多成分ガス検知装置
【課題】 標準装備された既定ガスセンサと互いに特性の異なる追加のガスセンサを容易に装着することができ、しかも、目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く高い信頼性をもって得ることのできる多成分ガス検知装置を提供すること。
【解決手段】 この多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、ガス供給機構とを備えてなり、追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなる。
【解決手段】 この多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、ガス供給機構とを備えてなり、追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象ガスの種類が互いに異なる複数のガスセンサが設けられ、複数のガス成分を同時に検知することができるよう構成された多成分ガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々な分野で、検知対象ガスを選択性良く検出するために、ガス検知装置の多機能化が要請されており、このような要請に対して、通常、検知対象ガスの種類が互いに異なる複数のガスセンサを搭載するなどして対応している。例えば炭化水素ガス検知用のガスセンサ、酸素ガス検知用のガスセンサ、一酸化炭素ガス検知用のガスセンサおよび硫化水素ガス検知用のガスンサの４つのガスセンサが搭載された多成分ガス検知装置などが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
近年においては、上記４つのガス成分以外の他のガス成分を同時に検出することが必要とされる場合も少なくなく、搭載するガスセンサの種類や役割が多様化してきている。
しかしながら、複数のガスセンサを具えた多成分ガス検知装置においては、標準装備された各々のガスセンサからの出力信号を共通の信号処理システムにより処理することにより各々の検知対象ガスの濃度を算出する構成とされており、他のガスセンサを単に追加した場合には、当該ガスセンサに対応する信号処理システムなどを別個に構成することが必要となって管理が複雑になるという、問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１６１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、標準装備された既定ガスセンサと互いに特性の異なる追加のガスセンサを容易に装着することができ、しかも、目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く高い信頼性をもって得ることのできる多成分ガス検知装置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】
【０００６】
本発明の多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、前記既定ガスセンサおよび追加のガスセンサの各々に被検ガスを供給するガス供給機構とを備えてなり、
前記追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の多成分ガス検知装置においては、既定のガスセンサが、各々、被検ガス流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側に位置されることが好ましい。
また、追加のガスセンサとして、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側であって、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサより下流側に位置されることが好ましい。
さらにまた、追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の多成分ガス検知装置においては、前記複数のガスセンサ装着部のうちの２つ以上がガスセンサ追加装着部であり、当該ガスセンサ追加装着部の各々は互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着される構成とされていることが好ましい。
【０００９】
さらにまた、本発明の多成分ガス検知装置においては、ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多成分ガス検知装置によれば、少なくとも１つの追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた適正な位置に配管接続されることにより、他のガスセンサに対して影響を与えることなく、すべてのガスセンサにおいて目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く検知することができるので、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。
【００１１】
また、複数のガスセンサ追加装着部の各々が互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着される構成とされていることにより、互いに外形形状が異なる追加のガスセンサを他のものと交換可能に装着することができるので、種々のタイプのガスセンサに対応することができる。
【００１２】
さらに、ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成されていることにより、所期のガス流通路を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、複数の既定ガスセンサの各々からの出力信号を処理して各々のガスセンサに係る測定データを作成する機能を有する主データ処理機構と、追加のガスセンサの出力信号を処理する測定データ作成機構と、複数のガスセンサの各々に被検ガスを供給する被検ガス供給機構と、表示機構とを具えている。
【００１４】
図１は、本発明の多成分ガス検知装置の一例における要部構成の概略を示すブロック図、図２は、本発明の多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部の構成の概略を示す説明図である。
この多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部は、例えば４つの既定ガスセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が装着されるガスセンサ装着部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを有する、一の構造体として構成された標準チャンバ２０と、各々、追加のガスセンサが装着されるガスセンサ追加装着部３０１を有する例えば３つの増設用チャンバ（オプションチャンバ）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとを有しており、最大で３つの追加のガスセンサが増設可能とされて合計７つのガスセンサによる７種のガス成分が同時に検出可能に構成されている。なお、図２においては、便宜上、標準チャンバ２０と増設用チャンバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとは互いに分離した状態で示されているが、標準チャンバ２０と増設用チャンバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとが一体的に構成されていてもよい。
【００１５】
標準チャンバ２０における各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄには、被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２が設けられている。
また、増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃの各々は、互いに同一の構成を有し、例えば円柱状の内部空間を形成する凹所により構成されたガスセンサ追加装着部３０１を有すると共に、被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２が設けられている。
【００１６】
この多成分ガス検知装置においては、既定ガスセンサとして、例えば、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１、酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２、一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３および硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４が標準装備されており、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４は、被検ガスの流通方向において、被検ガス供給機構である例えば吸引ポンプＰに対してガスセンサの特性に応じた適正な位置（順序）に配管接続される。既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の配管接続方法については後述する。
【００１７】
