(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒部（１４ａ）を有する旋回チャンバー（１４）と、該中空円筒部の軸線に沿って延び通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ（１６）と、前記中空円筒部の一端部に接続され接線方向に排気ガスを導入するガス導入管（１８）と、中空円筒部の他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するガス排気管（２０）と、前記ろ過フィルタの内側からガスを外部に取り出すガスサンプリング管（２２）とを備え、
前記旋回チャンバー（１４）は、中空円筒部（１４ａ）の内面に螺旋状に固定され、内面が前記ろ過フィルタ（１６）の外面に隙間を隔てて位置する螺旋板（１４ｂ）を有し、該螺旋板により導入された排気ガスを螺旋状にガイドする、ことを特徴とする排ガスサンプリング装置。
【請求項２】
前記ガス導入管（１８）は燃焼設備の煙道（９）に接続され、前記ガス排気管（２０）はガス導入管より下流側の前記煙道に接続され、かつガス排気管（２０）には、煙道から旋回チャンバー内に排気ガスを吸引しかつ煙道に戻すための吸引ポンプ（１３）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリング装置。
【請求項３】
前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ水平である、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリング装置。
【請求項４】
前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ鉛直であり、前記ガス導入管（１８）はその上端部に設けられ、前記ガス排気管（２０）はその下端部に設けられ、更にガス排気管より下方に中空円筒部を仕切りダストが下方に落下可能なダスト分離板（１５）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスダクト（煙道）からダストを除去して排ガスをガスサンプリングするための排ガスサンプリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、ボイラ設備の一例を示す図である。この図において、１は燃料タンク、２は加熱器、３はボイラ、４は脱硝装置、５は予熱器、６は集塵器、７は脱硫装置、８はスタック（煙突）である。
【０００３】
ボイラ設備やゴミ焼却設備等（以下、ボイラ設備等という）の燃焼排ガスには、硫黄化合物（例えばＳＯｘ）や窒素化合物（例えばＮＯｘ）等の有害成分が含まれている。そのためボイラ設備等では、これらを除去するために、脱硫装置７や脱硝装置４が設置されている。また、これらの設備を最適条件で運転するために、例えば、図中のａ〜ｅで示す箇所において、燃焼排ガス中の排ガスをサンプリングし、ＳＯｘ，ＮＯｘ等の濃度をガス分析する必要がある。
【０００４】
従来、かかる排ガスのサンプリングは、煙道ガス採取装置が用いられていた。この装置は、一次濾過器、冷却器、二次濾過器を通過したガスをサンプルビン内に採取し、これをガスクロマトグラフ等で分析するものである。一次濾過器は、高温の煙道（排ガスダクト）内に挿入するので、濾材（フィルタ）として、耐熱性の多孔質材が用いられる。また、二次濾過器は、ダストを完全に除去するために、フィルタとして、ガラスウール、石英ウール、濾紙、焼結金属等が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
排ガス中のＳＯ3ガスは水蒸気と反応して硫酸ミストを形成する。そのため、例えば硫酸ミストの発生を防止するために、ＳＯ3の濃度の高いダクト部では、排ガス温度を例えば約４００℃以上の高温に保持する必要があり、その分、予熱器５等のエネルギーロスが大きくなる。
【０００６】
そのため、エネルギーロスを最小限度に抑えるためにも、ダクト中のＳＯ3濃度を正確に計測する必要がある。ところが、排ガス中のＳＯｘは、大部分がＳＯ2ガスであり、その１０％程度がＳＯ3ガスであるにすぎない。そのため、ＳＯ3ガスの濃度分析を行う場合、大量のガスをサンプリングする必要がある。
【０００７】
