JPH03223669A - 超音波ガス測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は被測定ガスの濃度を検出するための超音波ガス
測定装置であって、ガスが製造工程中のものであれ、あ
るいは医療、工業または他の用途に使用中であれ、被測
定ガスの濃度の効果的かつ能率的な測定を行う手段を備
えた測定装置に関する。

（従来技術） 医療分野で使用されな酸素濃度のような特定試料中のガ
スの濃度を決定するための種々のガス測定装置が従来か
ら市販されている。例えば、市販品には被測定酸素試料
を変換器の一つの領域に次いで試料室に供給し、次いで
超音波感知器によりガス組成と装置内の特定ガスの濃度
を検出し、それから離れた位置にある測定器ガス出口に
送る（例えばｒｏｘｙａｌｅｒｔＪの商品名で米国ダグ
ラス・サイエンチフィツク・プロダクツ社より市販）。

他の酸素濃度感知器としては米国特許第４５１６４２６
号に示されているような酸素監視及び調整装置が市販さ
れている（例えば米国ハドソン・オキシゲン・セラビー
・セールス社製）。この装！では、酸素濃度は被測定ガ
スをその濃度決定のための手段たる被測定ガスの分析を
行う燃料電池端子に送り、ガスの該端子への接触により
信号を発生することにより測定される。米国特許第４６
２７８６０号、同４５６１２８７号、及び同４６４８８
８８号にも同様な技術が記載されている。

米国特許第２９８４０９７号には試料による酸素消費を
決定し、試料を音波発生器に通して酸素の消費率を測定
するガス測定装置が記載されてい机 米国特許第４１１１’ｉ　１６５０１号には室内の少な
くとも一種のガスの濃度の表示を行う装置において、機
械的放射エネルギー源から発生される２つの動作周波数
を検出し７、それらの振幅を測定し次いで複数のガスの
濃度を表す基準振幅と比較して被測定試料の濃度を決定
することが記載されている。

米国特許第４６６２２１２号にはガス濃度の測定装置と
して超音波を利用することが記載されているが、超音波
感知器は各種のシール材料を構造に適した特定素材又は
化合物を使用して蒸着することにより膜を付着ることに
より耐湿性にされる。しかし、この装置は装置を貫通し
て流れるガスの濃度を検出する。

英国特許出願公開筒ＧＢ２０８７５５９Ａ号にはガスま
たはそれと液体を含む流体の測定を行うために超音波ア
イソレータのような手段によりガス組成を音響的に検出
する手段が記載されている。

ソ連特許ＳＵＩ　１２２７ＯＡにはガス濃度当の物質の
試験のために物質ガス濃度２伎相音響測定器を使用する
ことが記載されている。装置の位相感知特性はガス濃度
の変動中に測定される。この装置はバイブライン上でガ
ス物質及びその濃度を検出するために利用される。

米国特許第３８０５５９０号には、酸素分圧感知器が記
載されている。同装置ではヘリウム酸素ガス混合物の酸
素の量を検出し、音響信号の位相シフトを利用して電気
信号を発生し１、その信号で明らかに色々な水深での呼
吸目的のためにガスの供給における所要限界内での酸素
分圧を維持する。

ガス量の検出に関連した他の文献には米国特許第４４６
２２４６号、同４５２０６５４号、同４５８１９４２号
があり、これらは流体の流量及び濃度測定のための測定
管路を記載している。

上記のほか、ガス混合物中の酸素の割合を決定するため
の検出に燃料電池を利用する動電気酸素検出器がある（
例えば、米国ユタ州Ｃｅｒａｍａｔｉｃ社製）。

（発明が解決すべき課題） 本発明は、ガス混合物中のガスの濃度の従来よりも制度
の高い分析を行うための装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、主として被測定ガスが感知手段を貫流する際
に、その流れを例えばその層流又は分流を形成すること
によるなどして調整することにより、またこれを圧力補
償、圧力補償及び圧力補償手段を組み合わせることによ
り、混合物ガス濃度の検出を行う装置を提供し、これに
より単一従来技術または複数の従来技術の組合せの利用
によるよりもはるかに正確で安定した被測定ガス中の任
意のガス、特に酸素の分析を行うことができる。

本発明は従来よりもはるかに正確なガス成分の測定を行
うことを意図しており、そのため、超音波感知器の機械
的な調整を要することなく装置を容易に動作及び較正さ
せ得る電気回路を利用することにより、ガス混合物の成
分の分析を行うための構成部材を備えた、従来よりもは
るかに高精度のガス混合物分析方法及び装置を提供する
。

酸素濃縮器の使用は循環器系疾患の治療、時にホームケ
アにおいて広く使用されるに至っている。酸素濃縮器は
約８５〜９５，６％の酸素と、或る量の窒素及びアルゴ
ン及びその他の痕跡ガスよりなる呼吸ガス混合物を提供
できる。実験室的研究から、８５％以上の酸素レベルは
治療目的に効果を有することが知られている。明らかに
、本発明は特に酸素に関して医学的用途に利用できるこ
とは明らかであるが、その他、本発明の装置及び方法は
医学以外の工業的な用途にも使用できる。

酸素濃縮器が治療の現場で患者による使用のために供給
酸素を発生するのに使用されるなどの医学的用途におい
ては、酸素濃縮器に検出されないままになった故障が起
きることがある。その結果、患者が処方レベルの酸素を
吸入していると信じているにもかかわらず、実は所要量
に達しない酸素を吸入している場合がある。このような
場合、供給されている酸素の純度を表示する手段がない
か、あるいは表示器があるとしてもその機能が劣り或い
は不正確であれば、供給されているガスの観測される分
析値は不適切である。通常、ホームケア担当者は、患者
の家庭を４〜６週おきに訪問するが、これは酸素濃縮器
の動作の監視で酸素濃縮器の健全性を保持するには余り
にも危険な方法である。したがって、処理されあるいは
製造される所望ガスの濃度を何時でも簡易に表示するた
め、濃縮器と組合せて患者または医療従事者に利用でき
る簡便に使用できるガス測定装置の必要性がかなり大き
い。

通常、使用中の濃縮器の性能と発生される純度を検査す
るのは担当者の責任である。したがって、検査は従来何
遍置きかに行われていたため、患者に気づかれずに、ま
たは検出されずに何週間も故障のままに放置されること
があり得る。このような故障は有害であるだけでなく状
況によっては惨事につながる。

本発明の酸素測定装置は酸素濃度を連続的に監視し、患
者に潜在的な故障、あるいは特定の部品あるいは事項を
正常な運転状態に戻すべき保守の必要性を通報する。更
に、患者が規定レベルよりかなり低いガス混合物を吸入
しないようにするため、また酸素濃縮器に低酸素濃縮に
よる何らかの故障が起きないようにするため、濃度がし
きい値に達した時などのように、感知時に装置を遮断で
きかつ問題が生じたことを通報する感知器が必要である
。上記の場合に、若しも発生される酸素などのガスの量
または不適正な発生が容易に読取ることができれば、患
者は装置を緊急用の予備酸素容器に切り替え、修理また
は緊急保守のためにホームケア担当者に通知することが
できる。また、このガス測定装置の他の用途にも利用す
ることができる０例えば、能率的かつ効果的に動作する
必要のある用途、また更に高精度に動作する必要のある
用途、特に任意のガスまたはガス混合物の補充を知るこ
とが重要な用途、あるいは特定の状態を使用者に知らせ
る必要がある用途、及び／または使用者が特定のガスま
たは成分が適切に発生されていることを確認することが
できる状況下に特定の状態を制御することが必要な用途
に使用できる。

