JP3333905B2 - 防爆型ガス検知部とその校正方法 - Google Patents

防爆型ガス検知部とその校正方法

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JP3333905B2
JP3333905B2 JP07959094A JP7959094A JP3333905B2 JP 3333905 B2 JP3333905 B2 JP 3333905B2 JP 07959094 A JP07959094 A JP 07959094A JP 7959094 A JP7959094 A JP 7959094A JP 3333905 B2 JP3333905 B2 JP 3333905B2
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和之 竹内
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油化学コンビナー
ト、発電所等で使用されるガス監視装置において、光等
の媒体信号の通信により、ゼロ調整及びスパン調整等の
操作を行う手段を備えた装置に備えられる火炎逸走阻止
エレメントを装着したフレームアレスタ構造を構成した
センサ室を有する防爆型ガス検知部に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来この種の防爆型ガス検知部は光で通
信する場合は、図14に示すように、表示窓17bにガ
ラスGを嵌入して設けて、その内側に発光素子8c及び
受光素子9cを配置したセンサ室12cに、外部から媒
体信号(光)をこの部分を通して行っている。本願出願
人による平成3年特許出願第276960号「集中監視
方法と装置」に開示されている防爆型ガス検知部の透明
窓は、強化ガラス製の透明板を嵌着してある。また、磁
気により防爆型ガス検知部内の電気回路を通して行って
いるものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、石油化学
コンビナート、発電所等で使用される従来のこの種防爆
型ガス検知部にあっては、爆発等の危険性のある場所に
設置されるために、防爆構造にしなければならないとい
う規定がある。さらに防爆構造の規定では、透明窓に用
いる透明板は次によるとしている。
【0004】(1)透明板は、JIS(R3206)に
規定する強化ガラス又はこれと同等以上の強度をもつ難
燃性物質を使用し、爆発の際、片面の温度上昇に十分耐
えるものでなければならない。 (2)透明板は、これを透明窓に取付けた状態で、質量
200gの鋼球を200cmの高さから落下させても破
損しない強さをもたなければならない。 (3)透明板の取付けに当っては、これに危険な応力を
与えないようにしなければならない。と規定している。
【0005】すなわち、図14に示す従来例のガス検知
器の要部断面図において、この規定に適合する従来の透
明板としては、JIS(R3206)に適合する強化ガ
ラスGが主に使用されるが、接合面の規定は、接合面の
スキの奥行きL及びスキWについて、内容積2〜100
cm3においては前者10mm以上、後者は0.1mm
以下となっている。この規定を満足させるには、強化ガ
ラスは現実には大きな寸法になり、また、そのような強
化ガラスGを取り付けるセンサ室12c本体は大型で、
重量も大になって取り扱いに難点があり、コストも高価
になる嫌いがある。
【0006】そのため、従来の防爆型ガス検知部では、
電気機器の防爆構造の規定に適合するように、専用の表
示窓17bを設けて、光、磁気等の媒体信号によって通
信を行うことによって、検知作業を実施していたが、専
用の表示窓17bを設けることは、コストの増大、大形
化を招くので、製品とした場合に不利であリ、また、磁
気による防爆型ガス検知部内の電気回路と通信する場合
は、回路構成が複雑になり、信頼性に欠けるという問題
があった。
【0007】さらに、防爆構造にするためには、防爆型
ガス検知部のセンサ室12cは、外部と接する部分の一
部の空隙を有する外壁の構造がフレームアレスタの規定
に適合する構造として、測定ガスの拡散が容易に可能な
