JPH0737195Y2 - ガス警報装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はガス漏れ等のガス濃度増大の異常を感知して警
報を与えるガス警報装置に関し、特に接触燃焼式ガス検
出素子を含む交流ブリッジを用いたガス警報装置に関す
る。

〔従来の技術〕

接触燃焼式ガス検出素子を含む交流ブリッジによる従来
のガス警報装置は第４図に示す如く構成されている。図
において１は例えば商用の交流電源AC100Vを１次電圧と
するトランス、２はトランス１の２次側に設けられ交流
電源を低下した電圧を入力とする交流ブリッジであり、
その一辺がガス等の可燃性ガスに触れることにより電気
抵抗が変化する接触燃焼式ガス検出素子L₁，L₂が接続さ
れ、他方の辺には抵抗R₁，R₂が接続される。また入力端
子間にはバランス調整用のボリュームR₃が接続されてい
る。３は増幅度が充分大きいためにコンパレータとして
動作する演算増幅器であり、反転入力及び非反転入力に
交流ブリッジ２の出力電圧が印加される。また反転入力
端子にはダイオードD₁により交流電源を半波整流した半
波電圧を直列抵抗R₄，R₅で分圧した電圧が重畳される。

斯かる構成において、交流ブリッジ２は空気中に可燃性
ガスが存在しないとき、即ち正常状態では不平衡であ
り、空気中に可燃性ガスが存在する異常時にはガス濃度
が大きくなるにつれて平衡状態に近づき、更に濃度が増
大して平衡点を通過するとその検出出力電圧の位相が18
0°反転するように構成されている。この交流ブリッジ
２の出力信号は演算増幅器３の入力端子に印加される
が、交流ブリッジ２の一方の出力はダイオードD₁による
半波整流電圧が印加されているので、演算増幅器３の入
力信号は抵抗R₄，R₅により分圧された電圧を中心に増減
する。抵抗R₄，R₅の分圧電圧は第５図（ａ）に示す半波
電圧である。これに対してガスが発生しない正常時にお
ける交流ブリッジ２の出力電圧は第５図（ｂ）に示す波
形となる。即ち抵抗R₄，R₅による半波整流電圧は交流ブ
リッジ２の出力電圧の正の半周期と一致することにな
り、演算増幅器３の出力は第５図（ｄ）に示すように略
0Vの脈流となる。一方異常時においては上述のように交
流ブリッジ２の出力電圧は正常時に対して180°位相が
反転し第５図（ｃ）に示す波形となる。従って演算増幅
器３の出力は第５図（ｅ）に示すように交流ブリッジ出
力の負の半周期毎（半波整流電圧毎）に出力が発生す
る。

そこで異常時と正常時とで演算器３の出力が異なること
を利用してこの出力によりブザー等の警報器の駆動を制
御することによりガス濃度増大の警報を行なう。

〔考案が解決しようとする問題点〕

斯かる従来のガス警報装置では、演算増幅器３の出力か
ら得られる交流ブリッジ２の検出電圧は正常時において
も半波整流電圧と交流ブリッジ２の正の半周期の交流電
圧とが完全に同一レベル、同一波形でないために、脈流
となって出力される。従って異常時における演算増幅器
３の出力とのレベル識別が容易でなく正常時と異常時と
の判別の信頼性が乏しい。

よって本考案は、上述した点に鑑み、正常時と異常時の
判別を正確に行えるようにして信頼性の向上を図ったガ
ス警報装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案により成されたガス警報
装置は、交流電源を電源とし一辺に接触燃焼式ガス検出
素子を含み、正常時に不平衡状態にあり、検出ガス濃度
が大きくなるに従って平衡状態を経て不平衡状態にな
り、一方の交流出力が正常時と180°位相反転する交流
ブリッジと、前記交流電源を半波整流する半波整流回路
と、前記交流電源を整流した直流電源を電源として動作
し、前記交流ブリッジの一方の交流出力と前記半波整流
回路からの半波整流電圧とを重畳した電圧と、前記交流
ブリッジの他方の交流出力とを比較する比較手段とを備
え、前記比較手段の出力によりガス発生の警報を行うよ
うにしたことを特徴としている。

