JP2008241302A - ポータブル型脈動計 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を電気信号で取得される検知結果に基づいて定量的に測定することができ、しかも、小型で、高い利便性が得られるポータブル型脈動計を提供すること。
【解決手段】 ポータブル型脈動計は、手で握って保持可能な大きさとされたケーシングを具え、このケーシング内には、駆動用電源である一本の柱状の電池が受容される電池室およびガス流路が形成されていると共に、当該ガス流路に供給されるガスの圧力を検知する圧力センサーが設けられており、供給されるガス流の脈動が当該圧力センサーによって取得される電気的信号に基づいて測定可能に構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を測定するために用いられるポータブル型脈動計に関する。

ガス警報器のある種のものにおいては、例えば、検知対象空間における雰囲気空気をダイヤフラム式ポンプによって強制的に吸引してガスセンサーに供給する構成とされているが、このような構成のガス警報器においては、ガスセンサーに供給されるガス流は脈動を伴ういわゆる脈動流であって、脈動による流量変動（ないしは圧力変動）の程度が大きい場合には、センサー出力に与える影響が大きく、安定したガス検知を行うことができないため、通常、ガス流の脈動を低減させるための対策が講じられている。
一般に、ガス流等における脈動を低減させる方法としては、例えばガス供給量をオリフィスで絞ることにより脈動を低減させる方法（例えば特許文献１参照）や、例えばバッファ（緩衝部）を形成することにより脈動を低減させる方法（例えば特許文献２参照）などが知られている。
また、上述したようなダイヤフラム式ポンプを具備した吸引型ガス警報器に限らず、ガスセンサーの上流側の位置に、脈動を発生させる、あるいは脈動を発生させ得る機器が接続された製品についても同様に、ガス流の脈動が小さく低減されるよう対策が採られている。

而して、上述したように、例えばガス警報器においては、ポンプによる脈動はセンサー出力に与える影響が大きいため、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を例えば定期的に測定し、その状態を把握しておくことが必要である。
しかしながら、ガス警報器が設置されている現場において、ガス流の脈動測定を実施可能な測定機器は知られていないのが実情である。

特開２００４−３７１９４号公報 特開平１１−２８１４４９号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、供給されるガス流の脈動を電気的信号として取得される検知結果に基づいて定量的に測定することができ、しかも、小型で、高い利便性が得られるポータブル型脈動計を提供することを目的とする。

本発明のポータブル型脈動計は、手で握って保持可能な大きさとされたケーシングを具え、このケーシング内には、駆動用電源である一本の柱状の電池が受容される電池室およびガス流路が形成されていると共に、当該ガス流路に供給されるガスの圧力を検知する圧力センサーが設けられており、
供給されるガス流の脈動が当該圧力センサーによって取得される電気的信号に基づいて測定可能に構成されていることを特徴とする。

本発明のポータブル型脈動計においては、ケーシングの外表面部分に凹部が形成されており、当該凹部の壁において前記ガス流路に係るガス導入口が開口すると共にガス導入用プラグが凹部内に配置された状態でガス導入口に装着された構成とされていることが好ましい。

また、本発明のポータブル型脈動計においては、ケーシングが樹脂よりなり、連続する樹脂表面部分の大きさを規制する金属帯が装着された構成とすることができる。

本発明のポータブル型脈動計は、ダイヤフラム式ポンプを具備する吸引型ガス警報器における、当該ダイヤフラム式ポンプとガスセンサーとの間のガス流路に接続され、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を測定するために用いられる。

本発明のポータブル型脈動計によれば、供給されるガス流の脈動が圧力センサーによって取得される電気的信号に基づいて測定されることにより、ガス流の脈動を定量的に判断することができるので、ガス流の脈動の、ガスセンサーに対する影響の程度を容易に確認することができる。
また、装置それ自体が小型のものとして構成されていることにより、実際に稼動状態にある（使用されている）例えばガス警報器などの製品における、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を、例えばガス警報器本体におけるガス流路にバイパス接続する、という簡単な操作を行うのみで、測定することができ、高い利便性を有するものとして構成することができる。

