２と前記外側管２３からなる二重管により形成された流路と前記排ガス導入空間Ｌ１と連通する連通流路Ｌ２１とを備えている。
【００４１】
この校正ガス流路Ｌ２には、図１に示すように前記校正ガス導入口２５を介してゼロ点調整ガス供給源ＺＧと、スパン調整ガス供給源ＳＧにそれぞれ接続してある。なお、ゼロ点ガス供給源ＺＧ、スパン調整ガス供給源ＳＧにはそれぞれ開閉弁が設けられており、前記校正ガス流路Ｌ２へどちらのガスを供給するか、あるいは、各ガスを供給しないかを制御できる。ゼロ点調整ガスは、前記ガスセンサ１で検出される所定成分を実質的に含まないガスであり、このガスは前記校正ガス流路Ｌ２及び前記排ガス導入空間Ｌ１内にあるガスをパージするためのパージガスとしても用いられる。すなわち、本実施形態では従来のように校正ガス流路Ｌ２とパージガス流路を別々に前記センサホルダ２内に設けるのではなく、共用するようにしてある。なお、スパン調整ガスは前記ガスセンサ１で検出される所定成分を所定濃度含むものであり、スパン校正のために用いられる。
【００４２】
前記断熱層ＴＢは、図２及び図３に示すように前記仕切り管２２の内周面と前記内側管２１と外周面との間に形成された例えば空気層である。この断熱層ＴＢは通常の測定時において前記冷却空間Ｌ３の冷却媒体によって前記排ガス導入空間Ｌ１から前記校正ガス流路Ｌ２へと流入する可能性のある排ガスが冷却されるのを妨げることができる。ここで、断熱層ＴＢとは例えば図５及び図６に示されるような校正ガス流路Ｌ２の配管と冷却空間Ｌ３を形成する内側管２１とが近接している状態よりも熱が伝わりにくくなっているものとして定義できる。また、断熱層ＴＢとして空気層ではなく、さらに樹脂等の充填物を封入して熱の移動をさらに妨げるようにしたものでよい。あるいは、前記内側管２１と前記仕切り管２２との間までを金属で中実にし、少なくとも前記外側管２３よりも厚い１つの管として形成してもよい。
【００４３】
演算処理部ＣＯＭは、メモリに格納されているプローブデバイス用プログラムが実行され、各種機器が協業することにより、少なくとも補正処理部４、詰まり判定部５としての機能を実現するものである。
【００４４】
前記補正処理部４は、前記ガスセンサ１の出力を前記圧力センサ３の出力に基づいて補正する。例えば所定濃度の所定成分が前記ガスセンサ１で検出される際の出力の示す値と、排ガスの圧力との間の関係を示す圧力をパラメータとする補正係数を予め実験等により求めておき、この補正係数と前記圧力センサ３で測定される圧力に基づいて前記補正処理部４は、前記ガスセンサ１の出力を補正する。すなわち、前記補正処理部４は前記煙道ＬＥを流れる排ガスに圧力変動があったとしても、所定成分の濃度に応じた出力値に換算する。
【００４５】
前記詰まり判定部５は、前記圧力センサ３の出力の示す測定圧力値と、予め定められた基準値とに基づいて前記フィルタＦの詰まりの有無を判定する。例えばフィルタＦが詰まっていない状態において前記圧力センサ３で測定される測定圧力値に基づいて基準値が設定される。
【００４６】
このように構成された本実施形態のプローブデバイス１００及び排ガス分析装置２００によれば、前記圧力センサ３によって前記煙道ＬＥを流れる排ガスの圧力変動をモニタリングし、前記補正処理部４が圧力変動を補正するので、圧力の影響を排除した排ガスの所定成分の濃度を正確に得ることができる。
【００４７】
また、校正時においては前記校正ガス流路Ｌ２を流れる校正ガスは前記煙道ＬＥを流れる排ガスの圧力変動に応じて前記煙道ＬＥへの排気が変動するが、前記圧力センサ３で校正時の圧力を測定できるので、そのような変動を補正して前記ガスセンサ１を校正することもできる。
【００４８】
さらに、前記圧力センサ３の示す測定圧力値を前記詰まり判定部５がモニタリングすることで前記フィルタＦの詰まり状態を監視できるので、前記フィルタＦの交換時期を自動的に得ることができる。例えば、前記煙道ＬＥを流れる排ガスの状態を大きく変動する用途では、使用期間等で交換時期を設定していると前記フィルタＦが測定に適さない状態となっている場合がある。一方、前記プローブデバイス１００であれば、前記フィルタＦが詰まり前記フィルタＦを通過した後の排ガスの圧力が低下していることを検知できるので、測定に問題が発生する前にメンテナンスを実行できる。
【００４９】
