JP2016170020A - Gas detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、間欠駆動式センサおよび連続駆動式センサの少なくとも二つ以上のセンサを備えたガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector including at least two sensors of an intermittent drive sensor and a continuous drive sensor.
従来、可燃性ガス漏洩警報やＣＯガス漏洩警報の機能を有する複合型のガス検知器が知られていた。このガス検知器では、可燃性ガス漏洩警報は例えば接触燃焼式ガスセンサによる出力に基づいており、ＣＯガス漏洩警報は例えば定電位電解式ガスセンサによる出力に基づいて行っていた。 Conventionally, a composite gas detector having a function of a flammable gas leak alarm or a CO gas leak alarm has been known. In this gas detector, the combustible gas leak alarm is based on, for example, an output from a contact combustion type gas sensor, and the CO gas leak alarm is based on, for example, an output from a constant potential electrolytic gas sensor.
接触燃焼型ガスセンサは、雰囲気中の酸素と可燃性ガスとの酸化反応による発熱をヒータの抵抗変化として可燃性ガスの濃度を検出する。通常、現場での使用の便を考慮して駆動電力を電池とするため、検出部のヒータにおける消費電力を節減するべく間欠駆動式とする場合があった。 The contact combustion type gas sensor detects the concentration of the combustible gas by using the heat generated by the oxidation reaction between oxygen in the atmosphere and the combustible gas as a resistance change of the heater. Usually, since driving power is made into a battery in consideration of convenience of use in the field, there is a case where an intermittent driving type is used in order to save power consumption in the heater of the detection unit.
定電位電解式ガスセンサは、周囲の環境変化に対して反応極の電位を制御して一定に維持することによって、反応極と対極との間に周囲の環境変化に相当する電流を生じさせる。そのため、通常、定電位電解式ガスセンサの駆動方式は連続駆動式としていた。この場合、ベースを浮かすことでマイナス方向のセンサ出力にも対応できるように、直流電圧を安定して出力できる基準電圧ＩＣを定電位電解式ガスセンサに接続して反応極の電位を制御して一定に維持していた。 The constant potential electrolytic gas sensor generates a current corresponding to the change in the surrounding environment between the reaction electrode and the counter electrode by controlling the potential of the reaction electrode to be constant with respect to the change in the surrounding environment. Therefore, the driving system of the constant potential electrolysis gas sensor is usually a continuous driving system. In this case, a reference voltage IC that can stably output a DC voltage is connected to a constant potential electrolytic gas sensor to control the potential of the reaction electrode so that the sensor output in the negative direction can be supported by floating the base. Was maintained.
尚、本発明における従来技術となる上述したガス検知器は、一般的な技術であるため、特許文献等の従来技術文献は示さない。 In addition, since the above-mentioned gas detector used as the prior art in this invention is a general technique, prior art documents, such as a patent document, are not shown.
このようなガス検知器において、マイコン等のガス検知動作に係る機能部材をメイン基板に搭載し、上述した複数のセンサをセンサ基板に搭載し、これら基板どうしをリード線やフレキシブルケーブルによってコネクタを介して電気的に接続する場合があった。 In such a gas detector, a functional member related to a gas detection operation such as a microcomputer is mounted on a main board, the above-described plurality of sensors are mounted on a sensor board, and these boards are connected to each other through a connector using lead wires or flexible cables. Sometimes connected electrically.
この場合、間欠駆動式の接触燃焼型ガスセンサに対して間歇的に電流を流したときには、リード線、フレキシブルケーブルやコネクタ等の接触部分において接触抵抗が発生し、その影響でメイン基板のグランド電位およびセンサ基板のグランド電位に電位差が生じる虞があった。 In this case, when an intermittent current is applied to the intermittently driven catalytic combustion type gas sensor, contact resistance is generated at the contact portion of the lead wire, flexible cable, connector, etc., and the influence causes the ground potential of the main board and There may be a potential difference in the ground potential of the sensor substrate.
