(57)【要約】【課題】      最大ガス濃度を確実に検出することができる携帯式可燃性ガス濃度測定装置を提供する。【解決手段】  可燃性ガスを吸気するガス吸気手段と、当該吸気された可燃性ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記検出されたガス濃度を表示する単一の表示手段と、前記ガスセンサが検出するガス濃度について、通常モードでは検出されたガス濃度のうち最大ガス濃度値を前記表示手段に表示し、瞬時値表示指令に応答して瞬間的なガス濃度値を前記表示手段に表示しながら前記最大ガス濃度値を記憶し、前記瞬時値表示指令の終了に応答して前記通常モードに戻す制御手段とを有することを特徴とする携帯式可燃性ガス濃度測定装置である。【選択図】    図１
2006119060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスを吸気するガス吸気手段と、
当該吸気された可燃性ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、
前記検出されたガス濃度を表示する単一の表示手段と、
前記ガスセンサが検出するガス濃度について、通常モードでは検出されたガス濃度のうち最大ガス濃度値を前記表示手段に表示し、瞬時値表示指令に応答して瞬間的なガス濃度値を前記前記表示手段に表示しながら前記最大ガス濃度値を記憶し、前記瞬時値表示指令の終了に応答して前記通常モードに戻す制御手段とを有することを特徴とする携帯式可燃性ガス濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ガスセンサは、吸気された可燃性ガスが接触し燃焼する温度を介してガス濃度を検出する接触燃焼式ガスセンサであることを特徴とする携帯式可燃性ガス濃度測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御手段は、ゼロ調整指令に応答して、前記瞬時値が所定の基準濃度未満の場合に前記最大ガス濃度値をリセットし且つ前記ガスセンサのゼロ点校正を行い、前記瞬時値が所定の基準濃度以上の場合にエラー状態にすることを特徴とする携帯式可燃性ガス濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯式可燃性ガス濃度測定装置に関し、特に、所定の領域での可燃性ガスの濃度測定に適した携帯式可燃性ガス濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスや石油などを燃料として燃焼させる機器の定期点検において、ガス機器の排出ガス内の一酸化炭素ガス（以下ＣＯガス）の濃度をチェックし、不完全燃焼状態を早期に検出することが行われる。例えば、排気口の一部分にでも所定の濃度以上のＣＯガスが検出されると、ガス機器の燃焼装置において何らかの不完全燃焼状態が発生しているものと見なして、詳細な点検を要求することが行われる。一般に燃焼機器は、燃焼全般が不良状態になる前に、燃焼不良部分が燃焼面の一部分だけに発生することから、排気口にガス濃度測定用の吸気パイプ管を挿入して、ガス濃度を測定し、高いガス濃度の排気の有無がチェックされる。排気口の一部にでも高いＣＯガス濃度が検出されると、燃焼器全体が不良状態になる兆候と見なされる。
【０００３】
化石燃料の燃焼排気ガスには、ＣＯガス以外に、水素ガス、二酸化炭素ガスなどが含まれるが、ＣＯガスや水素ガスは、酸素が供給されれば燃焼する可燃性ガスである。そこで、ＣＯガスを選択的に測定するために、接触燃焼式ガスセンサが提案されている。例えば、特許文献１に示される通りである。この特許文献１に記載された接触燃焼式ガスセンサは、金属コイルにアルミナからなる担体を電着で形成し、その表面に白金などの触媒を形成したものであり、コイルに一定の電流を流すことによりアルミナ担体を加熱し、排気ガス中のＣＯガスのみを触媒を介して燃焼させ、燃焼によりコイルの温度が上昇するのをコイルの抵抗値で検出する。そして、ＣＯガス濃度と燃焼によるコイルの抵抗値の上昇とが所定の比例関係を有することを利用して、ＣＯガス濃度を検出する。
