JP2001074683A - ガス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス検知素子における測定ムラを生ずる過渡
的現象を解消して正確なガス濃度測定を可能とするとと
もに、被検知ガスの識別を可能とすること。 【解決手段】 検知対象ガスを導入するガス搬送路１を
設け、前記ガス搬送路１に、検知対象ガスを、前記ガス
搬送路１に流通させるガス流通装置２を設け、前記ガス
搬送路1 にガス検知機構３を設けたガス検知装置であっ
て、ガス検知素子を備えた第一、第二ガス検知部３ａ、
３ｂを設けてガス検知機構３を構成し、前記両ガス検知
部３ａ、３ｂからの出力を基にガス濃度を測定可能にす
るガス検知回路３ｃを設けるとともに、前記ガス搬送路
１に、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給す
る希釈機構４を設け、前記第一ガス検知部３ａを、前記
ガス搬送路１における前記希釈機構４の上流側に設け、
前記第二ガス検知部３ｂを、前記ガス搬送路１における
前記希釈機構４の下流側に設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス検知装置に関
し、検知対象ガスを導入するガス搬送路を設け、検知対
象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス流通装置を
設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けたガス検知
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガス検知装置としては、
実開昭６０−１７４４０号公報や、実公平１−３１９５
１号公報に記載のようにガス搬送路に設けられたガス検
知素子に対して、希釈、非希釈の被検知ガスを切り替え
供給して前記被検知ガスの濃度を測定可能にすることに
よって、低濃度領域から高濃度領域までの広い範囲で被
検知ガスの濃度を測定可能にしたものが知られている。
また、他方、被検知ガスの供給と、前記ガス搬送路にガ
ス検知特性の互いに異なる一対のガス検知素子を設け、
前記ガス搬送路に流通する検知対象ガスに晒してその一
対ガス検知素子で格別にガス濃度測定を行える構成とし
たものが知られており（たとえば、特開平６−３００７
２７号公報等参照）、さらに、検知対象ガスを希釈可能
にする希釈機構を設け、濃度の異なるガスについて選択
的に切り替えて低濃度領域から高濃度領域までの広い範
囲で被検知ガスの濃度を測定可能にしたものが知られて
いる（図５参照）。このような構成によると、前記一対
のガス検知素子のガス検知特性の相違に基づき、その出
力比や出力差を演算することにより、ガス種を識別する
のに用いることができることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
希釈に基づく高濃度ガス検知を行ったとしても、不希釈
状態での検知から、希釈状態での検知に切り替えたとき
に、その出力値が大きく乱れる現象がみられ、一時的に
正確なガス濃度測定が不能になる状態が観測され、ガス
の検知切り替えの際にも正確に出力し続けられるガス検
知装置が望まれている。また、ガス種を識別する場合に
も、測定対象となる被検知ガスの特定の濃度領域におい
て識別動作を行うと、前記濃度測定の不正確さから、誤
った識別結果を導き出してしまうことが考えられる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記実状に鑑
み、上述の過渡的現象を解消する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明のガス検知装置の特徴構成は、検知対象ガスを
導入するガス搬送路を設け、前記ガス搬送路に、検知対
象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス流通装置を
設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けたガス検知
装置において、特許請求の範囲の請求項１に記載のよう
に、ガス検知素子を備えてなる第一、第二ガス検知部を
設けてガス検知機構を構成し、前記各ガス検知素子から
の出力を基にガス濃度を測定可能にするガス検知回路を
設けるとともに、前記ガス搬送路に、前記検知対象ガス
を希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構を設け、前記
第一ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機
構の上流側に設け、前記第二ガス検知部を、前記ガス搬
送路における前記希釈機構の下流側に設けてある点にあ
る。また、同様に、請求項２記載のように、ガス検知特
性の互いに異なる一対のガス検知素子を設けてなる第
一、第二ガス検知部をガス検知機構に備え、前記各ガス
検知素子からの出力を基にガス濃度を測定可能にするガ
ス検知回路を設けるとともに、前記ガス搬送路に、前記
検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構
を設け、前記第一ガス検知部を、前記ガス搬送路におけ
る前記希釈機構の上流側に設け、前記第二ガス検知部
を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の下流側に設
けてあってもよい。尚、好ましくは、請求項３に記載の
ように、前記ガス搬送路に絞り流路を設けるとともに、
その絞り流路の下流側に希釈用ガスを導入する導入管を
設けて前記希釈機構を形成してあることが望ましい。

