JPH02262042A

JPH02262042A - ガス検知装置

Info

Publication number: JPH02262042A
Application number: JP8439289A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Oyabu; 大薮　康典; Kazuhisa Oshiro; 和久大城
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、半導体式ガスセンサを用いて例えば室内の
空気汚染を検知して警告を発したり燃焼器具を制御した
りするためのガス検知装置に関する。

（従来の技術）ガス検知装置のガス検出部は、近年の半導体技術の発達
から半導体式ガスセンサを用いたものが多い。半導体式
ガスセンサは、半導体からなる感応体の抵抗値が被検知
対象であるガスの吸着塵に対応して起る変化をガス濃度
の検出信号として取出すようにしたものであり、所定温
度の高温下であることが感ガス動作の条件であるため、
ガス検出部には、加熱用のヒータが内蔵されている。

第５図は、このヒータ電圧をパラメータとしたときのガ
ス濃度に対する抵抗値の変化特性を示している。同特性
から明らかなように、半導体式ガスセンサは、ヒータ電
圧が変っても抵抗値が変化する性質を有している。

第６図は、このような半導体式ガスセンサを用いた従来
のガス検知装置の動作例を示している。

期間ＴＯからＴ、においては、室内の空気汚染やガス漏
れがない場合であり、ガスセンサはある一定の抵抗値を
示している。Ｔ１からＴ２においては、ガス漏れがある
場合であり、ガスセンサの抵抗値は大きく下っている。

ガス検知装置は、第１の設定量Ｒ１と第２の設定量Ｒ２
とを持っており、ガスセンサの抵抗値が第１の設定量Ｒ
１を下まわっている場合を、ガス漏れと判断し、ガスセ
ンサの抵抗値が第２の設定量Ｒ２を上まわっている場合
を、ガスセンサの不良と判断している。したがってＴ１
からＴ２の期間はガス漏れと判断される。

Ｔ２からＴ３の期間は、またガス漏れがない場合であり
、その期間の殆んどで、ガスセンサはある一定の抵抗値
になっている。しかし、半導体ガスセンサ特有の性質と
して、ガス漏れがなくなったＴ２の直後は、感応体がク
リーンになる等の現象が生じて一時的に大きい抵抗値を
示し、第２の設定量Ｒ２・を上まわるほどになる場合が
ある。このため、ガス検知装置は、ガス漏れがなくなっ
た直後に、ガスセンサが不良と誤判断することがある。

Ｔ３からＴ４の期間は、ガスセンサがヒータの断線など
の原因で不良になった場合であり、その抵抗値は第２の
設定量Ｒ２を大きく上まわったままであり、ガス検知装
置はガスセンサの不良と判断する。Ｔ４以後の期間は、
ガスセンサがショートした不良の場合であり、その抵抗
値は第１の設定ｆｆ１Ｒ，を大きく下まわったままとな
る。このため、ガス検知装置は、これをガス漏れと誤判
断することがある。

（発明が解決しようとする課題）従来のガス検知装置は、ガス漏れがなくなった直後に誤
ってガスセンサネ良と判断したり、ガスセンサがショー
トの不良を起した時に、誤まってガス漏れと判断したり
することがあった。

そこで、この発明は、ガスセンサネ良の検知を誤りなく
行うことができて、ガス漏れを確実に検□知することの
できるガス検知装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために、第１の発明は、ガスセンサ
及び該ガスセンサを所定温度に加熱するヒータを内蔵し
たガス検出部と、前記ヒータへの給電部とを有するガス
検知装置において、前記給電部から前記ヒータへの給電
電圧を一定周期毎に変化させる給電電圧可変手段と、該
給電電圧可“変手段による給電電圧変化時の前記ガス検
出部の出力変化に基づき該ガス検出部の良否を判断する
判断手段とを有することを要旨とする。

また、第２の発明は、ガスセンサ及び該ガスセンサを所
定温度に加熱するヒータを内蔵したガス検出部と、前記
ヒータへの給電部とを有するガス検知装置において、前
記ガス検出部の出力に関する所定の設定量を設定する設
定手段と、前記ガス検出部の出力が前記所定の設定量に
達した時に前記ヒータへの給電電圧を変化させる給電電
圧可変手段と、該給電電圧可変手段による給電電圧変化
時の前記ガス検出部の出力変化に基づき該ガス検出部の
良否を判断する判断手段とを有することを要旨とする。

