JP2001194331A - ガス警報器及びガス警報方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られた電池容量でガスセンサを駆動させ且
つ高湿中等の過酷な環境条件下でも長期的に安定したセ
ンサ感度を確保することができるガス警報器及びガス警
報方法を提供する。 【解決手段】 センサ駆動回路１３は、第１の周期を持
つ第１パルスと第１の周期よりも長い第２の周期を持つ
第２パルスとを有し且つ第１及び第２パルスの各々がハ
イレベルを保持するハイレベル期間とローレベルを保持
するローレベル期間とローレベルよりも小さい零レベル
を保持する零レベル期間を有すると共に第２パルスが第
１パルスよりも大きいパルス駆動信号を生成し、パルス
駆動信号によりガスセンサ１を駆動し、センサ検出回路
９は、第１の周期毎にパルス駆動信号のローレベル期間
においてセンサ素子の出力に基づき一酸化炭素ガス濃度
を検出し、警報判定回路１４は、検出された一酸化炭素
ガス濃度が警報点を超えたかどうかを判定し、ＬＥＤ２
１は、一酸化炭素ガス濃度が警報点を超えた場合に一酸
化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不完全燃焼時の一
酸化炭素（ＣＯ）ガスをガスセンサで検出し、ガス濃度
が警報点以上となったときにガス濃度が異常である旨の
警報を警報音、警報ランプ、外部出力等で報知する電池
式のガス警報器及びガス警報方法に関し、特に、限られ
た電池容量でガスセンサを駆動させ且つ長期的に安定し
たセンサ感度を確保することができる電池式のガス警報
器及びガス警報方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一酸化炭素ガス警報器用のガスセンサと
しては、一般的に半導体式ガスセンサが用いられてお
り、この半導体式ガスセンサにより一酸化炭素を選択的
に検知するためには、センサ素子の温度を低温度、例え
ば１００℃以下に保持する必要がある。

【０００３】しかし、ガスセンサを低温度で長期間使用
すると、大気中の温度変化等の影響により、センサ素子
に水分が付着し、空気中のセンサ出力が変化する等の問
題があり、一酸化炭素の濃度を精度良く検知することが
できない。このため、図１４に示すように、ガスセンサ
を低温度（例えば１００℃を１５秒）と高温度（例えば
４００℃を５秒）とに周期的に交互に駆動し、ガスセン
サを高温にしてガスセンサの表面をリフレッシュするヒ
ートクリーニングを行う必要があった。

【０００４】また、電池を電源として用い、この電池の
電源電圧によりガスセンサを駆動する一酸化炭素ガス警
報器が知られている。この電池式の一酸化炭素ガス警報
器は、電池の電源電圧を受けてパルス駆動信号を生成
し、このパルス駆動信号によりヒータ及びセンサ素子を
有するガスセンサを所定周期で交互にオン／オフ駆動さ
せ、ガスセンサのオフ駆動期間、すなわち、常温で一酸
化炭素ガス濃度を検出している。従来のこの種のガス警
報器としては、例えば、特開平１０−３８８３２号公報
に記載されたガス検出方法及びその装置に開示されてい
る。

【０００５】この電池式の一酸化炭素ガス警報器では、
通常限られた電池容量で且つ例えば３年間使用できる条
件で、ガスセンサに対して定期的にヒートアップを行う
ことにより、ガスセンサをヒートクリーニングしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池式
の一酸化炭素ガス警報器にあっては、限られた電池容量
で且つ例えば３年という長期間、電池をもたせるために
は、定期的にヒートクリーニングに用いる電力は非常に
限られる。

【０００７】例えば、２２００ｍＡｈｒの容量のリチウ
ム電池を２本並列に用いて、ガスセンサの素子を４００
℃に加温するための電力量が１３０ｍＡ必要であるとし
た場合、電池の使用安全率、警報器としての回路消費電
力及び万一の警報時の消費電力を考慮すると、約１０分
間に１秒程度の加熱が限界となる。

【０００８】また、前述した条件で且つ通常の雰囲気中
においては、図１５の電池式ガス警報器の経時特性に示
すように、経時的に安定したセンサ出力を得ることがで
きる。なお、図１５に示す経時特性では、温度を２０
℃、湿度を６５％とし、図１７に示すように、０．９Ｖ
を０．８秒、０Ｖを２００秒とするパルスをガスセンサ
に長期間印加（センサ駆動条件）したときの一酸化炭素
の警報点の経時的な変化を示している。また、ガスセン
サを１０個とし、図１５中の右上のＭＡＸとＭＩＮは１
０個のガスセンサでの警報点のバラツキを表している。

【０００９】しかしながら、ガスセンサを高温高湿（例
えば温度が５０℃で湿度が９５％）中に連続放置し且つ
ガスセンサを前記センサ駆動条件で駆動した加速試験を
行った場合には、図１６に示すように、加速日数が増加
するに従って、ＣＯ警報濃度が上昇する。すなわち、高
湿中（例えば浴室内）で不完全燃焼検知を行う場合に
は、湿度によるガスセンサの感度劣化が大きく影響する
という問題があった。なお、図１６に示す例では、３つ
のガスセンサを試験対象とし、図１６中の黒丸，黒三
角，黒四角が３つのガスセンサに対応している。