【０００４】
更に、本願発明者らは、金属コイルに、一定の方法で、多数の孔を有し触媒が混合されたアルミナ担体を薄く形成することで、接触燃焼領域を増大して高濃度領域での検出を可能にし、熱容量を小さくして低濃度領域での検出可能範囲を広げ、担体の表面温度のばらつきが少なくなり可燃性ガスの種類に対する選択性を向上させ、熱容量の低下により応答速度を高めた接触燃焼式ガスセンサを提案した。例えば、特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２１４０２号公報（２００３年４月２３日公開）
【特許文献２】特願２００４−１３７２９３号（２００４年５月６日出願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の接触燃焼式ガスセンサは、例えばＣＯガス濃度の検出において、検出可能な濃度範囲を半導体式ガスセンサに比較して広くすることができ、しかも小型化が可能であるので、携帯式の可燃性ガス濃度検出装置へ適用することができる。携帯式にするためには、できるだけ必要なハードウエアを制限して小型化することが必要である。ところが、ハードウエアを制限するにしても、燃焼機器の排気ガスのＣＯ濃度の部分的に上昇している状態を確実に検出できるように工夫することが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、最大ガス濃度を確実に検出することができる携帯式可燃性ガス濃度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、可燃性ガスを吸気するガス吸気手段と、当該吸気された可燃性ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記検出されたガス濃度を表示する単一の表示手段と、前記ガスセンサが検出するガス濃度について、通常モードでは検出されたガス濃度のうち最大ガス濃度値を前記表示手段に表示し、瞬時値表示指令に応答して瞬間的なガス濃度値を前記前記表示手段に表示しながら前記最大ガス濃度値を記憶し、前記瞬時値表示指令の終了に応答して前記通常モードに戻す制御手段とを有することを特徴とする携帯式可燃性ガス濃度測定装置である。
【０００８】
上記側面において、好ましい実施例では、前記ガスセンサは、吸気された可燃性ガスが接触し燃焼する温度を介してガス濃度を検出する接触燃焼式ガスセンサである。
【０００９】
上記側面において、好ましい実施例では、前記制御手段は、ゼロ調整指令に応答して、前記瞬時値が所定の基準濃度未満の場合に前記最大ガス濃度値をリセットし且つ前記ガスセンサのゼロ点校正を行い、前記瞬時値が所定の基準濃度以上の場合にエラー状態にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の側面によれば、応答性の速いガスセンサを利用して排気口などの所定領域内の可燃性ガス濃度分布をチェックする場合に、測定装置を携帯するオペレータが、所定領域内で部分的に高くなっているガス濃度を容易に且つ確実に検出することができる。そして、オペレータは瞬時値表示指令を行うことにより、所定領域内の各位置でのガス濃度を瞬時値として検出することができる。ガスセンサが接触燃焼式ガスセンサの場合は、その応答性が速いので、部分的に高くなっているガス濃度を瞬時に検出することができると共に、被測定ガスの吸入位置に応じてその瞬時値が高速に変化しても所定領域内の最大ガス濃度を確実に検出することができる。そして、誤ってゼロ調整指令が出された場合はゼロ点校正を行わずにエラー状態にすることで、誤った状態でのガスセンサのゼロ点校正を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１２】
図１は、本実施の形態における携帯式可燃性ガス濃度測定装置の構成図である。測定装置の本体３０は、携帯が可能な程度のサイズと重さを有する。図中、本体３０の破線から下側３２Ａに装置本体３０の外観が示され、破線から上側３２Ｂに装置本体３０の内部の構成が示されている。