主データ処理機構は、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４からの出力信号を処理して測定データを得るための測定データ作成機構としての機能を備えた共通の信号処理システムと、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４についての固有の情報が記録されると共に測定データが記録される（データロガ機能）メモリ１５と、例えば赤外線通信を利用した外部出力端子１６と、計時部（ＲＴＣ）１７とを有するメイン基板１０により構成されており、信号処理システムは、例えばアンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびマイコン（ＣＰＵ）１１を具えてなる。ここに、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に固有の情報としては、例えばセンサ型式，ガス名，校正前濃度，校正後濃度，校正日時，フルスケール，オプションガス名，少数点位置，デジット，警報点，校正濃度，ゼロサプレス値，ゼロ追尾設定，Ｗレンジデータ，切り替え濃度などを例示することができる。
【００１８】
上述したように、上記多成分ガス検知装置においては、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の各々と検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる、例えば３つの追加のガスセンサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが増設可能に構成されており、増設される各々の追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する測定データ作成機構が設けられている。
【００１９】
この多成分ガス検知装置において増設可能な追加のガスセンサとしては、例えば揮発性有機化合物（ＶＯＣ）検知用の光イオン化式ガスセンサ、アンモニアガスまたは塩素ガスなどの特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサ、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、メタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、イソブタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサなどを例示することができる。
【００２０】
追加のガスセンサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、通常、互いに外形形状が異なるものであるが、各々の増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃにおけるガスセンサ追加装着部３０１に対して、アダプタ部材が必要に応じて適宜に用いられて着脱自在に装着される。
アダプタ部材５０は、図３に示すように、ガスセンサ追加装着部３０１の形状に適合する円筒状の基体５１と、この基体５１の内部に配置されるセンサ受け基板５２とにより構成されており、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが基体５１の内部に受容されて装着される。
【００２１】
各々の測定データ作成機構は、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃからの出力信号を処理して、ガス濃度データおよびガスセンサの故障状態および測定単位などのステータスデータを含む測定データを作成する機能を有し、例えば、マイコン（ＣＰＵ）３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを含む、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃからの出力信号を処理してメイン基板１０において得られる既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の各々に係る測定データと統一された規格、具体的には、同一のデータ通信の規格による測定データを得る信号処理システムを具えた機能拡張用サブ基板３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃよりなり、メイン基板１０に電気的に接続されている。
各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、互いに同一のインターフェースを有し、例えば同一サイズで作成されている。
【００２２】
各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、メイン基板１０との間でデータの相互通信を行う機能を有する。
メイン基板１０と各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃとのデータ通信は、例えばＩ2 Ｃバスなどの２線式シリアル通信接続、ＳＰＩバスなどの３線式シリアル通信接続による信号伝送路、例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、すべての追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに共通の信号伝送路を介して行われる。
【００２３】
また、各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、増設可能な追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに固有の情報が記録されると共に測定データが記録される（データロガ機能）メモリ３３Ａ〜３３Ｃを備えている。ここに、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに固有の情報としては、例えばセンサ型式，ガス名，校正前濃度，校正後濃度，校正日時，フルスケール，オプションガス名，少数点位置，デジット，警報点，校正濃度，ゼロサプレス値，ゼロ追尾設定，Ｗレンジデータ，切り替え濃度などを例示することができる。
また、追加のガスセンサの特性に応じて、ガスセンサに固有の特性を補償するためのデータ、例えば、定電位電解式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリにはＤ／Ａ調整値、赤外線吸収式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、光波 （正弦波）の面積値、ＰＯＴ調整値、熱伝導式センサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、センサ電圧、Ｄ／Ａ調整値などが固有の情報として記録されている。
【００２４】
以上において、例えば、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａ、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１ＢおよびＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃの３つの追加のガスセンサが増設される場合における合計７つのガスセンサの配管接続について説明すると、先ず、４つの既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４は、図２および図５に示すように、硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４および炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１が被検ガスの流通方向における吸引ポンプＰの上流側にこの順で位置されると共に、一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３および酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２が被検ガスの流通方向における吸引ポンプＰの下流側にこの順で位置されるよう、例えばチューブなどの適宜のガス流路形成部材が各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄについての被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２に配管接続される。このような配置とする理由は次に示す通りである。
【００２５】
（イ）酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２が被検ガスの流通方向における最も下流側に位置される理由は、被検ガスの流通方向における酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２の下流側の位置に別のガスセンサを取り付けると負荷による影響があるためである。
（ロ）一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３が、被検ガスの流通方向における、酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２以外の他のガスセンサよりも下流側に位置される理由は、被検ガスの流通方向における直前の位置に活性炭のラインフィルタＦを取り付ける必要があるためである。
