JP2015014560A - ガス検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】所期のガス検出動作を確実に行うことのできるものでありながら、省電力化を図ることのできるガス検出システムを提供すること。【解決手段】このガス検出システムは、複数のガス検知器を1つのグループとするガス検知器群と、管理装置とにより構成されており、各ガス検知器は、通電により加熱された状態において検知対象ガスに感応するガス感応素子を有するガスセンサを具えてなるものであり、管理装置は、同一のガス検知器群に属するガス検知器に共有の駆動回路を具えており、ガス検知器の各々を作動モードと休止モードとを繰り返すよう間欠的に駆動し、かつ、ガス検知器を順次に連続して作動モードとする動作シーケンスを実行する機能を有し、作動モードにある一のガス検知器に、センサ駆動電流を供給しながら、休止モードにある他のガス検知器の各々に、センサ駆動電流より小さい予熱電流を供給する構成とされている。【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、冷凍空調機器の冷媒ガスの漏れを監視するためのガス検出システムに関する。
近年、冷凍空調機器の使用時におけるフロンガスの漏洩について、従来考えられていたよりもはるかに多くの量のフロンガスが運転中に漏洩していることが報告されており、フロンガス漏洩の発生原因としては、例えば、冷凍空調機器の設置時または整備時の不備、冷凍空調機器の稼働による経年劣化などが考えられている。
冷凍空調機器等の冷媒として使用されるフロンガスは温室効果が極めて大きく、気候変動対策の観点から大気への放出を防止すること必要とされており、冷凍空調機器の使用時において、フロンガスの漏洩を監視することが求められている。
例えば特許文献1の特開2011−174685号公報には、冷凍サイクルからのガス漏れを検知可能な位置に配置された複数のガス検知器と、これらのガス検知器が適宜の通信線を介して接続された集中管理装置とにより構成されたガス漏洩監視システムにおいて、集中管理装置によってガス漏れの検知状態を常時監視することにより冷凍空調機器からのガス漏れを検知する方法が示されている。
特開2011−174685号公報
現在、フロンガスの検出にあっては、半導体式ガスセンサが広く利用されている。半導体式ガスセンサは、その検知原理上、ガス測定に際してセンサ素子を特定の温度に保つことが必要されている。従って、特許文献1のようなガス漏洩を常時監視するシステムにおいては、すべてのガス検知器におけるガスセンサに対して規定の大きさの電流供給が必要となり、また、ガス検知器の各々に対応した複数の電源回路が必要となるため、消費電力が増大する、という問題がある。
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、複数のガス検知器により構築されるガス検出システムにおいて、所期のガス検出動作を確実に行うことのできるものでありながら、省電力化を図ることのできるガス検出システムを提供することを目的とする。
本発明のガス検出システムは、複数のガス検知器を1つのグループとするガス検知器群と、当該ガス検知器が設置される測定ポイントと離れた位置に設置された管理装置とにより構成されており、
前記ガス検知器の各々は、通電により加熱された状態において検知対象ガスに感応するガス感応素子を有するガスセンサを具えてなるものであり、
前記管理装置は、前記ガス検知器群に属する各ガス検知器に共有の駆動回路を具えており、ガス検知器の各々を作動モードと休止モードとを繰り返すよう間欠的に駆動し、かつ、ガス検知器を順次に連続して作動モードとする動作シーケンスを実行する機能を有し、作動モードにある一のガス検知器に、一定の大きさに制御されたセンサ駆動電流を供給しながら、休止モードにある他のガス検知器に、当該センサ駆動電流より小さい予熱電流を供給することを特徴とする。
本発明のガス検出システムにおいては、前記ガス検知器として、半導体式ガスセンサを具えてなるものが用いられた構成とされていることが好ましい。
さらにまた、本発明のガス検出システムにおいては、前記駆動回路は、定電流電源回路を有するセンサ駆動電流供給回路と、予熱電流供給回路と、当該センサ駆動電流供給回路および当該予熱電流供給回路のいずれか一方をガス検知器に接続する、ガス検知器の各々に対応する複数のスイッチ手段とを具えており、
前記管理装置は、前記予熱電流供給回路に、センサ駆動電流の大きさとの関係において設定された大きさの定電圧を入力する構成とされていることが好ましい。
本発明のガス検出システムにおいては、複数のガス検知器群を具えており、
