JP2010266356A - Carbon monoxide gas measuring instrument and alarm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象ガスの電気化学反応によって対象ガス濃度を検出する電気化学式ガスセンサの感度を補正する一酸化炭素ガス計測装置及び警報器に関するものである。 The present invention relates to a carbon monoxide gas measuring device and an alarm device for correcting the sensitivity of an electrochemical gas sensor that detects a target gas concentration by an electrochemical reaction of the target gas.
燃焼機器の不完全燃焼等によるCOガスを検出し警報するCO警報器のように、周辺雰囲気中のCO濃度を測定する装置として、従来から、電気化学式COセンサ(=ガスセンサ)を内蔵したものが知られている。 As a device for measuring the CO concentration in the ambient atmosphere, such as a CO alarm device that detects and alarms CO gas due to incomplete combustion of combustion equipment, etc., a device that has conventionally incorporated an electrochemical CO sensor (= gas sensor) Are known.
図11に断面図で示すように、この電気化学式COセンサ1は、内部に水5が収容された金属缶2(=水容器)の上部開口4にプロトン導電体膜3を設置して、その対極32を金属缶2内に露出させると共に、反対側の検知極31にガス吸着フィルタ8cを内蔵した金属キャップ8を重ねて金属缶2の上部開口4にかしめ固定して構成されている。
As shown in a sectional view in FIG. 11, this
上述した構成の電気化学式のCOセンサ1では、周辺雰囲気中のCO(=対象ガス)が、金属キャップ8の導入孔8aから内部に導入されて、活性炭やシリカゲル、ゼオライト等からなるガス吸着フィルタ8cや導出孔8b、そして、金属キャップ8とプロトン導電体膜3との間に介設した金属製の拡散制御板7の拡散制御孔7aを通過して検知極31に到達し、ここで、対極32側からプロトン導電体膜3に供給される金属缶2内の水5の水分を利用した酸化反応を起こして、検知極31にプロトン(2H+)と電子(2e-)を発生させる。
In the
検知極31に発生した電子(2e-)はプロトン導電体膜3の内部を通過できないので検知極31に滞留し、一方、プロトン(2H+)は、プロトン導電体膜3の内部を通過して対極32に移動し、ここで、金属缶2内の酸素と還元反応を起こして、対極32に水(H2O)を生成する。
The electrons (2e − ) generated in the
したがって、検知極31と拡散制御板7を介して電気的に接続されてそのターミナルとして機能する金属キャップ8と、対極32とワッシャー9を介して電気的に接続されてそのターミナルとして機能する金属缶2との間に電流/電圧変換回路(図示せず)を接続すると、検知極31に滞留した電子(2e-)の対極32に向かう流れが電流/電圧変換回路の入力抵抗に生じ、これにより対極32から上記入力抵抗を経て検知極31に向かう電流の流れが生じるので、この電流を電流/電圧変換回路が、電流/電圧変換することで、周辺雰囲気中のCO濃度に応じた電圧値のCO濃度信号が得られる(例えば特許文献1,2)。
Accordingly, a metal cap 8 that is electrically connected to the
また、上記同様に水容器からの水蒸気と対象ガスとの反応を利用するガスセンサとして、2つの電極間にイオン伝導固体電解膜を備えるとともに、イオン伝導固体電解膜に一定の相対湿度を維持するように水を充填した水容器を備えたガスセンサがある(例えば特許文献3)。 Further, as described above, as a gas sensor that utilizes the reaction between water vapor from a water container and a target gas, an ion conductive solid electrolytic membrane is provided between two electrodes, and a constant relative humidity is maintained in the ion conductive solid electrolytic membrane. There is a gas sensor including a water container filled with water (for example, Patent Document 3).
