特表 2023-543759 インサイチュ平均化燃焼酸素分析器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-18

(54)【発明の名称】インサイチュ平均化燃焼酸素分析器

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20231011BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20231011BHJP

   F27D 7/02 20060101ALI20231011BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20231011BHJP

   G01N 1/22 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

G01N27/409 100

F27D21/00 A

F27D7/02 A

G01N27/416 381

G01N27/416 311G

G01N1/22 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023518767

(86)(22)【出願日】2020-12-11

(85)【翻訳文提出日】2023-05-22

(86)【国際出願番号】 IB2020061815

(87)【国際公開番号】W WO2022064271

(87)【国際公開日】2022-03-31

(31)【優先権主張番号】202021041522

(32)【優先日】2020-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】597115727

【氏名又は名称】ローズマウント インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001508

【氏名又は名称】弁理士法人 津国

(72)【発明者】

【氏名】シュク，パベル

(72)【発明者】

【氏名】バウシュケ，ディルク

(72)【発明者】

【氏名】ロバーグ，デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】デュベ，テジャス

(72)【発明者】

【氏名】ソナワネ，トゥシャル

(72)【発明者】

【氏名】クルカルニ，ナレンドラ

【テーマコード（参考）】

2G004

2G052

4K056

4K063

【Ｆターム（参考）】

2G004BG20

2G052AA02

2G052AB02

2G052AC25

2G052AC30

2G052AD02

2G052AD22

2G052AD42

2G052BA14

2G052GA23

2G052HC07

2G052HC32

2G052HC42

2G052JA06

2G052JA08

2G052JA23

4K056BB01

4K056FA03

4K056FA11

4K063AA13

4K063CA01

4K063DA08

4K063DA34

(57)【要約】

インサイチュ平均化燃焼分析器（３０３）は、ハウジング（１０２）と、近位端でハウジング（１０２）に結合されたプローブ（３０２）とを含む。プローブ（３０２）は、炎管（１４）内に延伸されるように構成された遠位端を有し、遠位端（３０６）に近接するジルコニアベースの酸素感知セル（１１２）を含む。電子機器（１０６）は、ハウジング（１０２）内に配置され、ジルコニアベースの酸素感知セル（１１２）に結合される。電子機器は、ジルコニアベースの酸素検知セル（１１２）の電気的特性を測定し、酸素濃度値を計算するように構成される。平均化導管（３００）は、プローブ（３０２）の周りに配置され、プローブ（３０２）の遠位端（３０６）から異なる距離で間隔を空けた複数の吸気口（３０４）を有する。平均化導管（３００）は、プローブの遠位端と近位端との間に配置された少なくとも１つの排気口（３０８）を有する。電子機器（１０６）は、計算された酸素濃度値に基づいて平均酸素濃度の出力を提供するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インサイチュ平均化燃焼分析器であって、
ハウジング、
近位端で前記ハウジングに結合され、炎管に延伸されるように構成された遠位端を有するプローブであって、前記遠位端に近接した酸素検知セルを含む前記プローブ、
前記ハウジングに配置され、ジルコニアベースの酸素検知セルに結合された電子機器であって、前記酸素検知セルの電気的特性を測定し、酸素濃度値を計算するように構成された、前記電子機器、
前記プローブの周囲に配置された平均化導管であって、前記プローブの遠位端から異なる距離に間隔を置いて配置された複数の吸気口を有し、前記プローブの遠位端と近位端の間に位置する少なくとも一つの排気口を有する、前記平均化導管、
を含み、
前記電子機器は、前記計算された酸素濃度値に基づいて、平均酸素濃度出力を提供するように構成される、
インサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項2】

前記酸素検知セルは、ジルコニアベースの酸素検知セルである、請求項１に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項3】

前記複数の吸気口は、前記平均化導管の下流側に配置されている、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項4】

前記複数の吸気口は、異なる直径を有する、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項5】

前記複数の吸気口は、第１の直径を有する第１の複数の吸気口と、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２の複数の吸気口とからなる、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項6】

前記第１の複数の吸気口は、前記第２の複数の吸気口よりも前記プローブの近位端の近傍に配置される、請求項５に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項7】

前記第２の複数の吸気口は、前記第１の複数の吸気口よりも前記プローブの近位端の近傍に配置される、請求項５に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項8】

