JP2000193634A - Oxygen concentration detection device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、酸素濃縮器等か
ら発生されるガスの酸素濃度を検出するための、限界電
流式酸素センサを用いた酸素濃度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen concentration detecting device using a limiting current type oxygen sensor for detecting the oxygen concentration of a gas generated from an oxygen concentrator or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、高酸素濃度のガスを発生する
装置として、圧力変動吸着型（ＰＳＡ型）酸素濃縮器が
知られている。この酸素濃縮器の原理は、空気を加圧す
ることにより空気中の窒素を吸着剤に吸着させ、これに
より酸素を濃縮するものである。通常、ＰＳＡ型酸素濃
縮器は、窒素吸着剤を入れた加圧部を２ユニット併設し
て、これらを交互に駆動することにより、連続的に高酸
素濃度のガスを発生するように構成される。2. Description of the Related Art Conventionally, a pressure fluctuation adsorption type (PSA type) oxygen concentrator has been known as a device for generating a gas having a high oxygen concentration. The principle of this oxygen concentrator is to pressurize air so that nitrogen in the air is adsorbed by an adsorbent, thereby concentrating oxygen. Normally, a PSA-type oxygen concentrator is configured so that two units of a pressurizing unit containing a nitrogen adsorbent are provided in parallel, and these units are alternately driven to continuously generate a gas having a high oxygen concentration. .
【０００３】このようなＰＳＡ型酸素濃縮器のガス出力
部には、その性能を監視するため、特にガス吸着性能の
低下を監視するために、出力ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度検出装置が取り付けられる。酸素濃度検出装
置は例えば、出力されるガスの酸素濃度が７０％以下に
なったら警報を発するように構成される。酸素濃度検出
装置には通常、限界電流式酸素センサが用いられる。[0003] The gas output section of such a PSA-type oxygen concentrator has an oxygen concentration detecting device for detecting the oxygen concentration in the output gas in order to monitor its performance, in particular, to monitor a decrease in gas adsorption performance. Is attached. The oxygen concentration detection device is configured, for example, to issue an alarm when the oxygen concentration of the output gas becomes 70% or less. Usually, a limiting current type oxygen sensor is used for the oxygen concentration detecting device.
【０００４】ＰＳＡ型酸素濃縮器に用いられる酸素濃度
検出装置は、限界電流式酸素センサユニットをセンサケ
ース内に設置して構成される。センサケースには一般
に、６ｍｍφ程度の同じ径のガス流入口とガス流出口が
設けられ、これらのガス流入口とガス流出口に同じ内径
のガス流入管とガス流出管が取り付けられる。ガス流入
管及びガス流出管としては、樹脂系チューブや金属チュ
ーブが用いられる。An oxygen concentration detecting device used in a PSA type oxygen concentrator is configured by installing a limiting current type oxygen sensor unit in a sensor case. In general, the sensor case is provided with a gas inlet and a gas outlet having the same diameter of about 6 mmφ, and a gas inflow pipe and a gas outflow pipe having the same inner diameter are attached to the gas inlet and the gas outlet. As the gas inflow pipe and the gas outflow pipe, a resin tube or a metal tube is used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上のような高酸素濃
度のガス発生システムにおいて、酸素濃縮器の出力ガス
流量は例えば、１ｌ／ｍｉｎ〜５ｌ／ｍｉｎの範囲で可
変できるように構成される。ガス流量を切り替えたとし
てもその変化が緩やかなものであれば、酸素濃度検出装
置内では、動圧の変化が静圧の変化により相殺されて、
総圧は一定に保たれる。従って原理的に酸素濃度検出出
力は、ガス中の酸素濃度に変化がない限り一定に保たれ
る。しかし実際には、酸素濃縮器の出力ガス流量を急激
に切り替えた場合には、酸素濃度検出器のセンサケース
内の圧力が一時的に変動し、この結果限界電流式酸素セ
ンサの出力が一時的に変動する。この酸素センサ出力の
変動は過渡的なものであり、センサケース内の圧力が一
定値に落ち着くことにより定常出力になるが、過渡的出
力とはいえ、それが装置の異常事態を判定するレベルを
超えていると、誤警報等を出すことになり、実用上問題
であった。In the gas generating system having a high oxygen concentration as described above, the output gas flow rate of the oxygen concentrator can be varied, for example, in the range of 1 l / min to 5 l / min. Even if the gas flow rate is switched, if the change is gradual, in the oxygen concentration detection device, the change in dynamic pressure is offset by the change in static pressure,
The total pressure is kept constant. Therefore, in principle, the oxygen concentration detection output is kept constant as long as the oxygen concentration in the gas does not change. However, in practice, when the output gas flow rate of the oxygen concentrator is rapidly changed, the pressure in the sensor case of the oxygen concentration detector fluctuates temporarily, and as a result, the output of the limiting current type oxygen sensor temporarily changes. To fluctuate. This fluctuation in the oxygen sensor output is transient, and becomes steady-state output when the pressure in the sensor case settles down to a constant value. If it exceeds, a false alarm will be issued, which is a practical problem.
