JPS59114453A - ガス媒体の爆発速度の測定法および装置 - 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】 本発明の空気の如きガス媒体中の爆発性ガスの検知に関
する。

それ自体既知の方法で、空気中の爆発性ガスの検知は、
一般にジュール効果即ち電流の通過によって白金のフィ
ラントが加熱されるようにした通常触媒フィラメント爆
発検知器と称される装置で行なわれる。空気中に含有さ
れた曝発性ガスはフィラメントに接触したとき触媒反応
によって酸化し、これによってフィラメントの追加の加
熱を生せしめる。それから生ずる温度上昇はフィラメン
トの抵抗上昇を生ぜしめる、かかる抵抗の上昇は空気中
のかかる爆発性ガスの濃度への接近を生ぜしめる。実際
上、ガス爆発濃度、即ち爆発の下限（ＬＩＥ　）に対す
るその濃度比、即ち爆発の危険がある含有率より上のガ
ス含有率で与えられる、これは検知結果が上記限界ＬＩ
Ｅに百分率として通常提供される理由である。

例えば本出願人は実公昭４５−１１１１６号において、
けい帯用の空気中のガスの試料採取および測定装置を提
供した。ガス測定は通常の方法で、二つの抵抗器と平行
に接続した形で装着した補償フィラメントおよび検知フ
ィラメントからなる一つの対角線の抵抗ブリッジを横切
る電圧を測定することによって行なわし、抵抗器の一つ
は調整可能にしであるのが有利であり、ブリッジは別の
対角線に沿って電力を供給する。

本出願人はまた更に一般的な範囲で、特公昭４９−２５
５１６号において、検知フィラメントの抵抗を補償フィ
ラメントの抵抗に等しく保った場合検知フィラメントの
供給電力データの一つの測定から考慮すべき量の値を認
知することをごよりガス媒体の特長的量を測定する方法
および装置を提供した。

使用に当り、かかる爆発検知器はその割合を知るため使
用した爆発性ガスに対して非常に良い結果を与えるが一
方で他のガスについては評価した濃度割合が実際の値よ
り大きく偏っている。

かかる偏差は一部ガス同志の間の差から生ずる、特にそ
れらの酸化熱、燃焼温度、熱伝導率、中でもそれらの空
気中での拡散係数（例えば水素はメタンよりも４倍も早
く拡散する）について見たときガスの間にある差から生
ずる。かかる差はフィラメントでの爆発性ガスの更新、
燃焼量（フィラメント温度による不完全または早すぎる
）、有効カロリー数、および周囲のガス媒体中へのそれ
らの放散に影響を与える。かかる偏差はしばしば実際の
値の過少評価に相当し、これは安全に対して有害である
ことを知るべきである。

本発明の目的は、かかる偏差を小さくし、ガス媒体中爆
発濃度（ｅｘｐｌｏｇｉｖｉｔｙ　ｒａｔｅ　）の測定
の改良された方法を提供すること、および上述した偏差
源の悪影響を少なくとも部分的に避けられるようにした
その測定を行なうための装置を提供することにある。

この目的のため、本発明は少なくとも１種の爆発性ガス
を含有するガス媒体の爆発濃度を、中を流れる電流によ
って上記媒体中で加熱される検知フィラメントで測定す
る方法を提供する、この方法は、電力源に接続すること
により上記検知フィラメントを強熱し、上記検知フィラ
メントへ上記電力源によって供給される電力をその抵抗
を一定に保つように調整し、フィラメント強熱時間から
計算した幾つかの連続モーメントで、上記フィラメント
に供給された電力にとつて重要な量Ｕの値ｕ（ｔ）を計
算し、上記値ｕ（ｔ）から式 ％式％） の指数曲線をそのパラメーターｕｏ、ｉおよびに１を確
認して外挿しくｎは１に等しいかまたはそれより大なる
整数である）、ＩＪ）かるガス媒体中に存在する爆発性
ガスの種類とは無関係にかかるガス媒体の初期初期爆発
濃度の定量をこれらのパラメーターから与えるようにし
た関数Ｆにパラメーターｕｏ、ｉおよびに１を導入する
工程からなる。

本発明方法は、ガス状混合物の爆発濃度Ｘｏに、上述し
たパラメーターｕｏ’　、’　ｉプレ指数係数およびに
２指数を関係させる簡単な実験的関数を測定することが
意外にも可能であることを見出したことに基づいている
。結果の正確度は上記実験的関数の測定の精度のみなら
ず計算に入れる指数関数の数ｎによって決ることは明ら
かである、しかしながら爆発の下限はそれ自体不正確な
概念であるから大きすぎる正確度を得ることは錯覚的な
ことがあることを心に留めておくべきである、何故なら
その測定は主として使用する実験材料および方法、およ
び温度の如きパラ−メーターに依存しているからである
。一般的な場合において、実際上程々のガスの混合物に
ついてｎ　＝　ｌまたは２を選択する。

