JP5249619B2 - 多成分ガス検知装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、複数のガスセンサを具えた多成分ガス検知装置においては、標準装備された各々のガスセンサからの出力信号を共通の信号処理システムにより処理することにより各々の検知対象ガスの濃度を算出する構成とされており、他のガスセンサを単に追加した場合には、当該ガスセンサに対応する信号処理システムなどを別個に構成することが必要となって管理が複雑になるという、問題がある。
既定のガスセンサが、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側の位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする。
さらにまた、追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることが好ましい。
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成とすることができる。
この多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部は、例えば4つの既定ガスセンサS1,S2,S3,S4が装着されるガスセンサ装着部20A,20B,20C,20Dを有する、一の構造体として構成された標準チャンバ20と、各々、追加のガスセンサが装着されるガスセンサ追加装着部301を有する例えば3つの増設用チャンバ(オプションチャンバ)30A,30B,30Cとを有しており、最大で3つの追加のガスセンサが増設可能とされて合計7つのガスセンサによる7種のガス成分が同時に検出可能に構成されている。なお、図2においては、便宜上、標準チャンバ20と増設用チャンバ30A,30B,30Cとは互いに分離した状態で示されているが、標準チャンバ20と増設用チャンバ30A,30B,30Cとが一体的に構成されていてもよい。
また、増設用チャンバ30A〜30Cの各々は、互いに同一の構成を有し、例えば円柱状の内部空間を形成する凹所により構成されたガスセンサ追加装着部301を有すると共に、被検ガス導入用ニップル21および被検ガス排出用ニップル22が設けられている。
アダプタ部材50は、図3に示すように、ガスセンサ追加装着部301の形状に適合する円筒状の基体51と、この基体51の内部に配置されるセンサ受け基板52とにより構成されており、追加のガスセンサ31A〜31Cが基体51の内部に受容されて装着される。
各々の機能拡張用サブ基板35A〜35Cは、互いに同一のインターフェースを有し、例えば同一サイズで作成されている。
メイン基板10と各々の機能拡張用サブ基板35A〜35Cとのデータ通信は、例えばI2 Cバスなどの2線式シリアル通信接続、SPIバスなどの3線式シリアル通信接続による信号伝送路、例えば図4(A)、(B)に示すように、すべての追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板35A〜35Cに共通の信号伝送路を介して行われる。
また、追加のガスセンサの特性に応じて、ガスセンサに固有の特性を補償するためのデータ、例えば、定電位電解式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリにはD/A調整値、赤外線吸収式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、光波 (正弦波)の面積値、POT調整値、熱伝導式センサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、センサ電圧、D/A調整値などが固有の情報として記録されている。
(ロ)一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサS3が、被検ガスの流通方向における、酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサS2以外の他のガスセンサよりも下流側に位置される理由は、被検ガスの流通方向における直前の位置に活性炭のラインフィルタFを取り付ける必要があるためである。
(ハ)硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサS4が被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサS1より上流側に位置される理由は、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサS1には、干渉ガスである硫化水素ガス除去フィルタが設けられているためである。
すなわち、図2および図5に示すように、VOC検知用の光イオン化式ガスセンサ31Cが硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサS4よりガス流通方向における上流側に位置され、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ31Aが炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサS1よりガス流通方向における下流側であって吸引ポンプPより上流側に位置され、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ31Bが、ガス流通方向における吸引ポンプPの直前または直後(図示の例においては直前)に位置されるよう、適宜のガス流路形成部材がガスセンサ追加装着部301における被検ガス導入用ニップル21および被検ガス排出用ニップル22に配管接続され、これにより、7つのガスセンサが例えば直列に接続された一のガス流路(図2において二点鎖線で示す)が形成される。追加のガスセンサ31A〜31Cが上記のような位置される理由は次に示す通りである。
(ホ)二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ31Aが、被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサS1より下流側に位置される理由は、硫化水素ガスによる影響を抑えるためである。
(ヘ)二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ31Bが吸引ポンプPの直前または直後に位置される理由は、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ31Bが流量に対する負荷が大きいものであるためである。
また、例えば二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ31Bが装着される増設用チャンバ30Bには、イソブタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、メタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサなどが他の追加のガスセンサと交換可能に装着される。
