专利名称：气体分析装置的制作方法
技术领域：
本发明与一种气体分析装置有关，具体地说是一种对流过烟道的燃烧排气中的既定成分进行检测分析的气体分析装置。
背景技术：
为了保护地球的环境，希望降低例如从内燃机及燃烧炉之类的燃烧装置所排出的燃烧排气中的氮氧化物浓度。为了达到此要求，检测分析燃烧排气中氮氧化物的气体分析装置的开发相当盛行。气体分析装置的分析结果被反馈至内燃机及燃烧炉的燃烧控制中，以降低燃烧排气中的氮氧化物浓度。
现有的气体分析装置为插入烟道内的测定点来分析燃烧气体的直接插入式气体分析装置(参照日本专利特开昭63-58152号公报)；以及将烟道内的取样地点所取样的燃烧排气诱导至与取样地点分离的位置，并在此对燃烧排气作分析的诱导式气体分析装置(日本专利实公昭61-13964号公报)。
直接插入式气体分析装置具有采集烟道内的燃烧排气的探测器(probe)。探测器为具有安装凸缘的圆筒形，插入烧却炉等的排气管(烟道)的孔中，通过上述安装凸缘固定于排气管上。在探测器的前端部上设有多孔质的金属烧结过滤器。在探测器内，传感器(sensor)配置在与金属烧结过滤器相邻的位置上。一种利用氧化锆(zirconia)等陶瓷构成的固体电解质的固体电解质式气体传感器为人们熟知。流过排气管的燃烧排气通过金属烧结过滤器被导入探测器内，并在探测器内由传感器对其进行检测。在气体传感器的后端部设有接线柱(terminal)。接线柱通过导线与外部的控制装置电性连接。
气体诱导式气体分析装置包括一气体采集管，其具有形成气体流入口的前端部以及形成气体流出口的后端部。气体采集管与排气管接通。气体采集管的前端部配置在排气管内。气体采集管的中途配置有固体电解质式气体传感器。通过在排气管中流动的气体的动压，该气体流入气体采集管的流入口，与固体电解质式气体传感器接触，并从气体流出口回到排气管。气体传感器的检测信号经由从接线柱拉出的导线输出到外部的指示计上。
在现有的气体分析装置中，探针及气体采集管的前端配置在排气管的中心或中心附近。通过这种配置可避免在排气管内表面容易产生的涡流的影响。探测器及气体采集管的突出长度端视排气管的直径而定。即，排气管的直径愈大，探测器及气体采集管的突出长度愈长。另一方面排气管的直径愈小，探测器及气体采集管的突出长度愈短。在气体诱导式气体分析装置中，仅调整气体采集管插入排气管的长度，而不必变更气体传感器的位置。对此，在直接插入式气体分析装置中，由于在探测器的前端部设置有气体传感器，所以有时必须对应于排气管的直径，将包含气体传感器后端部的接线柱在内的整个气体传感器配置在排气管内。
为了将复数个导线从接线柱整列拉出，在气体传感器的后端部安装有导线压盖。导线压盖可以由具有弹性的橡胶材质形成，其为具有复数个孔的圆板。通过各孔将导线拉出。在高温环境下所使用的气体传感器，其导线压盖容易因受热而造成损伤。
若以耐热性高的材料(例如白金等的金属材料，或者是陶瓷)形成导线压盖，可避免导线压盖的热损伤。但是，耐热性高的材料价格高，会使部件的成本提高。在这种情况下，最好能同时兼顾部件的成本要求与降低气体传感器后端部的热损伤的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体分析装置，同时能兼顾到部件的成本要求以及降低气体传感器后端部的热损伤的要求。
为了达到上述目的，本发明的一种气体分析装置，包括一支撑筒，具有配置于气体流通的烟道内的前端部；一气体传感器，检测上述气体所包含的既定成分，并具有固定于上述支撑筒的上述前端部的前端部以及配置于上述支撑筒内的后端部；一过滤器，安装在上述支撑筒的上述前端部，具有露出上述烟道的前端面；上述气体传感器与由于上述过滤器的上述前端面的通过而被过滤的气体接触。
在其中一实施例中，上述支撑筒的上述前端部具有过滤器支撑凸起，上述过滤器和过滤器盖可拆卸的安装在上述传感器安装构件上。
本发明其它实施例的气体分析装置包括一支撑筒，具有配置于气体流通的烟道内的前端部；一气体传感器，检测上述气体所包含的既定成分，并具有固定于上述支撑筒的上述前端部的前端部以及配置于上述支撑筒内的后端部；一送气装置，将冷却上述气体传感器的上述后端部的冷却用空气供给至上述支撑筒内。
在其中一实施例中，上述送气装置包括空气供给管，其具有配置于上述支撑筒内的前端开口，上述空气供给管的前端开口将上述冷却用空气朝上述传感器的上述后端部放出。
在其中一实施例中，气体分析装置进一步包括一连接管，收容于上述支撑筒，覆盖上述空气供给管的上述前端以及上述气体传感器的上述后端部，上述连接管包含前端与后端，上述连接管至少具有一形成在接近其后端位置上的空气导入孔。
在其中一实施例中，上述气体连接管至少具有一形成在与上述气体传感器的上述后端部相对应的位置上的空气导出孔。
在其中一实施例中，上述气体传感器的上述前端部是从内侧螺合于上述支撑筒的前端壁，上述连接管收容上述气体传感器的一部或全部，上述连接管与上述气体传感器包括相互卡合、而使上述连接管与上述气体传感器可一体旋转的卡合构造。
