JP4803658B2 - Intermittent drive type combustible gas detector - Google Patents
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Description
本発明は、高濃度及び低濃度の可燃性ガスを、それぞれ異なる形式のセンサにより検出して爆発下限界（ＬＥＬ）に対する比率で表示する間欠駆動型可燃性ガス検出装置に関する。 The present invention relates to an intermittently driven combustible gas detection device that detects high concentration and low concentration combustible gas by different types of sensors and displays them at a ratio to the lower explosion limit (LEL).
爆発下限界以下の低濃度の可燃性ガスの検出には、ヒータに酸化触媒層を形成した接触燃焼型ガスセンサが、また高濃度の可燃性ガスの検出には、表面に非酸化層が形成された熱線からなる熱伝導型ガスセンサが使用され、低濃度領域から高濃度領域にわたる広い領域で可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガス検出装置にあっては、検出すべき可燃性ガスの濃度に応じてユーザがスイッチにより一方のセンサを選択したり、また接触燃焼型ガスセンサの検出信号がスケールオーバとなった時点を検出して熱伝導型ガスセンサに自動的に切り替えるように構成されている。 A catalytic combustion type gas sensor with an oxidation catalyst layer formed on the heater is used to detect low-concentration combustible gases below the lower explosion limit, and a non-oxidized layer is formed on the surface to detect high-concentration combustible gases. In a flammable gas detection device that detects the concentration of flammable gas in a wide range from a low concentration region to a high concentration region, a heat conduction type gas sensor consisting of heated heat rays is used. In response, the user selects one of the sensors with a switch, or detects when the detection signal of the catalytic combustion type gas sensor becomes scale over and automatically switches to the heat conduction type gas sensor.
しかしながら、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ため、可燃性ガス自体が酸素濃度に影響を与える程度の高濃度となったり、またはタンカーなどのように窒素等の不活性ガスによるパージにより非助燃性ガスが高濃度で存在するような場合には、酸化反応による接触燃焼型ガスセンサの温度上昇が可燃性ガス濃度に対応せず誤差が生じるなどの問題がある。
また、このようなガス検出装置は、通常、現場での使用の便を考慮して駆動電力を電池に求めるため、検出部のヒータでの消費電力を節減するべく間欠駆動方式、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。
However, the contact combustion type gas sensor detects the concentration of the combustible gas by using the heat generated by the oxidation reaction between the oxygen in the atmosphere and the combustible gas as the resistance change of the heater. Therefore, the combustible gas itself affects the oxygen concentration. If the non-combustible gas is present at a high concentration by purging with an inert gas such as nitrogen such as a tanker, the temperature increase of the catalytic combustion type gas sensor due to the oxidation reaction is combustible. There is a problem that an error occurs without corresponding to the sex gas concentration.
In addition, since such a gas detection device normally obtains drive power from the battery in consideration of convenience of use in the field, an intermittent drive system, for example, 8 seconds is used in order to reduce power consumption in the heater of the detection unit. Energization is performed for 2 seconds in a cycle.
このような間欠駆動方式のガス検出装置にあっては、可燃性ガスの濃度が急激に増大した場合や、パージが行われた場合には、接触燃焼型ガスセンサは上述したようにあたかも可燃性ガスの濃度が低いのと同様の信号を出力するため、高濃度の可燃性ガスを検出するために設けられている熱伝導型ガスセンサに切り換えることできないという問題がある。 In such an intermittent drive type gas detection device, when the concentration of the combustible gas suddenly increases or purge is performed, the contact combustion type gas sensor is as if it is combustible gas as described above. Since the same signal as that of the low concentration is output, there is a problem that it is not possible to switch to the heat conduction type gas sensor provided for detecting the high concentration combustible gas.
