JPH11248659A - ガス検知警報器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスセンサ部へ印加する電圧パルスの時間が
一定であると、周囲温度が変化した場合に、ガスセンサ
部が加熱されて到達する温度が動作温度を外れる場合が
ある。 【解決手段】 ガスセンサ２と一体に温度センサ４を積
層・形成しておき、電圧パルスがヒータ用抵抗線３に印
加されていない休止期間の温度センサ４の出力からガス
センサ２の周囲温度を測定するとともに、ヒータ３に印
加される電池電圧を測定する。次いで、予め設定されて
いるパルス印加時間を、その直前に測定されたパルスの
印加電圧および周囲温度にもとづき、ガスセンサ２を所
定の動作温度まで加熱するのに最適なパルス印加時間に
補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用のガス漏れ
警報器、火災警報器等に用いられる電池駆動式の薄膜ガ
スセンサの温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、既に、家庭用のガス漏れ警
報器、火災警報器等に用いられる電池駆動式の薄膜ガス
センサを、特願平９−２４８６２９号として出願してい
る。これは、ガス検知素子として、還元性ガスの検出が
可能な酸化スズ等の金属酸化物半導体の薄膜をシリコン
チップ上に形成し、同時に、ガス検知素子を加熱するた
めのヒータ用抵抗線を前記薄膜に積層してセンサ本体を
構成するとともに、一定間隔でパルス状の電圧を前記ヒ
ータ用抵抗線に印加することでガス検知素子を動作温度
まで間欠的に加熱して、動作温度まで昇温されている間
のガス検知素子の抵抗を測定することで、検出ガスの有
無の判定およびその濃度を測定するものである。

【０００３】この薄膜ガスセンサは、シリコンの微細加
工技術を用いて、ガス検知素子およびヒータ部をシリコ
ンチップ上に可能な限り小型に形成したことにより、そ
れらの熱容量を微小な値にしたものである。それによ
り、パルス電圧を間欠的に印加して加熱し、微小時間だ
け動作温度に保持してガス検知の動作をさせることが可
能となって、消費電力が著しく削減され電池による長期
間の駆動が実現できた。その結果、この薄膜ガスセンサ
を電池駆動のガス漏れ警報器または火災警報器に用いた
場合に、電池の交換寿命を５年にすることができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した薄
膜ガスセンサは、ガス検知素子を所定の動作温度まで昇
温させるために、パルス状の電圧をヒータ線に印加して
いるが、ガス検知素子およびヒータ線へ供給される電気
エネルギは、印加電圧が一定であれば周知のようにパル
スの幅（印加時間）に比例する。そこで、薄膜ガスセン
サの熱容量および設置環境等に応じて最適なパルス幅
が、予め計算や実験により設定される。

【０００５】しかしながら、このようにパルス幅を一定
にして、毎回同量の電気エネルギをガス検知素子および
ヒータ部へ供給していると、設置場所の雰囲気温度が変
動して高温になるとそれに応じてガス検知素子の温度が
上昇しすぎて動作範囲の温度帯を越える場合も生じてく
る。同様に、雰囲気温度が変動して低温になるとそれに
応じてガス検知素子の温度の上昇が抑えられ動作範囲の
温度帯に達しない場合も生じてくる。このように、上述
した薄膜ガスセンサでは、設置雰囲気の大幅な温度変動
には追随できないことがあるため、設置条件が限定され
る場合があった。