前記COセンサ1は、それ自身では、周囲雰囲気中のCO濃度に応じた電圧値のCO濃度信号を生成するために外部からの電力供給を必要としないことから、電池によって長期間駆動する必要のあるCO警報器での利用に適している。
The
ところで、上述したCO警報器は、従来より、金属缶2中の水が減少する「水なし」、「断線」、「短絡」といった故障を検出する自己診断を行っている(例えば特許文献3)。COセンサ1の自己診断は、このCOセンサ1を一種のコンデンサとみなし、その放電時の電流波形が「水なし」、「断線」、「短絡」といった故障によって正常時とは異なることを利用して行っている。
By the way, the above-mentioned CO alarm device has conventionally performed self-diagnosis for detecting failures such as “no water”, “disconnection”, and “short circuit” in which water in the metal can 2 is reduced (for example, Patent Document 3). . The self-diagnosis of the
電気化学式ガスセンサを用いた従来の警報器は、警報器の作り込みの際に、電気化学式ガスセンサの感度調整を行っていたが、その後ガスセンサの感度が低下する可能性があることが分かった。上述したようにガスセンサは大きなコンデンサと考えられていたが、警報器の振動、衝撃などにより、導電性疎水膜と電解質との間に積層ズレが生じると、その積層ズレにより直列抵抗が生成されることが分かった。そして、ガスセンサの直流抵抗の大きさによってはガスセンサの感度低下に繋がってしまうため、早急な対応が求められていた。また、従来の感度調整はガスセンサ個々の直列抵抗のバラツキを含んだ調整となっていたため、その直列抵抗の大きさによってはガスセンサの感度低下に繋がる可能性があった。 In the conventional alarm device using the electrochemical gas sensor, the sensitivity of the electrochemical gas sensor is adjusted when the alarm device is built. However, it has been found that the sensitivity of the gas sensor may decrease thereafter. As described above, the gas sensor was considered to be a large capacitor. However, when a misalignment occurs between the conductive hydrophobic film and the electrolyte due to vibration or impact of the alarm, a series resistance is generated by the misalignment. I understood that. And depending on the magnitude | size of DC resistance of a gas sensor, since it will lead to the sensitivity fall of a gas sensor, the quick response was calculated | required. Further, since the conventional sensitivity adjustment is an adjustment including variations in the series resistance of each gas sensor, there is a possibility that the sensitivity of the gas sensor may be lowered depending on the magnitude of the series resistance.
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、電気化学式ガスセンサの直列内部抵抗成分のバラツキを補正することができる一酸化炭素ガス計測装置及び警報器を提供することを課題としている。 Therefore, in view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a carbon monoxide gas measuring device and an alarm device that can correct variations in the series internal resistance component of an electrochemical gas sensor.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、図1の基本構成図に示すように、固体又は液体の電解質と対象ガスとの反応によって対象ガス濃度に応じた電流を発生する電気化学式ガスセンサ1と、前記電気化学式ガスセンサ1に流れる前記電流を電圧に変換する電流/電圧変換回路40と、前記電気化学式ガスセンサ1に充電電流を供給して前記電気化学式ガスセンサ1を充電する電源33と、前記電源33から前記電気化学式ガスセンサ1への供給路と前記電流/電圧変換回路40の入力端との間に設けられ且つ前記電気化学式ガスセンサ1の充電開始時の等価回路が有する直列内部抵抗成分Rsの抵抗値の変化に応じて前記電源33から流れ込む電流が変化する抵抗値に設定された抵抗R1と、前記電気化学式ガスセンサ1の充電開始時における前記電流/電圧変換回路40からの出力電圧と前記抵抗R1の抵抗値に基づいて前記直列内部抵抗成分Rsの抵抗値を算出する直列内部抵抗成分算出手段10a1と、を有する一酸化炭素ガス計測装置において、前記直列内部抵抗成分Rsと前記電気化学式ガスセンサ1の出力との感度を示す感度情報を記憶する感度情報記憶手段10bと、前記直列内部抵抗成分算出手段10a1が算出した抵抗値と前記感度情報記憶手段10bが記憶している感度情報とに基づいて、前記電気化学式ガスセンサ1の感度を算出する感度算出手段10a2と、前記感度算出手段10a2が算出した感度に基づいて前記電気化学式ガスセンサ1で発生した対象ガス濃度を補正する補正手段10a3と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項1記載の発明によれば、電源33から電気化学式ガスセンサ1への充電電流への供給を開始すると、電流/電圧変換回路40が出力した出力電圧と抵抗の抵抗値に基づいて、電気化学式ガスセンサ1の等価回路における直列内部抵抗成分Rsの抵抗値を直列内部抵抗成分算出手段10a1によって算出する。そして、その等価回路における直列内部抵抗成分Rsと電気化学式ガスセンサ1の出力との感度を示す感度情報は感度情報記憶手段10bに記憶される。そして、直列内部抵抗成分算出手段10a1が算出した直列内部抵抗成分Rsの抵抗値と感度情報記憶手段10bが記憶している感度情報とに基づいて、電気化学式ガスセンサ1の感度が感度算出手段10a2によって算出し、補正手段10a3によって当該感度に基づいて電気化学式ガスセンサ1で発生した対象ガス濃度を補正する。
