JP6831563B2 - ガスセンサアレイ及びガス漏れ検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスセンサアレイ及びガス漏れ検知装置に関する。

従来、収容物（検知対象物）に水素やヘリウムなどのガスを充填し、漏れ出したガスのガスセンサによる検出に基づいて漏れの有無を判定する装置には、ガスを検出するガスセンサを１つだけ備えたものがある。また、特許文献１には、ガスの濃度を測定するために、複数のガスセンサを二次元平面上に配列したガスセンサアレイを備える装置が開示されている。この装置では、ガスセンサアレイにより匂い・ガス流の濃度変化を多点計測する。

特開２０００−１７１４２４号公報

上記特許文献１のガスセンサアレイを収容物からのガス漏れの検出に利用する場合、複数のガスセンサでガス漏れを検知できるので、ガスセンサが一つの場合と比較して、短時間でガス漏れの検知を行うことが可能である。しかしながら、収容物と複数のガスセンサとの間において、距離などの相対関係が両者の間で異なっていると、検出精度が低くなってしまうことがある。

本発明が解決しようとする課題は、短時間で精度よくガス漏れを検知することができるガスセンサアレイ及びガス漏れ検知装置を提供することである。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、検知対象物におけるガスの流出を検出するガスセンサアレイであって、複数のガスセンサと、前記複数のガスセンサのそれぞれに対応し、対応するガスセンサと前記検知対象物との相対関係に応じて、前記ガスセンサによって前記ガスの流出の検出を行う際の物理状態が可変とされた複数のガス導入部と、複数の前記ガス導入部の物理状態を個々に検出する物理状態検出センサと、前記物理状態検出センサの各々の検出結果に基づいて、複数の前記ガス導入部の位置を前記検知対象物に対して個別に変位させるアクチュエータと、を備えることを特徴とするガスセンサアレイである。

また、本発明の一態様は、前記ガスセンサアレイと、前記ガスセンサアレイで検出されたガス量に基づいて、前記検知対象物におけるガス漏れを検知する検知部と、を備えることを特徴とするガス漏れ検知装置である。

本発明に係るガスセンサアレイ及びガス漏れ検知装置によれば、短時間で精度よくガス漏れを検知することができる。

第１実施形態に係るガス漏れ検知装置の斜視図である。 第１実施形態に係るガス漏れ検知装置の構成図である。 第１実施形態に係るプローブ及びガスセンサアレイの断面図である。 第１実施形態に係るガスセンサモジュールの断面図である。 第１実施形態に係るガスセンサアレイでガスを検知する状態を示す図である。 第２実施形態に係るガス漏れ検知装置の斜視図である。 第２実施形態に係るガス漏れ検知装置の構成図である。 第２実施形態に係るプローブ及びガスセンサアレイの断面図である。 第２実施形態に係るガスセンサモジュールの断面図である。 第２実施形態に係るガスセンサアレイでガスを検知する状態を示す図である。 第３実施形態に係るガス漏れ検知装置の断面図である。 第３実施形態に係るガス漏れ検知装置の電磁アクチュエータ部分の拡大図である。 第３実施形態に係るガスセンサアレイでガスを検知する状態を示す図である。

以下、本発明を適用したガスセンサアレイ及びガス漏れ検知装置の実施形態について説明する。以下の第１実施形態〜第３実施形態では、検知対象としてのガスが水素を含む混合ガスである場合の例について説明する。なお、検知対象となるガスは、水素を含む混合ガス以外のガスであってもよい。また、各実施形態において、共通する要素、部材等について、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化することがある。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１は、プローブ２及びガスセンサアレイ３を備えている。プローブ２には、コントローラ１１がシャフト部１２を介して接続されている。コントローラ１１は、略直方体を成しており、ユーザが把持可能な大きさとされている。ユーザは、コントローラ１１を把持してガス漏れ検知を行うことができる。

コントローラ１１には、図２に示すように、制御回路１３、吸引ポンプ１４、流量計１５、及び電源部１６が設けられている。制御回路１３は、例えば、ＣＰＵなどの演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備え、制御回路基板に搭載されている。制御回路１３は、多芯ケーブル４６などを介してガスセンサアレイ３、吸引ポンプ１４、流量計１５、及び電源部１６に接続されている。また、コントローラ１１の外側と流量計１５、吸引ポンプ１４とプローブ２の内側とは、それぞれ配管４７を介してエアを流通可能とした状態で接続されている。

制御回路１３は、吸引ポンプ１４を作動させたり、ガスセンサアレイ３から送信される情報に基づいて、ガス漏れの検知を行ったりする。吸引ポンプ１４は、制御回路１３の作動信号に基づいて、プローブ２内のエアを吸引する。流量計１５は、配管４７内に流れるエアの流量を計測する。電源部１６は、制御回路１３、ガスセンサアレイ３、吸引ポンプ１４、及び流量計１５に電力を供給する。

また、図１に示すように、コントローラ１１には、入出力インターフェイス１７が設けられている。入出力インターフェイス１７は、例えばタッチパネル付き液晶で構成されている。入出力インターフェイス１７が操作されると、操作に応じた操作情報が制御回路１３に送信される。制御回路１３では、送信された操作情報に基づいて、吸引ポンプ１４を作動させたり、後述するヒータ３７（図４参照）を加熱させたりする。また、制御回路１３は、ガス漏れを検知した場合のガス漏れ情報を入出力インターフェイス１７に送信する。入出力インターフェイス１７は、送信されたガス漏れ情報に応じた警報などを表示する。

図３に示すように、プローブ２は、プローブ筐体２１を備えている。プローブ筐体２１には、取付部２１Ａが設けられており、取付部２１Ａには、図２に示すシャフト部１２が取り付けられている。プローブ筐体２１の内側は、配管４７を介して吸引ポンプ１４と連通しており、配管４７は、シャフト部１２の内側に配されている。取付部２１Ａには、シール材４１が設けられている。このシール材４１によって、プローブ筐体２１の内側をシャフト部１２の内側に対して密閉している。

プローブ筐体２１の内側にはガスセンサアレイ３が設けられている。ガスセンサアレイ３は、ベース部としてのベース基板５と、ベース基板５に搭載された複数（本実施形態では５個）のガスセンサモジュール４と、を備えている。複数のガスセンサモジュール４は、直線方向に配列されてガスセンサアレイ３を構成している。なお、図３には図示しないが、ベース基板５及びベース基板５を支持する支持部材の少なくとも一方には通気口が設けられている。

図４に示すように、ベース基板５におけるガスセンサモジュール４を搭載する位置には、接続部２３が設けられている。接続部２３は、電極２３Ａ及び導電材２３Ｂを備えて構成されている。さらに、ベース基板５の表面であって接続部２３の下側には表面配線２４が設けられ、ベース基板５の裏面には裏面配線２５が設けられている。接続部２３及び表面配線２４は、直接電気的に接続されている。表面配線２４及び裏面配線２５は、図示しない基板貫通配線を介して電気的に接続されている。また、図示しないが、裏面配線２５は、多芯ケーブル４６の配線が電気的に接続されている。

