(57)【要約】【課題】実ガスを用いた感度チェック機能を有するガスセンサユニットおよび当該ガスセンサユニットを備えたガス検知装置を提供すること。【解決手段】水素ガスに感応するガスセンサと、当該ガスセンサの感度チェック用ガスとしての水素ガスを当該ガス検知部に供給する水素ガス供給部とが共通のハウジング内に設けられてなるガスセンサユニットであって、前記水素ガス供給部は、水素ガスを電気化学的に発生させる水素ガス発生源と、当該水素ガス発生源よりの水素ガスを貯留するバッファ室とを備えた構成とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスに感応するガスセンサと、当該ガスセンサの感度チェック用ガスとしての水素ガスを当該ガスセンサに供給する水素ガス供給部とが共通のハウジング内に設けられてなるガスセンサユニットであって、
前記水素ガス供給部は、水素ガスを電気化学的に発生させる水素ガス発生源と、当該水素ガス発生源よりの水素ガスを貯留するバッファ室とを備えていることを特徴とするガスセンサユニット。
【請求項２】
前記水素ガス供給部よりの水素ガスが流通される水素ガス流入路が、前記ガスセンサに対する被検ガス流入路と切替え可能に設けられており、
前記水素ガス発生源が駆動されてから所定時間の時間が経過した後、前記水素ガス流入路が前記ガスセンサに接続されることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサユニット。
【請求項３】
前記ガスセンサは、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサ、定電位電解式ガスセンサ、検知テープ式ガスセンサおよび赤外線式ガスセンサのうちから選ばれたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサユニット。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガスセンサユニットを備えてなることを特徴とするガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスに感応するガスセンサを備えた、自己診断機能を有するガスセンサユニットおよび当該ガスセンサユニットを備えたガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスセンサは、その信頼性を維持するために一定濃度に調製された標準ガスを現場に持ち込んで一定期間毎にその検出感度がチェックされている。このような手法は、ガスセンサの数が少ない場合には可能であるとしても、例えば生産設備のガス漏れを監視するような大規模なガス漏れ監視システムでは、ガスセンサの数が数十以上にもなるため、検査に時間が掛かるばかりでなく多くの人手を要するという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、例えば、ガスセンサ自体が自己診断機能を有するものであれば、当該ガスセンサを搭載したガス検知装置が接続されたネットワーク等を利用して当該ガスセンサの状態を例えば一定期間毎に把握することが可能となる。このような理由から、例えばガス漏れ監視システムなどを構築する場合などにおいては、例えばガスセンサ自体が自己診断機能を有するものであることが要求されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、長期間の使用による劣化や動作異常を自己診断できるようにした接触燃焼式ガスセンサが記載されている。具体的には、検知素子と、補償素子と、２個の抵抗素子とによって構成されたホイートストンブリッジ回路を備えた接触燃焼式ガスセンサにおいて、初期状態における印加電圧値の変化に対する検出信号の電圧変化の傾きと、使用状態における印加電圧値の変化に対する検出信号の測定値による電圧変化の傾きとを比較することによりセンサ異常を診断する自己診断部を備えた構成とされることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３７２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、ガスセンサによる測定値は、通常、標準ガスの濃度とガスセンサの指示値との関係を示す校正曲線から求められる。しかしながら、ガスセンサの性能が経時的要因により低下した場合には、校正曲線も変動するため、ガスセンサが正常に動作するか否かを診断あるいはガスセンサの感度をチェックする場合には、標準ガスを用いることが望ましい。すなわち、上記のようなガスセンサの診断方法では、信頼性の高い結果を得られないことがある、という問題がある。
【０００７】
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、実ガスを用いた感度チェック機能を有するガスセンサユニットおよび当該ガスセンサユニットを備えたガス検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガスセンサユニットは、水素ガスに感応するガスセンサと、当該ガスセンサの感度チェック用ガスとしての水素ガスを当該ガスセンサに供給する水素ガス供給部とが共通のハウジング内に設けられてなるガスセンサユニットであって、
