JP6991928B2 - Gas detector - Google Patents
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Description
本発明は、ガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector.
従来、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために、熱線型半導体式ガス検知素子などのガスセンサを備えたガス検知器が用いられている。ガス検知器に備えられるガスセンサは、たとえば、環境雰囲気の状態や、ガス検知器の不使用期間などに応じて、ゼロ出力値(基準値)が変化するという特性を有している。したがって、ガス検知器は、検知対象ガスの検知を行なう毎に、起動してからガスセンサの暖機処理を行ない、ガスセンサが安定状態になるまで待って、安定状態で得られたセンサ強度を基準値として設定する必要がある。ガスセンサの暖機処理は、長時間を必要とするため、たとえば、携帯用のガス検知器などで、必要なときだけ電源を投入して検知対象ガスを早く検知したい場合に、問題となる。 Conventionally, in order to detect a gas to be detected contained in an environmental atmosphere, a gas detector equipped with a gas sensor such as a heat ray type semiconductor type gas detection element has been used. The gas sensor provided in the gas detector has a characteristic that the zero output value (reference value) changes according to, for example, the state of the environmental atmosphere and the non-use period of the gas detector. Therefore, each time the gas detector detects the gas to be detected, it warms up the gas sensor after it is started, waits until the gas sensor becomes stable, and uses the sensor strength obtained in the stable state as a reference value. Must be set as. Since the warm-up process of the gas sensor requires a long time, it becomes a problem, for example, when it is desired to quickly detect the gas to be detected by turning on the power only when necessary with a portable gas detector or the like.
このような問題を解決するために、特許文献1は、電源投入後、早期に、ガス濃度測定を行なうことができるガス検知器を提案している。このガス検知器では、ガス検知器に備えられるガスセンサの暖機処理期間中に、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値が、ガスセンサについて予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲内の大きさであることが検出されたときに、そのセンサ出力値が得られた時点から始まる一定の単位時間内におけるセンサ出力値の変化量が同じ許容範囲内の大きさである場合に、その単位時間範囲内において所定時間間隔毎に順次取得される複数のセンサ出力値の平均値が、新たなゼロ出力値として設定される。したがって、このガス検知器では、ガスセンサの暖機処理期間中であっても、ゼロ出力値が新たに設定されて、ガス濃度測定を一応の信頼性をもって実行することができる。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 proposes a gas detector capable of measuring a gas concentration at an early stage after the power is turned on. In this gas detector, the sensor output value acquired by the gas sensor during the warm-up processing period of the gas sensor provided in the gas detector is within the allowable range set for the zero output value preset for the gas sensor. If the amount of change in the sensor output value within a certain unit time starting from the time when the sensor output value is obtained is within the same allowable range when the sensor output value is detected, the unit is The average value of a plurality of sensor output values sequentially acquired at predetermined time intervals within the time range is set as a new zero output value. Therefore, in this gas detector, a zero output value is newly set even during the warm-up processing period of the gas sensor, and the gas concentration measurement can be performed with prima facie reliability.
しかしながら、特許文献1のガス検知器においては、少なくとも、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値が、ガスセンサについて予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲内の大きさとなるまでは、ガス濃度測定を行なうことができない。さらに、ガスセンサは、長年の使用もしくは不使用により、または、測定される環境雰囲気により、安定状態で得られるセンサ出力値が変動して、予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲外の大きさになってしまう場合も考えられる。そのような場合には、予め設定されたゼロ出力値や許容範囲を修正しなければ、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値がその許容範囲内の大きさになることがなく、ガス濃度測定を行なうことができない。 However, in the gas detector of Patent Document 1, gas is at least until the sensor output value acquired by the gas sensor is within the allowable range set for the zero output value preset for the gas sensor. Unable to measure concentration. Furthermore, the gas sensor has a permissible range set for a preset zero output value due to fluctuations in the sensor output value obtained in a stable state due to long-term use or non-use, or the measured environmental atmosphere. It is possible that the size will be outside. In such a case, unless the preset zero output value or allowable range is corrected, the sensor output value acquired by the gas sensor will not be within the allowable range, and the gas concentration will be measured. Can't.
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、電源投入後、より早期に、検知対象ガスの検知を行うことができるガス検知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas detector capable of detecting a gas to be detected earlier after the power is turned on.