ガスセンサモジュール４は、パッケージ３１、ガスセンサ３２、吸入管３３、圧電アクチュエータ３４、及び作動軸３５を備えている。パッケージ３１は、パッケージ本体３１Ａとパッケージ蓋３１Ｂとを備えている。パッケージ本体３１Ａは、上方が開口しており、パッケージ本体３１Ａには、ガスセンサ３２が搭載されている。ガスセンサ３２は、パッケージ３１に収容されており、ダイボンド材２６によってパッケージ本体３１Ａの底面に固定されている。ガスセンサ３２は、ベース基板５上に複数配列されている。すなわち、ベース基板５は、配列された複数のガスセンサ３２を支持している。

ガスセンサ３２は、接触燃焼式ガスセンサであり、基板３６、ヒータ３７、熱電素子３８、及び触媒４０を備えている。ヒータ３７及び熱電素子３８は基板３６に搭載されており、図示しない基板貫通配線やワイヤ等を介して多芯ケーブル４６に電気的に接続されている。Ｎ型半導体とＰ型半導体が直列接続された熱電素子３８の温接点は、触媒４０の近傍に配設され、冷接点は基板３６上に配設される。

ヒータ３７は、制御回路１３から供給される駆動電流によって昇温し、触媒４０を加熱する。触媒４０近傍に水素と酸素が存在すると、触媒４０の表面で水素と酸素が反応して水が生成され、反応熱が発生する。この反応熱により触媒４０の温度が上昇する。温接点が触媒４０の近傍に、冷接点が基板３６上の配設されている熱電素子３８は、触媒４０の温度と基板３６の温度との温度差を電圧に変換し、出力電圧として制御回路１３に送信する。制御回路１３はガス漏れ検知を行う検知部であり、制御回路１３では、送信された出力電圧に基づいて、触媒４０の温度を計測し、計測した触媒４０の温度からガスの濃度（ガス量）を検出し、ガス漏れの有無を判定する。

パッケージ蓋３１Ｂは、パッケージ本体３１Ａの上方の開口部を閉塞している。パッケージ蓋３１Ｂの側部には、排気口３１Ｃが形成されており、パッケージ３１内のエアを外部（プローブ筐体２１の内側）に排出する。パッケージ蓋３１Ｂの上部には、吸入管接続部３１Ｄが形成されており、吸入管接続部３１Ｄに吸入管３３が接続されている。

吸入管３３の先端には、フィルタ取付部３３Ａが設けられている。吸入管３３は、フィルタ取付部３３Ａとガスセンサ３２との間に配置されている。吸入管３３は、可撓性及び伸縮性を有するフレキシブル管であり、長さ方向に伸縮可能である。吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａはガス導入部であり、吸入管３３におけるフィルタ取付部３３Ａの長さ方向の位置が変位可能である。また、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの向きが変化可能とされている。吸入管３３及び吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａは、複数のガスセンサ３２のそれぞれに対応している。

圧電アクチュエータ３４には、作動軸３５の一端が取り付けられている。圧電アクチュエータ３４は、圧電セラミックスを備えており、圧電セラミックスの微小な機械的振動や伸縮等によって、作動軸３５を作動させるアクチュエータである。圧電アクチュエータ３４はプローブ筐体２１に取り付けられており、作動軸３５の他端はフィルタ取付部３３Ａに固定されている。圧電アクチュエータ３４によって作動軸３５を作動させることにより、フィルタ取付部３３Ａとプローブ筐体２１との間の距離が調整可能とされている。また、プローブ筐体２１のワークＷ１に対する相対位置が固定されているときには、圧電アクチュエータ３４は、作動軸３５を作動させることにより、フィルタ取付部３３ＡをワークＷ１に対して変位させる。本実施形態では、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離が、ガス導入部の物理状態に相当する。

吸入管３３は、パッケージ３１の内部と連通しており、吸入管３３から吸入されたエアは、パッケージ３１内に導入される。吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａには、ガス透過性フィルタ４２が設けられている。ガス透過性フィルタ４２は、検知対象のガス、例えば水素を透過可能とされているとともに、埃や塵などを捕捉して除去可能である。また、ガス透過性フィルタ４２は、スポンジ状の多孔質材であり、緩衝性を備える緩衝部材である。フィルタ取付部３３Ａは、ガス漏れ検知を行う際に、検知対象物に対して直接またはガス透過性フィルタ４２を介して当接する。

また、プローブ筐体２１の内面とパッケージ蓋３１Ｂの間には、シール材４３が介在されている。プローブ筐体２１は、取付部２１Ａに設けられたシール材４１及びプローブ筐体２１の内面とパッケージ蓋３１Ｂの間に介在されるシール材４３によって、内部の気密性が保たれ、外気と遮断されている。

図１に示すように、プローブ２におけるガスセンサモジュール４の周囲には、物理状態検出センサに相当する距離センサ６が設けられている。プローブ２には、ガスセンサモジュール４と同数の距離センサ６が設けられ、ガスセンサモジュール４と距離センサ６とは、対になって設けられている。距離センサ６は、発光素子６１及び受光素子６２を備えている。発光素子６１は、ワークＷ１に対して光を投射する。受光素子６２は、発光素子６１から出射し、ワークＷ１において反射した光を受光する。距離センサ６では、受光素子６２で受光素子６１の各画素の光量等によって、対応するガスセンサモジュール４における距離センサ６のワークＷ１からの距離を検出する。また、距離センサ６とフィルタ取付部３３Ａとの距離は、圧電アクチュエータ３４の作動量によって定まるので、距離センサ６は、実質的に、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を検出する。

各距離センサ６及び各ガスセンサモジュール４の圧電アクチュエータ３４は、多芯ケーブル４６を介して制御回路１３に接続されている。制御回路１３は、ガス漏れ検知を行う際、対応するガスセンサモジュール４とワークＷ１との距離情報を検出結果として取得する。制御回路１３では、取得した距離情報に基づいて、圧電アクチュエータ３４によって作動軸３５を作動させてフィルタ取付部３３ＡをワークＷ１に対して移動させ、フィルタ取付部３３Ａの位置をワークＷ１に対して変位させる。フィルタ取付部３３Ａは、対応するガスセンサ３２とワークＷ１との距離（相対関係）に応じて、ガスセンサ３２によってガスの流出の検出を行う際のワークＷ１との距離（物理状態）が可変とされている。ガスセンサ３２によるガスの検知精度は、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離に影響を受けるので、本実施形態では、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離が、「ガスセンサと検知対象物との相対関係」に相当する。

次に、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１によるガス漏れの検知手順について説明する。本実施形態に係るガス漏れ検知装置１において、例えば図２に示すワークＷ１から漏れる水素を検出する手順について説明する。ガス漏れの検知対象となるワークＷ１には、ボンベＢ１からトレーサーガスＧが供給される。トレーサーガスＧの成分は、水素３．９％、空気９６．１％である。また、ワークＷ１の形状は、略卵型であり、表面が全体的に凸となる曲面形状をなしている。

ボンベＢ１から供給されたトレーサーガスＧは、ワークＷ１の中に充填される。ここで、ワークＷ１が損傷等して微小な穴が開いていたりすると、その穴からトレーサーガスＧが流出する。ガス漏れ検知装置１は、トレーサーガスＧのワークＷ１からの流出を検知するとともに、ワークＷ１におけるトレーサーガスＧのガス漏れ位置を判断可能とする。

