(57)【要約】【課題】  信頼性の高い信号処理を行うことのできる水素炎イオン化式センサー装置、および、十分に高い携行性および利便性が得られ、しかも、所期のガス検知を安定的に行うことのできる可搬型の水素炎イオン化式ガス検知器を提供すること。【解決手段】  水素炎イオン化式センサー装置は、水素炎イオン化式センサー部と、この水素炎イオン化式センサー部を構成するセンサーケースに固定して設けられた、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板と、この信号処理用回路基板を支持する箱状の金属ケースと、この金属ケース内において、絶縁板によって信号処理用回路基板と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板とを有する。水素炎イオン化式ガス検知器は、上記水素炎イオン化式センサー装置を備えてなる。【選択図】  図２
2006194648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素炎イオン化式センサー部と、この水素炎イオン化式センサー部を構成するセンサーケースに固定して設けられた、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板と、この信号処理用回路基板を支持する箱状の金属ケースと、この金属ケース内において、絶縁板によって信号処理用回路基板と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板とを有することを特徴とする水素炎イオン化式センサー装置。
【請求項２】
信号処理用回路基板と電源用回路基板とが絶縁板を介して対向する状態で、互いに並行に延びるよう配置されており、信号処理用回路基板と電源用回路基板との、基板表面に対する垂直方向の離間距離の大きさが４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水素炎イオン化式センサー装置。
【請求項３】
可搬型の水素炎イオン化式ガス検知器であって、
水素炎イオン化式センサー部と、この水素炎イオン化式センサー部を構成するセンサーケースに固定して設けられた、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板と、この信号処理用回路基板を支持する箱状の金属ケースと、この金属ケース内において、絶縁板によって信号処理用回路基板と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板とを有する水素炎イオン化式センサー装置を備えてなることを特徴とする水素炎イオン化式ガス検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素炎イオン化式センサー装置およびこの水素炎イオン化式センサー装置を備えた水素炎イオン化式ガス検知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば炭化水素ガスの濃度を検知する方法の一として、例えば炭化水素ガスの気体分子を水素炎中でイオン化してイオン電流を検出し、その検出結果に基づいて炭化水素ガスの濃度を検知する方式が利用されている。
【０００３】
このような検知方式を利用した、いわゆる水素炎イオン化式ガス検知器は、燃焼室内に供給される水素ガスが点火されることによって形成される水素炎に対してサンプルガスを接触させて当該サンプルガスを熱分解させ、これにより生ずるイオン電流を検出することによりサンプルガスに含まれる炭化水素ガスの濃度を検知するものである。
そして、このような水素炎イオン化式ガス検知器においては、例えば作業領域などにおいて、その場でガス検知を行うことが必要とされる場合も少なくないことなどから、可搬型のものが提案されており、例えば地中に埋設された導管および供給管からのガス漏洩検査などに用いられている。
【０００４】
而して、水素炎イオン化式ガス検知器を可搬型のものとして構成する場合においては、基本的には、目的とする作業などを実行する上で大きな障害とならず、十分に高い携行性および利便性が得られるよう、できるだけ小型のものであることが望まれる。
また、限られた大きさのスペースに必要なすべての構成部材を収納する必要があるため、センサー部による検出信号についての信号処理用回路基板が他の構成部材による悪影響を受けることが少なくないことから、各構成部材が合理的に配置されたものでありながら、高い信頼性で信号処理を行うことができるものであることが必要とされる。例えば、可搬型のものは、通常、駆動源として電池が利用されており、電池電圧を適宜の昇圧回路によって昇圧した状態で供給する構成とされているため、昇圧回路が高電圧となることによって、信号処理用回路基板に対して悪影響を及ぼすことがなく、しかも、当該回路間等において、短絡を生じないものであることが望まれる。
【０００５】
