分析用排ガス前処理装置
【課題】サンプリングプローブからガス測定装置に至る間のガス道管の加熱を不要とし、結露温度を下げる除湿器を小容量化した排ガス分析用前処理装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の熱交換器と除湿器とを備えて構成し、サンプリングプローブで採取した排ガスは第１の熱交換器、第２の熱交換器、除湿器、第２の熱交換器の順に通過させてガス道管に送出させる。第１の熱交換器ではサンプリングプローブから導入した排ガスを大気と熱交換させて降温させ、除湿器では排ガスを除湿、冷却させ、第２の熱交換器では除湿器を通過した排ガスを第１の熱交換器を通過した排ガスと熱交換させて昇温させる。
【解決手段】第１、第２の熱交換器と除湿器とを備えて構成し、サンプリングプローブで採取した排ガスは第１の熱交換器、第２の熱交換器、除湿器、第２の熱交換器の順に通過させてガス道管に送出させる。第１の熱交換器ではサンプリングプローブから導入した排ガスを大気と熱交換させて降温させ、除湿器では排ガスを除湿、冷却させ、第２の熱交換器では除湿器を通過した排ガスを第１の熱交換器を通過した排ガスと熱交換させて昇温させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道から採取した排ガスをガス分析計に導くまでの前処理段階で使用する排ガス前処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉等では有害成分の把握や燃焼制御のために燃焼排ガスの連続分析が行なわれる。煙道で採取された排ガスは高温、高湿であり、これを分析計で分析できる常温、低湿状態にするのが前処理である。図６は従来の代表的な排ガス測定システムの全体構成である。排ガスは屋外の煙道５０からサンプリングプローブ５１により採取され、内部に設けたフィルタにより粉塵を除去した後、ガス道管５２によって数十ｍ離れた屋内のガス測定装置５３に導かれる。
【０００３】
図７はガス測定装置５３の代表的な内部構成である。ガス測定装置５３内では最初にミストフィルタ５５により排ガス中のミスト除去と、その際の降温により生ずる結露水の除去が行なわれる。その後、ポンプ５６を経て除湿器５７に導かれ結露温度２℃程度にまで除湿される。最後にもう一度フィルタ５８でミストを除いてガス分析計５９に導入される。
【０００４】
ところで、煙道で採取された排ガスは高湿であるため温度が低下すると結露する。結露水は排ガス中の測定成分を吸着、溶解させて測定誤差を生じさせる。ガス測定装置５３に至るまでの間での結露を防止するためガス道管５２は１２０℃以上に電気加熱されている。サンプリングプローブ５１内のフィルタも同様に１２０℃以上に加熱されている。加熱に要する電力コストは高く、設備費も高くなる。また、ミストフィルタ５５はプラスチック製で熱伝導度が低いため排ガスは十分に降温されず、その出口での排ガス温度は高い。このため結露温度を下げる除湿器５７は高い除湿能力が要求され大容量の製品が使用される。加えてミストフィルタ５５のエレメントは常に濡れた状態にあるため通過するガスの吸着も無視できないことと、結露水の逆流を防ぐ背圧確保のために装置高さが高くなる問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、サンプリングプローブからガス測定装置に至る間のガス道管の加熱を不要とし、加えて結露温度を下げるための除湿器を小容量のもので済ますことのできる排ガス分析用前処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、サンプリングプローブ（４）で採取した高温、多湿の排ガスを前処理して離れた場所に設置されたガス測定装置（５）に導くガス道管（１１）に送出する排ガス前処理装置（２）であって、第１、第２の熱交換器（４１、４２）と除湿器（１６）とを備えて構成され、サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは第１の熱交換器（４１）、第２の熱交換器（４２）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過してガス道管（１１）に送出されるように構成されており、第１の熱交換器（４１）はサンプリングプローブ（４）から送られた排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成され、除湿器（１６）は通過する排ガスを冷却して除湿するように構成され、第２の熱交換器（４２）は除湿器（１６）を通過した排ガスを第１の熱交換器（４１）を通過した排ガスと熱交換させて昇温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置である。
【０００８】
