JP2019070608A - Gas detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば接触燃焼式ガスセンサや熱線型半導体式ガスセンサなどのガス検知手段を備えたガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector provided with gas detection means such as, for example, a contact combustion type gas sensor or a thermal linear semiconductor type gas sensor.
例えば接触燃焼式ガスセンサや、熱線型半導体式ガスセンサなどのガス検知手段においては、ガス感応部の表面に被検ガスが接触することによって電気抵抗値が変化し、この電気抵抗値の変化量に基づいて被検ガスの濃度が検出される。このガス検知手段においては、従来、ガス感応部を有するガス検知素子と共に、被検ガスに対して不感応な補償素子が設けられている。
このようなガス検知手段を備えたガス検知器においては、補償素子に対しても、ガス検知素子と同様に電力を供給することが必要であり、このため、ガス検知器の省電力化を図ることが困難である。
而して、最近においては、ガス検知器の省電力化を図るため、ガス検知手段として補償素子を有さない接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検知器が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
For example, in a gas detection means such as a contact combustion type gas sensor or a heat ray transfer type semiconductor type gas sensor, the electric resistance value changes when the gas to be detected comes in contact with the surface of the gas sensitive part. Thus, the concentration of the test gas is detected. In the gas detection means, conventionally, together with a gas detection element having a gas sensitive portion, a compensation element insensitive to the gas to be detected is provided.
In the gas detector provided with such a gas detection means, it is necessary to supply power to the compensation element as well as the gas detection element. Therefore, power saving of the gas detector is achieved. It is difficult.
Recently, in order to reduce the power consumption of the gas detector, a gas detector provided with a contact combustion gas sensor without a compensation element as a gas detection means has been proposed (see, for example, Patent Document 1) ).
一般に、接触燃焼式ガスセンサのゼロ出力値（ゼロ点）は、例えば環境条件によって変化するため、ガス検知器に記憶された接触燃焼式センサのゼロ出力値、例えば前回測定時に設定されたゼロ出力値のレベルに誤差を生じていることも少なくない。このため、ガス検知器の使用に際しては、接触燃焼式センサについて、ゼロガスによる校正処理例えばＡｉｒ校正処理を行うことにより、使用環境に応じたゼロ出力値に調整することが必要とされる。
Ａｉｒ校正処理によるゼロ点調整にあっては、通常、安定した状態にある出力値（例えば瞬時の出力電流値）がゼロ出力値として設定されるが、接触燃焼式ガスセンサの出力値は、通電が開始されてから所定時間の暖機期間が経過した後に安定するため、ゼロ点調整が行われて被検ガス濃度の測定を行うことができる状態が得られるまでに長い時間を要する。特に、補償素子を有さない接触燃焼式ガスセンサにおいては、長時間の暖機時間が必要となる。
Generally, the zero output value (zero point) of the catalytic combustion type gas sensor changes, for example, according to the environmental conditions, so the zero output value of the catalytic combustion type sensor stored in the gas detector, for example, the zero output value set at the previous measurement It is not uncommon to have errors in the level of Therefore, when using the gas detector, it is necessary to adjust the contact combustion type sensor to a zero output value according to the use environment by performing a calibration process with zero gas, for example, an Air calibration process.
In zero adjustment by air calibration processing, an output value (for example, an instantaneous output current value) in a stable state is usually set as a zero output value, but the output value of the contact combustion type gas sensor is determined Since the operation becomes stable after the warm-up period of a predetermined time has elapsed since the start, it takes a long time to obtain a state in which the zero point adjustment can be performed and the measurement of the concentration of the test gas can be performed. In particular, in a contact combustion type gas sensor which does not have a compensation element, a long warm-up time is required.
而して、特許文献１に記載のガス検知器によれば、ガスセンサの暖機期間中において制御手段によって実行されるゼロ出力補正処理によって、特定の条件を満足する出力値がゼロ出力値として擬制されるので、補償素子を有さない構成であっても、被検ガスの濃度測定を一応の信頼性をもって実行することが可能となる。 Thus, according to the gas detector described in Patent Document 1, the zero output correction process performed by the control means during the warm-up period of the gas sensor causes the output value satisfying the specific condition to be false as a zero output value. Therefore, even if the configuration does not have the compensating element, it is possible to measure the concentration of the test gas with a certain degree of reliability.
しかしながら、上記のガス検知器においては、以下のような問題がある。
一般に、ガス検知手段として接触燃焼式ガスセンサや熱線型半導体式ガスセンサを備えたガス検知器においては、暖機処理期間が経過した後においても、使用環境の温度や湿度の変動によって、ガス検知手段の出力値が変化する。また、ガス検知器を長期間使用すると、ガス検知素子におけるガス感応部や抵抗発熱体１３が経時的に変質するため、ガス検知手段の出力値が変化する。このため、上記のガス検知器においては、温度や湿度が変動する環境下で使用する場合や長期間使用する場合には、被検ガスの濃度測定の信頼性が低下する、という問題がある。
However, the above-described gas detector has the following problems.
