(57)【要約】【課題】高濃度の可燃性ガスの接触による接触燃焼式ガスセンサの破損または機能低下を確実に防止することができて接触燃焼式ガスセンサを長期間の間にわたって有効に動作させることのできるガス検出器を提供すること。【解決手段】このガス検出器は、間欠的に通電されて駆動される可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、制御手段とを具えてなり、当該制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値として取得し、当該参照ガス濃度値が検知対象ガスについて設定された閾値を超えることが検出されたときに、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電を強制的に停止させる機能を有する構成とされている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に通電されて駆動される可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電制御を行う制御手段とを具えてなり、
当該制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値として取得し、当該参照ガス濃度値が検知対象ガスについて設定された閾値を超えることが検出されたときに、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電を強制的に停止させる機能を有することを特徴とするガス検出器。
【請求項２】
前記接触燃焼式ガスセンサは、前記制御手段によって強制的に停止されたときには、所定の条件を満足する状態となるまで、非動作状態が維持されることを特徴とする請求項１に記載のガス検出器。
【請求項３】
前記参照ガス濃度値は、前記測定期間内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検出器。
【請求項４】
低濃度の可燃性ガス検知用の第１のガスセンサおよび高濃度の可燃性ガス検知用の第２のガスセンサを具え、当該第１のガスセンサおよび第２のガスセンサのいずれか一方のものが動作状態とされて可燃性ガスのガス検知が行われる構成とされており、
当該第１のガスセンサが前記接触燃焼式ガスセンサよりなり、
前記制御手段は、当該第１のガスセンサを強制的に停止させたときには、第２のガスセンサを動作状態とさせる機能を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のガス検出器。
【請求項５】
酸素ガスセンサを更に具えており、
前記接触燃焼式ガスセンサが強制的に停止された状態にある場合において、当該酸素ガスセンサにより検知される酸素濃度が所定値を超えることが検出されたときに、非動作状態にある当該接触燃焼式ガスセンサを動作状態とさせることが可能な状態にリセットされることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のガス検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサを具え、当該接触燃焼式ガスセンサが間欠駆動されて可燃性ガスのガス検知が行われるガス検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、可燃性ガス検知用のガスセンサとしては、接触燃焼式のものが知られているが、この接触燃焼式ガスセンサにおいては、その動作状態において高濃度の可燃性ガスが接触するとその特性が著しく劣化する。このため、低濃度領域の可燃性ガスの検知には、例えば接触燃焼式ガスセンサが用いられ、高濃度領域の可燃性ガスの検知には、例えば熱伝導式ガスセンサが用いられる。
【０００３】
一方、可燃性ガスの検知は、低濃度から高濃度までの広い濃度範囲において実行されることが必要であり、この要請に応えるために、従来、低濃度領域用の接触燃焼式ガスセンサと高濃度領域用の熱伝導式ガスセンサとの両方を切り換えて用いるガス検知器が知られている。
このようなガス検知器において、電池駆動による携帯型のものにあっては、ガス検出部のヒータでの消費電力を節減するため、接触燃焼式ガスセンサによるガス検知を行うに際して、例えば８秒の周期で２秒間通電（６秒間休止）するという間欠駆動方式が採用されている（例えば特許文献１参照。）。
間欠駆動方式のガス検知器においては、接触燃焼式ガスセンサに通電が開始されて当該接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力が安定した時点で、当該接触燃焼式ガスセンサよりのセンサ出力に基づいてガス濃度の算出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０６１２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、上述したように、接触燃焼式ガスセンサは、高濃度の可燃性ガスを接触させると、過燃焼によりセンサ素子が破壊されてしまうことがある。このため、従来においては、算出されたガス濃度が検知対象ガス（可燃性ガス）について設定された閾値を超えることが検出された場合には、接触燃焼式ガスセンサに対する通電を停止させて被検ガス中の検知対象ガスのガス濃度が当該接触燃焼式ガスセンサによって検知可能な低濃度になるまで当該接触燃焼式ガスセンサによるガス検知を停止することが行われている。
