JP2013257161A - Gas detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサを具え、当該接触燃焼式ガスセンサが間欠駆動されて可燃性ガスのガス検知が行われるガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector including, for example, a catalytic combustion type gas sensor for detecting a flammable gas, wherein the catalytic combustion type gas sensor is intermittently driven to detect a flammable gas.
現在、可燃性ガス検知用のガスセンサとしては、接触燃焼式のものが知られているが、この接触燃焼式ガスセンサにおいては、その動作状態において高濃度の可燃性ガスが接触するとその特性が著しく劣化する。このため、低濃度領域の可燃性ガスの検知には、例えば接触燃焼式ガスセンサが用いられ、高濃度領域の可燃性ガスの検知には、例えば熱伝導式ガスセンサが用いられる。 Currently, a contact combustion type sensor is known as a gas sensor for detecting a combustible gas. However, when this contact combustion type gas sensor comes into contact with a high concentration of combustible gas in its operating state, its characteristics deteriorate significantly. To do. For this reason, for example, a contact combustion type gas sensor is used to detect a combustible gas in a low concentration region, and a heat conduction type gas sensor is used to detect a combustible gas in a high concentration region.
一方、可燃性ガスの検知は、低濃度から高濃度までの広い濃度範囲において実行されることが必要であり、この要請に応えるために、従来、低濃度領域用の接触燃焼式ガスセンサと高濃度領域用の熱伝導式ガスセンサとの両方を切り換えて用いるガス検知器が知られている。
このようなガス検知器において、電池駆動による携帯型のものにあっては、ガス検出部のヒータでの消費電力を節減するため、接触燃焼式ガスセンサによるガス検知を行うに際して、例えば8秒の周期で2秒間通電(6秒間休止)するという間欠駆動方式が採用されている(例えば特許文献1参照。)。
間欠駆動方式のガス検知器においては、接触燃焼式ガスセンサに通電が開始されて当該接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力が安定した時点で、当該接触燃焼式ガスセンサよりのセンサ出力に基づいてガス濃度の算出を行っている。
On the other hand, the detection of combustible gas needs to be performed in a wide concentration range from low concentration to high concentration. In order to meet this demand, a conventional catalytic combustion type gas sensor for a low concentration region and a high concentration are required. There is known a gas detector that uses both a heat conduction type gas sensor for a region and switches it.
In such a gas detector, a portable type driven by a battery, for example, a period of 8 seconds when performing gas detection with a catalytic combustion type gas sensor in order to save power consumption in the heater of the gas detection unit. The intermittent drive method of energizing for 2 seconds (pause for 6 seconds) is employed (see, for example, Patent Document 1).
In the intermittent drive type gas detector, when the catalytic combustion type gas sensor is energized and the sensor output of the catalytic combustion type gas sensor becomes stable, the gas concentration is calculated based on the sensor output from the catalytic combustion type gas sensor. It is carried out.
而して、上述したように、接触燃焼式ガスセンサは、高濃度の可燃性ガスを接触させると、過燃焼によりセンサ素子が破壊されてしまうことがある。このため、従来においては、算出されたガス濃度が検知対象ガス(可燃性ガス)について設定された閾値を超えることが検出された場合には、接触燃焼式ガスセンサに対する通電を停止させて被検ガス中の検知対象ガスのガス濃度が当該接触燃焼式ガスセンサによって検知可能な低濃度になるまで当該接触燃焼式ガスセンサによるガス検知を停止することが行われている。 Thus, as described above, when the contact combustion type gas sensor is brought into contact with a high concentration combustible gas, the sensor element may be destroyed due to overcombustion. For this reason, conventionally, when it is detected that the calculated gas concentration exceeds the threshold set for the detection target gas (combustible gas), the gas to be detected is stopped by de-energizing the catalytic combustion type gas sensor. Gas detection by the catalytic combustion type gas sensor is stopped until the gas concentration of the gas to be detected becomes a low concentration that can be detected by the catalytic combustion type gas sensor.
