JP2005300448A

JP2005300448A - ガス検出装置及び警報器

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Publication number: JP2005300448A
Application number: JP2004120040A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Takashima; 裕正高島; Hideki Takahashi; 英樹高橋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP4728589B2

Abstract

【課題】製造工程を簡単化することができるガス検出装置を提供する。
【解決手段】抵抗値変更要求手段３０ａ１が検出抵抗部ＲＬに複数の設定用抵抗値への変更を任意の順番で要求すると、測定抵抗部ＲＬはその設定用抵抗値に抵抗値を変更する。その設定用抵抗値に対応して半導体式ガスセンサ２１が出力したセンサ出力を示すセンサ出力情報を設定用抵抗値に関連付けてセンサ出力情報生成手段３０ａ２が生成すると、該センサ出力情報はセンサ出力情報記憶手段４０ｂに記憶される。センサ出力情報記憶手段４０ｂのセンサ出力情報の中から、基準センサ出力情報記憶手段４０ａ１の基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報をセンサ出力情報抽出手段３０ａ３が抽出すると、該センサ出力に関連付けられた設定用抵抗値への変更を抵抗値変更要求手段３０ａ１が検出抵抗部ＲＬに要求し、測定抵抗部ＲＬはその設定用抵抗値に抵抗値を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス検出装置及び警報器に関し、より詳細には、ガスに感応する半導体式ガスセンサに直列接続した検出抵抗部の両端間に現れる電位差の変化量を前記半導体式ガスセンサのセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて前記ガスの濃度を検出するガス検出装置、及び、該ガス検出装置を備える警報器に関するものである。

一般住宅等には、ガス漏れや一酸化炭素ガスを検出して警報を発する警報器が設置されている。そして、このような警報器は、半導体式や接触燃焼式等のガスセンサを備えており、このガスセンサの出力変化に基づいてガス漏れ、一酸化炭素ガスの有無を判定するように構成されている。

また、警報器の設置後、周囲の温度変化や雑ガス等によってガスがない状態におけるガスセンサの出力レベル（以下、エアレベルという）が変化する場合があり、このエアレベルが変化すると、出荷時等に設定したガスセンサの出力に対する警報点等も変化してしまい、利用者等が気づかないうちに警報器の検出精度が低下してしまい、誤報が生じる等の問題が発生する可能性があった。

このような問題を解消する警報器が提案されている。この警報器は、ガスセンサの出力に基づいて統計値を算定し、この統計値に基づいてガスセンサの周囲環境のエアレベルの変化状態を判定し、信頼性の向上を図ることで、誤報が生じる等の問題の発生の防止を図ってきた（特許文献１参照）。
特開２００２−２２８６１３号公報

警報器に用いるガスセンサはさらに、上述した問題の他にも、その構造的な問題、製造を行う上での季節的な問題、センサ材料そのもののばらつき等によってガスセンサの特性がかなり大きな範囲でばらついてしまうという問題があった。そして、警報器の製造ラインにおいては、製造に用いるガスセンサのばらつきが大きい場合、非常に悪い中から適したガスセンサを選別して使用しなければならず、歩留まりを低くする要因となっていた。

このようなガスセンサのばらつきに対応する方法として、例えば、一酸化炭素ガス検出用のガスセンサに対しては、設定濃度付近の検出ガスに対するガスセンサの抵抗値にてランク分けを行い、ガスセンサの出力変化を電位差の変化量として捉えるためにガスセンサに直列接続した検出抵抗の抵抗値を、ガスセンサのランクに対応させて変更することで対応してきた。

例えば、一酸化炭素ガスの濃度が１００ｐｐｍにおいて、Ａランクは、ガスセンサの抵抗値が１〜５ｋΩの場合に検出抵抗を３ｋΩとし、Ｂランクは、抵抗値が５〜１０ｋΩの場合に検出抵抗をが７ｋΩとし、Ｃランクは、抵抗値が１０〜３０ｋΩの場合に検出抵抗を２０ｋΩとするというようにランク分けされる。

この方法は、広範囲にばらついたガスセンサを有効に、かつ精度を低下させることなく使用できるという利点はあったが、警報器を製造するという点については、ガスセンサのランクに応じて配線基板の抵抗を変更しなければならいという問題点があった。