【０００６】さらに、印加電圧が電池の消耗や雰囲気温
度の低下により変化すると、供給される電気エネルギ量
も減少して、ガス検知素子の加熱能力が低下する。この
対策として電源回路中に定電圧回路を設置することで解
決することも可能であるが、定電圧回路を設置すると電
力のロスが生じて、電池エネルギの効率的な利用という
面からすると、好ましいものではない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために、請求項１の発明は、シリコンチップ上にヒー
タ用抵抗線および金属酸化物薄膜からなるガス検知素子
を積層してセンサ本体を形成しておき、電源電池から前
記ヒータ用抵抗線に一定間隔で電圧を印加して、その印
加電圧でガス検知素子を所定の動作温度まで加熱しその
時点のガス検知素子の抵抗値を取り出すことによりガス
を検知して警報を出力するガス検知警報器において、セ
ンサ本体に積層して形成された温度検知素子と、ヒータ
用抵抗線に印加される電池電圧または抵抗線電圧を測定
する電圧測定回路と、印加電圧がヒータ用抵抗線に印加
されていない休止期間の温度検知素子の出力からセンサ
本体の周囲温度を測定する温度測定回路と、予め設定さ
れている印加電圧の印加時間を、その直前に測定された
印加電圧および周囲温度にもとづき、ガス検知素子を所
定の動作温度まで加熱するのに最適な印加電圧の印加時
間に補正する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、電源回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介し
て接続された昇圧回路と、前記電圧測定回路の測定値を
監視し、ヒータ用抵抗線に印加される電圧が所定値以下
に低下した場合に、前記切換回路を作動させて電源回路
の電圧を昇圧回路により昇圧させてからヒータ用抵抗線
に印加する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、ヒータ用抵抗線に印加される電圧の印加時間を監視
し、印加時間が所定値以上に増大した場合に、前記切換
回路を作動させて電源回路の電圧を昇圧回路により昇圧
させてからヒータ用抵抗線に印加する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１または請求項
２または請求項３の発明において、毎回または間隔を空
けて測定される印加電圧または／および周囲温度または
／および印加電圧印加時間の各値を監視し、それらの変
化が各値ごとに設定されている範囲内である場合には、
それらの値についての測定動作を一定期間停止させる手
段を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。なお、以下の説明において、パルスと記
載される波形は必ずしもステップ状の波形に限らず、サ
ーマルストレスを緩和する目的でステップ波形以外の種
々の波形を含むものとする。図１は本発明が適用された
電池式ガス漏れ警報器の実施形態の構成を示す図であ
る。この種のガス漏れ警報器は家庭内に設置され、燃料
ガスのガス漏れや不完全燃焼時に発生するＣＯガスの発
生を検知し、ブザーや音声で危険な状況にあることを通
知する機能を持った装置である。一般に、従来型のガス
漏れ警報器は商用電源や外部から供給される直流電源を
用いて稼動している。しかし、本発明にかかるガス漏れ
警報器は、図１に示されるように電池７を電源にしてお
り、標準状態での使用であれば、約６年の間稼動できる
機能を実現したものである。

【００１２】ガス漏れ警報器はＣＰＵ（マイクロコンピ
ュータ）１で集中的に制御される。ガス検知素子である
ところのガスセンサ２は、シリコンの製膜技術を用いて
シリコンチップ上に形成された極めて小型で熱容量の小
さなセンサである。同様にしてシリコンチップ上のガス
センサ２に近接して、ヒータ用抵抗線（以下、ヒータと
略称する。）３が形成されており、ガスセンサ２により
ガスを検知しようとするときは、ヒータ３に数十ｍｓの
期間、通電すればガスセンサ２は所定の動作温度まで加
熱される。一般的には、ガス漏れの検知は２０秒内に検
知できれば能力的に充分であるので、１０数秒に１回の
割合で、数十ｍｓの通電をすれば良い。そのため、通電
される期間は、通電されない期間に比べて極めて小さい
比率となり、実際のエネルギ消費量は極めて小さく、電
池駆動に適した構成となっている。

【００１３】このガスセンサ２は対象とするガスの種類
に応じて反応しやすい温度が存在するため、ガスセンサ
２の近くに薄い膜状の温度センサ４が設けられて、ガス
センサ２の温度が測定される。温度検知素子であるとこ
ろのこの温度センサ４は、白金を素材にして形成されて
いるので安定した温度の計測ができる。ヒータ３はＣＰ
Ｕ１の制御により一定時間、電気エネルギが与えられて
加熱され温度上昇する。この温度変化を検出するため
に、温度センサ４、抵抗Ｒ２〜Ｒ４によりブリッジを構
成し、温度センサ４の抵抗値の変化を検出して増幅器Ａ
ｍｐ１で増幅し、比較器Ｃｐ１に入力する。