在其中一实施例中，上述卡合构造包括形成于上述传感器外面的传感器螺栓；以及形成在上述连接管并嵌合在上述传感器螺栓上的嵌合构造。
在其中一实施例中，气体分析装置进一步包括可拆卸地安装于上述支撑筒的上述前端的传感器安装构件，上述气体传感器可拆卸地安装于上述传感器安装构件上。
在其中一实施例中，上述支撑筒的上述前端部包括开口端，上述传感器安装构件可拆卸地安装于上述支撑筒的上述开口端。
在其中一实施例中，上述传感器安装构件具有前端，并在该前端形成有用来从上述排气管吸入上述气体的吸入口，上述气体分析装置进一步包括可拆卸地安装于上述传感器安装构件上的盖体，上述盖体从上述传感器安装构件的上述前端向外侧突出的同时，并包括一壁，配置在比上述吸入口更位于上述气体流的上游的位置。
在其中一实施例中，上述盖体包括外嵌于上述传感器安装构件的插座部，在上述插座部以及上述传感器安装构件上，设有卡合构造，可调整对应于上述传感器安装构件的上述盖体的安装位置。
在其中一实施例中，上述卡合构造包括形成在上述插座部的第一孔；形成在上述传感器安装构件的复数个第二孔；被卡合体，在上述插座部被上述传感器安装构件支撑的状态下，由上述插座部的上述孔以及从上述复数个第二孔之中选择的一个第二孔所支撑并与上述插座部卡合。
在其中一实施例中，上述复数个第二孔是在上述传感器安装部的外面，以既定的间隔形成在上述传感器安装部的周围。
在其中一实施例中，上述被卡合体不突出于上述插座部的外面。
图1为本发明第一实施例的气体分析装置的剖视图。
图2为图1的气体分析装置的分解剖视图。
图3为图1的气体分析装置的立体分解图。
图4为图1的气体分析装置的平面图。
图5为图1的气体分析装置的导线压盖的立体图。
图6a、6b分别为本发明的第二实施例的气体分析装置的部分剖视图、分解剖视图。
图7为本发明的第三实施例的气体分析装置的部分剖视图。
图8为沿图7的气体分析装置的8-8线的剖视图。
图9为图7的气体分析装置的转接头与保护盖的立体分解10为图7的气体分析装置的部分立体图。
图11为端子箱变化例的立体图。
具体实施例方式
参照图1～图5，说明本发明第一实施例的气体分析装置。第一实施例的气体分析装置11安装在引擎、锅炉、工业用炉等的燃烧装置的排气管上，并检测分析流过排气管的燃烧排气(被测定气体)中包含的氧或氮氧化物等的既定成分。气体分析装置11为直接插入式，包括配置在排气管内的测定点附近的气体传感器。
如图1所示，气体分析装置11包括检测在排气管12中流动的燃烧排气中的既定成分并发出检测信号的信号发送器11a，以及电性连接于信号发送器11a的分析器11b。分析器11b设置在排气管12的外部。排气管12具有安装信号发送器11a的接收筒13。接收筒13具有形成凸缘14的外端。信号发送器11a由接收筒13支撑，并固定在凸缘14上。被固定着的信号发送器11a的一部露出于排气管12内的烟道。
针对信号发送器11a进行说明。信号发送器11a具有支撑筒21，支撑筒21具有形成凸缘22的后端。支撑筒21插入接收筒13内。螺栓23与螺帽24连接支撑筒21的凸缘22以及接收筒13的凸缘14。在两凸缘14、22之间配置有密封件S，用来防止燃烧气体从支撑筒21与接收筒13之间泄漏。螺栓23的头部位于凸缘14一侧，螺栓23的公螺纹部23a在凸缘22一侧从螺帽24的外端面突出。
针对支撑筒21进行说明。支撑筒21具有露出烟道的前端壁31。在前端壁31上划分出收容路32，用来收容并固定气体传感器41的前端部。在收容路32的内周面上形成母螺纹33。在收容路32中从前端壁31的内表面到既定的深度为止部分地形成母螺纹部33。在支撑筒21的前端壁31上，形成延伸成L字形的连通路34。连通路34连通支撑筒21的内部空间与收容路32。
支撑筒21包括在前端壁31的前端形成的呈环形的过滤器支撑用凸起35。防尘用的过滤器36固定在过滤器支撑用凸起35的前端。过滤器36是由烧结金属的粉末制作而成。过滤器36比如说为杯状，其边缘通过抵接在支撑用凸起35的前端面被固定。
针对气体传感器41进行说明。气体传感器41包括形成传感器螺帽43的筒状传感器外壳42。在传感器外壳42中，在比传感器螺帽43更前端侧形成公螺纹部44。在传感器外壳42的外面，比公螺纹部44更前端侧形成复数个气体导入孔45。该气体导入孔45以既定的间隔形成在传感器外壳42的周围。气体传感器41，其传感器外壳42的前端部收容于收容路32中，传感器外壳42的公螺纹部44与母螺纹部33螺合，而借此固定在前端壁31上。伴随着公螺纹部44与母螺纹部33的紧固而引起的气体传感器41向前端方向的移动会因传感器螺栓43抵接于前端壁31的内表面而受到限制。
传感器外壳42收容由氧离子传导性固体电解质形成的板状或棒状的高温作动型传感器元件(图示省略)，并收容加热上述传感器元件的传感器加热器(图示省略)。