図７は従来の警報器におけるガス検出回路の一例を示す図であり、図７に示すように、従来の警報器は、電源回路部１０、検出回路部２０等を含んで構成している。電源回路部１０は、検出回路部２０にプレート電圧を印加する第１電源１１と、後述する半導体式センサ２１にヒーター電圧を印加する第２電源１２と、を備える。

検出回路部２０は、例えば、不完燃焼センサ及びガス漏れセンサとしての半導体式センサ２１を含んで構成される。半導体式センサ２１は、電源回路部１０の第２電源１２から加熱用の電圧を加熱素子ＲＨに印加してセンサ素子ＲＳの可燃性ガスに対する反応を向上させ、このセンサ素子ＲＳの内部抵抗に応じた電位差をセンサ出力とする周知のものである。例えば、不完全燃焼検出用のＣＯガスの検出する場合、加熱素子ＲＨは８０℃程度に加熱され、また、ガス漏れ検出用のメタンガスの検出する場合、加熱素子ＲＨは４００℃程度に加熱される。

検出回路部２０はさらに、センサ素子ＲＳに直列接続される検出抵抗部ＲＬを含んで構成される。この検出抵抗部ＲＬは、センサ素子ＲＳに常時直接接続される検出抵抗ＲＬ１と、該検出抵抗ＲＬ１に選択的に並列接続が可能な検出抵抗ＲＬ２、ＲＬ３と、を含んで構成される。そして、検出抵抗ＲＬ２、ＲＬ３は、ａ部及びｂ部を選択的に短絡させることで、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を変更することが可能な構成となっており、該検出抵抗部ＲＬの両端間の電位差の変化量をセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて警報器はガスの濃度を検出している。

また、検出抵抗部ＲＬの抵抗値の設定については、警報器を製造する際に、ガスセンサのランクを確認し、必要によってはそのランクに対応した抵抗値となるように、ａ部、ｂ部を短絡させる等の設定作業を行う必要があった。そのため、警報器の製造上の識別、管理等が複雑化してしまうという問題があった。