【００１０】そこで、本発明は、限られた電池容量でガ
スセンサを駆動させ且つ高湿中等の過酷な環境条件下で
も長期的に安定したセンサ感度を確保することができる
ガス警報器及びガス警報方法を提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明のガス
警報器は、電池の電源電圧により動作するガス警報器で
あって、ヒータ及びセンサ素子を有するガスセンサと、
第１の周期を持つ第１パルスと第１の周期よりも長い第
２の周期を持つ第２パルスとを有し且つ第１及び第２パ
ルスの各々がハイレベルを保持するハイレベル期間とロ
ーレベルを保持するローレベル期間とローレベルよりも
小さい零レベルを保持する零レベル期間を有すると共に
第２パルスが第１パルスよりも大きいパルス駆動信号を
生成し、該パルス駆動信号により前記ガスセンサを駆動
する駆動手段と、前記第１の周期毎に前記パルス駆動信
号の前記ローレベル期間において前記センサ素子の出力
に基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出手段と、こ
の検出手段で検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警報
点を超えたかどうかを判定する警報判定手段と、前記一
酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前記一酸
化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知手段と
を備えることを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明によれば、駆動手段がパル
ス駆動信号によりガスセンサを駆動するので、第１の周
期毎に第１パルスのハイレベルによりガスセンサが定期
的にヒートアップされてガスセンサをヒートクリーニン
グでき、また、第１の周期よりも長い第２の周期毎に第
１パルスよりも大きい第２パルスのハイレベルにより通
常のヒートクリーニングよりも長時間または高温のヒー
トクリーニングが実施される。このため、高湿中等の過
酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保
することができる。

【００１３】また、検出手段が、第１の周期毎にパルス
駆動信号のローレベル期間においてセンサ素子の出力に
基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する。すなわち、常温
で一酸化炭素を検出せずに、パルス駆動信号のローレベ
ルによるガスセンサの温度（例えば約１００℃）で一酸
化炭素を検出するため、一酸化炭素と水素との弁別性を
向上させ且つ高湿中等の過酷な環境条件下でも長期的に
安定したセンサ感度を確保することができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載のガス警
報器において、前記第２パルスのハイレベルのパルス幅
は前記第１パルスのハイレベルのパルス幅よりも大きい
ことを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明によれば、第２パルスのハ
イレベルのパルス幅が、第１パルスのハイレベルのパル
ス幅よりも大きいので、通常のヒートクリーニングより
も長時間ヒートクリーニングが実施されるため、高湿中
等の過酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度
を確保することができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１記載のガス警
報器において、前記第２パルスのハイレベルの波高値は
前記第１パルスのハイレベルの波高値よりも大きいこと
を特徴とする。

【００１７】請求項３の発明によれば、第２パルスのハ
イレベルの波高値は第１パルスのハイレベルの波高値よ
りも大きいので、通常のヒートクリーニングよりも高温
のヒートクリーニングが実施されるため、高湿中等の過
酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保
することができる。

【００１８】請求項４の発明は、電池の電源電圧により
動作するガス警報器であって、ヒータ及びセンサ素子を
有するガスセンサと、所定周期を持つパルスを有し且つ
該パルスがハイレベルを保持するハイレベル期間とロー
レベルを保持するローレベル期間とローレベルよりも小
さい零レベルを保持する零レベル期間を有するパルス駆
動信号を生成し、該パルス駆動信号により前記ガスセン
サを駆動する駆動手段と、前記所定周期毎に前記パルス
駆動信号の前記ローレベル期間において前記センサ素子
の出力に基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された前記一酸化炭素ガス濃度
が警報点を超えたかどうかを判定する警報判定手段と、
前記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前
記一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知
手段とを備えることを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明によれば、駆動手段がパル
ス駆動信号によりガスセンサを駆動するので、所定周期
毎にパルスのハイレベルによりガスセンサが定期的にヒ
ートアップされてガスセンサをヒートクリーニングでき
る。また、検出手段が、所定周期毎にパルス駆動信号の
ローレベル期間においてセンサ素子の出力に基づき一酸
化炭素ガス濃度を検出する。すなわち、常温で一酸化炭
素を検出せずに、パルス駆動信号のローレベルによるガ
スセンサの温度（例えば約１００℃）で一酸化炭素を検
出するため、一酸化炭素と水素との弁別性を向上させ且
つ高湿中等の過酷な環境条件下でも長期的に安定したセ
ンサ感度を確保することができる。

