ボイラ用排ガスＣＯ測定構造
【課題】 接触燃焼式のＣＯセンサは、構造が簡単で安価だが、測定原理上、酸素を必要とする。排ガス中に酸素がなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、ボイラからの排ガス中のＣＯを測定可能とする。
【解決手段】 ボイラ１の煙突１０と送風機１１とが、排ガス導入路１９により接続される。排ガス導入路１９には、送風機１１の吸込みにより、煙突１０から排ガスが導入されると共に、エゼクタ２０の空気導入口（吸入口）２１から外気が導入される。排ガス導入路１９には、空気導入口２１よりも下流に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられている。エゼクタ２０にて空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給されることで、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【解決手段】 ボイラ１の煙突１０と送風機１１とが、排ガス導入路１９により接続される。排ガス導入路１９には、送風機１１の吸込みにより、煙突１０から排ガスが導入されると共に、エゼクタ２０の空気導入口（吸入口）２１から外気が導入される。排ガス導入路１９には、空気導入口２１よりも下流に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられている。エゼクタ２０にて空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給されることで、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気ボイラや温水ボイラなどの各種ボイラにおいて、排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）の有無または濃度を測定するためのボイラ用排ガスＣＯ測定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不完全燃焼を起こすと、有毒なＣＯが発生することはよく知られている。そこで、ボイラは、不完全燃焼を防止するよう構成され運転されるが、万一の場合に備えて、排ガス中のＣＯの有無を監視できると好ましい。ＣＯを測定するためのＣＯセンサには、各種のものが存在するが、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものが使用できれば好ましい。接触燃焼式のＣＯセンサは、高温環境下でも使用可能であるから、この点からも、ボイラの排ガス中のＣＯを測定するのには好適である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
接触燃焼式のＣＯセンサは、可燃性ガスであるＣＯを触媒により燃焼させて、その燃焼熱により電気抵抗が変化することを利用する。そのため、原理上、可燃性ガスを燃焼させるための酸素が必要である。従って、測定雰囲気に酸素がなければ、ボイラの煙道や煙突に、単にＣＯセンサを設置しただけでは、ＣＯを測定することはできない。
【０００４】
ところが、そもそも排ガス中にＣＯが含まれるのは、酸素不足の状態で燃焼（不完全燃焼）している場合である。従って、接触燃焼式のように、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサでは、排ガス中のＣＯを測定することができない場合も起こり得る。
【０００５】
特に、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減などのために、低空気比で燃焼させたい場合があるが、そのようなボイラ（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３１３３２９）では、必然的に排ガス中の酸素濃度が低くなる。従って、万一、不完全燃焼して排ガス中にＣＯが含まれるようになった場合には、その旨を検知する必要が生じる。ところが、前述したように、排ガス中に酸素がないまたは少ない場合には、接触燃焼式のように、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いることができない。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いつつ、排ガス中に酸素が存在しなくても、排ガス中のＣＯを測定可能とすることにある。特に、構造が簡単で安価な接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、ボイラの排ガス中のＣＯを測定する構造であって、排ガスが通される排ガス路と、この排ガス路に設けられる前記ＣＯセンサと、このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段とを備えることを特徴とするボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、空気導入手段により排ガスに空気を混入することで、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサ（典型的には接触燃焼式のＣＯセンサ）であっても、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記ボイラは、低空気比で燃焼可能に構成されると共に、低空気比で燃焼中、前記ＣＯセンサにより排ガス中のＣＯを監視されることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１０】
低空気比で燃焼させるボイラの場合、排ガス中の酸素濃度が低くて、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを本来は用いることはできないが、請求項２に記載の発明によれば、低空気比で燃焼中でも、万一の不完全燃焼を検知することができる。すなわち、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記ボイラの煙道または煙突と、送風機とが、前記排ガス路としての排ガス導入路により接続され、この排ガス導入路には、前記送風機の吸込みにより、前記煙道または前記煙突から排ガスが導入されると共に、前記空気導入手段としての空気導入口から外気が導入され、前記ＣＯセンサは、前記空気導入口よりも下流において、前記排ガス導入路に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ボイラに備え付けの送風機の吸込みを利用して、煙道または煙突から排ガスの一部を引き込み、その引き込みにより外気を吸い込んで、排ガスに空気を混入することができる。そして、排ガスと空気とは、ＣＯセンサへ送られる構成である。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記ボイラの送風機からの空気が通される空気導入路に、前記ボイラの煙道または煙突からの排ガスが通される排ガス導入路が接続されて、前記排ガス路および前記空気導入手段が構成され、前記空気導入路には、前記送風機から空気が導入されると共に、この空気の流れにより、前記煙道または前記煙突から前記排ガス導入路を介して排ガスが吸引され、前記ＣＯセンサは、前記空気導入路への前記排ガス導入路の接続部よりも下流において、前記空気導入路に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、ボイラに備え付けの送風機の吐出を利用して、煙道または煙突から排ガスの一部を吸い込んで、排ガスに空気を混入することができる。