(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象ガスを導入するガス搬送路を設け、検知対象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス流通装置を設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けたガス検知装置であって、
ガス検知素子を備えてなる第一、第二ガス検知部を設けて前記ガス検知機構を構成し、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃度を測定するガス検知回路を設けるとともに、前記ガス搬送路に、前記第一ガス検知部と、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構と、前記第二ガス検知部とが、この順序で上流から下流に直列に設けられているガス検知装置。
【請求項２】
前記第一ガス検知部と第二ガス検知部とに同じ検知特性の前記ガス検知素子を備えている請求項１記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記ガス搬送路に絞り流路を設けるとともに、その絞り流路の下流側に希釈用ガスを導入する導入管を設けて前記希釈機構を形成してある請求項１又は２に記載のガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス検知装置に関し、検知対象ガスを導入するガス搬送路を設け、検知対象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス流通装置を設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けたガス検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガス検知装置としては、実開昭６０−１７４４０号公報や、実公平１−３１９５１号公報に記載のようにガス搬送路に設けられたガス検知素子に対して、希釈、非希釈の被検知ガスを切り替え供給して前記被検知ガスの濃度を測定可能にすることによって、低濃度領域から高濃度領域までの広い範囲で被検知ガスの濃度を測定可能にしたものが知られている。
また、他方、被検知ガスの供給と、前記ガス搬送路にガス検知特性の互いに異なる一対のガス検知素子を設け、前記ガス搬送路に流通する検知対象ガスに晒してその一対ガス検知素子で格別にガス濃度測定を行える構成としたものが知られており（たとえば、特開平６−３００７２７号公報等参照）、さらに、検知対象ガスを希釈可能にする希釈機構を設け、濃度の異なるガスについて選択的に切り替えて低濃度領域から高濃度領域までの広い範囲で被検知ガスの濃度を測定可能にしたものが知られている（図５参照）。このような構成によると、前記一対のガス検知素子のガス検知特性の相違に基づき、その出力比や出力差を演算することにより、ガス種を識別するのに用いることができることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような希釈に基づく高濃度ガス検知を行ったとしても、不希釈状態での検知から、希釈状態での検知に切り替えたときに、その出力値が大きく乱れる現象がみられ、一時的に正確なガス濃度測定が不能になる状態が観測され、ガスの検知切り替えの際にも正確に出力し続けられるガス検知装置が望まれている。また、ガス種を識別する場合にも、測定対象となる被検知ガスの特定の濃度領域において識別動作を行うと、前記濃度測定の不正確さから、誤った識別結果を導き出してしまうことが考えられる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記実状に鑑み、上述の過渡的現象を解消する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明のガス検知装置の特徴構成は、
検知対象ガスを導入するガス搬送路を設け、前記ガス搬送路に、検知対象ガスを、前記ガス搬送路に流通させるガス流通装置を設け、前記ガス搬送路にガス検知機構を設けたガス検知装置において、
特許請求の範囲の請求項１に記載のように、ガス検知素子を備えてなる第一、第二ガス検知部を設けて前記ガス検知機構を構成し、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃度を測定するガス検知回路を設けるとともに、前記ガス搬送路に、前記第一ガス検知部と、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構と、前記第二ガス検知部とが、この順序で上流から下流に直列に設けられている点にある。