ガス漏れ検知装置１によってワークＷ１のガス漏れ検知を行う際には、フィルタ取付部３３ＡがワークＷ１に対して対向するようにワークＷ１の周囲に複数のガスセンサモジュール４を配置する。このとき、ガスセンサモジュール４をワークＷ１から離間させた状態で、ガスセンサモジュール４におけるフィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を一定にする。なお、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を一定にする手順については後述する。続いて、図１に示す入出力インターフェイス１７を操作して、吸引ポンプ１４及びヒータ３７を作動させる。吸引ポンプ１４を作動させると、吸引ポンプ１４の吸引力によって配管４７の内部が減圧になり、パッケージ３１内のエアを吸引する。パッケージ３１は、シール材４１，４３によって密閉されており、パッケージ蓋３１Ｂには排気口３１Ｃが形成されているので、吸引ポンプ１４の吸引力は、吸入管３３内に作用する。吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの周囲におけるエアは、吸入管３３内に作用した吸引力によって吸入管３３内に流入する。ここにワークＷ１から漏れ出したトレーサーガスＧが含まれる場合、このトレーサーガスＧが吸入管３３に導入される。

それから、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの近傍のエアがガス透過性フィルタ４２を介して吸入管３３に吸引される。このとき、ワークＷ１からガス漏れが生じており、ガス漏れが生じている箇所の近傍にガスセンサアレイ３の吸入管３３が配置されていると、図５に示すように、ワークＷ１から漏れ出したトレーサーガスＧが吸入管３３内に吸引される。

図４に示すように、吸入管３３内に吸引されたトレーサーガスＧはパッケージ３１内に流入する。パッケージ３１内にはガスセンサ３２における触媒４０が設けられ、触媒４０はヒータ３７の加熱によって活性化させられているので、パッケージ３１内におけるエア中に含まれる酸素（Ｏ_２）と、トレーサーガスＧに含まれる酸素（Ｏ_２）及び水素（Ｈ_２）が触媒４０の表面で反応して水（Ｈ_２Ｏ）が生成され、反応熱が発生する。なお、結露による触媒４０の表面での反応低下を防止するため、１００℃より高い温度で触媒４０をヒータ３７で熱するのが好ましい。

水素と酸素の反応によって反応熱が発生すると、熱電素子３８によって熱電変換が行われ、熱電素子３８の出力電圧が増加する。トレーサーガスＧの漏れ量が多いと触媒４０表面での水素と酸素との反応が活発になり、触媒４０の温度上昇が増大することから、熱電素子３８の出力電圧が大きくなる。このため、制御回路１３では、熱電素子３８の出力電圧によってトレーサーガスＧ（水素）の濃度を検出し、ガス漏れを検知する。また、熱電素子３８の出力電圧が大きくならずに定常状態であるときには、ガス漏れが生じていないことがわかる。そして、例えば熱電素子３８の出力電圧が所定の規定値を超えた場合に、ワークＷ１にガス漏れの不具合があったと判断することができる。なお、ここでの規定値は、出力電圧に代えて、出力電圧から算出される触媒４０の温度であってもよい。

上記のようにガス漏れの検知を行う際には、各ガスセンサモジュール４におけるフィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離が一定となるように調整する。そのため、ガスセンサモジュール４の周囲に設けられた距離センサ６によって、ワークＷ１に対する各ガスセンサモジュール４におけるフィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を検出する。ここで、複数のガスセンサ３２の間において、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離が異なっている場合、圧電アクチュエータ３４によって作動軸３５を作動させてフィルタ取付部３３Ａを移動させ、フィルタ取付部３３Ａの位置をワークＷ１に対して変位させて調整する。

フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を一定にする手順は、次のとおりである。例えば、図５に示すように、複数のガスセンサモジュール４Ａ〜４Ｅのうち、端部に位置する第１ガスセンサモジュール４Ａ及び第５ガスセンサモジュール４ＥのワークＷ１からの距離が、その内側に位置する第２ガスセンサモジュール４Ｂ及び第４ガスセンサモジュール４ＤのワークＷ１からの距離よりも長かったとする。さらに、第２ガスセンサモジュール４Ｂ及び第４ガスセンサモジュール４ＤのワークＷ１からの距離が、その内側に位置する第３ガスセンサモジュール４ＣのワークＷ１からの距離よりも長かったとする。

この場合、例えば、第２ガスセンサモジュール４Ｂ〜第４ガスセンサモジュール４Ｄにおける圧電アクチュエータ３４によって作動軸３５を作動させて、第２ガスセンサモジュール４Ｂ〜第４ガスセンサモジュール４Ｄのフィルタ取付部３３ＡをワークＷ１から遠ざけることで、第１ガスセンサモジュール４Ａ〜第５ガスセンサモジュール４Ｅのそれぞれのフィルタ取付部３３ＡとワークＷ１からの距離を一定にする。

ワークＷ１の１か所においてガス漏れの検知を行ったら、ワークＷ１の異なる位置にガス漏れ検知装置１を移動させて、同様のガス漏れの検知を行う。そして、複数回のガス漏れ検知装置１の移動を繰り返して、同様のガス漏れ検知を行うことにより、ワークＷ１の全体におけるガス漏れを検知する。以上により、ガス漏れ検知装置１によるワークＷ１のガス漏れ検知が終了する。

本実施形態に係るガス漏れ検知装置１は、複数のガスセンサモジュール４を備えている。このため、同時にワークＷ１の複数個所におけるガス漏れを検知することができるので、短時間でガス漏れを検知することができる。ところが、ワークＷ１の複数個所におけるガス漏れを同時に検知するにあたり、検知のための条件が複数のガスセンサモジュール４の間で異なると、正確なガス漏れの検知を行うことができないことがある。例えば、複数のガスセンサモジュール４において、ワークＷ１と吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａとの間の距離が異なっていると、吸入管３３に導入されるトレーサーガスＧの量が変化してしまうことがある。例えば、ワークＷ１と吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａとの間の距離が長い場合、ワークＷ１と吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａとの間の距離が短い場合より吸入管３３に対するトレーサーガスＧの導入量が少なく、空気の導入量が多くなることがある。

この点、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１では、距離センサ６によってワークＷ１とガスセンサ３２との距離を検出し、検出した距離に基づいて、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離が、複数のガスセンサモジュール４Ａ〜４Ｅの間で一定になるように各ガスセンサモジュール４Ａ〜４Ｅの圧電アクチュエータ３４によって作動軸３５を作動させる。吸入管３３は、伸縮性を有しているので、圧電アクチュエータ３４によってフィルタ取付部３３Ａを移動させることができる。このため、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を、複数のガスセンサモジュール４Ａ〜４Ｅの間で一定にすることができる。

したがって、ガス漏れの検知のための条件を複数のガスセンサモジュール４の間で一定にすることができるので、漏れたガスの濃度を精度よく検出することができる。また、複数のガスセンサモジュール４の間で出力電圧を比較することによりガス漏れ位置を精度よく特定できる。よって、本実施形態に係るガス漏れ検知装置では、ガス漏れ位置と漏れたガスの濃度の検出及びガス漏れの検知を短時間で精度よく行うことができる。

また、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの位置を変位させると、吸入管３３の長さが変わるため、ガスセンサアレイ３における複数のガスセンサ３２とワークＷ１との個々の間では、距離が若干不均一となるが、複数の吸入管３３及びパッケージ３１の内側は通気状態にあり、内部の圧力は均一となっている。このため、ガスセンサ３２の近傍におけるエア（及びガス）の流速は、ほぼ一定となっているので、酸素と水素とが反応する量は、水素の量にほぼ比例することになる。したがって、エアに含まれるトレーサーガスＧ（水素）の濃度を精度よく検出できるので、ワークＷ１のガス漏れを精度よく検知することができる。