〔作用〕

上記構成において、比較手段において、交流ブリッジの
一方の交流出力と半波整流回路からの半波整流電圧とを
重畳した電圧と、交流ブリッジの他方の交流出力とを比
較するようになっており、交流ブリッジの一方の交流出
力が正常時と180°位相が反転するようになっているの
で、交流ブリッジの平衡状態を境に、すなわち、正常時
と異常時とで比較手段の入力電圧が明確に異なり、これ
に伴って比較手段の出力も異なるようになる。従って、
比較手段の出力によりガス発生の異常状態を警報するこ
とができる。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例を図面と共に説明する。第１図にお
いて、第３図と同一部分は同一符号を付記する。４はト
ランス１の２次電圧を全波整流するダイオードブリッジ
構成の全波整流回路であり、その全波整流電圧をコンデ
ンサC₁、抵抗R₇で平滑し、シェナーダイオードZDで安定
化する。安定化した直流電圧は演算増幅器３の電源とし
て供給する。また１次側が交流電源を印加したトランス
１の２次電圧はダイオードD₁による半波整流回路により
半波整流され抵抗R₆を通して演算増幅器３の非反転入力
端子に印加される。即ち交流ブリッジ２の一方の出力電
圧は演算増幅器３の反転入力に供給され、他方の出力電
圧は前記半波整流電圧を重畳して非反転入力に供給され
る。また交流ブリッジ２の入力端子には全波整流回路４
からの前記安定化直流電圧を抵抗R₉，R₁₀で分圧した電
圧が印加される。演算増幅器３の出力にはダイオードD₂
のアノードが接続され、カソードが抵抗R₁₁とコンデン
サC₂の接続点に接続される。抵抗R₁₁の他端は前記全波
整流回路４からの安定化直流電圧が供給され、コンデン
サC₂の他端は基準電位に接続される。

以上の構成において、ガスが発生していない正常状態で
は交流ブリッジ２は不平衡状態になっていて、検出素子
L₁及びL₂の相互接続点からの出力電圧は、第２図（ａ）
に示すような波形になっている。これに対し、抵抗R₁及
びR₂の相互接続点からの出力電圧は、第２図（ａ）の波
形と同一位相であるが、ボリュームR₃の調整によって、
正常時の不平衡状態で振幅が小さくなるようにされてい
る。なお、交流ブリッジ２には、全波整流回路４により
全波整流されたシェナーダイオードZDにより安定化され
た一定電圧が抵抗R₉及びR₁₀を介して印加されているの
で、両出力電圧はこの印加電圧に交流成分が重畳したも
のとなっている。この一定電圧への交流成分の重畳は、
演算増幅器３の電源として正電源を使用していることに
よる。

また、ダイオードD₁による半波整流電圧は、第２図
（ｂ）に示すように、交流ブリッジ２の出力電圧の正の
半周期毎に出力される。従って、演算増幅器３の非反転
入力端子には、第２図（ａ）及び（ｂ）の波形の電圧を
重畳した（ｃ）に示すような電圧が印加される。なお、
第２図（ｃ）中に点線で示す波形は反転入力端子に印加
される電圧であり、ガス濃度に関係なく常に一定であ
る。

すなわち、正常時の不平衡状態では、第２図（ｃ）の波
形から明らかなように、交流ブリッジ２の交流出力に半
波整流波形が重畳した正側の半周期期間では、非反転入
力端子に印加されている電圧が反転入力端子に印加され
ている電圧に比べて十分に大きくなっている。従って、
コンパレータとして機能している演算増幅器３の出力電
圧は、当該周期において第２図（ｄ）に示すように高レ
ベルとなる。一方、負側の半周期期間では、反転入力端
子に印加されている一定電圧に振幅の小さな交流が重畳
している電圧が、非反転入力端子に印加されている電圧
より大きくなっているので、演算増幅器３の出力電圧
は、第２図（ｄ）に示すように低レベルになって、デュ
ーティ50％の矩形波信号が得られるようになる。

