JPH07301612A - 接触燃焼式ガスセンサを用いたガス検知回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触燃焼式ガスセンサを用いたガス漏れ警報
器のガス検知回路を構成する検知素子21と補償素子23と
の特性が多少相違していても、周囲温度や電圧変動によ
る影響を少なくして正確な動作を行う警報器とすること
により検知素子21と補償素子23との組み合わせを容易と
する。 【構成】 本発明は、検知素子21と補償素子23とを直列
として２入力端子間に配置し、検知素子21と補償素子23
との接続点を第１出力端子15に接続し、第１出力端子15
と２個の入力端子間に各々調整抵抗器31を配置すると共
に、２個の入力端子間に第１固定抵抗器25と第２固定抵
抗器27との２個の抵抗器を直列に配置し、第１固定抵抗
器25と第２固定抵抗器27との接続点を第２出力端子17に
接続した接触燃焼式ガスセンサを用いたガス検知回路と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス漏れ警報器などに
用いられている接触燃料式ガスセンサを用いたガス検知
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、化学プラントなどの工場、又は、
工事現場、更には家庭用などのガス漏れ警報器や一酸化
炭素検出器として、接触燃焼式ガスセンサ（例えば特開
平４−１４０６５６号）が多用されている。この接触燃
焼式ガスセンサを用いたガス検知回路は、図６に示すよ
うに、大気中のガスと接触して抵抗値が変化する検知素
子21と、この検知素子21と同一構造とされ、検知素子21
の抵抗値に近似した抵抗値を有して密封されている補償
素子23とを直列として第１入力端子11と第２入力端子13
との間に挿入してこの第１入力端子11及び第２入力端子
13から所定の電圧を印加することとし、検知素子21に設
けられているガス感応体が大気中の可燃性ガスと反応し
て燃焼し、ガス感応体内部のコイル抵抗値が変化するこ
とを利用してガス検出を行うものである。

【０００３】そしてこの検知素子21及び補償素子23と並
列にブリッジ抵抗器とする第１固定抵抗器25及び第２固
定抵抗器27を設けてブリッジ回路を構成し、検知素子21
と補償素子23との接続点を第１出力端子15に接続し、更
に第１固定抵抗器25と第２固定抵抗器27との間に挿入さ
れた調整抵抗器33の摺動端子を第２出力端子17に接続
し、第１出力端子15と第２出力端子17との間の電位差に
より大気中に一酸化炭素やその他の可燃性ガスが存在す
ることを検出するものである。

【０００４】なお、このガス検知回路の他の回路構成と
しては、図７に示すように、ブリッジ抵抗器としての第
１固定抵抗器25と第２固定抵抗器27とを直列に配置し、
この直列とした第１固定抵抗器25及び第２固定抵抗器27
と並列に調整抵抗器35を設け、第１固定抵抗器25と第２
固定抵抗器27との接続点及び調整抵抗器35の摺動端子を
第２出力端子17に接続した回路とするものもあり、更
に、検知素子21の抵抗値と補償素子23の抵抗値とを合わ
せるために、補償素子23と並列にトリミング抵抗器を接
続配置するものなどがある。

【０００５】そして、この検知素子21を用いた検知回路
の使用方法としては、調整抵抗器33,35を調整しておく
ことにより、第１出力端子15と第２出力端子17との間の
設定電位差を零としておき、第１出力端子15及び第２出
力端子17間の電位差が所定値以上となったときにガス漏
れ警報を発するようにした検出器や、調整抵抗器33,35
を調整しておくことにより、第１出力端子15と第２出力
端子17との間に所定の電位差が生じるように設定してお
き、第１出力端子15と第２出力端子17との間の電位差が
なくなるゼロクロス時を検出することによりガス漏れ警
報を発するようにした検出器がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、検知素
子と補償素子とは抵抗値の近似したものを組み合わせ、
調整抵抗器を調整することによりブリッジ回路の出力を
零又は小さな所定の値に設定するようにしているも、電
源電圧の変動や周囲の温度変化により第１出力端子と第
２出力端子との電位差である設定電位差が変動し、誤動
作により警報が発せられたり、ガス漏れが生じていても
警報が発せられないなど、適切な作動状態を維持できな
いこともあった。