According to the first aspect of the present invention, when the supply of the charging current from the
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、前記一酸化炭素ガス計測装置によって計測された対象ガス濃度の異常を警報する警報手段50と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2の本発明によれば、一酸化炭素ガス計測装置20によって計測された対象ガス濃度の異常を検出すると、警報手段によって警報を行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, when an abnormality in the target gas concentration measured by the carbon monoxide
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、電源から電気化学式ガスセンサへの充電電流への供給の開始に応じて、電流/電圧変換回路が出力した出力電圧に基づいて電気化学式ガスセンサの等価回路における直列内部抵抗成分の抵抗値を算出し、当該抵抗値と感度情報とに基づいて感度を算出して対象ガス濃度を補正するようにしたことから、調整・出荷後に振動、衝撃などで電気化学式ガスセンサの積層ズレ、経年変化、等が生じても、その感度に応じて補正することができるため、精度低下の防止に貢献することができる。また、定期的に充電開始に応じて電流/電圧変換回路が出力した出力電圧から補正を行うことができるため、メンテナンス性の向上を図ることができる。従って、電気化学式ガスセンサが正確な対象ガス濃度を計測することができるため、電気化学式ガスセンサの精度向上に貢献することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the electrochemical gas sensor is configured based on the output voltage output from the current / voltage conversion circuit in response to the start of supply of the charging current from the power source to the electrochemical gas sensor. Since the resistance value of the series internal resistance component in the equivalent circuit is calculated, the sensitivity is calculated based on the resistance value and sensitivity information, and the target gas concentration is corrected. Even if an electrochemical gas sensor is misaligned, changed over time, etc., it can be corrected according to its sensitivity, which can contribute to prevention of accuracy degradation. In addition, since the correction can be performed from the output voltage output from the current / voltage conversion circuit according to the start of charging periodically, the maintainability can be improved. Therefore, since the electrochemical gas sensor can accurately measure the target gas concentration, it can contribute to improving the accuracy of the electrochemical gas sensor.
以上説明したように請求項2に記載した本発明によれば、一酸化炭素ガス計測装置が補正により正常に動作している状態で計測した対象ガス濃度を判定し、その異常を警報するようにしたことから、電気化学式ガスセンサに故障が生じたままの状態で使用され続けることを防止できる。従って、一酸化炭素ガス計測装置の計測精度の低下を防止できるため、安全性の向上に貢献することができる。 As described above, according to the second aspect of the present invention, the target gas concentration measured in a state in which the carbon monoxide gas measuring device is operating normally by correction is determined, and the abnormality is alarmed. Therefore, it is possible to prevent the electrochemical gas sensor from being continuously used in a state where a failure has occurred. Accordingly, it is possible to prevent the measurement accuracy of the carbon monoxide gas measuring device from being lowered, thereby contributing to the improvement of safety.
以下、本発明に係る一酸化炭素ガス計測装置を有する警報器の一例を、図1〜図10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。 Hereinafter, an example of an alarm device having a carbon monoxide gas measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same as that of what was demonstrated in the prior art, or the detailed description is abbreviate | omitted.
