JP3929845B2 - Combustible gas detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度、及び低濃度の可燃性ガスを、それぞれ異なる形式のセンサにより検出する可燃性ガス検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
爆発下限界程度の低濃度の可燃性ガスの検出には、ヒータに酸化触媒層を形成した接触燃焼式ガスセンサが、また高濃度の可燃性ガスの検出には、非酸化層が形成された熱線からなる熱伝導型ガスセンサが使用され、低濃度から高濃度の広い領域の可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置にあっては、検出すべき可燃性ガスの濃度に応じてスイッチにより一方のセンサを選択したり、また接触燃焼式ガスセンサの検出信号がスケールオーバとなった時点を検出して伝導型ガスセンサに切り替えるように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触燃焼式ガスセンサは、雰囲気中の酸素と可燃性ガスとの酸化反応による発熱をヒータの抵抗変化として検出するため、可燃性ガスの濃度が酸欠を引き起こすような極めて高い場合には、酸化反応が生じず、可燃性ガスが存在しないがごとき結果となる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる可燃性ガス検出装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、接触燃焼型ガスセンサを備えた低濃度領域検出部と、熱伝導型ガスセンサを備えた高濃度領域検出部とを常時作動させつつ切換手段により切り換えて可燃性ガスの濃度を測定する可燃性ガス検出装置において、前記低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたことを検出した場合、及び前記低濃度領域検出部からパルス状の信号が出力したことを検出した場合に前記切換手段により前記高濃度領域検出部を選択するようにした。
【0005】
【作用】
酸素濃度が燃焼に十分な濃度の環境下で可燃性ガスが高濃度に存在する場合には、接触燃焼式ガスセンサからなる低濃度領域検出部の検出出力が規定値を超えるから、高濃度領域検出部に切り替わる。
また、酸素濃度が触媒上で可燃性ガスを燃焼させるには不十分な場合には、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼が生じるため、接触燃焼式ガスセンサからパルス状の信号が出力する。この特異的な信号の波形を検出して高濃度領域検出部に切り替わる。
【0006】
【発明の実施の態様】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示すものであって、図中符号1、2はそれぞれ高濃度領域ガス検出部、低濃度領域ガス検出部で、高濃度領域ガス検出部1は、熱伝導性ガス検知センサS1、補償素子C1、固定抵抗R1、R2をブリッジ接続して構成され、また低濃度領域ガス検出部2は、接触燃焼型ガスセンサS2、補償素子C2、抵抗R3、R4をブリッジ接続して構成され、それぞれの作動電圧供給点に電源3が接続されている。
【0007】
熱伝導型ガスセンサS1は、温度抵抗係数が大きく、かつ被検ガスに対して触媒作用を奏しない材料、例えば白金に金メッキを施した材料を、被検ガスと熱伝導関係を形成するように配置して構成されている。
【0008】
接触燃焼型ガスセンサS2は、図2に示したように通電により発熱するヒータコイル10に、熱伝導関係を形成するように電気絶縁性材料、たとえばアルミナ等の電気絶縁層11を形成し、その外周に可燃性ガスと酸素との酸化反応を促す酸化触媒層12を形成して構成されている。
【0009】
また補償素子C1は、抵抗温度係数が略等しくなるように構成され、かつ容器などに収容されて可燃ガスに接触しないように構成されている。
また補償素子C2は、抵抗温度係数が略等しくなるように構成され、かつ可燃ガスによる酸化熱を発生せず、しかもつ環境中のガスと同一の熱伝導関係を形成し、しかも被検ガスに対して接触燃焼型ガスセンサS2と同一の熱伝導特性を備えるように構成されている。
【0010】
再び図1に戻って、高濃度領域ガス検出部1の検出信号は切換手段5に、また低濃度領域ガス検出部2の検出信号は、後述する判定手段4と切換手段5とにそれぞれ出力している。
【0011】
判定手段4は、低濃度領域ガス検出部2の検出出力が規定値を超えた場合、または低濃度領域ガス検出部2からパルス状の信号が出力したことを検出して切換手段5に切り換え信号を出力する。
【0012】
切換手段5は、常時は、低濃度領域ガス検出部2からの信号を測定手段6に出力する一方、切り換え信号の入力により高濃度領域ガス検出部1からの信号を測定手段6に出力するように構成されている。
【0013】
この実施例において可燃性ガスの濃度が、低濃度領域に収まっている状態では、判定手段4から信号が出力しないため、切換手段5は低濃度領域ガス検出部2からの検出信号を測定手段6に出力する。これにより、濃度の低い可燃性ガスを接触燃焼式ガスセンサS2により高い感度で検出できる。
【0014】
このような状態で、可燃性ガスの濃度が時間と共に上昇すると、低濃度領域ガス検出部2からの検出信号のレベルが上昇し、予め設定されている基準値を超える。これにより、判定手段4から信号が出力するから、切換手段5は高濃度領域ガス検出部1からの検出信号を測定手段6に出力し、データ記憶手段7に格納されている校正データに基づいて高くなったガスの濃度を引き続き測定する。
【0015】
一方、可燃性ガスの濃度が図3(イ)に示したように急激に上昇すると、酸素濃度が相対的に急激に低下するため、接触燃焼式ガスセンサS2は、触媒の表面に吸着されている酸素による極めて短時間の燃焼の後、センサとして機能しなくなるため、低濃度領域ガス検出部2から短時間だけ所定レベルの信号が出力した後、レベルが急激に低下し、図3(ロ)に示すようなパルス状の信号を出力し、以後は接触燃焼式ガスセンサS2と補償素子C2とが熱的にバランスし、ゼロ濃度と同一の信号を出力する。
【0016】
このパルス状の信号を判定手段4が検出して信号を出力するので、切換手段5は高濃度領域ガス検出部1からの検出信号を測定手段6に出力して、高くなったガスの濃度を高濃度領域ガス検出部1の信号に基づいて測定することができる。
【0017】