【０００６】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、ガス流量の変化に対して誤動作を生じないよう
にした酸素濃度検出装置を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an oxygen concentration detecting apparatus which does not cause a malfunction due to a change in gas flow rate.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明による第１の酸
素濃度検出装置は、ガス流入口及びガス流出口を有する
センサケースと、このセンサケース内に設置されてセン
サケースに供給されるガスの酸素濃度を検出する限界電
流式酸素センサユニットと、この限界電流式酸素センサ
ユニットの出力信号を処理して前記ガスの酸素濃度を監
視する第１の信号処理回路と、前記センサケースに取り
付けられてセンサケース内の圧力を監視する圧力センサ
と、この圧力センサの出力信号を処理して前記センサケ
ースに供給されるガスの流量の急激な変化を検出する第
２の信号処理回路と、この第２の信号処理回路によりガ
スの流量の急激な変化を検出した時点から一定時間前記
第１の信号処理回路における酸素濃度の監視を禁止させ
る制御を行うタイミング制御回路とを備えたことを特徴
とする。A first oxygen concentration detecting apparatus according to the present invention comprises a sensor case having a gas inlet and a gas outlet, and a gas sensor installed in the sensor case and supplied to the sensor case. A limiting current type oxygen sensor unit for detecting an oxygen concentration, a first signal processing circuit for processing an output signal of the limiting current type oxygen sensor unit to monitor the oxygen concentration of the gas, and being attached to the sensor case. A pressure sensor for monitoring the pressure in the sensor case, a second signal processing circuit for processing an output signal of the pressure sensor to detect a rapid change in the flow rate of gas supplied to the sensor case, The control for inhibiting the monitoring of the oxygen concentration in the first signal processing circuit for a certain period of time from the time when the rapid change in the gas flow rate is detected by the signal processing circuit of Characterized by comprising a ring control circuit.
【０００８】この発明による第２の酸素濃度検出装置
は、ガス流入口及びガス流出口を有するセンサケース
と、このセンサケース内に設置されてセンサケースに供
給されるガスの酸素濃度を検出する限界電流式酸素セン
サユニットと、この限界電流式酸素センサユニットの出
力信号を処理して前記ガスの酸素濃度情報を出力する信
号処理回路と、前記センサケースのガス流入口に取り付
けられて前記センサケースに供給されるガスの流量の急
激な変化に伴う圧力変動を吸収するバッファとを備えた
ことを特徴とする。第２の酸素濃度検出装置において、
バッファは好ましくは、センサケースに対して１０倍以
上の容量を有するものとする。[0008] A second oxygen concentration detecting device according to the present invention is a sensor case having a gas inlet and a gas outlet, and a limit for detecting the oxygen concentration of a gas provided in the sensor case and supplied to the sensor case. A current-type oxygen sensor unit, a signal processing circuit that processes an output signal of the limiting current-type oxygen sensor unit and outputs oxygen concentration information of the gas, and is attached to a gas inlet of the sensor case and attached to the sensor case. A buffer for absorbing pressure fluctuations caused by a sudden change in the flow rate of the supplied gas. In the second oxygen concentration detecting device,
The buffer preferably has a capacity that is at least ten times that of the sensor case.
【０００９】この発明による第３の酸素濃度検出装置
は、ガス流入口及びガス流出口を有するセンサケース
と、このセンサケース内に設置されてセンサケースに供
給されるガスの酸素濃度を検出する限界電流式酸素セン
サユニットと、この限界電流式酸素センサユニットの出
力信号を処理して前記ガスの酸素濃度情報を出力する信
号処理回路とを備え、前記ガス流出口の径を前記ガス流
入口のそれに対して大きく設定することにより、前記セ
ンサケースに供給されるガスの流量の急激な変化に伴う
圧力変動を吸収するようにしたことを特徴とする。第３
の酸素濃度検出装置において好ましくは、ガス流出口の
径をガス流入口のそれに対して２倍以上に設定する。A third oxygen concentration detecting device according to the present invention comprises a sensor case having a gas inlet and a gas outlet, and a limit for detecting the oxygen concentration of a gas provided in the sensor case and supplied to the sensor case. A current-type oxygen sensor unit, and a signal processing circuit that processes an output signal of the limiting current-type oxygen sensor unit and outputs oxygen concentration information of the gas, and sets a diameter of the gas outlet to that of the gas inlet. On the other hand, by setting a large value, pressure fluctuations caused by a rapid change in the flow rate of the gas supplied to the sensor case are absorbed. Third
Preferably, the diameter of the gas outlet is set to be at least twice as large as that of the gas inlet.