本発明のガス測定装置は、異なったガスは異なった音波
伝播ないし伝達特性、または超音波伝達特性を有すると
いう周知の原理に基づいている。

本発明の装置の１つの構成要素は、連続流、あるいは静
止流から試料ガスを採取できるガス試料室またはハウジ
ングの構成である。この改良においては、音波はガス試
料室の一端から他端に伝播する。音波が検出すべき前記
外的因子に要する時間は補償され、得られた出力は再び
電気信号に戻され、決定されたこれらのパラメータは電
気回路の応用により分析的な情報の導出に有用であり、
この情報は本発明の測定装置により得られる効果的で、
高度に有効で、内容の多いデータを提供できる。

当分野の技術者には周知なように、あらゆるガスは単独
で、あるいは混合形態で予め計算されかつ決定された相
対的な特性を有する。以下の図表は医療あるいは工業的
な用途において容易に適用ないし利用できる種類のガス
のこうした情報を示す。

物質 式 ％式％ ） 本発明の気体感知器組立体は、超音波の送信と受信をも
たらすに必要な素子、要素及び部品を含んでおり、これ
らは、気体試料を通しての超音波の伝旙速度の検出に応
答性であるのみでなく、温度、圧力及び湿度条件の影響
を軽減するためにこれら条件に対する感知器データから
の計算後これら条件を考慮しそして補償し、またこうし
て測定されたデータを利用して正確な波伝旙に対する回
路情報及び得られた信号を電子的に処理する電子回路と
協動し、以って選択気体に対する情報の一層正確な出力
を提供する。そうして得られたものとしての、その情報
から、それら情報を０％から１００％容量まで決定され
得る選択濃度の気体を通しての超音波の伝旙に対する既
知条件と比較するとき、本発明装置は、この感知器組立
体を通過している特定の気体の濃度を容易に決定しそし
て即時のかつ正確な出力を提供することができる。

そしてまた、装置は、−例として動作中の濃縮器からの
酸素のような気体の発生量の即時の読み出しを提供する
。

本発明の気体感知器或いは測定装置は、検出されそして
測定されるべき気体サンプルの本気体組立体のハウジン
グ手段への導入のための直接流入を与えるよう、濃縮器
等から供給チューブを受容するよう設計されている気体
入口を組み込んでいる。この気体入口は、ハウジング手
段の入口室或いは区画室内に最初気体を流入せしめ、そ
れにより入口室は気体が温度感知器の周囲を流れること
を許容しそしてその気体サンプルを通じて現れるものと
しての気体生成物中で起こり得る何らかの温度変化に対
して即時的応答を提供する。気体はその後、ハウジング
手段のサンプル室に流入しそしてこの特定発明では気体
は、以下に説明する理由のために、サンプル室内に分割
された或いは層状の流れを与えるよう処理される０本発
明のハウジング手段は、一対の端壁を組み込んでおり、
これら端壁は貫通したアクセス開口を含んでおり、この
場合これらアクセス開口は、気体をハウジング手段へと
次第に接近せしめる端壁内に設けられた一連のこうした
開口を通過するにつれ、気体流れを一段の層状の或いは
分割された流れへの変換を提供する。一連の開口を通し
てのサンプル即ち試料気体の流れを可能ならしめるサン
プル気体室のこの設計により、著しく乱流を減じた気体
の、滑らかな層流がハウジングの入口において気体が進
行するにつれ達成され、それにより気体がハウジング手
段を通して少なくとも最初即ちその室を通してそしてハ
ウジング手段の受取り端即ちハウジング手段の出口端壁
までこうした条件の下で流れることを可能ならしめる。

そうした位雪において、出口端も同じ（、一連の開口を
含み、これらは、やはり本発明の測定装置から気体の層
状或いは分割流れを誘起する条件下で装置からの気体サ
ンプルの流出を与える。本組立体のハウジング手段を通
しての気体の滑らかな層状或いは分割流れは、様々な目
的のためにサンプル室内での特定の気体成分の一層正確
な測定と検出を達成する目的に極めて必要であることが
見出された。気体の層状或いは分割流れは、それが本組
立体の測定装置を通過するにつれ、気体サンプル流れ中
の乱流を消滅させないまでも相当に減少せしめる。乱流
のこうした減少なしでは、本発明の背景で既に説明した
ような先行技術の型式の気体分析装置の幾つかの使用を
通して見られたように、超音波或いは他の種検出手段の
室を通しての通過における伝旙遅延と遭遇し、データに
おける異常を生ぜしめる恐れがあり、従ってこれはサン
プリング装置から受取った情報の読み出しにおいて相当
の歪みを与える傾向がある。これは結局、容易にわかる
ように、測定されている特定の気体の量の決定に不正確
さを招（、こうした伝旙遅延は、検出手段から迷走出力
型の信号を、しかも−層遅い応答時間で生ぜせしめ、分
析下の気体サンプルに対して検出されたものとしての測
定値に不正確さの原因となる。

本発明において、本組立体のハウジング手段の長さに沿
っての長手方向に音波検出器を設置することが所望され
、この場合、超音波の送信手段は入口端に近接して或い
はそこに配置され、他方超音波受信手段は装置の外側端
壁土に設置される。

こうして、ハウジング組立体を通してその長手方向への
層状或いは分割流れ状態で流れる気体サンプルへの曝露
は、測定装置の長さの実質上全体にわたって検出され、
以って考慮下のそしてサンプリングされている気体の超
音波への曝露から検出されそして誘導されつる一層多く
の情報を含んだ信号の解析を通して一層高い精度を与え
る。幾つかの先行技術の装置は、気体流れに直交して超
音波検出器を配置しており、そしてこの型式の検出は考
慮されている任意の気体流れへの超音波の曝露を通して
の解析スパンとして余りにも短すぎ、従って考慮下の気
体サンプルの効率的解析を達成するに充分の情報を供給
するに適正な信号を与えないと考えられる。加λて、超
音波手段をサンプリングされている気体の流れ方向に沿
って長手方向流れを検出しそしてサンプリングするため
の位置に配列することにより、この構造の測定装置から
一層迅速な応答が得られることが見出されそして考慮さ
れた１゜その理由は２情報の一層迅速な交換即ち一様化
がハウジング手段を通して流れる気体の一層大きな距離
にわたっての超音波の曝露を通して得られ、それにより
本装置に対しての情報出力を得るための気体曝露量及び
程度を付加するからである。

具体例に径太ば、本発明のハウジング手段内部には１組
立体の両端壁の間に、音波吸収材料或いはその筒体が配
置さね、その好ましい具体例１ｉ、所望されざる音波を
吸収する組織を有するフェルト状フィルタ材料から作シ
され、それによりハウジング内部に通人する前にその室
内でフィルタ手段を通（７て短い距離分割流れ状態で通
過する気体サンプルが僅かのそしてすべての定在波をそ
こから除去されてしまうようになし、乱流を最小限とし
、以って一層の測定精度を得ることが出来る。