前記管理装置は、当該ガス検知器群の各々に対応する複数の駆動回路を具えており、各ガス検知器群における一のガス検知器を同時に作動モードとするよう、各ガス検知器を動作させる構成のものとすることができる。
本発明のガス検出システムによれば、複数のガス検知器を1つのグループとしてグループ化された複数のガス検知器群毎に、ガス検知器におけるガスセンサの動作状態が制御されるので、規定の大きさのセンサ駆動電流を供給するための電源回路は、一のガス検知器群につき一のガス検知器に対するもののみでよく、従って、システム全体における電源回路の数を低減することができて、消費電力の低減を図ることができる。
しかも、作動モードとされる一のガス検知器におけるガスセンサにセンサ駆動電流が供給されながら、当該ガス検知器と同一のガス検知器群に属する他のガス検知器におけるガスセンサの各々に予熱電流が供給されるので、休止モードから作動モードに移行されたときに、ガスセンサの出力を安定させるために必要とされる暖機処理時間を大幅に短縮することができ、しかも、休止モード時に供給される予熱電流はセンサ駆動電流以下の大きさであるため、休止モード時にガスセンサに対する給電が停止されるよう間欠制御される構成のものに比して、システム全体として消費電力の低減を図ることができる。
また、管理装置が、ガス検知器が設置されるガス測定ポイントの各々と離れた位置に設置されており、半導体式ガスセンサの休止モード時において、予熱電流供給回路に一定の大きさの電圧を入力する構成とされていることにより、ガスセンサに供給される予熱電流の大きさは、管理装置とガス検知器との設置位置との距離に応じた線路抵抗による電圧降下に依存することとなり、別個の電源回路を設けることなく、所期の大きさの予熱電流をガス検知器に供給することができ、消費電力が増大することを回避することができる。
本発明のガス検出システムに係るガス漏洩監視システムの一例における構成の概略を示すブロック図である。 センサ駆動回路の一例における構成の概略を示す回路図である。 図1に示すガス漏洩監視システムにおける各ガス検知器の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、例えば大型スーパーストアの冷蔵ショーケースなどの冷凍空調機器からの冷媒ガスの漏れを監視する場合を例に挙げて、詳細に説明する。
図1は、本発明のガス検出システムに係るガス漏洩監視システムの一例における構成の概略を示すブロック図である。このガス漏洩監視システムは、例えば、互いに異なる測定ポイントに配置された複数のガス検知器10(a〜a,b〜b,c〜c,d〜d,e〜e)(以下、特定のものについて言及する場合を除いて、一部を省略して単に符号「10」を用いる。)と、これらのガス検知器10の各々が適宜の給電用/信号伝送用ケーブル18により接続された管理装置20とにより構成されている。
そして、このガス漏洩監視システムにおいては、各々複数のガス検知器10を一のグループとする複数のガス検知器群15a〜15eが設定されている。この例においては、一のガス検知器群に属するガス検知器10の数が4台、ガス検知器群の数が5つに設定されている。
ガス検知器10としては、通電により加熱された状態において検知対象ガスに感応するガス感応素子を有するガスセンサ、例えば半導体式ガスセンサを具えたものが用いられている。
ガス検知器10は、例えば冷凍サイクルにおける高温高圧ガス冷媒や高圧液冷媒が流れる配管及び機器の継手部分の近傍位置などに配置される。
管理装置20は、マイコン21と、複数のガス検知器群15a〜15eの各々に対応する複数のセンサ駆動回路30a〜30eとを具えている。
センサ駆動回路30aは、ガス検知器群15aに属するガス検知器10(a〜a)の各々を、それぞれ、半導体式ガスセンサの暖機処理および当該暖機処理に連続してガス測定が行われる作動モードと休止モードとが繰り返して行われるよう、間欠的に駆動する機能を有する。センサ駆動回路30aは、作動モード時には、所定の大きさの定電流であるセンサ駆動電流をガス検知器10における半導体式ガスセンサに供給すると共に、休止モード時には、センサ駆動電流より小さい電流である予熱電流をガス検知器10における半導体式ガスセンサに供給する。
センサ駆動回路30aは、図2に示すように、ガス検知器10(a〜a)における半導体式ガスセンサ11にセンサ駆動電流を供給する定電流電源回路31を有するセンサ駆動電流供給回路35と、休止モードにあるガス検知器における半導体式ガスセンサ11に予熱電流を供給する予熱電流供給回路38と、センサ駆動電流供給回路35および予熱電流供給回路38のいずれか一方を選択的にガス検知器10a〜10aに接続する動作モード切り替えスイッチ401〜404とを具えている。