（ハ）硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４が被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１より上流側に位置される理由は、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１には、干渉ガスである硫化水素ガス除去フィルタが設けられているためである。
【００２６】
次いで、上記３つの追加のガスセンサは、被検ガスの流通方向において、吸引ポンプＰおよび既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に対して当該追加のガスセンサの特性に応じた適正な位置にそれぞれ配管接続される。
すなわち、図２および図５に示すように、ＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃが硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４よりガス流通方向における上流側に位置され、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａが炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１よりガス流通方向における下流側であって吸引ポンプＰより上流側に位置され、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが、ガス流通方向における吸引ポンプＰの直前または直後（図示の例においては直前）に位置されるよう、適宜のガス流路形成部材がガスセンサ追加装着部３０１における被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２に配管接続され、これにより、７つのガスセンサが例えば直列に接続された一のガス流路（図２において二点鎖線で示す）が形成される。追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが上記のような位置される理由は次に示す通りである。
【００２７】
（ニ）ＶＯＣ検知用の光イオン化式センサ３１Ｃが先頭に位置される理由は、ＶＯＣ検知用の光イオン化式センサ３１Ｃがその検知対象ガスの吸着による影響が大きいものであるためである。
（ホ）二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａが、被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１より下流側に位置される理由は、硫化水素ガスによる影響を抑えるためである。
（ヘ）二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが吸引ポンプＰの直前または直後に位置される理由は、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが流量に対する負荷が大きいものであるためである。
【００２８】
また、上記において例示したその他の追加のガスセンサが増設される場合には、例えば上記ガスセンサの配管接続例において、例えばＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃが装着される増設用チャンバ３０Ｃには、塩素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、アンモニアガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが他の追加のガスセンサと交換可能に装着される。
また、例えば二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが装着される増設用チャンバ３０Ｂには、イソブタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、メタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサなどが他の追加のガスセンサと交換可能に装着される。
【００２９】
以下、上記多成分ガス検知装置の動作について説明する。
図６に示すように、メイン基板１０より追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの各々に対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに対して初期データ読み出し指令信号が出力され、当該機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録された初期データを取得する起動処理が行われ、機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃからの初期データが受信されたことが確認されることにより、吸引ポンプＰによって被検ガスがフィルタ３８を介して既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４および追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの各々に順次に供給されて目的とする検知対象ガスについてその濃度検知（ガス測定）が開始される。ここに、標準用チャンバ２０における各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄおよび増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃにおけるガスセンサ追加装着部３０１においては、被検ガス導入用ニップル２１より供給される被検ガスは、その一部が拡散してガスセンサに供給される状態とされており、当該ガスセンサの検知に供されていない他の全部が被検ガス排出用ニップル２２より排出されて後続のガスセンサに供給される。
【００３０】
そして、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４において得られる出力信号については、上述したように、メイン基板１０における共通の信号処理システムにより処理され、これにより、目的とする各々の検知対象ガスについてのガス濃度データが算出されると共に、当該ガス濃度データおよびステータスデータを含む、統一されたデータ通信の規格による各々の検知対象ガスについての測定データが作成される。
一方、追加ガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃにおいて得られる出力信号（例えば定電位電解式センサは微弱電流信号、赤外線吸収式センサは光波（正弦波) の面積値、光イオン化式センサは微弱電流信号、熱伝導式センサは電流信号である。）は、それぞれ、メイン基板１０における信号処理システムと同一または異なる、各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃにおける信号処理システムによって処理され、これにより、検知対象ガスについてのガス濃度データが算出され、さらに、当該ガス濃度データおよびステータスデータを含む、統一されたデータ通信の規格による各々の検知対象ガスについての測定データが作成されると共に、メモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録される。
【００３１】
ガス測定動作中においては、メイン基板１０より所定時間間隔例えば１２５ｍｓｅｃ毎に、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに対して測定データ読み出し指令信号が出力され、当該機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録された測定データが取得される。
【００３２】
以上のようにして得られた各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に係る測定用データの一部および各々の追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに係る測定用データの一部がメイン基板１０におけるマイコン１１によって表示用データとして表示機構４０に伝送され、表示機構４０により、例えばすべての検知対象ガスについての検知結果が同一画面上に表示される。ここに、表示用データは、現在のガス濃度値（例えば小数点を含む５桁の数字で表現）や濃度単位に加えて、ガス名、フルスケール、１デジット値、警報点、校正濃度、ゼロサプレス値、ゼロ追尾設定値などを含むものである。
また、表示機構４０における表示は、例えば１つのガス成分の表示のみを切り替え可能に表示させることができる。
【００３３】
而して、上記多成分ガス検知装置によれば、基本的には、少なくとも１つ以上、例えば３つの追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが増設可能に構成されており、当該追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃが、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に係る測定データと同一のデータ通信の規格による測定データを作成する機能を有すると共にメイン基板１０との間でデータの相互通信を行う機能を有することにより、メイン基板１０においてすべてのガスセンサに係る測定データを処理することができるので、目的に応じて選択される追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを容易に装着することでき、ガス検知装置を例えば互いに異なる７つのガス成分を選択性良く同時に検知することができるといった多機能化が図られたものとして構成することができる。
