JP6912358B2

JP6912358B2 - ガス検知器

Info

Publication number: JP6912358B2
Application number: JP2017221475A
Authority: JP
Inventors: 敦史後上
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: JP2019090768A

Description

本発明は、例えば、天然ガスを燃料として使用する船舶の内燃機関（エンジン）に対するガス燃料輸送管を二重管状に包囲するダクト内およびその他の内燃機関における燃焼排ガス用のダクト内における可燃性ガスなどを検出するために好適に用いられる直挿型のガス検知器に関する。

天然ガス（ＬＮＧ）を燃料として使用する船舶においては、ガス燃料輸送管からのガス漏洩に対する安全対策として、ガス燃料輸送管を例えばダクトなどによって二重管状に囲むことが行われている。さらに、排気ファンによるダクト内の換気やダクト内に漏洩したガスの検知が行われている。ガス検知器としては、ガス検知部がダクト内に挿入されて設置されるいわゆる直挿型のものが用いられており、このような直挿型のガス検知器としては、これまでに種々の構成のものが提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２０１３−２２１８０５号公報

而して、直挿型のガス検知器にあっては、ガス検知器の校正を行うに際して、例えば、ダクト内の換気用の排気ファンを停止させた後、ガス検知器を一旦取り外し、外乱の影響を受けることを回避するために、校正ガス導入用のアダプタ（校正キャップ）を用いて校正ガスを導入する必要があった。しかしながら、このような校正方法では、ガス検知器を設置した状態のままでガス検知器の校正を行うことができないため、作業性（作業効率）が悪い、という問題があった。
一方、ガス検知器を設置したままの状態で、ガス検知器の校正を実施しようとした場合には、校正ガスを外乱の影響を受けることなしにガス検知部に供給することが極めて困難であるのが実情であった。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、ガス検知部を検知対象空間に設置した状態のままで、校正ガスを外乱の影響を受けることなしに確実に導入することができ、所期の校正を高い信頼性で行うことのできるガス検知器を提供することを目的とする。

本発明のガス検知器は、検知対象空間内に配置されるガス検知部と、当該検知対象空間内に位置された状態のガス検知部に当該検知対象空間の外部から校正ガスを導入可能な校正ガス導入部とを備えており、
前記ガス検知部は、互いに独立して形成された被検ガス導入流路および校正ガス導入流路を備えており、当該被検ガス導入流路がラビリンス構造を有することを特徴とする。

本発明のガス検知器においては、前記ガス検知部は、通気性および防爆性を有する外装体内にガス検知ユニットが収容されてなるガスセンサを備えており、当該ガスセンサにおける外装体の外面と、当該ガスセンサが配置される空間に開口する前記校正ガス導入流路の開口端面との間にシール部材が介在されて配置された構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明のガス検知器においては、前記ガス検知部は、被検ガス導入用開口部が周面に形成された、前記ガスセンサが配置される空間を画成する円筒状のガスセンサ受容部、および、当該ガスセンサ受容部の一端に段部を介して連続する円筒状の校正ガス導入流路形成部、並びに、当該ガスセンサ受容部の周囲を囲む円筒状の隔壁部を有するガード部材と、当該ガード部材における校正ガス導入流路形成部の外周面に螺合装着されたキャップ部材とを備えており、
当該キャップ部材は、前記ガード部材における前記ガスセンサ受容部と前記隔壁部との間に挿入配置された円筒状の仕切り壁部を有しており、
前記被検ガス導入流路が、当該キャップ部材における仕切り壁部の内周面と前記ガード部材におけるガスセンサ受容部の外周面との間の隙間、および、当該隙間と互いに連通する当該キャップ部材における仕切り壁部の外周面と前記ガード部材における隔壁部の内周面との間の隙間によって形成された構成とされていることが好ましい。

本発明のガス検知器は、天然ガスを燃料とする船舶の内燃機関におけるガス燃料輸送管を二重管状に包囲するダクトに設置されて用いられることが好ましい。

本発明のガス検知器によれば、校正ガスを被検ガス導入流路と独立して形成された校正ガス導入流路に導入することにより校正ガスをガスセンサに供給することができるので、ガス検知器を設置したままの状態でガス検知器の校正を行うことができる。しかも、被検ガス導入流路がラビリンス構造とされていることにより、校正ガスの導入時には、ラビリンス構造の作用によって被検ガスがガスセンサに導入されることが回避されるため、外乱の影響を受けることなくガス検知器の校正を高い信頼性で行うことができる。