前記校正ガス流路Ｌ２と前記冷却空間Ｌ３との間は前記断熱層ＴＢで仕切られているため、前記校正ガス流路Ｌ２に中に前記排ガス導入空間Ｌ１から前記煙道ＬＥを流れていた高温の排ガスが流れたとしても、排ガス中に含まれる水分が凝縮する程度には冷却されない。したがって、凝縮した水分に排ガス中の窒素酸化物、硫化物が溶け込み酸性の液体となって前記外側管２３又は前記仕切り管２２を侵食するのを防ぐことができる。
【００５０】
また、前記校正ガス流路Ｌ２は前記センサホルダ２において最も外周側に配置されており、その一部が前記煙道ＬＥ内に配置されるので、測定時には前記煙道ＬＥから前記校正ガス流路Ｌ２に逆流している排ガスを、前記煙道ＬＥを流れる高温の排ガスによって暖めて水分の凝縮が発生しないようにできる。一方、校正時には前記煙道ＬＥ内を流れる排ガスの熱が前記外側管２３を介して伝熱して校正ガスを暖めることができる。したがって、ヒータ等を用いなくても校正ガスを実際の測定時の温度に近づけてより正確な校正を実現できる。
【００５１】
前記圧力センサ３は、前記校正ガス流路Ｌ２に連通する流路に設けられているので、前記煙道ＬＥを流れる高温の排ガスに直接接触することがなく、熱によって故障するのを防ぐことができる。
【００５２】
加えて、前記ガスセンサ１の本体部１２は前記冷却空間Ｌ３内に配置されているので前記煙道ＬＥ内に一部が配置されていたとしても排ガスの高温で故障が発生するのを防ぐことができる。
【００５３】
次に本発明のその他の実施形態について説明する。
【００５４】
前記実施形態では前記圧力センサは前記校正ガス流路と連通する流路に設けられていたが、例えば校正ガス流路に圧力センサを設けてもよい。
【００５５】
前記補正処理部は、前記ガスセンサの出力の示す値を前記圧力センサの測定圧力値に基づいてコンピュータ上の値として補正処理するものであったが、前記本体部から出力される出力信号自体を補正処理するものであってもよい。また、ガスセンサは所定成分の濃度に応じた出力にするものに限られず、その他の物理的なパラメータに応じた出力をするセンサであっても構わない。
【００５６】
前記実施形態では校正ガス流路とパージガス流路を共用するようにしていたが、それぞれのガスのための専用の流路に分けても良い。また、圧力センサが設けられるのは、校正ガスやパージガスを前記排ガス導入空間に供給するための流路に限られない。例えば、前記排ガス導入空間と連通し、前記センサホルダ内において前記煙道の外側に配置されている基端部へ到達するガス流通路を別途設けておき、校正ガスやパージガスを当該ガス流通路に流さないようにしてもよい。
【００５７】
前記実施形態では前記センサホルダは前記内側管、前記仕切り管、前記外側管からなる三重管構造を有していたが、例えば内側管と外側管からなる二重管構造として構成してもよい。すなわち、前記内側管の内側をガスセンサの冷却空間とし、前記内側管と前記外側管との間を校正ガス流路にしてもよい。この場合には、前記内側管の厚みを前記外側管よりも厚くして断熱層としての機能を発揮するようにすればよい。このようなものであっても、前記校正ガス流路を流れる高温の排ガスが前記冷却空間に導入される冷却媒体によって冷却されにくくして水分の凝縮を防ぎ、硫酸等の酸性液体の発生を防ぐことができる。また、センサホルダは同軸の多重構造でなくてもよく、例えば外側管に対して内側管が偏心しているようにしてもよい。なお、ガス流通路である校正ガス流路の横断面形状についてはトーラス状に限られるものではなく、例え前記外側管と前記内側管の間において一部が閉塞してあり、ガス流通路の横断面形状がＣ字状等の部分円環状に形成されていてもよい。
【００５８】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
２００・・・排ガス分析装置
１００・・・プローブデバイス
１    ・・・ガスセンサ
１１  ・・・センサ部
１２  ・・・本体部
２    ・・・センサホルダ
２１  ・・・内側管
２２  ・・・仕切り管
２３  ・・・外側管
Ｌ１  ・・・排ガス導入空間
Ｌ２  ・・・校正ガス流路
Ｌ３  ・・・冷却空間
ＴＢ  ・・・断熱層
３    ・・・圧力センサ
４    ・・・補正処理部
５    ・・・詰まり判定部
【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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