さらに、警報器を製造する製造元は、ガスセンサをランク毎に納品させるようにしていたため、ガスセンサの製造元は、納品するガスセンサの抵抗値を測定し、該測定結果に基づいてランク分けをする工程が必要となるため、ガスセンサの製造工程も複雑化してしまうという問題があった。そして、このような複雑化を解消するには、ガスセンサのばらつきを低減させるために精度の高い部品を用いることも考えられるが、ガスセンサがコストアップしてしまうという問題が新たに発生してしまう。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、製造工程を簡単化することができるガス検出装置及び警報器を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のガス検出装置は、図１の基本構成図に示すように、ガスに感応する半導体式ガスセンサ２１に直列接続した検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量を前記半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて前記ガスの濃度を検出するガス検出装置において、前記検出抵抗部ＲＬは、その抵抗値を外部から要求された抵抗値に変更する構成とし、前記検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定するときの被検物質の濃度に対応し、前記半導体式ガスセンサ２１の基準となる前記センサ出力を示す基準センサ出力情報を記憶する基準センサ出力情報記憶手段４０ａと、前記検出抵抗部ＲＬの抵抗値を予め定められた複数の設定用抵抗値に任意の順番で変更するように前記検出抵抗部ＲＬに要求する抵抗値変更要求手段３０ａ１と、前記抵抗値変更要求手段３０ａ１が変更を要求した設定用抵抗値に対応して前記半導体式ガスセンサ２１が出力したセンサ出力を示すセンサ出力情報を当該設定用抵抗値に関連付けて生成するセンサ出力情報生成手段３０ａ２と、前記センサ出力情報生成手段３０ａ２が生成したセンサ出力情報を記憶するセンサ出力情報記憶手段４０ｂと、前記センサ出力情報記憶手段４０ｂが記憶しているセンサ出力情報の中から、前記基準センサ出力情報記憶手段４０ａ１が記憶している基準センサ出力情報に近似する前記センサ出力情報を抽出するセンサ出力情報抽出手段３０ａ３と、を備え、前記抵抗値変更要求手段３０ａ１はさらに、前記センサ出力情報抽出手段３０ａ３が抽出したセンサ出力情報に関連付けられた前記設定用抵抗値を、前記半導体式ガスセンサ２１に対応した前記検出抵抗部ＲＬの抵抗値となるように前記検出抵抗部ＲＬに変更を要求することを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明のガス検出装置によれば、例えば、出荷時、設置時等に抵抗値変更要求手段３０ａ１によって検出抵抗部ＲＬに複数の設定用抵抗値への変更が任意の順番で要求されると、測定抵抗部ＲＬはその設定用抵抗値に抵抗値を変更する。そして、その設定用抵抗値に対応して半導体式ガスセンサ２１が出力したセンサ出力を示すセンサ出力情報が設定用抵抗値に関連付けられてセンサ出力情報生成手段３０ａ２によって生成され、センサ出力情報記憶手段４０ｂに記憶される。そして、センサ出力情報記憶手段４０ｂが記憶しているセンサ出力情報の中から、基準センサ出力情報記憶手段４０ａ１が記憶している基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報がセンサ出力情報抽出手段３０ａ３によって抽出されると、該センサ出力に関連付けられた設定用抵抗値への変更が抵抗値変更要求手段３０ａ１によって検出抵抗部ＲＬに要求され、測定抵抗部ＲＬはその設定用抵抗値を半導体式ガスセンサ２１に対応した抵抗値として変更する。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載のガス検出装置において、前記センサ出力に基づいて前記半導体式ガスセンサ２１が故障していると判定する故障判定条件を示す故障判定条件情報を記憶する故障判定条件情報記憶手段４０ｃと、前記センサ出力情報生成手段３０ａ２が生成したセンサ出力情報と前記故障判定条件情報記憶手段４０ｃが記憶している故障判定条件情報と比較して前記半導体式ガスセンサ２１が故障しているか否かを判定する故障判定手段３０ａ４と、前記故障判定手段３０ａ４による故障しているとの判定に応じて前記半導体式ガスセンサ２１の故障を警報する故障警報手段５０と、をさらに備えることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明のガス検出装置によれば、センサ出力情報生成手段３０ａ２によってセンサ出力情報が生成されると、該センサ出力情報と故障判定条件情報とが比較されて半導体式ガスセンサ２１が故障しているか否かが故障判定手段３０ａ４によって判定される。そして、故障していると判定されると、故障警報手段５０によって半導体式ガスセンサ２１の故障が警報される。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載の警報器は、図１の基本構成図に示すように、ガスに感応する半導体式ガスセンサ２１に直列接続した検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量を前記半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて前記ガスの濃度を検出するガス検出装置を備え、該ガス検出装置が検出した前記ガスの濃度が予め定められた異常判定条件を満たしているときに警報を行う警報器において、前記ガス検出装置として請求項１又は２に記載のガス検出装置を用いることを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明の警報器によれば、例えば、出荷時、設置時等にガス検出装置は、複数の設定用抵抗値に対応する半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力を示すセンサ出力情報を生成し、それらの中から予め定められた基準センサ出力情報に近似するセンサ出力を抽出し、該センサ出力に対応する設定用抵抗値に検出抵抗部ＲＬの抵抗値を変更させる。そして、ガスの発生等に応じて半導体式ガスセンサ２１の出力が変化し、この変化に応じた検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量を示すセンサ出力に基づいてガス検出装置がガスの濃度を検出すると、警報器はその濃度が予め定められた異常判定条件を満たしているか否かを判定し、異常判定条件を満たしていると警報を行う。

以上説明したように請求項１に記載した本発明のガス検出装置によれば、検出抵抗部の抵抗値を複数の設定用抵抗値に変更させ、該設定用抵抗値の各々に対応してセンサ出力情報を生成し、その中から基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報に関連付けられた設定用抵抗値が、半導体式ガスセンサに対応する検出抵抗部の抵抗値となるように変更させるようにしたことから、ガスの検出に用いる半導体式ガスセンサの特性等にばらつきが生じても、その半導体式ガスセンサに最適な抵抗値となるように検出抵抗部を変更させることができるため、半導体式ガスセンサのランク分けや、製造工程における検出抵抗部の抵抗値の調整等を行う工程が不要となり、ガス検出装置の検出精度を低下させることなく、製造上の識別、管理等を簡単化させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、設定用抵抗値の各々に対応してセンサ出力情報を生成すると、該センサ出力情報が故障判定条件を満たしているか否かを判定し、故障判定条件を満たしているとセンサの断線、短絡等によって半導体式ガスセンサが故障していることを警報するようにしたことから、検出抵抗部の抵抗値を設定する段階で半導体式ガスセンサの故障まで検出することができるため、ガス検知装置の不良品の発生を低減させることができる。