本発明のガス検知器の一構成例における外観を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。図１に示すガス検知器におけるガス検知部の構成を概略的に示す断面図である。図２に示すガス検知部の分解図である。図１に示すガス検知器における校正ガス導入部の構成を概略的に示す断面図である。図１に示すガス検知器の使用形態の一例を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明のガス検知器は、例えば、天然ガスを燃料として使用する船舶の内燃機関（エンジン）に対するガス燃料輸送管を二重管状に包囲するダクト内に漏洩した可燃性ガスなどを検出するために好適に用いられる。

本発明のガス検知器は、いわゆる直挿型のものであって、例えば排気ダクトなどの検知対象空間内に配置されるガス検知部と、検知対象空間内に位置された状態のガス検知部に検知対象空間の外部から校正ガスを導入可能な校正ガス導入部とを備えている。

図１は、本発明のガス検知器の一構成例における外観を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。図２は、図１に示すガス検知器におけるガス検知部の構成を概略的に示す断面図、図３は、図２に示すガス検知部の分解図である。図４は、図１に示すガス検知器における校正ガス導入部の構成を概略的に示す断面図である。
このガス検知器１０は、例えば円板状のフランジ部材５０の一面に背面が固定されて設けられた、正面に表示部１２および操作部１３を有する本体部１１と、フランジ部材５０の他面に固定されて設けられたガス検知部３０と、フランジ部材５０の一面側から校正ガスを導入可能な校正ガス導入部４５とを備えている。

本体部１１は、各々例えば鋳物よりなる容器本体１６およびこの容器本体１６にヒンジ部１７を介して回動可能に支持された蓋部材１８により構成された耐圧防爆容器１５を備えている。本体部１１は、フランジ部材５０の他面側から固定用ネジ５１によって固定されている。
本体部１１の背面には、ガスセンサ装着部が形成されている。ガスセンサ装着部は、フランジ部材５０の他面側から装着されて当該フランジ部材５０を貫通するよう設けられたセンサホルダ２０に、ガスセンサ３１が着脱自在に装着されるセンサ装着用ソケット２５が設けられて構成されている。

センサホルダ２０は、内部空間が段部を介して連続する２つの円柱状空間により構成された円筒状の基体部２１と、基体部２１の他端に形成されたフランジ部２２とにより構成されている。センサホルダ２０は、基体部２１の一端部分がフランジ部材５０の一面より突出する状態でフランジ部材５０の貫通孔に例えば螺合されて装着されている。また、センサホルダ２０のフランジ部２２の一面は、リング状のパッキンＰａが介在された状態で、フランジ部材５０の他面に気密に対接されている。

センサ装着用ソケット２５は、円柱状の胴部２６ａおよび当該胴部２６ａの他端に連続する略円板状の頭部２６ｂを有するソケット本体２６と、ガスセンサ３１の端子ピンが嵌挿されて電気的に接続されるピンソケット部材２７とにより構成されている。ソケット本体２６の胴部２６ａは、センサホルダ２０における基体部２１の一端側部分の内径より小さい外径寸法を有し、頭部２６ｂは、センサホルダ２０における基体部２１の一端側部分の内径より大きい外径寸法を有する。

このセンサ装着用ソケット２５は、センサホルダ２０に対して遊嵌状態で設けられている。すなわち、センサ装着用ソケット２５は、ソケット本体２６における胴部２６ａの一端部分がセンサホルダ２０の一端面より突出する状態で、センサホルダ２０における基体部２１の一端側部分に挿通されて配置されている。この状態において、センサホルダ２０の一端面より突出した部分の外周面に脱落防止部材２８が装着されており、これにより、センサ装着用ソケット２５がセンサホルダ２０に対して軸方向に微小変位可能な状態とされている。