【０００６】〔作用効果〕つまり、前記ガス検知機構
に、ガス検知素子を設けてなる第一、第二ガス検知部を
設け、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃度を
測定可能にするガス検知回路を設けた場合あるいは、前
記ガス検知機構に、ガス検知特性の互いに異なる一対の
ガス検知素子をそれぞれ設けてなる第一、第二ガス検知
部を設け、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃
度を測定可能にするガス検知回路を設けた場合に、前記
ガス搬送路に、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガス
を供給する希釈機構を設けておけば、低濃度域の被検知
ガスを希釈することなしに検知するとともに、高濃度域
のガスを希釈して検知することができ、一般のガス検知
素子のガス検知濃度域での正確なガス検知が行える。一
般のガス検知素子としては、低濃度領域で正確にガスを
検知する一方、高濃度ガスに対しては、簡便かつ正確な
濃度測定を行えるガス検知素子は少なく、かつ、ｐｐｍ
レベルから％オーダーまでのすべての濃度領域を網羅し
てガス検知可能にするにも、適切なガス検知素子のない
濃度領域があって、少数のガス検知素子ですべての濃度
領域で正確なガス濃度測定をするのは困難である。これ
に対して、高濃度域の被検知ガスであっても、希釈して
低濃度領域にすれば、低濃度の被検知ガスの検知に用い
たガス検知素子と同種のガス検知素子で的確に被検知ガ
スを検知できる。

【０００７】ここで、本発明者らは、先述の従来の問題
点をその出力安定性の面から解析すると、前記ガス搬送
路における希釈用ガスを供給してから、その希釈用ガス
によって希釈された検知対象ガスが前記ガス検知素子に
達するまでの過渡期に、前記ガス検知素子は、出力が不
安定になるという知見を経験的に得ている。この現象
は、前記希釈機構から前記ガス検知素子までの間に残存
するガスが、希釈用ガスの導入によって、流れを乱され
るために、その流れの乱された被検知ガスが、前記ガス
検知素子に達すると、濃度相当出力とは大きく異なる出
力を与えることとなっているのではないか、つまり、前
記過渡期に希釈ガスと、希釈混合された被検知ガスが、
十分に希釈混合された安定した組成にならずに、ガス検
知素子に達すると、ガス検知素子にガス検知ムラが発生
し、正確なガス濃度を測定できない状態ができるのでは
ないかとと考え、本発明に想到した。

【０００８】つまり、請求項１記載のように、前記第一
ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の
上流側に設け、前記第二ガス検知部を、前記ガス搬送路
における前記希釈機構の下流側に設けてあると、希釈不
要な被検知ガスを検出しているときには、前記第一ガス
検知部による出力を元に被検知ガスの濃度を知ることが
できる。一方、被検知ガスの濃度が高いときには、希釈
した被検知ガスを検出する第二ガス検知部による出力を
元に被検知ガスの濃度を知ることができる。また、請求
項２記載のように、前記第一ガス検知部を、前記ガス搬
送路における前記希釈機構の上流側に設け、前記第二ガ
ス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の下
流側に設けてあると、希釈不要な被検知ガスを検出して
いるときには、前記第一ガス検知部に設けられた各ガス
検知素子による出力を基に被検知ガスの濃度を知ること
ができる。一方、被検知ガスの濃度が高いときには、希
釈した被検知ガスを検出する第二ガス検知部に設けられ
た各ガス検知素子よる出力を基に被検知ガスの濃度を知
ることができる。あるいは、それら一対のガス検知素子
の出力を基にガス種の識別を行える。このとき、前記希
釈用ガスで、希釈された被検知ガスが、流れを乱された
としても、前記第一ガス検知部は、その乱れの影響を受
けず、正確なガス検知が行えるのである。そのため、被
検知ガスの濃度が次第に高濃度に移行しても、希釈用ガ
スの導入後も、一時的には、前記第一ガス検知部による
ガス検知で正確な濃度測定を継続しながら、被検知ガス
を希釈して第二ガス検知部に供給することができ、スム
ーズに高濃度のガス検知に移行できる。このとき、第二
ガス検知部が、前記希釈用ガスの影響から解放されるに
十分な時間差を設けて第一ガス検知部によるガス検知
と、第二ガス検知部によるガス検知とを切り替えれば、
無駄なく連続して正確なガス検知が行えることになとと
もに、第二ガス検知部が、前記希釈用ガスの影響から解
放されるに十分な時間差を設けて第一ガス検知部による
ガス検知と、第二ガス検知部によるガス検知とを切り替
えれば、無駄なく連続して正確なガス濃度測定及びガス
種の識別が出来る。