このような問題を解消するため、特許文献１に見られるように低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたこと、または低濃度領域検出部の作動期間内に安定状態に到達することなく変化状態を維持することのいずれかを検出した場合に高濃度領域検出部からの信号を選択することが提案されている。
In order to solve such a problem, as shown in
これによれば、酸素濃度が燃焼に十分な濃度の環境下で可燃性ガスが高濃度に存在する場合には、接触燃焼型ガスセンサの検出出力が規定値を超えるから、熱伝導型ガスセンサに切り替え、また、酸素濃度が触媒上で可燃性ガスを燃焼させるには不十分な場合には、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼が生じるだけで安定状態に到達できないから、この状態を検出して熱伝導型ガスセンサに切り替えることができる。
しかしながら、例えばタンカーなど可燃性流体を収容した密閉空間での作業を行う場合には、作業に先立って窒素などの不活性ガスによりパージが行われるため、酸素濃度が不定であり、触媒表面での燃焼熱に基づいて可燃性ガスの濃度を検出する接触燃焼型ガスセンサによる検出信号の信頼性が極めて低下する。
According to this, when the flammable gas is present in a high concentration in an environment where the oxygen concentration is sufficient for combustion, the detection output of the contact combustion type gas sensor exceeds the specified value, so switch to the heat conduction type gas sensor. Also, if the oxygen concentration is insufficient to burn the combustible gas on the catalyst, it will not reach a stable state with only a very short time of combustion due to oxygen adsorbed on the surface of the catalyst, This state can be detected and switched to a heat conduction type gas sensor.
However, for example, when working in a closed space containing a flammable fluid such as a tanker, purging is performed with an inert gas such as nitrogen prior to the work, so the oxygen concentration is indefinite and The reliability of the detection signal by the contact combustion type gas sensor that detects the concentration of the combustible gas based on the combustion heat is extremely lowered.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、酸素濃度が測定精度に影響を与える場合には、熱伝導型ガスセンサに、また酸素濃度が十分な場合には検出感度が高い接触燃焼型ガスセンサに自動的に切換えることができる間欠駆動型可燃性ガス検出装置を提供することである。
このような問題を解消するために請求項１の発明は、接触燃焼型ガスセンサを備えた低濃度領域検出部と、熱伝導型ガスセンサを備えた高濃度領域検出部とを切換手段により切り換えて可燃性ガスの濃度を検出周期の間だけ間欠的に測定する可燃性ガス検出装置において、酸素センサを備え、次の（Ａ）〜（Ｄ）の条件
（Ａ）可燃性ガスの濃度が、前記接触燃焼型ガスセンサの正常な動作を保証できる程度に低く、かつ前記低濃度領域検出部の指示値が１００％ＬＥＬ以上、
（Ｂ）前記酸素センサの指示値が１９．５％以下で、かつ前記接触燃焼型ガスセンサの起動後の最小出力Ｌ１と検出周期の最終時の出力Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２が０．９６以下、
（Ｃ）前記酸素センサの指示値が１０％以下、
（Ｄ）低濃度領域検出部の指示値が−１０％ＬＥＬ以下、
のいずれかの場合には、前記高濃度領域検出部を前記切換手段により選択するするようにした。
In order to solve such a problem, the invention of
(A) The concentration of the combustible gas is low enough to guarantee normal operation of the catalytic combustion type gas sensor, and the indicated value of the low concentration region detection unit is 100% LEL or more,
(B) The indicated value of the oxygen sensor is 19.5% or less, and the ratio L1 / L2 between the minimum output L1 after the start of the catalytic combustion gas sensor and the output L2 at the end of the detection cycle is 0.96 or less. ,
(C) The indicated value of the oxygen sensor is 10% or less,
(D) The indication value of the low concentration region detection unit is -10% LEL or less,
In any of the cases, the high-concentration area detection unit is selected by the switching means.
請求項２の発明は、前記低濃度領域検出部または前記高濃度領域検出部のいずれかの信号が選択された場合には、前記高濃度領域検出部または前記低濃度領域検出部のいずれかを休止させる。 According to the second aspect of the present invention, when either the low concentration region detection unit or the high concentration region detection unit is selected, the high concentration region detection unit or the low concentration region detection unit is activated. Pause.
請求項１の発明によれば、酸素濃度が燃焼に十分な濃度の環境下で可燃性ガスが高濃度に存在する場合には、接触燃焼型ガスセンサの検出出力が規定値を超えるから、熱伝導型ガスセンサに切り替える。
また、酸素濃度が触媒上で可燃性ガスを燃焼させるには不十分な場合には、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼が生じ、安定状態に到達できないから、この変化と酸素の濃度とにより判定して熱伝導型ガスセンサに切り替える。これにより、間欠駆動であっても可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的、かつ確実に選択することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the combustible gas is present in a high concentration in an environment where the oxygen concentration is sufficient for combustion, the detection output of the catalytic combustion type gas sensor exceeds the specified value, so that heat conduction Switch to type gas sensor.
Also, if the oxygen concentration is insufficient to burn the combustible gas on the catalyst, this change occurs because combustion for a very short time due to oxygen adsorbed on the surface of the catalyst occurs and a stable state cannot be reached. And switch to a heat conduction type gas sensor. Thereby, even if it is intermittent drive, the sensor corresponding to the concentration of combustible gas can be selected automatically and reliably regardless of the concentration of combustible gas.
