JPS6046651B2 - ガス測定および警報装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、検出すべきガスが貫流する検査管と、該検査
管を通つて移動する着色状態の検出のための光電走査装
置と、該光電走査装置に接続されている評価ユニットと
警報信号発生器とを有するガス測定および警報装置に関
する。

粉状または粒状の化学試薬を充満した所謂検査管は一般
的に、管を介して吸込まれるかまたは圧送されるガス混
合物のガス状の構成分を決定するために用いられる。

この過程において管はガスの流れの方向にかなり着色さ
れる。着色された領域の長さは、管の中に流れ入つたガ
ス成分の量に比例する。このガス成分に試薬が特殊に反
応する。管を介して吸込まれるかまたは圧送される搬送
ガスの量は公知であるので、着色された領域の長さから
特殊のガス成分による搬送ガスの不純物のパーセントが
検出される。この種の管は一回毎のテストに対しても、
ガス搬送ポンプと結合した長期監視に対しても用いられ
る。

いかなる場合でも測定すべきガスの、管の中に流れ込ん
だ量に関する表示が得られる。例えば長期監視において
着色領域の、監視期間の終りに読出される長さは、測定
すべきガスの、全体の監視時間にわたり検出されるガス
濃度に対する大きさである。しかし多くの場合監視期間
の間のどの時点で濃度の尖頭値が現われるかを知ること
も．重要である。即ち可能ならば、臨界濃度値を越えた
際にすぐさま警報器を作動出来るようにする。空気また
は他のガスの所定の成分の内容を検出および自記するた
めの公知の装置は、短い監視時間に対する瞬時の濃度の
検出を可能にする。この−装置においてマガジンに設け
られ、既に開放された検査管は相次いで、検査すべき空
気流中に挿入接続される。マガジンはタイマーのような
切換装置により所定の時間間隔で自動的に、各々新しい
検査管が空気流の路に挿入接続されるように運動する。
この管はこの位置に、空気搬送装置が固定条件の下で空
気流を検査管を介して導くまでの間とどまる。この装置
は機械的に非常に複雑である。

測定値の検出は、検査者による観察で行なわれる。即ち
その際各々の観察者の熟練度に関わつてくる。自動警報
表示が出来ないことは非常に不利である（ドイツ連邦共
和国特許出願第１０９３１１３号明細・書）。ガス濃度
、例えば空気中のＣＯ一濃度を識別するための別の公知
の装置は所定のガス濃度における所定の時間後、反応層
の変色に従つて光学および／または音響信号を発生する
。

装置はモータで駆動するポンプ、ポンプの吸込または圧
送側の検査管に対する検査器および光電走査装置から成
つている。この装置は、検査器の中に挿入された検査管
の所定の個所を走査するように設けられている。走査個
所に向けられかつ反射された光線の光度が変化する際走
査装置の光電素子から送出される電流が光学および／ま
たは音響警報装置を作動する。この装置を用いて変色の
長さにより全体の検査管を介して送られる異質ガスの量
が測定され場合により警報される。測定すべき空気中の
このガスの瞬時の濃度は従つて検出さない。しかしまさ
にこのことが重要である。毒の生理的な作用は単に量に
依存するのみならず大幅に濃度の高さにも依存する。従
つて量の測定は無意味になる。検査管を用いたＣＯ一濃
度の測定の別の公知の方法は、検査管を介して導入され
る空気中にＣＯが存在する場合の反応ゲルの変色を利用
している。その際検査管は分光計の入射路に設けられて
いる。反応ゲルの変色する層の通過の際、光線の所定の
減光を得るために必要な時間が測定される。この時間は
検査管を介して導入される空気中のＣＯ一濃度の関数で
ある。この方法は不利である、というのは層全体におい
て常に等しくかつ一様に変色する質の反応ゲルが必要と
されるからである。

色調を検出するための測定過程は、例えば外部から測定
装置に入射する光、または測定装置内で散乱する光のよ
うな余計な光によつて影響を受け易い。長期監視におい
ては全体の測定だけ、従つて平均値の検出だけが可能で
ある。濃度尖頭値または最小濃度は検出出来ない。（ア
●クリニカル●メソッド●フオア●ザ●デターミネーシ
ヨン●オブ●カーボン●モノクサイド●イン●エア，ト
ーレ・アンデルソンとハンス●ダールシユトレーム，サ
イエンス●トウールズ，１９５Ｐ−４月）本発明の課題
は、検査管を用いた長期監視においても測定すべきガス
の濃度を検出できかつ限界値を上回るかまたは下回つた
場合測定値を指示しおよび／または警報を行なうことが
できるようにするガス測定および警報装置を提供するこ
とである。この課題は本発明によれば次のようにして解
決される。

