JP2014035300A - 可搬型ガス検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のガス検出装置はバーグラフＬＥＤ、指針、デジタル表示器などを備えている。これらの表示器は測定時の瞬間のガス濃度を表示するが、過去のガス濃度は表示しない。そのため、ガス濃度の時系列変化は、使用者が記憶あるいは記録により確認しなければならない。
【解決手段】本発明の可搬型ガス検出装置１０は次の要素を備える。（ａ）ガスの濃度を測定し、ガス濃度信号を発信するガス検出素子１２。（ｂ）ガス濃度信号を受信し、ガス濃度および測定時間に関するディスプレイ信号を生成する制御部１６。（ｃ）ディスプレイ信号を受信し、ガス濃度の時系列グラフを表示するディスプレイ１３。（ｄ）ガス検出素子１２と制御部１６とディスプレイ１３を駆動するための電源１８（電池）。
【選択図】図１

Description

本発明は、雰囲気中のガス濃度を測定する可搬型ガス検出装置に関する。本発明の可搬型ガス検出装置は、いずれも気体の、例えば水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、プロパン、ブタン、メタンなどのガスを検出することに適する。本発明の可搬型ガス検出装置は容易に持ち運べる大きさ、重量であり、電源（電池）が内蔵されている。

従来から各種のガス検出装置が開発されている。先行文献１（特開２００１−１２９０８９）の酸素濃縮器では、酸素濃度がバーグラフＬＥＤで表示される。バーグラフＬＥＤは一次元表示であり、測定時の瞬間の酸素濃度を表示する。バーグラフＬＥＤには過去の酸素濃度は表示されない。そのため、酸素濃度の時系列変化は、使用者が記憶あるいは記録により確認することになる。

先行文献２（特開平６−２５８１７４）のガス漏れ監視装置では、ＬＰガスの圧力が、目盛板上の指針で表示される。指針は測定時の瞬間のＬＰガス圧力を表示する。指針には過去のＬＰガス圧力は表示されない。そのため、ＬＰガス圧力の時系列変化は、使用者が記憶あるいは記録により確認することになる。先行文献２のガス漏れ監視装置は、ＬＰガス圧力の時系列変化をチャート紙に記録することもできる。しかしチャート紙に記録する自記記録計は据え置き型であり、可搬型ではない。

先行文献３（特開２０１１−７０５５３）のガス警報装置では、一酸化炭素濃度が常時測定され、測定値が正常、異常に関係なく、常時デジタル表示される。デジタル表示される一酸化炭素濃度は、測定時の瞬間の濃度であり、過去の一酸化炭素濃度は表示されない。そのため、一酸化炭素濃度の時系列変化は、使用者が記憶あるいは記録により確認することになる。

特開２００１−１２９０８９号公報 特開平６−２５８１７４号公報 特開２０１１−７０５５３号公報

従来のガス検出装置はバーグラフＬＥＤ、指針、デジタル表示器などを備えている。これらの表示器は測定時の瞬間のガス濃度を表示するが、過去のガス濃度は表示されない。そのため、ガス濃度の時系列変化は、使用者が記憶あるいは記録により確認しなければならない。

従来のガス検出装置には、ガス圧力の時系列変化を記録紙に記録できるものもある。しかし記録紙に記録するような自記記録計は据え置き型であり可搬型ではない。

本発明の目的は、ガス濃度の時系列変化を表示することができ、容易に持ち運べる大きさ、重量であり、電源（電池）を内蔵していて外部電源（電灯線）に接続しなくても使用できる可搬型のガス検出装置を実現することである。

（１）本発明の可搬型ガス検出装置は次の要素を備える。
（ａ）ガスの濃度を測定し、ガス濃度信号を発信するガス検出素子。
（ｂ）ガス濃度信号を受信し、ガス濃度および測定時間に関するディスプレイ信号を生成する制御部。
（ｃ）ディスプレイ信号を受信し、ガス濃度の時系列グラフを表示するディスプレイ。
（ｄ）ガス検出素子と制御部とディスプレイを駆動するための電源（電池）。
（２）本発明の可搬型ガス検出装置は、ガス濃度の閾値を手動設定する機能と、設定された閾値をディスプレイに表示する機能を備える。
（３）本発明の可搬型ガス検出装置は、ディスプレイ上で、時系列グラフの閾値を超えた部分を、前記時系列グラフの他の部分と異なる色で表示する。
（４）本発明の可搬型ガス検出装置においては、ディスプレイに表示される、ガス濃度の目盛と最大値、および測定時間の測定間隔と最大値を手動設定できる。
（５）本発明の可搬型ガス検出装置においては、ディスプレイに表示される、ガス濃度の目盛と最大値、および測定時間の測定間隔と最大値が、測定されたガス濃度および測定時間の長さに応じて自動設定される。
（６）本発明の可搬型ガス検出装置は、ガス濃度が閾値を超えたとき、警告光、警告音、振動のいずれか、あるいはそれらの任意の組み合わせにより警告を発する警告部を備える。

