JP2003294688A - Gas detecting apparatus - Google Patents

Gas detecting apparatus

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JP2003294688A
JP2003294688A JP2002102325A JP2002102325A JP2003294688A JP 2003294688 A JP2003294688 A JP 2003294688A JP 2002102325 A JP2002102325 A JP 2002102325A JP 2002102325 A JP2002102325 A JP 2002102325A JP 2003294688 A JP2003294688 A JP 2003294688A
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JP
Japan
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gas
temperature
power supply
heater
heating element
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Pending
Application number
JP2002102325A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Yoshino
浩二 吉野
Daisuke Betsusou
大介 別荘
Masao Maki
正雄 牧
Katsuhiko Uno
克彦 宇野
Takashi Niwa
孝 丹羽
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Takahiro Umeda
孝裕 梅田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To materilize a highly reliable gas detecting apparatus with resistance to noise. <P>SOLUTION: A control means 9 switches between the ON and OFF of an FET 12 of an electric power supply means 8 by switching the output from a pulse output means 11, and controls electric power supply for a heater 5 as a result. The control means 9 comprises an amplifier 13 and a filter 14 for processing output signals of a gas detector 7 and a determining means 15 for determining the concentration of gas, and determines the concentration of the gas on the basis of the output Vs (t2) of the gas detecting part at a previously set time (at a timing t2 after a minute time Δt after the termination of power supply. By this constitution, it is possible to determine the concentration of the gas without receiving noise during power supply or noise which occurs at the rise and fall of the power. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一酸化炭素などのガ
スの検出を行うガス検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detector for detecting a gas such as carbon monoxide.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種のガス検出装置としては例
えば一酸化炭素検出装置の構成として、特開2000−
346825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ガ
ス検出装置を示すものである。
2. Description of the Related Art As a conventional gas detecting device of this type, for example, a carbon monoxide detecting device is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
There was a thing as described in 346825. FIG. 11 shows the conventional carbon monoxide gas detection device described in the above publication.

【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、5は発熱体としての
ヒータであり、セラミック板6の上に形成されている。
ヒータ5に通電することにより、固体電解質板1と一酸
化炭素酸化触媒4を所定の温度に引き上げ、その結果、
電極2、3間に一酸化炭素濃度に応じた電圧が出力さ
れ、その出力電圧から一酸化炭素濃度を知り、警報を発
し、一酸化炭素中毒事故を未然に防ぐというものであっ
た。
In FIG. 11, 1 is a solid electrolyte plate, 2, 3
Is an electrode, 4 is a carbon monoxide oxidation catalyst, and 5 is a heater as a heating element, which is formed on the ceramic plate 6.
By energizing the heater 5, the solid electrolyte plate 1 and the carbon monoxide oxidation catalyst 4 are raised to a predetermined temperature, and as a result,
A voltage corresponding to the carbon monoxide concentration is output between the electrodes 2 and 3, the carbon monoxide concentration is known from the output voltage, and an alarm is issued to prevent a carbon monoxide poisoning accident.

【0004】また特許第2791473号公報には、ヒ
ータへの電力供給の制御方法に関して、間欠的にパルス
を加えることでヒータ温度を上昇させることや、パルス
の終了前後の任意の時点で一酸化炭素濃度を検出できる
ことが記載されている。
Further, Japanese Patent No. 2791473 discloses a method of controlling power supply to a heater, in which the heater temperature is raised by intermittently applying pulses, or carbon monoxide is added at any time before and after the end of the pulse. It is described that the concentration can be detected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年家屋の高気密高断
熱化が進み、室内の燃焼機器の不完全燃焼、火事に伴う
一酸化炭素ガスによる中毒の危険性が従来より増したと
指摘されている。また高齢者世帯の増加などから、火
事、ガス漏れ事故などの際にいち早く危険を報知する重
要性はますます高まっている。
It has been pointed out that in recent years, houses have become more airtight and highly insulated, and the risk of incomplete combustion of indoor combustion equipment and poisoning due to carbon monoxide gas accompanying a fire has increased more than ever before. . In addition, with the increase in the number of elderly households, the importance of promptly informing of danger in the event of a fire or gas leak is increasing.

【0006】しかしながら前記従来の構成では、図11
の電極2、3間のインピーダンスが極めて高く(100
MΩ以上)、かつ出力が小さい(数十mV程度)という
ことで、ノイズの影響を受けやすい構成である。
However, in the above conventional configuration, FIG.
The impedance between the electrodes 2 and 3 of the
Since it is MΩ or more) and the output is small (about several tens of mV), the structure is easily affected by noise.

