JP2015210149A - ガスセンサ性能検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】監視対象領域に設置された複数のガスセンサの性能検査を高い検査効率で行うことができるガスセンサ性能検査方法を提供すること。【解決手段】監視対象領域に設置された、各々互いに同一の種類の被検ガスを検知する複数のガスセンサを回収し、監視対象領域の現場において、回収した複数のガスセンサの各々を検査用ガス雰囲気とされた密閉容器内に配置し、ガスセンサの各々による検査用ガス雰囲気中の被検ガスの濃度測定を同時に行い、各ガスセンサについての出力値が設定許容範囲内であるか否かを判定することによりガスセンサの性能検査を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、ガスセンサ性能検査方法に関する。

近年、冷凍空調機器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、このような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。

このような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が必要とされており、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。

冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスの漏れを検出するガス検知システムのある種のものは、例えば、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける所定の測定ポイントに設置された複数のガスセンサの各々が適宜の給電用／信号伝送用ケーブルを介して共通のガス監視装置に接続され、冷媒ガスの漏洩がガス監視装置によって一元的に監視される構成とされている。ガスセンサは、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おいて固定されて設けられたガスセンサ装着用コネクタに装着されて設置される。

而して、ガスセンサは、経時変化により零点が変動するものであるため、定期的に、被検ガスに対する感度やゼロ点出力を補正または調整することが必要であり、例えばガス検知システムの定期点検時において、ガスセンサの性能検査が行われている。
ガス検知システムを構築するガスセンサの性能検査は、通常、例えば、ガスセンサが設置場所において、特許文献１に記載されているようなキャップを用い、ガスセンサに対して標準ガス（実ガス）を供給することにより行われている。

実開昭６２−１６３７４７号公報

しかしながら、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスの漏洩を監視するガス検知システムのように、複数箇所のガス漏れを一元的に監視するガス検知システムにおいては、ガスセンサが複数箇所に設置されていることから、すべてのガスセンサの性能検査を行うことは、多大な時間と労力を要する。特に、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスの漏洩を監視するガス検知システムにおいては、ガスセンサの設置位置との関係において、ガスセンサの設置場所での標準ガスを利用した性能検査自体を行うことが困難であることも少なくない。

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、監視対象領域に設置された複数のガスセンサの性能検査を高い検査効率で行うことができるガスセンサ性能検査方法を提供することを目的とする。

本発明のガスセンサ性能検査方法は、監視対象領域に設置された、各々互いに同一の種類の被検ガスを検知する複数のガスセンサを回収し、当該監視対象領域の現場において、回収した当該複数のガスセンサの各々を検査用ガス雰囲気とされた密閉容器内に配置し、当該ガスセンサの各々による検査用ガス雰囲気中の被検ガスの濃度測定を同時に行い、各ガスセンサについての出力値が設定許容範囲内であるか否かを判定することによりガスセンサの性能検査を行うことを特徴とする。

本発明のガスセンサ性能検査方法においては、前記密閉容器内の検査用ガス雰囲気を、内部が大気雰囲気とされた当該密閉容器内に当該密閉容器の容積の大きさとの関係において設定された量の既知濃度の被検ガスを当該密閉容器に形成されたガス注入部を介して注入することにより、形成することが好ましい。

本発明のガスセンサ性能検査方法においては、前記ガスセンサの各々による被検ガスの濃度測定を、前記密閉容器内の検査用ガスを撹拌しながら、行うことが好ましい。

さらにまた、本発明のガスセンサ性能検査方法は、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスを検出するガスセンサを検査対象とすることができる。

本発明のガスセンサ性能検査方法によれば、監視対象領域に設置された複数のガスセンサの性能検査を、各々のガスセンサの設置場所で行う必要がなく、内部が検査用ガス雰囲気とされた密閉容器を利用して一括して行うことができるので、検査効率を向上させることができると共に作業員の労力を大幅に軽減させることができる。

また、密閉容器の容積の大きさとの関係において設定された量の被検ガスを密閉容器内に注入するだけで、密閉容器内に所期の検査用ガス雰囲気が形成されるので、作業員の性能検査に要する手間を軽減することができると共に、検査効率を一層向上させることができる。

さらにまた、複数のガスセンサの各々による被検ガスの濃度測定に際して、密閉容器内の検査用ガスが撹拌ファンによって撹拌されることにより、密閉容器内の検査用ガス雰囲気を均一にすることができるので、ガスセンサ毎に感度のバラツキが生ずることを回避することができて検査結果について高い信頼性を得ることができる。