例えば、先行技術の組立体に見ることが出来るように、
サンプリング装置を通しての気体流れがそうした装置を
通しての気体サンプルの乱流を補償或いは除去しない場
合、或いはサンプリング手段を通しての気体の直接的流
れに乱れを生ぜしめるような、ある程度の乱流が発生す
る場合、或いは音波自体がその直線状の伝送行路から偏
倚する可能性がある場合、こうした有害原因は従来のサ
ンプリング装置からの情報の正確な出力に不正確さを与
える可能性がありまた事実与λていた。他方、本発明は
、測定装置を通しての気体の直接的直線流れを与えるよ
う構造的に設計されており、また装置を通しての超音波
の直接的且つ長手方向の流れを増進しそして保証する内
部構造を有し、以って雑音のない鮮明な検出並びにそこ
からの情報の発生を得ることが出来、計算された情報出
力の一貫性及び正確性に加えて、その効率性を提供する
。これは幾つかの先行技術の使用と関連しては起こり得
ないと考えられる。この吸音要素即ちフィルタ手段は定
在波の干渉を非常に効率的に減少するのみならず、本発
明のハウジング手段の室全体を通しての気体サンプルの
層状流れを保証しそして継続するのを助成するように設
計されている。端壁開口を通しての気体の流れは、気体
をフィルタ手段内に直接流入せＬ７め、その時点で或る
量の気体サンプルがその後ハウジング手段の長さに沿う
流れと１２て非乱流状態で超音波室内に差し向けられ、
ここで再度気体流れはフィルタ要素内に通りそして装置
の出口端壁を貫いて提供される出口開口を通して流れる
。同様に、室の内壁の長さに沿ってフィルタ要素の存在
により、これは。

先に説明したように、超音波のいずれかの発散或いは再
輻射を防止し、それにより気体サンプル及び超音波信号
両者が本発明のハウジング手段を長平方向に通過するに
際して、両者に対して層状のそして直接的流れを継続す
る傾向が得られる。

気体サンプルが本発明のサンプル室を通過した後５本装
置の好ましい操作方法に従えば、気体サンプルは自身の
流れにより超音波手段の受信要素における開口を通して
サンプル室を流出する。気体が測定装置を通して音波の
方向に反対の方向に或いは超音波に突き当たろ方向に流
れることは充分に起りつるけれども、いずわの場合でも
所定の結果の精度は達成されるどイ３ぜられる。これは
、気体が本測定装置を通過するに際しての気体を通し１
ての超音波の通過に対する気体流れの反対方向の結果と
して起りつる僅かの変動を補償するべく５装置の操作の
様々のバラメークの予備的な校正を単に必要とするだけ
である、 既に説明したよう４こ、室内の、特；、−ぞ、：を通し
て流れている気体の１記度、圧力及び２３度の関知を与
える手段が設けられる１、この手段は、ハウジング手段
の入口及び、７′或いは出口にお！−１１・別個の単数
乃至複数の室の配列として構成出来ろ１．濃度関知は入
口端のよう４ｊそう！７た室の一つにおいてなすことが
でき、他方圧ガ及び２／或いけｉ９度補償はハウジング
手段の出口釘１）門こ設はへ第１た室において検出され
そして測定される。或いは、これら３つの感知手段すべ
てを装置の一つ別個の室内に設けることも可能である。

他方、望ましくはないけれども、ハウジングの主室内で
センサを介してのように直接流通気体の対するそうした
パラメータの検出を行なうことも充分可能ではあるが、
しかしそうした検出手段は気体サンプルの流れ中に所望
されざる乱流をもたらす恐れがあることを考慮すべきで
ある。こうした乱流は、既に説明したように、本発明の
ハウジング手段の室内でのフィルタ要素の付加により最
小限或いは低減或いは排除されるべきものである。

気体入口及び出口両方は、本発明の気体測定装置のそれ
ぞれの端壁各々に協動的に設けられている。供粕気体チ
ューブは、容易に理解されるように１本気体測定装置が
据え付けられる時にこれら気体入口及び出口に圧力嵌め
することが出来る。

本発明の超音波検出手段がその使用においてそして装置
を通して流れる任意の気体サンプルの検出にきわめて高
い精度を与えるように予備調整されることが非常に重要
であるから、超音波検出器の設定に対する調整手段を設
けることが所望される。これは次のようにして配列構成
することが出来る。端壁の一方がハウジング手段内に、
より特定的にはその内側室内に摺動自在に取付けられそ
して使用の準備段階において装置の精密な微調整を達成
するためにそこで長手方向に容易に調節されるように為
される。好ましい具体例において、装置の出口端壁が調
節自在であり、超音波受信機及び送信機間の精確な寸法
設定を実現するために内方に摺動され得るしあるいは外
方に変位されつる。その後５超音波手段が一旦設定され
ると、様々のエポキシ樹脂類あるいは接着剤が測定装置
を組み立てたままの状態での、精密なそして永久的設定
を提供するようハウジング手段の両端間にそれらの端壁
の外側で充填され得る。こうして、装置は特定の気体サ
ンプルの測定にむける特定用途にいつでも使用できる態
勢となる。

この型式の測定装置の製作過程での機械的誤差の故に５
装置ごとに送信機及び受信機素間の一定距離を維持する
ことは困難である。万一送信機素子から受信機素子まで
一定の機械的距離を使用する多数の気体感知器組立体が
製作されねばならないなら、その場合制御された条件下
でこれら素子聞出の超音波伝旙のための時間スパンは明
らかに感知器組立体ごとに異なってこよう、異なった伝
旙時間（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｆｌｙ　）特性を示す感知器
を使用することは、与えられた使用環境の下で温度の影
響を精確に補償するのに、可能なら検出された湿度及び
圧力における変動を修正しそして補償するのに、必要と
される利得量の変動をもたらすことになる。与＾られた
温度、圧力及び湿度に対して各感知器に対する送信機要
素及び受信機要素間のスパンを所定の値に一定化する機
械的調節は、すでに説明したように、特定の気体感知器
組立体に対して送信機要素あるいは受信機要素いずれか
を取付ける端壁の少なくとも一方を変位できることから
可能である。したがって、本発明の気体感知器組立体は
、測定されている気体サンプルの種類や条件に依存して
、選択距離にわたる超音波伝旙時間を所定の値に調節す
るための手段を備えている。

したがって、本発明の主たる目的は、気体の測定を提供
するための超音波手段の使用における一層高い精度を与
えることである。

本発明の別の目的は、超音波分析器を通してのサンプル
気体の滑らかな層流あるいは分割流れを与える手段を提
供することである。

本発明のまた別の目的は、気体検出及びサンプリング装
置内での定在波条件を軽減するための簡単でかつ有効な
手段を提供することである。

本発明の更に別の目的は、超音波分析を妨害することな
く気体サンプル中の温度条件の補償を実現する手段を提
供することである。

本発明のまた別の目的は、超音波分析装置を通して流れ
るサンプル気体の測定における高品位のそして高度に精
確な出力を保証するように、圧力及び湿度の解析をなし
、その結果としてそれらの補償を与える手段を提供する
ことである。

本発明のまた別の追加目的は、超音波気体測定装置を通
して流れる気体サンプルの分析において顕著な効率を保
証するための出力校正のための電子手段を提供すること
である。

以下、本発明について具体的に説明する。

［実施例の説明〕 図面、特に第１図を参照するに、本発明の超音波ガス測
定デバイスｌが極めて明瞭に記載されている。本デバイ
スはハウジング手段２を具備している。ハウジング手段
２は筒形状にて示されるが、その地形状ともなし得るも
のである。該ハウジング手段２は内部にインナーチャン
バ３を含む。該インナーチャンバ３を貫いて被検出気体
手段が送達され、これに加つるに検出のための種々の手
段が通過される。例えば、インナ−チャンバ３内部に示
される如き流れラインが、そこを貫いて移動するガスサ
ンプルの通過を表す。同時に、超音波伝送手段からの超
音波が同様に本デバイスの長手方向に沿って通過される
。ガス人口４がハウジング手段２の一端に設けられ、ガ
ス出口５が他端に設けられる。