さらに、一般的に、例えば引火による危険性のある環境で使用される機器においては、本質安全防爆性についての基準を満足するものであることが必要とされ、例えば、可搬型のガス検知器についていえば、回路装置を防爆容器内に格納するなどの措置を講ずることによって本質安全防爆性に対する対策がなされている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−２８０５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、水素炎イオン化式センサー部による検出信号について、信頼性の高い信号処理を確実に行うことのできる水素炎イオン化式センサー装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記水素炎イオン化式センサー装置を備えてなる可搬型のものであって、十分に高い携行性および利便性を得ることができ、しかも、所期のガス検知を安定的に行うことのできる水素炎イオン化式ガス検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水素炎イオン化式センサー装置は、水素炎イオン化式センサー部と、この水素炎イオン化式センサー部を構成するセンサーケースに固定して設けられた、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板と、この信号処理用回路基板を支持する箱状の金属ケースと、この金属ケース内において、絶縁板によって信号処理用回路基板と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の水素炎イオン化式センサー装置においては、信号処理用回路基板と電源用回路基板とが絶縁板を介して対向する状態で、互いに並行に延びるよう配置されており、信号処理用回路基板と電源用回路基板との、基板表面に対する垂直方向の離間距離の大きさが４ｍｍ以上である構成とされていることが好ましい。
【０００９】
本発明の水素炎イオン化式ガス検知器は、可搬型のものであって、
水素炎イオン化式センサー部と、この水素炎イオン化式センサー部を構成するセンサーケースに固定して設けられた、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板と、この信号処理用回路基板を支持する箱状の金属ケースと、この金属ケース内において、絶縁板によって信号処理用回路基板と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板とを有する水素炎イオン化式センサー装置を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の水素炎イオン化式センサー装置によれば、基本的には、水素炎イオン化式センサー部が信号処理用回路基板に固定されているため、当該水素炎イオン化式センサー部による検出信号を、近接した検出信号増幅回路により速やかに処理することができ、しかも、金属ケースによって他の構成部材によるノイズが遮蔽されるので、信頼性の高い信号処理を確実に行うことができる。
【００１１】
また、電源用昇圧回路部と信号処理用回路部とを一の回路基板上から分離させて別個の基板上に配設すると共に信号処理用回路基板と電源用回路基板とを立体的に配列することにより、信号処理用回路および電源用回路の両者の間の絶縁空間距離及び沿面距離を十分に確保することができるので、十分に信頼性の高い本質安全防爆性を有するものとして構成することができると共に、部品実装面積を減らすことができるので、センサー装置それ自体の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記水素炎イオン化式センサー装置を備えた本発明の水素炎イオン化式ガス検知器によれば、水素炎イオン化式センサー装置それ自体が小型のものであるので、ガス検知器全体を小型のものとして構成することができる結果、十分に高い携行性および利便性が得られると共に、水素炎イオン化式センサー装置が信頼性の高い信号処理を確実に行うことができるものであるので、所期のガス検知を安定的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の水素炎イオン化式ガス検知器の一例における、ガス検知器本体の構成の概略を示す説明図である。
１０はガス検知器本体であって、人が背負って携行することのできる、いわば「ランドセル型」の箱状のハウジング１１を備えている。本明細書において定義する方向は、立っている人が当該ガス検知器本体１０を背負ったときの状態に基づくものである。
ハウジング１１の内部における上方部には、２本の棒状の可充電型電池１２Ａが各々上下方向に延びるよう並んで配置されてなる電池室１２が形成されていると共に、電池室１２の一側（図１において右側）に、水素炎イオン化式センサー部３１と信号処理用回路および電源供給用回路を備えた制御部４０とからなる水素炎イオン化式センサー装置（以下、単に、「センサー装置」という。）３０が配置され、電池室１２の他側（図１において左側）に、燃焼ガスである水素ガスをセンサー装置３０に供給するための水素ガスボンベ２０が配置されている。
