JPH07225184A - 腐食性ガス判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 腐食性ガス判定装置に関し、早期にかつ誤り
なく腐食性ガス判定を行うことを目的とする。 【構成】 発振振動数の変化により腐食性ガスを検出す
る腐食性ガスセンサ１と、腐食性ガスセンサ１を発振さ
せる発振手段７と、腐食性ガスセンサ１における検出振
動数を所定周期でサンプリングするサンプリング手段１
１と、サンプリング手段１１で検出振動数をサンプリン
グする毎に検出振動数と参照振動数の振動数差を検出す
る振動数差検出手段１２と、振動数差検出手段１２で検
出した振動数差があらかじめ定めた閾値を越えたときに
腐食性ガスがあると判断する腐食性ガス判断手段１３
と、振動数差に基づいて、次回振動数差検出時に検出振
動数と比較される次期参照振動数を演算・設定する参照
振動数演算手段５０を備える。参照振動数演算手段５０
は、振動数差に１より小さい所定の係数を掛け合わせた
値を参照振動数に加算する参照周波数補正手段１４と、
参照周波数補正手段１４によって演算された値を次期参
照振動数として設定する参照振動数設定手段１５を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腐食性ガスの有無を判
定する腐食性ガス判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業の発展に伴い、各種の可燃性、毒性
のガスおよび酸素欠乏などによる災害事故の発生が多く
なっている。特に、腐食性のガスは、我々の生活環境、
作業環境に極微量混じっていると、人体に様々な悪影響
を及ぼすとともに、金属などを腐食させるため、低濃度
でも生産施設やコンピュータなどの電子回路の故障を引
き起こす。

【０００３】また、腐食性ガスの発生する一例として、
火災の発生する原因のひとつである電化製品の電源ケー
ブルの異常加熱が考えられる。一般的に電化製品の電源
ケーブルは、難燃材であるＰＶＣ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ
Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）が用いられている。このＰＶＣが
加熱された場合に塩素（Ｃｈｌｏｒｉｄｅ，Ｃｌ）と水
素（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ，Ｈ）により腐食性のガスである
ＨＣｌが発生することは広く知られている。

【０００４】このような腐食性ガスを検出するものとし
て、例えば水晶振動子式の腐食性ガスセンサが知られて
いる。水晶振動子式の腐食性ガスセンサは、発振子とし
て水晶振動子を有し、水晶振動子の中央部には、例えば
クロム膜と金膜が積層して蒸着され、両端部には金属膜
が蒸着される。水晶振動子を発振回路で発振させ、その
発振振動数を周波数カウンタで計数する。

【０００５】水晶振動子上に蒸着された金属膜が腐食性
ガスにより腐食されると、その重量が増加する。重量が
増加すると、水晶振動子の発振振動数が低下し、これを
固有振動数の変化として取り出す。従来の腐食性ガスセ
ンサとして、初期振動数からの腐食されたときの固有振
動数の振動数差が所定の閾値（負値）以下になったと
き、腐食性ガス検出信号を出力するものがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の水晶振動子式の腐食性ガスセンサにあって
は、初期振動数からの固有振動数の振動数差から腐食性
ガスの有無を判断するようになっていたため、水晶振動
子の固有振動数は温度、湿度などによっても変動するた
め、所定の閾値を高く設定する必要があり、腐食性ガス
の有無を早期にかつ誤りなく検出することができなかっ
た。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、腐食性ガスセンサの検出振動数から
非日常的な振動数低下を迅速かつ正確に捉えて、早期に
かつ誤りなく腐食性ガス判定を行うことのできる腐食性
ガス判定装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。本発明の腐食性ガス判定装置は、発振振動数
の変化により腐食性ガスを検出する腐食性ガスセンサ１
と、腐食性ガスセンサ１を発振させる発振手段７と、腐
食性ガスセンサ１における検出振動数を所定周期でサン
プリングするサンプリング手段１１と、サンプリング手
段１１で検出振動数をサンプリングする毎に、検出振動
数と参照振動数の振動数差を検出する振動数差検出手段
１２と、振動数差検出手段１２で検出した振動数差が予
め定めた閾値を越えたときに腐食性ガスがあると判断す
る腐食性ガス判断手段１３と、振動数差に基づいて、次
回振動数差検出時に検出振動数と比較される次期参照振
動数を演算・設定する参照振動数演算手段５０とを備え
たことを特徴とする。

【０００９】ここで、参照振動数演算手段５０は、振動
数差に１より小さい所定の係数を掛け合わせた値を前記
参照振動数に加算する参照振動数補正手段１４と、参照
振動数補正手段１４によって演算された値を次期参照振
動数として設定する参照振動数設定手段１５とからな
る。また腐食性ガスは塩化水素（ＨＣｌ）である。また
本発明の腐食性ガス判定装置は、サンプリング手段１１
が検出した検出振動数がノイズ成分を含んでいる場合で
あって所定の数値以上の変化をしたときに振動数変化を
制限する最大値制限手段と、同じく振動数変化を制限す
るために検出データが所定複数個得られるたびに移動平
均を演算する移動平均演算手段と、を備えたことを特徴
とする。