（作用）ガスセンサがショート又はオープン等の不良になった場
合、ヒータへの給電電圧が変ってもガスセンサの抵抗値
は殆んど変化しない。一方、ガスセンサが正常のときは
、被検知対象であるガス濃度の如何に拘らず、ヒータへ
の給電電圧を上ればガスセンサの抵抗値は下り、給電電
圧を下ればその抵抗値は上る。

第１の発明では、上記のヒータへの給電電圧を一定周期
毎に変化させ、その時のガスセンサの抵抗値の変化、即
ちガス検出部の出力変化に基づきガス検出部の良否がチ
エツクされてガス漏れの確実な検知が実現される。

また、第２の発明では、ガス検知部の出力がガス漏れに
対応した設定量又はヒータオーブンに対応した設定量を
示した時に、その都度ヒータへの給電電圧を変化させ、
その時のガスセンサの抵抗値の変化、即ちガス検出部の
出力変化に基づきガス検出部の良否がチエツクされてガ
ス漏れの確実な検知が実現される。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、ガス検知装置の構成を説明すると、第１図中、１
はガス検出部であり、ガス検出部１には半導体式のガス
センサ２及びこのガスセンサ２を加熱するためのヒータ
３が内蔵されている。４はヒータ３への給電部となる電
池であり、電池４とガス検出部１との間には、そのヒー
タ３への給電電圧を一定周期毎に変化させる次のような
構成からなる給電電圧可変手段が接続されている。即ち
、電池４の（＋）、（＝）の両出力端子の間には、まず
分圧用の２つの抵抗Ｒ５、Ｒ８が直列に接続され、さら
に抵抗Ｒ６には抵抗Ｒ７とｎｐｎ　）ランジスタＱ１を
直列接続したものが並列に接続されている。トランジス
タＱ１のベースには一定周期のパルス列信号を発生する
パルス発生回路５の出力端子が接続されている。トラン
ジスタＱ＋　のベースにＨレベルのパルスが入力したと
き、トランジスタＱ１がＯＮに転じて抵抗Ｒ７が抵抗Ｒ
６に並列に入り、分圧点６の電圧が所要値だけ低下する
ようになっている。そして分圧点６がバッファ７を介し
てヒータ３へ接続されている。

Ｒ８はガスセンサ２の抵抗値変化を検出するための電流
を所定値に規定するための抵抗であり、ガス検出部１の
出力端子は、Ａ／Ｄ変換器８を介して判断手段としての
判断回路９に接続されている。判断回路９には、パルス
発生回路５からのパルス出力も入力されるようになって
いる。１０はガス検知及びガス検出部１の良否等を表示
する表示回路であり、判断回路９の出力により動作する
ようになっている。

次に、上述のように構成されたガス検知装置の動作を、
第２図のタイミングチャートを用いて説明する。

ＴＩＯからＴｌ　１　の期間では、ヒータ３への給電電
圧は、抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧された電圧Ｖ。

であり、ガス濃度はＰｏの状態でガスの無い状態である
。次のＴＩ　ＩからＴＩ２の期間では、パルス発生回路
５からパルスが発生し、トランジスタＱ１がＯＮに転じ
て抵抗Ｒ７が抵抗Ｒ６に並列に入り、バッファ７の出力
が下り、ヒータ３への給電電圧はＶ２となる。このとき
、ガスが無い状態ではあるが、給電電圧ｖ２の作用によ
り、ガスセンサ２の抵抗値は上る。この状態でガスセン
サ２は正常である。そして、Ｔ１２からＴＩ３の期間で
は、ガス濃度がＰｌのガス漏れの状態となり、ガスセン
サ２の抵抗値は下り、ガス漏れの第１の設定量Ｒ１を下
まわる。このとき、Ａ／Ｄ変換器８の出力値から判断回
路９によりガス漏れと判断されて立上りの波形信号が出
力され（第２図（ｅ））これに基づいて表示回路１０に
ガス漏れが表示される。

