JP3979911B2 - 結露防止機能を備えたガスセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温、多湿の環境下で使用するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダクト内の可燃性ガスの検出は、通常、ダクトにセンサ取付け口を設け、ここにフレームアレスタを有して防爆構造として構成された可燃性ガスセンサを取付けることにより行われている。
一方、化学反応炉等に接続された排気管路には高温多湿、例えば温度が９０°Ｃ程度、相対湿度が１００％程度の流体が流れている。このような排気管路を流れるガスを上述の可燃性ガスセンサにより検出しようとすると、センサ取付け口からの放熱量が大きくなるため、センサ近傍の温度が露点以下に低下してセンサ内に水滴が生じるという問題がある。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としてつぎのものが存在する。
【特許文献１】
特公平６−５２６６２号公報
【特許文献２】
特開平６−２２３８５０号公報
【特許文献３】
特開2000-187014号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解消するため、センサの周囲にヒータを配置したり、断熱材により保温することも行われているが、加熱や断熱のための付帯設備の工事が必要となり、センサ取付けにコストがかかり、小型化が困難であるという問題がある。
また、排気管路からサンプリング流路により被検ガスを取出し、除湿手段を経由させてからセンサに導くことも考えられるが、装置構成が大がかりとなるばかりでなく、測定値を除去した水分量で補正する必要があり、信号処理が複雑化するという問題がある。
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、加熱や断熱のための付帯設備を必要とすることなく、防爆構造で高温多湿環境のガスを検出することができるガスセンサ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に本発明においては、通気口を備えたケースに、前記通気口の側から撥水性多孔質膜と、多孔質金属板と、発熱体ユニットと、ガス検知ユニットとを収容するとともに、前記発熱体ユニットが、中央に開口を備えた基体に、前記開口を跨ぎ、かつ通気用の残部を残すように発熱体を設けて構成されている。
【０００６】
【作用】
ガス取入口より浸入した高温、多湿の被検ガスは、発熱体ユニットにより加熱されている焼結多孔質金属板を通過し、発熱体近傍を経てガス検知ユニットに到達するので結露することがない。また、発熱体ユニットにより発火が生じても焼結多孔質金属板により外部に炎が逸走するのを防止する。
【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、図２は、本発明のガスセンサの第１実施の形態を示すものであって、ケース２は、その一端にガス取入口１、他端に接続用のリードピン３ａ〜３ｈが配されている。ケース２には、ガス取入口１の側から順番に撥水フィルタ４、パッキン５、焼結多孔質金属板６、第１スペーサ７、発熱体ユニット８、第２スペーサ９、ガス検知ユニット１０、さらにベース板１１を順に積層配置して収容し、ケース２の他端を絞って固定し、ガス検知ユニット１０からの接続用リードピン３ａ〜３ｈ及び位置決めピン３ｊを引出すように構成されている。
【０００８】
撥水フィルタ４は、シート状の多孔質テフ口ン（登録商標）樹脂で構成され、液滴の進入を防止するとともに塵埃の侵入も防止するものである。焼結多孔質金属板６は、金属粒子を焼結して多孔質材として構成されている。
第１スペーサ７は、焼結多孔質金属板６を支持するとともに、後述する発熱体ユニット８に被検ガスを流通させる貫通孔７ａが形成されている。
【０００９】
発熱体ユニット８は、図３(イ)(ロ)に示したように中央に貫通孔８ａを備えた基板８ｂに放射状に４本のリードピン３ｅ〜３ｈを植設し、貫通孔７ａを跨ぐようにチップ抵抗体からなる発熱体１２を、また基板８ｂの表面に感温素子１３を実装して、それぞれリードピン３ｅ〜３ｈに図示しない導電パターンを介して接続して構成されている。
【００１０】
第２スペーサ９は、上面に発熱体ユニット８を支持する凹部９ａと、下面にガス検知ユニット１０を中央に支持する凹部９ｂとを備えた被検ガスの流通が可能な貫通孔９ｃを中央部に形成して構成されている。
【００１１】
ガス検知ユニット１０は、図４(イ)、(ロ)に示したように中央に略楕円形の凹部１４ａを備えた基板１４に放射状に４本のリードピン３ａ〜３ｄを植設し、凹部１４ａを跨ぐようにガス検出素子１５と、温度補償素子１６とをリードピン３ａ〜３ｄに接続して構成されている。
【００１２】
これらの部材やユニットは、図５に示したようにガス取入口１を下方とするようにケース２を載置し、撥水フィルタ４、パッキン５、焼結多孔質金属板６、第１スペーサ７、発熱体ユニット８、第２スペーサ９、ガス検知ユニット１０を装填し、発熱体ユニット８とガス検知ユニット１０のリードピンを所定の位置に位置合わし、最後にベース板１１の貫通孔にリードピンを挿通して積層し、最後にケース２の開口部を絞ることにより組み付けられている。
【００１３】
このように構成されたガスセンサ１７は、図６に示したように可燃性ガスを含む高温多湿の流体が流れるダクト１８に設けられた取付け口１８ａに、リング状パッキン１９を介装して固定される。
この取付け口１８ａは、ダクト１８の最頂部の近傍に形成して、センサ１７のガス取入口１が下方を向くように取付けるのが望ましい。
【００１４】
このような状態において、環境中の流体がガス取入口１から進入すると、水滴や塵埃が撥水フィルタ４により除去された後、焼結多孔質金属板６を通過して発熱体ユニット８に到達し、発熱体１２の熱により露点以上に加温されてから、ガス検知ユニット１０に到達する。焼結多孔質金属板６は、発熱体ユニット８の輻射熱等により加熱されているから、ここで結露が生じるようなことはない。
【００１５】
同時に発熱体ユニット８の熱は、対流により上昇して最上に位置するガス検知ユニット１０を昇温させ、ガス検出素子１５や温度補償素子１６の周辺が露点以下になるのを有効に防止しする。
【００１６】
なお、センサ内に進入した可燃性ガスが発熱体ユニット８、またはガス検知ユニット１０の熱源により発火したとしても、焼結多孔質金属板６により外部に火炎が逸走するのを確実に阻止することができる。
【００１７】
なお、上述の実施例においてはガス検出素子１５と温度補償素子１６とによりガス検知ユニットを構成しているが、ガス検出素子のみで構成しても同様の作用を奏する。
また、上述の実施例においては、加熱用の抵抗素子としてチップ抵抗体を使用したが、ニク口ム線等の抵抗線を巻回して使用しても同様の作用を奏する。
さらに、上述の実施例においては、スペーサにより所定の間隔を形成して、汎用のガス検知ユニットを使用可能ならしめているが、発熱体ユニットの基板やガス検知ユニットの基板にスペーサに対応する凸部を一体に形成しても同様の作用を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ本発明のガスセンサの第１の実施形態の外観を示す上面図、側面図、底面図である。
【図２】 図(イ)、(ロ)は、それぞれ図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線での断面構造を示す図である。
【図３】 図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上ガスセンサを構成する発熱体ユニットの一実施例を示す正面図、及び断面図である。
【図４】 図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上ガスセンサを構成するガス検知ユニットの一実施例を示す正面図、及び断面図である。
【図５】 同上センサの組立工程を示す図である。
【図６】 同上センサをダクトに取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ガス取入口
２ ケース
４ 撥水フィルタ
５ パッキン
６ 焼結多孔質金属板
７ 第１スペーサ
８ 発熱体ユニット
９ 第２スペーサ
１０ ガス検知ユニット
１１ ベース板
１２ 発熱体
１３ 感温素子
１４ 基板
１５ ガス検出素子
１６ 温度補償素子
１７ ガスセンサ

