JPS5860249A - ガス検知装置 - Google Patents

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】 本発明は金属酸化物半導体を使用したガス検知装置の改
良に関する。

従来の接触燃焼型の検知素子と比べると半導体式の検知
素子は安価である上、取抄扱いが簡単で、かつ比較的低
濃度のガスをよく検知するので広く使用されて−る。例
えば爆発の危険があるガスが通常その爆発下限界濃度１
／１０８１度空気中に存在するだけで十分な応答を示し
、書味を発するとか元栓を閉止するなどの動作を行わせ
ることができる。

この様な使用目的は通常検知素子と電子回路とから構成
され、電子回路が常に素子の抵抗値を測定し、素□子抵
抗があらかじめ設定された抵抗値を上まわるかもしくは
下まわると回路が信号を発し善報機能もしくは元栓閉止
機構を動作させるよう設計される。−例を挙げると被検
ガスが還元性で用いる半導体素子がｎ型の場合ガスとの
接触により素子抵抗は低下するので上述の」路に於いて
あらかじめ設定した抵抗値を素子抵抗値が下まわれば動
作する回路とすればよい。またｎ型半導体素子を用いて
酸化性ガスを検出するには、あらかじめ設定しておいた
抵抗値を素子抵抗値が上まわった時に回路が動作するよ
うに設計する。もしも用−る素子がｐ型半導体であれば
上述の素子抵抗値の関俄を逆にすればよい◎ いずれにしても半導体型の検知素子は被検ガスの秦度に
応じた抵抗値を示す。従って目的濃度に対応する抵抗値
に素子が達した時に動作する回路を用い°ることによ艶
ガスの検出が可能である。

し必しながら上述の原理に基づく回路構成は、被測定空
間が比較的安定で微量な妨害ガスいわゆる雑ガスが存在
しない時には有効であるが、目的成分以外の雑ガスが存
在する時には雑ガスによっても動作し易く、特に目的と
するガスが通常数百ｐｐｍ以上の時は比較的雑ガスの影
響が小さいがｔ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ以下を検出しようとし
た場合、雑ガスによっても談信号を発する恐れがある。

また目的が空中の空気中のガスを検出する場合は従来の
方法でも十分実用になるが、例えば配管からの微少な漏
れ等を検出する場合、漏れ量よりも漏れ個所を特定する
ことが必要である。

この場合、検出素子を配管等に沿って移動させながら微
少なガスを検出するため微少な検知素子の抵抗変化をす
ばやく検出する事が必要である。

半導体素子はガスに対する感度、即ち抵抗変化は大きい
がその変化には一定の時間を要す。

通常数百ｐｐｍ以上のガスに対して半導体素子が十分な
応答を示すには１）秒程度を要す。従って雰−気のゆる
やかな変化に対する検出には十分であるが、配管に沿っ
て漏れ個所を特定するためには応答が遅すぎ、目的を達
することはできない。

本発明は、この従来方法の応答性を改良し、配管等の漏
れ個所を特定するのに適した、応答速度が連く、かつゆ
るやかな雑ガスの変動には動作しな―ガス検知装置を提
供することを目的とする。

本発明は、すなわち、金属酸化物半導体よりなるガス検
知素子とこの検知素子の抵抗値変化を検出する検知回路
とを具備し、前記検知回路が前記検知素子の抵抗値変化
速度を検出応動することを特徴とするガス検知装置に関
するものである。

ガスの量による従来の検出−路では、前述の如く実用的
な速度でガス漏れ個所を検出特定する事はできない。し
かしながらガスの漏れ量が極めて少くとも、検出素子自
身は抵抗炭化を起して−るのでｄＲ／ｄｔ　（Ｒ：素子
抵抗、ｔ；時間）は素子にガスが接触した瞬間より比較
的大きな値をもつ。しかも一般的にｄＲ／ｄｔの変化は
素子にガスが接触した瞬間が最も大きく、その後次第に
減少する。この概念を示す曲線図を第１ｖ！：ｉ（＋！
Ｌ）　、　（ｂ）に示す。＃！１図（ａ）はＲのガス接
触による時間変化、第１図（′ｂ）はｄＲ／ｄ　ｔの同
じく時間変化を示す。即ち第１図（＆）のようなゆるや
かな抵抗値変化に対し、その微分出力は急激に変化する
。

従って第１図中）で点線で示した如＜　ｄＲ／ｄｔの一
定値をあらかじめ設定しておけばガスの漏れに伴い極め
て速かにガス漏れを検出できる。また一般にガスの濃度
に比例的に抵抗変化速度は大となるので第１図中）に於
けるｐのレベルの高低からガス濃度を測定できる。

第１図でみる限り第１図（＆）の方法でも速かな検出を
する事は原理的に可能である。そのためには第１図（ａ
）に於ける検出レベルの点線を上方に設定すればよい。

しかしながら、その場合、雰−気の雑ガスによるゆるや
かなＲの変動を信号として入力してしまい、実際には誤
報が多く使用に耐えない。従って微量なガス漏れを配管
等に沿って検知素子を移動さぜ検出するには本発明によ
るＱ／ｄｔを検出する方法が適している。

実際にｄＰｙ’ｄｔを用いてガス漏れを検出する場合、
第１図の）の如自応答波廖がＩｌ！測される。点線で示
した設定レベルをｄＲ，／ｄ　ｔが越えている間、警報
はｔｏだけ発せられる。この時間が十分に長、４い場合
は問題な−が、短い場合は認知できぬことがある。そこ
で７リツププロツプ回路を出力側に入れ、ｄＲ／ｄｔの
変化が起った場合の入力を受けて、その状態を持続させ
る事もできる。その場合、ガス除去に伴ってｄＶｄｔは
逆方向のビータがでる事を利用し、これをトリガーとし
て７リツプ７０ツブの状態を元に戻す事ができる。