【００１４】比較器Ｃｐ１の他方の入力端子には、ＣＰ
Ｕ１のＤＡ変換機能を持ったアナログ出力端子が接続さ
れ、温度センサ４からの出力が所定のレベルに達してい
るかどうかが判定できる。これらにより、温度測定回路
が構成される。また、ガスセンサ２が周囲温度まで低下
した状態で、温度を測定することで、周囲温度も測定さ
れる。なお、この温度測定回路における、レベル検知機
能は一般的な方法であるので動作の詳細な説明は省略す
る。これらの構成によりメタンセンサ回路が構成され
る。

【００１５】また、回路全体の＋側電源部には、出力電
圧１Ｖの定電圧回路５が接続されており、この定電圧回
路５は電池電圧により駆動される。１Ｖの回路電圧はガ
スセンサ２にも抵抗Ｒ１を介して印加されている。ガス
濃度が低い状態ではガスセンサ２の抵抗値は高い値を保
持しているが、ガス濃度の上昇とともにその抵抗値は低
くなる。ガスセンサ２の端子電圧はガス濃度を検知する
比較器Ｃｐ２の一方の入力端子に接続されている。この
比較器Ｃｐ２も、温度センサ用の比較器Ｃｐ１と同じよ
うに、ＣＰＵ１のＤＡ変換機能を用いてガスセンサ２か
らの信号のレベルを検知できる。このガスセンサ２は燃
料ガスの主成分であるメタンガスを検知する。

【００１６】これとは別に、ほぼ同じ回路構成をしたＣ
Ｏセンサ回路６も接続されているが、機能構成が同一で
あるので説明を省略する。なお、ＣＯセンサ回路６のブ
ロックにはガスセンサのバラツキ吸収用の端子が接続さ
れているが、これはメタンセンサ回路側にも設けられて
いる。つまり、ガスセンサの製造上のバラ付きで、ガス
への反応能力に大きな違いがある場合には、ガスセンサ
２の例であれば、抵抗Ｒ１の値を等価的にＣＰＵ１の出
力ポートの動作状況によって変更制御する回路である。

【００１７】また、設定濃度以上のガスをＣＰＵ１がソ
フトウェアの動作によって検知すると、ＣＰＵ１から音
声ＬＳＩ１３に音声の発生を指示する。指示を受けた音
声ＬＳＩ１３が、所定の音声信号を増幅器１４を介して
スピーカ１５へ送ることで音声による警報が出力され
る。この音声ＬＳＩ１３は市販のＬＳＩであり、多くの
電子装置に使用されているのでその機能の詳細説明は省
略する。また、ガスセンサのどちらがガスを検知したか
によって、発生する音声内容が異なってくる。その理由
は、対象のガスの性格によって、検知後の対応処置が異
なるからである。

【００１８】また、その検知レベルが警報レベルには達
しないが、プレアラームとして報知できれば、それに応
じた初期的な処置をすることが望ましいこともある。そ
の場合には音声を発生せずに、例えば、ＬＥＤなどの表
示だけで通知する機能を持たせることがある。そのため
の表示器は図示していないが必要に応じて追加すれば良
い。このＬＥＤへの通電電流は２〜１０ｍＡ程度もあれ
ば充分に認識可能な表示ができる。これに対して、音声
を発生する場合は１００ｍＡ以上の電流が必要であるの
で、その音声警報の電流消費分の一部をこのプレアラー
ムに用いても電池寿命には大きな影響を与えることがな
い。