【００１０】第１の酸素濃度検出装置によると、供給さ
れるガスの流量の急激な変化を検出して一定時間酸素セ
ンサユニットの出力の監視を禁止状態に設定することに
より、センサケース内の過渡的圧力変動に伴う誤警報等
の誤動作を防止することができる。第２の酸素濃度検出
装置によると、供給されるガスの流量の急激な変化があ
ったとき、その流量の変化をバッファにより緩和するこ
とによって、センサケース内の圧力変動を抑えることが
でき、これによりやはり誤警報等を防止することができ
る。第３の酸素濃度検出装置によると、センサケースの
ガス流入口に対してガス流出口の径を大きくすることに
より、同様にセンサケース内の圧力変動を抑えて、誤警
報等を防止することができる。According to the first oxygen concentration detecting device, a sudden change in the flow rate of the supplied gas is detected, and the monitoring of the output of the oxygen sensor unit is set to the prohibition state for a certain period of time. It is possible to prevent a malfunction such as a false alarm caused by a change in the target pressure. According to the second oxygen concentration detecting device, when there is a sudden change in the flow rate of the supplied gas, the change in the flow rate is alleviated by the buffer, so that the pressure fluctuation in the sensor case can be suppressed. As a result, false alarms can be prevented. According to the third oxygen concentration detection device, by increasing the diameter of the gas outflow port relative to the gas inflow port of the sensor case, pressure fluctuations in the sensor case can be similarly suppressed and false alarms can be prevented. it can.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。 ［実施例１］図１は、この発明の実施例１による酸素濃
度検出装置１を用いた高酸素濃度ガス発生システムを示
す。ＰＳＡ型酸素濃縮器１０により酸素濃縮されたガス
１１は、酸素濃度検出装置１の本体である、限界電流式
酸素センサユニット３を内部に設置したセンサケース２
に供給される。センサケース２は、ガス流入口２１とガ
ス流出口２３を有し、それぞれにガス流入管２２とガス
流出管２４が設けられている。酸素濃縮器１０から発生
されるガス１１は、ガス流入管２２を介してセンサケー
ス２に取り込まれ、ガス流出管２４を介して取り出され
た出力ガス１２は、加湿器等に供給されることになる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 shows a high oxygen concentration gas generation system using an oxygen concentration detection device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The gas 11 that has been oxygen-enriched by the PSA type oxygen concentrator 10 is a sensor case 2 in which a limiting current type oxygen sensor unit 3 which is a main body of the oxygen concentration detection device 1 is installed.
Supplied to The sensor case 2 has a gas inlet 21 and a gas outlet 23, and is provided with a gas inlet pipe 22 and a gas outlet pipe 24, respectively. The gas 11 generated from the oxygen concentrator 10 is taken into the sensor case 2 through the gas inflow pipe 22, and the output gas 12 taken out through the gas outflow pipe 24 is supplied to a humidifier or the like. Become.
【００１２】この実施例１において、ＰＳＡ酸素濃縮器
１０は、発生されるガスの流量が１〜５ｌ／ｍｉｎの範
囲で可変設定できるように構成されている。また、セン
サケース２の容量は、５〜１０ｍｌであり、またセンサ
ケース２のガス流入口２１とガス流出口２３とは例えば
６ｍｍの同じ径を有し、これらに接続されたガス流入管
２２とガス流出管２４も同じ内径を有する。In the first embodiment, the PSA oxygen concentrator 10 is configured so that the flow rate of the generated gas can be variably set within a range of 1 to 5 l / min. In addition, the capacity of the sensor case 2 is 5 to 10 ml, and the gas inlet 21 and the gas outlet 23 of the sensor case 2 have the same diameter of, for example, 6 mm. The gas outlet pipe 24 also has the same inner diameter.
【００１３】限界電流式酸素センサユニット３は、図２
に示すように、限界電流式酸素センサエレメント３１
を、リード３３付きのステム３２に搭載し、メッシュカ
バー３４で覆って構成されている。酸素センサエレメン
ト３１は、図３に示すように、カソード電極３１１及び
アノード電極３１２を両面に形成したイオン伝導体とし
ての安定化ジルコニア（ＺｒＯ2−8mol％Ｙ2Ｏ3）３１
０を用いて構成されている。安定化ジルコニア３１０の
カソード電極３１１側は、ガラス等のシール材３１４を
用いてキャップ３１３により封止されている。キャップ
３１３には、拡散律速されたガスをカソード電極３１１
側に供給するためのガス拡散孔３１５が設けられてい
る。キャップ３１３上には、絶縁コート３１６を介して
ヒータ３１７が形成されている。The limiting current type oxygen sensor unit 3 is shown in FIG.
