JP2002090333A

JP2002090333A - 一酸化炭素の検知装置

Info

Publication number: JP2002090333A
Application number: JP2000279657A
Authority: JP
Inventors: Takashi Niwa; 孝丹羽; Masao Maki; 正雄牧; Katsuhiko Uno; 克彦宇野; Kunihiro Tsuruta; 邦弘鶴田; Takahiro Umeda; 孝裕梅田; Makoto Shibuya; 誠澁谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電力を電池から長時間供給することを可能に
することによって、取付け場所を制限されないようにす
る。【解決手段】一定温度に加熱することにより一酸化炭
素を検出する一酸化炭素検出部７、一酸化炭素検出部７
に近接設置したヒータ５、ヒータ５への通電を制御する
リレー制御手段１１及びヒータ５の温度検出手段９とを
備え、ヒータ５への通電を間歇的に行ない温度制御して
いる。これによって、精度良く一酸化炭素を検知するこ
とができると共に消費電力を低減することができる。

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センサの
検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の一酸化炭素センサの検知
装置は、例えば、特開２０００−９７９０４号公報に記
載されているようなものがあった。図１１は前記公報に
記載された従来の一酸化炭素センサの検知装置を示すも
のである。

【０００３】図１１において１は固体電解質板、２、３
は電極、４は一酸化炭素酸化触媒層、５はヒータ、８は
増幅器である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、固体電解質板１、一酸化炭素酸化触媒層４
を加熱し、一酸化炭素検出能を発揮させるためのヒータ
５は連続通電して温度を一定に保ち、連続的に出力され
る電極２、３間の電圧を増幅する構成であるので、ヒー
タ５に連続通電を行なっていた。またヒータ５で消費さ
れる電力は、周囲の雰囲気温度を上げるのに無駄に消費
されている。したがって消費電力が大きくなり、家庭用
の商用電源から電力を供給しなければならず、一酸化炭
素センサの検出装置の取付け場所が商用電源が設置され
ている場所に制限されるという課題を有していた。

【０００５】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、電力消費の少ない一酸化炭素センサの検知装置を提
供し、電力を電池から長時間供給することを可能にする
ことによって、取付け場所の制限をなくすることを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の一酸化炭素センサの検知装置は、一
酸化炭素検出部を加熱する発熱体と、この発熱体を加熱
制御する加熱手段と、発熱体の温度を検出する温度検出
手段と、温度検出手段からの温度検出信号に同期して一
酸化炭素検出部からの出力信号を増幅する増幅部とを備
えたものである。

【０００７】これによって、一酸化炭素の検知装置のう
ち、最も電力を消費する発熱体の消費電力が低減され、
電池による長時間の駆動が可能となり、したがって取付
け場所の制限をなくすることが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、一定温
度に加熱されることにより、一酸化炭素を検出する能力
を有し検出濃度を電圧で出力する一酸化炭素検出部、一
酸化炭素検出部に近接設置した発熱体と発熱体を間歇的
に加熱する一酸化炭素検出部の加熱手段、発熱体の温度
検出手段、温度検出手段からの温度検出信号に同期して
一酸化炭素検出部からの出力電圧を増幅して出力する電
圧増幅部と増幅電圧処理部からなる構成とすることによ
って、発熱体の消費電力が低減され、全体としての消費
電力が小さくなり、電池での長時間の駆動が可能とな
り、取付け場所の制限もなくすることが可能となる。

【０００９】また請求項２に記載の発明は、特に請求項
１記載の発熱体の温度検出手段からの温度検出信号を間
歇的な発熱体の加熱の停止期間に動作させ、発熱体が放
熱していく過程での発熱体の温度を検出することによ
り、加熱電力の加わらない状態での安定した温度、電極
間電圧を検出することにより、精度良く一酸化炭素の検
知を行なうものである。

【００１０】また請求項３に記載の発明は、特に請求項
１記載の発熱体の温度検出手段を、電源切換用リレー群
により電源を加熱用電源から速やかに検出用電源に切換
えた時に、検出用電源と固定抵抗と発熱体により、発熱
体の温度検出手段を構成したものであり、検出用電源電
圧を発熱体の抵抗値と固定抵抗の比で分割して測定し、
発熱体の抵抗値を知り、抵抗対温度特性から発熱体の温
度を検出するものである。

【００１１】また請求項４に記載の発明は、特に請求項
３記載の電源切換用リレー群への駆動信号を発熱体の間
歇加熱に連動して出力されるようにしたものであり、発
熱体の加熱が停止している間、連続的に発熱体の抵抗変
化を測定することが可能となり、精度良く、温度検出信
号を発することができる。