【００１９】なお、図１では音声発生による電池電圧の
変動を吸収するために、電圧の安定機能を持った音声用
電源回路１２が設けられている。また、ＣＰＵ１には電
池電圧検知回路８が設けられ、電池電圧の状況を検知し
ている。この機能は電池電圧が所定の値より低下する
と、ガスセンサの検知能力が不足したり、発生する音声
警報のレベルが不足するおそれがあるからである。電磁
ラッチ９，１０は、検知結果を表示する表示板１１等を
切り換えるために設けられたものであり、ガス漏れ状態
が検知されると、電磁コイルを短時間通電して表示板１
１等をガス検知の表示に切り替えるものである。

【００２０】例えば、ガス漏れのない状態では緑や青の
表示にしておき、ガス漏れ状態を検知すると、危険のイ
メージに近い色である赤、橙などを示すように、機械的
な機構を用いて表示板１１等の切り替えを行う。この機
能には種々の実現方法があるが、説明を省略する。ＥＥ
ＰＲＯＭ１６は電気的に書き換えのできるメモリであ
る。このメモリ１６にはガスセンサ２のヒータ加熱制御
条件やガスを検知するセンサレベルの設定値などを内蔵
し、ＣＰＵ１が読み出してセンサ回路の制御に使用す
る。

【００２１】図２はガスセンサ部の構成モデルを示した
図である。電池式ガス漏れ警報器に使用するセンサは、
まず低消費電力型でなければならない。そこで、シリコ
ンの微細加工技術を使用して、シリコン上にタングステ
ンなどの抵抗体を薄膜技術を用いてヒータ３を形成し、
その付近または絶縁した上層部にＳｎＯ２の薄膜を形成
してガスセンサ２とする。ヒータ３はリード線を介して
端子ｈ１，ｈ２に、ガスセンサ２はリード線を介して端
子ｇｓ１，ｇｓ２に接続されている。

【００２２】これらの製造工程では、ガスに反応しやす
くするための触媒技術も使用される。また、ガスセンサ
２の近くに白金抵抗体で温度センサ４が形成され、リー
ド線を介して端子ｔ１，ｔ２に接続されている。これら
は、すでに説明した図１のガスセンサ２、ヒータ３、温
度センサ４の各素子を構成する。これらの素子は極めて
小型であり、ヒータ３の加熱時定数も数十ｍｓであり、
短時間で所定の温度まで加熱することができるので、電
池を電源としても長期間の使用が可能である。

【００２３】図３は、図２で示したガスセンサ部に印加
された電圧と温度変化の関係を示す説明図である。パル
スはヒータ３への電池電源から数十ｍｓの幅を持った電
圧パルスである。図に示すように、ヒータ３への電圧パ
ルスの印加によって、ヒータ３が加熱され、その熱が伝
えられてガスセンサ２が温度上昇する。この温度上昇は
すでに説明したように、センサ部全体の熱容量が極めて
小さいので、短時間で温度上昇を開始する。最初は直線
ｌの立ち上がりで温度上昇し、温度上昇とともに周囲へ
の熱放散が始まり、上昇カーブが緩やかになる。パルス
による印加が無くなると、若千の時間遅れの後にガスセ
ンサ２の温度も低下し、加熱前の常温の状態に戻る。

【００２４】ガスセンサ２は検知対象ガスの種類に応じ
て反応しやすい温度が存在するので、ヒータ３への電圧
印加は、その最適な動作温度まで、加熱するようにパル
ス幅が選択される。検知対象ガスの反応には若千の時間
遅れが存在するので、実際のセンサ温度上昇とガスの反
応性の状況に合わせてガスセンサ２の計測タイミングが
設定される。このタイミングの設定は、パルスのタイミ
ングとの対比に応じて設定されるのが一般的である。