As shown in the figure, the limiting current type oxygen sensor element 31
Is mounted on a stem 32 with a lead 33 and is covered with a mesh cover 34. As shown in FIG. 3, the oxygen sensor element 31 has a stabilized zirconia (ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 ) 31 as an ion conductor having a cathode electrode 311 and an anode electrode 312 formed on both surfaces.
0. The cathode 313 side of the stabilized zirconia 310 is sealed with a cap 313 using a sealing material 314 such as glass. The cap 313 is provided with a gas whose diffusion is controlled by the cathode electrode 311.
Gas diffusion holes 315 are provided for supply to the side. On the cap 313, a heater 317 is formed via an insulating coat 316.
【００１４】酸素濃度検出装置１は、限界電流式酸素セ
ンサユニット３の出力信号を処理する酸素センサ出力信
号処理回路５と、この信号処理回路５の出力を受けて、
酸素濃度情報を出力すると共に、酸素濃度を監視して、
異常検出時の警報を出力する出力装置７とを有する。出
力装置７は、酸素濃度出力値を表示する表示装置を主体
とし、その他警報ランプや警報音発生装置等を含む。The oxygen concentration detecting device 1 receives an output of the oxygen sensor output signal processing circuit 5 for processing an output signal of the limiting current type oxygen sensor unit 3,
Outputs oxygen concentration information, monitors oxygen concentration,
An output device 7 that outputs an alarm when an abnormality is detected. The output device 7 is mainly a display device for displaying an oxygen concentration output value, and further includes an alarm lamp, an alarm sound generating device, and the like.
【００１５】この実施例１においては更に、センサケー
ス２に、その内部圧力を検出する圧力センサ４が取り付
けられている。この圧力センサ４は、酸素濃縮器１０か
ら送り込まれるガスの流量が急激に変化したときに、こ
れに連動するセンサケース２内の圧力変化を検出するた
めに設けられている。圧力センサ４の出力は、圧力セン
サ出力信号処理回路６により処理され、タイミング制御
回路８に送られる。タイミング制御回路８は、圧力セン
サ４がセンサケース２内の急激な圧力変化を検出したと
き、即ちガス流量の急激な変化を検出したときに、その
出力であるコントロール信号Ｖｃを一定時間オフ状態に
する。出力装置７は、コントロール信号Ｖｃがオフの
間、酸素濃度の監視を禁止状態に保ち、この間に警報を
発生させない。In the first embodiment, the sensor case 2 is further provided with a pressure sensor 4 for detecting the internal pressure. The pressure sensor 4 is provided to detect a change in pressure in the sensor case 2 in conjunction with a sudden change in the flow rate of gas sent from the oxygen concentrator 10. The output of the pressure sensor 4 is processed by the pressure sensor output signal processing circuit 6 and sent to the timing control circuit 8. When the pressure sensor 4 detects a rapid pressure change in the sensor case 2, that is, when the gas sensor detects a rapid change in the gas flow rate, the timing control circuit 8 turns off the control signal Vc, which is the output, for a certain period of time. I do. The output device 7 keeps the monitoring of the oxygen concentration in a prohibited state while the control signal Vc is off, and does not generate an alarm during this time.
【００１６】図４は、圧力センサ出力信号処理回路６及
びタイミング制御回路８の詳細を示す回路図である。圧
力センサ４は例えば、ピエゾ抵抗ブリッジにより構成さ
れる。信号処理回路６は、この圧力センサ４に定電流を
供給する、非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが供給さ
れた増幅器６１及び増幅器６１の反転入力端子に接続さ
れた抵抗６２と、圧力センサの出力を増幅する増幅回路
６３とにより構成されている。増幅回路６３からの圧力
センサ信号Ｖｓは、微分回路、コンパレータ等によって
構成された変動検出回路８１でその急激な変動が検出さ
れる。タイマー８２は、この変動検出から一定時間だ
け、コントロール信号Ｖｃをオフ状態にする。FIG. 4 is a circuit diagram showing details of the pressure sensor output signal processing circuit 6 and the timing control circuit 8. The pressure sensor 4 is constituted by, for example, a piezoresistive bridge. The signal processing circuit 6 supplies a constant current to the pressure sensor 4, an amplifier 61 having a non-inverting input terminal supplied with a reference voltage Vref, a resistor 62 connected to an inverting input terminal of the amplifier 61, and an output of the pressure sensor. And an amplifying circuit 63 for amplifying. A rapid fluctuation of the pressure sensor signal Vs from the amplifying circuit 63 is detected by a fluctuation detecting circuit 81 including a differentiating circuit, a comparator and the like. The timer 82 turns off the control signal Vc for a certain period of time after the detection of the fluctuation.