このような電位差が生じると、接触燃焼型ガスセンサに対して間歇的に電流を流す度に、接触燃焼型ガスセンサと同じセンサ基板に搭載してある連続駆動式の定電位電解式ガスセンサの見かけ上の出力値に影響を及ぼす虞があった。尚、このような影響は、センサ基板上に搭載した基準電圧ＩＣの出力にも生じている。 When such a potential difference occurs, every time an electric current is intermittently applied to the catalytic combustion type gas sensor, the continuous drive type constant potential electrolytic gas sensor mounted on the same sensor substrate as the catalytic combustion type gas sensor is apparent. There was a risk of affecting the output value. Such an effect also occurs in the output of the reference voltage IC mounted on the sensor substrate.
従って、本発明の目的は、間欠駆動式センサの間欠駆動の度に、連続駆動式センサの出力値に影響を及ぼすのを未然に防止できるガス検知器を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas detector that can prevent the output value of a continuous drive sensor from being affected each time the intermittent drive sensor is intermittently driven.
上記目的を達成するための本発明に係るガス検知器の第一特徴構成は、間欠駆動式センサおよび連続駆動式センサの少なくとも二つ以上のセンサと、直流電圧を安定して出力できる基準電圧部と、各センサの出力値および前記基準電圧部の電圧値を認識できる制御部と、各センサの出力値を表示できる表示部と、を備え、前記制御部は、前記間欠駆動式センサを通電したときの前記基準電圧部の電圧値、および、前記間欠駆動式センサに通電しないときの前記基準電圧部の電圧値の差分電圧値を算出し、さらに前記連続駆動式センサから得た出力値に前記差分電圧値を反映させた補正値を前記表示部に表示させるように制御する点にある。 In order to achieve the above object, the first characteristic configuration of the gas detector according to the present invention includes at least two sensors, an intermittent drive sensor and a continuous drive sensor, and a reference voltage unit capable of stably outputting a DC voltage. And a control unit capable of recognizing the output value of each sensor and the voltage value of the reference voltage unit, and a display unit capable of displaying the output value of each sensor, wherein the control unit energizes the intermittent drive sensor. When the voltage value of the reference voltage unit and the voltage value of the reference voltage unit when the intermittent drive sensor is not energized are calculated, the output value obtained from the continuous drive sensor The point of control is to display a correction value reflecting the differential voltage value on the display unit.
本構成によれば、制御部によって、上述した接触抵抗の影響で生じた電位差である差分電圧値を加える或いは差引して調節した補正値を演算し、当該補正値を表示部によって表示できる。これにより、センサ出力の変動を見かけ上無くして、接触抵抗の影響を排除した値を表示部に表示することができる。そのため、本発明のガス検知器であれば、間欠駆動式センサの間欠駆動の度に、連続駆動式センサの出力値に影響を及ぼすのを未然に防止できる。 According to this configuration, the control unit can calculate the correction value adjusted by adding or subtracting the differential voltage value that is the potential difference caused by the influence of the contact resistance described above, and the correction value can be displayed on the display unit. As a result, it is possible to display on the display unit a value from which the influence of the contact resistance is eliminated without apparently changing the sensor output. Therefore, the gas detector of the present invention can prevent the output value of the continuous drive sensor from being affected every time the intermittent drive sensor is intermittently driven.
本発明に係るガス検知器の第二特徴構成は、前記制御部は、前記間欠駆動式センサを通電したときに前記補正値を前記表示部に表示させ、前記間欠駆動式センサに通電しないときに前記連続駆動式センサから得た出力値を前記表示部に表示させる点にある。 The second characteristic configuration of the gas detector according to the present invention is that the control unit displays the correction value on the display unit when the intermittent drive sensor is energized and does not energize the intermittent drive sensor. The output value obtained from the continuous drive sensor is displayed on the display unit.
本構成によれば、補正値と連続駆動式センサから得た出力値とを、間欠駆動式センサの通電の有無によって切り替えて表示することができる。これにより、常に間欠駆動式センサの間欠駆動の影響を受け難い値を表示できるガス検知器とすることができる。 According to this configuration, the correction value and the output value obtained from the continuous drive sensor can be switched and displayed depending on whether or not the intermittent drive sensor is energized. Thereby, it can be set as the gas detector which can always display the value which is hard to receive the influence of the intermittent drive of an intermittent drive type sensor.