本発明のガス検知器は、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために使用されるガス検知器であって、前記検知対象ガスを検知するためのガスセンサと、前記ガスセンサの基準値とセンサ出力値とに基づいて前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオンにされると前記ガスセンサの第1の暖機処理を開始し、前記ガスセンサの第1の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第1の測定時間に、前記ガスセンサの第1のセンサ出力値を取得する工程と、前記ガスセンサの第1の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、前記第1の測定時間より後の第2の測定時間に、前記ガスセンサの第2のセンサ出力値を取得する工程とを実行するように構成され、前記制御部が、前記第1のセンサ出力値および前記第2のセンサ出力値のみを用いて、前記ガスセンサの基準値を算出する工程を実行するように構成されることを特徴とする。 The gas detector of the present invention is a gas detector used for detecting a detection target gas contained in an environmental atmosphere, and is a gas sensor for detecting the detection target gas, and a reference value and a sensor of the gas sensor. The control unit includes a control unit that calculates the detection signal strength related to the detection target gas based on the output value, and the control unit warms up the gas sensor first when the power of the gas detector is turned on. The process is started, and in the first warm-up process period of the gas sensor, at the first measurement time after a preset time has elapsed from the start of the first warm-up process of the gas sensor, the gas sensor first. In the step of acquiring the sensor output value of 1 and the first warm-up process period of the gas sensor, the first warm-up process is performed after a preset time has elapsed from the start of the first warm-up process of the gas sensor. In the second measurement time after the measurement time, the step of acquiring the second sensor output value of the gas sensor is executed, and the control unit controls the first sensor output value and the second sensor output value. It is characterized in that it is configured to execute the step of calculating the reference value of the gas sensor using only the sensor output value of.
また、前記ガスセンサの基準値を算出する工程が、前記第1のセンサ出力値から前記第2のセンサ出力値を減算した差分値を、前記第2のセンサ出力値から減算する工程を含むことが好ましい。 Further, the step of calculating the reference value of the gas sensor may include a step of subtracting the difference value obtained by subtracting the second sensor output value from the first sensor output value from the second sensor output value. preferable.
また、前記制御部がさらに、前記第2の測定時間以降に前記検知対象ガスの検知を開始し、前記第2の測定時間より後の第3の測定時間に、前記ガスセンサの第3のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、前記制御部がさらに、前記第3のセンサ出力値および前記基準値を用いて、前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程を実行するように構成されることが好ましい。 Further, the control unit further starts the detection of the detection target gas after the second measurement time, and the third sensor output of the gas sensor is performed at the third measurement time after the second measurement time. The control unit is configured to execute the step of acquiring the value, and further executes the step of calculating the detection signal strength related to the detection target gas by using the third sensor output value and the reference value. It is preferable that it is configured to do so.
また、前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオフにされてから所定時間内に、前記ガス検知器の電源がオンにされると、前記ガスセンサの第1の暖機処理とは異なる前記ガスセンサの第2の暖機処理を開始することが好ましい。 Further, when the power of the gas detector is turned on within a predetermined time after the power of the gas detector is turned off, the control unit is different from the first warm-up process of the gas sensor. It is preferable to start the second warm-up process of the gas sensor.
また、前記制御部は、前記ガスセンサの第2の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第2の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した第4の測定時間に、前記ガスセンサの第4のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、前記制御部がさらに、前記第4のセンサ出力値と前記基準値とを比較し、前記第4のセンサ出力値が前記基準値以上である場合、前記基準値を新たな基準値とし、前記第4のセンサ出力値が前記基準値より小さい場合、前記第4のセンサ出力値を新たな基準値とする工程を実行するように構成されることが好ましい。 Further, in the second warm-up process of the gas sensor, the control unit sets the gas sensor at a fourth measurement time after a preset time has elapsed from the start of the second warm-up process of the gas sensor. The control unit is configured to execute the step of acquiring the sensor output value of 4, further compares the fourth sensor output value with the reference value, and the fourth sensor output value is the reference value. In the above case, the step of using the reference value as a new reference value and, when the fourth sensor output value is smaller than the reference value, using the fourth sensor output value as the new reference value is executed. It is preferably configured.
本発明によれば、電源投入後、より早期に、検知対象ガスの検知を行うことができるガス検知器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas detector capable of detecting a gas to be detected earlier after the power is turned on.
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るガス検知器を説明する。ただし、以下に示す実施形態は一例であり、本発明のガス検知器は、以下の例に限定されることはない。 Hereinafter, the gas detector according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment shown below is an example, and the gas detector of the present invention is not limited to the following example.
本実施形態のガス検知器は、たとえば大気などの環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために使用される。検知対象ガスは、環境雰囲気において検知対象となるガスであり、特に限定されることはなく、水素、メタン、ブタン、一酸化炭素、酢酸、エタノールなどが例示される。ガス検知器は、たとえば、酢酸やエタノールを検知するように構成することで、使用者の体臭を検知するための携帯用のガス検知器として使用可能である。 The gas detector of the present embodiment is used to detect a gas to be detected contained in an environmental atmosphere such as the atmosphere. The detection target gas is a gas to be detected in an environmental atmosphere, and is not particularly limited, and examples thereof include hydrogen, methane, butane, carbon monoxide, acetic acid, and ethanol. The gas detector can be used as a portable gas detector for detecting a user's body odor by, for example, being configured to detect acetic acid or ethanol.
