(57)【要約】ペレット抵抗ガスセンサ（１０）はハウジングとセンサ（１４，１６，１８）を含み、このセンサは上記のハウジング内に配置され、そのハウジング内のガスの存在を示す信号を提供するように適合され、また、試験ガスを、要求に応じて、上記のハウジング内に供給するための試験ガス発生器（３０）を含み、それによってセンサの動作を検証することができるようになる。試験ガス発生器（３０）は好ましくはカーボン、プラチナ、ルテニウムあるいはロジウムのような試験ガスの発生を促進するための触媒を有する電極（３４，３６）、およびその（上記のハウジング内の）電極を、遠隔の電流源につなぐ外部のワイヤに接続する、ピン（３４ａ，３６ａ）の形態の電気接点を含む。このピンは、それらが上記のハウジングから突き出ているハウジング内の開口部を備えたシーリング係合部内にある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に設置され、該ハウジング内のガスの存在を示す信号を提供するように適合されたセンサと、要求に応じて前記ハウジング内に試験ガスを供給することによって前記センサの動作を試験することを可能にするための試験ガス発生器と、を含むか、あるいは前記のハウジングとセンサと試験ガス発生器とからなるガスセンサにおいて、前記センサはペレット抵抗センサであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記試験ガス発生器は水素を生成することが可能な電気化学セルを含む請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記試験ガス発生器は、硫酸が入っているハウジングを含み、ガス透過性カバーを有する請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記ガス透過カバーはポリテトラフルオロエテン層を持つ微孔性薄膜を含む請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記ガス透過性カバー上に電極がプリントされている請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記試験ガスの発生を促進するための適当な触媒を含む電極が備えられる請求項２又は５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記触媒はカーボン、プラチナ、ルテニウム、およびロジウムからなるグループの構成要素である請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
ピン形態の電気接点を有するセンサであって、前記電気接点は（前記ハウジング内にある）電極を、遠隔の電流源につながる外部ワイヤに接続する請求項１から７までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記ピンは、該ピンが前記ハウジングを通って突き出ている該ハウジング内の開口を有するシーリング係合部内にある請求項８に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ペレット抵抗センサ（ｐｅｌｌｅｔ ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ）に関する。ペレット抵抗センサはペリスタ・センサ（ｐｅｌｌｉｓｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ）と呼ばれる場合もある。
【０００２】
ペリスタは可燃性のガスや蒸気を検知するために長年にわたって使用されてきた装置である。ペリスタはまた触媒ビーズセンサ（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｂｅａｄ ｓｅｎｓｏｒ）と呼ばれる場合もある。ペリスタは鉱山、油田掘削装置や、石油精製所のような爆発性の環境で使用されている。ガスや蒸気の濃度がある濃度限界を超えるとペリスタによって警報が発せられる。
【０００３】
ペリスタの一例は、セラミックの層あるいはコーティングで表面を覆った導電性ワイヤの線輪（ｌｏｏｐ）すなわちコイルである。この導電性ワイヤに電流が流れる。ペリスタ・センサでは２つのペリスタがブリッジ構成に配列される。このペリスタの１つは活性触媒（ａｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｓｔ）でコーティングされて周知のように検出器となり、他方のペリスタは触媒を有せず、従って相対的に不活性であって周知のように補償要素（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）となる。このように構成されたときにペリスタ・センサは可燃性ガスを低い濃度で効果的にしかも安全に検出することができる。
【０００４】
ガス検出は、ガスがガス透過性薄膜（ｇａｓ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ）を通ってペリスタが収納されている耐圧防爆ハウジング（ｆｌａｍｅｐｒｏｏｆ ｈｏｕｓｉｎｇ）内に拡散するときに行われる。各々の可燃性ガスに対して、空気中における最大限度の濃度があり、一旦それを超えると、炎なしで燃え続けることができる発火性混合物（ｉｇｎｉｔａｂｌｅ ｍｉｘｔｕｒｅ）が生成される。この発火が爆発を生じさせることになる。この濃度は、爆発限界下限値（ｌｏｗｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔ； ＬＥＬ）として知られ、これは有機蒸気（ｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｕｒ）によって異なる。このＬＥＬは無水アンモニア（ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ａｍｍｏｎｉａ）に対するおよそ１５％から灯油（ｋｅｒｏｓｅｎｅ）に対するおよそ０．５％までの範囲にある。しかしながら、このＬＥＬ以下でも、可燃性ガスの混合物は、プラチナ（ｐｌａｔｉｎｕｍ）あるいはパラジウム（ｐａｌｌａｄｉｕｍ）のような適当な触媒によって酸化させることができる。