請求項２の発明によれば、電力消費を抑制して電池の消耗を抑えることができる。
According to the invention of
図１は、本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示すものであって、図中符号１、２、３は、それぞれ高濃度領域検出部、低濃度領域検出部、及び酸素センサ３で、高濃度領域検出部１は、熱伝導型ガスセンサＳ１と抵抗Ｒ１とを、また低濃度領域検出部２は、接触燃焼型ガスセンサＳ２と抵抗Ｒ２とを直列接続し、電源１１、２１から電力の供給を受けるパルス発生手段１２、２２から駆動電力の供給を受けている。
なお、この実施例では熱伝導型ガスセンサＳ１、接触燃焼型ガスセンサＳ２には電源定電圧維持回路１３、２３を介して一定電圧を供給するように構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the combustible gas detection device of the present invention. In the figure,
In this embodiment, the heat conduction type gas sensor S1 and the contact combustion type gas sensor S2 are configured to supply a constant voltage via the power source constant
熱伝導型ガスセンサＳ１は、温度抵抗係数が大きく、かつ被検ガスに対して触媒作用を奏しない材料、例えば白金に金メッキを施した材料を、被検ガスと熱伝導関係を形成するように配置して構成されている。 The heat conduction type gas sensor S1 is arranged such that a material having a large temperature resistance coefficient and having no catalytic action on the test gas, for example, a material in which platinum is plated with gold is formed in a heat conduction relationship with the test gas. Configured.
接触燃焼型ガスセンサＳ２は、図２に示したように通電により発熱するヒータコイル２４に、熱伝導関係を形成するように電気絶縁性材料、たとえばアルミナ等の電気絶縁層２５を形成し、その外周に可燃性ガスと酸素との酸化反応を促す酸化触媒層２６を形成して構成されている。
As shown in FIG. 2, the contact combustion type gas sensor S2 is formed with an electrically insulating
なお、酸素センサ３は、電力消費の少く、かつ精度の高いガルバニー電池式センサが最適であるが、固体電解質型などの大気中の酸素を検出するのに適した他の形式の酸素センサも使用できることはいうまでもない。
The
これら高濃度領域検出部１、低濃度領域検出部２は、それぞれ図３(イ)に示したように所定周期Ｔ１、例えば８秒ごとに熱伝導性ガスセンサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度がともに定常状態に到達するに要する時間Ｔ２、例えば２秒の電力を供給するパルス発生手段１２、２２を介して電力が供給されている。
The high-concentration
再び図１に戻って、高濃度領域検出部１、低濃度領域検出部２、及び酸素センサ３の検出信号は、それぞれ判定手段４に入力し、高濃度ガス検出部１、低濃度領域検出部２、及び酸素センサ３の検出信号に基づいて切換手段５により検出部１または検出部２のいずれか一方の信号を選択して測定手段６に出力させるように構成されている。
Returning to FIG. 1 again, the detection signals of the high concentration
判定手段４は、低濃度領域検出部２からの信号を測定手段６に出力させている状態で、
（Ａ）可燃性ガスの濃度が、接触燃焼型ガスセンサＳ２の正常な動作を保証できる程度に低い場合で、低濃度領域検出部２の指示値が１００％ＬＥＬ以上
（Ｂ）酸素センサ３の指示値が１９．５％以下で、かつＬ１／Ｌ２の値が０．９６以下
（Ｃ）酸素センサ３の指示値が１０％以下
（Ｄ）低濃度領域検出部２の信号による指示値が−１０％ＬＥＬ以下
のいずれかの状態を検出した場合には、測定手段６に出力する信号を高濃度領域検出部１の信号に切り替える。
The
(A) When the concentration of the combustible gas is low enough to guarantee normal operation of the catalytic combustion type gas sensor S2, the indication value of the low concentration
また、判定手段４は、高濃度領域検出部１からの信号を測定手段６に出力させている状態で、高濃度領域検出部１の指示値が８０％ＬＥＬ以下で、かつ酸素センサ３の指示値が２０％以上の状態が検出された場合には、低濃度領域検出部２の信号を測定手段６に出力させる。
In addition, the
高濃度領域検出部１から低濃度領域検出部２に切り替える際の可燃性ガスの濃度を、低濃度領域検出部２から高濃度領域検出部１に切り替える際よりも若干低く、この実施例では２０％ＬＥＬ分低くして２つの切換えモードの間にヒステリシスを設定したのは、爆発下限界近傍での測定を安定化さるためで、判定手段４にヒステリシスを設定しておくことにより容易に実現することができる。
すなわち、可燃性ガス、この実施例ではＣＨ4の濃度が上昇傾向にある場合には、判定基準として使用する可燃性ガスの濃度基準を５ｖｏｌ％に設定し、反対に可燃性ガスの濃度が５ｖｏｌ％以上から減少傾向を示した場合には判定基準として使用する可燃性ガスの濃度基準を４ｖｏｌ％に設定する。
The concentration of the combustible gas when switching from the high concentration
That is, when the concentration of combustible gas, in this embodiment, CH4 tends to increase, the concentration standard of the combustible gas used as the determination standard is set to 5 vol%, and conversely, the concentration of the combustible gas is 5 vol%. When the decreasing tendency is shown from the above, the concentration standard of the combustible gas used as the determination standard is set to 4 vol%.