図1は、本実施形態のガス検知器1の例示的な構成を示すブロック図である。ガス検知器1は、図1に示されるように、電源部2、ガスセンサ3、制御部4、通知部5および記憶部6を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an exemplary configuration of the gas detector 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the gas detector 1 includes a
電源部2は、ガス検知器1を構成する各要素に電力を供給する電力供給源である。電源部2は、本実施形態では、図1に示されるように、制御部4に電力供給可能に接続され、制御部4に電力を供給し、制御部4を介してガスセンサ3、通知部5および記憶部6に電力を供給する。電源部2は、本実施形態では、ガス検知器1内に設けられる電池またはバッテリである。電源部2は、ガス検知器1内の各構成要素への電力の供給をオン/オフするためのスイッチ(図示せず)を備えている。ただし、電源部2は、ガス検知器1を構成する各要素に電力を供給することができれば、上記構成に限定されることはなく、たとえば、各構成要素に直接電力を供給するように構成されていてもよいし、ガス検知器1の外に設けられた商用電源などの外部電源であってもよい。
The
ガスセンサ3は、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために用いられる。ガスセンサ3は、検知対象ガスの有無および/または濃度に対応するセンサ出力値を出力するように構成される。ガスセンサ3は、本実施形態では、図1に示されるように、制御部4に通信可能に接続され、センサ出力値を制御部4に送るように構成される。
The
ガスセンサ3としては、本実施形態では、公知の熱線型半導体式ガスセンサが用いられる。熱線型半導体式ガスセンサは、金属酸化物半導体により構成される感応部の表面の吸着酸素と検知対象ガスとの化学反応によって感応部(および熱線型半導体式ガスセンサ)の抵抗値(電気伝導度)が変化することを利用して、検知対象ガスの有無および/または濃度に対応したセンサ出力値を出力する。熱線型半導体式ガスセンサは、たとえば公知のホイートストンブリッジ回路として構成される検知回路(図示せず)に組み込まれて使用される。検知回路は、熱線型半導体式ガスセンサの抵抗値の変化を検出するために、熱線型半導体式ガスセンサの抵抗値の変化によって生じる検知回路内の電位差の変化を測定し、測定された電位差の変化を、検知対象ガスの有無および/または濃度に対応したセンサ出力値として出力する。ただし、ガスセンサ3は、検知対象ガスを検知することができれば、上記構成に限定されることはない。ガスセンサ3は、たとえば、熱線型半導体式ガスセンサ以外にも、公知の基板型半導体式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサなどを用いることができる。また、ガスセンサ3は、たとえば、ホイートストンブリッジ回路として構成される検知回路に組み込まれることなく、他の種類の回路に組み込まれてもよい。
As the
ガスセンサ3は、たとえば図2および図3に示されるように、検知対象ガスを含まない環境雰囲気において、ガス検知器1の電源がオンにされて電力が供給されると、電力供給開始からセンサ出力値が変化し、ある程度の時間が経過した後に、ほぼ一定のセンサ出力値を示す安定状態に至るという特性を有する(図中、点線を参照)。この特性は、ガス検知器1の電源がオフにされていた期間が長いほど顕著に現れる。したがって、一般的には、ガスセンサは、検知対象ガスを検知する前に、検知対象ガスを含まない環境雰囲気において、電力供給開始から、ほぼ一定のセンサ出力値を示す安定状態となるまで暖機処理が行なわれる。そして、ガス検知器では、暖機処理が終了した後に得られるセンサ出力値を基準値とし、その基準値と、その後に検知対象ガスを含む環境雰囲気に曝されて得られるセンサ出力値とに基づいて、検知対象ガスの有無および/または濃度の判定が行われる。それに対して、本実施形態のガス検知器1においては、以下で詳しく述べるように、ガスセンサ3の暖機処理期間中に取得されるセンサ出力値を用いて、ガスセンサ3の基準値が算出される。したがって、本実施形態のガス検知器1では、電源投入後、暖機処理期間の経過を待つことなく、早期に検知対象ガスの検知を行なうことができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, for example, the
制御部4は、ガスセンサ3のセンサ出力値を取得し、取得されるセンサ出力値に基づいた演算処理を行なう。より具体的には、制御部4は、ガスセンサ3の基準値とセンサ出力値とに基づいて検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する。検知対象ガスに関連する検知信号強度には、検知対象ガスの有無および/または濃度に対応して変化する検知信号強度が含まれる。制御部4は、本実施形態では、図1に示されるように、電源部2、ガスセンサ3、通知部5および記憶部6と接続される。制御部4は、ガスセンサ3から取得されるセンサ出力値に基づいて演算処理を行なうことができれば、特に限定されることはなく、たとえば公知の中央演算処理装置(CPU)などを用いて構成することができる。
The
通知部5は、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器1の使用者に通知する。検知対象ガスに関連する情報には、たとえば、環境雰囲気における検知対象ガスの有無、検知対象ガスの濃度に対応する検知レベル、検知対象ガスを検知するために必要なガス検知器1の状態を示す情報などが含まれる。通知部5は、本実施形態では、図1に示されるように、制御部4に接続され、制御部4から検知対象ガスに関連する情報を受け取り、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器1の使用者に通知する。通知部5は、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器1の使用者に通知することができれば、その通知方法は特に限定されることはない。通知部5は、たとえば、検知対象ガスに関連する情報を視覚的に通知するディスプレイや、検知対象ガスに関連する情報を聴覚的に通知するスピーカーとすることができる。通知部5は、本実施形態ではガス検知器1内に設けられているが、制御部4から得られる情報をガス検知器1の使用者に通知することができれば、ガス検知器1とは別の外部機器として設けられてもよい。
The