前記複数の吸気口は、前記平均化導管に沿って間隔があけられた少なくとも３つの吸気口を含む、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項9】

前記少なくとも３つの吸気口は、前記平均化導管に沿って等間隔に配置されている、請求項８に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項10】

前記少なくとも１つの排気口は、前記平均化導管の下流側に近接して配置される、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項11】

前記少なくとも１つの排気口は、複数の排気口を含む、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項12】

前記複数の排気口は、直径方向に互いに対向して配置される、請求項１１に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項13】

前記複数の排気口は、少なくとも２つの吸気口から約９０度傾いて配置される、請求項１１に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項14】

少なくとも２つの吸気口からジルコニアベースの酸素感知セルへの炎管ガス流を増加させるように構成された流量補助装置をさらに含む、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項15】

前記流量補助装置は、前記平均化導管の遠位端に取付けられた端部スコップである、請求項１４に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項16】

前記流量補助装置は、前記ハウジングに近接して取付けられた放出器である、請求項１４に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項17】

前記平均化導管は、パイプである、請求項２に記載のインサイチュ平均化燃焼分析器。

【請求項18】

ジルコニアベースの燃焼分析器用の平均化導管であって、
燃焼プローブに相対的に取付けられるように構成された取付部であって、前記取付部が近位端を含む前記取付部、
前記取付部から遠位端まで延伸される側壁であって、前記側壁は下流側表面と上流側表面とを有し、前記側壁は前記燃焼分析器のプローブを受けるように構成された前記側壁、
前記上流側表面に近接して配置された複数の吸気開口部、及び、
前記下流側表面に近接して配置された少なくとも１つの排気開口部であって、前記複数の吸気開口部よりも近位端に近い位置に配置されている前記少なくとも１つの排気開口部、
を含む、平均化導管。

【請求項19】

前記取付部は、前記燃焼プローブに取付けるように構成されている、請求項１８に記載の平均化導管。

【請求項20】

前記取付部は、前記燃焼分析器のフランジに取付けるように構成されている、請求項１８に記載の平均化導管。

【請求項21】

前記平均化導管は、パイプである、請求項１８に記載の平均化導管。

【請求項22】

ダクト内の成層炎管ガスに対する平均酸素値を提供する方法であって、前記方法は、
複数の吸気口から単一のジルコニアベースの酸素センサーへの流れを生成するステップ、
前記単一のジルコニアベースの酸素センサーの応答を測定するステップ、及び、
前記単一のジルコニアベースの酸素センサーの応答測定値に基づいて、平均酸素濃度値の出力を提供するステップ、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
工業プロセスでは、供給する液体原料の蒸気や熱を生成するために、燃焼などのエネルギー源にしばしば依存することがある。燃焼プロセスの中には、炉やボイラーの運転を伴うこともある。燃焼は、比較的低コストのエネルギー源を提供するが、システムから排気される結果として生じる炎管ガスが有害ガスの排気に関する規制の対象となる場合があるため、プロセス内での燃焼効率を最大化することがしばしば求められる。そのため、燃焼プロセス管理業界の１つの目標は、既存の炉やボイラーの燃焼効率を最大化することであり、これは本質的に、温室効果ガスやその他の有害な副産物の発生を低減させることになる。

【0002】

燃焼効率は、燃焼プロセスから発生される排気ガス又は炎管ガス中の酸素を理想的なレベルに維持することによって最適化することができ、これにより燃焼副生成物の酸化を保証することができる。インサイチュ（in-situ）又はプロセス内分析器は、進行中の燃焼プロセスの監視、最適化、及び／又は、制御に一般的に使用されている。一般的に、このような分析器は、比較的高温に加熱され、炉又はボイラーの燃焼ゾーンの真上又は近傍で動作するセンサーを採用する。

【0003】

既知のプロセス燃焼分析器は、一般的に、炎管ガス流に挿入されるプローブの一端に配置されたジルコニアベースの酸素センサーを採用する。排気／炎管ガスがセンサーに流入すると、フィルタ又は放散器（diffuser）を通して拡散し、ジルコニアベースの酸素センサーに近接する。サンプルのフローをセンサーの中に誘導するために使用される、ポンプやその他の流体誘導装置はない。その代わり、ガスは放散器を通過して受動的に浸透する。センサーは、炎管ガス中に存在する酸素の量に関連する電気信号を提供する。