本発明のガスセンサ性能検査方法が実行されるガスセンサ性能検査装置の一構成例を概略的に示す斜視図である。 図１に示すガスセンサ性能検査装置における制御器の一構成例を概略的に示すブロック図である。 図１に示すガスセンサ性能検査装置における密閉容器の構造を概略的に示す平面図である。 図１に示すガスセンサ性能検査装置における密閉容器の構造を概略的に示す断面図である。

本発明のガスセンサ性能検査方法は、例えば、監視対象領域における互いに異なる複数の測定ポイントでのガス漏れを一元的に監視するガス検知システムにおける、当該測定ポイントの各々に設置されたガスセンサを検査対象とする。このようなガス検知システムにおいて、ガスセンサは、例えば、監視対象領域における所定の測定ポイントに設置されたガスセンサ装着用コネクタに対して着脱可能に構成されており、適宜の給電用／信号伝送用ケーブルによって共通のガス監視装置に接続されている。
以下においては、先ず、本発明のガスセンサ性能検査方法が実行されるガスセンサ性能検査装置について説明する。

〔ガスセンサ性能検査装置〕
図１は、本発明のガスセンサ性能検査方法が実行されるガスセンサ性能検査装置の一構成例を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示すガスセンサ性能検査装置における制御器の一構成例を概略的に示すブロック図である。図３は、図１に示すガスセンサ性能検査装置における密閉容器の構造を概略的に示す平面図である。図４は、図１に示すガスセンサ性能検査装置における密閉容器の構造を概略的に示す断面図である。
このガスセンサ性能検査装置１０は、検査条件等を設定するための操作手段１２を有する制御器１１と、ガスセンサ４０の検査用空間を内部に形成する密閉容器２０とを備えている。ガスセンサ４０は、例えば、円柱状のガス検知部４１およびこのガス検知部４１より軸方向外方に突出して延びる端子部４２を有するコネクタ式のものであって、例えば半導体式ガスセンサなどを例示することができるが、特に限定されるものではない。

制御器１１は、ガスセンサ４０からのセンサ出力信号に基づいてガスセンサ４０の状態を判定する機能を有する制御手段１５と、密閉容器２０内の検査用ガスを撹拌するための撹拌ファン１６と、ガスセンサ４０の性能検査が終了した後に、密閉容器２０内の検査用ガスを当該密閉容器２０内から排出して回収するための排出ポンプ１７とを備えている。図２において、符号１８は、ガスセンサ４０の検査結果を、例えばガス検知システムを構築するガス監視装置に出力する外部出力手段である。ここに、ガスセンサ性能検査装置１０とガス監視装置との間のデータの通信方式としては、例えば、ＲＳ−２３２Ｃに準拠した通信方式などを例示することができる。

操作手段１２は、検査条件を選択する検査条件設定スイッチ、および、検査に用いられる被検ガス（校正用ガス）の種類を選択するガス種選択スイッチを備えている。例えば、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスの漏洩を監視するガス検知システムは、環境保全（日本冷凍空調工業会が規定するガイドライン「ＪＲＡ ＧＬ−１４」に対応）および安全確保（日本冷凍空調工業会が規定するガイドライン「ＪＲＡ ＧＬ−１３」に対応）のいずれかの観点から、構築されるが、要求されるガスセンサの検査条件が互いに異なることから、このような構成の操作手段１２を備えていることにより、いずれの観点から構築されたガス検知システムに係るガスセンサであっても、対応することができる。

密閉容器２０は、上方が開放された矩形箱型形状の容器本体２１と、容器本体２１の開口部を気密に塞ぐ平板状の蓋体２５とにより構成されている。蓋体２５は、その背面側端縁部が容器本体２１にヒンジ部（図示せず）を介して回動自在に固定されて設けられている。蓋体２５は、その内面における周縁部が、容器本体２１の開口端面において全周にわたって延びるよう配設された枠状のパッキンＰを介して対接された状態で、固定用ネジ（図示せず）によって容器本体２１に対して固定されることにより、密閉容器２０内において検査用空間が形成される。なお図３においては、便宜上、容器本体２１の開口端面に斜線が付してある。

容器本体２１は、ガスセンサ４０自体特性または同時に性能検査されるガスセンサ４０の数量に応じて設定された大きさの容積を有する。例えば、半導体式ガスセンサの性能検査にあっては、検査用ガスが１つの半導体式ガスセンサに対して例えば０．５リットル／ｍｉｎの流量で供給されることが必要とされており、従って、後述するように、例えば２０個のガスセンサを同時に検査可能なものとして構成するためには、例えば１０リットルの容積を有するものであることが必要とされる。

蓋体２５は、例えばアクリル樹脂などの透明材料により構成されており、これにより、密閉容器２０の内部の状態が外部から視認可能とされている。
また、蓋体２５には、厚み方向に貫通して延びる貫通孔２６が形成されており、この貫通孔２６内に、密閉容器２０内のガスが外部に漏れることを防止する機能を有するガス注入弁２７が配設（装着）されることによりガス注入部２８が形成されている。