しかしながら、このような処理は、通常、接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力が安定した時点において取得されるセンサ出力より算出されるガス濃度に基づいて行われている。このため、高濃度の可燃性ガスを含む被検ガスが導入された場合であっても、一定時間の間は、接触燃焼式ガスセンサは動作状態(通電された状態)に維持されることとなり、高濃度の可燃性ガスが接触するおそれがある。 However, such processing is usually performed based on the gas concentration calculated from the sensor output acquired when the sensor output of the catalytic combustion type gas sensor is stabilized. For this reason, even when a test gas containing a high-concentration combustible gas is introduced, the contact combustion gas sensor is maintained in an operating state (energized state) for a certain period of time. There is a risk of contact with highly flammable gases.
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、高濃度の可燃性ガスの接触による接触燃焼式ガスセンサが破損または機能低下を確実に防止することができて当該接触燃焼式ガスセンサを長期間の間にわたって有効に動作させることのできるガス検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the catalytic combustion type gas sensor due to contact with a high concentration of combustible gas can surely prevent damage or functional degradation, and the catalytic combustion type. An object of the present invention is to provide a gas detector capable of effectively operating a gas sensor for a long period of time.
本発明のガス検知器は、間欠的に通電されて駆動される可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電制御を行う制御手段とを具えてなり、
当該制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値として取得し、当該参照ガス濃度値が検知対象ガスについて設定された閾値を超えることが検出されたときに、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電を強制的に停止させる機能を有することを特徴とする。
The gas detector of the present invention comprises a contact combustion type gas sensor for detecting a combustible gas that is driven by being energized intermittently, and a control means for performing energization control on the contact combustion type gas sensor.
The control means calculates a gas concentration calculated based on a sensor output at a time prior to a gas concentration calculation set within a measurement period in which the catalytic combustion type gas sensor is driven and gas detection is performed, as a reference gas concentration value. And when it is detected that the reference gas concentration value exceeds a threshold value set for the detection target gas, it has a function of forcibly stopping energization of the catalytic combustion type gas sensor.
本発明のガス検知器においては、前記接触燃焼式ガスセンサは、前記制御手段によって強制的に停止されたときには、所定の条件を満足する状態となるまで、非動作状態が維持される構成とされていることが好ましい。 In the gas detector according to the present invention, when the catalytic combustion gas sensor is forcibly stopped by the control means, the non-operating state is maintained until a predetermined condition is satisfied. Preferably it is.
また、本発明のガス検知器においては、前記参照ガス濃度値は、前記測定期間内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得されるものとすることができる。 In the gas detector of the present invention, the reference gas concentration value may be sequentially acquired at regular time intervals set within the measurement period.
さらにまた、本発明のガス検知器においては、低濃度の可燃性ガス検知用の第1のガスセンサおよび高濃度の可燃性ガス検知用の第2のガスセンサを具え、当該第1のガスセンサおよび第2のガスセンサのいずれか一方のものが動作状態とされて可燃性ガスのガス検知が行われる構成とされており、
当該第1のガスセンサが前記接触燃焼式ガスセンサよりなり、
前記制御手段は、当該第1のガスセンサを強制的に停止させたときには、第2のガスセンサを動作状態とさせる機能を有する構成とされていることが好ましい。
Furthermore, the gas detector according to the present invention includes a first gas sensor for detecting a low concentration combustible gas and a second gas sensor for detecting a high concentration combustible gas, the first gas sensor and the second gas sensor. Any one of the gas sensors is configured to be in an operating state to detect a combustible gas,
The first gas sensor comprises the catalytic combustion gas sensor,
It is preferable that the control means has a function of bringing the second gas sensor into an operating state when the first gas sensor is forcibly stopped.
