(57)【要約】  可搬型の較正可能なガス検出器が、多位置のガス流入制限オリフィスを含む。このオリフィスが較正用位置にあるとき、較正用ガスの供給源を活動化し、オリフィスを介して流れる周囲空気内に拡散するある量のガスを送ることができる。次いで、較正ガスを検知することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのガス流入ポート及び較正流又は非較正流の一方をもたらすオリフィスを有するガスセンサと、
前記オリフィスが較正流をもたらすとき較正ガスを送る所定の較正ガスの供給源とを備える装置。
【請求項２】
前記供給源が所定の量の較正ガスを送る請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記較正ガスが少なくとも水素、硫化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、及びメタンを含むクラスから選択される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガスセンサ内への周囲空気の流れを促進する要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ガスセンサに流れ込む周囲空気が前記較正ガスと混合する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ガスセンサに流れ込む周囲空気が所定の量の較正ガスと混合する請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記要素がガスポンプを含む請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記ガスセンサが、ガス検知領域に入る前に較正ガスが周囲空気の流れに入るように前記供給源が配置される少なくとも１つの内部流路を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記オリフィスが、制御信号に応答して、較正流をもたらす状態から非較正流をもたらす状態に変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
流れ誘発ポンプを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ガスセンサが、内部ガス検知領域を有する中空ハウジングを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記オリフィスが、前記内部ガス検知領域と流れ連通する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ポンプが、前記オリフィスを介し、前記供給源を通過し、前記ガス検知領域内に入るガス流を誘導する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも前記ポンプ及び前記オリフィスに結合された制御回路を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御回路が前記供給源に結合される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記オリフィスが、少なくとも一部には、前記制御回路からの少なくとも１つの信号に応答して、較正流をもたらす状態から非較正流をもたらす状態に移動する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御回路が、較正ガスを送るように前記供給源を活動化させる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記供給源が、所定の量の較正ガスを送る、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
内部ガス流路が結合された少なくとも１つのガス流入ポートを含むハウジングと、
前記ガス流路と流れ連通する較正ガスの供給源と、
周囲空気が流れ込むガスセンサと、
前記ガス流路に結合されたポンプと、
前記流入ポートに結合され、前記流路内への流れを制限する狭窄状態と、第２の異なる状態とを有する、多状態オリフィスと、を備える較正可能なガス検出器。
【請求項２０】
前記オリフィスを状態間で切り替える制御回路を含む請求項１９に記載の検出器。
【請求項２１】
前記制御回路が、前記オリフィスが狭窄状態にある間に較正ガスを送るように前記供給源を活動化させる請求項１９に記載の検出器。
【請求項２２】
前記ポンプが、少なくとも前記供給源が活動化されている間、活動化される請求項２１に記載の検出器。
【請求項２３】
前記オリフィスが、状態間で移動可能である請求項１９に記載の検出器。
【請求項２４】
前記オリフィスが、状態間で、手動で移動可能である請求項２３に記載の検出器。
【請求項２５】
前記供給源を活動化させ、それにより前記較正ガスを生成するための、手動操作可能な制御部材を含む請求項２４に記載の検出器。
【請求項２６】
選択されたキャリア流体の、制限された流れをもたらすステップと、
選択された較正流体を検知領域に拡散するステップと、
前記較正流体の濃度を検知するステップと、を含む方法。
【請求項２７】
所定の量の較正流体を前記キャリア流体内に拡散するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
もたらすステップが、前記較正用流体を生成するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
生成するステップが、電気エネルギーを較正用ガスの供給源に結合するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