【００１０】また本発明の腐食性ガス判定装置は、腐食
性ガス判断手段１３からの腐食性ガスがあるという判定
が所定時間以上続いたときにのみ判定を出力する継続時
間測定手段を備えたことを特徴とする。また本発明の腐
食性ガス判定装置は、腐食性ガスセンサ１と発振手段７
を、複数個の腐食性ガス検出部と予め固有のアドレスが
設定された複数個の伝送回路からなる複数個の腐食性ガ
ス検出器で構成し、サンプリング手段１１として複数の
腐食性ガス検出器を個々に呼び出し各検出出力を収集し
腐食性ガス検出器ごとに各検出出力を記憶する受信手段
を設け、複数個の腐食性ガス検出器の各検出出力を腐食
性ガス判断手段１３で判定したときに腐食性ガスがある
という判定が所定数個以上あるときのみ判定を出力する
感知個数計測手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】また本発明の腐食性ガス判定装置は、腐食
性ガスセンサ１と比較するための基準信号用水晶振動子
と、基準信号用水晶振動子を発振させる発振手段７と、
腐食性ガスセンサ１の発振手段７からの振動数と基準信
号用水晶振動子の発振手段からの振動数を乗算するため
の乗算手段と、乗算後の出力信号から腐食性ガスによる
振動数の変化を取り出す変動信号選択手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】さらに本発明の腐食性ガス判定装置は、腐
食性ガスセンサ１の検出振動数と予め設定したメンテナ
ンスレベルを比較するメンテナンスレベル判定手段と、
メンテナンスレベル判定手段の判定出力により、メンテ
ナンス信号を出力するメンテナンス信号出力手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】このような構成を備えた本発明の腐食性ガス判
定装置によれば、腐食性ガスセンサの検出振動数を所定
周期例えば５秒周期でサンプリングする毎に、検出振動
数Ｆｎと参照振動数Ｆｒの振動数差ΔＦを検出し、振動
数差ΔＦが予め定めた閾値Ｆｓ（負の値）以下になった
ときに、警報を発生し、腐食性ガスを止めるための制御
を行う。検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒの振動数差に
１より小さい所定の係数、例えば０．０３を掛け合わせ
た値を元の参照振動数に加算して次期参照振動数を演算
する。

【００１４】ガスセンサによる検出振動数Ｆｎが例えば
直線的に低下したとすると、検出振動数Ｆｎに基づいて
演算される参照振動数Ｆｒは、時間の経過に伴って検出
振動数Ｆｎに対する振動数差ΔＦが広がり、ある時間を
経過すると検出振動数Ｆｎと同じ傾きで低下する特性と
なる。そして、参照振動数Ｆｒが検出振動数Ｆｎと同じ
傾きで低下するまでの振動数差ΔＦは、検出振動数Ｆｎ
の低下速度（傾き）が大きいほど減少し、検出振動数Ｆ
ｎの低下速度が小さいほど零に近付く特性となる。

【００１５】このような検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆ
ｒの特性に対し両者の振動数差ΔＦを検出し所定の閾値
Ｆｓと比較することで腐食性ガスの有無を判断する。す
なわち、検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒの振動数差Δ
Ｆの時間変化は、最初は指数関数的に低下するが、ある
時間を経過すると一定値に収束し、この収束値は検出振
動数Ｆｎの低下速度が大きいほど低い値となり、低下速
度が小さいほど零に近い値になる。

【００１６】したがって、日常的に予想される振動数低
下による振動数差ΔＦの収束値（負値）を下回る値を腐
食性ガス判定の閾値に設定することで、腐食性ガスの有
無を正確に検出することができる。さらに、腐食性ガス
の検出感度は、閾値Ｆｓを変えることで自由に決めるこ
とができる。

【００１７】また、本発明の腐食性ガス判定装置におい
ては、サンプリング手段が検出した検出振動数Ｆｎがノ
イズ成分を含んでいて所定の数値以上の変化をしたとき
に振動数変化を制限する。同じく振動数変化を制限する
ために検出データが所定複数個得られるたびに移動平均
を演算し、その後に腐食性ガスの判定を行う。

【００１８】したがって、温度や湿度、電源の変動等の
一過性ノイズによる誤報をなくし、腐食性ガス判定の信
頼性をあげることができる。また、本発明の腐食性ガス
判定装置においては、腐食性ガスを所定時間以上検知し
たとき、腐食性ガスが存在すると判定する。したがっ
て、温度や湿度、電源の変動等の一過性ノイズによる誤
報をなくし、腐食性ガス判定の信頼性をあげることがで
きる。

【００１９】また、本発明の腐食性ガス判定装置におい
ては、複数個の腐食性ガス検出器により腐食性ガスがあ
るという判定が所定数個以上検知したとき、腐食性ガス
が存在すると判定する。したがって、一部分の温度や湿
度、電源の変動などの一過性ノイズや、検知器の感度の
ばらつきによる誤報をなくし、腐食性ガス判定の信頼性
をあげることができる。

【００２０】また、本発明の腐食性ガス判定装置におい
ては、腐食性ガスセンサからの振動数と基準信号用水晶
振動子からの振動数から腐食性ガスによる振動数の変化
を取り出し、そのデータが予め設定した警報レベルを越
えたときに、腐食性ガスが存在すると判定する。したが
って、１０［ＭＨｚ］付近で１［Ｈｚ］の分解能のある
複雑で高価な周波数カウンタ回路の代わりに、せいぜい
±５［ＫＨｚ］で分解能１［Ｈｚ］の単純で安価な周波
数カウンタ回路を使うことができる。さらに、温度や湿
度、電源の変動などのノイズによる振動数変動は腐食性
ガスセンサと基準用水晶振動子の両方に起こるため、差
をとることでノイズを除去することができる。

