JP3086581B2 - Gas detector - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、可燃性ガスの存在を
検出するのに用いて好適なガス検知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detector suitable for detecting the presence of a combustible gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、可燃性ガスの検知装置とし
て、接触燃焼式の検知素子を用いたガス検知装置が知ら
れている。該ガス検知装置には、可燃性ガスの検知素子
として、例えば、２０μｍ〜５０μｍの線径を有する白
金抵抗線を巻回してコイルを形成し、該コイルの周囲に
パラジューム−アルミナなどの触媒を塗布した後、燃成
して、１００メッシュの二重金網を被せたものが用いら
れる。このような酸化触媒を用いた検知素子は、目的ガ
ス以外の雑ガスに対しても触媒能を有しているため、雑
ガスをも検知してしまうという特性を有する。そこで、
上述した検知素子を用いるガス検知装置では、上記雑ガ
スの検知による誤差を補償するために、比較素子が用い
られる。2. Description of the Related Art As a combustible gas detecting device, a gas detecting device using a contact combustion type detecting element has been conventionally known. In the gas detection device, as a combustible gas detection element, for example, a platinum resistance wire having a wire diameter of 20 μm to 50 μm is wound to form a coil, and a catalyst such as palladium-alumina is applied around the coil. Then, it is ignited and covered with a double mesh of 100 mesh. Since the detection element using such an oxidation catalyst has a catalytic ability even for miscellaneous gases other than the target gas, it has a characteristic of detecting miscellaneous gases. Therefore,
In the gas detection device using the above-described detection element, a comparison element is used in order to compensate for an error due to the detection of the miscellaneous gas.
【０００３】図４に従来のガス検知装置の略構成を示す
回路図を示す。図において、１は接触燃焼式の検知素子
であり、上述した構造を有する。また、２は検知素子１
に直列接続された比較素子であり、検知素子１と同様の
構造を有し、さらに、全体にシールキャップを被せて密
閉構造としている。これら検知素子１および比較素子２
には、直列接続された抵抗器３、可変抵抗器４、および
抵抗器５が並列に接続されている。すなわち、上記検知
素子１と比較素子２、および抵抗器３と、可変抵抗器４
と、抵抗器５とによって、ブリッジ回路６が形成されて
おり、該ブリッジ回路６には、定電圧電源（もしくは電
池）７より所定の電圧が印加されている。また、上記検
知素子１と比較素子２との接続点８と、上記可変抵抗器
４の摺動端子９との間には、電圧計１０が接続されてい
る。[0003] FIG. 4 shows a circuit diagram illustrating a substantially configuration of a conventional gas detecting device. In the figure, reference numeral 1 denotes a contact combustion type detection element having the above-described structure. 2 is a sensing element 1
Are connected in series to each other, have a structure similar to that of the detection element 1, and have a hermetically sealed structure covered with a seal cap. These detection element 1 and comparison element 2
, A resistor 3, a variable resistor 4, and a resistor 5 connected in series are connected in parallel. That is, the sensing element 1, the comparison element 2, the resistor 3, and the variable resistor 4
And a resistor 5, a bridge circuit 6 is formed, and a predetermined voltage is applied to the bridge circuit 6 from a constant voltage power supply (or battery) 7. A voltmeter 10 is connected between a connection point 8 between the detection element 1 and the comparison element 2 and a sliding terminal 9 of the variable resistor 4.
【０００４】上述した構成においては、まず、実際の使
用に先立って、定電圧電源７より一定電圧を印加した状
態で、電圧計１０による検出電圧が「０」となるよう
に、可変抵抗器４を調整してブリッジ回路６の平衡をと
る。次に、ブリッジ回路６の平衡がとれた状態で、検知
素子１および比較素子２を測定すべき雰囲気にさらす。
検知素子１および比較素子２には、定電圧電源７により
電流が流れるので、発熱して温度が上昇する。この状態
において、雰囲気中に、可燃性（還元性）ガスが存在す
ると、検知素子１に可燃性ガスが接触して燃焼（酸化）
するため、酸化の際に生じる反応熱によって検知素子１
の抵抗値が変化する。In the above-described configuration, first, prior to actual use, the variable resistor 4 is set so that the voltage detected by the voltmeter 10 becomes “0” while a constant voltage is applied from the constant voltage power supply 7. Is adjusted to balance the bridge circuit 6. Next, with the bridge circuit 6 balanced, the sensing element 1 and the comparison element 2 are exposed to the atmosphere to be measured.
Since current flows through the detection element 1 and the comparison element 2 from the constant voltage power supply 7, heat is generated and the temperature rises. In this state, if a combustible (reducing) gas is present in the atmosphere, the combustible gas comes into contact with the sensing element 1 and burns (oxidizes).
Therefore, the heat of reaction generated at the time of oxidation
Changes the resistance value.