导线压盖47安装在传感器外壳42的后端部，通过导线压盖47，复数根导线46被引出到传感器外壳42的外部。复数根导线46的其中一根是将传感器元件的检测信号供给至分析器11的信号线，复数根导线46的其它导线是将驱动电力供给至传感器加热器的电力供给线。复数根导线46由具有耐热性与绝缘性的铁氟龙(注册商标)材料所包覆。
如图5所示，导线压盖47为具有复数个导线孔47a的圆板。复数个导线孔47a呈环状配置。导线压盖47是具有弹性、耐热性以及绝缘性的橡胶材料(例如氟橡胶以及硅橡胶)。导线孔47a的数量与导线46的根数相同，一根导线46贯穿一个导线孔47a。导线贯穿管48支撑导线46的集束。单一的公接头49安装在复数个导线46的一端。
针对端子箱51进行说明。
如图1、图3所示，信号发送器11a包含端子箱51。端子箱51包括接近排气管12侧的侧壁51a以及远离排气管12侧的侧壁51b。侧壁51a的上缘及下缘通过与一对支柱(stay)52焊接而连接。各支柱52为L字形，包括固定于端子箱51的侧壁51a的脚部52a以及从脚部52a向外边突出的固定片52b。支柱52的固定片52b通过螺栓23与螺帽53与排气管12的凸缘14连接。
如图3所示，端子箱51的侧壁51a具有中央孔54以及形成于中央孔54外侧的一对圆弧形的螺孔55。螺孔55对应于中央孔54相互对称地形成。端子箱51的侧壁51b上安装有管接头57。空气供给管56连接于管接头57，并贯穿中央孔54而延伸至支撑筒21内(准确地说是后述的连接管61的内腔)。空气供给管56具有朝气体传感器41的后端部方向开口的开口端，即喷嘴56a。管接头57与产生冷却用空气的压缩空气源(图示省略)连接。通过空气供给管56冷却用空气被供给至气体传感器41的后端部。喷嘴56a配置在连接管61长度方向的中央更偏向连接管61的后端侧的位置，从而决定了空气供给管56向连接管61内伸入的长度。
缆线用接头59固定在侧壁51b上。连接于分析器11b的输出缆线58通过缆线用接头59引入端子箱51内。母接头60安装在输出缆线58的一端。母接头60与端子箱51内的公接头49连接。
如图3、图4所示，端子箱51具有两个相向并可拆卸的盖51c(在图3中仅表示一个)。两盖51c以及侧壁51a、51b之间划分成长方体状的收容空间。通过拆下两盖51c，端子箱51处于开放状态。
针对连接管61进行说明。
如图1所示，连接管61固定在端子箱51的侧壁51a的外面。在连接管61的后端部外周面上，一对固定构件62通过焊接固定在相反的位置上。各固定构件62呈L字形，并分别包括固定于连接管61的外面及端子箱51的侧壁51a的固定壁62a、62b。在固定壁62b上形成螺孔63。如图3所示，螺栓64从端子箱51的内侧贯穿于端子箱51的侧壁51a的螺孔55以及固定壁62b的螺孔63上，通过联结螺帽65，连接管61安装在端子箱51上。
如图1所示，当端子箱51固定于接收筒13的凸缘14时，连接管61的长度通过连接管61的前端壁在支撑筒21内抵接于前端壁31而决定。如图2、图3所示，在连接管61的前端壁上形成嵌合于气体传感器41的传感器螺帽43的六角形嵌合孔66。连接管61固定于端子箱51的侧壁51a，而且当支撑筒21的凸缘22以及端子箱51的固定片52b固定于接收筒13的凸缘14时，传感器外壳42的后端部收容在连接管61内，传感器螺栓43嵌合在嵌合孔66内。
如图1、图2、图3所示，在连接管61的后端部上，复数个空气导入孔67以既定的间隔形成在连接管61的周围。在连接管61的长度方向的中央更接近前端的位置上，复数个空气导出孔68以既定的间隔形成在连接管61的周围。
针对空气导入孔67以及空气导出孔68的位置进行说明。在图1所示的安装状态中，空气导出孔68位于与传感器41的后端部(导线压盖47的附近)相对应的位置上，即在比凸缘22更接近排气管12的位置上(支撑筒21的内部)。空气导入孔67位于比支撑筒21的凸缘22更远离排气管12的位置上(支撑筒21的外部)。
如图1所示，在支撑筒21的内周面与连接管61的外周面之间，设置有校正用气体供给配管71。校正用气体供给配管71的前端部通过与支撑筒21的前端壁31螺合而连通连通路34。如图4所示，校正用气体供给配管71，在端子箱51的侧壁51a与支撑筒21的凸缘22之间的空间中，朝端子箱51的侧边(在图4的左边)延伸。校正用气体配管71的后端部与外部的校正用气体供给源(图示省略)连接。校正用气体从校正用气体供给源通过校正用气体供给配管71及连通路34而供给至收容路32。
在第一实施例中，嵌合孔66具有嵌合构造的功能。嵌合孔66及传感器螺帽43具有卡合构造的功能。导线压盖47作为传感器输出用的导线引出部位的气体传感器的后端部起作用。空气供给管56具有送气装置的功能。
下面说明第一实施例的气体分析装置11的作用。
针对气体传感器的校正进行说明。
在燃烧排气的测定开始前，如下所述进行气体传感器41的校正。首先，从校正气体供给源供给既定的校正用气体(例如氧气)。校正用气体通过校正用气体供给管71以及连通路34到达收容路32内，经由气体导入孔45流入到传感器外壳42内，与收纳于传感器外壳42中的传感器元件接触。与校正用气体相对应的既定电压(电动势)在传感器元件的两电极间产生，并产生与该电压对应的电流信号。该电流信号经由导线46、公接头49、母接头60以及输出用缆线58而供给至分析器11b。分析器11b将电流信号作为基准电流而记忆。这样，气体传感器41的校正完毕。
