JP4970001B2 - 可搬型ガス検知装置 - Google Patents

Description

本発明は可搬型ガス検知装置に関し、特に、高騒音下や激しい作業中においても、雰囲気中の危険性ガス濃度の異常を確実に伝達可能とする可搬型ガス検知装置に関する。

例えば、製鉄所の高炉や転炉周辺およびケーブル暗渠などの人が立ち入る場所や作業領域において、その雰囲気中に一酸化炭素ガスや硫化水素などの危険性ガスが含有されている場合や雰囲気中の酸素ガス濃度が低下する場合がある。その濃度が人に対して危険な状態になったときには、直ちにそのことを知る必要がある。

このような要請から、現在までに種々のタイプの携帯型ガス検知装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、コードによって接続されたイヤホンによって、警報音が聞くことができる移動式のガス漏洩検査装置が特許文献２に開示されている。

特開２００２−１１６１６９号公報 特開平１１−１３２８９４号公報

従来の可搬型ガス検知装置は着衣の胸ポケットなどへ装着して使用するケースがほとんどであるが、その警報方式は警報音が主体であり、高騒音下では聞き取れない場合が発生する。

また、警報ランプは屋外や明るい屋内では気づかない場合がある。最近では、バイブレーション機能が搭載されているものもあるが歩行中や激しい作業中は気づかないことが多いのは、携帯電話での経験からも明らかである。携帯電話と異なり、安全上の装置であることから、警報に気づかない場合や気づくのが遅れた場合には命取りになりかねない重要な問題である。

またガス検出の結果、警報が発生してもパニック状態に陥るなどして、適切に危険状況に対処することが難しいという問題点があった。

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り、その目的とするところは、騒音や振動等の外乱下においても、濃度の異常を直ちに確実に知らせること、及び危険状況に適切に対処できることが可能な可搬型ガス検知装置を提供することである。

本発明は前記した従来方法の問題点を解決するためになされたものであって、その要旨とするところは、下記手段にある。
第１の発明の可搬型ガス検知装置は、雰囲気中の危険性ガスや酸素濃度を検知してガス濃度検知信号を出力するガスセンサ部と、作業者に警報を出す警報発生部と、前記ガス濃度検知信号を信号処理してガス測定濃度信号を出力するとともに前記警報発生部の制御を行う信号処理部と、前記ガス測定濃度信号に基づき、予め設定された基準値と比較して所定のガス漏洩の有無と漏洩量の判断・評価を行い、その結果である所定の漏洩状態信号を生成するガス濃度判定部と、前記漏洩状態信号に基づき予め設定された警報、および、複数の音声メッセージの中から前記漏洩量の評価に該当する警報および音声メッセージを選択して音声メッセージ信号を出力する警報および音声メッセージ生成部とを具備し、前記警報発生部はイヤホンまたはブザーとイヤホンからなり、前記信号処理部が前記警報および音声メッセージ信号に基づいて警報および音声メッセージを前記警報発生部に出力させることを特徴とする。
第２の発明の可搬型ガス検知装置は、前記ガス濃度判定部は、第１の所定の周期で入力される前記ガス測定濃度信号に基づき漏洩量を評価して所定の漏洩状態信号を生成し、前記警報および音声メッセージ生成部は、所定の漏洩状態信号に基づき第２の所定の周期で前記音声メッセージを選択して音声メッセージ信号を出力することを特徴とする。
第３の発明の可搬型ガス検知装置は、前記警報発生部が前記ガスセンサ部と一体又は脱着可能であることを特徴とする。
第４の発明の可搬型ガス検知装置は、前記発明において、さらに、基地局または外部との通話・通信機能を有する携帯無線端末装置を具備し、前記警報発生部は、イヤホン機能に加えてマイク機能を有するインナーマイクを有することを特徴とする。
第５の発明の可搬型ガス検知装置は、前記発明において、前記携帯無線端末装置により、インターネットから直近地域の風向き又は風速からなる気象情報を入手可能に接続されることを特徴とする。
第６の発明の可搬型ガス検知装置は、前記ガス濃度判定部は前記携帯無線端末装置で構成されていることを特徴とする。

本発明の可搬型ガス検知装置によれば、イヤホンで直接、耳穴内に警報音が到達するため、高騒音下でも、また、従来の着衣に装着した可搬型ガス検知装置の警報部が作業中の姿勢などにより塞がれるようなこともなく、濃度の異常を素早くかつ確実に知ることが可能である。
さらに、音声によるメッセージにより、きめ細かい警報指示が可能である。これにより、素早い待避動作が可能となり、危険を未然に回避することができる。
さらに、ガスセンサ部が耳付近にあり、鼻に近いことから素早い検知が可能である。加えて通話機能を用いて、周囲の人もしくは管理元と相談しながら行動することが可能となり、より安全性が高まる。