【０００９】さらに、請求項３に記載のように、前記ガ
ス搬送路に絞り流路を設けるとともに、その絞り流路の
下流側に希釈用ガスを導入する導入管を設けて前記希釈
機構を形成してある場合には、前記第一ガス検知部で希
釈前の被検知ガスを検知しながらも、前記第二ガス検知
部は常に希釈された被検知ガスを検知し続けることがで
き、安定な出力を出し続けられる構成となるので、常
に、希釈前後の被検知ガス濃度をモニタできる事にな
り、正確な濃度測定を安定して行えるようになった。

【００１０】尚、本発明においては、第一ガス検知部が
前記希釈機構の上流側に設けられる場合には、前記希釈
機構に導びかれる検知対象ガスが希釈される前にその検
知対象ガスを検知可能に構成されていればよいので、ガ
ス搬送路のうち前記希釈機構の上流側で分岐される分岐
路に前記第一ガス検知部を設けて有れば、このガス検知
素子は、前記希釈機構の上流側に設けられているものと
みなすこととする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 （１） 図１に示すように、本発明のガス検知装置は、
検知対象ガスを導入するガス搬送路１を設け、前記ガス
搬送路１に、検知対象ガスを前記ガス搬送路１に流通さ
せるためのガス流通装置としての吸引ポンプ２を設けて
ある。また、前記ガス搬送路１には、ガス検知機構３を
設けるとともに、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガ
スを供給する希釈機構４を設け、第一ガス検知素子３１
ａを備えてなる第一ガス検知部３ａを、前記ガス搬送路
１における前記希釈機構４の上流側に設け、前記第二ガ
ス検知素子３１ｂを備えてなる第二ガス検知部３ｂを、
前記ガス搬送路１における前記希釈機構４の下流側に設
けて、ガス検知機構３を構成してある。さらに、前記各
ガス検知素子３１ａ，３１ｂは、前記被検知ガスとの接
触に基づき、出力を得て、その被検知ガスの濃度を求め
るガス検知回路３ｃを接続してある。また、前記ガス検
知機構３には、得られたガス濃度情報に基づき、警報信
号等を発生する警報機構３ｄを設けてある。

【００１２】前記ガス検知素子３１ａ、３１ｂは、図４
に示すように貴金属線コイル３１に金属酸化物からなる
感応層３２を設けてある熱線型接触燃焼式ガス検知素子
が有効に用いられる。このようなガス検知素子を用いた
場合、前記感応層３２が前記被検知ガスに接触すると、
その感応層３２における前記被検知ガスの接触燃焼に伴
い、前記感応層３２の電気抵抗が変化するために、その
抵抗値変化を前記貴金属線コイル３１から電流値として
取出し、出力することによって前記被検知ガス濃度を知
ることができるようになるのである。尚、前記貴金属線
コイル３１は、前記出力を取出す導線として働くととも
に、前記感応層３２を、前記被検知ガスに接触したとき
に接触燃焼を生起させられるように加熱する働きを兼ね
備えるもので、前記ガス検知素子を微小かつ高性能なも
のとするのに役立つとともに、単純な構造であるから、
装置全体をコンパクトに構成しやすくなっている。

【００１３】前記希釈機構４は、前記ガス搬送路１に絞
り流路４ａを設け、その下流側に希釈用ガスの供給部と
してのエア導入配管４ｂを接続してエア導入遮断切り替
え自在に構成してあり、さらに、前記絞り流路４ａの上
流側には、余剰被検知ガスを排出する排出路４ｃを設け
てある。このような構成により、前記第二ガス検知素子
は、常に希釈された被検知ガスのガス濃度を検知し続け
ることができるようになり、一時的に希釈された被検知
ガスの濃度測定が不安定になるような状態が介在しなく
なるため、安定したガス濃度測定が容易になる。

【００１４】このようなガス検知装置を用いる場合に
は、前記ガス搬送路１の一端部側から前記吸引ポンプに
より吸引し、前記第一ガス検知素子による出力をモニタ
し、ガス濃度を知る。この出力がある閾値を越えた場合
には、前記希釈機構により、希釈用ガスを導入し、被検
知ガスを希釈して前記第二ガス検知素子で、希釈された
被検知ガスの濃度を知ることで、常時ガス濃度を正確に
知ることが出来、雰囲気のモニタが可能となった。