そして、排ガスと空気とは、ＣＯセンサへ送られる構成である。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記排ガス路は、前記ボイラの煙道または煙突から構成され、前記空気導入手段は、前記ＣＯセンサまたはそれより上流において、前記排ガス路に、送風機またはポンプから外気を導入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、ボイラの煙道または煙突にＣＯセンサを設置するが、送風機またはポンプからの外気を混入した排ガスがＣＯセンサへ送られる。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造によれば、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いつつ、排ガス中に酸素が存在しなくても、排ガス中のＣＯを測定可能とすることができる。従って、構造が簡単で安価な接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の排ガスＣＯ測定構造は、各種ボイラにおいて、その排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）を測定するものである。従って、本発明の排ガスＣＯ測定構造は、ボイラに組み込まれ、ボイラの一部を構成する。ボイラは、その種類を特に問わないが、典型的には小型貫流ボイラである。
【００１９】
ボイラは、周知のとおり、バーナと伝熱管とを有する缶体を備える。バーナには、燃料が供給されると共に、送風機から燃焼用空気が供給される。これにより、バーナから缶体内へ向けて、燃料の燃焼が可能とされる。バーナからの燃焼ガスにより伝熱管の加熱が図られ、伝熱管との熱交換後の排ガスは、煙道および煙突を介して外部へ排出される。
【００２０】
排ガスＣＯ測定構造は、ＣＯセンサを備え、このＣＯセンサにより、排ガス中のＣＯを測定する。ＣＯセンサとしては、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものを用いるのが好ましい。接触燃焼式のＣＯセンサは、可燃性ガスであるＣＯを触媒により燃焼させて、その燃焼熱により電気抵抗が変化することを利用する。そのため、原理上、可燃性ガスを燃焼させるための酸素が、測定雰囲気中に必要となる。
【００２１】
ところが、不完全燃焼の場合、排ガス中の酸素濃度はそもそも低い。特に、低空気比で燃焼させるボイラの場合には、排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合には、接触燃焼式のＣＯセンサでは検知できないおそれがある。
【００２２】
そこで、本発明の排ガスＣＯ測定構造では、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とする。但し、接触燃焼式のＣＯセンサに限らず、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、本発明は同様に適用されるものである。つまり、ここでは接触燃焼式のＣＯセンサを例に説明するが、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、本発明は同様に適用されるものである。
【００２３】
ここで、空気比とは、実際燃焼空気量／理論燃焼空気量をいう。つまり、「燃焼に際して実際に必要な空気量」／「燃焼に際して理論上必要な空気量」を「空気比」という。そして、低空気比とは、空気比が１．１以下、好ましくは１．０５以下をいう。
【００２４】
排ガスＣＯ測定構造は、排ガスが通される排ガス路と、この排ガス路に設けられる接触燃焼式のＣＯセンサと、このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段とを備える。空気導入手段により、排ガスに空気が混入されることで、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。排ガス中への空気の混入の仕方により、次の三つの実施形態を挙げることができる。
【００２５】
第一実施形態では、缶体からの排ガスが通される煙道または煙突と、バーナへ燃焼用空気を供給する送風機の吸込口とが、排ガス導入路により接続される。従って、送風機には、外気に加えて排ガスも供給されるが、排ガス再循環の場合と比較して、排ガスの戻し量は微小でよい。
【００２６】
排ガス導入路には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられると共に、このＣＯセンサよりも上流に、エゼクタが設けられる。排ガス導入路には、送風機の吸込みにより、煙道または煙突からの排ガスが導入されると共に、エゼクタの空気導入口から外気が吸引される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００２７】
第二実施形態では、送風機の吐出口からバーナへ燃焼用空気を供給する管路に、空気導入路を分岐して設ける。この空気導入路の先端部は、通常は、煙道または煙突に接続される。従って、送風機からの空気は、バーナへ供給されると共に、空気導入路を介して煙道または煙突へも供給される。
【００２８】
空気導入路には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられると共に、このＣＯセンサよりも上流に、エゼクタが設けられる。このエゼクタの吸入口と、煙道または煙突とは、排ガス導入路を介して接続される。空気導入路には、送風機から吐出される空気が導入されると共に、この空気の流れにより、エゼクタにおいて排ガス導入路から排ガスが吸引される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００２９】
第三実施形態では、煙道または煙突に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられる。そして、煙道または煙突には、このＣＯセンサの設置部またはそれより上流において、送風機またはポンプから外気が導入される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００３０】
低空気比で燃焼可能に構成されるボイラは、排ガス中の酸素濃度が０％付近で運転されるため、前記各実施形態の排ガスＣＯ測定構造が好適に適用される。この際、ボイラの起動時や、燃焼の移行時などを除いた定常運転時（低空気比での燃焼中）のＣＯの排出を監視するのに特に好適に適用される。
【実施例１】
【００３１】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、各種のボイラに適用可能であるが、ここではガス焚きの小型貫流ボイラに適用した例について説明する。
【００３２】
図１は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例１が適用されたボイラ１を示す概略図であり、一部を断面にして示している。ボイラ１は、バーナ２と多数の水管（伝熱管）３，３，…とを有する缶体４を備える。缶体４内の各水管３は、垂直に配置され、下端部が下部管寄せ５に接続される一方、上端部が上部管寄せ６に接続されている。缶体４には、バーナ２側の一端部に、給気路７が接続される一方、バーナ２と反対側の他端部に、排気路８が接続されている。排気路８は、煙道９および煙突（排気筒）１０から構成される。