また、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１では、吸引ポンプ１４によって吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの周囲におけるエアを吸引している。このため、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａの周囲におけるエアを吸入管３３内、さらにはガス漏れ検知装置１内に効率的に導入することができるので、ガス漏れの検知時間を短くすることができる。

また、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａには、ガス透過性フィルタ４２が取り付けられている。このため、吸入管３３内ガスを導入しながら、埃などの混入を抑制することができるので、精度よくガス漏れを検知できるとともに、ガス漏れ検知装置１に不具合が生じることを抑制できる。

また、フィルタ取付部３３Ａに設けられたガス透過性フィルタ４２は、緩衝性を備えた緩衝部材である。このため、例えば、複数のガスセンサモジュール４Ａ〜４Ｅの間でワークＷ１とフィルタ取付部３３Ａとの間の距離を一定にするために、ガス透過性フィルタ４２を介して吸入管３３のフィルタ取付部３３ＡをワークＷ１に当接させたとしても、ワークＷ１やガス漏れ検知装置１の損傷を抑制することができる。さらに、ガス透過性フィルタ４２が緩衝性を有するので、ワークＷ１の表面に沿って吸入管３３を移動させたときにワークＷ１の形状に対する追従性を向上させることができる。したがって、吸入管３３のフィルタ取付部３３ＡをワークＷ１に当接させた状態でガスセンサアレイ３を容易に移動させることができる。なお、フィルタ取付部３３ＡをワークＷ１に当接させたとしても一定量の大気が吸入管３３内へ導入できるようにガス透過性フィルタ４２の構造を設計すれば、水素５％、窒素９５％などの酸素が含まれない混合ガスをトレーサーガスＧとして選択することが可能となる。

なお、上記の第１実施形態では、ガス漏れ検知を行う際、フィルタ取付部３３ＡのワークＷ１からの距離を一定にするにあたり、ガスセンサモジュール４をワークＷ１から離間させている。このため、フィルタ取付部３３Ａやフィルタ取付部３３Ａに取り付けられたガス透過性フィルタ４２はワークＷ１から離間しているが、フィルタ取付部３３Ａやフィルタ取付部３３Ａに取り付けられたガス透過性フィルタ４２がワークＷ１に当接した状態となるようにしてもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。図６に示すように、本実施形態に係るガス漏れ検知装置２０は、プローブ７及びガスセンサアレイ８を備えている。プローブ７には、把手６４が接続されており、把手６４には、多芯ケーブル４６を介してコントローラ６５が電気的に接続されている。ユーザは、把手６４を把持してガス漏れ検知を行うことができる。

コントローラ６５には、図７に示すように、第１制御回路６６が設けられている。第１制御回路６６は、例えば、ＣＰＵなどの演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備え、第１制御回路基板に搭載されている。第１制御回路６６には、電源部１６が接続され、電源部１６にはコンセント６７が設けられている。電源部１６には、コンセント６７から得られる電気を充電可能である。また、電源部１６は、第１制御回路６６に電力を供給する。また、図６に示すように、コントローラ６５には入出力インターフェイス１７が設けられている。

把手６４には、制御回路基板に搭載された第２制御回路６８が設けられている。把手６４は、棒状であり、ユーザが把持可能な太さとされている。第２制御回路６８には、多芯ケーブル４６を介してコントローラ６５における第１制御回路６６及びガスセンサアレイ８が接続されている。

図８に示すように、プローブ７は、プローブ筐体７１を備えている。プローブ筐体７１は、把手６４と一体的に形成されている。把手６４は中空形状をなしており、プローブ筐体７１の内側と把手６４の内側は、エアが流通可能となるように連通している（図７参照）。

プローブ筐体７１の内側にはガスセンサアレイ８が設けられている。ガスセンサアレイ８は、図８及び図９に示すように、基台８０と、電磁アクチュエータ８１と、物理状態検出センサに相当する圧力センサ８２と、フレキシブル基板８３と、基台８０上に配された複数の弾性体８４と、弾性体８４の上にそれぞれ設けられた複数のガスセンサモジュール９０と、を備えている。複数のガスセンサモジュール９０は、面状に配列されてガスセンサアレイ８を構成している。また、電磁アクチュエータ８１、圧力センサ８２、及び弾性体８４は、いずれもガスセンサモジュール９０に対応して設けられており、ガス漏れ検知装置２０は、ガスセンサモジュール９０、電磁アクチュエータ８１、圧力センサ８２、及び弾性体８４を複数、本実施形態では１９個備えており、これらはそれぞれ対応して設けられている。

電磁アクチュエータ８１は、例えばボイスコイルモータからなり、固定子となるヨーク８５と、可動子８６とを備えている。ヨーク８５には、マグネット８７が設けられ、可動子８６にはコイル８８が設けられている。ヨーク８５は、平面視して円形状の凹部８５Ａと、凹部８５Ａの中央に配置された凸部８５Ｂと、が形成されており、凹部８５Ａにおける内周面に沿ってマグネット８７が取り付けられている。可動子８６は、板状の台座８６Ａと、台座８６Ａから下方に延びる脚部８６Ｂとを備えている。脚部８６Ｂは、ヨーク８５における凸部８５Ｂを囲むようにして配置されている。コイル８８は、可動子８６における脚部８６Ｂの外側に設けられている。コイル８８は、ヨーク８５の凹部８５Ａにおいて、可動子８６の脚部８６Ｂと、マグネット８７との間に配置されている。

電磁アクチュエータ８１のコイル８８には、第２制御回路６８から電流が供給される。第２制御回路６８から供給された電流がコイル８８に通電されることにより、コイル８８とマグネット８７の間で電磁力が発生する。この電磁力により、電磁アクチュエータ８１における可動子８６が作動する方向に力が働く。コイル８８に供給する電流の向きを反転することにより、可動子８６の作動方向も反転する。

圧力センサ８２は、電磁アクチュエータ８１とフレキシブル基板８３との間に配置されている。圧力センサ８２は、例えば、ＰＶＤＦ樹脂（ポリフッ化ビリニデン樹脂）などの高分子強誘電材料を上下の電極で挟み込んだフィルム状をなしている。圧力センサ８２は、パッケージ９１とワークＷ２が圧力伝達状態にあるときの電磁アクチュエータ８１とフレキシブル基板８３の間の圧力を検出する。圧力伝達状態とは、物体同士が直接当接し、あるいは他の物体を介して接続されて、押圧力等の圧力が伝達可能である状態をいう。本実施形態では、パッケージ９１とワークＷ２とは、後述するガス透過性フィルタ７２を介して当接されて圧力伝達状態とされている。

電磁アクチュエータ８１及び圧力センサ８２には、第２制御回路６８が接続されている。圧力センサ８２は、検出した圧力を第２制御回路６８に出力している。第２制御回路６８は、圧力センサ８２から出力された圧力に基づいて、電磁アクチュエータ８１のコイル８８に供給する電流の電流値を求めて、求めた電流値の電流をコイル８８に供給する。