爆発性ガスの混合物の場合、本発明の使用には、混合物
の爆発濃度と個々にそれぞれとった爆発性ガスの爆発濃
度との間の関係の仮説の前選択を必要とする。第一の近
似として、一般に個々のガスの濃度を合計するのに充分
であるル・シャテリエール（ＬＥ　ＣＨＡ置ＩＥＲ）の
法則に従うことができる。しかしながら本発明の範囲か
ら逸脱することなく要求があるときには他の仮説も提案
できる。

本発明によれば、適切に選択した関数Ｆの利用により、
１種以上の爆発性ガスを倉荷するガス状媒体の爆発濃度
は存在する爆発性ガスの種類とは実質的に無関係な正確
度で定量される。

その結果本発明による方法、および従ってこの方法を実
施するための装置は、それらが非常に多くのガス媒体の
爆発濃度の定量に改変することなく適応できることがら
汎用性のものである。

更に本発明によれば経過する時間を計算に入れること、
およびガス媒体の初期爆発濃度Ｘｏに、即ち測定段階に
関係した外乱前に接近を与えることを知るべきである。

本発明の好ましい実施態様において、爆発性ガスを含有
しないことを除いては検知フィラメントのガス媒体と類
似したガス媒体中で同様の条件下で供給される検知フィ
ラメントと同じ補償フィラメントも使用し、検知フィラ
メントに供給される電力にとって重要なｍ　ｕに、装置
フィラメントと補償フィラメントへの供給７ａ　ＩＩ　
ＩＵｊに差があるようにする。かくして測定操作および
その結果に影響を与えることのある３１１境変動が排除
される。

更に詳しくは本発明によれば、処理関数Ｆとして、ｎ　
＝　ｌのとき、乗する係数を除いて、後者の指数ｋに対
する指数外挿した式のプレ指数パラメータＵ。の比を使
用し、或いはｎが１より大であるとき、乗する係数を除
いて、合計−ｘ る。かかる非常に簡単な関数は初歩の計算装置以上のも
のを必要としない。他の簡単な関数が本発明によれば提
案され、それらは装置によって測定されるガスの種類お
よび数についての所望正確度によって一次、二次または
三次における多項関数に１で分母を置換することにより
上述したものとは異なる。

簡略化のため、本発明によれば、指数的に外挿した式の
近似表示、即ちｎ−１のとき第一次のその極限展開、ま
たはｎ＝＝２のときの三次のその極限展開を用いて指数
的に外挿した式のパラメーターを測定することも包含す
る。

爆発性ガスの非類似挙動から見て、特に他の炭化水素に
対する水素の挙動から見て、本発明によれば、臨界値ｋ
ｏと参照されるように、指数にの位置によって選択した
関数にパラメーターｕｏおよびｋを導入することもｎ　
＝　ｌのとき包含される、本発明者は他の炭化水素とは
異なる挙動をする水素の場合において、上記ガスに相当
するべき指数と狭い範囲内に残ることが判った他の炭化
水素のそれとの間に差があることも実際に見出された。

別法として、二対パラメーター（ｕｏ、　ｉ　、　ｋｉ
　）を、水素の如き急速なガスに対して一つを、遅いガ
スに対して対し他の対を使用する。

上述した方法を実施するため、本発明によればガス媒体
の爆発濃度を測定するための装置を意図し、この装置は
、ガス媒体を含有゛する測定セル中に配置した検知フィ
ラメント、検知フィラメントの抵抗を一定に保つように
上記検知フィラメントに電気的供給をなすようにした電
源を含む調整回路、計数器および時間遅延装置によって
制御されたアナログ−デジタルコンバーター、および上
記コンバーターによって供給された信号を処理し、ガス
媒体の爆発濃度を定債測定するためのデジタル処理装置
からなる。

かかる装置によって行なわれる方法の汎用性およびそれ
を構成する簡単な素子から見て、かかる装置は小さい原
価で製造系列を標準化することを可能にし、かかる装置
の広い用途を生ぜしめる。従って本発明は爆発性ガスが
存在するか発生することのあるあらゆる場所で実質的に
増大した安全性を確保させる。

本発明の他の目的、特長および利点は１図面を参照した
例によって示す以下の６説明から明らかになるであろう
。

第１図はＭＳＡ　ＤＧＥ　２０００と称される既知の型
の爆発検知器と組合せた形での水素と各種炭化水素に対
する実際のそして測定した爆発濃度間の差を示す。かか
る差は正確度に害のある実際の速度の実常上常に低い定
量に相当することを知るべきである。

このグラフおよびその他のグラフにおいて、爆発性ガス
は、記号によって示したが、それらの意味を以下に示す
。

Ｈ＝水素 Ｃ１＝メタン Ｃ２＝エチレン−エタン Ｃ３−プロパン Ｃ４＝ブタン Ｃｓ＝ペンタン Ｃ７＝ヘプタン−アセトン Ｃ８＝オクタン ＣＩＯ＝デカン 第１図のグラスを精査すると、与えられた炭化水素につ
いて測定した爆発濃度はかかる炭化水素が複雑な分子に
なればなる程過少定量されること、即ち（第一近似とし
て）フィラメントに向って空気中をゆっくりと拡散する
こと（この逆も）が明らかである。かかる偏差はかかる
ガス間に存在する空気中での拡散係数における差に大部
分が帰因していることが明らかである。

