JPH09133631A - 多重板薄膜一酸化炭素センサ - Google Patents

多重板薄膜一酸化炭素センサ

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JPH09133631A
JPH09133631A JP8208492A JP20849296A JPH09133631A JP H09133631 A JPH09133631 A JP H09133631A JP 8208492 A JP8208492 A JP 8208492A JP 20849296 A JP20849296 A JP 20849296A JP H09133631 A JPH09133631 A JP H09133631A
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chemical
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エイ.カー リチャード
S Rannie Kirk
エス.ラニー カーク
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 雰囲気中の特定のガスを高速に検出すること
ができるセンサを提供する。 【解決手段】 ガス検出器は、光検出器と、検出器に向
かう光路に沿って進む光ビームを供給するための光源
と、その上に所定のガスが侵入することに応答して光ビ
ームを変えるために光路の中に配置された検出化学部材
とを有する。検出化学部材は複数個の部品を有し、そし
て前記部品のおのおのが光路の中に配置され、そして所
定のガスが侵入することに応答してその光透過特性が可
逆的に変化する。前記部品の任意の1つの部品の化学部
材は、もし2個以上の部品が存在するならば、1個また
は複数個の他の部品の化学部材と異なることができる。
検出化学部材は、部分的には、光ビームからの光に対し
フィルタとして作用する。検出化学部材はガス雰囲気の
中に配置され、そしてガス雰囲気が間隔距離を有する部
品の間に導入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素を検出
するためのセンサに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】一酸化炭素センサは、
全体的には、先行技術においてよく知られているセンサ
である。個人の安全のために、一酸化炭素を検出するい
くつかの方法が、先行技術において知られている。この
ような方法の1つは、発行ダイード(LED)のような
光源から放射された光を用い、そしてこの光が検出化学
部材の表面で反射され、そしてその後この反射され光を
光検出器に入射させる方法である。検出化学部材は一酸
化炭素にさらされているので、一酸化炭素と検出化学部
材との間の化学反応により、例えば色または光学屈折率
のような、検出化学部材の性質が変化し、そして異なる
色の光が透過する、即ち、幾分かの光が検出化学部材の
中に吸収され、それにより検出器に入射する光がある程
度変化する。
【0003】このような方法の中の第2の方法は、検出
化学部材が一酸化炭素に触れる時、一酸化炭素の存在に
より検出化学部材の光透過率が周知の方式で、そして繰
り返し可能な方式で変化し、そしてこの検出化学部材の
光透過率の変化を検出する方法である。この方式の装置
では、発行ダイード(LED)のような光源から放射さ
れた光が直接に検出化学部材を透過し、そしてこの透過
光が光検出器に入射する。放射される光の周波数は関与
する検出化学部材に応じて調整され、そしてこの放射さ
れる光は可視光線でもよく、または例えば赤外線のよう
な非可視光線でもよい。検出化学部材が一酸化炭素に触
れる時、そこで起こる化学反応により検出化学部材の光
屈折率が変化し、その結果、光源から放射されて光検出
器にまで到達する光の量が変化する、通常は減少するよ
うに変化する。
【0004】分解可能な信号を得るためには、一定の因
子が関与する。これらの因子の1つは、化学部材の厚さ
である。化学部材の厚さが大きくなればなる程、信号は
ますます分解可能になる。検出化学部材を一酸化炭素の
存在する場所から取り出すことができれば、または一酸
化炭素を除去することができれば、化学反応は逆方向に
進み、検出化学部材はもとの状態を回復し、そして光透
過率も回復する。検出化学部材が雰囲気に応答するのに
要する時間は、関与する検出化学部材の厚さに依存す
る。用いられる検出化学部材はヒステリシスを示し、し
たがって検出化学部材はもとの状態にすぐには戻らな
い。したがって、この検出化学部材は新規の検出を行う
ためにすぐに使用することはできない。このことはユー
ザに対し種々の問題点を生ずる。それは、少くとも一酸
化炭素雰囲気のわずかな変化および一酸化炭素雰囲気の
わずかな量のいずれかを検出することができるために、
厚い検出化学部材を備えることが要請されるからであ
る。その結果、検出化学部材の厚さと、その初期状態、
すなわち、雰囲気の安定状態(一酸化炭素のない状態)
に検出化学部材が復帰することの間に、好ましくない両
立しない関係が生ずる。また、検出化学部材のヒステリ
シスのために、偽の警報を生ずることが時々ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明により、前記の第
2の方法に従う先行技術の前記の種々の問題点を最小限
にすることができ、厚い検出化学部材の性質を有し、か
つセンサの検出化学部材から一酸化炭素を除去した際に