【００２５】なお、実際のガスセンサ２自身の温度はそ
のままでは計測できないため、ガスセンサ２付近に設け
た温度センサ４からの信号を図１に示した温度検知回路
に入力することで間接的に検出するが、ガスセンサ２の
温度と計測した温度センサ４の出力には時間的な遅れか
ら誤差が存在する。このため、実際の計測タイミングの
設定は、計算機を使用して熱的な挙動をシミュレーショ
ンして決定する。この他、ガスの反応時間特性の結果や
上記の温度センサの計測データを参照して、安定したガ
ス検知をするために、どのようなタイミングで測定する
のがよいのかを事前の技術検討結果を考慮して決定す
る。

【００２６】ガスセンサ２の温度を変更するには、パル
ス幅を変更したり、印加電圧の大きさを変更することで
実現が可能である。図４は、ヒータ２に印加する電圧パ
ルスの他の例を示す説明図である。図（ａ）はガスセン
サ２の温度を実線で示し、温度センサ４の出力を破線で
示している。ここでは、ガス検知の計測タイミングを幅
広くするために、図（ｂ）〜図（ｄ）のようなパターン
の印加パルスを用いる。図（ｂ）のパターンは、後半の
ｔ１からｔ２の間のパルス印加を断続的に行うことで、
センサ温度のピークを幅広くしたものである。

【００２７】すなわち、このパターンの印加はガスセン
サ２から放散される熱エネルギと同量の電気エネルギを
継続的に供給することによって、ガスセンサ２のガス検
知に適した温度の安定期間を長くするものである。図
（ｃ）のパターンは、開始部の０からｔ１までの間と終
了部のｔ２からｔ３までの間のレベル変化をアナログ的
に制御してガスセンサ２へのヒートショックを和らげる
とともに、センサ温度の計測の安定性を高めるように制
御するするものである。図（ｄ）のパターンは、図
（ｂ）のｔ１からｔ２のまでの断続パルス部分をアナロ
グレベル制御に換えたものである。

【００２８】図５は、ガスセンサ部の周囲温度とガスセ
ンサ部を目標温度まで加熱するに必要なエネルギの関係
を示す図である。図３に示したような固定された幅から
なるパルスによる電圧印加では、周囲温度の影響で実際
に到達するセンサ温度は変化してしまう。この関係を示
したのが図５である。一般的に、メタンセンサの反応特
性は４００℃程度の場合が良い。一方、ＣＯガスセンサ
の反応特性は１５０℃前後の場合が良い。

【００２９】このような目標温度を得るために、温度セ
ンサの出力を常に測定して一定の温度範囲になるように
制御することが可能である。しかし、そのためには、セ
ンサ出力の計測を数ｍｓで実行する必要があり、高速な
計測回路が必要になる。また、常時計測処理を実行する
のでは回路での消費電力が大きくなり、大きく電池を消
耗してしまう。特に、高速な計測回路では消費電力も大
きくなるので、回路実現のための価格と消費電力の両面
から実用的ではない。

【００３０】そこで本発明では、安価で、しかも消費電
力の小さい回路で加熱の制御をするために、図５に示さ
れる目標センサ温度と周囲温度の差分に相当するエネル
ギの関係を記憶しておき、周囲温度を測定してその値に
応じた量の電気エネルギを注入することで、比較的簡単
な制御で目標のセンサ温度が得られるようにしたもので
ある。図５からも分かるように、ガスセンサ部分を目標
温度まで加熱するのに必要なエネルギ量は、周囲温度に
より大きく変動する。

【００３１】特に、目標温度を低温の１５０℃とすれ
ば、周囲温度の影響はより大きくなる。そこで、周囲温
度を計測し、その目標との差を計算し、その値に比例し
た時間幅のパルス印加を行うことで、目標とするセンサ
温度を、高精度で得ることができる。具体的には図３の
ヒータの印加時間ｔ１を上記の目標温度と周囲温度との
差に合わせて設定する。あるいは、標準の周囲温度から
目標温度との差に合わせて基準となる印加時間を設定し
てＣＰＵ１に記憶しておき、計測した周囲温度と標準周
囲温度の差分に応じて、基準印加時間の長さを補正する
ようにしても良い。