炭化水素でない水素はその小さい分子にも拘らずメタン
とエチレンの間にある。

与えられた実現実の爆発濃度ｘｏについて、両端のメタ
ンとへブタンについて得られた結果の間には約７０％の
差がある。これが現在まで測定すべき爆発性ガスが存在
するものとして多くの爆発検知器が使用されていた理由
を示している。

本発明によれば第２図に示した如き一般構造を有゛する
装置によって少なくとも部分的にこの欠点を除去する。

この装置はアナログ測定部分１と、それに続くアナログ
−デジタルコンバーターＣＡＮおよびその次のデジタル
処理装置２からなる。

測定装置１は、測定すべきガス媒体の一部を含有する測
定セル中に配置した検知フィラメント１０を自する。一
つの端子が接地しているその端子間に、セル１０中に内
包されたガス媒体中での生ずるこのある鹸化反応にも拘
らず抵抗を一定に保つようにフィラメントＤに供給され
る電力を調整するために設計された調整装置１１が配置
しである。

有利には、検知フィラメントと同様の補償フィラメント
Ｃを測定装置１中に含有させる。そしてそれは爆性ガス
を含まないガス媒体と同じガス中に置き、第二の測定セ
ル１２中に内包させる。補償フィラメントは検知フィラ
メントの回路と同じ回路中に包含させ、上記補償フィラ
メントの抵抗を一定に保つように電源を変調させる調整
器１１と同じ調整器１３を設ける。

これらのフィラメントの端子は、接地してないとき、例
えばかかる端子間の電圧差を測定するようにしたコンパ
レーター１４への入力に接続されている。両フィラメン
トに供給される電力のこの比較は主として外部温度の変
動および検知フィラメントの摩耗である変動する実験パ
ラメーターの影響を償うことができるようにする。この
点に関し、検知フィラメントおよび補償フィラメントは
同時に有利に置換されることが特記される。

コンパレーター１４からの出方は、アナログ−デジタル
コンバータ、ＣＡＮへの入力に接続され、続いて計算素
子３に接続され、表示素子４によって完了している。

アナログ測定区域１の構造を第３図に示す。

調整器１１および１３は同じ構造を有゛する。以下の説
明は調整器１１に限って行なう。調整器１３における各
素子は調整器１１における対応する素子のものに１０を
加えて得た参照数字で示す。

検知フイラメン）Ｄの調整器１１は一定電位（この例で
５ｖ）の供給電力ブスからなる。直列接続で装着した抵
抗器Ｒ１，Ｒ，、Ｒ３から形成された抵抗ラインは上記
ブス２０と接地の間に置いである。抵抗器Ｒ２とＲ３は
トランジスターＴ１のエミッターとコレクターの間に置
いてあり、強熱素子を形成する、そのベースはフィラメ
ント強熱端子ＡＦに抵抗器Ｒ４を横切って接続しである
。

抵抗器Ｒ１およびＲ２の共通端子はトランジスターＴ２
のベースに接続し、そのエミターは次いで第２トランジ
スターＴ３のベースに接続しである。

トランジスターＴ２およびＴ３のコレクターはブス２０
に接続しており、一方Ｔ３のエミターは、フィラメント
Ｄを含む抵抗ブリッジを介して接地接続しである。かか
るブリッジは一方で抵抗器Ｒ６およびＤを含み、他方で
可変抵抗Ｐ１および抵抗器Ｒ７と直列接続で抵抗器Ｒ６
を有している。動作増幅器ＡＯＩはその入力が抵抗ブリ
ッジの横断対角線に沿って装着されており、抵抗器Ｒ２
およびＲ３の分岐点に接続したその出力を刊する。分岐
点Ｒ，Ｒ，は、フィラメントの熱慣性によって生ぜしめ
られる減衰発振のため回路（Ｃ１＋Ｒ８）を介して電力
供給ブス２０に有利に接続しである。

類似した抵抗器Ｒ４およびＲ１４が接続されている端子
ＡＰは、抵抗器Ｒ９を介してブス２０に接続しである。

関連した動作する増幅器に接続したフイラメン）Ｄおよ
びＣの端子は、抵抗器Ｒ２Ｇおよび’（ａｔを介して動
作比較増幅器ＡＯ３の入力に接続しており、その出力は
アナログ−デジタルコンバーターＣＡＭのアナログ入力
に接続している。かかる比較素子ＡＯ３からの出力は平
行関係で０３およびＲ２２を介して検知フィラメントか
らのその入力番ご連結されており、−力補償フィラメン
ト力）らの入力は抵抗器Ｒ２３を介して地に接続しであ
る。