本願発明者は、様々な検討を重ねた結果、各種の作業環境中、ガス濃度の異常を作業者へ素早く確実に伝達するには、直接耳穴内で警報を発すること、すなわちイヤホンが最良の形態であるとの結論に達した。

さらに、単純な２段階程度の警報音のみならず、音声メッセージ機能をもたせることで、従来の警報音のみに比べよりきめ細かい警報指示が可能となった。また、ガスセンサを警報発生部であるイヤホンと一体化することにより、鼻に近い位置にガスセンサを配置することが可能となること、耳にあるガスセンサが着衣や作業姿勢で塞がれにくいことなども明らかになった。

加えて、イヤホンとしてインナーマイクを使用すれば、インナーマイクとＰＤＡなどの携帯無線端末装置を、信号処理部経由で接続することで、構内無線ＬＡＮ経由で管理部所等に設置した基地局との通話機能が実現できる。また、信号処理部が基地局と直接通信できるようにしてもよい。この機能を用いれば、周囲の人の位置でのガス濃度などより詳細な情報が収集可能となること、また、管理者の判断を仰げることなど、より的確な判断が可能となる。

また、ガスセンサと警報発生部を脱着可能にすれば、検知すべきガスの種類によってセンサを取り換えるだけで対応可能である。そしてセンサ部の保守・管理が容易になる。以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の可搬型ガス検知装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図１において、１はガスセンサ一体型警報発生部である。ガスセンサ一体型警報発生部１はガスセンサ１１と、警報発生部としてのインナーマイク１２が内蔵されている。通話機能を除くときはインナーマイク１２に換えてイヤホンでもよい。ガスセンサ一体型警報発生部１は耳穴に装着して使用するように構成されている。なお、ここで用いるインナーマイクとは、マイク機能とイヤホン機能を一体化したものであり、耳穴にすっぽり収まる程度の大きさである。イヤホン機能は従来のイヤホンと同一の機能であるが、マイク機能については、口内を経由して耳穴の内側から伝わる音声の一部を耳穴内のマイクロホンで集音する特徴を有しており、騒音の激しい場所でも使用できる。

２は信号処理部である送受信ユニットであり、ガスセンサ一体型警報発生部１とケーブルによって有線で接続されている。なお、送受信ユニットはガスセンサ一体型警報発生部１と直接接続してもよい。

送受信ユニット２は、ガスセンサ一体型警報発生部１内のガスセンサ１１およびインナーマイク１２とのインターフェース（Ｉ／Ｆ）２１、センサ信号増幅器２２，音声送受信器２３および携帯無線端末装置３との無線インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４などからなる。センサ信号増幅器２２ではガスセンサ１１で測定したガス濃度検知信号Ａを増幅してガス測定濃度信号Ｂを生成し、無線インターフェース２４を経由して無線で携帯無線端末装置３へ送信する。

本実施形態では、携帯無線端末装置３がガス漏洩判定部を具備するとともに、例えば工場内の操業管理部所に設置された基地局、又は当該作業箇所と外部等との通話・通信機能を有する。なお、通話・通信機能が不要であるときには、携帯無線端末装置として例えばＰＤＡを使用するとき、通信機能は使用しない。

図２は、携帯無線端末装置３の構成を概略的に示す機能ブロック図である。送受信ユニット２とのインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１、ガス濃度判定部３２，警報および音声メッセージ生成部３３、音声通話部３４、および基地局との無線インターフェース（Ｉ／Ｆ）３５などからなる。なお、携帯無線端末装置３が本来有する表示機能、操作機能、電源などについては省略してある。

携帯無線端末装置３は、送受信ユニット２とのインターフェース３１で送受信ユニット２から無線送信されるガス測定濃度信号Ｂを受信し、内蔵するガス濃度判定部３２、警報および音声メッセージ生成部３３を用いて該当する警報および音声メッセージを選択し、送受信ユニット２へインターフェース３１を経て無線で返信する。また、警報および音声メッセージ生成部３３は、携帯無線端末装置３内ではなく信号処理部である送受信ユニット２側にあっても良い。