【００３２】ただし、上記の温度差に合わせた加熱制御
では、放熱条件やサーマル的な容量、時間遅れなどの諸
条件を考慮していない。従って、単純な温度差の比例間
係だけでなく、特定な補正係数などの組込みを図ること
が精度向上にとっては必要になる。また、ヒータの加熱
条件の大きな変動要因に電池電圧の変化がある。電池電
圧は電池の残存容量や周囲温度によって変化する。一般
に、残存容量の減少とともに電池電圧は低下し、周囲温
度の高まりとともに電池電圧は上昇する。なお、図１で
は、電池７の電圧は、電池電圧検知回路８により計測さ
れてＣＰＵ１に入力される。

【００３３】電池電圧と加熱エネルギの関係は、ヒータ
抵抗値が一定であるとすれば、ヒータへの印加電圧値の
二乗に比例する関係にある。この関係を図６に示してい
る。実際には、金属系のヒータ材料を使用すると、温度
上昇とともにヒータ抵抗の値も変化してくる。そのた
め、これらの温度特性の影響を補正して加熱制御するこ
とが望ましいが、実際の制御ではこれらの影響以外に、
ヒータの製造上のバラツキ、周囲の取り付け状況など種
々の変動要因があり、計算で制御パラメータを決めるよ
りも、実際の測定値から制御用のパラメータを決める方
が容易である。

【００３４】従って、図３に示したようなヒータ印加の
パルス幅ｔ１も電池電圧の影響と周囲温度の影響を考慮
して補正することが必要である。そのために、種々のデ
ータを測定して補正パラメータを作成し、それを用いた
補正方法を図１で示したＣＰＵ１のソフトウェア内に持
たせておく。多くの場合、この補正パラメータは実験的
に決定される。ここでは電池電圧と周囲温度をパラメー
タとしてヒータの温度制御がオープン制御で行われる。

【００３５】なお、温度センサを常時使用して自動のフ
ィードバック制御手段を用いてヒータを制御するのであ
れば、変動要因である電池電圧や周囲温度の影響は自動
的に吸収されて安定な温度制御が実現できる。しかし、
この方法は前述したように、価格と消費電力の点で問題
があり、家庭用のガス漏れ警報器のように小型で安価な
ことが必要条件の装置には、現状では使用できない。

【００３６】また、この消費電力を少なくする目的のた
めに、図１では、電池７からの＋側電源をヒータ３に直
接接続し、−側にはＣＰＵ１からの指令で開閉制御され
るドライバ回路Ｄ１を接続することにより、電池７から
直接エネルギを供給している。電池７の電圧変動が大き
いので、その変動を吸収しようとすると、定電圧回路を
設ければ制御の安定性は容易に実現できる。しかし、効
率の点を考慮すると、定電圧回路でのエネルギロスが大
きいため好ましいものではない。

【００３７】また、考慮すべき事項の一つに電池電圧は
リチウム電池で３Ｖと低いことも問題の一つである。つ
まり、電池自体の電圧が低いために定電圧回路の効率が
悪く、エネルギロスが大きくなると言う問題である。さ
らに、電池を直列接続して電圧を高めることも考えられ
るが、全体の回路での消費電力を増加させてしまうとと
もに、安定で危険性の少ないことが必要な電池使用方法
に反するので、電池の直列接続は避けるべきである。

【００３８】そこで、電池電圧の低下の対策として、図
７に示すように昇圧機能付定電圧回路２０を設けた。こ
の図は、図１の構成のＣＰＵ１、電池７、ヒータ３から
なるヒータ駆動回路部分を取り出して、新規な昇圧機能
付定電圧回路２０を回路切換のためのトランジスタＴ１
０〜Ｔ１２とともに接続したものである。すなわち、電
池７を効率良く使用するために、ヒータ３にトランジス
タＴ１０，Ｔ１１を介して、定電圧回路２０を接続して
おき、ＣＰＵ１がトランジスタＴ１１，Ｔ１２を切換る
ことによりヒータ３への通電制御をする。