また、請求項２記載のように、前記第一ガス検知部と第二ガス検知部とに同じ検知特性の前記ガス検知素子を備えてもよい。
尚、好ましくは、請求項３に記載のように、前記ガス搬送路に絞り流路を設けるとともに、その絞り流路の下流側に希釈用ガスを導入する導入管を設けて前記希釈機構を形成してあることが望ましい。
【０００６】
〔作用効果〕
つまり、前記ガス検知機構に、ガス検知素子を設けてなる第一、第二ガス検知部を設け、前記各ガス検知素子からの出力を基にガス濃度を測定可能にするガス検知回路を設けた場合に、
前記ガス搬送路に、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構を設けておけば、低濃度域の被検知ガスを希釈することなしに検知するとともに、高濃度域のガスを希釈して検知することができ、一般のガス検知素子のガス検知濃度域での正確なガス検知が行える。
一般のガス検知素子としては、低濃度領域で正確にガスを検知する一方、高濃度ガスに対しては、簡便かつ正確な濃度測定を行えるガス検知素子は少なく、かつ、ｐｐｍレベルから％オーダーまでのすべての濃度領域を網羅してガス検知可能にするにも、適切なガス検知素子のない濃度領域があって、少数のガス検知素子ですべての濃度領域で正確なガス濃度測定をするのは困難である。これに対して、高濃度域の被検知ガスであっても、希釈して低濃度領域にすれば、低濃度の被検知ガスの検知に用いたガス検知素子と同種のガス検知素子で的確に被検知ガスを検知できる。
【０００７】
ここで、本発明者らは、先述の従来の問題点をその出力安定性の面から解析すると、前記ガス搬送路における希釈用ガスを供給してから、その希釈用ガスによって希釈された検知対象ガスが前記ガス検知素子に達するまでの過渡期に、前記ガス検知素子は、出力が不安定になるという知見を経験的に得ている。
この現象は、前記希釈機構から前記ガス検知素子までの間に残存するガスが、希釈用ガスの導入によって、流れを乱されるために、その流れの乱された被検知ガスが、前記ガス検知素子に達すると、濃度相当出力とは大きく異なる出力を与えることとなっているのではないか、つまり、前記過渡期に希釈ガスと、希釈混合された被検知ガスが、十分に希釈混合された安定した組成にならずに、ガス検知素子に達すると、ガス検知素子にガス検知ムラが発生し、正確なガス濃度を測定できない状態ができるのではないかとと考え、本発明に想到した。
【０００８】
つまり、請求項１記載のように、前記第一ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の上流側に設け、前記第二ガス検知部を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の下流側に設けてあると、希釈不要な被検知ガスを検出しているときには、前記第一ガス検知部による出力を元に被検知ガスの濃度を知ることができる。一方、被検知ガスの濃度が高いときには、希釈した被検知ガスを検出する第二ガス検知部による出力を元に被検知ガスの濃度を知ることができる。
また、請求項２記載のように、前記第一ガス検知部と第二ガス検知部とに同じ検知特性の前記ガス検知素子を備えていると、低濃度から高濃度までの被検知ガスの濃度を計測できる。
【０００９】
さらに、請求項３に記載のように、前記ガス搬送路に絞り流路を設けるとともに、その絞り流路の下流側に希釈用ガスを導入する導入管を設けて前記希釈機構を形成してある場合には、前記第一ガス検知部で希釈前の被検知ガスを検知しながらも、前記第二ガス検知部は常に希釈された被検知ガスを検知し続けることができ、安定な出力を出し続けられる構成となるので、常に、希釈前後の被検知ガス濃度をモニタできる事になり、正確な濃度測定を安定して行えるようになった。
【００１０】
尚、本発明においては、第一ガス検知部が前記希釈機構の上流側に設けられる場合には、前記希釈機構に導びかれる検知対象ガスが希釈される前にその検知対象ガスを検知可能に構成されていればよいので、ガス搬送路のうち前記希釈機構の上流側で分岐される分岐路に前記第一ガス検知部を設けて有れば、このガス検知素子は、前記希釈機構の上流側に設けられているものとみなすこととする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）  図１に示すように、本発明のガス検知装置は、検知対象ガスを導入するガス搬送路１を設け、前記ガス搬送路１に、検知対象ガスを前記ガス搬送路１に流通させるためのガス流通装置としての吸引ポンプ２を設けてある。