以上説明したように請求項３に記載した本発明の警報器によれば、検出抵抗部の抵抗値を複数の設定用抵抗値に変更させ、該設定用抵抗値の各々に対応してセンサ出力情報を生成し、その中から基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報に関連付けられた設定用抵抗値が、半導体式ガスセンサに対応する検出抵抗部の抵抗値となるように変更させるガス検出装置を用いるようにしたことから、警報器に用いる半導体式ガスセンサの特性等にばらつきが生じても、その半導体式ガスセンサに最適な抵抗値となるように検出抵抗部を変更させることができるため、半導体式ガスセンサのランク分けや、製造工程における検出抵抗部の抵抗値の調整等を行う工程が不要となり、ガス検出装置の検出精度を低下させることなく、製造上の識別、管理等を簡単化させることができる。

以下、本発明に係るガス検出装置を適用した警報器の最良の形態をを、図２〜図６の図面を参照して以下に説明する。なお、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

ここで、図２は本発明に係る警報器の概略構成の一例を示す構成図であり、図３は図２のＥＥＰＲＯＭに記憶されるパターン情報の一例を示す図であり、図４は図２のＣＰＵが実行する本発明に係る検出抵抗設定処理の一部を示すフローチャートであり、図５は図２のＣＰＵが実行する本発明に係る検出抵抗設定処理の他の一部を示すフローチャートであり、図６は半導体式ガスセンサとＣＯガス濃度の関係を示すグラフである。

警報器は、図２に示すように、電源回路部１０、検出回路部２０、制御部であるマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３０、メモリ部４０、警報部５０等を含んで構成している。電源回路１０は、上述したように第１電源１１、第２電源１２等を含んで構成している。

検出回路部２０は、半導体式センサ２１、検出抵抗部ＲＬを含んで構成している。半導体式センサ２１は、加熱素子ＲＨ、センサ素子ＲＳを含んで構成しており、それらの構成は上述した半導体式センサ２１とほぼ同一であることから、説明は省略する。

検出抵抗部ＲＬは、上述した抵抗抵抗ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３と新たに追加された検出抵抗ＲＬ４とを含んで構成している。そして、検出抵抗部ＲＬはさらに、検出抵抗ＲＬ１に対して検出抵抗ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４を選択的に並列接続することを可能とするトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３を含んで構成している。

トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の各々のベースは、ＭＰＵ３０に接続されている。そして、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の各々のカソードは、電源回路部１０、ＭＰＵ３０、検出抵抗ＲＬ１の一端側にそれぞれ接続されている。そして、トランジスタＴｒ１のエミッタは検出抵抗ＲＬ２の一端側、トランジスタＴｒ２のエミッタは検出抵抗ＲＬ３の一端側、トランジスタＴｒ３のエミッタは検出抵抗ＲＬ４の一端側にそれぞれ接続されている。また、検出抵抗ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４の各々の他端側はＭＰＵ３０に接続されてる。

トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３は、ＭＰＵ３０からの要求に応じたＯＮ／ＯＦＦ状態に変化することで、検出抵抗ＲＬ１に対して並列接続されるか否かが決定される。よって、検出抵抗部ＲＬは、検出抵抗ＲＬ１に並列される検出抵抗ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４を組み合わせることで、ＭＰＵ３０から要求された抵抗値となるように構成している。

なお、本最良の形態では、３つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３を用いて検出抵抗部ＲＬの抵抗値を変更できる構成とした場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、検出抵抗部ＲＬの構成については、トランジスタの数を増やして抵抗値をさらに細かく変更できるように構成したり、可変抵抗を用いるなど種々異なる形態とすることができる。

ＭＰＵ３０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０ａ、ＣＰＵ３０ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ３０ｂ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ３０ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ３０ｃ等を有して構成している。