【００２１】また、請求項６の腐食性ガス判定装置にお
いては、経年劣化などにより腐食性ガスセンサの振動数
データが予め設定したメンテナンスレベルを越えたとき
に、メンテナンス信号を発生させる。したがって、安定
振動域をはずれ、腐食性ガスを検知することができなく
なった腐食性ガスセンサを直ちに交換することができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１実施例に係る腐
食性ガスセンサの説明図である。図２（Ａ）において、
１は水晶振動子式の腐食性ガスセンサであり、腐食性ガ
スセンサ１は、水晶振動子２と、Ｃｒ（クロム）膜３と
Ａｕ（金）膜４よりなる積層膜と、Ｚｎ（亜鉛）膜５，
６により構成される。

【００２３】図２（Ａ）の腐食性ガスセンサでは、水晶
振動子２の中央部にはＣｒ膜３とＡｕ膜４が積層して蒸
着され、水晶振動子２の上面の左右両端部分にはＺｎ膜
５，６がそれぞれ蒸着されている。なお、この場合、Ｚ
ｎ膜５，６は、図２（Ｂ）に示すように、Ｃｒ膜３及び
Ａｕ膜４を全体的に覆う構造とすることもできる。この
ような構造とすることにより、腐食性ガスに反応するＺ
ｎ膜５，６の部分の面積を大きくすることができる。従
って、図２（Ｂ）の腐食ガスセンサは、図２（Ａ）のそ
れよりも腐食性ガスに対する感度が高い。

【００２４】７は発振手段としての発振回路であり、発
振回路７は接続線８、Ａｕ膜４、Ｃｒ膜３を介して発振
子としての水晶振動子２に接続され、水晶振動子２は発
振回路７により固有振動数で発振する。腐食性ガス９が
発生すると、この腐食性ガス９が水晶振動子２上に蒸着
されたＺｎと化学反応を行い化合物に変化する。例え
ば、腐食性ガス９のＨＣｌがＺｎと反応すると塩化亜鉛
（ＺｎＣｌ₂ ）となる。この化合物はＺｎに比べて質量
が重いため、水晶振動子２の発振振動数が低下する。こ
の発振振動数の低下が捉えられ、腐食性ガス９の発生が
検知される。この発振振動数の変化は、発振回路７より
出力される。

【００２５】水晶振動子式の腐食性ガスセンサ１で捉え
ることのできる腐食性ガス９には以下のようなものがあ
る。 ・塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、三臭化リ
ン（ＰＢｒ₃ ）など、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、
Ａｔ）が化合物として含まれているガス ・硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）、アンモニア（ＮＨ₃ ）など、そ
の他亜鉛（Ｚｎ）に反応しやすいガス 次に、図３は前記腐食性ガスセンサ１を用いた腐食性ガ
ス判定装置のブロック図である。

【００２６】図３において、１０は腐食性ガス判定装置
を示し、腐食性ガス判定装置１０は、水晶振動子式の腐
食性ガスセンサ１と、発振手段としての発振回路７と、
サンプリング手段としての振動数データ入力部１１と、
振動数差検出手段としての振動数差検出部１２と、腐食
性ガス判断手段としての腐食性ガス判断部１３と、参照
周波数補正手段としての参照振動数補正部１４と、参照
振動数設定手段としての参照振動数設定部１５と、警報
出力部１６により構成される。

【００２７】水晶振動子式の腐食性ガスセンサ１は、発
振回路７によって固有振動数で発振している。腐食性ガ
スセンサ１で検出した検出振動数は発振回路７を介して
振動数データ入力部１１に与えられる。振動数データ入
力部１１は腐食性ガスセンサ１からの検出振動数を所定
周期、例えば５秒周期でサンプリングしてデジタル振動
数データに変換して出力する。

【００２８】振動数データ入力部１１でサンプリングさ
れ、且つデジタルデータに変換された振動数データは、
振動数差検出部１２に与えられ、振動数差検出部１２で
そのときの検出振動数Ｆｎと後の説明で明らかにする参
照振動数設定部１５により設定されている参照振動数Ｆ
ｒとの振動数差ΔＦを検出する。振動数差検出部１２で
振動数差ΔＦの検出に用いられる参照振動数Ｆｒは、参
照振動数演算部５０によって作り出される。この参照振
動滓演算部５０は、参照振動数補正部１４及び参照振動
数設定部１５から構成される。

【００２９】参照振動数補正部１４は振動数差検出部１
２を介して検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒとの振動数
差ΔＦが得られる毎に次式によって参照振動数Ｆｒを更
新する。 Ｆr1＝（Ｆｎ−Ｆｒ）×Ｋ＋Ｆｒ ・・・（１） 但し、Ｆｎは今回の検出周波数 Ｆｒは今回の参照振動数 Ｆr1は次回の参照振動数 Ｋは参照振動数の補正係数 この（１）式の意味するところは、振動数差検出部１２
により得られた検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒとの振
動数差ΔＦに予め定めた１より小さい係数、例えば３／
１００＝０．０３を参照振動数の補正係数Ｋとして演算
し、元の参照振動数Ｆｒに加え合わせるものである。こ
のように参照振動数補正部１４で補正された参照振動数
Ｆr1は参照振動数設定部１５により次回の参照振動数と
して設定される。

【００３０】なお、補正係数は後に説明する腐食性ガス
判断部１３の閾値Ｆｓと振動数データのサンプリング周
期などによって決定される。振動数差検出部１２の検出
出力は腐食性ガス判断部１３に与えられ、腐食性ガス判
断部１３は予め定めた閾値Ｆｓと振動数差ΔＦを比較
し、振動数差ΔＦが閾値Ｆｓ以下になったときに、腐食
性ガスが一定濃度以上あると判断して腐食性ガス判断出
力を警報出力部１６に生じ、警報出力部１６によって腐
食性ガス警報が行われる。

