JP3929846B2 - 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度、及び低濃度の可燃性ガスを、それぞれ異なる形式のセンサにより検出する間欠駆動型可燃性ガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
爆発下限界以下程度の低濃度の可燃性ガスの検出には、ヒータに酸化触媒層を形成した接触燃焼型ガスセンサが、また高濃度の可燃性ガスの検出には、非酸化層が形成された熱線からなる熱伝導型ガスセンサが使用され、低濃度から高濃度の広い領域の可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置にあっては、検出すべき可燃性ガスの濃度に応じてスイッチにより一方のセンサを選択したり、また接触燃焼型ガスセンサの検出信号がスケールオーバとなった時点を検出して伝導型ガスセンサに切り替えるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触燃焼型ガスセンサは、雰囲気中の酸素と可燃性ガスとの酸化反応による発熱をヒータの抵抗変化として検出するため、可燃性ガスの濃度が酸欠を引き起こすような極めて高い場合には、酸化反応が生じず、可燃性ガスが存在しないがごとき結果となる。
そればかりでなく、特許公開公報号に見られるように、携帯型ガス検出装置にあっては検出部のヒータでの消費電力を節減するため、例えば８秒の周期で２秒間通電するという間欠駆動方式が採用されている。
このような間欠駆動方式のガス検出装置にあっては、可燃性ガスの濃度が急激に変動した場合には、切り換えることできないという問題がある。
本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、可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる間欠駆動型可燃性ガス検出装置を提供することである。
【０００４】
【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に本発明においては、接触燃焼型ガスセンサを備えた低濃度領域検出部と、熱伝導型ガスセンサを備えた高濃度領域検出部とを切換手段により切り換えて可燃性ガスの濃度を検出周期の間だけ間欠的に測定する可燃性ガス検出装置において、前記低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたこと、及び前記低濃度領域検出部の作動期間内に安定状態に到達することなく変化することのいずれかを検出して前記高濃度領域検出部からの信号を選択するようにした。
【０００５】
【作用】
酸素濃度が燃焼に十分な濃度の環境下で可燃性ガスが高濃度に存在する場合には、接触燃焼型ガスセンサの検出出力が規定値を超えるから、熱伝導型ガスセンサに切り替える。
また、酸素濃度が触媒上で可燃性ガスを燃焼させるには不十分な場合には、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼が生じ、安定状態に到達できないから、この変化を検出して熱伝導型ガスセンサに切り替える。
【０００６】
【発明の実施の態様】
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、本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示すものであって、図中符号１、２はそれぞれ高濃度領域ガス検出部、低濃度領域ガス検出部で、熱伝導性ガス検知センサＳ１と、接触燃焼型ガスセンサＳ２をそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２と直列接続して、電源１１、２１から電力の供給を受けるパルス発生手段１２，２２の電力を供給するとともに、センサＳ１、Ｓ２には電源定電圧維持回路１３、２３を介して一定電圧が印加されている。
【０００７】
熱伝導型ガスセンサＳ１は、温度抵抗係数が大きく、かつ被検ガスに対して触媒作用を奏しない材料、例えば白金に金メッキを施した材料を、被検ガスと熱伝導関係を形成するように配置して構成されている。
【０００８】
接触燃焼型ガスセンサＳ２は、図２に示したように通電により発熱するヒータコイル１０に、熱伝導関係を形成するように電気絶縁性材料、たとえばアルミナ等の電気絶縁層１１を形成し、その外周に可燃性ガスと酸素との酸化反応を促す酸化触媒層１２を形成して構成されている。
【０００９】
これら高濃度領域ガス検出部１、低濃度領域ガス検出部２には、それぞれ図３(イ)に示したように所定周期Ｔ１、例えば８秒ごとに熱伝導性センサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が定常状態に到達するに要する時間Ｔ２、例えば２秒の電力を供給するパルス発生手段３に接続されている。
【００１０】
再び図１に戻って、高濃度領域ガス検出部１の検出信号は、切換手段５に、また低濃度領域ガス検出部２の検出信号は、後述する判定手段４と、切換手段５とにそれぞれ出力している。
【００１１】
判定手段４は、低濃度領域ガス検出部２の検出出力が規定値を超えた場合、または低濃度領域ガス検出部２の信号レベルが特異的に変化したことを検出して切換手段５に切り換え信号を出力する。
【００１２】
切換手段５は、常時は、低濃度領域ガス検出部２からの信号を測定手段６に出力する一方、判定手段４からの切り換え信号の入力により高濃度領域ガス検出部１の信号を測定手段６に出力するように構成されている。
【００１３】
この実施例において可燃性ガスの濃度が、低濃度領域に収まっている状態では、判定手段４から信号が出力しないため、切換手段５は低濃度領域ガス検出部２からの検出信号を測定手段６に出力する。