即ち冒頭に述べた形式の装置において、ａ光電走査装置
は、検査管の走査のために複数のライトバリヤを有し、
該ライトバリヤはそれぞれ流れの方向に沿つて相互に平
行に、同じ間隔をおいた個所に配設されており、かつｂ
評価ユニットは次の機能ユニットを有する：即ちｉ 基
準ライトバリヤの出力信号を、それぞれの走査個所にお
いて着色が発生した場合のその他のライトバリヤの出力
信号と比較することによつて、パルスを発生するための
回路部分と、１１前記パルスの記憶のための２つの計数
器と、１１１１回の読出しサイクル期間中に生じるパル
スに対して個々のライトバリヤに所属しているパルスを
繰返し連続的に読出しかつ２つの計数器のその都度一方
の計数器を交互に能動化するための制御回路と、Ｉｖ計
数器内容の差の発生によつて能動化されて、計数器の内
容の差がその時間内で新たに生じた場合に警報信号発生
器をトリガするようにする監視時間間隔をプリセットす
るためのタイマーと、■同様計数器内容の差の発生によ
つて能動化される、計数器差の新たな発生までに経過す
る時間間隔の逆数値を発生するための時間測定回路とを
有するのである。

本発明の装置により得られる利点は特に、長期監視にお
いても、濃度が常に読出し可能であり同様に急速に変化
する濃度においても前以つて定めるべき尖頭値で警報装
置により警報されることが確実であることである。

本発明によるガス測定および警報装置は、測定区間を出
来るだけ細かく区分することより尖頭値も確実にかつ迅
速に識別出来る。

警報後検査管は更にその管が全部使用しつくされるまで
測定のために利用出来る。このことは長時間監視に対し
てまた経済的な利点も大きい。警報閾値は機械的な操作
なしに単にタイマーの調整により変えることが出来る。
装置の他の実施例ではライトバリヤの透過光の代わりに
反射光の光度を着色の検出に対して間隔をおいて相互に
設けられている送信および検出ユニットにより利用出来
る。

この反射形の実施例は管材料の光透過度が十分でない場
合有利である。この種の材料は所定の、検査管を用いて
測定すべきガス類に対しては必要である。次に本発明を
図面を用いて詳細に説明する。

第１図に示すようにガス測定、警報装置では検査管１を
介して圧縮通過または吸込まれる監視すべき空気中の、
この検査管に対して特有のガスが測定され、その濃度が
検出され、所定の限界値を越えた場合に警報器が作動さ
れる。その際第２図および第３図から明らかなように着
色された領域３の前面２の移動速度■が監視（測定）過
程の間検出される。この移動速度■に対して閾値が設定
されている。この閾値を越えると警報器が作動される。
更に付加的にまたは単独でその都度存在している移動速
度■を指示出来る。この速度から濃度がわかる。第３図
には、検出器５に加わる信号が第２図に示すごとく検査
管１の長さに関連して図示されている。

高い信号値は、試験管１の着色されない領域において検
出器に対向している発光ダイオード４から光を受信する
検出器５から送出される。一方低い信号値は、着色され
た領域３を通して減衰された、相応の検出器に対向して
いる発光ダイオード４の光を受信する検出器５によつて
送出される。着色された領域３への移行領域即ち、着色
前面２においては検出器５から次のような信号値が送出
される。即ち隣接するライトバリヤの高い方にある信号
値と低い方にある信号値との間にあり、着色前面からど
のくらい離れているかに応じた高さを有する信号値であ
る。個個の検出器５の信号値は実線で相互に結ばれてい
るＯ（白ヌキ）によつて図示されている。着色された領
域３の移動速度■の検出は、第３図の説明からも明らか
であるように検査管軸に平行に列状に設けられている発
光ダイオード４のような各々１つの光送信器と検出器５
とからなるライトバリヤを用いて行なわれる。

発光ダイオード４に代わつて光源を用いることもできる
。発光ダイオード４の光度は基準ライトバリヤ６，７か
ら成る閾値との比較によりイエスまたはノー信号に変換
される。この信号は検査管の反応材料の着色に関するデ
ータである。相互に一定の間隔で設けられているライト
バリヤ４，５および基準ライトバリヤ６，７を有する固
定装置８に、更に評価ユニットが後置接続されている。