【００３１】次に、図３の実施例の作用を説明する。図
４は腐食性ガスセンサ１の検出振動数が直線的に低下し
たときに参照振動数Ｆｒおよび振動数差検出部１３で検
出される振動数差ΔＦの時間変化を示したグラフであ
る。図４において、横軸は時間（ｓｅｃ）を、縦軸は振
動数［Ｈｚ］を、それぞれ示す。

【００３２】実線で示すように検出振動数Ｆｎが所定の
傾きを持って直線的に低下したとすると、前記（１）式
で演算される参照振動数Ｆr1は点線で示すように時間の
経過に伴って検出振動数Ｆｎとの振動数差ΔＦが広が
り、ある時間を経過すると一定の振動数差ΔＦを保った
まま検出振動数Ｆｎと同じ傾きで低下するようになる。
そのため検出振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒの振動数差Δ
Ｆは、点線で示すように、検出振動数Ｆｎの低下に応じ
て指数関数的に減少し、ある一定時間を経過すると一定
値に収束するようになる。

【００３３】次に、図５は検出振動数Ｆｎの低下速度
（変化率）をパラメータとした検出振動数Ｆｎと参照振
動数Ｆr1との振動数差ΔＦの時間変化を示したグラフで
ある。図５において、横軸は時間（ｓｅｃ）を、縦軸は
振動数［Ｈｚ］を、それぞれ示す。ΔＦ１は低下速度が
−１．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの振動数差の時間変化
を、ΔＦ２は低下速度が−２．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のと
きの振動数差の時間変化を、ΔＦ３は低下速度が−３．
０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの振動数差の時間変化を、Δ
Ｆ４は低下速度が−５．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの振
動数差の時間変化を、ΔＦ５は低下速度が−７．０［Ｈ
ｚ／ｓｅｃ］のときの振動数差の時間変化を、それぞれ
示す。

【００３４】図５から明らかなように、検出振動数Ｆｎ
の低下速度が大きいほど、振動数差ΔＦの低下率が高
く、収束値は低くなり、検出振動数Ｆｎの低下速度が小
さいほど、振動数差ΔＦの低下率は低く、収束値は零に
近い値をもつことになる。したがって、図５に示す振動
数差ΔＦの特性から図３の実施例における腐食性ガス判
断部１３に設定する閾値Ｆｓを決めることができる。

【００３５】例えば、日常的に予想される振動数の低下
速度と腐食性ガスによる振動数低下速度との限界値を−
１［Ｈｚ／ｓｅｃ］とすると、低下速度−１［Ｈｚ／ｓ
ｅｃ］の振動数差ΔＦの収束値を下回る、例えばＦｓ＝
−２００［Ｈｚ］に閾値を設定すればよい。勿論、検出
感度を更に高くしたいときには閾値Ｆｓを限界値となる
−１［Ｈｚ／ｓｅｃ］の収束値により近づければ良い。
一方、検出感度を下げる場合には更に低い閾値Ｆｓを設
定すればよい。

【００３６】次に、補正係数Ｋの決定方法について説明
する。図６は参照周波数の補正係数Ｋの値と腐食性ガス
の存在の判断に要した時間との関係を示したグラフであ
る（曲線Ａ，Ｂ，Ｃ）。図６において、横軸は腐食性ガ
スの存在値の判断に要した判断時間を、縦軸は腐食性ガ
スセンサの検出振動数［Ｈｚ］をそれぞれ示す。なお、
初期の振動数からの差を用いたのは、各センサの初期の
固有振動数のバラツキをなくすためである。Ｆ１１は低
下速度が−０．６［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの時間変化
を、Ｆ１２は低下速度が−０．８［Ｈｚ／ｓｅｃ］のと
きの時間変化を、Ｆ１３は低下速度が−１．０［Ｈｚ／
ｓｅｃ］のときの時間変化を、Ｆ１４は低下速度が−
２．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの時間変化を、Ｆ１５は
低下速度が−３．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のときの時間変化
を、Ｆ１６は低下速度が−６．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］のと
きの時間変化を、それぞれ示す。

【００３７】曲線Ａは、閾値Ｆｓを−１００［Ｈｚ］に
設定し、参照振動数の補正係数ＫをＫ＝０．０３に設定
したときの各振動数Ｆに対し丸印で結んだ曲線で与えら
れる腐食性ガス判断時間の特性を示す。また曲線Ｂは、
閾値Ｆｓを−１００［Ｈｚ］に設定し、参照振動数の補
正係数ＫをＫ＝０．０４に設定したとき、各振動数Ｆに
対し三角印で結んだ曲線で与えられる腐食性ガス判断時
間の特性を示す。さらに、曲線Ｃは、閾値Ｆｓを−１０
０［Ｈｚ］に設定し、参照振動数の補正係数ＫをＫ＝
０．０５に設定したとき、各振動数Ｆに対し四角印で結
んだ曲線で与えられる腐食性ガス判断時間の特性を、そ
れぞれ示す。

【００３８】この腐食性ガス判断時間の特性は、例えば
補正係数ＫをＫ＝０．０３のように小さくすると丸印を
結んだ曲線Ａで示すように、腐食性ガス判断時間を短
く、即ち検出感度を上げることができることがわかる。
Ｋ＝０．０３の場合に、−０．８［Ｈｚ／ｓｅｃ］では
約２６０秒で警報を発するようになり、−０．６［Ｈｚ
／ｓｅｃ］以上で警報を発しなくなる。逆に補正係数Ｋ
をＫ＝０．０５のように大きくすると四角印を結んだ曲
線Ｃで示すように、腐食性ガス判断時間が長くなること
がわかる。Ｋ＝０．０５の場合にあっては、−１．０
［Ｈｚ／ｓｅｃ］以上では警報を発しない。