しかし、従来のようなフィルタを用いた場合、ダストがフィルタに付着して蓄積され、フィルタ性能が急速に低下するため、頻繁にメンテナンスする必要がある問題点があった。また、フィルタで捕獲されるダストは、ほとんどが燃焼灰であり、これに含まれるＶ2Ｏ5（五酸化バナジウム）等の触媒作用によりＳＯ2ガスがＳＯ3ガスになり、ＳＯ3ガスの濃度が増大する問題点があった。そのため、従来のガス分析では、頻繁にメンテナンスを必要とするにもかかわらず、ダストの触媒反応の影響で、ガス分析の精度が低下する問題点があった。
【０００８】
この問題点を解決するために、本発明の発明者等は、図４に示すような「排ガスサンプリング装置」を創案し出願した（特願平１１−３７４１０１号、未公開）。この装置は、吸気口１０ａが燃焼設備の煙道９の上流側に接続され排気口１０ｂが煙道の下流側に接続されたダクト１０と、ダクトの途中に挿入され内壁がダクトと略同一断面形状を有する筒状のフィルタ１１と、フィルタの外側を覆うと共にろ過された排ガスを取り出す取り出し口１２ａを有するカバー１２とを備え、ダストがフィルタ内側に付着、堆積せずそのまま煙道に戻されるようにしたものである。なお、この図で１３はポンプである。
【０００９】
しかし、図４の排ガスサンプリング装置の場合でも、長時間連続的にガスサンプリングを継続すると、サンプリングガスの流れと共にダストが少しずつフィルタ内面に付着し、その一部がフィルタ内に堆積して、ダストの触媒作用により、ガス分析精度が低下する問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ダストの付着・堆積がほとんど無く、ダストによる触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することができる排ガスサンプリング装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、中空円筒部（１４ａ）を有する旋回チャンバー（１４）と、該中空円筒部の軸線に沿って延び通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ（１６）と、前記中空円筒部の一端部に接続され接線方向に排気ガスを導入するガス導入管（１８）と、中空円筒部の他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するガス排気管（２０）と、前記ろ過フィルタの内側からガスを外部に取り出すガスサンプリング管（２２）とを備え、
前記旋回チャンバー（１４）は、中空円筒部（１４ａ）の内面に螺旋状に固定され、内面が前記ろ過フィルタ（１６）の外面に隙間を隔てて位置する螺旋板（１４ｂ）を有し、該螺旋板により導入された排気ガスを螺旋状にガイドする、ことを特徴とする排ガスサンプリング装置が提供される。
【００１２】
本発明の構成によれば、ガス導入管（１８）が中空円筒部（１４ａ）の一端部に接続され接線方向に排気ガスを導入し、ガス排気管（２０）が中空円筒部の他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するので、排気ガスは中空円筒部で旋回しながら螺旋状に移動して排出される。従って、排気ガスに含まれるダストは旋回による遠心力で半径方向外方に移動し、中空円筒部の軸線に沿った中心部にはダストがほとんど近寄らない状態となる。
また、この中空円筒部の軸線に沿った中心部に、通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ（１６）が設けられているので、ほとんどダストが浮遊していない排気ガスからろ過フィルタの内側にガスを吸引することができる。
従って、長時間使用しても、ろ過フィルタの表面（外面）にダストの付着・堆積がほとんど生じないので、ダストによる触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することができる。
【００１３】
また、本発明の構成により、螺旋板（１４ｂ）により中空円筒部（１４ａ）に導入された排気ガスを螺旋状にガイドして、排気ガスの中空円筒部での旋回と螺旋状の軸移動を助長することができる。
【００１４】
前記ガス導入管（１８）は燃焼設備の煙道（９）に接続され、前記ガス排気管（２０）はガス導入管より下流側の前記煙道に接続され、かつガス排気管（２０）には、煙道から旋回チャンバー内に排気ガスを吸引しかつ煙道に戻すための吸引ポンプ（１３）を備える。