評価ユニットの中に、制御論理回路１１とコンパレータ
１２とマルチプレクサ１０とを有する読出し回路９とそ
れに後置接続された評価回路２２が含まれている。評価
回路２２において切換スイッチ１３に相互に並列に計数
器１４および１５が後置接続されている。この両方の計
数器は計数器読出し論理回路１６に接続されている。計
数器読出し論理回路１６の素子はタイマー１７と時間測
定回路１８である。警報信号発生器２０と指示器２１と
を有する指示装置１９はその値を計数器読出し論理回路
１６から得る。

監視過程は、次のような方法において制御される読出し
サイクルにおいて行なわれる。

即ち実施例では制御論理回路として構成されている制御
回路１１は、発光ダイオード４を順次制御し、かつ発光
ダイオードにそれぞれ対応している検出器５に印加され
た信号をマルチプレクサ１０の制御によつて読出す。そ
のために制御論理回路１１は２進符号化された、マルチ
プレクサ１０のそれぞれの入力側に制御信号を伝送する
。更に制御論理回路１１は読出しサイクルの終了時に、
読出しサイクルの期間中連続的に生じる２進信号によつ
て切換スイッチ１３を操作しかつ制御パルスによつて計
数器読出し論理回路１６を操作する。それから新しいサ
イクルの開始時に、切換スイッチ１３を介して、供給さ
れる制御パルスによつて今度イエス信号を記憶する計数
器１４または１５の内容を消去する。測定サイクルの開
始時に例えば計数器１４は制御論理回路１１によつて切
換スイッチ１３を介して計数器１４に送出される切換パ
ルスによつて零にセットされる。

その際例えばタイマー１７は待期位置にあり、一方時間
測定回路１８は作動している。ところで制御論理回路１
１によつて第１の発光ダイオード４が投入されかつ相応
の検出器５が相応に２進符号化された、制御論理回路１
１からの信号によつてマルチプレクサ１０に接続される
。マルチプレクサ１０は第１検出器５の出力信号をコン
パレータ１２の第１入力側に接続する。コンパレータ１
２の第２入力側に、基準ライトバリヤ６，７の検出器７
の出力信号が加わる。図示のように、第１のライトバリ
ヤ４，５は検査管１の着色された領域３をはさんで設け
られているので、第１の検出器５の出力信号と、基準ラ
イトバリヤ６，７の検出器７の出力信号とは異なつてく
るので、コンパレータ１２の出力側には検査管の着色を
示す論理イエス信号を切換スイッチ１３に送出する。こ
のイエス信号は、マルチプレクサ１０が制御論理回路１
１によつて別のライトバリヤ列４，５に切換られるまで
の間コンパレータ１２の出力側に現われる。コンパレー
タ１２の出力信号は計数器１４によつて記録され、その
結果この計数器の記憶内容は１だけ高められる。制御論
理回路１１の後続の制御信号は、別の２進符号化信号に
よつて第２のライトバリヤ４，５をマルチプレクサ１０
の相応の第２入力側に切換える。この場合も第１図に図
示されているように、第２のラｌイトバリヤの検出器信
号は基ライトバリヤ６，７の検出器信号とは異なるので
、コンパレータ１２の両人力側では再び異なつた信号が
受信され、それによりその出力側から着色の存在を示す
新しいイエス信号が新たに切換スイッチ１３を介して計
ｊ数器１４に送出される。これにより計数器１４の内容
が１だけ高められる。第３のライトバリヤ４，５の制御
によりマルチプレクサ１０の相応の入力側を制御され、
基準ライトバリヤ６，７の信号に相応する信号がコンパ
レータ１２の入力側にフ供給される。コンパレータ１２
に同値の信号が加わるので、その出力側にはイエス信号
が現われず、その結累計数器１４の内容はそれ以上高め
られない。このように後続のすべてのライトバリヤ４，
５の読出しも計数器１４の内容を変えない。読出しサイ
クルの終了時に計数器１４に、着色領域３によるライト
バリヤ４，５に相応する数の信号が記憶されている。そ
れから制御論理回路１１は切換スイッチ１３および計数
器読出し論理回路１６を操作する。

計数器読出し論理回路１６は計数器１４の内容を、先行
の測定サイクルの結果が記憶されている計数器１５の内
容と比較する。計数器１４の内容を計数器１５の内容と
が同じであれば、測定サイクルは終了しかつ制御論理回
路１１の相応の消去パルスを用いて計数器１５を零セッ
トすることにより新しい読出しサイクルが始まる。これ
に対して計数器１４および１５の内容が異なつていれば
、計数器読出し論理回路１６はタイマー１７および時間
測定回路１８を能動化する。