本発明に係るガス検知器の第三特徴構成は、前記間欠駆動式センサを接触燃焼式ガスセンサとし、前記連続駆動式センサを定電位電解式ガスセンサとした点にある。 A third characteristic configuration of the gas detector according to the present invention is that the intermittent drive sensor is a contact combustion gas sensor, and the continuous drive sensor is a constant potential electrolytic gas sensor.
本構成によれば、接触燃焼式ガスセンサによってメタン、イソブタン等の可燃性ガスの濃度を測定することができ、定電位電解式ガスセンサによって一酸化炭素や硫化水素など毒性ガスを測定することができるため、複合型のガス検知器とすることができる。 According to this configuration, the concentration of combustible gases such as methane and isobutane can be measured by a catalytic combustion gas sensor, and toxic gases such as carbon monoxide and hydrogen sulfide can be measured by a constant potential electrolytic gas sensor. It can be a composite gas detector.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示したように本発明のガス検知器Ｘは、間欠駆動式センサ１０および連続駆動式センサ２０の少なくとも二つ以上のセンサＳと、直流電圧を安定して出力できる基準電圧部３０と、各センサＳの出力値および基準電圧部３０の電圧値を認識できる制御部４０と、各センサＳの出力値を表示できる表示部５０と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the gas detector X of the present invention includes at least two sensors S, ie, an
本実施形態では、上述した各部材を、メイン基板Ｂ１およびセンサ基板Ｂ２の何れかに搭載した場合について説明する。このように複数の基板に各部材を分散して搭載することで、ガス検知器Ｘの内部の設計の自由度が増す。これら基板Ｂ１，Ｂ２は何れも平板状の基板とすることができ、リード線、フラットケーブルおよびフレキシブルケーブル等のケーブルＣ１によってコネクタＣ２を介して電気的に接続してある。ケーブルＣ１は複数設けることができる。本実施形態では二本のケーブルＣ１を設けた場合について説明する。 In the present embodiment, a case will be described in which each member described above is mounted on either the main board B1 or the sensor board B2. In this way, by distributing and mounting each member on a plurality of substrates, the degree of freedom in designing the gas detector X is increased. Both of these substrates B1 and B2 can be flat substrates, and are electrically connected via a connector C2 by a cable C1 such as a lead wire, a flat cable, and a flexible cable. A plurality of cables C1 can be provided. In this embodiment, a case where two cables C1 are provided will be described.
メイン基板Ｂ１は、例えばガス検知動作に係る機能部材（制御部４０，表示部５０）を搭載するのがよい。表示部５０は、各センサＳの出力値を表示できる態様であれば、デジタル式やアナログ式等の表示手段を使用することができる。また、センサ基板Ｂ２は、各センサＳ（間欠駆動式センサ１０，連続駆動式センサ２０）や基準電圧部３０を搭載するのがよい。
The main board B1 is preferably mounted with functional members (
本実施形態では、間欠駆動式センサを接触燃焼式ガスセンサとし、連続駆動式センサを定電位電解式ガスセンサとした場合について説明するが、これらに限定されるものではない。 In the present embodiment, a case where the intermittent drive type sensor is a contact combustion type gas sensor and the continuous drive type sensor is a constant potential electrolytic gas sensor will be described, but the present invention is not limited thereto.
接触燃焼式ガスセンサに備えられている接触燃焼式ガス検知素子は、アルミナ等の金属酸化物焼結体に白金等の貴金属触媒を担持したガス感応部としての燃焼触媒部を、白金等の貴金属線に設けてあり、燃焼触媒部において検知対象となる可燃性ガスを貴金属触媒と接触・燃焼させることで、燃焼の際に生じる温度変化を貴金属線の抵抗値の変化として検出する。可燃性ガスの燃焼熱は可燃性ガスの濃度に比例し、ＬＥＬまでほぼ直線であり、貴金属線の抵抗値は燃焼熱に比例するため、可燃性ガスの燃焼による貴金属線の抵抗の変化値を測定することによってメタン、イソブタン等の可燃性ガスの濃度を測定することができる。 The catalytic combustion type gas detection element provided in the catalytic combustion type gas sensor comprises a noble metal wire such as platinum as a combustion catalyst part as a gas sensitive part in which a noble metal catalyst such as platinum is supported on a sintered metal oxide such as alumina. The temperature change that occurs during combustion is detected as a change in the resistance value of the noble metal wire by contacting and burning the combustible gas to be detected in the combustion catalyst section with the noble metal catalyst. The combustion heat of the combustible gas is proportional to the concentration of the combustible gas and is almost linear up to LEL, and the resistance value of the noble metal wire is proportional to the combustion heat, so the change value of the resistance of the noble metal wire due to the combustion of the combustible gas is By measuring, the concentration of combustible gas such as methane and isobutane can be measured.