ガス濃度判定部３２では、ガス測定濃度信号Ｂと予め設定された基準値とを比較してガス漏洩の有無や漏洩の程度の判断を行い、警報および音声メッセージ生成部３３へ漏洩状態信号を出力する。警報および音声メッセージ生成部３３では漏洩状態信号に基づいて、予め設定して記憶されている警報音および音声メッセージを選択してインターフェース３１へ出力する。

送受信ユニット２では受信した警報および音声メッセージをインナーマイク１２経由で、作業者へ通知する。なお、送受信ユニット２は、送受信ユニット２に付属するクリップでヘルメットに装着して使用する。また、携帯無線端末装置３として、本実施形態ではＰＤＡを用いており、胸ポケットまたは腰ベルトに収納し携帯する。

携帯無線端末装置３は構内無線ＬＡＮに接続されているため、インナーマイク１２および送受信ユニット２の機能と合わさって、構内無線ＬＡＮに接続されている他の携帯無線端末装置との通話が可能である。特に、製鉄所の構内などでは９０dB越える騒音発生場所もあるが、インナーマイク１２を使用することにより、確実な会話を実現している。また、工場構内ではない外部で作業する場合には、通常の携帯端末にように他の地域との通信ができるようにするとよい。

４は運転室や保全室などに設置されたサーバである。このサーバ４は、携帯無線端末装置３とは構内無線ＬＡＮを経由して接続されている。５はインターネットなどのネットワークであり、サーバ４に接続されている。６は工場の運転監視用の制御装置であり、サーバ４に接続されている。携帯無線端末装置３は、インターネット５からの情報や制御装置６が保持する情報を、サーバ４経由で入手できる。

以下に、ガスセンサの種類が一酸化炭素の場合についての実施形態を説明する。作業者は、ガスセンサ一体型警報発生部１、送受信ユニット２および携帯無線端末装置３を所定の位置に装着し、点検・保守・巡回作業などに出かける。

移動中や作業中、ガスセンサ一体型警報発生部１のガスセンサ１１で一酸化炭素濃度を継続して測定し、その一酸化炭素濃度を送受信ユニット２を経由して無線（約１秒周期）で携帯無線端末装置３へ送信する。なお、送受信ユニット２と携帯無線端末装置３との間の無線伝送方式としては、ＯＡ機器間の無線伝送方式として世間に普及しており、低価格のブルートゥースを使用している。

携帯無線端末装置３は、送受信ユニット２から無線送信される一酸化炭素濃度を受信し、携帯無線端末装置３に内蔵のガス濃度判定部３２により一酸化炭素濃度を監視する。一酸化炭素濃度の判定結果が第１の警報濃度Ｈ（５０ppm）以下の場合には、携帯無線端末装置３に内蔵の警報および音声メッセージ生成部３３を用いて該当する音声メッセージである「一酸化炭素問題無し。」を選択し、送受信ユニット２へ無線で返信する。

送受信ユニット２では警報発生部であるインナーマイク１２経由で、作業者へ受信した音声メッセージ「一酸化炭素問題無し。」と通知する。一酸化炭素濃度が第１の警報濃度Ｈ（５０ppm）以下を継続している間は、音声メッセージ「一酸化炭素問題無し。」を定周期毎（３０秒から１分間毎）に発して、ガス検知装置が正常動作し、かつ雰囲気中の一酸化炭素濃度が安全であることを作業者に知らせ続ける。

一酸化炭素濃度が第１の警報濃度Ｈ（通常５０ppm）以上であると判断すると、即座に携帯無線端末装置３に内蔵の警報および音声メッセージ生成部３３を用いて該当する音声メッセージである「警報音１」と「一酸化炭素異常！」を選択し、送受信ユニット２へ無線で返信する。

送受信ユニット２では、インナーマイク１２経由で、作業者へ受信した「警報音１」と「一酸化炭素異常！」を通知し、作業者の注意喚起を図る。さらに、一酸化炭素濃度の監視を継続し、５０ppm以上の場合は、四捨五入し１０ppm単位で「警報音１」の後に「一酸化炭素○○ppm！」を作業者へ通知し、５０ppm未満の場合は「一酸化炭素問題無し。」と通知する。なお、異常発生後の音声メッセージ発信周期は異常発生前より短周期（５秒から１０秒毎）としている。

作業者は、濃度の推移を音声メッセージで確認しながら、必要に応じて携帯無線端末装置３を経由して、インターネット４から直近の地域の気象情報（風向、風速など）や制御装置６から操業情報などを入手することにより、総合的に判断し待機や待避などのアクションを取る。なお、携帯無線端末装置３と基地局との無線通信方式としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂを採用している。