【0007】まずヒータへの電力供給量が一定の場合、
ヒータの温度分布が完全に均一ではないし、外部の温度
環境も変化するので、各構成要素の熱膨張の様子が変わ
ったり熱雑音のレベルが変化することが考えられる。ま
たセラミック板6は、ヒータの熱を固体電解質板1と一
酸化炭素酸化触媒4にすみやかに伝達するためには熱的
に短絡したいにも関わらず、ヒータと電極間が短絡しな
いように電気的には絶縁したいという相反する目的のた
めに構成されている。よって熱的な短絡を重視する場合
は、セラミック板6を薄くしてある程度電気的なリーク
を覚悟しなければならない。この場合ヒータと電極間の
リークの問題は、ヒータに電流が流れている時、即ち電
力供給されている時にのみ問題になると考えられる。
First, when the amount of power supplied to the heater is constant,
Since the temperature distribution of the heater is not completely uniform and the external temperature environment also changes, it is possible that the state of thermal expansion of each component changes or the level of thermal noise changes. Further, the ceramic plate 6 is electrically connected so that the heater and the electrode are not short-circuited although it is desired to short-circuit the heater in order to quickly transfer the heat of the heater to the solid electrolyte plate 1 and the carbon monoxide oxidation catalyst 4. They are designed for the conflicting purposes of insulating. Therefore, when importance is attached to a thermal short circuit, it is necessary to make the ceramic plate 6 thin and prepare for an electrical leak to some extent. In this case, the problem of leakage between the heater and the electrodes is considered to be a problem only when current is flowing through the heater, that is, when power is supplied.

【0008】また電力消費量を抑えるためにヒータへの
電力供給を間欠的なパルスで行う場合、外部の温度環境
によって放熱の状態が変わるので温度上昇のスピードが
変化し、さらなる熱膨張の変化や熱雑音のレベル変化が
考えられる。さらにパルスの立ち上がりや立ち下がりに
はスイッチングノイズが発生する問題がある。
Further, when power is supplied to the heater by intermittent pulses in order to suppress the power consumption, the state of heat radiation changes depending on the external temperature environment, so the speed of temperature rise changes, and further changes in thermal expansion and The level of thermal noise may change. Further, there is a problem that switching noise occurs at the rising and falling edges of the pulse.

【0009】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、発熱体への電力供給停止後のガス検出部からの信号
によりガス濃度を判定するように制御することで検出時
のノイズを低減し、ガスを早期に精度よく検出して不完
全燃焼に伴うガス中毒の被害を未然にあるいは最小にと
どめることを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces noise at the time of detection by controlling so as to determine the gas concentration based on a signal from the gas detection unit after the power supply to the heating element is stopped. The purpose of the present invention is to detect gas at an early stage with high accuracy and to minimize the damage of gas poisoning due to incomplete combustion.

【0010】[0010]

【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、本発明のガス検出装置は、所定の温度範囲で
ガス濃度に応じた信号を発生するガス検出部と、前記ガ
ス検出部を加熱する発熱体と、前記発熱体に電力を供給
する電力供給手段と、前記電力供給手段を制御し、前記
発熱体への電力供給停止後の前記ガス検出部からの信号
によりガス濃度を判定する制御手段を備えたものであ
る。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, a gas detecting apparatus of the present invention is a gas detecting section for generating a signal according to a gas concentration in a predetermined temperature range, and the gas detecting section. A heating element that heats the heating element, an electric power supply unit that supplies electric power to the heating element, and a control unit that controls the electric power supply unit to determine the gas concentration based on a signal from the gas detection unit after the supply of electric power to the heating element is stopped. It is provided with a control means for controlling.

【0011】これによって、電力供給中のノイズや、電
力の立ち上がりや立ち下がりに発生するノイズを受けず
にガス濃度を判定することができる。
Thus, the gas concentration can be determined without receiving noise during power supply and noise generated at the rise and fall of power.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明のガス検出
装置は、所定の温度範囲でガス濃度に応じた信号を発生
するガス検出部と、前記ガス検出部を加熱する発熱体
と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、前記
電力供給手段を制御し、前記発熱体への電力供給停止後
の前記ガス検出部からの信号によりガス濃度を判定する
制御手段を備えたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A gas detecting device according to the invention of claim 1 is a gas detecting portion for generating a signal according to a gas concentration in a predetermined temperature range, and a heating element for heating the gas detecting portion. Power supply means for supplying electric power to the heating element, and control means for controlling the power supply means and for determining gas concentration based on a signal from the gas detection unit after the power supply to the heating element is stopped Is.