接触燃焼型ガスセンサは、雰囲気中の酸素と可燃性ガスとの酸化反応による発熱をヒータの抵抗変化として可燃性ガスの濃度を検出する。通常、現場での使用の便を考慮して駆動電力を電池とするため、検出部のヒータでの消費電力を節減するべく間欠駆動式、例えば８秒の周期で２秒間通電することが行われている。 The contact combustion type gas sensor detects the concentration of the combustible gas by using the heat generated by the oxidation reaction between oxygen in the atmosphere and the combustible gas as a resistance change of the heater. Usually, in order to save the power consumed by the heater of the detection unit in order to save the power consumed by the battery in consideration of the convenience of use in the field, the energization is performed for 2 seconds with a period of 8 seconds, for example. ing.
定電位電解式ガスセンサは、電極を電解液が密に収容される電解槽の電解液収容部内に臨んで設けて構成してあり、例えば電極としては、ガスを検知するガス電極として被検知ガスを電気化学反応させる反応極、当該反応極に対する対極、反応極の電位を制御する参照極の３電極を設けてあり、また、これらが接触自在な電解液を収容した電解槽と、各電極の電位を設定するポテンシオスタット回路等を接続してある。 The constant potential electrolytic gas sensor is configured such that an electrode is provided facing an electrolytic solution storage part of an electrolytic cell in which the electrolytic solution is densely stored. For example, an electrode includes a gas to be detected as a gas electrode for detecting gas. There are provided three electrodes: a reaction electrode for electrochemical reaction, a counter electrode for the reaction electrode, and a reference electrode for controlling the potential of the reaction electrode. A potentiostat circuit or the like for setting is connected.
定電位電解式ガスセンサは、周囲の環境変化に対して反応極の電位を制御して一定に維持することによって、反応極と対極との間に周囲の環境変化に相当する電流を生じさせる。そのため、通常、定電位電解式ガスセンサの駆動方式は連続駆動式としている。この場合、直流電圧を安定して出力できる基準電圧部３０を定電位電解式ガスセンサに接続して反応極の電位を制御して一定に維持している。そして、反応極の電位が変化せず、またガス種によって酸化還元電位が異なることを利用することにより、ポテンシオスタット回路の設定電位によってはガスの選択的な検知が可能になる。
The constant potential electrolytic gas sensor generates a current corresponding to the change in the surrounding environment between the reaction electrode and the counter electrode by controlling the potential of the reaction electrode to be constant with respect to the change in the surrounding environment. Therefore, the driving method of the constant potential electrolytic gas sensor is usually a continuous driving method. In this case, a
定電位電解式ガスセンサは非常に高感度なセンサで、ガスの選択性に優れており、一酸化炭素や硫化水素など毒性ガスを測定することができる。 The potentiostatic gas sensor is a very sensitive sensor, has excellent gas selectivity, and can measure toxic gases such as carbon monoxide and hydrogen sulfide.
