JP2007033191A - Gas detecting method, gas detector and gas detecting piping - Google Patents

Gas detecting method, gas detector and gas detecting piping Download PDF

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Yoshinari Kondo
良也 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably detect a target gas for a long time in an extremely simple manner without frequently adjusting a zero point even if an extremely low concentration of the gas is to be detected. <P>SOLUTION: The electric signal related to a sonic wave when no detecting gas exists in a detection pipe 17 is synchronously locked in a feedback circuit 20 constituting a phase-locked loop. Subsequently, the electric signal related to a sonic wave when a detection gas exists in the detection pipe 17 is introduced into the feedback circuit 20 and the synchronous lock in the feedback circuit 20 is released and the phase change of the electric signal caused by a change in the propagation speed (sound speed) of the sonic wave is taken out as an electric signal to detect the existence of the detecting gas. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、長期かつ連続的にガス検出を必要とする分野、特に鉱工業、石油化学、及び高圧ガス製造施設などにおけるガスの漏洩などの検出に好適に用いることのできるガス検出方法、ガス検出器及びガス検出配管に関する。   The present invention relates to a gas detection method and a gas detector that can be suitably used for detection of gas leaks in fields that require gas detection continuously for a long period of time, particularly in mining and manufacturing, petrochemical, and high-pressure gas production facilities. And gas detection piping.

従来、大気中で存在するガスの検出方法として、ガルバニ電池式や定電位電解式などの化学反応を利用したもの、気体の熱伝導差を利用したものなどがあり、これらのガス検出方法によれば、目的とするガスを高感度及び高精度で検出することができる。   Conventionally, methods for detecting gases existing in the atmosphere include those using chemical reactions such as galvanic cell type and constant potential electrolysis type, and those using the difference in thermal conductivity of gas. Thus, the target gas can be detected with high sensitivity and high accuracy.

しかしながら、上述した従来のガス検出方法では、化学反応や熱伝導を用いているため、使用するセンサー自体が基本的に消耗してしまうという問題があった。このため、前述した方式を用いたガス検出器においては、定期的にセンサーを交換しなければならず、長期かつ連続的な使用には適していない。また、熱伝導を用いる検出方法においては、使用前及び使用中において、適宜検出器のゼロ点調整を行う必要があり、安定度に問題があった。   However, since the conventional gas detection method described above uses chemical reaction or heat conduction, there is a problem that the sensor itself used is basically consumed. For this reason, in the gas detector using the above-described method, the sensor must be periodically replaced, which is not suitable for long-term and continuous use. Moreover, in the detection method using heat conduction, it is necessary to adjust the zero point of the detector as appropriate before and during use, and there is a problem in stability.

一方、所定の装置などからのリークガスを検出するに際しては、前記リークガスを大気中などの非制限空間内に放出した場合、前記リークガスの濃度が極めて小さくなりすぎ、前記リークガスを高精度に検出することができないという問題があった。この結果、前記装置などから問題とするガスが実際にリークしているのか否かについて正確に確認することができないという問題があった。   On the other hand, when detecting leak gas from a predetermined device or the like, if the leak gas is released into an unrestricted space such as the atmosphere, the concentration of the leak gas becomes too small and the leak gas is detected with high accuracy. There was a problem that could not. As a result, there has been a problem that it cannot be accurately confirmed whether or not the gas in question is actually leaking from the apparatus or the like.

本発明は、検出すべきガスの濃度が極めて低い場合においても、ゼロ点調整などを頻繁に行うことなく、極めて簡易に長時間安定して目的とするガスを検出することを目的とする。   An object of the present invention is to detect a target gas in a very simple and stable manner for a long time without frequently performing zero adjustment even when the concentration of a gas to be detected is extremely low.

上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の環境下から放出された検出ガスを流通させる検出管を準備する工程と、
前記検出管内に前記検出ガスの存在しない状態で、前記検出管に向けて音波を放出し、このときの音速度を第1の音速度として計測する工程と、
前記検出管内に前記検出ガスの存在する状態で、前記検出管に向けて前記音波を放出し、このときの音速度を第2の音速度として計測する工程と、
前記第1の音速度と前記第2の音速度との差分を得ることにより、前記検出ガスの存在を検出する工程と、
を具えることを特徴とする、ガス検出方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Preparing a detection tube for circulating a detection gas released from a predetermined environment;
A step of emitting a sound wave toward the detection tube in the absence of the detection gas in the detection tube, and measuring a sound speed at this time as a first sound speed;
In the state where the detection gas is present in the detection tube, emitting the sound wave toward the detection tube, and measuring the sound speed at this time as a second sound speed;
Detecting the presence of the detection gas by obtaining a difference between the first sound speed and the second sound speed;
It is related with the gas detection method characterized by comprising.