【０００５】これに対して、比較素子２はシールキャッ
プによって密閉されているので、可燃性ガスによる燃焼
が生じないために酸化せず、抵抗値は変化しない。した
がって、雰囲気中に可燃性ガスが存在すると、検知素子
１の抵抗値だけが変化するため、ブリッジ回路６の平衡
が崩れ、電圧計１０によって、検知素子１で酸化した可
燃性ガスの量に応じた電圧が検出される。On the other hand, since the comparison element 2 is hermetically sealed by the seal cap, it does not oxidize because combustion by the combustible gas does not occur, and the resistance value does not change. Therefore, if a combustible gas is present in the atmosphere, only the resistance value of the sensing element 1 changes, so that the equilibrium of the bridge circuit 6 is broken, and the voltmeter 10 changes the amount of the combustible gas oxidized by the sensing element 1. Voltage is detected.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したガ
ス検知装置では、検知素子１と比較素子２の構造、材料
等の違いにより、素子の温度特性にばらつきがあり、完
全な温度補償が難しく、広範囲の温度での可燃性ガスの
検出では、検出誤差が大きくなる。そこで、温度補償を
より向上させるために、温度特性が似通った検知素子１
および比較素子２を選別したり、別途に温度センサを付
加するなどの手法が考えられている。温度特性の似通っ
た素子を選別するには手間がかかり、実際的でないの
で、一般には、温度センサを付加する手法がとられる。However, in the above-described gas detecting device, the temperature characteristics of the elements vary due to differences in the structures, materials, and the like of the detecting element 1 and the comparing element 2, making it difficult to perform complete temperature compensation. In detecting combustible gas over a wide range of temperatures, the detection error increases. Therefore, in order to further improve the temperature compensation, the sensing elements 1 having similar temperature characteristics are used.
In addition, a method of selecting the comparison element 2 or separately adding a temperature sensor has been considered. Since it takes time and is not practical to select elements having similar temperature characteristics, a method of adding a temperature sensor is generally used.
【０００７】図５は、温度センサを用いた従来のガス検
知装置の構成を示す回路図である。なお、図において、
図４に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略
する。図５において、上記検知素子１と比較素子２との
接続点８は、差動増幅器２１の反転入力端（図示の
「−」を参照）に接続されており、上記可変抵抗器の摺
動端子９は、ボルテージフォロワ回路２２の非反転入力
端（図示の「＋」を参照）に接続されている。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional gas detector using a temperature sensor. In the figure,
Components corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 5, a connection point 8 between the detection element 1 and the comparison element 2 is connected to an inverting input terminal (see "-" in the drawing) of the differential amplifier 21, and a sliding terminal of the variable resistor is connected. Reference numeral 9 is connected to a non-inverting input terminal of the voltage follower circuit 22 (see “+” in the drawing).
【０００８】次に、２３は、温度センサであり、抵抗器
２４および可変抵抗器２５を介して、電源ライン−グラ
ンド間に接続されている。該温度センサ２３は上述した
検知素子１および比較素子２と同じ雰囲気中にさらさ
れ、雰囲気の温度に応じた抵抗変化を示す。したがっ
て、該雰囲気の温度は、温度センサ２３と抵抗器２４と
の接続点２６の電位として取り出される。該接続点２６
は、ボルテージフォロワ回路２７の非反転入力端に接続
されている。Reference numeral 23 denotes a temperature sensor, which is connected between a power supply line and ground via a resistor 24 and a variable resistor 25. The temperature sensor 23 is exposed to the same atmosphere as the sensing element 1 and the comparative element 2 described above, and exhibits a resistance change according to the temperature of the atmosphere. Therefore, the temperature of the atmosphere is extracted as the potential at the connection point 26 between the temperature sensor 23 and the resistor 24. The connection point 26
Is connected to the non-inverting input terminal of the voltage follower circuit 27.
【０００９】上記ボルテージフォロワ回路２２の出力端
とボルテージフォロワ回路２７の出力端は、直列接続さ
れた可変抵抗器２８と抵抗器２９によって接続されてお
り、可変抵抗器２８の摺動端子３０は、ボルテージフォ
ロワ回路３１の非反転入力端に接続されている。該ボル
テージフォロワ回路３１は、ブリッジ回路６と、温度セ
ンサ２３との平衡度を検出するようになっている。すな
わち、雰囲気の温度が上昇するほど、ボルテージフォロ
ワ回路２７の出力電圧が上昇するため、上記ボルテージ
フォロワ回路３１の出力電圧も上昇する。該ボルテージ
フォロワ回路３１の出力端は、抵抗３２を介して前述し
た差動増幅器２１の非反転入力端に接続されている。The output terminal of the voltage follower circuit 22 and the output terminal of the voltage follower circuit 27 are connected by a variable resistor 28 and a resistor 29 connected in series, and a sliding terminal 30 of the variable resistor 28 It is connected to the non-inverting input terminal of the voltage follower circuit 31. The voltage follower circuit 31 detects the degree of balance between the bridge circuit 6 and the temperature sensor 23. That is, as the temperature of the atmosphere increases, the output voltage of the voltage follower circuit 27 increases, so that the output voltage of the voltage follower circuit 31 also increases. An output terminal of the voltage follower circuit 31 is connected to a non-inverting input terminal of the differential amplifier 21 via a resistor 32.
【００１０】差動増幅器２１は、反転入力端と非反転入
力端とに供給される電圧の差を増幅して出力する増幅器
であり、非反転入力端に供給されるボルテージフォロワ
回路３１の出力電圧と、上記反転入力端に供給される電
圧との電位差を増幅して検出電圧ＯＵＴとして出力す
る。The differential amplifier 21 is an amplifier that amplifies and outputs the difference between the voltages supplied to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal, and outputs the output voltage of the voltage follower circuit 31 supplied to the non-inverting input terminal. And a potential difference between the voltage and the voltage supplied to the inverting input terminal is amplified and output as a detection voltage OUT.