センサ駆動電流供給回路35には、定電流電源回路31より供給すべきセンサ駆動電流(半導体式ガスセンサに供給される電流)の大きさを監視する電流検出回路32が接続されている。電流検出回路32はマイコン21に接続されており、電流検出回路32よりの電流検知信号がマイコン21における電流検知信号入力端子21aに入力される。そして、電流検知信号に基づいて設定された電流調整信号がマイコン21より定電流電源回路31に入力されて供給電流の調整がなされる。21bは、マイコン21における電流調整信号出力端子である。
予熱電流供給回路38における電源入力端子39には、ガス検知器10(a〜a)における半導体式ガスセンサ11に供給される予熱電流が、管理装置20とガス検知器10(a〜a)との間の線間抵抗による電圧降下によって、センサ駆動電流以下の大きさとなるよう設定された所定の大きさの定電圧が入力される。
動作モード切り替えスイッチ401〜404は、ガス検知器群15aに属するガス検知器10a〜10aの各々に対応して設けられている。各動作モード切り替えスイッチ401〜404は、a接点(常時開成)41およびb接点(常時閉成)42を具備しており、ガス検知器10(a〜a)は、a接点41を介してセンサ駆動電流供給回路35に接続されていると共にb接点42を介して予熱電流供給回路38に接続されている。そして、各ガス検知器10a〜10aは、対応する動作モード切り替えスイッチ401〜404を介して、センサ駆動電流供給回路35および予熱電流供給回路38に対して並列に接続されている。
各動作モード切り替えスイッチ401〜404におけるa接点41およびb接点42は、マイコン21より入力される動作モード切り替え信号によって、いずれか一方が閉成されるよう互いに連動して制御される。21c〜21fは、マイコン21における動作モード切り替え信号出力端子である。
各ガス検知器10a〜10aにおけるセンサ信号出力端子121〜124は、それぞれ、スイッチ手段45を介して信号処理回路50に接続されている。
各スイッチ手段45は、対応するガス検知器に係る動作モード切り替えスイッチのa接点41と連動して動作され、当該a接点41が閉成されることに伴って、スイッチ手段45が閉成される。そして、信号処理回路50よりの作動モードにあるガス検知器に係るガス検知信号は、マイコン21におけるガス検知信号入力端子21gに入力され、マイコン21によって、当該ガス検知器が設置された測定ポイントにおけるガス漏洩の有無が検出される。
以上において、ガス検知器群15b〜ガス検知器群15eに係るセンサ駆動回路30b〜30eは、センサ駆動回路30aと同一の構成とされており、説明は省略する。
以下、上記のガス漏洩監視システムにおけるガス漏洩監視動作について説明する。
図3は、図1に示すガス漏洩監視システムにおける各ガス検知器の動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
この例の動作シーケンスにおいては、例えば、すべてのガス検知器10の動作条件が同一であって、同一のガス検知器群に属するガス検知器が順次に連続して作動モードとされると共に、各ガス検知器群における一のガス検知器が同時に作動モードとされる。
動作シーケンスについて、一のガス検知器群15aに着目して具体的に説明すると、マイコン21より動作モード切り替え信号が各動作モード切り替えスイッチ401〜404に入力される。例えば、作動モードとされるべき一のガス検知器10aに係る動作モード切り替えスイッチ401においては、a接点41が閉成されると共にb接点42が開成され、また、他のガス検知器10a〜10aに係る動作モード切り替えスイッチ402〜404においては、a接点41が開成され、b接点42が閉成される。
これにより、センサ駆動電流供給回路35における定電流電源回路31よりガス検知器10aに対してのみセンサ駆動電流が供給されて当該ガス検知器10aが作動モードされると共に、予熱電流供給回路38における電源入力端子39より定電圧が入力されることにより、同一のガス検知器群15aに属する他のガス検知器10(a〜a)の各々に対して予熱電流が供給されて当該ガス検知器10(a〜a)が休止モードとされる。
そして、作動モードにあるガス検知器10aにあっては、先ず、半導体式ガスセンサ11の暖機処理が所定時間t1の間行われる。その後、半導体式ガスセンサ11の暖機処理に連続してガス測定が所定時間t2の間行われ、当該ガス検知器10aよりのガス検知信号に基づいて、当該ガス検知器10aが設置された測定ポイントにおけるガス漏洩の発生の有無がマイコン21によって検出される。そして、検知対象ガスが漏洩していることが検出された場合には、例えば、適宜の警報報知手段(図示せず)による警報動作が行われる。