【００２０】請求項５の発明は、電池の電源電圧により
動作しガス警報を行うガス警報方法であって、第１の周
期を持つ第１パルスと第１の周期よりも長い第２の周期
を持つ第２パルスとを有し且つ第１及び第２パルスの各
々がハイレベルを保持するハイレベル期間とローレベル
を保持するローレベル期間とローレベルよりも小さい零
レベルを保持する零レベル期間を有すると共に第２パル
スが第１パルスよりも大きいパルス駆動信号を生成し、
該パルス駆動信号によりガスセンサを駆動する駆動ステ
ップと、前記第１の周期毎に前記パルス駆動信号の前記
ローレベル期間において前記ガスセンサに有するセンサ
素子の出力に基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出
ステップと、検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警報
点を超えたかどうかを判定する警報判定ステップと、前
記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前記
一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知ス
テップとを備えることを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明は、請求項５記載のガス警
報方法において、前記第２パルスのハイレベルのパルス
幅は前記第１パルスのハイレベルのパルス幅よりも大き
いことを特徴とする。

【００２２】請求項７の発明は、請求項５記載のガス警
報方法において、前記第２パルスのハイレベルの波高値
は前記第１パルスのハイレベルの波高値よりも大きいこ
とを特徴とする。

【００２３】請求項８の発明は、電池の電源電圧により
動作し、ガス警報を行うガス警報方法であって、所定周
期を持つパルスを有し且つ該パルスがハイレベルを保持
するハイレベル期間とローレベルを保持するローレベル
期間とローレベルよりも小さい零レベルを保持する零レ
ベル期間を有するパルス駆動信号を生成し、該パルス駆
動信号によりガスセンサを駆動する駆動ステップと、前
記所定周期毎に前記パルス駆動信号の前記ローレベル期
間において前記ガスセンサに有するセンサ素子の出力に
基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出ステップと、
検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警報点を超えたか
どうかを判定する警報判定ステップと、前記一酸化炭素
ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前記一酸化炭素ガ
ス濃度の異常を示す警報を報知する報知ステップとを備
えることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガス警報器及びガ
ス警報方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。

【００２５】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態の電池式のガス警報器の基本的な回路構成図であ
る。図２は第１の実施の形態の電池式のガス警報器の具
体的な回路構成図である。図３及び図４は第１の実施の
形態の電池式のガス警報器におけるパルス駆動信号のタ
イミングチャートである。

【００２６】図１に示すガス警報器は、電池を用いた一
酸化炭素ガス警報器であり、ガスセンサ１、直流電圧
（例えば５Ｖ）を有するリチウム電池等の電池５、中央
処理装置（ＣＰＵ）１１、電池５の電源電圧をＣＰＵ１
１に供給する電源回路７を有して構成される。

【００２７】ガスセンサ１は、例えば、半導体式ガスセ
ンサからなり、ガスを検知するセンサ素子３とこのセン
サ素子３を加熱するためのヒータ２を有する。ＣＰＵ１
１は、電池電源検出回路１２、センサ駆動回路１３、警
報判定回路１４を有して構成される。

【００２８】電池電源検出回路１２は、電源回路７から
の電池電源の電圧を検出し、検出された電池電圧が一定
値以下になった場合には、電池異常信号を例えば警報回
路１８に出力する。

【００２９】センサ駆動回路１３は、電源回路７からの
電池電源の電圧を受けて、図３に示すようなパルス駆動
信号を生成し、該パルス駆動信号によりガスセンサ１を
駆動する。

【００３０】パルス駆動信号は、第１の周期Ｔ１を持つ
第１パルスＰＬＳ１と第１の周期Ｔ１よりも長い第２の
周期Ｔ２を持つ第２パルスＰＬＳ２とを有し且つ第１パ
ルスＰＬＳ１がハイレベルＨＩを保持するハイレベル期
間（例えば１秒）とローレベルＬＯを保持するローレベ
ル期間（例えば５秒）とローレベルＬＯよりも小さい零
レベルＯＦＦを保持する零レベル期間（例えば８９１
秒）を有し、第２パルスＰＬＳ２がハイレベル期間（例
えば２秒）とローレベル期間（例えば１２秒）と零レベ
ル期間を有する。

【００３１】すなわち、第２パルスＰＬＳ２のハイレベ
ル及びローレベルのパルス幅が、第１パルスＰＬＳ１の
ハイレベル及びローレベルのパルス幅よりも大きい。第
２の周期Ｔ２は、例えば１日（８６４００秒）である。
ハイレベルは、例えば０．９Ｖであり、ローレベルは例
えば０．２Ｖである。このため、ガスセンサ１の温度が
高温４００℃と中温（例えば約１００℃）と常温（例え
ば２０℃）とに周期的に交互に変化するようになってい
る。

【００３２】なお、図３に示すパルス駆動信号に代え
て、図４に示すパルス駆動信号を用いても良い。図４に
示すパルス駆動信号は、第１の周期Ｔ１を持つ第１パル
スＰＬＳ１と第１の周期Ｔ１よりも長い第２の周期Ｔ２
を持つ第２パルスＰＬＳ３とを有し且つ第１及び第３パ
ルスＰＬＳ１，ＰＬＳ３の各々がハイレベル期間（例え
ば１秒）とローレベル期間（例えば５秒）と零レベル期
間（例えば８９１秒）とを有し、第３パルスＰＬＳ３の
ハイレベル及びローレベルの波高値Ｖ３，Ｖ４が、第１
パルスＰＬＳ１のハイレベル及びローレベルの波高値Ｖ
１，Ｖ２よりも大きい。