【００１３】
まず、ガス濃度測定のための構成について説明する。本体３０の左上には、被測定ガスを導入するガス吸気管２２が設けられている。このガス吸気管２２には、図示しない一定の長さの吸気パイプやチューブが接続され、その吸気パイプやチューブの他端を燃焼機器の排気口などで移動させ、そこから被測定ガスを吸入する。また、本体３０の左上には空気吸気管２４が設けられ、空気吸気管２４は、ガス吸気管２２にベンチュリー管構造により合流して混合部２２Ａを構成する。即ち、ガス流の下流側に設けた吸気ポンプ２９によりガスを吸引することにより、被測定ガスのガス流が形成され、そのガス流に基づいて空気が被測定ガスに混合される。空気の混合を可能にすることで、被測定ガス中に酸素不足が生じても被測定ガスをセンサ表面で完全に燃焼させることができ、高いガス濃度までの測定を可能にすることができる。
【００１４】
混合部２２Ａで混合された被測定ガスは、配管２６とそれより断面積が大きい配管２６Ａと流れ、ガスセンサ２１に供給される。断面積が大きい配管２６Ａに流れ込んできた被測定ガス流は流速が遅くなり、ガスセンサ２１に低い流速で供給される。ガスセンサ２１の下流側には吸気ポンプ２９が設けられ、ポンプの排気が排気管２７から行われる。
【００１５】
一方、測定装置本体３０の表面には、単一の表示手段３４と、瞬時値指令ボタン３６と、ゼロ調整指令ボタン３８と、電源スイッチ４０とが設けられている。後述するとおり、電源スイッチ４０をオンさせると、所定のサンプリング時間間隔でガスセンサが被測定ガス濃度を検出し、表示手段３４には継続して検出されるガス濃度のうち最大ガス濃度値が表示される。これが通常表示モードである。そして、瞬時値ボタン３６を押し続けることにより、表示手段３４にはガス濃度の瞬時値が表示され、瞬時値ボタン３６の押し下げを停止すると、表示手段３４は最大ガス濃度値の通常表示モードに戻る。また、ゼロ調整指令ボタン３８を押すことにより、一連のガス濃度測定がリセットされ、ガスセンサのゼロ点校正が行われる。但し、ガス濃度測定中に誤ってゼロ調整指令ボタン３８が押されると、測定中のガス濃度の瞬時値が所定の基準濃度以上である場合には、エラー表示が表示手段３４または図示しないエラーランプなどにより行われる。瞬時値が基準濃度未満であれば、一連のガス濃度測定値がクリアされガスセンサのゼロ点校正が行われる。
【００１６】
図２、図３は、本実施の形態における接触燃焼式ガスセンサの構成を示す図である。図２には、ガスセンサの検知素子とその回路構成を示す。本実施の形態におけるガスセンサの検知素子は、図２（ａ）に示されるとおり、白金線またはニッケル線からなるコイル線１２に触媒を混ぜ込んだアルミナ担体１４を電着方法により薄く付着させ、焼成により担体１４に複数の貫通孔１９を形成したものである。アルミナ担体１４を薄く付着することにより、コイル線１２に対して円筒状のアルミナ担体１４が形成される。この担体には、ＣＯガスを触媒燃焼させる白金やパラジウムなどの触媒１６が混入され、多数の貫通孔１９が形成され、担体１４の表面に加えて貫通孔１９内の触媒も被測定ガスに接触して、被測定ガスの完全な燃焼に寄与する。上記の接触燃焼式ガスセンサについては、前述した特許文献２に詳述されている。
【００１７】
このように、ガスセンサの検知素子は、担体が触媒を混合した状態で多数の貫通孔１９を有して薄膜状に形成されているので、触媒による接触燃焼領域が増大して高濃度領域の検出範囲が広がり、多孔質化させたことで熱容量が低下し低濃度領域での検出範囲も広がり、熱容量の低下により担体表面温度のばらつきが少なくなりガス選択性を向上させている。
【００１８】