すなわち、大気中の酸素濃度は最大２１％である一方、不活性ガス（Ｎ2）が注入されたり、また可燃性ガス（ＣＨ4）の濃度が高い場合には酸素がこれらガスにより希釈されるため、検出対象領域は図５にハッチングで示した領域となる。
一方、接触燃焼型ガスセンサＳ２は、酸素濃度が１０％以下では触媒表面での燃焼を維持できないので、可燃性ガスと窒素との合計の濃度が９０％以下の場合（図６のハッチング領域）だけ作動可能。また、可燃性ガスが爆発下限界（５vol％）以上では過剰な燃焼反応を生じてセンサにダメージを与える恐れがあるので、爆発下限界以下の濃度の場合だけ使用可能（図７のハッチング領域）。
これらのことから接触燃焼型ガスセンサＳ２が正常、かつ安定に作動する範囲は、図８のクロスハッチングの領域だけとなる。
That is, while the oxygen concentration in the atmosphere is 21% at the maximum, when inert gas (N2) is injected or the concentration of combustible gas (CH4) is high, oxygen is diluted with these gases. The detection target area is an area indicated by hatching in FIG.
On the other hand, since the catalytic combustion type gas sensor S2 cannot maintain combustion on the catalyst surface when the oxygen concentration is 10% or less, only when the total concentration of combustible gas and nitrogen is 90% or less (hatching region in FIG. 6). Operable. In addition, if the combustible gas exceeds the lower explosion limit (5 vol%), an excessive combustion reaction may occur and damage the sensor, so it can be used only when the concentration is lower than the lower explosion limit (hatched area in Fig. 7). .
For these reasons, the range in which the catalytic combustion type gas sensor S2 operates normally and stably is only the cross-hatched region of FIG.
他方、熱伝導型ガスセンサは、精度の高低を問わなければ図９のハッチングの領域が対象となるが、上述のように接触燃焼型ガスセンサＳ２が損傷することなく、かつ熱伝導型ガスセンサよりも高精度に検出できる領域（図９のクロスハッチングの領域）を除く図１０のハッチングの領域を担当すればよい。 On the other hand, the heat conduction type gas sensor is applicable to the hatched region in FIG. 9 unless the accuracy is high or low. However, as described above, the contact combustion type gas sensor S2 is not damaged and is higher than the heat conduction type gas sensor. What is necessary is just to take charge of the hatched area of FIG.
以上のことを踏まえて前述の判定基準についてさらに説明する。
前述の判定基準Ａは、図１１のクロスハッチング以外のハッチングの領域で、この領域は、接触燃焼型ガスセンサＳ２によりガス濃度を高い精度で検出できるものの、過剰燃焼により長時間の作動させることは避けるべき領域であるから、この領域を検出した時点で熱伝導型ガスセンサに切り替える。
Based on the above, the aforementioned criteria will be further described.
The aforementioned criterion A is a hatching area other than the cross-hatching in FIG. 11. This area can detect the gas concentration with high accuracy by the contact combustion type gas sensor S2, but avoid operating for a long time due to excessive combustion. Since this is a power region, switching to a heat conduction type gas sensor is performed when this region is detected.
