JP3986750B2 - サンプリング式ガス検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、サンプリング式ガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サンプリング管を用いるガス検出装置では、ガスセンサまで空気を搬送させるために吸引ポンプを用いている。このようなポンプは、安定した吸引量でかつ静かに稼働するものが用いられるが、そのような性能を要求すると当然高価なものが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなガスセンサに、光音響式のものを用いると、検出機構がいわゆるマイクと同じであるので、ノイズを拾いやすいく、吸引ポンプには、音や振動が極めて少ないものが要求される。その結果、システム全体としては高価なものとなってしまう。
【０００４】
したがって、この発明は、ポンプに高性能を要求せずにノイズを低減できる装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光音響式ガスセンサと、該光音響式ガスセンサに監視区域の空気を搬送するためのサンプリング管と、該サンプリング管を介して前記光音響式ガスセンサに前記監視区域の空気を導入するための吸引ポンプと、前記光音響式ガスセンサと前記吸引ポンプとの間に配置される消音室と、からなるサンプリング式ガス検出装置において、前記消音室は両端の２室とそれらの間の中央の１室との３つの部屋に区切られ、かつ、前記消音室の両端の２室に前記サンプリング管を介して前記監視区域の空気が分岐して導入され、その後に、前記消音室の中央の１室に通口を介して両端の２室からの空気が対向して混合されることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明を利用した一実施の形態を示す概略図である。
【０００７】
図において、１は光音響式ガスセンサ、２は吸引ポンプの一例としてのダイヤフラム型ポンプ、３は消音室であり、ポンプ２から消音室３へは吸引管７によって、また、消音室３から光音響式ガスセンサ１へは導入管８によって、それぞれ接続されている。そして、ポンプ２によって吸引される詳細に示さないサンプリング管は、ポンプ２に示した矢印方向から接続されることとなる。
【０００８】
このような構成のうち、ガスセンサ１は、検出原理として、対象ガスに赤外線を照射するときに特定の波長（例えばＣＯ２では約４．３マイクロメートル等）に吸収が起こり、気体分子の内部エネルギーが増加して容器内の圧力上昇として測定されるものであり、詳細に示さないが、具体的には検出室を備え、そこへ赤外線光源を所定周期で点滅させ、微小圧力変化をマイク（マイクロフォン）で測定する構成を有している。このマイクの出力はガス濃度に比例する。このような、光音響式のガスセンサの検出原理は、他の固定電解質方式や光波干渉方式などに比べて選択性に優れている。
【０００９】
また、ダイヤフラム型ポンプ２は、その特徴として排気圧力が大きく、コンパクトで安価であるのに大きな排気圧が得られるという利点がある。しかしその反面、排気を脈動させてしまい、これを光音響式ガスセンサ１に組み合わせると、このポンプ２による振動等を含めてガスセンサ１に大きなノイズ出力を与えてしまう。
【００１０】
これに対して、この実施の形態では、ガスセンサ１およびポンプ２の間に、消音室３を配置している。この消音室３は、筐体をゴム製等の弾性を有する素材で形成されているとともに、その内部にスポンジＳを備えている。これにより、スポンジＳ自体の防音性に加え、空気がスポンジＳを通過する際に発生する圧力損失によるエネルギーを体積膨張としてゴム製の消音室３筐体による弾力が受け止める。この結果、脈動して流入した空気を平滑化するとともに、振動や雑音を吸収してノイズ出力を低下させることができる。
【００１１】
また、この消音室３は、３つの部屋４、５、６に区切られ、空気が消音室３内のスポンジＳを通過する距離を増し、圧力振動の共振を避ける構造とされている。すなわち、吸引管７からの空気が流入口９、１０から両サイドの部屋４、６に導入され、その後再び中央の部屋５で混合される。このとき、通口１１、１２から導入される空気は経路が異なるため圧力振動の位相差によって打ち消されることとなる。これによって、消音室３の効果が部屋を区切らず大きな部屋としなくても十分得ることができ、さらに、筐体を小さくできることから、容量的に応答性が問題とならない。
【００１２】
つぎに、この実施の形態による検出出力の結果を、図２のグラフに示す。
【００１３】
図２において、縦軸は二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）であり、横軸は時間（秒）である。そして、グラフ中の検出値について、Ａはこの実施の形態による出力変化、また、Ｂはこの実施の形態の消音室３を１部屋に構成した場合の出力変化、さらに、Ｃは消音室３を用いずにガスセンサ１にポンプ２を直結した場合の出力である。そして、横軸の流れにおいて、電源投入時から出力を取り始め、１００秒後に、ポンプ２をオンして吸引を開始し、さらに２００秒後に１５００ｐｐｍの二酸化炭素の注入を開始している。