可燃性ガスの濃度が、時間と共に低下して低濃度領域ガス検出部2の検出信号のレベルが基準値を下回ると、判定手段4からの信号が停止する。これにより、切換手段5は低濃度領域ガス検出部2からの検出信号を測定手段6に出力し、データ記憶手段7に格納されている校正データに基づいて濃度の低い可燃性ガスを高い感度で検出する。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可燃性ガスの濃度の如何にかかわりなく、測定すべき可燃性ガスの濃度に対応したセンサを自動的に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可燃性ガス検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】接触燃焼式ガスセンサの一実施例を示す断面図である。
【図3】図(イ)(ロ)は、高濃度ガス接触時の低濃度領域ガス検出部のパルス状出力を示す線図である。
【符号の説明】
1 高濃度領域ガス検出部
2 低濃度領域ガス検出部
4 判定手段
5 切換手段
6 測定手段
10 ヒーターコイル
11 電気絶縁層
C1、C2 補償素子
S1 熱伝導型ガスセンサ
S2 接触燃焼型ガスセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustible gas detection device that detects high-concentration and low-concentration combustible gases using different types of sensors.
[0002]
[Prior art]
A contact combustion type gas sensor with an oxidation catalyst layer formed on the heater is used to detect low-concentration combustible gases at the lower explosion limit, and a non-oxidized layer is used to detect high-concentration combustible gases. In a flammable gas detection device that detects a flammable gas in a wide range from low concentration to high concentration, one switch is used depending on the concentration of the flammable gas to be detected. The sensor is selected, or the point in time when the detection signal of the catalytic combustion type gas sensor becomes scale over is detected and switched to the conduction type gas sensor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the contact combustion type gas sensor detects heat generation due to the oxidation reaction between oxygen in the atmosphere and the combustible gas as a change in resistance of the heater, if the concentration of the combustible gas is extremely high, causing oxygen deficiency, Oxidation reaction does not occur, and there are no combustible gases, but the result is as follows.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to automatically set a sensor corresponding to the concentration of the combustible gas to be measured regardless of the concentration of the combustible gas. It is providing the combustible gas detection apparatus which can be selected.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, in the present invention, the switching means switches between the low concentration region detection unit provided with the catalytic combustion type gas sensor and the high concentration region detection unit provided with the heat conduction type gas sensor while always operating. Te in combustible gas detecting device for measuring the concentration of a combustible gas, the low when the detected output of the density region detection unit detects that exceeds a predetermined value, and pulse-shaped signal from the low-density region detection unit When the output is detected, the switching means selects the high density region detection unit.