【００１１】上述した構成においては、まず、実際の使
用に先立って、定電圧電源７より一定電圧を印加した状
態で、差動増幅器２１の検出電圧が「０」となるよう
に、可変抵抗器４および可変抵抗器２８を調整する。こ
の状態では、ボルテージフォロワ回路２２の出力端とボ
ルテージフォロワ回路２７の出力電圧が平衡し、かつ、
ブリッジ回路６が平衡している。In the above-described configuration, first, prior to actual use, the variable resistor is set so that the detection voltage of the differential amplifier 21 becomes "0" while a constant voltage is applied from the constant voltage power supply 7. 4 and the variable resistor 28 are adjusted. In this state, the output terminal of the voltage follower circuit 22 and the output voltage of the voltage follower circuit 27 are balanced, and
The bridge circuit 6 is balanced.
【００１２】次に、ブリッジ回路６の平衡がとれた状態
で、検知素子１、比較素子２および温度センサ２３を測
定すべき雰囲気にさらす。検知素子１および比較素子２
には、定電圧電源７により電流が流れるので、温度が上
昇する。この状態において、雰囲気中に、可燃性（還元
性）ガスが存在すると、検知素子１に可燃性ガスが接触
して燃焼（酸化）するため、酸化の際に生じる反応熱に
よって検知素子１の抵抗値が変化する。Next, with the bridge circuit 6 balanced, the sensing element 1, the comparison element 2 and the temperature sensor 23 are exposed to the atmosphere to be measured. Detection element 1 and comparison element 2
Since the current flows through the constant voltage power supply 7, the temperature rises. In this state, if a combustible (reducing) gas is present in the atmosphere, the combustible gas comes into contact with the sensing element 1 and burns (oxidizes). The value changes.
【００１３】これに対して、比較素子２は、シールキャ
ップによって密閉されているため、可燃性ガスによる燃
焼が生ぜず、抵抗値は変化しない。このように、雰囲気
中に可燃性ガスが存在すると、前述したガス検知装置と
同様に、検知素子１の抵抗値だけが変化するため、ブリ
ッジ回路６の平衡が崩れる。On the other hand, since the comparison element 2 is hermetically closed by the seal cap, combustion by the combustible gas does not occur, and the resistance value does not change. As described above, when the flammable gas is present in the atmosphere, only the resistance value of the detection element 1 changes as in the case of the above-described gas detection device, so that the balance of the bridge circuit 6 is broken.
【００１４】また、温度センサ２３によって雰囲気の温
度が検出され、該温度に応じた電圧がボルテージフォロ
ワ回路２７から出力される。したがって、雰囲気の温度
に応じて、ボルテージフォロワ回路３１の出力電圧が変
化する。この結果、ブリッジ回路６を構成する可変抵抗
器４の摺動端子９の電位、すなわちボルテージフォロワ
回路２２の出力電圧は、雰囲気の温度に応じて補正され
る。したがって、差動増幅器２１からは、接続点８と可
変抵抗器４の摺動端子９との間の電圧、すなわち検知素
子１で酸化した可燃性ガスの量に応じた検出電圧ＯＵＴ
が温度センサ２３によって補正されて出力される。The temperature of the atmosphere is detected by the temperature sensor 23, and a voltage corresponding to the temperature is output from the voltage follower circuit 27. Therefore, the output voltage of the voltage follower circuit 31 changes according to the temperature of the atmosphere. As a result, the potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 constituting the bridge circuit 6, that is, the output voltage of the voltage follower circuit 22 is corrected according to the temperature of the atmosphere. Therefore, from the differential amplifier 21, the detection voltage OUT corresponding to the voltage between the connection point 8 and the sliding terminal 9 of the variable resistor 4, that is, the amount of the flammable gas oxidized by the detection element 1 is output.
Is corrected by the temperature sensor 23 and output.
【００１５】しかしながら、上述した温度センサ２３を
用いた従来のガス検知装置では、温度センサや、ボルテ
ージフォロワ回路等を設けなければならず、回路構成が
複雑になるとともに、コストアップにつながるという問
題を生じる。また、温度センサ２３によって温度補償し
ても、それほど大きな効果が得られないという問題が依
然としてある。However, in the conventional gas detection device using the above-described temperature sensor 23, a temperature sensor, a voltage follower circuit, and the like must be provided, and the circuit configuration becomes complicated and the cost is increased. Occurs. Further, even if the temperature is compensated by the temperature sensor 23, there is still a problem that a great effect cannot be obtained.
【００１６】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、低コストで、かつ高精度で可燃性ガスを検出で
きるガス検知装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a gas detection device which can detect flammable gas at low cost and with high accuracy.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、請求項１記載の発明では、可燃性ガスに反応
する検知素子と、該検知素子に直列接続された比較素子
と、前記検知素子と前記比較素子とに並列接続された抵
抗器、可変抵抗器、及び抵抗器が直列に接続された抵抗
体とによりブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路の
不平衡電位を検出してガスの存在を検知するガス検知装
置において、前記ブリッジ回路の前記比較素子と前記抵
抗器との接続点を電流供給点として一定電流を供給する
定電流電源と、前記比較素子と前記検知素子の接続点と
前記電流供給点に接続され、雰囲気温度変化時の前記比
較素子の両端電圧の変化に応じて出力電圧が変化する第
１の補正回路と、前記ブリッジ回路の可変抵抗器の摺動
端子の電圧を増幅する増幅回路と、前記第１の補正回路
の出力と前記増幅回路の出力に接続し、前記増幅回路の
出力電圧を前記第１の補正回路の出力電圧で温度補正し
て出力する第２の補正回路と、前記比較素子と前記検知
素子の接続点の電圧と前記第２の補正回路の出力電圧と
の電位差を増幅して検出電圧として出力する検出回路と
を設け、この検出回路の出力によって可燃性ガスの量を
検出することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a detecting element responsive to a combustible gas, a comparing element connected in series to the detecting element, A resistor, a variable resistor, and a resistor connected in series with the detection element and the comparison element constitute a bridge circuit, and a gas is detected by detecting an unbalanced potential of the bridge circuit. A constant current power supply that supplies a constant current with a connection point between the comparison element and the resistor of the bridge circuit as a current supply point , and a connection point between the comparison element and the detection element. A first correction circuit connected to the current supply point, the output voltage of which changes according to a change in the voltage between both ends of the comparison element when the ambient temperature changes; and a voltage of a sliding terminal of a variable resistor of the bridge circuit. Amplify And an amplifier circuit connected to the output of the first correction circuit and the output of the amplifier circuit, and the output voltage of the amplifier circuit is subjected to temperature correction with the output voltage of the first correction circuit, and the second correction is performed. Circuit, the comparison element and the detection
A detection circuit for amplifying a potential difference between a voltage at a connection point of the element and an output voltage of the second correction circuit and outputting the amplified voltage as a detection voltage; and detecting an amount of the flammable gas by an output of the detection circuit. Features.