本発明により、ガス濃度の時系列変化を表示することができ、容易に持ち運べる大きさ、重量であり、電源（電池）を内蔵していて外部電源（電灯線）に接続しなくても使用できる可搬型のガス検出装置が実現された。

本発明の可搬型ガス検出装置の説明図 本発明の可搬型ガス検出装置でガス濃度を測定したとき、ディスプレイに表示された時系列グラフ（棒グラフ）の一例 本発明の可搬型ガス検出装置でガス濃度を測定したとき、ディスプレイに表示された時系列グラフ（折れ線グラフ）の一例 本発明の可搬型ガス検出装置で、ガス濃度信号からスタートして時系列グラフが表示されるまでのアルゴリズムの一例 本発明の可搬型ガス検出装置で、増幅率の自動調整の一例

本発明の可搬型ガス検出装置１０の一例を、図１を用いて説明する。図１に示すように、本発明の可搬型ガス検出装置１０は、本体１１とガス検出素子１２に大別される。本体１１前面には、ディスプレイ１３、操作ボタン１４、警告部１５が備えられている。本体１１内部には制御部１６とメモリー１７と電源１８（電池）が備えられている。本発明の可搬型ガス検出装置１０は内部の電源１８（電池）で全機能が駆動されるため、使用時に商用電源（電灯線）につなぐ必要がない。ディスプレイ１３はカラー液晶ディスプレイあるいはカラー有機ＥＬディスプレイが好ましい。

ガス検出素子１２は本体１１に差し込んで固定されており、複数の端子１９で本体１１と電気的につながっている。ガス検出素子１２は自由に着脱交換できる。ガス検出素子１２を交換することにより、複数の種類のガスの濃度を一台の本体１１で測定することができる。あるいはガス検出素子１２が劣化したとき、新しいガス検出素子１２に交換することができる。

ガス検出素子１２にはガス測定孔２０が備えられている。測定対象のガスはガス測定孔２０からガス検出素子１２内に入る。ガスはガス検出素子１２内の触媒と電気化学反応を起こし、ガス濃度に対応した信号（例えば電圧変化）を発生する。ガス検出素子１２として、例えば特開２０１１-４３４１０号公報に記載の水素ガスセンサが例示できる。ガス検出素子１２の端子１９は本体１１の端子受けに電気的に接続されている。この接続部を通してガス検出素子１２からのガス濃度信号が本体１１に伝達される。

操作ボタン１４は、電源１８の入切、ディスプレイ１３の時間軸（通常横軸）の測定間隔と最大値の手動設定、ガス濃度軸（通常縦軸）の目盛と最大値の手動設定、閾値の設定、過去に測定した時系列グラフの呼び出し、縦軸横軸の手動設定と自動設定の切り替えなどに用いられる。警告部１５は、ガス濃度が閾値を超えたとき、音、光、振動などにより、使用者にガス濃度が閾値を超えたことを警告する。

ガス検出素子１２から本体１１に伝達されたガス濃度信号は、まず制御部１６に入力される。制御部１６ではガス濃度信号からガス濃度が算出される。次にガス濃度と測定時刻の対（つい）データが作成される。次にガス濃度と測定時刻の対データを基にして、現在から過去の所定期間にわたるガス濃度の推移の時系列グラフをディスプレイ１３に表示するためのデータが作成される。次にガス濃度の時系列グラフを表示するためのデータがメモリー１７に収納されると同時にディスプレイ１３に伝達される。伝達されたデータにより、ディスプレイ１３にガス濃度の時系列グラフ（図２、図３）が表示される。

ディスプレイ１３に表示される時系列グラフは、例えば棒グラフ（図２）あるいは折れ線グラフ（図３）である。図２に示すように、ディスプレイ１３の横軸は通常は時間軸であり、縦軸は通常はガス濃度軸である。ガス濃度軸は必要に応じて対数表示されることもある。図２、図３に示すように、時間軸（横軸）の測定間隔は例えば１秒毎であり、最大値は例えば２５秒である。ガス濃度軸（縦軸）の目盛は例えば１０ｐｐｍであり、最大値は例えば５００ｐｐｍである。図３の折れ線グラフのデータは図２の棒グラフのデータと同一のものを用いている。測定時間がディスプレイ１３の最大値（図２、図３では２５秒）を超えたときは、古いデータをメモリー１７に格納しつつ時間軸をずらし、新しいデータをディスプレイ１３に表示する。このようにして常に最新データを表示することができる。メモリー１７の使用容量を減らすため、古いデータを間引いて格納してもよい。また一定以上の古いデータは廃棄してもよい。