[0005]
[Action]
If the flammable gas is present in a high concentration in an environment where the oxygen concentration is sufficient for combustion, the detection output of the low concentration region detection unit consisting of a catalytic combustion type gas sensor exceeds the specified value. Switch to the department.
In addition, if the oxygen concentration is not sufficient to burn the combustible gas on the catalyst, combustion for a very short time due to oxygen adsorbed on the surface of the catalyst occurs. A signal is output. The specific signal waveform is detected and switched to the high concentration region detection unit.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Therefore, details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
FIG. 1 shows an embodiment of the combustible gas detection device of the present invention. In the figure,
[0007]
The heat conduction type gas sensor S1 is arranged such that a material having a large temperature resistance coefficient and having no catalytic action on the test gas, for example, a material in which platinum is plated with gold is formed in a heat conduction relationship with the test gas. Configured.
[0008]
As shown in FIG. 2, the contact combustion type gas sensor S2 has an electrically insulating material, for example, an electrically insulating layer 11 such as alumina formed on the heater coil 10 that generates heat when energized so as to form a heat conduction relationship. Further, an
[0009]
The compensation element C1 is configured so that the temperature coefficient of resistance is substantially equal, and is configured to be accommodated in a container or the like so as not to contact the combustible gas.
The compensation element C2 is configured so that the temperature coefficient of resistance is substantially equal, does not generate oxidation heat due to the combustible gas, forms the same heat conduction relationship as the gas in the environment, and has a test gas. On the other hand, it is configured to have the same heat conduction characteristics as the contact combustion type gas sensor S2.
[0010]
Returning again to FIG. 1, the detection signal switching means 5 of the high density region the gas detection section 1, also the detection signal of the low-concentration region the
[0011]
The determination unit 4 detects that the detection output of the low concentration region
[0012]
The switching unit 5 normally outputs a signal from the low concentration region
[0013]
In this embodiment, in the state where the concentration of the combustible gas is within the low concentration region, no signal is output from the determination unit 4, so the switching unit 5 uses the detection signal from the low concentration region
[0014]
In such a state, when the concentration of the combustible gas increases with time, the level of the detection signal from the low concentration region
[0015]
On the other hand, when the concentration of the combustible gas rapidly increases as shown in FIG. 3 (a), the oxygen concentration decreases relatively rapidly. Therefore, the catalytic combustion type gas sensor S2 is adsorbed on the surface of the catalyst. After burning for a very short time with oxygen, the sensor does not function as a sensor. Therefore, after a predetermined level signal is output from the low-concentration region
[0016]
Since the determination means 4 detects this pulse signal and outputs the signal, the switching means 5 outputs the detection signal from the high concentration region gas detection unit 1 to the measurement means 6 , and increases the concentration of the gas. It can be measured based on the signal of the high concentration region gas detector 1.
[0017]
When the concentration of the combustible gas decreases with time and the level of the detection signal of the low concentration region
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the sensor corresponding to the concentration of the combustible gas to be measured can be automatically selected regardless of the concentration of the combustible gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a combustible gas detection device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a catalytic combustion type gas sensor.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a pulse-like output of a low concentration region gas detection unit when contacting a high concentration gas.
[Explanation of symbols]
1 High concentration
4 judgment means
5 switching means
6 the measuring means 10 a heater coil 11 electrical insulating layer C1, C2 compensating element S1 thermal conductivity type gas sensor S2 catalytic combustion type gas sensor
Claims (2)
前記低濃度領域検出部の検出出力が所定値を超えたことを検出した場合、及び前記低濃度領域検出部からパルス状の信号が出力したことを検出した場合に前記切換手段により前記高濃度領域検出部を選択する可燃性ガス検出装置。A combustible gas detection device that measures the concentration of combustible gas by switching by a switching means while always operating a low concentration region detection unit equipped with a catalytic combustion type gas sensor and a high concentration region detection unit equipped with a heat conduction type gas sensor In
When it is detected that the detection output of the low concentration region detection unit exceeds a predetermined value, and when it is detected that a pulsed signal is output from the low concentration region detection unit, the high concentration region is detected by the switching means. A combustible gas detector that selects a detector.
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