(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内にガスの吸着剤を収容して、ガス検出装置のガスセンサを挿入し、その０点を校正するための０ガス空気の発生装置において、
前記容器内に通気性を備えた筒状の仕切り部材を設けて、その外側のスペースに吸着剤を収容することにより、仕切り部材の内側の空気を外側の吸着剤で浄化すると共に、仕切り部材の内側のスペースにガスセンサを挿入自在にし、
かつヒータを備えたガスセンサを校正するために、前記仕切り部材が多数の穴を備えた金属により構成されていることを特徴とする、ガス検出装置用の０ガス空気の発生装置。
【請求項２】
前記ガスセンサが金属酸化物半導体ガスセンサで、少なくともガスセンサと湿度センサとを備えたセンサプローブを、前記内側のスペースに挿入するようにしたことを特徴とする、請求項１のガス検出装置用の０ガス空気の発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、VOC検出装置などのガス検出装置での、ガスセンサの校正用の０ガス空気の発生に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属酸化物半導体ガスセンサなどのガスセンサを用いて、VOCや口臭、呼気中のアルコールなどの濃度を測定することが知られている。このような検出装置では０ガス空気、即ち可燃性ガスやVOC、口臭成分、アルコールなどを含まないクリーンな空気を必要とする。従来例として一般に知られている０ガス空気の発生装置６０を図６に示す。６２は活性炭やゼオライト、シリカゲルなどの吸着剤で、６４はガラスウールなどのメッシュ、６６はメッシュ６４よりも上部の空きスペース、即ちヘッドスペースである。そしてヘッドスペース６６内にセンサプローブ１２を挿入し、クリーンエア中でのセンサ信号を測定し、センサを校正する。この手法はヘッドスペース法と呼ばれる。
【０００３】
発明者は、ヘッドスペース法で測定したセンサ信号と、高純度空気（絶対湿度が一定で、空気以外の可燃性ガスなどの成分を含まない空気）中で測定したセンサ信号、との相関が低いことを見出した（図４）。またヘッドスペース法の校正容器内にガスセンサをセットした状態で、VOC成分を注入すると、センサ信号がVOC成分に感応してからの復帰が遅いことを見出した（図５）。これらのことは、ヘッドスペース法で得られる０ガス空気は、VOCや口臭などの微量成分ガスを検出するには、不適当であることを示している。かといって高純度空気のボンベをガスセンサの校正に使用すると、ボンベの重量や使用回数の制限のため不便である。また加熱した空気浄化触媒で空気を浄化して校正用空気とすると、電力が必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、高純度空気のボンベや加熱型の空気浄化触媒を用いずに簡単に、VOCや口臭などの微量成分を検出する際の校正用空気として使用できる、０ガス空気の発生装置を提供することにある。
この発明の課題は、ガスセンサのヒータからの熱により吸着剤からのガスの脱離が生じることを防止することにある。
この発明の追加の課題は、ガスセンサが湿度の影響を受ける際に、０ガス空気の発生装置内の湿度と、測定対象の湿度とが異なることの影響を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、容器内にガスの吸着剤を収容して、ガス検出装置のガスセンサを挿入し、その０点を校正するための０ガス空気の発生装置において、
前記容器内に通気性を備えた筒状の仕切り部材を設けて、その外側のスペースに吸着剤を収容することにより、仕切り部材の内側の空気を外側の吸着剤で浄化すると共に、仕切り部材の内側のスペースにガスセンサを挿入自在にし、
かつ金属酸化物半導体ガスセンサや固体電解質ガスセンサなどのヒータを備えたガスセンサを校正するために、前記仕切り部材を多数の穴を備えた金属により構成されていることを特徴とする。ガス検出装置は好ましくは携帯用とする。
【０００６】
好ましくは仕切り部材は金属メッシュで作成した筒とする。あるいは仕切り部材を多数の小穴を設けた金属筒などとし、好ましくは穴に金属メッシュや気体透過膜などを取り付けて、吸着剤が仕切り部材の内側へ入り込むのを防止する。
【０００７】
特に好ましくは、前記ガスセンサが金属酸化物半導体ガスセンサで、少なくともガスセンサと湿度センサとを備えたセンサプローブを前記内側のスペースに挿入してガスセンサを校正する。湿度センサは絶対湿度センサでも相対湿度センサでも良く、ガスセンサが絶対湿度の影響を受ける場合、例えば相対湿度センサと温度センサ、あるいは是退室度センサをセンサプローブ内に設ける。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、高純度空気による校正と同等の校正ができる０ガス空気の発生装置が簡単に得られ、高純度空気のボンベや空気浄化触媒の電力などを必要としない。