【００１２】また請求項５に記載の発明は、特に請求項
３記載の電源切換用リレー群をフォトモスリレーで構成
したものであり、機械的接点式リレーに比して、高速で
接点の開閉が可能となるとともに、信号入力と接点が絶
縁され、光信号で駆動されるので、駆動時に装置の誤動
作につながる雑音電圧の発生や、接点の融着に伴う回路
不良を防止できる。また低消費電力であるので、回路全
体の電力の低減をも図ることができる。

【００１３】また請求項６に記載の発明は、特に請求項
３記載の電源切換用リレー群の接点は複数個のフォトモ
スリレーの接点を並列に接続して構成したことにより、
接点間のＯＮ時の複合抵抗の値を小さくすることがで
き、分割電圧から発熱体の抵抗値を求め、発熱体の温度
を測定する時に、精度良く温度を検出することが可能と
なる。

【００１４】また請求項７に記載の発明は、特に請求項
１記載の電圧増幅部を温度検出信号の立上がりに同期し
て増幅出力を保持するラッチ部を設けたものであり、発
熱体の温度が最適になった時の電極間出力を増幅した
後、保持することにより、一酸化炭素の検知精度を高め
ることができる。

【００１５】さらにまた請求項８に記載の発明は、特に
請求項１記載の電圧増幅部を温度検出信号の立上がりに
同期して増幅出力を増幅信号処理部へ入力する構成とし
たものであり、温度検出信号出力時の増幅信号を増幅処
理部へ入力し、その情報に基づいて処理することによ
り、正確な一酸化炭素検知を行なうことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１７】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おける一酸化炭素の検知装置の構成図である。

【００１８】図１において、１は４００℃〜５００℃の
高温下で酸素イオン導電性を有する固体電解質板で、そ
の表面には一対の電極２、３を設置し、これらの電極
２、３は、エレクトロンビーム蒸着またはスパッタリン
グまたは厚膜印刷法により形成されている。電極は通常
白金電極が用いられる。

【００１９】また、４は一酸化炭素の酸化触媒を含浸保
持した一酸化炭素酸化触媒層（図は一部分切り欠いて描
いている）で、通気性を有し、電極２を覆っている。そ
して、５はセラミック板６の表面に蒸着もしくは印刷に
よって形成されたヒータであり、固体電解質板１および
一酸化炭素酸化触媒層４を加熱して一酸化炭素センサと
して動作させる。固体電解質板１とセラミック板６と一
酸化炭素酸化触媒層４によって一酸化炭素検出部７を構
成しているものである。

【００２０】８はヒータ５の温度を検出する温度検出手
段９からの出力信号に同期して電極２、３間の電圧を増
幅して出力する増幅器、１０は増幅器８の出力が入力さ
れる増幅電圧処理部である。１１はリレー接点１３の開
閉を制御するリレー制御手段であり、１２はリレー接点
１３を介してヒータ５につながっている加熱用電源であ
る。またリレー制御手段１１の出力は温度検出手段９に
も入力されている。

【００２１】以上のように構成された一酸化炭素の検知
装置について、以下その動作、作用を説明する。

【００２２】図２は電極間出力と一酸化炭素濃度の関係
を示す図である。温度が低過ぎると出力は大きいが、検
出に時間がかかり、また一酸化炭素ガスの電極２、３表
面への吸着が起こり、一酸化炭素センサとしての動作が
保証されない。温度が高くなると、出力は小さくなる
が、一酸化炭素ガスの電極２、３表面への吸着は起こら
ず、感度は良くなる。従って温度を検出し、最適な温度
の下での電極２、３間出力を検出する必要がある。

【００２３】まず上記の構成による一酸化炭素検出の作
用を説明する。一定温度に加熱されると、一酸化炭素酸
化触媒層４を通過した一酸化炭素ガスは、一酸化炭素酸
化触媒層４を通過する時に酸化されて電極２には到達し
ない。従って、固体電解質板１中の電極２の近傍では式
（１）で示される反応によって電極２に吸着された酸素
原子がイオン化される。

【００２４】Ｏ＋２ｅ^-→Ｏ^2- 式（１）一方、電極３の近傍では式（１）で示される反応に加え
て、一酸化炭素ガスが到達してくるので式（２）で示さ
れる反応も起きている。

【００２５】ＣＯ＋Ｏ^2-→ＣＯ２＋２ｅ^- 式（２）そして、固体電解質板１の電極２と３の近傍での反応の
差によって電極２、３間に電位差が発生する。すなわち
一酸化炭素の濃度に応じて電位差が変化し、一酸化炭素
センサとして動作する。