【００１５】（２） 本発明のガス検知装置は図２に示
すように構成することもできる。つまり、検知対象ガス
を導入するガス搬送路１を設け、前記ガス搬送路１に、
検知対象ガスを前記ガス搬送路１に流通させるためのガ
ス流通装置としての吸引ポンプ２を設けてある。また、
前記ガス搬送路１には、ガス検知機構３を設けるととも
に、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する
希釈機構４を設け、第一ガス検知部３ａを、前記ガス搬
送路１における前記希釈機構４の上流側に設け、前記第
二ガス検知部３ｂを、前記ガス搬送路１における前記希
釈機構４の下流側に設けて、ガス検知機構３を構成して
ある。さらに、前記ガス検知部３ａ、３ｂには、前記被
検知ガスとの接触に基づき、出力を得て、その被検知ガ
スの濃度及びガス種を求めるガス検知回路３ｃを接続し
てある。また、前記ガス検知機構３には、得られたガス
濃度情報に基づき、警報信号等を発生する警報機構３ｄ
を設けてある。

【００１６】前記第一、第二ガス検知部３ａ，３ｂは、
一対の接触燃焼式ガス検知素子３１ａ，３２ａ（３
ａ），３１ｂ，３２ｂ（３ｂ）を設けてなり、各ガス検
知素子３１ａ，３２ａ、３１ｂ，３２ｂは、図４に示す
ように貴金属線コイル３１に表面に白金やパラジウム等
の触媒を付着したアルミナ、シリカ等を主成分とする多
孔質担体３２を設けてある接触燃焼式ガス検知素子が有
効に用いられる。このようなガス検知素子を用いた場
合、前記多孔質担体３２が前記被検知ガスに接触する
と、その多孔質担体３２に担持された触媒の作用によっ
て接触燃焼を起こし、その燃焼反応熱に伴う温度上昇に
より変化する貴金属線コイル３１の電気抵抗変化により
前記被検知ガス濃度を知ることができる。尚、ここで
は、前記ガス検知素子３１ａ，３１ｂとして、前記触媒
にパラジウムを用いたもの、前記ガス検知素子３２ａ，
３２ｂとして前記触媒に白金を用いたものを採用し、各
ガス検知素子に、検知対象ガスを導入したときに、それ
ぞれ一対のガス検知素子のセンサ出力比を求め、そのセ
ンサ出力比が、所定の領域（識別領域）にある場合、検
知されたガスが、被検知ガスを含有しているものと識別
することが出来る構成としてある。

【００１７】前記希釈機構４は、前述の（１）同様、前
記ガス搬送路１に絞り流路部４ａを設け、その下流側に
希釈用ガスの供給部としてのエア導入配管４ｂを接続し
てエア導入遮断切り替え自在に構成してあり、さらに、
前記絞り流路の上流側には、余剰被検知ガスを排出する
排出路４ｃを設けてある。

【００１８】このようなガス検知装置を用いる場合に
は、前記ガス搬送路１の一端部側から前記吸引ポンプに
より吸引し、前記第一ガス検知部３ａの各ガス検知素子
３１ａ，３２ａによる出力をモニタし、ガス濃度及び、
その比を知る。この出力がある閾値を越えた場合には、
前記希釈機構により、希釈用ガスを導入し、被検知ガス
を希釈して前記第二ガス検知部３ｂの各ガス検知素子３
１ｂ，３２ｂで、希釈された被検知ガスの濃度及びその
比を知ることで、常時ガス濃度及びガス種を正確に知る
ことができるようになった。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。上述の（１）記載のガス検知装置を用いて、経時
的に濃度の変化する被検知ガスを検知したときの出力変
化の状態を、従来のガス検知装置（図５参照）と、本発
明のガス検知素子とで比較したところ、図６，７のよう
になった。尚、図６，７においては、上図が供給される
被検知ガス濃度の経時変化、下図が、それに対する出力
の経時変化を示している。

【００２０】この結果従来のガス検知素子では、切り替
え直後に出力の不安定化がみられるが、本発明のもので
は、不安定化がみられないことがわかる。

【００２１】上述の（２）記載のガス検知装置を用い
て、経時的に濃度の変化する被検知ガスを検知したとき
の出力変化の状態を、従来のガス検知装置（図５参照）
と、本発明のガス検知装置とで比較したところ、図８，
９のようになった。尚、図８，９においては、（ａ）が
供給される被検知ガス濃度の経時変化、（ｂ）が、それ
に対する出力の経時変化、（ｃ）がそれらの出力に基づ
くガス種の識別判定を示している。