【0004】

ジルコニアベースの酸素センサーは、効率的で安全なプロセス制御を可能にする燃焼環境において、信頼できる酸素測定とみなされる電位差測定の指度を提供する。一般的に、単一のプローブは、プロセス侵入体、又は、排気筒への挿入物を通して挿入される。Ｏ_２パーセント測定は、小型ボイラーで、燃焼効率を制御するために使用される。大規模なボイラー設備では、オペレータは、酸素濃度が異なる多くの層からなる炎管ガス成層に頻繁に遭遇する。成層情報を得るために、オペレータは、効率的かつ安全な運用のために、排気筒に複数の（時には１６個もの）プローブを設置することを選択することができる。

【0005】

ジルコニア電位差酸素センサーを備えた一般的なインサイチュ分析器は、発電所、焼却炉、省エネルギーシステム、精製所、化学プラント、又は、小型燃焼器における燃焼効率を制御するための単一点酸素測定を提供する。上述したように、大規模な排気筒では、炎管ガス中に多くの異なる濃度層を有し、少なからぬ炎管ガス成層を有する。このような場合、複数の酸素検知プローブを利用することが、このような大型燃焼アプリケーションにおいては一般的である。しかし、このようなプローブの利用は、燃焼制御システム全体の複雑さと費用を増加させる。例えば、各プローブには、電源／信号配線、校正ガスライン、及び、プローブ取付金具、を必要とする。

【0006】

酸素成層情報を提供するためのいくつかの大規模な燃焼アプリケーションの代替手段は、波長可変半導体レーザー酸素センサー（tunable diode laser oxygen sensor）の利用である。このようなセンサーは、現在、平均的な酸素濃度を提供するアプリケーションで使用されているが、一般的には、単一のジルコニア酸素プローブよりも３倍又は４倍は高価であると考えられ、このようなシステムは、定期的なインサイチュでの校正の利点を有していない。さらに、このような波長可変半導体レーザーシステムは、炎管ガスを通過するレーザーエネルギーに依存しており、炎管ガスが部分的又は完全に不透明である場合には、制限されることがある。

【発明の概要】

【0007】

概要
インサイチュ平均化燃焼分析器は、ハウジングと、そのハウジングに近位端で結合されたプローブとを含む。プローブは、炎管内に延伸されるように構成された遠位端を有し、その遠位端の近傍にジルコニアベースの酸素感知セルを含む。電子機器は、ハウジング内に配置され、ジルコニアベースの酸素検知セルに結合される。電子機器は、ジルコニアベースの酸素検知セルの電気的特性を測定し、酸素濃度値を計算するように構成される。平均化導管は、プローブの周囲に配置され、プローブの遠位端から異なる距離で間隔を空けた複数の吸気口を有する。平均化導管は、プローブの遠位端と近位端の間に位置する少なくとも１つの排気口を有する。電子機器は、計算された酸素濃度値に基づいて、平均酸素濃度出力を提供するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態が特に適用可能なインサイチュ酸素分析器／送信機の概略図である。