【０００５】
運転中に、可燃性蒸気あるいはガスは上記のハウジング内に拡散し、通常はおよそ４００℃の表面温度になり得る各々のペリスタと接触する状態になる。可燃性物質は活性ペリスタの熱い表面に接触するとき、それは酸化されて発熱反応（ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎ）状態になる。その結果生ずる発生熱は活性ペリスタの加熱を生じさせ、導電性ワイヤの抵抗の変化を生じさせる。この抵抗の変化により、存在するガスの濃度に比例するブリッジ回路における不平衡が生じる。外部回路を用いて存在するガスの割合を測定することは比較的容易である。不活性ビーズ（ｉｎａｃｔｉｖｅ ｂｅａｄ）（即ち補償要素）は温度や湿度のような環境の影響を最小にするために在る。両方のペリスタが温度と湿度の変化に対して同じようにふるまうので、ガスが存在しないときにはブリッジ回路には不平衡は見られない。
【０００６】
ペリスタ技術は３０年以上にわたって多くの工業用途で良好に使用されてきた。しかしながら、ペリスタは硫化物（ｓｕｌｐｈｉｄｅ）やシリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）のような化学物質、換言すれば石炭鉱山や石油掘削装置のような所でよく見られる種類の物質による毒作用（ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ）に極めて敏感である。それゆえ、ペリスタを使用する計測は、センサがまだ動作しており、その所要感度以下に害されていないことを保証するために定期的にチェックすることが重要である。
【０００７】
このような較正あるいは試験は次の２つの理由にために困難な場合が多い。即ち、第１にペリスタ・センサは通常接近が困難な場所（ケーブル敷設の背後あるいは吊り天井の上）に置かれているので、試験ガス（ｔｅｓｔ ｇａｓ）を適用することがやりにくいこと、第２に較正ガスシリンダ（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｇａｓ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）を得ることおよび（あるいは）使用することが困難な場合があることである。
【０００８】
比較的近づきにくいペリスタとそれに関連するセンサを、例えば鉱山で、それらを試験するために設置することに関する問題は深刻である。この問題は、幾つかのペリスタ・センサの各々に試験ガスを供給するガス導管を、それらがまだ動作していて害されていないことを確認するように設置することによって部分的に解決されてきた。しかしながら、このペリスタを試験する技術は、潜在的により可燃性の高いガスの導入に本質的に伴う費用のかかるパイプ配管（ｐｉｐｅ ｗｏｒｋ）の設置を必要とする。更に、例えば鉱山内の別の場所にガスセンサを移転することは、（試験ガスを供給するための）関連する配管を取り除いてまた再設置しなければならないので、費用がかかり、困難である。
【０００９】
本発明は上述の問題および関連する問題を緩和することができる。
【００１０】
本発明によって、センサのハウジング内に設置され、このハウジング内のガスの存在を示す信号を提供するように適合されたペレット抵抗センサにおいて、試験ガス発生器が、試験ガスを要求に応じて上記のハウジングの中に供給し、それによって、ペリスタの有効性を検証することができるようにするために備えられることを特徴とするペレット抵抗センサが提供される。上記の試験ガス発生器は水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を生成することが可能な電気化学セル（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｅｌｌ）を含むことが好ましい。
【００１１】
好適実施例においては、上記の試験ガス発生器は硫酸（ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ）が入ったハウジングを含み、ガス透過性カバーを有する。このガス透過性カバーはポリテトラフルオロエテン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｎｅ； ＰＴＦＥ）でコーティングされた微孔性薄膜（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ）を含むことができる。特に有利な実施例では、電極がこの微孔性薄膜上にプリントされる。
【００１２】
電極は必要な試験ガスの発生を促進する何らかの適当な触媒を含むことができる。上記の実施例では、発生試験ガスは硫酸電解液（ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）から発生する水素である。カーボン電極あるいはより好ましくはルテニウム（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ）電極がこの電極からの水素ガスの発生を高めることが見出されている。