针对燃烧排气的吸入进行说明。
校正完毕之后，信号发送器11a插入接收筒13中，并固定在排气管12上。被固定着的信号发送器11a的前端(过滤器36)露出烟道。流过排气管12的燃烧气体经由过滤器36的前端面及侧面流入收容路32内。燃烧排气由于从过滤器36的各方向吸入，在收容路32内吸入了足够量的燃烧排气。流入收容路32内的燃烧排气经由各气体导入孔45流入传感器外壳42内。流入该传感器外壳42内的燃烧排气与收纳在传感器外壳42内的传感器元件接触。对应于包含在燃烧排气的既定成分(例如，氮氧化物)的浓度的电压(电动势)在传感器元件的两电极之间产生，并生成对应于电动势的实电流信号。实电流信号经由导线46、公接头49、母接头60以及输出用缆线58供给至分析器11b。分析器11b是将实电流信号与基准电流作比较，根据对应于基准电流的实电流信号的变化量，算出燃烧排气中的既定成分浓度。
下面说明冷却用空气的供给。
在分析燃烧排气时，冷却用空气经由管接头57、空气供给管56供给至连接管61的内部。空气供给管56的喷嘴56a将冷却用空气向气体传感器41的后端部喷出。冷却用空气的气流被引导至连接管61的内表面而到达气体传感器41的后端部附近。通过连接管61的引导，冷却用空气的气流不会扩散，有效地冷却气体传感器41的后端部。
从喷嘴56a喷出的冷却用空气的气流引起后续的伴随气流。从喷嘴56a喷出的冷却用空气的气流沿着连接管61进入该前端侧，通过空气导出孔68流出连接管61的外侧，沿着支撑筒21进入凸缘22侧，从凸缘22与固定片52b(端子箱51)之间的间隙排出。由于连接管61内的冷却用空气的流动，连接管61的后端侧的内部压力降低。随着此压力降低，支撑筒21的凸缘22的外侧的空气通过空气导入孔67而被导入连接管61内，与冷却用空气一起流向连接管61的前端侧(即喷射(inject)效果)。伴随气流抑制在连接管61内(特别是内表面附近)产生涡流，使连接管61内的空气流动平滑。因此，冷却用空气有效地供给至气体传感器41的后端部。
通过有效地供给冷却用空气，安装在气体传感器41的后端部的导线压盖47及各导线46被有效地冷却。即，通过冷却用空气平滑地流动，导线压盖47及各导线46的热被平滑地带走，抑制了导线压盖47及各导线46的温度上升，避免热损伤。
冷却用空气的流动与导线压盖47及各导线46热交换后，从空气导出孔68流出至连接管61的外部。空气导出孔68由于形成在与导线压盖47对应的位置，气体传感器41的本体(传感器外壳42)不会被冷却用空气的气流强制地或积极地冷却。
说明气体传感器的拆换顺序。首先，将气体传感器41从支撑筒21上拆下。详细地说，取下端子箱51的盖51c，解除在端子箱51内的公接头49与母接头60的连接。将螺栓64及螺帽65拆下从而解除端子箱51与连接管61的固定，将螺栓23及螺帽53拆下从而解除端子箱51与支撑筒21的凸缘22的固定。握住端子箱51，而将与公接头49连接的各导线46从端子箱51的中央孔54拔出。使连接管61朝既定方向旋转。连接管61的旋转经由嵌合孔66及传感器螺帽43传达至气体传感器41，连接管61与气体传感器41一体地旋转。解除对应于母接头33的公螺纹部44的螺合，从而可将气体传感器41拆下。在气体传感器41与连接管61的嵌合孔66嵌合的状态下，将连接管61从支撑筒21拔出。之后，将气体传感器41从连接管61拔出。在气体传感器41从前端壁31的收容路32拔出时，可通过过滤器36抑制烟道内的热气从收容路32流入支撑筒21内。通过以上操作，气体传感器41的拆卸作业完毕。
接下来，针对气体传感器41安装到支撑筒21的安装作业进行说明。在将气体传感器41安装到支撑筒21的情况下，首先将气体传感器41安装在连接管61的前端，即，使传感器螺帽43嵌合于嵌合孔66，将连接管61从支撑筒21的后端侧开口部插入的同时，气体传感器41的前端插入前端壁31的收容路32。握住连接管61，并将气体传感器41朝与支撑筒21取下时的相反方向旋转。这样，该连接管61的旋转力经由嵌合孔66及传感器螺帽43传递至气体传感器41，结果是，连接管61与气体传感器41一起旋转。随着公螺纹部44与母螺纹部33啮合，通过传感器螺帽43抵接于支撑筒21的前端壁31内表面使得气体传感器41向前端方向的移动受到限制。
接着，与公接头49连接的各导线46贯穿端子箱51的中央孔54，联结螺栓64与螺帽65，从而固定端子箱51与连接管61。接下来，联结螺栓23及螺帽53，从而固定端子箱51与支撑筒21的凸缘22。最后，在端子箱51内，连接公接头49与母接头60，装上端子箱51的盖子51c，气体传感器41的拆换作业完毕。