さらに、一酸化炭素濃度が異常値ＨＨ（通常１５０ppm）を越える場合には、「警報音２」と音声メッセージ「一酸化炭素異常！待避せよ！！」を発して作業者に待避を促す。「警報音２」と「一酸化炭素異常！待避せよ！！」は一酸化炭素濃度が異常値ＨＨ（通常１５０ppm）未満となるまで繰り返し通知し続ける。

また、携帯無線端末装置３は通話機能を有しており、作業者は、必要に応じて通話機能を利用し、携帯無線端末装置３を経由して周囲の人もしくは管理元と相談し、待避方向などの指示を受け必要なアクションを取ることができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の可搬型ガス検知装置の第２の実施形態の構成を示す概略図である。第２の実施形態は、前記第１の実施形態と基本的な構成要素は同等であるが、ガス検知装置の「ガスセンサ機能＋警報機能」と音声メッセージ機能とをハードウエア的に分離し、信頼度を重視した形態となっている。図３において、１３はイヤホンであり、片方の耳穴に装着して使用する。７は従来型のガス検知装置であり、イヤホン１３と信号ケーブルで有線にて接続されている。

ガス検知装置７は、ガスセンサ１１、センサ信号増幅器２２、第１ガス濃度判定部３２１、警報生成部３３１、イヤホンとのインターフェース７１、及び作業者の頭部（例えばヘルメット）に装着するヘッドセット８とのインターフェース７４からなる。センサ信号増幅器２２ではガスセンサ１１で測定したガス濃度検知信号Ａを増幅してガス測定濃度信号Ｂを生成し、ガス濃度判定部３２１とインターフェース７４を経由して有線でヘッドセット８とへ送信する。

第１ガス濃度判定部３２１では、ガス測定濃度信号Ｂと予め設定された基準値とを比較してガス漏洩の有無や漏洩の程度の判断を行い、その結果を第１の漏洩状態信号として警報生成部３３１へ出力する。警報生成部３３１では漏洩状態信号に基づいて、予め設定して記憶されている警報音の種類を選択して、その警報音の信号をインターフェース７１を経由して警報発生部であるイヤホン１３へ出力する。イヤホン１３では受信した警報音を発生して作業者へ通知する。また、ガス検知装置７本体にもう一つの警報発生部としてブザーを内蔵させてもよい（図示せず）。ここでガス検知装置７は、ガスの漏洩を検知して警報音のみを出す従来型の検知装置と基本構成が同じである。よって、市販の検知装置を基にインターフェース７４を付加する小規模な改造で製作することもできる。

１２はもう一つの警報発生部であるインナーマイクであり、もう一方の耳穴に装着して使用する。８はヘッドセットであり、インナーマイク１２と信号ケーブルで接続されている。
ヘッドセット８は、ガス検知装置７とのインターフェース８４、第２ガス濃度判定部３２２、音声メッセージ生成部３３２、インナーマイク１２とのインターフェース８１、携帯無線端末装置３との無線インターフェース８５、音声送受信器２３などからなる。
第２ガス濃度判定部３２２では、ガス検知装置７とのインターフェース８４から送信されたガス測定濃度信号Ｂと予め設定された基準値とを比較してガス漏洩の有無や漏洩量の程度の判断・評価を行い、その結果を第２の漏洩状態信号として音声メッセージ生成部３３２へ出力する。音声メッセージ生成部３３２では漏洩状態信号に基づいて、予め設定して記憶されている音声メッセージの種類を選択してインターフェース８１を経由してインナーマイク１２へ音声メッセージ信号を出力する。インナーマイク１２では受信した音声メッセージ信号を基に音声メッセージを作業者へ通知する。ガス検知装置７とヘッドセット８は、ヘルメットに装着して使用する。また、インナーマイク１２、ヘッドセット８内蔵のインナーマイクとのインターフェース８１、音声送受信器２３、携帯無線端末装置との無線インターフェース８５および携帯無線端末装置３を用いて基地局や他の携帯無線端末装置との通信・通話が可能である。通信・通話機能が不要の場合は、携帯無線端末装置３を省略できる。