Generally, in a gas detector provided with a catalytic combustion type gas sensor or a thermal linear semiconductor type gas sensor as a gas detection means, even after the warm-up processing period has elapsed, the gas detection means The output value changes. In addition, when the gas detector is used for a long time, the gas sensitive portion and the
そこで、本発明の目的は、暖機処理、使用環境の温度や湿度の変動、または長期間の使用によって、ガス検知手段からの出力値が変化しても、被検ガスの濃度測定を一応の信頼性をもって実行することができるガス検知器を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to temporarily measure the concentration of the test gas even if the output value from the gas detection means changes due to warm-up processing, fluctuations in temperature and humidity of the use environment, or long-term use. It is an object of the present invention to provide a gas detector that can be implemented reliably.
本発明のガス検知器は、被検ガスの濃度を検出するガス検知手段と、このガス検知手段からの出力値に基づいて被検ガスの濃度を算出する機能を有する制御手段とを備えたガス検知器であって、
前記制御手段は、
前記ガス検知手段からの出力値を特定の時間間隔で間欠的に取得し、
取得された出力値Ｐ1 と当該出力値Ｐ1 の取得時の５〜４０秒前の間に取得された一の直近出力値Ｐ0 との差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が、特定の許容範囲内にあるときに、当該直近出力値Ｐ0 を新たなゼロ出力値として設定するゼロ出力値設定処理を、前記出力値Ｐ1 を取得する毎に繰り返し実行するゼロ出力補正処理を行う機能を有することを特徴とする。
A gas detector according to the present invention comprises a gas detection means for detecting the concentration of a test gas, and a control means having a function of calculating the concentration of the test gas based on the output value from the gas detection means. A detector,
The control means
Intermittently acquiring output values from the gas detection means at specific time intervals,
Acquired output values P 1 and the difference value between the output value last output value P 0 one acquired during the previous 5 to 40 seconds at acquisition of P 1 (P 0 -P 1) is a specific A function that performs zero output correction processing that repeatedly executes zero output value setting processing that sets the latest output value P 0 as a new zero output value when it is within the allowable range each time the output value P 1 is acquired It is characterized by having.
本発明のガス検知器においては、前記制御手段は、前記差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が前記特定の許容範囲を超えたときに、前記ゼロ出力値を維持する機能を有することが好ましい。 また、前記ガス検知手段は、ガス検知素子として接触燃焼式ガスセンサまたは熱線型半導体ガスセンサを有し、かつ、被検ガスに対して不感応な補償素子を有さないものであることが好ましい。 In the gas detector according to the present invention, preferably, the control means has a function of maintaining the zero output value when the difference value (P 0 -P 1 ) exceeds the specific allowable range. Moreover, it is preferable that the said gas detection means has a contact combustion-type gas sensor or a heat linear-type semiconductor gas sensor as a gas detection element, and does not have a compensation element insensitive with respect to to-be-tested gas.
本発明のガス検知器によれば、暖機処理、使用環境の温度や湿度の変動、または長期間の使用によって、ガス検知手段からの出力値が変化しても、被検ガスの濃度測定を一応の信頼性をもって実行することができ、電源投入後、ガス濃度測定を行うことのできる状態を早期に得ることができる。
また、補償素子を設けることが不要であるため、ガス検知器の省電力化を図ることができる。従って、携帯型のガス検知器として構成された場合には、駆動用電源である電池の寿命を長くすることができる。
According to the gas detector of the present invention, even if the output value from the gas detection means changes due to warm-up processing, fluctuations in temperature or humidity of the use environment, or long-term use, measurement of the concentration of the test gas is performed. It can be performed with a certain degree of reliability, and after power-on, it is possible to obtain early a state where gas concentration measurement can be performed.
Moreover, since it is unnecessary to provide a compensation element, power saving of the gas detector can be achieved. Therefore, when configured as a portable gas detector, the life of the battery as the driving power source can be extended.
以下、本発明のガス検知器の実施の形態について説明する。
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、ガス検知手段１０と、制御手段２０と、記憶手段３０と、計時手段４０と、表示手段５０と、警報手段６０とを有する。
Hereinafter, an embodiment of a gas detector of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the construction of an example of the gas detector of the present invention.
