JP2001141682A - 気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子 - Google Patents
気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子Info
- Publication number
- JP2001141682A JP2001141682A JP31827699A JP31827699A JP2001141682A JP 2001141682 A JP2001141682 A JP 2001141682A JP 31827699 A JP31827699 A JP 31827699A JP 31827699 A JP31827699 A JP 31827699A JP 2001141682 A JP2001141682 A JP 2001141682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- molecular weight
- low molecular
- concentration
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
が出来る気体熱伝導式ガス検知装置を提供すること。 【解決手段】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体1aからなる検知素子1を設け、前記
第一抵抗体1aと熱的に等価な第二抵抗体2aを低分子
量ガス雰囲気下に密封してある補償素子2とを、低分子
量ガスを含有する測定対象ガスが流通可能な流通路5
に、前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素
子1と補償素子2との抵抗値変化の相違に基づき測定対
象ガス中の低分子量ガスの濃度を求める濃度出力部3を
備えた。
Description
収支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素
子を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、低分子
量ガスを含有する測定対象ガスが流通可能な流通路に、
前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と
補償素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中
の低分子量ガスの濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装
置およびその気体熱伝導式ガス検知装置に用いられる低
分子量ガス検知用補償素子に関する。
置に用いられる補償素子としては、雰囲気ガスとの熱収
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
に対して、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準空気雰囲気下に密封してある補償素子が用いられて
おり、この補償素子を備えた気体熱伝導式ガス検知装置
は、特に、空気中の数%レベルの濃度の被検知ガスの濃
度を求めるのに有効に用いられている。また、このよう
なガス検知装置は、熱伝導を基に濃度を求めるものであ
るから、被検知ガスのガス種によらず、その濃度を求め
ることが出来る物として有用である。
体熱伝導式ガス検知装置は、測定対象ガスの熱伝導率
と、前記標準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第
一、第二抵抗体に温度差が生じ、その抵抗値に差が生じ
るという現象を用いているために、前記測定対象ガスの
種類や、その温度によっては、常温における前記標準空
気の熱伝導率と、実際の測定対象ガスの温度における前
記標準空気の熱伝導率との差が、常温における測定対象
ガスの熱伝導率と、実際の測定条件下での前記測定対象
ガスの熱伝導率との差と一致するとは限らず、特に、水
素やヘリウムといった低分子量ガスの熱伝導率が高く、
しかも、その温度依存性が非常に大きな被検知ガスを対
象とする濃度測定を行う場合には、前記熱伝導率に大き
な温度依存性が生じ、正確な被検知ガス濃度を求めるこ
とが出来ない場合が想定されていた。
を用い、その水素ガスへの空気(酸素)混入による水素
濃度低下を監視しなければならないような状況などで
は、前記水素ガスを含有する測定対象ガスと前記標準空
気とで熱伝導率の温度依存性が大きく異なることにな
り、前記第一、第二抵抗体の抵抗値変化の水素ガス濃度
依存性も、変化してしまい、前記測定対象ガスの温度に
よって同じ濃度の水素ガスであっても、異なる出力を示
すことになり、管理状況によっては正確な濃度管理に支
障をきたす恐れが想定されるのである。つまり、気体熱
伝導式ガス検知装置を高濃度の低分子量ガスを監視する
のに用いることは出来なかったのである。
装置についても、特に高濃度の低分子量ガスに適したも
のが知られていない現状にあり、さらに、たとえば水素
ガスに対しては、使用形態における防爆等の安全性から
も、化学反応を利用した素子は好ましくなく、ヘリウム
などの不活性ガスについては化学反応を利用した検知方
法は適用することが出来ないという実状がある。
み、低分子量ガスの濃度をより正確に求めることが出来
る気体熱伝導式ガス検知装置を提供することにあり、特
に、測定対象ガスの温度に対する前記補償素子の依存性
を減少させることにある。
の本発明の低分子量ガス検知用補償素子の特徴構成は、
雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変化する第一抵抗
体からなる検知素子を設け、前記第一抵抗体と熱的に等
価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封してある補償
素子とを、低分子量ガスを含有する測定対象ガスが流通
可能な流通路に、前記測定対象ガスに接触自在に設け
て、前記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基
づき測定対象ガス中の低分子量ガスの濃度を求める気体
熱伝導式ガス検知装置における低分子量ガス検知用補償
素子であって、前記標準ガスが低分子量ガスである点に
あり、この目的を達成するための本発明の低分子量ガス
検知用補償素子の特徴構成は、雰囲気ガスとの熱収支に
より抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子を設
け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を低分子
量ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、低分子量
ガスを含有する測定対象ガスが流通可能な流通路に、前
記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補
償素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の
低分子量ガスの濃度を求める濃度出力部を備えた点にあ
る。
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を標