如上所述，在气体传感器41的拆换作业中，连接管61是作为解除气体传感器41与支撑筒21固定(螺合)的夹具，以及作为气体传感器41固定于支撑筒21的夹具起作用的。因此，无须另外准备解除气体传感器41与支撑筒21固定的夹具。
根据第一实施例，得到以下的效果。
(1)配置在连接管61内的空气供给管56的前端开口部朝向气体传感器41的后端部。从前端开口部放出的冷却用空气的气流至少到达气体传感器41的后端部，冷却安装在其后端部的导线压盖47及各导线46，抑制导线压盖47及各导线46的温度上升，避免其热损伤。可使用橡胶材料制成的导线压盖47，不必用耐热性高的高价材料来做导线压盖47。避免了部件的成本上升。
(2)冷却用空气的气流在连接管61内，朝向气体传感器41的后端部附近进入。冷却用空气的气流通过连接管61导引至气体传感器41的后端部附近，冷却用空气的气流不会被扩散。因此，可对气体传感器41的后端部进行有效地冷却。
(3)空气供给管56的喷嘴56a朝向气体传感器41的后端部产生冷却用空气的气流。冷却用空气的气流有效地供给至气体传感器41的后端部，有效地冷却导线压盖47及各导线46。
(4)气体传感器41的前端部螺合在支撑筒21的前端壁31上。连接管61具有收纳气体传感器41的大部分的长度。气体传感器41具有形成传感器螺帽43的外面。连接管61具有形成嵌合孔66的前端。传感器螺帽43嵌合于嵌合孔66。当连接管61旋转时，气体传感器41与连接管61一起旋转。例如，通过使连接管61朝既定方向旋转，可将气体传感器41从支撑筒21拆下。相反地，通过使连接管61朝相反方向旋转，可将气体传感器41安装在支撑筒21上。连接管61具有使气体传感器41安装于支撑筒21且从支撑筒21拆下的功能，不需要特殊的夹具。通过传感器螺帽43及嵌合孔66这样比较简单的构造，提升了气体传感器41的拆卸及安装作业的效率。不需将气体分析装置11的构造弄得复杂。
(5)空气导入孔67形成在连接管61的后端部。由从连接管61的后端向前端的冷却空气的流动所造成的喷射效果，外部空气从空气导入孔67引入连接管61内，并向连接管61的前端流动。伴随气流抑制在连接管61内产生涡流。在连接管61内冷却用空气及外部空气平滑地流动，在气体传感器41的后端部平滑地供给冷却用空气。因此，气体传感器41的后端部(即，导线压盖47及导线46)被有效地冷却。
(6)在连接管61中，对应于气体传感器41的后端部(即，导线压盖47)的部位上形成复数个空气导出孔68。冷却用空气的气流冷却气体传感器41的后端部附近，通过空气导出孔68从连接管61流出。冷却用空气的气流对气体传感器41的本体(传感器外壳42)并不积极地冷却。不希望被冷却得太厉害的气体传感器41的传感器元件，可通过传感器加热器的加热维持在既定的温度，可高精度地检测既定成分。
(7)导线46经由导线压盖47从气体传感器41导出，沿着连接管61延伸，而导出至外部。因而，导线46是在连接管61内通过冷却用空气的流动而被冷却的。
(8)空气供给管56的喷嘴56a配置在比连接管61的长度方向的中央更接近后端的位置上。通过这样的配置，冷却用空气的气流可对气体传感器41的后端部(导线压盖47)及从后端部延伸的各导线46均匀有效地冷却。例如，当喷嘴56a接近气体传感器41的后端部时，导线盖体47可得到充分地冷却，而对导线46的冷却并不充分。另一方面，当喷嘴56a远离气体传感器41的后端部时，导线46得到充分地冷却，而对导线压盖47的冷却并不充分。
(9)支撑筒21的前端安装有杯状的过滤器36。过滤器36的前端面以及外周面从烟道露出。排气管12内的燃烧排气通过过滤器36的前端面以及外周面从各个方向吸入。因此，足量的燃烧排气到达收容在传感器外壳42的传感器元件，提升了传感器元件的反应特性。
针对本发明第二实施例的气体分析装置11与第一实施例的不同之处进行说明。在第二实施例中，主要是气体传感器的安装构造与第一实施例不同。
如图6a所示，在第二实施例中，支撑筒21具有前端开口，在此前端开口上，安装有可拆卸的转接块81。在支撑筒21的前端附近的内周面上，形成母螺纹部82。转接块81具有公螺纹部84以及形成凸缘83的侧面。通过转接块81的公螺纹部84与支撑筒21的母螺纹部82的螺合，转接块81固定于支撑筒21。与第一实施例的支撑筒21的前端壁31具有相同的构造，即，收容路32、连通路34、过滤器支撑用凸起35以及过滤器36设在转接块81上。当气体传感器41安装于转接块81时，气体传感器41的前端收容在收容路32中。
在第二实施例的气体分析装置11中，省略了第一实施例中的连接管61。空气供给管56取代连接管61覆盖导线46以及导线贯穿管48。固定构件62(参照图3)通过焊接安装在空气供给管56的后端。空气供给管56经由固定构件62以螺栓64及螺帽65连结在端子箱51的侧壁51a上。空气供给管56的喷嘴56a(前端开口)靠近气体传感器41的后端部(准确的说是导线压盖47)，但未到达该后端部，由此决定空气供给管56的长度。