このガス漏れの期間中のＴＩ３からＴＩ４の期間で、パ
ルス発生回路５から再びパルスが発生すると、ヒータ３
への給電電圧はｖ２となり、その作用により、ガスセン
サ２が不良でなければ、その抵抗値は上るが、その上昇
の度合は第１の設定量Ｒ１を下回る範囲であるので、判
断回路９により、そのままガス漏れとして判断されるこ
とになる。そして、Ｔ１４からＴＩ５の期間で、ガス濃
度Ｐｏでガス無しの状態になった時、ガスセンサ２の抵
抗値はＴｌ０＝ＴＩ＋の期間の状態に戻り、判断回路９
の出力も元のレベルに戻る。このガス無しのＴＩ　５か
らＴｌ　８の期間でパルス発生回路５からパルスが発生
しても、ガスセンサ２の抵抗値が、全く変動しないとき
は（第２図（ｄ））、判断回路９により、ガスセンサネ
良と判断されて第２図（ｆ）に示すように、立ち上った
波形信号が出力され、表示回路１０でガスセンサネ良の
表示がなされる。、このようにして、ガスセンサ２．の
良否が−定周期毎にチエツクされて、ガス漏れの検知が
確実に行われる。

次いで、第３図及び第４図には、この発明の他の実施例
を示す。

なお、第３図において前記第１図における機器及び素子
等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。

この実施例では、ガス検出部１の次段に、第１のコンパ
レータ１１及びコンパレータ１２が並設され、ガス検出
部１の出力端子が、第１のコンパレータ１１における反
転入力端子（−）及び第２のコンパレータ１２における
非反転入力端子（＋）にそれぞれ接続されている。電池
４の電圧を分圧する抵抗Ｒ＋　＋　　Ｒ＋　２　、Ｒ＋
　３により、第１のコンパレータ１１における非反転入
力端子（＋）には前述の第１の設定量Ｒ１に対応した電
圧が基２ＦＩ電圧として設定され、また第２のコンパレ
ータ１２における反転入力端子（−）には第２の設定量
Ｒ２に対応した電圧が基準電圧として設定されている。

そして、ガス検出部１の出力電圧が第１のコンパレータ
１１の基準電圧を下まわると、第１のコンパレータ１１
からＨレベル信号が出力され、ガス検出部の出力電圧が
第２のコンパレータ１２の基準電圧を上まわると、第２
のコン７々レータ１２から“Ｈレベル信号が出力される
ようになっている。而して分圧用の抵抗Ｒ１１ＲＩ２、
Ｒ＋　３及び第１、第２のコンパレータ１１．１２によ
り、ガス検出部１の出力に関する所定の設定量を設定す
る設定手段が構成されている。第１、第２のコンパレー
タ１１．１２の出力端子は、それぞれ判断回路９に接続
されている。

１３は第１のタイマ、１４は第２のタイマであり、第１
のタイマ１３には第１のコン７々レータ１１の出力端子
が接続され、第２のタイマ１４には第２のコンパレータ
１２の出力端子が接続されている。また、第１、第２の
タイマ１３．１４の出力端子は、それぞれ判断回路９に
接続されている。

一方、電池４とガス検出部１との間には、次のような構
成からなる給電電圧可変手段が接続されている。即ち、
抵抗Ｒ５には抵抗Ｒ９とｎｐｎ　トランジスタＱ２を直
列接続したものが並列に接続され、また抵抗Ｒ８には抵
抗ＲＩＯとｎｐｎ　ｌ−ランジスタＱ３を直列接続した
ものが並列に接続されている。そして、トランジスタＱ
２のベースには第２のタイマ１４の出力端子が抵抗ＲＩ
５を介して接続され、トランジスタＱ３のベースには第
１のタイマ１３の出力端子が抵抗Ｒ１４を介して接続さ
れている。

次に、上述のように構成されたガス検知装置の動作を、
第３図のタイミングチャートを用いて説明する。

Ｔ２Ｏから７２１の期間では、ガスが無い状態であり、
ヒータ３への給電電圧は、抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧された
電圧ｖＩで一定である。Ｔ２１からＴ２２では、ガス漏
れ状態なので、ガス濃度がＰｌとなり、ガスセンサ２の
抵抗値がガス漏れの第１の設定量Ｒ，を下まわると第１
のコンパレータ１１の出力がＨレベルとなり、第１のタ
イマ１３が働く。そしてＴ２２の時間になると、第１の
タイマ１３の出力がＨレベルとなりトランジスタＱ３が
ＯＮに転じて抵抗ＲＩ　Ｏが抵抗Ｒ８に並。

列に入り、ヒータ３への給電電圧がｖ２のレベルに下る
。この作用によって、ガスセンサ２の抵抗値が上り、第
１のコンパレータ１１の出力がＬレベルとなる。Ｔ２３
から７２４の期間で、第１のタイマ１３の出力が元のＬ
レベルに戻り、第１のコンパレータ１１の出力がＨレベ
ルに戻って、判断回路９によりガスセンサ２の動作は正
常で、ガス漏れと判断され、立上り波形信号が出力され
て（第４図（ｈ））　、表示回路１０にガス漏れが表示
される。