【００１８】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のガス検知装置において、前記検知素子は、酸化触
媒が塗布され、可燃性ガスとの反応熱によって抵抗値が
変化する接触燃焼式ガスセンサであることを特徴とす
る。Further, according to the invention described in claim 2, according to claim 1,
In the gas detection device described above, the detection element is a contact combustion type gas sensor in which an oxidation catalyst is applied and a resistance value changes by heat of reaction with a combustible gas.
【００１９】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載のガス検知装置において、実際の使用に先立って、
前記定電流電源から一定電流を前記比較素子と前記抵抗
器の接続点に印加した状態で、前記検出回路の検出電圧
が０になるように前記第２の補正回路を調整するため
に、前記第２の補正回路には可変抵抗器が設けられてい
ることを特徴とする。According to the third aspect of the present invention, the first aspect of the present invention is provided.
In the described gas detection device, prior to actual use,
A constant current from the constant current power supply is supplied to the comparison element and the resistor.
The second correction circuit is provided with a variable resistor in order to adjust the second correction circuit so that the detection voltage of the detection circuit becomes 0 when the voltage is applied to the connection point of the detector. It is characterized by the following.
【００２０】[0020]
【作用】ブリッジ回路には、定電流電源から一定電流が
供給される。検知素子によってガスが検出されると、ブ
リッジ回路に不平衡電位が生じるため、該不平衡電位を
検出電圧として出力する。このとき、雰囲気の温度に変
化がなければ、比較素子には一定電流が流れているた
め、電圧降下に変化は生じない。これに対して、雰囲気
の温度が変化すると、比較素子の電圧降下に変化が生じ
る。補正回路は、該電圧降下の変化に応じて、検出素子
のガス検出によって生じた不平衡電位を補正する。この
結果、温度センサおよびこれに付随する回路を用いるこ
となく、低コストで温度補償の精度を向上でき、このた
め高精度で可燃性ガスを検出できる。A constant current is supplied to the bridge circuit from a constant current power supply. When a gas is detected by the detection element, an unbalanced potential is generated in the bridge circuit, and the unbalanced potential is output as a detection voltage. At this time, if there is no change in the temperature of the atmosphere, a constant current flows through the comparison element, so that there is no change in the voltage drop. On the other hand, when the temperature of the atmosphere changes, the voltage drop of the comparison element changes. The correction circuit corrects the unbalanced potential caused by gas detection of the detection element according to the change in the voltage drop. As a result, the accuracy of temperature compensation can be improved at low cost without using a temperature sensor and a circuit associated with the temperature sensor, so that a flammable gas can be detected with high accuracy.
【００２１】また、上記検知素子は、酸化触媒が塗布さ
れ、可燃性ガスとの反応熱によって抵抗値が変化する接
触燃焼式ガスセンサとしてもよい。The detection element may be a contact combustion type gas sensor coated with an oxidation catalyst and having a resistance value changed by heat of reaction with a combustible gas.
【００２２】また、上記補正回路は、第１の入力端が前
記比較素子の一端に接続され、第２の入力端が前記比較
素子の他端に接続された、少なくとも１つの差動増幅器
で構成してもよい。The correction circuit includes at least one differential amplifier having a first input terminal connected to one end of the comparison element and a second input terminal connected to the other end of the comparison element. May be.
【００２３】[0023]
【実施例】次に図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。図１はこの発明の一実施例の構成を示す回
路図である。なお、図において、図４または図５に対応
する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１
において、４０は定電流電源であり、ブリッジ回路６へ
一定電流を供給する。検知素子１と比較素子２との接続
点８は、差動増幅器４１の反転入力端および差動増幅器
４６の反転入力端へ接続されている。また、比較素子２
と抵抗器３との接続点は、上記差動増幅器４１の非反転
入力端へ接続されている。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention. In the drawings, the portions corresponding to FIG. 4 or FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG.
In the figure, reference numeral 40 denotes a constant current power supply for supplying a constant current to the bridge circuit 6. The connection point 8 between the detection element 1 and the comparison element 2 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 41 and the inverting input terminal of the differential amplifier 46. Also, the comparison element 2
The connection point between the resistor 3 and the resistor 3 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 41.