このような構成によれば、除湿器により除湿、冷却された排ガスは第２の熱交換器にて加熱されてガス導管に送出されるため従来のように結露防止のためにガス導管を加熱しておかなくてもガス導管内で結露が生じなくなる。これによりガス導管の設備コストが下がり加熱のための電気代も不要になる。また、排ガスは除湿器に入る前に除湿器を通過して冷却された後の排ガスと熱交換して冷却されるため除湿器は小容量のもの済む利点がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス前処理装置において、サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは第２の熱交換器（４２）、第１の熱交換器（４１）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過してガス道管に送出されるように構成を変え、第２の熱交換器（４２）は除湿器（１６）を通過した排ガスをサンプリングプローブ（４）から送られた排ガスと熱交換させて昇温させるように構成され、第１の熱交換器（４１）は第２の熱交換器（４２）において除湿器（１６）を通過した排ガスと熱交換した排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置である。
【００１０】
このような構成によれば、除湿器を出た排ガスはサンプリングプローブを出て第２の熱交換器に入ったばかりの高温の排ガスと熱交換を行なうため一層高温に加熱されてガス導管に送り込まれる。このため外気温が０℃以下と低い場合であっても電気加熱されていないガス導管内で結露することなくガス測定装置５に送り込むことができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の排ガス前処理装置において、第１、第２の熱交換器（４１、４２）は側面が外壁（３１）、中間壁（３２）、内壁（３３）からなる三重壁構造で両端を塞いだ円筒容器（１５）として一体的に形成されてその円筒中心軸を鉛直にして設置されており、外壁（３１）と内壁（３３）は熱伝導性の高い薄板で、中間壁（３２）は熱伝導性の低い板で形成され、外壁（３１）の外面には放熱フィン（２９）が取り付けてあり、外壁（３１）と中間壁（３２）に囲まれた第１のガス流路（３６）の上面には第１のガス出入口（２５）が、中間壁（３２）と内壁（３３）に囲まれた第２のガス流路（３７）には上面に第２のガス出入口（２６）、下面に第４のガス出入口（２８）が、内壁（３３）に囲まれた第３のガス流路（３８）の上面には第３のガス出入口（２７）がそれぞれ設けてあり、第１、第３のガス流路（３６、３８）は円筒容器（１５）の底部近くにて連通するように連通流路（４０）が設けてあって、第１のガス流路（３６）、外壁（３１）、放熱フィン（２９）により構成される部分を第１の熱交換器（４１）として、第２のガス流路（３７）、内壁（３３）、第３のガス流路（３８）により構成される部分を第２の熱交換器（４２）として使用することを特徴とする排ガス前処理装置である。
【００１２】
このような構成によれば、第１、第２の熱交換器を小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る排ガス測定システム１の全体構成である。
【図２】第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２の構成図である。
【図３】熱交換器１５の縦断面図である。
【図４】ガス測定装置５の構成例である。
【図５】第２の実施形態に係る排ガス前処理装置２ａの構成図である。
【図６】従来の排ガス測定システムの全体構成である。
【図７】従来のガス測定装置５３の内部構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る排ガス前処理装置の実施形態を形態別に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２を採用した排ガス測定システム１の全体構成である。排ガス測定システム１は、サンプリングプローブ４、排ガス前処理装置２、ガス測定装置５を備えて構成されている。
【００１５】
煙道７を流れる燃焼排ガスはサンプリングプローブ４を使用して採取する。排ガス前処理装置２はサンプリングプローブ４の近くに設けた架台８に設置しておく。サンプリングプローブ４内には粉塵除去のためのフィルタが取り付けてあり、フィルタを通過した高温、高湿の排ガスは短いガス導管１０により排ガス前処理装置２に送られる。排ガス前処理装置２により前処理された排ガスは、数１０ｍ離れた屋内に設置されたガス測定装置５に長いガス導管１１を経由して送られ分析に供される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２の構成図である。排ガス前処理装置２は熱交換器１５、除湿器１６、２式のドレンポンプ１７ａ、１７ｂを備える他、装置筐体には外気を取り入れるためのフィルタ付外気吸入口１９と換気扇付の空気排出口２０が設けてある。熱交換器１５は第１、第２の２式の熱交換器４１、４２を全体として円筒状に一体形成したものである。円筒両端面は塞いでパイプ状の排ガス出入口２５、２６、２７、２８とドレン水出口３０が設けてある。排ガス前処理装置２は円筒中心軸を鉛直にして設置される。
【００１７】
図３は熱交換器１５の円筒状部の縦断面図である。円筒状部は、側面が外壁３１、中間壁３２、内壁３３からなる同心状の三重壁構造になっている。外壁３１と内壁３３は熱伝導性の高い薄板、例えば、銅板を使用して形成してあり、中間壁３２は熱伝導性の低い板、例えば、テフロン（登録商標）の板を使用して形成してある。外壁３１の外側には放熱フィン２９が取り付けてある。