ガスセンサ３１は、通気性および防爆性を有する外装体内にガス検知ユニットが収容されてなる。この例におけるガスセンサ３１は、例えば、非分散型赤外線吸収法（ＮＤＩＲ）を利用した赤外線式ガスセンサにより構成されている。
このガスセンサ３１における外装体は、一端が閉塞された円筒状のセンサケース３２と、センサケース３２の他端側開口部に設けられた、金属焼結体よりなる有底円筒状の火炎逸走防止部材（フレームアレスタ）３３とにより構成されており、外装体の内部に、被検ガスまたは校正ガスが導入されるガスセルが形成されている。外装体の内部には、ガス検知ユニットを構成する、赤外線光源（図示せず）、赤外線センサ（図示せず）および赤外線光源からの赤外線を反射して赤外線センサに入射させる反射部材（図示せず）が配置されている。ガスセンサ３１は、センサケース３２がセンサホルダ２０における基体部２１に挿入されて火炎逸走防止部材３３が外部に露出された状態で、センサ装着用ソケット２５に装着される。

このガス検知器１０においては、ガスセンサ３１が装着された状態において、ガスセンサ３１の周囲を囲むガード部材３５と、キャップ部材４０とが装着されており、これにより、ラビリンス構造の被検ガス導入流路Ｒｄと、被検ガス導入流路Ｒｄと互いに独立して形成された校正ガス導入流路Ｒｃとを備えたガス検知部３０が構成されている。

ガード部材３５は、ガスセンサ３１が配置される空間、具体的にはガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の周囲を囲む空間を画成する円筒状のガスセンサ受容部３６ａと、このガスセンサ受容部３６ａの他端に段部を介して連続する円筒状の校正ガス導入流路形成部３６ｂとを有する中央筒状部３６を備えている。ガスセンサ受容部３６ａの内周面と、ガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の外周面との間には、被検ガスが流通される環状空間が形成されており、ガスセンサ受容部３６ａの周面には、被検ガス導入用開口部３６１が形成されている。

ガスセンサ受容部３６ａの一端には、周方向の全周にわたって径方向外方に突出して延びる端壁部３７が形成されている。端壁部３７の一面における周縁部には、センサホルダ２０におけるフランジ部２２を受容する空間を形成する円筒状の基台部３８が形成されており、端壁部３７の他面における周縁部には、ガスセンサ受容部３６ａの周囲を囲む円筒状の隔壁部３９が形成されている。

このガード部材３５は、端壁部３７の一面がセンサホルダ２０のフランジ部２２の他面に気密に対接された状態で、フランジ部材５０に対してネジ止めされて固定されている。図３におけるＰｂは、端壁部３７の一面とセンサホルダ２０におけるフランジ部２２の他面との間に介在されて配置されたリング状のパッキンである。

キャップ部材４０は、円筒状の仕切り壁部４１と、ガード部材３５における校正ガス導入流路形成部３６ｂに対する円筒状の螺合装着部４２とを有する。螺合装着部４２は、仕切り壁部４１の他端に段部を介して連続している。
キャップ４０における仕切り壁部４１は、ガード部材３５におけるガスセンサ受容部３６ａの外周面と隔壁部３９の内周面との間に形成された環状空間に挿入されて配置されており、仕切り壁部４１の開口端面は、ガード部材３５における端壁部３７の他面と離間した状態とされている。これにより、キャップ部材４０における仕切り壁部４１の内周面とガード部材３５におけるガスセンサ受容部３６ａの外周面との間の隙間、および、当該隙間と互いに連通するキャップ部材３５における仕切り壁部４１の外周面とガード部材３５における隔壁部３９の内周面との間の隙間によって、ラビリンス構造の被検ガス導入流路Ｒｄが形成されている。

このガス検知器１０においては、校正ガス供給管接続用コネクタ部材４６がガード部材３５における校正ガス導入流路形成部３６ｂの開口部に気密に装着されており、ガード部材３５における校正ガス導入流路形成部３６ｂの内部空間によってガスセンサ受容部３６ａの内部空間に開口する校正ガス導入流路Ｒｃが形成されている。
また、ガスセンサ３１における外装体の外面と、校正ガス導入流路Ｒｃの開口端面との間には、シール部材が介在されて配置されている。この例においては、全体が略有底円筒状のシール部材６０が用いられている。このシール部材６０における底壁には、校正ガス導入口６１が形成されており、開口端部に周方向の全周にわたって径方向外方に突出して延びるフランジ部６２が形成されている。このシール部材６０は、校正ガス導入流路形成部３６ｂの内部に圧入されて配置されており、フランジ部６２がガスセンサ３１における外装体の外面と校正ガス導入流路Ｒｃの開口端面とによって狭圧されて保持されている。