ようにするとともに、このフレームアレスタは内部の爆
発によって損傷及び火炎の逸走しない構造とする必要が
あった。そして、このようなフレームアレスタ構造を具
備したセンサ室12cには焼結金属を使用したものがあ
るが、空洞が極小で入り込んでいるので通気率が悪く、
目詰まりが甚だしいという実用上の欠点があった。
【0008】そしてまた、従来の目詰まり検出は、実測
定ガスによってセンサの応答速度を測定して確認し、校
正しなければならないという余分な作業が必要であっ
た。
【0009】そこで、本発明は、図1〜図13に示すよ
うに、前記したような従来のセンサ室12cが有してい
た課題を解決するために、4枚以上の金網を互いに偏位
角をもって重ね合わせた金網集合体2A、又は前記金網
集合体2Aを融着して一体化した焼結金網1からなる火
炎逸走阻止エレメント1a(焼結金網)、1b(焼結金
網又は金網集合体2A)を使用して、その内部にガスセ
ンサ5を収納したセンサ室12とすることによって、前
記の規定に適合せしめるとともに、小型で、軽量で、コ
ストの低廉な防爆型ガス検出部3を提供しようとするも
のである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記欠点を解決し、目的
を達成するための本発明の構成を、実施例に対応する図
1乃至図13を用いて説明すると、本第1発明は、セン
サ室12に内蔵したガスセンサ5並びに制御回路6に接
続され校正制御信号を出力する発光素子8と校正用信号
設定器10からの信号を受信する受光素子9の前面に、
4枚以上の金網2を偏位角を有するように重ね合わせ
金網集合体2Aまたは、その接合面を融着して一体化し
た焼結金網1からなる火炎逸走阻止エレメント1a(焼
結金網),1b(焼結金網又は金網集合体2A)配置
し、校正用アダプタ11を、校正用アダプタ11に内
蔵した発光素子8a及び受光素子9aが、前記センサ室
12の受光素子9及び発光素子8に、それぞれ相対配置
するようにセンサ室12に着脱自在に装着して、前記発
光素子8からの信号を校正用信号設定器10の受光素子
9aに受信させるとともに、該校正用信号設定器10に
設けた発光素子8aから発信する光通信用の校正制御信
号を前記受光素子9に送信し前記センサ室12からの
校正結果の信号を発光素子8から受光素子9aに発信し
て、その結果を校正用信号設定器10に内蔵する表示
17に表示させるようにしたものである。
【0011】 また、第2発明は、センサ室12に内蔵し
たガスセンサ5並びに制御回路6に接続され校正制御信
号を出力する発光素子8と校正用信号設定器10からの
信号を受信する受光素子9の前面に、4枚以上の金網2
を偏位角を有するように重ね合わせた金網集合体2Aま
たは、その接合面を融着して一体化した焼結金網1から
なる火炎逸走阻止エレメント1bを配置し、校正用アダ
プタ11を、該校正用アダプタ11に内蔵した発光素子
8a及び受光素子9aが、前記センサ室12の受光素子
9及び発光素子8に、それぞれ相対配置するようにセン
サ室12に着脱自在に装着し、校正用信号設定器10か
ら発信する光通信用の校正用制御信号を、前記校正用ア
ダプタ11の発光素子8aから出力することにより、前
記センサ室12に内蔵した受光素子9に入力して、セン
サ室12内でガスのゼロ調整、スパン校正、リニアライ
ズ校正等の校正操作を行い、該センサ室12に内蔵した
ガスセンサ5からの校正結果信号を、前記センサ室12
の発光素子8から、前記火炎逸走阻止エレメント1bの
微細空間を通して、前記校正用アダプタ11の受光素子
9aに入力することにより、前記校正用信号設定器10
に返信送信して、その信号を当該校正用信号設定器10
の表示器17に表示させるようにした 校正方法である。
【0012】
【作用】本発明の防爆型ガス検知部は、図9に示した
成の装置に使用されるものであって、その機能は、防爆
型ガス検知部3と外部の校正信号設定器10との間で
媒体信号の送受通信を行う。防爆型ガス検知部3は通常
ガス濃度を検出するものであるが、さらに校正信号設
定器10からの信号を受信して、ゼロ点、スパン校正、
センサ電圧調整、警報濃度設定、出力曲線のリニアライ
