(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を照射する光源と、ステッピングモータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパを介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサとを有してなり、
前記光チョッパの回転周期を、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて監視することにより、前記ステッピングモータの回転異常を検出する回転異常検知手段を有することを特徴とする赤外線式ガス検知装置。
【請求項２】
赤外線を照射する光源と、ステッピングモータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパを介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサとを有すると共に当該光チョッパの回転周期を、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて監視することにより、当該ステッピングモータの回転異常を検出する回転異常検知手段を有する赤外線式ガス検知装置を制御する方法であって、
前記回転異常検知手段によってステッピングモータの回転異常が検知されたときに、当該ステッピングモータを一時的に停止状態とした後に再起動させることを特徴とする赤外線式ガス検知装置の制御方法。
【請求項３】
ステッピングモータの再起動は、通常の動作時における回転速度より低い回転速度で行われることを特徴とする請求項２に記載の赤外線式ガス検知装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線式ガス検知装置および赤外線式ガス検知装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、麻酔ガス、二酸化硫黄ガス、フロンガスなどのガスを検知し、その検知したガスの濃度が予め定められた一定の濃度以上である場合に警報を発するよう構成されたガス検知装置の一種として、赤外線がガスによって吸収され、その吸収量がガスの濃度と比例関係にあることを利用することによってガス濃度を測定する赤外線式ガス検知装置が知られている。
【０００３】
このような赤外線式ガス検知装置においては、検知対象のガスである被検知ガスが導入されるガスセルと、当該ガスセルの一端側に設けられた赤外線を発生する光源と、当該ガスセルの他端側に設けられた赤外センサと、この赤外センサとガスセルとの間に設けられ、ステッピングモータにより回転駆動される光チョッパとを有する検知部を備えている。
この検知部における赤外センサは、光チョッパの回転周期に伴って赤外線が供給される周期（以下、「赤外線の周期」ともいう。）を周期成分とする検知部信号を出力する。
【０００４】
このガス検知装置によれば、例えば被検知ガスが存在しない状態における検知部信号（以下、「基準検知部信号」ともいう。）の振幅（以下、「基準振幅」ともいう。）を基準とし、ガス検知動作中に得られる検知部信号の振幅の減少割合に基づいて被検知ガスの濃度が算出されることによって濃度信号が得られ、この濃度信号が定められた一定のレベル以上の濃度を示した場合にガス検知信号が発せられる。
【０００５】
しかしながら、ガス検知装置が備えられた雰囲気において被検知ガスが一定の濃度以上で存在しない状態であっても、ステッピングモータが、例えば劣化することなどにより回転異常を生じることによって最終的にその回転を停止した場合には、得られる検知部信号の振幅が減少することとなるため、ガス検知信号が発せられてしまう、という問題点がある。
しかも、ステッピングモータは、回転異常が生じた場合にも、駆動のために消費する電流および電圧が正常の回転状態と変わらないため、電流や電圧からは回転異常を検出することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、その目的は、高い信頼性のあるガス検知を行うことのできる赤外線式ガス検知装置を提供することにある。
また、他の目的は、赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信頼性を十分に発揮させることができる制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の赤外線式ガス検知装置は、赤外線を照射する光源と、ステッピングモータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパを介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサとを有してなり、
前記光チョッパの回転周期を、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて監視することにより、前記ステッピングモータの回転異常を検出する回転異常検知手段を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の赤外線式ガス検知装置の制御方法は、赤外線を照射する光源と、ステッピングモータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパを介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサとを有すると共に当該光チョッパの回転周期を、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて監視することにより、当該ステッピングモータの回転異常を検出する回転異常検知手段を有する赤外線式ガス検知装置を制御する方法であって、