本発明のガス検知器Ｘは、間欠駆動式センサ１０および連続駆動式センサ２０の少なくとも二つ以上のセンサＳを備えることが可能であるため、上述したセンサＳの他、さらに隔膜ガルバニ電池式センサ等のセンサＳを搭載してもよい。隔膜ガルバニ電池式センサは、２つの電極（貴金属、卑金属）と隔膜、電解液で構成された電池の反応物質として酸素を利用した時に生ずる反応電流を測定するものであり、酸素ガス等を検知することができる。
Since the gas detector X of the present invention can include at least two sensors S of the intermittent
基準電圧部３０は、直流電圧を安定して出力できる基準電圧ＩＣを使用することができる。このような基準電圧ＩＣとしてツェナーダイオードを用いることが可能であるが、この代わりに他の原理（例えばバンドキャップリファレンス等）による基準電圧ＩＣを用いることもできる。また、ガス検知器Ｘの電源部（図外）は電池を用いるとよいが、これに限られるものではない。電池を用いることによって、ガス検知器Ｘを小型化することができる。
The
制御部４０は、各センサＳの出力値および基準電圧部３０の電圧値を認識できる態様であれば特に限定されるものではなく、例えば後述する演算手段や記憶手段を備えたマイコン等を使用することができる。
The
制御部４０は、間欠駆動式センサ１０を通電したときの基準電圧部３０の電圧値、および、間欠駆動式センサ１０に通電しないときの基準電圧部３０の電圧値の差分電圧値を算出し、さらに連続駆動式センサ２０から得た出力値に差分電圧値を反映させた補正値Ｒを表示部５０に表示させるように制御する（図２）。
The
制御部４０は、差分電圧値を演算する演算手段を備えるとよい。また、当該演算手段では、各センサＳが検知した出力に基づき、被検知ガスの濃度を換算することができる。当該演算手段は、上記の演算や換算ができる公知の手段を使用すればよい。表示部５０は、演算手段で算出した結果を、各センサＳから得た出力値として表示することができる。さらに表示部５０は、このような出力値に差分電圧値を反映させた補正値Ｒを表示することができる。
The
間欠駆動式センサ１０を通電したときの基準電圧部３０の電圧値、および、間欠駆動式センサ１０に通電しないときの基準電圧部３０の電圧値は、それぞれ制御部４０に備えた記憶手段に記憶しておけばよい。差分電圧値を求める場合は、このように記憶したそれぞれの電圧値を呼び出して演算手段により演算する。記憶手段は、複数種類の電圧値（電圧信号）を記憶できるメモリやストレージであれば、どのような態様でもよい。
The voltage value of the
また、制御部４０における演算手段が警報レベル以上の被検知ガス濃度を継続して検知した場合、警報信号を警報手段（図外）に送って当該警報手段により警報を発するように制御することができる。警報手段では、選択された警報音信号に基づいて音声により警報を発する。警報手段はスピーカおよびその駆動回路で構成され、警報音信号を警報音に変換して出力する。
Further, when the calculation means in the
上述した差分電圧値を反映させた補正値Ｒは、制御部４０における演算手段によって連続駆動式センサ２０から得た出力値に、当該差分電圧値を加える或いは差引して演算することができる。
The correction value R reflecting the above-described differential voltage value can be calculated by adding or subtracting the differential voltage value to the output value obtained from the
間欠駆動式の接触燃焼型ガスセンサに対して間歇的に電流を流したときには、ケーブルＣ１やコネクタＣ２の接触部分において接触抵抗が発生し、その影響でメイン基板Ｂ１のグランド電位ＭＧおよびセンサ基板Ｂ２のグランド電位ＳＧに電位差ＰＤが生じる虞があった（図２）。このような電位差ＰＤが生じると、接触燃焼型ガスセンサに対して間歇的に電流を流す度に、接触燃焼型ガスセンサと同じセンサ基板Ｂ２に搭載してある連続駆動式の定電位電解式ガスセンサの見かけ上の出力値（表示部５０の表示値）が変動することがあった。このとき、基準電圧部３０の出力の変動は、メイン基板Ｂ１のグランド電位ＭＧおよびセンサ基板Ｂ２のグランド電位ＳＧの電位差ＰＤと同じ電位となる。
When an intermittent current is supplied to the intermittently driven contact combustion type gas sensor, contact resistance is generated at the contact portion of the cable C1 and the connector C2, and as a result, the ground potential MG of the main substrate B1 and the sensor substrate B2 There is a concern that a potential difference PD may occur in the ground potential SG (FIG. 2). When such a potential difference PD occurs, every time a current is intermittently supplied to the catalytic combustion type gas sensor, the appearance of the continuously driven constant potential electrolytic gas sensor mounted on the same sensor substrate B2 as the catalytic combustion type gas sensor is apparent. The upper output value (display value of the display unit 50) sometimes fluctuated. At this time, the output fluctuation of the