【００１５】
また、ハウジング１１の内部における下方部には、水素ガスボンベ２０と並行に上下方向に延びる水素ガス供給流路形成部材１５Ａを介して水素ガスボンベ２０に接続されると共に、ハウジング１１の側壁に向かって横方向外方に延び、センサー装置３０の下方位置より上方に向かって延びる水素ガス供給流路形成部材１５Ｂを介してセンサー装置３０に接続された、水素ガスの供給量を調整する流量調整バルブ１５、およびガス検知器本体１０の一側に設けられたサンプルガス導入用コネクター部１６に接続されると共にサンプルガス供給流路形成部材１７Ａを介してセンサー装置３０に接続されたサンプルガス吸引ポンプ１７が配置されている。
このガス検知器本体１０においては、燃焼ガスである水素ガスとサンプルガス（測定ガス）とが分離された状態でセンサー装置３０に供給される構造とされている。
【００１６】
水素ガスボンベ２０は、頚部２１Ａを形成する筒状部分と、この頚部２１Ａに連続する当該頚部２１Ａより大径の胴部２１Ｂを形成する有底筒状部分とにより構成された耐圧容器２１を備え、この耐圧容器２１内に、水素ガス供給源である例えば粉末状（粒状）の水素吸蔵合金（図示せず）が充填されてなるものである。以下、この水素ガスボンベ２０を「水素吸蔵合金ボンベ２０」という。水素吸蔵合金ボンベ２０内の水素ガス圧は、通常の条件すなわち常温常圧環境下において、例えば１ＭＰａ程度とされている。
そして、耐圧容器２１の頚部２１Ａには、水素ガス供給用ガス流路を開閉して水素ガスの供給をＯＮ−ＯＦＦする図示しない水素ガス供給用バルブ機構が、頚部２１Ａの内周面に形成された例えばネジ溝に螺合されて一体的に装着されており、水素ガス供給用ガス流路を開閉する機能部が耐圧容器２１の頚部２１Ａ内に収容された状態とされている。
【００１７】
このガス検知器本体１０においては、水素吸蔵合金ボンベ２０から噴出された１ＭＰａ程度の高圧状態の水素ガスを適正な大きさのガス圧、例えば０．０５〜０．３ＭＰａに減圧した状態で供給するための圧力調整器２５が配置されている。
圧力調整器２５の出口部分には、二次圧力計２６が接続されており、水素ガスのセンサー装置３０に対するガス供給圧力の監視が行われ、その監視結果に基づいて流量調整バルブ１５の開閉状態の制御が行われる。
【００１８】
図１において、２７は、水素吸蔵合金ボンベ２０に一体的に装着された水素ガス供給用バルブ機構を開閉する水素ガス供給用バルブ機構開閉用ノブであって、この水素ガス供給用バルブ機構開閉用ノブ２７が検出者によって押しまわされることにより水素ガス供給用バルブ機構が開状態とされて水素ガスが水素吸蔵合金ボンベ２０より噴出される。
２８は、水素ガス供給用バルブ機構を開閉する水素ガス供給動作と連動してガス検知器本体１０の電源スイッチをＯＮ−ＯＦＦするガス検知器本体起動用のスイッチ手段であるマイクロスイッチである。
【００１９】
以下、本発明の水素炎イオン化式ガス検知器におけるセンサー装置３０の構成について詳細に説明する。
図２は、本発明の水素炎イオン化式ガス検知器におけるセンサー装置の一例における構成の概略を、金属ケースの一部を除いた状態で示す正面図、図３は、図２に示すセンサー装置を金属ケースの一部を除いた状態で示す右側面図、図４は、図２に示すセンサー装置の上面図、図５は、図２に示すセンサー装置の下面図である。
このセンサー装置３０は、上述したように、水素炎イオン化センサー部３１と、制御部４０とにより構成されている。
【００２０】
水素炎イオン化式センサー部３１は、円筒状の燃焼室を形成するセンサーケース３２を備えてなり、燃焼ガスである水素ガスとサンプルガスとが分離された状態で燃焼室内に供給される構成のものである。
３４は、制御部４０における信号処理回路基板４１および電源用回路基板４５に電気的に接続されたプリント回路基板であって、可充電型電池１２Ａからの駆動用電力を水素炎イオン化式センサー部３１における各構成部材に対して供給する機能を有すると共に、水素炎イオン化式センサー部３１による検出信号を信号処理回路基板４１に伝達する機能を有する。
３５は、水素ガスを燃焼室内に供給するための水素ガス供給部における流路接続用コネクターであって、この接続用コネクター３５には、水素ガス供給流路形成部材１５Ｂ（図１参照。）が接続されている。また、３６は、サンプルガスを燃焼室内に供給するためのサンプルガス供給部にける接続用コネクターであって、この接続用コネクター３６には、サンプルガス供給流路形成部材１７Ａ（図１参照。）が接続されている。
３３は、センサーケース３２の上端開口部を塞ぐよう設けられた不燃性のガス透過性カバー板であって、例えばステンレス鋼粉末の焼結体により構成されている。
【００２１】
センサー装置３０を構成する制御部４０は、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板４１と、この信号処理用回路基板４１を支持する箱状の金属ケース４２と、この金属ケース４２内において、絶縁板５０によって信号処理用回路基板４１と隔離して配置された、昇圧回路を含む電源用回路基板４５とを有する。図１乃至図５において、４７は、金属ケース４２の他側（図１において左側）に設けられた、ガス検知器本体１０のハウジング１１に対する固定用部材である。