コンバッターＣＡＭは従来の如き１２ビット平行出力を
自゛する。二つの電位差計Ｐ３およびＰａ　ｔ−１それ
ぞれゲイン調整およびゼロオフセ゛ントを可能にする。

デジタル処理装置２は第４図に略示する。それはその周
辺装置にとりまかれ、表示装置４１こついて接続されて
いるマイクロプロセッサーＭＰを有する。

マイクロプロセッサ−ＭＰは入力口ＰＥを介してコンバ
ーターＣＡＮに接続しており、入力口ＰＫはまた選択を
なすようにした補助スイッチＩＡを介して制御のための
ビットを有する。必要があれば、これに加えて各変換に
組入れたマイクロプロセッサ−へ断続信号を前進させる
ため押しボタンＰＡを介してデジタル計算オプションを
設ける。

マイクロプロセッサ−ＭＰの周辺装置は実質的にプログ
ラムメモリーＥＦＲＯＭ　、データメモリーＲＡＭ　、
選択回路のためのデコーダー、およびカウンターおよび
遅延装ＭＣＴであり、装置ｃＴは中でもその機能は１秒
毎にアナログ−デジタル変換（信号ＣＣ）を例えば制御
するために使用する。

結果は出力口ＰＳから入力ビツトに現われる。

それらは、７−セグメント表示装置ＬＦｉＤの同じ数を
制御するデコーダー（この例では三つのデコーダー）に
よって計算される。口ｐｓはまたフィラメント強熱制御
（端子ＡＰ）のみならず小数点の制御のためのビットを
も含む。

測定押しボタンＰＭは全回路のリセットを生ぜしめ、プ
ログラムの始めでマイクロプロセッサ−を開始させる。

各素子間の接続は、押しボタンＰＭに接続されている入
力および出力口の端子Ｍ１を除いて従来通りに作る。

静止時、ＡＦで付与された信号はトランジスターＴ、お
よび’［’ｔｔを導電性にし、電力供給素子Ｔ２゜’ｒ
３．　Ｔ１２およびＴｌｇを短絡させ、電流はフイラメ
ントに流れない。

押しボタンＰＭを押し下げると、信号をＡＰで出現させ
る。トランジスターＴ１およびＴｌｌのベースは低レベ
ルでそれらが非導電性であるようにし、一方トランシス
ター’ｒ！、　’ｒ３．　ＴｔｚおよびＴ１３は導電性
になる。例えばコンパレーターの入力端子間の電圧差の
関数としてコンパレーターＡＯ１によって制御された検
知フィラメントの場合、トランジスターＴｌおよびＴ２
は、検知フィラメントの抵抗が（Ｒｓ−Ｒ７）／（Ｐｌ
＋Ｒ６）に等しくなるような方法でＤの抵抗ブリッジに
おける電流を調整し、この値は電位差計Ｐ１に作用して
調整できる。同じ理由が補償フィラメントに適用する。

かかるシステムは各フィラメントの加熱を促進すること
を知るべきである、何故なちそれは所望温度に達しない
限り過電圧でそれらを維持するからである。

フラメントの端子間の電圧は、コンパレーター　ＡＯ３
により相互に減じされる、そしてそれらの差はコンバー
ターＣＡＭにより反復度数で変えられ、コンバーターＣ
ＡＮはフィラメント電力源のｆｆ１ｕを計算に入れるこ
とを連続度数で確実にする。

デジタル処理装置３はかかるＭ　ｕの幾つかの連続値錦
）を計算に入れ、次いでこれらの値から指数関数を外挿
する、その式は ｉ＝ｎ 嘩＝Σ　ｕｏ、　ｉ　−ｅｘｐ　（−ｋｉ　−ｔｒ　）
であり、ｎは１＝工 １以上の整数であり、そのパラメーターｕ０，１および
に１は同じである。これらは次いで、ガス混合物の初期
爆発濃度Ｘｏの定量をかかるパラメーターから生ぜしめ
る実験的に決定した処理関数中に導入する。一般の場合
、ｎ＝ｘおよび唯一対のみのパラメーター（ｕｏ、　ｋ
　）を使用する。

上述した種類の装置およびこれによって行なわれる方法
は、存在するガスの’ＦＵＲと関係なく、かかる処理関
数ｘＯ＝　Ｆ　（ｕｏ、　１．　ｈｉ　）を実験的に決
定することができたところの考慮に入れた媒体中に存在
する爆発性ガスの確認の必要を除くことができるように
する。

かかる処理関数の形は主として下記の理論的考察に基い
て確立できる。

ＣＧ）を空気の如き媒体中で稀釈されたガスＧの濃度と
し、ΔＨをその設化エンタルピーとりＤを問題とするガ
ス媒体中のその拡散係数とする。ファース、ジョンズお
よびジョンズの論文（コンパスジョン・アンド・フレー
ム、　］＜　２１巻第３０３頁〜第３１１頁１９７３年
）から、加熱されたフィラメントに接触したときガスＧ
は、永久動作および一定温度で次の如く表わすことので
きるエネルギーＱをそれに与える（ｃａｔｈａｒｏｍｅ
ｔｒｉｃ現家を無視したとき）。