Ｔ２４でガスが無い状態になると、ガスセンサ２の抵抗
値が元の状態よりも、−時的に上り過ぎて、ヒータオー
ブンの第２の設定量Ｒ２を越える。

このとき、第２のコンパレータ１２の出力がＨレベルと
なって第２のタイマ１４が働き、Ｔ２５の時間で第２の
タイマ１４の出力がＨレベルとなりトランジスタＱ２が
ＯＮに転じて抵抗Ｒ９が抵抗Ｒ５に並列に入り、ヒータ
３への給電電圧がｖ３になる。そして、第４図（ｂ）に
示すようにガスセンサ２の抵抗値が、この電圧変化に応
じて下ればヒータオーブン故障ではないと判断される。

しかし、Ｔ２７でガスセンサ２の抵抗値がヒータオーブ
ンの第２の設定量Ｒ２を越えた時、第２のコンパレータ
１２及び第２のタイマ１４が前記と同様の動作をして、
Ｔ２［１でヒータ３への給電電圧がｖ３に変ってもガス
センサ２の抵抗値が変らないときは、Ｔ２９で判断回路
９によりセンサネ良と判断されて、その出力は第４図（
ｉ）に示すようなＨレベルの波形信号となり、表示回路
１０にセンサネ良が表示される。

［発明の効果］以上説明したように、第１の発明によれば、ガスセンサ
加熱用のヒータへの給電電圧を一定周期毎に変化させ、
その時のガスセンサの抵抗値の変化、即ちガス検出部の
出力変化に基づきそのガス検出部の良否を判断するよう
にしたため、ガス検出部の良否が定期的にチエツクされ
て常時確実なガス漏れ検知を実現することができる。

また、第２の発明によれば、ガス検出部の出力がガス漏
れ又はヒータオーブン等に対応した所定の設定量を示し
た時に、ヒータへの給電電圧を変化させ、その時のガス
検出部の出力変化に基づきそのガス検出部の良否を判断
するようにしたため、確実なガス漏れ検知を実現するこ
とができるとともに、装置の動作電力の節減を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るガス検知装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は同上一実施例の動作を説明する
ための動作タイミングチャート、第３図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は同上他の実施例の
動作を説明するための動作タイミングチャート、第５図
はヒータ電圧をパラメータとしたガスセンサの抵抗値の
ガス濃度依存性を示す特性図、第６図は従来のガス検知
装置の動作を説明するための図である。１ニガス検出部、　　　２：ガスセンサ、３：ヒータ、
　　　４：電池（給電部）、５：パルス発生回路、９：判断回路（判断手段）、１１．１２：第１、第２のコンパレータ、１３．１４；
第１、第２のタイマ、ＱＩ　　Ｑ２、Ｑ３　：トランジスタ、Ｒ５Ｒ６、パル
ス発生回路及びトランジスタＱ１とともに一定周期毎に
給電部・圧を変化させる給電電圧可変手段を構成する抵抗、Ｒ９Ｒ＋ｏ：トランジスタＱ２．０３等とともに給電電
圧可変手段を構成する抵抗、Ｒ言Ｉ　　ＲＩ２、ＲＩ３：第１、第２のコンパレータ
とともに設定手段を構成する抵抗。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスセンサ及び該ガスセンサを所定温度に加熱す
るヒータを内蔵したガス検出部と、前記ヒータへの給電
部とを有するガス検知装置において、前記給電部から前
記ヒータへの給電電圧を一定周期毎に変化させる給電電
圧可変手段と、該給電電圧可変手段による給電電圧変化
時の前記ガス検出部の出力変化に基づき該ガス検出部の
良否を判断する判断手段とを有することを特徴とするガ
ス検知装置。
（２）ガスセンサ及び該ガスセンサを所定温度に加熱す
るヒータを内蔵したガス検出部と、前記ヒータへの給電
部とを有するガス検知装置において、前記ガス検出部の
出力に関する所定の設定量を設定する設定手段と、前記
ガス検出部の出力が前記所定の設定量に達した時に前記
ヒータへの給電電圧を変化させる給電電圧可変手段と、
該給電電圧可変手段による給電電圧変化時の前記ガス検
出部の出力変化に基づき該ガス検出部の良否を判断する
判断手段とを有することを特徴とするガス検知装置。