JP3391436B2 - 炭酸ガス濃度測定装置 - Google Patents

炭酸ガス濃度測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術の分野】この発明は、基準大気の炭
酸ガス濃度に基づいて校正しながら測定する環境中の炭
酸ガスの濃度を測定する炭酸ガス濃度検知装置に関する 【０００２】 【従来の技術】固体電解質や、赤外線を用いた炭酸ガス
センサは、経時変化により出力のレベルが変動するた
め、特開平5-249073号公報に見られるように標準の空気
を構成する炭酸ガス濃度を測定して経時的に複数記憶
し、これを統計処理した値を校正用のデータとして感度
を補正することが行われている。 【０００３】これによれば、環境中の炭酸ガスの濃度が
標準の空気と同等の濃度に下がっていれば、炭酸ガス検
出手段の経年変化を補正することが可能であるが、近代
建築のオフィス等のように気密性が極めて高い環境にお
いては、環境中の炭酸ガスの濃度が最低値に到達するま
でに長時間を要するため、正確な校正が実用上、困難で
あるという問題がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころは、環境中の炭酸ガス濃度が最低値に到達するのを
待つことなく、感度やゼロ点等の校正項目を補正するこ
とができる炭酸ガス濃度測定装置を提供することであ
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るため本発明においては、炭酸ガス濃度検出手段からの
信号が減少傾向になったことを判定して大気の拡散によ
り規定される時間濃度関数の少なくとも３つの時間にお
ける値を検出して前記信号の最低値を予測する演算手段
と、予測された前記最低値に基づいて感度補正係数を更
新する校正手段とを備えるようにした。 【０００６】 【作用】環境中の炭酸ガスが減少傾向に入った状態で
は、炭酸ガスの濃度は、拡散方程式等により規定されて
ほぼ一義的に変化するので、その最低値を正確に予測す
るでき、したがって現実に炭酸ガス濃度が最低値に到達
するのを待つことなく校正が可能となる。 【０００７】 【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の炭酸
ガス濃度測定装置の一実施例を示すものであって、炭酸
ガス検出手段、この実施例においては赤外線非分散型検
出器１は、両端にガス流入口２とガス流出口３を備えた
基台４に固定されたチャンバ５と、これの一端に赤外線
放出手段６、この実施例では白熱電球を、また他端に赤
外線検出手段７、この実施例では赤外線焦電センサを設
け、さらに必要に応じて温度センサー８を組み込んで構
成されている。 【０００８】赤外線検出手段４からの信号は、信号取込
み手段１０により一定時間、たとえば１０分毎にメモリ
１１に取り込まれる。演算手段１２は、予め設定された
時刻や状況、つまり夜間や休日等の人の出入りが無く、
環境中の炭酸ガスが濃度が減少傾向となる状況の下で、
メモリに取り込まれた信号に基づいて最低値、つまり人
が存在しない状況での環境中の炭酸ガスの濃度を予測演
算するように構成されている。校正手段１３は、演算手
段１２により算出された値が基準値となるように感度補
正係数を更新し、感度補正係数に基づいて信号を補正し
て測定結果を出力する。 【０００９】次にこのように構成した装置の動作につい
て説明する。図２は、一般的なオフィスビルや学校等の
室内の炭酸ガス濃度の代表的な特性例で、活動期には人
の出入りにより炭酸ガス濃度は大きく変動し、また非活
動期には炭酸ガス濃度は下がり、或る一定値の最低値に
向かって収斂する。演算手段１２は、このような状況を
予め設定された時刻データや、赤外線非分散型検出器１
からの信号により検知して、予測曲線を構築して収束点
を算出する。 【００１０】すなわち、室内環境のガス濃度の変化特性
は、容積Ｒ（ｍ3）の室内にガスがｋ（ｍ3／ｈ）の割合
で発生しているとき、室内および外気中のガス濃度をそ
れぞれｐ、ｐ0（容積比）、換気量をＱ（ｍ3／ｈ）、時
間をｔとすれば、 【数１】 なる一般式で表される。 【００１１】ここで、一般的なオフィスビルや学校等の
室内の炭酸ガス濃度は、活動期から非活動期へ移行する
場合、非活動期には、炭酸ガスの発生する割合ｋと換気
される割合Ｑは、一定と考えられる。室内の容積Ｒは不
変であるので、 −ｋ／Ｑ（＝ｃ） 、 −Ｑ／Ｒ（＝ｂ） 、 ｐ０＋ｋ／Ｑ（＝α） は、いずれも定数値である。 【００１２】したがって、非活動期の濃度の減衰特性
は、時間ｔの指数関数の一般式として 【数２】 濃度ｆ(t)＝Ｃ・ｅｘｐ（ｂ・ｔ）＋α ・・・・（１） （ただし、Ｃ、ｂはそれぞれ定数である）と表すことが