【００３９】従って、図６に示す異なる振動数低下率
（直線Ｆ１１等）と参照振動数の補正係数Ｋにより異な
る判断時間や発報の有無との関係（曲線Ａ〜Ｃ）から図
３の実施例における参照振動数補正部１４での補正係数
Ｋを決めることができる。例えば、日常的に予想される
振動数の低下速度と腐食性ガスによる振動数低下速度と
の限界値を−１．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］とした場合には、
低下速度−１．０［Ｈｚ／ｓｅｃ］では警報を発しない
Ｋ＝０．０５以上に補正係数を設定すればよい。

【００４０】勿論、検出感度を更に高くしたいときには
補正係数Ｋを限界値となるＫ＝０．０５により近づけ、
一方、検出感度を下げる場合には更に大きい補正係数Ｋ
を設定すればよい。また、従来の閾値Ｆ_T のみの判定と
参照振動数による判定との結果を比べて見ると、従来の
固定閾値による判定の閾値Ｆ_T を−１５０［Ｈｚ］とし
たとき、Ｋ＝０．０３の白丸で結んだ曲線Ａと比較する
と−６．０［Ｈｚ／ｓ］の直線低下の時は２５秒で発報
と変わらないが、−３．０［Ｈｚ／ｓ］の直線低下の時
は閾値Ｆ_T による判定が５０秒に対し参照振動数による
判定が５秒早い４５秒、−２．０［Ｈｚ／ｓ］の直線低
下の時は閾値Ｆ_T による判定が８０秒に対し参照振動数
による判定が１０秒早い７０秒、−１．０［Ｈｚ／ｓ］
の直線低下の時は閾値Ｆ_T による判定が１５０秒に対し
参照振動数による判定が１０秒遅い１６０秒と逆転す
る。

【００４１】また、温度や湿度などの環境変化の影響で
現れる−０．６［Ｈｚ／ｓ］の直線低下の場合は閾値に
よる判定が２５０秒に対し参照振動数による判定では発
報しない。このように、従来の閾値Ｆ_T の判定にあって
は、日常的に予想されるゆっくりした振動数の低下であ
っても、閾値Ｆ_T を越えた場合には、警報を行うが、参
照振動数の判定にあっては、日常的に予想されるゆっく
りした振動数の低下では警報は行われないようにできる
と共に、急激な低下にあっては、直ちに警報できる。

【００４２】以上のように、本実施例においては、検出
振動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒの振動数差ΔＦの時間変化
は、最初は指数関数的に低下するが、ある時間を経過す
ると一定値に収束し、この収束値は検出振動数Ｆｎの低
下速度が大きいほど低い値となり、低下速度が小さいほ
ど零に近い値になる。したがって、日常的に予想される
振動数低下による振動数差ΔＦの収束値（負値）を下回
る値を腐食性ガス判定の閾値Ｆｓに設定することで、腐
食性ガスの有無を早期にかつ正確に検出することができ
る。

【００４３】次に、図７は前記腐食性ガス判定装置１０
を火災時に発生する腐食性ガスを検知する火災検知装置
に適用した場合の模式図である。図７において、１０は
腐食性ガスを判定する腐食性ガス判定装置、１７は監視
制御盤、１８は腐食性ガス判定装置１０と監視制御盤１
７を接続する信号線、１９は火災時や異常加熱時に腐食
性ガスを発生させる物質（ＨＣｌを発生させるＰＶＣな
ど）である。

【００４４】腐食性ガス判定装置１０は、警戒区域の天
井面等、適宜の場所に設置され、例えばＰＶＣなどの物
質１９を絶縁材として使ったケーブルが過電流のため異
常加熱し、ＨＣｌに代表される腐食性ガスが発生する
と、それを腐食性ガス判定装置１０が検出し、監視制御
盤１７が警報を発生させる、もしくは電流を止めるため
に配電盤のブレーカを下げたり、消火設備を作動させる
などの制御を行う。

【００４５】次に、図８は前記腐食性ガス判定装置１０
を半導体プロセス工場などに適用した場合の模式図であ
る。図８において、１０は腐食性ガス９を検出する腐食
性ガス判定装置、１７は監視制御盤、１８は腐食性ガス
判定装置１０と監視制御盤１７を接続する信号線、２０
は腐食性ガス９の漏れを止めるバルブ、２１は監視制御
盤１７とバルブ２０を接続する信号線、２２は腐食性ガ
ス９を収納するボンベ、２３，２４はＣＶＤ・Ｅｐｉ炉
などの製造機器、２５は製造機器２３，２４にバルブ２
０を介して腐食性ガス９を導入するための配管、２６は
腐食性ガス９を除害装置に導入するための配管である。

【００４６】腐食性ガス９の配管２５，２６に何らかの
異常があったときに腐食性ガス９が漏れると、それを腐
食性ガス判定装置１０が検出し、監視制御盤１７が腐食
性ガス９を止めるためのバルブ制御を行い、バルブ２０
が動作して腐食性ガス９の流路が閉鎖される。次に、図
９は本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【００４７】本実施例は、図３の腐食性ガス判定装置１
０に最大値制限手段としての最大値制限部と移動平均演
算手段としての移動平均演算部を追加したものである。
図９において、２７は振動数データ入力部１１に続いて
設けられた最大値制限部であり、最大値制限部２７は振
動数データ入力部１１で検出した検出振動数がノイズ成
分を含んでいる場合であって所定の数値以上の変化をし
たときに振動数変化を制限する。