【００１４】
この結果から、Ｃにおける直結の場合、ポンプ２のオンと同時にノイズによって大きく振り切っており、測定不可能となっている。これに対して、Ａ、Ｂにおける消音室３を用いる場合には、わずかにノイズが認められるが、測定は十分に可能であり、さらに、Ａにおける３部屋の消音室３の場合には、Ｂに比べてノイズがほぼ半減している。そして、二酸化炭素注入時の出力の立上がりについては、Ａにおける３部屋の消音室３の場合がＢの１部屋の消音室の場合よりも応答性がよいことが示されている。
【００１５】
このように、光音響式ガスセンサ１にポンプ２を接続して用いるときに、その間に消音室３を配置することで、安定したガス検出が可能であり、消音室３は３部屋でなく、１部屋でも使用可能である。
【００１６】
また、この実施の形態では、詳細に示さないサンプリング管からポンプ２、消音室３、さらにガスセンサ１を通過して排気される方向で空気が流されているが、逆方向、すなわちガスセンサ１、消音室３を介してポンプ２に流れるようにしても実施可能である。このような、気流の方向について、検出するガスによって異なり、二酸化炭素を対象とする場合には、消音室３による吸着作用は考えられずにいずれの方向でもよい。しかし、スポンジＳを用いるときに吸着されるガス種の場合には、その点を考慮した機器の配置が必要となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のような、各実施形態に基づいて、この発明は、光音響式ガスセンサと、該光音響式ガスセンサに監視区域の空気を搬送するためのサンプリング管と、該サンプリング管を介して前記光音響式ガスセンサに前記監視区域の空気を導入するための吸引ポンプと、前記光音響式ガスセンサと前記吸引ポンプとの間に配置される消音室と、からなるサンプリング式ガス検出装置において、前記消音室は両端の２室とそれらの間の中央の１室との３つの部屋に区切られ、かつ、前記消音室の両端の２室に前記サンプリング管を介して前記監視区域の空気が分岐して導入され、その後に、前記消音室の中央の１室に通口を介して両端の２室からの空気が対向して混合されるので、吸引ポンプに音や振動が極めて少ないものを要求しなくとも、消音室がノイズを低減し、効率よくガスを検出することを可能とする。
【００１８】
また、消音室は、内部にスポンジを備えるとともに、消音室は、筐体が弾性を備える素材で形成されていて、これらにより、スポンジ自体の防音性に加え、空気がスポンジを通過する際に発生する圧力損失によるエネルギーを体積膨張としてゴム製の消音室筐体による弾力が受け止めることができる。この結果、脈動して流入した空気を平滑化するとともに、振動や雑音を吸収してノイズ出力を低下させることができる。
【００１９】
さらに、消音室は、複数の部屋に分けられ、空気が消音室内のスポンジを通過する距離を増し、圧力振動の共振を避けることが可能であり、消音室の作用を大きな部屋としなくても十分得ることができ、さらに、ポンプを小さくできることから、応答性に影響がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】図1のガス検出装置他２例による検出出力の変化を示すグラフ図。
【符号の説明】
１ ガスセンサ
２ ポンプ
３ 消音室
【産業上の利用分野】
本発明は、サンプリング式ガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サンプリング管を用いるガス検出装置では、ガスセンサまで空気を搬送させるために吸引ポンプを用いている。このようなポンプは、安定した吸引量でかつ静かに稼働するものが用いられるが、そのような性能を要求すると当然高価なものが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなガスセンサに、光音響式のものを用いると、検出機構がいわゆるマイクと同じであるので、ノイズを拾いやすいく、吸引ポンプには、音や振動が極めて少ないものが要求される。その結果、システム全体としては高価なものとなってしまう。
【０００４】
したがって、この発明は、ポンプに高性能を要求せずにノイズを低減できる装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光音響式ガスセンサと、該光音響式ガスセンサに監視区域の空気を搬送するためのサンプリング管と、該サンプリング管を介して前記光音響式ガスセンサに前記監視区域の空気を導入するための吸引ポンプと、前記光音響式ガスセンサと前記吸引ポンプとの間に配置される消音室と、からなるサンプリング式ガス検出装置において、前記消音室は両端の２室とそれらの間の中央の１室との３つの部屋に区切られ、かつ、前記消音室の両端の２室に前記サンプリング管を介して前記監視区域の空気が分岐して導入され、その後に、前記消音室の中央の１室に通口を介して両端の２室からの空気が対向して混合されることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明を利用した一実施の形態を示す概略図である。