この構成により、吸引ポンプ（１３）により、煙道（９）から旋回チャンバー内に吸引され、旋回チャンバーで螺旋状に旋回し、更に煙道に戻る排気ガスの流れを形成することができる。
【００１５】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ水平である。
この構成により、従来の排ガスサンプリング装置（例えば先行出願）と容易に交換してその性能を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ鉛直であり、前記ガス導入管（１８）はその上端部に設けられ、前記ガス排気管（２０）はその下端部に設けられ、更にガス排気管より下方に中空円筒部を仕切りダストが下方に落下可能なダスト分離板（１５）を有する。
この構成により、遠心分離したダストをその自重で下方に移動し、ダスト分離板（１５）の下方に落下させて、その再浮上を防止し、かつその回収を容易化できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態を示す図である。この図において、（Ａ）は排ガスサンプリング装置の全体構成図、（Ｂ）はその主要部の拡大図である。
図１において、本発明の排ガスサンプリング装置は、旋回チャンバー１４、ろ過フィルタ１６、ガス導入管１８、ガス排気管２０及びガスサンプリング管２２を備える。
【００１９】
旋回チャンバー１４は、少なくともその一部に中空円筒部１４ａを有する。すなわち、この例では、旋回チャンバー１４の軸線がほぼ水平であり、全体が中空円筒形に形成されているが、本発明はこれに限定されず、中空円筒形以外の形状、例えば従来のサイクロンのようにテーパ部分をその一部に有してもよい。
また、この例では、旋回チャンバー１４の中空円筒部１４ａの内面に螺旋状に固定された螺旋板１４ｂを有する。この螺旋板１４ｂは、ガス導入管１８から導入された排気ガスを螺旋状にガイドしてガス排気管２０まで導く機能を有する。なお、この螺旋板１４ｂは必須ではなく、ガス導入管１８から導入される排気ガスの流入速度が十分に大きく、強い旋回流を形成できる場合には、省略することができる。
【００２０】
ガス導入管１８は、中空円筒部１４ａの一端部（この例では左端）に接続され、中空円筒部１４ａの接線方向に排気ガスを導入するようになっている。また、このガス導入管１８は、図１（Ａ）に示すように燃焼設備の煙道９に接続される。この煙道９の位置は、例えば図３のａ〜ｅで示した箇所である。
【００２１】
ガス排気管２０は、中空円筒部１４ａの他端部（この例では右端）に接続され、中空円筒部１４ａの接線方向に排気ガスを排出する。なお、ガス導入管１８の接線方向とガス排気管２０の接線方向は、排気ガスが内部でスムースに螺旋状に旋回するように最適位置に設定する。従って、中空円筒部１４ａに対して同一方向の側面（例えば図のように上側）に両方を設置する場合には、ガス導入管１８とガス排気管２０は、中空円筒部１４ａの直径方向反対側となる。また、逆に、中空円筒部１４ａの反対方向の側面（例えば図で上側と下側）にそれぞれを設置する場合には、同一の側となる。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、ガス排気管２０はガス導入管１８より下流側の煙道９に接続される。また、このガス排気管２０には吸引ポンプ１３が設けられ、煙道９から旋回チャンバー１４内に排気ガスを吸引し、旋回チャンバー１４内で排気ガスを螺旋状に旋回させ、更に排気ガスを煙道９に戻すようになっている。
【００２３】
ろ過フィルタ１６は、中空のフィルタである。このフィルタは、例えば焼結金属フィルタ又はセラミックスフィルタであり、ガス分析に影響する大きさの微細なダストが通過できない大きさの空気孔が形成されている。また、このろ過フィルタ１６は、この例では中空円筒形であり、中空円筒部１４ａの軸線に沿って延びている。更に、この例では、ろ過フィルタ１６の一端（図で左端）は、中空円筒部１４ａの側面で閉じられ、他端（図で右端）はガスサンプリング管２２に直接連通している。
【００２４】
ガスサンプリング管２２は、ろ過フィルタ１６の内側に連通し、その内側からガスを外部に取り出すようになっている。このガスサンプリング管２２は、図示しない測定装置に連通しており、取り出したガスをガス分析するようになっている。かかる測定装置には、特願平１１−３７４１０３号（未公開）に開示した「ＳＯ３濃度計」、或いはその他の周知のガス分析装置を用いることができる。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施形態を示す図である。この例において、中空円筒部１４ａの軸線はほぼ鉛直であり、ガス導入管１８はその上端部に設けられ、ガス排気管２０はその下端部に設けられている。
