JP2001208712A - ガス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度補償が充分になされ、短時間でガス検知動
作が開始できるガス検知装置を提供する。 【構成】ガス検知素子１と温度補償素子２とを２つの技
辺とするブリッジ回路の出力と、このブリッジ回路に接
続される測温素子３と抵抗１３との直列接続休の接続点
の出力とを演算してガス検知信号出力とするガス検知装
置において、測温素子の熱容量をブリッジ枝辺の素子の
熱容量のいずれよりも小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ガス、ＬＰガス
あるいは灯油等を燃料とする給湯器等に備えられる不完
全燃焼検知用ガス検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ガス、ＬＰガスあるいは灯油等を燃
料とする給湯器等が不完全燃焼する場合には、一酸化炭
素ガスなどの有毒ガスが発生し、ガス中毒事故の原因と
なり兼ねない。そのような事故の防止のためには、給湯
器の煙道中に一酸化炭素ガスセンサを取り付け一酸化炭
素ガス検知を迅速に行うことは有効である。

【０００３】給湯器の煙道中で一酸化炭素ガス検知をお
こなう場合には、一酸化炭素ガス濃度約３０００ｐｐｍ
に対してガス検知できればよく、検知感度濃度５０ｐｐ
ｍと高感度で高価な一酸化炭素ガスセンサは使用できな
いが、家庭用の可燃性ガスセンサである接触燃焼式ガス
センサが使用可能である。家庭用の接触燃焼式ガスセン
サが対象としている温度範囲は−２０〜４０℃である
が、給湯器に適用される場合の温度範囲は７０〜２３０
℃と高く、広域である。この温度範囲は接触燃焼式ガス
センサに組み込まれている一対のガス検知素子と温度補
償素子の温度補償範囲を越えていて、温度補償は不十分
となる。この温度範囲に対してもガス検知を可能とする
ために、別の測温素子を付加しその出力とブリッジ回路
の出力とを演算して温度補正を行っている。ガス検知素
子と温度補償素子を構成する抵抗体が白金である場合に
は、それらと同じ温度係数の測温素子として、一般温度
測定用である小型の白金薄膜抵抗体が用いられている。
ガス検知素子、温度補償素子および測温素子は、素子間
に温度差が生じないように、給湯器の煙道中に互いに近
接して設置される。

【０００４】この様な従来の高温用ガス検知回路図を図
４に示す。ガス検知素子１と温度補償素子２はバランス
用抵抗１１、１２と共にブリッジ回路の４本の枝辺を成
している。ブリッジ回路には電源Ｅが接続されている。
測温素子３とバランス抵抗１３の直列接続体の両端はブ
リッジ回路の電源Ｅに接続されている。ブリッジ回路の
ガス検知信号出力は第１の差動増幅器２４に接続されて
いる。測温素子３の抵抗１３との接続点に生ずる温度信
号と第１の差動増幅器２４の出力とは第２の差動増幅器
２５に入力される。第２の差動増幅器２５の出力がガス
検知信号である。差動増幅器２４、２５はバッファアン
プであってもよい。

【０００５】第１の差動増幅器２４の出力すなわち第１
の温度補償がなされたガス検知信号は高温或では温度補
償が不足なので、さらに第２の差動増幅器２５に入力さ
れ同時に入力される測温素子からの温度信号と比較演算
される。こうして、第２の温度補償が行われたガス検知
信号が高温用ガス検知回路の出力端子に出力される。一
般に、ガス検知素子が検知対象ガスに接触していないと
きのブリッジ回路またはガス検知回路の出力を０点出力
と言う。通常、２５℃で０点出力が０となるように抵抗
１１、１２、１３を調整しておく。実際には、ガス検知
素子と温度補償素子の熱放射率が異なるため、高温にな
るに従って０点出力の０からのずれは大きくなってく
る。

【０００６】ガス検知動作は、誤報を避けるため、０点
出力が飽和値の９０％に達してから開始する。従って、
０点出力が迅速に飽和値に達することおよび０点出力が
使用温度或で常に小さいことが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の温度補正法で
は、測温素子として使用した白金薄膜抵抗体の熱容量が
ガス検知素子に比較して大きいために、測温素子の熱応
答速度が小さく温度補償が充分に行われてガス検知動作
が開始されるまでに時間を要するという問題があった。

【０００８】この発明の目的は、前記課題を解決し、熱
応答速度の大きいガス検知装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、一対のガス検知素子と温度補償素
子とをその固有の温度補償範囲を越えた高温域で使用す
るために、測温素子を付加して温度補正を行うガス検知
装置において、測温素子の熱容量がガス検知素子の熱容
量または温度補償素子の熱容量のいずれよりも小さいも
のとする。