The gas detector includes a
ガス検知手段１０としては、例えば接触燃焼式ガスセンサ、熱線型半導体式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、ニューセラミック式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサなどの固体センサ、赤外式センサ、近赤外式センサなどの光学式センサを用いることができる。これらの中では、接触燃焼式ガスセンサまたは熱線型半導体式ガスセンサが好適である。 The gas detection means 10 may be, for example, a contact combustion gas sensor, a heat ray transfer semiconductor gas sensor, a semiconductor gas sensor, a new ceramic gas sensor, a solid conduction sensor such as a heat conduction gas sensor, an optical sensor such as an infrared sensor or a near infrared sensor. Type sensors can be used. Among these, a catalytic combustion type gas sensor or a thermal linear semiconductor type gas sensor is preferable.
図２は、ガス検知手段１０の一例における回路の構成を示す説明図である。この例のガス検知手段１０は、接触燃焼式ガスセンサまたは熱線型半導体式ガスセンサよりなり、被検ガスに対して不感応な補償素子を有さないことにより省電力化が図られた構成のものである。具体的には、ガス検知手段１０は、ガス検知素子１１と、電流検出用抵抗器１４を備えた測定回路１５とを備えてなる。この測定回路１５において、電流検出用抵抗器１４は、ガス検知素子１１に対して直列に接続されている。また、測定回路１５には、電圧検出手段１６がガス検知素子１１に対して並列に接続され、電流検出手段１７が電流検出用抵抗器１４に対して並列に接続されている。
FIG. 2 is an explanatory view showing a configuration of a circuit in an example of the gas detection means 10. As shown in FIG. The gas detection means 10 of this example is composed of a contact combustion type gas sensor or a heat ray transfer type semiconductor type gas sensor, and is configured to save power by not having a compensating element insensitive to the gas to be detected. is there. Specifically, the gas detection means 10 comprises a
ガス検知素子１１は、ガス感応部１２が、通電により発熱する抵抗発熱体１３の周囲に形成されて構成されている。
ガス検出手段１０を接触燃焼式ガスセンサによって構成する場合には、ガス検知素子１１におけるガス感応部１２としては、酸化触媒が例えばアルミナ担体と共に焼結されてなるものが用いられる。
ガス検知手段１０を熱線型半導体式ガスセンサによって構成する場合には、ガス検知素子１１におけるガス感応部１２としては、金属酸化物半導体が焼結されてなるものが用いられる。
ガス検知素子１１における抵抗発熱体１３は、例えば白金またはその合金よりなる金属素線がコイル状に巻回されてなるコイル部を有するヒータにより構成されている。
The
In the case where the gas detection means 10 is configured by a contact combustion type gas sensor, as the gas
In the case where the gas detection means 10 is configured of a heat linear semiconductor type gas sensor, as the gas
The
ガス検知手段１０が接触燃焼式ガスセンサによって構成されている場合には、電源１８より一定の大きさに制御された電圧が抵抗発熱体１３に印加されることにより、ガス感応部１２が加熱された状態とされる。このとき、ガス検知素子１１においては、一定の抵抗値が保たれている。そして、被検ガスがガス感応部１２の表面に接触することによって、ガス感応部１２の表面の温度が上昇し、これに伴って抵抗発熱体１３の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化量を、電流検出用抵抗器１４に流れる電流値を電流検出手段１７により測定することによって検出する。
In the case where the gas detection means 10 is configured of a contact combustion type gas sensor, a voltage controlled to a fixed magnitude is applied to the
また、ガス検知手段１０が熱線型半導体式ガスセンサによって構成されている場合には、電源１８より一定の大きさに制御された電圧が抵抗発熱体１３に印加されることにより、ガス感応部１２が加熱された状態とされる。このとき、ガス検知素子１１においては、一定の抵抗値が保たれている。そして、被検ガスがガス感応部１２の表面に接触することによって、ガス感応部１２を構成する金属酸化物半導体の表面に吸着していた酸素が離脱し、これに伴って金属酸化物半導体の抵抗値が変化する結果、ガス検知素子１１全体の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化量を、電流検出用抵抗器１４に流れる電流値を電流検出手段１７により測定することによって検出する。
Further, when the gas detection means 10 is constituted by a heat ray transfer type semiconductor type gas sensor, the voltage controlled to a fixed magnitude from the
制御手段２０は、ガス検知手段１０からの出力値（以下、「センサ出力値」ともいう。）に対するゼロ出力値を補正するゼロ出力補正処理を行う機能（以下、「ゼロ出力補正モード」という。）と、設定されたゼロ出力値を維持する機能（以下、「ゼロ出力維持モード」という。）とを有する。この制御手段２０においては、ガス検知器の動作制御を行う動作制御機構と、センサ出力値と設定されたゼロ出力値に基づいて、被検ガスの濃度を示す表示値やガス濃度を算出する演算機構と、ガス検知手段１０について設定されたゼロ出力値を補正するゼロ出力補正機構が設けられている。 The control means 20 has a function (hereinafter referred to as "zero output correction mode") that performs zero output correction processing for correcting a zero output value with respect to an output value from the gas detection means 10 (hereinafter also referred to as "sensor output value"). And a function to maintain the set zero output value (hereinafter referred to as “zero output maintaining mode”). In this control means 20, an operation control mechanism for controlling the operation of the gas detector and an operation for calculating a display value indicating the concentration of the gas to be detected or the gas concentration based on the sensor output value and the set zero output value. A mechanism and a zero output correction mechanism for correcting the zero output value set for the gas detection means 10 are provided.