メモリ部４０は、電源回路部１０等からの電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ３０ａの処理作業に必要な各種格納エリアを有する電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のＥＥＰＲＯＭ等が用いられ、後述するパターン情報、基準センサ出力情報、故障判定条件情報、設定濃度情報等の各種情報を記憶している。

パターン情報は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３のＯＮ／ＯＦＦ状態の組み合わせパターンに対応して設けており、図３に示すように、パターンを識別する識別番号、各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３のＯＮ／ＯＦＦを示す状態等を示すデータを含んで構成している。例えば、パターンが”１”は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の全ての状態にＯＦＦが設定されている。

このようにパターンによって検出抵抗部ＲＬの抵抗値が確定されることから、本最良の形態では、このパターン情報の各々が設定用抵抗値に相当しているが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の設定用抵抗値をテーブルとして記憶しておくなど種々異なる形態とすることができる。

基準センサ出力情報は、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定するときの被検物質の濃度に対応し、半導体式ガスセンサ２１の基準となるセンサ出力を示している。なお、本最良の形態では、被検物質であるＣＯガスが１００ｐｐｍのときに半導体式ガスセンサ２１が出力すべきセンサ出力を、例えば、設計回路に基づいたシミュレーション結果、実際に試験した試験結果等に基づいて確定し、その基準のセンサ出力を示す基準センサ出力情報としている。また、複数種類の半導体式ガスセンサ２１に対応する場合は、その半導体式ガスセンサ２１毎に対応させて基準センサ出力情報を記憶しておくと共に、半導体式ガスセンサ２１を識別するためのセンサ識別情報を記憶しておくことで対応することができる。

故障判定条件情報は、センサ出力に基づいて半導体式ガスセンサ２１が故障していると判定する故障判定条件を示す各種データを含んで構成している。例えば、警報器が検出対象とする濃度の範囲以外と設定し、半導体式ガスセンサ２１の断線、短絡等の故障を検出することを可能としている。

また、設定濃度情報は、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定するときの被検物質の濃度を示しており、例えば、ＣＯガスの濃度が１００ｐｐｍと設定される。なお、本最良の形態では、検出濃度情報を予め記憶しておく場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、設定を行う際に作業者等に濃度を入力させるなど種々異なる形態とすることができる。

メモリ部４０はさらに、パターン情報（設定用抵抗値）に対応して半導体式ガスセンサ２１が出力したセンサ出力を示すセンサ出力情報を、そのパターン情報に関連付けて記憶する記憶領域を備える。そして、センサ出力情報としては、例えば、Ａ／Ｄ変換されたセンサ出力値と、パターン情報と関連付けるためのパターン情報の識別番号と、を含んで構成している。

以上の説明からも明らかなように、メモリ部４０が特許請求の範囲に記載した基準センサ出力情報記憶手段、センサ出力情報記憶手段、及び、故障判定条件情報記憶手段として機能している。

次に、警報器のＣＰＵ３０ａが実行する本発明に係る検出抵抗設定処理の一例を、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。

警報器における出荷時モード等に検出抵抗設定処理が実行されると、ステップＳ１１において、半導体式ガスセンサ２１を安定させるために予め設定された初期遅延時間が経過するとタイムアウトする初期遅延タイマが起動され、その後ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、初期遅延タイマがタイムアウトしたか否かが判定される。タイムアウトしていないと判定された場合は（Ｓ１２でＮ）、この判定処理が繰り返されることでタイムアウトを待つ。一方、タイムアウトしたと判定された場合は（Ｓ１２でＹ）、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定するための被検物質（例えば、ＣＯガス等）の濃度がメモリ部４０から取得されてＲＡＭ３０ｃに記憶され、ステップＳ１４において、半導体式ガスセンサ２１に対応する基準センサ出力情報がメモリ部４０から取得されてＲＡＭ３０ｃに記憶され、ステップＳ１５において、メモリ部４０から最初のパターン情報（パターン１）が取得されてＲＡＭ３０ｃの所定領域に記憶され、その後ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６（抵抗値変更要求手段）において、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の各々のＯＮ／ＯＦＦ状態が、ＲＡＭ３０ｃのパターン情報が示す状態となるように検出抵抗部ＲＬに対して抵抗値の変更が要求され、その後ステップＳ１７に進む。この処理によって、検出抵抗部ＲＬの抵抗値はパターン情報が示す設定用抵抗値に設定されることになる。