この状態で、パルス発生手段１３、２３から周期Ｔ１ごとに時間Ｔ２のパルス電力が出力すると、熱伝導性センサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が時間とともに上昇する。検出対象となっている接触燃焼型ガスセンサＳ２は図３(ロ)、図４(イ)に示したように時間と共に所定温度に上昇し、所定時間後Ｔ３でガスの濃度に比例した温度で定常状態となる。
【００１４】
すなわち、酸化触媒層１２により可燃性ガスがその濃度に応じた発熱量で発熱するから、ヒータコイル１０が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル１０の抵抗値も上昇して定常状態で安定する。測定手段６は、定常状態に到達した時点の信号レベルＬ１と、データ記憶手段７に格納されている検量線データとに基づいて低い濃度の可燃性ガスを検出する。
【００１５】
一方、接触燃焼型ガスセンサＳ２での接触燃焼が不可能となるような高い濃度の可燃性ガスが急激に流入すると、ヒータコイル１０が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル１０の抵抗値も上昇するものの、酸素が存在しないため図４(ロ)に示したようにセンサＳ２に吸着されている酸素により酸化触媒層１２で可燃性ガスが燃焼して時間Ｔ３にはレベルＬ２の信号を出力する。
【００１６】
しかし時間とともに吸着などによる酸素が消失するから、可燃性ガスの接触燃焼が停止して燃焼による発熱が停止する。
その後は、ヒータコイル１０の熱がエアに比較して熱伝導率の高い可燃性ガスにより奪われ、純粋なエアが接触している場合よりも抵抗値が低下して低濃度領域検出部２の出力信号がレベルＬ３に上昇する。
【００１７】
このように通常状態では定常状態(図４(イ))に到達する時点でも出力信号のレベルが上昇することを判定手段４が検出して切り換え信号を出力する。
【００１８】
なお、このように出力信号が特異的に変動したことを検出する手法としては、谷の信号レベルＬ２と、通電終了直前の信号レベルＬ３との比が１未満、例えば０．９８になったことを検出すればよい。図５は、空気に含まれる可燃性ガスの濃度と、Ｌ２とＬ３との比を示すもので、接触燃焼型ガスセンサＳ２が検出範囲とする０乃至５％未満では、比Ｌ２／Ｌ３は０．９８以上であり、また熱伝導型ガスセンサＳ１により確実に検出できる５％以上では比Ｌ２／Ｌ３は０．９８未満となることが確認された。
【００１９】
これにより、切換手段５は、高濃度領域ガス検出部１からの検出信号を測定手段６に出力して、高くなったガスの濃度を高濃度領域ガス検出部１の信号と、データ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が可燃性ガスの濃度を出力する。
【００２０】
なお、環境中の可燃ガスの濃度が低く、かつその濃度が時間と共に上昇した場合には、低濃度領域ガス検出部２からの信号のレベルＬ１が基準値を超えるから、これを判定手段４が検出して切換手段５が高濃度領域ガス検出部１の信号を測定手段６に出力する。
【００２１】
可燃性ガスの濃度が、時間と共に低下して高濃度領域ガス検出部１の検出信号のレベルが基準値を下回ると、判定手段４からの切り換え信号が停止するから、切換手段５は低濃度領域ガス検出部２からの検出信号を測定手段６に出力し、濃度の低い可燃性ガスを接触燃焼型ガスセンサＳ２の信号と、データ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が高い感度で測定する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、間欠駆動であっても可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】接触燃焼型ガスセンサの一実施例を示す断面図である。
【図３】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上装置の動作を示す線図である。
【図４】図(イ)(ロ)は、高濃度領域ガス検出部からの信号を示す線図である。
【図５】可燃性ガスの濃度と、高濃度領域ガス検出部からの信号の変化率を示す線図である。
【符号の説明】
１ 高濃度領域ガス検出部
２ 低濃度領域ガス検出部
３ パルス発生手段
４ 判定手段
５ 切換手段
６ 測定手段
７ データ記憶手段
１０ ヒータコイル
１１ 電気絶縁層
Ｓ１ 熱伝導型ガスセンサ
Ｓ２ 接触燃焼型ガスセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度、及び低濃度の可燃性ガスを、それぞれ異なる形式のセンサにより検出する間欠駆動型可燃性ガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
爆発下限界以下程度の低濃度の可燃性ガスの検出には、ヒータに酸化触媒層を形成した接触燃焼型ガスセンサが、また高濃度の可燃性ガスの検出には、非酸化層が形成された熱線からなる熱伝導型ガスセンサが使用され、低濃度から高濃度の広い領域の可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置にあっては、検出すべき可燃性ガスの濃度に応じてスイッチにより一方のセンサを選択したり、また接触燃焼型ガスセンサの検出信号がスケールオーバとなった時点を検出して伝導型ガスセンサに切り替えるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触燃焼型ガスセンサは、雰囲気中の酸素と可燃性ガスとの酸化反応による発熱をヒータの抵抗変化として検出するため、可燃性ガスの濃度が酸欠を引き起こすような極めて高い場合には、酸化反応が生じず、可燃性ガスが存在しないがごとき結果となる。