図２（ｂ）は、検出回路構成を示し、被測定ガスが接触燃焼する検知素子Ｅ１と温度補償用の参照素子Ｅ２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とによりブリッジ回路が構成されている。温度補償のための参照素子Ｅ２は、図２（ａ）と同じ構成であるが、触媒が混入されておらず、被測定ガスが接触しても燃焼することはない。ブリッジ回路では、検知素子Ｅ１と参照素子Ｅ２の直列回路と、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路に電源が印加され、検知素子Ｅ１と参照素子Ｅ２のコイルを発熱させ、被検出ガスの燃焼が誘発される。そして、検知素子Ｅ１で被測定ガスであるＣＯガスが燃焼しコイル線が温度上昇により抵抗値が高くなることが、ノードＡ，Ｂが接続されたセンサ出力から電圧値として検出される。参照素子Ｅ２は、環境温度の上昇によりコイル線の抵抗が高くなった場合に、それを補償するためのものである。
【００１９】
上記のブリッジ回路により、被測定ガス濃度が高くなると、検知素子Ｅ１での燃焼が活発になり温度上昇によりコイル線の抵抗が高くなる。その結果、ノードＡの電圧値が高くなる。一方、被測定ガス濃度が低くなると、逆にコイル線の抵抗が低くなり、ノードＡの電圧値が低くなる。この被測定ガス濃度と電圧値とは比例関係にあるので、電圧値から被測定ガス濃度を検出することができる。
【００２０】
図３は、図１に示したガスセンサ２１の内部構成を示すものである。配管２６Ａが流入口Ｐ１に接続され、排出口Ｐ２が吸気ポンプ２９に接続されている。そして、導管２１１は、流入口Ｐ１から流入し排出口Ｐ２から排出される被測定ガスが通過する導管部分２１１Ａと、検知素子２１３と参照素子２１２が収納される導管部分２１１Ｂとを有し、両者の間には金属メッシュ板２１４が設けられている。そして、参照素子２１２は検出素子２１３よりガス流の上流型に配置され、両者の間には輻射熱を遮断する隔壁２１６が形成され、参照素子２１２と検出素子２１３はそれぞれメッシュ状の貫通孔を有する覆い部２１８で覆われている。
【００２１】
被測定ガスは流入口Ｐ１から導入され、断面積の広い導管部分２１１Ａで減速される。また、導管部分２１１Ａに流入した被測定ガスは、金属メッシュ板２１４を介して素子が収納されている導管部分２１１Ｂに拡散される。金属メッシュ板２１４には、エチルアルコールやメチルアルコール等を吸着する活性炭などの吸着剤２１５が配置され、流入した被測定ガスから測定対象のＣＯガス以外の測定に影響するガスが吸着される。
【００２２】
また、参照素子２１２が検知素子２１３の上流側に配置されることで、検出素子２１３での燃焼により発生する熱が参照素子２１２に影響を与えないようにすることができる。更に、温度センサ２１７は、導管部分２１１Ａ内の温度を検知し、温度補正に利用される。
【００２３】
図４は、本実施の形態におけるガス濃度測定装置の構成図である。図４中には、図２で示したブリッジ回路が示され、ブリッジ回路のノードＡ，ＢがＡＤ変換機能を有する差動アンプ５０に入力され、ノードＡ，Ｂ間の電圧が増幅されてデジタル出力として制御ユニット５２に供給される。制御ユニット５２は、例えばマイクロコンピュータで構成され、差動アンプ５０の出力を所定のサンプリング時間（例えば１秒）間隔で取り込み、内部メモリに記録する。そして、瞬時値指令ボタン３６、ゼロ調整指令ボタン３８、電源スイッチ４０からの指令に応答して、後述する表示制御により表示手段３４へのガス濃度値の表示及びリセットなどを行う。
【００２４】
図５は、本実施の形態におけるガス濃度測定装置の制御ユニット５２による表示制御などを示すフローチャート図である。電源スイッチ４０がオンされると（Ｓ１０）、測定装置内に電源が投入され、機器が暖まるまでの所定時間（例えば５秒間）待機する（Ｓ１２）。待機後、被測定ガスが吸入されていないことを前提にして、現在の被測定ガス濃度がゼロとして、センサ出力についてゼロ点校正が行われる（Ｓ１４）。その後、制御ユニット５２は、最大ガス濃度値を表示する通常表示モードで表示手段３４への表示制御を開始する。制御ユニット５２は、差動アンプ５０からの出力を所定のサンプリング時間（例えば１秒間）毎に取り込み、それまでの測定値の最大ガス濃度値を表示手段３４に表示する（Ｓ１６）。この通常表示モードでの工程Ｓ１６は、瞬時値ボタン３６やゼロ調整ボタン３８が押されるまで繰り返され、新たに測定されたガス濃度が最大ガス濃度を上回るときに、その測定値が新たな最大ガス濃度として内部メモリに記憶され、表示手段３４に表示される。つまり、同じ測定セッションにおいて最大ガス濃度が常に更新され表示される。