ハウジング手段２内のインナーチャンバ３は、超音波ト
ランスミツター６及び超音波レセプター或はレシーバ−
７を含む。

第２図を参照するに、記号Ｇで示され−る如きガスサン
プルがガス人口４から入り、ハウジング手段２の入口端
を貫き、その実質部分がインナーチャンバ３内に差し向
けられるに先立って、ガスアブソーバ−或はディフュザ
−８内部に配向されることを理解されよう。ガスサンプ
ルはインナーチャンバ３を貫いて分割或いは積層流れ状
態で流動しそこで、超音波レセプター７に向かって送通
されるに際し超音波トランスミツター６から放射された
超音波に露呈される。超音波は記号Ｗで表される。か（
して、インナーチャンバ３を貫いて流動する分割或は積
層状のガス流れが、そこを貫いて直線状に流れる超音波
Ｗを受け、これが本発明を貫いて送通される任意のガス
サンプルの検出、予備キャリブレーション及び測定を正
確なものとする。

第３図及び４図を参照するに、本発明の実際的な物理的
特徴或は構造がもっと正確に示されている。理解される
ように、シリンダーにはガス人口４及びガス出口５が先
に説明した如き態様に於て組み込まれている。しかし各
々のガス入口及びガス出口は各々一体的構造とされ、夫
々が空洞形状を為す端部壁９及び１０を形成している。

各々の端部壁にはそれらの空洞形状を覆って、孔付けし
たディスク９ａ及び１０ａが載置される。これらディス
ク９ａ及び１．　Ｏａは、ガス人口４への、空洞形状の
端部壁９への、ディスク９ａへの、ディフュザー８から
構成される筒状フィルターへの分割流入のための、イン
ナーチャンバ３への積Ｎ流人のための、流通を提供する
。ガスは出口端位置に於て、関連する部品１０ａ、１０
及び５から出る。銘記したように、前記ディスクは各々
参照番号１１及び１２で示されるような、夫々の円周方
向周囲に沿って配列された、そこを貫く一連の孔を具備
している。従ってガスＧが測定デバイスに入り入口端部
壁９と遭遇すると、ガスはこれら一連の孔１１を通過し
てガスフィルター及びデイフェザ−８に配向されるべく
外側に拡開される。ガスフィルター及びディフュザー８
は先に説明したように、インナーチャンバ３内へと送達
される際のガスの乱流を低減する傾向を有する。ガスは
次いでインナーチャンバ３をその長手方向に沿って移動
し、超音波Ｗに露呈されそして後、インナーチャンバの
外側へと再配向されてディフュザー８内に戻り、端部壁
１０位置におけるディスクの孔１２を通り、銘記された
ようにガス出口５を通して排出される。

端部壁９及びｌＯ並びに関連する側方のディスクの各々
の詳しい構造が第４図に更に正確に記載される。理解さ
れるように、各々の端部壁は、組み立てられたハウジン
グ手段内部のそれらの位置に応じてガス入口或はガス出
口を具備する。ガス導管が銘記したように端部壁９に一
体的に連結され、該端部壁はその内部に参照番号１４で
示される如き空洞或は画室を形成し、そこに今後説明さ
れる種々の検出手段が配設される。ディスク９ａには超
音波トランスミツター６を支持するプレート１５が載置
される。ディスク９ａ及び１０ａは孔１１及び１２の如
き円周方向に配列された一連の孔もまた有している。各
ディスクは、位置決めビンと、端部壁９及びｌＯの夫々
を貢いてスライドフィツトする電極（第４図参照）とを
具備する。これらディスクは開口１６に位置付けされた
ビン１５ａによって、プレート１５を空洞形状を為す端
部壁構造の周縁部１７と当接するための位置へと案内す
るよう然るべき位置に整列される。

こうした態様にて組み立てられた場合、ビンと、これを
支持する端部壁及びそれらのディスクを粘着材或はエポ
キシによって参照番号１７ａの位置の如きにおいてシー
ルし、インナーチャンバ３を各々の端部位置で閉鎖し且
つシールし得る。しかしながらこの段階に先立ち、端部
壁はハウジング手段２のインナ−チャンバ３内部に送通
され且つ調節されるべきである。参照番号１８の位置に
於て、超音波センサーから種々の電線がディスク９ａ及
び１０ａを貫いて伸延され、端部壁構造における端部壁
９及びＩＯを貫いて伸延され、本発明の電気回路と接続
するために配向される。加うるに、参照番号２０の位置
に示されるような給電線を画室１４内部へと伸延し、温
度検出及び補償手段２１か或は圧力或は湿度センサー２
２と接続し得る。また同様に、それら給電線を端部壁９
から外側に伸延し、爾後プロセスのために本発明の電気
回路と電気的に接続させるべく配向し得る。

理解されるように、超音波ガス測定デバイスｌ詳しくは
ハウジング手段或はシリンダー２は、以下に説明される
如き形式のプリント回路基盤への直接取付けを容易とす
るために、参照番号２３で示される如き位置に於てマウ
ントを具備し得る。

こうしたプリント回路基盤への直接取付けは、検出され
たガス信号のそれ以上のプロセス処理のために、或は任
意の温度、湿度或は圧力における、或はその吊り下げ状
態での適用及び使用のための準備に際しての本発明の超
音波ガス測定デ゛バイスそれ自身のセツティングの変動
を補償するために電子的データ或は信号をプリント回路
基盤に伝送するために為されるものである。

適用準備中におけるガスセンサーのセツティングに際し
ては、検出及び測定されるべきガスの特定形式に関しそ
の予備キヤリプレーシまンが必要である。超音波ガス測
定デバイスの組み立てに陣しては、前記端部壁９或は１
０の少なくとも１つがシリンダ−２内部にスライドフィ
トされる。

該シリンダー内にフライドフィツトされた端部壁は、準
備中に超音波トランスミツター６及び超音波レセプター
間の直線距離を非常に精密にセツティングするために長
手方向における調節性を有する。一般に、シリンダー人
口端の端部壁９は、シリンダー２に挿入された場合、そ
の位置はより固定的なものとされるが、理解されるよう
に出口端の端部壁ｌＯはシリンダー２の内側で且つその
末端部にスライドフィツトされる。シリンダー２は参照
番号２２で示されるような細長い内側セグメント或はカ
ウンターボアを具備し、該カウンターボア２２は、端部
壁１０をそこにスライドフィツトさせるべく、シリンダ
ー２の長さ全体の概略３０％の距離に渡って前記端部壁
１０を受容する。従って、その内部の前記出口端を、選
択されたガスサンプルの検出及び測定のために最終的に
適用するためのキャリブレーション中に、ガスセンサー
を極めて正確に予備キャリブレーションするべく広範囲
に渡って長手方向にシフトするに十分な余裕が提供され
る。これに続き、微調節されたデバイスをシールするた
めにシリンダー２の前記端部にエポキシプラグ１７ａが
充填される。