なお、本最良の形態では、ＭＰＵ３０がトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を変更させることを、抵抗値の変更の要求とした場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、検出抵抗部ＲＬが制御部等を備える構成では、変更する抵抗値を有する変更要求を出力するなど、ガス検出装置（警報器）の構成に適した形態となる。

ステップＳ１７（センサ出力情報生成手段）において、検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量が半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力として検出され、該センサ出力を示すセンサ出力情報がパターン情報に関連付けられて生成され、ステップＳ１８において、そのセンサ出力情報は時系列的にメモリ部４０に記憶され、その後ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９（故障判定手段）において、半導体式ガスセンサ２１が故障しているか否かを判定するために、生成したセンサ出力情報とメモリ部４０の故障判定条件情報とが比較され、該比較結果に基づいてセンサ出力が適正範囲内か否かが判定される。適正範囲内ではないと判定された場合は（Ｓ１９でＮ）、半導体式ガスセンサ２１が故障していると見なし、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、半導体式ガスセンサの故障を警報するための故障警報情報が警報部５０に出力され、その後、終了要求を受ける、若しくは、所定時間が経過した後に処理を終了する。そして、警報部５０は、入力された故障情報に基づいて警報表示及び警報音によって警報を行う。この故障警報によって、作業者等は半導体式ガスセンサ２１が故障していることを認識することができる。

また、ステップＳ１９でセンサ出力が適正範囲内ではないと判定された場合は（Ｓ１９でＹ）、半導体式ガスセンサ２１は故障していないと見なし、ステップＳ２１において、メモリ部４０に記憶している全てのパターン情報に対するセンサ出力の検出が終了したか否かが判定される。全てのパターンを終了していないと判定された場合は（Ｓ２１でＮ）、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、ＲＡＭ３０ｃの所定領域に記憶しているパターン情報の識別番号の次の識別番号に対応する次のパターン情報がメモリ部４０から取得され、これが新たなパターン情報としてＲＡＭ３０ｃの所定領域に更新されて記憶され、その後ステップＳ１６に戻り、新たなパターン情報に対して一連の処理が実行される。

また、ステップＳ２１で全てのパターン（最後のパターン情報）が終了したと判定された場合は（Ｓ２１でＹ）、図５に示すステップＳ２３（センサ出力抽出手段）において、メモリ部４０に記憶しているセンサ出力情報の中から、ＲＡＭ３０ｃの基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報が抽出されてＲＡＭ３０ｃに記憶され、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、抽出したセンサ出力情報に対応するＲＡＭ３０ｃのパータン情報が設定パターン情報としてメモリ部４０に記憶され、ステップＳ２５（抵抗値変更要求手段）において、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の各々のＯＮ／ＯＦＦ状態が、メモリ部４０のの設定パターン情報が示す状態となるように検出抵抗部ＲＬに対して抵抗値の変更が要求され、その後ステップＳ２５に進む。この処理によって、検出抵抗部ＲＬの抵抗値が半導体式ガスセンサ２１に最適な抵抗値に設定されることになる。

ステップＳ２６において、検出抵抗部ＲＬの抵抗値の設定が終了したこと報知するための設定終了情報が警報部５０に出力され、その後、終了要求を受ける、若しくは、所定時間が経過した後に処理を終了する。そして、警報部５０は、入力された設定終了情報に基づいて終了表示及び音声によって設定終了を報知する。この終了報知によって、作業者等は検出抵抗部ＲＬの抵抗値の設定が終了したことを認識することができる。

以上の説明からも明らかなように、本最良の形態においては、警報器のＣＰＵ３０ａが、特許請求の範囲に記載の抵抗値変更要求手段、センサ出力情報生成手段、センサ出力情報抽出手段、及び、故障判定手段として機能している。