【０００７】
図において、１は光音響式ガスセンサ、２は吸引ポンプの一例としてのダイヤフラム型ポンプ、３は消音室であり、ポンプ２から消音室３へは吸引管７によって、また、消音室３から光音響式ガスセンサ１へは導入管８によって、それぞれ接続されている。そして、ポンプ２によって吸引される詳細に示さないサンプリング管は、ポンプ２に示した矢印方向から接続されることとなる。
【０００８】
このような構成のうち、ガスセンサ１は、検出原理として、対象ガスに赤外線を照射するときに特定の波長（例えばＣＯ２では約４．３マイクロメートル等）に吸収が起こり、気体分子の内部エネルギーが増加して容器内の圧力上昇として測定されるものであり、詳細に示さないが、具体的には検出室を備え、そこへ赤外線光源を所定周期で点滅させ、微小圧力変化をマイク（マイクロフォン）で測定する構成を有している。このマイクの出力はガス濃度に比例する。このような、光音響式のガスセンサの検出原理は、他の固定電解質方式や光波干渉方式などに比べて選択性に優れている。
【０００９】
また、ダイヤフラム型ポンプ２は、その特徴として排気圧力が大きく、コンパクトで安価であるのに大きな排気圧が得られるという利点がある。しかしその反面、排気を脈動させてしまい、これを光音響式ガスセンサ１に組み合わせると、このポンプ２による振動等を含めてガスセンサ１に大きなノイズ出力を与えてしまう。
【００１０】
これに対して、この実施の形態では、ガスセンサ１およびポンプ２の間に、消音室３を配置している。この消音室３は、筐体をゴム製等の弾性を有する素材で形成されているとともに、その内部にスポンジＳを備えている。これにより、スポンジＳ自体の防音性に加え、空気がスポンジＳを通過する際に発生する圧力損失によるエネルギーを体積膨張としてゴム製の消音室３筐体による弾力が受け止める。この結果、脈動して流入した空気を平滑化するとともに、振動や雑音を吸収してノイズ出力を低下させることができる。
【００１１】
また、この消音室３は、３つの部屋４、５、６に区切られ、空気が消音室３内のスポンジＳを通過する距離を増し、圧力振動の共振を避ける構造とされている。すなわち、吸引管７からの空気が流入口９、１０から両サイドの部屋４、６に導入され、その後再び中央の部屋５で混合される。このとき、通口１１、１２から導入される空気は経路が異なるため圧力振動の位相差によって打ち消されることとなる。これによって、消音室３の効果が部屋を区切らず大きな部屋としなくても十分得ることができ、さらに、筐体を小さくできることから、容量的に応答性が問題とならない。
【００１２】
つぎに、この実施の形態による検出出力の結果を、図２のグラフに示す。
【００１３】
図２において、縦軸は二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）であり、横軸は時間（秒）である。そして、グラフ中の検出値について、Ａはこの実施の形態による出力変化、また、Ｂはこの実施の形態の消音室３を１部屋に構成した場合の出力変化、さらに、Ｃは消音室３を用いずにガスセンサ１にポンプ２を直結した場合の出力である。そして、横軸の流れにおいて、電源投入時から出力を取り始め、１００秒後に、ポンプ２をオンして吸引を開始し、さらに２００秒後に１５００ｐｐｍの二酸化炭素の注入を開始している。
【００１４】
この結果から、Ｃにおける直結の場合、ポンプ２のオンと同時にノイズによって大きく振り切っており、測定不可能となっている。これに対して、Ａ、Ｂにおける消音室３を用いる場合には、わずかにノイズが認められるが、測定は十分に可能であり、さらに、Ａにおける３部屋の消音室３の場合には、Ｂに比べてノイズがほぼ半減している。そして、二酸化炭素注入時の出力の立上がりについては、Ａにおける３部屋の消音室３の場合がＢの１部屋の消音室の場合よりも応答性がよいことが示されている。
【００１５】
このように、光音響式ガスセンサ１にポンプ２を接続して用いるときに、その間に消音室３を配置することで、安定したガス検出が可能であり、消音室３は３部屋でなく、１部屋でも使用可能である。
【００１６】