第５図を参照すると、本発明のガスセンサ１に利用され
かつその動作特性を与える電気的部材のブロック図が開
示されている。センサ１は、この図において容易に理解
できる通り、その超音波送信機素子６およびその超音波
受信機素子７が本発明の回路内において相互接続されて
開示されている。発振器およびドライバ回路３０は、前
述のように、ガスセンサアセンブリ１のサンプルチャン
バ内の送信機素子を駆動する超音波信号を供給する。こ
の発振器およびドライバ部品は、アリシナ州所在のＭｏ
ｔｏｒｏｌａ社から部品番号Ｎｏ、ＭＣ１４０４９とし
てから入手できる。発振器およびドライバは、結晶共振
デバイスを合体しており、該デバイスが入力電気信号を
クロック周波数に変換する。クロック周ｔＬ数は、集積
回路により送信機素子６を駆動するの使用される方形波
パターンに増幅される。

送信器素子６は、信号を音波パターンに変換する。発振
器およびドライバ３０はまた、基準出力を表わす方形波
信号を回路線３１に沿って送る。

超音波受信器素子７は、送信器から超音波音響波を受は
入れ、そして発生されたその出力は、回路線３２に沿っ
て導かれる正弦波となる。この超音波ガスセンサアセン
ブリ１、さらに詳しく言うと、送信器６および受信器７
は、ジョーシア州所在のＭｕｒａｔａ、　Ｉｎｃから部
品番号Ｎｏ、ＭＡ４０Ａ３Ｒ−３として入手し得る。正
弦波信号は、回路線３２を介して伝送され、ついで受信
増幅器３３により方形波出力に増幅される。しかして、
該受信回路は、Ｍｏｔ。

ｒａｌａ社から部品番号ＣＭ３９３で人手される集積回
路およびその関連部品である。その出力は、上述のよう
に方形波信号形態において回路線３４に沿って導かれ、
位相シフト回路３５の入力に伝送される。しかして、該
回路において、受信信号は、位置づけないし位相シフト
され、波形コンパレータに入力される。位相シフト３５
は３種の集積回路より作られるが、これらの回路は、Ｍ
ｏｔｏｒｏｌａ社から部品番号Ｎｏ、　ＭＣ１４０９３
およびＮＯ，ＭＣ１４５８４として、およびカフオルニ
ヤ州所在のＭａｘｉｍｕｍ　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｒ
ｏｄｕｃｔｓ、　Ｉｎｃ、から部品番号Ｎｏ。ＩＣＭ　
７５５６として入手できる。波形コンパレータは１回路
！！３１を経て伝送される基準出力信号を受信し、同様
に回路４９３７を経て位相シフト信号を受信する。波形
コンパレータ３６は、ガスセンサ出力および位相シフト
信号を基準出力信号と比較し、かつそれに入力される２
信号間の位相シフトを測定する。この測定は２２つの信
号間の差により、基準信号に比例して、超音波信号がそ
の送信器６およびその受信器７間を通過するに必要な遅
延の指示を提供し、かつガスセンサ中を通るガスの濃度
を表すデータの指示を供給するように検出、計算できる
信号差を提供する。そしてこの信号差は、前述のように
、ガスセンサ中においては超音波伝送により検出された
。この波形コンパレータには、Ｍｏｔｏｒ。

ｌａ社から入力され得る部品Ｎｏ、ＭＣ１４０９３があ
る。この信号または出力差は、回路線３８に沿ってデユ
ーティ−サイクルフィルタ３９に沿って導かれ、そして
該波形は、濾波およびＤＣ電圧への転換を受け、そして
、超音波信号の送信器から受信器への通過の際の走行時
間、すなわちガスセンサ内のガスの濃度の影響の直接的
な指示である。このＤＣ電圧は、回路線４０を介して、
４１におけるように温度補償部材に入力され、温度感知
手段２１により先に決定された温度が、サンプルチャン
バ内でサンプルされたガスまたはガス混合物に対する、
サンプルチャンバ１４内における温度変動の影響につい
て、補正できる。この部材４１は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社
から部品番号Ｎｏ、　ＬＭ３２４として入手できる。さ
らに、温度被補償信号は、回路線４２を経て信号調整装
置４３に導かれ、ここで例えば部材２２により最適圧力
補償および／または湿度補償がなされよう。これは、こ
れらの２つの環境値が、ガスセンサｌ内において検出さ
れつつあるガスに何らかの影響を及ぼすような大きさを
有し、かつ、ガスセンサ中を通過しかつ測定されつつあ
るガスの濃度を表す真の信号を得るためにこれらの要素
の影響を濾波するためこれらの要素の影響を濾波するよ
うに表示信号の調節を必要とするような大きさよりなる
場合になされよう。この信号調整装置はまた、Ｍｏｔｏ
ｒｏｌａ社から部品番号Ｎｏ、　ＬＭ３２４として入手
し得る部材を備える。実際に、信号調整装置は、温度補
償、圧力補償および湿度補償の結果として決定される電
圧差を表わすスパンに対する補正およびオフセット関数
および補正をもたらし、それにより、これらの変動の結
果として表示信号内に存する欠陥が除去されて、ガスセ
ンサ内における超音波の通過に際してサンプルの影響に
ついての真で正確な変換信号を表わす出力信号を回路線
に４４に沿って提供し得、そしてそれは、被試験サンプ
ル内におけるそのガスの濃度のパーセンテージの決定情
報に容易に変換できる。

例えば、前記出力が信号調整装置により補償された後、
回路線４４からの１ボルト出力の読取り値を検出するに
際して、酸素や窒素のような流管内の特定ガスの０％を
表わすＯボルト出力値から、ガスサンプル内の酸素の１
００％の読取り値に至る読取り値を提供するようにあら
かじめゲージされたボルトメータを市場で容易に入手で
きる。

明らかなように、出力信号は、病院や、医院などにおけ
る分析のため、データを遠隔地に搬送するように電話を
介して伝送のためモデムを通されるなどして、種々の目
的に伝送され、処理され、利用される。すなわち、デー
タは、濃縮器内に発生されつつある酸素の割合が受は入
れられる医療レベル以下に落ちた場合に警報により即座
の読みや通知を提供するように、あるいは容易に理解で
きるような他の関連する読取り値を提供するように、遠
隔の看護ステーションに伝送されよう。

信号調節装置から発する同じ信号は、回路線４５により
調節可能な説定点手段に伝送されよう。

しかして、該手段は、例えば酸素濃縮器の動作が、患者
により使用のためあるいはその他の医療目的のための酸
素発生の容認し得るレベル以下に落ちたときそれをを容
易に指示する、先に説明した形式の警報やその他の装置
を介して、指示を与えることができる。例えば、調節可
能な設定点は、酸素濃縮器により発生される酸素が８５
％の望まし治療上の使用レベル以下に落ちたとき警報を
発するように、あるいは、患者または病院により採用さ
れる濃縮器動作ににおいて何かが誤動作していることを
看護婦または看護婦補助者に提供するように調節できる
。他の外部入力も、病院において使用される種々のシス
テム間の相互関係に対処するように、また所望されるか
もしれない無効化システムを提供するように、回路線４
７を介して接続できる。この部材として、Ｍｏｔｏｒｏ
ｌａ社から入手し得る部品、部品番号Ｎｏ、　ＭＣ１４
０９２０があり、これによりこれらの結果を達成できる
。例えば、もしも、このガスセンサ手段が酸素濃縮器内
に配置される場合、濃縮器が最初にターンオンされると
き、それが容認し得る動作レベルに達する前に約数分を
要し、そして、警報のような外部出力が提供されようが
、そのときには、選択された期間、始動段階中信号また
は警報が与えられるのを防止するための抑止機能を果た
すため、抑止手段が提供されよう、この調節可能設定点
出力としては、Ｍｏｔｏｒａｌａ社から入手し得る部品
番号Ｎｏ、ＬＭ３２４、　Ｎｏ、ＬＭ　３９３．　Ｎｏ
、　ＭＣ１４０９３およびＮｏ、　ＭＣＩ４００１の範
時に属する部品がある。