前記水素ガス供給部は、水素ガスを電気化学的に発生させる水素ガス発生源と、当該水素ガス発生源よりの水素ガスを貯留するバッファ室とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガスセンサユニットにおいては、前記水素ガス供給部よりの水素ガスが流通される水素ガス流入路が、前記ガスセンサに対する被検ガス流入路と切替え可能に設けられており、
前記水素ガス発生源が駆動されてから所定時間の時間が経過した後、前記水素ガス流入路が前記ガスセンサに接続される構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明のガスセンサユニットにおいては、前記ガスセンサは、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサ、定電位電解式ガスセンサ、検知テープ式ガスセンサおよび赤外線式ガスセンサのうちから選ばれたものが用いられた構成とすることができる。
【００１１】
本発明のガス検知装置は、上記のガスセンサユニットを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガスセンサユニットによれば、基本的には、ガスセンサの感度チェックが、実ガスすなわち水素ガス供給部よりの水素ガスを用いて行われるので、当該ガスセンサの実ガスに対する応答の状況を確認することにより、当該ガスセンサが正常に動作するか否かを高い信頼性でチェックすることができる。しかも、水素ガス発生源より発生した水素ガスが一時的にバッファ室内に貯留されて、感度チェック用ガスとしての水素ガスがガス検知部の感度チェックに必要な供給条件でガスセンサに供給されるため、上記効果を確実に得ることができる。
従って、このようなガスセンサユニットを備えてなるガス検知装置によれば、ガスセンサの検知性能が使用に伴って経時的にあるいは他の理由によって低下することが確認されたときに、例えばガスセンサの校正作業等を行うなどの措置を速やかに講ずることができ、ガス検知装置を常に正常な動作状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガス検知装置の一例における構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明のガス検知装置の一例における構成を概略的に示すブロック図である。
このガス検知装置は、定置型のものとして構成されており、水素ガスに感応するガスセンサ２０と、ガスセンサ２０の感度チェック用ガスとしての水素ガスを当該ガスセンサ２０に供給する水素ガス供給部２５とが共通のハウジング１１内に設けられてなるガスセンサユニット１０を備えている。
【００１６】
ガスセンサユニット１０におけるハウジング１１には、ガス導入部１２ａおよびガス排出部１２ｂが形成されており、ガス排出部１２ｂには、検知対象空間の環境雰囲気の空気を被検ガスとして吸引してガスセンサユニット１０に供給するポンプ４０が着脱自在に接続されている。また、この例では、ガスセンサユニット１０に対する被検ガスの流量を監視するフローセンサ４５が、ガス流通方向においてガスセンサユニット１０の下流側であってポンプ４０の上流側の位置に接続されている。
【００１７】
ハウジング１１内には、ガス導入部１２ａからガス検知部２０を介してガス排出部１２ｂに至るガス流通ラインが形成されている。このガス流通ラインには、ガスセンサ２０の感度チェック用ガスとしての水素ガスが流通される水素ガス流入路１５が、ガス導入部１２ａからガスセンサ２０に至る被検ガス流入路１４と切替え可能に設けられている。
この例においては、ガス流通ラインにおけるガスセンサ２０の上流側の位置に、例えばＴ字型の三方継手１３が設けられており、水素ガス流入路１５が例えば二方電磁弁１６よりなる流路開閉バルブを介して三方継手１３に接続されている。そして、水素ガス流入路１５には、後述する水素ガス供給部２５が設けられている。
なお、水素ガス流入路１５は、例えば三方電磁弁よりなる流路切替バルブを用いて、ガス流通ラインに対して被検ガス流入路１４と切り替え可能に設けられた構成とされていてもよい。また、被検ガス流入路１４に、水素ガス流入路１５に設けられた流路開閉バルブ（二方電磁弁１６）と連動して開閉される流路開閉バルブが設けられていてもよい。
【００１８】
ガスセンサ２０は、例えば、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサ、定電位電解式ガスセンサ、検知テープ式ガスセンサおよび赤外線式ガスセンサのうちから選ばれたものが用いられる。
【００１９】
水素ガス供給部２５は、水素ガスを電気化学的に発生させる水素ガス発生源２６と、水素ガス発生源２６よりの水素ガスを一時的に貯留するバッファ室２７とを備えており、水素ガス発生源２６は、バッファ室２７内に配置されている。図１における１８は逆止弁である。
【００２０】
この例における水素ガス発生源２６は、全体がコイン型の水素発生セルにより構成されいる。この水素発生セルにおいては、アノードとカソードとが短絡されることによってアノードにおいて酸化反応が生じると共にカソードにおいて還元反応が生じ、これにより水素ガスが発生される。そして、アノードとカソードとの間に流れる放電電流の大きさが制御されることにより水素発生量が制御される。
【００２１】
バッファ室２７の構成は、特に制限されるものではなく、水素ガス発生源２６より発生された水素ガスが所定量または所定のガス圧となる状態まで貯留することができる容量を有するものであればよい。バッファ室２７の容量は、例えば５〜５０ｃｃであることが好ましい。
