JP2004069378A

JP2004069378A - ガス濃度検知器

Info

Publication number: JP2004069378A
Application number: JP2002226337A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yatabe; 矢田部　利彰; Yukio Ando; 安藤　幸夫
Original assignee: MURAKI CORP
Current assignee: MURAKI CORP
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】センサドリフトやバックグランドノイズに影響されることなく、ガス濃度を常に安定よく、かつ、高精度に検出・表示することができる信頼性の高いガス濃度検知器を提供する。
【解決手段】ＥＯガスを検出する電気化学式ガスセンサ１３と、その駆動用蓄電池１４とガスセンサ１３の起電力を電圧値として検出する出力回路１５と、この出力回路１５からの出力電圧値をガス濃度に換算するＣＰＵ１６と、換算ガス濃度を表示するＬＣＤ１８と、少なくともバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧をガスセンサ１３に印加するバイアス回路２９とを備えて構成されている。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス濃度検知器に関する。詳しくは、医療用器具や衣服、寝具等をエチレンオキサイドガス（以下、ＥＯガスと称する）を用いて滅菌するために主として医療機関等に設置されているＥＯガス滅菌器から排出される排ガス中の有害ＥＯガスの濃度を計測するＥＯガス濃度検知器に代表されるところのガス濃度検知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来一般のガス濃度検知器は、ＥＯガス等の検知対象ガスの雰囲気中で起電力を発生する電気化学式ガスセンサによる起電力をそのまま電圧値として検出し、その検出部から出力される電圧値を検知対象ガスの濃度に換算し、その換算されたガス濃度を表示するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来一般のガス濃度検知器においては、電気化学式ガスセンサ個々の製造面でのばらつきに起因するドリフトあるいは雰囲気温度の高低などの使用環境の変動に伴うバックグランドノイズによってセンサ動作が不安定になり、出力電圧が変動し、その結果、ガス濃度の検出・表示性能の安定性、信頼性に欠けるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、センサドリフトやバックグランドノイズに影響されることなく、ガス濃度を常に安定よく、かつ、高精度に検出し表示することができる信頼性の高いガス濃度検知器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るガス濃度検知器は、検知対象ガスの雰囲気中で起電力を発生する電気化学式ガスセンサによる起電力を電圧値として検出し出力する回路と、この回路からの出力電圧値を検知対象ガスの濃度に換算する演算部と、演算されたガス濃度を数値表示する表示部と、それらの駆動用電源とを備えているガス濃度検知器であって、上記電圧値検出・出力回路には、少なくともバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧を上記ガスセンサに印加するためのバイアス回路が設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
上記構成の本発明によれば、電気化学式ガスセンサにバイアス回路を通して少なくともバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧を印加することにより、ガスセンサ個々の製造面でのばらつきに起因するドリフトあるいは雰囲気温度の高低などの使用環境の変動に伴うバックグランドノイズを差引き演算して、それらセンサドリフトやバックグランドノイズを無視した電圧値を検出し出力するとともに、その出力電圧値に対応して換算されたガス濃度値を表示することが可能となり、所定のガス濃度検知動作の安定化及び検知性能の信頼性向上が図れる。