上述の位相シフト回路３５は、電気回路の一体部分であ
り、ガスセンサアセンブリが多量に製造されるとき反復
性を達成することを可能にするものである。ガスセンサ
アセンブリは製造許容誤差を受は易いから、位相シフト
回路３５を採用して、発振およびドライバ回路３０およ
び受信増幅器３３の出力間の適正な位相関係を提供する
ことが必要である。ガスセンサ出力に一層の正確性およ
び一貫性を得るための、回路内における位相シフトの有
効な適用例は、第８Ａ図および第８Ｂ図を参照すること
により容易に見定めることができる。例えば、第８Ｂ図
は、回路内に位相シフトを合体した本発明のガスセンサ
のグラフを開示するものであるが、分かるように、受信
増幅器からの波形出力は、基準出力波形の波形出力と整
合するようにシフトされるから、信号位相が適正な位相
信号関係に調節された後の２つの波形を比較する波形コ
ンパレータに供されただ後の、信号処理後発生されるり
、Ｃ，電圧間の関係について、つねに−環的かつ直線的
な読出しが存在するから、検出されたり、　Ｃ，ボルト
よる表示情報は、例えば酸素濃縮器の場合、酸素のパー
セント表示に容易に変換でき、発生されるガス内におい
て酸素濃度の２０％ないし１００％間の正確な読み出し
を与える。これらの形式の読取り値は、多量に製造され
る全ガスセンサから一貫的に達成できる。ただし、すべ
ての設備に対して、それらの位相シフトが適正にセット
され、ガスセンサにより発生される信号と、その基準信
号間に信号の整列をもたらす場合にそれが達成される。

他方、第８Ａ図に示されるように、被検出ガス表示信号
の位相シフトが例えば位相シフト回路３５によりなされ
ない場合、同じセンサの利用は、従来形式のものでも本
発明のものでも、基準出力と比較されるとき、ある条件
下では発生される被検出ガス表示信号のシフトで信号が
歪み、実質的に信号のオーバーラツプが生じ、これが波
形コンパレータにおける信号比較に異常を生じさせる。

この結果、位相で０％ないし３６０％間の量で位相のオ
ーバーラツプないしシフトを生ずると、部材３６内にお
ける波形の比較に一貫性を欠き、その結果、選択された
条件下で検出されるＤＣ電圧が、酸素濃縮器内または酸
素濃縮器内に発生される酸素の実際の割合を正しく表わ
さないことがあり得る。このように、位相シフトは、ガ
スセンサにより発生される波形と比較するときに利用可
能な多量の基準波形を利用することを可能にするから、
濃縮器内において発生される酸素のパーセンテージに関
する指示を提供するとき、位相シフトが無視される回路
で達成されるよりも、はるかに正確性が維持でき、より
高い解像度の結果が達成される。

本発明のブロック図の変更が第６図に示されている。一
般的に、図示されるように、観察される部材のすべてお
よびその動作方法は、第５図に関して上述したものに同
一でないとしても、類似している。唯一の相違は、位相
シフト回路３５と直接的に協働関係に配置された温度補
償装置４１による温度補償である。この結果、位相シフ
ト機能中、測定されつつあるガスの温度の変動に起因す
る温度補償が、回路についてなされ、補償され、したが
って、波形分析の早いＦ！階において、そして波形補償
装置がその比較をなす前に、温度調節がなされ、それに
より、すでに見出されたようにガスインジケータ装置に
対する動作温度を向上させる。第５図の回路分析に関し
て先に検討したように、本願において図示説明される温
度補償方法は、デユーティサイクルフィルタ３９の出力
として発生される電圧を利用して、信号調整装置４３に
入力される前に電圧レベルに対して温度変化を補償する
ことである。他方、この変形にあっては、第６図に示さ
れるように、温度補償−位相シフト関係は、それらの機
能が相互に関連づけられるとき、位相シフト形式の回路
を利用し、波形比較が行われる前に、ガスセンサから受
信される方形波を、変化させることになる。受信される
方形波の適正な関係は、やはり、前述のように、位相シ
フト法にしたがって調節されるが、温度センサ入力は、
受信された波形の検出されたその位相を変化させ、特定
のガスサンプルに関しである温度範囲にわたりその適正
な関係を維持する。換言すると、送信器６および受信器
７間におけるガス試料中の超音波の通過に対する温度の
影響は、波形コンパレータ３６への信号の入力前に調節
されるから、発生される信号と基準出力信号間における
波形の比較がなされるとき、温度補償はすでに行なわれ
ていた。位相シフト温度補償のこの方法は、アナログ電
子回路で遂行できるが、先に検討したような位相シフト
３５の形式と協同しての前述のような形式の補償手段４
１の使用は、波形コンパレータ３６への方形波出力の供
給前に、この予補償機能を達成するように、一般に一体
化ないし統合できる。明らかなように、この第６図にお
いて検討される形式の電子的回路構造の使用は、本発明
のガス上測定デバイスが、携帯用形式の分析装置との組
合せにおいて使用される場合のように、使用中、広い温
度極限値範囲を示すガスに曝さられるとき、非常に有用
である。

本ガスアセンブリにおいて具体化される種々の部品およ
びその電子部品を示す特定の回路図が、第７図に詳細に
示されている。加えて、本発明の概略ブロック図に関与
する第５図に前述した特定の部材を描くため、本図に開
示される諸部材は、点線で示されるように同様に輪郭づ
けされている。詳述すると、発振器およびドライバ部材
３０は、集積回路５０を含が、該回路は抵抗５１ととも
に機能して、結晶共振子５２を介して振動を達成して一
体のゲート５３を介してその信号を供給し、発生される
発信信号に追加の駆動電流を供給する。これらのゲート
は、上述のように、Ｍｏｔｏｒ。

