JP6839440B2 - 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、収容物の表面形状は必ずしも平坦面ではないため、複数のガスセンサの間で、収容物の表面とガスセンサとの位置関係にずれが生じる可能性がある。この場合、複数のガスセンサの間でガスの検出精度にばらつきが生じる、すなわち、ガス漏れ位置や漏れたガスの濃度の検出精度が低くなってしまう、という問題がある。

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、配列された前記複数のガスセンサを支持するベース部と、前記複数のガスセンサのそれぞれに対応し、前記検知対象物に当接してエアを吸入することで、対応する前記ガスセンサに前記エアを導入する複数のガス導入部と、複数の前記ガス導入部の位置を前記ベース部に対して個別に変位させる変位部と、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。

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実施形態及び第２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、及び吸入管３３を備えている。パッケージ３１は、パッケージ本体３４とパッケージ蓋３５とを備えている。パッケージ本体３４は、上方が開口しており、パッケージ本体３４には、ガスセンサ３２が搭載されている。ガスセンサ３２は、ダイボンド材２６によってパッケージ本体３４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３５は、パッケージ本体３４の上方の開口部を閉塞している。パッケージ蓋３５の側部には、排気口３５Ａ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３５の上部には、吸入管接続部３５Ｂが形成されており、吸入管接続部３５Ｂに吸入管３３が接続されている。

吸入管３３は、先端部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の先端部３３Ａはガス導入部であり、吸入管３３における先端部３３Ａの長さ方向の位置が変位可能である。また、吸入管３３の先端部３３Ａの向きが変化可能とされている。すなわち、吸入管３３は、吸入管３３における先端部３３Ａの位置をベース基板５に対して変位させる変位部として機能する。吸入管３３及び吸入管３３の先端部３３Ａは、複数のガスセンサ３２のそれぞれに対応している。

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の先端部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。先端部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を介して当接する当接部である。

また、プローブ筐体２１の内面とパッケージ蓋３５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３５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。

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、図２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３５には排気口３５Ａ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の先端部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。

次に、図５に示すように、ワークＷ１の側面にガスセンサアレイ３における複数のガスセンサモジュール４の先端部、すなわち吸入管３３の先端部３３Ａを当接させる。ワークＷ１の側面にガスセンサモジュール４を当接させることで、吸入管３３の先端部３３ＡがワークＷ１に当接する。吸入管３３は、可撓性を有しているので、ワークＷ１の表面形状に合わせて伸縮するとともに、先端部３３Ａの向きが変化する。このように、吸入管３３が変形することにより、ワークＷ１の表面が曲面形状を成していても、吸入管３３の先端部３３Ａが好適にワークＷ１の表面に沿って配置される。

ワークＷ１に吸入管３３の先端部３３Ａが当接すると、吸入管３３の先端部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。

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の先端部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の先端部３３Ａとの間の距離が長い場合、ワークＷ１と吸入管３３の先端部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。

例えば、吸入管が非変形性であるガスセンサアレイを備えるガス漏れ検知装置では、そのうちの一つのガスセンサモジュールにおける吸入管の先端部がワークに当接したとしても、他のガスセンサモジュールにおける吸入管の先端部はワークから離れてしまう懸念がある。特に、ワークの形状が複雑である場合には、吸入管の先端部がワークから離れてしまい、先端部がワークに当接した場合に出力電圧が所定の規定値を超える大きな漏れを規定値以下の小さな漏れであると誤判定してしまう懸念が高まる。

この点、本実施形態に係るガス漏れ検知装置１では、吸入管３３が可撓性を有しており、ワークＷ１に対する長さ方向の位置が変位可能とされている。このため、図５に示すように、吸入管３３の長さを調整したり、吸入管３３の先端部３３Ａの向きを変えたりするなどして吸入管３３を適宜変形させることにより、複数の吸入管３３における先端部３３ＡをワークＷ１に容易に当接させることができる。また、複数の吸入管３３は、いずれも可撓性を有しているので、ワークＷ１の表面が曲面形状などの平面状でない複雑な形状であっても吸入管３３の先端部３３ＡをワークＷ１に当接させることができる。さらには、吸入管３３の先端部３３ＡのワークＷ１に対する向きが変位可能とされているので、ワークＷ１が複雑な形状であっても吸入管３３の先端部３３ＡをワークＷ１に確実に当接させることができる。吸入管３３の先端部３３ＡがワークＷ１に当接することにより、ワークＷ１から漏れ出したガスを吸入管３３に導入しやすくすることができる。