【００２２】
金属ケース４２は、例えばアルミニウムよりなり、平板状のトップケース４２Ａと、このトップケース４２Ａが一側（図２において上方側）に固定された矩形枠状のボトムケース４２Ｂと、このボトムケース４２Ｂの上端および下端に固定された上端側支持板４３および下端側支持板４４とにより構成されている。
そして、金属ケース４２における上端側支持板４３には、水素炎イオン化式センサー部３１における水素ガス供給部の接続用コネクター３５およびサンプルガス供給部の接続用コネクター３６が挿通された状態で、センサーケース３２が例えばネジにより固定されている。
【００２３】
金属ケース４２内には、検出信号増幅回路を含む制御回路を有する信号処理用回路基板４１がトップケース４２Ａと対向して上下方向（図２において左右方向）に延びる状態で配置されており、両端部が、水素炎イオン化式センサー部３１におけるプリント回路基板３４と電気的に接続された信号処理用回路基板保持用コネクター部材４６によって保持されている。従って、金属ケース４２には、水素炎イオン化センサー部３１を構成するセンサーケース３２が固定されていることから、水素炎イオン化センサー部３１が、実質的に、信号処理用回路基板４１に固定された状態とされている。
【００２４】
また、金属ケース４２内には、昇圧回路を有する電源用回路基板４５が、信号処理用基板４１に対して横方向外方側に離間した位置において、絶縁板５０を介して信号処理用回路基板４１と対向して並行に延びる状態で配置されており、両端部が、金属ケース４２に固定された矩形枠状の電源用回路基板支持部材４８によって支持されている。
【００２５】
絶縁板５０は、その大きさが例えば信号処理用回路基板４１より小さく、かつ、電源用回路基板４５より大きいものであって、信号処理用回路基板４１と電源用回路基板４５との間に位置されるよう、筒状のスペーサ部材５１によって金属ケース４２の壁面と離間した位置において、信号処理用回路基板４１および電源用回路基板４５と並行に延びるよう固定されて設けられている。従って、金属ケース４２内において、電源用回路基板支持部材４８および絶縁板５０によって区画された空間が形成され、この空間内に、電源用回路基板４５が配置されることにより、絶縁板５０によって信号処理用回路基板４１と隔離された状態が達成されている。
絶縁板５０の厚みは、例えば０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
信号処理用回路基板４１と電源用回路基板４５との、基板表面に対する垂直方向の離間距離の大きさＬは、例えば４ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、センサー装置３０それ自体が可及的に小型のものとされながら、信号処理用回路基板４１および電源用回路基板４５の両者の間の絶縁空間距離及び沿面距離を十分に確保することができ、十分に信頼性の高い本質安全防爆性を有するものとして構成することができる。
【００２７】
上端側支持板４３および下端側支持板４４は、金属ケース４２の背面（図２において下面）より後方（図３において上方）に突出する板状の支持部分４３Ａ、４４Ａを有し、センサー装置３０が、これらの支持部分４３Ａ、４４Ａによって、ガス検知器本体１０のハウジング１１の壁面より離間した状態で固定されている。
【００２８】
上記構成の水素炎イオン化式ガス検知器は、例えば測定個所におけるサンプルガス（測定ガス）を導入するためのサンプルガス採取用ノズル（図示せず）をガス検知器本体１０のサンプルガス導入用コネクター部１６に接続した後、検出者がガス検知器本体１０を背負い、サンプルガス採取用ノズルを持った状態で、測定個所において検出者に携行されて使用される。
【００２９】
ガス検知動作を開始するに際しては、先ず、検出者によって、水素ガス供給用バルブ機構開閉用ノブ２７が押し回されることにより、水素ガス供給用バルブ機構が開状態とされて水素ガスが水素ガス供給流路形成部材１５Ａ、１５Ｂを介して所定の供給量でセンサー装置３０に供給されると共に、マイクロスイッチ２８が水素ガス供給用バルブ機構開閉用ノブ２７によって押圧されることによってガス検知器本体１０の電源スイッチがＯＮとされ、サンプルガスがサンプルガス吸引ポンプ１７によって吸引されてセンサー装置３０に所定の供給量で供給される。ここに、ガス検知器本体１０の電源スイッチがＯＮ状態とされた場合には、可充電型電池１２による電池電圧が電源用回路基板４５における昇圧回路によって昇圧された状態で各構成部材に供給される。
【００３０】