本発明のガス検出方法は、目的とする検出ガスを所定の検出管内に導入し、この検出管内を流すようにしているので、前記検出ガスが非制限空間内に拡散するのを防止することができる。したがって、前記検出ガスが例えば装置からリークしてきたリークガスのように極めて微量な場合においても、前記検出ガスが非制限空間に拡散するのを防止することができるため、前記リークガスをある程度高濃度に保持できるようになる。   In the gas detection method of the present invention, the target detection gas is introduced into a predetermined detection tube and is caused to flow through the detection tube, so that the detection gas can be prevented from diffusing into the unrestricted space. it can. Therefore, even when the detection gas is very small, for example, a leak gas leaking from the apparatus, the detection gas can be prevented from diffusing into an unrestricted space, so that the leak gas is kept at a high concentration to some extent. become able to.

また、前記検出管内に前記検出ガスが存在しない場合の音波の伝播速度(音速度)と、前記検出ガスが存在する場合の音波の伝播速度(音速度)とが異なることを利用し、これら音速度の差分を検出することにより、前記検出ガスの存在を検出するようにしている。したがって、化学反応や熱伝導を利用することにより生じていたセンサー交換などを行うことなく、長時間安定して目的とするガスの検出を行うことができる。   Further, the sound wave propagation speed (sound speed) when the detection gas is not present in the detection tube is different from the sound wave propagation speed (sound speed) when the detection gas is present. The presence of the detection gas is detected by detecting the difference in speed. Therefore, the target gas can be detected stably for a long time without exchanging the sensor that has occurred due to the use of chemical reaction or heat conduction.

また、前記音波を発生させるための発生源を、水晶発振器などのように極めて安定して音波信号を発生できるものから構成することにより、初期設定としてゼロ点調整を行えば、その後にゼロ点調整を頻繁に行わなくても良い。したがって、ガスの検出操作を簡易化することができる。   In addition, if the zero point adjustment is performed as an initial setting by configuring the generation source for generating the sound wave from a source that can generate a sound wave signal extremely stably, such as a crystal oscillator, the zero point adjustment is performed thereafter. Need not be performed frequently. Therefore, the gas detection operation can be simplified.

本発明の好ましい態様においては、前記検出管に対して前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させて検出感度(精度)を向上させるべく、滞留管を接続することができる。この滞留管は、前記検出ガスを滞留させることができればその具体的な態様については特に限定されるものではない。例えば、前記検出ガスの比重が空気より小さい場合は、前記受容管の放出口を下向きに設定したり、前記検出ガスの比重が空気より大きい場合は、前記受容管の放出口を上向きに設定したりして行う。   In a preferred aspect of the present invention, a retention tube can be connected to retain the detection gas in the detection tube and increase the concentration of the detection gas to improve detection sensitivity (accuracy). The retention pipe is not particularly limited as long as the detection gas can be retained. For example, when the specific gravity of the detection gas is smaller than air, the outlet of the receiving tube is set downward. When the specific gravity of the detection gas is higher than air, the outlet of the receiving tube is set upward. Or do it.

また、本発明の他の好ましい態様においては、前記第1の音速度及び前記第2の音速度の差分を所定の帰還回路において得る。この場合、前記第1の音速度及び前記第2の音速度は、パルス列信号などの入力電気信号に変換されるとともに、種々の制御を受けてノイズなどが除去されるようになるので、前記差分を簡易かつ高精度に得ることができる。さらに、前記検出ガスが存在する間、前記差分を常に演算し、この差分に起因した電気信号を出力することができるようになる。したがって、検出ガスのその後の残存状態までも検出することができる。   In another preferred aspect of the present invention, a difference between the first sound speed and the second sound speed is obtained in a predetermined feedback circuit. In this case, the first sound speed and the second sound speed are converted into an input electric signal such as a pulse train signal, and noise and the like are removed under various controls. Can be obtained easily and with high accuracy. Furthermore, while the detection gas is present, the difference can always be calculated and an electric signal resulting from the difference can be output. Therefore, even the remaining state of the detection gas can be detected.

本発明のその他の好ましい態様においては、前記帰還回路がフェイズロックドループ(PLL)を構成するようにする。この場合、前記帰還回路において、検出ガスが存在しない状態における第1の音速度に関する第1の入力電気信号に対して、位相が同期(ロック)するようにして所定の電気信号を印加するようにしておくことができ、前記検出ガスが存在する場合においては、第2の音速度に関する第2の入力電気信号が前記帰還回路内に導入されることにより、前記回路内の同期(ロック)が外れるようになるので、そのときの位相差に生じた差分電気信号を検出することにより、前記検出ガスの存在を簡易に検出することができるようになる。   In another preferred aspect of the present invention, the feedback circuit constitutes a phase locked loop (PLL). In this case, in the feedback circuit, a predetermined electrical signal is applied in such a manner that the phase is synchronized (locked) with respect to the first input electrical signal related to the first sound velocity in the state where the detection gas is not present. In the presence of the detection gas, the second input electrical signal relating to the second sound velocity is introduced into the feedback circuit, thereby releasing synchronization (lock) in the circuit. Therefore, the presence of the detection gas can be easily detected by detecting the differential electric signal generated in the phase difference at that time.

