(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガスを取り込むプローブと、
サンプルガス中の酸素濃度を測定する１台のジルコニア酸素計と、
ポンプ、前記ポンプにより吸入されたサンプルガス中の水分を除去する除湿機構、及び前記除湿機構により除湿されたサンプルガス中の成分を測定するガス分析部を備えたガス分析計と、
前記ポンプによりサンプルガスを吸入することによりサンプルガスを前記プローブから前記酸素計に直接供給し前記酸素計を経て前記除湿機構からガス分析部へと導く第１のサンプルガス流路、及び前記ポンプによりサンプルガスを吸入することにより前記プローブから吸入したサンプルガスを前記除湿機構からガス分析部を経て前記酸素計へと導く第２のサンプルガス流路を構成しうるサンプルガス用の流路と、
前記第１のサンプルガス流路と第２のサンプルガス流路の間で流路の切換えを行う流路切換え機構と、を備え、
前記第１のサンプルガス流路においてサンプルガスを直接測定したときの酸素濃度、及び前記第２のサンプルガス流路において前記除湿機構を介して測定したときの酸素濃度からサンプルガス中の水分量を求める水分計。
【請求項２】
前記第１のサンプルガス供給流路において前記プローブから前記酸素計までの流路はサンプルガス中の水分の結露を防ぐ温度に加熱された加熱流路となっている請求項１に記載の水分計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプルガス中の酸素濃度と、除湿したサンプルガス中の酸素濃度との差から水分量を算出する水分計に関し、特に酸素濃度測定手段としてジルコニア酸素計を備えた水分計に関するものである。このような水分計は、煙道排ガス中の水分測定などに用いられている。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の水分計を表す概略構成図である。
煙道管２内を流れる煙道排ガスの一部をサンプルガスとして煙道管２外に導くためにプローブ４が備えられている。プローブ４には、水分を含んだ状態でのサンプルガス中の酸素濃度を測定するジルコニア酸素計６が備えられている。
プローブ４からの流路は、ポンプ８、除湿機構１０及びバルブ１２を介して、ジルコニア酸素計１４に接続されている。プローブ４からのサンプルガスは除湿機構１０により水分が除湿されるので、ジルコニア酸素計１４には水分を含まない状態でのサンプルガスが供給される。除湿機構１０により除去された水分は、ドレンポット１６を介して排出される。
ジルコニア酸素計６及び１４の検出信号はコントロールユニット２６を介して出力される。
【０００３】
ジルコニア酸素計６及び１４の動作には、一定濃度の酸素を含む比較ガスが必要なので、その比較ガスとして、バルブ１８を介して、計装エアがジルコニア酸素計６及び１４にそれぞれ供給されている。
ジルコニア酸素計６，１４の校正時に標準ガスとして用いるゼロガス（演算器標準ガス）ボンベ２０及びスパンガス（酸素計標準ガス）ボンベ２２が備えられている。演算器標準ガスボンベ２０からのゼロガスは、バルブ２４を介してジルコニア酸素計６に、バルブ２４及びバルブ１２を介してジルコニア酸素計１４にそれぞれ供給される。酸素計標準ガスボンベ２２からのスパンガスは、バルブ２４を介してジルコニア酸素計６に、バルブ１２を介してジルコニア酸素計１４にそれぞれ供給される。このように、バルブ１２及び２４により流路が適宜切り換えられ、ジルコニア酸素計６及び１４に、各標準ガスが供給される。
【０００４】
図１に示すように、従来の水分計では、２台のジルコニア酸素計６，１４を使用し、ジルコニア酸素計６はプローブ４に配置されて水分を含んだ状態でのサンプルガス中の酸素濃度を測定し、ジルコニア酸素計１４は除湿機構１０を通った水分を含まない状態でのサンプルガス中の酸素濃度を測定して、両方の酸素濃度の比から水分量を演算して求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水分計では、ジルコニア酸素計が２台必要であり、コスト高となっていた。