ズを行い、その結果を校正信号設定器10に返信す
る。該校正信号設定器10は、この返信を受けてその
内容を表示器17に表示する。
【0013】 校正信号設定器10の校正用アダプタ1
1は、防爆型ガス検知部3のガスセンサ室12の受光素
子9及び発光素子8にそれぞれ相対する位置に、着脱自
在に嵌合し得るごとく焼結金網1を介して装着されると
ともに、校正信号設定器10の校正用アダプタ11
を、その内蔵する発光素子8b及び受光素子9bが、前
記センサ室12に着脱自在に嵌着できる形状として、ガ
ス検知部3からの返信を前記校正信号設定器10の表
示部17の表示により確認する。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例について図面に基づいて
説明する。図中、図1乃至図13は本発明の実施例をそ
れぞれ示す図であって、図1は防爆型ガス検知部の内部
構造を示す平面断面図、図2は本発明のセンサ室12の
要部断面図、図3はセンサ室12の要部の縦断面図、図
4は図3のA−A断面図、図5はセンサ室12の内部構
造と内蔵する制御回路6のブロック図及び校正用アダプ
タ11の内部構造と結線関係を示す図、図6は別実施例
のセンサ室12bの要部の縦断面図、図7は図6のB−
B断面図、図8は図6のセンサ室12bの内部構造と内
蔵する制御回路6のブロック図及び校正用アダプタ11
の内部構造と結線関係を示す図、図9は本発明のセンサ
室12を使用した防爆型ガス検知部のブロック図、図1
0はガスセンサ出力とガス濃度の補正前の特性を示す
図、図11はガスセンサ出力とガス濃度の補正後の特性
を示す図、図12は防爆規格に適合する火炎逸走阻止エ
レメントを構成する金網集合体を示す図、図13は防爆
規格に適合する火炎逸走阻止エレメントの断面を示す図
である。
【0015】 焼結金網1を形成する金網集合体2Aの一
例としては、0.1mmφのステンレス線を、0.15
mmの間隔で経緯方向に、100メッシュ相当に組成
た金網を4枚、網目が順次互いに30°〜60°(望ま
しくは45°)の偏位角を有するように重ねたものであ
る。焼結金網1は、前記の金網集合体2Aを重錘で押圧
し、電気炉で熔融温度近くまで加熱して、網目は融着せ
ず残存したまま、互いの接合面を融着して一体に形成し
たものである。この焼結金網1は、前記した耐圧防爆構
造の透明窓に用いる透明板と同じく防爆の火炎逸走防止
方法の一つに規定された、取り付け枠との接合面の規定
のスキの奥行きLとスキW(図14参照)に拘わらず
「フレームアレスタ」の規定に適合した構造として、そ
の外形は強化ガラスGよりはるかに小さく形成できるの
で、取り扱いに便なるのみならず、焼結金網1のコスト
も低廉であるので、装置全体のコストダウンに寄与する
ところも大きい利点がある。
【0016】 また、このような構造の焼結金網1又は
網集合体2Aは、塵埃等による目詰まりも容易かつ簡単
に除去することが可能で、通気率も常に最高の状態に保
持し易いので、ガス検出精度の確保に優れた利点があ
る。図5にその構造を示すセンサ室12は、ガスセンサ
5とガスセンサ室12内に発光素子8及び受光素子9を
内蔵した例で、図9のように校正信号設定器10(ガ
スセンサ5の感度を調整するためのテストガスを注入す
る部分13も含む)に内蔵した発光素子8a及び受光素
子9aとの間で該校正用信号設定器10とセンサ室12
を焼結金網1又は金網集合体2Aの微細空間または微小
空間を通して光通信を行うものである。
【0017】 校正信号設定器10から発する必要な情
報を、校正信号設定器10側の発光素子8aからセン
サ室12の受光素子9に焼結金網1又は金網集合体2A
を通して信号を送る。センサ室12側で受光素子9によ
り受光された光信号は、インタフェイスを経由してCP
Uにデータとして取り込まれ、校正信号設定器10か
ら送られた情報に基づいて動作する。又逆に、センサ室
12からデータを受信する場合は、センサ室12側の発
光素子ダイオード8から焼結金網1又は金網集合体2A
を通して校正信号設定器10側に送られる。
【0018】 防爆型ガス検知部3が検出するガス濃度に
ついては、センサ室12内のガスセンサ5の電圧出力が