記憶部6は、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶する。記憶部6は、たとえば、ガス検知器1の動作履歴、ガスセンサ3のセンサ出力値、制御部4により算出される基準値および検知信号強度、制御部4により算出される検知信号強度と対照される閾値、制御部4が実行可能なプログラムなどを記憶する。記憶部6は、本実施形態では、図1に示されるように、制御部4に接続され、制御部4との間で検知対象ガスの検知に必要な情報を通信する。記憶部6としては、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶することができれば、特に限定されることはなく、たとえば公知のハードディスク、メモリ、光記録媒体などを用いることができる。記憶部6は、本実施形態ではガス検知器1内に設けられているが、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶することができれば、ガス検知器1とは別の外部機器として設けられてもよい。
The
つぎに、図2~図5を参照して、制御部4が実行するように構成される工程を中心に、ガス検知器1の動作を説明する。以下では、図2および図3に示されるように、暖機処理によりセンサ出力値が低下し、検知対象ガスの検知によりセンサ出力値が増加する特性を有するガスセンサを例に挙げて、ガス検知器1の動作を説明する。しかし、暖機処理によりセンサ出力値が増加し、検知対象ガスの検知によりセンサ出力値が低下するなど、他の特性を有するガスセンサもまた、適宜演算処理を変更することにより適用可能である。また、以下に示す工程は、以下で説明する順に実行することもできるし、以下で説明する順とは異なる順で実行することもできる。
Next, the operation of the gas detector 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5, focusing on the steps configured to be executed by the
はじめに、ガス検知器1の電源がオンにされると、電源部2から電力が供給されて、ガス検知器1の各構成要素が起動される。制御部4は、ガス検知器1の電源がオンにされると、図4の工程Step11に示されるように、ガス検知器1の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器1の電源がオンされたか否かの判定を行なう。これは、前回の電源のオフからの時間に応じて、必要な暖機処理の時間が異なるためである。たとえば、前回の電源のオフから所定時間内にガス検知器1の電源がオンにされると、前回駆動時のガスセンサ3の暖機処理よりも、暖機処理の時間を短くすることができ、より短時間で検知対象ガスの検知が可能になる。前回の電源のオフからの所定時間は、本実施形態では5分と定められるが、ガスセンサ3の特性に応じて、たとえば、暖機処理が必要となる、経時によるガスセンサ3の状態変化の程度に応じて適宜設定が可能である。制御部4は、ガス検知器1の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器1の電源がオンされたと判定した場合には(工程Step11のYes)、後述する工程Step12に進む。一方、制御部4は、ガス検知器1の前回の電源のオフから所定時間以内にガス検知器1の電源がオンされたと判定した場合には(工程Step11のNo)、後述する図5の工程Step21に進む。なお、工程Step11は任意であり、制御部4は、ガス検知器1の前回の電源オフからの時間に関わらず、ガス検知器1の電源がオンされる毎に、工程Step12から続く工程を実行しても構わない。
First, when the power of the gas detector 1 is turned on, electric power is supplied from the
制御部4は、ガス検知器1の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器1の電源がオンされたと判定した場合には(工程Step11のYes)、ガスセンサ3の第1の暖機処理を開始する。第1の暖機処理は、本実施形態では、図2に示されるように、ガスセンサ3に電力が供給開始されてから所定時間経過後の開始時間t0において開始される。ガスセンサ3への電力供給開始直後(時間<t0)は、検知回路の過渡現象などによって、センサ出力値に急激な増減が生じる。第1の暖機処理は、検知回路の過渡現象などがほぼ消失した時間である開始時間t0に開始される。開始時間t0は、本実施形態では電力供給の開始後3秒と定められるが、検知回路の過渡現象などが消失する時間に応じて適宜設定が可能である。
When the
制御部4は、図2および図4に示されるように、ガスセンサ3の第1の暖機処理期間において、ガスセンサの第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第1の測定時間t1に、ガスセンサ3の第1のセンサ出力値S1を取得する工程Step12を実行する。また、制御部4は、ガスセンサ3の第1の暖機処理期間において、ガスセンサ3の第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、第1の測定時間t1より後の第2の測定時間t2に、ガスセンサ3の第2のセンサ出力値S2を取得する工程Step13を実行する。ここで、第1の暖機処理期間とは、検知対象ガスを含まない環境雰囲気に、前回の電源オフから所定時間を経過した後に電源がオンにされたガス検知器1が置かれた場合において、第1の暖機処理の開始から、ガスセンサ3のセンサ出力値が徐々に低下して、センサ出力値がほぼ一定の値を示す、ガスセンサ3の安定状態に至るまでの期間のことを意味する。第1の測定時間t1および第2の測定時間t2は、第1の暖機処理期間内であって、第2の測定時間t2が第1の測定時間t1よりも後であれば、特に限定されることはなく、暖機処理によるガスセンサ3のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定可能であり、たとえば、それぞれ第1の暖機処理の開始後7秒および12秒とすることができる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
制御部4は、ガスセンサ3の第1および第2のセンサ出力値S1、S2を取得した後、任意で、第1および第2のセンサ出力値S1、S2が正常に取得されたものであるか否かを判定する工程Step14を実行してもよい。この工程Step14では、たとえば、第1のセンサ出力値S1が第2のセンサ出力値S2よりも大きいか否かが判定される。第1の暖機処理期間中のガスセンサ3のセンサ出力値は、図2に示されるように、時間の経過に従って徐々に低下するので、第1および第2のセンサ出力値S1、S2が第1の暖機処理期間中に正常に取得されていれば、第1のセンサ出力値S1は第2のセンサ出力値S2よりも大きい値を示す。したがって、制御部4は、第1のセンサ出力値S1が第2のセンサ出力値S2よりも大きい場合には、第1および第2のセンサ出力値S1、S2が第1の暖機処理期間中に正常に取得されたものと判定し(工程Step14のYes)、後述する工程Step15に進む。一方、制御部4は、第1のセンサ出力値S1が第2のセンサ出力値S2以下の場合には、第1および第2のセンサ出力値S1、S2が第1の暖機処理期間中に正常に取得されなかったものと判定し(工程Step14のNo)、工程Step16のセンサエラー時処理に進む。工程Step16では、ガスセンサ3への電力供給が停止され、通知部5によって使用者にエラーが通知され、ガス検知器1の動作が終了する。