本発明の可搬型ガス検出装置１０においては、ディスプレイ１３に表示される、ガス濃度の目盛と最大値、および測定時間の測定間隔と最大値を手動設定することができる。あるいはディスプレイ１３に表示される、ガス濃度の目盛と最大値、および測定時間の測定間隔と最大値を、測定されたガス濃度および測定時間に応じて自動設定させることもできる。自動設定を利用すれば、ガス濃度の測定範囲の手動設定を何度もやり直す必要がなくなる。一方手動設定によれば、表示範囲を固定にしておくことで閾値と測定値の関係を直感的に把握することができる。また、データが測定範囲外または表示範囲外になる場合や、逆にガス濃度が低すぎる場合には、本体１１に入力されるガス濃度信号の増幅率を調整して、適切な分解能に変更してよい。増幅率の変更も、手動設定または自動設定のいずれも使用可能である。

本発明の可搬型ガス検出装置１０においては、過去の測定のデータがメモリー１７に格納されている。そのため必要に応じて過去の時系列グラフを呼び出して参照することができる。記録紙に記録された大量のデータを常に持ち歩き、必要に応じて検索することは容易ではない。しかし、本発明の可搬型ガス検出装置１０は小型軽量の本体１１だけで、記録紙と同等の過去データ検索ができる。

図２に示す例では閾値が２４０ｐｐｍである。棒グラフの、閾値を超えた測定時刻のデータ部分は例えば赤色のバーで表示される。（棒グラフの、閾値を超えていない部分は例えば黒色である。）また測定値が閾値を超えている間は、警告部１５から音、光、振動などの警告信号が発せられる。

図３に示す例も閾値が２４０ｐｐｍである。折れ線グラフの、閾値を超えた部分は例えば赤色に着色される。（閾値を超えていない部分は例えば黒色である。）また測定値が閾値を超えている間は、警告部１５から音、光、振動などの警告信号が発せられる。

図４に、本発明の可搬型ガス検出装置１０において、ガス検出素子１２で生成されたガス濃度信号からスタートして、ディスプレイ１３に時系列グラフが表示されるまでのアルゴリズムを示す。
（１）測定開始信号が入力されると、Ｘ軸（時間軸）のプロット点（原点）を初期化する。
（２）設定された測定時間間隔（例えば１秒間）が経過していれば先へ進む。測定時間間隔が経過していなければ待つ。
（３）ガス検出素子１２で生成されたガス濃度の信号を取得する。
（４）ガス濃度の信号からガスの濃度値を算出する。
（５）ガスの濃度値に対応した縦軸プロット点を決定する。
（６）ディスプレイ１３にグラフを描画する。
（７）メモリにガスの濃度値と測定時刻を対にして記憶する。
（８）ディスプレイ１３の画面を送る（ページ更新する）か否か決める。画面を送る場合は、現ページ（Ｘ＝０のグラフ）を削除し、グラフの全データをメモリに移動する。画面を送らない場合は横軸（時間軸）をずらしプロット点を更新する。

図５に、本発明の可搬型ガス検出装置１０において、ゲイン（増幅率）の自動調整の一例を示す。図５（ａ）は縦軸に対して測定値が小さすぎるため、ゲインを上げて縦軸と測定値のバランスをとる場合の例である。一定時間以上、ある設定値（増幅率切り替え判定値（下限））より低い測定値が継続したときは、ゲインを上げてグラフを見やすくする。図５（ａ）の場合は、ゲインを１０倍にしているので、縦軸の最大値が１０００ｐｐｍから１００ｐｐｍ（１／１０倍）になっている。

図５（ｂ）は縦軸に対して測定値が大きすぎるため、ゲインを下げて縦軸と測定値のバランスをとる場合の例である。一定時間以上、ある設定値（増幅率切り替え判定値（上限））より高い測定値が継続したときは、ゲインを下げてグラフを見やすくする。図５（ｂ）の場合は、ゲインを１／１０倍にしているので、縦軸の最大値が１０００ｐｐｍから１００００ｐｐｍ（１０倍）になっている。

本発明の可搬型ガス検出装置１０の効果的な使用方法を説明する。本発明の可搬型ガス検出装置１０はガス漏れ位置の検出に特に有効である。一般にガス漏れ位置検出の際は、ガス漏れの可能性のある箇所に可搬型ガス検出装置を近付けて、ガス濃度を測定する。ガス濃度が異常に高いとき、その箇所のガス漏れが疑われる。