そこで本発明は、ジルコニア酸素計を用いた水分計において、１台のジルコニア酸素計によりサンプルガス中の水分量を測定できるようにし、水分計のコストを低減することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サンプルガス中の酸素濃度と、除湿機構により水分を除湿したサンプルガス中の酸素濃度との濃度差からサンプルガス中の水分量を算出する水分計であって、サンプルガス中の酸素濃度を測定する１台のジルコニア酸素計と、流路を適宜切り換えて、サンプルガスをジルコニア酸素計に直接又は除湿機構を介して供給する流路切換え機構と、を備え、サンプルガスを直接測定したときの酸素濃度、及び除湿機構を介して測定したときの酸素濃度からサンプルガス中の水分量を求めるものである。
【０００７】
流路切換え機構により、流路を適宜切り換えて、サンプルガスを直接ジルコニア酸素計に供給して水分を含んだ状態でのサンプルガスの測定（ＷＥＴ酸素測定）を行なう工程と、サンプルガスを除湿機構を介してジルコニア酸素計に供給して水分を含まない状態でのサンプルガスの測定（ＤＲＹ酸素測定）を行なう工程を交互に行なう。水分濃度Ｈ2Ｏ（％）は次式により算出する。
Ｈ2Ｏ（％）＝１００×｛１−（Ｏ2ＷＥＴ）／（Ｏ2ＤＲＹ）｝
ここで、（Ｏ2ＷＥＴ）はＷＥＴ酸素測定時の酸素濃度（％）、（Ｏ2ＤＲＹ）はＤＲＹ酸素測定時の酸素濃度（％）である。
【０００８】
除湿機構は、サンプルガス中の成分を測定するガス分析計に備えられているものである。
通常、煙道排ガス中のＳＯ２やＮＯｘ等の濃度は、水分を除湿した煙道排ガスに対する％で示されるので、煙道排ガス分析計には除湿機構が備えられており、その除湿機構により煙道排ガス中の水分を除湿することにより調湿を行なっている。
そこで、ＤＲＹ酸素測定時には、流路切換え機構により、ガス分析計の除湿機構により水分が除湿されたサンプルガスをジルコニア酸素計に導く。その結果、水分計に除湿機構を設ける必要がなくなり、コストを低減することができる。
また、ガス分析計にはサンプルガスを吸引するためにポンプも備えられているので、流路切換え機構により流路を適宜切り換え、ＷＥＴ酸素測定時にはジルコニア酸素計を介して、ＤＲＹ酸素測定時にはジルコニア酸素計を介さずに、サンプルガスをガス分析計に備えられたポンプの吸引によりガス分析計に供給し、ガス分析計の除湿機構及びガス分析部を介して、ジルコニア酸素計に除湿したサンプルガスを供給するようにすることにより、水分計にポンプを設ける必要もなくなり、水分計のコストをさらに低減することができる。
【０００９】
【実施例】
図２は、一実施例を表す概略構成図である。図１と同じ部分には同じ符号を付す。
煙道管２に設置されたプローブ４にヒータ２８が備えられ、プローブ４は加熱導管３０を介して三方バルブ３２に接続されている。加熱導管３０からの流路は、三方バルブ３２により２つに分岐されており、一方の流路は加熱導管３４を介してジルコニア酸素計３６に、他方の流路は三方バルブ３８に接続されている。煙道管２からジルコニア酸素計３６までの流路は、サンプルガスが冷えて結露しないように、ヒータ２８、加熱導管３０，３４によって加熱されている。
【００１０】
ジルコニア酸素計３６にはバルブ４０を介して比較ガスとして計装エアが供給されている。ジルコニア酸素計３６の検出信号は、電気回路４２を介して出力される。ジルコニア酸素計３６からの流路は２つに分岐されており、一方の流路は三方バルブ３８に、他方の流路は三方バルブ４４を介してガス排出側に接続されている。
三方バルブ３８からの流路は、ガス分析計４６のポンプ４８及び除湿機構５０を介して、サンプルガス中の測定対象成分を検出するガス分析部５２に接続されている。除湿機構５０により除去された水分は、ドレンポット５４を介して排出される。
【００１１】
ガス分析部５２からの流路はガス分析計４６の外部に導かれて三方バルブ５６により２つに分岐されており、一方の流路は三方バルブ５８を介して加熱導管３４に合流され、他方の流路は三方バルブ４４を介してガス排出側に接続されている。バルブ５８には、校正時の標準ガス（スパンガス）として酸素計標準ガス又は計装エアも接続されている。
この実施例では、加熱導管３０及び３４を用いて、サンプルガスを冷すことなく煙道管２からジルコニア酸素計３６に供給しつつ、ジルコニア酸素計３６をガス分析計４６付近に設置することにより、ジルコニア酸素計３６、ガス分析計４６間の配管を短くし、総配管距離を短くしている。さらに、ジルコニア酸素計３６を含む水分計をガス分析計４６付近に設置することにより、メンテナンス性を向上させている。
【００１２】
次に、動作を説明する。