図2において、ガス警報器100は、電気化学式ガスセンサ(以下、COセンサという)1と、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)10と、自己診断回路30と、電流/電圧変換回路40と、抵抗R1と、音声警報出力部50と、当該ガス警報器の各部に電力を供給する電池60と、を有して構成している。
In FIG. 2, the gas alarm device 100 includes an electrochemical gas sensor (hereinafter referred to as a CO sensor) 1, a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 10, a self-
COセンサ1は、例えば前掲の図11に示す電気化学式COセンサ1となっている。COセンサ1は、水を収容する水容器からの水蒸気または大気中の水蒸気と対象ガスとの反応によって対象ガス濃度に応じた電流Iを発生し、該電流Iを電流/電圧変換回路40に出力する。COセンサ1の検知極31と、演算増幅器41の−入力端との間には、抵抗R1が設けられている。
The
電流/電圧変換回路40は、抵抗R1を介してCOセンサ1の検知極31及び第1スイッチSW1が−入力端に、対極32及び電流源33が+入力端にそれぞれ接続された演算増幅器41と、演算増幅器41の−入力端及び出力端間に設けられた帰還抵抗R2とから構成されていて、電流Iに応じた電圧信号をマイコン10に出力する。
The current /
マイコン10は、処理プログラムに従って各種の処理を行うCPU10aと、CPU10aが行う処理のプログラムなどを格納したROM10bと、CPU10aでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有するRAM10c、所定のレジスタに設定された時間の計測あるいは日時、時刻等を計測するためのタイマ10d等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。そして、マイコン10は、所定のサンプリング周期により、電流/電圧変換回路40から出力される電圧信号をサンプリングしてCOのガス濃度を計測し、そのガス濃度が警報設定点以上となった時に音声警報出力部50から警報を発し、警報解除設定点以下になった時に警報を停止する。
The
なお、COは、燃焼器具を正常な状態で使用しても発生することが知られており、特に、鍋、やかん等の調理器具を用いて、お湯を沸かす場合に、冷たい調理器具が暖まるまでの間にCOが発生するので、CO濃度(ガス濃度)が警報設定点を超えてもすぐには警報の発生を行わず、予め定めた遅延時間経過後も警報設定点を越えている状態が継続した場合に、警報を発生するようにしてもよい。 Note that CO is known to be generated even when the combustion utensil is used in a normal state, and in particular, when boiling hot water using a cooking utensil such as a pan or a kettle, until the cold cooking utensil warms up. Since CO occurs during this period, even if the CO concentration (gas concentration) exceeds the alarm set point, an alarm is not generated immediately, and the alarm set point is exceeded even after a predetermined delay time has elapsed. If it continues, an alarm may be generated.
自己診断回路30は、マイコン10からの指示によりCOセンサ1の自己診断を実行する回路である。自己診断回路30は、COセンサ1に充電電流を供給してCOセンサ1を充電するための請求項中の電源としての電流源33と、電流源33−COセンサ1間に設けられてCOセンサ1の充電及び放電を切り替える第1スイッチSW1と、を有している。
The self-
COセンサ1は、電流源33から充電されると、図3に示す等価回路となる。COセンサ1の等価回路は、電流源33と抵抗R1と電気的に接続された直列抵抗(直列内部抵抗成分に相当)Rsと、該直列抵抗Rsに直列接続された抵抗Rpと、抵抗Rpに並列接続されたコンデンサCと、を有して構成している。そして、直列抵抗Rsと抵抗Rpとの関係は、抵抗Rp>>直列抵抗Rsとなっている。なお、抵抗R1の抵抗値は1kΩ、帰還抵抗R2の抵抗値は100kΩとする。
When charged from the
図5はCOセンサ1の電圧値と時間の関係を、充電及び放電に対応させて示している。なお、図5において、縦軸は電圧値、横軸は時間をそれぞれ示している。そして、そのCOセンサ1の充電開始時STは、過渡的にCOセンサ1の容量成分は無視でき、インピーダンスは0Ωと見なすことができる。すると、COセンサ1は、図4に示す等価回路と考えることができる。
FIG. 5 shows the relationship between the voltage value of the
図4における充電電流Iは、COセンサ1の直列抵抗Rsに流れる電流Iaと抵抗R1に流れる電流Ibとに分流される。よって、直列抵抗Rsの抵抗値が大きくなればなるほど、1kΩの抵抗R1側に流れる電流は大きくなる。その電流Ibが電流/電圧変換回路40で電圧出力に変換されるので、その電圧値に基づいて、COセンサ1の直流抵抗Rsの抵抗値を算出することができる。
The charging current I in FIG. 4 is divided into a current Ia flowing through the series resistor Rs of the
例えば、上述した構成において、直流抵抗Rsが500Ω、充電電流Iが1μAとする。このとき、直流抵抗Rsと抵抗R1に流れる電流比は、500Ω:1kΩ=1:2から、直列抵抗Rs側の電流:抵抗R1側の電流=2:1となる。そして、抵抗R1に流れる電流値をXとして出力電圧を求める場合、1:2=X:(1μA−X)となり、X=1/3μAとなる。 For example, in the configuration described above, the DC resistance Rs is 500Ω and the charging current I is 1 μA. At this time, the ratio of the current flowing through the DC resistor Rs and the resistor R1 is changed from 500Ω: 1 kΩ = 1: 2 to the current on the series resistor Rs side: current on the resistor R1 = 2: 1. When the output voltage is obtained by setting the value of the current flowing through the resistor R1 to X, 1: 2 = X: (1 μA−X), and X = 1/3 μA.