判定基準Ｂは、図１２のハッチングの領域で、この領域は可燃性ガスが１０％以上であるため、接触燃焼型ガスセンサＳ２は、助燃性ガスの不足により安定な燃焼を持続することができない。この現象を図１５、図１６に示したように接触燃焼型ガスセンサＳ２の起動後の最小出力Ｌ１と検出周期の最終時の出力Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２として検出し、その値が０．９６以下の場合として検出し、熱伝導型ガスセンサに切り替える。 The criterion B is the hatched region in FIG. 12, and the combustible gas is 10% or more in this region. Therefore, the contact combustion type gas sensor S2 cannot maintain stable combustion due to the shortage of the auxiliary combustible gas. This phenomenon is detected as a ratio L1 / L2 between the minimum output L1 after activation of the catalytic combustion type gas sensor S2 and the output L2 at the end of the detection cycle as shown in FIGS. 15 and 16, and the value is 0.96. It detects as the following cases and switches to a heat conduction type gas sensor.
判定基準Ｃは、図１３のハッチングの領域で、酸素の濃度が１０vol％以下で接触燃焼型ガスセンサＳ２の酸化触媒層２６で接触燃焼反応が生ぜず、したがって酸素センサ３により検出した酸素濃度に基づいて判断し、熱伝導型センサに切り替える。
The criterion C is based on the oxygen concentration detected by the
判定基準Ｄは、図１４のハッチングの領域で、この領域は可燃性ガスが接触燃焼型ガスセンサＳ２に接触燃焼を生じさせることができない程度まで高濃度となっており、かつ可燃性ガスの熱伝導度が酸素や窒素よりも高いため、接触燃焼型ガスセンサＳ２の出力が負の方向に変化する。したがって、ゼロ以下に変化した状態を検出して熱伝導型センサに切り替える。 The criterion D is the hatched area in FIG. 14, and this area has a high concentration to such an extent that the combustible gas cannot cause contact combustion in the catalytic combustion type gas sensor S2, and the heat conduction of the combustible gas. Since the degree is higher than that of oxygen or nitrogen, the output of the catalytic combustion type gas sensor S2 changes in the negative direction. Therefore, the state changed to zero or less is detected and switched to the heat conduction type sensor.
つまり、電源オン後、接触燃焼型ガスセンサＳ２、及び酸素センサ３により図１０のハッチングで示す領域がいずれかの方法で検出された場合に、熱伝導型センサＳ１からなる高濃度領域検出部１に切換えることになる。
In other words, after the power is turned on, when the contact combustion type gas sensor S2 and the
この実施例において可燃性ガスの実濃度が低い状態、つまり１００％ＬＥＬ（５ｖｏｌ％）以下で、かつ酸素センサ３の指示値が１０％以上の場合には（図８のハッチングで示す領域）、接触燃焼型ガスセンサＳ２が正常に動作することが保証されているため、判定手段４は、低濃度領域検出部２の信号を測定手段６に出力させ、環境中の可燃性ガスの濃度を測定する。
In this embodiment, when the actual concentration of the flammable gas is low, that is, when the indicated value of the
測定手段６には、低濃度領域検出部２の信号だけを出力させるものの、判定手段４には高濃度領域検出部１、低濃度領域検出部２、及び酸素センサ３からの信号が入力している。
Although the measuring means 6 outputs only the signal of the low concentration
すなわち、パルス発生手段１３、２３から周期Ｔ１ごとに時間Ｔ２のパルス電力が出力すると、熱伝導性センサＳ１、及び接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が時間とともに上昇する。接触燃焼型ガスセンサＳ２は図３(ロ)、図１６(イ)に示したように時間と共に所定温度に上昇し、所定時間後Ｔ３にガスの濃度に比例した温度で定常状態となり、レベルＬ０の信号を出力する。 That is, when pulse power of time T2 is output from the pulse generating means 13 and 23 every period T1, the temperatures of the thermal conductivity sensor S1 and the catalytic combustion type gas sensor S2 increase with time. As shown in FIGS. 3 (b) and 16 (a), the catalytic combustion type gas sensor S2 rises to a predetermined temperature with time, and after a predetermined time reaches a steady state at a temperature proportional to the gas concentration at T3. Output a signal.