【００１８】
外壁３１と中間壁３２に囲まれた空間は第１のガス流路３６として、中間壁３２と内壁３３に囲まれた空間は第２のガス流路３７として、内壁３３の内側空間は第３のガス流路３８として機能する。第１のガス流路３６の上面にはパイプ状の第１のガス出入口２５が、第２のガス流路３７には上面に第２のガス出入口２６、下面に第４のガス出入口２８が、第３のガス流路３８の上面には第３のガス出入口２７がそれぞれ設けてある。また、第１、第３のガス流路３６、３８は円筒容器の底部近くに設けた連通流路４０にて連通させてある。
【００１９】
このような構成により第１のガス流路３６、外壁３１、放熱フィン２９により構成される部分は第１の熱交換器４１として、第２のガス流路３７、内壁３３、第３のガス流路３８により構成される部分は第２の熱交換器４２として機能する。第１、第２の熱交換器４１、４２は中間壁３２にて隔てられている。中間壁３２は熱伝導性の低い板で形成されているため、第１、第２の熱交換器４１、４２は熱伝導に関しては分離された状態になっている。また、第１、第３のガス流路３６、３８が円筒容器の底部近くの連通流路４０にて連通しているため、第１、第２の熱交換器４１、４２は直列に接続された状態になっている。
【００２０】
次に、排ガス前処理装置２内での排ガスの流れと各構成部分の作用について説明する。サンプリングプローブ５１で採取され、内部のフィルタにより粉塵を除去された高温、高湿の排ガスは短いガス導管１０を通って排ガス前処理装置２に導入される。導入された排ガスは、第１の熱交換器４１の第１のガス出入口２５を通って第１のガス流路３６に入る。第１のガス流路３６に入った高温の排ガスは下方に流れ、その過程で外壁３１、放熱フィン２９を介して大気と熱交換して冷却される。冷却過程で発生する結露水はドレン排出口３０からドレンポンプ１７ａにより装置外に排出される。
【００２１】
第１のガス流路３６の底部近くに達した排ガスは連通流路４０を通って第２の熱交換器４２を構成する第３のガス流路３８に入り、上方に流れる。上方に流れた排ガスは第３のガス出入口２７を通って熱交換器１５の外に出る。外に出た排ガスは短い導管により除湿器１６に導かれる。除湿器１６は電子冷却器で構成されており、排ガスは結露温度２℃程度になるまで冷却により除湿される。冷却過程で発生する結露水はドレン排出口３５からドレンポンプ１７ｂにより装置外に排出される。
【００２２】
除湿器１６を通過中に結露温度２℃程度にまで除湿、冷却された排ガスは、第２の熱交換器４２の第２のガス出入口２６より第２のガス流路３７に入って下方に流れる。除湿器１６通過中に冷却された排ガスは、第３のガス流路３８を上昇する排ガスと内壁３３を介して熱交換を行なう。第３のガス流路３８を上昇する排ガスは第１の熱交換器４１内で降温したとはいえ、その温度は除湿器１６を通過した後の排ガスよりも遥かに高温である。そのため除湿器１６で冷却された排ガスは第３のガス流路３８を上昇する高温排ガスにより加熱されて温度上昇する。温度上昇は１５℃以上になる。
【００２３】
加熱され温度上昇した排ガスは底部の第４のガス出入口２８より熱交換器１５の外に出る。外に出た排ガスは屋外の長いガス導管１１に入り、数１０ｍ離れた屋内に設置されたガス測定装置５に導かれる。
【００２４】
図４は、本実施形態の排ガス前処理装置２を採用する場合のガス測定装置５の構成例である。ガス測定装置５に送り込まれた排ガスは、結露温度２℃程度に除湿されているためガス測定装置５内で更に除湿する必要はない。そのため吸引ポンプ４５、フィルタ４６を通しただけで分析計４７に送り込まれる。
【００２５】
このような構成を備える本実施形態の排ガス前処理装置２は次のような特徴を持つ。第１の特徴は、除湿器１６により結露温度２℃程度にまで除湿、冷却された排ガスを第２の熱交換器４２にて１５℃以上も昇温させている点である。これにより屋外に取り付けられた長いガス導管１１には、温度が高く、結露温度２℃程度の乾燥した排ガスが送り込まれる。温度が高く湿度の低い排ガスはガス導管１１内で結露しにくい。従って、結露防止のためにガス導管１１を加熱しておく必要がなくなる。結果として設備コストは下がり、加熱のための電気代も不要になるという大きな効果がもたらされる。
【００２６】
第２の特徴は、除湿器１６にて降温した排ガスの再加熱には第３のガス流路３８を通過する排ガスの有する廃熱を利用している点である。降温のために放出しなければならない余分の熱を除湿器１６通過後の排ガスの加熱に有効活用することにより必要な降温と昇温とを外部エネルギーなしに効率的に行なっている。また、除湿器１６に入る前の排ガスは除湿器１６を出た排ガスに熱エネルギーを与えて降温するため、結露温度を２℃程度にまで下げる除湿器１６に要求される容量が小さくて済むという利点がある。
【００２７】
第３の特徴は、結露水をドレンポンプ１７ａを用いて強制排出している点である。これにより装置が小型化され、結露水の逆流が完全に防止される効果がもたらされる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る排ガス前処理装置２ａの構成図である。排ガス測定システム１の全体構成は図１と同じであり、排ガス前処理装置２ａの内部構成のみが第１の実施形態に係る図２の構成と異なる。
【００２９】