一方、休止モードにあるガス検知器10(a〜a)にあっては、半導体式ガスセンサ11の予熱処理が行われる。
次いで、所定時間Tが経過した後、マイコン21より動作モード切り替え信号が各動作モード切り替えスイッチ401〜404に入力されて、作動モードにあるガス検知器10aが休止モードに移行されるのと同時に、休止モードにある他のガス検知器の一が作動モードに移行される。すなわち、作動モードにあるガス検知器10aに係る動作モード切り替えスイッチ401においては、a接点41が開成されると共にb接点42が閉成され、また、休止モードにあるガス検知器10aに係る動作モード切り替えスイッチ402においては、a接点41が閉成され、b接点42が開成される。他のガス検知器10a,10aに係る動作モード切り替えスイッチ403,404においては、a接点41が開成されると共にb接点42が閉成された状態が維持される。
これにより、センサ駆動電流供給回路35における定電流電源回路31よりガス検知器10aに対してセンサ駆動電流が供給されて当該ガス検知器10aが作動モードされると共に、予熱電流供給回路38における電源入力端子39より定電圧が入力されることにより、同一のガス検知器群15aに属する他のガス検知器10(a,a,a)に対して予熱電流が供給されて当該ガス検知器10(a,a,a)が休止モードとされる。
以上のような制御が繰り返して行われ、ガス検知器群15aに属するガス検知器10(a〜a)の各々が順次に連続して作動モードとされるよう間欠的に駆動される。
また、他のガス検知器群15b〜15eについても、同一の動作シーケンスで各ガス検知器10が動作される。
そして、この例においては、各ガス検知器群15a〜15eにおける一のガス検知器が同時に作動モード、より具体的にはガス測定状態とされるよう、同期がとられた状態(動作モードの切り替えタイミングが同一となる状態)で、各ガス検知器10の動作状態が制御される。
このように、このガス漏洩監視システムにおいては、ガス検知器群の各々において、一のガス検知器によるガス測定が行われながら、他のガス検知器に対する予熱処理が行われる。従って、ガス検知器10が休止モードから作動モードに移行されたときに、半導体式ガスセンサ11の検知原理上必要とされる半導体式ガスセンサ11の暖機処理に要する時間を短縮することができる。
以上において、ガス検知器10の動作条件を示すと、作動モード時に供給されるセンサ駆動電流は、例えば130〜280mAの範囲内の大きさ、例えば167mAであり、暖機処理の時間t1は、例えば2〜10分間、例えば3分間であり、ガス測定の時間t2は、例えば1〜5分間、例えば2分間、作動モードの時間T0が3〜15分間、例えば5分間である。また、休止モード時に供給される予熱電流は、例えばセンサ駆動電流の60〜100%の範囲内の大きさである。一のガス検知器10についての間欠動作の周期Tは、例えば10〜60分間、例えば20分間である。
而して、上記構成のガス漏洩監視システムによれば、複数のガス検知器10が1つのグループとしてグループ化された複数のガス検知器群15a〜15e毎に、ガス検知器10における半導体式ガスセンサ11の動作状態が制御されるので、センサ駆動電流を供給するための電源回路は、一のガス検知器群につき一のガス検知器に対するもののみでよく、従って、システム全体における電源回路の数を低減することができて、消費電力の低減を図ることができる。
しかも、作動モードとされる一のガス検知器における半導体式ガスセンサ11にセンサ駆動電流が供給されながら、当該ガス検知器と同一のガス検知器群に属する他のガス検知器における半導体式ガスセンサ11の各々に予熱電流が供給されるので、休止モードから作動モードに移行されたときに、半導体式ガスセンサ11の出力を安定させるために必要とされる暖機処理時間を大幅に短縮することができ、しかも、休止モード時に供給される予熱電流はセンサ駆動電流以下の大きさであるため、休止モード時に半導体式ガスセンサ11に対する給電が停止されるよう間欠制御される構成のものに比して、システム全体として消費電力の低減を図ることができる。
具体的には例えば、休止モード時に半導体式ガスセンサ11に対する給電が停止されるよう間欠制御されることの他は、本発明に係るガス漏洩監視システムと同一の構成を有するガス漏洩監視システム(参照ガス漏洩監視システム)においては、センサ駆動電流を167mAとしたとき、例えば120分間以上の暖機処理が必要となるのに対して、上述したように、本発明に係るガス漏洩監視システムにおいては、暖機処理時間は例えば3分間でよく、従って、システム全体では、本発明に係るガス漏洩監視システムは、参照ガス漏洩監視システムの30〜60%の消費電力に抑えることができる。