記憶手段３０には、制御手段２０における演算機構によるガス濃度算出処理およびゼロ出力補正機構によるゼロ出力補正処理に係る情報、並びに、警報手段６０による警報動作に係る情報などが記録されている。
The
ガス濃度算出処理に係る情報としては、例えばガス濃度を示す表示値とガス濃度値との関係を示すガス検知素子１１に固有の個別検量線（感度曲線）、ガス検知素子１１についてのゼロ校正値（ゼロ出力値）およびスパン校正値などの校正データなどを挙げることができる。ここに、個別検量線は、複数種の被検ガスの各々について設定された複数のものが記録されていてもよい。
また、このガス検知器においては、例えば、０〜１００％ＬＥＬの濃度範囲の被検ガスを検出するための高濃度域用測定レンジと、例えば０〜１０％ＬＥＬの濃度範囲の被検ガスを検出するための低濃度域用測定レンジの２つの測定レンジが設定されている。
As information related to the gas concentration calculation process, for example, an individual calibration curve (sensitivity curve) unique to the
Further, in this gas detector, for example, a measurement range for high concentration area for detecting a gas to be detected in a concentration range of 0 to 100% LEL, and a gas to be detected in a concentration range of 0 to 10% LEL, for example Two measurement ranges of the low concentration range measurement range for detection are set.
ゼロ出力補正処理に係る情報としては、例えば、ゼロ出力値設定処理が行われる時間間隔、すなわちガス検知手段１０からのセンサ出力値を取得する特定の時間間隔である単位時間に関する設定値、センサ出力値と直近出力値との差についての許容範囲に関する設定値、または総出力調整量に関する設定値などを挙げることができる。
警報動作に係る情報としては、例えばガス濃度についての瞬時値の警報点などを挙げることができる。このガス検知器においては、例えば第一警報点が１０％ＬＥＬに設定されている。
As information related to the zero output correction process, for example, a time interval at which the zero output value setting process is performed, that is, a set value regarding a unit time which is a specific time interval at which the sensor output value from the
As information related to the alarm operation, for example, an alarm point of an instantaneous value of the gas concentration can be mentioned. In this gas detector, for example, the first alarm point is set to 10% LEL.
表示手段５０は、制御手段２０によって、ガス検知手段１０のセンサ出力値とゼロ出力値とに基づいて算出された表示値やガス濃度を表示するものであり、ガス濃度については、例えば、接触燃焼式センサではＣＨ4 ０．２％ＬＥＬ単位（分解能）、熱線型半導体式センサではＣＨ4 ５ｐｐｍ単位（分解能）で検出・表示可能とされている。 The display means 50 displays the display value and the gas concentration calculated by the control means 20 based on the sensor output value and the zero output value of the gas detection means 10, and the gas concentration can be, for example, contact combustion. CH 4 0.2% LEL units in formula sensor (resolution), the hot wire type semiconductor sensor is a detection-viewable CH 4 5 ppm units (resolution).
以下、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、ガス検知素子１１に対する通電が開始されて暖機処理が実行される。この暖機処理期間中においては、通常、ガス検知手段１０のセンサ出力値は、例えば一旦上昇してから経時的に徐々に減少していき、所定時間が経過した後、所定の値に安定した状態に至る傾向にある。
また、暖機処理期間が経過した後においても、使用環境の温度や湿度の変動によって、ガス検知手段１０のセンサ出力値が変化する。
更に、ガス検知器を長期間すると、ガス検知素子１１におけるガス感応部１２や抵抗発熱体１３が経時的に劣化するため、ガス検知手段１０のセンサ出力値が変化する。
このように、ガス検知手段１０のセンサ出力値は、暖機処理、使用環境の温度や湿度の変動、または長期間の使用によるガス感応部１２や抵抗発熱体１３の経時的な変質によって、被検ガスが存在しないにも関わらず変化する。
このため、上記のガス検知器においては、制御手段２０のゼロ出力補正モードによって、ガス検知手段１０についてのゼロ出力値を補正するゼロ出力補正処理が行われる。
Hereinafter, the operation of the above gas detector will be described.
In the gas detector, when the power is turned on, energization of the
In addition, even after the warm-up processing period has elapsed, the sensor output value of the gas detection means 10 changes due to the change in temperature and humidity of the use environment.