以下、本発明について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のポータブル型脈動計の一構成例を示す正面図、図２は、図１に示すポータブル型脈動計の左側面図、図３は、図１におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
このポータブル型脈動計（以下、単に、「脈動計」という。）１０は、手で握って保持可能な大きさとされた細長い形態を有するケーシング１１を具えてなり、このケーシング１１内には、平板状の制御用回路基板１８がケーシング１１の正面側の周壁に沿って長手方向に伸びるよう配設されていると共に、この制御用回路基板１８の背面側における一方の側壁側領域に、駆動用電源である１本の柱状の電池、例えば単三形（ＡＡサイズ）の電池１３がケーシング１１の端壁に開口する電池挿入口を介して長手方向に挿入されて受容される電池室１２が形成されている。符号１４は、ケーシング１１における電池挿入口の開口縁部に取り外し自在に装着された電池室キャップであり、これにより、電池１３が交換可能とされている。
ケーシング１１における他方の側壁側部分には、ケーシング１１の長手方向内方側に伸びるよう凹部１５が形成されており、この凹部１５の端壁には、電池挿入口と同方向に開口するガス導入口２１が形成されていると共に接続用端子であるガス導入用プラグ（ニップル）３０がガス導入口２１に装着されてケーシング１１の外縁より外方に突出しない状態で配置されている。
ケーシング１１内における電池室１２と並んだ他方の側壁側領域には、ガス導入口２１に連続して内方に伸びるガス流路部分２２を有するガス導入部２０が形成されており、このガス導入部２０は、ケーシング１１の外表面に開口するガス導入口２１の開口径より小さいガス吐出口を有する、いわゆるキャピラリー構造とされている。

ケーシング１１は、例えば、各々樹脂よりなり、長手方向に垂直な断面形状が略矩形枠状である、互いに着脱可能とされた２つのケーシング部材が係合されて構成されており、２つのケーシング部材１１Ａ，１１Ｂの係合部において、金属帯１６がその両端部が互いに重なる状態で外表面の全周にわたって伸びるよう装着されている。
この金属帯１６は、樹脂よりなるために静電気を帯びやすいケーシング１１の表面を、連続する樹脂表面部分の表面積が１００ｃｍ² 以下の大きさとなるよう、分割し、これにより、脈動計１０それ自体が着火源とならない構成、すなわち、防爆仕様（本質安全防爆）の規格を満足する構成とされている。

ケーシング１１内には、長手方向に直線状に伸びるガス流路２６を形成するガス流路形成部材２５がそのガス流路２６の一端側開口部がガス導入部２０に接続されて設けられており、このガス流路形成部材２５には、ガス流路２６に直交する方向に伸びる貫通孔２７がガス流路２６と連通し制御用回路基板１８が位置される側の外表面に開口するよう形成されている。
このガス流路形成部材２５における貫通孔２７には、制御用回路基板１８に実装された圧力センサー３５のガス導入管部が例えばＯリングなどのシール部材（図示せず）を介して気密に接続されている。

また、図１において、３１は検知結果を例えば表示器などの外部機器に出力するための信号出力端子であり、３２は駆動用スイッチである。

上記脈動計１０の一構成例を示すと、全長（長手方向（図１における上下方向）の寸法）が例えば１２０ｍｍ、横方向最大寸法（図１における左右方向）が３４ｍｍ、縦方向最大寸法（図１における紙面に垂直な方向）が３３ｍｍ、電池１３を含む重量が９０ｇ程度である。
ガス流路形成部材２５におけるガス流路２６は、内径が例えばφ４ｍｍであり、ガス導入口２１から圧力センサー３５に至るガス流路（ガス導入部２０のガス流路部分２２を含む）２６の長さが例えば４０ｍｍである。

上記脈動計１０は、例えば、実際に所定の検知対象空間に設置され、常時または継続して間欠的に動作されている、例えばダイヤフラム式ポンプを具備した吸引型ガス警報器に接続され、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を測定し、当該脈動がガスセンサーに与える影響の程度を測定（検査）するために用いられる。