よって、電流/電圧変換回路40の出力電圧は、1/3μA*100kΩ=100/3mV≒33.3mVとなる。即ち、上述した逆の計算を行うことで、直列抵抗Rsの抵抗値を求めることができる。
Therefore, the output voltage of the current /
例えば、電流/電圧変換回路40の出力電圧が25mVとすると、25mV/100kΩ=0.25μAとなり、0.25μA:(1−0.25)μA=1:3となる。よって、1:3=直列抵抗Rs:1kΩから、直列抵抗Rs=1000/3Ω=333.3Ωと求めることができる。
For example, if the output voltage of the current /
このように電流/電圧変換回路40の出力電圧に基づいて直列抵抗Rsを算出し、その直列抵抗Rsの大きさにより、使用上問題のない範囲、閾値、等を積層ズレ判定条件としてROM10b等に予め記憶しておくことで、COセンサ1の積層ズレを検出することができる。よって、本発明では、COセンサ1の充電時に、一種のコンデンサと見なすのではなく、その等価回路の直列抵抗Rsに着目することで、COセンサ1における積層ズレを検出できるようにしたものである。
In this way, the series resistance Rs is calculated based on the output voltage of the current /
抵抗R1は、電流/電圧変換回路40の入力抵抗となっている。抵抗R1は、その一旦が電流源33(電源)からCOセンサ1への供給路、且つ、他端が上述した演算増幅器41の−入力端にそれぞれ電気的に接続されている。抵抗R1は、上述したCOセンサ1の等価回路における直列抵抗Rsの抵抗値の増加(変化)に応じて電流源33から流れ込む電流Ibが増加(変化)する抵抗値に設定されている。
The resistor R1 is an input resistor of the current /
次に、COセンサ1の感度補正について、図6〜図8の図面等を参照して以下に説明する。
Next, sensitivity correction of the
まず、図6のグラフは、あるCOセンサ1に0.2kΩ、0.4kΩ、0.6kΩ、0.8kΩの何れか1つの追加抵抗を順次追加して、CO濃度に対する感度を測定した結果を示している。なお、図6において、縦軸は出力電流Iout[μA]、横軸はCO濃度[conc./ppm]をそれぞれ示している。
First, the graph of FIG. 6 shows the result of measuring the sensitivity to CO concentration by sequentially adding any one of 0.2 kΩ, 0.4 kΩ, 0.6 kΩ, and 0.8 kΩ to a
図6に示すように、上記4つの追加抵抗の何れに対しても低濃度ではそれほどの差が出ていないが、高濃度になるにつれて感度の傾きが寝てくることが分かった。詳細には、追加抵抗が0.8kΩのように抵抗値が大きいほど、感度の傾きが寝てきている。そして、図7のグラフは、COセンサ1の感度と追加抵抗の関係を示したグラフとなっている。なお、図7において、縦軸はセンサ感度[nA/ppm]、横軸は追加抵抗[kΩ]をそれぞれ示している。この図7のグラフに示すように、COセンサ1の感度が低下していることが分かる。
As shown in FIG. 6, it has been found that the difference in sensitivity does not appear at any low concentration with respect to any of the above four additional resistors, but the gradient of sensitivity falls as the concentration increases. More specifically, the greater the resistance value is such that the additional resistance is 0.8 kΩ, the lower the sensitivity gradient. 7 is a graph showing the relationship between the sensitivity of the
図8のグラフは、直列抵抗Rsが0Ωでの感度を1(基準)とし、上記4つの追加抵抗の各抵抗値での感度の比率を算出した結果を示すグラフとなっている。そして、図8中に示す線形近似式はy=−0.0974x+1.0075となっている。そして、その線形近似式を直列抵抗Rsを含んだ式に変換すると、式1で表される。
y=−0.0974*(Rs/1000)+1.0075 ・・・ 式1
The graph of FIG. 8 is a graph showing the result of calculating the ratio of sensitivity at each resistance value of the four additional resistors, with the sensitivity when the series resistance Rs is 0Ω being 1 (reference). The linear approximation formula shown in FIG. 8 is y = −0.0974x + 1.0075. Then, when the linear approximation expression is converted into an expression including the series resistance Rs, it is expressed by
y = −0.0974 * (Rs / 1000) +1.0075
仮に、上記回路において、直列抵抗Rs=500Ω、検知濃度1500ppmとなった場合、y=−0.0974*(500/1000)+1.0075=0.9588となる。よって、(1−0.9588)*100=4.12%となり、4.12%の感度が低下していることになる。 If the series resistance Rs = 500Ω and the detected concentration is 1500 ppm in the above circuit, y = −0.0974 * (500/1000) + 1.0075 = 0.9588. Therefore, (1−0.9588) * 100 = 4.12%, and the sensitivity of 4.12% is reduced.