【００４８】２８は最大値制限部２７と振動数差検出部
１２の間に設けられた移動平均演算部であり、移動平均
演算部２８は同じく振動数変化を制限するために検出デ
ータが所定複数個得られるたびに移動平均を演算する。
振動数データ入力部１１でサンプリングされ、且つデジ
タルデータに変換された振動数データは最大値制限部２
７と移動平均演算部２８に与えられる。最大値制限部２
７と移動平均演算部２８では一過性のノイズ、もしくは
アナログ検出に伴うショットノイズなどの衝撃的なノイ
ズ成分をのぞくための変化量の最大値制限や移動平均化
処理を行い、振動数差検出部１２に出力し、その後に、
腐食性ガスの判定を行う。

【００４９】したがって、本実施例においては、温度や
湿度、電源の変動などの一過性ノイズによる誤報をなく
し、腐食性ガス判定の信頼性をあげることができる。次
に、図１０は本発明の第３実施例を示すブロック図であ
る。本実施例は、図３の腐食性ガス判定装置１０に継続
時間測定手段としての継続時間測定部を追加したもので
ある。

【００５０】図１０において、２９は腐食性ガス判断部
１３と警報出力部１６の間に設けられた継続時間測定部
であり、継続時間測定部２９は、腐食性ガス判断部１３
からの腐食性ガスがあるという判定が所定時間以上続い
たときにのみ判定を警報出力部１６に出力する。本実施
例では腐食性ガスを所定時間以上検知したとき、腐食性
ガスが存在すると判定する。

【００５１】したがって、本実施例においては、温度や
湿度、電源の変動などの一過性ノイズによる誤報をなく
し、腐食性ガス判定の信頼性をあげることができる。次
に、図１１は本発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。本実施例は、図３の腐食性ガスセンサ２と発振手段
としての発振回路７を、複数個の腐食性ガス検出部と予
め固有のアドレスが設けられた複数個の伝送回路部から
なる複数個の腐食性ガス検出器で構成し、サンプリング
手段である振動数データ入力部として、受信手段として
の受信部を設け、さらに、腐食性ガス判断部と警報出力
部の間に感知個数計測手段としての感知個数計側部を備
えたものである。

【００５２】図１１において、３０は受信機であり、受
信機３０には信号線３１を介して複数の腐食性ガス検出
器３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎを接続している。複数
の腐食性ガス検出器３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎのそ
れぞれには、腐食性ガスをアナログ的に検出する腐食性
ガス検出部３３と腐食性ガス検出部３３からの検出出力
を受信機３０に伝送する伝送回路部３４のそれぞれを内
蔵している。複数の腐食性ガス検出器３２ａ，３２ｂ，
・・・３２ｎに内蔵されるそれぞれの伝送回路部３４に
は、予め固有のアドレスが設定されており、伝送回路部
３４は受信機３０からの呼び出しパルスを計数し、計数
値が自己のアドレスと一致したことを判別すると、呼び
出しパルスのパルス間隔となる空き時間内にアナログ検
出出力を受信機３０に送出する。

【００５３】次に、受信機３０の内部構造を説明する。
３５は受信手段としての受信部であり、受信部３５は複
数の腐食性ガス検出器３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎに
対する呼び出しパルスを送出し、各腐食性ガス検出器３
２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎからのアナログ検出出力を
ポーリング方式により収集し、収集したアナログ検出出
力をＡ／Ｄ変換する。また、受信部３５には記憶部を内
蔵しており、Ａ／Ｄ変換したアナログ検出出力を腐食性
ガス検出器３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎ毎に記憶する
とともに、Ａ／Ｄ変換した受信データを振動数差検出部
１２に与える。振動数差検出部１２でそのときの検出振
動数Ｆｎと参照振動数Ｆｒとの振動数差ΔＦを検出す
る。振動数差検出部１２で振動数差ΔＦの検出に用いら
れる参照振動数Ｆｒは、参照振動数補正部１４および参
照振動数設定部１５により作り出され、両者によって参
照振動数演算部５０が構成される。

【００５４】振動数差検出部１２の検出出力は腐食性ガ
ス判断部１３に与えられ、腐食性ガス判断部１３は予め
定めた閾値Ｆｓと振動数差ΔＦを比較し、振動数差ΔＦ
が閾値Ｆｓ以下になったときに腐食性ガスが一定濃度以
上あると判断して感知個数計側部３６に判定出力を出力
する。感知個数計側部３６では各腐食性ガス検出器３２
ａ，３２ｂ，・・・３２ｎのうち腐食性ガスがあると判
定されたものの個数を数え、所定数個以上であれば警報
出力部１６に判定出力を生ずる。警報出力部１６では感
知個数計側部３６の判定出力に応じて腐食性ガス警報な
どが行われる。

【００５５】本実施例では所定数個以上の腐食性ガス検
出器３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｎが検知したとき、腐
食性ガスが存在すると判定する。したがって、本実施例
においては、一部分の温度や湿度、電源の変動などの一
過性ノイズや、検出器の感度のばらつきによる誤報をな
くし、腐食性ガス判定の信頼性をあげることができる。

【００５６】次に、図１２は本発明の第５実施例を示す
ブロック図である。本実施例は、図３の腐食性ガス判定
装置１０に基準信号用水晶振動子と、基準信号用水晶振
動子を発振させる発振手段としての発振回路と、発振回
路からの振動数と腐食性ガスセンサ１を発振させる発振
手段としての発振回路７からの振動数を乗算する乗算手
段としての掛け算回路と、掛け算回路の出力信号から腐
食性ガスによる振動数の変化を取り出す変動信号選択手
段としてのハイパス回路を追加したものである。