After acquiring the first and second sensor output values S1 and S2 of the
制御部4は、ガスセンサ3の第1および第2のセンサ出力値S1、S2を取得した後、第1のセンサ出力値S1および第2のセンサ出力値S2のみを用いて、ガスセンサ3の基準値を算出する工程Step15を実行する。本実施形態のガス検知器1では、ガスセンサ3の安定状態におけるセンサ出力値から得られる基準値など、ガスセンサ3について予め設定された基準値とは無関係に、第1の暖機処理期間内の予め設定された第1および第2の測定時間t1、t2に第1および第2のセンサ出力値S1、S2を取得し、その第1および第2のセンサ出力値S1、S2のみを用いて基準値を算出するので、ガスセンサ3について予め設定された基準値に左右されることなく、より早期に、基準値を算出することができ、それによって検知対象ガスの検知を行なうことができる。
After acquiring the first and second sensor output values S1 and S2 of the
ここで、ガスセンサ3の基準値を算出する工程Step15は、第1のセンサ出力値S1から第2のセンサ出力値S2を減算した差分値(S1-S2)を、第2のセンサ出力値S2から減算する(S2-(S1-S2))工程を含むことが好ましい。この演算処理は、第1の測定時間t1から第2の測定時間t2までの間に低下したセンサ出力値と同じ値だけ第2のセンサ出力値S2から低下した値を基準値として算出する。この演算処理では、2つの第1および第2のセンサ出力値S1、S2のみを用いて、減算処理を行なうだけなので、演算処理の負担が小さく、基準値の算出を短時間で行なうことができる。ただし、ガスセンサ3の基準値を算出する工程Step15は、第1および第2のセンサ出力値S1、S2のみを用いて実行するものであれば、上記方法に限定されることはなく、ガスセンサ3の特性に応じて演算方法を定めることが可能である。たとえば、第1の暖機処理によるガスセンサ3のセンサ出力値の減衰曲線を、第1のセンサ出力値S1および第2のセンサ出力値S2のみを用いて求めた減衰曲線式により近似して、基準値を算出しても構わない。
Here, in the step Step 15 for calculating the reference value of the
制御部4は、工程Step17において、第2の測定時間t2以降に検知対象ガスの検知を開始する。本実施形態では、第2の測定時間t2に検知対象ガスの検知を開始する。検知対象ガスの検知を開始すると、図2に示されるように、ガスセンサ3のセンサ出力値が増加する。検知対象ガスの検知の開始は、たとえば、検知対象ガスを含まない環境雰囲気にガスセンサ3が曝されない状態から、検知対象ガスを含む環境雰囲気にガスセンサ3が曝される状態に変化させることによって行なうことができる。たとえば、検知対象ガスの検知の開始は、検知対象ガスを含まない環境雰囲気から検知対象ガスを含む環境雰囲気にガス検知器1を移動することにより行なってもよいし、ガスセンサ3に対して検知対象ガスを遮断するフィルターを取り除くことにより行なってもよい。なお、検知対象ガスの検知を開始しても、検知対象ガスがガスセンサ3に到達するのに時間がかかったり、ガスセンサ3の応答が遅延したりするために、センサ出力値は、図2に示されるように、検知対象ガスの検知開始から徐々に上昇し、その後ほぼ一定の値になるという変化を示す。
The
制御部4は、検知対象ガスの検知を開始した後、第2の測定時間t2より後の第3の測定時間t3に、ガスセンサ3の第3のセンサ出力値S3を取得する工程Step17を実行する。第3の測定時間t3は、検知対象ガスの検知を開始した後であって、第2の測定時間t2より後の時間であれば、特に限定されることはなく、検知対象ガスの検知開始からのガスセンサ3のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定が可能である。第3の測定時間t3は、できるだけ早期に、後述する検知対象ガスに関連する検知信号強度を得るという観点から、第1の暖機処理期間中の時間であることが好ましく、たとえば、第1の暖機処理開始後22秒とすることができる。
After starting the detection of the gas to be detected, the
制御部4は、ガスセンサ3の第3のセンサ出力値S3を取得した後、第3のセンサ出力値S3および基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Step18を実行する。検知信号強度は、たとえば、ガスセンサ3の第3のセンサ出力値S3と基準値との差分値から算出することができる。また、第3の測定時間t3が、第1の暖機処理期間中の時間など、検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、第3のセンサ出力値S3と基準値との差分値に対して所定の値を乗算することによって、検知信号強度を算出してもよい。第3の測定時間t3が検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、図2に示されるように、第3の測定時間t3以降も、ガスセンサ3のセンサ出力値がわずかに上昇を続けるため、最終的に得られるセンサ出力値と基準値との差分値は、第3の測定時間t3における第3のセンサ出力値S3と基準値との差分値よりもわずかに大きくなることが予想される。したがって、第3のセンサ出力値S3と基準値との差分値に対して所定の値を乗算して検知信号強度を算出することにより、より正確な検知信号強度を求めることができる。所定の値は、本実施形態では、1.2と定められるが、第3の測定時間t3やガスセンサ3の特性に応じて適宜設定することが可能である。なお、検知対象ガスに関連する検知信号強度の算出は、第3のセンサ出力値S3と基準値とを用いて行われればよく、上記方法に限定されることはない。
After acquiring the third sensor output value S3 of the