校正ガス導入部４５は、一端が校正ガス供給管接続用コネクタ部材４６に接続されると共に、他端が校正ガス導入用コネクタ部材４７に接続された校正ガス供給管４８を備えている。校正ガス導入用コネクタ部材４７は、一端部分がフランジ部材５０の一面より突出する状態でフランジ部材５０に気密に装着されている。図４における４９は固定用ナットである。校正ガス導入用コネクタ部材４７の一端部には、封止キャップ（図示せず）が着脱自在に装着されており、この封止キャップは、ガス検知器１０の校正を行うに際して取り外される。

上記のガス検知器１０は、図５に示すように、ガス検知部３０が例えば排気ダクト５５内に位置された状態で、排気ダクト５５に固定される。この例では、筒状体５７および筒状体５７の一端に形成されたフランジ部５８を有する取り付け部５６が排気ダクト５５に設けられており、ガス検知部３０が筒状体５７の内部に位置されるようフランジ部材５０が取り付け部５６におけるフランジ部５８に対接された状態においてネジ止めされて固定される。なお、排気ダクト５５内のガス流（図５において白抜きの矢印で示す。）の流速は、例えば０〜６ｍ／ｓｅｃである。

以下、上記のガス検知器１０の動作について説明する。
上記のガス検知器１０においては、自然拡散によって被検ガス導入流路Ｒｄに進入した排気ダクト５５内の被検ガス（図２において塗りつぶした矢印で示す。）が、ガード部材３５におけるガス導入用開口部３６１からガード部材３５におけるセンサ受容部３６ａの内周面とガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の外周面と間の環状空間に導入される。環状空間内に導入された被検ガスは、ガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の周面からガスセル内に導入される。そして、被検ガス中に含まれる検知対象ガス（例えば、船舶用内燃機関におけるガス燃料輸送管から漏洩した可燃性ガスなど）による赤外線の吸収に伴う赤外線光量の減衰の程度に応じて、検知対象ガスの濃度が検出される。

一方、ガス検知器１０の校正作業を行う場合には、先ず、校正ガス導入部４５における封止キャップが取り外されて、適宜の校正ガス供給源が校正ガス導入用コネクタ部材４７に接続される。校正ガス供給源から校正ガス導入用コネクタ部材４７を介して供給された校正ガス（図２において白抜きの矢印で示す。）は、校正ガス供給管４８内を流通して校正ガス供給管接続用コネクタ部材４６を介して校正ガス導入流路Ｒｃに導入される。その後、校正ガスが、ガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の外端面からガスセル内に導入される。ここに、校正ガスの導入量は、例えば０．５リットル／ｍｉｎ以上である。

而して、上記構成のガス検知器１０によれば、校正ガスを被検ガス導入流路Ｒｄと独立して形成された校正ガス導入流路Ｒｃに導入することにより校正ガスをガスセンサ３１に供給することができるので、ガス検知器１０を設置した状態のままで、ガス検知器１０の校正を行うことができる。しかも、被検ガス導入流路Ｒｄがラビリンス構造とされていることにより、校正ガスの導入時には、ラビリンス構造の作用によって被検ガスがガスセル内に導入されることが回避されるため、外乱の影響を受けることなくガス検知器１０の校正を高い信頼性で行うことができる。