しかも、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが被検ガスの流通方向における、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４およびポンプＰの位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた適正な位置に配管接続されることにより、他のガスセンサに対して影響を与えることなく、すべてのガスセンサにおいて目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く検知することができるので、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。
【００３４】
また、複数のガスセンサ追加装着部３０１の各々が互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃがアダプタ部材５０を介してガスセンサ追加装着部３０１に装着される構成とされていることにより、互いに外形形状が異なる追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを他のものと交換可能に装着することができるので、種々のタイプのガスセンサに対応することができる。
【００３５】
さらに、次のような付随的な効果を得ることができる。
追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが増設された場合であっても、メイン基板１０は、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃにおいて得られる出力信号に対する信号処理を行わないため、メイン基板１０におけるプログラム（記録された情報）のアップデートをする必要がなく、この点においても、目的に応じて選択される追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを容易に装着することできる。
また、機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃ毎に特殊コマンドを設けておくことにより、それぞれの必要な処理、例えばガスセンサのゼロ校正、スパン校正処理などをメイン基板１０からの動作指令信号に基づいて実行することができる。
さらに、赤外線通信を利用して、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの情報をアップデートすること、例えばメイン基板（ガス検知装置本体側）１０から警報点など設定情報を追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録させることができ、これにより、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃおよび機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃよりなる追加のガスセセンサユニットを異なるガス検知装置本体に増設する場合であっても、変更した設定情報を異なるガス検知装置本体において有効に使用することができる。
【００３６】
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、複数の追加のガスセンサが増設される場合において、追加のガスセンサの組み合わせは、目的に応じて適宜に変更することができ、この場合には、追加のガスセンサのガス流通路形成部材の配管接続を被検ガスが所定の順序で各々のガスセンサに供給されるよう用いられる追加のガスセンサに応じて変更すればよい。例えば、上記配管接続例において、ガス流通方向における最上流側の位置に接続される追加のガスセンサとして例示したものの中から２つまたは３つのものを選択して増設することができる。
また、追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板は、ガス検知装置本体側に単独で設けられていても、一のガスセンサユニットとして、追加のガスセンサと共にガス検知装置本体に増設されてもいずれであってもよい。
また、警報報知機構を備えた構成とすることができ、この場合には、いずれかの検知対象ガスの濃度がメイン基板によって基準値を越えたことが検出されたときに、目的とする検知対象ガスの各々についての警報が発せられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の多成分ガス検知装置の一例における要部構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部の構成の概略を示す説明図である。
【図３】追加のガスセンサを装着するために用いられるアダプタ部材の一例における構成の概略を示す説明図であって、（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）軸方向に沿った断面図である。
【図４】メイン基板と機能拡張用サブ基板との間のデータ通信接続状態を示す説明図であって、（Ａ）２線式シリアル通信接続、（Ｂ）３線式シリアル通信接続による信号伝送路である。
【図５】本発明の多成分ガス検知装置における７つのガスセンサの配管接続を概略的に示す説明図である。
【図６】本発明の多成分ガス検知装置における動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ メイン基板
１１ マイコン（ＣＰＵ）
１２ アンプ
１３ Ａ／Ｄ変換器
１５ メモリ
１６ 外部出力端子
１７ 計時部（ＲＴＣ）
２０ 標準チャンバ
２０Ａ〜２０Ｄ ガスセンサ装着部
２１ 被検ガス導入用ニップル
２２ 被検ガス排出用ニップル
３０Ａ〜３０Ｃ 増設用チャンバ（オプションチャンバ）
３０１ ガスセンサ追加装着部
３１Ａ 追加のガスセンサ（二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ）
３１Ｂ 追加のガスセンサ（二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ）
３１Ｃ 追加のガスセンサ（ＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ）
３２Ａ〜３２Ｃ マイコン（ＣＰＵ）
３３Ａ〜３３Ｃ メモリ
３５Ａ〜３５Ｃ 機能拡張用サブ基板
３８ フィルタ
４０ 表示機構
５０ アダプタ部材
５１ 基体
５２ センサ受け基板
Ｓ１ 既定ガスセンサ（炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサ）
Ｓ２ 既定ガスセンサ（酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサ）
Ｓ３ 既定ガスセンサ（一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ）
Ｓ４ 既定ガスセンサ（硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサ）
Ｐ 吸引ポンプ
Ｆ ラインフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象ガスの種類が互いに異なる複数のガスセンサが設けられ、複数のガス成分を同時に検知することができるよう構成された多成分ガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々な分野で、検知対象ガスを選択性良く検出するために、ガス検知装置の多機能化が要請されており、このような要請に対して、通常、検知対象ガスの種類が互いに異なる複数のガスセンサを搭載するなどして対応している。例えば炭化水素ガス検知用のガスセンサ、酸素ガス検知用のガスセンサ、一酸化炭素ガス検知用のガスセンサおよび硫化水素ガス検知用のガスンサの４つのガスセンサが搭載された多成分ガス検知装置などが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
近年においては、上記４つのガス成分以外の他のガス成分を同時に検出することが必要とされる場合も少なくなく、搭載するガスセンサの種類や役割が多様化してきている。
しかしながら、複数のガスセンサを具えた多成分ガス検知装置においては、標準装備された各々のガスセンサからの出力信号を共通の信号処理システムにより処理することにより各々の検知対象ガスの濃度を算出する構成とされており、他のガスセンサを単に追加した場合には、当該ガスセンサに対応する信号処理システムなどを別個に構成することが必要となって管理が複雑になるという、問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１６１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、標準装備された既定ガスセンサと互いに特性の異なる追加のガスセンサを容易に装着することができ、しかも、目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く高い信頼性をもって得ることのできる多成分ガス検知装置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】
【０００６】