上述したガス検出方法では、例えば、検出した差分電気信号により警報設定器を駆動させ、音声あるいはブザーなどを発して、作業者などに検出ガスの存在を知らせることができる。   In the gas detection method described above, for example, an alarm setter can be driven by the detected differential electric signal, and a voice or a buzzer can be emitted to notify the operator of the presence of the detected gas.

また、本発明のガス検出器は、上述したガス検出方法を実行するためのものであり、
所定の音波を発生するための音波発生源と、
前記音波を放出するための音波放出手段と、
前記音波を受信するための音波受信手段と、
所定の環境下から放出された検出ガスを流通させるための検出管と、
前記音波の、前記検出管中に所定の検出ガスが存在しない場合における第1の音速度と、前記検出管中に前記検出ガスが存在する場合における第2の音速度とを比較検出し、差分を得るための計測手段と、
を具えることを特徴とする。
The gas detector of the present invention is for executing the above-described gas detection method,
A sound wave source for generating a predetermined sound wave;
Sound wave emitting means for emitting the sound wave;
A sound wave receiving means for receiving the sound wave;
A detection tube for circulating a detection gas released from a predetermined environment;
The first sound velocity of the sound wave when the predetermined detection gas is not present in the detection tube and the second sound velocity when the detection gas is present in the detection tube are compared and detected, and the difference Measuring means to obtain
It is characterized by comprising.

上記ガス検出器の好ましい態様においては、前記音波放出手段、前記音波受信手段及び前記検出管を、前記音波放出手段及び前記音波受信手段に対する電気配線を収納した端子箱とともにユニット化する。これによって、部品点数の減少とガス検出器自体の取り扱いを簡略化することができる。   In a preferred aspect of the gas detector, the sound wave emitting means, the sound wave receiving means, and the detection tube are unitized together with a terminal box that houses electrical wiring for the sound wave emitting means and the sound wave receiving means. As a result, the number of parts can be reduced and the handling of the gas detector itself can be simplified.

また、上記ガス検出器の他の好ましい態様においては、上述したガス検出方法と同様の理由から、前記検出管に対して前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させて検出感度(精度)を向上させるべく、滞留管を接続することができる。この滞留管は、上述したように、例えば、前記検出ガスの比重が空気より小さい場合は、前記受容管の放出口を下向きに設定したり、前記検出ガスの比重が空気より大きい場合は、前記受容管の放出口を上向きに設定したりして行うことができる。   In another preferred embodiment of the gas detector, for the same reason as the gas detection method described above, the detection gas is retained in the detection tube, and the concentration of the detection gas is increased to detect the detection sensitivity ( In order to improve (accuracy), a residence tube can be connected. As described above, for example, when the specific gravity of the detection gas is smaller than air, the retention pipe is set to have a discharge port of the receiving pipe facing downward, or when the specific gravity of the detection gas is larger than air, This can be done by setting the outlet of the receiving tube upward.

また、前記計測手段が、所定の帰還回路を含むことが好ましく、前記帰還回路はPLLを構成することが好ましい。   The measuring means preferably includes a predetermined feedback circuit, and the feedback circuit preferably constitutes a PLL.

以上説明したように、本発明によれば、検出すべきガスの濃度が極めて低い場合においても、ゼロ点調整などを頻繁に行うことなく、極めて簡易に長時間安定して目的とするガスを検出することができる。   As described above, according to the present invention, even when the concentration of the gas to be detected is extremely low, the target gas can be detected very easily and stably for a long time without frequent zero adjustment. can do.

以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, other features and advantages of the present invention will be described based on the best mode for carrying out the invention.

図1は、本発明のガス検出器の一例を示す構成図であり、図2及び3は、図1に示すガス検出器の検出管近傍の構成を詳細に示す図であり、図4及び図5は、図1に示すガス検出器を用いた場合の検出方法を説明するための図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of the gas detector of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing in detail the configuration in the vicinity of the detection tube of the gas detector shown in FIG. FIG. 5 is a view for explaining a detection method when the gas detector shown in FIG. 1 is used.

図1に示すガス検出器10は、順次に配列された、水晶発振器などから構成される音波発生源としての基準信号発生器11と、この発生器からの音波を放出するための音波放出手段としての超音波スピーカー13と、前記音波を受信するための音波受信手段としての超音波マイク14とを具えている。また、超音波スピーカー13と超音波マイク14との間には、所定の検出ガスを流通させるための検出管17が設けられている。   The gas detector 10 shown in FIG. 1 is arranged as a reference signal generator 11 as a sound wave generation source composed of a crystal oscillator and the like, and a sound wave emission means for emitting sound waves from the generator. The ultrasonic speaker 13 and an ultrasonic microphone 14 as a sound wave receiving means for receiving the sound wave are provided. A detection tube 17 for circulating a predetermined detection gas is provided between the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14.

検出管17には、この検出管17内を流通する検出ガスに超音波を放出するとともに検出するための開口部17Aが設けられているが、以下に示すように、前記超音波によって前記検出ガスが十分に検出可能であれば、特に設ける必要はない。   The detection tube 17 is provided with an opening 17A for emitting and detecting an ultrasonic wave to the detection gas flowing through the detection tube 17. As shown below, the detection gas is detected by the ultrasonic wave. If it is sufficiently detectable, there is no need to provide it.