また、ガスセンサ３１における火炎逸走防止部材３３の外端面とガード部材３５における段部の内面との間に、パッキン６０が配置されていることにより、校正ガスが火炎逸走防止部材３３の外周面とガード部材３５におけるガスセンサ受容部３６ａの内周面との間の環状空間（被検ガス流通空間）に流入されることがなく、校正ガスを確実にガスセンサ３１に供給することができ、上記効果を確実に得ることができる。
しかも、ガス検知器の校正を行うに際して、例えば排気ダクト５５内の換気用の排気ファンを停止させて排気ダクト５５内の排気ガスのガス流を停止させる必要がなくなり、所期の校正作業を効率よく行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明のガス検知器は、ガス検知部が検知対象空間内に位置されるよう固定されれば固定方法（設置方法）は特に限定されない。例えば、ガス検知部３０が排気ダクト内を流通される排気ガスのガス流に晒される状態となるよう、フランジ部材５０が排気ダクト５５の管壁に直接的に固定されてもよい。また、フランジ部材５０を有さない構成とされていてもよい。
また、被検ガス導入流路は、上記実施形態の構造に限定されるものではなく、ラビリンス構造を有していればよい。
さらにまた、ガス検知器が可燃性ガス検出用のものとして構成される場合においては、用いられるガスセンサは、赤外線式ガスセンサに限定されず、例えば接触燃焼式ガスセンサやニューセラミック式ガスセンサであってもよい。また、ガスセンサは、検知対象ガスの種類に応じたものを用いることができる。

１０ガス検知器
１１本体部
１２表示部
１３操作部
１５耐圧防爆容器
１６容器本体
１７ヒンジ部
１８蓋部材
２０センサホルダ
２１基体部
２２フランジ部
２５センサ装着用ソケット
２６ソケット本体
２６ａ胴部
２６ｂ頭部
２７ピンソケット部材
２８脱落防止部材
３０ガス検知部
３１ガスセンサ
３２センサケース
３３火炎逸走防止部材（フレームアレスタ）
３５ガード部材
３６中央筒状部
３６１被検ガス導入用開口部
３６ａガスセンサ受容部
３６ｂ校正ガス導入流路形成部
３７端壁部
３８基台部
３９隔壁部
４０キャップ部材
４１仕切り壁部
４２螺合装着部
４５校正ガス導入部
４６校正ガス供給管接続用コネクタ部材
４７校正ガス導入用コネクタ部材
４８校正ガス供給管
４９固定用ナット
５０フランジ部材
５１固定用ネジ
５５排気ダクト
５６取り付け部
５７筒状体
５８フランジ部
６０シール部材
６１校正ガス導入口
６２フランジ部
Ｐａパッキン
Ｐｂパッキン
Ｒｃ校正ガス導入流路
Ｒｄ被検ガス導入流路

Claims

検知対象空間内に配置されるガス検知部と、当該検知対象空間内に位置された状態のガス検知部に当該検知対象空間の外部から校正ガスを導入可能な校正ガス導入部とを備えており、
前記ガス検知部は、互いに独立して形成された被検ガス導入流路および校正ガス導入流路を備えており、当該被検ガス導入流路がラビリンス構造を有することを特徴とするガス検知器。
前記ガス検知部は、通気性および防爆性を有する外装体内にガス検知ユニットが収容されてなるガスセンサを備えており、当該ガスセンサにおける外装体の外面と、当該ガスセンサが配置される空間に開口する前記校正ガス導入流路の開口端面との間にシール部材が介在されて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検知器。
前記ガス検知部は、被検ガス導入用開口部が周面に形成された、前記ガスセンサが配置される空間を画成する円筒状のガスセンサ受容部、および、当該ガスセンサ受容部の一端に段部を介して連続する円筒状の校正ガス導入流路形成部、並びに、当該ガスセンサ受容部の周囲を囲む円筒状の隔壁部を有するガード部材と、当該ガード部材における校正ガス導入流路形成部の外周面に螺合装着されたキャップ部材とを備えており、
当該キャップ部材は、前記ガード部材における前記ガスセンサ受容部と前記隔壁部との間に挿入配置された円筒状の仕切り壁部を有しており、
前記被検ガス導入流路が、当該キャップ部材における仕切り壁部の内周面と前記ガード部材におけるガスセンサ受容部の外周面との間の隙間、および、当該隙間と互いに連通する当該キャップ部材における仕切り壁部の外周面と前記ガード部材における隔壁部の内周面との間の隙間によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガス検知器。
天然ガスを燃料とする船舶の内燃機関に対するガス燃料輸送管を二重管状に包囲するダクトに設置されて用いら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ガス検知器。