増幅器により増幅され、A/Dコンバータでディジタル
化されCPU15に取り込まれる。図5はガスセンサ5
及び発光素子8、受光素子9を内蔵したセンサ室12か
ら着脱可能な制御回路部6を組み合わせて一体にしたガ
ス検知部3を構成した例で、ガスセンサ5と同一室内に
発光素子8、受光素子9を備えた場合を示す。この発光
素子8、受光素子9から送受される信号はインタフェイ
スを経由してCPUにデータとして取り込まれ、校正
信号設定器10から送信された情報に基づいて動作す
る。
【0019】 而して、前記のセンサ室12は、発光ダイ
オード等の発光素子8あるいは赤外線発光素子等を組み
込んで、媒体信号を発生可能にしてあり、校正信号設
定器10には、前記媒体信号送信部なる発光素子8aと
信号発信器16との間は直接接続してある。
【0020】 図6は別実施例のセンサ室12bの要部の
縦断面図で、その基本的構成は図3のセンサ室12と変
わらないが、センサ室12b側の発光素子8、受光素子
9を制御回路6に内蔵した例であって、センサ室12b
の発光素子8、受光素子9までの間を連結素子14,1
4により結合されたもので、機能としては前述と同一で
ある。図7は図6のセンサ室12のB−B断面図、図
8は図6のセンサ室12の内部構造と内蔵する制御回
6及びセンサ室12bと制御回路6を一体にしたガス
検知部3のブロック図及び校正用アダプタ11の内部構
造と結線関係を示す図で、前記した図9のブロック構
成、作用によって、本発明のセンサ室12bを使用した
防爆型ガス検知部3として同様に機能する。
【0021】 さらに図8はセンサ室12bの内部にガス
センサ5と連結素子14,14を内蔵し、発光素子8、
受光素子9を内蔵した制御回路6と組み合わせて、セン
サ室12に、着脱可能な校正用アダプタ11を該アダ
プタ11に設けた受光素子9a、発光素子8aに信号発
信器16からの信号を伝導線19を介して伝達するよう
にした構成とし、ガスセンサ5としては別の室(制御回
路6)内に発光素子8、受光素子9を備えた例を示す。
【0022】 ここで本発明防爆型ガス検知部を組み込ん
だガス濃度検出装置についてその機能を説明する。ま
ず、ガス調整の仕方について詳細に説明する。 ガス
のない状態を確認して、校正信号設定器10よりゼロ
調整を指示する信号をセンサ室12側に送信する。
センサ室12よりゼロ調整終了を示す信号が発光素子8
から校正用信号設定器10側に返送され、この返送され
た信号値を校正信号設定器10の表示器17に表示さ
れる。 前記を確認した後、ガス注入口13から
アダプタ11に所定濃度のガスを注入し、センサ室
12に送る。 ガス濃度が安定した時点で、スパン調
整を指示する信号を送信する。 センサ室12よりス
パン調整終了を示す信号が校正用信号設定器10側に
送され、その結果が校正信号設定器10の表示器17
に表示される。以上でガス濃度測定のための調整が終了
して、改めてガス濃度の測定に入ることができる状態と
なる。
【0023】 次にガス濃度−出力特性の補正の仕方を説
明する。図10はガスセンサ出力とガス濃度の補正前の
特性を示す図、図11はガスセンサ出力とガス濃度の補
正後の特性を示す図である。 あらかじめ測定してお
いたガスセンサ濃度特性を元に、ゼロ−フルスケール間
の数ポイントのデータを前記校正信号設定器10に入
力する。図10はセンサ出力とガス濃度の補正前の変化
を示す。 入力したデータを元にして、出力カーブの
補正を内部CPUで行う。 補正終了の信号がセンサ
室12から返送されてきて、図11のように特性の補正
ができたことを確認できる。
【0024】 さらに焼結金網1や金網集合体2Aの目詰
まりを検知するには、ゼロ調整機能等を使って、光信号
の返送の有無または異常値によって確認することができ
る。
【0025】 以上のゼロ調整のほかに、つぎのような調
整等の機能を必要に応じて付加することができる。セン
サ出力をアンプ回路で増幅した値を、ガスを検知した状
態において規定の出力に調整するスパン調整。個々に異
なる特性をもったガスにおいて、ガス濃度−アンプで増
幅後のセンサ出力が比例するように行うリニアライズ補
正。ガス濃度に対して警報信号を出力する値の設定を行