さらにまた、本発明のガス検知器においては、酸素ガスセンサを更に具えており、
前記接触燃焼式ガスセンサが強制的に停止された状態にある場合において、当該酸素ガスセンサにより検知される酸素濃度が所定値を超えることが検出されたときに、非動作状態にある当該接触燃焼式ガスセンサを動作状態とさせることが可能な状態にリセットされる構成とされていることが好ましい。
Furthermore, the gas detector of the present invention further comprises an oxygen gas sensor,
When the catalytic combustion type gas sensor is in a state where it is forcibly stopped, the catalytic combustion type gas sensor is in a non-operating state when it is detected that the oxygen concentration detected by the oxygen gas sensor exceeds a predetermined value. It is preferable to be configured to be reset to a state in which can be set to an operating state.
本発明のガス検知器によれば、接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点において取得されるセンサ出力を利用して、被検ガス中の可燃性ガスのガス濃度が当該接触燃焼式ガスセンサの検知可能範囲を超える高濃度であるか否かを判定する判定処理が行われ、可燃性ガスが高濃度であることが検出されたときに、当該接触燃焼式のガスセンサが強制的に停止される構成とされていることにより、接触燃焼式ガスセンサが高濃度の可燃性ガスに長時間の間曝されることが回避される。これにより、高濃度の可燃性ガスが接触することによってセンサ素子が破壊されることを回避すること、あるいは、性能の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、接触燃焼式ガスセンサを長期間の間にわたって有効に動作させることができる。 According to the gas detector of the present invention, the sensor output obtained at the time before the gas concentration calculation set within the measurement period in which the catalytic combustion type gas sensor is driven and gas detection is performed is used. A determination process is performed to determine whether the gas concentration of the combustible gas in the detected gas is a high concentration exceeding the detectable range of the catalytic combustion type gas sensor, and it is detected that the combustible gas has a high concentration. When the contact combustion type gas sensor is forcibly stopped, the contact combustion type gas sensor is prevented from being exposed to a high concentration combustible gas for a long time. As a result, the sensor element can be prevented from being destroyed by contact with a high-concentration combustible gas, or the deterioration in performance can be suppressed to a small extent. It is possible to operate effectively over the period.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明のガス検知器の一例における構成の概略を示すブロック図である。
このガス検知器は、例えば電池により駆動される携帯型のものであって、可燃性ガス検知用の2種のガスセンサおよび酸素ガス検知用のガスセンサ(酸素センサ)13を具えたガス検出手段10と、制御手段20と、ガス検出手段10からのセンサ出力信号に対して適宜の信号処理を行いガス濃度を算出するガス濃度算出手段15とを具えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration in an example of a gas detector of the present invention.
This gas detector is, for example, a portable type driven by a battery, and includes a gas detection means 10 including two types of gas sensors for detecting flammable gases and a gas sensor (oxygen sensor) 13 for detecting oxygen gas. The control means 20 and the gas concentration calculation means 15 for calculating the gas concentration by performing appropriate signal processing on the sensor output signal from the gas detection means 10 are provided.