そればかりでなく、特許公開公報号に見られるように、携帯型ガス検出装置にあっては検出部のヒータでの消費電力を節減するため、例えば８秒の周期で２秒間通電するという間欠駆動方式が採用されている。
このような間欠駆動方式のガス検出装置にあっては、可燃性ガスの濃度が急激に変動した場合には、切り換えることできないという問題がある。
本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、可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる間欠駆動型可燃性ガス検出装置を提供することである。
【０００４】
【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に本発明においては、接触燃焼型ガスセンサを備えた低濃度領域検出部と、熱伝導型ガスセンサを備えた高濃度領域検出部とを切換手段により切り換えて可燃性ガスの濃度を検出周期の間だけ間欠的に測定する可燃性ガス検出装置において、前記低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたこと、及び前記低濃度領域検出部の作動期間内に安定状態に到達することなく変化することのいずれかを検出して前記高濃度領域検出部からの信号を選択するようにした。
【０００５】
【作用】
酸素濃度が燃焼に十分な濃度の環境下で可燃性ガスが高濃度に存在する場合には、接触燃焼型ガスセンサの検出出力が規定値を超えるから、熱伝導型ガスセンサに切り替える。
また、酸素濃度が触媒上で可燃性ガスを燃焼させるには不十分な場合には、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼が生じ、安定状態に到達できないから、この変化を検出して熱伝導型ガスセンサに切り替える。
【０００６】
【発明の実施の態様】
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、本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示すものであって、図中符号１、２はそれぞれ高濃度領域ガス検出部、低濃度領域ガス検出部で、熱伝導性ガス検知センサＳ１と、接触燃焼型ガスセンサＳ２をそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２と直列接続して、電源１１、２１から電力の供給を受けるパルス発生手段１２，２２の電力を供給するとともに、センサＳ１、Ｓ２には電源定電圧維持回路１３、２３を介して一定電圧が印加されている。
【０００７】
熱伝導型ガスセンサＳ１は、温度抵抗係数が大きく、かつ被検ガスに対して触媒作用を奏しない材料、例えば白金に金メッキを施した材料を、被検ガスと熱伝導関係を形成するように配置して構成されている。
【０００８】
接触燃焼型ガスセンサＳ２は、図２に示したように通電により発熱するヒータコイル１０に、熱伝導関係を形成するように電気絶縁性材料、たとえばアルミナ等の電気絶縁層１１を形成し、その外周に可燃性ガスと酸素との酸化反応を促す酸化触媒層１２を形成して構成されている。
【０００９】
これら高濃度領域ガス検出部１、低濃度領域ガス検出部２には、それぞれ図３(イ)に示したように所定周期Ｔ１、例えば８秒ごとに熱伝導性センサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が定常状態に到達するに要する時間Ｔ２、例えば２秒の電力を供給するパルス発生手段３に接続されている。
【００１０】
再び図１に戻って、高濃度領域ガス検出部１の検出信号は、切換手段５に、また低濃度領域ガス検出部２の検出信号は、後述する判定手段４と、切換手段５とにそれぞれ出力している。
【００１１】
判定手段４は、低濃度領域ガス検出部２の検出出力が規定値を超えた場合、または低濃度領域ガス検出部２の信号レベルが特異的に変化したことを検出して切換手段５に切り換え信号を出力する。
【００１２】
切換手段５は、常時は、低濃度領域ガス検出部２からの信号を測定手段６に出力する一方、判定手段４からの切り換え信号の入力により高濃度領域ガス検出部１の信号を測定手段６に出力するように構成されている。
【００１３】
この実施例において可燃性ガスの濃度が、低濃度領域に収まっている状態では、判定手段４から信号が出力しないため、切換手段５は低濃度領域ガス検出部２からの検出信号を測定手段６に出力する。
この状態で、パルス発生手段１３、２３から周期Ｔ１ごとに時間Ｔ２のパルス電力が出力すると、熱伝導性センサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が時間とともに上昇する。検出対象となっている接触燃焼型ガスセンサＳ２は図３(ロ)、図４(イ)に示したように時間と共に所定温度に上昇し、所定時間後Ｔ３でガスの濃度に比例した温度で定常状態となる。
【００１４】
すなわち、酸化触媒層１２により可燃性ガスがその濃度に応じた発熱量で発熱するから、ヒータコイル１０が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル１０の抵抗値も上昇して定常状態で安定する。測定手段６は、定常状態に到達した時点の信号レベルＬ１と、データ記憶手段７に格納されている検量線データとに基づいて低い濃度の可燃性ガスを検出する。
【００１５】
一方、接触燃焼型ガスセンサＳ２での接触燃焼が不可能となるような高い濃度の可燃性ガスが急激に流入すると、ヒータコイル１０が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル１０の抵抗値も上昇するものの、酸素が存在しないため図４(ロ)に示したようにセンサＳ２に吸着されている酸素により酸化触媒層１２で可燃性ガスが燃焼して時間Ｔ３にはレベルＬ２の信号を出力する。
