JP2005207879A - 燃焼性ガス検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】 低濃度領域用および高濃度領域用の２種のガスセンサーを具え、燃焼性ガスの濃度が低濃度領域にあってしかも酸素濃度が不十分な場合にも、正確な燃焼性ガスの濃度を検知できる燃焼性ガス検知器を提供すること。
【解決手段】 燃焼性ガスを検知対象ガスとする第１のガスセンサーおよび第２のガスセンサーと、これらのうちの一方を選択して動作状態とするセンサー選択機構とを備え、第１のガスセンサーは接触燃焼式のガスセンサーよりなり、センサー選択機構は、酸素濃度が設定された基準レベル未満の場合には、燃焼性ガス濃度の値にかかわらず、強制的に第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能と、酸素濃度が前記基準レベル以上の場合には、燃焼性ガス濃度が設定レベル未満のときに第１のガスセンサーを選択し、当該燃焼性ガス濃度が前記設定レベル以上のときに第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばメタンガスなどの炭化水素ガス、その他の燃焼性ガスの濃度を検知するための燃焼性ガス検知器に関する。

現在、燃焼性ガス用センサーとしては、接触燃焼式のガスセンサーが知られているが、この接触燃焼式のガスセンサーにおいては、その動作状態において高濃度の燃焼性ガスが接触するとその特性が著しく劣化するため、低濃度領域については接触燃焼式のガスセンサーが用いられ、高濃度領域の燃焼性ガスの検知には、例えば熱伝導式のガスセンサーが用いられる。
一方、燃焼性ガスの検知は、低濃度から高濃度までの広い濃度範囲において実行されることが必要であり、この要請に応えるために、従来、低濃度領域用ガスセンサーと高濃度領域用ガスセンサーとの両方を切り換えて用いる燃焼性ガス検知器が知られている。

ところが、接触燃焼式のガスセンサーは、供給される被検ガス中の燃焼性ガスと酸素との燃焼による発熱量を例えばヒータコイルの抵抗値の変化量として検知するものであるため、被検ガス中の燃焼性ガスの濃度は低濃度領域であっても、当該被検ガス中の酸素濃度が不十分な場合には燃焼性ガスが十分に燃焼されないために、正確な検知を行うことができない、という問題がある。

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、低濃度領域用および高濃度領域用の２種のガスセンサーを具え、被検ガス中の検知すべき燃焼性ガスの濃度が低濃度領域にあってしかも酸素濃度が不十分な場合にも、正確な燃焼性ガスの濃度を検知することができる燃焼性ガス検知器を提供することにある。

本発明の燃焼性ガス検知器は、各々、供給された被検ガス中の燃焼性ガスを検知対象ガスとする第１のガスセンサーおよび第２のガスセンサーと、これら第１のガスセンサーおよび第２のガスセンサーの一方を選択して動作状態とするセンサー選択機構とを備えてなり、
第１のガスセンサーは接触燃焼式のガスセンサーよりなり、
センサー選択機構は、
（１）被検ガスにおける酸素濃度が設定された基準レベル未満の場合には、被検ガスにおける燃焼性ガス濃度の値にかかわらず、強制的に第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能と、
（２）被検ガスにおける酸素濃度が前記基準レベル以上の場合には、被検ガスにおける燃焼性ガス濃度が設定レベル未満のときに第１のガスセンサーを選択し、当該燃焼性ガス濃度が前記設定レベル以上のときに第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能と
を有することを特徴とする。

この燃焼性ガス検知器においては、酸素濃度に係る基準レベルが８〜１５体積％の濃度範囲内に設定されていることが好ましく、また、燃焼性ガス濃度に係る設定レベルが当該燃焼性ガスの爆発下限界濃度の値に設定されていることが好ましい。