本実施形態では、サンプリングプローブ４で採取した排ガスは第２の熱交換器４２を構成する第３のガス流路３８上面の第３のガス出入口２７に送り込む。第３のガス出入口２７から入った排ガスは第３、第１のガス流路３８、３６の順に通過して第１のガス出入口２５から排出させて除湿器１６に送り込む。即ち、除湿器１６に入る前の排ガスの第１、 第２の熱交換器４１、４２内における流れ方向を第１の実施形態の場合と逆にしてある。
【００３０】
本構成は外気温が特に低い場合に適した構成である。外気温が０℃以下のような低い場合には、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２により昇温させた排ガスでも屋外の長いガス導管１１を通過する際に結露する心配がある。その心配をなくすには一層高い温度に昇温してガス導管１１に送り込む必要がある。
【００３１】
本実施形態では除湿器１６を出た排ガスは、第２の熱交換器４２においてサンプリングプローブ４を出て第３のガス流路３８に注入されたばかりの高温の排ガスと熱交換を行なう。従って、第１の熱交換器４１にて降温した後の排ガスと熱交換させる第１の実施形態の場合よりも高温に加熱された状態でガス導管１１に送り込まれる。このため外気温が０℃以下の場合でも電気加熱されていないガス導管１１内で結露することなくガス測定装置５に送り込むことができる。
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１は排ガス測定システム、２、２ａは排ガス前処理装置、４はサンプリングプローブ、５はガス測定装置、１１はガス道管、１５は熱交換器（円筒容器）、１６は除湿器、１７ａ、１７ｂはドレンポンプ、２５は第１のガス出入口、２６は第２のガス出入口、２７は第３のガス出入口、２８は第４のガス出入口、２９は放熱フィン、３１は外壁、３２は中間壁、３３は内壁、３６は第１のガス流路、３７は第２のガス流路、３８は第３のガス流路、４１は第１の熱交換器、４２は第２の熱交換器、４０は連通流路を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道から採取した排ガスをガス分析計に導くまでの前処理段階で使用する排ガス前処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉等では有害成分の把握や燃焼制御のために燃焼排ガスの連続分析が行なわれる。煙道で採取された排ガスは高温、高湿であり、これを分析計で分析できる常温、低湿状態にするのが前処理である。図６は従来の代表的な排ガス測定システムの全体構成である。排ガスは屋外の煙道５０からサンプリングプローブ５１により採取され、内部に設けたフィルタにより粉塵を除去した後、ガス道管５２によって数十ｍ離れた屋内のガス測定装置５３に導かれる。
【０００３】
図７はガス測定装置５３の代表的な内部構成である。ガス測定装置５３内では最初にミストフィルタ５５により排ガス中のミスト除去と、その際の降温により生ずる結露水の除去が行なわれる。その後、ポンプ５６を経て除湿器５７に導かれ結露温度２℃程度にまで除湿される。最後にもう一度フィルタ５８でミストを除いてガス分析計５９に導入される。
【０００４】
ところで、煙道で採取された排ガスは高湿であるため温度が低下すると結露する。結露水は排ガス中の測定成分を吸着、溶解させて測定誤差を生じさせる。ガス測定装置５３に至るまでの間での結露を防止するためガス道管５２は１２０℃以上に電気加熱されている。サンプリングプローブ５１内のフィルタも同様に１２０℃以上に加熱されている。加熱に要する電力コストは高く、設備費も高くなる。また、ミストフィルタ５５はプラスチック製で熱伝導度が低いため排ガスは十分に降温されず、その出口での排ガス温度は高い。このため結露温度を下げる除湿器５７は高い除湿能力が要求され大容量の製品が使用される。加えてミストフィルタ５５のエレメントは常に濡れた状態にあるため通過するガスの吸着も無視できないことと、結露水の逆流を防ぐ背圧確保のために装置高さが高くなる問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、サンプリングプローブからガス測定装置に至る間のガス道管の加熱を不要とし、加えて結露温度を下げるための除湿器を小容量のもので済ますことのできる排ガス分析用前処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、サンプリングプローブ（４）で採取した高温、多湿の排ガスを前処理して離れた場所に設置されたガス測定装置（５）に導くガス道管（１１）に送出する排ガス前処理装置（２）であって、第１、第２の熱交換器（４１、４２）と除湿器（１６）とを備えて構成され、サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは第１の熱交換器（４１）、第２の熱交換器（４２）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過してガス道管（１１）に送出されるように構成されており、第１の熱交換器（４１）はサンプリングプローブ（４）から送られた排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成され、除湿器（１６）は通過する排ガスを冷却して除湿するように構成され、第２の熱交換器（４２）は除湿器（１６）を通過した排ガスを第１の熱交換器（４１）を通過した排ガスと熱交換させて昇温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置である。
