JP2016166822A - ガス検知装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスの流動遅延を生じさせる遅延部40を備え、遅延部40の下流側に、低濃度における出力の変化が大きいため低濃度の被検知ガスを検出するのに適した下流側ガス検知部50と、遅延部40の上流側に、下流側ガス検知部50よりも高濃度側の被検知ガスを検出するのに適した上流側ガス検知部30と、を配設し、さらに、遅延部40および下流側ガス検知部50の間にバイパス流路14を接続し、上流側ガス検知部30で検知した被検知ガスの濃度に応じて、バイパス流路14に切り替えることができる制御部60を備えたガス検知装置X。
【選択図】図1
Description
本発明のガス検知装置は、被検知ガスをサンプリングして当該被検知ガスの濃度を測定する。
本実施形態における上流側ガス検知部30は、接触燃焼式ガス検知素子を使用した場合について説明するが、これに限定されるものではない。接触燃焼式ガス検知素子は、後述する半導体式ガス検知素子(下流側ガス検知部50)よりも高濃度側の被検知ガスを検出するのに適したガス検知性能を有する。
ガスの流動遅延を生じさせる遅延部40は、本実施形態では、流動経路をコイル状に形成することによりガスの流動遅延を生じさせるものを説明するが、これに限られるものではない。例えば、コイル状の流動経路に替えて、流動経路に長尺部を備えるものであれば、被検知ガスが移動する距離を長くすることで遅延時間を確保することができる。この場合、長尺部の長さを変えることにより、容易に遅延時間を変更することができる。また、コイル状の流動経路に替えて、大径のバッファー部を備えるものであれば、バッファー部の容積を変えることにより、容積に対応した遅延時間を確保することができる。
本実施形態における下流側ガス検知部50は、熱線型半導体式ガス検知素子を使用した半導体式センサについて説明するが、これに限定されるものではなく、薄膜型半導体式センサを含む半導体式センサや、その他のセンサも用いることができる。
半導体式ガス検知素子は、金属酸化物半導体表面でのガス吸着による熱伝導変化及び電気伝導度変化を電極で検出するように構成され、例えば白金、パラジウム、白金−パラジウム合金等の貴金属線に、酸化インジウム、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物を主成分とする金属酸化物半導体を塗布、乾燥後焼結成型してあるガス感応部を備えている。
このように構成された半導体式ガス検知素子は、低濃度における出力の変化が大きく高感度であり、可燃性ガスのうち分子量が大きいガス成分ほど高感度を示すものとなる。
本実施形態におけるバイパス流路ガス検知部90は、気体熱伝導式ガス検知素子を使用した場合について説明するが、これに限定されるものではない。
気体熱伝導式ガス検知素子は、ガスの熱伝導度の差による発熱体(白金線コイル)の温度変化を測定するように構成してある。
このように構成された気体熱伝導式ガス検知素子は、100vol%のガス濃度まで出力がほぼ直線的なので、高濃度のガス検知に適している。
このようなガス検知素子のセットを適用することで、高濃度から低濃度に至る被検知ガスを確実に検知できるガス検知装置を供することができる。
制御部60は、上流側ガス検知部30で検知した被検知ガスの濃度に応じて、バイパス流路14に切り替える制御を行う(図2)。
尚、バイパス流路14に切り替える制御を行った場合は、下流側ガス検知部50への通電の有無はどちらでもよい。
被検知ガスをバイパス流路14に流下させない場合は、例えば被検知ガスが低濃度であるときであり、被検知ガスは熱線型半導体式ガス検知素子によって検知できる。被検知ガスをバイパス流路14に流下させる制御を行った場合は、例えば被検知ガスが高濃度であるときであり、被検知ガスは熱線型半導体式ガス検知素子によって検知されず、気体熱伝導式ガス検知素子によって検知することができる。気体熱伝導式ガス検知素子は接触燃焼式ガス検知素子よりも高濃度側の被検知ガスを検出するのに適した検知素子であるため、高濃度の被検知ガスに接したとしても、熱線型半導体式ガス検知素子のように劣化することは殆どない。即ち、被検知ガスをバイパス流路14に流下させる制御を行った場合は、被検知ガスを希釈することなくガス検知を行うことができる。
熱線型半導体式ガス検知素子に供する電源をオフにすることで、熱線型半導体式ガス検知素子の温度を迅速に常温或いは常温付近に復帰させることができる。また、熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧を低下させることで、熱線型半導体式ガス検知素子の温度を緩やかに常温或いは常温付近に復帰させることができる。このとき、熱線型半導体式ガス検知素子の温度が常温より高い常温付近にまで低下している状態であれば、被検知ガスを検知するために熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧を上げた場合、熱線型半導体式ガス検知素子をガス検知に適した温度まで迅速に昇温することができる。