【０００６】
しかしながら、このような処理は、通常、接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力が安定した時点において取得されるセンサ出力より算出されるガス濃度に基づいて行われている。このため、高濃度の可燃性ガスを含む被検ガスが導入された場合であっても、一定時間の間は、接触燃焼式ガスセンサは動作状態（通電された状態）に維持されることとなり、高濃度の可燃性ガスが接触するおそれがある。
【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、高濃度の可燃性ガスの接触による接触燃焼式ガスセンサが破損または機能低下を確実に防止することができて当該接触燃焼式ガスセンサを長期間の間にわたって有効に動作させることのできるガス検出器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】
本発明のガス検知器は、間欠的に通電されて駆動される可燃性ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電制御を行う制御手段とを具えてなり、
当該制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値として取得し、当該参照ガス濃度値が検知対象ガスについて設定された閾値を超えることが検出されたときに、当該接触燃焼式ガスセンサに対する通電を強制的に停止させる機能を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のガス検知器においては、前記接触燃焼式ガスセンサは、前記制御手段によって強制的に停止されたときには、所定の条件を満足する状態となるまで、非動作状態が維持される構成とされていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のガス検知器においては、前記参照ガス濃度値は、前記測定期間内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得されるものとすることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のガス検知器においては、低濃度の可燃性ガス検知用の第１のガスセンサおよび高濃度の可燃性ガス検知用の第２のガスセンサを具え、当該第１のガスセンサおよび第２のガスセンサのいずれか一方のものが動作状態とされて可燃性ガスのガス検知が行われる構成とされており、
当該第１のガスセンサが前記接触燃焼式ガスセンサよりなり、
前記制御手段は、当該第１のガスセンサを強制的に停止させたときには、第２のガスセンサを動作状態とさせる機能を有する構成とされていることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、本発明のガス検知器においては、酸素ガスセンサを更に具えており、
前記接触燃焼式ガスセンサが強制的に停止された状態にある場合において、当該酸素ガスセンサにより検知される酸素濃度が所定値を超えることが検出されたときに、非動作状態にある当該接触燃焼式ガスセンサを動作状態とさせることが可能な状態にリセットされる構成とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス検知器によれば、接触燃焼式ガスセンサが駆動されてガス検知が行われる測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点において取得されるセンサ出力を利用して、被検ガス中の可燃性ガスのガス濃度が当該接触燃焼式ガスセンサの検知可能範囲を超える高濃度であるか否かを判定する判定処理が行われ、可燃性ガスが高濃度であることが検出されたときに、当該接触燃焼式のガスセンサが強制的に停止される構成とされていることにより、接触燃焼式ガスセンサが高濃度の可燃性ガスに長時間の間曝されることが回避される。これにより、高濃度の可燃性ガスが接触することによってセンサ素子が破壊されることを回避すること、あるいは、性能の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、接触燃焼式ガスセンサを長期間の間にわたって有効に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のガス検知器の一例における構成の概略を示すブロック図である。
【図２】第１のガスセンサの間欠駆動方法の一例における（ａ）印加電圧の波形、（ｂ）センサ出力信号の波形を示す図である。
【図３】高濃度の可燃性ガスが検出された場合のセンサ出力信号の波形の一例を示す図である。
【図４】判定処理部による判定処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、本発明のガス検知器の一例における構成の概略を示すブロック図である。