【０００８】
このような構成によれば、除湿器により除湿、冷却された排ガスは第２の熱交換器にて加熱されてガス導管に送出されるため従来のように結露防止のためにガス導管を加熱しておかなくてもガス導管内で結露が生じなくなる。これによりガス導管の設備コストが下がり加熱のための電気代も不要になる。また、排ガスは除湿器に入る前に除湿器を通過して冷却された後の排ガスと熱交換して冷却されるため除湿器は小容量のもの済む利点がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガス前処理装置において、サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは第２の熱交換器（４２）、第１の熱交換器（４１）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過してガス道管に送出されるように構成を変え、第２の熱交換器（４２）は除湿器（１６）を通過した排ガスをサンプリングプローブ（４）から送られた排ガスと熱交換させて昇温させるように構成され、第１の熱交換器（４１）は第２の熱交換器（４２）において除湿器（１６）を通過した排ガスと熱交換した排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置である。
【００１０】
このような構成によれば、除湿器を出た排ガスはサンプリングプローブを出て第２の熱交換器に入ったばかりの高温の排ガスと熱交換を行なうため一層高温に加熱されてガス導管に送り込まれる。このため外気温が０℃以下と低い場合であっても電気加熱されていないガス導管内で結露することなくガス測定装置５に送り込むことができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の排ガス前処理装置において、第１、第２の熱交換器（４１、４２）は側面が外壁（３１）、中間壁（３２）、内壁（３３）からなる三重壁構造で両端を塞いだ円筒容器（１５）として一体的に形成されてその円筒中心軸を鉛直にして設置されており、外壁（３１）と内壁（３３）は熱伝導性の高い薄板で、中間壁（３２）は熱伝導性の低い板で形成され、外壁（３１）の外面には放熱フィン（２９）が取り付けてあり、外壁（３１）と中間壁（３２）に囲まれた第１のガス流路（３６）の上面には第１のガス出入口（２５）が、中間壁（３２）と内壁（３３）に囲まれた第２のガス流路（３７）には上面に第２のガス出入口（２６）、下面に第４のガス出入口（２８）が、内壁（３３）に囲まれた第３のガス流路（３８）の上面には第３のガス出入口（２７）がそれぞれ設けてあり、第１、第３のガス流路（３６、３８）は円筒容器（１５）の底部近くにて連通するように連通流路（４０）が設けてあって、第１のガス流路（３６）、外壁（３１）、放熱フィン（２９）により構成される部分を第１の熱交換器（４１）として、第２のガス流路（３７）、内壁（３３）、第３のガス流路（３８）により構成される部分を第２の熱交換器（４２）として使用することを特徴とする排ガス前処理装置である。
【００１２】
このような構成によれば、第１、第２の熱交換器を小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る排ガス測定システム１の全体構成である。
【図２】第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２の構成図である。
【図３】熱交換器１５の縦断面図である。
【図４】ガス測定装置５の構成例である。
【図５】第２の実施形態に係る排ガス前処理装置２ａの構成図である。
【図６】従来の排ガス測定システムの全体構成である。
【図７】従来のガス測定装置５３の内部構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る排ガス前処理装置の実施形態を形態別に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２を採用した排ガス測定システム１の全体構成である。排ガス測定システム１は、サンプリングプローブ４、排ガス前処理装置２、ガス測定装置５を備えて構成されている。
【００１５】
煙道７を流れる燃焼排ガスはサンプリングプローブ４を使用して採取する。排ガス前処理装置２はサンプリングプローブ４の近くに設けた架台８に設置しておく。サンプリングプローブ４内には粉塵除去のためのフィルタが取り付けてあり、フィルタを通過した高温、高湿の排ガスは短いガス導管１０により排ガス前処理装置２に送られる。排ガス前処理装置２により前処理された排ガスは、数１０ｍ離れた屋内に設置されたガス測定装置５に長いガス導管１１を経由して送られ分析に供される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２の構成図である。排ガス前処理装置２は熱交換器１５、除湿器１６、２式のドレンポンプ１７ａ、１７ｂを備える他、装置筐体には外気を取り入れるためのフィルタ付外気吸入口１９と換気扇付の空気排出口２０が設けてある。熱交換器１５は第１、第２の２式の熱交換器４１、４２を全体として円筒状に一体形成したものである。円筒両端面は塞いでパイプ状の排ガス出入口２５、２６、２７、２８とドレン水出口３０が設けてある。排ガス前処理装置２は円筒中心軸を鉛直にして設置される。