【０００９】
この発明では、ガスセンサのヒータからの熱により吸着剤が加熱されて、ガスが脱離し、校正ができなくなることを防止できる。
【００１０】
請求項２の発明では、センサプローブに湿度センサを設けることにより、湿度の影響を受けやすい金属酸化物半導体ガスセンサに対して、校正用容器の内外で湿度が異なるため、校正が難しくなるとの問題を解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１２】
図１〜図５に、実施例とその特性とを示す。図において、２は０ガス空気の発生装置で、４はガラスや金属などの気密な容器であり、その内容積は例えば１５０cm3である。容器４内には活性炭やゼオライトあるいはシリカゲルなどの吸着剤を収容し、８は金属製仕切りで、例えば金属メッシュを２重に巻いて底を取り付けた筒状の仕切りで、仕切り８の内外の間には通気性がある。１０は金属製仕切り８の内側スペースで、この部分にガスセンサを備えたセンサプローブ１２を挿入し、内側スペース１０内の空気を可燃性ガスやVOC成分などを含まないクリーンエアとしてガスセンサの０点校正を行う。なおプローブ１２を挿入しない場合、キャップ１６で容器４を閉じられるようにする。
【００１３】
吸着剤６は実施例では粒状活性炭を用いたが、その形態はシート状などでもよく任意である。また金属製仕切り８は、多数の小穴を設けた金属の筒に、吸着剤６の微粉が侵入するのを防止するための金網や、ポリテトラフルオラエチレン膜などの気体透過膜などを貼り付けたものとしても良い。また金属製仕切り８に代えて、陶器に多数の穴を設けた仕切りに金網や気体透過膜などを取り付けても良いが、この発明には含まれない。金属製仕切り８の役割は、吸着剤６のある部分と、吸着剤６の無い内側スペース１０とを区分し、内側スペース１０への吸着剤６の微粉などの侵入を防止することである。また金属製仕切り８は、センサプローブ１２内のガスセンサからの発熱が、吸着剤６に伝わってガスを脱離させることがないようにすることにある。即ち金属製仕切り８は、センサプローブ１２と吸着剤６とを断熱する。１４はセンサプローブ１２の先端に設けた通気孔で、この内側にガスセンサ２０、温度センサ２１，相対湿度センサ２２がある。
【００１４】
図２にガス検出装置の構成を示すと、センサプローブ１２内にはガスセンサ２０とサーミスタなどの温度センサ２１及び相対湿度センサ２２があり、ここではガスセンサ２０にヒータを備えた金属酸化物半導体ガスセンサを用いる、そのセンサ信号は例えば抵抗値である。微量のガス以外に、周囲の絶対湿度がガスセンサ２０の特性に影響するので、温度センサ２１と相対湿度センサ２２とに代えて、絶対湿度センサを用いても良い。またガスセンサ２０は金属酸化物半導体を加熱するためのヒータを備えているので、センサプローブ１２からの発熱が問題になる。
【００１５】
２４はセンサ電源で、センサ２０〜２２に電力を供給し、特にガスセンサ２０のヒータに電力を供給する。ＡＤコンバータ２６はセンサ２０〜２２の出力をＡＤ変換し、これらの信号を温湿度補正部２８へ入力して、ガスセンサ２０に対する周囲温度の影響並びに相対湿度の影響を補正する。なお金属酸化物半導体ガスセンサに対する温湿度補正の手法自体は公知である。
【００１６】
０点記憶部３０は、ガス検出装置の校正スイッチがオンされた際の温湿度補正部２８の出力を、クリーンエア中でのガスセンサ信号として記憶する。実施例では、温湿度補正済のガスセンサの抵抗値を、クリーンエア中のセンサ抵抗として記憶する。VOC検出部３２は温湿度補正済のセンサ抵抗と、０点記憶部に記憶したセンサ抵抗との比などを用いて、VOC濃度を検出する。検出結果は液晶パネルなどの表示器３４に表示され、またデータロガー３６に記憶される。
【００１７】
実施例の０ガス空気の発生装置２は、携帯用のガス検出装置に用いるのに適しているが、定置型のガス検出装置にも用いることができる。VOCのように微量のガスを検出する場合、クリーンエアも充分清浄である必要があり、実施例の０ガス空気の発生装置２が特に適している。VOCの検出以外に例えば口臭の検出のように微量のガスを検出する場合にも、実施例の０ガス空気の発生装置２が適している。
【００１８】