うアラーム設定。センサの断線等の故障信号を出力する
モードの設定を行うトラブル設定。センサの種類により
印加電圧が異なるために行うセンサ電圧設定。点検時に
アラーム、トラブルの出力を解除するメンテナンスモー
。アンプで増幅後、センサ出力のピーク値を維持する
ピークホールド。アナログ及びデジタルの出力切り替
え。リニアライズ処理をする前の値を出力するリニアラ
イズ解除。アンプ増幅、リニアライズの処理前の値を出
力するセンサの生出力の送信等である。
【0026】 以上本発明の代表的と思われる実施例につ
いて説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例構造
のみに限定されるものではなく、本発明にいう前記の構
成要件を備え、かつ、本発明にいう目的を達成し、以下
にいう効果を有する範囲内において適宜改変して実施す
ることができるものである。
【0027】
【発明の効果】本発明いう防爆型ガス検知部は、媒体信
号を送信する発光素子8と受信する受光素子9とを内部
に設けたセンサ室の前面に、4枚以上の金網を偏位角を
有するように重ね合わせた金網集合体または、その接合
面を融着して一体化した焼結金網からなる火炎逸走阻止
エレメントを配置し、校正用アダプタを、該校正用アダ
プタに内蔵した発光素子8a及び受光素子9aが、前記
センサ室の受光素子9及び発光素子8に、それぞれ相対
配置するようにセンサ室に着脱自在に装着し、それぞれ
の発光素子8,8aから発する信号を、対向配置させた
それぞれの受光素子9,9aに送信するのに、ガスの通
過に利用する前記火炎逸走阻止エレメントの微細または
微小な隙間を利用して行うようにしたものであるから、
火炎逸走阻止エレメントとは別に送受信信号用の穴を形
成する必要がないので、構造を簡単で小型のものにする
ことができる利点がある。
【0028】 殊に、本発明の防爆型ガス検知部にあって
は、このようにガスの通過と信号光の通過とを同じ火炎
逸走阻止エレメントを利用して行うようにしたものであ
るから、ガスをかけなくとも信号光の透過量の低減化を
感知して、例えば信号光が透過しない場合とかそれに近
い微細量となった場合とかを感知して、火炎逸走阻止エ
レメントの汚れや目詰まり状態を検出することができる
ので、火炎逸走阻止エレメントの保守点検を遅滞なく適
時に行うことができ、火炎逸走阻止エレメント の点検の
ために防爆型ガス検知部に点検用ガスを供給してガスセ
ンサの応答時間やガスセンサの出力を観察する必要がな
いという利点を有するものである。更に、火炎逸走阻止
エレメントをセンサ室とこのセンサ室に着脱自在に装着
した校正用アダプタとの間に介在させてあるので、火炎
逸走阻止エレメントを直接点検したり清掃したり、或い
は必要に応じて交換したりすることが簡単容易にできる
利点をも備えているものである。
【0029】 更に、第2発明にいう校正方法にあって
も、前記のように、ガスの通過と信号光との通過とを同
じ火炎逸走阻止エレメントを利用して行うようにしたも
のであるから、火炎逸走阻止エレメントの汚れや目詰ま
りの検出を信号光の透過量の低下の検知によって火炎逸
走阻止エレメントを取り出すことなく外部から知ること
ができ、火炎逸走阻止エレメントを常に良好な状態に保
持させて使用することができるという顕著な効果を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】防爆型ガス検知部の内部構造を示す平面断面図
である。
【図2】本発明のセンサ室の要部断面図である。
【図3】センサ室の要部の縦断面図である。
【図4】図3のA−A断面図である。
【図5】センサ室の内部構造と内蔵する制御回路のブロ
ック図及び校正用アダプタの内部構造と結線関係を示す
図である。
【図6】別実施例のセンサ室の要部の縦断面図である。
【図7】図6のB−B断面図である。
【図8】図6のセンサ室の内部構造と内蔵する制御回路
のブロック図及び校正用アダプタの内部構造と結線関係
を示す図である。
【図9】本発明のセンサ室を使用した防爆型ガス検知部
のブロック図である。
【図10】ガスセンサ出力とガス濃度の補正前の特性を
示す図である。
【図11】ガスセンサ出力とガス濃度の補正後の特性を