また、前記ガス搬送路１には、ガス検知機構３を設けるとともに、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構４を設け、第一ガス検知素子３１ａを備えてなる第一ガス検知部３ａを、前記ガス搬送路１における前記希釈機構４の上流側に設け、前記第二ガス検知素子３１ｂを備えてなる第二ガス検知部３ｂを、前記ガス搬送路１における前記希釈機構４の下流側に設けて、ガス検知機構３を構成してある。さらに、前記各ガス検知素子３１ａ，３１ｂは、前記被検知ガスとの接触に基づき、出力を得て、その被検知ガスの濃度を求めるガス検知回路３ｃを接続してある。また、前記ガス検知機構３には、得られたガス濃度情報に基づき、警報信号等を発生する警報機構３ｄを設けてある。
【００１２】
前記ガス検知素子３１ａ、３１ｂは、図４に示すように貴金属線コイル３１に金属酸化物からなる感応層３２を設けてある熱線型接触燃焼式ガス検知素子が有効に用いられる。このようなガス検知素子を用いた場合、前記感応層３２が前記被検知ガスに接触すると、その感応層３２における前記被検知ガスの接触燃焼に伴い、前記感応層３２の電気抵抗が変化するために、その抵抗値変化を前記貴金属線コイル３１から電流値として取出し、出力することによって前記被検知ガス濃度を知ることができるようになるのである。尚、前記貴金属線コイル３１は、前記出力を取出す導線として働くとともに、前記感応層３２を、前記被検知ガスに接触したときに接触燃焼を生起させられるように加熱する働きを兼ね備えるもので、前記ガス検知素子を微小かつ高性能なものとするのに役立つとともに、単純な構造であるから、装置全体をコンパクトに構成しやすくなっている。
【００１３】
前記希釈機構４は、前記ガス搬送路１に絞り流路４ａを設け、その下流側に希釈用ガスの供給部としてのエア導入配管４ｂを接続してエア導入遮断切り替え自在に構成してあり、さらに、前記絞り流路４ａの上流側には、余剰被検知ガスを排出する排出路４ｃを設けてある。このような構成により、前記第二ガス検知素子は、常に希釈された被検知ガスのガス濃度を検知し続けることができるようになり、一時的に希釈された被検知ガスの濃度測定が不安定になるような状態が介在しなくなるため、安定したガス濃度測定が容易になる。
【００１４】
このようなガス検知装置を用いる場合には、前記ガス搬送路１の一端部側から前記吸引ポンプにより吸引し、前記第一ガス検知素子による出力をモニタし、ガス濃度を知る。この出力がある閾値を越えた場合には、前記希釈機構により、希釈用ガスを導入し、被検知ガスを希釈して前記第二ガス検知素子で、希釈された被検知ガスの濃度を知ることで、常時ガス濃度を正確に知ることが出来、雰囲気のモニタが可能となった。
【００１５】
（２）  本発明のガス検知装置は図２に示すように構成することもできる。つまり、検知対象ガスを導入するガス搬送路１を設け、前記ガス搬送路１に、検知対象ガスを前記ガス搬送路１に流通させるためのガス流通装置としての吸引ポンプ２を設けてある。また、前記ガス搬送路１には、ガス検知機構３を設けるとともに、前記検知対象ガスを希釈する希釈用ガスを供給する希釈機構４を設け、第一ガス検知部３ａを、前記ガス搬送路１における前記希釈機構４の上流側に設け、前記第二ガス検知部３ｂを、前記ガス搬送路１における前記希釈機構４の下流側に設けて、ガス検知機構３を構成してある。さらに、前記ガス検知部３ａ、３ｂには、前記被検知ガスとの接触に基づき、出力を得て、その被検知ガスの濃度及びガス種を求めるガス検知回路３ｃを接続してある。また、前記ガス検知機構３には、得られたガス濃度情報に基づき、警報信号等を発生する警報機構３ｄを設けてある。
【００１６】
前記第一、第二ガス検知部３ａ，３ｂは、一対の接触燃焼式ガス検知素子３１ａ，３２ａ（３ａ），３１ｂ，３２ｂ（３ｂ）を設けてなり、各ガス検知素子３１ａ，３２ａ、３１ｂ，３２ｂは、図４に示すように貴金属線コイル３１に表面に白金やパラジウム等の触媒を付着したアルミナ、シリカ等を主成分とする多孔質担体３２を設けてある接触燃焼式ガス検知素子が有効に用いられる。このようなガス検知素子を用いた場合、前記多孔質担体３２が前記被検知ガスに接触すると、その多孔質担体３２に担持された触媒の作用によって接触燃焼を起こし、その燃焼反応熱に伴う温度上昇により変化する貴金属線コイル３１の電気抵抗変化により前記被検知ガス濃度を知ることができる。
尚、ここでは、前記ガス検知素子３１ａ，３１ｂとして、前記触媒にパラジウムを用いたもの、前記ガス検知素子３２ａ，３２ｂとして前記触媒に白金を用いたものを採用し、各ガス検知素子に、検知対象ガスを導入したときに、それぞれ一対のガス検知素子のセンサ出力比を求め、そのセンサ出力比が、所定の領域（識別領域）にある場合、検知されたガスが、被検知ガスを含有しているものと識別することが出来る構成としてある。