【００３３】
本実施例のバーナ２は、平面状の燃焼面（予混合気噴出面）を有する完全予混合式とされている。また、このバーナ２は、燃焼量を調整可能に構成されている。本実施例では、高燃焼、低燃焼および停止の三段階で燃焼量が切り替えられる。バーナ２には、燃焼量に応じた量の燃焼用空気とガス燃料とが供給される。
【００３４】
バーナ２への燃焼用空気の供給は、送風機１１からの空気を、給気路７を介して送り込むことでなされる。送風機１１は、周知のとおり、吸込口１２から外気を取り込んで、吐出口１３から送り出す構成である。送風機１１から送り出された空気は、燃焼用空気として、給気路７を介してバーナ２へ供給される。
【００３５】
燃焼用空気の流量の調整は、インバータを用いて送風機１１の回転数を制御することで行われる。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、給気路７の中途にダンパ１４を設けて行ってもよい。この場合、給気路７には、流路方向と直交して回転軸１５が配置されており、この回転軸１５にて回転可能に、板状のダンパ１４が設けられる。この際、回転軸１５は、ダンパ１４および給気路７の幅方向中央に配置される。給気路７内にダンパ１４が回転可能に保持されることで、その傾き角を調整して、バーナ２へ送り出す空気流量を調整することができる。
【００３６】
バーナ２へのガス燃料の供給は、燃料供給路１６からのガス燃料を、給気路７を介して送り込むことでなされる。給気路７にダンパ１４が設けられる場合、給気路７には、ダンパ１４より下流において、燃料供給路１６からガス燃料が供給可能とされる。燃料供給路１６からのガス燃料は、給気路７内において噴出され、送風機１１からの空気に混入される。燃料供給路１６には流量調整弁１７が設けられており、この流量調整弁１７の開度を調整することで、バーナ２へ供給するガス燃料の流量を調整することができる。
【００３７】
このようにして、送風機１１からの燃焼用空気と、燃料供給路１６からのガス燃料とは、給気路７内において予混合される。そして、この予混合気は、バーナ２から缶体４内へ向けて噴出される。この際、予混合気は着火手段（図示省略）により着火され、バーナ２から缶体４内へ向けて燃焼する。この燃焼に伴い生ずる燃焼ガスは、缶体４内の各水管３と熱交換して排ガスとなり、排気路８から大気中へ排出される。各水管３内の水は、バーナ２からの燃焼ガスにより加熱され、蒸気化される。この蒸気は、上部管寄せ６から気水分離器（図示省略）などを介して、蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。
【００３８】
ところで、本実施例のボイラ１は、超低ＮＯｘ化を図るために、低空気比で燃焼可能に構成されている。すなわち、空気比は１．１以下、好ましくは１．０５以下とされる。たとえば、空気比を実質的に１．０に設定して運転したり、あるいは１．００５などに設定したりして運転される。このような場合、缶体４からの排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合に備えて、排ガス中のＣＯを検知する安全対策が必要となる。そこで、本実施例のボイラ１では、缶体４からの排ガス中のＣＯが、ＣＯセンサ１８により監視される。ＣＯセンサ１８としては、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものを用いるのが好ましい。
【００３９】
接触燃焼式のＣＯセンサ１８としては、従来公知の各種のものを使用できる。具体的には、白金線コイル上にアルミナや触媒を設けた検知素子が、補償素子などと共にブリッジ回路を構成して用いられる。そして、その測定原理は、検知素子表面に接触した可燃性ガス（ＣＯ）を触媒により燃焼させ、その燃焼熱が白金線コイルの温度を高めて電気抵抗を変化させるので、これを利用して電圧出力に変換してガス濃度を求めるものである。
【００４０】
従って、接触燃焼式のＣＯセンサ１８の場合、その測定原理上、可燃性ガスであるＣＯを燃焼させるための酸素が、測定雰囲気中に必要となる。ところが、前述したように、低空気比で燃焼させるボイラ１の場合には、排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合にも、単に排気路８に接触燃焼式のＣＯセンサ１８を設けただけでは、ＣＯを検知できないおそれがある。以下に述べる排ガスＣＯ測定構造は、この点を考慮して構成されている。
【００４１】
すなわち、本実施例のボイラ１では、煙突１０の中途部と、送風機１１の吸込口１２とが、排ガス導入路１９により接続されている。これにより、送風機１１には、外気に加えて排ガスも供給されることになる。この際、ＣＯセンサ１８によるＣＯの測定を目的とするため、排ガス再循環の場合と比較して、排ガスの戻し量は微小でよい。この戻し量は、特に問わないが、たとえば給気路７を流れる燃焼用空気中の排ガスの割合は約１％とされる。
【００４２】
排ガス導入路１９には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられると共に、このＣＯセンサ１８よりも上流に、エゼクタ２０が設けられる。このエゼクタ２０の吸入口は、大気に開口されて空気導入口２１とされている。なお、排ガス導入路１９には、エゼクタ２０よりも上流に、電磁弁（図示省略）を設けてもよい。
【００４３】
排ガス導入路１９には、送風機１１の吸込みにより、煙突１０から排ガスの一部が引き込まれると共に、エゼクタ２０の空気導入口２１から外気が吸引される。煙突１０からエゼクタ２０へ送り込む排ガス流量を調整しておくことで、空気導入口２１から吸引される空気量が所望に維持され、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。
【００４４】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。そして、ＣＯセンサ１８にてＣＯを測定後の排ガスは、送風機１１へ吸い込まれる。
【００４５】
ところで、エゼクタ２０の吸入口（空気導入口２１）から導入される空気量は、導入し過ぎによる排ガスの希釈を防止しつつも、ＣＯセンサ１８によりＣＯを測定可能とする程度の空気量とする。具体的には、ＣＯの燃焼には酸素が実質的に同等量必要であり、また空気中に酸素が約２１％含まれていることを考慮して設定される。たとえば、２０００ｐｐｍのＣＯを測定するために必要な空気量は、ＣＯ量の約１／１００程度に設定される。但し、どの程度のＣＯを測定可能とするか、および導入空気量はどの程度とするかは、適宜に設定されるものであり、上記の例に限定されるものではない。
【００４６】
ＣＯセンサ１８による排ガス中のＣＯの監視は、ボイラ１の起動時やバーナ２の燃焼移行時などを除いた定常時、すなわち低空気比での燃焼中に特に有効である。そして、万一、ＣＯセンサ１８により所定濃度のＣＯが検出された場合には、バーナ２の燃焼を停止したり、警報を出したりする。あるいは、ＣＯセンサ１８によるＣＯ濃度の測定結果に基づいて、ボイラ１を制御してもよい。たとえば、送風機１１の回転をインバータ制御したり、給気路７のダンパ１４の回転停止位置を微調整したり、あるいは燃料供給路１６の流量調整弁１７の開度を微調整したりして、燃焼状態が改善されるように制御する。
【実施例２】
【００４７】
図２は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例２を示す概略図である。本実施例２の排ガスＣＯ測定構造も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。また、両実施例において、排ガスＣＯ測定構造が適用されるボイラ１の構成は同一であるので、図示および説明は省略する。