【００１６】
しかし時間とともに吸着などによる酸素が消失するから、可燃性ガスの接触燃焼が停止して燃焼による発熱が停止する。
その後は、ヒータコイル１０の熱がエアに比較して熱伝導率の高い可燃性ガスにより奪われ、純粋なエアが接触している場合よりも抵抗値が低下して低濃度領域検出部２の出力信号がレベルＬ３に上昇する。
【００１７】
このように通常状態では定常状態(図４(イ))に到達する時点でも出力信号のレベルが上昇することを判定手段４が検出して切り換え信号を出力する。
【００１８】
なお、このように出力信号が特異的に変動したことを検出する手法としては、谷の信号レベルＬ２と、通電終了直前の信号レベルＬ３との比が１未満、例えば０．９８になったことを検出すればよい。図５は、空気に含まれる可燃性ガスの濃度と、Ｌ２とＬ３との比を示すもので、接触燃焼型ガスセンサＳ２が検出範囲とする０乃至５％未満では、比Ｌ２／Ｌ３は０．９８以上であり、また熱伝導型ガスセンサＳ１により確実に検出できる５％以上では比Ｌ２／Ｌ３は０．９８未満となることが確認された。
【００１９】
これにより、切換手段５は、高濃度領域ガス検出部１からの検出信号を測定手段６に出力して、高くなったガスの濃度を高濃度領域ガス検出部１の信号と、データ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が可燃性ガスの濃度を出力する。
【００２０】
なお、環境中の可燃ガスの濃度が低く、かつその濃度が時間と共に上昇した場合には、低濃度領域ガス検出部２からの信号のレベルＬ１が基準値を超えるから、これを判定手段４が検出して切換手段５が高濃度領域ガス検出部１の信号を測定手段６に出力する。
【００２１】
可燃性ガスの濃度が、時間と共に低下して高濃度領域ガス検出部１の検出信号のレベルが基準値を下回ると、判定手段４からの切り換え信号が停止するから、切換手段５は低濃度領域ガス検出部２からの検出信号を測定手段６に出力し、濃度の低い可燃性ガスを接触燃焼型ガスセンサＳ２の信号と、データ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が高い感度で測定する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、間欠駆動であっても可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】接触燃焼型ガスセンサの一実施例を示す断面図である。
【図３】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上装置の動作を示す線図である。
【図４】図(イ)(ロ)は、高濃度領域ガス検出部からの信号を示す線図である。
【図５】可燃性ガスの濃度と、高濃度領域ガス検出部からの信号の変化率を示す線図である。
【符号の説明】
１ 高濃度領域ガス検出部
２ 低濃度領域ガス検出部
３ パルス発生手段
４ 判定手段
５ 切換手段
６ 測定手段
７ データ記憶手段
１０ ヒータコイル
１１ 電気絶縁層
Ｓ１ 熱伝導型ガスセンサ
Ｓ２ 接触燃焼型ガスセンサ
Claims (1)
- 接触燃焼型ガスセンサを備えた低濃度領域検出部と、熱伝導型ガスセンサを備えた高濃度領域検出部とを切換手段により切り換えて可燃性ガスの濃度を検出周期の間だけ間欠的に測定する可燃性ガス検出装置において、
前記低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたこと、及び前記低濃度領域検出部の作動期間内に安定状態に到達することなく変化することのいずれかを検出して前記高濃度領域検出部からの信号を選択する間欠駆動型可燃性ガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002217844A JP3929846B2 (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002217844A JP3929846B2 (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004061215A JP2004061215A (ja) | 2004-02-26 |
| JP3929846B2 true JP3929846B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=31939193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002217844A Expired - Lifetime JP3929846B2 (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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| KR101459576B1 (ko) | 2013-08-27 | 2014-11-07 | 한국원자력기술 주식회사 | 두 종류의 센서를 이용한 수소농도 측정방법 |
| JP6879684B2 (ja) * | 2016-07-08 | 2021-06-02 | 三菱重工業株式会社 | 水素濃度計測装置 |
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2002
- 2002-07-26 JP JP2002217844A patent/JP3929846B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2004061215A (ja) | 2004-02-26 |
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