【００２６】ヒータ５は式（１）、式（２）の反応が安
定して起こるように、固体電解質板１、一酸化炭素酸化
触媒層４を一定の温度に加熱するための熱源である。

【００２７】温度検出手段９はヒータ５の温度を検出
し、式（１）及び式（２）の反応が起こる温度に達した
ことを検出した時、増幅器８へ信号を出力し、その信号
を受けて増幅器８は電極１、２間の電圧を増幅し、増幅
電圧処理部１０へ出力する。またリレー制御手段１１は
加熱用電源１２の電圧をリレー接点１３を開閉すること
によってヒータ５に間歇的に供給する。

【００２８】以上のように本実施例においては、ヒータ
５に間歇的に電圧を供給して適温になった時に電極２、
３間の出力を増幅出力する構成によって、一酸化炭素検
出部７の温度が検出に最適な温度に達した時にのみ検出
することができるので一酸化炭素の検出精度を維持で
き、しかもヒータ５を間歇的に駆動しているので、消費
電力を小さく押さえることが出来る。例をあげると９０
秒電圧供給、１０秒供給停止の動作を繰り返すと、時間
平均で、連続駆動の時の１／１０の消費電力で済むこと
になる。従って、一酸化炭素の検知装置の駆動用に市販
の乾電池などを採用し、長期間の一酸化炭素の検知動作
を行なうことがことが可能となる。

【００２９】（実施例２）図３は、本発明の実施例２に
おける一酸化炭素の検知装置の温度検出信号のタイムチ
ャートであり、（ａ）は発熱体の加熱状態、（ｂ）は温
度検出手段の出力信号を表わしている。図１において、
リレー制御手段１１から、温度検出手段９へ信号を送る
構成としたものである。リレー制御手段１１から温度検
出手段９へ送られる信号により、温度検出手段１１はヒ
ータ５の加熱状態を認識し、図３に示すように、加熱が
停止した後にヒータ５が放熱していく過程での温度検出
を行ない、温度検出信号を増幅器８へ信号を出力する。
その信号を受けて増幅器８は電極１、２間の電圧を増幅
し、増幅電圧処理部１０へ出力する。

【００３０】以上のように、本実施例においては、ヒー
タ５の加熱停止中に電極１、２間の電圧を検出、増幅の
一連の処理を行なうことにより、ヒータ５通電時のノイ
ズ電圧が電極間に悪影響を与えるのを避けることが出
来、精度良く一酸化炭素濃度の検出を行なうことが可能
となる。

【００３１】（実施例３）図４はヒータ５の抵抗対温度
特性図であり、その抵抗対温度特性は正の温度勾配を有
している。また、図５はヒータ５の抵抗対温度特性から
ヒータ５の温度検知を行なう本発明の実施例３における
一酸化炭素の検知装置の構成図である。

【００３２】図４からヒータ５の抵抗値を知ることがで
きれば、ヒータ５の温度を検知できることがわかる。図
５では検出用電源１４の電圧を固定抵抗１５とヒータ５
に電源切換用リレー群１６（ここでは一対）を介して印
加し、固定抵抗１５の両端の電圧を検出電圧比較手段１
７で比較電圧１８と比較する構成としている。

【００３３】以上のような構成によって、検出電圧比較
手段１７によって分割電圧と比較電圧１８が比較され、
信号が出力される。この出力信号が温度検出信号とな
り、増幅器８への入力信号となる。以上のように図４に
示したヒータ５の抵抗温度特性を利用することにより、
発熱元の温度をより正確に検知できることになり、一酸
化炭素検知精度を一層高めることができる。

【００３４】（実施例４）図６は実施例４の一酸化炭素
の検知装置の構成図である。実施例４と実施例３の異な
る点は、リレー制御手段１１からの信号で電源切換用リ
レー群１６を制御したところにある。以上の構成によ
り、ヒータ５の加熱が停止している時にヒータ５の温度
を測定することが可能となり、電極２、３間電圧に印加
されるノイズ電圧レベルが低減され、かつ発熱元の抵抗
値変化から直接温度を測定することにより、一酸化炭素
検知精度を一層高めることができる。

【００３５】（実施例５）図７は実施例５の一酸化炭素
の検知装置の構成図である。電源切換用リレー群１６は
信号入力と接点出力が電気的に絶縁され光信号で接点が
駆動されるフォトモスリレー１９で構成されており、リ
レー制御手段１１からの信号が信号入力２０に入力さ
れ、ＬＥＤ２１が光を発し、フォトトランジスタ２２が
光を受けてＯＮすることにより導通するものである。以
上の構成によると、入力側と接点側は電気的に高い絶縁
性を保つことが出来、ノイズ電圧レベルが低減され、一
酸化炭素検知精度を一層高めることができる。