このガス検知器は、例えば電池により駆動される携帯型のものであって、可燃性ガス検知用の２種のガスセンサおよび酸素ガス検知用のガスセンサ（酸素センサ）１３を具えたガス検出手段１０と、制御手段２０と、ガス検出手段１０からのセンサ出力信号に対して適宜の信号処理を行いガス濃度を算出するガス濃度算出手段１５とを具えている。
【００１６】
ガス検出手段１０における可燃性ガス検知用の第１のガスセンサ１１は、接触燃焼式ガスセンサよりなる低濃度領域用のものであり、第２のガスセンサ１２は、例えば、熱伝導式ガスセンサよりなる高濃度領域用のものとされている。そして、この第１のガスセンサ１１および第２のガスセンサ１２は、制御手段２０によって、いずれか一方が選択されて動作状態とされる。ここに、「低濃度領域」とは、第１のガスセンサ１１である接触燃焼式ガスセンサの検知可能濃度範囲内のガス濃度領域（１００％ＬＥＬ以下）をいい、「高濃度領域」とは、接触燃焼式ガスセンサの検知可能濃度範囲を超えるガス濃度領域（１００％ＬＥＬ超）をいうものとする。
酸素センサ１３としては、例えば電力消費の少なく、かつ精度の高いガルバニー電池式センサが最適であるが、固体電解質型などの大気中の酸素を検出するのに適した他の形式のものを使用することができる。
【００１７】
制御手段２０は、第１のガスセンサ１１に所定の周期で通電して第１のガスセンサ１１を間欠的に駆動させるセンサ駆動制御部２１を具えている。
第１のガスセンサ１１の間欠駆動方法の具体例を示すと、図２に示すように、例えば、２秒間通電する測定期間Ａおよび６秒間休止する休止期間Ｐを１周期（Ｔ＝８秒）として、例えばパルス状の電圧を第１のガスセンサ１１に印加するものである。図２において、（ａ）は第１のガスセンサ１１に対する印加電圧の波形、（ｂ）は、第１のガスセンサ１１のセンサ出力信号の波形を示す。
【００１８】
ガス濃度算出手段１５は、例えば第１のガスセンサ１１によるガス検知にあっては、次のようにして可燃性ガスのガス濃度を算出するものである。
すなわち、測定期間Ａ内において、第１のガスセンサ１１に通電が開始されてから所定時間が経過した時点がガス濃度算出時（ｔ2 ）として設定されており、当該ガス濃度算出時（ｔ2 ）より所定時間の時間の間に一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力について所定の信号処理がなされる。具体的には、第１のガスセンサ１１からの例えばアナログ信号よりなるガス検知信号を図示しないＡ／Ｄ変換手段によってデジタル信号（Ａ／Ｄ値）に変換し、これにより取得される複数のＡ／Ｄ値について移動平均処理による平滑化処理を行う。これにより得られたデータに基づいて可燃性ガス濃度を算出する。ここに、ガス濃度算出時（ｔ2 ）は、測定期間Ａ内における、第１のガスセンサ１１に対する給電が停止される給電停止時（ｔ3 ）より例えば２００ｍｓｅｃ前の時点に設定され、この時点においては、センサ出力は安定した状態となっている。また、センサ出力を取得する時間間隔は、例えば２０ｍｓｅｃに設定される。
【００１９】
而して、上記のガス検知器においては、制御手段２０は、第１のガスセンサ１１に通電を開始してからガス濃度算出時（ｔ2 ）に至る前の時点に取得されるセンサ出力を利用して、被検ガス中の可燃性ガスのガス濃度が高濃度であるか否かを判定する判定処理を行う判定処理部２５を具えている。
判定処理部２５は、第１のガスセンサ１１に通電を開始してからガス濃度算出時（ｔ2 ）に至る前の時点（センサ出力が安定する時点より前の時点）のセンサ出力に基づいて算出されるガス濃度を参照ガス濃度値Ｘとして取得し、当該参照ガス濃度値Ｘが、検知対象ガス（可燃性ガス）について設定された閾値Ｒ0 を超えることを検出したときに、センサ駆動制御部２１による第１のガスセンサ１１に対する通電を停止させて第１のガスセンサ１１を強制的に非動作状態とさせる。判定処理を行うに際しての閾値Ｒ0 は、第１のガスセンサ１１の検知可能濃度範囲以上のガス濃度値、例えばメタンガスの場合には１１５％ＬＥＬに設定される。
参照ガス濃度値Ｘは、第１のガスセンサ１１に対する通電時間（測定期間Ａの時間）内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得され、判定処理は、例えば第１のガスセンサ１１に通電が開始されてから例えば１００ｍｓｅｃが経過した時点（ｔ1 ）より順次に取得される参照ガス濃度値Ｘについて行われる（図３参照。）。
【００２０】
上記のガス検知器の動作について説明する。
このガス検知器においては、電源が投入されると、初期設定により設定された第１のガスセンサ１１および第２のガスセンサ１２のいずれか一方の可燃性ガス検知用のガスセンサが動作状態とされると共に酸素センサ１３が動作状態とされる。この状態で、被検ガスが導入されると、酸素センサ１３によって酸素濃度が検知されると共に、動作状態とされている可燃性ガス検知用のガスセンサによって可燃性ガスのガス濃度が検知される。
例えば、第２のガスセンサ１２が動作状態とされている場合において、この第２のガスセンサ１２によるガス検知の結果、ガス濃度が検知対象ガスについての設定レベルである１００％ＬＥＬ以上である場合には、そのまま第２のガスセンサ１２の動作状態が維持されてガス検知が継続される。一方、第２のガスセンサ１２によるガス検知の結果、ガス濃度が１００％ＬＥＬ未満である場合には、制御手段２０により、第１のガスセンサ１１が動作状態とされて第２のガスセンサ１２が非動作状態とされ、当該第１のガスセンサ１１によってガス検知が開始される。