本発明の多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、前記既定ガスセンサおよび追加のガスセンサの各々に被検ガスを供給するガス供給機構とを備えてなり、
前記追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の多成分ガス検知装置においては、既定のガスセンサが、各々、被検ガス流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側に位置されることが好ましい。
また、追加のガスセンサとして、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側であって、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサより下流側に位置されることが好ましい。
さらにまた、追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の多成分ガス検知装置においては、前記複数のガスセンサ装着部のうちの２つ以上がガスセンサ追加装着部であり、当該ガスセンサ追加装着部の各々は互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着される構成とされていることが好ましい。
【０００９】
さらにまた、本発明の多成分ガス検知装置においては、ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多成分ガス検知装置によれば、少なくとも１つの追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた適正な位置に配管接続されることにより、他のガスセンサに対して影響を与えることなく、すべてのガスセンサにおいて目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く検知することができるので、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。
【００１１】
また、複数のガスセンサ追加装着部の各々が互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着される構成とされていることにより、互いに外形形状が異なる追加のガスセンサを他のものと交換可能に装着することができるので、種々のタイプのガスセンサに対応することができる。
【００１２】
さらに、ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成されていることにより、所期のガス流通路を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の多成分ガス検知装置は、少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、複数の既定ガスセンサの各々からの出力信号を処理して各々のガスセンサに係る測定データを作成する機能を有する主データ処理機構と、追加のガスセンサの出力信号を処理する測定データ作成機構と、複数のガスセンサの各々に被検ガスを供給する被検ガス供給機構と、表示機構とを具えている。
【００１４】
図１は、本発明の多成分ガス検知装置の一例における要部構成の概略を示すブロック図、図２は、本発明の多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部の構成の概略を示す説明図である。
この多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部は、例えば４つの既定ガスセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が装着されるガスセンサ装着部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを有する、一の構造体として構成された標準チャンバ２０と、各々、追加のガスセンサが装着されるガスセンサ追加装着部３０１を有する例えば３つの増設用チャンバ（オプションチャンバ）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとを有しており、最大で３つの追加のガスセンサが増設可能とされて合計７つのガスセンサによる７種のガス成分が同時に検出可能に構成されている。なお、図２においては、便宜上、標準チャンバ２０と増設用チャンバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとは互いに分離した状態で示されているが、標準チャンバ２０と増設用チャンバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとが一体的に構成されていてもよい。
【００１５】
標準チャンバ２０における各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄには、被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２が設けられている。
また、増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃの各々は、互いに同一の構成を有し、例えば円柱状の内部空間を形成する凹所により構成されたガスセンサ追加装着部３０１を有すると共に、被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２が設けられている。
【００１６】
この多成分ガス検知装置においては、既定ガスセンサとして、例えば、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１、酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２、一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３および硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４が標準装備されており、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４は、被検ガスの流通方向において、被検ガス供給機構である例えば吸引ポンプＰに対してガスセンサの特性に応じた適正な位置（順序）に配管接続される。既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の配管接続方法については後述する。
【００１７】
主データ処理機構は、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４からの出力信号を処理して測定データを得るための測定データ作成機構としての機能を備えた共通の信号処理システムと、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４についての固有の情報が記録されると共に測定データが記録される（データロガ機能）メモリ１５と、例えば赤外線通信を利用した外部出力端子１６と、計時部（ＲＴＣ）１７とを有するメイン基板１０により構成されており、信号処理システムは、例えばアンプ１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびマイコン（ＣＰＵ）１１を具えてなる。ここに、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に固有の情報としては、例えばセンサ型式，ガス名，校正前濃度，校正後濃度，校正日時，フルスケール，オプションガス名，少数点位置，デジット，警報点，校正濃度，ゼロサプレス値，ゼロ追尾設定，Ｗレンジデータ，切り替え濃度などを例示することができる。
【００１８】
上述したように、上記多成分ガス検知装置においては、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の各々と検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる、例えば３つの追加のガスセンサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが増設可能に構成されており、増設される各々の追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する測定データ作成機構が設けられている。
【００１９】
この多成分ガス検知装置において増設可能な追加のガスセンサとしては、例えば揮発性有機化合物（ＶＯＣ）検知用の光イオン化式ガスセンサ、アンモニアガスまたは塩素ガスなどの特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサ、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、メタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、イソブタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサなどを例示することができる。
【００２０】
追加のガスセンサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、通常、互いに外形形状が異なるものであるが、各々の増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃにおけるガスセンサ追加装着部３０１に対して、アダプタ部材が必要に応じて適宜に用いられて着脱自在に装着される。