【００３３】センサ駆動回路１３は負荷抵抗ＲＬを介し
てセンサ素子３に接続されている。センサ検出回路９
は、第１の周期Ｔ１毎にパルス駆動信号のローレベル期
間中の検知ポイント（図３または図４中の黒丸印Ｐ１，
Ｐ２・・・）において、センサ素子３からのガスセンサ
入力により、一酸化炭素のガス濃度を検出する。

【００３４】警報判定回路１４は、一酸化炭素ガス濃度
が予め定められた警報点以上になったかどうかを判定
し、一酸化炭素ガス濃度が予め定められた警報点以上に
なった場合には、警報信号を警報回路１８に出力する。
ＬＥＤ２１は、点灯により一酸化炭素ガスのガス濃度の
異常を示す警報を報知する。ブザー１９は、一酸化炭素
ガスのガス濃度の異常を示す警報を報知する。

【００３５】図２に示す具体的なガス警報器において、
基準クロック発生部３３は、基準クロックを発生する水
晶発振器３２を有し、発生した基準クロックをＣＰＵ１
１に出力する。センサ駆動回路１３は、基準クロックに
基づいて図３または図４に示すパルス駆動信号を生成
し、このパルス駆動信号を出力ポートＯ３及び抵抗Ｒ９
を介してトランジスタＴｒ５に出力してトランジスタＴ
ｒ５をオン／オフさせて、ヒータ２をパルス駆動する。

【００３６】センサ素子３には検出抵抗Ｒ２，検出抵抗
Ｒ３，検出抵抗Ｒ２０が接続され、この検出抵抗Ｒ２０
とコンデンサＣ１２とでセンサ検出回路９を構成する。
また、ＣＰＵ１１は、検出抵抗駆動信号を出力ポートＯ
１からトランジスタＴｒ１に出力し、検出抵抗駆動信号
を出力ポートＯ２からトランジスタＴｒ２に出力し、ト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をそれぞれオン／オフさせ
る。

【００３７】トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ
２が共にオフのときには、ガスセンサ１に接続される検
出抵抗は、Ｒ２０のみであり、トランジスタＴｒ１及び
トランジスタＴｒ２が共にオンのときには、ガスセンサ
１に接続される検出抵抗は、Ｒ２０とＲ２とＲ３との並
列抵抗となる。

【００３８】また、抵抗Ｒ３の一端と大地との間には直
列に接続された抵抗Ｒ１０及びガスセンサ温度補正用の
サーミスタＴＨが設けられ、ＣＰＵ１１は、サーミスタ
ＴＨから入力ポートＩ１を介してサーミスタ入力を取り
込み、このサーミスタ入力によりガスセンサ１の温度補
正を行う。

【００３９】また、抵抗Ｒ３の一端と大地との間には直
列に接続された抵抗Ｒ１１，ボリュームＶＲ１及び抵抗
Ｒ１２が設けられ、ボリュームＶＲ１から入力ポートＩ
２を介して警報判定回路１４に前記ＣＯ警報点が入力さ
れる。

【００４０】抵抗Ｒ３の一端と大地との間には直列に接
続された抵抗Ｒ１３，ボリュームＶＲ２及び抵抗Ｒ１４
が設けられ、ボリュームＶＲ２からの電圧が入力ポート
Ｉ３を介してＣＰＵ１１に入力される。

【００４１】警報回路１８は、ＬＥＤ２１、ブザーＢ
Ｚ、集積回路（ＩＣ４）を有し、ブザーＢＺはＩＣ４に
より駆動する。ＣＰＵ駆動回路３１は、ＩＣ１を有し、
ＣＰＵ１１を一定周期で駆動するための駆動信号を生成
し、この駆動信号をＣＰＵ１１に出力している。

【００４２】次に、このように構成された第１の実施の
形態のガス警報器の動作、すなわちガス警報方法を図１
に示す回路構成図及び図５に示すフローチャートを参照
して説明する。ここでは、浴室等の高温高湿中において
ガス濃度の検出を行うものとする。

【００４３】まず、電池５の電源電圧を受けて、センサ
駆動回路１３が図３または図４に示すような、第１の周
期Ｔ１を持つ第１パルスＰＬＳ１と第２の周期Ｔ２を持
つ第２パルスＰＬＳ２を有するパルス駆動信号を生成す
る（ステップＳ１１）。

【００４４】そして、センサ駆動回路１３は、パルス駆
動信号をガスセンサ１に有するヒータ２に印加すると
（ステップＳ１３）、第１の周期Ｔ１毎に第１パルスＰ
ＬＳ１のハイレベルを持つＨＩパルスによりガスセンサ
１をヒートアップする。すなわち、ガスセンサ１のヒー
トクリーニングを開始する（ステップＳ１５）。

【００４５】次に、センサ検出回路９は、第１の周期Ｔ
１毎に、すなわち、通常のヒートクリーニング毎に、パ
ルス駆動信号の第１パルスＰＬＳ１のローレベルを持つ
ＬＯパルスにおける検知ポイント（図３または図４中の
黒丸印Ｐ１，Ｐ２・・・）において、センサ素子３から
のガスセンサ入力により、一酸化炭素のガス濃度を検出
する（ステップＳ１７）。