図6に示すように、メイン基板10より追加のガスセンサ31A〜31Cの各々に対応する機能拡張用サブ基板35A〜35Cに対して初期データ読み出し指令信号が出力され、当該機能拡張用サブ基板35A〜35Cのメモリ33A〜33Cに記録された初期データを取得する起動処理が行われ、機能拡張用サブ基板35A〜35Cからの初期データが受信されたことが確認されることにより、吸引ポンプPによって被検ガスがフィルタ38を介して既定ガスセンサS1〜S4および追加のガスセンサ31A〜31Cの各々に順次に供給されて目的とする検知対象ガスについてその濃度検知(ガス測定)が開始される。ここに、標準用チャンバ20における各々のガスセンサ装着部20A〜20Dおよび増設用チャンバ30A〜30Cにおけるガスセンサ追加装着部301においては、被検ガス導入用ニップル21より供給される被検ガスは、その一部が拡散してガスセンサに供給される状態とされており、当該ガスセンサの検知に供されていない他の全部が被検ガス排出用ニップル22より排出されて後続のガスセンサに供給される。
一方、追加ガスセンサ31A〜31Cにおいて得られる出力信号(例えば定電位電解式センサは微弱電流信号、赤外線吸収式センサは光波(正弦波) の面積値、光イオン化式センサは微弱電流信号、熱伝導式センサは電流信号である。)は、それぞれ、メイン基板10における信号処理システムと同一または異なる、各々の機能拡張用サブ基板35A〜35Cにおける信号処理システムによって処理され、これにより、検知対象ガスについてのガス濃度データが算出され、さらに、当該ガス濃度データおよびステータスデータを含む、統一されたデータ通信の規格による各々の検知対象ガスについての測定データが作成されると共に、メモリ33A〜33Cに記録される。
また、表示機構40における表示は、例えば1つのガス成分の表示のみを切り替え可能に表示させることができる。
しかも、追加のガスセンサ31A〜31Cが被検ガスの流通方向における、既定ガスセンサS1〜S4およびポンプPの位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた適正な位置に配管接続されることにより、他のガスセンサに対して影響を与えることなく、すべてのガスセンサにおいて目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く検知することができるので、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。
追加のガスセンサ31A〜31Cが増設された場合であっても、メイン基板10は、追加のガスセンサ31A〜31Cにおいて得られる出力信号に対する信号処理を行わないため、メイン基板10におけるプログラム(記録された情報)のアップデートをする必要がなく、この点においても、目的に応じて選択される追加のガスセンサ31A〜31Cを容易に装着することできる。
また、機能拡張用サブ基板35A〜35C毎に特殊コマンドを設けておくことにより、それぞれの必要な処理、例えばガスセンサのゼロ校正、スパン校正処理などをメイン基板10からの動作指令信号に基づいて実行することができる。
さらに、赤外線通信を利用して、追加のガスセンサ31A〜31Cの情報をアップデートすること、例えばメイン基板(ガス検知装置本体側)10から警報点など設定情報を追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板35A〜35Cのメモリ33A〜33Cに記録させることができ、これにより、追加のガスセンサ31A〜31Cおよび機能拡張用サブ基板35A〜35Cよりなる追加のガスセセンサユニットを異なるガス検知装置本体に増設する場合であっても、変更した設定情報を異なるガス検知装置本体において有効に使用することができる。
例えば、複数の追加のガスセンサが増設される場合において、追加のガスセンサの組み合わせは、目的に応じて適宜に変更することができ、この場合には、追加のガスセンサのガス流通路形成部材の配管接続を被検ガスが所定の順序で各々のガスセンサに供給されるよう用いられる追加のガスセンサに応じて変更すればよい。例えば、上記配管接続例において、ガス流通方向における最上流側の位置に接続される追加のガスセンサとして例示したものの中から2つまたは3つのものを選択して増設することができる。
また、追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板は、ガス検知装置本体側に単独で設けられていても、一のガスセンサユニットとして、追加のガスセンサと共にガス検知装置本体に増設されてもいずれであってもよい。
また、警報報知機構を備えた構成とすることができ、この場合には、いずれかの検知対象ガスの濃度がメイン基板によって基準値を越えたことが検出されたときに、目的とする検知対象ガスの各々についての警報が発せられる。
11 マイコン(CPU)
12 アンプ
13 A/D変換器
15 メモリ
16 外部出力端子
17 計時部(RTC)
20 標準チャンバ
20A〜20D ガスセンサ装着部
21 被検ガス導入用ニップル
22 被検ガス排出用ニップル
30A〜30C 増設用チャンバ(オプションチャンバ)
301 ガスセンサ追加装着部
31A 追加のガスセンサ(二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ)
31B 追加のガスセンサ(二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ)
31C 追加のガスセンサ(VOC検知用の光イオン化式ガスセンサ)
32A〜32C マイコン(CPU)
33A〜33C メモリ
35A〜35C 機能拡張用サブ基板
38 フィルタ
40 表示機構
50 アダプタ部材
51 基体
52 センサ受け基板
S1 既定ガスセンサ(炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサ)
S2 既定ガスセンサ(酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサ)
S3 既定ガスセンサ(一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ)
S4 既定ガスセンサ(硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサ)
P 吸引ポンプ
F ラインフィルタ
Claims (5)
- 少なくとも1つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、前記既定ガスセンサおよび追加のガスセンサの各々に被検ガスを供給するガス供給機構とを備えてなり、
既定のガスセンサが、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側の位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする多成分ガス検知装置。 - 追加のガスセンサとして、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側であって、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサより下流側に位置されることを特徴とする請求項1に記載の多成分ガス検知装置。
- 追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多成分ガス検知装置。
- 前記複数のガスセンサ装着部のうちの2つ以上がガスセンサ追加装着部であり、当該ガスセンサ追加装着部の各々は互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
- ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
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