Furthermore, if the gas detector is used for a long time, the gas
Thus, the sensor output value of the gas detection means 10 is subject to aging due to warm-up processing, fluctuations in temperature and humidity of the operating environment, or deterioration over time of the gas
Therefore, in the above gas detector, the zero output correction process for correcting the zero output value of the
具体的に説明すると、先ず、ガス検知手段１０からのセンサ出力値が特定の時間間隔（以下、「ロギング間隔」という。）で間欠的に取得される。そして、センサ出力値Ｐ1 の取得時に、その５〜４０秒前、好ましくは５〜２０秒前の間に取得されたセンサ出力値の中の一つが直近出力値Ｐ0 として選択され、取得されたセンサ出力値Ｐ1 と直近出力値Ｐ0 との差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が、特定の許容範囲内にあるときには、ゼロ出力補正処理を行うゼロ出力補正モードが実行される。このゼロ出力補正処理においては、直近出力値Ｐ0 を新たなゼロ出力値として設定するゼロ出力値設定処理が、センサ出力値Ｐ1 を取得する毎に繰り返し実行される。
そして、新たに設定されたゼロ出力値と、ガス検知手段１０からのセンサ出力値とに基づいて、ガス濃度を示す表示値やガス濃度が算出されて表示手段５０に表示される。
Specifically, first, the sensor output value from the gas detection means 10 is intermittently acquired at a specific time interval (hereinafter referred to as "logging interval"). Then, when acquiring the sensor output value P1, one of the sensor output values acquired 5 to 40 seconds before, preferably 5 to 20 seconds before is selected and acquired as the latest output value P 0 When the difference value (P 0 -P 1 ) between the sensor output value P 1 and the latest output value P 0 is within the specific allowable range, the zero output correction mode for performing the zero output correction process is executed. In this zero output correction process, the zero output value setting processing for setting the last output value P 0 as a new zero output values are repeatedly executed every time to get the sensor output value P 1.
Then, based on the newly set zero output value and the sensor output value from the
一方、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が特定の許容範囲を超えたときには、ゼロ出力補正モードからゼロ出力維持モードに切り替わり、ゼロ出力値はそのまま維持される。
また、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が特定の許容範囲を超えた後に、被検ガスの濃度が十分に低くなったとき、例えば表示値が、被検ガスの濃度が１０ｐｐｍ以下に相当する値を示したときには、ゼロ出力維持モードからゼロ出力補正モードに切り替わり、ゼロ出力補正処理が再開される。
On the other hand, when the difference value (P 0 -P 1 ) exceeds the specific allowable range, the zero output correction mode is switched to the zero output maintaining mode, and the zero output value is maintained as it is.
In addition, when the concentration of the test gas becomes sufficiently low after the difference value (P 0 -P 1 ) exceeds the specific allowable range, for example, the indicated value corresponds to the concentration of the test gas being 10 ppm or less When the value is indicated, the zero output maintenance mode is switched to the zero output correction mode, and the zero output correction process is resumed.
図３は、 本発明のガス検知器を温度が変動する環境下で使用した場合において、一定の時間間隔で被検ガスを導入したときに、ガス検出手段１０のセンサ出力Ｐ1 、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）および表示値の各々の経時的変化を模式的に示すグラフである。図３において、（ａ）は、ガス検知素子１１の周囲の温度と経過時間との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、ガス検出手段１０のセンサ出力値（この例では電流値）Ｐ1 と経過時間との関係を示すグラフであり、（ｃ）は、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）と経過時間との関係を示すグラフであり、（ｄ）は、表示値と経過時間との関係を示すグラフである。
FIG. 3 shows the sensor output P 1 of the gas detection means 10 and the difference value (when the gas detector according to the present invention is used under an environment where the temperature fluctuates, and the test gas is introduced at constant time intervals. P is 0 -P 1) and each graph schematically showing the change over time in the displayed value. In FIG. 3, (a) is a graph showing the relationship between the temperature around the
図３（ｂ）に示すように、センサ出力値Ｐ1 である電流値は、ガス検知素子１１の周囲に被検ガスが導入されることによって、その濃度に応じて低下する。また、センサ出力値Ｐ1 である電流値は、ガス検知素子１１の周囲の温度が変動することによっても、温度変化に応じて変化する。具体的には、ガス検知素子１１の周囲の温度が上昇すると、センサ出力値Ｐ1 である電流値は低下し、ガス検知素子１１の周囲の温度が低下すると、センサ出力値Ｐ1 である電流値は上昇する。
一方、図３（ｃ）に示すように、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）は、ガス検知素子１１の周囲に被検ガスが導入されたときにその濃度に応じて一時的に上昇し、その後、ガス検知素子１１の周囲に被検ガスが無くなったときに一時的に低下する。しかし、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）は、ガス検知素子１１の周囲の温度が変動することによっては殆ど変化しない。
そして、図３（ｄ）に示すように、表示値は、ガス検知素子１１の周囲に被検ガスが導入されたときにその濃度に応じて上昇し、その後、ガス検知素子１１の周囲に被検ガスが無くなったときに低下する。しかし、表示値は、ガス検知素子１１の周囲の温度が変動することによっては殆ど変化しない。
As shown in FIG. 3 (b), the current value is a sensor output value P 1 is that by the test gas around the
On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the gas to be detected is introduced around the
Then, as shown in FIG. 3 (d), the display value rises according to the concentration when the gas to be detected is introduced around the
以上において、ロギング間隔は、０．３〜２０秒間の範囲で選択されることが好ましい。ロギング間隔が０．３秒間未満である場合には、被検ガスを検知したときにも差分値が小さくなる虞がある。一方、ロギング間隔が２０秒間を超える場合には、温湿度による急激な変化によっても差分値が大きな変化をする虞がある。 In the above, the logging interval is preferably selected in the range of 0.3 to 20 seconds. If the logging interval is less than 0.3 seconds, the difference value may be reduced even when the gas to be detected is detected. On the other hand, when the logging interval exceeds 20 seconds, there is a possibility that the difference value may change significantly even by a rapid change due to temperature and humidity.