【００５７】図１２において、１は水晶振動子式の腐食
性ガスセンサであり、水晶振動子式の腐食性ガスセンサ
１は発振回路７によって固有振動数（１０ＭＨｚ程度）
＋ノイズの影響などによる振動数変動分＋腐食性ガスの
影響による振動数変動分で発振している。３７は基準信
号用水晶振動子であり、基準信号用水晶振動子３７は発
振回路３８によって固有振動数（１０ＭＨｚ程度）＋ノ
イズの影響などによる振動数変動分で発振している。

【００５８】３９はＤＢＭ（ダブル バランスト ミク
サ）などの掛け算回路であり、掛け算回路３９は発振回
路７からの信号と発振回路３８からの信号の２つの信号
を掛け算して、それぞれの振動数の和（固有振動数２０
ＭＨｚ＋ノイズの影響等による振動数変動分×２＋腐食
性ガスの影響による振動数変動分）または、差の振動数
（腐食性ガスの影響による振動数変動分）を持った信号
を作り出す。

【００５９】４０はハイパス回路であり、ハイパス回路
４０は掛け算回路３９からの和の振動数をカットし、差
の振動数（腐食性ガスの影響による振動数変動分）だけ
を取り出す。振動数データ入力部１１はハイパス回路４
０からの腐食性ガスの影響による変動分の振動数を所定
周期、たとえば５秒周期でサンプリングしてデジタル信
号データに変換して出力する。

【００６０】本実施例では水晶振動子式の腐食性ガスセ
ンサ１からの振動数と基準信号用水晶振動子３７からの
振動数から腐食性ガスによる振動数の変化を取り出し、
そのデータが予め設定した警報レベルを越えたときに、
腐食性ガスが存在すると判定する。したがって、本実施
例においては、１０［ＭＨｚ］付近で１［Ｈｚ］の分解
能のある複雑で高価な周波数カウンタ回路の代わりに、
せいぜい±５［ＫＨｚ］で分解能１［Ｈｚ］の単純で安
価な周波数カウンタ回路を使うことができる。さらに、
温度や湿度、電源の変動などのノイズによる振動数変動
は腐食性ガスセンサ１と基準用水晶振動子３７の両方に
起こるため、差をとることでノイズを確実に除去するこ
とができる。

【００６１】次に、図１３は本発明の第６実施例を示す
ブロック図である。本実施例は、図３の腐食性ガス判定
装置１０に、メンテナンスレベル判定手段としてのメン
テナンスレベル判定部とメンテナンス信号出力手段とし
てメンテナンス出力部を追加したものである。図１３に
おいて、４１はメンテナンスレベル判定部であり、メン
テナンスレベル判定部４１は、腐食性ガスセンサ１の検
出振動数と予め設定したメンテナンスレベルを比較す
る。

【００６２】４２はメンテナンス信号出力部であり、メ
ンテナンス信号出力部４２はメンテナンスレベル判定部
４１の判定出力により、メンテナンス信号を出力する。
振動数データ入力部１１でサンプリングされ、且つデジ
タルデータに変換された振動数データは、振動数差検出
部１２とメンテナンスレベル判定部４１に与えられる。
メンテナンスレベル判定部４１では検出出力値と初期値
を比較し、経年劣化などによって初期の性能を満たされ
ない範囲の出力値があれば、メンテナンス信号出力部４
２に判定出力を生ずる。メンテナンス信号出力部４２で
はメンテナンスレベル判定部４１の判定出力に応じてメ
ンテナンス信号を出力する。

【００６３】本実施例では経年劣化などにより水晶振動
子式の腐食性ガスセンサ１の振動数データが予め設定し
たメンテナンスレベルを越えたときに、メンテナンス信
号を発生させる。したがって、本実施例においては、安
定振動域をはずれ、腐食性ガスを検知することができな
くなった腐食性ガスセンサを直ちに交換することができ
る。

【００６４】なお、本実施例においては、図３の第１実
施例にメンテナンスレベル判定部４１とメンテナンス信
号出力部４１を追加するようにしたが、これに限らず、
第２実施例〜第５実施例に追加するようにしても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、腐食性ガスセンサを発振させ、腐食性ガスセンサで
検出した検出振動数を所定周期でサンプリングする毎
に、検出振動数と参照振動数の振動数差を検出し、振動
数差があらかじめ定めた閾値以下になったとき、腐食性
ガスの警報を発報し、次期参照振動数は、検出振動数と
参照振動数の振動数差に１より小さい所定の係数を掛け
合わせた値を元の参照振動数に加算して、演算するよう
にしたため、腐食性ガスの有無を早期にかつ正確に検出
することができる。

【００６６】また、腐食性ガスの検出感度は、閾値を変
えることで自由に決めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の腐食性ガスセンサの実施例を示すの説
明図