【０００７】又、このような電圧変動や温度変化により
適切な作動状態が維持できなくなることをなくすため、
検知素子と補償素子とは抵抗値の近似したものを組み合
わせるのみでなく、温度特性の近似した検知素子と補償
素子とを組み合わせるようにすることがあるも、使用す
る素子が限定されることとなり、ガス検知回路ひいては
ガス検出器の量産性を低くする欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、接触燃焼式ガ
スセンサの検知素子と補償素子とを直列として２入力端
子間に配置し、検知素子と補償素子との接続点を第１出
力端子に接続し、第１出力端子と２個の入力端子間に各
々調整抵抗器を配置して検知素子及び補償素子に各々並
列とした抵抗器を設けると共に、２個の入力端子間に第
１固定抵抗器及び第２固定抵抗器の２個の抵抗器を直列
に配置し、第１固定抵抗器と第２固定抵抗器との接続点
を第２出力端子に接続したガス検知回路とする。

【０００９】尚、検知素子及び補償素子と各々並列に抵
抗器を接続するに際し、検知素子と補償素子との接続点
を調整抵抗器の中間摺動端子に接続して調整抵抗器の一
部を検知素子と並列に、及び、調整抵抗器の他の一部を
補償素子と並列とするようにして検知素子及び補償素子
と並列に調整抵抗器を設けることが有る。

【００１０】

【作 用】本発明は、２個の入力端子間に直列に検知素
子と補償素子とを設け、且つ、この入力端子間に２個の
固定抵抗器を直列に設けることによりブリッジ回路を形
成し、固定抵抗器の中点となる抵抗器相互間の接続点を
第２出力端子としている故、第２出力端子の出力電圧を
基準として検知素子の抵抗値変化による出力電圧の変化
を検出することによりガスの発生を検知することができ
る。

【００１１】又、検知素子と補償素子との接続点に接続
される第１出力端子と２個の入力端子との間に各々調整
抵抗器を配置している故、調整抵抗器を調節することに
より第１出力端子の出力電圧を設定調整することができ
る。尚、検知素子と補償素子との接続点を調整抵抗器の
摺動端子に接続すれば、調整抵抗器の摺動接点を移動さ
せることにより第１出力端子の出力電圧を調整する際の
調整を容易に行うことができる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例は、図１に示すように、第１
入力端子11と第２入力端子13との間に抵抗値の等しい第
１固定抵抗器25と第２固定抵抗器27とを直列に配置して
第１固定抵抗器25と第２固定抵抗器27との接続点を第２
出力端子17に接続し、又、第１入力端子11と第２入力端
子13との間に接触燃焼式ガスセンサとしての検知素子21
及び、この検知素子21と抵抗値の近似した補償素子23を
直列として接続し、この検知素子21と補償素子23との接
続点を第１出力端子15に接続すると共に、第１入力端子
11と第２入力端子13との間に２ＫΩの調整抵抗器31を挿
入し、この調整抵抗器31の中間摺動端子をも第１出力端
子15に接続した回路とし、調整抵抗器31の摺動接点位置
を調節することにより第１出力端子15の電位を第２出力
端子17の電位よりも僅かに低く設定しておくものであ
り、空気中にガスが発生すると検知素子21の抵抗値が増
大し、第１出力端子15の電位が第２出力端子17の電位と
等しくなると警報を発するようにしたガス漏れ警報器の
ガス検知回路とするものである。

【００１３】このように、本実施例では、調整抵抗器31
の中間摺動端子を第１出力端子15に接続している故、調
整抵抗器31の一部を検知素子21と並列に、又、調整抵抗
器31の一部を補償素子23と並列に接続することとなり、
調整抵抗器31の摺動接点位置を調節することにより第１
出力端子15の電位調整を容易に行うことが可能であると
共に、検知素子21や補償素子23と並列に抵抗器が挿入さ
れるため、検知素子21や補償素子23の抵抗値が周囲温度
により変化する場合、合成抵抗値の変化を小さくして出
力変動を少なくすることができる。

【００１４】又、調整抵抗器31の抵抗値を検知素子21や
補償素子23の抵抗値に対して数十倍としておけば、検知
素子21がガスに反応して検知素子21の抵抗値が変化した
ときには、第１出力端子15の電位が上昇する故、第１固
定抵抗器25と第２固定抵抗器27とで構成した固定抵抗器
の中点となる両抵抗器の接続点に接続された第２出力端
子17の電位と所定のガス濃度で等しくなるように第１出
力端子15の電位を第２出力端子17の電位よりも僅かに低
く設定しておくことにより、ガス濃度が所定の値に達し
たとき、第１出力端子15と第２出力端子17とを同電位と
することができるものである。