従って、COセンサ1の検知濃度は実際、1500ppmの4.12%増しの濃度となっているため、1500ppm*1.0412=1561.8ppmが正確な検知濃度となる。よって、そのように補正するために、上述した線形近似式(式1)等を直列抵抗RsとCOセンサ1の出力との感度を示す感度情報として、ROM10b、メモリ(図示せず)等に記憶しておくことで、直列抵抗Rsの抵抗値からその感度を特定できるようになっている。なお、感度情報としては、直列抵抗Rsの抵抗値から感度が特定できれば、変換テーブル、変換プログラムなど種々異なる実施形態とすることができる。
Accordingly, since the detected concentration of the
音声警報出力部50は、請求項中の通知手段に相当し、マイコン10と電気的に接続されている。音声警報出力部50は、CPU10aからの要求に応じて例えば音声、表示、等による各種出力が可能な構成となっている。なお、本実施形態では、音声警報出力部50が音声出力回路によって音声による通知、警報を行う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、表示のみで通知するなど種々異なる実施形態とすることができる。
The voice
次に、ガス警報器100のCPU10aが実行する本発明に係る自己診断処理の一例を、図9に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
Next, an example of the self-diagnosis process according to the present invention executed by the
CPU10aによってROM10bに記憶している自己診断処理プログラムが実行されると、ステップS11において、予め定められた診断タイミング(例えば、24時間毎、1週間毎、等)であるか否かが判定される。診断タイミングではないと判定された場合(S11でN)、この判定処理を繰り返すことで、診断タイミングを待つ。一方、診断タイミングであると判定された場合(S11でY)、ステップS12に進む。
When the self-diagnosis processing program stored in the
ステップS12において、第1スイッチSW1がオンされ、ステップS13において、演算増幅器41から電圧信号が取り込まれ、その電圧値がRAM10cに記憶され、ステップS14において、上述したように電圧値に基づいてCOセンサ1の直列抵抗Rsの抵抗値が算出されてRAM10cに記憶され、ステップS15において、第1スイッチSW1がオフされ、その後ステップS16に進む。
In step S12, the first switch SW1 is turned on. In step S13, a voltage signal is taken from the operational amplifier 41, and the voltage value is stored in the
ステップS16において、RAM10cの抵抗値とROM10b(感度情報記憶手段に相当)に記憶している感度情報とに基づいて感度が算出されてRAM10cに記憶され、該感度に基づいて抵抗値が正常であるか否かが判定される。抵抗値が正常であると判定された場合(S16でN)、ステップS11に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、抵抗値が正常ではないと判定された場合(S16でY)、ステップS17に進む。
In step S16, the sensitivity is calculated based on the resistance value of the
ステップS17において、COセンサ1の故障を通知するためのセンサ故障通知情報が生成され、該センサ故障通知情報が音声警報出力回路50に出力されることで、COセンサ1の故障が通知され、その後処理を終了する。
In step S17, sensor failure notification information for notifying the failure of the
以上の説明からも明らかなように、CPU10aが自己診断処理プログラムを実行することで、図1に示す請求項中の直列内部抵抗成分算出手段10a1、感度算出手段10a2として機能する。
As is apparent from the above description, when the
次に、ガス警報器100のCPU10aが実行する本発明に係るCO検出処理の一例を、図10に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
Next, an example of the CO detection process according to the present invention executed by the
CPU10aによってROM10bに記憶しているCO検出処理プログラムが実行されると、ステップS31において、予め定められたCO検出タイミング(例えば、所定のサンプリング周期等)であるか否かが判定される。CO検出タイミングではないと判定された場合(S31でN)、この判定処理を繰り返すことで、CO検出タイミングを待つ。一方、CO検出タイミングであると判定された場合(S31でY)、ステップS32に進む。
When the CO detection processing program stored in the
ステップS32において、演算増幅器41から電圧信号が取り込まれ、その電圧値がRAM10cに記憶され、ステップS33において、CO演算プログラムが実行されることで、RAM10cの電圧値に基づいてガス濃度が算出され、RAM10cの上記感度に対応した補正値に基づいて当該ガス濃度が補正されてRAM10cに記憶され、ステップS34に進む。
In step S32, a voltage signal is taken from the operational amplifier 41, and the voltage value is stored in the
ステップS34において、RAM10cのガス濃度と前記警報設定点との判定結果に基づいて、CO警報判定濃度であるか否かが判定される。CO警報判定濃度ではないと判定された場合(S34でN)、ステップS31に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、CO警報判定濃度であると判定された場合(S34でY)、音声警報出力部50に警報が要求されることで、音声警報出力部50から警報が発せられ、警報解除設定点以下になった時に警報の停止が音声警報出力部50に要求され、処理を終了する。
In step S34, based on the determination result of the gas concentration in the
以上の説明からも明らかなように、CPU10aがCO検出処理プログラムを実行することで、図1に示す請求項中の補正手段10a3として機能する。
As is clear from the above description, the
次に、上述したガス警報器100の本発明に係る自己診断時における動作(作用)の一例を以下に説明する。 Next, an example of the operation (action) of the gas alarm device 100 described above during self-diagnosis according to the present invention will be described below.