酸化触媒層２６により可燃性ガスがその濃度に応じた発熱量で発熱するから、ヒータコイル２４が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル２４の抵抗値も上昇して定常状態で安定する。測定手段６は、定常状態に到達した時点の信号レベルＬ０と、データ記憶手段７に格納されている検量線データとに基づいて低い濃度の可燃性ガスを検出する。このように検出部を間欠的に駆動させることにより、それぞれのセンサを動作温度に維持するのに必要な電力を節約することができる。
Since the combustible gas generates heat with a calorific value corresponding to its concentration by the
以下、判定手段４は、低濃度領域検出部２の指示値が１００％ＬＥＬ（５ｖｏｌ％）以下で、かつ酸素センサ３の指示値が１０％以上の場合には、低濃度領域検出部２の信号Ｌ０を測定手段６に出力させて可燃性ガスの濃度を監視する。
Hereinafter, when the indication value of the low concentration
一方、可燃ガスの濃度が低濃度領域検出部２が正常に動作できる酸素濃度よりも酸素の濃度が低下した場合、つまり理論的には低濃度領域検出部２による指示値が１００％ＬＥＬ（５ｖｏｌ％）を超えた場合、低濃度領域検出部２の指示値が可燃性ガスの濃度とともに低下する場合、さらにはマイナス値を指示する場合には接触燃焼型ガスセンサＳ２を十分に機能させる酸素が存在しないため、判定手段４は、切換手段５を作動させて測定手段６に高濃度領域検出部１の信号を出力させる。
On the other hand, when the concentration of combustible gas is lower than the oxygen concentration at which the low concentration
このように可燃性ガスの濃度が接触燃焼型ガスセンサＳ２を正常に動作させることができない程度にまで上昇した場合にでも指示値として０乃至２００％ＬＥＬを指示するので、判定手段４は酸素センサ３からの酸素濃度によりを検出して酸素センサ３の指示値が１０％以下となった場合には高濃度領域検出部１からの信号を測定手段６に出力させる。
Thus, even when the concentration of the combustible gas rises to such an extent that the catalytic combustion type gas sensor S2 cannot be operated normally, 0 to 200% LEL is indicated as the indicated value. When the indication value of the
ここで谷の信号レベルＬ１と、通電終了直前の信号レベルＬ２との比がＬ１／Ｌ２の値について説明する。
接触燃焼型ガスセンサＳ２での接触燃焼が不可能となるような高い濃度の可燃性ガスが急激に流入すると、ヒータコイル２４が可燃性ガスの濃度に対応する温度まで上昇し、これに伴ってヒータコイル２４の抵抗値も上昇するものの、酸素が存在しないため図１６(ロ)に示したように接触燃焼型ガスセンサＳ２に吸着されている酸素により酸化触媒層２６で可燃性ガスが燃焼して時間Ｔ４、つまり駆動パルスの略中央の時点ではレベルＬ１の信号を出力する。
Here, a description will be given of a value where the ratio between the valley signal level L1 and the signal level L2 immediately before the end of energization is L1 / L2.
When a high concentration of combustible gas that makes contact combustion in the contact combustion type gas sensor S2 impossible suddenly flows, the
しかし時間とともに吸着などによる酸素が消失するから、可燃性ガスの接触燃焼が停止して燃焼による発熱が停止する。
その後は、ヒータコイル２４の熱は、エアの熱伝導率に比較して熱伝導率の高い可燃性ガスにより奪われるため、時間Ｔ２、つまり駆動パルスの立下り時点では純粋なエアが接触している場合よりも抵抗値が低下してレベルＬ２に上昇する。
そして、接触燃焼型ガスセンサＳ２が検出範囲とする０乃至５％未満では、比Ｌ１／Ｌ２は０．９８以上となる。
なお、熱伝導型ガスセンサＳ１によりガス濃度を確実に検出できる場合（ガスの実濃度５％以上）では比Ｌ１／Ｌ２は０．９８未満となることが確認されている。
However, since oxygen due to adsorption or the like disappears with time, contact combustion of the combustible gas stops and heat generation due to combustion stops.
After that, since the heat of the
When the catalytic combustion type gas sensor S2 has a detection range of 0 to less than 5%, the ratio L1 / L2 is 0.98 or more.
It is confirmed that the ratio L1 / L2 is less than 0.98 when the gas concentration can be reliably detected by the heat conduction type gas sensor S1 (the actual gas concentration is 5% or more).
ところが、狭い領域、例えばタンカーの船倉などでは、ハッチの開閉などによりガスの濃度が短時間で急激に変化するため、この波形の形状が図１６(ハ)に示したように乱れる場合があり、比Ｌ１／Ｌ２が必ずしもガスの濃度、もしくは酸素濃度を反映するといは言えない。
このため、本発明においては、判定手段４は、は酸素センサ３により検出された酸素の濃度をも参照して測定手段６への信号として高濃度領域検出部１の信号を出力する。
However, in a narrow area, such as a tanker's hold, the gas concentration changes rapidly in a short time due to the opening and closing of the hatch, etc., so the shape of this waveform may be disturbed as shown in FIG. It cannot be said that the ratio L1 / L2 necessarily reflects the gas concentration or the oxygen concentration.