【００１７】
図３は熱交換器１５の円筒状部の縦断面図である。円筒状部は、側面が外壁３１、中間壁３２、内壁３３からなる同心状の三重壁構造になっている。外壁３１と内壁３３は熱伝導性の高い薄板、例えば、銅板を使用して形成してあり、中間壁３２は熱伝導性の低い板、例えば、テフロン（登録商標）の板を使用して形成してある。外壁３１の外側には放熱フィン２９が取り付けてある。
【００１８】
外壁３１と中間壁３２に囲まれた空間は第１のガス流路３６として、中間壁３２と内壁３３に囲まれた空間は第２のガス流路３７として、内壁３３の内側空間は第３のガス流路３８として機能する。第１のガス流路３６の上面にはパイプ状の第１のガス出入口２５が、第２のガス流路３７には上面に第２のガス出入口２６、下面に第４のガス出入口２８が、第３のガス流路３８の上面には第３のガス出入口２７がそれぞれ設けてある。また、第１、第３のガス流路３６、３８は円筒容器の底部近くに設けた連通流路４０にて連通させてある。
【００１９】
このような構成により第１のガス流路３６、外壁３１、放熱フィン２９により構成される部分は第１の熱交換器４１として、第２のガス流路３７、内壁３３、第３のガス流路３８により構成される部分は第２の熱交換器４２として機能する。第１、第２の熱交換器４１、４２は中間壁３２にて隔てられている。中間壁３２は熱伝導性の低い板で形成されているため、第１、第２の熱交換器４１、４２は熱伝導に関しては分離された状態になっている。また、第１、第３のガス流路３６、３８が円筒容器の底部近くの連通流路４０にて連通しているため、第１、第２の熱交換器４１、４２は直列に接続された状態になっている。
【００２０】
次に、排ガス前処理装置２内での排ガスの流れと各構成部分の作用について説明する。サンプリングプローブ５１で採取され、内部のフィルタにより粉塵を除去された高温、高湿の排ガスは短いガス導管１０を通って排ガス前処理装置２に導入される。導入された排ガスは、第１の熱交換器４１の第１のガス出入口２５を通って第１のガス流路３６に入る。第１のガス流路３６に入った高温の排ガスは下方に流れ、その過程で外壁３１、放熱フィン２９を介して大気と熱交換して冷却される。冷却過程で発生する結露水はドレン排出口３０からドレンポンプ１７ａにより装置外に排出される。
【００２１】
第１のガス流路３６の底部近くに達した排ガスは連通流路４０を通って第２の熱交換器４２を構成する第３のガス流路３８に入り、上方に流れる。上方に流れた排ガスは第３のガス出入口２７を通って熱交換器１５の外に出る。外に出た排ガスは短い導管により除湿器１６に導かれる。除湿器１６は電子冷却器で構成されており、排ガスは結露温度２℃程度になるまで冷却により除湿される。冷却過程で発生する結露水はドレン排出口３５からドレンポンプ１７ｂにより装置外に排出される。
【００２２】
除湿器１６を通過中に結露温度２℃程度にまで除湿、冷却された排ガスは、第２の熱交換器４２の第２のガス出入口２６より第２のガス流路３７に入って下方に流れる。除湿器１６通過中に冷却された排ガスは、第３のガス流路３８を上昇する排ガスと内壁３３を介して熱交換を行なう。第３のガス流路３８を上昇する排ガスは第１の熱交換器４１内で降温したとはいえ、その温度は除湿器１６を通過した後の排ガスよりも遥かに高温である。そのため除湿器１６で冷却された排ガスは第３のガス流路３８を上昇する高温排ガスにより加熱されて温度上昇する。温度上昇は１５℃以上になる。
【００２３】
加熱され温度上昇した排ガスは底部の第４のガス出入口２８より熱交換器１５の外に出る。外に出た排ガスは屋外の長いガス導管１１に入り、数１０ｍ離れた屋内に設置されたガス測定装置５に導かれる。
【００２４】
図４は、本実施形態の排ガス前処理装置２を採用する場合のガス測定装置５の構成例である。ガス測定装置５に送り込まれた排ガスは、結露温度２℃程度に除湿されているためガス測定装置５内で更に除湿する必要はない。そのため吸引ポンプ４５、フィルタ４６を通しただけで分析計４７に送り込まれる。
【００２５】
このような構成を備える本実施形態の排ガス前処理装置２は次のような特徴を持つ。第１の特徴は、除湿器１６により結露温度２℃程度にまで除湿、冷却された排ガスを第２の熱交換器４２にて１５℃以上も昇温させている点である。これにより屋外に取り付けられた長いガス導管１１には、温度が高く、結露温度２℃程度の乾燥した排ガスが送り込まれる。温度が高く湿度の低い排ガスはガス導管１１内で結露しにくい。従って、結露防止のためにガス導管１１を加熱しておく必要がなくなる。結果として設備コストは下がり、加熱のための電気代も不要になるという大きな効果がもたらされる。
【００２６】
第２の特徴は、除湿器１６にて降温した排ガスの再加熱には第３のガス流路３８を通過する排ガスの有する廃熱を利用している点である。降温のために放出しなければならない余分の熱を除湿器１６通過後の排ガスの加熱に有効活用することにより必要な降温と昇温とを外部エネルギーなしに効率的に行なっている。また、除湿器１６に入る前の排ガスは除湿器１６を出た排ガスに熱エネルギーを与えて降温するため、結露温度を２℃程度にまで下げる除湿器１６に要求される容量が小さくて済むという利点がある。