基準信号発生器11及び超音波スピーカー13間には、スピーカー13を駆動させるとともに前記音波を増幅させるためのスピーカー駆動増幅器12が設けられており、超音波マイク14の後方には、受信した音波を増幅するための前置増幅器15及び前記受信した音波の波形を整形するための波形整形器16が設けられている。   A speaker driving amplifier 12 is provided between the reference signal generator 11 and the ultrasonic speaker 13 to drive the speaker 13 and amplify the sound wave. The received sound wave is behind the ultrasonic microphone 14. A preamplifier 15 for amplification and a waveform shaper 16 for shaping the waveform of the received sound wave are provided.

波形整形器16の後方には、PLLを構成する帰還回路20が設けられている。帰還回路20内には、位相比較器21、ローパスフィルタ22及び電圧周波数発振器23が設けられている。また、帰還回路20の後方には、警報設定器31が設けられている。   Behind the waveform shaper 16, a feedback circuit 20 constituting a PLL is provided. In the feedback circuit 20, a phase comparator 21, a low-pass filter 22 and a voltage frequency oscillator 23 are provided. Further, an alarm setting device 31 is provided behind the feedback circuit 20.

また、図2及び3に示すように、超音波スピーカー13及び超音波マイク14は、検出管17の開口部17Aにおいて互いに対向するようにして接続され、検出管17の外周面に設けられた支持板19によって端子箱18を支持し、これらがユニット化されて一体として構成されている。端子箱18内には、超音波スピーカー13及び超音波マイク14に対するリード線やコネクタ、ケーブルなどがまとめて収容できるように構成されている。
図2及び3に示すようなユニット化された検出配管構成によれば、このユニットをフランジ41を介して所定の装置に接続するのみで、前記装置からのリークガスなどを検出することができるので、ガス検出に対する操作性を向上させることができるようになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14 are connected so as to face each other at the opening 17 </ b> A of the detection tube 17, and are provided on the outer peripheral surface of the detection tube 17. The terminal box 18 is supported by the board 19, and these are unitized and configured as an integral unit. The terminal box 18 is configured so that lead wires, connectors, cables, and the like for the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14 can be accommodated together.
According to the unitized detection piping configuration as shown in FIGS. 2 and 3, it is possible to detect leak gas from the device only by connecting this unit to a predetermined device via the flange 41. The operability for gas detection can be improved.

次に、図1に示すガス検出器を用いたガス検出方法について説明する。基準信号発生器11から所定の電気信号が発せられ、この電気信号は、スピーカー駆動増幅器12を経て増幅された後、超音波スピーカー13から超音波として検出管17に向けて放出される。次いで、前記超音波は、超音波マイク14で受信された後、電気信号に変換され、前置増幅器15で増幅された後、波形整形器16で波形整形を受ける。その後、前記電気信号は帰還回路20内に導入される。   Next, a gas detection method using the gas detector shown in FIG. 1 will be described. A predetermined electrical signal is emitted from the reference signal generator 11, and this electrical signal is amplified through the speaker drive amplifier 12 and then emitted from the ultrasonic speaker 13 toward the detection tube 17 as an ultrasonic wave. Next, the ultrasonic wave is received by the ultrasonic microphone 14, converted into an electric signal, amplified by the preamplifier 15, and then subjected to waveform shaping by the waveform shaper 16. Thereafter, the electrical signal is introduced into the feedback circuit 20.

帰還回路20はPLLを構成するため、帰還回路20内では、図4に示すように、検出管17内に検出ガスが存在しない場合の、受信したパルス列の入力電気信号の受信波形に対して、電圧周波数発振器23より位相同期させた所定のパルス列の電気信号(VCO電気信号)を印加してロックする。すなわち、帰還回路20では、検出ガスが存在しないときの入力電気信号をロックするようにしている。このとき位相比較器21からは、ロック時のパルス列信号が出力され、ローパスフィルタ22からは、このパルス信号を積分したロック時の基準電圧が得られるようになる。   Since the feedback circuit 20 constitutes a PLL, in the feedback circuit 20, as shown in FIG. 4, with respect to the received waveform of the input electric signal of the received pulse train when no detection gas is present in the detection tube 17, An electric signal (VCO electric signal) of a predetermined pulse train that is phase-synchronized from the voltage frequency oscillator 23 is applied and locked. That is, the feedback circuit 20 locks the input electric signal when the detection gas is not present. At this time, a pulse train signal at the time of locking is output from the phase comparator 21, and a reference voltage at the time of locking obtained by integrating this pulse signal can be obtained from the low-pass filter 22.

但し、本例では、図4に示すように、位相比較器21からの出力をゼロとしているので、ローパスフィルタ22からの出力もゼロとなっている。   However, in this example, as shown in FIG. 4, since the output from the phase comparator 21 is zero, the output from the low-pass filter 22 is also zero.