フレキシブル基板８３は、少なくとも一部が可撓性を有する可撓性基板であり、複数の弾性体８４と複数のガスセンサモジュール９０との間に位置している。具体的には、複数の弾性体８４、電磁アクチュエータ８１、及び圧力センサ８２の上にフレキシブル基板８３が搭載され、フレキシブル基板８３の上に複数のガスセンサモジュール９０が搭載されている。フレキシブル基板８３は、少なくとも隣り合う圧力センサ８２の間（ガスセンサモジュール９０の間）に位置する部分が可撓性を有していればよい。複数の弾性体８４は、いずれも例えばゴム製である。

図９に示すように、フレキシブル基板８３におけるガスセンサモジュール９０を搭載する位置には、接続部２３が設けられている。接続部２３は、上記第１実施形態と同様の構成を有している。さらに、フレキシブル基板８３の表面であって接続部２３の下側には表面配線２４が設けられている。図８に示すように、複数の表面配線２４は、多芯ケーブル４６に電気的に接続されている。

ガスセンサモジュール９０は、パッケージ９１及びガスセンサ９４を備えている。パッケージ９１は、箱状に形成されており、パッケージ本体９２とパッケージ蓋９３とを備えている。パッケージ本体９２は、上方が開口しており、パッケージ本体９２には、ガスセンサ９４が搭載されている。ガスセンサ９４は、ダイボンド材２６によってパッケージ本体９２の底面に固定されている。パッケージ本体９２及びパッケージ蓋９３は、ユーザがガス漏れ検知装置２０をワークＷ２に押し付ける力や電磁アクチュエータ８１がパッケージ９１をワークＷ２に押し付ける力では変形しない程度の剛性（非変形性）を有している。電磁アクチュエータ８１は、可動子８６を作動させることにより、パッケージ９１を変位させる。

ガスセンサ９４は、フレキシブル基板８３上に配列されて設けられている。ガスセンサ９４は、熱伝導式ガスセンサであり、基板９５、熱電素子９６及びヒータ９８を備えている。熱電素子９６及びヒータ９８は基板９５に搭載されており、図示しない基板貫通配線やワイヤ等を介して多芯ケーブル４６に電気的に接続されている。

ヒータ９８は、第２制御回路６８から供給される駆動電流によって昇温する。ヒータ９８の熱は、パッケージ９１内に導入されたエアによって奪われる。ヒータ９８と基板９５との温度差を熱電素子９６により電圧に変換し、出力電圧として第１制御回路６６に出力する。例えば、水素（Ｈ_２）の熱伝導率は大気に比べて大きいため、大気中の水素（Ｈ_２）濃度が大きい程、ヒータ９８からの吸熱量が大きくなり、ヒータ９８の温度は低下する。その結果、温度が高い場合の熱電素子９６の出力をプラスとした場合には、熱電素子９６の出力電圧が低下する。第１制御回路６６はガス漏れ検知を行う検知部であり、第１制御回路６６では、送信された出力電圧に基づいてガス漏れの有無を判定する。

パッケージ蓋９３は、パッケージ本体９２の上方の開口部に取り付けられている。パッケージ蓋９３は、焼結金属、メッシュ金属、多孔性セラミック等によって構成され、通気性を有している。このため、パッケージ９１の内部は、大気圧とされている。また、パッケージ蓋９３は、パッケージ９１の周囲のガスをパッケージ９１内に導入する際のガス導入部となる。パッケージ蓋９３は、複数のガスセンサ９４をそれぞれ収容する複数のパッケージ９１にそれぞれ設けられている。

プローブ７は、被覆部材に相当するガス透過性フィルタ７２を備えており、ガス透過性フィルタ７２は、複数のガスセンサモジュール９０（特にパッケージ蓋９３）を被覆している。ガス透過性フィルタ７２は、可撓性を有している。パッケージ９１のパッケージ蓋９３は、ガス漏れ検知を行う際に、検知対象物に対して直接またはガス透過性フィルタ７２を介して当接する。

次に、本実施形態に係るガス漏れ検知装置２０によるガス漏れの検知手順について説明する。本実施形態では、図７に示すワークＷ２から漏れ出したトレーサーガスＧのガス漏れ検出について説明する。ワークＷ２は、表面が全体的に凹となる曲面形状を成すいわば鼓型を成している。ワークＷ２には、ボンベＢ２から、水素５％、窒素９５％の組成のトレーサーガスＧが供給される。

ガス漏れ検知装置２０によってワークＷ２のガス漏れ検知を行う際には、図７に示すように、ガスセンサモジュール９０を被覆するガス透過性フィルタ７２をワークＷ２の側面に当接させて、複数のガスセンサモジュール９０のパッケージ９１とワークＷ２が圧力伝達状態となるようにする。複数のガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にする。複数のガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にする手順については後述する。ワークＷ２の表面に沿って配置されガス透過性フィルタ７２を介したパッケージ９１には、パッケージ９１の周囲のエアが導入される。このとき、ワークＷ２からガス漏れが生じており、ガス漏れが生じている箇所の近傍にパッケージ９１が配置されていると、図１０に示すように、ワークＷ２から漏れ出したトレーサーガスＧがパッケージ９１内に導入される。パッケージ９１内にトレーサーガスＧが導入されると、ガスセンサ９４（図９参照）によってトレーサーガスＧが検出されてガス漏れが検知される。

上記のようにガス漏れの検知を行う際には、各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にするように調整する。そのため、各ガスセンサモジュール９０に設けられた圧力センサ８２によって、各ガスセンサモジュール９０におけるパッケージ９１とワークＷ２の間の圧力を検出する。複数のガスセンサモジュール９０のパッケージ９１とワークＷ２が圧力伝達状態であるときに、各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離が異なっていると、各ガスセンサモジュール９０に対応する圧力センサ８２で検出される圧力が異なる。各ガスセンサモジュール９０に対応する圧力センサ８２で検出される圧力が異なる場合、すなわち、各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離が異なる場合には、電磁アクチュエータ８１によってガスセンサモジュール９０のワークＷ２に対する位置を移動させ、ガスセンサ９４の位置をワークＷ２に対して変位させて調整する。こうして、各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にする。

各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にする手順は、次のとおりである。例えば、図１０に示す５つガスセンサモジュール９０のうち、１つのガスセンサモジュール９０に対応する圧力センサ８２で検出された圧力が、他の４つのガスセンサモジュール９０に対応する圧力センサ８２で検出された圧力より小さかったとする。

この場合、検出された圧力が小さかった圧力センサ８２に対応するガスセンサモジュール９０に設けられたガスセンサ９４は、他のガスセンサモジュール９０に設けられたガスセンサ９４よりもワークＷ２との距離が長くなっている。そこで、検出された圧力が小さかった圧力センサ８２に対応するガスセンサモジュール９０に設けられた電磁アクチュエータ８１を作動させてガスセンサモジュール９０をワークＷ２に近づける。こうして、各ガスセンサモジュール９０のガスセンサ９４とワークＷ２の距離を一定にする。

ワークＷ２の１か所においてガス漏れの検知を行ったら、ワークＷ２の異なる位置にガス漏れ検知装置２０を移動させて、同様のガス漏れの検知を行う。そして、複数回のガス漏れ検知装置２０の移動を繰り返して、ワークＷ２の全体におけるガス漏れを検知し、ガス漏れ検知装置２０によるワークＷ２のガス漏れ検知が終了する。