制御部4は、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出した後、環境雰囲気における検知対象ガスの濃度に対応した検知レベルを判定する工程Step19を実行する。検知レベルの判定は、算出された検知対象ガスに関連する検知信号強度と、記憶部6に記憶された所定の閾値とを対照することによって行なわれる。所定の閾値は、検知対象ガスの濃度に対応した検知信号強度の複数の範囲によって定められており、検知対象ガスの濃度および検知信号強度の範囲のそれぞれに対して、検知レベルが割り当てられている。これにより、算出された検知信号強度から、対応する検知レベルおよび濃度が判定される。判定された検知レベルは、工程Step20において、通知部5によってガス検知器1の使用者に通知される。
The
工程Step20が終了すると、ガス検知器1の電源がオフにされて、検知対象ガスの検知動作が終了する。 When the process Step 20 is completed, the power of the gas detector 1 is turned off, and the detection operation of the gas to be detected is completed.
以上に示したように、制御部4は、ガス検知器1の電源がオフにされてから所定時間が経過した後にガス検知器1の電源がオンにされた場合には、工程Step12~Step20を実行する。それに対して、制御部4は、ガス検知器1の電源がオフにされてから所定時間内にガス検知器1の電源がオンにされた場合には、以下に述べるように、工程Step21~Step27、Step19~Step20を実行する。
As shown above, when the power of the gas detector 1 is turned on after a predetermined time has elapsed since the power of the gas detector 1 was turned off, the
制御部4は、ガス検知器1の電源がオフにされてから所定時間内に、ガス検知器1の電源がオンにされると、ガスセンサ3の第1の暖機処理とは異なるガスセンサ3の第2の暖機処理を開始する。第2の暖機処理は、本実施形態では、図3に示されるように、ガスセンサ3に電力が供給開始されてから所定時間経過後の開始時間t0において開始される。上述したように、ガスセンサ3への電力供給開始直後(時間<t0)は、検知回路の過渡現象などによって、センサ出力値に急激な増減が生じる。第2の暖機処理は、検知回路の過渡現象などがほぼ消失した時間である開始時間t0に開始される。開始時間t0は、本実施形態では電力供給の開始後3秒と定められるが、検知回路の過渡現象などが消失する時間に応じて適宜設定が可能である。第2の暖機処理は、第1の暖機処理よりも短時間で行なうことが可能である。このように、ガス検知器1の前回の電源がオフされてからの時間に応じて暖機処理を変更することができることで、暖機処理に必要な時間に応じて暖機処理の時間を変更することができ、より早期に、検知対象ガスの検知を行なうことができるとともに、ガス検知器1の動作時間を短縮し、消費電力を低く抑えることができる。
When the power of the gas detector 1 is turned on within a predetermined time after the power of the gas detector 1 is turned off, the
制御部4は、ガスセンサ3の第2の暖機処理を開始した後、図3および図5に示されるように、ガスセンサ3の第2の暖機処理期間において、ガスセンサ3の第2の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した第4の測定時間t4に、ガスセンサ3の第4のセンサ出力値S4を取得する工程Step21を実行する。ここで、第2の暖機処理期間とは、検知対象ガスを含まない環境雰囲気に、前回の電源オフから所定時間内に電源がオンにされたガス検知器1が置かれた場合において、第2の暖機処理の開始から、ガスセンサ3のセンサ出力値が徐々に低下して、センサ出力値がほぼ一定の値を示す、ガスセンサ3の安定状態に至るまでの期間のことを意味する。第4の測定時間t4は、第2の暖機処理期間内であれば、特に限定されることはなく、暖機処理によるガスセンサ3のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定可能であり、たとえば、第2の暖機処理の開始後3秒とすることができる。
After starting the second warm-up process of the
制御部4は、ガスセンサ3の第4のセンサ出力値S4を取得した後、任意で、第4のセンサ出力値S4が正常に取得されたか否かを判定する工程Step22を実行してもよい。この工程Step22では、たとえば、前回駆動時の第2のセンサ出力値S2と、今回取得された第4のセンサ出力値S4との差分値(S2-S4)が所定の値より小さいか否かが判定される。制御部4は、第2のセンサ出力値S2と第4のセンサ出力値S4との差分値が所定の値より小さい場合には、第4のセンサ出力値S4が第2の暖機処理期間中に正常に取得されたものであると判定し(工程Step22のYes)、後述する工程Step23に進む。一方、制御部4は、第2のセンサ出力値S2と第4のセンサ出力値S4との差分値が所定の値以上の場合には、第4のセンサ出力値S4が第2の暖機処理期間中に正常に取得されたものでないと判定し(工程Step22のNo)、工程Step24のセンサエラー時処理に進む。工程Step24では、上述した工程Step16のセンサエラー時処理と同様の処理が行なわれる。
After acquiring the fourth sensor output value S4 of the
制御部4は、工程Step23において、第4の測定時間t4以降に検知対象ガスの検知を開始する。本実施形態では、第4の測定時間t4に検知対象ガスの検知を開始する。検知対象ガスの検知を開始すると、図3に示されるように、ガスセンサ3のセンサ出力値が増加する。検知対象ガスの検知の開始は、たとえば、検知対象ガスを含まない環境雰囲気にガスセンサ3が曝されない状態から、検知対象ガスを含む環境雰囲気にガスセンサ3が曝される状態に変化させることによって行なうことができる。たとえば、検知対象ガスの検知の開始は、検知対象ガスを含まない環境雰囲気から検知対象ガスを含む環境雰囲気にガス検知器1を移動することにより行なってもよいし、ガスセンサ3に対して検知対象ガスを遮断するフィルターを取り除くことにより行なってもよい。なお、検知対象ガスの検知を開始しても、検知対象ガスがガスセンサ3に到達するのに時間がかかったり、ガスセンサ3の応答が遅延したりするために、センサ出力値は、図3に示されるように、検知対象ガスの検知開始から徐々に上昇し、その後ほぼ一定の値になるという変化を示す。
The