【００２４】次に、差動増幅器４１は、比較素子２の両
端の電圧を（反転）増幅して、これを差動増幅器４２の
反転入力端へ供給する。差動増幅器４２は、供給される
電圧をさらに（反転）増幅し、差動増幅器４３の反転入
力端へ供給する。差動増幅器４３は、上記差動増幅器４
２と同様に、供給される電圧を（反転）増幅して出力す
る。上記差動増幅器４１，４２および４３は温度補正回
路５０として動作する。Next, the differential amplifier 41 amplifies (inverts) the voltage across the comparison element 2 and supplies the amplified voltage to the inverting input terminal of the differential amplifier 42. The differential amplifier 42 further (inverts) amplifies the supplied voltage and supplies the amplified voltage to the inverting input terminal of the differential amplifier 43. The differential amplifier 43 includes the differential amplifier 4
Similarly to 2, the supplied voltage is (inverted) amplified and output. The differential amplifiers 41, 42, and 43 operate as a temperature correction circuit 50.
【００２５】ここで、温度補正回路５０としての動作に
ついて説明する。検知素子１がガスを検知した場合、検
知素子１の抵抗値が変化することによってその両端の電
圧が変化しても、雰囲気の温度が一定であれば、検知素
子１および比較素子２には、一定電流が供給されている
ため、比較素子２の両端の電圧は変化しない。したがっ
て、差動増幅器４１の出力電圧も変化しない。Here, the operation of the temperature correction circuit 50 will be described. When the sensing element 1 detects a gas, the sensing element 1 and the comparison element 2 are provided if the temperature of the atmosphere is constant even if the voltage at both ends of the sensing element 1 changes due to a change in the resistance value of the sensing element 1. Since a constant current is supplied, the voltage across the comparison element 2 does not change. Therefore, the output voltage of the differential amplifier 41 does not change.
【００２６】これに対して、雰囲気の温度が変化する
と、該温度変化に応じて、検知素子１および比較素子２
の双方の抵抗値が変化することになる。この場合、比較
素子２の両端の電圧が変化するため、上記差動増幅器４
１の出力電圧も、比較素子２の抵抗変化に応じて、すな
わち温度変化に応じて変化することになる。したがっ
て、差動増幅器４３からは温度変化に応じた出力電圧が
出力されることになる。On the other hand, when the temperature of the atmosphere changes, the sensing element 1 and the comparison element 2 are changed according to the temperature change.
Will change. In this case, since the voltage across the comparison element 2 changes, the differential amplifier 4
The output voltage of No. 1 also changes according to the resistance change of the comparison element 2, that is, according to the temperature change. Therefore, the output voltage corresponding to the temperature change is output from the differential amplifier 43.
【００２７】次に、ブリッジ回路６を構成する可変抵抗
器４の摺動端子９は、反転増幅器４４の反転入力端に接
続されている。該反転増幅器４４は、上記可変抵抗器４
の摺動端子９の電圧を増幅した後、これを差動増幅器４
５の反転入力端へ供給する。差動増幅器４５は、上記電
圧をさらに増幅して出力する。Next, the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 constituting the bridge circuit 6 is connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 44. The inverting amplifier 44 is connected to the variable resistor 4.
After amplifying the voltage of the sliding terminal 9 of the differential amplifier 4
5 inverting input. The differential amplifier 45 further amplifies and outputs the voltage.
【００２８】差動増幅器４５の出力端は、直列接続され
た可変抵抗器４８および抵抗器４９を介して前述した差
動増幅器４３の出力端に接続されており、可変抵抗器４
８の摺動端子５５は、前述した差動増幅器４６の非反転
入力端に接続されている。したがって、可変抵抗器４８
の摺動端子５５から得られる電位は、可変抵抗器４の摺
動端子９の電位を、差動増幅器４３が出力する温度変化
に応じた出力電圧によって補正したものとなる。The output terminal of the differential amplifier 45 is connected to the output terminal of the aforementioned differential amplifier 43 via a variable resistor 48 and a resistor 49 connected in series.
The 8 sliding terminal 55 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 46 described above. Therefore, the variable resistor 48
The potential obtained from the sliding terminal 55 is obtained by correcting the potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 by an output voltage output from the differential amplifier 43 according to a temperature change.
【００２９】上記差動増幅器４６は、検知素子１と比較
素子２の接続点８の電位と、ブリッジ回路６を構成する
可変抵抗器４の摺動端子９の温度補正された電位との差
（電位差）を増幅し、これを反転増幅器４７の反転入力
端へ供給する。反転増幅器４７は、上記電位差をさらに
所定レベルまで増幅した後、検出電圧ＯＵＴとして出力
する。The differential amplifier 46 calculates the difference between the potential at the connection point 8 between the sensing element 1 and the comparison element 2 and the temperature-corrected potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 constituting the bridge circuit 6 ( The potential difference is amplified and supplied to the inverting input terminal of the inverting amplifier 47. The inverting amplifier 47 further amplifies the potential difference to a predetermined level, and outputs the result as a detection voltage OUT.
【００３０】上述した構成において、まず、実際の使用
に先立って、定電流電源４０より一定電流を印加した状
態で、差動増幅器４７の検出電圧ＯＵＴが「０」となる
ように、可変抵抗器４および可変抵抗器４８を調整す
る。この状態では、差動増幅器４３の出力電圧と差動増
幅器４５の出力電圧とが平衡し、かつ、ブリッジ回路６
が平衡している。次に、ブリッジ回路６の平衡がとれた
状態で、検知素子１、比較素子２を測定すべき雰囲気に
さらす。In the configuration described above, first, prior to actual use, the variable resistor is set so that the detection voltage OUT of the differential amplifier 47 becomes "0" while a constant current is applied from the constant current power supply 40. 4 and the variable resistor 48 are adjusted. In this state, the output voltage of the differential amplifier 43 and the output voltage of the differential amplifier 45 are balanced and the bridge circuit 6
Are balanced. Next, with the bridge circuit 6 balanced, the sensing element 1 and the comparison element 2 are exposed to the atmosphere to be measured.