さらに雰囲気に被検ガス以外の雑ガスが存在し、ゆるや
かに変動する場合、検出素子の出力を微分する回路の時
定数を適当に選択する事によりこれらのノイズをある程
度除去できる。

図面によって説明すれば第２図は抵抗値Ｒの挙動を示し
たもので図中点線で示したものは理想的な清浄空気中に
被検ガスが漏れた場合を表す。ところが実際には微量の
雑ガスが存在し、最悪の場合同図の実線で示す如く雑ガ
スによる抵抗変化が被検ガスレベルを越える事がある。

この場合、従来方法の回路では誤報となる。

また同図に雑ガスが存在する中で被検ガスを検出する場
合を一点鎖線で示す。この場合も被検ガスに応じて素子
抵抗は減少するものの最悪時には雑ガスのみで検知レベ
ルを越えてしまうので実際には被検ガスと雑ガスの区別
はっかない。

一方、本発明による抵抗値の変化の検知装置に於いては
第３図に示す如く、ゆっくりとした雑ガスによる変動に
対してｄＲ／ｄｔは小さくあられれ、被検ガスの漏れに
検知素子が接するとｄＲ／ｄｔは大きい変化となるので
、第３図の如く明獣な出力が得られる。

従って本発明による検出方式は通常のゆつ〈抄した雰囲
気の変化には応答せず配管等の漏れ個所に検知素子が遭
遇したときのみ大きな出力が得られるのでガス漏れ個所
の検出器としては極めて適した方式である。

本発明の実施例を、図面によって説明すれば、第４図に
おいて、金属酸化物半導体よ抄なるガス検知素子４１の
抵抗変化を増幅回路４２で増幅し、更に微分回路４３を
通して微分した後比較−路４４でその変化の大小を判別
して表示器４５で表示するものである。表示器としては
液晶、ＬＥＤ、ブザー等の周知のものが使用できる。

ガスを検知した後、その表示を継続するためには、第５
図に示すように、前記第４図の比較回路４４、表示器４
５の中間に７リツププロツプ１１１６５６を介装し、増
幅器４２よりの出力の一部を微分回路５３、比較回路５
４を経てパルス発生１ｍ１６５７に導入しこの出力を再
び７リツプ７０ツブ回路５６に人力するリセット回路５
８を設ければ、表示は続行される。第６ＦＩ！Ｊは、＃
Ｉ４゛図の具体的な回路を説明する実施例の回路図で、
加熱ヒータ６０を有する検知素子６１はガスにより抵抗
値は減少しこの変化は増幅器６２によって増幅され、出
力はコンデン？６３が抵抗６４．６５よやなる微分回路
を経てインバータ６６に加えられる。インバータ６６の
出力電位は通常低電位に保たれているが、ガス検知によ
る抵抗値の変化によ艶高電位に変化し、抵抗６７を通り
トランジスタ６８のペースエミッタ間の電位は減少し、
コレクタ接地間に接続され発光中の発光ダイオード６９
を消灯させてガスを検知したことを知らせる。他方前記
増幅器６２よりの出力をコンデンサ７０、抵抗７１゜７
２よ抄なる微分回路を経て、さらに、インバータ７３，
７４の直列回路を経゛て抵抗７５を通９トランジスタ７
６のベースに加えればインバータ７４の出力電位は通常
低電位になっているが、検知素子の抵抗変化がガスとの
接触によ抄増加する場合はトランジスタ７６のコレクタ
に点灯している発光ダイオ−Ｆ７７を消灯しガスを検知
したことを示す。このとき、前記発光ダイオード６９は
点灯し慶侭である。表示を継続させる丸めにはインバー
タ６６及びフ４の後に７リツプ７０ツブ回路を設ければ
よい。この回路は電源７８、ダイオ−）７９、抵抗８０
、定電圧ダイオード８１によって電力が供給される。

以上説明したごとく本発明によれば検知素子の抵抗値の
変化を検知して信号を錫化ずるので、ガス漏れ個所の検
知装置として有利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は検知素子の抵抗変化を示す曲線図、第２Ｗｉは
被検ガスと繍ガスの混入による検知素子の抵抗と時間の
変化を示す曲線図、第３図は本発明の検知回路によって
得られるｄｔ％／ｄｔの波形図、第４Ｗｉは本発明の実
施例の回路構成図、第５１１は本発明の他の実施例の回
路構成図、第６１ｉ１は本発明の実施例のａＳＷｉであ
る。 ４１　、６１−・・検知素子、４２．６２−増幅器、４
３．５３・・・微分回路、４４　、５４−・比較回路、
４５・・・表示器、５６−・・７リツプ７０ツブ回路、
５７・・・パルス発生回路、５８・・・リセット回路、
６３．７０・・・コンデンサ、６４，６５，７１，７２
゜６７．７５．８０・・・抵抗、６６．７３．７４・・
・インバータ、６８．７６・・・トランジスタ、６９゜
７７・・・発光ダイオード、７９・・・ダイオード、７
８・・・電源、８１・・・定電圧ダイオード。 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属酸化物半導体よ抄なるガス検知素子とこの検知素子
   の抵抗値変化を検出する検知回路とを具備し、前記検知
   回路が前記検知素子の抵抗値変化速度を検出応動するこ
   とを特徴とするガス検知装置。