【００４８】
本実施例２では、送風機１１の吐出口１３と、煙突１０の中途部とが、空気導入路２２により接続される。給気路７にダンパ１４が設けられる場合、給気路７のダンパ１４（図１）より上流部と、煙突１０の中途部とが、空気導入路２２により接続される。これにより、送風機１１からの空気は、バーナ２へ供給されると共に、一部が空気導入路２２を介して煙突１０へも供給される。しかも、給気路７のダンパ１４より上流部において、給気路７に空気導入路２２を分岐して設けることで、空気導入路２２へ供給される空気にガス燃料が含まれるのを防止することができる。
【００４９】
空気導入路２２には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられると共に、このＣＯセンサ１８よりも上流に、エゼクタ２０が設けられる。但し、ＣＯセンサ１８の設置個所は、エゼクタ２０の吸入口２３よりも下流であればよく、図示例のように、エゼクタ２０を構成するディフューザ２４の出口部に設けてもよい。そして、エゼクタ２０の吸入口２３は、排ガス導入路１９を介して煙突１０と接続されている。この際、煙突１０には、空気導入路２２の出口よりも上流側に、排ガス導入路１９を接続するのがよい。なお、空気導入路２２には、エゼクタ２０よりも上流に、電磁弁２５を設けてもよい。
【００５０】
空気導入路２２には、送風機１１から吐出される空気が導入されると共に、この空気の流れにより、排ガス導入路１９を介してエゼクタ２０の吸入口２３から排ガスが吸引される。送風機１１からエゼクタ２０へ送り込む空気流量を調整しておくことで、排ガス導入路１９から吸引される排ガス量が所望に維持され、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。
【００５１】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。そして、ＣＯセンサ１８にてＣＯを測定後の排ガスは、再び煙突１０へ戻されて排出される。
【実施例３】
【００５２】
図３は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３を示す概略図である。本実施例３の排ガスＣＯ測定構造も、基本的には前記実施例１および前記実施例２と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。また、両実施例において、排ガスＣＯ測定構造が適用されるボイラ１の構成は同一であるので、図示および説明は省略する。
【００５３】
本実施例３では、煙突１０自体に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられる。そして、煙突１０には、このＣＯセンサ１８の設置部２６へ向けて、送風機１１からの空気が空気導入路２２を介して供給される。この際、送風機１１からＣＯセンサ１８の設置部２６へ送り込む空気は、所望の一定量に設定されている。従って、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。ところで、空気導入路２２には電磁弁２５が設けられており、この電磁弁２５の開閉を操作することで、空気の供給タイミングを制御することができる。たとえば、電磁弁２５の開閉を制御して、ＣＯセンサ１８の設置部２６へ、定期的に空気を供給することができる。
【００５４】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００５５】
ところで、図４は、図３に基づき説明した実施例３の変形例を示す図である。図３の実施例では、ボイラ１の送風機１１を用いたが、図４の実施例では、ポンプ２７を用いている。その他の構成は、図３の実施例と同様であるため、説明は省略する。
【００５６】
本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、ボイラ１の構成は、一例であって、適宜変更可能なことは言うまでもない。たとえば、前記各実施例では、気体燃料を用いたガス焚きボイラに適用した例について説明したが、液体燃料を用いた油焚きボイラに適用することもできる。また、缶体４は、図１の構成に限らず、円筒状に水管３，３，…が並んで構成される燃焼室の上部にバーナを設け、このバーナから下方の燃焼室へ向けて燃焼がなされる構成でもよい。
【００５７】
また、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、低空気比で燃焼されるボイラ１に限らず、通常のボイラ１にも同様に適用可能である。この場合も、万一、不完全燃焼した場合には、排ガス中の酸素濃度が低くなるので、単に煙道９または煙突１０に接触燃焼式のＣＯセンサ１８を設置しただけでは、ＣＯを測定できないおそれがあるからである。
【００５８】
また、前記各実施例では、ＣＯセンサ１８として接触燃焼式のものを用いたが、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例１が適用されたボイラを示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例２を示す概略図である。
【図３】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３を示す概略図である。
【図４】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボイラ
４ 缶体
７ 給気路
８ 排気路（排ガス路）
９ 煙道
１０ 煙突
１１ 送風機
１８ ＣＯセンサ
１９ 排ガス導入路（排ガス路）
２１ 空気導入口（空気導入手段）
２２ 空気導入路（空気導入手段）
２７ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気ボイラや温水ボイラなどの各種ボイラにおいて、排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）の有無または濃度を測定するためのボイラ用排ガスＣＯ測定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不完全燃焼を起こすと、有毒なＣＯが発生することはよく知られている。そこで、ボイラは、不完全燃焼を防止するよう構成され運転されるが、万一の場合に備えて、排ガス中のＣＯの有無を監視できると好ましい。ＣＯを測定するためのＣＯセンサには、各種のものが存在するが、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものが使用できれば好ましい。接触燃焼式のＣＯセンサは、高温環境下でも使用可能であるから、この点からも、ボイラの排ガス中のＣＯを測定するのには好適である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
接触燃焼式のＣＯセンサは、可燃性ガスであるＣＯを触媒により燃焼させて、その燃焼熱により電気抵抗が変化することを利用する。そのため、原理上、可燃性ガスを燃焼させるための酸素が必要である。従って、測定雰囲気に酸素がなければ、ボイラの煙道や煙突に、単にＣＯセンサを設置しただけでは、ＣＯを測定することはできない。
【０００４】
ところが、そもそも排ガス中にＣＯが含まれるのは、酸素不足の状態で燃焼（不完全燃焼）している場合である。従って、接触燃焼式のように、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサでは、排ガス中のＣＯを測定することができない場合も起こり得る。