従来の可搬型ガス検出装置では、測定されたガス濃度がアナログまたはデジタルでリアルタイムに表示される。（過去の測定値は表示されない）。そのため可搬型ガス検出装置をガス漏れの可能性のある箇所に近付けながら、測定値を刻々読み取り、測定値の変化を記憶あるいは記録しながら、測定値がピークとなるときの可搬型ガス検出装置の位置を判断しなければならない。手順が複雑なため、記憶あるいは記録の誤りによって測定値のピークの判断を誤ることがあり得る。あるいはガス検出素子の応答速度が遅いため測定から表示までのタイムラグが長い場合や、ガス漏れの量が微量のためガス検出素子の応答に時間がかかる場合、測定値のピークが把握できないことがあり得る。測定値のピーク判断を誤るとガス漏れ箇所を誤る。

本発明の可搬型ガス検出装置１０の場合、ディスプレイ１３に表示された測定値の時系列グラフに注目しながら、可搬型ガス検出装置１０をガス漏れの可能性のある箇所に近付ける。ディスプレイ１３に表示された測定値の時系列グラフを見れば、測定値のピークは明確に把握できる。また可搬型ガス検出装置１０をガス漏れの可能性のある箇所の周辺を移動させたとき、測定値の時系列変化が明確に把握できる。本発明の可搬型ガス検出装置１０の場合は、測定値を刻々読み取り、測定値の変化を記憶あるいは記録して測定値のピークを判断する必要がない。ガス検出素子１２の応答速度が遅いため、測定から表示までのタイムラグが長い場合や、ガス漏れの量が微量のためガス検出素子１２の応答に時間がかかる場合でも測定値のピークが容易に把握できる。そのため測定値のピークの得られた位置の判断を誤ることがない。従ってガス漏れ箇所の判断を誤ることがない。

従来の可搬型ガス検出装置には、測定されたガス濃度が閾値を超えたとき、音、光、振動などの警告信号が発せられるものがある。警告信号は有用であるが、警告信号だけでは測定値のピークを判断することができない。そのためガス漏れ箇所を的確に見出すことが難しい。本発明の可搬型ガス検出装置１０のように、ディスプレイ１３に表示された測定値変化を表示する時系列グラフと警告信号を組み合わせた方が、ガス漏れ箇所を的確に見出すことができ利用価値が高い。

非常に騒音や振動が大きいといった劣悪な環境の場合、警告信号が感知できないことがある。そのような場合でも本発明の可搬型ガス検出装置１０では、警告信号が発せられていたとき（ガス濃度が閾値を超えていたとき）はグラフの色が変化しているため、警告信号が発せられていたことが一見して分かる。

本発明の可搬型ガス検出装置１０はガス漏れ箇所の検出に最適であるが、用途はガス漏れ箇所の検出に限らない。本発明の可搬型ガス検出装置１０は、危険なガス（例えば水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、プロパン、ブタン、メタン）を使用する現場で、作業雰囲気のガス濃度の時系列変化を監視することにも適している。このような場合は、測定時間の測定間隔を長く設定することもできる。

本発明の可搬型ガス検出装置１０はガス漏れの検出に特に有効である。それ以外にも本発明の可搬型ガス検出装置１０は作業雰囲気のガス濃度の時系列変化を監視することにも適している。

１０ 可搬型ガス検出装置
１１ 本体
１２ ガス検出素子
１３ ディスプレイ
１４ 操作ボタン
１５ 警告部
１６ 制御部
１７ メモリー
１８ 電源
１９ 端子
２０ ガス測定孔

Claims (6)

1. ガスの濃度を測定し、ガス濃度信号を発信するガス検出素子と、
   前記ガス濃度信号を受信し、前記ガス濃度および測定時間に関するディスプレイ信号を生成する制御部と、
   前記ディスプレイ信号を受信し、前記ガス濃度の時系列グラフを表示するディスプレイと、
   前記ガス検出素子と前記制御部と前記ディスプレイを駆動するための電源
   を備えた可搬型ガス検出装置。
2. 前記ガス濃度の閾値を手動設定する機能と、
   前記閾値を前記ディスプレイに表示する機能を備えた請求項１記載の可搬型ガス検出装置。
3. 前記ディスプレイ上で、前記時系列グラフの前記閾値を超えた部分を、前記時系列グラフの他の部分と異なる色で表示する請求項１または２に記載の可搬型ガス検出装置。
4. 前記ディスプレイに表示される、前記ガス濃度の目盛と最大値、および前記測定時間の測定間隔と最大値を手動設定可能な請求項１〜３のいずれかに記載の可搬型ガス検出装置。
5. 前記ディスプレイに表示される、前記ガス濃度の目盛と最大値、および前記測定時間の測定間隔と最大値が、測定された前記ガス濃度および前記測定時間の長さに応じて自動設定される請求項１〜３のいずれかに記載の可搬型ガス検出装置。
6. 前記ガス濃度が前記閾値を超えたとき、警告光、警告音、振動のいずれか、あるいはそれらの任意の組み合わせにより警告を発する警告部を備えた請求項４または５に記載の可搬型ガス検出装置。

Images