【0013】また請求項2に記載の発明のガス検出装置
は、制御手段は、発熱体への電力供給停止から一定時間
後にガス濃度を判定するものである。
Further, in the gas detector of the invention described in claim 2, the control means determines the gas concentration after a lapse of a predetermined time from the stop of the electric power supply to the heating element.

【0014】また請求項3に記載の発明のガス検出装置
は、ガス検出部または発熱体の少なくとも一方の温度を
検出する温度検出手段を有し、制御手段は、温度により
ガス濃度を判定する時間を決定するものである。
Further, the gas detector of the invention according to claim 3 has a temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the gas detecting portion and the heating element, and the control means has a time for judging the gas concentration based on the temperature. Is to determine.

【0015】また請求項4に記載の発明のガス検出装置
は、発熱体への電力供給停止後の温度が所定温度に到達
した時にガス濃度を判定するものである。
Further, the gas detector of the invention described in claim 4 judges the gas concentration when the temperature after the power supply to the heating element is stopped reaches a predetermined temperature.

【0016】さらに請求項5に記載の発明のガス検出装
置は、発熱体への電力供給停止時の温度に応じて、ガス
濃度を判定する時間を変更するものである。これによっ
て、電力供給中のノイズや、電力の立ち上がりや立ち下
がりに発生するノイズを受けずにガス濃度を判定するこ
とができる。
Further, in the gas detector of the fifth aspect of the invention, the time for determining the gas concentration is changed according to the temperature when the power supply to the heating element is stopped. As a result, the gas concentration can be determined without receiving noise during power supply or noise generated at the rise or fall of power.

【0017】[0017]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】(実施例1)図1は、本発明の実施例1に
おけるガス検出装置の構成図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of a gas detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

【0019】ガス検出装置は、ガス検出部7、発熱体と
してのヒータ5、電力供給手段8、制御手段9を有して
いる。制御手段9は、タイマー10に基づいた制御を行
うもので、時間によってパルス出力手段11からの出力
(high/low)を切り替えることで電力供給手段
8のFET12のオン・オフを切り替え、結果的にヒー
タ5への電力供給を制御している。また制御手段9は、
ガス検出部7の出力信号を加工するアンプ13、フィル
タ14、およびガス濃度を判定する判定手段15を有し
ており、あらかじめ設定された時間によってガス濃度の
判定を行う構成である。
The gas detector has a gas detector 7, a heater 5 as a heating element, a power supply means 8 and a control means 9. The control means 9 performs control based on the timer 10, and switches the output (high / low) from the pulse output means 11 depending on time to switch the FET 12 of the power supply means 8 on / off, and as a result, The power supply to the heater 5 is controlled. Further, the control means 9
It has an amplifier 13 for processing the output signal of the gas detector 7, a filter 14, and a determination means 15 for determining the gas concentration, and is configured to determine the gas concentration according to a preset time.

【0020】図2はヒータに供給される電力Ph及びガ
ス検出部の出力電圧Vsを示すタイムチャートである。
これはガス濃度が一定の場合であり、(a)はヒータに
供給される電力Phの時間経過を、(b)はガス検出部
の出力電圧Vsの時間経過を示している。
FIG. 2 is a time chart showing the electric power Ph supplied to the heater and the output voltage Vs of the gas detector.
This is the case where the gas concentration is constant, (a) shows the passage of time of the electric power Ph supplied to the heater, and (b) shows the passage of time of the output voltage Vs of the gas detector.

【0021】時間0からt1間に電力を供給することで
ヒータ温度を上げ、結果としてガス検出部の温度も徐々
に上がるが、t1後は自然に温度が下降することにな
る。ガス検出部の出力は、ガス検出部の温度が所定の温
度範囲にあれば、本来はガス濃度に比例した直流電圧を
発生するはずであるが、この場合ヒータからのリークな
どのノイズにより時間0からt1間の出力が複雑な変化
をしている。よって本実施例では、ヒータへの電力供給
をしていない時、具体的には電力供給終了後の微小なΔ
t後のt2のタイミングでガス検出部の出力Vs(t
2)をもとにガス濃度を判定している。Δtをあらかじ
め一定時間として設定している。
By supplying electric power from time 0 to t1, the temperature of the heater is raised and, as a result, the temperature of the gas detecting portion is gradually raised, but the temperature is naturally lowered after t1. The output of the gas detector should originally generate a DC voltage proportional to the gas concentration if the temperature of the gas detector is within a predetermined temperature range. The output between t1 and t1 changes in a complicated manner. Therefore, in the present embodiment, when the electric power is not supplied to the heater, specifically, the small Δ
At the timing of t2 after t, the output Vs (t
The gas concentration is judged based on 2). Δt is set in advance as a fixed time.