検出化学部材がもとの状態に比較的急速に復帰するとい
う一酸化炭素検出器が得られる。
【0006】要約をすれば、一酸化炭素検出器は、検出
化学部材を複数個の薄板に切断することにより、または
最初に薄板を用意し、そしてこれらの薄板を一定の間隔
距離を有して積層することにより、光がこれらの薄板を
透過するようにこの積層体を光源と光検出器との間に配
置し、雰囲気がこれらの薄板の間の空間を流れるように
することにより作成される。これらの薄板は、例えば、
ガラス基板の上に検出化学部材を沈着することにより作
成される。これらの薄板を作成する第2の方法は、個々
の円板体または方形体に切断された高密度メッシュ・ス
クリーン部材に媒体を含浸させる方法である。また別の
方法は、メッシュ・スクリーン部材のストリップを含浸
させ、次にこの部材をアコディオンの方式で折り畳む方
法である。さらに別の方法は、薄い透明なプラスチック
基板を検出化学部材で被覆する方法である。さらに別の
方法は、薄いアルミナ基板を検出化学部材で被覆する方
法である。基板の1つの側面または両方の側面を、同じ
または異なる検出化学部材で被覆することができる。
【0007】複数個の薄い基板が検出化学部材で被覆さ
れる場合、いくつかの基板を保持するために、その中に
溝を有する廉価な円筒形容器が備えられる。この円筒形
容器は両端に開口部を有し、これらの開口部を通して光
を透過させることができる。この保持容器の中の基板の
総数により、一酸化炭素に触れることによって生ずる信
号の変化の大きさが決定される。さらに、この容器を両
側で曲げることができ、それにより一酸化炭素および雰
囲気ガスが検出化学部材と相互作用するように、容器の
中に自由に流入および流出することができる。
【0008】複数個の薄板を使用した別の利点は、少く
ともそれぞれの薄板の上の検出化学部材およびすべての
薄板の対向する表面の上の検出化学部材のうちのいずれ
かは、少くとも他の薄板の上の検出化学部材およびこれ
らの薄板の上の検出化学部材とは異なる部材であっても
よい。このように、少くとも総合的な検出および他の化
学部材を用いることにより、(雰囲気の中に存在するこ
とがある他の部材、例えばアンモニア・ブロック、に対
抗して特定の部材を選択するといったような)少くとも
選択的透過および選択的分離のいずれかのためのすべて
の可能な特別の要請に応じて設計することができる。
【0009】用いることができる典型的な検出化学部材
は、[CO検出のための特定のいくつかの部材を備え
る、少くともアンモニア・ブロックおよび任意の他の種
類のブロックのうちのいずれかであることができる部材
を備える、CO以外のガスを検出するのに用いることが
できる部材を備える]ことである。
【0010】さらに、本明細書の説明は一酸化炭素の検
出に対する説明であるが、本発明の原理は、検出化学部
材の光学的性質を可逆的に変える部材であれば、一酸化
炭素以外の他のガス材料の検出に応用できることは容易
に理解されるはずである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による一酸化炭素
検出器の図である。この検出器は、光源1と、光検出器
5と、光源1と光検出器5との間の光路の中に配置され
た関与する検出化学部材3とを有する。光源1は、LE
Dの形式の光源であることができる。図2にさらに詳細
に示されている検出化学部材体3は、間隔を有して配置
された複数個の透明な固体プラスチック体の薄板7を有
し、そして薄板7のそれぞれの側面の一方または両方
に、検出化学部材の層9を備えている。部材9は、一酸
化炭素に触れると例えば[どのような?]化学変化が起
こるかがよく知られた多くの部材の1つであることがで
きる。薄板7は長方形体または円形体であることがで
き、そして容器11の中に配置される。容器11の中に
配置されたスペーサ13は薄板7を相互に分離し、それ
により薄板7を間隔距離を有して配置することができ
る。容器の中において薄板7の間の領域に開口部(図示
されていない)が備えられ、それにより容器の中におよ
び薄板7の間に一酸化炭素の雰囲気を導入することがで
きる。容器の内部に要求される薄板7の総数はそれ程決
定的ではない。容器の内部の薄板7の総数は、光源1の
強度と、薄板7の上の部材9の厚さと、薄板7の透過度
とにより定められる。
【0012】一酸化炭素の雰囲気が除去される時、単位
体積当たりに利用可能である検出化学部材の表面領域の
大きさは先行技術による検出化学部材の表面領域の大き
さよりもはるかに大きいので、検出化学部材の中に入っ
ていた一酸化炭素は、先行技術の場合よりもはるかに急
速にそこから除去されるであろう。
【0013】図示はされていないが別の実施例では、検
出器は2個の別々の光チヤンネルを有することができ
る。すなわち、1つのチヤンネルは感知チヤンネルであ
り、そしてもう1つのチヤンネルは基準チヤンネルであ
る。この場合、正規の雰囲気状態を感知された状態から
フィルタ作用で除去し、それにより検出された状態のさ
らに正確な読み出しを得ることができる。
【0014】本発明が好ましい特定の実施例について説
明されたけれども、多くの変更実施例および修正実施例
が可能であることは当業者には容易に理解されるであろ
う。したがって、本発明の請求項は、このような変更実
施例および修正実施例をすべて包含するものと理解しな
ければならない。
【0015】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)(イ) 光検出器と、 (ロ) 前記光検出器の光路に沿って進む光ビームを供