密閉容器２０の内部には、平板状の基台３０が容器本体２１の底壁に固定されて設けられており、制御器１１における制御手段１５と電気的に接続されたコネクタ部（図示せず）が設けられている。

基台３０の上面には、例えば複数のガスセンサ４０を保持可能に構成されたセンサ保持基板３５が基台３０に対して着脱可能に配置されており、このセンサ保持基板３５は、基台３０に装着された状態において、例えばコネクタケーブル（図示せず）によって、基台３０に設けられたコネクタ部に電気的に接続される。

センサ保持基板３５には、各々ガスセンサ４０が着脱自在に装着される複数のガスセンサ装着部３６が縦横に並んで形成されている。各々のガスセンサ装着部３６は、ガスセンサ４０の端子部４２が上方向から嵌挿されて電気的に接続される構成とされている。
また、ガスセンサ装着部３６の各々に対応する複数の発光素子３７が対応するガスセンサ装着部３６に隣接した位置に設けられている。各々の発光素子３７は、ガスセンサ４０の検査結果を点灯状態によって表示するものである。従って、蓋体が透明な材料により構成されていることから、作業者は、発光素子３７の点灯状態を外部から確認するだけで、例えば交換が必要なガスセンサを特定することができる。

以下、ガスセンサ４０の性能検査方法について説明する。

〔性能検査方法〕
本発明に係るガスセンサの性能検査方法においては、例えば、所定濃度の被検ガスを含む検査用ガスを用いた、ガスセンサ４０の感度確認試験処理および校正処理が行われる。感度確認試験処理は、ガスセンサ４０による被検ガスについてのガス濃度指示値（出力値）が適正なものであるか否かを確認するものである。このようなガスセンサの性能検査は、例えば、ガス検知システムの定期点検時に行われる。

ガスセンサ４０の性能検査にあっては、先ず、ガス検知システムが構築された現場において、例えば作業者が密閉容器２０から取り外したセンサ保持基板３５を携行して、監視対象エリアにおける複数の測定ポイントの各々に設置されているガスセンサ４０を順次に回収し、センサ保持基板３５におけるガスセンサ装着部３６に装着する。ここに、回収したガスセンサ４０は、いずれのガスセンサ装着部３６に装着されてもよい。
そして、複数（例えば２０個）のガスセンサ４０を保持するセンサ保持基板３５を容器本体２１内に収納して蓋体２５を閉状態とする。このとき、密閉容器２０内は、大気雰囲気である。この状態において、例えば撹拌ファン１６を動作させながら、例えばシリンジによって定量採取した被検ガスを、蓋体２５におけるガス注入部２８を介して密閉容器２０内に注入する。これにより、被検ガスが希釈されて所定濃度に調整され、密閉容器２０内が検査用ガス雰囲気とされる。ここに、例えば半導体式ガスセンサの検査を行う場合には、被検ガスとして、例えばフロンガス（フルオロカーボン）や、例えばＲ１３４ａなどのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、例えばＲ２２などのＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）などを用いることができる。
その後、制御器１１における操作手段１２の検査条件設定スイッチおよびガス種選択スイッチを操作することにより、検査時間などの検査条件および使用した被検ガスの種類を設定する。

次いで、各々のガスセンサ４０による検査用ガス中の被検ガスの濃度測定が、密閉容器２０内の検査用ガスを撹拌ファン１６によって撹拌しながら、同時に行われ、制御手段１５においては、各々のガスセンサ４０の出力値に基づいて、ガスセンサ４０の状態が確認される。具体的には、制御手段１５によって、各々のガスセンサ４０についての出力値が設定許容範囲内であるか否かが判定され、その結果が、対応する発光素子３７の点灯状態によって表示（報知）される。ここに、「設定許容範囲」は、検査用ガス中の被検ガス濃度に相当するセンサ出力値（抵抗値）をＲ（ｇａｓ）、ゼロガスについてのセンサ出力値（抵抗値）をＲ（Ａｉｒ）としたとき、Ｒ（Ａｉｒ）／Ｒ（ｇａｓ）の大きさが３以上８０以下である範囲に設定される。
ガスセンサの出力値が設定許容範囲内である場合には、ガスセンサ４０の感度が正常なものであると判断され、当該ガスセンサ４０の校正処理が、検査用ガスについて取得された当該ガスセンサ４０の出力値に基づいて、行われる。一方、ガスセンサの出力値が設定許容範囲を逸脱する場合には、ガスセンサ４０の感度が劣化しているものと判断され、当該ガスセンサ４０の交換が必要であることを示す点灯状態（ガスセンサ４０の感度が正常なものであると判断された場合と異なる点灯状態）で、当該ガスセンサ４０に対応する発光素子３７が点灯される。