この燃焼性ガス検知器においては、第２のガスセンサーが、熱伝導式のガスセンサーよりなることが好ましい。

本発明の燃焼性ガス検知器によれば、被検ガス中の燃焼性ガス濃度が高濃度領域にある場合のみならず、低濃度領域にある場合であってもその酸素濃度が基準レベル未満である場合には、いわば強制的に高濃度領域用の第２のガスセンサーが選択されて動作状態とされるため、接触燃焼式のガスセンサーよりなる第１のガスセンサーは、被検ガス中の燃焼性ガス濃度が低濃度領域にあってしかも酸素濃度が十分に高いときのみ動作状態とされることとなり、従って、燃焼性ガスの濃度を低濃度領域から高濃度領域までの広い濃度範囲において正確に検知することができ、しかも燃焼性ガス濃度が高濃度領域にある場合には接触燃焼式のガスセンサーは非動作状態とされるので、その特性が劣化することが有効に防止される。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の燃焼性ガス検知器の構成の一例を示す概略図である。

この燃焼性ガス検知器２０においては、被検ガスが供給される被検ガス流路２１に、酸素センサー２２と、２つの燃焼性ガスセンサー２６，２８が介挿されている。
第１のガスセンサー２６は、接触燃焼式のガスセンサーよりなる低濃度領域用のものであり、第２のガスセンサー２８は、例えば、熱伝導式のガスセンサーよりなるものとされており、第１のガスセンサー２６は、第２のガスセンサー２８よりも下流側の位置に配置されている。そして、この第１のガスセンサー２６および第２のガスセンサー２８は、センサー選択機構２４により、いずれか一方が選択されて動作状態とされる。

接触燃焼式のガスセンサーは、例えば、図５に示されているように、適宜の電源より供給される電流により発熱するヒータコイル１０と、このヒータコイル１０の周辺領域に、熱伝導関係を維持するよう形成された、例えばアルミナなどの電気絶縁性材料よりなる電気絶縁層１１と、この電気絶縁層１１の外周面上に形成された、燃焼性ガスと酸素との酸化反応を促す酸化触媒層１２とにより構成されている。
このような接触燃焼式のガスセンサーは、検知対象ガスである燃焼性ガスがその爆発下限界濃度（ＬＥＬ）以下である場合に、その濃度を検知するために適切なものであり、当該爆発下限界濃度は、例えば燃焼性ガスが炭化水素ガスである場合は４体積％である。

熱伝導式のガスセンサーは、被検ガス中の燃焼性ガス濃度を、当該被検ガス中の酸素濃度の高低とは無関係に検知するものであり、高濃度領域用のガスセンサーである。

また、酸素センサー２２は、例えば隔膜ガルバニ電池式のガスセンサーなどよりなる、被検ガス中の酸素濃度を測定するものである。

センサー選択機構２４は、（１）被検ガス中の燃焼性ガス濃度が設定レベル以上の高濃度領域にある場合には、第２のガスセンサー２８を選択してこれを動作状態とすると共に第１のガスセンサー２６を非動作状態とする機能を有し、また、（２）被検ガス中の燃焼性ガス濃度が前記設定レベル未満の低濃度領域にある場合には、酸素センサー２２より信号として供給される当該被検ガス中の酸素濃度が基準レベル以上のときには、第１のガスセンサー２６を選択してこれを動作状態とすると共に第２のガスセンサー２８を非動作状態とするが、被検ガス中の酸素濃度が基準レベル未満のときには、第２のガスセンサー２８を選択してこれを動作状態とすると共に第１のガスセンサー２６を非動作状態とする機能を有するものとして構成されている。

以上において、燃焼性ガス濃度に係る設定レベルは、検知対象ガスである燃焼性ガスの爆発下限界濃度、例えば５体積％とされる。また、酸素濃度に係る基準レベルは、通常、例えば８〜１５体積％の範囲内において設定されるが、具体的には、例えば１０体積％とされる。

上記の燃焼性ガス検知器２０の動作について説明する。
図２は、上記の燃焼性ガス検知器の基本的動作の流れを示すフローチャートであって、まず、メインスイッチが投入されると、ガス検知動作のプログラムの実行が開始されて初期設定動作が開始され、設定により、第２のガスセンサー２８が動作状態とされる。