本実施形態に係るガス漏れ検知装置２０は、複数のガスセンサモジュール９０を備えているため、同時にワークＷ２の複数個所におけるガス漏れを検知することができるので、短時間でガス漏れを検知することができる。また、複数のガスセンサモジュール９０は、電磁アクチュエータ８１及び圧力センサ８２を備えており、第２制御回路６８は、圧力センサ８２の検出結果に基づいて電磁アクチュエータ８１を作動させて、複数のガスセンサモジュール９０を移動させている。こうして、ワークＷ２に対する各ガスセンサ９４の距離（相対関係）が一定となるようにできる。

したがって、パッケージ９１に対するガスの導入条件を複数のガスセンサモジュール９０の間で一定にすることができる。よって、ガス漏れの検知のための条件を一定にすることができるので、ガス漏れの位置と漏れたガスの濃度の検出及びガス漏れの検知を短時間で精度よく行うことができる。また、複数のガスセンサモジュール９０の間でガスセンサ９４からの出力電圧を比較することにより、ガス漏れの位置と漏れたガスの濃度の検出及びガス漏れの検知を短時間で精度よく行うことができる。

また、複数のガスセンサモジュール９０が設けられているフレキシブル基板８３は可撓性を有する。このため、複数の弾性体８４が個々に異なる態様で変形した場合でも、フレキシブル基板８３は、弾性体８４の変形に合わせて変形するので、ガスセンサモジュール９０が傷ついたりフレキシブル基板８３から外れたりしないようにすることができる。

また、複数のガスセンサモジュール９０は、面状に配列されている。このため、ワークＷ２の外周に広い面がある場合でも、多くの箇所におけるガス漏れを同時に検知することができる。したがって、ガス漏れ検知装置２０によってガス漏れを検知するための検知時間の短縮に貢献することができる。

また、ガスセンサモジュール９０においては、パッケージ９１が移動可能とされているが、パッケージ９１が移動したとしても、フレキシブル基板８３（特に、隣り合う弾性体８４の間の部位）が変形することによって複数のガスセンサモジュール９０と多芯ケーブル４６との電気接続は維持することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について説明する。図１１に示すように、第３実施形態に係るガス漏れ検知装置１００は、第１の実施形態と同様の図示しないコントローラを備えている。コントローラには、空圧アクチュエータであるエアシリンダ１０１が接続されている。エアシリンダ１０１は、シリンダ１０２と、シリンダ１０２に対して進退可能なロッド１０３を備えている。ロッド１０３の内側には、多芯ケーブル４６が設けられ、多芯ケーブル４６の一端には第１実施形態と同様の制御回路が接続されている。シリンダ１０２におけるロッド１０３の挿入位置には、シール材１０４が設けられている。

ロッド１０３の先端には、保持装置１１０が設けられている。保持装置１１０は、６個の第１支持材１１１〜第６支持材１１６を備えている。第１支持材１１１〜第６支持材１１６は、それぞれ棒状のベース材である第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａを備えており、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａには、第１台座部１１１Ｂ〜第６台座部１１６Ｂがそれぞれ設けられている。第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａは、板状であってもよい。第１アーム材１１１Ａと第２アーム材１１２Ａは、端部同士が連結されている。同様に、第２アーム材１１２Ａと第３アーム材１１３Ａ、第３アーム材１１３Ａと第４アーム材１１４Ａ、第４アーム材１１４Ａと第５アーム材１１５Ａ、第５アーム材１１５Ａと第６アーム材１１６Ａは、端部同士が連結されている。第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａは、略円形の一端が切り欠かれた形状に沿って配置されており、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６ＡによってワークＷ３を保持するように第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａを配置可能とされている。

第１アーム材１１１Ａの一端と第２アーム材１１２Ａの連結部分には、第１電磁アクチュエータ１２１が設けられている。同様に、第２アーム材１１２Ａの一端と第３アーム材１１３Ａの他端、第３アーム材１１３Ａの一端と第４アーム材１１４Ａの他端、第４アーム材１１４Ａの一端と第５アーム材１１５Ａの他端、第５アーム材１１５Ａの一端と第６アーム材１１６Ａの他端の連結部分には、第２電磁アクチュエータ１２２〜第５電磁アクチュエータ１２５がそれぞれ設けられている。第１アーム材１１１Ａの他端と第６アーム材１１６Ａの一端は接続されていない。

第１電磁アクチュエータ１２１は、連結された第１アーム材１１１Ａと第２アーム材１１２Ａがなす角度を変動させる回転式アクチュエータである。第１電磁アクチュエータ１２１は制御回路の制御に基づいて作動し、図１２に示すように、第１アーム材１１１Ａと第２アーム材１１２Ａがなす角度θ（θ_１，θ_２）を変動させて調整することができる。同様に、第２電磁アクチュエータ１２２〜第５電磁アクチュエータ１２５は、制御回路の制御に基づいて、隣接する第２アーム材１１２Ａ〜第６アーム材１１６Ａがなす角度を変動させて調整することができる。

第１電磁アクチュエータ１２１の両隣における第１アーム材１１１Ａと第２アーム材１１２Ａの端部には、それぞれ物理状態検出センサに相当する歪センサ１３１Ａ，１３１Ｂが設けられている。同様に、第２電磁アクチュエータ１２２〜第５電磁アクチュエータ１２５の両隣における第２アーム材１１２Ａ〜第６アーム材１１６Ａの間には、それぞれ歪センサ１３２Ａ〜１３５Ａ，１３２Ｂ〜１３５Ｂが設けられている。

歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂは、多芯ケーブル４６を介して図示しない制御回路に接続されている。歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂは、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６ＡとワークＷ１とが圧力伝達状態であるときの第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａの物理状態に相当する第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａの歪みをそれぞれ検出している。歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂは、検出した歪みに基づく歪み情報を制御回路に出力している。ロッド１０３の先端部には、第３電磁アクチュエータ１２３が接続されている。

保持装置１１０には、ガスセンサアレイ１４０が設けられている。ガスセンサアレイ１４０は、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６と、フレキシブル基板１４７と、を備えている。フレキシブル基板１４７は、上記第２実施形態と同様、少なくとも一部が可撓性を有する可撓性基板であり、第１台座部１１１Ｂ〜第６台座部１１６Ｂと、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６の間に配置されている。具体的には、第１台座部１１１Ｂ〜第６台座部１１６Ｂにフレキシブル基板１４７が搭載され、フレキシブル基板１４７を介した第１台座部１１１Ｂ〜第６台座部１１６Ｂの上に第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６がそれぞれ搭載されている。こうして、第１支持材１１１〜第６支持材１１６に第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６のパッケージ９１がそれぞれ搭載されている。フレキシブル基板１４７は、少なくとも第１台座部１１１Ｂ〜第６台座部１１６Ｂのうちの隣り合う台座部の間に位置する部分が可撓性を有していればよい。

フレキシブル基板１４７における第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６を搭載する位置には、接続部２３が設けられている。接続部２３は、上記第１実施形態と同様の構成を有している。さらに、フレキシブル基板１４７の表面であって接続部２３の下側には表面配線２４（図９参照）が設けられている。複数の表面配線２４は、多芯ケーブル４６に電気的に接続されている。

第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６は、いずれも第２実施形態におけるガスセンサモジュール９０と同様、図９に示すパッケージ９１及び熱伝導式ガスセンサであるガスセンサ９４を備えている。ガスセンサ９４は、ガスセンサ９４と基板９５、熱電素子９６及びヒータ９８を備えている。パッケージ９１は、パッケージ本体９２とパッケージ蓋９３とを備えている。パッケージ本体９２は、上方が開口しており、パッケージ本体９２には、ガスセンサ９４が搭載されている。ガスセンサ９４は、パッケージ本体９２の底面に固定されている。パッケージ本体９２及びパッケージ蓋９３は、ユーザがガス漏れ検知装置１００を検知対象物に押し付ける力では変形しない程度の剛性（非変形性）を有している。