アダプタ部材５０は、図３に示すように、ガスセンサ追加装着部３０１の形状に適合する円筒状の基体５１と、この基体５１の内部に配置されるセンサ受け基板５２とにより構成されており、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが基体５１の内部に受容されて装着される。
【００２１】
各々の測定データ作成機構は、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃからの出力信号を処理して、ガス濃度データおよびガスセンサの故障状態および測定単位などのステータスデータを含む測定データを作成する機能を有し、例えば、マイコン（ＣＰＵ）３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを含む、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃからの出力信号を処理してメイン基板１０において得られる既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４の各々に係る測定データと統一された規格、具体的には、同一のデータ通信の規格による測定データを得る信号処理システムを具えた機能拡張用サブ基板３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃよりなり、メイン基板１０に電気的に接続されている。
各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、互いに同一のインターフェースを有し、例えば同一サイズで作成されている。
【００２２】
各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、メイン基板１０との間でデータの相互通信を行う機能を有する。
メイン基板１０と各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃとのデータ通信は、例えばＩ2 Ｃバスなどの２線式シリアル通信接続、ＳＰＩバスなどの３線式シリアル通信接続による信号伝送路、例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、すべての追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに共通の信号伝送路を介して行われる。
【００２３】
また、各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃは、増設可能な追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに固有の情報が記録されると共に測定データが記録される（データロガ機能）メモリ３３Ａ〜３３Ｃを備えている。ここに、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに固有の情報としては、例えばセンサ型式，ガス名，校正前濃度，校正後濃度，校正日時，フルスケール，オプションガス名，少数点位置，デジット，警報点，校正濃度，ゼロサプレス値，ゼロ追尾設定，Ｗレンジデータ，切り替え濃度などを例示することができる。
また、追加のガスセンサの特性に応じて、ガスセンサに固有の特性を補償するためのデータ、例えば、定電位電解式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリにはＤ／Ａ調整値、赤外線吸収式ガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、光波 （正弦波）の面積値、ＰＯＴ調整値、熱伝導式センサに対応する機能拡張用サブ基板のメモリには、センサ電圧、Ｄ／Ａ調整値などが固有の情報として記録されている。
【００２４】
以上において、例えば、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａ、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１ＢおよびＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃの３つの追加のガスセンサが増設される場合における合計７つのガスセンサの配管接続について説明すると、先ず、４つの既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４は、図２および図５に示すように、硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４および炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１が被検ガスの流通方向における吸引ポンプＰの上流側にこの順で位置されると共に、一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３および酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２が被検ガスの流通方向における吸引ポンプＰの下流側にこの順で位置されるよう、例えばチューブなどの適宜のガス流路形成部材が各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄについての被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２に配管接続される。このような配置とする理由は次に示す通りである。
【００２５】
（イ）酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２が被検ガスの流通方向における最も下流側に位置される理由は、被検ガスの流通方向における酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２の下流側の位置に別のガスセンサを取り付けると負荷による影響があるためである。
（ロ）一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサＳ３が、被検ガスの流通方向における、酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサＳ２以外の他のガスセンサよりも下流側に位置される理由は、被検ガスの流通方向における直前の位置に活性炭のラインフィルタＦを取り付ける必要があるためである。
（ハ）硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４が被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１より上流側に位置される理由は、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１には、干渉ガスである硫化水素ガス除去フィルタが設けられているためである。
【００２６】
次いで、上記３つの追加のガスセンサは、被検ガスの流通方向において、吸引ポンプＰおよび既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に対して当該追加のガスセンサの特性に応じた適正な位置にそれぞれ配管接続される。
すなわち、図２および図５に示すように、ＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃが硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサＳ４よりガス流通方向における上流側に位置され、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａが炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１よりガス流通方向における下流側であって吸引ポンプＰより上流側に位置され、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが、ガス流通方向における吸引ポンプＰの直前または直後（図示の例においては直前）に位置されるよう、適宜のガス流路形成部材がガスセンサ追加装着部３０１における被検ガス導入用ニップル２１および被検ガス排出用ニップル２２に配管接続され、これにより、７つのガスセンサが例えば直列に接続された一のガス流路（図２において二点鎖線で示す）が形成される。追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが上記のような位置される理由は次に示す通りである。
【００２７】
（ニ）ＶＯＣ検知用の光イオン化式センサ３１Ｃが先頭に位置される理由は、ＶＯＣ検知用の光イオン化式センサ３１Ｃがその検知対象ガスの吸着による影響が大きいものであるためである。
（ホ）二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ３１Ａが、被検ガスの流通方向における炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサＳ１より下流側に位置される理由は、硫化水素ガスによる影響を抑えるためである。
（ヘ）二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが吸引ポンプＰの直前または直後に位置される理由は、二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが流量に対する負荷が大きいものであるためである。