【００２２】この結果従来のガス検知素子では、切り替
え直後に出力の不安定化に基づくガス種識別の誤りがみ
られるが、本発明のものでは、不安定化がみられなず、
安定したガス種の識別を可能としていることがわかる。

【００２３】〔別実施の形態〕先の実施の形態では接触
燃焼式ガス検知素子を適用する例を示したが、半導体式
ガス検知素子を適用してもかまわない。

【００２４】尚、第一ガス検知部３ａは、前記希釈機構
に導びかれる検知対象ガスが希釈される前にその検知対
象ガスを検知可能に構成されていればよく、図３に示す
ように、ガス搬送路のうち前記希釈機構の上流側で分岐
される分岐路に前記第一ガス検知部を設けてあってもよ
く、このような構成によっても、前記第一ガス検知部に
設けられるガス検知素子が前記第二ガス検知部に設けら
れるガス検知素子よりも早く検知対象ガスを検知可能な
構成であれば、同様の効果を奏し、前記分岐路に前記第
一ガス検知部が設けられている場合であっても、前記第
一ガス検知素子を、前記ガス搬送路における前記希釈機
構の上流側に設けてあるものとみなす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（１）のガス検知装置の概
略図

【図２】本発明の実施の形態（２）のガス検知装置の概
略図

【図３】本発明の別実施の形態のガス検知装置の概略図

【図４】ガス検知素子の概略図

【図５】従来のガス検知装置の概略図

【図６】従来のガス検知装置におけるガス検知出力の不
安定化を示すグラフ

【図７】実施の形態（１）における安定化したガス検知
出力を示すグラフ

【図８】従来のガス検知装置におけるガス識別能力の不
安定化を示すグラフ

【図９】実施の形態（２）における安定化したガス識別
能力を示すグラフ

【符号の説明】

１ ガス搬送路 ２ 吸引ポンプ ３ ガス検知機構 ３ａ 第一ガス検知部 ３１ａ、３２ａ ガス検知素子 ３ｂ 第二ガス検知部 ３１ｂ、３２ｂ ガス検知素子 ３ｃ ガス検知回路 ４ 希釈機構

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正記 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 越水 雄二郎 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 村田 清 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 貝野 洋 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 (72)発明者 相澤 勝彦 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 (72)発明者 三好 雅徳 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 (72)発明者 中村 毅 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 (72)発明者 西田 光輝 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 (72)発明者 西家 健司 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G060 AA02 AB03 AB15 AE19 AF02 AF07 BA03 BB02 BB07 BC03 HA01 HC07 HC15 HC18 HD01 HE01 KA01 3J071 AA02 BB02 CC11 DD36 EE07 EE28 FF03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知対象ガスを導入するガス搬送路を設
   け、検知対象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス
   流通装置を設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設け
   たガス検知装置であって、 ガス検知素子を備えてなる第一、第二ガス検知部を設け
   てガス検知機構を構成し、前記各ガス検知素子からの出
   力を基にガス濃度を測定可能にするガス検知回路を設け
   るとともに、前記ガス搬送路に、前記検知対象ガスを希
   釈する希釈用ガスを供給する希釈機構を設け、前記第一
   ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の
   上流側に設け、前記第二ガス検知部を、前記ガス搬送路
   における前記希釈機構の下流側に設けてあるガス検知装
   置。
2. 【請求項２】 検知対象ガスを導入するガス搬送路を設
   け、検知対象ガスを前記ガス搬送路に流通させるガス流
   通装置を設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けた
   ガス検知装置であって、 ガス検知特性の互いに異なる一対のガス検知素子をそれ
   ぞれ設けてなる第一、第二ガス検知部をガス検知機構に
   備え、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃度を
   測定可能にするガス検知回路を設けるとともに、前記ガ
   ス搬送路に、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを
   供給する希釈機構を設け、前記第一ガス検知部を、前記
   ガス搬送路における前記希釈機構の上流側に設け、前記
   第二ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機
   構の下流側に設けてあるガス検知装置。
3. 【請求項３】 前記ガス搬送路に絞り流路を設けるとと
   もに、その絞り流路の下流側に希釈用ガスを導入する導
   入管を設けて前記希釈機構を形成してある請求項１又は
   ２に記載のガス検知装置。