【００１３】
ピンの形態の電気接点により（上記のハウジング内の）電極が遠隔の電流源につながっている外部ワイヤに接続される。このピンは電気導体としての役割をするばかりではなく、それらが設置されるプラグ開口部（ｐｌｕｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ）としての役割もする。好ましくはこのピンは、熱処理されるとき上記の開口部内にピンを密封する合成プラスチック材（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｌａｓｔｉｃｓ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含み、一方ではまた外部ワイヤから電極までの電気通路ができるようにする。
【００１４】
電流はこれらの２つの電極を通って流れて、電解液の酸触媒の電気分解（ａｃｉｄ ｃａｔａｌｙｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ）が下記の反応式によって生ずる。
【００１５】
２Ｈ２Ｏ　＋２ｅ　→　Ｈ２　＋　２ＯＨ
発生した水素ガス（Ｈ２）は微孔性薄膜を通って拡散し、検出器のペリスタを通過する。通常は、ペリスタが備え付けられているセンサの５０％ＬＥＬアラームレベルを試験するのに２％ｖ／ｖの水素ガスで充分である。
【００１６】
ここで、本発明の実施例を、単なる例として、下記の概略図を参照して説明する。
【００１７】
図１において、ペリスタ・センサ１０は、一対のペリスタ１４と１６が中に設置されているハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）１２を含む。ペリスタ１４はプラチナ、パラジウム、あるいはロジウム（ｒｈｏｄｉｕｍ）のような触媒１８でコーティングされており、活性ペリスタと呼ばれる。ペリスタ１６は不活性ペリスタ（補償要素）であり、触媒は何もコーティングされていない。焼結金属ディスク（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｍｅｔａｌ ｄｉｓｃ）２０はガス２２のハウジング１２の本体内への拡散を可能とし、これはまた火災防止器（ｆｌａｍｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ）としての役目も果たす。
【００１８】
電流はワイヤ２４を通って供給される。上記のハウジングの壁を通しての電気的接触は導電性ピン２６を介してなされる。
【００１９】
両方のペリスタ１４と１６は上記の電流によって加熱され、定常状態（即ち、可燃性ガスが存在しないとき）では電流計２８は（２つのコイルと抵抗器Ｒ１およびＲ２からなる）ブリッジ回路の平衡状態を表す。
【００２０】
可燃性ガス２２が酸化されて、活性ペリスタ１８を加熱してそれに結合しているワイヤコイルの抵抗を減少させる発熱反応を引き起こすという結果になる。それによって「平衡状態」のブリッジが変わるときの負荷変化が電流計２８によって測定される。この変化量がガスの濃度に比例する。
【００２１】
図２は本発明の実施例の断面線図を示し、ここで同じ部分は同じ参照番号を有する。電気化学的試験ガス発生器３０はペリスタ・センサ１０と一体に形成される（あるいはそれに組み込むことができる）。試験ガス発生器３０は硫酸のような電解液３２、および２つの電極３４と３６を含む。試験電流は接点ピン３４ａと３６ａを介して上記の試験ガス発生器に供給される。試験ガス（水素）はチャネル３７を介して試験ガス発生器３０から排出される。ＰＴＦＥコーティングされた微孔性シートあるいは薄膜のようなガス透過性薄膜３８により、試験ガス発生器３０がペリスタ・センサから密閉され、それによって電解液がペリスタ・センサの中に漏れるのが防止される。スイッチ３９を押し下げると、少量の試験ガスが発生して試験ガス発生器３０から直接的にハウジング１０内に拡散し、そしてペリスタ１８の表面で反応するので、電流計２８での不平衡が発生する。この不平衡はペリスタ・センサの状態を指示するために使用することができる。
【００２２】
図３は試験ガス発生器の別の実施例を示し、試験ガス発生器は独立してポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）のようなモールドされた合成プラスチック材料４０から形成されている。
【００２３】
本発明の実施例は例として述べただけのものである。上述の実施例に対して本発明の範囲から逸脱することなしに変更を行うことができる。例は際限ないが、例えば、幾つかのペリスタのうちの１つが故障したりあるいは害されたりすることを示すための手段を備えることができる。これにはペリスタに電力を与えるための電流を供給する搬送波（ｃａｒｒｉｅｒ）上に乗せた信号として電子アドレスを送ることが必要となる場合がある。このようにすることより故障センサの位置決めが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
キーコンポーネントを示すペリスタ・センサの断面を示す図である。
【図２】
本発明の実施例の断面を示す図である。
【図３】
ペリスタ・センサ内に含めることができる試験ガス発生器の別の実施例の断面を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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