【００２８】
また、上記において例示したその他の追加のガスセンサが増設される場合には、例えば上記ガスセンサの配管接続例において、例えばＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ３１Ｃが装着される増設用チャンバ３０Ｃには、塩素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、アンモニアガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが他の追加のガスセンサと交換可能に装着される。
また、例えば二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ３１Ｂが装着される増設用チャンバ３０Ｂには、イソブタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ、メタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサなどが他の追加のガスセンサと交換可能に装着される。
【００２９】
以下、上記多成分ガス検知装置の動作について説明する。
図６に示すように、メイン基板１０より追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの各々に対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに対して初期データ読み出し指令信号が出力され、当該機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録された初期データを取得する起動処理が行われ、機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃからの初期データが受信されたことが確認されることにより、吸引ポンプＰによって被検ガスがフィルタ３８を介して既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４および追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの各々に順次に供給されて目的とする検知対象ガスについてその濃度検知（ガス測定）が開始される。ここに、標準用チャンバ２０における各々のガスセンサ装着部２０Ａ〜２０Ｄおよび増設用チャンバ３０Ａ〜３０Ｃにおけるガスセンサ追加装着部３０１においては、被検ガス導入用ニップル２１より供給される被検ガスは、その一部が拡散してガスセンサに供給される状態とされており、当該ガスセンサの検知に供されていない他の全部が被検ガス排出用ニップル２２より排出されて後続のガスセンサに供給される。
【００３０】
そして、各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４において得られる出力信号については、上述したように、メイン基板１０における共通の信号処理システムにより処理され、これにより、目的とする各々の検知対象ガスについてのガス濃度データが算出されると共に、当該ガス濃度データおよびステータスデータを含む、統一されたデータ通信の規格による各々の検知対象ガスについての測定データが作成される。
一方、追加ガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃにおいて得られる出力信号（例えば定電位電解式センサは微弱電流信号、赤外線吸収式センサは光波（正弦波) の面積値、光イオン化式センサは微弱電流信号、熱伝導式センサは電流信号である。）は、それぞれ、メイン基板１０における信号処理システムと同一または異なる、各々の機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃにおける信号処理システムによって処理され、これにより、検知対象ガスについてのガス濃度データが算出され、さらに、当該ガス濃度データおよびステータスデータを含む、統一されたデータ通信の規格による各々の検知対象ガスについての測定データが作成されると共に、メモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録される。
【００３１】
ガス測定動作中においては、メイン基板１０より所定時間間隔例えば１２５ｍｓｅｃ毎に、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃに対して測定データ読み出し指令信号が出力され、当該機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録された測定データが取得される。
【００３２】
以上のようにして得られた各々の既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に係る測定用データの一部および各々の追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに係る測定用データの一部がメイン基板１０におけるマイコン１１によって表示用データとして表示機構４０に伝送され、表示機構４０により、例えばすべての検知対象ガスについての検知結果が同一画面上に表示される。ここに、表示用データは、現在のガス濃度値（例えば小数点を含む５桁の数字で表現）や濃度単位に加えて、ガス名、フルスケール、１デジット値、警報点、校正濃度、ゼロサプレス値、ゼロ追尾設定値などを含むものである。
また、表示機構４０における表示は、例えば１つのガス成分の表示のみを切り替え可能に表示させることができる。
【００３３】
而して、上記多成分ガス検知装置によれば、基本的には、少なくとも１つ以上、例えば３つの追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが増設可能に構成されており、当該追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃが、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４に係る測定データと同一のデータ通信の規格による測定データを作成する機能を有すると共にメイン基板１０との間でデータの相互通信を行う機能を有することにより、メイン基板１０においてすべてのガスセンサに係る測定データを処理することができるので、目的に応じて選択される追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを容易に装着することでき、ガス検知装置を例えば互いに異なる７つのガス成分を選択性良く同時に検知することができるといった多機能化が図られたものとして構成することができる。
しかも、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが被検ガスの流通方向における、既定ガスセンサＳ１〜Ｓ４およびポンプＰの位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた適正な位置に配管接続されることにより、他のガスセンサに対して影響を与えることなく、すべてのガスセンサにおいて目的とする検知対象ガスの濃度を選択性良く検知することができるので、得られる検知結果は高い信頼性を有するものとなる。
【００３４】
また、複数のガスセンサ追加装着部３０１の各々が互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃがアダプタ部材５０を介してガスセンサ追加装着部３０１に装着される構成とされていることにより、互いに外形形状が異なる追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを他のものと交換可能に装着することができるので、種々のタイプのガスセンサに対応することができる。
【００３５】
さらに、次のような付随的な効果を得ることができる。
追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃが増設された場合であっても、メイン基板１０は、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃにおいて得られる出力信号に対する信号処理を行わないため、メイン基板１０におけるプログラム（記録された情報）のアップデートをする必要がなく、この点においても、目的に応じて選択される追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃを容易に装着することできる。
また、機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃ毎に特殊コマンドを設けておくことにより、それぞれの必要な処理、例えばガスセンサのゼロ校正、スパン校正処理などをメイン基板１０からの動作指令信号に基づいて実行することができる。
さらに、赤外線通信を利用して、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃの情報をアップデートすること、例えばメイン基板（ガス検知装置本体側）１０から警報点など設定情報を追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃのメモリ３３Ａ〜３３Ｃに記録させることができ、これにより、追加のガスセンサ３１Ａ〜３１Ｃおよび機能拡張用サブ基板３５Ａ〜３５Ｃよりなる追加のガスセセンサユニットを異なるガス検知装置本体に増設する場合であっても、変更した設定情報を異なるガス検知装置本体において有効に使用することができる。
【００３６】