そして、半導体式ガスセンサ11にあっては、その特性上、無通電時間が長くなるに従って必要とされる暖機処理時間が長くなる。従って、ガス検知器を上記の特定の動作シーケンスで動作させるガス漏洩監視システムは、半導体式ガスセンサ11を具えたガス検知器を用いた場合に極めて有用なものとなる。
さらにまた、管理装置20が、ガス検知器10が設置される測定ポイントの各々と離れた位置に設置されており、半導体式ガスセンサ11の休止モード時において、予熱電流供給回路38に一定の大きさの電圧を入力する構成とされていることにより、半導体式ガスセンサ11に供給される予熱電流の大きさは、管理装置20とガス検知器10との設置位置との距離に応じた線路抵抗による電圧降下に依存することとなり、別個の電源回路を設けることなく、所期の大きさの予熱電流をガス検知器に供給することができ、消費電力が増大することを回避することができる。
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、一のガス検知器群に属するガス検知器の数は、ガス検知器群間で異なっていてもよい。
また、実際のガス漏洩監視システムにおいて、ガス検知器群の設定方法(グループ設定方法)は特に制限されるものではないが、例えば、給電用/信号伝送用ケーブルの長さが同等のものが同一のグループに含まれるよう設定することができる。
さらにまた、ガス検知器の具体的な制御条件は適宜に変更可能である。
さらにまた、本発明におけるガス検知器としては、通電により加熱された状態において検知対象ガスに感応するガス感応素子(検出素子)を有するガスセンサ、例えば接触燃焼式ガスセンサなどを具えたガス検知器を用いることができる。また、検知対象ガスも、フロンガスに限定されるものではない。
10a〜10aガス検知器
10b〜10bガス検知器
10c〜10cガス検知器
10d〜10dガス検知器
10e〜10eガス検知器
11 半導体式ガスセンサ
121〜124 センサ信号出力端子
15a〜15e ガス検知器群
18 給電用/信号伝送用ケーブル
20 管理装置
21 マイコン
21a 電流検知信号入力端子
21b 電流調整信号出力端子
21c〜21f 動作モード切り替え信号出力端子
21g ガス検知信号入力端子
30a〜30e センサ駆動回路
31 定電流電源回路
32 電流検出回路
35 センサ駆動電流供給回路
38 予熱電流供給回路
39 電源入力端子
401〜404 動作モード切り替えスイッチ
41 a接点
42 b接点
45 スイッチ手段
50 信号処理回路

Claims (4)

  1. 複数のガス検知器を1つのグループとするガス検知器群と、当該ガス検知器が設置される測定ポイントと離れた位置に設置された管理装置とにより構成されており、
    前記ガス検知器の各々は、通電により加熱された状態において検知対象ガスに感応するガス感応素子を有するガスセンサを具えてなるものであり、
    前記管理装置は、前記ガス検知器群に属する各ガス検知器に共有の駆動回路を具えており、ガス検知器の各々を作動モードと休止モードとを繰り返すよう間欠的に駆動し、かつ、ガス検知器を順次に連続して作動モードとする動作シーケンスを実行する機能を有し、作動モードにある一のガス検知器に、一定の大きさに制御されたセンサ駆動電流を供給しながら、休止モードにある他のガス検知器に、当該センサ駆動電流より小さい予熱電流を供給することを特徴とするガス検出システム。
  2. 前記ガス検知器が、半導体式ガスセンサを具えてなるものであることを特徴とする請求項1に記載のガス検出システム。
  3. 前記駆動回路は、定電流電源回路を有するセンサ駆動電流供給回路と、予熱電流供給回路と、当該センサ駆動電流供給回路および当該予熱電流供給回路のいずれか一方をガス検知器に接続する、ガス検知器の各々に対応する複数のスイッチ手段とを具えており、
    前記管理装置は、前記予熱電流供給回路に、センサ駆動電流の大きさとの関係において設定された大きさの定電圧を入力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガス検出システム。
  4. 複数のガス検知器群を具えており、
    前記管理装置は、当該ガス検知器群の各々に対応する複数の駆動回路を具えており、各ガス検知器群における一のガス検知器を同時に作動モードとするよう、各ガス検知器を動作させ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ガス検出システム。
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