【００４６】さらに、センサ駆動回路１３は、第２の周
期Ｔ２毎に第２パルスＰＬＳ２のハイレベルを持つＨＩ
パルスによりガスセンサ１をヒートアップする（ステッ
プＳ１９）。第２の周期Ｔ２毎にパルス駆動信号の第２
パルスＰＬＳ２のローレベルを持つＬＯパルスにおける
検知ポイント（図３のＰ３）において、センサ素子３か
らのガスセンサ入力により一酸化炭素のガス濃度を検出
する（ステップＳ２０）。

【００４７】次に、警報判定回路１４は、センサ検出回
路９で検出された一酸化炭素ガス濃度が予め定められた
ＣＯ警報点を超えているかどうかを判定し（ステップＳ
２１）、一酸化炭素のガス濃度がＣＯ警報点を超えた場
合には、警報判定回路１４は、警報信号を警報回路１８
に出力するため、警報回路１８は、ブザー１９及びＬＥ
Ｄ２１により警報を行う（ステップＳ２３）。

【００４８】このように、第１の実施の形態のガス警報
器及びガス警報方法によれば、第１の周期Ｔ１よりも長
い第２の周期Ｔ２毎に、第１パルスＰＬＳ１のハイレベ
ルのパルス幅よりも大きい第２パルスＰＬＳ２のハイレ
ベルにより、通常のヒートクリーニングよりも長時間ま
たは高温のヒートクリーニングが実施される。このた
め、高湿中等の過酷な環境条件下でも長期的に安定した
センサ感度を確保することができる。

【００４９】また、図４に示すようなパルス駆動信号を
用いても、第２パルスＰＬＳ２のハイレベルの波高値が
第１パルスＰＬＳ１のハイレベルの波高値よりも大きい
ので、同様な効果が得られる。

【００５０】さらに、常温で一酸化炭素を検出せずに、
パルス駆動信号のローレベルによるガスセンサ１の温度
（例えば１００℃）で一酸化炭素を検出するため、一酸
化炭素と水素との弁別性を向上させ且つ高湿中等の過酷
な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保す
ることができる。

【００５１】図６は第１の実施の形態の電池式のガス警
報器におけるガスセンサに対して高温高湿中で定期的に
ヒートアップを行った高温高湿加速試験結果を示す図で
ある。そのときの加速条件としては、温度が５０℃で湿
度が９５％でガスセンサ１を連続放置し、センサ駆動条
件としては、図３または図４に示すようなタイミングで
ガスセンサ１を駆動する。

【００５２】図６において、横軸は、加速日数を示し、
縦軸はＣＯ警報濃度を示している。図６中の黒丸、黒四
角は試験対象となった２つのガスセンサを示している。
図６から、加速日数が増加してもＣＯ警報濃度がほとん
ど上昇していないことがわかる。すなわち、高湿中でも
安定したセンサ感度を確保することができる。

【００５３】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態のガス警報器及びガス警報方法を説明する。図７は
第２の実施の形態の電池式のガス警報器の基本的な回路
構成図である。図８は第２の実施の形態の電池式のガス
警報器におけるパルス駆動信号のタイミングチャートで
ある。

【００５４】第２の実施の形態のガス警報器は、センサ
駆動回路１３ａの構成が異なる点を除いて、第１の実施
の形態のガス警報器と同一構成である。センサ駆動回路
１３ａは、図８に示すように、第１の周期Ｔ１を持つ第
１パルスＰＬＳ１を有し且つ該第１パルスＰＬＳ１がハ
イレベルを保持するハイレベル期間（例えば１秒）とロ
ーレベルを保持するローレベル期間（例えば５秒）とロ
ーレベルよりも小さい零レベルを保持する零レベル期間
（例えば８９１秒）を有するパルス駆動信号を生成し、
該パルス駆動信号によりガスセンサ１を駆動する。

【００５５】また、センサ検出回路９は、第１の周期Ｔ
１毎にパルス駆動信号のローレベル期間中の検知ポイン
ト（図８中の黒丸印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・）におい
て、センサ素子３からのガスセンサ入力により、一酸化
炭素のガス濃度を検出する。

【００５６】なお、図７に示すガス警報器のその他の構
成は、図１に示すガス警報器と同一構成であり、同一部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【００５７】次に、このように構成された第２の実施の
形態のガス警報器の動作、すなわちガス警報方法を図７
に示す回路構成図及び図１０に示すフローチャートを参
照して説明する。ここでは、浴室等の高温高湿中におい
てガス濃度の検出を行うものとする。

【００５８】まず、センサ駆動回路１３ａが図８に示す
ような、第１の周期Ｔ１を持つ第１パルスＰＬＳ１を有
するパルス駆動信号を生成する（ステップＳ３１）。そ
して、センサ駆動回路１３ａは、パルス駆動信号をガス
センサ１に有するヒータ２に印加すると（ステップＳ３
３）、第１の周期Ｔ１毎に第１パルスＰＬＳ１のハイレ
ベルを持つＨＩパルスによりガスセンサ１をヒートアッ
プする。すなわち、ガスセンサ１のヒートクリーニング
を開始する（ステップＳ３５）。

