JPH04291141A - 可燃ガス検出装置およびその補正演算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ、工業炉や内燃
機関等の燃焼機器の燃焼排ガス中の可燃性ガス濃度の測
定に使用する可燃ガス検出装置およびその補正演算方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、煙道内の燃焼排ガスを可燃ガ
スセンサに接触させて、煙道内の燃焼排ガス中の各種成
分濃度を測定する可燃ガス検出装置が知られている。こ
の可燃ガス検出装置に用いる可燃ガスセンサは、従来か
ら周囲の温度や測定すべき燃焼排ガスの流速の影響を受
け易いことが知られており、そのため測定ガスである燃
焼排ガスを煙道からサンプリングし、燃焼ガスの温度や
流速の影響を受けない位置に設けた可燃ガスセンサに供
給することにより、ガスセンサの温度および燃焼排ガス
の流速が一定になるようにして可燃ガスの測定を実施し
ていた。

【０００３】しかしながら、上述したように燃焼排ガス
をサンプリングする構成では、サンプリングガスの流れ
の管理およびメンテナンスが必要となるとともに、サン
プリングによるムダ時間が避けられず、精度の良い測定
を実施できない問題があった。また、これまでにも可燃
ガスセンサをプローブ管の先端に設けその構成を変更し
て可燃ガスセンサを保護することにより温度および流速
を一定にしようとする試みもあったが、測定対象となる
燃焼排ガスは、その燃焼状況によって排ガスの温度及び
流速が大きく変化し、これらの手段をもってしてもガス
センサに達する燃焼排ガスの温度と流速が変化してしま
い、大きな測定誤差の要因となる問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、近年になっ
て、図７に示すようにプローブ１１の先端に設けた保護
管１２および保護フィルタ１３の内部の可燃ガスセンサ
１４の近傍またはセンサ素子内にヒータ１５とともに測
温素子１６を設置し、燃焼排ガスの温度変化を検知する
ことにより温度の補正演算を実施して測定誤差をなくそ
うとする試みが行われているが、可燃ガスセンサにおい
ては、その構造上プローブ内のガスセンサ近傍の温度を
正確に測定することが困難であるとともに、同一ガス温
度であっても測定すべき燃焼排ガスの流速が変動すると
ガスセンサ内の活性部に到達するガス分子数が変動し、
やはり大きな誤差を生じる問題があった。

【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
測定すべき燃焼排ガスの温度及び流速が変化しても精度
良く燃焼排ガス中の各成分濃度を測定することのできる
可燃ガス検出装置およびその補正演算方法を提供しよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の可燃ガス検出装
置は、可燃ガスセンサを使用した可燃ガス検出装置にお
いて、ガスセンサ近傍に測定ガスの温度を検出する温度
検出手段を設け、測定した温度からガスセンサの温度補
正を実施するとともに、ガスセンサの近傍に測定ガスの
流速を検出する流速測定手段を設け、測定した流速から
ガスセンサの流速補正を実施するよう構成したことを特
徴とするものである。

【０００７】また、本発明の可燃ガス検出装置の補正演
算方法は、可燃ガスセンサを使用した可燃ガス検出装置
の補正演算方法において、ガスセンサ近傍の測定ガスの
温度および流速を測定し、測定した温度および流速に基
づきガスセンサの温度補正および流速補正を実施するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上述した構成において、本発明の可燃ガス検出
装置では、ガスセンサ近傍の温度とともに流速をも測定
することができるよう、ガスセンサ近傍に温度測定手段
および流速測定手段を設けたため、温度の演算補正だけ
でなくさらに流速の補正演算を可能とし、温度の補正演
算だけでは不可能であった高精度の測定を可能としてい
る。本発明において、温度測定手段および流速測定手段
をガスセンサの近傍に配置したのは、センサ近傍の測定
に使用する実際の燃焼排ガスの温度および流速を補正演
算の基礎として使用するためである。

【０００９】

【実施例】図１（ａ）、（ｂ）は本発明の可燃ガス検出
装置の先端部の構成を示す図およびそのＡ−Ａ線に沿っ
た断面図である。本実施例では、図１（ａ）に示すよう
にプローブ管１の先端部には測定すべき燃焼排ガスが通
過する窓１ａを有する保護管２を装着している。図１（
ｂ）に示すように、その内部には支持部３に可燃ガスセ
ンサ４を固定するとともに、この可燃ガスセンサ４の近
傍に測温素子５および流速センサ６を同じく支持部３に
固定することにより設けている。また、これらの可燃ガ
スセンサ４、測温素子５および流速センサ６の周囲には
、燃焼排ガス中の粉塵等からこれらの素子を守るための
保護フィルタ７を保護管２に固定して設けている。

【００１０】次に、本発明で使用する接触燃焼式センサ
からの出力信号について説明する。まず、接触燃焼式セ
ンサからの出力信号は、一般に以下の式で表される。 Ｅ＝｛（Ｋ・ρ・ａ・Ｑ）／Ｃ｝・ｍ ここで、Ｋ：信号検出回路による定数、ρ：センサの電
気抵抗の温度係数、ａ：触媒による定数、Ｑ：可燃ガス
の種類による定数、Ｃ：センサの熱容量、ｍ：可燃ガス
濃度（ｖｏｌ％）である。これらの係数の内、ρはセン
サの電気抵抗の温度係数であり、センサの素子温度によ
り定まる係数である。また、ａは触媒による定数であり
、触媒の材質、形状および触媒の温度、ガス流量等によ
って決まる定数である。