【００３９】電池７の電圧を直接ヒータ３へ印加する場
合の通電は、ＣＰＵ１がＴ１２のベース電流をオン／オ
フすることで制御される。通常の電池電圧が維持されて
いる間は、電池７から直接エネルギを供給する。電池７
の電圧が低下して所定電圧よりも低下したことが、電池
電圧検知回路８により検出されると、トランジスタＴ１
０をオンさせて昇圧機能付定電圧回路２０を作動させ、
その出力をトランジスタＴ１１のベース電流をオン／オ
フすることでヒータ３への通電を制御する。なお、ここ
では電池７の電圧低下を、電池電圧検知回路８により検
出したが、パルスの印加時間をＣＰＵ１が監視し、所定
の長さを越えた場合は同様に電圧低下とみなして、定電
圧回路２０を作動させるようにすることもできる。

【００４０】これらのように、電池７の電圧低下した場
合に定電圧回路２０が作動するように構成することで、
電池エネルギの大部分が、電池から直接使用されること
になり、最もエネルギ効率の高い回路構成が実現でき
る。この結果、電池寿命を大きく延ばすことができる。
なお、上述した電池電圧検知回路８による電池７の電圧
検知、および温度センサ４による周囲温度の測定は、通
常は、電圧印加のサイクルで実行されるが、それらの値
にあまり変化が認められない場合は、毎回の測定とパル
ス印加時間の補正は、無駄な電力消費となる。

【００４１】そこで、ＣＰＵ１は、毎回測定したパルス
の印加電圧と周囲温度の値を監視し、それらの変化が所
定範囲内である場合には、以後の電池電圧検知回路８お
よび温度測定回路の動作を一定期間停止するとともに、
その直前に出力されたパルス印加時間の値を保持して、
停止期間はその値のパルス印加時間を用いて電圧パルス
の出力をする。停止期間を過ぎて、測定を再開し、測定
値に大きな変化があれば、新たにパルス印加時間を補正
し、大きな変化がなければ再び測定動作を停止する。こ
れらの省エネ動作をＣＰＵ１に設けたことで、周囲温度
の変化の少ない設置場所での電池寿命を大幅に延ばすこ
とができる。

【００４２】上述したようにこの発明の実施形態によれ
ば、ガスセンサのヒータ特性に合わせて加熱条件を定
め、その条件に合わせて定期的に短時間だけガスセンサ
を加熱してその検知動作温度まで加熱する制御におい
て、周囲温度と電池電圧を一定間隔で計測し、その計測
結果が所定の範囲外であれば、加熱条件を変更し、範囲
内であれば、温度センサおよび電池電圧の計測処理を停
止するようにしたことで、余分に電池電力を消耗するこ
とがなくなり、その分電池寿命を延ばすことができる。

【００４３】また、周囲温度の計測用センサをガスセン
サ部に一体的に設けたことで構成が簡単となり安価に製
作できる。さらにまた、通常は、電池から直接ヒータを
加熱し、電池電圧の低下時にのみ昇圧回路により電圧を
昇圧することで、電池エネルギの使用効率が高められる
ので、警報器に必要な電池容量の減少や電池の寿命の延
長が可能になる。なお、本発明はガス漏れ警報器に限ら
ず、電池を電源とする種々の警報器に使用できることは
言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、センサ本体に温度検知素子を備えてセンサ本体の周
囲温度を測定するとともに、ヒータ用抵抗線に印加され
る電池電圧またはヒータ端子電圧を測定し、それらの測
定値にもとづき、パルス印加時間を最適な値に補正する
ことで、周囲の温度が変動する環境への設置が可能にな
り、また、設置後に電池の電圧が低下しても安定した動
作を保つことができる。