【００１７】
前記希釈機構４は、前述の（１）同様、前記ガス搬送路１に絞り流路部４ａを設け、その下流側に希釈用ガスの供給部としてのエア導入配管４ｂを接続してエア導入遮断切り替え自在に構成してあり、さらに、前記絞り流路の上流側には、余剰被検知ガスを排出する排出路４ｃを設けてある。
【００１８】
このようなガス検知装置を用いる場合には、前記ガス搬送路１の一端部側から前記吸引ポンプにより吸引し、前記第一ガス検知部３ａの各ガス検知素子３１ａ，３２ａによる出力をモニタし、ガス濃度及び、その比を知る。この出力がある閾値を越えた場合には、前記希釈機構により、希釈用ガスを導入し、被検知ガスを希釈して前記第二ガス検知部３ｂの各ガス検知素子３１ｂ，３２ｂで、希釈された被検知ガスの濃度及びその比を知ることで、常時ガス濃度及びガス種を正確に知ることができるようになった。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
上述の（１）記載のガス検知装置を用いて、経時的に濃度の変化する被検知ガスを検知したときの出力変化の状態を、従来のガス検知装置（図５参照）と、本発明のガス検知素子とで比較したところ、図６，７のようになった。
尚、図６，７においては、上図が供給される被検知ガス濃度の経時変化、下図が、それに対する出力の経時変化を示している。
【００２０】
この結果従来のガス検知素子では、切り替え直後に出力の不安定化がみられるが、本発明のものでは、不安定化がみられないことがわかる。
【００２１】
上述の（２）記載のガス検知装置を用いて、経時的に濃度の変化する被検知ガスを検知したときの出力変化の状態を、従来のガス検知装置（図５参照）と、本発明のガス検知装置とで比較したところ、図８，９のようになった。
尚、図８，９においては、（ａ）が供給される被検知ガス濃度の経時変化、（ｂ）が、それに対する出力の経時変化、（ｃ）がそれらの出力に基づくガス種の識別判定を示している。
【００２２】
この結果従来のガス検知素子では、切り替え直後に出力の不安定化に基づくガス種識別の誤りがみられるが、本発明のものでは、不安定化がみられなず、安定したガス種の識別を可能としていることがわかる。
【００２３】
〔別実施の形態〕
先の実施の形態では接触燃焼式ガス検知素子を適用する例を示したが、半導体式ガス検知素子を適用してもかまわない。
【００２４】
尚、第一ガス検知部３ａは、前記希釈機構に導びかれる検知対象ガスが希釈される前にその検知対象ガスを検知可能に構成されていればよく、図３に示すように、ガス搬送路のうち前記希釈機構の上流側で分岐される分岐路に前記第一ガス検知部を設けてあってもよく、このような構成によっても、前記第一ガス検知部に設けられるガス検知素子が前記第二ガス検知部に設けられるガス検知素子よりも早く検知対象ガスを検知可能な構成であれば、同様の効果を奏し、前記分岐路に前記第一ガス検知部が設けられている場合であっても、前記第一ガス検知素子を、前記ガス搬送路における前記希釈機構の上流側に設けてあるものとみなす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態（１）のガス検知装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態（２）のガス検知装置の概略図
【図３】本発明の別実施の形態のガス検知装置の概略図
【図４】ガス検知素子の概略図
【図５】従来のガス検知装置の概略図
【図６】従来のガス検知装置におけるガス検知出力の不安定化を示すグラフ
【図７】実施の形態（１）における安定化したガス検知出力を示すグラフ
【図８】従来のガス検知装置におけるガス識別能力の不安定化を示すグラフ
【図９】実施の形態（２）における安定化したガス識別能力を示すグラフ
【符号の説明】
１    ガス搬送路
２    吸引ポンプ
３    ガス検知機構
３ａ  第一ガス検知部
３１ａ、３２ａ  ガス検知素子
３ｂ  第二ガス検知部
３１ｂ、３２ｂ  ガス検知素子
３ｃ  ガス検知回路
４    希釈機構
【図１】
0004162352.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004162352.tif 000008
【図８】
0004162352.tif 000009
【図９】
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