【００３１】検知素子１および比較素子２には、定電流
が流れるので、温度が上昇する。この状態において、雰
囲気中に、可燃性（還元性）ガスが存在すると、検知素
子１に可燃性ガスが接触して燃焼（酸化）するため、酸
化の際に生じる反応熱によって検知素子１の抵抗値が変
化し、接続点８の電位が上昇する。これに対して、比較
素子２は、シールキャップによって密閉されているた
め、可燃性ガスによる燃焼が生ぜず、抵抗値は変化しな
い。Since a constant current flows through the sensing element 1 and the comparison element 2, the temperature rises. In this state, if a combustible (reducing) gas is present in the atmosphere, the combustible gas comes into contact with the sensing element 1 and burns (oxidizes). The value changes, and the potential of the connection point 8 increases. On the other hand, since the comparative element 2 is hermetically sealed by the seal cap, combustion by the combustible gas does not occur, and the resistance value does not change.
【００３２】このように、雰囲気中に可燃性ガスが存在
すると、従来のガス検知装置と同様に、検知素子１だけ
の抵抗値が変化するため、ブリッジ回路６の平衡が崩
れ、比較素子２と抵抗器３との接続点Ｂの電位、および
ブリッジ回路６の対辺である可変抵抗器４の摺動端子９
の電位も上昇する。上記接続点８の電位と摺動端子９の
電位との電位差は、差動増幅器４６，４７によって増幅
されて、可燃性ガスの量に応じた検出電圧ＯＵＴとして
出力される。As described above, when the flammable gas is present in the atmosphere, the resistance value of only the detection element 1 changes, as in the conventional gas detection apparatus, so that the balance of the bridge circuit 6 is lost, and the comparison element 2 The potential at the connection point B with the resistor 3 and the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 on the opposite side of the bridge circuit 6
Also increases. The potential difference between the potential of the connection point 8 and the potential of the sliding terminal 9 is amplified by the differential amplifiers 46 and 47 and is output as a detection voltage OUT corresponding to the amount of combustible gas.
【００３３】このとき、比較素子２の両端の電圧は、定
電流電源４０により一定電流が供給されているため、変
化しない。したがって、差動増幅器４１，４２、および
４３の出力電圧も変化せず、差動増幅器４６の非反転入
力端への影響はなく、検出電圧ＯＵＴへの影響もない。At this time, the voltage across the comparison element 2 does not change because a constant current is supplied from the constant current power supply 40. Therefore, the output voltages of the differential amplifiers 41, 42, and 43 do not change, and there is no influence on the non-inverting input terminal of the differential amplifier 46, and there is no influence on the detection voltage OUT.
【００３４】これに対して、雰囲気の温度が変化する
と、検知素子１および比較素子２の双方の抵抗値が変化
し、これらの両端の電圧、および可変抵抗器４の摺動端
子９の電位も変化する。例えば、温度が上昇すると、各
素子の電圧が上昇するとともに、可変抵抗器４の摺動端
子９の電位も上昇する。比較素子２の両端における電圧
変化は、温度訂正回路である差動増幅器４１によって検
出された後、差動増幅器４２，４３によって増幅されて
出力される。このため、雰囲気の温度に応じて、差動増
幅器４３の出力電圧が変化する。この結果、ブリッジ回
路６を構成する可変抵抗器４の摺動端子９の電位、すな
わち差動増幅器４５の出力電圧は、雰囲気の温度に応じ
て補正される。したがって、接続点８と可変抵抗器４の
摺動端子９との間の電位差は、温度補正回路５０によっ
て補正され、検知素子１で酸化した可燃性ガスの量に応
じた検出電圧ＯＵＴとして出力される。On the other hand, when the temperature of the atmosphere changes, the resistance values of both the detection element 1 and the comparison element 2 change, and the voltage at both ends and the potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 also change. Change. For example, when the temperature rises, the voltage of each element rises and the potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 rises. A voltage change at both ends of the comparison element 2 is detected by a differential amplifier 41 as a temperature correction circuit, and then amplified and output by the differential amplifiers 42 and 43. For this reason, the output voltage of the differential amplifier 43 changes according to the temperature of the atmosphere. As a result, the potential of the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 constituting the bridge circuit 6, that is, the output voltage of the differential amplifier 45 is corrected according to the temperature of the atmosphere. Therefore, the potential difference between the connection point 8 and the sliding terminal 9 of the variable resistor 4 is corrected by the temperature correction circuit 50, and is output as the detection voltage OUT corresponding to the amount of the flammable gas oxidized by the detection element 1. You.
【００３５】ここで、図２および図３に、温度センサを
用いた従来のガス検知装置と本実施例のガス検知装置と
の温度特性および応答特性を示す。図２は本実施例のガ
ス検知装置と従来のガス検知装置との温度特性を示す特
性図である。図２において、従来の温度センサを用いた
ガス検知装置では、図示の点線Ａで示すように、周囲温
度に対して、検出電圧ＯＵＴの変化が大きい。これに対
して、本実施例によるガス検知装置は、図示の実線Ｂで
示すように、広範囲にわたって、ほぼ平坦な検出電圧Ｏ
ＵＴが得られた。FIGS. 2 and 3 show temperature characteristics and response characteristics of a conventional gas detector using a temperature sensor and the gas detector of this embodiment. FIG. 2 is a characteristic diagram showing temperature characteristics of the gas detection device of the present embodiment and a conventional gas detection device. In FIG. 2, in the gas detection device using the conventional temperature sensor, the change in the detection voltage OUT is large with respect to the ambient temperature as shown by a dotted line A in the drawing. In contrast, the gas detection device according to the present embodiment has a substantially flat detection voltage O over a wide range as shown by a solid line B in the drawing.