【００５９】次に、センサ検出回路９は、第１の周期Ｔ
１毎に、すなわち、ヒートクリーニング毎に、パルス駆
動信号の第１パルスＰＬＳ１のローレベルを持つＬＯパ
ルスにおける検知ポイント（図８中の黒丸印Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３・・・）において、センサ素子３からのガスセ
ンサ入力により、一酸化炭素のガス濃度を検出する（ス
テップＳ３７）。

【００６０】次に、警報判定回路１４は、センサ検出回
路９で検出された一酸化炭素ガス濃度が予め定められた
ＣＯ警報点を超えているかどうかを判定し（ステップＳ
３９）、一酸化炭素のガス濃度がＣＯ警報点を超えた場
合には、警報判定回路１４は、警報信号を警報回路１８
に出力するため、警報回路１８は、ブザー１９及びＬＥ
Ｄ２１により警報を行う（ステップＳ４１）。

【００６１】このように、第２の実施の形態のガス警報
器及びガス警報方法によれば、常温で一酸化炭素を検出
せずに、パルス駆動信号のローレベルによるガスセンサ
１の温度（例えば１００℃）で一酸化炭素を検出するた
め、一酸化炭素と水素との弁別性を向上させ且つ高湿中
等の過酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度
を確保することができる。

【００６２】図９は第２の実施の形態の電池式のガス警
報器におけるガスセンサに対して高温高湿中で定期的に
ヒートアップを行った高温高湿加速試験結果を示す図で
ある。そのときの加速条件としては、温度が５０℃で湿
度が９５％でガスセンサ１を連続放置し、センサ駆動条
件としては、図８に示すようなタイミングでガスセンサ
１を駆動する。

【００６３】図９において、横軸は、加速日数を示し、
縦軸はＣＯ警報濃度を示している。図９中の黒丸、黒四
角は試験対象となった２つのガスセンサを示している。
図９から、加速日数が増加してもＣＯ警報濃度がほとん
ど上昇していないことがわかる。すなわち、高温高湿中
でも安定したセンサ感度を確保することができる。

【００６４】なお、図９に示す試験結果と図６に示す試
験結果とを比較すると、図６に示す試験結果の方が良い
ことがわかる。これは、図３または図４に示すパルス駆
動信号は、図８に示すパルス駆動信号に対して、さらに
第２パルスが含まれており、この第２パルスにより長期
間または高温のヒートクリーニングが行われるからであ
る。

【００６５】図１１はヒータＨＩ／ＬＯ時間に対する一
酸化炭素濃度劣化特性を示す図である。ここで、ヒータ
ＨＩ時間とは、図８のハイレベル期間に対応し、ヒータ
ＬＯ時間はローレベル期間に対応する。図１１（ａ）
は、温度５０℃、湿度９５％での高温高湿連続耐久試験
後のヒータＨＩ／ＬＯ時間と一酸化炭素警報濃度変動量
との関係を示し、図１１（ｂ）は、温度４０℃、湿度９
０％と温度０℃とを４２サイクル行った温度サイクル耐
久試験後のヒータＨＩ／ＬＯ時間と一酸化炭素警報濃度
変動量との関係を示している。一酸化炭素濃度の初期値
は１００ｐｐｍであり、図１１では、その後の変動量を
示している。

【００６６】図１１（ａ），図１１（ｂ）からもわかる
ように、ＨＩ時間を０．８秒とし、ＬＯ時間を設けずに
零レベル（ＯＦＦ）を設けた場合には、一酸化炭素警報
濃度変動量は、２５０ｐｐｍとなり、この変動量は、日
ガス検検定規定の最大値となっている。変動量は、１５
０ｐｐｍ（検定レベル）以下であることが好ましい。ま
た、ＬＯ時間で一酸化炭素を検出すると、１５０ｐｐｍ
以下となる。ＬＯ時間をさらに大きくすると、一酸化炭
素警報濃度変動量がさらに小さくなることがわかる。す
なわち、ＬＯ時間で一酸化炭素を検出することにより、
高湿中でも安定したセンサ感度を確保できることができ
る。

【００６７】図１２はヒータＬＯ時間に対する水素警報
濃度特性を示す図である。図１２中において、黒四角は
ＨＩ時間を１．５秒とし、黒丸はＨＩ時間を２秒とし、
黒三角はＨＩ時間を２．５秒とし、黒ひし形はＨＩ時間
を３秒とした場合における水素警報濃度特性を示す。ま
た、図１２では、一酸化炭素濃度が１００ｐｐｍ設定時
における水素警報濃度を示している。

【００６８】図１２からもわかるように、水素警報濃度
は、ＨＩ時間と関係が小さく、ＬＯ時間を延長させて検
出することで相対感度が向上する。すなわち、一酸化炭
素と水素との弁別性を向上させることができる。なお、
ＬＯ時間が２秒以上であれば、水素警報濃度が検定レベ
ル（５００ｐｐｍ）を超えるから、日ガス検検定規定を
満たすことができる。