Therefore, in the present invention, the determination means 4 outputs the signal of the high concentration
なお、このように出力信号が特異的に変動したことを検出する手法としては、谷の信号レベルＬ１と、通電終了直前の信号レベルＬ２との比が１未満、例えば０．９８になったことを検出してもよい。
図１５は、空気に含まれる可燃性ガスの濃度と、Ｌ１とＬ１との比Ｌ１／Ｌ２を示すもので、接触燃焼型ガスセンサＳ2が検出範囲とする０以上、５％未満では、比Ｌ１／Ｌ２は、０．９８以上であり、また熱伝導型ガスセンサＳ1により確実に検出できる５％以上では比Ｌ１／Ｌ２は、０．９８未満であることが確認された。
As a method for detecting the specific fluctuation of the output signal in this way, the ratio between the valley signal level L1 and the signal level L2 immediately before the end of energization is less than 1, for example, 0.98. May be detected.
FIG. 15 shows the concentration of combustible gas contained in the air and the ratio L1 / L2 between L1 and L1, and when the contact combustion type gas sensor S2 has a detection range of 0 or more and less than 5%, the ratio L1 / L2 is shown. L2 is 0.98 or more, and it was confirmed that the ratio L1 / L2 is less than 0.98 at 5% or more that can be reliably detected by the heat conduction gas sensor S1.
これにより、切換手段５は、高濃度領域検出部１からの検出信号を測定手段６に出力して、高くなったガスの濃度を高濃度領域検出部１の信号と、データ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が可燃性ガスの濃度を出力する。
以下、
（Ａ）低濃度領域検出部２の指示値が１００％ＬＥＬ以上
（Ｂ）酸素センサ３の指示値が１９．５％以下で、かつＬ１／Ｌ２の値が０．９６以下
（Ｃ）酸素センサ３の指示値が１０％以下
（Ｄ）低濃度領域検出部２の指示値が−１０％ＬＥＬ以下
のいずれかの状態が検出されている限り、判定手段４は、高濃度領域検出部１の出力を測定手段６に出力させる。
As a result, the switching means 5 outputs the detection signal from the high concentration
Less than,
(A) The indication value of the low concentration
なお、環境中の可燃ガスの濃度が低く、かつその濃度が時間と共に上昇した場合には、低濃度領域検出部２からの信号のレベルが基準値を超えるから、これを判定手段４が検出して切換手段５が高濃度領域検出部１の信号を測定手段６に出力する。
When the concentration of the combustible gas in the environment is low and the concentration increases with time, the level of the signal from the low concentration
可燃性ガスの濃度が、時間と共に低下して高濃度領域検出部１の検出信号のレベルが基準値、この実施例では４％ｖｏｌ％を下回ると、切換手段５は低濃度領域検出部２からの検出信号を測定手段６に出力し、濃度の低い可燃性ガスを接触燃焼型ガスセンサＳ２の信号に基づいてデータ記憶手段７に格納されている検量線データに基づいて測定手段６が高い感度で測定する。
When the concentration of the combustible gas decreases with time and the level of the detection signal of the high concentration
以上説明したように本発明においては、酸素センサ３により酸素濃度を勘案しつつ低濃度領域検出部の出力形態に対応して高濃度領域検出部の出力を取り込むようにしたので、切換え動作の信頼性を高めることができ、被検ガスの濃度が上昇した場合にもその濃度を確実に検出することができる。
As described above, in the present invention, since the
すなわち、酸素濃度が同一であっても、不活性ガスの濃度により可燃性ガスの濃度が左右されるので、酸素濃度と可燃性ガスセンサによる可燃性ガスの濃度とを勘案してセンサを選択することにより、可燃性ガスの濃度に適したセンサを的確に選択することができる。 In other words, even if the oxygen concentration is the same, the concentration of the combustible gas depends on the concentration of the inert gas, so the sensor should be selected in consideration of the oxygen concentration and the concentration of the combustible gas from the combustible gas sensor. Thus, a sensor suitable for the concentration of the combustible gas can be accurately selected.