【００３６】（実施例６）図８は実施例６の一酸化炭素
の検知装置の構成図である。電源切換用リレー群１６は
信号入力と接点出力が電気的に絶縁され光信号で接点が
駆動されるフォトモスリレー１９を並列接続することで
構成されているものである。以上の構成によると、入力
信号２０側に信号が入力されると、並列接合された接点
側２３も導通する。その際、並列接合されているので、
導通時の抵抗が小さくなり、ヒータ５の抵抗値の測定の
精度、すなわちヒータ５の温度測定の精度を向上させる
ことができる。

【００３７】（実施例７）図９は実施例７の一酸化炭素
の検知装置の構成図である。温度検出手段９からの信号
は増幅器８とラッチ部２４に入力され、増幅部８からの
出力はラッチ部２４から増幅電圧処理部１０に送られ、
次に温度検出手段９からの信号が送られてくるまで更新
されない。以上の構成により、最適なヒータ５の温度の
時に検出された電極２、３間電圧の増幅後の出力を得る
ことができ、一酸化炭素検知精度を一層高めることがで
きる。

【００３８】（実施例８）図１０は実施例８の一酸化炭
素の検知装置の構成図である。温度検出手段９からの信
号は増幅器８と増幅電圧処理部１０に入力される。増幅
部８からの出力は、温度検出手段９からの信号に同期し
て増幅電圧処理部１０に送られ、次に温度検出手段９か
らの信号が送られてくるまで更新されない。以上の構成
により、最適なヒータ５の温度の時に検出された電極
２、３間電圧の増幅後の出力を得ることができ、一酸化
炭素検知精度を一層高めることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１から８に記載の
発明によれば、電力消費の少ない一酸化炭素センサの制
御装置を提供し、電力を電池から長時間供給することを
可能にすることによって、取付け場所の制限をなくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１、２における一酸化炭素の検
知装置の構成図

【図２】同装置における電極間出力と一酸化炭素濃度の
関係を示す特性図

【図３】本発明の本発明の実施例２における一酸化炭素
の検知装置の温度検出信号のタイムチャート

【図４】本発明の実施例３の一酸化炭素の検知装置にお
けるヒータの抵抗対温度特性図

【図５】同装置の構成図

【図６】本発明の実施例４における一酸化炭素の検知装
置の構成図

【図７】本発明の実施例５における一酸化炭素の検知装
置の構成図

【図８】本発明の実施例６における一酸化炭素の検知装
置の構成図

【図９】本発明の実施例７における一酸化炭素の検知装
置の構成図

【図１０】本発明の実施例８における一酸化炭素の検知
装置の構成図

【図１１】従来の一酸化炭素の検知装置の構成図

【符号の説明】

１固体電解質板２、３電極４一酸化炭素酸化触媒層５ヒータ６セラミック板７一酸化炭素検知部８増幅器９温度検知手段１０増幅電圧処理部１１リレー制御手段１３リレー接点１４検出用電源１５固定抵抗１６電源切換用リレー群１７検出電圧比較手段１９フォトモスリレー２４ラッチ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇野克彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者鶴田邦弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者梅田孝裕大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者澁谷誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BC03 BD04 BE12 BE22 BF05 BF07 BJ02 BL08 BL19 BM04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一酸化炭素を検出する一酸化炭素検出部
と、この一酸化炭素検出部を加熱する発熱体と、この発
熱体を加熱制御する加熱手段と、前記発熱体の温度を検
出する温度検出手段と、この温度検出手段からの温度検
出信号に同期して前記一酸化炭素検出部からの出力信号
を増幅する増幅部とを備えた一酸化炭素の検知装置。
【請求項２】温度検出手段からの温度検出信号は発熱
体の加熱が停止した後に出力される請求項１記載の一酸
化炭素の検知装置。
【請求項３】温度検出手段は、検出用電源、固定抵
抗、検出電圧比較手段及び検出用電源からの電圧を発熱
体に印加する電源切換用リレー群を有する請求項１記載
の一酸化炭素の検知装置。
【請求項４】電源切換用リレー群への駆動信号は発熱
体の間歇加熱に連動して出力される請求項３記載の一酸
化炭素の検知装置。
【請求項５】電源切換用リレー群は信号入力と接点出
力が電気的に絶縁され光信号で駆動されるフォトモスリ
レーで構成した請求項３又は４記載の一酸化炭素の検知
装置。
【請求項６】電源切換用リレー群の接点は複数個のフ
ォトモスリレーの接点を並列に接続して構成した請求項
３記載の一酸化炭素の検知装置。
【請求項７】電圧増幅部は温度検出信号の立上がりに
同期して増幅出力を保持するラッチ部を有する請求項１
記載の一酸化炭素の検知装置。
【請求項８】増幅部からの信号を処理する増幅信号部
を設け、電圧増幅部は温度検出信号の立上がりに同期し
て増幅出力を前記増幅信号処理部へ入力する請求項１記
載の一酸化炭素の検知装置。