一方、検出管17内に検出ガスが存在する場合は、超音波スピーカー13から放出された超音波の、前記空間内の伝播速度が異なるようになるため、図5に示すように、受信した前記超音波の入力電気信号は、前記検出ガスが存在しない場合の入力電気信号、すなわちこの入力電気信号と同期させたVCO電気信号と位相がずれるようになる。その結果、位相比較器21では、前記入力電気信号と前記VCO電気信号との位相差(差分)に応じた所定の電気信号が生成され、ローパスフィルタ22を介して出力される。   On the other hand, when the detection gas is present in the detection tube 17, the propagation speed of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic speaker 13 in the space becomes different. Therefore, as shown in FIG. The ultrasonic input electrical signal is out of phase with the input electrical signal in the absence of the detection gas, that is, the VCO electrical signal synchronized with the input electrical signal. As a result, the phase comparator 21 generates a predetermined electrical signal corresponding to the phase difference (difference) between the input electrical signal and the VCO electrical signal, and outputs the electrical signal via the low-pass filter 22.

このようにして得た差分電気信号は警報設定器31内に導入され、音声やブザーなどの方法によって、作業者などの検出ガスの存在を認知させる。   The differential electric signal obtained in this way is introduced into the alarm setting device 31, and the presence of a detection gas such as an operator is recognized by a method such as voice or buzzer.

また、帰還回路20のフィードバック機構により、入力電気信号及びVCO電気信号の位相差は位相比較器21によって常に比較され、この比較操作は前記位相差が消滅して再び同期(ロック)するまで実施されるようになる。すなわち、前記空間に検出ガスが存在しなくなるまで、自動的に比較操作を行い、検出ガスが存在することにより前記位相差が存在する場合は、常に所定の差分電気信号を出力し、警報設定器31を通じて作業者に認知させるように構成されている。したがって、検出ガスのその後の残存状態までも検出することができる。   Further, the phase difference between the input electric signal and the VCO electric signal is always compared by the phase comparator 21 by the feedback mechanism of the feedback circuit 20, and this comparison operation is performed until the phase difference disappears and synchronizes (locks) again. Become so. That is, the comparison operation is automatically performed until no detection gas exists in the space. When the detection gas is present and the phase difference is present, a predetermined differential electric signal is always output, and the alarm setting device It is comprised so that an operator may recognize through 31. Therefore, even the remaining state of the detection gas can be detected.

図6は、図2及び3に示す配管構成の変形例を示す構成図である。図6に示す例においては、検出管17に対して、超音波スピーカー13、超音波マイク14、及び端子箱18が一体化されユニット化された構成において、さらにフランジ43を介して検出管17に滞留管42が接続されたものである。この例では、滞留管42の放出口42Aが下方を向いているので、例えば、検出ガスが空気の比重よりも小さい場合においては、前記検出ガスが滞留管42によって検出管17内に滞留するようになり、前記検出ガスの濃度が増大するようになる。   FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a modification of the piping configuration illustrated in FIGS. 2 and 3. In the example shown in FIG. 6, in the configuration in which the ultrasonic speaker 13, the ultrasonic microphone 14, and the terminal box 18 are integrated with the detection tube 17 as a unit, the detection tube 17 is further connected to the detection tube 17 via the flange 43. The stay pipe 42 is connected. In this example, since the discharge port 42A of the staying tube 42 faces downward, for example, when the detection gas is smaller than the specific gravity of air, the detection gas is retained in the detection tube 17 by the staying tube 42. As a result, the concentration of the detection gas increases.

したがって、例えばフランジ41を介して接続された所定の装置からのリークガスのような極めて微量な検出ガスであっても、その濃度を増大させることができ、十分大きな感度で検出することができるようになる。したがって、前記リークガスの検出精度を簡易に増大させることができるようになる。   Therefore, for example, even a very small amount of detection gas such as leak gas from a predetermined device connected via the flange 41 can be increased in concentration and detected with sufficiently high sensitivity. Become. Therefore, the detection accuracy of the leak gas can be easily increased.

なお、図示していないが、検出ガスが空気の比重よりも大きい場合は、放出口42Aを上向きとすれば、前記検出ガスを滞留管42を介して検出管17内で滞留させ、その濃度を増大させることができる。いずれの場合においても、滞留管42を用いることによって、検出ガスを検出管17内で簡易に滞留させることができ、その濃度を増大させて、リークガスなどの微小濃度の検出ガスの検出精度を高めることができる。   Although not shown, when the detection gas is larger than the specific gravity of air, if the discharge port 42A is directed upward, the detection gas is retained in the detection tube 17 via the retention tube 42, and the concentration thereof is set. Can be increased. In any case, by using the staying tube 42, the detection gas can be easily retained in the detection tube 17, and the concentration thereof is increased to improve the detection accuracy of a minute concentration detection gas such as a leak gas. be able to.

以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。   As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above-described contents, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. And changes are possible.