制御部4は、検知対象ガスの検知を開始した後、第4の測定時間t4より後の第5の測定時間t5に、ガスセンサ3の第5のセンサ出力値S5を取得する工程Step23を実行する。第5の測定時間t5は、検知対象ガスの検知を開始した後であって、第4の測定時間t4より後の時間であれば、特に限定されることはなく、検知対象ガスの検知開始からのガスセンサ3のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定が可能である。第5の測定時間t5は、できるだけ早期に、検知対象ガスに関連する検知信号強度を得るという観点から、第2の暖機処理期間中の時間であることが好ましく、たとえば、第2の暖機処理開始後13秒とすることができる。
After starting the detection of the gas to be detected, the
制御部4は、ガスセンサ3の第4のセンサ出力値S4を取得した後、工程Step25において、第4のセンサ出力値S4が、前回のガス検知器1の駆動時に算出された基準値(以下、「前回基準値」という)以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部4は、第4のセンサ出力値S4と前回基準値とを比較し、第4のセンサ出力値S4が前回基準値以上である場合(工程Step25のYes)、前回基準値を新たな基準値とし、第4のセンサ出力値S4が前回基準値より小さい場合(工程Step24のNo)、第4のセンサ出力値S4を新たな基準値とする工程を実行する。このように、ガス検知器1の電源がオフにされてから所定時間内にガス検知器1の電源がオンにされた場合に、1つの第4のセンサ出力値S4を取得するだけで基準値を算出するので、複数のセンサ出力値を取得する場合と比べて、より早期に基準値を算出することができる。そして、前回の電源のオフからの時間に応じて基準値の算出方法を切り替えることで、ガス検知器1の動作時間を短縮し、消費電力を低く抑えることができる。
After the
制御部4は、前回基準値を新たな基準値とする場合、第5のセンサ出力値S5および新たな基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Step26を実行する。また、制御部4は、第4のセンサ出力値S4を新たな基準値とする場合、第5のセンサ出力値S5および新たな基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Step27を実行する。検知信号強度は、たとえば、ガスセンサ3の第5のセンサ出力値S5と新たな基準値との差分値から算出することができる。また、第5の測定時間t5が、第2の暖機処理期間中の時間など、検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、第5のセンサ出力値S5と新たな基準値との差分値に対して所定の値を乗算することによって、検知信号強度を算出してもよい。第5の測定時間t5が検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、図3に示されるように、第5の測定時間t5以降も、ガスセンサ3のセンサ出力値がわずかに上昇を続けるため、最終的に得られるセンサ出力値と基準値との差分値は、第5の測定時間t5における第5のセンサ出力値S5と新たな基準値との差分値よりもわずかに大きくなることが予想される。したがって、第5のセンサ出力値S5と新たな基準値との差分値に対して所定の値を乗算して検知信号強度を算出することにより、より正確な検知信号強度を求めることができる。所定の値は、本実施形態では、1.2と定められるが、第5の測定時間t5やガスセンサ3の特性に応じて適宜設定することが可能である。なお、検知対象ガスに関連する検知信号強度の算出は、第5のセンサ出力値S5と新たな基準値とを用いて行われればよく、上記方法に限定されることはない。
When the previous reference value is used as a new reference value, the
制御部4は、工程Step26または工程Step27が終了すると、上述した工程Step19および工程Step20を実行する。工程Step20が終了すると、ガス検知器1の電源がオフにされて、検知対象ガスの検知動作が終了する。
When the process Step 26 or the process Step 27 is completed, the
1 ガス検知器
2 電源部
3 ガスセンサ
4 制御部
5 通知部
6 記憶部
t0 開始時間
t1 第1の測定時間
t2 第2の測定時間
t3 第3の測定時間
t4 第4の測定時間
t5 第5の測定時間
S1 第1のセンサ出力値
S2 第2のセンサ出力値
S3 第3のセンサ出力値
S4 第4のセンサ出力値
S5 第5のセンサ出力値
Step11~27 工程
1
Claims (4)
前記検知対象ガスを検知するためのガスセンサと、
前記ガスセンサの基準値とセンサ出力値とに基づいて前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオンにされると前記ガスセンサの第1の暖機処理を開始し、
前記ガスセンサの第1の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第1の測定時間に、前記ガスセンサの第1のセンサ出力値を取得する工程と、
前記ガスセンサの第1の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第1の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、前記第1の測定時間より後の第2の測定時間に、前記ガスセンサの第2のセンサ出力値を取得する工程と
を実行するように構成され、
前記制御部が、
前記第1のセンサ出力値および前記第2のセンサ出力値のみを用いて、前記ガスセンサの基準値を算出する工程
を実行するように構成され、
前記ガスセンサの基準値を算出する工程が、前記第1のセンサ出力値から前記第2のセンサ出力値を減算した差分値を、前記第2のセンサ出力値から減算する工程を含む、
ガス検知器。 A gas detector used to detect the gas to be detected contained in the environmental atmosphere.
A gas sensor for detecting the detection target gas and
It is provided with a control unit that calculates the detection signal intensity related to the detection target gas based on the reference value and the sensor output value of the gas sensor.