【００６９】図１３はヒータＨＩ／ＬＯ時間に対する電
池寿命特性を示す図である。図１３において、横軸はヒ
ータＨＩ／ＬＯ時間を示し、縦軸は電池寿命年数を示
す。黒丸は、リチウム電池４本の場合を示し、○はリチ
ウム電池８本の場合を示す。水素警報濃度特性、及び湿
度特性を考慮し、且つ電池の寿命を３年以上とすると、
図１３に示すように、ＨＩ時間／ＬＯ時間が制限され
る。

【００７０】なお、本発明は、前述した実施の形態のガ
ス警報器に限定されるものではなく、このほか、本発明
の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能
であるのは勿論である。

【００７１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、第１の周期よ
りも長い第２の周期毎に第１パルスよりも大きい第２パ
ルスのハイレベルにより通常のヒートクリーニングより
も長時間または高温のヒートクリーニングが実施される
ため、高湿中等の過酷な環境条件下でも長期的に安定し
たセンサ感度を確保することができる。また、常温で一
酸化炭素を検出せずに、パルス駆動信号のローレベルに
よるガスセンサの温度で一酸化炭素を検出するため、一
酸化炭素と水素との弁別性を向上させ且つ高湿中等の過
酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保
できる。

【００７２】請求項２の発明によれば、第２パルスのハ
イレベルのパルス幅が、第１パルスのハイレベルのパル
ス幅よりも大きいので、通常のヒートクリーニングより
も長時間ヒートクリーニングが実施されるため、高湿中
等の過酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度
を確保することができる。

【００７３】請求項３の発明によれば、第２パルスのハ
イレベルの波高値は第１パルスのハイレベルの波高値よ
りも大きいので、通常のヒートクリーニングよりも高温
のヒートクリーニングが実施されるため、高湿中等の過
酷な環境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保
することができる。

【００７４】請求項４の発明によれば、常温で一酸化炭
素を検出せずに、パルス駆動信号のローレベルによるガ
スセンサの温度で一酸化炭素を検出するため、一酸化炭
素と水素との弁別性を向上させ且つ高湿中等の過酷な環
境条件下でも長期的に安定したセンサ感度を確保するこ
とができる。

【００７５】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
の効果と同様な効果が得られる。請求項６の発明によれ
ば、請求項２の発明の効果と同様な効果が得られる。請
求項７の発明によれば、請求項３の発明の効果と同様な
効果が得られる。請求項８の発明によれば、請求項４の
発明の効果と同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の電池式のガス警報器の基本
的な回路構成図である。

【図２】第１の実施の形態の電池式のガス警報器の具体
的な回路構成図である。

【図３】第１の実施の形態の電池式のガス警報器におけ
るパルス駆動信号のタイミングチャートである。

【図４】第１の実施の形態の電池式のガス警報器におけ
るパルス駆動信号のタイミングチャートである。

【図５】第１の実施の形態のガス警報器により実現され
るガス警報方法を示すフローチャートである。

【図６】第１の実施の形態の電池式のガス警報器におけ
るガスセンサに対して高温高湿中で定期的にヒートアッ
プを行った高温高湿加速試験結果を示す図である。

【図７】第２の実施の形態の電池式のガス警報器の基本
的な回路構成図である。

【図８】第２の実施の形態の電池式のガス警報器におけ
るパルス駆動信号のタイミングチャートである。

【図９】第２の実施の形態の電池式のガス警報器におけ
るガスセンサに対して高温高湿中で定期的にヒートアッ
プを行った高温高湿加速試験結果を示す図である。

【図１０】第２の実施の形態のガス警報器により実現さ
れるガス警報方法を示すフローチャートである。

【図１１】ヒータＨＩ／ＬＯ時間に対する一酸化炭素濃
度劣化特性を示す図である。

【図１２】ヒータＬＯ時間に対する水素警報濃度特性を
示す図である。

【図１３】ヒータＨＩ／ＬＯ時間に対する電池寿命特性
を示す図である。

【図１４】従来のガス警報器においてパルス駆動信号に
より駆動されたガスセンサの温度のタイミングチャート
である。

【図１５】従来の電池式のガス警報器の経時特性を示す
図である。

【図１６】従来の電池式のガス警報器の高温高湿連続放
置試験結果を示す図である。

【図１７】従来の電池式のガス警報器の高温高湿連続放
置試験におけるセンサ駆動条件を示すタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