Ｑ＝Ｋ・ΔＨｂＤ・（Ｇ）　　　　　　（１１式中には
フィラメントの特性定数である。

エネルギーＱからガスＧの燃焼によって放出される発熱
力Ｐへ通し、式 ％式％（２１ で定義される爆発濃度Ｘの概念を導入することによって
、 Ｐ　＝　Ｋ１φＨ・〔Ｇ′３．Ｌ工□・Ｄ−Ｘ　　　　
（３１（Ｋ１もフィラメントの特性定数である）が得ら
れる。これは に、　＝＝ΔＨ・〔Ｇ）１工、Ｉ（５１を置くことによ
って Ｐ　＝　Ｋ１・Ｋ２・Ｄ　、　Ｘ　　　　　　　（４］
となる。

ファース、ジョンズおよびジョンズは、更に係数に２、
各ガスに対する特官の量は一つの炭化水素から他の炭化
水素へと殆んど変化しないことを見出した。

実際上、測定セル中で、動作条件が永久的でないように
経過中ガスは短く走る。測定すべきガスの低濃度から見
て、ガスの消費は一次速度論によって近似する。それか
ら Ｘ　＝　Ｘｏ−ｅｘｐ　（−ｋｔ）　　　　　　（６１
（Ｘｏは時間ｔ＝０での爆発濃度である）が演えきされ
る。

ｔが０から無限大の間で式（４）を積分することによっ
て得られるように、ガスの燃焼中ガスによって供給され
る発熱エネルギーに対する式およびその熱化学式を比較
することによって、ｋは拡散係数りに比例することを導
き出すことができる。

Ｕは電力Ｐを代表する実験的量であり、これは下記近似
式で表わせる。

ｕ　＝　ｕｇ　−ｅｘｐ　（−ｋ　−ｔ　）　　　　　
　　（５’）Ｋ８を装置の特性定数とすると ｕｏ＝に３・Ｋ２・Ｄ−Ｘｏ（７１ で表わせる。

それから比ｕ　ｏ／には明瞭にＤに依存しておらず、従
ってＸｏに対する式は係数りとは独立であることが演え
きされる。

Ｘｏ＝　Ｆ（ｕｏ　、ｋ）　＝に４−に、　−（８］Ｋ
４は定数である。

上述したファース等の考察を基にしてに２がガスの種類
に依存しないことが受入れられる限り、式（８１で定義
される関数Ｆは上に特記した意味内で処理関数を構成す
ることになる。

ガスＧ１と０２の混合物の場合において、ル・シャテリ
エールの法則は、全爆発性濃度Ｘは個々の爆発濃度の合
計として表わしつることを教示している。

Ｘ　＝　ＸＩ　十Ｘ２ ］（＝Ｘ６．１−ｅｘｐ（−ｋＮ−ｔ）＋Ｘ６，２・ｅ
ｘｐ（−に２．ｔ）（６ビス）および Ｘｏ　＝　Ｘｏ　ｔ　十Ｘｏ　！ ｕ＝　ｕｇ、１・ｅＸｐ（ｋｌ−ｔ）＋ｕｏ、ｚ・ｅＸ
Ｐ（−に、−ｔ）　　（ｅ／ビス）を置くことによって
、近似的に ｘＯ＝　Ｆｌ　（ｕｏ、ｔ　、　ｋｌ　、　ｕｏ、２　
、　ｋ２　）Ｘｏ＝Ａ・（ｕｏ、１　／に１　＋　ｕｏ
、２／　ｋ２　）　　　　　（８ビス）式（１）が一定
温度でのみ有効であるという事実から見て、式（８）か
ら演えきされる処理式はフィラメントの抵抗を一定値に
保つこと、従って本発明による装置において調整器１１
および１３を設けることが必要である。

簡略化のため、本発明によれば、指数式％式％（９１ の有限展開の二次項からプレ指数ｕ６と指数ｋを決定す
ることを意図する。

一つのガス、または単一ガスとして考えられるガス混合
物に関連したパラメーターｕＯおよびｋの決定は、処理
装置３は２回または２つのモーメントに相当するデータ
を計算に入れるべきことを必要とするだけである。有利
なことにこれらは単化（例えば単から二重への）に相当
する測定持続に相当し、これによって著しく計算を簡略
にできる。２回より多くに相当するデータの利用は、対
応する回数が使用した簡略化の仮説と両立しうることを
条件としてｕｏおよびｋについての精度を改良するため
好ましいことがある。

本発明は単化の条件を満す時間間隔に相当する３回で選
択した電力供給の値を計算に入れることを実際に詳述す
る（例えば１秒、２秒および４秒）：かくして得られた
値の組合せの少なくとも二つ（例えば１秒と２秒：２秒
と４秒）を連続的に処理する；それから演えきされた値
ｕｏとｋを相互に比較する。かかる値の比較は爆発濃度
ｘｏの最終定量の信頼性の評価を与え、ガス混合物の場
合補正された値を得るための基礎として使用すことさえ
できる。

第５凶は一定の炭化水素番こ対し、各種の爆発濃度に対
するフィラメントの強熱からの経過した時間の関数とし
て信号Ｕの展開を示す。各曲線は指数関数の法則によっ
て約１秒を越えて表わすことができ、これによって関係
（６）を正当化することを知るべきである。フィラメン
ト加熱および安定化の過渡的速度（Ｔとして示す）は、
かかる曲線の開始時に現われ、これによって測定を不可
能にする。