ガス検出手段10における可燃性ガス検知用の第1のガスセンサ11は、接触燃焼式ガスセンサよりなる低濃度領域用のものであり、第2のガスセンサ12は、例えば、熱伝導式ガスセンサよりなる高濃度領域用のものとされている。そして、この第1のガスセンサ11および第2のガスセンサ12は、制御手段20によって、いずれか一方が選択されて動作状態とされる。ここに、「低濃度領域」とは、第1のガスセンサ11である接触燃焼式ガスセンサの検知可能濃度範囲内のガス濃度領域(100%LEL以下)をいい、「高濃度領域」とは、接触燃焼式ガスセンサの検知可能濃度範囲を超えるガス濃度領域(100%LEL超)をいうものとする。
酸素センサ13としては、例えば電力消費の少なく、かつ精度の高いガルバニー電池式センサが最適であるが、固体電解質型などの大気中の酸素を検出するのに適した他の形式のものを使用することができる。
The
As the
制御手段20は、第1のガスセンサ11に所定の周期で通電して第1のガスセンサ11を間欠的に駆動させるセンサ駆動制御部21を具えている。
第1のガスセンサ11の間欠駆動方法の具体例を示すと、図2に示すように、例えば、2秒間通電する測定期間Aおよび6秒間休止する休止期間Pを1周期(T=8秒)として、例えばパルス状の電圧を第1のガスセンサ11に印加するものである。図2において、(a)は第1のガスセンサ11に対する印加電圧の波形、(b)は、第1のガスセンサ11のセンサ出力信号の波形を示す。
The control means 20 includes a sensor
When a specific example of the intermittent driving method of the
ガス濃度算出手段15は、例えば第1のガスセンサ11によるガス検知にあっては、次のようにして可燃性ガスのガス濃度を算出するものである。
すなわち、測定期間A内において、第1のガスセンサ11に通電が開始されてから所定時間が経過した時点がガス濃度算出時(t2 )として設定されており、当該ガス濃度算出時(t2 )より所定時間の時間の間に一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力について所定の信号処理がなされる。具体的には、第1のガスセンサ11からの例えばアナログ信号よりなるガス検知信号を図示しないA/D変換手段によってデジタル信号(A/D値)に変換し、これにより取得される複数のA/D値について移動平均処理による平滑化処理を行う。これにより得られたデータに基づいて可燃性ガス濃度を算出する。ここに、ガス濃度算出時(t2 )は、測定期間A内における、第1のガスセンサ11に対する給電が停止される給電停止時(t3 )より例えば200msec前の時点に設定され、この時点においては、センサ出力は安定した状態となっている。また、センサ出力を取得する時間間隔は、例えば20msecに設定される。
For example, in the gas detection by the
Namely, within the measurement period A, when the current to the
而して、上記のガス検知器においては、制御手段20は、第1のガスセンサ11に通電を開始してからガス濃度算出時(t2 )に至る前の時点に取得されるセンサ出力を利用して、被検ガス中の可燃性ガスのガス濃度が高濃度であるか否かを判定する判定処理を行う判定処理部25を具えている。
判定処理部25は、第1のガスセンサ11に通電を開始してからガス濃度算出時(t2 )に至る前の時点(センサ出力が安定する時点より前の時点)のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値Xとして取得し、当該参照ガス濃度値Xが、検知対象ガス(可燃性ガス)について設定された閾値R0 を超えることを検出したときに、センサ駆動制御部21による第1のガスセンサ11に対する通電を停止させて第1のガスセンサ11を強制的に非動作状態とさせる。判定処理を行うに際しての閾値R0 は、第1のガスセンサ11の検知可能濃度範囲以上のガス濃度値、例えばメタンガスの場合には115%LELに設定される。
参照ガス濃度値Xは、第1のガスセンサ11に対する通電時間(測定期間Aの時間)内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得され、判定処理は、例えば第1のガスセンサ11に通電が開始されてから例えば100msecが経過した時点(t1 )より順次に取得される参照ガス濃度値Xについて行われる(図3参照。)。
Thus, in the gas detector described above, the control means 20 uses the sensor output acquired from the time when the
The
The reference gas concentration value X is sequentially acquired at regular time intervals set within the energization time (time of the measurement period A) for the
上記のガス検知器の動作について説明する。
このガス検知器においては、電源が投入されると、初期設定により設定された第1のガスセンサ11および第2のガスセンサ12のいずれか一方の可燃性ガス検知用のガスセンサが動作状態とされると共に酸素センサ13が動作状態とされる。この状態で、被検ガスが導入されると、酸素センサ13によって酸素濃度が検知されると共に、動作状態とされている可燃性ガス検知用のガスセンサによって可燃性ガスのガス濃度が検知される。
例えば、第2のガスセンサ12が動作状態とされている場合において、この第2のガスセンサ12によるガス検知の結果、ガス濃度が検知対象ガスについての設定レベルである100%LEL以上である場合には、そのまま第2のガスセンサ12の動作状態が維持されてガス検知が継続される。一方、第2のガスセンサ12によるガス検知の結果、ガス濃度が100%LEL未満である場合には、制御手段20により、第1のガスセンサ11が動作状態とされて第2のガスセンサ12が非動作状態とされ、当該第1のガスセンサ11によってガス検知が開始される。
The operation of the gas detector will be described.