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、複数の追加のガスセンサが増設される場合において、追加のガスセンサの組み合わせは、目的に応じて適宜に変更することができ、この場合には、追加のガスセンサのガス流通路形成部材の配管接続を被検ガスが所定の順序で各々のガスセンサに供給されるよう用いられる追加のガスセンサに応じて変更すればよい。例えば、上記配管接続例において、ガス流通方向における最上流側の位置に接続される追加のガスセンサとして例示したものの中から２つまたは３つのものを選択して増設することができる。
また、追加のガスセンサに対応する機能拡張用サブ基板は、ガス検知装置本体側に単独で設けられていても、一のガスセンサユニットとして、追加のガスセンサと共にガス検知装置本体に増設されてもいずれであってもよい。
また、警報報知機構を備えた構成とすることができ、この場合には、いずれかの検知対象ガスの濃度がメイン基板によって基準値を越えたことが検出されたときに、目的とする検知対象ガスの各々についての警報が発せられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の多成分ガス検知装置の一例における要部構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の多成分ガス検知装置におけるガスセンサ装着部の構成の概略を示す説明図である。
【図３】追加のガスセンサを装着するために用いられるアダプタ部材の一例における構成の概略を示す説明図であって、（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）軸方向に沿った断面図である。
【図４】メイン基板と機能拡張用サブ基板との間のデータ通信接続状態を示す説明図であって、（Ａ）２線式シリアル通信接続、（Ｂ）３線式シリアル通信接続による信号伝送路である。
【図５】本発明の多成分ガス検知装置における７つのガスセンサの配管接続を概略的に示す説明図である。
【図６】本発明の多成分ガス検知装置における動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ メイン基板
１１ マイコン（ＣＰＵ）
１２ アンプ
１３ Ａ／Ｄ変換器
１５ メモリ
１６ 外部出力端子
１７ 計時部（ＲＴＣ）
２０ 標準チャンバ
２０Ａ〜２０Ｄ ガスセンサ装着部
２１ 被検ガス導入用ニップル
２２ 被検ガス排出用ニップル
３０Ａ〜３０Ｃ 増設用チャンバ（オプションチャンバ）
３０１ ガスセンサ追加装着部
３１Ａ 追加のガスセンサ（二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ）
３１Ｂ 追加のガスセンサ（二酸化炭素ガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサ）
３１Ｃ 追加のガスセンサ（ＶＯＣ検知用の光イオン化式ガスセンサ）
３２Ａ〜３２Ｃ マイコン（ＣＰＵ）
３３Ａ〜３３Ｃ メモリ
３５Ａ〜３５Ｃ 機能拡張用サブ基板
３８ フィルタ
４０ 表示機構
５０ アダプタ部材
５１ 基体
５２ センサ受け基板
Ｓ１ 既定ガスセンサ（炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサ）
Ｓ２ 既定ガスセンサ（酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサ）
Ｓ３ 既定ガスセンサ（一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ）
Ｓ４ 既定ガスセンサ（硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサ）
Ｐ 吸引ポンプ
Ｆ ラインフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、前記既定ガスセンサおよび追加のガスセンサの各々に被検ガスを供給するガス供給機構とを備えてなり、
前記追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする多成分ガス検知装置。
【請求項２】
既定のガスセンサが、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側に位置されることを特徴とする請求項１に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項３】
追加のガスセンサとして、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側であって、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサより下流側に位置されることを特徴とする請求項２に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項４】
追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項５】
前記複数のガスセンサ装着部のうちの２つ以上がガスセンサ追加装着部であり、当該ガスセンサ追加装着部の各々は互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
【請求項６】
ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
【請求項１】
少なくとも１つが追加のガスセンサが着脱自在に装着されるガスセンサ追加装着部である、複数のガスセンサ装着部と、当該複数のガスセンサ装着部に装着された、互いに検知対象ガスの種類または検知レベルが異なる複数の既定ガスセンサおよび追加のガスセンサと、前記既定ガスセンサおよび追加のガスセンサの各々に被検ガスを供給するガス供給機構とを備えてなり、
前記追加のガスセンサが、被検ガスの流通方向において、既定ガスセンサおよびガス供給機構の位置との関係において、ガスセンサの特性に応じた位置に配管接続されて、すべてのガスセンサを直列に接続する一のガス流通路が形成されてなることを特徴とする多成分ガス検知装置。
【請求項２】
既定のガスセンサが、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側に位置される硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスンサおよびその下流側に位置される炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサと、各々、被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より下流側に位置される一酸化炭素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサおよびその下流側に位置される酸素ガス検知用のガルバニ式ガスセンサとよりなり、
追加のガスセンサとして、特殊毒性ガス検知用の定電位電解式ガスセンサ、揮発性有機化合物検知用の光イオン化式ガスセンサ、または高濃度可燃性ガス検知用の熱伝導式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向における硫化水素ガス検知用の定電位電解式ガスセンサより上流側に位置されることを特徴とする請求項１に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項３】
追加のガスセンサとして、二酸化硫黄ガス検知用の定電位電解式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構より上流側であって、炭化水素ガス検知用の接触燃焼式ガスセンサより下流側に位置されることを特徴とする請求項２に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項４】
追加のガスセンサとして、二酸化炭素ガス、イソブタンガスまたはメタンガス検知用の赤外線吸収式ガスセンサが用いられる場合には、当該追加のガスセンサが被検ガスの流通方向におけるガス供給機構の直前または直後に位置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の多成分ガス検知装置。
【請求項５】
前記複数のガスセンサ装着部のうちの２つ以上がガスセンサ追加装着部であり、当該ガスセンサ追加装着部の各々は互いに同一の構成を有しており、追加のガスセンサがアダプタ部材を介してガスセンサ追加装着部に装着されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
【請求項６】
ガスセンサ追加装着部を含む複数のガスセンサ装着部の各々がガス流通路形成部材が用いられて配管接続されることによってガス流通路が形成されてなり、
ガスセンサ追加装着部に装着される追加のガスセンサに応じてガス流通路形成部材の配管接続が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の多成分ガス検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２４４０７５（Ｐ２００９−２４４０７５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０５４９（Ｐ２００８−９０５４９）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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