【０００５】
特に、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減などのために、低空気比で燃焼させたい場合があるが、そのようなボイラ（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３１３３２９）では、必然的に排ガス中の酸素濃度が低くなる。従って、万一、不完全燃焼して排ガス中にＣＯが含まれるようになった場合には、その旨を検知する必要が生じる。ところが、前述したように、排ガス中に酸素がないまたは少ない場合には、接触燃焼式のように、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いることができない。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いつつ、排ガス中に酸素が存在しなくても、排ガス中のＣＯを測定可能とすることにある。特に、構造が簡単で安価な接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、ボイラの排ガス中のＣＯを測定する構造であって、排ガスが通される排ガス路と、この排ガス路に設けられる前記ＣＯセンサと、このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段とを備えることを特徴とするボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、空気導入手段により排ガスに空気を混入することで、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサ（典型的には接触燃焼式のＣＯセンサ）であっても、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記ボイラは、低空気比で燃焼可能に構成されると共に、低空気比で燃焼中、前記ＣＯセンサにより排ガス中のＣＯを監視されることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１０】
低空気比で燃焼させるボイラの場合、排ガス中の酸素濃度が低くて、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを本来は用いることはできないが、請求項２に記載の発明によれば、低空気比で燃焼中でも、万一の不完全燃焼を検知することができる。すなわち、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記ボイラの煙道または煙突と、送風機とが、前記排ガス路としての排ガス導入路により接続され、この排ガス導入路には、前記送風機の吸込みにより、前記煙道または前記煙突から排ガスが導入されると共に、前記空気導入手段としての空気導入口から外気が導入され、前記ＣＯセンサは、前記空気導入口よりも下流において、前記排ガス導入路に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ボイラに備え付けの送風機の吸込みを利用して、煙道または煙突から排ガスの一部を引き込み、その引き込みにより外気を吸い込んで、排ガスに空気を混入することができる。そして、排ガスと空気とは、ＣＯセンサへ送られる構成である。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記ボイラの送風機からの空気が通される空気導入路に、前記ボイラの煙道または煙突からの排ガスが通される排ガス導入路が接続されて、前記排ガス路および前記空気導入手段が構成され、前記空気導入路には、前記送風機から空気が導入されると共に、この空気の流れにより、前記煙道または前記煙突から前記排ガス導入路を介して排ガスが吸引され、前記ＣＯセンサは、前記空気導入路への前記排ガス導入路の接続部よりも下流において、前記空気導入路に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、ボイラに備え付けの送風機の吐出を利用して、煙道または煙突から排ガスの一部を吸い込んで、排ガスに空気を混入することができる。そして、排ガスと空気とは、ＣＯセンサへ送られる構成である。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記排ガス路は、前記ボイラの煙道または煙突から構成され、前記空気導入手段は、前記ＣＯセンサまたはそれより上流において、前記排ガス路に、送風機またはポンプから外気を導入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造である。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、ボイラの煙道または煙突にＣＯセンサを設置するが、送風機またはポンプからの外気を混入した排ガスがＣＯセンサへ送られる。従って、ボイラの缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造によれば、測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いつつ、排ガス中に酸素が存在しなくても、排ガス中のＣＯを測定可能とすることができる。従って、構造が簡単で安価な接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の排ガスＣＯ測定構造は、各種ボイラにおいて、その排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）を測定するものである。従って、本発明の排ガスＣＯ測定構造は、ボイラに組み込まれ、ボイラの一部を構成する。ボイラは、その種類を特に問わないが、典型的には小型貫流ボイラである。
【００１９】
ボイラは、周知のとおり、バーナと伝熱管とを有する缶体を備える。バーナには、燃料が供給されると共に、送風機から燃焼用空気が供給される。これにより、バーナから缶体内へ向けて、燃料の燃焼が可能とされる。バーナからの燃焼ガスにより伝熱管の加熱が図られ、伝熱管との熱交換後の排ガスは、煙道および煙突を介して外部へ排出される。
【００２０】
排ガスＣＯ測定構造は、ＣＯセンサを備え、このＣＯセンサにより、排ガス中のＣＯを測定する。ＣＯセンサとしては、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものを用いるのが好ましい。接触燃焼式のＣＯセンサは、可燃性ガスであるＣＯを触媒により燃焼させて、その燃焼熱により電気抵抗が変化することを利用する。そのため、原理上、可燃性ガスを燃焼させるための酸素が、測定雰囲気中に必要となる。
【００２１】
ところが、不完全燃焼の場合、排ガス中の酸素濃度はそもそも低い。特に、低空気比で燃焼させるボイラの場合には、排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合には、接触燃焼式のＣＯセンサでは検知できないおそれがある。
【００２２】
そこで、本発明の排ガスＣＯ測定構造では、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定可能とする。但し、接触燃焼式のＣＯセンサに限らず、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、本発明は同様に適用されるものである。つまり、ここでは接触燃焼式のＣＯセンサを例に説明するが、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、本発明は同様に適用されるものである。