【0022】図3はガス濃度とガス検出部の出力Vs
(t2)の相関を示す特性図であり、良好な相関関係に
あるので、Vs(t2)をもとにガス濃度を判定するこ
とが出来る。
FIG. 3 shows the gas concentration and the output Vs of the gas detector.
It is a characteristic diagram showing the correlation of (t2), and since there is a good correlation, the gas concentration can be determined based on Vs (t2).

【0023】ここで、ヒータに供給する電力や、t1、
Δtなどの時間については、ガス検出部の出力を取りこ
む時に、ガス検出部の温度が所定の温度範囲になり、か
つヒータからのリーク、立下りのノイズなどのノイズが
少なくなるように最適化すればよい。
Here, the electric power supplied to the heater, t1,
The time such as Δt should be optimized so that when the output of the gas detection unit is taken in, the temperature of the gas detection unit falls within a predetermined temperature range and noise such as leak from the heater and noise at the fall is reduced. Good.

【0024】一例として、ガス検出部の温度を350℃
にするために、供給電力4W、t1=10ms、Δt=
100μsなどの場合が挙げられる。この構成により、
ガス検出部の温度が所定の温度範囲になり、かつヒータ
への電力供給を停止している時にガス濃度を検出するの
で、電力供給中のノイズや、電力の立ち上がりや立ち下
がりに発生するノイズを受けずにガス濃度を判定するこ
とができる。よってガス検出時のノイズを低減し、ガス
を早期に精度よく検出して不完全燃焼に伴うガス中毒の
被害を未然にあるいは最小にとどめることができる。
As an example, the temperature of the gas detector is set to 350.degree.
Power supply 4W, t1 = 10 ms, Δt =
An example is 100 μs. With this configuration,
Since the gas concentration is detected when the temperature of the gas detection part is within the specified temperature range and the power supply to the heater is stopped, noise during power supply and noise that occurs at the rise and fall of power is eliminated. The gas concentration can be determined without receiving it. Therefore, noise during gas detection can be reduced, gas can be detected accurately at an early stage, and damage of gas poisoning due to incomplete combustion can be prevented or minimized.

【0025】図4はガス検出部7とヒータ5の構成を示
す斜視図である。具体的には検出ガスが一酸化炭素ガス
の場合である。図4において、1は300℃〜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。
FIG. 4 is a perspective view showing the structures of the gas detecting portion 7 and the heater 5. Specifically, it is a case where the detection gas is carbon monoxide gas. In FIG. 4, 1 is 300 ° C. to 500 ° C.
A solid electrolyte plate having oxygen ion conductivity under high temperature of
A pair of electrodes 2 and 3 is provided on the surface, and these electrodes 2 and 3 are formed by electron beam vapor deposition, sputtering or thick film printing. A platinum electrode is usually used as the electrode.

【0026】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検知素子
として動作させる。電極2、3間には一酸化炭素濃度に
応じた電圧が出力される。なお一酸化炭素酸化触媒層4
と電極2、3と固体電解質板1によりガス検出部7が構
成されている。以上のように構成されたガス検出部につ
いて、以下その動作、作用を説明する。
Reference numeral 4 denotes a carbon monoxide oxidation catalyst layer impregnated with a carbon monoxide oxidation catalyst (which is partially cut out in the drawing), which has air permeability and covers the electrode 2. A heater 5 formed on the surface of the ceramic plate 6 by vapor deposition or printing heats the solid electrolyte plate 1 and the carbon monoxide oxidation catalyst layer 4 to operate as a carbon monoxide detection element. A voltage corresponding to the carbon monoxide concentration is output between the electrodes 2 and 3. The carbon monoxide oxidation catalyst layer 4
The electrodes 2, 3 and the solid electrolyte plate 1 constitute a gas detection unit 7. The operation and action of the gas detector configured as above will be described below.