もたらすステップが１〜１００ｃｃ／分の範囲内の流量をもたらすステップを含む請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出器に関する。より詳細には、本発明は、自己較正機能を含むガス検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ガスセンサは既知であり、水素、一酸化炭素、二酸化炭素など、様々なガスを検知するために使用されている。既知のガスセンサは、それらの所期の目的に対して有用かつ効果的であるが、時間の経過につれて感度を失う可能性があることが理解されている。たとえば、電気化学的なタイプのガスセンサに関しては、そのようなセンサは、センサ内のガスを検出することに関連して使用される触媒電極を組み込んでいる。その電極の活動は、その構造の汚染及び汚損により、時間の経過につれて徐々に低下する傾向がある。従って、関連センサの感度が低下する、又は下方にドリフトする傾向がある。その結果、そのようなセンサを時々較正することができることが望ましい。
【０００３】
[0003]較正ガスを生成することができる構造が注目され、開発されている。１つのそのような構造は、「Calibration Device For Gas Sensors」として先に出願されている、２００４年５月２８日に出願され、第２００５／０２６２９２４号として２００５年１２月１日に公開された米国特許出願第１０／８５６，３６３号に開示されている。他のそのような構造は、２００５年５月２４日に先に出願され、第２００６／０２６６０９６号として２００６年１１月３０日に公開された「Calibration Device For Carbon Dioxide Sensor」という名称の米国特許出願第１０／９０８，７３７号に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]較正ガスを生成するための装置及び方法以上に、容易かつ都合よく較正することができるガスセンサが引き続き求められている。好ましくは、そのようなユニットは、実質的に自己完結型とすることができるであろう。また、そのようなユニット、特に可搬型ガス検出器の製造コスト、サイズ、又は重量を著しく増やすことなしに、そのようなユニットが自己較正機能を組み込むことができるならば好ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0008]本発明の実施形態は多数の様々な形態をとることができるが、本開示は本発明の原理ならびに本発明を実施する最良の形態を例示するものと見なすべきであり、例示されている特定の実施形態に本発明を限定しないものとすることを理解して、本発明の特定の実施形態が図面に示されており、それらについて本明細書で詳細に述べる。
【０００６】
[0009]本発明を実施する、またガス入口端を有する流路、及びそれに関連付けられたオリフィスを組み込む自己較正ガス検出器。較正ガスのジェネレータならびにガスセンサが、流路に結合される。最後に、望むなら、ポンプを流路に結合することもできる。[0010]本発明によれば、較正工程を実施するために、オリフィスは、流路の入口を制限又は狭窄するような状態に移動される、又は切り替えられる。これにより、周囲空気（ambient atmosphere）がセンサに流れるのが制限される。
【０００７】
[0011]較正ガスのポンプ及び供給源は、共に活動化させることができる。ポンプは、活動化されたとき、ガスセンサを通過する通常動作時の流れに比べて低減された流量で、周囲空気がガスセンサの検知領域を通過するようにする。活動化された較正ガスの供給源は、既知の量のそのガスを生成する。[0012]較正工程をさらに改善するために、周囲温度、湿度、及び圧力を測定する追加のセンサを組み込むことができることを当業者なら理解するであろう。というのは、これらの変数が、ガスの知覚濃度に影響を及ぼす可能性があるからである。また、フィルタ又は選択的に浸透性の膜を、流路の入口を覆うように設け、センサを損傷するおそれがある有害な粒子及びガスの流入を防止することができる。
【０００８】
[0013]較正ガスは、流路を横断する流入周囲空気内に拡散する。次いで、この混合物は、ガスセンサの検知領域に流れ込む、又は検知領域を介して流れる。センサはそれに応答し、それに対応する出力信号を生成し、その出力信号は、較正するために、またセンサの性能特性に関して決定をするために使用することができる。[0014]本発明によれば、１〜１００ｃｃ／分の範囲内の低減された流量が特に有利である。というのは、その工程に必要とされる較正ガスの量が削減されるからである。次いで、これにより、ガスジェネレータのサイズ及び電力消費を低減することができる。
【０００９】
[0015]較正ガスは、様々な既知の化学反応又は電気化学反応のいずれか１つによって生成することができる。たとえば、選択薬品は、分解するまで加熱することができる。他の形態のガス生成も本発明の精神及び範囲内に入る。較正ガスは、水素、硫化水素、二酸化炭素、メタン、一酸化炭素、及びそれぞれのセンサが応答する他のガスを含むことができる。[0016]本発明を実施する検出器もまた、自己検査式である。たとえば、周囲空気が引き込まれる流路が清浄であるかどうか、又は閉塞の徴候を示しつつあるかどうか判定することができる。さらに、サンプリングポンプが期待通り機能しているかどうか判定することも可能である。
【００１０】
[0017]本発明の他の態様では、機械的に移動可能なオリフィスによって流路を制限することができる。オリフィスは、流路又はサンプリング経路を介するガス流を著しく削減する、入口を部分的に閉じる較正位置に移動させることができる。オリフィスは、較正工程が終わった後で通常動作位置に移動させることができる。[0018]本発明の他の態様では、サンプルポンプは、ペリスタポンプ、ダイアフラムポンプ、あるいは電子ポンプとして、すべて限定なしに実装することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[0019]図１は、本発明によるガス検出器１０を示す。検出器１０は、入口端１４及び出口端１６を有する流路１２を組み込んでいる。通常動作時には、周囲空気が流路１２の入口端１４から出口端１６に、方向２０で流れることができる。[0020]検出器１０は、少なくとも２つの異なる状態を示すことができるオリフィス２４を組み込んでいることができる。１つの状態では、オリフィス２４は、流路１２内への流入周囲空気を制限する。図１に示されているこの状態では、周囲空気は、通常動作に比べて低減された流量で流路１２を通過するものと予想することができる。較正機能を実施しないとき、オリフィス２４は、入口１４から機械的に摺動又は回転させることができる。