また、直近出力値Ｐ0 が、センサ出力値Ｐ1 の取得時の５秒前よりも後に取得されたもの（例えば２秒前、３秒前若しくは４秒前など）である場合には、新たに設定されるゼロ出力値が真のゼロ出力値よりガスによる出力側にわずかにシフトする可能性がある。一方、直近出力値Ｐ0 が、センサ出力値Ｐ1 の取得時の２０秒前よりも前に取得されたもの（例えば５０秒前など）である場合には、温湿度変化が激しい環境では、新たに設定されるゼロ出力値が真のゼロ出力値よりわずかにドリフトした値になる可能性がある。 In addition, if the latest output value P 0 is acquired after 5 seconds before acquisition of the sensor output value P 1 (for example, 2 seconds ago, 3 seconds ago or 4 seconds ago), a new The zero output value set at may shift slightly towards the output by the gas than the true zero output value. On the other hand, if the most recent output value P 0 is acquired before 20 seconds (for example, 50 seconds before) when acquiring the sensor output value P 1 , in an environment where the temperature and humidity change is severe, The newly set zero output value may be slightly drifted from the true zero output value.
また、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の許容範囲は、ガス検知素子１１の種類や感度に応じて適宜設定される。この許容範囲が過小である場合には、検知すべきガスが最少濃度以下でも検知とされてしまうだけでなく、わずかな温度や湿度の変動によって、被検ガスが存在していないにも関わらず検知とされてしまう可能性がある。一方、この許容範囲が過大である場合には、検知すべきガスが最少濃度以上の濃度になっても検知とされなくなる可能性がある。
差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の許容範囲の具体的な例を示すと、ガス検知手段１０が接触燃焼式メタンガスセンサで、１００％ＬＥＬフルスケールのスパン値が５ｍＡ（センサ出力値が電流値）である場合には、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の許容範囲は±０．０１ｍＡ（１００ｐｐｍ相当) に設定することができる。また、ガス検知手段１０が熱線型半導体式メタンセンサで、５０００ｐｐｍフルスケールのスパン値が５００ｍＶ（センサ出力値が電圧値）である場合には、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の許容範囲は±５ｍＶ（５ｐｐｍ相当）に設定することができる。
Further, the allowable range of the difference value (P 0 -P 1) is appropriately set depending on the type and sensitivity of the
As a specific example of the allowable range of the difference value (P 0 -P 1 ), the gas detection means 10 is a catalytic combustion type methane gas sensor, and the span value of 100% LEL full scale is 5 mA (the sensor output value is the current value) In the case of), the allowable range of the difference value (P 0 -P 1 ) can be set to ± 0.01 mA (equivalent to 100 ppm). Also, when the gas detection means 10 is a thermal linear semiconductor methane sensor and the span value of 5000 ppm full scale is 500 mV (the sensor output value is a voltage value), the allowable range of the difference value (P 0 -P 1 ) is It can be set to ± 5 mV (equivalent to 5 ppm).
上記のゼロ出力補正処理は、ガス検知素子１１の暖機期間中においてゼロガス（例えばＡｉｒ）を導入することにより取得されるセンサ出力値について行われても、測定対象空間における雰囲気ガスを導入することにより取得されるセンサ出力値について行われてもよいが、ガス検知器の起動時にゼロガスによる校正処理例えばＡｉｒ校正処理を行い、ゼロガスを導入することにより取得されるセンサ出力値について、ゼロ出力補正処理が行われることが好ましい。
Even if the above-mentioned zero output correction processing is performed on a sensor output value acquired by introducing zero gas (for example, Air) during the warm-up period of the
そして、制御手段２０において算出される表示値が所定の値を超えたときには、測定対象ガス中に被検ガスが含まれているものと判断され、警報手段６０が作動される。 Then, when the display value calculated by the control means 20 exceeds a predetermined value, it is determined that the gas to be measured contains the test gas, and the alarm means 60 is operated.