【００２３】
ここで、空気比とは、実際燃焼空気量／理論燃焼空気量をいう。つまり、「燃焼に際して実際に必要な空気量」／「燃焼に際して理論上必要な空気量」を「空気比」という。そして、低空気比とは、空気比が１．１以下、好ましくは１．０５以下をいう。
【００２４】
排ガスＣＯ測定構造は、排ガスが通される排ガス路と、この排ガス路に設けられる接触燃焼式のＣＯセンサと、このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段とを備える。空気導入手段により、排ガスに空気が混入されることで、排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。排ガス中への空気の混入の仕方により、次の三つの実施形態を挙げることができる。
【００２５】
第一実施形態では、缶体からの排ガスが通される煙道または煙突と、バーナへ燃焼用空気を供給する送風機の吸込口とが、排ガス導入路により接続される。従って、送風機には、外気に加えて排ガスも供給されるが、排ガス再循環の場合と比較して、排ガスの戻し量は微小でよい。
【００２６】
排ガス導入路には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられると共に、このＣＯセンサよりも上流に、エゼクタが設けられる。排ガス導入路には、送風機の吸込みにより、煙道または煙突からの排ガスが導入されると共に、エゼクタの空気導入口から外気が吸引される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００２７】
第二実施形態では、送風機の吐出口からバーナへ燃焼用空気を供給する管路に、空気導入路を分岐して設ける。この空気導入路の先端部は、通常は、煙道または煙突に接続される。従って、送風機からの空気は、バーナへ供給されると共に、空気導入路を介して煙道または煙突へも供給される。
【００２８】
空気導入路には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられると共に、このＣＯセンサよりも上流に、エゼクタが設けられる。このエゼクタの吸入口と、煙道または煙突とは、排ガス導入路を介して接続される。空気導入路には、送風機から吐出される空気が導入されると共に、この空気の流れにより、エゼクタにおいて排ガス導入路から排ガスが吸引される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００２９】
第三実施形態では、煙道または煙突に、接触燃焼式のＣＯセンサが設けられる。そして、煙道または煙突には、このＣＯセンサの設置部またはそれより上流において、送風機またはポンプから外気が導入される。これにより、空気を混入された排ガスがＣＯセンサへ供給され、缶体から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサを用いて、排ガス中のＣＯを測定できる。
【００３０】
低空気比で燃焼可能に構成されるボイラは、排ガス中の酸素濃度が０％付近で運転されるため、前記各実施形態の排ガスＣＯ測定構造が好適に適用される。この際、ボイラの起動時や、燃焼の移行時などを除いた定常運転時（低空気比での燃焼中）のＣＯの排出を監視するのに特に好適に適用される。
【実施例１】
【００３１】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、各種のボイラに適用可能であるが、ここではガス焚きの小型貫流ボイラに適用した例について説明する。
【００３２】
図１は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例１が適用されたボイラ１を示す概略図であり、一部を断面にして示している。ボイラ１は、バーナ２と多数の水管（伝熱管）３，３，…とを有する缶体４を備える。缶体４内の各水管３は、垂直に配置され、下端部が下部管寄せ５に接続される一方、上端部が上部管寄せ６に接続されている。缶体４には、バーナ２側の一端部に、給気路７が接続される一方、バーナ２と反対側の他端部に、排気路８が接続されている。排気路８は、煙道９および煙突（排気筒）１０から構成される。
【００３３】
本実施例のバーナ２は、平面状の燃焼面（予混合気噴出面）を有する完全予混合式とされている。また、このバーナ２は、燃焼量を調整可能に構成されている。本実施例では、高燃焼、低燃焼および停止の三段階で燃焼量が切り替えられる。バーナ２には、燃焼量に応じた量の燃焼用空気とガス燃料とが供給される。
【００３４】
バーナ２への燃焼用空気の供給は、送風機１１からの空気を、給気路７を介して送り込むことでなされる。送風機１１は、周知のとおり、吸込口１２から外気を取り込んで、吐出口１３から送り出す構成である。送風機１１から送り出された空気は、燃焼用空気として、給気路７を介してバーナ２へ供給される。
【００３５】
燃焼用空気の流量の調整は、インバータを用いて送風機１１の回転数を制御することで行われる。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、給気路７の中途にダンパ１４を設けて行ってもよい。この場合、給気路７には、流路方向と直交して回転軸１５が配置されており、この回転軸１５にて回転可能に、板状のダンパ１４が設けられる。この際、回転軸１５は、ダンパ１４および給気路７の幅方向中央に配置される。給気路７内にダンパ１４が回転可能に保持されることで、その傾き角を調整して、バーナ２へ送り出す空気流量を調整することができる。
【００３６】
バーナ２へのガス燃料の供給は、燃料供給路１６からのガス燃料を、給気路７を介して送り込むことでなされる。給気路７にダンパ１４が設けられる場合、給気路７には、ダンパ１４より下流において、燃料供給路１６からガス燃料が供給可能とされる。燃料供給路１６からのガス燃料は、給気路７内において噴出され、送風機１１からの空気に混入される。燃料供給路１６には流量調整弁１７が設けられており、この流量調整弁１７の開度を調整することで、バーナ２へ供給するガス燃料の流量を調整することができる。
【００３７】
このようにして、送風機１１からの燃焼用空気と、燃料供給路１６からのガス燃料とは、給気路７内において予混合される。そして、この予混合気は、バーナ２から缶体４内へ向けて噴出される。この際、予混合気は着火手段（図示省略）により着火され、バーナ２から缶体４内へ向けて燃焼する。この燃焼に伴い生ずる燃焼ガスは、缶体４内の各水管３と熱交換して排ガスとなり、排気路８から大気中へ排出される。各水管３内の水は、バーナ２からの燃焼ガスにより加熱され、蒸気化される。この蒸気は、上部管寄せ６から気水分離器（図示省略）などを介して、蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。
【００３８】
ところで、本実施例のボイラ１は、超低ＮＯｘ化を図るために、低空気比で燃焼可能に構成されている。すなわち、空気比は１．１以下、好ましくは１．０５以下とされる。たとえば、空気比を実質的に１．０に設定して運転したり、あるいは１．００５などに設定したりして運転される。このような場合、缶体４からの排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合に備えて、排ガス中のＣＯを検知する安全対策が必要となる。そこで、本実施例のボイラ１では、缶体４からの排ガス中のＣＯが、ＣＯセンサ１８により監視される。ＣＯセンサ１８としては、構造が簡単で安価な接触燃焼式のものを用いるのが好ましい。