ＷＥＴ酸素測定時には、三方バルブ３２により、加熱導管３０を加熱導管３４に接続し、三方バルブ３８によりジルコニア酸素計３６の出口側をポンプ４８に接続し、三方バルブ４４及び５６により、ガス分析部５２の出口側をガス排出側に接続する。
ジルコニア酸素計３６に計装エアを供給するために、バルブ４０を開いた後、ポンプ４８によりサンプルガスを吸引して、煙道管２からプローブ４、加熱導管３０、三方バルブ３２及び加熱導管３４を介して、サンプルガスをジルコニア酸素計３６に導入する。ジルコニア酸素計３６の検出信号は電気回路４２に送られる。
ジルコニア酸素計３６を経由したサンプルガスを、三方バルブ３８及びポンプ４８を介して、除湿機構５０に導いて除湿する。除湿したサンプルガスをガス分析部５２に導き、サンプルガス中の測定対象成分を検出する。検出後のサンプルガスを三方バルブ５６及び４４を介して排出する（実線矢印参照）。
【００１３】
ＤＲＹ酸素測定時には、三方バルブ３２及び３８により、加熱導管３０をジルコニア酸素計３６を経ないで、ポンプ４８に接続し、除湿機構５０を経て三方バルブ５６及び５８により、ガス分析部５２の出口側を加熱導管３４を介してジルコニア酸素計３６に接続し、三方バルブ４４により、ジルコニア酸素計３６の出口側をガス排出側に接続する。
このときは、サンプルガスを、煙道管２からプローブ４、加熱導管３０、三方バルブ３２、三方バルブ３８及びポンプ４８を介して、除湿機構５０に導いて除湿する。除湿したサンプルガスをガス分析部５２に導き、ガス分析部５２により、サンプルガス中の測定対象成分を検出する。ガス分析部５２で検出後のサンプルガスを三方バルブ５６及び５８を介してジルコニア酸素計３６に導入する。ジルコニア酸素計３６の検出信号は電気回路４２に送られる。酸素濃度検出後のサンプルガスを三方バルブ４４を介して排出する（破線矢印参照）。
ジルコニア酸素計３６の出力に基づく、ＷＥＴ酸素測定時の酸素濃度及びＤＲＹ酸素測定時の酸素濃度からサンプルガス中の水分濃度を求める。
【００１４】
ジルコニア酸素計３６校正時には、三方バルブ３２及び３８により、加熱導管３０をジルコニア酸素計３６を経ないでポンプ４８に接続し、三方バルブ５６及び４４により、ガス分析部５２をガス排出側に接続し、酸素計標準ガス又は計装エアを三方バルブ５８及び加熱導管３４を介してジルコニア酸素計３６に接続する。
酸素計標準ガス又は計装エアを三方バルブ５８及び加熱導管３４を介してジルコニア酸素計３６に供給し、ジルコニア酸素計３６の校正を行なう（二重線矢印参照）。
【００１５】
このように、本発明によると、１台のジルコニア酸素計によりサンプルガス中の水分量を測定することができる。
この実施例では、サンプルガス中の水分除湿用の除湿機構及びサンプルガス吸引用のポンプとしてガス分析計の除湿機構及びポンプを用いている。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の水分計では、サンプルガス中の酸素濃度を測定する１台のジルコニア酸素計と、流路を適宜切り換えて、サンプルガスをジルコニア酸素計に直接又は除湿機構を介して供給する流路切換え機構と、を備え、サンプルガスを直接測定したときの酸素濃度と、除湿機構を介して測定したときの酸素濃度からサンプルガス中の水分量を求めるようにしたので、従来、２台のジルコニア酸素計を必要としていた水分量測定を１台のジルコニア酸素計で行なうことができ、水分計のコストを低減することができる。
さらに、除湿機構は、サンプルガス中の成分を測定するガス分析計に備えられているものを用いることにより、水分計に除湿機構を設ける必要がなくなり、さらにコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の水分計を表す概略構成図である。
【図２】  一実施例を表す概略構成図である。
【符号の説明】
２      煙道管
４      プローブ
２８      ヒータ
３０，３４      加熱導管
３２，３８，４４，５６，５８      三方バルブ
３６      ジルコニア酸素計
４０      バルブ
４２      電気回路
４６      ガス分析計
４８      ポンプ
５０      除湿機構
５２      ガス分析部
５４      ドレンポット
【図１】
0003956519.tif 000002
【図２】
0003956519.tif 000003