【００２７】
第３の特徴は、結露水をドレンポンプ１７ａを用いて強制排出している点である。これにより装置が小型化され、結露水の逆流が完全に防止される効果がもたらされる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る排ガス前処理装置２ａの構成図である。排ガス測定システム１の全体構成は図１と同じであり、排ガス前処理装置２ａの内部構成のみが第１の実施形態に係る図２の構成と異なる。
【００２９】
本実施形態では、サンプリングプローブ４で採取した排ガスは第２の熱交換器４２を構成する第３のガス流路３８上面の第３のガス出入口２７に送り込む。第３のガス出入口２７から入った排ガスは第３、第１のガス流路３８、３６の順に通過して第１のガス出入口２５から排出させて除湿器１６に送り込む。即ち、除湿器１６に入る前の排ガスの第１、 第２の熱交換器４１、４２内における流れ方向を第１の実施形態の場合と逆にしてある。
【００３０】
本構成は外気温が特に低い場合に適した構成である。外気温が０℃以下のような低い場合には、第１の実施形態に係る排ガス前処理装置２により昇温させた排ガスでも屋外の長いガス導管１１を通過する際に結露する心配がある。その心配をなくすには一層高い温度に昇温してガス導管１１に送り込む必要がある。
【００３１】
本実施形態では除湿器１６を出た排ガスは、第２の熱交換器４２においてサンプリングプローブ４を出て第３のガス流路３８に注入されたばかりの高温の排ガスと熱交換を行なう。従って、第１の熱交換器４１にて降温した後の排ガスと熱交換させる第１の実施形態の場合よりも高温に加熱された状態でガス導管１１に送り込まれる。このため外気温が０℃以下の場合でも電気加熱されていないガス導管１１内で結露することなくガス測定装置５に送り込むことができる。
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１は排ガス測定システム、２、２ａは排ガス前処理装置、４はサンプリングプローブ、５はガス測定装置、１１はガス道管、１５は熱交換器（円筒容器）、１６は除湿器、１７ａ、１７ｂはドレンポンプ、２５は第１のガス出入口、２６は第２のガス出入口、２７は第３のガス出入口、２８は第４のガス出入口、２９は放熱フィン、３１は外壁、３２は中間壁、３３は内壁、３６は第１のガス流路、３７は第２のガス流路、３８は第３のガス流路、４１は第１の熱交換器、４２は第２の熱交換器、４０は連通流路を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングプローブ（４）で採取した高温、多湿の排ガスを前処理して離れた場所に設置されたガス測定装置（５）に導くガス道管（１１）に送出する排ガス前処理装置（２）であって、
第１、第２の熱交換器（４１、４２）と除湿器（１６）とを備えて構成され、
前記サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは前記第１の熱交換器（４１）、第２の熱交換器（４２）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過して前記ガス道管（１１）に送出されるように構成されており、
前記第１の熱交換器（４１）は前記サンプリングプローブ（４）から送られた排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成され、
前記除湿器（１６）は通過する排ガスを冷却して除湿するように構成され、
前記第２の熱交換器（４２）は前記除湿器（１６）を通過した排ガスを前記第１の熱交換器（４１）を通過した排ガスと熱交換させて昇温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス前処理装置において、前記サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは前記第２の熱交換器（４２）、第１の熱交換器（４１）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過して前記ガス道管に送出されるように構成を変え、
前記第２の熱交換器（４２）は前記除湿器（１６）を通過した排ガスを前記サンプリングプローブ（４）から送られた排ガスと熱交換させて昇温させるように構成され、
前記第１の熱交換器（４１）は前記第２の熱交換器（４２）において前記除湿器（１６）を通過した排ガスと熱交換した排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排ガス前処理装置において、前記第１、第２の熱交換器（４１、４２）は側面が外壁（３１）、中間壁（３２）、内壁（３３）からなる三重壁構造で両端を塞いだ円筒容器（１５）として一体的に形成されてその円筒中心軸を鉛直にして設置されており、
前記外壁（３１）と内壁（３３）は熱伝導性の高い薄板で、前記中間壁（３２）は熱伝導性の低い板で形成され、
前記外壁（３１）の外面には放熱フィン（２９）が取り付けてあり、