示す図である。
【図12】防爆規格に適合する火炎逸走阻止エレメント
を構成する金網集合体を示す図である。
【図13】防爆規格に適合する火炎逸走阻止エレメント
の断面を示す図である。
【図14】従来例のセンサ室の要部断面図である。
【符号の説明】
1 焼結金網 1a,1b 火炎逸走阻止エレメント 2 金網 3 防爆型ガス検知部 5 ガスセンサ 6 制御回路 7 端子部 8 センサ室の発光素子 8a 校正用アダプタの発光素子 9 センサ室の受光素子 9a 校正用アダプタの受光素子 10 校正信号設定器 11 校正用アダプタ 12 センサ室 13 ガス注入口 14 連結素子 15 CPU 16 信号発信器 17 表示器 18 信号設定部 19 伝導線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−91567(JP,A) 特開 平2−129540(JP,A) 実開 昭61−46461(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08C 13/00 - 25/04 G01D 3/00 G01D 3/08 G01N 27/12 H04Q 9/00 311

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサ室12に内蔵したガスセンサ5並
    びに制御回路6に接続され校正制御信号を出力する発光
    素子8と校正用信号設定器10からの信号を受信する受
    光素子9の前面に、4枚以上の金網2を偏位角を有する
    ように重ね合わせた金網集合体2Aまたは、その接合面
    を融着して一体化した焼結金網1からなる火炎逸走阻止
    エレメント1a,1b配置し、校正用アダプタ11
    を、校正用アダプタ11に内蔵した発光素子8a及び
    受光素子9aが、前記センサ室12の受光素子9及び発
    光素子8に、それぞれ相対配置するようにセンサ室12
    着脱自在に装着して、前記発光素子8からの信号を
    正用信号設定器10の受光素子9aに受信させるととも
    に、該校正用信号設定器10に設けた発光素子8aから
    発信する光通信用の校正制御信号を前記受光素子9に送
    信し前記センサ室12からの校正結果の信号を発光素
    子8から受光素子9aに発信して、その結果を校正用信
    号設定器10に内蔵する表示17に表示させることを
    特徴とする防爆型ガス検知部。
  2. 【請求項2】 センサ室12に内蔵したガスセンサ5並
    びに制御回路6に接続され校正制御信号を出力する発光
    素子8と校正用信号設定器10からの信号を受信する受
    光素子9の前面に、4枚以上の金網2を偏位角を有する
    ように重ね合わせた金網集合体2Aまたは、その接合面
    を融着して一体化した焼結金網1からなる火炎逸走阻止
    エレメント1a,1bを配置し、校正用アダプタ11
    を、該校正用アダプタ11に内蔵した発光素子8a及び
    受光素子9aが、前記センサ室12の受光素子9及び発
    光素子8に、それぞれ相対配置するようにセンサ室12
    に着脱自在に装着し、校正用信号設定器10から発信す
    る光通信用の校正用制御信号を、前記校正用アダプタ1
    1の発光素子8aから出力することにより、前記センサ
    室12に内蔵した受光素子9に入力して、センサ室12
    内でガスのゼロ調整、スパン校正、リニアライズ校正等
    の校正操作を行い、該センサ室12に内蔵したガスセン
    サ5からの校正結果信号を、前記センサ室12の発光素
    子8から、前記火炎逸走阻止エレメント1a,1bの微
    細空間を通して、前記校正用アダプタ 11の受光素子9
    aに入力することにより、前記校正用信号設定器10に
    返信送信して、その信号を当該校正用信号設定器10の
    表示器17に表示させることを特徴とする防爆型ガス検
    知部の校正方法
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