前記回転異常検知手段によってステッピングモータの回転異常が検知されたときに、当該ステッピングモータを一時的に停止状態とした後に再起動させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の赤外線式ガス検知装置の制御方法においては、ステッピングモータの再起動は、通常の動作時における回転速度より低い回転速度で行われることが好ましい。
【００１０】
【作用】
本発明の赤外線式ガス検知装置によれば、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて光チョッパの回転周期を監視する回転異常検知手段が設けられており、被検知ガスを検知する機能とは別に赤外センサに赤外線が供給される周期の大きさからステッピングモータの回転異常を検出する機能を有するため、ステッピングモータの回転異常に起因してガス検知信号が発せられることを防止することができ、これにより、高い信頼性のあるガス検知を行うことができる。
【００１１】
また、本発明の赤外線式ガス検知装置の制御方法によれば、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて光チョッパの回転周期を監視する回転異常検知手段が設けられた赤外線式ガス検知装置において、回転異常検知手段によってステッピングモータの回転異常が検出されたときには、ステッピングモータを一時的に停止させて再起動させることにより、恒久的なステッピングモータの回転異常を確実に識別することができるため、当該赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信頼性を十分に発揮させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の赤外線式ガス検知装置を示す説明用図である。
この赤外線式ガス検知装置は、例えば二酸化炭素ガスなどの赤外線吸収性能を有するガスを検知対象のガス（被検知ガス）とする赤外線式ガス検知装置であって、被検知ガスを導入するためのガス導入口１１Ａおよびガス排出口１１Ｂを有するガスセル１１と、当該ガスセル１１の一端側（図１において左端側）に設けられた赤外線を発生する光源１２と、ガスセル１１の他端側（図１において右端側）に設けられ、光源１２から放射される赤外線をガスセル１１を介して受光する赤外センサ１３と、ガスセル１１と赤外センサ１３との間に設けられた、例えば半円形状のセクタ１５Ａがステッピングモータ１５Ｂによって回転駆動される光チョッパ１５とを有する検知部を備えている。
この図において、１６は、被検知ガスが吸収する赤外線に対してのみ高い透過率を有するバンドパスフィルターである。
【００１３】
赤外センサ１３は、赤外線が供給される周期（赤外線の周期）を周期成分とする検知部信号を出力するものである。
この赤外センサ１３には、図２に示すように、増幅回路２４が接続されており、この増幅回路２４には、検知部信号に基づいて濃度信号を発信する機能を有する、例えば平滑回路などを含むガス濃度変換回路２５が接続されている。
【００１４】
そして、ガス濃度変換回路２５は、マイクロコンピュータ２７に接続されている。
マイクロコンピュータ２７は、例えばガス濃度変換回路２５から発信される濃度信号などの種々の信号に基づいて、各構成部に適宜の指令信号を発信する機能を有する。
このマイクロコンピュータ２７には、検知された被検知ガス濃度を示すための濃度表示手段２８、被検知ガス濃度が一定のレベル以上の濃度を示したときにガス検知信号を発するガス警報接点出力端子３１などが接続されている。
図２において、２９は故障警報接点出力端子であり、３２は外部出力端子である。
【００１５】
このような赤外線式ガス検知装置には、光チョッパ１５の回転周期を監視することにより、前記ステッピングモータ１５Ｂの回転異常を検出する回転異常検知手段が設けられている。
【００１６】
この回転異常検知手段は、増幅回路２４に接続され、例えば矩形波変換回路を含み、検知部信号の周期成分のみを取り出すことによって得られる、例えば矩形波による信号（以下、単に「回転周期信号」という。）を発信する回転異常検知回路３０と、例えばマイクロコンピュータ２７に備えられた、回転周期信号に基づいてステッピングモータ１５Ｂの回転異常を検出し、各構成部に適宜の指令信号を発信する機能部とにより構成されている。
【００１７】
このような構成を有する赤外線式ガス検知装置によれば、ガス検知動作中においては、光源１２から赤外線が放射されると共に、マイクロコンピュータ２７からモータ駆動信号が発信されることによって光チョッパ１５のステッピングモータ１５Ｂが駆動され、セクタ１５Ａが半円の中心点を回転中心として回転することにより、光源１２から放射された赤外線は、ガスセル１１内を通過し、バンドパスフィルタ１６を介して赤外センサ１３に照射されるが、この赤外線の光路上を光チョッパ１５のセクタ１５Ａが通過するときには赤外線の一部または全部が遮断される。従って、赤外センサ１３には、光チョッパ１５の回転周期に伴って赤外線が周期的に供給される。
【００１８】
そして、赤外センサ１３からは検知部信号が出力され、この検知部信号は増幅回路２４によって増幅された後、ガス濃度変換回路２５に入力する。
このガス濃度変換回路２５においては、通常、被検知ガスが存在しない状態における検知部信号（基準検知部信号）の振幅（基準振幅）を基準とし、ガス検知動作中に得られる検知部信号の振幅の増減の変化割合に基づき濃度信号を発信する。