ガス警報器100は、診断タイミングになると、第1スイッチSW1をオンさせて、電流源33から充電電流をCOセンサ1に供給することで、COセンサ1を充電する。また、その電流源33から分流された電流は抵抗R1を介して電流/電圧変換回路40に入力され、電流/電圧変換回路40で電圧に変換して出力する。
The gas alarm device 100 charges the
ガス警報器100は、その電流/電圧変換回路40からの電圧値と抵抗R1とに基づいて、COセンサ1に充電を開始した瞬間の直列抵抗Rsの抵抗値を算出する。そして、その直列抵抗Rsの抵抗値と感度情報とに基づいて、電気化学式ガスセンサ1で発生した対象ガス濃度を補正する補正値がRAM10c等に記憶される。
The gas alarm device 100 calculates the resistance value of the series resistance Rs at the moment when charging of the
ガス警報器100のCPU10aは、所定のサンプリング周期により、電流/電圧変換回路40から出力される電圧信号をサンプリングしてCOセンサ1のガス濃度を計測すると、RAM10c等の補正値に基づいてガス濃度を補正する。そして、ガス警報器100はその補正後のガス濃度が警報設定点以上となった時に音声警報出力部50から警報を発し、警報解除設定点以下になった時に警報を停止する。
When the
以上説明したガス警報器100によれば、電源33からCOセンサ(電気化学式ガスセンサ)1への充電電流への供給の開始に応じて、電流/電圧変換回路40が出力した出力電圧に基づいてCOセンサ1の等価回路における直列内部抵抗成分Rsの抵抗値を算出し、当該抵抗値と感度情報とに基づいて感度を算出して対象ガス濃度を補正するようにしたことから、調整・出荷後に振動、衝撃などでCOセンサの積層ズレ、経年変化、等が生じても、その感度に応じて補正することができるため、精度低下の防止に貢献することができる。また、定期的に充電開始に応じて電流/電圧変換回路40が出力した出力電圧から補正を行うことができるため、メンテナンス性の向上を図ることができる。従って、COセンサ1が正確な対象ガス濃度を計測することができるため、COセンサの精度向上に貢献することができる。
According to the gas alarm device 100 described above, the CO based on the output voltage output from the current /
また、ガス警報器100によれば、上述した補正により正常に動作している状態で計測した対象ガス濃度を判定し、その異常を警報するようにしたことから、COセンサ1に故障が生じたままの状態で使用され続けることを防止できる。従って、ガス警報器100の計測精度の低下を防止できるため、安全性の向上に貢献することができる。
Moreover, according to the gas alarm device 100, the target gas concentration measured in the state of operating normally by the correction described above is determined and the abnormality is alarmed, so that the
なお、上述した本実施形態では、COセンサ1のガス濃度を単に補正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、例えば、上述したようにCOセンサ1の感度の傾きが寝てくる高濃度の場合に補正するなど種々異なる実施形態とすることができる。
In the above-described embodiment, the case where the gas concentration of the
また、上述した実施形態では、本発明の一酸化炭素ガス計測装置を警報器100に適用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、例えば、一酸化炭素ガス計測装置を燃焼器具、火災警報器、等の各種機器に組み込む、一酸化炭素ガス計測装置を単独の計測器具として用いるなど種々異なる実施形態とすることができる。 In the above-described embodiment, the case where the carbon monoxide gas measuring device of the present invention is applied to the alarm device 100 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the carbon monoxide gas measuring device is Various embodiments can be made such as incorporating a carbon monoxide gas measuring apparatus as a single measuring instrument incorporated in various devices such as a combustion instrument and a fire alarm.