本発明では、制御部４０は、間欠駆動式センサ１０を通電したときの基準電圧部３０の電圧値、および、間欠駆動式センサ１０に通電しないときの基準電圧部３０の電圧値の差分電圧値を算出する。この差分電圧値は、上記電位差ＰＤと同じ電位である。よって、このように差分電圧値を算出し、連続駆動式センサ２０から得た出力値に差分電圧値を反映させた補正値Ｒを表示部５０に表示させるように制御部４０が制御すれば、上述した接触抵抗の影響で生じた電位差ＰＤである差分電圧値を加える或いは差引して調節した補正値Ｒを表示できる。これにより、センサ出力の変動を見かけ上無くして、接触抵抗の影響を排除した値を表示部５０に表示することができる。そのため、本発明のガス検知器Ｘであれば、間欠駆動式センサ１０の間欠駆動の度に、連続駆動式センサ２０の出力値に影響を及ぼすのを未然に防止できる。
In the present invention, the
具体的には、上述した接触抵抗の影響でメイン基板Ｂ１のグランド電位ＭＧがセンサ基板Ｂ２のグランド電位ＳＧの方より高くなった場合（図２）、連続駆動式センサ２０から得た出力値に差分電圧値ＰＤを差引きした値を補正値Ｒとする。或いは、接触抵抗の影響でメイン基板Ｂ１のグランド電位がセンサ基板Ｂ２のグランド電位の方より低くなった場合、連続駆動式センサ２０から得た出力値に差分電圧値ＰＤを加えた値を補正値Ｒとする。
Specifically, when the ground potential MG of the main substrate B1 becomes higher than the ground potential SG of the sensor substrate B2 due to the influence of the contact resistance described above (FIG. 2), the output value obtained from the
制御部４０は、間欠駆動式センサ１０を通電したときに補正値Ｒを表示部５０に表示させ、間欠駆動式センサ１０に通電しないときに連続駆動式センサ２０から得た出力値を表示部５０に表示させるように制御することができる。
The
このように制御することにより、間欠駆動式センサ１０を通電したときに補正値Ｒを表示して接触抵抗の影響を排除した値を表示し、間欠駆動式センサ１０に通電しないときに連続駆動式センサ２０から得た出力値に切り替えて表示することができる。これにより、常に間欠駆動式センサ１０の間欠駆動の影響を受け難い値を表示できるガス検知器Ｘとすることができる。
By controlling in this way, the correction value R is displayed when the
本発明は、間欠駆動式センサおよび連続駆動式センサの少なくとも二つ以上のセンサを備えたガス検知器に利用できる。 The present invention can be used for a gas detector provided with at least two sensors of an intermittent drive sensor and a continuous drive sensor.
Ｘ ガス検知器
Ｓ センサ
１０ 間欠駆動式センサ
２０ 連続駆動式センサ
３０ 基準電圧部
４０ 制御部
５０ 表示部
X Gas
Claims (3)
前記制御部は、前記間欠駆動式センサを通電したときの前記基準電圧部の電圧値、および、前記間欠駆動式センサに通電しないときの前記基準電圧部の電圧値の差分電圧値を算出し、さらに前記連続駆動式センサから得た出力値に前記差分電圧値を反映させた補正値を前記表示部に表示させるように制御するガス検知器。 At least two sensors of an intermittent drive type sensor and a continuous drive type sensor, a reference voltage unit capable of stably outputting a DC voltage, and a control unit capable of recognizing an output value of each sensor and a voltage value of the reference voltage unit; A display unit that can display the output value of each sensor,
The control unit calculates a voltage value of the reference voltage unit when the intermittent drive sensor is energized, and a differential voltage value of the voltage value of the reference voltage unit when the intermittent drive sensor is not energized, Furthermore, the gas detector which controls so that the correction value which reflected the said differential voltage value on the output value obtained from the said continuous drive type sensor may be displayed on the said display part.
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