【００１７】実験によれば、酸素濃縮器１０の出力ガス
流量を１ｌ／ｍｉｎから５ｌ／ｍｉｎに急激に切り替え
たとき、酸素センサユニット３による酸素濃度出力は３
％変動し、約３０秒後に安定出力に戻った。このとき、
センサケース２内の過渡的な圧力変動は、十数ｍｍＨｇ
であった。即ち、図５に示すように、時刻ｔ０でガス流
量を急激に切り替えたとき、これに応じてセンサケース
内圧力が時間Ｔ（≒３０ｓｅｃ）の間変動し、この圧力
変動により酸素濃度出力が過渡変動を示す。According to an experiment, when the output gas flow rate of the oxygen concentrator 10 is rapidly changed from 1 l / min to 5 l / min, the oxygen concentration output by the oxygen sensor unit 3 becomes 3
% And returned to a stable output after about 30 seconds. At this time,
Transient pressure fluctuation in the sensor case 2 is more than ten mmHg
Met. That is, as shown in FIG. 5, when the gas flow rate is suddenly switched at time t0, the pressure in the sensor case fluctuates for a time T (≒ 30 sec) in response thereto, and the oxygen concentration output changes due to this pressure fluctuation. Indicates fluctuation.
【００１８】そこでこの実施例１においては、上述した
ガス流量切り替え時のセンサケース２内の圧力変動を圧
力センサ４により監視し、タイミング制御回路８によっ
て、過渡変動が生じる時間Ｔの間、コントロール信号Ｖ
ｃをオフ状態にして、出力装置７による酸素濃度の監視
を禁止状態に設定するという制御を行っている。より具
体的に、タイミング制御回路８による制御としては、
（ａ）信号処理回路５の出力の出力装置７への取り込み
を一定時間禁止し、或いは（ｂ）出力装置７による酸素
濃度情報の表示を一定時間それ以前の状態にロックし、
或いは（ｃ）少なくともその一定時間、警報出力を出さ
ないように、警報回路をオフにする。これにより、ガス
流量が急激に切り替えられたときの過渡応答による誤警
報等の出力を防止することができる。Therefore, in the first embodiment, the pressure fluctuation in the sensor case 2 at the time of switching the gas flow rate described above is monitored by the pressure sensor 4, and the timing control circuit 8 controls the control signal during the time T when the transient fluctuation occurs. V
The control is performed such that c is turned off and the monitoring of the oxygen concentration by the output device 7 is set to the prohibited state. More specifically, the control by the timing control circuit 8 includes:
(A) prohibiting the output of the signal processing circuit 5 from being taken into the output device 7 for a certain time, or (b) locking the display of the oxygen concentration information by the output device 7 to a state before that for a certain time,
Alternatively, (c) the alarm circuit is turned off so as not to output an alarm output for at least the predetermined time. Thus, it is possible to prevent an output such as a false alarm due to a transient response when the gas flow rate is rapidly changed.
【００１９】［実施例２］図６は、この発明の実施例２
による酸素濃度検出装置１ａを用いた高酸素濃度ガス発
生システムを示す。先の実施例１と対応する部分には、
先の実施例１と同じ符号を付してある。この実施例２で
は、センサケース２内の圧力変動監視を行うことなく、
供給ガス流量変化に伴う酸素センサ出力の変動を抑制す
るために、酸素濃縮器１０とセンサケース２の間にバッ
ファ９が配置されている。[Embodiment 2] FIG. 6 shows Embodiment 2 of the present invention.
1 shows a high-oxygen-concentration gas generation system using an oxygen-concentration detecting device 1a according to the present invention. In the parts corresponding to the first embodiment,
The same reference numerals as in the first embodiment are used. In the second embodiment, without monitoring the pressure fluctuation in the sensor case 2,
A buffer 9 is provided between the oxygen concentrator 10 and the sensor case 2 in order to suppress a change in the output of the oxygen sensor due to a change in the supply gas flow rate.
【００２０】バッファ９は具体的には、センサケース２
のそれと同径のガス流入管９１とガス流出管９２を有
し、そのガス流出管９１がセンサケース２のガス流入管
２２に接続されている。これにより酸素濃縮器１０から
の酸素濃縮ガスは、バッファ９を介してセンサケース２
に供給される。この実施例２において、バッファ９は好
ましくは、センサケース２の容量の約１０倍以上の容量
を持つケースにより構成される。具体的に、センサケー
ス２の容量が５〜１０ｍｌであれば、バッファ９の容量
は１００ｍｌ以上とする。The buffer 9 is, specifically, a sensor case 2
A gas inflow pipe 91 and a gas outflow pipe 92 having the same diameters as those of the first case are connected to the gas inflow pipe 22 of the sensor case 2. As a result, the oxygen-enriched gas from the oxygen concentrator 10 flows through the buffer 9 to the sensor case 2.