さらに、上述した自己診断の方式は、水を収容する水容器からの水蒸気または大気中の水蒸気を電解質とし、該水蒸気と対象ガスとの反応によって前記対象ガス濃度に応じた電流をCOセンサ1が発生する場合について説明した。これに代えて、電解質に硫酸を用いた2極ないし3極で構成される電気化学式センサなどにも適用することができる。例えば、固体又は液体の電解質に接触する一対の電極を備え、検知対象ガスが反応する検知極ともう一方の電極との間に流れる電流又は当該電流に対応する電圧に基づいて、前記検知対象ガスの濃度を検知する電気化学式ガスセンサに適用することもできる。
Further, in the self-diagnosis method described above, water vapor from a water container containing water or water vapor in the atmosphere is used as an electrolyte, and the
このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 As described above, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 電気化学式ガスセンサ(COセンサ)
2 金属缶(水容器)
10a1 直列内部抵抗成分算出手段(CPU)
10a2 感度算出手段(CPU)
10a3 補正手段(CPU)
10b 感度情報記憶手段(ROM)
31 検知極
32 対極
33 電源(電流源)
40 電流/電圧変換回路
50 警報手段(音声警報出力部)
R1 抵抗
Rs 直列抵抗(直列内部抵抗成分)
SW1 第1スイッチ
1 Electrochemical gas sensor (CO sensor)
2 Metal can (water container)
10a1 Series internal resistance component calculation means (CPU)
10a2 Sensitivity calculation means (CPU)
10a3 Correction means (CPU)
10b Sensitivity information storage means (ROM)
31
40 Current /
R1 resistance Rs series resistance (series internal resistance component)
SW1 1st switch
Claims (2)
前記直列内部抵抗成分と前記電気化学式ガスセンサの出力との感度を示す感度情報を記憶する感度情報記憶手段と、
前記直列内部抵抗成分算出手段が算出した抵抗値と前記感度情報記憶手段が記憶している感度情報とに基づいて、前記電気化学式ガスセンサの感度を算出する感度算出手段と、
前記感度算出手段が算出した感度に基づいて前記電気化学式ガスセンサで発生した対象ガス濃度を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする一酸化炭素ガス計測装置。 An electrochemical gas sensor that generates a current corresponding to a target gas concentration by a reaction between a solid or liquid electrolyte and a target gas, a current / voltage conversion circuit that converts the current flowing through the electrochemical gas sensor into a voltage, and the electrochemical formula A power source for supplying a charging current to the gas sensor to charge the electrochemical gas sensor; a supply path from the power source to the electrochemical gas sensor; and an input terminal of the current / voltage conversion circuit; and the electrochemical gas sensor A resistance set to a resistance value at which a current flowing from the power source changes according to a change in a resistance value of a series internal resistance component included in an equivalent circuit at the start of charging, and the current / current at the start of charging of the electrochemical gas sensor The resistance value of the series internal resistance component is calculated based on the output voltage from the voltage conversion circuit and the resistance value of the resistor. And the internal resistance component computing means, the carbon monoxide gas measuring device having,
Sensitivity information storage means for storing sensitivity information indicating sensitivity between the series internal resistance component and the output of the electrochemical gas sensor;
Sensitivity calculation means for calculating the sensitivity of the electrochemical gas sensor based on the resistance value calculated by the series internal resistance component calculation means and the sensitivity information stored in the sensitivity information storage means;
Correction means for correcting the target gas concentration generated in the electrochemical gas sensor based on the sensitivity calculated by the sensitivity calculation means;
A carbon monoxide gas measuring device comprising:
前記一酸化炭素ガス計測装置によって計測された対象ガス濃度の異常を警報する警報手段と、
を有することを特徴とする警報器。 A carbon monoxide gas measuring device according to claim 1;
Alarm means for alarming abnormality of the target gas concentration measured by the carbon monoxide gas measuring device;
An alarm device comprising:
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