【０００７】
特に、請求項２に記載のように、上記ガス濃度換算用演算部に、ガスセンサの出力に対する温度補正用のサーミスタを付設することによって、センサ出力を時々刻々と変化する温度に対応して補正し、検知精度を一段と向上することができる。
【０００８】
また、上記構成のガス濃度検知器において、請求項３に記載のように、上記表示部としてＬＣＤを用い、換算ガス濃度が予め設定された許容値以下の場合は、そのＬＣＤに「Ｌ」なる記号を、かつ、所定値以上の場合は、そのＬＣＤに「Ｈ」なる記号を表示させるように構成することによって、検知対象箇所のガス濃度が人体等に対して無害の許容値以下であるときや有害な値以上になったときは、視認性のよい記号表示によってその状態を即座に把握することができて、当該検知器の使用を一層簡便化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るガス濃度検知器の一例であるＥＯガス濃度検知器全体の外観正面図、図２はその要部の拡大一部切欠き正面図であり、このＥＯガス濃度検知器１は、外装用筒型ケース２を有するセンサヘッド部３と、偏平箱型の外装用ケース４を有する検知器本体部５とが、センサヘッド部３側の外装用筒型ケース２に回転のみ自在に外嵌保持されているナット状部材６と検知器本体部５側の外装用ケース４の頭部に一体形成されている筒状雄ねじ部７との螺合を介して物理的に着脱可能に構成されているとともに、センサヘッド部３側の回路基板８にリード線９を介して接続された雌型コネクタ１０と検知器本体部５側の回路基板１１に固定接続された雄型コネクタ１２とを介して電気的に接続分離可能に構成されている。
【００１０】
図３はＥＯガス濃度検知器１の回路ブロック図であり、上記センサヘッド部３は、ＥＯガス中において起電力を発生する電気化学式ガスセンサ１３と、センサ駆動用電源としてのマンガンリチュウム蓄電池（ＤＣ３Ｖ）１４と、上記基板８上に形成された定電圧回路１５Ａ、バッファ回路１５Ｂ、ＩＶ変換回路１５Ｃ及び作動増幅回路１５Ｄからなり、ガスセンサ１３による起電力を電圧値として検出し直流電圧を出力する電圧値検出・出力回路１５とが装備されている。
【００１１】
この電圧値検出・出力回路１５には、バックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧を上記ガスセンサ１３に印加するバイアス回路２９が接続されている。このバイアス回路２９によりガスセンサ１３に印加されるバイアス電圧値は標準的に３００ｍＶ程度に設定されている。
【００１２】
一方、上記検知器本体部５は、センサヘッド部３の電圧値検出・出力回路１５から出力される直流電圧値を演算してＥＯガス濃度に変換するＣＰＵ（演算部）１６と、演算されたＥＯガス濃度をドライバー１７を経て外装用ケース４の表面に数値表示するＬＣＤ（表示部）１８と、それらの駆動用電源としてのリチュウムイオン蓄電池１９と、ＤＣジャック２０を持つ充電回路２１と、電源用オン・オフスイッチ２２及びＥＯガス濃度のピーク値とリアル値との表示切替用スイッチ２３からなる操作部と、ＥＯガス濃度がＥ２　ＰＲＯＭ２４に設定されている高濃度値以上になったとき、警報である断続音を出力するブザー２５と、ピーク値及びリアル値の表示の切替え状態、充電中の状態、及び、ＥＯガス濃度が前記設定値以上になったとき、外装用ケース４の表面に点灯または点滅表示する３つのＬＥＤ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとが回路基板１１上に形成されている。
【００１３】