【００２１】
第１のガスセンサ１１によるガス検知が実行されている状態においては、上述したように、第１のガスセンサ１１が所定の周期（例えば８秒周期、２秒間通電）Ｔで間欠的に駆動される。そして、測定期間Ａにおいては、図４に示すように、第１のガスセンサ１１に通電が開始された通電開始時（ｔ0 ）から所定時間が経過すると（ｔ＝ｔ1 （例えば１００ｍｓｅｃ））、一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力に基づいて参照ガス濃度値Ｘが算出され、これにより取得された参照ガス濃度値Ｘについて判定処理部２５によって判定処理がなされる。
【００２２】
判定処理部２５による判定処理について具体的に説明すると、取得された参照ガス濃度値Ｘが検知対象ガスについて設定された閾値Ｒ0 以下であることが検出された場合には、上記の判定処理が継続して行われる。そして、第１のガスセンサ１１に通電が開始された通電開始時（ｔ0 ）から所定時間が経過すると（ｔ＝ｔ2,ガス濃度算出時）、一定時間間隔毎に順次に取得されるセンサ出力について移動平均処理による平滑化処理を行うことによって可燃性ガス濃度が算出され、その結果が真のガス濃度値として出力され、その後、第１のガスセンサ１１に対する通電が停止されて休止状態とされる（図３において破線で示す曲線（β）。）。休止期間Ｐの時間が経過した後、第１のガスセンサ１１に通電されてガス検知が間欠的に行われる。
一方、取得された参照ガス濃度値Ｘが検知対象ガスについて設定された閾値Ｒ0 を超えることが検出された場合には、センサ駆動制御部２１による第１のガスセンサ１１に対する給電が停止され（図３におけるＣ点）、第１のガスセンサ１１が強制的に非動作状態とされる。第１のガスセンサ１１が強制的に停止された場合においては、所定の条件を満足する状態となるまで非動作状態が維持される（図３における実線で示す曲線（α）。）。このガス検知器のように、第２のガスセンサ１２を具えている場合には、第２のガスセンサ１２が動作状態とされてガス検知が継続される。
【００２３】
第１のガスセンサ１１が強制的に非動作状態とされた場合には、例えば、酸素センサ１３により検知される酸素濃度が２０体積％を超えることが検出されたときに、第１のガスセンサ１１を動作状態とさせることが可能な状態にリセットされる。このような構成とされていることにより、第１のガスセンサ１１の高濃度の可燃性ガスとの接触が確実に回避されながら、正確な可燃性ガスのガス濃度の検知を達成することができる。
【００２４】
以上のように、上記構成のガス検知器は、接触燃焼式ガスセンサに通電される測定期間内において設定されたガス濃度算出時より前の時点において取得されるセンサ出力を利用して被検ガス中の検知対象ガス（可燃性ガス）のガス濃度が高濃度であるか否かを判定する判定処理が行われる。当該センサ出力は正確なガス濃度値を算出することのできるものではないが、可燃性ガスのガス濃度が高濃度であるか否かを判定するには十分な信頼性を有するものである。従って、上記構成のガス検知器によれば、取得される参照ガス濃度値Ｘが検知対象ガスである可燃性ガスについて設定された閾値を超えることが検出されること、すなわち当該可燃性ガスのガス濃度が高濃度であることが検出されることによって、第１のガスセンサ１１が強制的に停止される構成とされていることにより、第１のガスセンサ１１が高濃度の可燃性ガスに長時間の間曝されることが回避される。これにより、高濃度の可燃性ガスが接触することによって第１のガスセンサのセンサ素子が破壊されることを回避すること、あるいは、性能の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、第１のガスセンサ１１を長期間の間にわたって有効に動作させることができる。
【００２５】
第１のガスセンサ１１が、制御手段２０によって強制的に停止されたときには、所定の条件を満足する状態となるまで、非動作状態が維持される構成とされていることにより、また、参照ガス濃度値が、第１のガスセンサ１１に対する通電時間内において設定された一定時間間隔毎に順次に取得されるものであることにより、上記効果を一層確実に得ることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明のガス検知器においては、高濃度の可燃性ガス検知用の第２のガスセンサおよび酸素センサを具えた構成とされている必要はない。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ガス検出手段
１１  第１のガスセンサ
１２  第２のガスセンサ
１３  酸素センサ
１５  ガス濃度算出手段
２０  制御手段
２１  センサ駆動制御部
２５  判定処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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