【0027】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。所定温度に加熱されると、一酸化炭素酸
化触媒層4を通過しようとする一酸化炭素ガスは、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O+2e-→O2-な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。
First, the operation of carbon monoxide detection with the above configuration will be described. When heated to a predetermined temperature, the carbon monoxide gas which is about to pass through the carbon monoxide oxidation catalyst layer 4 is oxidized when passing through the carbon monoxide oxidation catalyst layer 4 and does not reach the electrode 2. Therefore, in the vicinity of the electrode 2 in the solid electrolyte plate 1, the oxygen atom adsorbed on the electrode 2 is ionized by the reaction of O + 2e → O 2 .

【0028】一方、電極3の近傍では上記の反応に加え
て、一酸化炭素ガスが到達して来るのでCO+O2-→C
O2+2e-なる反応も起きている。
On the other hand, in the vicinity of the electrode 3, in addition to the above reaction, carbon monoxide gas arrives, so that CO + O 2- → C
O2 + 2e - consisting of reaction it is also happening.

【0029】そして、固体電解質板1の電極2と電極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、一酸化炭素検知素子として動作する。
Then, the electrodes 2 and 3 of the solid electrolyte plate 1
A potential difference is generated between the electrodes 2 and 3 due to the difference in reaction in the vicinity of. That is, the potential difference changes according to the concentration of carbon monoxide, and the device operates as a carbon monoxide detection element.

【0030】ヒータ5はそれぞれ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。
The heater 5 is a heat source for heating the solid electrolyte plate 1 and the carbon monoxide oxidation catalyst layer 4 to a constant temperature so that the respective reactions occur stably.

【0031】ここではガス検出装置の一例として一酸化
炭素検出の例を説明したが、検出部を加熱することによ
ってメタンガス、プロパンガスなどの可燃性ガスを検出
するガス検出装置についても本発明は有効であることは
言うまでもない。
Here, an example of carbon monoxide detection has been described as an example of a gas detection device, but the present invention is also effective for a gas detection device that detects a combustible gas such as methane gas or propane gas by heating the detection portion. Needless to say.

【0032】なお図示しないが、制御手段9から報知手
段に警報命令を出力して、危険報知をすることが考えら
れる。また火災報知機や、ガス漏れ警報機などの別の機
器と組み合わせたり、通信を行って、総合的な危険報知
や表示を行うことも可能である。
Although not shown, it is conceivable to output a warning command from the control means 9 to the notification means to notify the danger. It is also possible to combine with another device such as a fire alarm or a gas leak alarm or to perform communication to perform comprehensive hazard notification and display.

【0033】(実施例2)図5は本発明の実施例2のガ
ス検出装置の構成図である。本実施例では、ガス検出部
7の近傍に温度検出手段としてのサーミスタ16を有し
ている。サーミスタ16と固定抵抗17により基準電圧
18が分圧され、この電圧値により判定手段15はサー
ミスタ16の温度を検出し、ガス検出部7の温度を推定
している。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a block diagram of a gas detector according to Embodiment 2 of the present invention. In this embodiment, a thermistor 16 as a temperature detecting means is provided near the gas detecting section 7. The reference voltage 18 is divided by the thermistor 16 and the fixed resistor 17, and the determination unit 15 detects the temperature of the thermistor 16 based on this voltage value and estimates the temperature of the gas detection unit 7.

【0034】図6はヒータに供給される電力Ph、ガス
検出部7の温度T、及びガス検出部の出力電圧Vsを示
すタイムチャートである。これはガス濃度が一定の場合
であり、(a)はヒータに供給される電力Phの時間経
過を、(b)はガス検出部7の温度Tの時間経過を、
(c)はガス検出部の出力電圧Vsの時間経過を示して
いる。
FIG. 6 is a time chart showing the power Ph supplied to the heater, the temperature T of the gas detector 7, and the output voltage Vs of the gas detector. This is a case where the gas concentration is constant, (a) shows the time passage of the electric power Ph supplied to the heater, (b) shows the time passage of the temperature T of the gas detection unit 7,
(C) shows the passage of time of the output voltage Vs of the gas detector.