したがって、ワークＷ１と吸入管３３の先端部３３Ａとの距離を複数のガスセンサモジュール４の間で均一にすることができるので、吸入管３３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４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の先端部３３Ａの位置を変位させるために吸入管３３の長さが変わると、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の先端部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の先端部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の先端部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、先端部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、ガス透過性フィルタ４２を介して吸入管３３の先端部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の先端部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、先端部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。

［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６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６１が接続されており、把手６１には、多芯ケーブル４６を介してコントローラ６４が電気的に接続されている。ユーザは、把手６１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６４には、図７に示すように、第１制御回路６５が設けられている。第１制御回路６５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６５には、電源部１６が接続され、電源部１６にはコンセント６６が設けられている。電源部１６には、コンセント６６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６５に電力を供給する。また、図６に示すように、コントローラ６４には入出力インターフェイス１７が設けられている。

把手６１には、制御回路基板に搭載された第２制御回路６７が設けられている。把手６１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６７には、多芯ケーブル４６を介してコントローラ６４における第１制御回路６５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６１と一体的に形成されている。把手６１は中空形状をなしており、プローブ筐体７１の内側と把手６１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、ベース部としての基台８０と、複数（本実施形態では１９個）の弾性体８１と、フレキシブル基板８２と、基台８０上に配された複数（本実施形態では１９個）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。

複数の弾性体８１は、いずれも例えばゴム製であり、各ガスセンサモジュール９０と基台８０との間に配設されている。フレキシブル基板８２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８１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８１の上にフレキシブル基板８２が搭載され、フレキシブル基板８２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８２は、少なくとも隣り合う弾性体８１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。本実施形態では、前述した基台８０が、上記した複数の弾性体８１及びフレキシブル基板８２を介して、複数のガスセンサモジュール９０を支持している。

図９に示すように、フレキシブル基板８２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８２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、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６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。

ガスセンサ９４は、フレキシブル基板８２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６７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６５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６５はガス漏れ検知を行う検知部であり、第１制御回路６５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。

ガスセンサモジュール９０は、弾性体８１の弾性的な変形によって変位可能とされている。フレキシブル基板８２（特に隣り合う弾性体８１の間の部位）は、弾性体８１の変形に伴って変形するので、複数のガスセンサモジュール９０と多芯ケーブル４６との電気接続を維持することができる。

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。パッケージ蓋９３はガス導入部を構成し、弾性体８１の変形に応じて、ワークＷ２に対する位置が変位可能であるとともに向きが変化可能である。

すなわち、弾性体８１は、パッケージ蓋９３を基台８０に対して変位させる変位部として機能する。プローブ７は、ガス透過性フィルタ７２を備えており、複数のガスセンサモジュール９０（特にパッケージ蓋９３）は、ガス透過性フィルタ７２によって覆われている。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を介して当接する当接部である。

次に、本実施形態に係るガス漏れ検知装置６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６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を覆うガス透過性フィルタ７２をワークＷ２の側面に当接させる。このとき、ガスセンサモジュール９０は、ワークＷ２からの反力によって把手６１の方向に力を受ける。ガスセンサモジュール９０におけるパッケージ蓋９３は、剛性を有しており、ガスセンサモジュール９０は、弾性体８１に支持されているので、図１０に示すように、弾性体８１は、把手６１の方向に受けた力によって変形する。弾性体８１の変形により、ガスセンサ９４の向き及び位置が変化する。

検知対象となるワークＷ２は、表面が全体的に凹となる曲面形状を成している。このため、ワークＷ２の表面に倣い、外側に配置されたガスセンサモジュール９０を支持する弾性体８１は、内側に配置されたガスセンサモジュール９０を支持する弾性体８１よりも大きく縮み、かつ大きく外側を向くようにむように変形する。このように、弾性体８１が変形することにより、ワークＷ２の表面が曲面形状を成していても、ガスセンサモジュール９０が好適にワークＷ２の表面に沿って配置される。