上記脈動計１０の使用例について具体的に説明すると、図５に示すように、ガス警報器５０におけるダイヤフラム式ポンプ５１とガスセンサー５２との間のガス流路５５に、例えばＴ字管などのバイパス管５６により脈動計１０を配管接続する。ここに、脈動計１０を配管接続するに際しては、圧力センサー３５による検知信号、すなわち供給されるガス流の脈動が、用いられるバイパス管５６の管径および長さによって影響を受けないよう、実際の配管に極力近い状態にすることが必要とされる。
また、バイパス管５６がガス流路５５に対して接続される位置は、例えばガスセンサー５２に近い位置で配管内径が同一の状態であることが好ましい。

そして、脈動計１０が動作状態とされることにより、ガス警報器５０においてダイヤフラム式ポンプ５１によって吸引された雰囲気空気（ガス）がバイパス管５６を介して脈動計１０のガス導入用プラグ（ニップル）３０から脈動計１０のガス流路２６内に導入され、当該ガスの圧力が圧力センサー３５によって検知され、この検知結果に基づいて、ガス流の脈動が測定（検出）される。
圧力センサー３５から検知信号は、例えば図６に示すような、制御用回路基板１８に形成された信号処理回路、具体的には増幅器３８によって増幅されて、例えば表示器６０などの外部機器に出力される。

而して、供給されるガス流の脈動が正常な状態、すなわち、例えばガス警報器５０におけるダイヤフラム式ポンプ５１が有するバッファ（緩衝部）による脈動低減効果が十分に発現されている状態であれば、図７（イ）に示すように、ガス流の脈動は、圧力変動幅がガスセンサー５２に対する影響が無視できるほど小さいものと考えられる許容範囲ａ内にある状態とされる。
一方、例えばポンプ動作性能の経年的な劣化やガス流路の劣化等の原因によって、図７（ロ）に示すように、例えば、ガス流の脈動が圧力変動幅Ａが許容範囲ａを逸脱する状態が所定時間以上の間継続するような状態である場合には、現状のガス警報器５０においては、供給されるガス流の脈動の、ガスセンサー５２に対する影響が大きく、信頼性の高いガス検知を行うことができない状態にあるものと判断することができる。ここに、ガス流の脈動についての判断は、例えば圧力値（瞬時値）が許容範囲ａを逸脱したことが検知されることにより、または、瞬時的な圧力変化量（圧力変動量）が一定の大きさ以上であることが検知されることにより、あるいは、圧力変動の周期Ｔが短くなったことが検知されることにより、行うこともできる。

以上のように、上記構成の脈動計１０によれば、基本的には、ガスセンサー５２に供給されるガス流の脈動が圧力センサー３５によって取得される電気的信号（絶対値）に基づいて測定されることにより、ガス流の脈動を定量的に判断することができるので、ガス流の脈動の、ガスセンサー５２に対する影響の程度を容易に確認することができる。
しかも、脈動計１０それ自体が小型のものとして構成されていることにより、実際に使用されているガス警報器５０における、ガスセンサー５２に供給されるガス流の脈動を、例えばガス警報器５０におけるガス流路５５にバイパス接続する、という簡単な操作を行うことのみで、測定することができ、高い利便性を有するものとして構成することができる。

また、脈動計１０が、ケーシング１１の外表面部分に形成された凹部１５の壁においてガス流路２６に係るガス導入口２１が開口すると共にガス導入用プラグ３０が凹部１５内に配置された状態でガス導入口２１に装着された構成とされていることにより、ケーシング１１内におけるガス流路２６の長さを小さくすることができてセンサー出力に対する影響が小さいものとして構成することができるので、ガス流の脈動をガス警報器５０における実際の配管に近い状態で、測定することができ、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。

また、防爆構造とされていることにより、脈動計１０における樹脂表面部分に静電気が蓄積されることが確実に防止されて、脈動計１０それ自体が実質的に着火源となることがないので、例えば引火による爆発が発生する危険性のある環境においても使用することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、ケーシング内において形成されるガス流路の内径寸法および長さ、ガス導入部におけるガス吐出口の開口径、並びにその他の構成は、目的に応じて適宜変更することができる。
また、上述したようにガス警報器におけるガス流の脈動を測定するために用いられる場合においては、脈動計はガス警報器におけるガス流路に直接接続して当該ガス流路の一部が脈動計によって形成されるよう配管接続されてもよい。
さらに、ガス流がガスセンサーの種類に応じて設定された閾値を超える圧力状態であることが検知された場合に、ブザー音あるいは発光による警報を発する警報報知機構を具備した構成とすることができる。このような構成によれば、例えば検知結果を表示器等に出力することなしに、現状の脈動（圧力指示値）がガスセンサーに対して影響があるかないかを判別することができる。