由压缩空气源所产生的冷却用空气经由管接头57供给至端子箱51内。该冷却用空气经由端子箱51的中央孔54流入空气供给管56的后端部，从空气供给管56的喷嘴56a流出，供给至气体传感器41的后端部。由于空气供给管56的喷嘴56a朝向气体传感器41的后端部，冷却用空气朝向气体传感器41的后端部流动，有效地冷却气体传感器41的后端部。
接着，说明气体传感器41的更换作业。在拆卸气体传感器41时，如图3所示，首先拆下端子箱51的盖51c。如图2所示，解除端子箱51内部的公接头49与母接头60的连接。拆下螺帽53，解除端子箱51与支撑筒21的凸缘22的固定。握住端子箱51，将公接头49与各导线46从端子箱51的中央孔54拉出。拆下螺栓23及螺帽24，解除支撑筒21的凸缘22与接收筒13的凸缘14的固定。将支撑筒21从接收筒13拉出，如图6b所示，从支撑筒21将校正用气体供给配管71拆下。
如图6b所示，将转接块81朝既定方向旋转，将转接块81从支撑筒21的前端拆下。气体传感器41与转接块81一同从支撑筒21拉出(图6b的箭头)。借此，将导线46、导线贯穿管48以及公接头49从支撑筒21拉出。最后，通过由气体传感器41朝既定方向旋转，将气体传感器41从转接块81拆下，这样完成气体传感器41的拆卸。
接下来，在安装气体传感器41时，将更换用的气体传感器41安装至转接块81。将公接头49、导线贯穿管48以及各导线46从支撑筒21的开口部插入，同时将固定有气体传感器41的转接块81螺合于支撑筒21的前端开口。此时，转接块81向内侧(图6b的左侧)的移动，由于转接块81的凸缘83抵接在支撑筒21的前端开口端面而受到限制。之后，将安装有气体传感器41的支撑筒21插入接收筒13。接着，将校正用气体供给管71从支撑筒21的后端侧的开口部插入，将其前端部螺合至开口在转接块81内侧的连通路34。之后与上述拆卸作业相反的顺序进行，完成气体传感器41的安装作业。
根据第二实施例，可得到以下的效果。
(10)气体传感器41安装于可拆卸地安装在支撑筒21前端的转接块81上。通过将转接块81从支撑筒21拆下，气体传感器41便可从支撑筒21拆下。即，将气体传感器41安装于支撑筒21或从支撑筒21拆下不需要使用特殊夹具，气体传感器41的更换作业简单。
(11)空气供给管56的前端开口朝向气体传感器41的后端部。因此，冷却用空气至少送至气体传感器41的后端部，导线压盖47及空气供给管56内的各导线46被冷却。抑制了导线压盖47及各导线46的温度上升，避免了其热损伤。可使用橡胶材料制成导线压盖47，不必以耐热性高的高价材料形成导线压盖47。因此，避免部件成本提高。
(12)从空气供给管56的后端侧导入的冷却用空气流过空气供给管56内，不扩散地导引至气体传感器41的后端部附近。因此，可有效地冷却气体传感器41的后端部。
参照图7至图10说明本发明的第三实施例的气体分析装置11与第二实施例的不同之处。第三实施例的气体分析装置11具有安装气体传感器41的转接块81。转接块81包括过滤器支撑用凸起35。过滤器支撑用凸起35的前端嵌装有圆板状的过滤器36。螺合具有中央孔85a的过滤器盖85。过滤器36从过滤器盖85的中央孔85a露出。中央孔85a作为被测定气体的吸入口。转接块81的凸缘83与支撑筒21的端面之间存在衬垫86。通过衬垫86确保支撑筒21内外的气密性。
如图9所示，在转接块81的凸缘83上形成环状的槽83a。复数个(在第三实施型态中为八个)母螺纹部87以等间隔形成在凸缘83的周围。母螺纹部87在槽83a内开口。复数个母螺纹部87是由成对的母螺纹构成。在图9的例子中，八个母螺纹部87分别由位于对应于转接块81的轴线的相反位置上的、由两个母螺纹部87所构成的四对母螺纹所构成。
保护盖88安装在转接块81上。保护盖88包括环状的插座部89以及半圆筒状的遮蔽壁90。插座部89的内径与转接块81的凸缘83的外径大约相同或者是略大。如图8所示，在插座部89上的相反侧形成一对卡合孔89a。
一对卡合孔89a分别与从形成在凸缘83上的复数个母螺纹部87中选择的一对母螺纹部87一致，由此插座部89外嵌在转接块81的凸缘83上。将螺栓B从外部贯穿到插座部89的各卡合孔89a中，联结在对应的母螺纹部87上，保护盖88安装在转接块81上。如图8所示，在螺栓B与母螺纹部87联结的状态下，螺栓B由卡合孔89a和母螺纹部87支撑。特别是，螺栓B的头部在卡合孔89a中与插座部89卡合。通过螺栓B的卡合，保护盖88不会相对于转接块81旋转，更不会脱落。
当保护盖88安装在转接块81上时，遮蔽壁90的前端比过滤器支撑用凸起35更突出，遮蔽壁90比过滤器支撑凸起35位于被测定气体的更上游的位置。螺栓B不突出于插座部89的外面。
在第三实施例中，转接块81作为传感器的安装构件起作用。母螺纹部82作为支撑筒的前端部的开口部。母螺纹部87作为安装部起作用。螺栓B作为被卡合体起作用。螺栓B与插座部89作为卡合构造起作用。
根据第三实施例，可得到以下的效果。