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。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の異なる位置にプローブ７を移動させて、同様のガス漏れの検知を行う。そして、複数回のプローブ７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６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６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、それぞれ弾性体８１によって支持されている。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することができる。したがって、ワークＷ２の表面が曲面形状などの平面状でない複雑な形状であってもパッケージ９１をワークＷ２の表面形状に倣って配置させることができる。

したがって、ワークＷ２とパッケージ９１との距離を複数のガスセンサモジュール９０の間で均一にすることができるので、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。したがって、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８２は可撓性を有する。このため、複数の弾性体８１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８２は、弾性体８１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８２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６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。

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にガス透過性フィルタ４２，７２が設けられているが、これらのガス透過性フィルタ４２，７２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実施形態におけるガス透過性フィルタ７２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とともに、あるいはガス透過性フィルタ４２，７２に代えて、ワークＷ１，Ｗ２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１，６では、ガス透過性フィルタ４２，７２をワークＷ１，Ｗ２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またはガス漏れ検知装置１，６の他の部位をワークＷ１，Ｗ２に当接させることなく、吸入管３３の先端部３３Ａまたはパッケージ蓋９３をワークＷ１，Ｗ２に近接させてガス漏れ検知を行ってもよい。

また、吸入管３３の先端部３３Ａまたはパッケージ蓋９３は、ワークＷ１，Ｗ２に対する位置及び向きを調整可能とされているが、位置または向きのいずれかのみが調整可能とされていてもよい。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実施形態及び第２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、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を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、ガス漏れ検知を行う際、ユーザがコントローラ１１や把手６１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６１をロボットが把持してもよい。

１，６…ガス漏れ検知装置、２…プローブ、３…ガスセンサアレイ、４…ガスセンサモジュール、５…ベース基板（ベース部）、７…プローブ、８…ガスセンサアレイ、１１…コントローラ、１３…制御回路（検知部）、１４…吸引ポンプ、３１…パッケージ、３２…ガスセンサ、３３…吸入管（変位部）、３３Ａ…先端部（ガス導入部）、３４…パッケージ本体、３５…パッケージ蓋、３５Ａ…排気口、３５Ｂ…吸入管接続部、３６…基板、３７…ヒータ、３８…熱電素子、４０…触媒、４１…シール材、４２…ガス透過性フィルタ（緩衝部材）、４３…シール材、６４…コントローラ、６５…第１制御回路（検知部）、６７…第２制御回路、７２…ガス透過性フィルタ、８０…基台（ベース部）、８１…弾性体（変位部）、８２…フレキシブル基板（可撓性基板）、９０…ガスセンサモジュール、９１…パッケージ、９２…パッケージ本体、９３…パッケージ蓋（ガス導入部）、９４…ガスセンサ、９５…基板、９６…熱電素子、９８…ヒータ

Claims (8)

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、
   配列された前記複数のガスセンサを支持するベース部と、
   前記複数のガスセンサのそれぞれに対応し、前記検知対象物に当接してエアを吸入することで、対応する前記ガスセンサに前記エアを導入する複数のガス導入部と、
   複数の前記ガス導入部の位置を前記ベース部に対して個別に変位させる変位部と、
   を備えることを特徴とするガスセンサアレイ。
2. 前記変位部は、
   対応する前記ガス導入部と前記ガスセンサとの間に配置され、可撓性を有する吸入管を含む請求項１に記載のガスセンサアレイ。
3. 前記変位部は、
   前記複数のガスセンサと前記ベース部との間にそれぞれ配設された弾性体を含む請求項１または２に記載のガスセンサアレイ。
4. 前記複数のガスセンサは、少なくとも一部が可撓性を有し、前記ガスセンサと前記弾性体との間に位置する可撓性基板上に配設されている請求項３に記載のガスセンサアレイ。
5. 前記ガス導入部は、前記検知対象物に対する向き及び位置の少なくとも一方に対して変位可能である請求項１〜４にうちのいずれか１項に記載のガスセンサアレイ。
6. 前記ガス導入部が、前記検知対象物に当接する当接部であり、
   前記当接部が緩衝部材を備える請求項１〜５うちのいずれか１項に記載のガスセンサアレイ。
7. 前記ガス導入部が、前記検知対象物に当接する当接部であり、
   前記当接部にガス透過性フィルタが設けられている請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のガスセンサアレイ。
8. 請求項１〜７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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