第６図および第７図は、実際の濃度で、二つの簡単な処
理関数（２秒および４秒後Ｕを計算に入れた後）に対す
る本発明による装置で定量した爆発濃度の相関を示す。

第６図は極度に簡略化した処理関数に相当する、何故な
らそれは単一パラメーターｕｏからの爆発濃度の定量を
導いているからである、しかしながらこの関数は、測定
段階中経過する時間を考慮に入れる従来技術に比較した
とき利点を有する。両端の曲線間の偏差はしかしながら
第１図の大きさの程度と同じである。

一方処理関数として関係（８）の利用は、更に非常に実
質的な結果をもたらす、何故ならば第７図は約３０％の
最高偏差を示すだけである、即ち第６図と比較したとき
半分に実際上減少をもたらす。

第７図において、各曲線は、分子の大きさの関数として
第１図の如くもはや分けることはできないことを知るべ
きである。

第７図は水素に関連した二つの曲線を含む。

Ｈ＊に相当する曲線は炭化水素に関する水素の特性によ
って要求された補助的補正から得らる。

事実として、水素は炭化水素より５倍も小さい係数に２
を有する、しかし高い係数Ｄ（メタンの４倍）を有する
。しかしながらその存在は、水素が炭化水素のに値より
非常に異なったに値を与えるので、本発明により容易に
検知できる。

それは、炭化水素に関連した値と水素に関連した値の範
囲の間で選択した値に、に対する指数関数の指数ｋを比
較するための比較工程をデジタルデーター処理に含ませ
るのに充分である。ｋがｋｏより小さいと、そのとき関
係（８）に関連した動作を行なう、さもないと水素に特
有の乗係数が干渉することがある。

第８因および第９囚は単一ガスでなく、二つのガスの混
合物の計たに関する。この中に示された曲線は、前記フ
ァース等の論文中に含まれた実験的値に、すぐ上に述べ
たデジタル処理の適用から得た結果である。

拡散について最も差のある２種の炭化水素（メタンおよ
びデカン）の場合、式（８）の処理関数は、完全に満足
できる最高約２θ％の割合の過小定量をもたらす。従っ
て関係（８１は単独でも混合物の形でも、炭化水素の定
量に特に良く適合することが判る。

ガス媒体中で水素が関係するとき、第９図から判るよう
に同じことが適用されない。水素に特有の上述した補正
の導入は、約４０％の実際の濃度の過小定量から６０％
の過大定量へと拡がる垂直セグメントを導く。

かかるセグメントの水平位置は選択した臨界値ｋｏに依
存する。下の曲線は、水素についてその爆発濃度の明ら
かな下心定量をもたらす（第７図、曲線Ｈ参照）関係（
８１の適用に相当する。

上の曲線は水素に特有の垂係数にを下の曲線の値に来し
たものに相当する。

結果におけるかかる不一致は、第１０図の試鹸から明ら
かな如く、係数に２が一つの炭化水素から他の炭化水素
へ、一つの爆発性ガスから他の爆発性ガスへ（Ｈ、ＣＯ
、・・・・・・・・・）と変化する事実から起る。

かかる変動を計算に入れるため、本発明によれば、これ
が有意に現われるとき、処理ｕ６およびｋに対し使用す
る処理関数の形をそれに応じて変性することを特に示す
。

従って、本発明によれば、処理関数の第−補正形 ｘｏ＝＝ｒ’（ｕｏ、ｋ）＝Ｂ−−（１０）１（＋ｂ を提案する。これの正当なことは、パラメーターにの測
定値の関数として、幾つかの炭化水素についての実際の
爆発濃度Ｘｏに対するｈチニパラメーターｕｏの比を示
す第１１図に見られる。これらの点を実質的に通過する
直線を引くことができる、しかしそれは関係（８）によ
って教示される如き原点を通らない、従って関係（１０
）における係数すの干渉がある。

別の処理関数は第１０図中に引かれた直線から第１０図
から演えきできる、それはその中に現われた点に非常に
近く通っている。ｋに対する式とこの式の間でＤを除き
１式（７）中に演えきされうるＤの関数としてに２に対
する式に持ち込むことによって、Ｆ′に類似した新しい
処理関数Ｆ“を定義できる、しかしその分母は二次のに
多項である。

水素または炭化水素とは異なる他の爆発性ガスの如き他
の点を第１１図に持ちこむと、この方法で引かれる点の
全部は、三次の多項式曲線で適当に表わすことができる
。処理関数の分母にかかる多項式を入れることにより、
この新しい処理関数は、第９図のメタンと水素の混合物
に相当する、第１２図に示した如き水素を含有する混合
物の爆発濃度の良好な近似をもたらす。