【００１５】即ち、このガス検知回路として、検知素子
21及び補償素子23に約４０Ωの抵抗値を有する素子を用
い、適宜の検知素子21と補償素子23とを組み合わせた２
０組の比較的素子抵抗値の大きな素子の組合せによるサ
ンプルを形成し、この検知素子21及び補償素子23と並列
に調整抵抗器31を接続し、入力端子間に２．４Ｖの電圧
を印加して図２に示す表のように２５℃の大気中で第１
出力端子15の電位を第２出力端子17の電位よりも約１５
ｍＶ乃至１７ｍＶ程度低くなるように調整抵抗器31を調
整し、その後、気温を−１０℃として各サンプルによる
第１出力端子15と第２出力端子17との電位差を検出する
と、各サンプルは２５℃のときに比較して１ｍＶ乃至３
ｍＶ程度の電位変動を生じ、気温を５０℃として各サン
プルによる第１出力端子15と第２出力端子17との電位差
を検出すると、２５℃のときと比較して１ｍＶ乃至２ｍ
Ｖの電位変動を生じ、内には０．１ｍＶ乃至０．２ｍＶ
程度と僅んど周囲温度の影響を受けない組み合わせとな
るサンプルもあった。

【００１６】そして、各サンプルによるこの検知回路を
２５℃で一酸化炭素１０００ｐｐｍの零囲気中に置く
と、第１出力端子15の電位は約１７ｍＶ乃至１９ｍＶ程
度上昇し、一酸化炭素の１０００ｐｐｍ未満の濃度で警
報を発し得るガス検知回路とすることができた。又、こ
の各サンプルとした検知素子21と補償素子23の組み合わ
せを用い、図７に示したように調整抵抗器31の摺動端子
を第２出力端子17に接続した従来のガス検知回路とし、
第１出力端子15と第２出力端子17との電位差である設定
電位差を約１５ｍＶ乃至１７ｍＶとするように第１出力
端子15の電位に対して第２出力端子17の電位を僅かに高
く調整しておき、同様に−１０℃や５０℃の気温として
各サンプルにおける第１出力端子15と第２出力端子17の
電位差を測定したところ、図３に示すように、−１０℃
では２５℃のときに比較して第１出力端子15の電位は３
ｍＶ乃至１０ｍＶ変化し、５０℃では２５℃のときに比
較して２ｍＶ乃至６ｍＶ程度の変化が生じた。

【００１７】なお、このときの２５℃における一酸化炭
素濃度１０００ｐｐｍ零囲気とした場合の第１出力端子
15の電圧上昇は約１８ｍＶ乃至１９ｍＶ余りであった。
すなわち、約４０Ωの抵抗値を有する検知素子21及び補
償素子23に、合計が２ＫΩとなるような数百Ω乃至数千
百Ωの抵抗器を各々検知素子21や補償素子23と並列に設
けて第１出力端子15の電位を入力電圧の２分の１よりも
僅かに低く設定すると、検知素子21や補償素子23と並列
に抵抗器を設けない場合に比較し、ガス検知感度は数％
程度低下するも、温度変化によるドリフトを３０乃至４
０％程度に低下させることができた。

【００１８】又、上記２０組のサンプルの内、第１サン
プルから第１０サンプルについて±１０％の電圧変動試
験を行ったところ、図１に示した本発明の実施例では、
図４に示すように、印加電圧を２．１６Ｖに低下させた
とき、第１出力端子15と第２出力端子17との電位差は１
２．５ｍＶ乃至１４．５ｍＶとなって２．４Ｖを入力端
子に印加した場合の電位差に対して２ｍＶ乃至３ｍＶ小
さくなり、２．６４Ｖを入力端子に印加したときの第１
出力端子15と第２出力端子17との電位差は約１７ｍＶ乃
至１９ｍＶとなって２ｍＶ乃至３ｍＶ程度電位差が大き
くなった。