また、第１支持材１１１における第１アーム材１１１Ａの他端及び第６支持材１１６における第６アーム材１１６Ａの一端には、ガス透過性フィルタ１５０の端部が取り付けられている。被覆部材に相当するガス透過性フィルタ１５０は、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６を被覆するようにして設けられている。また、ガス透過性フィルタ１５０は、ワークＷ３に当接可能である。以下において、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａにおいて、図１１に示すように、第１アーム材１１１Ａの他端と第６アーム材１１６Ａが離間した状態を開状態といい、図１３に示すように、第１アーム材１１１Ａの他端と第６アーム材１１６Ａが近接した状態を閉状態という。

次に、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１００によるガス漏れの検知手順について説明する。本実施形態では、図１１に示すワークＷ３から漏れ出したトレーサーガスＧのガス漏れ検出について説明する。ワークＷ３は、断面円形を成す円柱形を成している。ワークＷ３には、ボンベＢ２から、水素５％、窒素９５％の組成のトレーサーガスＧが供給される。

ガス漏れ検知装置１００によってワークＷ３のガス漏れ検知を行う際には、図１１に示すように、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａを開状態とする。第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａを開状態としたままで、ロッド１０３をシリンダ１０２から進出させて、ワークＷ３を保持装置１１０の内側に配置させる。続いて、第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５を作動させ、図１３に示すように、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａを閉状態とし、ガス透過性フィルタ１５０を介して第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６のパッケージ蓋９３を当接させる。

第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａが閉状態であるとき、歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂは、第１支持材１１１〜第６支持材１１６とワークＷ３が圧力伝達状態にあるときの第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａの歪みを検出する。ガス漏れの検知対象となるワークＷ３は、断面円形状をなしているので、ワークＷ３に対して第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６が均一に当接していれば、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａに生じる歪みの大きさには、ほとんど差が生じない。また、ワークＷ３に対して第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６が不均一に当接している場合には、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａに生じる歪みの大きさに差が生じることがある。例えば、ワークＷ３に対する第１ガスセンサモジュール１４１の当接力が第２ガスセンサモジュール１４２の当接力よりも強い場合には、第１アーム材１１１Ａ及び第２アーム材１１２Ａに生じる歪みに差が生じて、第１電磁アクチュエータ１２１の両隣に位置する歪センサ１３１Ａ，１３１Ｂが検出する歪みの差が大きくなる。この場合、第１ガスセンサモジュール１４１がワークＷ３から離れる方向に第１電磁アクチュエータ１２１を作動させることにより、第１アーム材１１１Ａの歪みが小さくなり、第１アーム材１１１Ａ及び第２アーム材１１２Ａの歪みの差をなくすことができる。

こうして、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６がワークＷ３に対して均一な当接力で当接すると、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６におけるガスセンサ９４は、ワークＷ３に対する距離や向きといった相対関係が均一な状態でワークＷ３の表面に沿って配置される。こうして、ワークＷ３が断面円形状を成していても、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６がワークＷ３の表面に沿って均等に配置される。

ワークＷ３の表面に沿って配置されガス透過性フィルタ１５０を介したパッケージ９１には、パッケージ９１の周囲のエアが導入される。このとき、ワークＷ３からガス漏れが生じており、ガス漏れが生じている箇所の近傍にパッケージ９１が配置されていると、ワークＷ２から漏れ出したトレーサーガスＧがパッケージ９１内に導入される。

パッケージ９１内にトレーサーガスＧが導入されると、ガスセンサ９４によってトレーサーガスＧが検出されてガス漏れが検知される。ワークＷ３の１か所においてガス漏れの検知を行ったら、ワークＷ３の異なる位置にガス漏れ検知装置１００を移動させて、同様のガス漏れの検知を行う。そして、複数回のガス漏れ検知装置１００の移動を繰り返して、ワークＷ３の全体におけるガス漏れを検知し、ガス漏れ検知装置１００によるワークＷ３のガス漏れ検知が終了する。

本実施形態に係るガス漏れ検知装置１００は、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６という複数のガスセンサモジュールを備えているため、同時にワークＷ３の複数個所におけるガス漏れを検知することができるので、短時間でガス漏れを検知することができる。また、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６を支持する第１支持材１１１〜第６支持材１１６は、第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５で接続され、第１支持材１１１〜第６支持材１１６には、歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂが設けられている。制御回路は、歪センサ１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂの検出結果に基づいて第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５を作動させて、ワークＷ３に対する第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６の当接力が均等になるように調整を行う。このため、トレーサーガスＧを導入するパッケージ９１の位置を変位させたり向きを変化させたりして、ワークＷ３に対する各ガスセンサ９４の距離や向きといった相対関係が均一となるようにすることができる。

したがって、パッケージ９１に対するガスの導入条件を第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６の間で一定にすることができる。よって、ガス漏れの検知のための条件を一定にすることができるので、ガス漏れの位置と漏れたガスの濃度の検出及びガス漏れの検知を短時間で精度よく行うことができる。また、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６の間でガスセンサ９４からの出力電圧を比較することにより、ガス漏れの位置と漏れたガスの濃度の検出及びガス漏れの検知を短時間で精度よく行うことができる。

また、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６が設けられているフレキシブル基板１４７は可撓性を有する。このため、隣接する支持材、例えば第１支持材１１１及び第２支持材１１２のアーム材、例えば第１アーム材１１１Ａ及び第２アーム材１１２Ａ同士がなす角度が変化しても、フレキシブル基板８３は、第１アーム材１１１Ａ及び第２アーム材１１２Ａの変形に合わせて変形するので、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６が傷ついたりフレキシブル基板１４７から外れたりしないようにすることができる。

また、第３実施形態では、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａの歪みを検出してこれらが均一になるように第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５を作動させているが、第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５が設けられた位置に第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５とともにトルクセンサを設け、第１アーム材１１１Ａ〜第６アーム材１１６Ａの間のトルクが均一になるように第１電磁アクチュエータ１２１〜第５電磁アクチュエータ１２５を作動させるようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上記の各実施形態では、ガスセンサモジュール４，９０、第１ガスセンサモジュール１４１〜第６ガスセンサモジュール１４６にガス透過性フィルタ４２，７２，１５０が設けられているが、これらのガス透過性フィルタ４２，７２，１５０が設けられていなくてもよい。また、第１実施形態におけるガス透過性フィルタ４２は、緩衝部材であるが、緩衝性を備えていないガス透過性フィルタであってもよい。また、第２実施形態及び第３実施形態におけるガス透過性フィルタ７２，１５０が、緩衝部材であるガス透過性フィルタであってもよい。また、これらのガス透過性フィルタ４２，７２，１５０に代えて、第１実施形態における吸入管３３または第２実施形態におけるパッケージ９１に対するガス（エア）を透過する状態を維持した上で、緩衝部材を別途設けるようにしてもよい。