【００１９】
この濃度信号は、被検知ガスによって吸収される赤外線量が当該被検知ガスの濃度と比例関係にあることを利用し、ガスセル１１内に導入された被検知ガスが赤外線を吸収することによって減少する赤外センサ１３へ入射する赤外線の減少割合に基づいて算出される被検知ガスの濃度を示す信号である。
【００２０】
ここに、図３（イ）に具体的な検知部信号を示し、同図（ロ）に当該検知部信号に基づいて発信される濃度信号を示す。
図３（イ）においては、（ｉ）で示す範囲には、基準検知部信号が示されているが、（ｉｉ）で示す範囲には、被検知ガスが存在している状態において得られる、基準検知部信号の振幅Ｈ１より小さい振幅を有する検知部信号が示されている。
図３（ロ）においては、検知部信号の振幅が減少するに従って濃度信号のレベルが大きくなることが示されている。
【００２１】
このようにして得られる濃度信号が一定のレベルである危険濃度レベルを超えた場合には、例えばマイクロコンピュータ２７からの指令信号に基づいてガス警報接点出力端子３１からガス検知信号が発せられる。
【００２２】
このようなガス検知動作中においては、回転異常検知手段は、常に光チョッパ１５の回転周期を監視しており、増幅回路２４によって増幅された検知部信号が回転異常検知回路３０に入力されると、当該回転異常検知回路３０は、検知信号の周期成分を取り出して回転周期信号を発信する。
そして、基準検知部信号に基づく回転周期信号の周期幅（以下、「基準周期幅」ともいう。）を基準とし、ガス検知動作中に得られる回転周期信号の周期幅が、例えば１．２８倍以上となった場合には、マイクロコンピュータ２７からのモータ駆動信号の発信が停止され、これにより、ステッピングモータ１５Ｂが一時的に停止状態とされた後、再びマイクロコンピュータ２７からモータ駆動信号が発信されることによって当該ステッピングモータ１５Ｂは、ガス検知動作中における回転速度より低い回転速度で再起動される。
【００２３】
ここに、図４（イ）に具体的な検知部信号を示し、同図（ロ）に当該検知部信号に基づいて発信される回転周期信号を示し、同図（ハ）に当該検知部信号に基づいて発信される濃度信号を示す。
図４（イ）においては、（ｉ）で示す範囲には、基準検知部信号が示されているが、（ｉｉ）で示す範囲には、ステッピングモータ１５Ｂに回転異常が生じ、最終的に停止した状態において得られる検知部信号が示されている。
図４（ロ）においては、（ｉｉ）で示す範囲には、（ｉ）で示す範囲に係る基準検知部信号に基づく回転周期信号の周期幅Ｔ１より大きい周期幅を有する回転周期信号が示されている。
図４（ハ）においては、ステッピングモータ１５Ｂに回転異常が生じると、光チョッパ１５の回転周期が大きくなるに従って検知部信号の振幅が増加することからレベルが小さくなり、次いで停止に至ることからレベルが次第に大きくなる濃度信号が示されている。
【００２４】
そして、ステッピングモータ１５Ｂが再起動した後、通常の回転速度となった場合に回転周期信号の周期幅が、基準周期幅の例えば１．２８倍以上となる場合には、マイクロコンピュータ２７によってステッピングモータ１５Ｂの回転状態が異常であることが検出される。
【００２５】
以下に、図５のチャート図により、実用に好適とされる回転異常検知手段の動作を説明する。
【００２６】
回転異常検知手段により、回転周期信号の周期幅が、例えば通常の１．２８倍以上となる回転異常が確認されると、例えば５秒の間の第１の特定期間内に再び回転異常が確認されるかを監視する第１の特定監視が行われる。
この第１の特定監視により回転異常が検知されなかった場合には、引き続きガス検知動作が遂行されるが、第１の特定期間内に回転異常が確認された場合には、マイクロコンピュータ２７からのモータ駆動信号の発信が停止され、これにより、ステッピングモータ１５Ｂが、一時的に停止状態とされる。
この例においては、マイクロコンピュータ２７からモータ駆動信号の発信が停止されると同時に、当該マイクロコンピュータ２７からは、各構成部にも回転異常に基づく適宜の指令信号を発信されるため、ステッピングモータ１５Ｂが停止状態である間には、例えば濃度表示手段２８による被検知ガスの濃度表示が停止される。
【００２７】
そして、ステッピングモータ１５Ｂが停止してから、例えば１秒間経過後に、マイクロコンピュータ２７からモータ駆動信号を発信することにより、当該ステッピングモータ１５Ｂを再起動する。
【００２８】
このステッピングモータ１５Ｂの再起動は、例えば１秒間の再起動に係る起動初期（以下、「再起動初期」ともいう。）には、特定監視を含むガス検知業務における回転速度に比して、例えば０．２倍の低い回転速度で行われる。
この例においては、ステッピングモータ１５Ｂの回転速度は、ガス検知業務においては６．４Ｈｚであり、再起動初期においては１．２８Ｈｚである。
【００２９】
その後、ステッピングモータ１５Ｂを通常の回転速度に戻し、例えば５秒の間の第２の特定期間内に回転異常が確認されるかを監視する第２の特定監視が行われる。
この第２の特定監視により、回転異常が確認されなかった場合には、引き続きガス検知業務が遂行されるが、第２の特定期間内に回転異常が確認された場合には、マイクロコンピュータ２７からのモータ駆動信号の発信が停止されてステッピングモータ１５Ｂが停止される。
この例においては、マイクロコンピュータ２７からモータ駆動信号の発信が停止されると同時に、当該マイクロコンピュータ２７からは、各構成部にも回転異常に基づく適宜の指令信号を発信されるため、例えば濃度表示手段２８による被検知ガスの濃度表示が停止され、赤外線式ガス検知装置が停止される。
【００３０】