【００１９】他方、この１０組のサンプルを用いて気温
２５℃、印加電圧２．４Ｖとしつつ、第２出力端子17を
第１出力端子15よりも約１５ｍＶ乃至１７ｍＶ程度高く
するように調整した前記従来回路では、図５に示すよう
に、印加電圧が２．１６Ｖに低下すると第１出力端子15
と第２出力端子17の電位差は約１０ｍＶ乃至１３．５ｍ
Ｖとなり、約２．５ｍＶ乃至６ｍＶの電位差変動が生
じ、又、印加電圧を２．６４Ｖとすると電位差は約１７
ｍＶ乃至２１ｍＶと大きくなり、電位差変動が約２．５
ｍＶから６ｍＶ近くなった。

【００２０】すなわち、本発明の実施例では電源電圧の
変動による電位差の変化も６０％に低減することがで
き、検知素子21や補償素子23と並列に挿入する調整抵抗
器31の抵抗値を検知素子21や補償素子23の抵抗値の数十
倍以上としておけば、ガス検知感度を余り低下させるこ
となく温度変化によるドリフトや電源電圧の変動による
出力変動を大幅に減少させることができたものである。

【００２１】このように、本実施例は、調整抵抗器31を
検知素子21及び補償素子23と並列に設けて検知素子21と
補償素子23との接続点の電位を調整可能とし、検知素子
21や補償素子23と並列に抵抗値の等しい２個の固定抵抗
器を直列に設けたブリッジ回路としている故、温度変化
によるドリフトを少なくし、且つ、電圧変動による出力
電位差の変動をも小さくすることができ、従って設定電
位差を小さくするように調整設定しておくことにより低
いガス濃度でも誤動作を生じさせることなく正しい警報
を出させることができる検出器のガス検知回路とするこ
とができるものである。

【００２２】尚、調整抵抗器31と検知素子21や補償素子
23との接続は、例えば補償素子23と並列に１ＫΩ乃至２
ＫΩ程度の固定抵抗値を有する固定抵抗器を設け、検知
素子21と並列に調整抵抗器としての可変抵抗器を接続す
ることもできる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、検知素子及び補償素子に各々
並列に調整抵抗を挿入する接触燃焼式ガスセンサのガス
検出回路である故、調整抵抗器の抵抗値を調節して直列
に設けた２個の固定抵抗器の中間電位に対して検知素子
による電位を調整設定することができ、検知素子や補償
素子と並列に調整抵抗が配置されている故、検知素子や
補償素子の抵抗値が気温等により変化する場合であって
も、このドリフトを小さくして正確なガス検知を行うこ
とができるガス検出回路であり、検知素子と補償素子と
の特性が多少異なっていても正確なガス検出を行うこと
ができるものである。

【００２４】尚、検知素子や補償素子と並列に接続する
調整抵抗器として単一の抵抗器を用いつつ、中間摺動端
子を検知素子と補償素子との接続点と接続するガス検出
回路は、回路構成を単純としつつ出力調整を容易に行う
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス検知回路の回路例を示す図。

【図２】本発明に係るガス検知回路の回路例における温
度変化特性を示す表図。

【図３】従来のガス検知回路における温度変化特性を示
す表図。

【図４】本発明に係るガス検知回路の回路例における電
圧変化特性を示す表図。

【図５】従来のガス検知回路における電圧変化特性を示
す表図。

【図６】従来のガス検知回路の一例を示す回路図。

【図７】従来のガス検知回路の他の例を示す回路図。

【符号の説明】

１１ 第１入力端子 １３ 第２入力端子 １５ 第１出力端子 １７ 第２出力端子 ２１ 検知素子 ２３ 補償素子 ２５ 第１固定抵抗器 ２７ 第２固定抵抗
器 ３１，３３，３５ 調整抵抗器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接触燃焼式ガスセンサの検知素子及び補
   償素子に各々並列に調整抵抗器を接続して前記検知素子
   と補償素子とを直列とし、この検知素子及び補償素子と
   並列に固定抵抗器を有し、固定抵抗器の中点及び検知素
   子と補償素子との接続点を各々出力端子とすることを特
   徴とする接触燃焼式ガスセンサを用いたガス検知回路。
2. 【請求項２】 １個の調整抵抗器の両端を検出素子の一
   端及び補償素子の一端に接続して調整抵抗器を検知素子
   及び補償素子と並列に設け、調整抵抗器の中間摺動端子
   を検出素子と補償素子との接続点に接続したことを特徴
   とする請求項１に記載の接触燃焼式ガスセンサを用いた
   ガス検知回路。