次に、上述した本発明の警報器の動作（作用）の一例を、図６のグラフを参照して以下に説明する。なお、本最良の形態では、説明を簡単化するために、１００ｐｐｍのＣＯガスを被検物質とし、パターン情報が示すパターン１に対応する検出抵抗部ＲＬの抵抗値が０．５ｋΩ、パターン２が５ｋΩ、パターン３が３００ｋΩであることを前提とする。また、図６に示すグラフにおいて、縦軸が半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力［Ｖ］、横軸が被検ガスであるＣＯガスの濃度［ｐｐｍ］をそれぞれ示している。

出荷時等に検出抵抗部ＲＬの調整を行う警報器は、初期遅延時間が経過して測定（設定）可能状態になると、検出抵抗部ＲＬの抵抗値をパターン情報（パターン１）が示す抵抗値０．５ｋΩに変更させ、その検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量が半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力（約−０．３Ｖ）として検出され、該センサ出力を示すセンサ出力情報がそのパターン情報に関連付けられてメモリ部４０に記憶される。

同様に、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を次のパターン情報（パターン２）が示す抵抗値５ｋΩに変更させ、その時のセンサ出力（約−２．０Ｖ）を示すセンサ出力情報がそのパターン情報に関連付けられてメモリ部４０に記憶される。そして、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を次のパターン情報（パターン３）が示す抵抗値３００ｋΩに変更させ、その時のセンサ出力（約−４．９Ｖ）を示すセンサ出力情報がそのパターン情報に関連付けられてメモリ部４０に記憶される。

上述した警報器の構成においては、電源回路部１０の第１電源１１のプレート電圧の１／２電圧が精度良く検出することができることから、基準センサ出力情報には、−２．５Ｖが設定されている。そして、この基準センサ出力に近似するセンサ出力はパターン情報（パターン２）に対応するセンサ出力であることから、そのセンサ出力情報が最適なセンサ出力と判定され、そのパターン情報（パターン２）に対応する抵抗値５ｋΩとなるように検出抵抗部ＲＬの抵抗値を変更させ、検出抵抗部ＲＬに対する設定処理を終了する。

その後、一般住宅等に設置された警報器は、検出抵抗部ＲＬの両端間に現れる電位差の変化量を半導体式ガスセンサ２１のセンサ出力として検出し、該センサ出力に基づいてガスの濃度を検出する。そして、検出した濃度が予め定められた異常判定条件（警報レベルが所定時間継続する等）を満たしていると異常と判定し、警報部５０によって警報表示と警報音による警報を行う。

以上説明したように、本発明の警報器によれば、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を例えばパターン１〜３等のパターン情報が示す抵抗値（複数の設定用抵抗値）に変更させ、該設定用抵抗値の各々に対応してセンサ出力情報を生成し、その中から基準センサ出力情報に近似するセンサ出力情報に関連付けられた設定用抵抗値が、半導体式ガスセンサ２１に対応する検出抵抗部ＲＬの抵抗値となるように変更させるようにしたことから、ガスの検出に用いる半導体式ガスセンサ２１の特性等にばらつきが生じても、その半導体式ガスセンサ２１に最適な抵抗値となるように検出抵抗部ＲＬを変更させることができるため、半導体式ガスセンサ２１のランク分けや、製造工程における検出抵抗部ＲＬの抵抗値の調整等を行う工程が不要となり、警報器の検出精度を低下させることなく、製造上の識別、管理等を簡単化させることができる。

また、パターン情報（設定用抵抗値）の各々に対応してセンサ出力情報を生成すると、該センサ出力情報が故障判定条件を満たしているか否かを判定し、故障判定条件を満たしているとセンサの断線、短絡等によって半導体式ガスセンサ２１が故障していることを警報するようにしたことから、検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定する段階で半導体式ガスセンサ２１の故障まで検出することができるため、警報器の不良品の発生を低減させることができる。

なお、上述した本最良の形態では、被検ガスが所定の濃度の場合にセンサ出力を測定する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の濃度に対する測定を行って検出したセンサ出力情報に基づいて最適な検出抵抗部ＲＬの抵抗値を設定する形態とすることもできる。

また、上述した本最良の形態では、濃度が１００ｐｐｍのＣＯガスに対するセンサ出力を検出する場合について説明したが、清浄大気中のセンサ出力のみ、清浄大気中のセンサ出力とガスに対するセンサ出力とを組み合わせて検出抵抗ＲＬの抵抗値を設定するなど種々異なる形態とすることができる。