以上のような構成の赤外線式ガス検知装置によれば、被検知ガスを検知する機能に係るガス濃度変換回路２５とは別にして、検知部信号の処理に係る回路に、回転異常検知回路３０を接続することによって回転異常検知手段が設けられており、当該回転異常検知手段が赤外センサ１３から出力される検知部信号の周期成分に基づいて光チョッパ１５の回転周期を監視して赤外線の周期の大きさを認識することにより、例えば使用寿命から生じるステッピングモータ１５Ｂの回転異常を確実に検出することができるため、図４（ハ）に示すように、ステッピングモータ１５Ｂの回転異常が生じた場合に得られる濃度信号のレベルが、図３（ロ）に示したガス検知がなされた場合に得られる信号のレベルと同様に次第に大きくなるものであっても、ステッピングモータ１５Ｂの回転異常の発生に起因してガス検知信号が発せられることを防止することができ、これにより、高い信頼性のあるガス検知を行うことができる。
【００３１】
本発明の赤外線式ガス検知装置の制御方法によれば、上記の赤外線式ガス検知装置において、回転異常検知手段によってステッピングモータ１５Ｂの回転異常が検出されたときには、当該ステッピングモータ１５Ｂを一時的に停止させて再起動させることにより、例えば使用寿命から生じる恒久的なステッピングモータ１５Ｂの回転異常を確実に識別することができるため、当該赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信頼性を十分に発揮させることができる。
【００３２】
また、ステッピングモータ１５Ｂは、起動時に定常回転時よりも大きな駆動力を必要とするが、この再起動に係る起動初期に、ステッピングモータ１５Ｂの回転速度を低くすることによってトルクを大きくすることができるため、再起動を容易にすることができる。
【００３３】
本発明においては、種々の変更を加えることができる。
例えば赤外線式ガス検知装置においては、回転異常検知手段は、赤外線式ガス検知装置自体を大型化することがなく、しかも容易に設けることができることから、検知部信号に基づいてステッピングモータの回転異常を検出する構成を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３４】
光チョッパのセクタは、ステッピングモータによって駆動され、光源から放射される赤外線を断続的かつ周期的に赤外センサ供給することができるものであれば、例えばその全体が複数のフィンよりなる形状を有するものであってもよい。
【００３５】
また、赤外線式ガス検知装置の制御方法においては、第２の特定監視により回転異常が確認されることによってステッピングモータ１５Ｂが停止された後に、当該ステッピングモータを再起動させてもよい。これにより、例えば使用寿命によって生じる恒久的な回転異常のみを確実に検出することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の赤外線式ガス検知装置によれば、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて光チョッパの回転周期を監視する回転異常検知手段が設けられており、被検知ガスを検知する機能とは別に赤外センサに赤外線が供給される周期の大きさからステッピングモータの回転異常を検出する機能を有するため、ステッピングモータの回転異常に起因してガス検知信号が発せられることを防止することができ、これにより、高い信頼性のあるガス検知を行うことができる。
【００３７】
本発明の赤外線式ガス検知装置の制御方法によれば、赤外センサから出力される検知部信号の周期成分による回転周期信号に基づいて光チョッパの回転周期を監視する回転異常検知手段が設けられた赤外線式ガス検知装置において、回転異常検知手段によってステッピングモータの回転異常が検出されたときには、ステッピングモータを一時的に停止させて再起動させることにより、恒久的なステッピングモータの回転異常を確実に識別することができるため、当該赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信頼性を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の赤外線式ガス検知装置を示す説明用図である。
【図２】図１の赤外線式ガス検知装置の赤外センサ接続された検知部信号の処理に係る回路の説明用ブロック図である。
【図３】ガス検知時の具体的な検知部信号の例と、当該検知部信号に基づいて発信される濃度信号を示す説明図である。
【図４】ステッピングモータの回転異常時の具体的な検知部信号の例と、当該検知部信号に基づいて発信される回転周期信号と、当該検知部信号に基づいて発信される濃度信号を示す説明図である。
【図５】回転異常検出手段の動作を示す説明用チャート図である。
【符号の説明】
１１    ガスセル
１１Ａ    ガス導入口
１１Ｂ    ガス排出口
１２    光源
１３    赤外センサ
１５    光チョッパ
１５Ａ    セクタ
１５Ｂ    ステッピングモータ
１６    バンドパスフィルター
２４    増幅回路
２５    ガス濃度変換回路
２７    マイクロコンピュータ
２８      濃度表示手段
２９      故障警報接点出力端子
３０    回転異常検知回路
３１    ガス警報接点出力端子
３２    外部出力端子
【図１】
0004669630.tif 000002
【図２】
0004669630.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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