The UT was obtained.
【００３６】また、図３は、本実施例のガス検知装置と
従来のガス検知装置との温度過渡応答特性を示す特性図
であり、雰囲気の温度を７０℃から２２０℃に変化させ
た場合のガス検知装置の応答を測定した結果を示した。
図３において、従来の温度センサを用いたガス検知装置
では、図示の点線Ｃで示すように、温度を変えてから約
３分後に、検出電圧ＯＵＴが急激に上昇した後、減少
し、約６分後に安定する。これに対して、本実施例によ
るガス検知装置は、図示の実線Ｄで示すように、急激に
変化することなく、温度変化に短時間で追従している。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the temperature transient response characteristics of the gas detector of the present embodiment and the conventional gas detector, and shows the case where the temperature of the atmosphere is changed from 70 ° C. to 220 ° C. The result of measuring the response of the gas detector was shown.
In FIG. 3, in the gas detection device using the conventional temperature sensor, as shown by a dotted line C in FIG. 3, about three minutes after the temperature is changed, the detection voltage OUT sharply increases, then decreases, and decreases by about six. Stabilizes after minutes . On the other hand, the gas detection device according to the present embodiment follows the temperature change in a short time without abrupt change as shown by a solid line D in the drawing.
【００３７】このように、本実施例によれば、温度セン
サを用いることなく、広範囲の温度にわたって安定した
温度特性を有するとともに、温度変化に短時間で追従で
きるという効果が得られる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a stable temperature characteristic over a wide range of temperatures without using a temperature sensor and to follow a temperature change in a short time.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、可燃性ガスに反応する検知素子と、該検
知素子に直列接続された比較素子と、前記検知素子と前
記比較素子とに並列接続された抵抗器、可変抵抗器、及
び抵抗器が直列に接続された抵抗体とによりブリッジ回
路を構成し、前記ブリッジ回路の不平衡電位を検出して
ガスの存在を検知するガス検知装置において、前記ブリ
ッジ回路の前記比較素子と前記抵抗器との接続点を電流
供給点として一定電流を供給する定電流電源と、前記比
較素子と前記検知素子の接続点と前記電流供給点に接続
され、雰囲気温度変化時の前記比較素子の両端電圧の変
化に応じて出力電圧が変化する第１の補正回路と、前記
ブリッジ回路の可変抵抗器の摺動端子の電圧を増幅する
増幅回路と、前記第１の補正回路の出力と前記増幅回路
の出力に接続し、前記増幅回路の出力電圧を前記第１の
補正回路の出力電圧で温度補正して出力する第２の補正
回路と、前記比較素子と前記検知素子の接続点の電圧と
前記第２の補正回路の出力電圧との電位差を増幅して検
出電圧として出力する検出回路とを設け、この検出回路
の出力によって可燃性ガスの量を検出するようにしたた
め、温度センサおよびこれに付随する回路を用いること
なく、低コストで温度補償の精度を向上でき、このため
高精度で可燃性ガスを検出できるという利点が得られ
る。As described above, according to the first aspect of the present invention, a detecting element that reacts with a combustible gas, a comparing element connected in series to the detecting element, A bridge circuit is formed by a resistor connected in parallel with the element, a variable resistor, and a resistor in which the resistor is connected in series, and detects the unbalanced potential of the bridge circuit to detect the presence of gas. In the gas detection device, a constant current power supply that supplies a constant current using a connection point between the comparison element and the resistor of the bridge circuit as a current supply point , a connection point between the comparison element and the detection element, and the current supply point. A first correction circuit connected to the comparator, the output voltage of which changes according to a change in the voltage between both ends of the comparison element when the ambient temperature changes, and an amplifier circuit for amplifying the voltage of the sliding terminal of the variable resistor of the bridge circuit And the said Connected to the output of the output and the amplifier circuit of the first correction circuit, and a second correction circuit for outputting the output voltage of the amplifier circuit and the temperature corrected by the output voltage of the first correction circuit, and the comparing element A detection circuit for amplifying a potential difference between a voltage at a connection point of the detection element and an output voltage of the second correction circuit and outputting the amplified voltage as a detection voltage, and detecting an amount of combustible gas based on an output of the detection circuit; With this configuration, the accuracy of temperature compensation can be improved at low cost without using a temperature sensor and a circuit accompanying the temperature sensor, and therefore, there is an advantage that a flammable gas can be detected with high accuracy.
【００３９】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のガス検知装置において、前記検知素子を、酸化触
媒が塗布され、可燃性ガスとの反応熱によって抵抗値が
変化する接触燃焼式ガスセンサとしたため、温度センサ
およびこれに付随する回路を用いることなく、低コスト
で温度補償の精度を向上でき、このため高精度で可燃性
ガスを検出できるという利点が得られる。According to the second aspect of the present invention, in the first aspect,
In the gas detection device described above, the detection element is a contact combustion type gas sensor in which an oxidation catalyst is applied and a resistance value changes by heat of reaction with a combustible gas, so that a temperature sensor and a circuit associated therewith are not used. This has the advantage that the accuracy of temperature compensation can be improved at low cost, and the flammable gas can be detected with high accuracy.