タイマー１７は、複数の読出しサイクルを含む、前以つ
て選択可能な時間間隔の間作動状態を続ける。そこで後
続の読出しサイクルにおいてタイマーの作動期間中計数
器１４および１５の内容の比較の際新たに異なつた計数
器内容が生じると、夕，イマー１７は警報信号発生器２
０を介して光学または音響信号をトリガする論理信号を
発生する。計数器１４および１５の内容の不一致がタイ
マー１７において前以つて選択されている時間間隔の終
了までに生じなければ、タイマー１７はその；時間間隔
の終了時に再び待期位置に復帰する。計数器１４および
１５の異なつた内容によつて作動制御さ藁る時間測定回
路１８は、その最後の作動制御以来経過した時間間隔を
検出しかつこの時間間隔の逆数値が指示器２１において
指示される。その後時間測定回路１８はリセットされか
つ計数器１４および１５の内容の不一致が次に検出され
るまでの時間間隔の新たな検出が始まる。２つの検出器
５間の着色前面の走行時間に相応する接続時間の逆数値
は、時間測定回路１８の作動時間期間中の平均ガス濃度
に直接比例する。

このようにして監視過程の問いつでも、監視すべきガス
の濃度の検出が可能である。

この濃度の過度に急速な上昇に際し警報および従つて保
護すべき人物または対象物に対して警告が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス測定警報装置の回路図、第２図は固定装置
の検査管の断面図、第３図は相応する信号曲線図である
。 ４，５・・・・・ライトバリヤ、６，７・・・・・・基
準ライトバリヤ、８・・・・・固定装置、９・・・・・
読出し回路、１０・・・・・マルチプレクサ、１１・・
・・・制御論理回路、１２・・・・コンパレータ、１３
・・・・・・切換スイッチ、１４，１５・・・・・計数
器、１６・・・・・計数器読出し論理回路、１７・・・
・・・タイマー、１８・・・・・時間測定装置、１９・
・・・・・指示装置、２０・・・・・・警報信号発生器
、２１・・・・指示器、２２・・・・・評価ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出すべきガスが貫流する検査管と、該検査管を通
   つて移動する着色状態の検出のための光電走査装置と、
   該光電走査装置に接続されている評価ユニットと警報信
   号発生器とを有するガス測定および警報装置において、
   ａ 光電走査装置は検査管１の走査のために複数のライ
   トバリヤ４，５を有し、該ライトバリヤはそれぞれ流れ
   の方向に沿つて相互に平行に、同じ間隔においた個所に
   配設されており、かつｂ 評価ユニットは次の機能ユニ
   ットを有する：即ちｉ 基準ライトバリヤ６，７の出力
   信号を、それぞれの走査個所において着色が発生した場
   合にその他のライトバリヤ４，５の出力信号と比較する
   ことによつてパルスを発生するための回路部分１０，１
   ２と、ｉｉ 前記パルスの記憶のための２つの計数器１
   ４，１５と、ｉｉｉ １回の読出しサイクル期間中に生
   じるパルスに対して個々のライトバリヤ４，５に所属し
   ているパルスを繰返し連続的に読出しかつ２つの計数器
   １４，１５のその都度一方の計数器を交互に能動化する
   ための制御回路１１と、 ｉｖ 計数器内容の差の発生によつて能動化されて、計
   数器１４，１５の内容の差がその時間内で新たに生じた
   場合に警報信号発生器２０をトリガするようにする監視
   時間間隔をプリセットするためのタイマー１７と、ｖ
   同様計数器内容の差の発生によつて能動化される、計数
   器差の新たな発生までに経過する時間間隔の逆数値を発
   生するための時間測定回路１８とを有することを特徴と
   するガス測定および警報装置。 ２ 検査管１の、着色を有しない個所を走査するための
   基準ライトバリヤ６，７が設けられておりかつパルスを
   発生するための回路部分１０，１２がマルチプレクサ回
   路１０と該マルチプレクサ回路および基準ライトバリヤ
   ６，７によつて制御されるコンパレータ１２を含んでい
   る特許請求の範囲第１項記載のガス測定および警報装置
   。 ３ 制御回路１１によつて操作されて、コンパレータ１
   ２を２つの計数器の一方に交互に接続するための切換ス
   イッチ１３が設けられている特許請求の範囲第２項記載
   のガス測定および警報装置。 ４ ライトバリヤ４，５；６，７が反射形ライトバリヤ
   として構成されている特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか１項記載のガス測定および警報装置。