この状態で、当該燃焼性ガス検知器２０のガス流路２１には、適宜の手段により被検ガスが流通され、この被検ガスは、酸素センサー２２、第２のガスセンサー２８および第１のガスセンサー２６をこの順に通過することとなり、酸素センサー２２によって酸素濃度が検知され、動作状態とされている第２のガスセンサー２８によって燃焼性ガス濃度が検知される。

この第２のガスセンサー２８による検知の結果、燃焼性ガス濃度が設定レベルである５体積％以上である場合には、そのまま第２のガスセンサー２８の動作状態が維持されて高濃度領域の燃焼性ガス濃度検知が継続される。
一方、第２のガスセンサー２８による検知の結果、燃焼性ガス濃度が５体積％未満である場合には、センサー選択機構２４により、第１のガスセンサー２６が動作状態とされて第２のガスセンサー２８が非動作状態とされ、当該第１のガスセンサー２６によって低濃度領域の燃焼性ガス濃度検知が開始される。

図３は、この状態におけるガス検知動作のフローチャートである。この図３に示されているように、第１のガスセンサー２６による燃焼性ガス濃度検知が実行されている状態においては、酸素センサー２２よりの酸素濃度が参照され、被検ガス中の酸素濃度が基準レベルである１０体積％以上である場合には、第１のガスセンサー２６の動作状態が維持されて低濃度領域の燃焼性ガス濃度検知が継続される。
一方、酸素センサー２２よりの酸素濃度が１０体積％未満である場合には、センサー選択機構２４により、第２のガスセンサー２８が動作状態とされて第１のガスセンサー２６が非動作状態とされ、燃焼性ガス濃度は低濃度領域ではあるが、当該第２のガスセンサー２８によって燃焼性ガス濃度検知が開始される。

そして、被検ガス中の酸素濃度が基準レベルである１０体積％以上であって第１のガスセンサー２６の動作状態が維持されている状態で、燃焼性ガス濃度が爆発下限界濃度である５体積％未満である場合には、酸素濃度の監視が繰り返されるが、燃焼性ガス濃度が５体積％以上となった場合には、センサー選択機構２４により、第２のガスセンサー２８が動作状態とされて第１のガスセンサー２６が非動作状態とされ、これにより、高濃度領域の燃焼性ガス濃度検知が開始される。

図４は、第２のガスセンサー２８の動作が開始された状態におけるガス検知動作のフローチャートである。この図４に示されているように、第２のガスセンサー２８による燃焼性ガス濃度検知が実行されている状態においては、酸素センサー２２よりの酸素濃度が参照され、被検ガス中の酸素濃度が通常のレベル、例えば１９．５体積％未満である場合には、当該酸素濃度の監視状態が継続され、第２のガスセンサー２８による燃焼性ガス濃度検知が継続される。

一方、被検ガス中の酸素濃度が通常のレベル以上である場合において、第２のガスセンサー２８による燃焼性ガス濃度が５体積％以上であれば、上記と同様に、当該第２のガスセンサー２８による燃焼性ガス濃度検知が継続されるが、燃焼性ガス濃度が５体積％未満であれば、センサー選択機構２４により、第１のガスセンサー２６が動作状態とされて第２のガスセンサー２８が非動作状態とされ、当該第１のガスセンサー２６によって低濃度領域の燃焼性ガス濃度検知が開始される。そして、その後は、上記の図３に示されているフローに従って動作されることとなる。

以上のとおりであるから、上記の燃焼性ガス検知器２０においては、被検ガス中の酸素濃度が基準レベル以上、例えば１０体積％以上であって、かつ、燃焼性ガス濃度が設定レベル未満、例えば５体積％未満の場合にのみ、第１のガスセンサー２６による検知が実行されると共に、それ以外の条件下では、必ず第２のガスセンサー２８による検知が実行されるため、低濃度領域から高濃度領域までの広い濃度範囲において検知対象ガスである燃焼性ガスの濃度を検知することができる。

しかも、接触燃焼式のガスセンサーよりなる第１のガスセンサー２６は、燃焼性ガス濃度が高濃度領域にある場合、並びに、燃焼性ガス濃度が低濃度領域にあっても酸素濃度が不十分な場合には、動作状態とされずに必ず非動作状態とされるので、当該第１のガスセンサー２６の特性が劣化する条件となることが確実に回避されると共に、正確な燃焼性ガス濃度の検知を達成することができる。