【図2】本発明の実施形態が特に適用可能な燃焼酸素送信機の斜視図である。

【図3】炎管ダクトを横切る酸素成層を図示した図である。

【図4】炎管を幅方向に横切る平均化酸素測定値を提供するために、炎管内で使用される、複数の、単一点酸素プローブ／分析器を示す立面図である。

【図5】本発明の実施形態に係るインサイチュ平均化酸素検知プローブ／分析器の概略図である。

【図6】本発明の別の実施形態に係る平均化酸素検知プローブ／分析器の概略図である。

【図7A】本発明の実施形態に係るインサイチュ酸素プローブ／分析器用の平均化パイプの斜視図である。

【図7B】本発明の実施形態に係るインサイチュ酸素プローブ／分析器用の平均化パイプの斜視図である。

【図8A】各平均化パイプ上で吸気開口部の直径が変化する、平均化パイプの様々な実施形態を示す概略図である。

【図8B】各平均化パイプ上で吸気開口部の直径が変化する、平均化パイプの様々な実施形態を示す概略図である。

【図8C】各平均化パイプ上で吸気開口部の直径が変化する、平均化パイプの様々な実施形態を示す概略図である。

【図8D】各平均化パイプ上で吸気開口部の直径が変化する、平均化パイプの様々な実施形態を示す概略図である。

【図9】本発明の実施形態に係るインサイチュ酸素プローブ／分析器分析器の概略図である。

【図10】本発明の実施形態に係る、単一の酸素プローブ／分析器を使用して、成層炎管ガスの平均酸素濃度を提供する方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本発明の実施形態が特に適用可能なインサイチュ酸素分析器／送信機の概略図である。送信機１０は、例えば、Rosemount Inc.(an Emerson Automation Solutions Company)から入手可能なModel 6888 Oxygen Transmitterである。送信機１０は、燃焼プロセスの煙突（stack）又は炎管１４内に実質的に配置されたプローブアセンブリ１２を含む。送信機１０は、バーナー１６で発生する燃焼によって生成される炎管ガス内の酸素濃度を測定するように構成される。バーナー１６は、燃焼燃料源２０と同様に、空気源又は他の酸素源１８にも動作可能に結合することができる。燃焼制御器２２は、酸素弁２４及び燃料弁２０に動作可能に結合される。燃焼制御器２２からの信号に基づいて、弁１８及び／又は２０は、バーナー１６で発生する燃焼プロセスに供給される空気及び／又は燃料を制御する。燃焼制御器２２は、炎管ガスフォーム送信機１０内の酸素の指度を受信し、この指示を使用して、燃焼プロセスの効率的かつ環境に優しい制御を提供する。送信機１０は、燃焼ゾーンに露出するように構成されているので、高温に耐えるように構成することができる。

【0010】

図２は、本発明の実施形態が特に適用可能な燃焼酸素送信機の斜視図である。送信機１００は、ハウジング１０２、プローブ１０４、及び電子機器１０６を含む。送信機１００は、一般的には、フランジ１２０を使用して煙突又は炎管ガス壁１０４に取付けられる。

【0011】

プローブ１０４は、放散器又はフィルタ１１０が装着される遠位端１０８を含む。放散器１１０は、少なくともいくらかの放散気体がそこを通るように構成されているが、そうでなければ、プローブ１０４内の構成要素を保護する物理的装置である。具体的には、放散器１１０は、ジルコニアベースの酸素測定セル又はセンサー１１２を保護する。ジルコニアベースの酸素測定セル１１２は、既知の技術及び設計を利用して、セル１１２がその熱動作範囲内で動作しているときに、炎管ガス中の酸素の電位差測定の示度（potentiometric indication）又は電流測定の示度（amperometric indication）を提供する。電子機器１０６は、一般的に、電気ヒーター及び温度センサー（図示せず）を使用してプローブ１０４に熱制御を提供するように構成される。さらに、電子機器１０６は、セル１１２の電流測定の又は電位差測定の応答を取得し、酸素出力を計算するように構成される。一例では、電子機器１０６は、そのような計算のために既知のネルンスト方程式を採用する。

【0012】

図３は、炎管１４内の酸素成層を図示した図である。図３は、説明のために成層の断面を本質的に示す平面図である。視認できるように、酸素濃度は、領域２００の０．０％Ｏ_２から領域２０２の４．０％Ｏ_２まで変化する。さらに、０．３％Ｏ_２の酸素パーセントを有する参照数字２０４において、比較的低濃度の酸素の島が提供される。したがって、炎管内に配置された単一のプローブは、一般的に、プローブの遠位端の位置で酸素濃度を測定する。理解されるように、このような単一点の測定では、成層が発生したときの炎管内の酸素濃度に関する全体像を提供しない場合がある。

【0013】

図４は、炎管１４の幅方向に横切る平均酸素測定値を提供するために、炎管１４内で使用される複数の単一点酸素プローブ／分析器を示す立面図である。図示されたように、炎管ガス２０６は炎管１４を通って上方に流れ、成層化により、異なる酸素プローブ分析器２０８、２１０、及び２１２について、異なる測定値が生じる。これは、様々な酸素プローブ／分析器の感知領域が、炎管ガス壁２１４から異なる距離で配置されているためである。例えば、酸素プローブ／分析器２０８のセンサー２１６は、壁２１４に比較的近い位置に配置される。一方、プローブ／分析器２１２のセンサー２１８は、炎管１４のほぼ横切って配置され、実際には反対側の壁に近傍にある。さらに、酸素プローブ／分析器２１０のセンサー２２０は、炎管１４の中央付近に配置される。したがって、炎管ガスの成層化が発生した場合、異なるセンサー２１６、２１８、及び２２０は、成層内のそれらの個々の位置に基づいて、わずかに異なる酸素パーセントの読み取りを行うことになる。次に、プローブ／分析器２０８、２１０、２１２によって提供される様々な酸素パーセント値は、単一のプローブで可能な場合よりも正確な炎管ガスの酸素パーセントの示度を提供するために、平均化又は他の方法で組み合わせることができる。