【0035】時間0からt3間に電力を供給することで
ヒータ温度を上げ、結果としてガス検出部の温度も徐々
に上がるが、t3後は自然に温度が下降することにな
る。本実施例ではサーミスタによりガス検出部の温度を
推定できるので、温度がT1まで低下した瞬間t4の出
力電圧Vs(t4)を検出することが可能である。よっ
て正確に所定温度T1でのガス濃度の検出が出来る。ガ
ス検出部に温度特性がある場合、一定時間後に検出する
実施例1の方法に比べると、毎回同じ温度での出力信号
を検出することになるので、ガス濃度判定の精度を高く
することが出来る(実施例3)図7は本発明の実施例3
のガス検出装置の構成図である。本実施例では、ヒータ
の抵抗値が温度と相関関係にある場合で、温度検出手段
19を回路素子により構成したものである。ヒータ5に
直列に抵抗20を接続し、ヒータ5の両端の電圧をそれ
ぞれアンプ21、22で増幅し、演算手段23にて温度
を求める構成である。
By supplying electric power from time 0 to t3, the temperature of the heater is raised and, as a result, the temperature of the gas detecting portion is gradually raised, but after t3, the temperature is naturally lowered. In the present embodiment, the temperature of the gas detection portion can be estimated by the thermistor, so it is possible to detect the output voltage Vs (t4) at the instant t4 when the temperature drops to T1. Therefore, the gas concentration at the predetermined temperature T1 can be accurately detected. When the gas detection unit has a temperature characteristic, the output signal at the same temperature is detected every time as compared with the method of the first embodiment in which the gas detection unit detects the gas after a certain period of time, so that the accuracy of gas concentration determination can be improved. (Embodiment 3) FIG. 7 shows Embodiment 3 of the present invention.
It is a block diagram of the gas detection apparatus of. In this embodiment, when the resistance value of the heater has a correlation with the temperature, the temperature detecting means 19 is composed of a circuit element. A resistor 20 is connected to the heater 5 in series, the voltages across the heater 5 are amplified by amplifiers 21 and 22, respectively, and the temperature is calculated by the calculation means 23.

【0036】図8は、ヒータ温度とヒータ抵抗の特性図
である。あらかじめヒータの温度と抵抗値の関係を求め
ておけば、抵抗値を検出することで温度を求めることが
可能となる。抵抗値はヒータにかかる電圧と電流の比な
ので、電流が流れている場合はリアルタイムで検出する
ことができる。たとえば図7のヒータ5の上側の電圧を
Vh(+)、下側の電圧をVh(−)、直列抵抗20の
抵抗値をR1とすれば、ヒータの抵抗値は、(Vh
(+)−Vh(−))/(Vh(−)/R1)である。
ただしこの方法は、ヒータへの電力供給が無い場合は電
流が流れないため抵抗値が求まらないことに注意が必要
である。また演算手段23に入る電圧はアンプ21、2
2を介したものなので、アンプゲインで割った値で演算
しなければならない。
FIG. 8 is a characteristic diagram of heater temperature and heater resistance. If the relationship between the heater temperature and the resistance value is obtained in advance, the temperature can be obtained by detecting the resistance value. Since the resistance value is the ratio of the voltage and current applied to the heater, it is possible to detect in real time when current is flowing. For example, assuming that the upper voltage of the heater 5 in FIG. 7 is Vh (+), the lower voltage is Vh (-), and the resistance value of the series resistor 20 is R1, the heater resistance value is (Vh
(+)-Vh (-)) / (Vh (-) / R1).
However, it should be noted that in this method, when the electric power is not supplied to the heater, the resistance value cannot be obtained because the current does not flow. Further, the voltage input to the calculation means 23 is the amplifier 21 or 2.
Since it is through 2, it must be calculated by the value divided by the amplifier gain.