上記具体例においては、超音波スピーカー13と超音波マイク14とを対向するようにして配置し、これらの間に検出ガスを流すようにしているが、超音波スピーカー13から放出された超音波が超音波マイク14に導入されるように構成されていれば、その具体的構成については限定されるものではない。例えば、超音波スピーカー13から放出された超音波が、図示しない壁面で反射され、検出管17を横切って超音波マイク14内に導入されるようにすれば、超音波スピーカー13及び超音波マイク14を背中合わせで逆向きに配置することもできる。   In the above specific example, the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14 are arranged so as to face each other, and the detection gas is allowed to flow between them, but the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic speaker 13 is not transmitted. As long as it is configured to be introduced into the ultrasonic microphone 14, the specific configuration is not limited. For example, if the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic speaker 13 is reflected by a wall surface (not shown) and introduced into the ultrasonic microphone 14 across the detection tube 17, the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14. Can also be placed back to back in reverse.

また、上記具体例においては、超音波スピーカー13及び超音波マイク14を準備し、超音波を用いてガスを検出するようにしているが、検出すべきガスの種類などに応じて、その他の任意の音波、例えば、可聴帯域の音波などを使用することもできる。   Further, in the above specific example, the ultrasonic speaker 13 and the ultrasonic microphone 14 are prepared, and the gas is detected using the ultrasonic wave. However, depending on the type of gas to be detected, other arbitrary It is also possible to use sound waves such as sound waves in the audible band.

また、上記具体例においては、PLL帰還回路を用いているが、このような帰還回路を用いなくても、検出ガスの存在有無による音波の伝播速度差、すなわち音速度差を計測できれば、使用する電気回路の種類などは限定されない。また、電気回路を用いることなく、前記音速度差を直接的に計測するようにしても良い。   Further, in the above specific example, a PLL feedback circuit is used. However, even if such a feedback circuit is not used, it is used as long as a difference in sound wave propagation speed due to the presence or absence of a detection gas, that is, a sound speed difference can be measured. The type of electric circuit is not limited. Further, the sound speed difference may be directly measured without using an electric circuit.

さらに、上記具体例においては、パルス信号として矩形波のものを用いるが、正弦波、三角波などの波形とすることもできる。   Further, in the above specific example, a rectangular wave is used as the pulse signal, but a waveform such as a sine wave or a triangular wave may be used.

本発明のガス検出器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the gas detector of this invention. 図1に示すガス検出器の検出管近傍の検出配管構成を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the detection piping structure of the detection pipe vicinity of the gas detector shown in FIG. 同じく、図1に示すガス検出器の検出管近傍の検出配管構成を拡大して示す図である。Similarly, it is a figure which expands and shows the detection piping structure of the detection pipe vicinity of the gas detector shown in FIG. 図1に示すガス検出器を用いた場合の検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection method at the time of using the gas detector shown in FIG. 同じく、図1に示すガス検出器を用いた場合の検出方法を説明するための図である。Similarly, it is a figure for demonstrating the detection method at the time of using the gas detector shown in FIG. 図2及び3に示す検出配管の変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the modification of the detection piping shown to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 ガス検出器
11 基準信号発生器
12 スピーカー駆動増幅器
13 超音波スピーカー
14 超音波マイク
15 前置増幅器
16 波形整形器
17 検出管
18 端子箱
19 支持板
20 帰還回路
21 位相比較器
22 ローパスフィルタ
23 電圧周波数発振器
31 警報設定器
41、43 フランジ
42 滞留管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas detector 11 Reference signal generator 12 Speaker drive amplifier 13 Ultrasonic speaker 14 Ultrasonic microphone 15 Preamplifier 16 Waveform shaper 17 Detector tube 18 Terminal box 19 Support plate 20 Feedback circuit 21 Phase comparator 22 Low-pass filter 23 Voltage Frequency oscillator 31 Alarm setter 41, 43 Flange 42 Retention pipe

Claims (28)