なお、上記オン・オフスイッチ２２及び表示切替用スイッチ２３はメンブレンシートスイッチ２７に構成され、このメンブレンシートスイッチ２７に上記３つのＬＥＤ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが搭載されている。また、上記ＣＰＵ１６には、検知器本体部５に内蔵されてセンサヘッド部３からの出力に対して温度補正するサーミスタ２８が接続されている。さらに、検知器本体部５の外装用ケース４の側面には、上記バイアス回路２９をオン・オフするオフセットスイッチ３０及び検知器１を初期状態に立ち上げるリセットスイッチ３１が設けられているが、これらスイッチの取付け状態の図示は省略する。さらにまた、上記ＬＣＤ１８は、換算ガス濃度が予め設定された許容値以下、具体的には、０．４ｐｐｍ以下の場合は「Ｌ」なる記号を、かつ、所定値以上、具体的には８０．１ｐｐｍ以上の場合は「Ｈ」なる記号を表示し、また、蓄電池１４及び１９の電池残量が１０％以下になった場合は、充電を促すように、ＬＣＤ１８に「−　−　−」と表示するように構成されている。
【００１４】
上記構成のＥＯガス濃度検知器１においては、オン・オフスイッチ２２を２秒程度長押ししてスイッチオンにすると、Ｅ２　ＰＲＯＭ２４に設定されている高濃度値が１秒毎に３回ＬＣＤ１８上に点滅表示された後、ＬＣＤ１８は２秒程度無表示となり、この状態からウォームアップタイムの１０秒間が１０→９→……→１とカウントダウンされた後に通常の測定（検知）動作に移行する。
【００１５】
この通常の測定動作では、ＥＯガス雰囲気中に置かれたガスセンサ１３が起電力を発生し、この起電力が電圧値検出・出力回路１５で直流の電圧値として検出され出力されるとともに、その出力電圧値が検知器本体５のＣＰＵ１６で演算されてＥＯガス濃度に換算される。ここで、換算されたＥＯガス濃度が０．５〜８０．０ｐｐｍの検知範囲にあるときは、その濃度の絶対値がドライバー１７を経てＬＣＤ１８上に数値表示され、許容値の０．４ｐｐｍ以下の場合は「Ｌ」なる記号が、かつ、所定値の８０．１ｐｐｍ以上の場合は「Ｈ」なる記号が表示される。このとき、通常は表示切替用スイッチ２３がリアル値表示モードにあり、換算ガス濃度が０．５〜８０．０ｐｐｍの範囲であれば、その現在の実測ＥＯガス濃度の絶対値が表示されることになるが、必要に応じて表示切替用スイッチ２３を切替え操作することにより、測定ピーク値をＬＣＤ１８上に数値表示することが可能である。
【００１６】
また、上記の測定中にＥＯガス濃度の値がＥ２　ＰＲＯＭ２４に設定されている高濃度値以上になったときは、ＣＰＵ１６からの出力によってＬＥＤ２６Ａが点滅すると同時に、ブザー２５が作動（鳴動）して警報である断続音を出力することになる。
【００１７】
上記のように動作するＥＯガス濃度検知器１の使用に際して、ガスセンサ１３のドリフトあるいは雰囲気温度の高低などの使用環境の変動に伴うバックグランドノイズに起因してガス濃度の絶対値が上方へ変化した場合は、清浄な環境下でオフセットスイッチを介してバイアス回路２９をオンにしてバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧（標準設定３００ｍＶ）を上記ガスセンサ１３に印加する。これによって、電圧値検出・出力回路１５からは、図４に示すように、センサドリフトやバックグランドノイズを無視した電圧値がオフセット値ＯＦとして、すなわち、「０」とみなしてそのときの電圧値が出力され、その出力電圧値に対応して濃度換算されたガス濃度値がＬＣＤ１８上に表示されることになる。すなわち、ＬＣＤ１８上の表示値Ａ（ｐｐｍ）は、
Ａ＝８０／１０００　×｛電圧値検出・出力回路からの出力（ｍＶ）−バイアス電圧（ｍＶ）｝となり、これによって、センサドリフト及びバックグランドノイズに影響されることなく、所定の濃度検知動作の安定化及び濃度検知性能の信頼性を向上することができる。
【００１８】
また、上記ＣＰＵ１６では、これに付設したサーミスタ２８の作動に基づいてセンサ出力を、時々刻々と変化する温度に対応して補正演算することが可能であり、これによって、検知精度を一段と向上することができる。
【００１９】