【００３９】
接触燃焼式のＣＯセンサ１８としては、従来公知の各種のものを使用できる。具体的には、白金線コイル上にアルミナや触媒を設けた検知素子が、補償素子などと共にブリッジ回路を構成して用いられる。そして、その測定原理は、検知素子表面に接触した可燃性ガス（ＣＯ）を触媒により燃焼させ、その燃焼熱が白金線コイルの温度を高めて電気抵抗を変化させるので、これを利用して電圧出力に変換してガス濃度を求めるものである。
【００４０】
従って、接触燃焼式のＣＯセンサ１８の場合、その測定原理上、可燃性ガスであるＣＯを燃焼させるための酸素が、測定雰囲気中に必要となる。ところが、前述したように、低空気比で燃焼させるボイラ１の場合には、排ガス中の酸素濃度は０％付近となるため、万一、排ガス中にＣＯが含まれることとなった場合にも、単に排気路８に接触燃焼式のＣＯセンサ１８を設けただけでは、ＣＯを検知できないおそれがある。以下に述べる排ガスＣＯ測定構造は、この点を考慮して構成されている。
【００４１】
すなわち、本実施例のボイラ１では、煙突１０の中途部と、送風機１１の吸込口１２とが、排ガス導入路１９により接続されている。これにより、送風機１１には、外気に加えて排ガスも供給されることになる。この際、ＣＯセンサ１８によるＣＯの測定を目的とするため、排ガス再循環の場合と比較して、排ガスの戻し量は微小でよい。この戻し量は、特に問わないが、たとえば給気路７を流れる燃焼用空気中の排ガスの割合は約１％とされる。
【００４２】
排ガス導入路１９には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられると共に、このＣＯセンサ１８よりも上流に、エゼクタ２０が設けられる。このエゼクタ２０の吸入口は、大気に開口されて空気導入口２１とされている。なお、排ガス導入路１９には、エゼクタ２０よりも上流に、電磁弁（図示省略）を設けてもよい。
【００４３】
排ガス導入路１９には、送風機１１の吸込みにより、煙突１０から排ガスの一部が引き込まれると共に、エゼクタ２０の空気導入口２１から外気が吸引される。煙突１０からエゼクタ２０へ送り込む排ガス流量を調整しておくことで、空気導入口２１から吸引される空気量が所望に維持され、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。
【００４４】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。そして、ＣＯセンサ１８にてＣＯを測定後の排ガスは、送風機１１へ吸い込まれる。
【００４５】
ところで、エゼクタ２０の吸入口（空気導入口２１）から導入される空気量は、導入し過ぎによる排ガスの希釈を防止しつつも、ＣＯセンサ１８によりＣＯを測定可能とする程度の空気量とする。具体的には、ＣＯの燃焼には酸素が実質的に同等量必要であり、また空気中に酸素が約２１％含まれていることを考慮して設定される。たとえば、２０００ｐｐｍのＣＯを測定するために必要な空気量は、ＣＯ量の約１／１００程度に設定される。但し、どの程度のＣＯを測定可能とするか、および導入空気量はどの程度とするかは、適宜に設定されるものであり、上記の例に限定されるものではない。
【００４６】
ＣＯセンサ１８による排ガス中のＣＯの監視は、ボイラ１の起動時やバーナ２の燃焼移行時などを除いた定常時、すなわち低空気比での燃焼中に特に有効である。そして、万一、ＣＯセンサ１８により所定濃度のＣＯが検出された場合には、バーナ２の燃焼を停止したり、警報を出したりする。あるいは、ＣＯセンサ１８によるＣＯ濃度の測定結果に基づいて、ボイラ１を制御してもよい。たとえば、送風機１１の回転をインバータ制御したり、給気路７のダンパ１４の回転停止位置を微調整したり、あるいは燃料供給路１６の流量調整弁１７の開度を微調整したりして、燃焼状態が改善されるように制御する。
【実施例２】
【００４７】
図２は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例２を示す概略図である。本実施例２の排ガスＣＯ測定構造も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。また、両実施例において、排ガスＣＯ測定構造が適用されるボイラ１の構成は同一であるので、図示および説明は省略する。
【００４８】
本実施例２では、送風機１１の吐出口１３と、煙突１０の中途部とが、空気導入路２２により接続される。給気路７にダンパ１４が設けられる場合、給気路７のダンパ１４（図１）より上流部と、煙突１０の中途部とが、空気導入路２２により接続される。これにより、送風機１１からの空気は、バーナ２へ供給されると共に、一部が空気導入路２２を介して煙突１０へも供給される。しかも、給気路７のダンパ１４より上流部において、給気路７に空気導入路２２を分岐して設けることで、空気導入路２２へ供給される空気にガス燃料が含まれるのを防止することができる。
【００４９】
空気導入路２２には、その中途に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられると共に、このＣＯセンサ１８よりも上流に、エゼクタ２０が設けられる。但し、ＣＯセンサ１８の設置個所は、エゼクタ２０の吸入口２３よりも下流であればよく、図示例のように、エゼクタ２０を構成するディフューザ２４の出口部に設けてもよい。そして、エゼクタ２０の吸入口２３は、排ガス導入路１９を介して煙突１０と接続されている。この際、煙突１０には、空気導入路２２の出口よりも上流側に、排ガス導入路１９を接続するのがよい。なお、空気導入路２２には、エゼクタ２０よりも上流に、電磁弁２５を設けてもよい。
【００５０】
空気導入路２２には、送風機１１から吐出される空気が導入されると共に、この空気の流れにより、排ガス導入路１９を介してエゼクタ２０の吸入口２３から排ガスが吸引される。送風機１１からエゼクタ２０へ送り込む空気流量を調整しておくことで、排ガス導入路１９から吸引される排ガス量が所望に維持され、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。
【００５１】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。そして、ＣＯセンサ１８にてＣＯを測定後の排ガスは、再び煙突１０へ戻されて排出される。
【実施例３】
【００５２】
図３は、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３を示す概略図である。本実施例３の排ガスＣＯ測定構造も、基本的には前記実施例１および前記実施例２と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。また、両実施例において、排ガスＣＯ測定構造が適用されるボイラ１の構成は同一であるので、図示および説明は省略する。
【００５３】
本実施例３では、煙突１０自体に、接触燃焼式のＣＯセンサ１８が設けられる。そして、煙突１０には、このＣＯセンサ１８の設置部２６へ向けて、送風機１１からの空気が空気導入路２２を介して供給される。この際、送風機１１からＣＯセンサ１８の設置部２６へ送り込む空気は、所望の一定量に設定されている。従って、空気と排ガスとの所望割合の混合が実現される。ところで、空気導入路２２には電磁弁２５が設けられており、この電磁弁２５の開閉を操作することで、空気の供給タイミングを制御することができる。たとえば、電磁弁２５の開閉を制御して、ＣＯセンサ１８の設置部２６へ、定期的に空気を供給することができる。