【００２２】
このガスセンサユニット１０は、ガスセンサ２０の感度チェックを行う機能（自己診断機能）を有するマイコン３１と、水素発生源駆動部とを備えた制御部３０を有する。
【００２３】
水素発生源駆動部は、例えば、開閉スイッチ３６と、可変抵抗器３７とを備えた短絡回路３５により構成されており、開閉スイッチ３６がマイコン３１よりの動作指令信号によって閉成されることにより、水素発生セルのアノードとカソードとが短絡されて水素ガス発生源２６が駆動される。
【００２４】
以下、上記のガスセンサユニット１０における感度チェック機能（自己診断機能）について説明する。
マイコン３１からの動作指令信号によって、水素発生源駆動部を構成する短絡回路３５における可変抵抗器３７の抵抗値が適正に調整された状態において開閉スイッチ３６が閉成される。これにより、水素ガス発生源２６を構成する水素発生セルのアノードとカソードが短絡されて水素発生セルより水素ガスが発生される。このとき、二方電磁弁１６が閉じた状態とされているため、水素発生セルより発生した水素ガスは、バッファ室２７内に貯留される。水素ガス発生源２６を駆動させてから所定時間の時間が経過した後、すなわち、バッファ室２７に貯留される水素ガスが所定量または所定のガス圧となる状態になったときに、マイコン３１からの動作指令信号によって、二方電磁弁１６が開かれる。ここに、二方電磁弁１６が開状態とされるタイミングは、例えば水素ガス発生源２６による水素ガス発生量およびバッファ室２７の容量（容積）との関係において設定することができる。二方電磁弁１６が開かれることにより水素ガス流入路１５がガス流通ラインに接続され、バッファ室２７内の水素ガスが感度チェック用ガスとしてガスセンサ２０に供給される。そして、感度チェック用ガスについてガスセンサ２０によって取得されるガス検知信号に基づいて、ガスセンサ２０の検知性能の低下の程度が確認される。具体的には、感度チェックは、感度チェック用ガス（水素ガス）についてのガスセンサ２０の出力値が適正なものであるか否かを確認することにより行われ、ガスセンサ２０の出力値が設定許容範囲内である場合には、ガスセンサ２０の感度が正常なものであると判断される。一方、ガスセンサ２０の出力値が設定許容範囲を逸脱する場合には、ガスセンサ２０の感度が低下している（異常がある）ものであると判断され、例えば、ガス検知装置においてガスセンサ２０の校正処理ないしは交換が必要であることを示す警報表示がなされることなどによって報知される。また、ガス検知装置が例えば中央管理装置との間でのデータ通信を行う通信部を備えた構成とされている場合（ガス漏れ検知システムが構築されている場合）には、感度チェックの結果が中央管理装置に出力されるように構成することもできる。
【００２５】
ガスセンサユニット１０自身によるガスセンサ２０の感度チェックが終了した後においては、マイコン３１からの動作指令信号によって、水素発生源駆動部を構成する短絡回路３５における開閉スイッチ３６が開成されることにより水素ガス発生源２６の駆動が停止される。また、二方電磁弁１６が閉じられて水素ガス流入路１５が閉止される。
【００２６】
以上において、このようなガスセンサユニット１０によるガスセンサ２０の感度チェック動作は、例えばガス検知装置の定期点検時に行われるが、例えば計時部を設けて設定された時間間隔毎に自動的に行われてもよい。また、感度チェックと共に感度調整が感度チェック用ガスについて得られるガスセンサ２０の出力値に基づいて行われてもよい。
【００２７】
而して、上記のガスセンサユニット１０によれば、基本的には、ガスセンサ２０の感度チェックが、実ガスすなわち水素ガス供給部２５よりの水素ガスを用いて行われるので、当該ガスセンサ２０の実ガスに対する応答の状況を確認することにより、当該ガスセンサユニット１０が正常に動作するか否かを高い信頼性でチェックすることができる。
しかも、水素ガス発生源２６より発生した水素ガスが一時的にバッファ室２７内に貯留されて、感度チェック用ガスとしての水素ガスがガスセンサ２０の感度チェックに必要な供給条件でガスセンサ２０に供給されるため、上記効果を確実に得ることができる。このような効果は、水素ガス発生源が駆動されてから所定時間の時間が経過した後、二方電磁弁１６が開かれて水素ガス流入路１５がガスセンサ２０に接続されることにより、確実に得ることができる。
【００２８】
従って、このようなガスセンサユニット１０を備えてなるガス検知装置によれば、ガスセンサ２０の検知性能が使用に伴って経時的にあるいは他の理由によって低下することが確認されたときに、例えばガスセンサ２０の校正作業または交換等を行うなどの措置を速やかに講ずることができ、ガス検知装置を常に正常な動作状態に維持することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ガスセンサユニット
１１    ハウジング
１２ａ  ガス導入部
１２ｂ  ガス排出部
１３    三方継手
１４    被検ガス流入路
１５    水素ガス（感度チェック用ガス）流入路
１６    二方電磁弁
１８    逆止弁
２０    ガスセンサ
２５    水素ガス供給部
２６    水素ガス発生源
２７    バッファ室
３０    制御部
３１    マイコン
３５    短絡回路
３６    開閉スイッチ
３７    可変抵抗器
４０    ポンプ
４５    フローセンサ
【図１】
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