Supplied to In the second embodiment, the buffer 9 is preferably constituted by a case having a capacity about 10 times or more the capacity of the sensor case 2. Specifically, if the capacity of the sensor case 2 is 5 to 10 ml, the capacity of the buffer 9 is 100 ml or more.
【００２１】この実施例２によると、酸素濃縮器１０か
ら発生されるガスの流量が急激に切り替えられたとき、
これに伴う圧力変動は容量の大きいバッファ９において
吸収される。言い換えると、酸素濃縮器１０から発生さ
れるガスの流量の急激な変化は、バッファ９を通すこと
によって、センサケース２に対しては緩いガス流量変動
として伝えられる。この結果、センサケース２内では殆
ど圧力変動が生じない。これにより、ガス流量切り替え
時の酸素濃度出力の変動が抑えられ、誤警報等が防止さ
れる。According to the second embodiment, when the flow rate of the gas generated from the oxygen concentrator 10 is rapidly changed,
The pressure fluctuation accompanying this is absorbed in the buffer 9 having a large capacity. In other words, a rapid change in the flow rate of the gas generated from the oxygen concentrator 10 is transmitted to the sensor case 2 as a gradual change in the gas flow rate through the buffer 9. As a result, pressure fluctuation hardly occurs in the sensor case 2. As a result, fluctuations in the oxygen concentration output when switching the gas flow rate are suppressed, and false alarms and the like are prevented.
【００２２】具体的にこの実施例２において、バッファ
９の容量を１００ｍｌとして、酸素濃縮器１０からのガ
ス流量を１ｌ／ｍｉｎから５ｌ／ｍｉｎに切り替えたと
き、酸素濃度出力変動は、０．５％以下に抑えられた。
またバッファ９の容量を２００ｍｌとした場合には、同
じガス流量変動に対して酸素濃度出力の変動は、０．２
％以下に抑えられた。Specifically, in the second embodiment, when the capacity of the buffer 9 is set to 100 ml and the gas flow rate from the oxygen concentrator 10 is switched from 1 l / min to 5 l / min, the oxygen concentration output fluctuation becomes 0.5 % Or less.
When the capacity of the buffer 9 is 200 ml, the fluctuation of the oxygen concentration output is 0.2
% Or less.
【００２３】［実施例３］図７は、この発明の実施例３
による酸素濃度検出装置１ｂを用いた高酸素濃度ガス発
生システムを示す。この実施例３においても、先の実施
例１と対応する部分には同じ符号を付してある。この実
施例３では、ガス流量切り替えに伴うセンサケース２内
の圧力変動を抑圧するために、センサケース２のガス流
入口２１ａに対して、ガス流出口２３ａの径を大きく設
定している。具体的には、ガス流入口２２ａの径に対し
て、ガス流出口２３ａの径を２倍以上とする。ガス流入
管２１ａ及びガス流出管２３ａの内径は、それぞれガス
流入口２１ａ及びガス流出口２３ａの径と同じである。Third Embodiment FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows a high-oxygen-concentration gas generation system using an oxygen-concentration detection device 1b according to the present invention. Also in the third embodiment, parts corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, the diameter of the gas outlet 23a is set to be larger than the gas inlet 21a of the sensor case 2 in order to suppress the pressure fluctuation in the sensor case 2 due to the switching of the gas flow rate. Specifically, the diameter of the gas outlet 23a is twice or more the diameter of the gas inlet 22a. The inner diameters of the gas inlet pipe 21a and the gas outlet pipe 23a are the same as the diameters of the gas inlet 21a and the gas outlet 23a, respectively.
【００２４】この実施例３は、センサケース２のガス流
出口２３ａを大きくすることによって、実質的に実施例
２のバッファ９の機能をセンサケース２自身に持たせた
ものということができる。即ち、酸素濃縮器１０から発
生されるガスの流量を急激に切り替えたとき、センサケ
ース２内ではガス流出口２３ａが大口径であるためにガ
ス流量変動が緩いものとなり、従ってセンサケース２内
の過渡的な圧力変動が抑制される。In the third embodiment, it can be said that the sensor case 2 itself has substantially the function of the buffer 9 of the second embodiment by enlarging the gas outlet 23a of the sensor case 2. That is, when the flow rate of the gas generated from the oxygen concentrator 10 is rapidly switched, the gas flow rate fluctuation is gentle because the gas outlet 23 a has a large diameter in the sensor case 2. Transient pressure fluctuation is suppressed.