【００５４】
このようにして、空気を混入された排ガスがＣＯセンサ１８へ供給され、缶体４から排出される排ガス中の酸素濃度が低いかあるいは全くなくても、接触燃焼式のＣＯセンサ１８を用いて、排ガス中のＣＯを測定することができる。
【００５５】
ところで、図４は、図３に基づき説明した実施例３の変形例を示す図である。図３の実施例では、ボイラ１の送風機１１を用いたが、図４の実施例では、ポンプ２７を用いている。その他の構成は、図３の実施例と同様であるため、説明は省略する。
【００５６】
本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、ボイラ１の構成は、一例であって、適宜変更可能なことは言うまでもない。たとえば、前記各実施例では、気体燃料を用いたガス焚きボイラに適用した例について説明したが、液体燃料を用いた油焚きボイラに適用することもできる。また、缶体４は、図１の構成に限らず、円筒状に水管３，３，…が並んで構成される燃焼室の上部にバーナを設け、このバーナから下方の燃焼室へ向けて燃焼がなされる構成でもよい。
【００５７】
また、本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造は、低空気比で燃焼されるボイラ１に限らず、通常のボイラ１にも同様に適用可能である。この場合も、万一、不完全燃焼した場合には、排ガス中の酸素濃度が低くなるので、単に煙道９または煙突１０に接触燃焼式のＣＯセンサ１８を設置しただけでは、ＣＯを測定できないおそれがあるからである。
【００５８】
また、前記各実施例では、ＣＯセンサ１８として接触燃焼式のものを用いたが、測定原理上、酸素を必要とする他の方式のＣＯセンサにも、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例１が適用されたボイラを示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例２を示す概略図である。
【図３】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３を示す概略図である。
【図４】本発明のボイラ用排ガスＣＯ測定構造の実施例３の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボイラ
４ 缶体
７ 給気路
８ 排気路（排ガス路）
９ 煙道
１０ 煙突
１１ 送風機
１８ ＣＯセンサ
１９ 排ガス導入路（排ガス路）
２１ 空気導入口（空気導入手段）
２２ 空気導入路（空気導入手段）
２７ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、ボイラの排ガス中のＣＯを測定する構造であって、
排ガスが通される排ガス路と、
この排ガス路に設けられる前記ＣＯセンサと、
このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段と
を備えることを特徴とするボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項２】
前記ボイラは、低空気比で燃焼可能に構成されると共に、低空気比で燃焼中、前記ＣＯセンサにより排ガス中のＣＯを監視される
ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項３】
前記ボイラの煙道または煙突と、送風機とが、前記排ガス路としての排ガス導入路により接続され、
この排ガス導入路には、前記送風機の吸込みにより、前記煙道または前記煙突から排ガスが導入されると共に、前記空気導入手段としての空気導入口から外気が導入され、
前記ＣＯセンサは、前記空気導入口よりも下流において、前記排ガス導入路に設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項４】
前記ボイラの送風機からの空気が通される空気導入路に、前記ボイラの煙道または煙突からの排ガスが通される排ガス導入路が接続されて、前記排ガス路および前記空気導入手段が構成され、
前記空気導入路には、前記送風機から空気が導入されると共に、この空気の流れにより、前記煙道または前記煙突から前記排ガス導入路を介して排ガスが吸引され、
前記ＣＯセンサは、前記空気導入路への前記排ガス導入路の接続部よりも下流において、前記空気導入路に設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項５】
前記排ガス路は、前記ボイラの煙道または煙突から構成され、
前記空気導入手段は、前記ＣＯセンサまたはそれより上流において、前記排ガス路に、送風機またはポンプから外気を導入する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項１】
測定原理上、酸素を必要とするＣＯセンサを用いて、ボイラの排ガス中のＣＯを測定する構造であって、
排ガスが通される排ガス路と、
この排ガス路に設けられる前記ＣＯセンサと、
このＣＯセンサへ向かう排ガスに空気を混入する空気導入手段と
を備えることを特徴とするボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項２】
前記ボイラは、低空気比で燃焼可能に構成されると共に、低空気比で燃焼中、前記ＣＯセンサにより排ガス中のＣＯを監視される
ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項３】
前記ボイラの煙道または煙突と、送風機とが、前記排ガス路としての排ガス導入路により接続され、
この排ガス導入路には、前記送風機の吸込みにより、前記煙道または前記煙突から排ガスが導入されると共に、前記空気導入手段としての空気導入口から外気が導入され、
前記ＣＯセンサは、前記空気導入口よりも下流において、前記排ガス導入路に設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項４】
前記ボイラの送風機からの空気が通される空気導入路に、前記ボイラの煙道または煙突からの排ガスが通される排ガス導入路が接続されて、前記排ガス路および前記空気導入手段が構成され、
前記空気導入路には、前記送風機から空気が導入されると共に、この空気の流れにより、前記煙道または前記煙突から前記排ガス導入路を介して排ガスが吸引され、
前記ＣＯセンサは、前記空気導入路への前記排ガス導入路の接続部よりも下流において、前記空気導入路に設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【請求項５】
前記排ガス路は、前記ボイラの煙道または煙突から構成され、
前記空気導入手段は、前記ＣＯセンサまたはそれより上流において、前記排ガス路に、送風機またはポンプから外気を導入する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ用排ガスＣＯ測定構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２４１０９２（Ｐ２００８−２４１０９２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８０６０５（Ｐ２００７−８０６０５）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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