検査終了後においては、排出ポンプ１７が駆動されることにより検査用ガスが外部（大気中）に排出されることなく回収される。また、検査結果（例えば校正値など）は、例えば、外部出力手段１８に通信ケーブルを介して接続された、ガス検知システムを構築するガス監視装置に出力される。
そして、感度が正常なものであると確認されたガスセンサ４０は、所定の測定ポイントに再度設置され、感度が劣化しているものであると確認されたガスセンサ４０は交換されて、新しいガスセンサが設置されることとなる。

以上において、検査所要時間は、ガスセンサ４０の種類によって異なるが、例えば１〜２分間程度である。具体的には例えば、上述した「ＪＲＡ ＧＬ−１３」に準拠したガス検知システムを構築する半導体式ガスセンサにあっては、検査所要時間は、例えば１分間程度であり、「ＪＲＡ ＧＬ−１４」に準拠したガス検知システムを構築する半導体式ガスセンサにあっては、検査所要時間は、例えば２分間程度である。

而して、上記のガスセンサ性能検査方法によれば、監視対象領域に設置された複数のガスセンサ４０の性能検査を、各々のガスセンサ４０の設置場所で行う必要がなく、内部が検査用ガス雰囲気とされた密閉容器２０を利用して一括して行うことができるので、検査効率を向上させることができると共に作業員の労力を大幅に軽減させることができる。

また、密閉容器２０の容積の大きさとの関係において設定された量の被検ガスを密閉容器２０内に注入するだけで、密閉容器２０内に検査用ガス雰囲気が形成されるので、作業員の性能検査に要する手間を軽減することができると共に、検査効率を一層向上させることができる。

さらにまた、複数のガスセンサ４０の各々による被検ガスの濃度測定に際しては、密閉容器２０内の検査用ガスが撹拌ファン１６によって撹拌されることにより、密閉容器２０内の検査用ガス雰囲気を均一にすることができるので、ガスセンサ４０毎に感度のバラツキが生ずることを回避することができて検査結果について高い信頼性を得ることができる。

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、本発明のガスセンサ性能検査方法においては、密閉容器内が大気雰囲気に維持された状態において、すなわち、検査用ガスとして空気を用いて、複数のガスセンサによるガス測定を同時に行うことにより、ガスセンサのゼロ点出力校正処理が複数のガスセンサについて一括して行われてもよい。
また、密閉容器内の検査用ガス雰囲気を形成する方法は、密閉容器に形成されたガス注入部よりシリンジを利用して被検ガスを注入する方法に限定されるものではなく、例えば、逆止弁などのガス漏れ防止手段を備えた被検ガス供給機構を形成し、被検ガスを密閉容器内に供給するようにしてもよい。
さらにまた、本発明のガスセンサ性能検査方法は、例えば冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスの漏れを検出するガス検知システムに係るガスセンサに限定されず、種々の定置式のガスセンサについて適用することができる。

１０ ガスセンサ性能検査装置
１１ 制御器
１２ 操作手段
１５ 制御手段
１６ 撹拌ファン
１７ 排出ポンプ
１８ 外部出力手段
２０ 密閉容器
２１ 容器本体
２５ 蓋体
２６ 貫通孔
２７ ガス注入弁
２８ ガス注入部
Ｐ パッキン
３０ 基台
３５ センサ保持基板
３６ ガスセンサ装着部
３７ 発光素子
４０ ガスセンサ
４１ ガス検知部
４２ 端子部

Claims (4)

1. 監視対象領域に設置された、各々互いに同一の種類の被検ガスを検知する複数のガスセンサを回収し、当該監視対象領域の現場において、回収した当該複数のガスセンサの各々を検査用ガス雰囲気とされた密閉容器内に配置し、当該ガスセンサの各々による検査用ガス雰囲気中の被検ガスの濃度測定を同時に行い、各ガスセンサについての出力値が設定許容範囲内であるか否かを判定することによりガスセンサの性能検査を行うことを特徴とするガスセンサ性能検査方法。
2. 前記密閉容器内の検査用ガス雰囲気を、内部が大気雰囲気とされた当該密閉容器内に当該密閉容器の容積の大きさとの関係において設定された量の既知濃度の被検ガスを当該密閉容器に形成されたガス注入部を介して注入することにより、形成することを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ性能検査方法。
3. 前記ガスセンサの各々による被検ガスの濃度測定を、前記密閉容器内の検査用ガスを撹拌しながら、行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ性能検査方法。
4. 前記ガスセンサが、冷凍空調機器の冷凍サイクルにおける冷媒ガスを検出するものであ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センサ性能検査方法。

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