出来る。 【００１３】ここで、ｂ（＝−Ｑ／Ｒ）は、ｂ＜０であ
るので時間を無限とした場合、指数関数部は０になり、
濃度ｆ(t)は、 【数３】濃度ｆ(t)＝α（ｔ→∞） となり、αは理想最低値と言うことが出来る。 【００１４】ここで、（１）式は 【数４】ｆ(t)−α＝Ｃ・ｅｘｐ（ｂ・ｔ） と変形できて右項は指数関数のみとなり、一定時間当た
りの変化率は一定という指数関数の法則から、下式の関
係が成り立つ。 【００１５】 【数５】 （なお、 t1、t2、t3：経過中の連続する一定な時間間
隔を示す） 【００１６】したがって、 【数６】 式（３）から濃度を一定間隔毎に測定して連続する３点
の値を得ると、図３に示すように減少傾向に入った任意
時点で収束値を求めることができる。 【００１７】言うまでもなく、式（３）は、定数Ｃ、ｂ
の値に関係がなく、したがって、室内容積Ｒ（ｍ3）、
ガス発生量ｋ（ｍ3／ｈ）、および換気量Ｑ（ｍ3／ｈ）
の値によらず、その値に変化がなければ、どのような環
境でも適用できる高い普遍性を備えている。 【００１８】このようにして、環境中の炭酸ガスの濃度
が、拡散方程式等により規定される規則に則って変動し
ている場合には、現実の炭酸ガスの濃度が最低値に到達
するのを待つことなく、校正手段１３は、算出された収
束点の炭酸ガス濃度に基づいて補正係数を更新して校正
を行う。 【００１９】なお、図４に示した如く炭酸ガスの濃度が
減少傾向とならない場合には、演算手段１２は、自動感
度補正が可能でない環境と判断して収束点の演算を実行
することなく、また校正手段１３は前回の感度補正係数
に基づいて感度を補正する。なお、赤外線非分散型炭酸
ガス濃度検出器１の感度が温度により変動する場合に
は、温度センサー８からの信号により温度補正すると、
より正確な補正係数を算出することができる。 【００２０】なお、上述の実施例においては環境中の炭
酸ガスが濃度が減少傾向となり、校正に適した状況を、
予め設定した夜間や休日の時刻データに基づいて検出し
ているが、炭酸ガス検出手段からの信号の変化状況に基
づいて判定することもできる。 【００２１】また、上述の実施例においては、炭酸ガス
検出手段として赤外線非分散型炭酸ガス濃度検出器を使
用しているが、固体電解質等の他の炭酸ガス検出手段を
用いた炭酸ガス濃度測定装置に適用しても同様の作用を
奏することは明らかである。 【００２２】 【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
換気の不良な環境中においても最低値を正確に予測して
現実に炭酸ガス濃度が最低値に到達するのを待つことな
く、炭酸ガス濃度検出手段の経年変化を確実に補正する
ことができる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。 【図２】感度補正係数の取得が可能な状況の一例を示す
線図である。 【図３】本発明により予測された炭酸ガス濃度の収束値
を示す線図である。 【図４】感度補正係数の取得が不可能な状況の一例を示
す線図である。 【符号の説明】 １ 赤外線非分散型検出器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−11477（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308073（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−162659（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84438（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270315（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−329559（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＰＡＴＯＬＩＳ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 炭酸ガス濃度検出手段からの信号が減少
    傾向になったことを判定して大気の拡散により規定され
    る時間濃度関数の少なくとも３つの時間における値を検
    出して前記信号の最低値を予測する演算手段と、予測さ
    れた前記最低値に基づいて感度補正係数を更新する校正
    手段とを備えた炭酸ガス濃度測定装置。
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