所定の環境下から放出された検出ガスを流通させる検出管を準備する工程と、
前記検出管内に前記検出ガスの存在しない状態で、前記検出管に向けて音波を放出し、このときの音速度を第1の音速度として計測する工程と、
前記検出管内に前記検出ガスの存在する状態で、前記検出管に向けて前記音波を放出し、このときの音速度を第2の音速度として計測する工程と、
前記第1の音速度と前記第2の音速度との差分を得ることにより、前記検出ガスの存在を検出する工程と、
を具えることを特徴とする、ガス検出方法。
Preparing a detection tube for circulating a detection gas released from a predetermined environment;
A step of emitting a sound wave toward the detection tube in the absence of the detection gas in the detection tube, and measuring a sound speed at this time as a first sound speed;
In the state where the detection gas is present in the detection tube, emitting the sound wave toward the detection tube, and measuring the sound speed at this time as a second sound speed;
Detecting the presence of the detection gas by obtaining a difference between the first sound speed and the second sound speed;
A gas detection method comprising:
前記検出管に対して滞留管を接続し、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させる工程を具えることを特徴とする、請求項1に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 1, further comprising a step of connecting a retention tube to the detection tube, retaining the detection gas in the detection tube, and increasing a concentration of the detection gas. . 前記検出ガスの比重が空気より小さい場合は、前記滞留管の放出口を下向きに設定し、前記検出管内での前記検出ガスの濃度を増大させることを特徴とする、請求項2に記載のガス検出方法。   3. The gas according to claim 2, wherein, when the specific gravity of the detection gas is smaller than air, the discharge port of the staying tube is set downward to increase the concentration of the detection gas in the detection tube. Detection method. 前記検出ガスの比重が空気より大きい場合は、前記受容管の放出口を上向きに設定し、前記検出管内での前記検出ガスの濃度を増大させることを特徴とする、請求項2に記載のガス検出方法。   3. The gas according to claim 2, wherein when the specific gravity of the detection gas is larger than air, the discharge port of the receiving tube is set upward to increase the concentration of the detection gas in the detection tube. Detection method. 前記第1の音速度及び前記第2の音速度は、電気信号として計測することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 1, wherein the first sound speed and the second sound speed are measured as electrical signals. 前記電気信号はパルス列信号であることを特徴とする、請求項5に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 5, wherein the electrical signal is a pulse train signal. 前記第1の音速度及び前記第2の音速度の差分は、所定の帰還回路において得ることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 1, wherein the difference between the first sound speed and the second sound speed is obtained in a predetermined feedback circuit. 前記帰還回路は、フェイズロックドループを構成することを特徴とする、請求項7に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 7, wherein the feedback circuit constitutes a phase-locked loop. 前記フェイズロックドループにおいて、前記第1の音速度に関する第1の入力電気信号の位相に対して同期させることを特徴とする、請求項8に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 8, wherein the phase locked loop is synchronized with a phase of a first input electric signal related to the first sound velocity. 前記フェイズロックドループにおいて、前記第1の音速度及び前記第2の音速度の差分は、前記第2の音速度に関する第2の入力電気信号の位相と、前記第1の音速度に関する前記第1の入力電気信号の前記位相との差に応じて生成した差分電気信号として得ることを特徴とする、請求項9に記載のガス検出方法。   In the phase-locked loop, the difference between the first sound speed and the second sound speed is the phase of the second input electrical signal related to the second sound speed and the first sound speed related to the first sound speed. The gas detection method according to claim 9, wherein the gas detection method is obtained as a differential electric signal generated according to a difference between the input electric signal and the phase. 前記帰還回路は、前記第1の音速度に関する前記第1の入力電気信号の前記位相と、前記第2の音速度に関する前記第2の入力電気信号の前記位相とが同一になるまで、前記第1の入力電気信号の前記位相と前記第2の入力電気信号の前記位相との比較操作を行うことを特徴とする、請求項10に記載のガス検出方法。   The feedback circuit is configured such that the phase of the first input electrical signal related to the first sound speed and the phase of the second input electrical signal related to the second sound speed are the same. The gas detection method according to claim 10, wherein a comparison operation between the phase of the first input electrical signal and the phase of the second input electrical signal is performed. 前記差分電気信号を前記検出ガスの検出信号として出力することを特徴とする、請求項10又は11に記載のガス検出方法。   The gas detection method according to claim 10 or 11, wherein the differential electric signal is output as a detection signal of the detection gas. 所定の音波を発生するための音波発生源と、
前記音波を放出するための音波放出手段と、
前記音波を受信するための音波受信手段と、
所定の環境下から放出された検出ガスを流通させるための検出管と、
前記音波の、前記検出管中に所定の検出ガスが存在しない場合における第1の音速度と、前記検出管中に前記検出ガスが存在する場合における第2の音速度とを比較検出し、差分を得るための計測手段と、
を具えることを特徴とする、ガス検出器。
A sound wave source for generating a predetermined sound wave;
Sound wave emitting means for emitting the sound wave;
A sound wave receiving means for receiving the sound wave;
A detection tube for circulating a detection gas released from a predetermined environment;
The first sound velocity of the sound wave when the predetermined detection gas is not present in the detection tube and the second sound velocity when the detection gas is present in the detection tube are compared and detected, and the difference Measuring means to obtain
A gas detector, comprising:
前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるために、前記検出管に接続された滞留管を具えることを特徴とする、請求項13に記載のガス検出器。   The gas detector according to claim 13, further comprising a retention tube connected to the detection tube in order to retain the detection gas in the detection tube and increase the concentration of the detection gas. 前記滞留管は、前記検出ガスの比重が空気より小さい場合は、前記滞留管の放出口を下向きに設定し、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるようにしたことを特徴とする、請求項14に記載のガス検出器。   When the specific gravity of the detection gas is smaller than air, the retention pipe is configured so that the discharge port of the retention pipe is set downward, the detection gas is retained in the detection pipe, and the concentration of the detection gas is increased. The gas detector according to claim 14, wherein the gas detector is a gas detector. 前記滞留管は、前記検出ガスの比重が空気より大きい場合は、前記滞留管の放出口を上向きに設定し、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるようにしたことを特徴とする、請求項14に記載のガス検出器。   When the specific gravity of the detection gas is larger than that of air, the retention pipe is set so that the discharge port of the retention pipe faces upward, the detection gas is retained in the detection pipe, and the concentration of the detection gas is increased. The gas detector according to claim 14, wherein the gas detector is a gas detector. 前記音波放出手段、前記音波受信手段及び前記検出管は、前記音波放出手段及び前記音波受信手段に対する電気配線を収納した端子箱とともにユニット化されたことを特徴とする、請求項13〜16のいずれか一に記載のガス検出器。   The sound wave emitting unit, the sound wave receiving unit, and the detection tube are unitized together with a terminal box that houses electrical wiring for the sound wave emitting unit and the sound wave receiving unit. A gas detector according to claim 1. 前記計測手段は、所定の帰還回路を含むことを特徴とする、請求項13〜17のいずれか一に記載のガス検出器。   The gas detector according to any one of claims 13 to 17, wherein the measuring means includes a predetermined feedback circuit. 前記帰還回路は、フェイズロックドループを構成することを特徴とする、請求項18に記載のガス検出器。   The gas detector according to claim 18, wherein the feedback circuit constitutes a phase-locked loop. 前記第1の音速度に関する第1の入力電気信号の位相と、前記第2の音速度に関する第2の入力電気信号の位相との差に応じて生成した差分電気信号を、前記検出ガスの検出信号として出力する出力手段を具えることを特徴とする、請求項13〜19のいずれか一に記載のガス検出器。   A differential electric signal generated according to a difference between a phase of the first input electric signal related to the first sound speed and a phase of the second input electric signal related to the second sound speed is detected by the detection gas. The gas detector according to any one of claims 13 to 19, further comprising output means for outputting as a signal. 前記音波発生源は水晶発振器であることを特徴とする、請求項13〜20のいずれか一に記載のガス検出器。   The gas detector according to any one of claims 13 to 20, wherein the sound wave generation source is a crystal oscillator. 前記音波放出手段は超音波スピーカーであることを特徴とする、請求項13〜21のいずれか一に記載のガス検出器。   The gas detector according to any one of claims 13 to 21, wherein the sound wave emitting means is an ultrasonic speaker. 前記音波受信手段は超音波マイクであることを特徴とする、請求項13〜22のいずれか一に記載のガス検出器。   The gas detector according to any one of claims 13 to 22, wherein the sound wave receiving means is an ultrasonic microphone. 前記出力手段は警報設定器であることを特徴とする、請求項19〜23のいずれか一に記載のガス検出器。   The gas detector according to any one of claims 19 to 23, wherein the output means is an alarm setting device. 検出ガスの存在しない雰囲気中に音波を放出して得た第1の音速度と、検出ガスの存在する雰囲気中に前記音波を放出して得た第2の音速度とを計測し、前記第1の音速度と前記第2の音速度との差分を得ることにより、前記検出ガスの存在を検出するガス検出に用いる検出配管であって、
前記検出配管は、前記音波を放出するための音波放出手段、前記音波を受信するための音波受信手段、所定の環境下から放出された検出ガスを流通させるための検出管、及び前記音波放出手段及び前記音波受信手段に対する電気配線を収納した端子箱を、ユニット化された状態で具えることを特徴とする、ガス検出配管。
A first sound velocity obtained by emitting a sound wave in an atmosphere in which no detection gas exists, and a second sound velocity obtained by emitting the sound wave in an atmosphere in which a detection gas exists, A detection pipe used for gas detection for detecting the presence of the detection gas by obtaining a difference between the sound speed of 1 and the second sound speed,
The detection pipe includes a sound wave emitting unit for emitting the sound wave, a sound wave receiving unit for receiving the sound wave, a detection tube for circulating a detection gas released from a predetermined environment, and the sound wave emitting unit. A gas detection pipe comprising a terminal box containing electrical wiring for the sound wave receiving means in a unitized state.
前記検出配管は、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるために、前記検出管に接続された滞留管を具えることを特徴とする、請求項25に記載のガス検出配管。   The detection pipe includes a retention pipe connected to the detection pipe in order to cause the detection gas to stay in the detection pipe and increase the concentration of the detection gas. Gas detection piping. 前記滞留管は、前記検出ガスの比重が空気より小さい場合は、前記滞留管の放出口を下向きに設定し、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるようにしたことを特徴とする、請求項26に記載のガス検出配管。   When the specific gravity of the detection gas is smaller than air, the retention pipe is configured so that the discharge port of the retention pipe is set downward, the detection gas is retained in the detection pipe, and the concentration of the detection gas is increased. The gas detection pipe according to claim 26, wherein the gas detection pipe is made. 前記滞留管は、前記検出ガスの比重が空気より大きい場合は、前記滞留管の放出口を上向きに設定し、前記検出管内で前記検出ガスを滞留させ、前記検出ガスの濃度を増大させるようにしたことを特徴とする、請求項26に記載のガス検出器。   When the specific gravity of the detection gas is larger than that of air, the retention pipe is set so that the discharge port of the retention pipe faces upward, the detection gas is retained in the detection pipe, and the concentration of the detection gas is increased. The gas detector according to claim 26, wherein the gas detector is a gas detector.
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