給するための光源と、 (ハ) その上に所定のガスが侵入するとそれに応答し
て前記光ビームを変えるように前記光路の中に配置さ
れ、かつ(i) 前記光路の中に間隔距離を有して配置
された複数個の部品と、(ii) 前記部品のおのおの
の上に、前記所定のガスの前記侵入に応答し、かつそれ
によりその光透過特性が可逆的に変わる、化学部材と、
を備えた、検出装置と、を有するガス検出器。
【0016】(2) 第1項記載の検出器において、前
記ガスが一酸化炭素である、前記検出器。 (3) 第1項記載の検出器において、前記部品の中の
1つの部品の前記化学部材が前記部品の中の第2の部品
の化学部材とは異なる、前記検出器。 (4) 第2項記載の検出器において、前記部品の中の
1つの部品の前記化学部材が前記部品の中の第2の部品
の化学部材とは異なる、前記検出器。 (5) 第3項記載の検出器において、前記部品の中の
1つの部品の前記化学部材の1つが前記光ビームからの
光に対しフィルタとして作用する、前記検出器。 (6) 第4項記載の検出器において、前記部品の中の
1つの部品の前記化学部材の1つが前記光ビームからの
光に対しフィルタとして作用する、前記検出器。
【0017】(7) 第1項記載の検出器において、前
記検出装置がガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス
雰囲気が間隔距離を有する前記部品の間に配置される、
前記検出器。 (8) 第2項記載の検出器において、前記検出装置が
ガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス雰囲気が間隔
距離を有する前記部品の間に配置される、前記検出器。 (9) 第3項記載の検出器において、前記検出装置が
ガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス雰囲気が間隔
距離を有する前記部品の間に配置される、前記検出器。 (10) 第4項記載の検出器において、前記検出装置
がガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス雰囲気が間
隔距離を有する前記部品の間に配置される、前記検出
器。 (11) 第5項記載の検出器において、前記検出装置
がガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス雰囲気が間
隔距離を有する前記部品の間に配置される、前記検出
器。 (12) 第6項記載の検出器において、前記検出装置
がガス雰囲気の中に配置され、かつ前記ガス雰囲気が間
隔距離を有する前記部品の間に配置される、前記検出
器。
【0018】(13) 第1項記載の検出器において、
前記化学部材が[プロバイド]から成る群から採用され
る、前記検出器。 (14) 第2項記載の検出器において、前記化学部材
が[プロバイド]から成る群から採用される、前記検出
器。 (15) 第7項記載の検出器において、前記化学部材
が[プロバイド]から成る群から採用される、前記検出
器。 (16) 第8項記載の検出器において、前記化学部材
が[プロバイド]から成る群から採用される、前記検出
器。
【0019】(17) 一酸化炭素検出器であることが
好ましいガス検出器は、光検出器5と、検出器に向かう
光路に沿って進む光ビームを供給するための光源1と、
その上に所定のガスが侵入することに応答して光ビーム
を変えるために光路の中に配置された検出化学部材3と
を有する。検出化学部材3は間隔距離を有して配置され
た複数個の部品を有し、そして前記部品のおのおのは光
路の中に配置される。前記部品のおのおのはその上に所
定のガスが侵入することに応答する化学部材を有し、そ
れにより検出化学部材の光透過特性が可逆的に変化す
る。前記部品の任意の1つの部品の化学部材は、もし2
個以上の部品が存在するならば、1個または複数個の他
の部品の化学部材と異なることができる。検出化学部材
は、部分的には、光ビームからの光に対しフィルタとし
て作用する。検出化学部材はガス雰囲気の中に配置され
る、そしてガス雰囲気が間隔距離を有する部品の間に配
置される。検出化学部材は[プロバイド]の1つである
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一酸化炭素センサの概要図。
【図2】図1の化学部材3の1つの好ましい実施例の横
断面図。
【符号の説明】
1 光源 3 検出化学部材 5 光検出器 7 薄板部品 9 化学部材体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ) 光検出器と、 (ロ) 前記光検出器の光路に沿って進む光ビームを供
    給するための光源と、 (ハ) 所定のガスの侵入に応答して前記光ビームを変
    えるように前記光路の中に配置された検出装置であっ
    て、該検出装置が、(i) 前記光路の中に間隔距離を
    有して配置された複数個の部品と、(ii) 前記部品
    のそれぞれに、前記所定のガスの侵入に応答し、かつ光
    透過特性が可逆的に変わる化学部材と、を備えた検出装
    置と、を備えたガス検出器。
JP8208492A 1995-08-07 1996-08-07 多重板薄膜一酸化炭素センサ Pending JPH09133631A (ja)

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