また、ガス透過性フィルタ４２，７２，１５０とともに、あるいはガス透過性フィルタ４２，７２，１５０に代えて、ワークＷ１〜Ｗ３に対してスムーズな移動を可能とするためのガイド部材を設けてもよい。また、上記のガス漏れ検知装置１，２０，１００では、ガス透過性フィルタ４２，７２，１５０をワークＷ１〜Ｗ３に当接させてガス漏れ検知を行っているが、ガス透過性フィルタ４２，７２，１５０またはガス漏れ検知装置１，２０，１００の他の部位をワークＷ１〜Ｗ３に当接させることなく、吸入管３３のフィルタ取付部３３Ａまたはパッケージ蓋９３をワークＷ１〜Ｗ３に近接させてガス漏れ検知を行ってもよい。

また、ガスセンサとして、第１実施形態では接触燃焼式のガスセンサ３２、第２実施形態及び第３実施形態では熱伝導式のガスセンサ９４を用いているが、第１実施形態において熱伝導式のガスセンサを用いてもよいし、第２実施形態や第３実施形態で接触燃焼式のガスセンサを用いてもよい。また、第１実施形態〜第３実施形態のいずれにおいても、半導体式や電気化学式などの他の態様のガスセンサを用いてもよい。また、第２実施形態及び第３実施形態では、ガス透過性フィルタ７２，１５０を介してパッケージ蓋９３がワークＷ２，Ｗ３に当接するようにしているが、ガス透過性フィルタ７２，１５０が設けられることなく、パッケージ蓋９３がワークＷ２，Ｗ３に直接当接するようにしてもよい。また、ガス透過性フィルタ７２，１５０に代えて、異物除去効果を殆ど持たない大きな開口を有するスペーサを設けてもよい。

また、上記実施形態では、温度計測を行うために、熱電素子３８，９６を用いているが、抵抗体や赤外線検出素子などの他の温度計測素子によって温度計測を行ってもよい。また、第１実施形態では、吸引ポンプ１４によって吸入管３３内のエアを吸引しているが、吸引ポンプを設けなくてもよい。また、第２実施形態及び第３実施形態では、吸引ポンプを設けていないが、吸引ポンプによってパッケージ９１内のエアを吸引するようにしてもよい。また、接続部２３の電極２３Ａ及び導電材２３Ｂに代えて、脱着容易なコネクタを用いてもよい。また、第１実施形態において、各ガスセンサモジュール４に対して３個または３個以上の距離センサと、３個または３個以上の圧電アクチュエータ３４を配設して、フィルタ取付部３３ＡとワークＷ１との距離に加えて向き（傾き）も、各ガスセンサモジュール４の間で均一となるように調整してもよい。また、第２実施形態において、各ガスセンサモジュール９０に対して、３個または３個以上の圧力センサ８２と、３個または３個以上の電磁アクチュエータ８１を配設して、フィルタ取付部３３ＡとワークＷ２との距離に加えて向き（傾き）も各ガスセンサモジュール９０の間で均一となるようにしてもよい。この場合には、弾性体８４を省略してもよい。また、ガス漏れ検知を行う際、ユーザがコントローラ１１や把手６４を把持する態様に代えて、第１実施形態におけるコントローラ１１や第２実施形態における把手６４等をロボットが把持してもよい。

１，２０，１００…ガス漏れ検知装置、２…プローブ、３…ガスセンサアレイ、４（４Ａ〜４Ｅ），９０…ガスセンサモジュール、５…ベース基板、６…距離センサ、７…プローブ、８…ガスセンサアレイ、１１…コントローラ、１２…シャフト部、１３…制御回路、１４…吸引ポンプ、１５…流量計、１６…電源部、１７…入出力インターフェイス、２１，７１…プローブ筐体、３１，９１…パッケージ、３１Ａ，９２…パッケージ本体、３１Ｂ，９３…パッケージ蓋、３１Ｃ…排気口、３１Ｄ…吸入管接続部、３２，９４…ガスセンサ、３３…吸入管、３３Ａ…フィルタ取付部、３４…圧電アクチュエータ、３５…作動軸、３６，９５…基板、３７，９８…ヒータ、３８，９６…熱電素子、４０…触媒、４１…シール材、４２，７２…ガス透過性フィルタ、４３…シール材、４６…多芯ケーブル、４７…配管、６１…発光素子、６２…受光素子、６４…把手、６５…コントローラ、６６…第１制御回路、６７…コンセント、６８…第２制御回路、７１…プローブ筐体、８０…基台、８１…電磁アクチュエータ、８２…圧力センサ、８３…フレキシブル基板、８４…弾性体、８５…ヨーク、８５Ａ…凹部、８５Ｂ…凸部、８６…可動子、８６Ａ…台座、８６Ｂ…脚部、８７…マグネット、８８…コイル、１０１…エアシリンダ、１０２…シリンダ、１０３…ロッド、１０４…シール材、１１０…保持装置、１１１〜１１６…第１支持材〜第６支持材、１１１Ａ〜１１６Ａ…第１アーム材〜第６アーム材、１２１〜１２５…第１電磁アクチュエータ〜第５電磁アクチュエータ、１３１Ａ〜１３５Ａ，１３１Ｂ〜１３５Ｂ…歪センサ、１４０…ガスセンサアレイ、１４１〜１４６…第１ガスセンサモジュール〜第６ガスセンサモジュール、１５０…ガス透過性フィルタ

Claims (5)

1. 検知対象物におけるガスの流出を検出するガスセンサアレイであって、
   複数のガスセンサと、
   前記複数のガスセンサのそれぞれに対応し、対応するガスセンサと前記検知対象物との相対関係に応じて、前記ガスセンサによって前記ガスの流出の検出を行う際の物理状態が可変とされた複数のガス導入部と、
   複数の前記ガス導入部の物理状態を個々に検出する物理状態検出センサと、
   前記物理状態検出センサの各々の検出結果に基づいて、複数の前記ガス導入部の位置を前記検知対象物に対して個別に変位させるアクチュエータと、
   を備えることを特徴とするガスセンサアレイ。
2. 前記物理状態検出センサは、前記物理状態として、前記ガス導入部の前記検知対象物からの距離を検出する距離センサを備え、
   前記アクチュエータは、前記距離センサで検出された距離に基づいて、前記ガス導入部を前記検知対象物に対して移動させる請求項１に記載のガスセンサアレイ。
3. 前記ガス導入部は、前記複数のガスセンサをそれぞれ収容する複数のパッケージに設けられ、
   前記物理状態検出センサは、前記物理状態として、前記パッケージと前記検知対象物が圧力伝達状態であるときの前記パッケージにかかる圧力を検出する圧力センサを備え、
   前記アクチュエータは、前記圧力センサで検出された圧力に基づいて、前記パッケージを変位させる請求項１に記載のガスセンサアレイ。
4. 前記ガス導入部は、前記複数のガスセンサをそれぞれ収容する複数のパッケージに設けられ、前記パッケージが、連結された複数の支持材にそれぞれ搭載されており、
   前記物理状態検出センサは、前記物理状態として、前記パッケージと前記検知対象物が圧力伝達状態であるときの前記支持材の歪みを検出する歪センサを備え、
   前記アクチュエータは、前記歪センサで検出された歪みに基づいて、連結された前記支持材同士がなす角度を変動させる請求項１に記載のガスセンサアレイ。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のガスセンサアレイと、
   前記ガスセンサアレイで検出されたガス量に基づいて、前記検知対象物におけるガス漏れを検知する検知部と、
   を備えることを特徴とするガス漏れ検知装置。

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