【0037】図9はヒータに供給される電力Ph(ある
いはヒータ5上側の電圧Vh(+))、ヒータ下側の電
圧Vh(−)、演算手段23で求めた温度T、及びガス
検出部の出力電圧Vsを示すタイムチャートである。こ
れはガス濃度が一定の場合であり、また電力供給を時間
幅のせまいパルス制御により行ったものである。(a)
はヒータに供給される電力Ph(あるいはヒータ5上側
の電圧Vh(+))の時間経過を、(b)はヒータ下側
の電圧Vh(−) の時間経過を、(c)は演算手段2
3で求めた温度Tの時間経過を、(d)はガス検出部の
出力電圧Vsの時間経過を示している。Vh(+)、直
列抵抗20の抵抗値が一定なので、(b)Vh(−)は
電流の変化を示すと考えてもよい。当初はヒータ温度が
低いので抵抗値が低く、よって電流値が大きくなるが、
ヒータ温度が高くなると抵抗値が上がるため、徐々に電
流値が下がって行く。このときのヒータ温度は(c)の
実線のように計算でき、設定温度T2を越えた時点で電
力供給を停止させるものとする。実際にはT2を超えて
からのオーバーシュートで停止時t5の温度がT3とな
るとすると、これに応じてΔt2を変更してt6を決定
し、推定温度T4の時のVs(t6)を検出してガス濃
度判定を行うものである。一例として図10にT3とΔ
t2の相関を特性図として示した。オーバーシュートが
大きい時はT3が大きくなってしまうのでΔt2を長く
して温度低下させ、オーバーシュートが少ない時はΔt
2を短くしてあまり温度低下させない、というような制
御をすることで、常に温度T4でガス濃度判定するよう
に補正している。
FIG. 9 shows the electric power Ph supplied to the heater (or the voltage Vh (+) on the upper side of the heater 5, the voltage Vh (-) on the lower side of the heater, the temperature T obtained by the calculating means 23, and the gas detection unit. It is a time chart which shows output voltage Vs. This is the case where the gas concentration is constant, and the power supply is performed by the narrow pulse control of the time width. (A)
Is the electric power Ph supplied to the heater (or the voltage Vh (+) on the upper side of the heater 5), (b) is the voltage Vh (-) on the lower side of the heater, and (c) is the calculating means 2
3, the time T of the temperature T obtained in 3 is shown, and (d) shows the time passage of the output voltage Vs of the gas detection unit. Since Vh (+) and the resistance value of the series resistor 20 are constant, (b) Vh (-) may be considered to indicate a change in current. Initially, the heater temperature is low, so the resistance value is low, so the current value is large, but
As the heater temperature rises, the resistance value rises, so the current value gradually drops. The heater temperature at this time can be calculated as shown by the solid line in (c), and the power supply is stopped when the temperature exceeds the set temperature T2. In reality, if the temperature at stop t5 becomes T3 due to overshoot after exceeding T2, Δt2 is changed accordingly to determine t6, and Vs (t6) at the estimated temperature T4 is detected. To determine the gas concentration. As an example, in FIG. 10, T3 and Δ
The correlation of t2 is shown as a characteristic diagram. When the overshoot is large, T3 becomes large, so Δt2 is lengthened to decrease the temperature, and when the overshoot is small, Δt is increased.
By performing control such that 2 is shortened and the temperature is not lowered so much, correction is performed so that the gas concentration is always determined at the temperature T4.

【0038】なお、本実施例では電力供給を停止する場
合、電力Phから電力0に落としていたが、そうではな
くて大電力Phから微小な電力Plowに切りかえると
いう方法がある。微小でも電流を流せば抵抗値が計算で
きるため、図9(c)で破線で示した推定温度が実際に
計算できることになり、正確な温度に基づいた制御が可
能となる。ただし、微小な電力によってどの程度ノイズ
が発生するのか、ノイズの大きさを見て採用するかどう
か判断しなければならない。
In this embodiment, when the power supply is stopped, the power Ph is reduced to 0, but instead of this, there is a method of switching from the large power Ph to the minute power Plow. Since the resistance value can be calculated even if a small amount of current is applied, the estimated temperature shown by the broken line in FIG. 9C can be actually calculated, and control based on accurate temperature becomes possible. However, it is necessary to judge how much noise is generated by a small amount of electric power, and whether or not to adopt it by observing the size of the noise.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように、請求項1から5に記載の
ガス検出装置は、所定の温度範囲でガス濃度に応じた信
号を発生するガス検出部と、前記ガス検出部を加熱する
発熱体と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段
と、前記電力供給手段を制御し、前記発熱体への電力供
給停止後の前記ガス検出部からの信号によりガス濃度を
判定する制御手段を備えたものである。
As described above, the gas detecting device according to the first to fifth aspects includes a gas detecting section for generating a signal according to the gas concentration within a predetermined temperature range, and heat generation for heating the gas detecting section. A body, an electric power supply means for supplying electric power to the heating element, and a control means for controlling the electric power supply means and for determining a gas concentration by a signal from the gas detection unit after the electric power supply to the heating element is stopped. Be prepared.