【0014】

しかしながら、上記に設定されているように、炎管ガスの成層化に対応するための複数のプローブ／分析器の利用は、かなりの複雑さと経費をもたらす。

【0015】

図５は、本発明の実施形態によるインサイチュ平均化酸素検知プローブ／分析器の概略図である。多くの清浄な天然ガス、軽油、あるいは中程度のダストオイル／石炭の燃焼アプリケーションにおいては、平均化導管３００は、内部に単一のプローブ３０２を備えて設置することができる。平均化導管３００は、酸素送信機のフランジに取付てもよいし、プローブ３０２に取付てもよい。酸素送信機３０３は、単一のプローブ３０２を含み、一実施形態では、レガシー又は既知の酸素送信機とすることができる。プローブ３０２と平均化導管３００を備えた単一の酸素送信機３０３を使用することにより、非常に費用対効果の高い平均化酸素測定が可能となる。

【0016】

導管３００は、ダクト又は炎管１４を横切る炎管ガスサンプリングを可能にする多数の上流開口部３０４を有する。本明細書で提供される実施形態は、複数のプローブの利用（図４）又は波長可変半導体レーザーベースのソリューションと比較して、信頼性が高く費用対効果の高い平均化オプションを提供できる。ダクト又は炎管１４を横切る異なる場所からの炎管ガスは、導管３００の吸気口３０４を通って流れ、プローブ３０２の遠位端３０６にあるジルコニアベース酸素検知セル１１２に送られる。導管３００を通る流れ（flow）は、一例では、放出器（eductor）と同様に、下流の排気口３０８によって生じる吸引によって達成され、パイプの開口サイズ及びベンチュリー効果によって管理される低速度及び高速度を有する。図５に示す実施形態では、炎管ガスが煙突又は炎管１４を通って上昇するときに、上流開口部３０４は下向きに配置される。しかしながら、実施形態は、ダクト又は炎管が垂直でないところで実施することができる。図示されたように、排気開口部３０８は、一般的に、パイプ３００の下流側に配置され、炎管壁１４から軸方向に（すなわち、導管３００に沿った長さ方向に）、センサー３０６と同じかより近い距離に配置される。図示された例では、排気開口部３０８は、実際には、プローブ３０２のセンサー３０６よりも壁１４に近い位置に配置される。これにより、平均化動作を提供するために、炎管ガスが感知セル１１２を過ぎて引き込まれることが保証される。

【0017】

図６は、本発明の別の実施形態に係る平均化酸素検知プローブ／分析器の概略図である。平均化導管４００は、導管３００（図５に示す）と同様であり、同様の構成要素については同様の番号が付されている。平均化導管４００は、導管４００の遠位端に配置された端部スコップ（end scoop）４０２を備える。端部スコップ４０２は、矢印４０４によって示される方向に沿って進行する炎管ガスの一部を捕捉し、その炎管ガスを、遠位端３０６に向けて、パイプ４００内の軸方向に向けるように構成される。このようにして、様々な吸気開口部又はノズル３０４から遠位端３０６への流れは、端部スコップ４０２によって生成された追加の流れによって促進される。

【0018】

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施形態によるインサイチュ酸素プローブ／分析器用の平均化導管の斜視図である。図７Ａに示すように、導管５００は、プローブ受容部５０２から遠位端５０４まで延伸される複数の等間隔の吸気口ノズル又は開口部３０４を含む。さらに、上述の以前の実施形態とは異なり、平均化導管５００は、複数の排気開口部又はノズル５０６、５０８を含む。視認されるように、開口部５０６、５０８は、プローブ受容部５０２の端部５１２よりも導管５００の近位端５１０に近い。したがって、プローブ受容部５０２内のプローブのセンサー又は感知領域は、排気開口部５０６、５０８よりも近位端５１０から離れた位置に配置される。さらに、図７Ａに視認されるように、開口部５０６、５０８は、導管５００の最終的な下流側表面に配置されず、代わりに、吸気開口部から約９０°の位置に配置される。さらに、排気開口部５０６、５０８は、互いに正反対の位置に配置される。したがって、排気開口部の位置決め及び数は、本発明の実施形態に従って変化する可能性がある。さらに、吸気開口部３０４の大きさは、必要に応じて変化させることができる。