(13)转接块81具有在排气管12中流动的被测定气体的吸入口(中央孔85a)。与过滤器支撑凸起35相比，遮蔽壁90配置在被测定比气体的更上游的位置。由于遮蔽壁90遮蔽被测定气体的流动，在遮蔽壁90旋入的被测定气体缓缓地被吸入中央孔85a。气体传感器41分析势能弱的被测定气体。由于气体传感器41不受势能强的被测定气体流的影响，可稳定地分析被测定气体。
(14)通过遮蔽壁90的遮蔽，由于在遮蔽壁90旋入的被测定气体缓缓地被吸入中央孔85a，可抑制过滤器36被流过排气管12的尘埃所堵塞。
(15)包含遮蔽壁90的保护盖88可从转接块81拆下。对应于被测定气体的气流可以将保护盖88拆下。例如，在被测定气体流的势能大的情况下，将保护盖88安装于转接块81上，由遮蔽壁90使被测定气体流的势能变弱。在被测定气体流平缓的情况下，可拆下保护盖88。这样，可调整被测定气体的吸入。
(16)通过转接板81与插座部89所构成的卡合构造，保护盖88可安装在转接块81上。卡合构造包括插座部89与转接块81的凸缘83的外嵌，以及形成于插座部89的两个卡合孔89a与螺栓23a的卡合。遮蔽壁90只要能起到遮蔽烟道内的被测定气体流或使其迂回的作用就行。因此，遮蔽壁90可不从转接块81拆下，不必完全固定在转接块81上。对于插座部89的卡合孔89a与螺栓B的卡合，只要保护盖88可脱落地支撑于转接块81上就可以了。此卡合仅靠紧固螺栓B将保护盖88安装在转接块81上就能实现，保护盖88安装在转接块81上的构造很简单。
(17)复数个母螺纹部87在转接块81的凸缘83上以既定间隔而形成。保护盖88的一对卡合孔89a与从复数对的母螺纹部87中所选择的一对母螺纹部87重迭，遮蔽壁90配置在被测定气体流的上游。
(18)螺栓B不从插座部89的外面突出。支撑筒21及保护盖88的外面完全没有突起物，气体分析装置11具有精致的外观。并且，支撑筒21可平滑地插入接收筒13中。因此，信号发送器11a安装到排气管12的作业很容易。在螺栓B从插座部89外面突出的情况下，突出的螺栓B抵接于接收筒13，而阻碍支撑筒21的插入。或者是，为了使突出的螺栓B不会碰到接收筒13，必须严格管理支撑筒21的插入姿势。因此，突出的螺栓B会使信号发送器11a安装于排气管12的作业效率降低。这个问题在接收筒13的内表面与支撑筒21的外面的间隔变小时很明显。
(19)在转接块81的过滤器支撑用凸起35上，安装有过滤器36与过滤器盖85。过滤器盖85可拆下。因此，过滤器36的安装、更换及清扫更加容易。
第一至第三实施例可做以下的变更。
如图11所示，在第一及第二实施例的端子箱51中，侧壁51a可变更为圆板状的固定构件91。在固定构件91上形成中央孔54及螺孔55。在中央孔54及螺孔55的周围，复数个螺孔92以既定的间隔形成在固定构件91的圆周方向上。各螺孔92延伸至固定构件91的周围方向。根据此构造，可省略支柱52，减少部件数量。
在第一实施例中，连接管61的外面形成六角螺帽93(图3的双点划线)。握住六角螺帽93而旋转连接管61，这样连接管61的拆卸及安装变得容易且简单。
在第一实施例中，在支撑筒21内，虽然整个气体传感器41由连接管61所覆盖，但气体传感器41的一部份(至少后端部)收容在连接管61内也可以。在彼此相向的连接管61的内表面与气体传感器41的外面形成卡合构造。在连接管61的内表面形成嵌合孔66，在气体传感器41的外面形成传感器螺帽43。嵌合孔66可不形成在连接管61的前端。例如，可形成在连接管61的本体上。
在第一实施例中，空气供给管56的喷嘴56a虽然在连接管61的长度方向位于比中央更接近后端的位置上，但也可调整连接管61的长度以此改变喷嘴56a的位置。例如，使空气供给管56变长而将喷嘴56a配置于连接管61的中央位置或接近前端的位置，也可将空气供给管56变短从而将喷嘴56a配置于比连接管61的中央位置更接近后端的位置。也可将空气供给管56不配置于连接管61内，使冷却用空气仅供给至端子箱51内。供给至端子箱51的空气沿连接管61进入，朝气体传感器41的后端部供给。
在第一实施例中，空气导入孔67也可只设置一个。
在第一实施例中，空气导出孔68也可只设置一个。
在第一实施例中，各空气导入孔67与对应的一个空气导出孔68是以成一列地对齐的形式形成的(参照图3)，各空气导入孔67与对应的空气导出孔68以彼此错位的形式形成也可以。例如复数个空气导入孔67相对于复数个空气导出孔68在连接管61的周围方向90度错位的位置上形成。根据此构造，气体传感器41的后端部(导线压盖47)及各导线46可被有效地冷却。
在第三实施例中，插座部89的卡合孔89a的数量并不限于两个，一个或三个及三个以上也可。
在第三实施例中，也可以将螺栓B变更成像插销一样的被卡合体，将母螺纹部87变更成单纯的孔。此插销与插座部89构成卡合构造。复数根导线46也可为由耐热纤维包覆的电线。例如可使用玻璃纤维包覆的电线或镍陶瓷电线。
虽然导线压盖47由如氟橡胶或硅橡胶那样的具有弹性、耐热性及绝缘性的材料形成，也可由具有耐热性及绝缘性的高温耐火纤维的陶瓷纤维或玻璃纤维形成，由云母形成也可以。