【0040】これによって、電力供給中のノイズや、電
力の立ち上がりや立ち下がりに発生するノイズを受けず
にガス濃度を判定することができる。よってガス検出時
のノイズを低減し、ガスを早期に精度よく検出して不完
全燃焼に伴うガス中毒の被害を未然にあるいは最小にと
どめることができる。
As a result, the gas concentration can be determined without receiving noise during power supply and noise generated at the rise and fall of power. Therefore, noise during gas detection can be reduced, gas can be detected accurately at an early stage, and damage of gas poisoning due to incomplete combustion can be prevented or minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1におけるガス検出装置の構成
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1におけるヒータへの供給電力
及びガス検出部の出力電圧を示すタイムチャート
FIG. 2 is a time chart showing the power supplied to the heater and the output voltage of the gas detection unit in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1のガス濃度−ガス検出部の出
力電圧特性図
FIG. 3 is a gas concentration-output voltage characteristic diagram of the gas detection unit according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例1におけるガス検出部とヒータ
の構成を示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a gas detection unit and a heater according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2におけるガス検出装置の構成
FIG. 5 is a configuration diagram of a gas detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例2におけるヒータへの供給電
力、ガス検出部の温度及びガス検出部の出力電圧を示す
タイムチャート
FIG. 6 is a time chart showing the power supplied to the heater, the temperature of the gas detection unit, and the output voltage of the gas detection unit according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例3におけるガス検出装置の構成
FIG. 7 is a configuration diagram of a gas detection device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例3のヒータ温度−ヒータ抵抗特
性図
FIG. 8 is a heater temperature-heater resistance characteristic diagram of the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例3におけるヒータへの供給電力
(あるいはヒータ上側の電圧)、ヒータ下側の電圧、演
算手段で求めた温度及びガス検出部の出力電圧を示すタ
イムチャート
FIG. 9 is a time chart showing the electric power supplied to the heater (or the voltage on the upper side of the heater), the voltage on the lower side of the heater, the temperature obtained by the calculating means, and the output voltage of the gas detection unit according to the third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例3の温度−判定時間特性図FIG. 10 is a temperature-judgment time characteristic diagram of the third embodiment of the present invention.

【図11】従来の一酸化炭素ガス検出装置の構成図FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional carbon monoxide gas detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ヒータ(発熱体) 7 ガス検出部 8 電力供給手段 9 制御手段 16 サーミスタ(温度検出手段) 19 温度検出手段 5 Heater (heating element) 7 Gas detector 8 power supply means 9 Control means 16 Thermistor (temperature detection means) 19 Temperature detecting means

フロントページの続き (72)発明者 牧 正雄 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 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 丹羽 孝 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 Fターム(参考) 2G004 BB04 BC02 BF07 BJ02 BK01 BL06 BL10 BM04 BM09 Continued front page    (72) Inventor Masao Maki             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiko Uno             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Niwa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Kunihiro Tsuruta             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Takahiro Umeda             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 2G004 BB04 BC02 BF07 BJ02 BK01                       BL06 BL10 BM04 BM09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の温度範囲でガス濃度に応じた信号
を発生するガス検出部と、前記ガス検出部を加熱する発
熱体と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、
前記電力供給手段を制御し、前記発熱体への電力供給停
止後の前記ガス検出部からの信号によりガス濃度を判定
する制御手段を備えたガス検出装置。
1. A gas detecting section for generating a signal according to a gas concentration within a predetermined temperature range, a heating element for heating the gas detecting section, and an electric power supply means for supplying electric power to the heating element.
A gas detection device comprising: a control unit that controls the power supply unit and determines a gas concentration based on a signal from the gas detection unit after the power supply to the heating element is stopped.
【請求項2】 制御手段は、発熱体への電力供給停止か
ら一定時間後にガス濃度を判定する請求項1記載のガス
検出装置。
2. The gas detection device according to claim 1, wherein the control means determines the gas concentration after a lapse of a fixed time from the stop of the power supply to the heating element.
【請求項3】 ガス検出部または発熱体の少なくとも一
方の温度を検出する温度検出手段を有し、制御手段は、
温度によりガス濃度を判定する時間を決定する請求項1
記載のガス検出装置。
3. A temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the gas detecting portion and the heating element, wherein the control means comprises:
The time for determining the gas concentration is determined by the temperature.
The gas detector described.
【請求項4】 発熱体への電力供給停止後の温度が所定
温度に到達した時にガス濃度を判定する請求項3記載の
ガス検出装置。
4. The gas detection device according to claim 3, wherein the gas concentration is determined when the temperature after the power supply to the heating element is stopped reaches a predetermined temperature.
【請求項5】 発熱体への電力供給停止時の温度に応じ
て、ガス濃度を判定する時間を変更する請求項3記載の
ガス検出装置。
5. The gas detection device according to claim 3, wherein the time for determining the gas concentration is changed according to the temperature when the power supply to the heating element is stopped.
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