The control unit starts the first warm-up process of the gas sensor when the power of the gas detector is turned on.
In the first warm-up process period of the gas sensor, the first sensor output value of the gas sensor is set at the first measurement time after a preset time has elapsed from the start of the first warm-up process of the gas sensor. And the process of getting
In the first warm-up process of the gas sensor, the second measurement time after the first measurement time after the preset time has elapsed from the start of the first warm-up process of the gas sensor. , Is configured to perform the steps of acquiring the second sensor output value of the gas sensor.
The control unit
It is configured to execute the step of calculating the reference value of the gas sensor using only the first sensor output value and the second sensor output value .
The step of calculating the reference value of the gas sensor includes a step of subtracting a difference value obtained by subtracting the second sensor output value from the first sensor output value from the second sensor output value.
Gas detector.
前記制御部がさらに、前記第3のセンサ出力値および前記基準値を用いて、前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程を実行するように構成される、
請求項1に記載のガス検知器。 The control unit further starts detecting the gas to be detected after the second measurement time, and sets the third sensor output value of the gas sensor at the third measurement time after the second measurement time. Configured to perform the steps to acquire,
The control unit is further configured to perform a step of calculating the detection signal intensity associated with the detection target gas using the third sensor output value and the reference value.
The gas detector according to claim 1 .
請求項1または2に記載のガス検知器。 When the power of the gas detector is turned on within a predetermined time after the power of the gas detector is turned off, the control unit of the gas sensor is different from the first warm-up process of the gas sensor. Start the second warm-up process,
The gas detector according to claim 1 or 2 .
前記制御部がさらに、前記第4のセンサ出力値と前記基準値とを比較し、前記第4のセンサ出力値が前記基準値以上である場合、前記基準値を新たな基準値とし、前記第4のセンサ出力値が前記基準値より小さい場合、前記第4のセンサ出力値を新たな基準値とする工程を実行するように構成される、
請求項3に記載のガス検知器。 In the second warm-up process of the gas sensor, the control unit sets the fourth measurement time of the gas sensor at a fourth measurement time in which a preset time has elapsed from the start of the second warm-up process of the gas sensor. It is configured to perform the process of acquiring the sensor output value,
The control unit further compares the fourth sensor output value with the reference value, and if the fourth sensor output value is equal to or higher than the reference value, the reference value is set as a new reference value and the second is used. When the sensor output value of No. 4 is smaller than the reference value, the step of using the fourth sensor output value as a new reference value is executed.
The gas detector according to claim 3 .
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