１ ガスセンサ ２ ヒータ ３ センサ素子 ５ 電池 ７ 電源回路 ９ センサ検出回路 １１ ＣＰＵ １２ 電池電源検出回路 １３ センサ駆動回路 １４ 警報判定回路 １８ 警報回路 １９ ブザー ２１ ＬＥＤ Ｐ１、Ｐ２ 検知ポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高島 裕正 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 大村 彰 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 永田 敏 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 中江 浩史 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 本荘 妙子 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 松本 晋一 大阪府池田市鉢塚２丁目５番26号 エフア イエス株式会社内 (72)発明者 翁長 一夫 大阪府池田市鉢塚２丁目５番26号 エフア イエス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G046 AA11 BE05 BJ02 DA05 DB02 DB03 DB04 DB05 DC12 DC14 DC17 DC18 DD01 FB01 2G060 AA03 AB08 AE19 AF04 AF07 BA01 BB02 BB09 BD02 HA03 HB02 HB03 HB05 HB06 HC03 HC21 HC22 HD01 HD02 HD07 HE02 5C087 AA23 AA42 CC48 DD07 DD24 EE07 EE10 FF01 FF04 FF13 GG08 GG30 GG36 GG59

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の電源電圧により動作するガス警報
   器であって、 ヒータ及びセンサ素子を有するガスセンサと、 第１の周期を持つ第１パルスと第１の周期よりも長い第
   ２の周期を持つ第２パルスとを有し且つ第１及び第２パ
   ルスの各々がハイレベルを保持するハイレベル期間とロ
   ーレベルを保持するローレベル期間とローレベルよりも
   小さい零レベルを保持する零レベル期間を有すると共に
   第２パルスが第１パルスよりも大きいパルス駆動信号を
   生成し、該パルス駆動信号により前記ガスセンサを駆動
   する駆動手段と、 前記第１の周期毎に前記パルス駆動信号の前記ローレベ
   ル期間において前記センサ素子の出力に基づき一酸化炭
   素ガス濃度を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警
   報点を超えたかどうかを判定する警報判定手段と、 前記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前
   記一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知
   手段と、を備えることを特徴とするガス警報器。
2. 【請求項２】 前記第２パルスのハイレベルのパルス幅
   は前記第１パルスのハイレベルのパルス幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１記載のガス警報器。
3. 【請求項３】 前記第２パルスのハイレベルの波高値は
   前記第１パルスのハイレベルの波高値よりも大きいこと
   を特徴とする請求項１記載のガス警報器。
4. 【請求項４】 電池の電源電圧により動作するガス警報
   器であって、 ヒータ及びセンサ素子を有するガスセンサと、 所定周期を持つパルスを有し且つ該パルスがハイレベル
   を保持するハイレベル期間とローレベルを保持するロー
   レベル期間とローレベルよりも小さい零レベルを保持す
   る零レベル期間を有するパルス駆動信号を生成し、該パ
   ルス駆動信号により前記ガスセンサを駆動する駆動手段
   と、 前記所定周期毎に前記パルス駆動信号の前記ローレベル
   期間において前記センサ素子の出力に基づき一酸化炭素
   ガス濃度を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警
   報点を超えたかどうかを判定する警報判定手段と、 前記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前
   記一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知
   手段と、を備えることを特徴とするガス警報器。
5. 【請求項５】 電池の電源電圧により動作しガス警報を
   行うガス警報方法であって、 第１の周期を持つ第１パルスと第１の周期よりも長い第
   ２の周期を持つ第２パルスとを有し且つ第１及び第２パ
   ルスの各々がハイレベルを保持するハイレベル期間とロ
   ーレベルを保持するローレベル期間とローレベルよりも
   小さい零レベルを保持する零レベル期間を有すると共に
   第２パルスが第１パルスよりも大きいパルス駆動信号を
   生成し、該パルス駆動信号によりガスセンサを駆動する
   駆動ステップと、 前記第１の周期毎に前記パルス駆動信号の前記ローレベ
   ル期間において前記ガスセンサに有するセンサ素子の出
   力に基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出ステップ
   と、 検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警報点を超えたか
   どうかを判定する警報判定ステップと、 前記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前
   記一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知
   ステップと、を備えることを特徴とするガス警報方法。
6. 【請求項６】 前記第２パルスのハイレベルのパルス幅
   は前記第１パルスのハイレベルのパルス幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項５記載のガス警報方法。
7. 【請求項７】 前記第２パルスのハイレベルの波高値は
   前記第１パルスのハイレベルの波高値よりも大きいこと
   を特徴とする請求項５記載のガス警報方法。
8. 【請求項８】 電池の電源電圧により動作し、ガス警報
   を行うガス警報方法であって、 所定周期を持つパルスを有し且つ該パルスがハイレベル
   を保持するハイレベル期間とローレベルを保持するロー
   レベル期間とローレベルよりも小さい零レベルを保持す
   る零レベル期間を有するパルス駆動信号を生成し、該パ
   ルス駆動信号によりガスセンサを駆動する駆動ステップ
   と、 前記所定周期毎に前記パルス駆動信号の前記ローレベル
   期間において前記ガスセンサに有するセンサ素子の出力
   に基づき一酸化炭素ガス濃度を検出する検出ステップ
   と、 検出された前記一酸化炭素ガス濃度が警報点を超えたか
   どうかを判定する警報判定ステップと、 前記一酸化炭素ガス濃度が前記警報点を超えた場合に前
   記一酸化炭素ガス濃度の異常を示す警報を報知する報知
   ステップと、を備えることを特徴とするガス警報方法。