【００４５】請求項２または請求項３の発明によれば、
電源電池回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介し
て昇圧回路を接続しておき、電圧測定回路の測定値およ
びパルスの印加時間を監視し、ヒータ用抵抗線に印加さ
れる電圧が所定値以下に低下した場合、または印加時間
が所定値以上に増大した場合に、切換回路を切換えて昇
圧回路を作動させることにより、印加電圧の低下が防止
されるとともに、電池の電力が有効に消費されて電池寿
命を延ばすことができる。

【００４６】請求項４の発明によれば、毎回測定される
パルス印加電圧、印加時間、周囲温度の値を監視し、そ
れらの変化が所定範囲内である場合に、それらの測定動
作を一時中断することで、無駄な電力が消費されること
がなくなり、その分電池寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である電池式ガス漏れ警報器
の構成を示す図である。

【図２】図１のガスセンサ部の構成モデルを示した図で
ある。

【図３】ガスセンサ部に印加された電圧と温度変化の関
係を示す説明図である。

【図４】ガスセンサ部のヒータに印加する電圧パルスの
他の例を示す説明図である。

【図５】ガスセンサ部の周囲温度と目標温度まで加熱す
るに必要なエネルギの関係を示す図である。

【図６】電池電圧とガスセンサ部への加熱エネルギの関
係を示す図である。

【図７】図１の回路構成に昇圧機能付定電圧回路を設け
た場合を示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ ガスセンサ ３ ヒータ（ヒータ用抵抗線） ４ 温度センサ ５ 定電圧回路 ６ ＣＯセンサ回路 ７ 電池 ８ 電池電圧検知回路 ９，１０ 電磁ラッチ １１ 表示板 １２ 音声用電源回路 １３ 音声ＬＳＩ １４ 増幅器 １５ スピーカ １６ ＥＥＰＲＯＭ ２０ 昇圧機能付定電圧回路 Ａｍｐ１ 増幅器 Ｃｐ１，Ｃｐ２ 比較器 Ｄ１ ドライバ回路 Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗 Ｔ１０〜Ｔ１２ トランジスタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンチップ上にヒータ用抵抗線およ
   び金属酸化物薄膜からなるガス検知素子を積層してセン
   サ本体を形成しておき、電源電池から前記ヒータ用抵抗
   線に一定間隔で電圧を印加して、その印加電圧でガス検
   知素子を所定の動作温度まで加熱しその時点のガス検知
   素子の抵抗値を取り出すことによりガスを検知して警報
   を出力するガス検知警報器において、 センサ本体に積層して形成された温度検知素子と、 ヒータ用抵抗線に印加される電池電圧または抵抗線電圧
   を測定する電圧測定回路と、 印加電圧がヒータ用抵抗線に印加されていない休止期間
   の温度検知素子の出力からセンサ本体の周囲温度を測定
   する温度測定回路と、 予め設定されている印加電圧の印加時間を、その直前に
   測定された印加電圧および周囲温度にもとづき、ガス検
   知素子を所定の動作温度まで加熱するのに最適な印加電
   圧の印加時間に補正する手段と、 を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス検知警報器におい
   て、 電源回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介して接
   続された昇圧回路と、 前記電圧測定回路の測定値を監視し、ヒータ用抵抗線に
   印加される電圧が所定値以下に低下した場合に、前記切
   換回路を作動させて電源回路の電圧を昇圧回路により昇
   圧させてからヒータ用抵抗線に印加する手段と、 を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
3. 【請求項３】 請求項２記載のガス検知警報器におい
   て、 ヒータ用抵抗線に印加される電圧の印加時間を監視し、
   印加時間が所定値以上に増大した場合に、前記切換回路
   を作動させて電源回路の電圧を昇圧回路により昇圧させ
   てからヒータ用抵抗線に印加する手段と、 を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
   記載のガス検知警報器において、 毎回または間隔を空けて測定される印加電圧または／お
   よび周囲温度または／および印加電圧印加時間の各値を
   監視し、それらの変化が各値ごとに設定されている範囲
   内である場合には、それらの値についての測定動作を一
   定期間停止させる手段を備えたことを特徴とするガス検
   知警報器。