なお、上述の実施例においては、高濃度領域検出部１と低濃度領域検出部２とを同時に動作させているが、被検ガスの濃度に適した一方の検出部だけを作動させることも可能である。
すなわち、図１７に示したように切換手段５、または判定手段４からの信号をパルス発生手段１２、２２に出力させ、パルス発生手段１２、２２の動作をオン、オフさせたり、図１８に示したようにパルス発生手段１２、２２に電力を供給する電源１１、２１とパルス発生手段１２、２２との間にスイッチＳＷ1、ＳＷ2を接続して切換手段５、または判定手段４からの信号によりこれらのスイッチＳＷ1、ＳＷ2をオン、オフするよう構成することができる。
In the above-described embodiment, the high concentration
That is, as shown in FIG. 17, the signal from the switching means 5 or the judging means 4 is output to the pulse generating means 12 and 22, and the operation of the pulse generating means 12 and 22 is turned on or off. As described above, the
これによれば、被検ガスの検出に関与しない側の検出部１、２による電力消費をなくすることができる。
すなわち、測定開始時点では低濃度領域検出部２だけを作動させ、高濃度領域検出部１を休止状態に維持することにより、高度領域検出部１での電力消費をなくして電池の寿命を延長することが可能となる。
According to this, it is possible to eliminate power consumption by the
That is, by operating only the low concentration
一方、可燃性ガスの濃度による低濃度領域検出部２の出力形態と酸素センサ３による酸素濃度とにより、低濃度領域検出部２による可燃性ガスの検出領域、つまり測定値として出力するのに適した濃度領域を可燃性ガスの濃度が逸脱したことを確実に検出でき、その時点で高濃度領域検出部１を作動させ、また低濃度領域検出部２を休止させて高い濃度の可燃性ガスの測定値を出力する。
On the other hand, the output form of the low-concentration
これにより、電力消費を可及的に抑制しつつ、低濃度から高濃度までの可燃性ガスを確実に検出することができる。また、可燃性ガスの濃度が高い場合に接触燃焼型ガスセンサＳ２の温度が過熱するのを防止して、センサ寿命の短縮を防止することができる。 Thereby, combustible gas from a low concentration to a high concentration can be reliably detected while suppressing power consumption as much as possible. Further, when the concentration of the combustible gas is high, the temperature of the contact combustion type gas sensor S2 can be prevented from being overheated, and the sensor life can be prevented from being shortened.
１ 高濃度領域検出部
２ 低濃度領域検出部
３ 酸素センサ３
４ 判定手段
５ 切換手段
６ 測定手段
７ データ記憶手段
２４ ヒータコイル
２５ 電気絶縁層
２６ 酸化触媒層
Ｓ１ 熱伝導型ガスセンサ
Ｓ２ 接触燃焼型ガスセンサＳ２
ＳＷ1、ＳＷ2 スイッチ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
SW1, SW2 switch
Claims (2)
（Ａ）可燃性ガスの濃度が、前記接触燃焼型ガスセンサの正常な動作を保証できる程度に低く、かつ前記低濃度領域検出部の指示値が１００％ＬＥＬ以上、
（Ｂ）前記酸素センサの指示値が１９．５％以下で、かつ前記接触燃焼型ガスセンサの起動後の最小出力Ｌ１と検出周期の最終時の出力Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２が０．９６以下、
（Ｃ）前記酸素センサの指示値が１０％以下、
（Ｄ）低濃度領域検出部の指示値が−１０％ＬＥＬ以下、
のいずれかの場合には、前記高濃度領域検出部を前記切換手段により選択する間欠駆動型可燃性ガス検出装置。 A combustible gas detector that intermittently measures the concentration of combustible gas only during the detection cycle by switching the low-concentration region detection unit equipped with a catalytic combustion type gas sensor and the high-concentration region detection unit equipped with a heat conduction type gas sensor. In the sex gas detection device, an oxygen sensor is provided, and the following conditions (A) to (D):
(A) The concentration of the combustible gas is low enough to guarantee normal operation of the catalytic combustion type gas sensor, and the indicated value of the low concentration region detection unit is 100% LEL or more,
(B) The indicated value of the oxygen sensor is 19.5% or less, and the ratio L1 / L2 between the minimum output L1 after the start of the catalytic combustion gas sensor and the output L2 at the end of the detection cycle is 0.96 or less. ,
(C) The indicated value of the oxygen sensor is 10% or less,
(D) The indication value of the low concentration region detection unit is -10% LEL or less,
In any of the cases, the intermittent drive type combustible gas detection device that selects the high concentration region detection unit by the switching means.
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