【００２５】具体的にこの実施例３において、ガス流出
口２３ａとガス流出管２４ａの径を、ガス流入口２１ａ
とガス流入管２２ａのそれの２倍に設定したとき、酸素
濃縮器１０からのガス流量の１ｌ／ｍｉｎから５ｌ／ｍ
ｉｎへの急激な切り替えによる酸素濃度出力変動は、
０．５％以下に抑えられた。またガス流出口２３ａとガ
ス流出管２４ａの径を、ガス流入口２１ａとガス流入管
２２ａのそれの３倍に設定した場合には、同様のガス流
量変化に対して、酸素濃度出力の変動は、０．２％以下
に抑えられた。Specifically, in the third embodiment, the diameters of the gas outlet 23a and the gas outlet pipe 24a are
And twice as large as that of the gas inflow pipe 22a, the gas flow rate from the oxygen concentrator 10 is set to 1 l / min to 5 l / m.
Oxygen concentration output fluctuation due to sudden switching to in,
It was suppressed to 0.5% or less. When the diameters of the gas outlet 23a and the gas outlet pipe 24a are set to be three times those of the gas inlet 21a and the gas inlet pipe 22a, the fluctuation of the oxygen concentration output is not affected by the same gas flow rate change. , 0.2% or less.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明による酸素検
出装置では、供給されるガスの流量の急激な変化があっ
た場合に、（ａ）一定時間酸素センサユニットによる酸
素濃度情報の出力を禁止状態に設定することにより、或
いは（ｂ）センサケース内の圧力変動をバッファにより
抑えることにより、或いは（ｃ）センサケースのガス流
入口に対してガス流出口の径を大きくすることにより、
酸素濃度出力の誤動作を防止することができる。As described above, in the oxygen detection apparatus according to the present invention, when the flow rate of the supplied gas changes abruptly, (a) the output of the oxygen concentration information by the oxygen sensor unit is prohibited for a certain period of time. By setting the state, or (b) suppressing the pressure fluctuation in the sensor case with a buffer, or (c) increasing the diameter of the gas outlet with respect to the gas inlet of the sensor case,
Malfunction of the oxygen concentration output can be prevented.
【図１】 この発明の実施例１による酸素濃度検出装置
を用いた高酸素濃度ガス発生システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a high oxygen concentration gas generation system using an oxygen concentration detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 同酸素濃度検出装置に用いられる限界電流式
酸素センサユニットの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a limiting current type oxygen sensor unit used in the oxygen concentration detecting device.
【図３】 同酸素センサユニットにおけるセンサエレメ
ントの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a sensor element in the oxygen sensor unit.
【図４】 同酸素濃度検出装置の圧力センサ出力信号処
理回路及びタイミング制御回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a pressure sensor output signal processing circuit and a timing control circuit of the oxygen concentration detection device.
【図５】 同実施例１によるガス流量変化に伴うセンサ
ケース内の圧力変化とコントロール信号とを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a control signal and a pressure change in a sensor case according to a gas flow rate change according to the first embodiment.
【図６】 この発明の実施例２による酸素濃度検出装置
を用いた高酸素濃度ガス発生システムを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a high oxygen concentration gas generation system using an oxygen concentration detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】 この発明の実施例３による酸素濃度検出装置
を用いた高酸素濃度ガス発生システムを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a high oxygen concentration gas generation system using an oxygen concentration detection device according to a third embodiment of the present invention.
１，１ａ，１ｂ…酸素濃度検出装置、２…センサケー
ス、２１…ガス流入口、２２…ガス流入管、２３…ガス
流出口、２４…ガス流出管、３…限界電流式酸素センサ
ユニット、４…圧力センサ、５，６…信号処理回路、７
…出力装置、８…タイミング制御回路、９…バッファ、
１０…ＰＳＡ型酸素濃縮器。1, 1a, 1b: oxygen concentration detection device, 2: sensor case, 21: gas inlet, 22: gas inlet tube, 23: gas outlet, 24: gas outlet tube, 3: limiting current type oxygen sensor unit, 4 ... pressure sensors, 5, 6 ... signal processing circuits, 7