本発明の燃焼性ガス検知器は、例えば図６に示されているように、手に持った状態で、あるいは適宜の装着用部材を用いて使用者に装着された状態で使用することのできる可搬式のものとして構成することができる。図６において、３１は、操作用ボタンであり、３３は、被検ガスを図示しない吸引ポンプにより導入するガス導入口であり、３５は、ガス検知後のガスを排出するガス排出口であり、３７は、ガス検知した検知対象ガスの濃度を表示する表示部であり、３９は、燃焼性ガス濃度が適宜の規定範囲を逸脱した場合に発光して危険を報知する警報用発光部である。

以上のように、本発明の燃焼性ガス検知器によれば、被検ガス中の燃焼性ガス濃度が高濃度領域にある場合のみならず、低濃度領域にある場合であってもその酸素濃度が基準レベル未満である場合には、いわば強制的に高濃度領域用の第２のガスセンサーが選択されて動作状態とされるため、接触燃焼式のガスセンサーよりなる第１のガスセンサーは、被検ガス中の燃焼性ガス濃度が低濃度領域にあってしかも酸素濃度が十分に高いときのみ動作状態とされることとなり、従って、燃焼性ガスの濃度を低濃度領域から高濃度領域までの広い濃度範囲において正確に検知することができ、特に被検ガス中の燃焼性ガスの濃度が低濃度領域にあってしかも酸素濃度が不十分な場合にも、正確な燃焼性ガスの濃度を検知することができ、その上、燃焼性ガス濃度が高濃度領域にある場合には接触燃焼式のガスセンサーは非動作状態とされるので、その特性が劣化することが有効に防止される。

以上、本発明の燃焼性ガス検知器について具体的に説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。

本発明の燃焼性ガス検知器の構成の一例を示す概略図である。 本発明の燃焼性ガス検知器の一例における基本動作を示すフローチャートである。 図２の例において第１のガスセンサーの動作状態が開始した場合の動作を示すフローチャートである。 図２の例において第２のガスセンサーの動作状態が開始した場合の動作を示すフローチャートである。 接触燃焼式のガスセンサーの構成の一例を示す説明用断面図である。 本発明の燃焼性ガス検知器の一例における外観を示す正面図である。

符号の説明

１０ ヒータコイル
１１ 電気絶縁層
１２ 酸化触媒層
２０ 燃焼性ガス検知器
２１ 被検ガス流路
２２ 酸素センサー
２４ センサー選択機構
２６ 第１のガスセンサー
２８ 第２のガスセンサー
３１ 操作用ボタン
３３ ガス導入口
３５ ガス排出口
３７ 表示部
３９ 警報用発光部

Claims (4)

1. 各々、供給された被検ガス中の燃焼性ガスを検知対象ガスとする第１のガスセンサーおよび第２のガスセンサーと、これら第１のガスセンサーおよび第２のガスセンサーの一方を選択して動作状態とするセンサー選択機構とを備えてなり、
   第１のガスセンサーは接触燃焼式のガスセンサーよりなり、
   センサー選択機構は、
   （１）被検ガスにおける酸素濃度が設定された基準レベル未満の場合には、被検ガスにおける燃焼性ガス濃度の値にかかわらず、強制的に第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能と、
   （２）被検ガスにおける酸素濃度が前記基準レベル以上の場合には、被検ガスにおける燃焼性ガス濃度が設定レベル未満のときに第１のガスセンサーを選択し、当該燃焼性ガス濃度が前記設定レベル以上のときに第２のガスセンサーを選択して動作状態とする機能と
   を有することを特徴とする燃焼性ガス検知器。
2. 酸素濃度に係る基準レベルが８〜１５体積％の濃度範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼性ガス検知器。
3. 燃焼性ガス濃度に係る設定レベルが当該燃焼性ガスの爆発下限界濃度の値に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼性ガス検知器。
4. 第２のガスセンサーが、熱伝導式のガスセンサーよりなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃焼性ガス検知器。
   

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