本実施形態では、ヘッドセット８と携帯無線端末装置３とを分離した構成としているが、一体化してももちろん問題ない。基本的な動作は第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略するが、片方の耳穴に警報音が、もう一方の耳穴に音声メッセージが到達する点が異なる。前記構成とすることにより、音声メッセージ機能側の装置であるインナーマイク１２、ヘッドセット８、携帯無線端末装置３に万一トラブルが発生しても、「ガスセンサ機能＋警報機能」側であるイヤホン１３、ガス検知装置７とは縁が切れており、そのため従来型のガス検知装置の機能は全く支障なく確保される。

（その他の実施形態）
前記は、ガスセンサ１１とインナーマイク１２を一体化した形態であるが、ガスセンサ１１と送受信ユニット２を一体化してもよい。さらに、前記は、ガスセンサ１１およびインナーマイク１２を直接的に制御する送受信ユニット２、および高度なデータ処理と基地局等の外部とのインターフェース機能を果たす携帯無線端末装置とを分離した実施形態である。送受信ユニット２と携帯無線端末装置３とをケーブルにて接続してもよい。また、送受信ユニット２と携帯無線端末装置３を、インターフェース２４、電源２５を無くして一体化してもよいことは明らかである。

工場や研究所などの工業用に限らず、火山や洞窟調査、観光用などの可搬型ガス検知装置に使用してもその効果が期待されている。

第１の実施の形態の可搬型ガス検知装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施の形態における携帯無線端末装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 第２の実施形態の可搬型ガス検知装置の構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１ ガスセンサ一体型警報発生部
２ 送受信ユニット
３ 携帯無線端末装置
４ サーバ
５ インターネット
６ 制御装置
７ ガス検知装置
８ ヘッドセット
１１ ガスセンサ
１２ インナーマイク
１３ イヤホン
２１ ガスセンサ一体型警報発生部とのインターフェース
２２ センサ信号増幅器
２３ 音声送受信器
２４ 無線インターフェース
２５ 電源
３１ 送受信ユニットとのインターフェース
３２ ガス濃度判定部
３３ 警報および音声メッセージ生成部
３４ 音声通話部
３５ 基地局とのインターフェース
７４ ヘッドセットとのインターフェース
８１ インナーマイクとのインターフェース
８４ ガス検知装置とのインターフェース
８５ 携帯無線端末装置とのインターフェース
３２１ 第１ガス濃度判定部
３２２ 第２ガス濃度判定部
３３１ 警報生成部
３３２ 音声メッセージ生成部
Ａ ガス濃度検知信号
Ｂ ガス測定濃度信号

Claims (6)

1. 雰囲気中の危険性ガスや酸素濃度を検知してガス濃度検知信号を出力するガスセンサ部と、
   作業者に警報を出す警報発生部と、
   前記ガス濃度検知信号を信号処理してガス測定濃度信号を出力するとともに前記警報発生部の制御を行う信号処理部と、
   前記ガス測定濃度信号に基づき、予め設定された基準値と比較して所定のガス漏洩の有無と漏洩量の判断・評価を行い、その結果である所定の漏洩状態信号を生成するガス濃度判定部と、
   前記漏洩状態信号に基づき予め設定された警報、および、複数の音声メッセージの中から前記漏洩量の評価に該当する警報および音声メッセージを選択して音声メッセージ信号を出力する警報および音声メッセージ生成部とを具備し、
   前記警報発生部はイヤホン、またはブザーとイヤホンからなり、前記信号処理部が前記警報および音声メッセージ信号に基づいて警報および音声メッセージを前記警報発生部に出力させることを特徴とする可搬型ガス検知装置。
2. 前記ガス濃度判定部は、第１の所定の周期で入力される前記ガス測定濃度信号に基づき漏洩量を評価して所定の漏洩状態信号を生成し、
   前記警報および音声メッセージ生成部は、所定の漏洩状態信号に基づき第２の所定の周期で前記音声メッセージを選択して音声メッセージ信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の可搬型ガス検知装置。
3. 前記警報発生部は、前記ガスセンサ部と一体又は脱着可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の可搬型ガス検知装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の可搬型ガス検知装置において、
   さらに、基地局または外部との通話・通信機能を有する携帯無線端末装置を具備し、
   前記警報発生部は、イヤホン機能に加えてマイク機能を有するインナーマイクを有する可搬型ガス検知装置。
5. 請求項４に記載の可搬型ガス検知装置において、
   前記携帯無線端末装置により、インターネットから直近地域の風向き又は風速からなる気象情報を入手可能に接続されることを特徴とする可搬型ガス検知装置。
6. 前記ガス濃度判定部は前記携帯無線端末装置で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の可搬型ガス検知装置。

Images