準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、低分子量
ガスを含有する測定対象ガスが流通可能な流通路に、前
記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補
償素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の
低分子量ガスの濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装置
は、前記検知素子と測定対象ガスの熱伝導率と、前記標
準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第一、第二抵抗
体に温度差が生じ、それぞれの抵抗値に変化が生じると
いう現象を用いて前記検知素子と補償素子との抵抗値変
化の相違に基づき測定対象ガス中の低分子量ガスの濃度
を求めることが出来る。
記測定対象ガスの熱伝導率との温度依存性の差異に基づ
き前記抵抗値の変化度合いと前記低分子量ガスの濃度と
の関係を示す検量線は変化する。しかしながら、測定対
象ガスの熱伝導率は、通常標準ガスに対して前記低分子
量ガスが混入している状況に該当すると考えて良い場
合、前記標準ガスと前記低分子量ガスとの熱伝導率の差
分だけ変化することになるが、測定対象ガスの温度が変
わるとその差分は、温度依存を加味して較正した前記標
準ガスと低分子量ガスとの熱伝導率との差異を求めなけ
ればならない。従って、前記測定対象ガス中における低
分子量ガスの濃度が高くなればなるほど、前記温度依存
の較正量が増え、通常の低濃度ガスの濃度測定では無視
できる誤差が無視できなくなるほどに大きくなる可能性
がある。これに対し、前記標準ガスが低分子量ガスであ
ると、前記測定対象ガス中の低分子量ガスの濃度が10
0%である場合に、前記熱伝導率の温度依存性の影響を
受けず、前記低分子量ガスの濃度が低くなるほど、前記
較正量が大きくなることになる。すると、前記測定対象
ガス中の低分子量ガスの濃度が極めて高い状態であるこ
とを前提に濃度測定する場合には、前記較正量を無視で
きるほどに小さく維持できる温度領域は、後者の場合の
ほうがきわめて広く設定できることになり、測定濃度の
信頼性が、前記測定対象ガスの温度に依存しにくくなる
ために、このような補償素子を備えた気体熱伝導式ガス
検知装置は、より正確な濃度測定が出来ることになる。
知装置は、たとえば水素ガスを利用した水素エンジン、
水素ガスタービン、水素ガス発電機、水素吸蔵合金を用
いるヒートポンプ、ヘリウムガスの濃度管理を必要とす
る各種産業等において、爆発防止等の観点からその低分
子量ガス中への空気等の他のガスの混入を監視するため
など、従来用いられなかった用途で用いることができる
ようになった。
に基づいて説明する。本発明の気体熱伝導式ガス検知装
置は、図1に示すように、検知素子1及び補償素子2を
直列に接続してある検知辺を設けるとともに、第一、第
二固定抵抗R1,R2を直列に接続してある固定抵抗辺
とを並列に設けてあるとともに、前記検知素子1と補償
素子2の間から、第一、第二固定抵抗R1,R2の間を
接続してあるブリッジ回路からなるガス検知回路Aを設
け、そのブリッジ電圧の変化を測定し、その検知素子1
及び補償素子2の抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガ
ス中の低分子量ガスの濃度を求める濃度出力部3を設け
て構成してある。
により抵抗値の変化する第一抵抗体1aからなり、前記
補償素子2は、前記第一抵抗体1aと熱的に等価な第二
抵抗体2aを設けて低分子量ガスの一例であるヘリウム
ガス雰囲気下で微小なケーシング4(7×2×8mmの
面取り柱状)内に密封して構成してある。この検知素子
1および補償素子2は、測定対象ガスを流通させる流通
路5内に露出させて設けてある。
に示すように、微小なセラミクス板B(1.0×1.0
×0.38mm)に貴金属線フィルム(具体的には白
金)Cを蛇行形状に蒸着させて構成してあり、さらに、
ガラスコーティング層Dを前記貴金属線フィルムCに被
覆して設けて、熱収支がほぼ雰囲気ガスとの接触によっ
てのみ行える構成としてある。
ガス検知装置は、導入されるガスとの熱収支による前記
検知素子1と補償素子2との抵抗値変化に基づき、ブリ
ッジ出力を得るることにより測定対象ガス中の低分子量
ガスの濃度を求められる。
する。本発明の気体熱伝導式ガス検知装置用補償素子
(標準ガスは100vol%(以下単に%と表記する)
ヘリウム)と、従来の補償素子(標準ガスは窒素)と
で、出力の水素ガス濃度依存性及び温度依存性がどのよ
うに異なるのかを調べたところ、表1、2および図3に
示すようになった。また、尚、図3中補償素子からの出
力は、検知素子及び検知回路を同じものとし、2.5V
の電圧印加条件下で、60℃における100%水素ガス
に対する出力を0とする相対値で示してある。
れであっても、温度の違いにより出力の水素濃度依存性
が見られるものの、前記標準ガスがヘリウムである場合
には、各濃度における相対感度差が少なく、出力−濃度
の関係がより一次関係に近く、感度に基づき求められる
水素濃度幅がより小さく設定できることがわかる。
合は、水素ガス濃度が低くなるに従って出力の温度依存
性が小さくなっているものの、高い値を示し、温度によ
る測定値の較正が無ければ正確な濃度を知り得ないこと
を示している。一方、標準ガス種がヘリウムの場合は、
水素ガス濃度に関わらず、出力の温度依存性が低く維持
されており、測定対象ガスの温度変化によらず正確な濃
度を測定できることがわかる。
度低分子量ガスの濃度測定には、前記標準ガスを測定対
象ガス中の被検知ガスと熱伝導率の温度依存性が近似し
たガスとしてあることが望ましいことがわかる。
る。図4によれば、水素、ヘリウムの熱伝導率は他のガ
スに比べて非常に高く、その温度依存性も非常に高い
が、その傾向が似ている。そのため、先の実施の形態で
は標準ガスとしてヘリウムを用い、測定対象ガス中の被
検知ガスとして水素ガスを用いる例を示したが、温度依
存性の低減という観点からは、標準ガスと被検知ガス
は、同一のものであることが望ましいものの、これらの
傾向を同一視して取り扱うことが出来る。つまり、標準
ガスとして水素ガスを用い、測定対象ガス中の被検知ガ
スとしてヘリウムを用いる事もできる。尚、検知素子が
高温状態で作動される環境下での測定等が予測される場
合には、発火の虞のないヘリウムガスを採用することが
好ましいことはいうまでもない。
Claims (2)
- 【請求項1】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子を設け、前記第一抵
抗体と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密
封してある補償素子とを、低分子量ガスを含有する測定
対象ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガスに接
触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗値変
化の相違に基づき測定対象ガス中の低分子量ガスの濃度
を求める気体熱伝導式ガス検知装置における低分子量ガ