【図３】本発明の腐食性ガス判定装置の第１実施例を示
すブロック図

【図４】参照振動数、検出振動数、振動数差の時間変化
を示すグラフ

【図５】検出振動数の低下速度をパラメータとした振動
数差の時間変化を示すグラフ

【図６】参照振動数の補正係数による腐食性ガスの存在
の判断に要した時間を示すグラフ

【図７】火災検知装置に適用した場合の模式図

【図８】半導体プロセス工場に適用した場合の模式図

【図９】本発明の第２実施例を示す腐食性ガス判定装置
のブロック図

【図１０】本発明の第３実施例を示す腐食性ガス判定装
置のブロック図

【図１１】本発明の第４実施例を示す腐食性ガス検出器
と受信機のブロック図

【図１２】本発明の第５実施例を示す腐食性ガス判定装
置のブロック図

【図１３】本発明の第６実施例を示す腐食性ガス判定装
置のブロック図

【符号の説明】

１：腐食性ガスセンサ ２：水晶振動子 ３：Ｃｒ膜 ４：Ａｕ膜 ５，６：Ｚｎ膜 ７：発振回路（発振手段） ８：接続線 ９：腐食性ガス １０：腐食性ガス判定装置 １１：振動数データ入力部（サンプリング手段） １２：振動数差検出部（振動数差検出手段） １３：腐食性ガス判断部（腐食性ガス判断手段） １４：参照振動数補正部（参照振動数補正手段） １５：参照振動数設定部（参照振動数設定手段） １６：警報出力部 １７：監視制御盤 １８，２１：信号線 １９：物質 ２０：バルブ ２２：ボンベ ２３，２４：製造機器 ２５，２６：配管 ２７：最大値制限部（最大値制限手段） ２８：移動平均演算部（移動平均演算手段） ２９：継続時間測定部（継続時間測定手段） ３０：受信機 ３１：信号線 ３２ａ，３２ｂ〜３２ｎ：腐食性ガス検出器 ３３：腐食性ガス検出部 ３４：伝送回路部 ３５：受信部（受信手段） ３６：感知個数計側部（感知個数計測手段） ３７：基準信号用水晶振動子 ３８：発振回路（発振手段） ３９：掛け算回路（乗算手段） ４０：ハイパス回路（変動信号選択手段） ４１：メンテナンスレベル判定部（メンテナンスレベル
判定手段） ４２：メンテナンス信号出力部（メンテナンス信号出力
手段） ５０：参照振動数演算部（参照振動数演算手段）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発振振動数の変化により腐食性ガスを検出
   する腐食性ガスセンサと、 該腐食性ガスセンサを発振させる発振手段と、 前記腐食性ガスセンサにおける検出振動数を所定周期で
   サンプリングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段で検出振動数をサンプリングする毎
   に、検出振動数と参照振動数の振動数差を検出する振動
   数差検出手段と、 該振動数差検出手段で検出した振動数差が予め定めた閾
   値を越えたときに腐食性ガスがあると判断する腐食性ガ
   ス判断手段と、 前記振動数差に基づいて、次回振動数差検出時に検出振
   動数と比較される次期参照振動数を演算・設定する参照
   振動数演算手段と、を備えたことを特徴とする腐食性ガ
   ス判定装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の腐食性ガス判定装置に於い
   て、前記参照振動数演算手段は、 前記振動数差に１より小さい所定の係数を掛け合わせた
   値を前記参照振動数に加算する参照振動数補正手段と、 該参照振動数補正手段によって演算された値を次期参照
   振動数として設定する参照振動数設定手段とからなるこ
   とを特徴とする腐食性ガス判定装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の腐食性ガス判定装置に於い
   て、前記腐食性ガスが塩化水素（ＨＣｌ）であることを
   特徴とする腐食性ガス判定装置。
4. 【請求項４】前記請求項１乃至３記載の腐食性ガス判定
   装置において、 前記サンプリング手段が検出した検出振動数がノイズ成
   分を含んでいる場合であって所定の数値以上の変化をし
   たときに振動数変化を制限する最大値制限手段と、 同じく振動数変化を制限するために検出データが所定複
   数個得られるたびに移動平均を演算する移動平均演算手
   段と、 を備えたことを特徴とする腐食性ガス判定装置。
5. 【請求項５】前記請求項１乃至３記載の腐食性ガス判定
   装置において、 前記腐食性ガス判断手段からの腐食性ガスがあるという
   判定が所定時間以上続いたときにのみ判定を出力する継
   続時間測定手段、 を備えたことを特徴とする腐食性ガス判定装置。
6. 【請求項６】前記請求項１乃至３記載の腐食性ガス判定
   装置において、 前記腐食性ガスセンサと前記発振手段を、複数個の腐食
   性ガス検出部と予め固有のアドレスが設定された複数個
   の伝送回路部からなる複数個の腐食性ガス検出器で構成
   し、前記サンプリング手段として複数の腐食性ガス検出
   器を個々に呼び出し各検出出力を収集し腐食性ガス検出
   器ごとに各検出出力を記憶する受信手段を設け、 前記複数個の腐食性ガス検出器の各検出出力を前記腐食
   性ガス判断手段で判定したときに腐食性ガスがあるとい
   う判定が所定数個以上あるときのみ判定を出力する感知
   個数計測手段、 を備えたことを特徴とする腐食性ガス判定装置。
7. 【請求項７】前記請求項１乃至３記載の腐食性ガス判定
   装置において、 前記腐食性ガスセンサと比較するための基準信号用水晶
   振動子と、 該基準信号用水晶振動子を発振させる発振手段と、 前記腐食性ガスセンサの前記発振手段からの振動数と前
   記基準信号用水晶振動子の前記発振手段からの振動数を
   乗算するための乗算手段と、 乗算後の出力信号から腐食性ガスによる振動数の変化を
   取り出す変動信号選択手段と、 を備えたことを特徴とする腐食性ガス判定装置。
8. 【請求項８】前記請求項１乃至７記載の腐食性ガス判定
   装置において、 前記腐食性ガスセンサの前記検出振動数と予め設定した
   メンテナンスレベルを比較するメンテナンスレベル判定
   手段と、 該メンテナンスレベル判定手段の判定出力により、メン
   テナンス信号を出力するメンテナンス信号出力手段と、 を備えたことを特徴とする腐食性ガス判定装置。