【００１２】
[0021]あるいは、オリフィス２４は、非狭窄状態を電気的に呈することができる。非狭窄状態は、オリフィス２４を物理的に移動する、電気で始動されるトランスデューサによって達成することができる。また、オリフィス２４は、当業者には理解されるように、狭窄状態から非狭窄状態に電子的に切り替えることができるであろう。[0022]また、検出器１０は、ガスジェネレータ２６及びガスセンサ３０をも組み込んでいる。ガスセンサ３０は、任意の所望の技術を用いて実装することができる。センサ３０の詳細が本発明を限定するものではないことは理解されよう。
【００１３】
[0023]ガスジェネレータ２６は、流路１２内で、全体的に３２で示されている所定の量の較正ガスを生成するように電気で始動させることができる。較正ガス３２は、流路１２内を流れる周囲空気のストリーム内に拡散する。ポンプ３４を出口１６に結合し、流路１２を介して周囲空気及び較正ガス３２の流れを生成することができる。[0024]ジェネレータ２６を始動し、センサ３０から入力を受け取り、ポンプ３４を始動するように電気信号を送るために、制御回路４０を設けることができる。検出器１０は、ハウジング４２内で担持されてもよく、ハウジング４２は、当業者には理解されるように、１つ又は複数のバッテリなど電源を含むこともできる。
【００１４】
[0025]図２は、本発明を実施する検出器１０’の正面図である。図１の検出器１０の諸要素に対応する図２の検出器１０’の諸要素には、同じ識別数字が割り当てられている。図２に示されているように、本発明の一実施形態では、図３で最もよくわかるオリフィス２４ｂを有する可動プレート２４ａを設けることができる。
【００１５】
[0026]プレート２４ａは、流路１２に対して、４４で全体的に示されている第１及び第２の方向で移動可能である。較正又は制限位置では、流路１２を部分的に閉じるプレート２４ａ。プレート２４ａは、オリフィス２４ｂを介してのみ周囲空気の流入を可能にする。この状態にあるとき、制御電子回路４０は、較正ガスジェネレータ２６ならびにポンプ３４を始動することができ、ポンプ３４は、開口２４ｂを介して引き込まれた周囲空気とジェネレータ２６からの較正ガス３２の混合物を送る。その混合物は、流路１２を介してガスセンサ３０に提供される。較正ガス３２は、センサ３０内に拡散し、又はセンサ３０を通り過ぎ、それによって較正ガス３２を検出することができる。
【００１６】
[0027]制御電子回路４０に結合されるセンサ３０からの出力は、センサ３０の、較正ガス３２に対する応答を示す電気信号をもたらす。電子回路４０は、センサ３０の自動又は半自動較正を、センサから受け取られた信号に応答して実施することができる。[0028]電子回路４０は、望むなら、ディスプレイ４６を駆動し、検知された較正ガスの濃度を提供することができる。あるいは、ディスプレイ４６は、図２及び図３に示されているようにプレート２４ａが非狭窄状態で位置する通常動作時に、検知された周囲ガスの指示（ｉｎｄｉｃｉｕｍ）、たとえばｐｐｍを提供することができる。電源４８は、当業者には理解されるように、充電式バッテリ又は交換可能なバッテリで実装することができる。
【００１７】
[0029]要約すれば、開口２４ｂを有するプレート２４ａの使用により、流路又はサンプリング経路１２を介するガス流が著しく削減される。次いでこれは、特定の濃度を達成するために必要とされる較正ガスの量を削減する。次いでこれは、ガスジェネレータ２６ならびに電源４８のサイズ及び電力要件を削減することができる。[0030]前述より、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、多数の変形及び修正を行うことができることが理解されよう。本明細書に示されている特定の装置に対する限定は意図されておらず、推論すべきでもないことを理解されたい。当然ながら、添付の特許請求の範囲により、その特許請求の範囲内に入る修正すべてを包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による自己較正ガス検出器の概略ブロック図である。
【図２】本発明による自己完結型、可搬型のガス検出器の正面図である。
【図３】図２の検出器の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月30日(2008.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのガス流入ポート（１４）及び較正流又は非較正流の一方をもたらすオリフィス（２４）を有するガスセンサ（１０）と、
前記オリフィス（２４）が較正流をもたらすとき較正ガスを送る所定の較正ガスの供給源（２６）と、を備える装置。
【請求項２】
前記供給源（２６）が所定の量の較正ガスを送る請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記較正ガスが少なくとも水素、硫化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、及びメタンを含むクラスから選択される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガスセンサ（１０）内への周囲空気の流れを促進する要素（３４）を含む請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2009524824.tif 000006
2009524824.tif 000007