【００１１】そのため、従来のように温度のみを測定し
て制御しようとしても、上述した式中係数ρの制御はで
きても係数ａの制御はできない問題があり、この点を本
発明においては温度測定手段だけでなく流速測定手段を
可燃ガスセンサの近傍に設けて補正演算することにより
、プローブ管の先端に接触燃焼式センサを設けた直入式
可燃ガス検出装置においても、高精度の測定を可能とし
ている。

【００１２】図２は本発明の可燃ガス検出装置における
補正演算の流れを説明するためのブロック図である。図
２に示す例において、可燃ガス検出装置のガスセンサか
ら測定された可燃ガスセンサ出力はまずセンサ間の誤差
をなくすため補正演算され、その後温度測定手段で測定
した温度信号および流速測定手段で測定した流速信号に
基づきさらに補正演算した後、リニアライザを通過させ
、補正演算後のガス濃度を求めている。図２のブロック
中、補正演算に用いるＢＴ　、ＫＴ　、ＢＶ　、ＫＶ　
はそれぞれ予め求めた実際のセンサの較正曲線から求め
ている。ここで、ＢＴは測定ガスの温度変化によるセン
サのゼロ点変動を補正する変数、ＫＴは測定ガスの温度
変化によるセンサの可燃ガスに対する感度を補正する変
数、ＢＶは測定ガスの流速変化によるセンサのゼロ点変
動を補正する変数、ＫＶは測定ガスの流速変化によるセ
ンサの可燃ガスに対する感度を補正する変数である。

【００１３】実際の補正演算の例として、燃焼排ガス中
のＣＯ濃度の補正演算は以下の式に基づいて行われ、補
正演算値はＦＣＯとして求められる。 ＦＣＯ＝ＫＶ　（ｖ）　・｛ＫＴ　（ｔ）　・（ｆＣＯ
−ＢＴ　（ｔ）　）−ＢＶ　（ｖ）　｝ ここで、ｆＣＯ：補正前のＣＯ信号、ｔ：測定ガス温度
、ｖ：測定ガス流速である。実際のＢＴ　、ＫＴ　、Ｂ
Ｖ　、ＫＶ　の一例として、それぞれを３次近似した場
合、それらはすべてａｔ３　＋ｂｔ２　＋ｃｔ＋ｄもし
くはａｖ３　＋ｂｖ２　＋ｃｖ＋ｄで近似され、各係数
は表１のようになる。

【００１４】

【表１】

【００１５】温度補正手段と流速補正手段とを有し上述
した補正演算法にしたがって補正した本発明品と、温度
補正手段のみを有し温度補正のみをおこなった従来品と
を準備し、一定のＣＯ濃度の燃焼排ガスであるスパンガ
ス、センターガス、ゼロガスを使用して測定を行った。 ガス流速を１０ｍ／ｓと一定にするとともにガス温度を
３００℃を基準に変化させた場合の従来品および本発明
品の結果を図３および図４にそれぞれ示す。また、ガス
温度を３００℃と一定にするとともにガス流速を１０ｍ
／ｓを基準に変化させた場合の従来品および本発明品の
結果を図５および図６にそれぞれ示す。これらの結果よ
り、本発明品の方が従来品に比べてガス温度またはガス
流速が変化しても測定したガス濃度はほとんど変化せず
、良好な測定結果を得ることができることがわかる。

【００１６】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば
、上述した実施例では、ＣＯ濃度の測定しか実際の例を
示さなかったが、ほかの成分濃度の測定にも同様に本発
明を適用できることはいうまでもない。また、上述した
係数の値も一実施例の値であって、実際の較正曲線から
その都度求めるため、その都度異なることはいうまでも
ない。

【００１７】

【発明の効果】上述した実施例から明らかなように、本
発明によれば、プローブ先端に可燃ガスセンサを設けた
可燃ガス検出装置において、温度測定手段の他に流速測
定手段を設け、ガスセンサからの出力を温度および流速
に基づき補正演算を行うよう構成したため、測定ガスで
ある燃焼排ガス等の温度および流速の変動に影響される
ことなく、測定ガス中の可燃ガス成分の濃度を精度良く
測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の可燃ガス検出装置の先端部の
構成を示す図、 （ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図２】本発明の可燃ガス検出装置における補正演算の
流れを説明するためのブロック図である。

【図３】ガス流速を一定にしガス温度を変化させたとき
の従来品の結果を示すグラフである。

【図４】ガス流速を一定にしガス温度を変化させたとき
の本発明品の結果を示すグラフである。

【図５】ガス温度を一定にしガス流速を変化させたとき
の従来品の結果を示すグラフである。

【図６】ガス温度を一定にしガス流速を変化させたとき
の本発明品の結果を示すグラフである。

【図７】従来の可燃ガス検出装置の先端部の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１　　プローブ管 ２　　保護管 ３　　支持部 ４　　可燃ガスセンサ ５　　測温素子 ６　　流速センサ ７　　保護フィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　可燃ガスセンサを使用した可燃ガス検
   出装置において、ガスセンサ近傍に測定ガスの温度を検
   出する温度検出手段を設け、測定した温度からガスセン
   サの温度補正を実施するとともに、ガスセンサの近傍に
   測定ガスの流速を検出する流速測定手段を設け、測定し
   た流速からガスセンサの流速補正を実施するよう構成し
   たことを特徴とする可燃ガス検出装置。
2. 【請求項２】　　可燃ガスセンサを使用した可燃ガス検
   出装置の補正演算方法において、ガスセンサ近傍の測定
   ガスの温度および流速を測定し、測定した温度および流
   速に基づきガスセンサの温度補正および流速補正を実施
   することを特徴とする可燃ガス検出装置の補正演算方法
   。