別に、考慮したガス混合物を２種以上または以下の想像
上のガスの混合物になぞゎえ、式（６ビス）中の相当す
るパラメーターｕｏ、１．ｋｌ。

ｕＯ，２，に２を同じにし、これらの想像上のガスの爆
発濃度を計算し、それらを式（８ビス）によって合計す
るかまたは更に合成した式に加える。

この別法は早いガスと遅いガスを別々に処理できる利点
を有する。実際に、指数関数の三次の限定展開はパラメ
ーターｕｏ、ｉとに、を１＋！認するのに充分である、
何故なら、考慮下にある四つのパラメーターを演えきで
きる四つの係数を提供するからである。それは少なくと
も四つのｕ（ｔ）実験値を必要とする。

別法として、Ｕの値を全て時間ｔ１の掛は算である連続
回数で考慮に入れたとき、上記値はｕ　ｏ、１およびｕ
ｎ、２の関数として、またｅｘｐ（−ｋｌ−ｔｌ）およ
びｅ　ｘｐ　（−に２・１りとして表わすことができる
。

これらのパラメーターは少なくとも四のｕ（ｔ）の値か
ら演えきできる、このときに１とに２は指数の形で同じ
であり、かかる形で適切な処理関数に導入するのが好ま
しい。

従って本発明の範囲内で多くの処理関数を提案できるこ
とが明らかである。実験的に定義したかかる関数は、よ
り大なる正確度が望まれとき、多（のガスが存在すると
き、および単独でまたは他との混合物の形で定量できる
ガスの数が大であるとき複雑性が増大することは明らか
である。実施に当って、ががる処理関数は、参考ガスま
たはガス混合物の選択のため得られた計算パラメーター
（ｕＯ／ｘ　：　、　ｋＯ）の実験的対から確立される
。実験的関数ｆの形は、任意に選択し、これによって検
量パラメーター（ｕ：　／　Ｘｏ　、　ｋＯ）のこれら
の対の間の相関関係を表わすべきであり、これらの関数
ｆの係は好ましくは低次のｋにおける多項式の形で選択
する。装置の動作に当って、このとき爆発濃度Ｘｏは、
計量すべき一つの想像上のガスの場合比ｕ、／ｆ（ｋｌ
で与えられ、計量されるべき二つのガスの混合物の場合
（ｕｏ、ｔ／ｆ（ｋｔ）＋ｕｏ、２／ｆ（ｋ２）　）で
与えられる。

式（８）によって定義される処理関数の場合、本発明に
よれば、メタンを用いて計量装置を検量することが特記
される。何故なら第７図から明らかな如く、実際上また
は殆んど純粋なガスの・場合に過大定量され、従って正
確度が改良されるからである。

当業者には本発明から逸脱することなく、フィラメント
（種類）、測定セル（形、容量）、調整装置、コンパレ
ーター、コンバーター、デジタル処理装置およびその表
示装置に関して多くの改変された形を提案しうることは
判るであろう。同じ方法で、実験的パラメーターを広い
範囲の値（フィラメント温度または抵抗）内で選択でき
る。