本発明のポータブル型脈動計は、上述したような、実際の製品（ガス警報器）におけるガス流の脈動測定（検査）を行う場合の他に、以下のような場合に、極めて有用なものとなることが期待される。
（１）例えば、ガス警報器の開発初期段階において、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を小さく低減し、ガスセンサーに与える影響をなくすことを目的として、各種のガスセンサーについて、脈動をセンサー出力に対する影響のない程度に低減させるための例えばバッファ（緩衝部）の構成あるいは機器選定等のガス警報器等の装置設計を行うために用いることができる。
具体的には、容積が可変できるバッファを脈動計１０のガス導入用プラグ（ニップル）３０に接続し、バッファの容量を変更しながら脈動を測定することにより、十分な脈動低減効果が得られる最小容量のバッファを選定することができ、これにより、製品の小型化を図ることができると共に、圧力変動（脈動）を数値化して絶対値で評価することができることにより、製品開発に貢献することができる。
（２）ガス警報器等の実際の製品だけでなく、例えばポータブル型ガス検知器に係るガス校正用キャップの設計の際にも応用できる。具体的には、ポータブル型ガス検知器に係る校正キャップにおいては、ガスをポンプで押し込み校正を行う構成のものと、ガスボンベから直接ガスを供給して校正を行う構成のものとがあるが、このような校正ガス供給方法の違いによるガス流の脈動の影響が考慮された、適正な大きさの校正値に設定されるものを提供することができる。

本発明のポータブル型脈動計の一構成例を示す正面図である。 図１に示すポータブル型脈動計の左側面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のポータブル型脈動計の使用形態の一例を概略的に示すブロック図である。 本発明のポータブル型脈動計における信号処理回路の一構成例を示すブロック図である。 本発明のポータブル型脈動計によって得られる出力信号波形を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１０ ポータブル型脈動計
１１ ケーシング
１１Ａ，１１Ｂ ケーシング部材
１２ 電池室
１３ 電池
１４ 電池室キャップ
１５ 凹部
１６ 金属帯
１８ 制御用回路基板
２０ ガス導入部
２１ ガス導入口
２２ ガス流路部分
２５ ガス流路形成部材
２６ ガス流路
２７ 貫通孔
３０ ガス導入用プラグ（ニップル）
３１ 信号出力端子
３２ 駆動用スイッチ
３５ 圧力センサー
３８ 増幅器
５０ ガス警報器
５１ ダイヤフラム式ポンプ
５２ ガスセンサー
５５ ガス流路
５６ バイパス管
６０ 表示器

Claims (4)

1. 手で握って保持可能な大きさとされたケーシングを具え、このケーシング内には、駆動用電源である一本の柱状の電池が受容される電池室およびガス流路が形成されていると共に、当該ガス流路に供給されるガスの圧力を検知する圧力センサーが設けられており、
   供給されるガス流の脈動が当該圧力センサーによって取得される電気的信号に基づいて測定可能に構成されていることを特徴とするポータブル型脈動計。
2. ケーシングの外表面部分に凹部が形成されており、当該凹部の壁において前記ガス流路に係るガス導入口が開口すると共にガス導入用プラグが凹部内に配置された状態でガス導入口に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のポータブル型脈動計。
3. ケーシングが樹脂よりなり、連続する樹脂表面部分の大きさを規制する金属帯が装着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポータブル型脈動計。
4. ダイヤフラム式ポンプを具備する吸引型ガス警報器における、当該ダイヤフラム式ポンプとガスセンサーとの間のガス流路に接続され、ガスセンサーに供給されるガス流の脈動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポータブル型脈動計。