ガスセンサ２０はここでは金属酸化物半導体ガスセンサとしたが、これ以外に固体電解質ガスセンサなどでも良い。図３〜図４に、実施例の０ガス空気の発生装置２による校正結果を示す。各図において、高純度空気はボンベに充填したクリーンエアである。なおガスセンサの抵抗値は絶対湿度の影響を受けるが、温湿度補正部２８でこれを補正済の信号を用いるので、高純度空気中とそれ以外の雰囲気中、並びに０ガス空気の発生装置２中での湿度の相違は影響しない。また図３〜図５において、ヘッドスペース法は図６の装置６０を用いた際の結果で、発生装置６０の容器内の容積や、吸着剤の使用量は実施例とほぼ同等である。図３，図４での測定は所定の校正用雰囲気にセンサプローブをセットした後、約１０分待機し、校正スイッチをオンして抵抗値を測定した。
【００１９】
図３は複数台のガス検出装置を用意し、それらを高純度空気中、実施例の校正用容器中、ヘッドスペース法の容器中で、湿度補正済みのセンサ抵抗を読み込んだ際の結果である。図３から分かるように、高純度空気中でのセンサ抵抗値と実施例でのセンサ抵抗値はほぼ等しい。これに対してヘッドスペース法での抵抗値は、高純度空気中でのセンサ抵抗値の１／２程度であり、ヘッドスペース法で得られるクリーンエア中にはセンサ抵抗に影響する何らかの物質が含まれている。これは、ヘッドスペース法では吸着剤６２によるヘッドスペース６６内の空気の浄化が遅いことと、センサプローブ１２に付着したガスや揮発性物質が影響しているものと思われる。
【００２０】
図４は約３ヶ月の間の、ヘッドスペース法でのクリーンエア中のセンサ抵抗値と、実施例の０ガス空気の発生装置２内でのセンサ抵抗値と、高純度空気中でのセンサ抵抗値との推移を示したものである。用いたガス検出装置は１台で、いずれのセンサ抵抗値も温湿度を補正済である。実施例でのセンサ抵抗値と高純度空気中でのセンサ抵抗値はほぼ等しいが、ヘッドスペース法との間では２〜３倍程度の抵抗値の開きがある。
【００２１】
図５は、校正用の容器４や装置６０に１ｐｐｍ濃度のトルエンを５ｃｃ注入した前後での、センサ抵抗の変化を示している。縦軸はトルエン注入前の抵抗値R0と注入後の抵抗値Rsとの比である。センサ抵抗はトルエンに感応して低下し、図の細線のように浄化手段を設けない場合はそのまま回復しない。実施例ではトルエンの注入から約２分でセンサ抵抗は元の値に復帰する。ヘッドスペース法では復帰までに約４分必要である。このことは、センサプローブ１２に付着した、あるいは容器４にプローブ１２を挿入する際に持ち込まれた周囲のガスや揮発性成分により、容器４の内側スペース１０内の空気が浄化されるまで、０点校正前に待機する必要があることを意味する。そして実施例ではヘッドスペース法に比べ約１／２の待機時間で０点校正を行える。
【００２２】
実施例では、高純度空気のボンベやヒータ付きの空気浄化触媒を用いずに、正確かつ簡単にガス検出装置の０点を校正できる。またセンサプローブ１２を挿入した後校正までの、待ち時間を短くできる。なお湿度センサは設けなくても良く、さらにプローブ１２ではなく、ガス検出装置の本体側に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例での用いた０ガス空気の発生装置の正面図
【図２】実施例の携帯用VOC検出装置のブロック図
【図３】高純度空気中のセンサ抵抗値と、実施例の０ガス空気の発生装置中でのセンサ抵抗値との相関を示す図で、比較のためにヘッドスペース法で作成した０ガス中でのセンサ抵抗値の分布を示す
【図４】約３ヶ月の間の、実施例の０ガス空気の発生装置中でのセンサ抵抗値と、高純度空気中でのセンサ抵抗値と、ヘッドスペース法で作成した０ガス中でのセンサ抵抗値の挙動を示す図
【図５】１ｐｐｍ濃度のトルエンを５ｃｃ０ガス空気の発生装置中に注入した後の、センサ抵抗値の挙動を示す図
【図６】従来例のヘッドスペース法での０ガス空気の発生装置の正面図
【符号の説明】
【００２４】
２      ０ガス空気の発生装置
４      容器
６      吸着剤
８      金属製仕切り
１０    内側スペース
１２    センサプローブ
１４    通気孔
１６    キャップ
２０    ガスセンサ
２１    温度センサ
２２    相対湿度センサ
２４    センサ電源
２６    ＡＤコンバータ
２８    温湿度補正部
３０    ０点記憶部
３２    VOC検出部
３４    表示器
３６    データロガー
６０    ０ガス空気の発生装置
６２    吸着剤
６４    メッシュ
６６    ヘッドスペース  
【図１】
0004721341.tif 000002
【図２】
0004721341.tif 000003
【図３】
0004721341.tif 000004
【図４】
0004721341.tif 000005
【図５】
0004721341.tif 000006
【図６】
0004721341.tif 000007