上記のガス検知器によれば、暖機処理、温度若しくは湿度の変動、またはガス感応部１２や抵抗発熱体１３などの経時的な変質によって、ガス検知手段１０からのセンサ出力値が変化しても、被検ガスの濃度測定を一応の信頼性をもって実行することができ、電源投入後、ガス濃度測定を行うことのできる状態を早期に得ることができる。
また、補償素子を設けることが不要であるため、ガス検知器の省電力化を図ることができる。従って、携帯型のガス検知器として構成された場合には、駆動用電源である電池の寿命を長くすることができる。
According to the above gas detector, the sensor output value from the gas detection means 10 changes due to warm-up processing, fluctuation of temperature or humidity, or deterioration over time of the gas
Moreover, since it is unnecessary to provide a compensation element, power saving of the gas detector can be achieved. Therefore, when configured as a portable gas detector, the life of the battery as the driving power source can be extended.
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。
例えば上記の実施の形態は、センサ出力値が電流値である場合の例であるが、センサ出力値は電圧値とされる構成であってもよい。
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, although the above embodiment is an example in which the sensor output value is a current value, the sensor output value may be a voltage value.
以下、本発明のガス検知器の具体的な実施例について説明する。
〈実施例１〉
図１および図２に示す構成に従って、下記の仕様のガス検知器を作製した。
［ガス検知手段］
熱線型半導体式ガスセンサ：センサ出力値が電圧値（１１０ｍＡの定電流駆動）で、１０ｐｐｍの濃度の被検ガスについてのセンサ出力値が１０ｍＶとなるよう感度調整がなされたもの
［制御手段］
ロギング間隔：１秒間
直近出力値：取得時の５秒前に取得されたもの
差分値の許容範囲：±２ｍＶ
ゼロ出力維持モードからゼロ出力補正モードへの切り替え：表示値が１０ｍＶ以下のとき
Hereinafter, specific examples of the gas detector of the present invention will be described.
Example 1
According to the configuration shown in FIGS. 1 and 2, a gas detector having the following specifications was produced.
[Gas detection means]
Thermal-wire semiconductor gas sensor: The sensor output value is a voltage value (110 mA constant current drive), and the sensitivity is adjusted so that the sensor output value for the test gas at a concentration of 10 ppm is 10 mV [Control means]
Logging interval: 1 sec. Last output value: acquired 5 seconds before acquisition Tolerance of differential value: ± 2 mV
Switching from zero output maintenance mode to zero output correction mode: When the displayed value is 10mV or less
高温高湿槽内に上記のガス検知器を配置した。高温高湿槽内に空気を流速０．５Ｌ／ｍｉｎで流通させながら、高温高湿槽を図４に示す温度−湿度プログラムで作動させると共に、ガス検知器を作動させた。そして、高温高湿槽およびガス検知器の作動を開始した後、１時間が経過する毎に、高温高湿槽内に濃度が２００ｐｐｍの水素ガスを含む空気を１分間導入した。
上記のガス検知器において、センサ出力値Ｐ1 の経時的変化を図５に示し、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の経時的変化を図６に示し、表示値の経時的変化を図７に示す。
The above gas detector was placed in a high temperature and high humidity tank. The high temperature and high humidity tank was operated with the temperature-humidity program shown in FIG. 4 while operating the gas detector while circulating air in the high temperature and high humidity tank at a flow rate of 0.5 L / min. After starting the operation of the high temperature and high humidity tank and the gas detector, air containing hydrogen gas having a concentration of 200 ppm was introduced for 1 minute into the high temperature and high humidity tank every one hour.
In the above gas detector, the change over time of the sensor output value P 1 shown in FIG. 5, shows the difference value changes over time (P 0 -P 1) in FIG. 6, FIG temporal change in the display value 7 Shown in.
図４〜図７から理解されるように、実施例１に係るガス検知器によれば、センサ出力値が温度や湿度の変動によって変化しても、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が許容範囲内にあるときに、ゼロ出力補正処理を行うことにより、表示値は、実質的に被検ガスを検出したときのみに変化することが確認された。 As understood from FIGS. 4 to 7, according to the gas detector according to the first embodiment, even if the sensor output value changes due to fluctuations in temperature and humidity, the difference value (P 0 −P 1 ) is acceptable. By performing the zero output correction process when within the range, it has been confirmed that the display value changes substantially only when the gas to be detected is detected.
