JPS58190745A - Coセンサ - Google Patents

Coセンサ

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Publication number
JPS58190745A
JPS58190745A JP7443382A JP7443382A JPS58190745A JP S58190745 A JPS58190745 A JP S58190745A JP 7443382 A JP7443382 A JP 7443382A JP 7443382 A JP7443382 A JP 7443382A JP S58190745 A JPS58190745 A JP S58190745A
Authority
JP
Japan
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sensor
layer
concn
concentration
photodiode
Prior art date
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Pending
Application number
JP7443382A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Tanaka
信幸 田中
Nobutoshi Gako
宣捷 賀好
Chuji Suzuki
鈴木 忠二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP7443382A priority Critical patent/JPS58190745A/ja
Publication of JPS58190745A publication Critical patent/JPS58190745A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/72Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using flame burners

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

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】 本発明は極めて簡単且つ容易に空気中のCO濃度を検知
でき、且つ各種機器に取り付は易い小型の新規なCOセ
ンサを提供する。
燃焼器具を密閉度の高い部屋で燃焼させた場合時間経過
と共に酸素濃度は減少し、さらに酸素不足の状態に陥い
ると、燃焼器具は不完全燃焼を起し、排ガス中には不燃
ガスや一酸化炭素(CO)が増加してくるために生理上
有害となり、時には死亡につながる危険な雰囲気をかも
し出していた。
従って従来から、酸欠を検知して換気を促す各種装置が
開発されている。
しかしながら、生理上、特に有害であるCOの発生は空
気中の酸素(02)濃度と密接な関係にはあるもののC
Oの発生量と酸素濃度とは必ずしも対応せず、燃焼器具
の構造や燃焼条件に依存するものが多い。このため換気
等の必要性は空気中のCO濃度に基づいても行なう必要
があるにもかかわらずCO濃度を検知する小型で且つ簡
易なCOセンサがないため、はとんど用いられていない
のが現状である。[なお、空気中のCOa度を直接検知
するものとしては分光器かあるが取扱いがやっかいであ
り器具等に取り付けるのは不向きである。又半導体のセ
ンサでは相当高濃度でなければ検知できず、低濃度では
誤差が大きい〕。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、空気中のCO
a度を直接的ではないが、炎を介して間接的に検知する
小型で且つ取扱いの容易なCOセンサを提供するもので
ある。
さて、本発明者は、上記発明に先立って室内CO濃度が
増加して行く場合には、燃焼炎から発生する光の波長が
変化し、半導体色センサ(波長感度の異なるホトダイオ
ード(受光素子)を同一チップ上に設けたもの)の短絡
電流比に変換した場合正常燃焼時に比して明瞭なる変化
を読み取ることができることを発見した。
第1図は上記事実を裏付けるために用いた実験装置の概
略説明図で、/は密閉室、コは燃焼器具、3はその燃焼
炎、グは上述した色センサ、jは02センサ9zは色セ
ンサグの出力を増幅する増幅器、7は02濃度メータ、
♂はCO及びC02濃度メータ、りは記録計である。又
、第一図(a)。
(b) 、 (c)はその測定結果で、実線はCa5e
 Tを、破線はCa5e I[を示している。但し、C
a5e T :燃焼器の上に何も置かない正常な場合、
Ca5ell:燃焼器の上に金属を置き、燃焼炎の一部
の温度低下させてCOを強制的に多量に発生させた場合
である。
なお、上記色センサグの構造及び等価回路を第3図(a
) 、 (b)に示す。2層10とN層//とのPN接
合によるホトダイオードPD/は短波長感度が大であり
、2層7.2とN層//とのPN接合によるホトタイオ