また、ガス排気管２０より下方に中空円筒部１４ａを仕切るダスト分離板１５を有する。このダスト分離板１５は、ダストが下方に落下可能な大きさの目（開口）を有する多孔板又は金網であり、一旦落下したダストの再浮上を防止するようになっている。その他の構成は図１の第１実施形態と同様である。
なお、このダスト分離板１５の代わりに、又はこれと併用して、旋回チャンバー１４の下方をテーパ状に細くし、その下端から連続的に或いはバッチ的にダストを排出するようにしてもよい。
【００２６】
上述した本発明の構成によれば、ガス導入管１８が中空円筒部１４ａの一端部に接続され接線方向に排気ガスを導入し、ガス排気管２０が中空円筒部１４ａの他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するので、排気ガスは中空円筒部で旋回しながら螺旋状に移動して排出される。従って、排気ガスに含まれるダストは旋回による遠心力で半径方向外方に移動し、中空円筒部の軸線に沿った中心部にはダストがほとんど近寄らない状態となる。
また、この中空円筒部の軸線に沿った中心部に、通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ１６が設けられているので、ほとんどダストが浮遊していない排気ガスからろ過フィルタの内側にガスを吸引することができる。
従って、長時間使用しても、ろ過フィルタの表面（外面）にダストの付着・堆積がほとんど生じないので、ダストによる触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することができる。
【００２７】
また、中空円筒部１４ａの内面に螺旋状に固定された螺旋板１４ｂにより中空円筒部１４ａに導入された排気ガスを螺旋状にガイドして、排気ガスの中空円筒部での旋回と螺旋状の軸移動を助長することができる。
【００２８】
更に、ガス排気管２０に吸引ポンプ１３を備えることにより、煙道９から旋回チャンバー内に吸引され、旋回チャンバーで螺旋状に旋回し、更に煙道に戻る排気ガスの流れを形成することができる。
【００２９】
また、中空円筒部１４ａの軸線をほぼ水平にする構成により、従来の排ガスサンプリング装置（例えば先行出願）と容易に交換してその性能を向上させることができる。
【００３０】
また、中空円筒部１４ａの軸線をほぼ鉛直にし、更に、ダスト分離板１５を備える構成により、遠心分離したダストをその自重で下方に移動し、ダスト分離板１５の下方に落下させて、その再浮上を防止し、かつその回収を容易化できる。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように、本発明は、遠心分離フィルタとろ過フィルタの長所を組み合わせたものである。すなわち、遠心分離方式のフィルタにおける遠心分離により、ダストの付着を大幅に低減し、かつ焼結金属タイプの抽出方向を逆にしたろ過フィルタによりガスの精密ろ過を可能にしたものである。
【００３３】
従って、本発明の排ガスサンプリング装置は、ダストの付着・堆積がほとんど無く、ダストによる触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す図である。
【図３】ボイラ設備の一例を示す図である。
【図４】未公開の先行発明の模式図である。
【符号の説明】
１  燃料タンク、２  加熱器、３  ボイラ、４  脱硝装置、
５  予熱器、６  集塵器、７  脱硫装置、８  スタック（煙突）、
９  煙道、１０  ダクト、１０ａ  吸気口、１０ｂ  排気口、
１１  フィルタ、１２    カバー、１２ａ    取り出し口、
１３  吸引ポンプ、１４  旋回チャンバー、
１４ａ  中空円筒部、１４ｂ  螺旋板、
１５  ダスト分離板、１６  ろ過フィルタ、
１８  ガス導入管、２０  ガス排気管、
２２  ガスサンプリング管
【図１】
0004613461.tif 000002
【図２】
0004613461.tif 000003
【図３】
0004613461.tif 000004
【図４】
0004613461.tif 000005