センサー装置３０においては、水素吸蔵合金ボンベ２０から供給された水素ガスが点火されて水素炎が発生された状態において、水素ガスと分離された状態で供給されたサンプルガスが水素炎に接触されることによって当該サンプルガス中に含まれる炭化水素が熱分解され、これにより発生する陽イオンの量が電流値として検出され、検出信号が出力される。そして、水素炎イオン化式センサー部３１による検出信号が、プリント回路基板３４を介して信号処理用回路基板４１に伝達され、例えば適宜の検出信号増幅回路によって検出信号の出力が増幅された状態で、炭化水素ガス濃度が検知され、その結果が測定ガス採取用プローブの表示部に表示される。
【００３１】
而して、上記構成の水素炎イオン化式ガス検知器によれば、水素炎イオン化式センサー部３１が信号処理用回路基板４１に固定されてなるセンサー装置３０を備えていることにより、水素炎イオン化式センサー部３１による検出信号を、近接した検出信号増幅回路を含む信号処理用回路基板４１により速やかに処理することができ、しかも、金属ケース４２によって他の構成部材によるノイズが遮蔽されるので、信頼性の高い信号処理を確実に行うことができる。
また、信号処理用回路と電源用昇圧回路とを一の基板上から分離させて各回路を信号処理用回路基板４１および電源用回路基板４５として別個に構成すると共に信号処理用回路基板４１と電源用回路基板４５とを立体的に配列することにより、信号処理用回路４１および電源用回路の両回路間の絶縁空間距離及び沿面距離を十分に確保することができるので、十分に信頼性の高い本質安全防爆性を有するものとして構成することができることに加え、部品実装面積を減らすことができるので、センサー装置３０それ自体の小型化を図ることができる。
従って、ガス検知器全体を小型のものとして構成することができる結果、十分に高い携行性および利便性が得られると共に、所期のガス検知を安定的に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、信号処理用回路基板および電源用回路基板の配置パターンは、信号処理用回路基板および電源用回路基板の両者が絶縁板によって隔離されると共に、防爆性の基準を満足するように配置されていれば、特に制限されるものではなく、適宜に変更することができる。
また、水素ガスとサンプルガスとが分離された状態でセンサー装置に供給される構成のものであっても、水素ガスとサンプルガスとが混合された状態でセンサー装置に供給される構成のものであっても、いずれの構成であってもよい。
さらに、ガス検知結果を表示する表示部がガス検知器本体に設けられた構成、あるいは、測定中において水素炎が消炎したこと、あるいは、測定個所における雰囲気が危険な状態にあることなどを報知するための警報報知機構が設けられた構成とすることができる。  また、上記実施形態においては、ガス検知器本体が検出者によって背負われて使用される場合について説明したが、適宜の装着具によってガス検知器本体を肩に吊り下げた状態で使用しても、例えばガス検知器本体載置用の手押し車を用い、地上を走行させて使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の水素炎イオン化式ガス検知器の一例における、ガス検知器本体の構成の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の水素炎イオン化式ガス検知器におけるセンサー装置の一例における構成の概略を、金属ケースの一部を除いた状態で示す正面図である。
【図３】図２に示すセンサー装置を金属ケースの一部を除いた状態で示す右側面図である。
【図４】図２に示すセンサー装置の上面図である。
【図５】図２に示すセンサー装置の下面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ガス検知器本体
１１  ハウジング
１２  電池室
１２Ａ  可充電型電池
１５  流量調整バルブ
１５Ａ  水素ガス供給流路形成部材
１５Ｂ  水素ガス供給流路形成部材
１６  サンプルガス導入用コネクター部
１７  サンプルガス吸引ポンプ
１７Ａ  サンプルガス供給流路形成部材
２０  水素ガスボンベ（水素吸蔵合金ボンベ）
２１  耐圧容器
２１Ａ  頚部
２１Ｂ  胴部
２５  圧力調整器
２６  二次圧力計
２７  水素ガス供給用バルブ機構開閉用ノブ
２８  マイクロスイッチ
３０  センサー装置
３１  水素炎イオン化式センサー部
３２  センサーケース
３３  ガス透過性カバー板
３４  プリント回路基板
３５  水素ガス供給部の接続用コネクター
３６  サンプルガス供給部の接続用コネクター
４０  制御部
４１  信号処理用回路基板
４２  金属ケース
４２Ａ  トップケース
４２Ｂ  ボトムケース
４３  上端側支持板
４３Ａ  支持部分
４４  下端側支持板
４４Ａ  支持部分
４５  電源用回路基板
４６  信号処理用回路基板保持用コネクター部材
４７  固定用部材
４８  電源用回路基板支持部材
５０  絶縁板
５１  スペーサ部材
【図１】
2006194648.tif 000003
【図２】
2006194648.tif 000004
【図３】
2006194648.tif 000005
【図４】
2006194648.tif 000006
【図５】
2006194648.tif 000007