在第一实施例中，在前端壁31上，也可以固定或一体成形与第三实施例的遮蔽壁90相同的壁。根据此构造，可稳定地分析被测定气体，抑制尘埃所造成的过滤器36的堵塞。
权利要求
1.一种气体分析装置(11)，包括一支撑筒(21)，具有配置在气体流通的烟道(12)内的前端部(36)；一气体传感器(41)，检测上述气体所包含的既定成分，并具有固定在上述支撑筒的上述前端部的前端部以及配置在上述支撑筒内的后端部(47)；一过滤器(36)，安装在上述支撑筒的上述前端部，具有露出上述烟道的前端面；上述气体传感器与由于上述过滤器的上述前端面的通过而被过滤的气体接触。
2.如权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，上述支撑筒的上述前端部具有过滤器支撑用凸起(35)，上述过滤器(36)和过滤器盖(85)可拆卸地安装在上述传感器安装构件上。
3.一种气体分析装置(11)，包括一支撑筒(21)，具有配置在气体流通的烟道(12)内的前端部(36)；一气体传感器(41)，检测上述气体所包含的既定成分，并具有固定在上述支撑筒的上述前端部的前端部以及配置在上述支撑筒内的后端部(47)；一送气装置(56、57)，将冷却上述气体传感器的上述后端部的冷却用空气供给至上述支撑筒内。
4.如权利要求3所述的气体分析装置，其特征在于，上述送气装置包括空气供给管(56)，其具有配置于上述支撑筒内的前端开口(56a)，上述空气供给管的前端开口将上述冷却用空气朝上述气体传感器的上述后端部放出。
5.如权利要求4所述的气体分析装置，其特征在于，还包括一连接管(61)，收容在上述支撑筒，覆盖上述空气供给管的上述前端以及上述气体传感器的上述后端部，上述连接管包含前端与后端，上述连接管至少具有一形成在接近其后端位置上的空气导入孔(67)。
6.如权利要求5所述的气体分析装置，其特征在于，上述气体连接管至少具有一形成在与上述气体传感器的上述后端部相对应的位置上的空气导出孔(68)。
7.如权利要求5所述的气体分析装置，其特征在于，上述气体传感器的上述前端部是从内侧螺合于上述支撑筒的前端壁(31)，上述连接管收容上述气体传感器的一部或全部，上述连接管与上述气体传感器包括相互卡合、使上述连接管与上述气体传感器可一体旋转的卡合构造(43、66)。
8.如权利要求7所述的气体分析装置，其特征在于，上述卡合构造包括形成在上述传感器外面的传感器螺栓(43)；以及形成在上述连接管并嵌合在上述传感器螺栓上的嵌合构造(66)。
9.如权利要求3至8中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，还包括可拆卸地安装于上述支撑筒的上述前端(82)的传感器安装构件(81)，上述气体传感器可拆卸地安装在上述传感器安装构件上。
10.如权利要求9所述的气体分析装置，其特征在于，上述支撑筒(21)的上述前端部包括开口端(82)，上述传感器安装构件可拆卸地安装在上述支撑筒的上述开口端(82)。
11.如权利要求10所述的气体分析装置，其特征在于，上述传感器安装构件具有前端，并在前端形成有用来从上述排气管吸入上述气体的吸入口(35)，上述气体分析装置进一步包括可拆卸地安装于上述传感器安装构件上的盖体(88)，上述盖体从上述传感器安装构件的上述前端向外侧突出的同时，并包括一壁(90)，配置在比上述吸入口更位于上述气体流的上游的位置。
12.如权利要求11所述的气体分析装置，其特征在于，上述盖体包括外嵌于上述传感器安装构件的插座部(89)，在上述插座部以及上述传感器安装构件上，设有卡合构造(87、89a、B)，可调整对应于上述传感器安装构件的上述盖体的安装位置。
13.如权利要求12所述的气体分析装置，其特征在于，上述卡合构造包括一第一孔(89a)，形成于上述插座部；复数个第二孔(87)，形成于上述传感器安装构件；被卡合体(B)，在上述插座部被上述传感器安装构件支撑的状态下，由上述插座部的上述孔以及上述复数个第二孔之中所选择的一个第二孔所支撑并与上述插座部卡合。
14.如权利要求13所述的气体分析装置，其特征在于，上述复数个第二孔是在上述传感器安装部的外面，以既定的间隔形成在上述传感器安装部的周围。
15.如权利要求13所述的气体分析装置，其特征在于，上述被卡合体不突出于上述插座部的外面。
全文摘要
气体分析装置(11)包括支撑筒(21)以及气体传感器(41)。支撑筒(21)具有配置于烟道(12)内的前端部(36)，气体传感器(41)由上述支撑筒支撑。空气供给管将冷却用空气供应到支撑筒内。气体传感器的后端部由冷却用空气冷却。
文档编号F23J13/00GK1782702SQ20051012582
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年12月2日
发明者中岛友久, 塚本尚树, 伊藤诚记, 伊藤征亲 申请人:日本能源服务株式会社