【００１０】また、前記のガス検知装置において、測温
素子がガス検知素子を構成する抵抗体と同じ抵抗体であ
るものとする。

【００１１】

【作用】ガス検知装置において、測温素子の熱容量をガ
ス検知素子あるいは温度補償素子のそれよりも小さくし
たので、高温の燃焼ガス中で測温素子の温度はガス検知
素子あるいは温度補償素子よりも早く燃焼ガス温度に達
することができる。

【００１２】

【実施例】実施例１ ０点出力の応答速度の改善の実施例を説明する。測温素
子の熱応答速度を大きくするためには測温素子の質量を
少なくし、測温素子の周囲の熱抵抗を小さくする必要が
ある。周囲の熱抵抗の最小化は測温素子の主要構成物で
ある測温抵抗体の周囲に何も存在しないことにより達成
される。測温抵抗体の質量を少なくするためには測温抵
抗体を細く、短くすれば良いが、高温ガスに対する耐久
性、ブリッジ回路における適正な抵抗値などの制約があ
る。これらを考慮し、この発明の熱容量の小さい測温素
子としてガス検知素子に用いられた実績のある白金コイ
ルを用いた。

【００１３】給湯器の煙道中でガス検知素子、温度補償
素子と測温素子間に温度差が生じないよう近接して設置
するために、これら３素子を１個のベース、金網内に収
め、測温素子内蔵接触燃焼式ガスセンサとした。比較の
測温素子内蔵接触燃焼式ガスセンサとして、測温素子と
して従来の白金測温抵抗体を同様に組み立てた。これら
は測温素子内蔵接触燃焼式ガスセンサであるが、ここで
は略してガスセンサと言うことにする。

【００１４】各ガスセンサを図１に示す高温用ガス検知
回路に組み込み、２５℃で０点出力が０となるようそれ
ぞれの抵抗値を調節し、ガスセンサを２５０℃に保持し
ている恒温槽に入れ、０点出力の時間変化を測定した。
その結果を０点出力の応答速度線図として図２に示す。
横軸は時間（分目盛り）、縦軸は０点出力で飽和値を１
とする相対目盛りである。カーブａはこの発明の測温素
子を用いた場合の０点出力、カーブｂは従来の白金測温
抵抗体測温素子を用いた場合の０点出力である。９０％
到達時間はそれぞれ１分、４．５分であり、０点出力の
応答速度は改善されたことが判る。 実施例２ この発明の高温用ガス検知回路をこの発明の白金コイル
を用いたガスセンサおよび比較のため従来の白金薄膜抵
抗体を用いたガスセンサで組み立て、応答速度を測定し
た。０点出力の測定方法と調整法はそれぞれ実施例１に
同じである。

【００１５】その結果をこの発明の高温用ガス検知回路
での０点出力の応答速度線図として図３に示す。図の各
軸等は図２に同じである。カーブｅはこの実施例の場
合、カーブｆは従来の場合である。これらは図２と全く
同じであるが、０点出力自体が２ｍＶと低いので、実用
上の応答時間はより短くなっていることが判る。

【００１６】

【発明の効果】ガス検知回路において、測温素子の熱容
量をガス検知素子あるいは温度補償素子のそれよりも小
さくしたので、高温の燃焼ガス中で測温素子の温度はガ
ス検知素子あるいは温度補償素子よりも早く熱平衡に達
することができ、０点出力の応答速度が大きくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温用ガス検知回路図

【図２】従来の高温用ガス検知回路での測温素子の応答
速度線図

【図３】本発明の高温用ガス検知回路での測温素子の応
答速度線図

【図４】従来の高温用ガス検知回路図

【符号の説明】

１ ガス検知素子 ２ 温度補償素子 ３ 測温素子 １１ 抵抗 １２ 抵抗 １３ 抵抗 ２４ 第１の差動増幅器 ２５ 第２の差動増幅器 ３１ 出力端子 Ｅ 電源 ａ 本発明の測温素子の０点出力 ｂ 従来の測温素子の０点出力 ｅ 本発明の温度センサの０点出力 ｆ 従来の温度センサの０点出力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のガス検知素子と温度補償素子とをそ
   の固有の温度補償範囲を越えた高温域で使用するため
   に、測温素子を付加して温度補正を行うガス検知装置に
   おいて、測温素子の熱容量がガス検知素子の熱容量また
   は温度補償素子の熱容量のいずれよりも小さいことを特
   徴とするガス検知装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のガス検知装置において、
   測温素子がガス検知素子を構成する測温抵抗体と同じ測
   温抵抗体であることを特徴とするガス検知装置。