前記外壁（３１）と中間壁（３２）に囲まれた第１のガス流路（３６）の上面には第１のガス出入口（２５）が、前記中間壁（３２）と内壁（３３）に囲まれた第２のガス流路（３７）には上面に第２のガス出入口（２６）、下面に第４のガス出入口（２８）が、前記内壁（３３）に囲まれた第３のガス流路（３８）の上面には第３のガス出入口（２７）がそれぞれ設けてあり、
前記第１、第３のガス流路（３６、３８）は円筒容器（１５）の底部近くにて連通するように連通流路（４０）が設けてあって、前記第１のガス流路（３６）、外壁（３１）、放熱フィン（２９）により構成される部分を前記第１の熱交換器（４１）として、前記第２のガス流路（３７）、内壁（３３）、第３のガス流路（３８）により構成される部分を前記第２の熱交換器（４２）として使用することを特徴とする排ガス前処理装置。
【請求項１】
サンプリングプローブ（４）で採取した高温、多湿の排ガスを前処理して離れた場所に設置されたガス測定装置（５）に導くガス道管（１１）に送出する排ガス前処理装置（２）であって、
第１、第２の熱交換器（４１、４２）と除湿器（１６）とを備えて構成され、
前記サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは前記第１の熱交換器（４１）、第２の熱交換器（４２）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過して前記ガス道管（１１）に送出されるように構成されており、
前記第１の熱交換器（４１）は前記サンプリングプローブ（４）から送られた排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成され、
前記除湿器（１６）は通過する排ガスを冷却して除湿するように構成され、
前記第２の熱交換器（４２）は前記除湿器（１６）を通過した排ガスを前記第１の熱交換器（４１）を通過した排ガスと熱交換させて昇温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス前処理装置において、前記サンプリングプローブ（４）で採取した排ガスは前記第２の熱交換器（４２）、第１の熱交換器（４１）、除湿器（１６）、第２の熱交換器（４２）の順に通過して前記ガス道管に送出されるように構成を変え、
前記第２の熱交換器（４２）は前記除湿器（１６）を通過した排ガスを前記サンプリングプローブ（４）から送られた排ガスと熱交換させて昇温させるように構成され、
前記第１の熱交換器（４１）は前記第２の熱交換器（４２）において前記除湿器（１６）を通過した排ガスと熱交換した排ガスを大気と熱交換させて降温させるように構成されていることを特徴とする排ガス前処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排ガス前処理装置において、前記第１、第２の熱交換器（４１、４２）は側面が外壁（３１）、中間壁（３２）、内壁（３３）からなる三重壁構造で両端を塞いだ円筒容器（１５）として一体的に形成されてその円筒中心軸を鉛直にして設置されており、
前記外壁（３１）と内壁（３３）は熱伝導性の高い薄板で、前記中間壁（３２）は熱伝導性の低い板で形成され、
前記外壁（３１）の外面には放熱フィン（２９）が取り付けてあり、
前記外壁（３１）と中間壁（３２）に囲まれた第１のガス流路（３６）の上面には第１のガス出入口（２５）が、前記中間壁（３２）と内壁（３３）に囲まれた第２のガス流路（３７）には上面に第２のガス出入口（２６）、下面に第４のガス出入口（２８）が、前記内壁（３３）に囲まれた第３のガス流路（３８）の上面には第３のガス出入口（２７）がそれぞれ設けてあり、
前記第１、第３のガス流路（３６、３８）は円筒容器（１５）の底部近くにて連通するように連通流路（４０）が設けてあって、前記第１のガス流路（３６）、外壁（３１）、放熱フィン（２９）により構成される部分を前記第１の熱交換器（４１）として、前記第２のガス流路（３７）、内壁（３３）、第３のガス流路（３８）により構成される部分を前記第２の熱交換器（４２）として使用することを特徴とする排ガス前処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９０６９２（Ｐ２０１０−１９０６９２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４７９２（Ｐ２００９−３４７９２）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【特許番号】特許第４３２７９０１号（Ｐ４３２７９０１）
【特許公報発行日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（５０７２６２８３３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【特許番号】特許第４３２７９０１号（Ｐ４３２７９０１）
【特許公報発行日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（５０７２６２８３３）
【Ｆターム（参考）】
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