Claims (4)

1. 通気口を備えたケースに、前記通気口の側から撥水性多孔質膜と、多孔質金属板と、発熱体ユニットと、ガス検知ユニットとを収容するとともに、
   前記発熱体ユニットが、中央に開口を備えた基体に、前記開口を跨ぎ、かつ通気用の残部を残すように発熱体を設けて構成されている結露防止機能を備えたガスセンサ。
2. 前記ガス検知ユニットが、少なくとも凹部を備えた基体に、前記凹部に対向するようにガス検知素子を配置して構成されている請求項１に記載の結露防止機能を備えたガスセンサ。
3. 前記撥水性多孔質膜と、前記多孔質金属板と、前記発熱体ユニットと、前記ガス検知ユニットとがベース材に装着され、また前記ケースの開口側を絞って前記ベース材が前記ケースに収容された状態で固定されている請求項１に記載の結露防止機能を備えたガスセンサ。
4. 通気口を備えたケースに、前記通気口の側から撥水性多孔質膜と、多孔質金属板と、発熱体ユニットと、ガス検知ユニットと収容するとともに、前記多孔質金属板と発熱体ユニットとの間、及び前記発熱体ユニットとガス検知ユニットとの間に中央部に貫通孔を備えたスペーサが配置されている結露防止機能を備えたガスセンサ。

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