〈実施例２〉
図１および図２に示す構成に従って、下記の仕様のガス検知器を作製した。
［ガス検知手段］
接触燃焼式ガスセンサ：センサ出力値が電流値（１．０Ｖの定電圧駆動）で、メタンガス５％ＬＥＬの濃度の被検ガスについてのセンサ出力値が０．２ｍＡとなるよう感度調整がなされたもの
［制御手段］
ロギング間隔：５秒間
直近出力値：取得時の５秒前に取得されたもの
差分値の許容範囲：±０．０２ｍＡ
ゼロ出力維持モードからゼロ出力補正モードへの切り替え：表示値が０．０２ｍＡ以下のとき
Example 2
According to the configuration shown in FIGS. 1 and 2, a gas detector having the following specifications was produced.
[Gas detection means]
Contact combustion type gas sensor: The sensor output value is a current value (a constant voltage drive of 1.0 V), and the sensitivity is adjusted so that the sensor output value for the test gas at a concentration of 5% methane gas is 0.2 mA. [Control means]
Logging interval: 5 seconds. Last output value: obtained 5 seconds before acquisition. Tolerance of difference value: ± 0.02 mA
Switching from zero output maintenance mode to zero output correction mode: When the display value is 0.02 mA or less
高温高湿槽内に上記のガス検知器を配置した。高温高湿槽内に空気を流速０．５Ｌ／ｍｉｎで流通させながら、高温高湿槽を図８に示す温度−湿度プログラムで作動させると共に、ガス検知器を作動させた。そして、高温高湿槽およびガス検知器の作動を開始した後、３０分間が経過する毎に、高温高湿槽内に濃度が５％ＬＥＬの水素ガスを含む空気を１分間導入した。
上記のガス検知器において、センサ出力値Ｐ1 の経時的変化を図９に示し、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）の経時的変化を図１０に示し、表示値の経時的変化を図１１に示す。
The above gas detector was placed in a high temperature and high humidity tank. The high temperature and high humidity tank was operated with the temperature-humidity program shown in FIG. 8 and the gas detector was operated while circulating air in the high temperature and high humidity tank at a flow rate of 0.5 L / min. After starting the operation of the high temperature and high humidity tank and the gas detector, air containing hydrogen gas with a concentration of 5% LEL was introduced into the high temperature and high humidity tank for 1 minute every 30 minutes.
In the above gas detector, the change over time of the sensor output value P 1 shown in FIG. 9 shows the difference value changes over time (P 0 -P 1) in FIG. 10, FIG temporal change in the
図８〜図１１から理解されるように、実施例２に係るガス検知器によれば、センサ出力値が温度や湿度の変動によって変化しても、差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が許容範囲内にあるときに、ゼロ出力補正処理を行うことにより、表示値は、実質的に被検ガスを検出したときのみに変化することが確認された。 As understood from FIGS. 8 to 11, according to the gas detector according to the second embodiment, even if the sensor output value changes due to the fluctuation of temperature and humidity, the difference value (P 0 −P 1 ) is acceptable. By performing the zero output correction process when within the range, it has been confirmed that the display value changes substantially only when the gas to be detected is detected.
１０ ガス検知手段
１１ ガス検知素子
１２ ガス感応部
１３ 抵抗発熱体
１４ 電流検出用抵抗器
１５ 測定回路
１６ 電圧検出手段
１７ 電流検出手段
１８ 電源
２０ 制御手段
３０ 記憶手段
４０ 計時手段
５０ 表示手段
６０ 警報手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記制御手段は、
前記ガス検知手段からの出力値を特定の時間間隔で間欠的に取得し、
取得された出力値Ｐ1 と当該出力値Ｐ1 の取得時の５〜４０秒前の間に取得された一の直近出力値Ｐ0 との差分値（Ｐ0 −Ｐ1 ）が、特定の許容範囲内にあるときに、当該直近出力値Ｐ0 を新たなゼロ出力値として設定するゼロ出力値設定処理を、前記出力値Ｐ1 を取得する毎に繰り返し実行するゼロ出力補正処理を行う機能を有することを特徴とするガス検知器。 A gas detector comprising: gas detection means for detecting the concentration of a test gas; and control means having a function of calculating the concentration of the test gas based on the output value from the gas detection means,
The control means
Intermittently acquiring output values from the gas detection means at specific time intervals,
Acquired output values P 1 and the difference value between the output value last output value P 0 one acquired during the previous 5 to 40 seconds at acquisition of P 1 (P 0 -P 1) is a specific A function that performs zero output correction processing that repeatedly executes zero output value setting processing that sets the latest output value P 0 as a new zero output value when it is within the allowable range each time the output value P 1 is acquired The gas detector characterized by having.
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