【００４０】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載のガス検知装置において、実際の使用に先立って、
前記定電流電源から一定電流を前記比較素子と前記抵抗
器の接続点に印加した状態で、前記検出回路の検出電圧
が０になるように前記第２の補正回路を調整するため
に、前記第２の補正回路には可変抵抗器が設けられてい
るので、温度補償の精度を向上でき、高精度で可燃性ガ
スを検出できるという利点が得られる。Further, according to the third aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In the described gas detection device, prior to actual use,
A constant current from the constant current power supply is supplied to the comparison element and the resistor.
The second correction circuit is provided with a variable resistor in order to adjust the second correction circuit so that the detection voltage of the detection circuit becomes 0 when the voltage is applied to the connection point of the detector. Therefore, there is an advantage that the accuracy of the temperature compensation can be improved and the flammable gas can be detected with high accuracy.
【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention.
【図２】本実施例のガス検知装置と従来のガス検知装置
との温度特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing temperature characteristics of the gas detection device of the present embodiment and a conventional gas detection device.
【図３】本実施例のガス検知装置と従来のガス検知装置
との温度過渡応答特性を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing temperature transient response characteristics of the gas detection device of the present embodiment and a conventional gas detection device.
【図４】従来のガス検知装置の略構成を示す回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional gas detection device.
【図５】温度センサを用いた従来のガス検知装置の構成
を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional gas detection device using a temperature sensor.
１ 検知素子 ２ 比較素子 ３，５ 抵抗器 ４ 可変抵抗器 ６ ブリッジ回路 ４０ 定電流電源 ４１，４２，４３ 差動増幅器 ５０ 温度補正回路（補正回路） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection element 2 Comparison element 3,5 Resistor 4 Variable resistor 6 Bridge circuit 40 Constant current power supply 41,42,43 Differential amplifier 50 Temperature correction circuit (correction circuit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二田 穂積 静岡県天竜市二俣南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−189289（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204119（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282225（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hozumi Futada 23, Minamatajima, Futamata, Tenryu City, Shizuoka Prefecture Inside Yazaki Keiki Co., Ltd. (56) References 204119 (JP, A) JP-A-3-282225 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/00-27/24
Claims (3)
知素子に直列接続された比較素子と、前記検知素子と前
記比較素子とに並列接続された抵抗器、可変抵抗器、及
び抵抗器が直列に接続された抵抗体とによりブリッジ回
路を構成し、前記ブリッジ回路の不平衡電位を検出して
ガスの存在を検知するガス検知装置において、 前記ブリッジ回路の前記比較素子と前記抵抗器との接続
点を電流供給点として一定電流を供給する定電流電源
と、 前記比較素子と前記検知素子の接続点と前記電流供給点
に接続され、雰囲気温度変化時の前記比較素子の両端電
圧の変化に応じて出力電圧が変化する第１の補正回路
と、 前記ブリッジ回路の可変抵抗器の摺動端子の電圧を増幅
する増幅回路と、 前記第１の補正回路の出力と前記増幅回路の出力に接続
し、前記増幅回路の出力電圧を前記第１の補正回路の出
力電圧で温度補正して出力する第２の補正回路と、 前記比較素子と前記検知素子の接続点の電圧と前記第２
の補正回路の出力電圧との電位差を増幅して検出電圧と
して出力する検出回路とを備え、 この検出回路の出力によって可燃性ガスの量を検出する
ことを特徴とするガス検知装置。1. A sensing element responsive to a combustible gas, a comparing element connected in series to the sensing element, a resistor, a variable resistor, and a resistor connected in parallel to the sensing element and the comparing element. In a gas detection device that forms a bridge circuit with resistors connected in series and detects the presence of gas by detecting an unbalanced potential of the bridge circuit, the comparison element and the resistor of the bridge circuit A constant current power supply that supplies a constant current with the connection point of the current supply point being a connection point between the comparison element and the detection element and the current supply point, and changes in the voltage across the comparison element when the ambient temperature changes A first correction circuit whose output voltage changes according to the following: an amplification circuit that amplifies the voltage of the sliding terminal of the variable resistor of the bridge circuit; and an output of the first correction circuit and an output of the amplification circuit. connection Wherein the output voltage of the amplifier circuit and the second correction circuit and outputting the temperature corrected by the output voltage of the first correction circuit, the comparison element and the voltage at the connection point of the sensing element and the second
A detection circuit for amplifying a potential difference from an output voltage of the correction circuit and outputting the detected voltage as a detection voltage, wherein an amount of combustible gas is detected based on an output of the detection circuit.
可燃性ガスとの反応熱によって抵抗値が変化する接触燃
焼式ガスセンサであることを特徴とする請求項１記載の
ガス検知装置。2. The detection element is coated with an oxidation catalyst,
The gas detection device according to claim 1, wherein the gas detection device is a contact combustion type gas sensor whose resistance value changes according to heat of reaction with a combustible gas.
から一定電流を前記比較素子と前記抵抗器の接続点に印
加した状態で、前記検出回路の検出電圧が０になるよう
に前記第２の補正回路を調整するために、前記第２の補
正回路には可変抵抗器が設けられていることを特徴とす
る請求項１記載のガス検知装置。3. Prior to actual use, in a state in which a constant current is applied from the constant current power supply to a connection point between the comparison element and the resistor, the detection voltage of the detection circuit becomes zero so that the detection voltage becomes zero. 2. The gas detector according to claim 1, wherein a variable resistor is provided in the second correction circuit to adjust the second correction circuit.
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