この矩形波信号によってダイーオドD₂がオン・オフを繰
り返し、コンデンサC₂の充電電荷が充放電を繰り返すた
め、コンデンサC₂の電圧Ｖは第２図（ｅ）に示すように
低レベルに維持される。この状態は、検出ガス濃度が徐
々に増大し、検出素子L₁及びL₂の接続点からの出力電圧
のレベルが徐々に減少し、抵抗R₁及びR₂の接続点からの
出力電圧と等しくなり、上記負側の半周期期間で、反転
入力端子と非反転入力端子の電圧が等しくなるまで続
き、更にガス濃度が増大したときには、以下に説明する
ようになる。

すなわち、ガス濃度増大の異常時には、交流ブリッジ２
の出力電圧は第３図（ａ）に示すように正常時に対して
180°位相が反転する（90°移相）。またダイオードD₁
による半波整流電圧は第３図（ｂ）に示すように正常時
と同じ位相である。よって演算増幅器３に印加される入
力電圧は両者を重畳したものであるから第３図（ｃ）に
示すように正側電圧のみとなる。つまり、交流ブリッジ
２の出力電圧が負の期間はダイオードD₁による半波整流
電圧が発生しており、半波整流電圧は交流ブリッジ２の
出力電圧に比較して充分大きいため両電圧を重畳すると
第３図（ｃ）の如く正側電圧波形となる。従って演算増
幅器３の出力は第３図（ｄ）に示すように、常時高レベ
ル電圧を出力する。これによってダイオードD₂は常時オ
フ状態となり、コンデンサC₂の電荷は放電されないため
にコンデンサC₂の電圧Ｖは第３図（ｅ）に示すように高
レベルとなる。

以上より正常時と異常時とで演算増幅器３の出力側に接
続されたコンデンサC₂の端子電圧Ｖが異なる。よってこ
の端子電圧Ｖによりブザー等の警報手段の駆動を制御す
るのでガス発生の異常時を警報することができる。

尚、上記実施例では正常時の交流ブリッジ２の出力電圧
の正の半周期毎にダイオードD₁からの半波整流電圧を発
生するようなタイミングに設定したが、負の半周期毎に
半波整流電圧が発生するように交流ブリッジ２の各受動
素子L₁，L₂，R₁，R₂を設定してもよい。この場合異常時
には上記実施例と逆の関係になるので、コンデンサC₂の
電圧は異常時に低レベルとなる。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、比較手段である演算増幅
器の出力が正常時とガス濃度増大の異常時とで明確に異
なるため、正常時と異常時との判別を正確に行なうこと
ができ、信頼性の高いガス警報装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るガス警報装置の実施例を示す回路
図、第２図（ａ）乃至（ｅ）は第１図における正常時の
各部の波形を示す図、第３図（ａ）乃至（ｅ）は第１図
における異常時の各部の波形を示す図、第４図は従来の
ガス警報装置を示す回路図、第５図（ａ）乃至（ｅ）は
第４図における正常時及び異常時の各部の波形を示す図
である。 ２…交流ブリッジ、３…演算増幅器、L₁，L₂…接触燃焼
式ガス検出素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源を電源とし一辺に接触燃焼式ガス
   検出素子を含み、正常時に不平衡状態にあり、検出ガス
   濃度が大きくなるに従って平衡状態を経て不平衡状態に
   なり、一方の交流出力が正常時と180°位相反転する交
   流ブリッジと、 前記交流電源を半波整流する半波整流回路と、 前記交流電源を整流した直流電源を電源として動作し、
   前記交流ブリッジの一方の交流出力と前記半波整流回路
   からの半波整流電圧とを重畳した電圧と、前記交流ブリ
   ッジの他方の交流出力とを比較する比較手段とを備え、 前記比較手段の出力によりガス発生の警報を行うように
   した ことを特徴とするガス警報装置。