JP2009074899A - 防爆型ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ガス透過性を有する焼結金属が用いられて防爆構造が形成されたセンサ部を有してなり、ガスの導入、排出が焼結金属を介して行われる防爆型ガスセンサにおいて、センサ部を構成する焼結金属部分と、センサ部に対するガス導入、排出口を有する構成部材との間に、0.05〜0.2mmの間隔が形成されている。
【選択図】 図4
Description
例えばH2 やCH4 などは比較的に通気性はよいが、i−C4 H10などは通気性が悪いため、応答時間が遅くなる。
一方、焼結金属部分とガス導入排出口とを密着させた構造である場合には、焼結金属による通気性負荷が低減されて応答時間を速くすることができる反面、センサ部の内圧変化が生じて検知結果(センサ出力)に変動が生ずるという、問題がある。
センサ部を構成する焼結金属部分と、センサ部に対するガス導入、排出口を有する構成部材との間に、0.05〜0.2mmの間隔が形成されていることを特徴とする。
センサ本体は、円筒状のケーシングを備えてなり、このケーシングの一端側開口を覆うよう焼結金属からなるガス透過性カバー部材が設けられて被検ガスが当該ガス透過性カバー部材を介して導入、排出される測定空間が形成されると共に、当該測定空間内に、赤外線光源および赤外線センサ素子が配設されており、赤外線光源からの赤外線が反射部材によって反射されて赤外線センサ素子に入射される構成のものとすることができる。
このような構成のものにおいては、ガス透過性カバー部材は、気孔サイズが70〜100μm、厚みが2〜3mmであるものであり、測定空間内に導入されるガス流量が0.3〜1.5リットル/minとされた構成とすることができる。
この防爆型赤外線ガスセンサ10は、例えばステンレス鋼などの金属製からなり、全体が円筒形態のケーシング11Aを備えたセンサ本体11と、このセンサ本体11を保持するセンサホルダー30とにより構成されている。図1における符号25は、例えばOリングよりなるシール部材である。
この赤外線光源16は、例えば1Hzの周期で、すなわち0.5秒間点灯した後、0.5秒間消灯するよう、点滅駆動される。
この反射器20は、反射ミラー21が赤外線センサ素子18の直上に位置された状態で、配置されており、赤外線光源16から回路基板15の一面に沿って放射された赤外線が反射ミラー21によって反射されて赤外線センサ素子18に対して垂直方向から入射される構成とされている。
ガス透過性カバー部材13とガス導入口32およびガス排出口35との間の離間距離Lは、0.05〜0.2mmの範囲内、例えば0.1mmに設定されている。当該離間距離Lが0.05mmより小さい場合には、ガス導入、排出の際の内圧変化が大きくなってセンサ出力に変動が生じるため、信頼性の高いガス検知を行うことが困難であり、一方、0.2mmより大きい場合には、ガス導入、排出の際の通気性負荷が大きくなって応答速度が遅くなる。
<実験例1>
図1乃至図4に示す構成に従って、以下に示す基本構成を有すると共に、ガス透過性カバー部材とセンサホルダーにおけるガス導入口およびガス排出口との間の離間距離が、それぞれ、0mm、0.1mm、0.13mm、0.5mmに設定された4種類の防爆型赤外線ガスセンサを作製し、ガス流量と応答時間(規定濃度のイソブタンガスの導入を開始した時点から、規定濃度の90パーセントの濃度値に到達するまでの時間(T90〔s〕))との関係を調べた。結果を図5に示す。図5中、(a)離間距離が0mm、(b)離間距離が0.1mm、(c)離間距離が0.13mm、(d)離間距離が0.5mmの結果である。
センサ本体は、例えば内径が17.5mm、外径が23.5mm、肉厚が3.0mmのものであり、測定空間の内容積の大きさが約4.2cm3 である。
赤外線光源は、例えば定格電圧値が5V、定格電流値が0.115A、ランプ高さが6.2mmのランプであり、赤外線センサ素子は、例えば高さが4.8mm、外径がφ9.2mmであるものであり、赤外線光源と赤外線センサ素子との離間距離(中心間距離)が例えば7mm、赤外線光路の光路長(全長)が例えば約10mmである。
ガス透過性カバー部材は、粒子径が850μm以下であるステンレス鋼粉末の焼結体であって、最大気孔サイズが100μm、最小密度が4.3g/cm3 、厚みが3mmである。
センサホルダーにおけるガス導入口の開口径がφ2mm、ガス排出口の開口径がφ3mmであり、ガス導入口とガス排出口との中心間距離が6mmである。
上記実験例1において作製した防爆型赤外線ガスセンサのうち、ガス透過性カバー部材とセンサホルダーにおけるガス導入口およびガス排出口との間の離間距離が、それぞれ、0mm、0.1mm、0.13mmに設定された3種類のものを用い、ガス流量と内圧変化との関係を調べた。結果を図6に示す。図6中、(a)離間距離が0mm、(b)離間距離が0.1mm、(c)離間距離が0.13mmの結果である。
本発明は、焼結金属が用いられて防爆構造が構成されたセンサ部を有するものであれば、上記実施例のような反射型のガスセンサに限定されるものではない。
11 センサ本体
11A ケーシング
13 ガス透過性カバー部材
15 回路基板
16 赤外線光源
17 高さ調整用スペーサ部材
18 赤外線センサ素子
20 反射器
21 反射ミラー
22 支持部材
25 シール部材
30 センサホルダー
31 センサ本体装着用凹所
32 ガス導入口
33 ガス導入路
35 ガス排出口
36 ガス排出路
40 スペーサ部材
S 測定空間
K 間隙
Claims (3)
- ガス透過性を有する焼結金属が用いられて防爆構造が形成されたセンサ部を有してなり、ガスの導入、排出が焼結金属を介して行われる防爆型ガスセンサにおいて、
センサ部を構成する焼結金属部分と、センサ部に対するガス導入、排出口を有する構成部材との間に、0.05〜0.2mmの間隔が形成されていることを特徴とする防爆型ガスセンサ。 - センサ本体と、このセンサ本体が保持されるセンサ保持部にガス導入口およびガス排出口が開口するガス導入路およびガス排出路が形成されたセンサホルダーとを備えてなり、 センサ本体は、円筒状のケーシングを備えてなり、このケーシングの一端側開口を覆うよう焼結金属からなるガス透過性カバー部材が設けられて被検ガスが当該ガス透過性カバー部材を介して導入、排出される測定空間が形成されると共に、当該測定空間内に、赤外線光源および赤外線センサ素子が配設されており、赤外線光源からの赤外線が反射部材によって反射されて赤外線センサ素子に入射される構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の防爆型ガスセンサ。
- ガス透過性カバー部材は、気孔サイズが70〜100μm、厚みが2〜3mmであるものであり、測定空間内に導入されるガス流量が0.3〜1.5リットル/minであることを特徴とする請求項2に記載の防爆型ガスセンサ。
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