また、この実施の形態では、詳細に示さないサンプリング管からポンプ２、消音室３、さらにガスセンサ１を通過して排気される方向で空気が流されているが、逆方向、すなわちガスセンサ１、消音室３を介してポンプ２に流れるようにしても実施可能である。このような、気流の方向について、検出するガスによって異なり、二酸化炭素を対象とする場合には、消音室３による吸着作用は考えられずにいずれの方向でもよい。しかし、スポンジＳを用いるときに吸着されるガス種の場合には、その点を考慮した機器の配置が必要となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のような、各実施形態に基づいて、この発明は、光音響式ガスセンサと、該光音響式ガスセンサに監視区域の空気を搬送するためのサンプリング管と、該サンプリング管を介して前記光音響式ガスセンサに前記監視区域の空気を導入するための吸引ポンプと、前記光音響式ガスセンサと前記吸引ポンプとの間に配置される消音室と、からなるサンプリング式ガス検出装置において、前記消音室は両端の２室とそれらの間の中央の１室との３つの部屋に区切られ、かつ、前記消音室の両端の２室に前記サンプリング管を介して前記監視区域の空気が分岐して導入され、その後に、前記消音室の中央の１室に通口を介して両端の２室からの空気が対向して混合されるので、吸引ポンプに音や振動が極めて少ないものを要求しなくとも、消音室がノイズを低減し、効率よくガスを検出することを可能とする。
【００１８】
また、消音室は、内部にスポンジを備えるとともに、消音室は、筐体が弾性を備える素材で形成されていて、これらにより、スポンジ自体の防音性に加え、空気がスポンジを通過する際に発生する圧力損失によるエネルギーを体積膨張としてゴム製の消音室筐体による弾力が受け止めることができる。この結果、脈動して流入した空気を平滑化するとともに、振動や雑音を吸収してノイズ出力を低下させることができる。
【００１９】
さらに、消音室は、複数の部屋に分けられ、空気が消音室内のスポンジを通過する距離を増し、圧力振動の共振を避けることが可能であり、消音室の作用を大きな部屋としなくても十分得ることができ、さらに、ポンプを小さくできることから、応答性に影響がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】図1のガス検出装置他２例による検出出力の変化を示すグラフ図。
【符号の説明】
１ ガスセンサ
２ ポンプ
３ 消音室
Claims (2)
- 光音響式ガスセンサと、該光音響式ガスセンサに監視区域の空気を搬送するためのサンプリング管と、該サンプリング管を介して前記光音響式ガスセンサに前記監視区域の空気を導入するための吸引ポンプと、前記光音響式ガスセンサと前記吸引ポンプとの間に配置される消音室と、からなるサンプリング式ガス検出装置において、
前記消音室は両端の２室とそれらの間の中央の１室との３つの部屋に区切られ、かつ、前記消音室の両端の２室に前記サンプリング管を介して前記監視区域の空気が分岐して導入され、その後に、前記消音室の中央の１室に通口を介して両端の２室からの空気が対向して混合されることを特徴とするサンプリング式ガス検出装置。 - 前記消音室は、内部にスポンジを備えている請求項１のサンプリング式ガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000371310A JP3986750B2 (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | サンプリング式ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000371310A JP3986750B2 (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | サンプリング式ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002174626A JP2002174626A (ja) | 2002-06-21 |
| JP3986750B2 true JP3986750B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=18841054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000371310A Expired - Fee Related JP3986750B2 (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | サンプリング式ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3986750B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8848191B2 (en) | 2012-03-14 | 2014-09-30 | Honeywell International Inc. | Photoacoustic sensor with mirror |
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2000
- 2000-12-06 JP JP2000371310A patent/JP3986750B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002174626A (ja) | 2002-06-21 |
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