さらに、センサヘッド部３と検知器本体部５とは物理的に着脱可能で、かつ、電気的に接続分離可能に構成されているので、ガスセンサ１３が寿命に達したとき、そのガスセンサ１３を含むセンサヘッド部３側の外装用筒型ケース２に外嵌保持されているナット状部材６を回転操作して該ナット状部材６を検知器本体部５側の外装用ケース４頭部の筒状雄ねじ部７から螺合解除あるいは螺合締付けするとともに、センサヘッド部３側の回路基板８にリード線９を介して接続された雌型コネクタ１０と検知器本体部５側の回路基板１１に固定接続された雌型コネクタ１２とを抜出し分離あるいは差し込み接続することによって、寿命に達したガスセンサ１３のみの交換、あるいは、再調整等を容易に行えてＥＯガス濃度検知器１を短時間のうちに元の検知性能に復元し使用することができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、検知対象ガスがＥＯガスである場合について説明したが、それ以外のガス、特にＣＯ等の有害ガスの濃度検知に用いるガス濃度検知器に適用しても、上記実施の形態と同様の効果を奏することが可能である。
【００２１】
また、上記実施の形態では、センサヘッド部３と検知器本体部５とを物理的に着脱可能で、かつ、電気的に接続分離可能に構成したものについて説明したが、両部３，５が単一の外装用ケース内に組み込まれた一体式の検知器に適用してもよいこともちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電気化学式ガスセンサにバイアス回路を通して少なくともバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧を印加して、ガスセンサ個々の製造面でのばらつきに起因するドリフトあるいは雰囲気温度の高低などの使用環境の変動に伴うバックグランドノイズを無視した電圧値を検出し出力するとともに、その出力電圧値に対応して換算されたガス濃度値を表示することができるので、センサドリフト及びバックグランドノイズに影響されることなく、ガス濃度を常に安定よく、かつ、高精度に検出・表示することができ、ガス濃度検知器としての信頼性を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００２３】
特に、請求項２に記載のような温度補正用のサーミスタを設けることにより、センサ出力を時々刻々と変化する温度に対応して補正することが可能で、検知精度を一段と向上することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載のように、ガス濃度が許容値以下あるいは所定値以上の場合は、数値でなく、「Ｌ」および「Ｈ」なる記号をＬＣＤに表示させることによって、検知対象箇所のガス濃度が人体等に対して無害の許容値以下であるときや有害な所定値以上になったとき、視認性に優れた記号表示によりその状態を即座に把握することができ、当該検知器の使用を一層簡便化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス濃度検知器の一例であるＥＯガス濃度検知器全体の外観正面図である。
【図２】同上ＥＯガス濃度検知器の要部の拡大一部切欠き正面図である。
【図３】同上ＥＯガス濃度検知器の回路ブロック図である。
【図４】同上ＥＯガス濃度検知器による電圧検出動作及び濃度演算動作を説明する図である。
【符号の説明】
１　ＥＯガス濃度検知器
１３　電気化学式ガスセンサ
１４　マンガンリチュウム蓄電池（センサ駆動用電源）
１５　出力回路
１６　ＣＰＵ（演算部）
１８　ＬＣＤ（表示部）
１９　リチュウムイオン蓄電池（演算部、表示部の駆動用電源）
２９　バイアス回路

Claims

検知対象ガスの雰囲気中で起電力を発生する電気化学式ガスセンサによる起電力を電圧値として検出し出力する回路と、この回路からの出力電圧値を検知対象ガスの濃度に換算する演算部と、演算されたガス濃度を数値表示する表示部と、それらの駆動用電源とを備えているガス濃度検知器であって、上記電圧値検出・出力回路には、少なくともバックグランドノイズ及びセンサドリフトをキャンセルするに足りる電圧分に相応するバイアス電圧を上記ガスセンサに印加するためのバイアス回路が設けられていることを特徴とするガス濃度検知器。
上記のガス濃度換算用演算部には、ガスセンサの出力に対する温度補正用のサーミスタが付設されている請求項１に記載のガス濃度検知器。
上記表示部がＬＣＤであり、換算ガス濃度が予め設定されている許容値以下の場合、そのＬＣＤに「Ｌ」なる記号を、かつ、所定値以上の場合、そのＬＣＤに「Ｈ」なる記号を表示するように構成されている請求項１または２に記載のガス濃度検知器。