ードPDコは長波長感度が大である。
なお/3は絶縁膜、/グは2層10に設けられた電極、
/jはN層//に設けられた電極、/2は2層7.2に
設けられた電極である。上記両ホトダイオードPD/、
P02の短絡電流比’SC2/l5CIと受光波長λと
は第7図に示す如く、/:/の対応関係を有している。
従って、逆に、両ダイオードPD/、PDノの短絡電流
比が判れば、受光した波長すなわち色を識別することが
できる。
第一図(a)から明らかなようにCOの発生条件(発生
量等)が異なっても、COの発生量と色センサグの短絡
電流比は各条件毎に一対一に対応している。従って、C
Oの発生量と色センサグの出力との関係を予め求めてお
けば燃焼炎の光を受けた色センサグの出力から空気中の
COa度を検出することができるはずである。本発明は
上記現象に基づいて成されたものである。以下、その一
実施例を図面に従って詳細に説明する。
第5図は本発qcoセンサを装備した気化式燃焼器の正
面図であって、/7’は浦タンク/♂を/側に備えた燃
焼器本体である。/2は箱タンク/♂と連通した気化器
で液体灯油を気化ガスに変換する。コθはこの気化ガス
を燃焼させるブンゼン式のバーナで、当該気化ガスはこ
こで還元炎、2/、酸化炎、2.2からなる青炎として
燃焼する。
、23はバーナー70を囲繞する如く設けられた炉で上
方に排気ロノグを有する。この排気口JFからの熱気2
jは本体/7内の後部に設けられたファン(図示せず)
で温風として本体77前面に送風される。2zは上記炉
コ3の酸化炎、、2−に対応した位置に穿設された透視
窓で、その外周部には断熱材、27を介して11字状の
素子取付アングル、2jPがビス−2でもって締着され
ている。30は上記アングル、21?に挿通固定された
保護管でその一端に色センサグが設けられている。この
保護管30はセンサグの保護と同時lこその性能を向上
させるため外部からの光をしゃ断する役目も兼ねている
。3/はセンサグのリード線である。なお、センサグの
取り付は位置(X・・・高さ)は/ <−す面]−から
70〜60藺の適当な位置にするが、青炎との関係で最
適位置に選べはよい。
第2図は上記色センサグからの出力に基ついてCOの発
生状態を検知し、COの発生量が10θPI)m (人
体にとって極めて危険な濃度)になれば換気指示等の警
報を発生する部分の要部ブロック図である。同図におい
て、3.2.33はそれぞれ対数増幅回路で各ホトタイ
オードPD/、PD、2に接続されている。3グは上記
各対数増幅回路3.2.33の出カッ0g1sc++ノ
og1sc2の比をとるための差動増幅器である。この
増幅器3グの出力()Oglsc+/ノ0g1sc2)
は第一図(a)に示す如く、CO濃度に対応してほぼ直
線的に変化している。従って、イ点のレベルを判定基準
とするコンパレータ3jを設けておけば、誤動作するこ
となく正確にCOa度を判定することができる。そして
、このコンパレータ35の出力によって燃焼制御器3g
、換気扇32.警報ブザ−32を設けておけば室内のC
O充満状態を未然に防止することができる。すなわち、
この色センサグを用いると、受光された光の波長は2つ
のホトダイオードPD/、PD、、2の出力間の比とし
て得られ単一受光素子を使用する場合のように、素子の
出力の絶対値に依存しないから、受光面に汚れかあった
り、炎がゆらいだりしてもその影響をほとんど受けるこ
とがなく、正確にCO濃度を検知することができる。又
、同一チップ上に、一個のホトダイオードPD/ 、P
I)2が集積されているのでセンサダへの温度影響は相
殺され、温度の影響を小さくできる。又、透視窓、+z
が汚れていても電流比をとるからその汚れの影響をあま
り受けなくて済む。
なお、上記実施例は同一チップ上に一個のフォトダイオ
ードを形成し、そのSi層にフィルタの役割をさせた色
センサを用いたが、波長感度の異なる受光素子を一個設
け、この受光素子の出力間の相対値を用いてもよい。
上述のように、本発明のCOセンサは半導体色センサダ
と増幅器、3.2.!、3.3.41とを具備するだけ
であるから小型で簡易であり、各種器具に容易に設置さ
れ、又正確に動作する。上記実施例ではCO濃度の絶対
値を検知していたが、第2図(a)を見れば明らかなよ
うに、COa度が増加していく場合(不完全燃焼状態)
にはCOの発生量の弁対値が大きく異なるCa5e1.
IIの何れの場合でも■S C1/I S C2の同様
な立下り現象が見られる。
すなわち、CO濃度に対する色センサクの短絡電流比の
立下り現象は燃焼器具の相違や燃焼条件とは関係なく、
COの増加に対して共通して生じるものと考えられる。
従って、0□量は充分あっても燃焼器具自体が何らかの
条件で不完全燃焼しているような場合には、上記立下り
現象をとらえることによって検出することが可能となる
。もちろん、より正確さを期するためには、各条件にお
ける立下り現象を予め求めておき、この値に基づいて立
下り現象を検出する必要がある。このように色センサダ
を燃焼器具の不完全燃焼検知素子として用いることがで
きる。
更に、第2図(b)から明らかなように色センサグの短
絡電流比はCa5e I 、 Ca5e IIの何れの