さらに、上述した本最良の形態では、本発明のガス検出装置を警報器に組み込んだ場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ガス検出装置としてガスメータに組み込んだり、ガスの濃度を検出するガス検出装置そのものとして使用したり、ガス漏れ、火災、不完全燃焼の発生を検出して警報する複合型警報器に組み込むなど種々異なる形態とすることができる。

本発明のガス検出装置及び警報器の基本構成を示す構成図である。本発明に係る警報器の概略構成の一例を示す構成図である。図２のＥＥＰＲＯＭに記憶されるパターン情報の一例を示す図である。図２のＣＰＵが実行する本発明に係る検出抵抗設定処理の一部を示すフローチャートである。図２のＣＰＵが実行する本発明に係る検出抵抗設定処理の他の一部を示すフローチャートである。半導体式ガスセンサとＣＯガス濃度の関係を示すグラフである。従来の警報器におけるガス検出回路の一例を示す図である。

符号の説明

２１半導体式ガスセンサ
３０ａ１抵抗値変更要求手段（ＣＰＵ）
３０ａ２センサ出力情報生成手段（ＣＰＵ）
３０ａ３センサ出力情報抽出手段（ＣＰＵ）
３０ａ４故障判定手段（ＣＰＵ）
４０ａ基準センサ出力情報記憶手段（メモリ部）
４０ｂセンサ出力情報記憶手段（メモリ部）
４０ｃ故障判定条件情報記憶手段（メモリ部）
ＲＬ検出抵抗部

Claims

ガスに感応する半導体式ガスセンサに直列接続した検出抵抗部の両端間に現れる電位差の変化量を前記半導体式ガスセンサのセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて前記ガスの濃度を検出するガス検出装置において、
前記検出抵抗部は、その抵抗値を外部から要求された抵抗値に変更する構成とし、
前記検出抵抗部の抵抗値を設定するときの被検物質の濃度に対応し、前記半導体式ガスセンサの基準となる前記センサ出力を示す基準センサ出力情報を記憶する基準センサ出力情報記憶手段と、
前記検出抵抗部の抵抗値を予め定められた複数の設定用抵抗値に任意の順番で変更するように前記検出抵抗部に要求する抵抗値変更要求手段と、
前記抵抗値変更要求手段が変更を要求した設定用抵抗値に対応して前記半導体式ガスセンサが出力したセンサ出力を示すセンサ出力情報を当該設定用抵抗値に関連付けて生成するセンサ出力情報生成手段と、
前記センサ出力情報生成手段が生成したセンサ出力情報を記憶するセンサ出力情報記憶手段と、
前記センサ出力情報記憶手段が記憶しているセンサ出力情報の中から、前記基準センサ出力情報記憶手段が記憶している基準センサ出力情報に近似する前記センサ出力情報を抽出するセンサ出力情報抽出手段と、
を備え、
前記抵抗値変更要求手段はさらに、前記センサ出力情報抽出手段が抽出したセンサ出力情報に関連付けられた前記設定用抵抗値を、前記半導体式ガスセンサに対応した前記検出抵抗部の抵抗値となるように前記検出抵抗部ＲＬに変更を要求する
ことを特徴とするガス検出装置。
前記センサ出力に基づいて前記半導体式ガスセンサが故障していると判定する故障判定条件を示す故障判定条件情報を記憶する故障判定条件情報記憶手段と、
前記センサ出力情報生成手段が生成したセンサ出力情報と前記故障判定条件情報記憶手段が記憶している故障判定条件情報と比較して前記半導体式ガスセンサが故障しているか否かを判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段による故障しているとの判定に応じて前記半導体式ガスセンサの故障を警報する故障警報手段と、
をさらに備えることを特徴とするガス検出装置。
ガスに感応する半導体式ガスセンサに直列接続した検出抵抗部の両端間に現れる電位差の変化量を前記半導体式ガスセンサのセンサ出力とし、該センサ出力に基づいて前記ガスの濃度を検出するガス検出装置を備え、該ガス検出装置が検出した前記ガスの濃度が予め定められた異常判定条件を満たしているときに警報を行う警報器において、
前記ガス検出装置として請求項１又は２に記載のガス検出装置を用いる
ことを特徴とする警報器。