ス検知用補償素子であって、 前記標準ガスが低分子量ガスである低分子量ガス検知用
補償素子。 - 【請求項2】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子を設け、前記第一抵
抗体と熱的に等価な第二抵抗体を低分子量ガス雰囲気下
に密封してある補償素子とを、低分子量ガスを含有する
測定対象ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガス
に接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗
値変化の相違に基づき測定対象ガス中の低分子量ガスの
濃度を求める濃度出力部を備えた気体熱伝導式ガス検知
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31827699A JP2001141682A (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31827699A JP2001141682A (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001141682A true JP2001141682A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18097405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31827699A Pending JP2001141682A (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001141682A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004046706A1 (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ガス検出器 |
JP2007309908A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 水素センサ |
-
1999
- 1999-11-09 JP JP31827699A patent/JP2001141682A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004046706A1 (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ガス検出器 |
US7028530B2 (en) | 2002-11-21 | 2006-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gas detector |
JP2007309908A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 水素センサ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7003418B2 (en) | Methods and systems for temperature compensation of physical property sensors | |
US7753582B2 (en) | Thermal conductivity sensor | |
FI82554B (fi) | Kalibreringsfoerfarande foer maetning av den relativa halten av gas eller aonga. | |
US7635091B2 (en) | Humidity sensor formed on a ceramic substrate in association with heating components | |
US7398681B2 (en) | Gas sensor based on dynamic thermal conductivity and molecular velocity | |
US11467110B2 (en) | Method for operating a sensor device | |
US20110079074A1 (en) | Hydrogen chlorine level detector | |
US5303167A (en) | Absolute pressure sensor and method | |
US7028530B2 (en) | Gas detector | |
US5265459A (en) | Single-element thermal conductivity detector | |
JP3310430B2 (ja) | 計測装置および計測方法 | |
JP3653293B2 (ja) | ベーパ中のガスの濃度を決定する方法 | |
US20190079034A1 (en) | Method and device for determining concentration of gas components in a gas mixture | |
JP2001141682A (ja) | 気体熱伝導式ガス検知装置及び低分子量ガス検知用補償素子 | |
Fomenko et al. | The influence of technological factors on the hydrogen sensitivity of MOSFET sensors | |
JP2011012972A (ja) | 気体熱伝導度式ガスセンサ | |
Sayago et al. | Long-term reliability of sensors for detection of nitrogen oxides | |
JPH02154140A (ja) | ガス測定装置およびその方法 | |
JP2001242114A (ja) | 燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置 | |
JP3502085B2 (ja) | 計測装置 | |
EP4102217A1 (en) | Hydrogen gas sensor assembly | |
JPH0712771A (ja) | ガス検出器 | |
JP4497658B2 (ja) | ガス検知方法及び装置 | |
Goyan et al. | A study of thermoelectric methods for determining isotonicity | |
JPH0829385A (ja) | 酸素濃度検出計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060627 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070524 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070723 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070823 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071115 |