場合も0□濃度か72チ付近で急速に立ドつておりCO
の発生量とは無関係に室内02濃度を正確に反映してい
る。特に、02濃度が/ソチというのは酸欠を防止する
ための換気の基準点であるからこの出力の立下りをコン
パレータで検出するようにすれば、COa度とは別に酸
欠状態を検知することができる。
又、第一図(C)に示すようにC02a度と短絡電流比
との関係は第2図(blの場合とほぼ同様の変化を示し
ており、室内空気のCO2濃度を正確に検知することが
できる。従って、コンパレータと組み合せることによっ
て、色センサグをCO□センサとしても使用することが
できる。
このように上記色センサグはCOセンサ+02センサあ
るいはCO2センサとして単独に使用することもできる
し、色センサグの出力をそれぞれ別のコンパレータに導
くことによって、CO。
0□ 、CO□の各濃度を同時に監視する複合センサと
しても用いることができる。
斜上のように本発明によれば、小型で取扱0の容易なC
Oセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第7図:本発明の説明に供する実験装置の概略説明図、 第一図(al 、 (b) 、 (cl :色センサの
短絡電流比とCO。 02及びCO□濃度との関係を示す特性図、(同時測定
) 第3図(al 、 (bl :色センサの構造図及び等
価回路図、第7図:第3図色センサの短絡電流比−波長
特性を示す特性図。 第5図:本発#4COセンサを用いた燃焼器具の正面図
、 第2図:その要部ブロック図。 符号 グ:色センサ、J、? 、 3J :対数増幅回路、3
y : 差動増幅器、  、3.5:コンパレータ。 代理人 弁理士 福 士 受音(他−名)手続補正書 昭和57年10月y1日 特許庁長官殿 2、発明の名称 COセンサ 3 補止をする者 事件との関係   特許出願人 住 所  畳545大阪市阿倍野区長池町22番22号
4、代 理 人 自   発 7、補正の内容 (1)明細書第5頁5行目の「環元炎」を1還元炎」と
訂正いたします。 (2)明細書第6頁12行目を、 [の出力(” lSC2/log I scr )は第
2図(a)」と訂正いたします。 (3)明細書筒6頁18行目の139」を、「38等を
制御する処理回路(マイコン)32」と訂正いたします
。 (4)明細書第8頁6行目のr I scr /I S
C2Jを、「I SC2/ l5cljと訂正いたしま
す。 (5)図面第S図の符号113」を添附図面第S図に朱
書した如(r29Jに訂正いたします。 以  上 (特許庁            殿)1.事件の表示 特願昭57−74433 2、発明の名称 COセンサ 3、?!正をする者 事件との関係   特許出願人 4、代 理 人 住 所  8545大阪市阿倍野区長池町22番22号
自   発 6、 ?+li正の対象 (1)明細書束6頁10行目の「比」を「差」と訂正い
たします。 (2)明細書第6頁12行目を、再度 以   上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃焼炎から光を受光する、波長感度の異なる複数個
    の受光素子と、 上記各素子の出力間の相対値を出力する相対値出力手段
    と、 から成るCOセンサ。
JP7443382A 1982-04-30 1982-04-30 Coセンサ Pending JPS58190745A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7443382A JPS58190745A (ja) 1982-04-30 1982-04-30 Coセンサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7443382A JPS58190745A (ja) 1982-04-30 1982-04-30 Coセンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58190745A true JPS58190745A (ja) 1983-11-07

Family

ID=13547076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7443382A Pending JPS58190745A (ja) 1982-04-30 1982-04-30 Coセンサ

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JP (1) JPS58190745A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4988128A (ja) * 1972-12-27 1974-08-23

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4988128A (ja) * 1972-12-27 1974-08-23

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