尚、熱線型半導体式ガス検知素子を不活性化した場合は、接触燃焼式ガス検知素子で検知した被検知ガスの濃度を被検知ガスの測定結果として示すように制御してもよい。また、熱線型半導体式ガス検知素子を活性化した場合であっても、接触燃焼式ガス検知素子は活性化させた状態とすることができる。
さらに、制御部60は、上流側ガス検知部30で検知した出力に基づき、希釈部80の動作および分岐手段21,22の開閉を制御するとよい。
本発明の実施例について説明する。
本発明のガス検知装置Xにおいて、上流側ガス検知部30として接触燃焼式ガス検知素子を使用し、下流側ガス検知部50として熱線型半導体式ガス検知素子を使用し、バイパス流路ガス検知部90として気体熱伝導式ガス検知素子を使用した。
接触燃焼式ガス検知素子は、1000ppm〜5vol%(50000ppm)程度の可燃性ガス(例えば都市ガス)を検知するのに適しており、熱線型半導体式ガス検知素子は、10〜1000ppm程度の可燃性ガスを検知するのに適しており、さらに、気体熱伝導式ガス検知素子は5〜100vol%程度の可燃性ガスを検知するのに適している。
実施例1のガス検知装置Xにおいて、制御部60において、接触燃焼式ガス検知素子で検知した可燃性ガスの濃度が2000ppm〜5vol%の場合に、熱線型半導体式ガス検知素子に供する電源をオフにする制御を行った。
実施例1のガス検知装置Xにおいて、制御部60は、接触燃焼式ガス検知素子で検知した可燃性ガスの濃度が1000〜2000ppmの場合に、熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧を低下させる制御を行うように設定した。一方、接触燃焼式ガス検知素子で検知した可燃性ガスの濃度が1000ppm未満の場合は、熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧は通常の値で供した。即ち、ガス検知を行っているときに可燃性ガスの濃度がある程度高い濃度(1000〜2000ppm)から低く(1000ppm未満)なると、熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧を低下させた状態から通常の値に戻す制御を行った。
実施例1のガス検知装置Xにおいて、接触燃焼式ガス検知素子は、通常5vol%程度が検知限界となるため、5vol%以上の場合に希釈部80により可燃性ガスを希釈する制御を行った。
よって、制御部60は、第一所定濃度範囲(5〜100vol%)の場合に熱線型半導体式ガス検知素子に供する電源をオフにし、第二所定濃度範囲(2000ppm〜5vol%)の場合に熱線型半導体式ガス検知素子に供する電圧を低下させ、かつサンプリングした被検知ガスを希釈する制御を行うように設定した。
14 バイパス流路
30 上流側ガス検知部
40 遅延部
50 下流側ガス検知部
60 制御部
80 希釈部
90 バイパス流路ガス検知部
Claims (5)
- ガスの流動遅延を生じさせる遅延部を備え、
前記遅延部の下流側に、低濃度における出力の変化が大きいため低濃度の被検知ガスを検出するのに適した下流側ガス検知部と、
前記遅延部の上流側に、当該下流側ガス検知部よりも高濃度側の被検知ガスを検出するのに適した上流側ガス検知部と、を配設し、
さらに、当該遅延部および前記下流側ガス検知部の間にバイパス流路を接続し、
前記上流側ガス検知部で検知した被検知ガスの濃度に応じて、前記バイパス流路に切り替えることができる制御部を備えたガス検知装置。 - 前記上流側ガス検知部の上流側に、サンプリングした被検知ガスを希釈する希釈部を備え、前記制御部は、前記上流側ガス検知部で検知した被検知ガスの濃度に応じて、当該希釈部の動作を制御する請求項1に記載のガス検知装置。
- 前記バイパス流路に、上流側ガス検知部よりも高濃度側の被検知ガスを検出するのに適したバイパス流路ガス検知部を備え、
前記制御部は、前記上流側ガス検知部で検知した被検知ガスの濃度に応じて、前記下流側ガス検知部および前記バイパス流路ガス検知部の何れかにサンプリングした被検知ガスを流下させるように制御する請求項1に記載のガス検知装置。 - 前記バイパス流路ガス検知部および前記上流側ガス検知部のそれぞれの被検知ガス検出特性の一部が重なり、前記上流側ガス検知部および前記下流側ガス検知部のそれぞれの被検知ガス検出特性の一部が重なる請求項3に記載のガス検知装置。
- ガスの流動遅延を生じさせる遅延部を備え、前記遅延部の下流側に熱線型半導体式ガス検知素子を配設し、かつ前記遅延部の上流側に接触燃焼式センサを配設し、当該遅延部および前記熱線型半導体式ガス検知素子の間にバイパス流路を接続し、さらに前記バイパス流路に気体熱伝導式ガス検知素子を備えたガス検知装置を制御するに際し、
前記接触燃焼式センサで検知した被検知ガスの濃度に応じて、前記熱線型半導体式ガス検知素子および前記気体熱伝導式ガス検知素子の何れかにサンプリングした被検知ガスを流下させる、或いは、前記熱線型半導体式ガス検知素子を活性化および不活性化の何れかの状態に切り替える制御を行うガス検知装置の制御方法。
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