【0019】

図７Ｂは、平均化導管５００に類似しているが、複数の均等な間隔の大きい吸気口ノズル５２２を採用する平均化導管５２０の斜視図である。さらに、図７Ａ及び７Ｂは、吸気口ノズル又は開口部の間の均等な間隔を示すが、間隔は、任意の好適な方法で、千鳥状又は他の非均等にすることができることも明示的に企図される。

【0020】

図８Ａ～８Ｄは、吸気開口部の直径が各平均化導管上で異なる平均化導管の様々な実施形態を示している。例えば、図８Ａは、平均化導管５５４上の８つのそのような吸気開口部又はノズル５５０、５５２を示す。さらに、図８Ａは、吸気開口部から約９０°に配置され、互いに直径方向に対向する複数の排気開口部５５６を有する平均化導管５５４を示す。図８Ａに視認されるように、遠位端５５８に近い吸気開口部又はノズル５５０は、導管５５４の近位端５６０に近い吸気開口部５５２より大きな直径を有する。もちろん、必要であれば、図８Ｂに示されるように、状況を逆転させることもできる。さらに、図８Ｃ及び８Ｄに示されるように、３つ以上の異なる直径の吸気開口部を使用することができる。

【0021】

図９は、本発明の実施形態に係るインサイチュ酸素プローブ／分析器の概略図である。システム６００は、図５に関して説明されているものといくつかの類似性を有し、同様の構成要素には同様の番号が付されている。しかしながら、システム６００は、遠位端３０６を過ぎた吸気口３０４から炎管ガスを能動的に吸引するために、フランジ６０２に取付けられるか又は他の方法で結合される、能動的吸引装置を含む。図示された実施形態では、能動的吸引装置は、吸気口６０６、及び排気口６０８を有する放出器６０４である。吸引ポート６１０は、放出器６０４が動作するとき、炎管ガスを遠位端３０６に向かって引き込むために導管３００の近位端で吸引が生じるように、導管３００の内部６１２に流体的に結合される。その後、放出器６０４の排気口は、ダクトに戻されることができる。放出器６０４は、平均化された導管内の流れを作り出すための能動的な装置の単なる一例である。

【0022】

図１０は、本発明の実施形態に係る、単一の酸素プローブ／分析器を使用して、成層炎管ガスの平均酸素濃度を提供する方法のフロー図である。方法７００は、ブロック７０２で始まり、流れは、センサー１１２などの単一の酸素センサーに向かって、炎管内の少なくとも２つの異なる位置から、炎管ガスを受け取る複数の吸気から生成されるものである。流れは、ブロック７０４で示されるように受動的にすることも、又はブロック７０６で示されるように能動的にすることもできる。能動的な流れの例は、図９に関して説明したように、放出器の利用を含む。

【0023】

次に、ブロック７０８において、システムは、セル１１２（図２に示す）のような単一のジルコニアベースのセンサーを使用して、酸素濃度を測定する。このセンサーの応答は、センサーセルに接触している酸素の濃度を示すものである。炎管ガスの流れは複数の吸気からのものであるため、センサーの応答は２つの吸気の物理的組み合わせであり、大まかには吸気の平均であると考えることができる。したがって、ブロック７１０において、送信機のコントローラ又は電子機器は、測定された酸素濃度パラメータを、出力として、炎管ガスに対する平均酸素濃度として提供する。この出力は、ローカル表示出力として提供されてもよく、及び／又は、FOUNDATION（商標）フィールドバス、又はWirelessHART(IEC62591)などのプロセス通信ネットワーク上で通信されてもよい。いずれにせよ、１回のプロセス侵入（炎管／ダクト壁を通してのプローブの取付）で、炎管全体の信頼できる有効な平均酸素濃度値を生成することができます。

【0024】

本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更がなされ得ることを認識するであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】