本発明を空気を基にしたガス媒体の場合について説明し
たが、爆発濃度を限定しなければならぬ周囲の他のガス
にも適応しつることは明らかである。

従って、本発明は爆発性ガスの漏洩を防止することが望
まれる鉱山および化学工業を含む広い応用分野を有する
。本発明による装置は固定的にすることができ、臨界的
爆発濃度を越たとき、警報信号、緊急測定を自動的に開
始させるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実際の濃度の関数として既知の爆発検知器によ
って定量した爆発濃度を種々の炭化水素について示すグ
ラフであり、第２図は本発明による装置のブロック図で
あり、第３図はかかる装置のアナログ区域の詳細図であ
り、第４図はかかる装置のデジタル区域の略図であり、
第５図はｉｕの時間における展開を示すグラフであり、
第６図は空気中の実際の爆発濃度とパラメーターロ□の
間の関係を種々の炭化水素と水素について示すグラフで
あり、第７図は空気中の実際の爆発濃度と比ｕ　Ｏ／　
ｋの間の関係を各種炭化水素と水素について示すグラフ
であり、第８図はメタン濃度の関数として本発明の方法
により定量したメタンとデカンの混合物の爆発濃度を示
すグラフであり、第９図は水素とメタンの混合物に相当
する第８図と同様のグラフであり、”ＩＳｌ　０図は空
気り中の拡散係数と特性量に２の間の関係を各種爆発性
ガスについて示すグラフであり、第１１図は比ｕ　６　
／　ＸＯとパラメーターにの間の関係を各種炭化水素に
ついて示すグラフであり、第１２図は本発明の改良され
た方法による定量を示す第９図と同様のグラフである。 特許出願人　　　シャルボナージュ・ド・フランス ＤＩＡｊｆ 〔１０〔１ ＼ 〔１Ｈ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、１１ 手続補正書 昭和ｑ年／　月ρθ　日 特許庁セ官　若杉和夫　殿 ３、補正をする者 事件との関係　　ギを杵２、渚々Ｘ３ 葎ト非ト届＝所・ 、ニー＝　’２　’４介　　Ｖヤ１し汀、゛チー２ノ鼠
・ド・７ン７ス、４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ガス媒体中で中を流れる電流によって加熱される
   検知フィラメントで少なくとも１種の爆発性ガスを含有
   するガス媒体の爆発濃度を測定する方法において、 電源への接続を介して上記検知フィラメントを強熱し、 フィラメントの抵抗を一定に保つように上記検知フィラ
   メントへ上記電源によって供給される電力を調整し、 フィラメント強熱時間から計算した幾つかの連続モメン
   トで、上記検知フィラメントへ供給される電力に有意で
   ある量Ｕの値ｕ（ｔ）を計算に入れ、 パラメーターｕ０，１およびに１を確認することによっ
   て式ｕ（ｔ）　＝Σｕ（１，１”１３Ｘｐ（ｋｉ＋＋り
   の指１＝Ｉ 数曲線（、ｎは１より大かそれに等しい整数である）を
   上記値ｕ（ｔ）から外挿し、 かかるガス媒体中に存在する爆発性ガスの種類とは無関
   係のかかるガス媒体の初期爆発濃度の定量をこれらのパ
   ラメーターから与えるようにした処理関数Ｆにパラメー
   ターｕｏ、ｉおよびｋｉを導入する ことを特徴とする方法。 ２、爆発性ガスを含有しないことを除いてガス媒体に類
   似したガス媒中置かれ、電源に接続を介して、上記検知
   フィラメントと同じ補償フィラメントを、上記検知フィ
   ラメントを強熱すると同時に強熱し、 抵抗を一定に保つよう番こ上記補償フィラメントに供給
   する電力を調整し、 上記検知フィラメントの供給電圧から上記補償フィラメ
   ントの供給電圧を減することによって量Ｕを得る 工程を更に含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　ｎ＝１のとき、とての多項式でｕｏを割って、或い
   はれが１より大であるとき、それぞれをｋｉでの同じ多
   項式で割り、パラメーターｕｏ、ｉを加えて初期爆発濃
   度の上記定量を得る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、ｎ＝１のときｋでｕｏを割り、或いはｎが１より大
   であるとき比ｕＯ、ｉ　／　ｋｔを加えて乗定数を除い
   て初期爆発濃度の上記定量を得る特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 ５、上記指数関数曲線がｕ（ｓ）＝ｕ（１−ｅｘｐ（−
   に−ｔ）（ｎは１に等しい）の形で外挿する特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ６、　パラメーターｕ（１およびｋを、−次の限定展開
   によって指数関数を近似させて値ｕ（ｓＪから得る特許
   請求の範囲第５項記載の方法。 ７、　検知フィラメントの強熱から計算した噌の二つの
   連続値に対する回数が１対２の比を満足する特許請求の
   範５第６項記載の方法。 ８、値１１（ｔｌを三連続瞬間で計算に入れる特許請求
   の範囲ｉ７項記載の方法。 ９、パラメーターロ０およびｋを、臨界値ｋｏに対し比
   較したとき、ｋによって決る二つの関数の多数から選択
   する一つの関数に等大する特許請求の範囲第５項記載の
   方法。 １０、計量すべきガス媒体を含有する測定セル中に置い
   た検知フィラメント、 上記検知フィラメントの抵抗を一定に保つような方法で
   上記検知フィラメントに電気的に供給する電源を含む調
   、整回路、 上記検知フィラメントに供給される電力の有意母を幾つ
   かの連続モメントでデジタル信号で変えるように計数お
   よび時間遅れ手段によって制御されたアナログ−デジタ
   ルコンバーター、上記デジタル信号を処理し、計量すべ
   きガス媒体の爆発濃度の定量を測定するためのデジタル
   処理装置 からなる特許請求の範囲第１項記載の方法によりガス媒
   体の爆発濃度を測定する装置。 １１、爆発性ガスを含有しないことを除いて、上記検知
   フィラメントの上記測定セルの近くにある測定セル中に
   置いた、上記検知フィラメントと同一の補償フィラメン
   ト、 上記補償フィラメントの抵抗が一定であるような方法で
   上記補償フィラメントに電気的に供給する調整回路、お
   よび °上記検知および補償フィラメントに供給される電圧間
   の差を上記アナログ−デジタルコンバーターに与えるた
   めの比較回路 を特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２　　上記各調整回路が対向端子の二対を有し、上記
   フィラメントの一つを含む抵抗ブリッジを含み、一対の
   対向端子が供給回路を介して電気的に供給され、他の対
   の対向端子が上記供給回路を制御するコンパレータ一部
   材に接続されている特許請求の範囲第１０項記載の装置
   。 １３、更に上記フィラメントの熱オシレーションを減衰
   させるための減衰手段を上記調整回路が更に含・ＩＪす
   る特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４、上記調整回路が強熱回路を介して上記デジタル処
   理装置によって制御される特許請求の範囲ｓｉｏ項記載
   の装置。 １５、上記デジタル処理装置が、上記アナログ−デジタ
   ルコンバーターによって作られるデジタル信号の関数と
   して測定すべきガス媒体の爆発濃度の定量を与える二つ
   の異なる計算オプションをする特許請求の範囲第１０項
   記載の装置。 １６、上記デジタル処理装置がメタンで上記装置の補正
   中貯蔵された処理データを使用する特許請求の範囲第１
   ０項〜第１５項の何れか一つに記載の装置。