【００２５】
通常表示モード中に瞬時値ボタン３６が押し下げられると（Ｓ１８）、押し下げられている間は、１秒毎にサンプリングされたガス濃度の瞬時値が表示手段３４に表示されると共に、測定ガス濃度のピーク値である最大ガス濃度値のデータが内部メモリに記憶、更新される（Ｓ２０）。そして、瞬時値ボタン３６の押し下げが終了すると、再度、通常表示モードに戻り、表示手段３４には測定されたガス濃度のピーク値が表示される（Ｓ１６）。
【００２６】
ゼロ調整ボタン３８が押し下げられると、一連の測定されたガス濃度データがリセットされ（Ｓ２８）、ゼロ点調整が行われる（Ｓ１４）。但し、ゼロ調整ボタン３８が押されたときに、測定ガス濃度の瞬時値が所定の基準値、例えばＣＯガス濃度が５００ｐｐｍ以上の場合は（Ｓ２４）、ゼロ点調整に不適切な状態であるので、エラー表示される（Ｓ２６）。瞬時値が上記基準値未満の場合のみ、測定されたガス濃度情報がリセットされて最大ガス濃度値もクリアされ（Ｓ２８）、更に、ゼロ点調整が行われる（Ｓ１４）。その後は、新たな測定セッションが開始され、通常表示モードで測定ガス濃度のピーク値が表示手段３４に表示される（Ｓ１６）。上記のエラー状態になると、電源スイッチ４０によりエラー解除を行うことができる。また、通常表示モードで電源がオフにされると（Ｓ３０）測定が終了する。
【００２７】
以上の通り、携帯式のガス濃度測定装置として、測定ガス濃度値を表示する表示手段３４を一つのみにしてその構成を簡略化したことから、電源投入後の通常表示モードでは、オペレータが何ら指令ボタンを押し下げることなく、測定ガス濃度のうちピーク値である最大ガス濃度値を表示するようにしている。これにより、オペレータが測定対象の排気口などに吸気パイプの他端を移動させるときに、部分的に高いガス濃度が検出されたことを見逃さないようにしている。また、ＣＯガス濃度が高くなっている不完全燃焼の位置を知りたい時は、瞬時値ボタン３６を押し下げ続けることで、瞬時値ガス濃度を表示することができ、吸気パイプの他端をゆっくり移動させながら瞬時値を観察することができる。また、最大ガス濃度値を表示しているので、一連の測定セッションが終了すると、ゼロ調整ボタンの押し下げに応答して、最大ガス濃度値をクリアし、ガスセンサのゼロ点調整を行うようにしている。
【００２８】
本実施の形態によれば、検出応答速度が速い接触燃焼式ガスセンサを利用した時に、排気口など所定の領域内のガス濃度を測定しようとすると、吸気パイプの位置が移動するたびに瞬時値が高速に変化するので、通常表示モードでは最大ガス濃度値を表示するようにしている。このような表示モードにすることで、燃焼機器の排気中に部分的にＣＯガス濃度が高くなる故障状態を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態における携帯式可燃性ガス濃度測定装置の構成図である。
【図２】本実施の形態における接触燃焼式ガスセンサの構造を示す図である。
【図３】本実施の形態における接触燃焼式ガスセンサの構成を示す図である。
【図４】本実施の形態におけるガス濃度測定装置の構成図である。
【図５】本実施の形態におけるガス濃度測定装置の制御ユニット５２による表示制御などを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３０】
２１：ガスセンサ、３０：測定装置本体、３４：表示手段、３６：瞬時値指令ボタン
３８：ゼロ点調整指令ボタン、４０：電源スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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