... output device, 8 ... timing control circuit, 9 ... buffer,
10 PSA type oxygen concentrator.
Claims (5)
サケースと、 このセンサケース内に設置されてセンサケースに供給さ
れるガスの酸素濃度を検出する限界電流式酸素センサユ
ニットと、 この限界電流式酸素センサユニットの出力信号を処理し
て前記ガスの酸素濃度を監視する第１の信号処理回路
と、 前記センサケースに取り付けられてセンサケース内の圧
力を監視する圧力センサと、 この圧力センサの出力信号を処理して前記センサケース
に供給されるガスの流量の急激な変化を検出する第２の
信号処理回路と、 この第２の信号処理回路によりガスの流量の急激な変化
を検出した時点から一定時間前記第１の信号処理回路に
おける酸素濃度の監視を禁止させるように前記第１の信
号処理回路を制御するタイミング制御回路とを備えたこ
とを特徴とする酸素濃度検出装置。1. A sensor case having a gas inlet and a gas outlet, a limiting current type oxygen sensor unit installed in the sensor case and detecting an oxygen concentration of a gas supplied to the sensor case, and a limiting current A first signal processing circuit for processing the output signal of the oxygen sensor unit to monitor the oxygen concentration of the gas; a pressure sensor attached to the sensor case for monitoring the pressure in the sensor case; A second signal processing circuit for processing an output signal to detect a rapid change in the flow rate of the gas supplied to the sensor case; and a point in time when the second signal processing circuit detects a rapid change in the gas flow rate. And a timing control circuit for controlling the first signal processing circuit so as to prohibit monitoring of the oxygen concentration in the first signal processing circuit for a predetermined time from Oxygen concentration detection apparatus according to claim and.
サケースと、 このセンサケース内に設置されてセンサケースに供給さ
れるガスの酸素濃度を検出する限界電流式酸素センサユ
ニットと、 この限界電流式酸素センサユニットの出力信号を処理し
て前記ガスの酸素濃度情報を出力する信号処理回路と、 前記センサケースのガス流入口に取り付けられて前記セ
ンサケースに供給されるガスの流量の急激な変化に伴う
圧力変動を吸収するバッファとを備えたことを特徴とす
る酸素濃度検出装置。2. A sensor case having a gas inlet and a gas outlet, a limiting current type oxygen sensor unit installed in the sensor case and detecting an oxygen concentration of gas supplied to the sensor case, and a limiting current A signal processing circuit for processing an output signal of the oxygen sensor unit to output oxygen concentration information of the gas; and a sudden change in a flow rate of gas supplied to the sensor case attached to a gas inlet of the sensor case. An oxygen concentration detecting device, comprising: a buffer for absorbing pressure fluctuations caused by the pressure fluctuation.
して１０倍以上の容量を有することを特徴とする請求項
２記載の酸素濃度検出装置。3. The oxygen concentration detecting device according to claim 2, wherein the buffer has a capacity ten times or more that of the sensor case.
サケースと、 このセンサケース内に設置されてセンサケースに供給さ
れるガスの酸素濃度を検出する限界電流式酸素センサユ
ニットと、 この限界電流式酸素センサユニットの出力信号を処理し
て前記ガスの酸素濃度情報を出力する信号処理回路とを
備え、 前記ガス流出口の径を前記ガス流入口のそれに対して大
きく設定することにより、前記センサケースに供給され
るガスの流量の急激な変化に伴う圧力変動を吸収するよ
うにしたことを特徴とする酸素濃度検出装置。4. A sensor case having a gas inlet and a gas outlet, a limiting current type oxygen sensor unit installed in the sensor case and detecting an oxygen concentration of a gas supplied to the sensor case, A signal processing circuit for processing an output signal of a gas type oxygen sensor unit and outputting oxygen concentration information of the gas, wherein the diameter of the gas outlet is set to be larger than that of the gas inlet, whereby the sensor An oxygen concentration detection device characterized by absorbing pressure fluctuations caused by a rapid change in the flow rate of gas supplied to a case.
それに対して２倍以上に設定したことを特徴とする請求
項４記載の酸素濃度検出装置。5. The oxygen concentration detecting device according to claim 4, wherein the diameter of the gas outlet is set to be at least twice as large as that of the gas inlet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10368055A JP2000193634A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Oxygen concentration detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10368055A JP2000193634A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Oxygen concentration detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193634A true JP2000193634A (en) | 2000-07-14 |
Family
ID=18490870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10368055A Pending JP2000193634A (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Oxygen concentration detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000193634A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075399A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Riken Keiki Co Ltd | Instrument for measuring oxygen |
| JP2008064562A (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Yamagata Chinoo:Kk | Gas sensor |
| CN110687187A (en) * | 2019-11-21 | 2020-01-14 | 深圳市久驰精密科技有限公司 | Gas oxygen concentration sensor |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10368055A patent/JP2000193634A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075399A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Riken Keiki Co Ltd | Instrument for measuring oxygen |
| JP2008064562A (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Yamagata Chinoo:Kk | Gas sensor |
| CN110687187A (en) * | 2019-11-21 | 2020-01-14 | 深圳市久驰精密科技有限公司 | Gas oxygen concentration sensor |
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