In this gas detector, when the power is turned on, one of the
For example, when the
第1のガスセンサ11によるガス検知が実行されている状態においては、上述したように、第1のガスセンサ11が所定の周期(例えば8秒周期、2秒間通電)Tで間欠的に駆動される。そして、測定期間Aにおいては、図4に示すように、第1のガスセンサ11に通電が開始された通電開始時(t0 )から所定時間が経過すると(t=t1 (例えば100msec))、一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力に基づいて参照ガス濃度値Xが算出され、これにより取得された参照ガス濃度値Xについて判定処理部25によって判定処理がなされる。
In the state where the gas detection by the
判定処理部25による判定処理について具体的に説明すると、取得された参照ガス濃度値Xが検知対象ガスについて設定された閾値R0 以下であることが検出された場合には、上記の判定処理が継続して行われる。そして、第1のガスセンサ11に通電が開始された通電開始時(t0 )から所定時間が経過すると(t=t2,ガス濃度算出時)、一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力について移動平均処理による平滑化処理を行うことによって可燃性ガス濃度が算出され、その結果が真のガス濃度値として出力され、その後、第1のガスセンサ11に対する通電が停止されて休止状態とされる(図3において破線で示す曲線(β)。)。休止期間Pの時間が経過した後、第1のガスセンサ11に通電されてガス検知が間欠的に行われる。
一方、取得された参照ガス濃度値Xが検知対象ガスについて設定された閾値R0 を超えることが検出された場合には、センサ駆動制御部21による第1のガスセンサ11に対する給電が停止され(図3におけるC点)、第1のガスセンサ11が強制的に非動作状態とされる。第1のガスセンサ11が強制的に停止された場合においては、所定の条件を満足する状態となるまで非動作状態が維持される(図3における実線で示す曲線(α)。)。このガス検知器のように、第2のガスセンサ12を具えている場合には、第2のガスセンサ12が動作状態とされてガス検知が継続される。
The determination process by the
On the other hand, when it is detected that the acquired reference gas concentration value X exceeds the threshold value R 0 set for the detection target gas, the power supply to the
第1のガスセンサ11が強制的に非動作状態とされた場合には、例えば、酸素センサ13により検知される酸素濃度が20体積%を超えることが検出されたときに、第1のガスセンサ11を動作状態とさせることが可能な状態にリセットされる。このような構成とされていることにより、第1のガスセンサ11の高濃度の可燃性ガスとの接触が確実に回避されながら、正確な可燃性ガスのガス濃度の検知を達成することができる。
When the
以上のように、上記構成のガス検知器は、接触燃焼式ガスセンサに通電される測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点において取得されるセンサ出力を利用して被検ガス中の検知対象ガス(可燃性ガス)のガス濃度が高濃度であるか否かを判定する判定処理が行われる。当該センサ出力は正確なガス濃度値を算出することのできるものではないが、可燃性ガスのガス濃度が高濃度であるか否かを判定するには十分な信頼性を有するものである。従って、上記構成のガス検知器によれば、取得される参照ガス濃度値Xが検知対象ガスである可燃性ガスについて設定された閾値を超えることが検出されること、すなわち当該可燃性ガスのガス濃度が高濃度であることが検出されることによって、第1のガスセンサ11が強制的に停止される構成とされていることにより、第1のガスセンサ11が高濃度の可燃性ガスに長時間の間曝されることが回避される。これにより、高濃度の可燃性ガスが接触することによって第1のガスセンサのセンサ素子が破壊されることを回避すること、あるいは、性能の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、第1のガスセンサ11を長期間の間にわたって有効に動作させることができる。
As described above, the gas detector having the above-described configuration uses the sensor output acquired at the time before the gas concentration calculation set within the measurement period in which the catalytic combustion type gas sensor is energized. A determination process for determining whether the gas concentration of the detection target gas (combustible gas) is high is performed. Although the sensor output cannot calculate an accurate gas concentration value, the sensor output has sufficient reliability to determine whether or not the gas concentration of the combustible gas is high. Therefore, according to the gas detector configured as described above, it is detected that the acquired reference gas concentration value X exceeds the threshold value set for the combustible gas that is the detection target gas, that is, the gas of the combustible gas. By detecting that the concentration is high, the
第1のガスセンサ11が、制御手段20によって強制的に停止されたときには、所定の条件を満足する状態となるまで、非動作状態が維持される構成とされていることにより、また、参照ガス濃度値が、第1のガスセンサ11に対する通電時間内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得されるものであることにより、上記効果を一層確実に得ることができる。