Ｉａ社から部品ＮＯ，ＭＣ１４０４９として得ることが
できる。この信号は、前述のように、ガスセンサアセン
ブリ１に、さらに詳しくいうと、その送信器６に供給さ
れ、アセンブリのハウジングのチャンバを横切って伝送
され、受信器７で受信される。チャンバ２内のガスは、
アセンブリ中における超音波の伝達を遅延させる傾向を
有するが、チャンバ２内のガスの存在に起因して生ずる
遅延信号は、前述のように、部品Ｎｏ、ＬＭ　３９３で
ある受信増幅器３３に導かれる。受信増幅器３３内にお
いて、信号は５４にて一連の抵抗に供給され、そして信
号は、前述のように、部品番号Ｎｏ、ＬＭ　３９３であ
る集積回路による変換の用意がなされる。抵抗忙より、
集積回路は、ガスセンサから受信される受信信号の中点
にてターンオフ、ターンオンされ、それを、供給電圧に
依存して少なくとも５ボルトまたはそれ以上を有する方
形波に変換し、位相シフト回路３５に供給する。位相シ
フト回路内においては、増幅された方形波信号は、５６
における直列抵抗およびコンデンサによりトリガパルス
に変換さハ、ついで前述のように１部品番号Ｎｏ、　Ｍ
ＣＩ４０９３である集積回路５７に供給される。この回
路５７とそのゲート５８は、トリガパルス変換回路の一
部であり信号をタイマー５９（部品番号Ｎｏ、ＩＣＭ　
７５５６）に供給し、そして信号は、波形コンパレータ
３６へ供給のための準備として、パルス信号の前縁を遅
延させる目的のため、ポテンショメータ６１およびコン
デンサ６２より或る遅延回路６０に導かれる。しかして
、コンパレータ３６において、信号は、前述のように基
準出力と比較される。遅延信号は、識別される積分回路
の他のゲート６３（部品番号Ｎｏ、　ＭＣ１４５８４）
を介して供給され、そして追加の集積回路６４（部品番
号Ｎｏ、ＭＣ１４０９３）に、さらにその関連する抵抗
容量回路６５に供給され、また６６（部品番号Ｎｏ、Ｍ
Ｃ１４５８４）にてゲートされ、タイマ６７（部品番号
Ｎｏ、　ＩＣＭ７５５６）に供給される。信号は、位相
シフトの機能により調節された遅延レベルにて方形波信
号を再創成するため再度抵抗容量回路６８に供給され、
そして上述のように１回路線６９を介して波形コンパレ
ータ３６に導かれる。同時に、方形波形である原基準信
号は、発振およびドライバ回路３０から回路！１７０を
経て前記波形コンパレータ３６に供給され、そしてガス
センサアセンブリ内における超音波信号の通過中に発生
される遅延信号は、この波形コンパレータにより原基準
信号に比較される。波形コンパレータは、前述のように
その集積回路７１を含んでおり、その出力は回路線７２
を介して導かれ、そして回路線６９および７０からの２
人力にデユーティサイクル依存性であり、２波形間のデ
ユーティサイクル比較関係を指示し、その差を回路線７
２を介してデユーティサイクルフィルタ３９に導く。信
号は、ここでは、部品番号Ｎｏ、　ＭＣ１４５８４の部
品で処理される。デユーティサイクルフィルタは、抵抗
７３およびコンデンサ７４の組合せを含んでおり、　Ｄ
、Ｃ，電圧を信号処理装置の電圧ホロワ７５（部品番号
Ｎｏ、　ＩＪ１３２４）に出力する。デユーティサイク
ルフィルタは、そのコンデ゛ノサを経て波形を接地に除
去したから、電圧ホロワ７５へのその出力は、単純な電
圧読取り値であり、そしてこの電圧が、回路へ７７にお
いて電圧読取り値の提示のため、抵抗およびコンデンサ
７６により濾波される。　前述のように、温度補償回路
４１は、ガスセンサアセンブリ内において測定されつつ
あるガスの温度変動を影響の除去を行うのに有用である
から、実験的１ｎ号が処理されつつあり、測定されつつ
あるガスの温度の変動により影響されたものでは・４ｔ
い。温度補償装置４１において分かるように、温度セン
４ｊ７８はガス温度に基づいて電圧の読ｌム０を可能に
し、この電圧読取り値を演算増幅器７９（部６？賃Ｔｉ
号Ｎｏ、ＬＭ　３２４）に供給する。フィルタフンデン
ジ８０は、電圧読取り値から、ガスセ〉′す１”センブ
リ内に発生される雑音干渉の除去を行ない、抵抗８１は
、温度センサ中の電流の一貫性を維持することを可能と
し、それによりゲージされつつある温度に拘りなく適正
な電圧入力を保証する。抵抗８２および８３は、ガスが
測定されつつある間、ガスセンサアセンブリにより設定
される温度利得補正の量を定める。かくして、測定され
つつある温度およびその出力信号のオフセット値に依存
して、前記抵抗８２および８３の倍率器作用を受けた電
圧値の供給が行われる。電圧範囲のオフセットされた低
端部すなわち０端部、通常はＯボルトに維持される、は
、オフセット回路８４により維持されるから、回路！１
８５にかかる電圧は、測定されつつある温度の変化を表
わし、そしてその特定の電圧は回路点７７にて加算され
、デユーティサイクルフィルタからの被測定電圧に加減
され、そして被測定電圧に対する温度変動の影響を除去
する。回路点７７の電圧はついで演算増幅器８６（部品
番号Ｎｏ、　１Ｍ３２４）に導かれるが、そこにおいて
増幅された信号は、超音波がガスセンサアセンブリ内の
ガスを通るときの超音波遅延を表わす真の正確な電圧で
ある。かくして、波形１．′対するガスの影響の真の読
取り値が提供されるが、こわは、測定されつつあるガス
の濃度の割合を指示するレンジを提供する電圧表示のス
パンと比較されるとき、回路！！！８７に電圧読出し値
を提供する。

この読出し値は、被試験ガスの１度に関するある指示を
提供するため外部回路でさらに処理される。計算された
電圧が測定されるスパンまたはレンジは、回路８８によ
り提供されるが、この回路は、電圧測定スパンの上限に
対して所望に応じて電圧利得量を設定する。しかして、
８６における電圧出力は、被測定ガスの濃度割合を決定
するためこのスパンに比較される。回路点８９は、第５
図のブロック図において先に考察された処理出力に関係
する。

電源は９０にて指示されており、９ボルトより上の任意
の入力電圧であり、この特定の電圧においては、約２４
．６ボルトＤ、　Ｃ，である。この電圧は、ついで、電
圧調整器９１により５ボルトに調節され、そしてこの特
定の電圧が、９２で示されるようにすべての種々の集積
回路番ご供給される。しかし、これらの回路は、ブロッ
クダイアグラムの欅々の部材内において前述されかつこ
の回路図内において検討された種々の集積回路である。

パワー電源は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社から入力され得【１
，１前述のように、調節設定点出力４６は、回路線８７
にｔｏう出力電圧に関して設定点を確定する回路を提供
するものであり、もしも制御用デバイスに対して設定さ
れるパラメータに依存して、時間に関して特定の設定点
値が達成されれば、種々のインジケータ、警報等が開始
され得るようになされ得る。

前述の外部人力４７は、外部手段からの設定点出力に対
する種々の追加の制御手「◇、例えば、ガスセンサアセ
ンブリ内 ーミングアップされるまで設定◇出力の機能、１、たが
って調節手段４６を遅延するのに使用でき七″）時間遅
延手段９３（部品Ｎｏ、ＭＣＩ４０２０）を提供し住る
。これはすでに説明した。

ブロック図において先に検討した任意の圧力保証センサ
入力、または同様に先に挟ｇ、ｊ　ｂだ任意の湿度補償
センサ入力は、ガスセンサアセンブリ内における超音波
板形に対するガスの影響の結果とり、で発生される信号
および誘導されるでて汁の補償を行うが、それらは、回
路点７７に信号処理装置に供給される出力電圧を同様に
有し２でおり、ガスセンサアセ：、・ブリからの位相シ
フト出力に対する基準出力の１′こ較による波形差を表
わす、そこに捉倶される電圧を変化させ、４１にて説明
されたように、温度補償に刻してなされたものと同様に
、出力（ｇ号に対する圧力および湿度の影響を排除する
ようになされることを触れておきたい。

第６図のブロック図において先に検討したよう（ご、温
度補償ｆ段４１が位相シフト回路３５と協間１，７て使
用される場合、回路点′７７にｍ）定される１π丁を変
化させる代わりに５回路線８５　Ｌ：沿う？Ｕ’ｌ１ｌ
ｌ″？’ｊＡ償Ｈコ、ｊ）が１タイマー・５９のξ！　
ｉｉ、（１，Ｈ；１　＋！、・１点に供給′ｌＦｉ、温
度（、′″ツ）する位相シフトの情なｙ・え、それＩＪ
より被１１１１Ｉ定ガス内の温度変動な（）じもし、補
償する。

以上本発明を好ましい実施例について図示説明したが、
当技術に精通したものであれば、ここに示される実施例
から種々の変化変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波ガス測定デバイスの部分破除し
た斜視図である。 第２図は本発明のガス測定デバイスにおける気体サンプ
ルの通過状況を示す概略断面図である。 第３図は本発明のガス測定デバイスの長平方向断面図で
ある。 第４図は本発明の部分破除したガス測定デバイスの分解
図である。 第５図は本発明のガス測定デバイスの構造及び作動を示
すブロックダイヤグラム図である。 第６図は本発明のガス測定デバイスのための改良構造及
び回路のブロックダイヤグラム図である。 第７図は第５図に示されるブロックダイヤグラム図であ
５も。 第８Ａ図は代表的な従来からの超音波ガス測定デバイス
のための、電圧対検出酸素パーセンテージの比較グラフ
である。 第８Ｂ図は本発明のガス測定デバイスのための、電圧対
検出酸素パーセンテージの比較グラフである。 尚、図中上な部分の名称は以下の通りである。 １：超音波ガス測定デバイス ２：ハウジング手段 ３ｚインターチヤンバ ４：ガス入口 ５：ガス出口 ６：超音波送信器またはトランスミツター７：超音波受
信器、レシーバ−またはレセプター８ニデイフユザー ９、ＩＯ＝端部壁 ）１．）２：孔 １４：画室 １５；プレート 　６ １７ ０ ３ ５ ６ ７ １ ３ ６ ６開口 二周縁部 ：発信およびドライバ回路 受信増幅器 二位相シフト回路 ：ｅＬ形コンバレータ ：デューテイサイクルフィルタ ：メ品度補償回路 ：信号調整回路 ：調節設定点回路 図面の浄ＩＦ（内容に変更なし） 手ホ売ネ甫正書（方式） 平成３年３月２５日

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス入口とガス出口を具備したハウジングと、前
   記ハウジング内で離隔して設けられた超音波送信器及び
   受信器よりなる超音波装置とを備え、前記ハウジングは
   ガス流通期間の少なくとも或る期間にガス流を分割し、
   それによりガス流が前記ハウジングを流通する際にその
   ガス濃度が前記超音波装置により超音波測定されている
   間に、ガス流の擾乱を実質的に抑制するようにした、超
   音波ガス測定装置。
2. （２）ハウジング及び超音波装置に関連付けられて前記
   ハウジングを流れるガス流のガス濃度を測定する電子装
   置を有する請求項１に記載の超音波測定装置。
3. （３）ハウジングと関連づけられた温度感知器を更に含
   み、ハウジングを流れるガス流のガス濃度が測定される
   間に前記温度感知器はガス流の温度を測定して電子装置
   の温度変動の補償を行なうものである、請求項２に記載
   の超音波ガス測定器。
4. （４）ハウジングと関連づけられた湿度感知器を更に含
   み、ハウジングを流れるガス流のガス濃度が測定される
   間に前記湿度感知器はガス流の湿度を測定して電子装置
   の湿度変動の補償を行なうものである、請求項２に記載
   の超音波ガス測定器。
5. （５）ハウジングと関連づけられた圧力感知器を更に含
   み、ハウジングを流れるガス流のガス濃度が測定される
   間に前記圧力感知器はガス流の圧力を測定して電子装置
   の圧力変動の補償を行なうものである、請求項２に記載
   の超音波ガス測定器。
6. （６）ハウジングと関連づけられた温度、湿度及び圧力
   感知器を更に含み、ハウジングを流れるガス流のガス濃
   度が測定される間に前記温度湿度及び圧力感知器はガス
   流の温度湿度及び圧力を測定して電子装置の圧力変動の
   補償を行なうものである、請求項２に記載の超音波ガス
   測定器。
7. （７）ハウジング内には独立した区画室が含まれ、そこ
   に温度、湿度及び圧力感知器の少なくとも一つを収容し
   ている請求項３ないし６のいずれかに記載の超音波ガス
   測定器。
8. （８）ハウジング内には対向した２つの端壁が設けられ
   、各端壁には超音波装置の超音波送信器及び受信機の一
   方がそれぞれ取り付けられている請求項２に記載の超音
   波ガス測定器。
9. （９）端壁の一方の位置はハウジング内で調整自在であ
   り、それにより、前記ハウジングを流通する任意のガス
   の濃度を決定する際に該ガスに合わせて超音波測定装置
   の予備設定を行なうようにした、請求項８に記載の超音
   波ガス測定装置。
10. （１０）ハウジング内にはフィルターが設けられ、それ
    によりハウジングを流通するガスの擾乱を抑制する請求
    項９項に記載の超音波ガス測定器。
11. （１１）フィルターはハウジング内において超音波送信
    器及び受信器の間に配置された円筒形のフィルターであ
    る請求項１０に記載の超音波ガス測定装置。
12. （１２）各端壁に関連した円板を含み、前記各円板は円
    周方向に配列した一連の貫通開口を有し、ガスはこれら
    の開口を通してフィルターに連通するようになっている
    請求項１１項に記載の超音波ガス測定装置。
13. （１３）各円板は超音波送信器及び受信器の一方を支持
    している請求項１２に記載の超音波ガス測定装置。
14. （１４）ガス入口とガス出口を具備したハウジングと、
    前記ハウジング内で離隔して設けられた超音波送信器及
    び受信器よりなる超音波装置と、ハウジング内に対向し
    て設けられ各端壁には超音波装置の超音波送信器及び受
    信機の一方がそれぞれ取り付けられている２つの端壁と
    、前記端壁の一方の位置を調整して、前記ハウジングを
    流通する任意のガスの濃度を決定する際に該ガスに合わ
    せて超音波測定装置の予備設定を行なうようにした手段
    と、前記ハウジングを流れるガス流のガス濃度を測定す
    る電子装置とよりなり、それによりガス流が前記ハウジ
    ングを流通する際にそのガス濃度が前記超音波送信器と
    受信器の間を伝達する間にガス濃度を測定するようにし
    た超音波ガス測定器。
15. （１５）電子装置は超音波装置と共同してハウジングを
    流通するガスの濃度を検出してそれに対応する信号を発
    生し、又超音波装置に与えられる電気信号に対応する基
    準信号を発生するものであり、更に前記電子装置は前記
    信号の一方の位相シフトを行なって前記２つの信号の間
    に整列した位相関係を与える位相シフト手段を有し、そ
    れにより被測定ガスの濃度範囲内でガスの濃度が一貫し
    て計算され決定されるようにした、請求項第２〜１４の
    いずれかに記載の超音波ガス測定装置。
16. （１６）少なくとも１％の濃素を測定出来る超音波装置
    により測定されたガス濃度の百分率を表わす出力信号を
    発生する表示手段を有する請求項２〜１４項記載の超音
    波ガス測定装置。
17. （１７）表示手段が超音波装置により測定されている間
    のガスの特定の百分率を表わすものである請求項１６項
    記載の超音波ガス測定装置。
18. （１８）表示手段は警報手段である請求項１７に記載の
    超音波ガス測定装置。