When the
以上、本発明の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、本発明のガス検知器においては、高濃度の可燃性ガス検知用の第2のガスセンサおよび酸素センサを具えた構成とされている必要はない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, the gas detector of the present invention does not need to be configured to include the second gas sensor and the oxygen sensor for detecting a high-concentration combustible gas.
10 ガス検出手段
11 第1のガスセンサ
12 第2のガスセンサ
13 酸素センサ
15 ガス濃度算出手段
20 制御手段
21 センサ駆動制御部
25 判定処理部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
当該制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値として取得し、当該参照ガス濃度値が検知対象ガスについて設定された閾値を超えることが検出されたときに、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電を強制的に停止させる機能を有することを特徴とするガス検出器。 Comprising a catalytic combustion type gas sensor for detecting a flammable gas that is intermittently energized and driven, and a control means for performing energization control on the catalytic combustion type gas sensor,
The control means calculates a gas concentration calculated based on a sensor output at a time prior to a gas concentration calculation set within a measurement period in which the catalytic combustion type gas sensor is driven and gas detection is performed, as a reference gas concentration value. Gas having a function of forcibly stopping energization of the catalytic combustion gas sensor when it is detected that the reference gas concentration value exceeds a threshold set for the detection target gas. Detector.
当該第1のガスセンサが前記接触燃焼式ガスセンサよりなり、
前記制御手段は、当該第1のガスセンサを強制的に停止させたときには、第2のガスセンサを動作状態とさせる機能を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のガス検出器。 A first gas sensor for detecting a low concentration combustible gas and a second gas sensor for detecting a high concentration combustible gas, wherein one of the first gas sensor and the second gas sensor is in an operating state; It is configured to detect gas of flammable gas,
The first gas sensor comprises the catalytic combustion gas sensor,
4. The gas detector according to claim 2, wherein the control unit has a function of bringing the second gas sensor into an operating state when the first gas sensor is forcibly stopped. 5.
前記接触燃焼式ガスセンサが強制的に停止された状態にある場合において、当該酸素ガスセンサにより検知される酸素濃度が所定値を超えることが検出されたときに、非動作状態にある当該接触燃焼式ガスセンサを動作状態とさせることが可能な状態にリセットされることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載のガス検出器。 It further includes an oxygen gas sensor,
When the catalytic combustion type gas sensor is in a state where it is forcibly stopped, the catalytic combustion type gas sensor is in a non-operating state when it is detected that the oxygen concentration detected by the oxygen gas sensor exceeds a predetermined value. 5. The gas detector according to claim 2, wherein the gas detector is reset to a state in which the operation state can be changed to an operation state.
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Cited By (1)
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JP2016170020A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 新コスモス電機株式会社 | Gas detector |
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2012
- 2012-06-11 JP JP2012131810A patent/JP2013257161A/en active Pending
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