JPS6014206Y2 - ガス検知制御器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガス検知制御器に関するものである。

従来から、ガス漏れ検知器として、金属酸化物特に酸化
スズを主成分とする検知素子を用いガスが漏れたとき、
警報を発する安全装置が開発され市販されている。

ガス漏れによる事故は特に、室内でガス漏れが発生する
と、はぼ１００％死に到るか、爆発による損害が極めて
大きい危険性を含み、この種の安全、アラーム装置は高
信頼性、フェールセーフ性が要求される。

しかしながら、現在市販されているこの種の装置、検知
器は殆んどが２値制御すなわち１つの検出レベルで制御
するため、ガス検知素子など破壊したときフェールセー
フ構造テナく、動作信頼度に欠けるものである。

従って装置故障が発生して、ガス漏れ事故が有ると、死
に到る可能性を含んでいる。

第１図は、周知の回路で、トランスａの２次巻線でガス
漏れ検知素子すのヒータＣを加熱し、ガスが検知素子ｄ
に接触することで素子ｄの抵抗が減じ、ブザーｅが動作
する。

この回路において、電源を投入すると、ガス漏れ検知素
子すの検知素子ｄはヒータＣによって加熱されるが、電
源投入の直後からの検知素子ｄの抵抗値の挙動は、■ま
ず抵抗値が非常に大。

■その後ガス検知時と同様な低い抵抗値を数分間ぐらい
持続する。

■上記時間の後抵抗値が上昇していき定常値に達し安定
となる。

これらはヒータＣによって加熱される一連のプロセスで
あり、ブザーｅは上記■の期間鳴り続ける。

生ガスを検出する定常状態は■を含む以降の時間である
。

これら一連の初期動作が完了したのち、もし、生ガスの
漏れる事故が発生した時、生ガスが検知素子ｄに触れる
と検知素子ｄの抵抗値が減じ、ブザーｅが作動し警報等
を発するものである。

これら従来の周知の回路は、一連の初期動作が完了した
のち、仮に、検知素子ｄの断線故障、ヒータＣの断線故
障（ヒータＣの断線により、検知素子ｄが加熱されない
ため、ヒータ断線があると、ガス漏れが生じても検知素
子ｄの抵抗は変らず、検知できない）および、ブザーｅ
の断線故障が発生すると、警報器しての機能を失い安全
性、フェールセーフ性に欠けるものである。

本考案の意図するところは、一連の初期動作が完了した
後ガス漏れを常時検出する定常時において、ガス検知素
子などが故障しても常に安全側に動作するよう３値フ工
−ルセーフ回路を構成し、しかも、ガス濃度の変化によ
る動作感度、安全性を高める方法に関するものである。

以下本考案の一実施例を示す図面に基づき、その構成、
動作の説明を行う。

第２図において、１は電源、２はガス検知素子で、ヒー
タ２ａと検知素子２ｂで構成され、ガスと接触すること
で検知素子２ｂの抵抗値Ｒ２ｂは第３図の如く変化する
。

３はトランスで、通常１〜２Ｗ程度必要であるヒータ２
ａの加熱用端子３ａｔ３ｂを有し、かつ検知閾値端子３
Ｃを有する。

４はスイッチング素子、例えばサイリスタで、トランス
３Ｃ端子にカソードを、アノード端子にアラーム等の駆
動手段５が接続される。

またゲートは後述する検知部１１に接続される。

５はアラーム等の駆動手段でブザーまたは、ガス器具等
における電磁弁、換気扇等を駆動するリレー、フリッカ
信号を発する警報器などで構成される。

６はサイリスタ４のゲートとカソード間の抵抗、７は電
源回路で、この実施例では抵抗８と抵抗９で分割された
電圧が、検知部１１の電源Ｅとなる。

検知部１１は抵抗１２、トランジスタ１３のコレクタ・
エミッタ、抵抗１４の直列回路と、さらにトランジスタ
１３のベース１３ａと抵抗１２の他端１２ｂの間に検知
素子２ｂを接続して構成される。

この実施例はトランジスタ１３としてＮＰＮ ）ランジ
スタを使用したものであり、検知素子２ｂのガスとの接
触による抵抗変化は端子１２ａの電圧変化として取り出
される。

１５はダイオード、１６は平滑用のコンデンサで、トラ
ンス３の端子３ｃの電圧をダイオード１５とコンデンサ
１６で整流平滑し、この電圧ｖｓが検知閾値電圧となる
。

１７は表示灯で、駆動手段５と直列に接続される。

１８は表示灯１７の電流制限抵抗である。

尚１０は検知素子２ｂの周囲温度による特性変化がある
場合の温度補償回路であり、サーミスタ等を含む回路で
ある。

第３図は、ガス検知素子２にヒータ２ａを通電し、正常
に検知素子２ｂを加熱し、初期動作が完了した後、定常
状態に達した場合のガス濃度と検知素子２ｂの抵抗変化
の特性を示す。

図でＡ領域は約０．１％濃度以上の抵抗域で、警報領域
を示し、Ｂは大気中〜０．１％濃度域で警報を発すると
いけない領域を示す。

また、ヒータ２ａが断線した時、従って検知素子２ｂの
温度が抵いときあるいは検知素子２ｂが断線すると検知
素子２ｂの抵抗はＣ領域にあり数百にΩから数ＭΩにな
り警報を発するよう構成されている。

第４図は検知部１１の検知素子２ｂの抵抗Ｒ２ｂが変化
することによる接続点１２ａの出力電圧Ｖの特性である
。

第４図でＥは第２図における検知部１１の電源電圧で、
ＶＳはトランス３の端子３ｃ整流平滑電圧である。

この電圧ＶＳが検知閾値電圧となり、サイリスタ４で接
続点１２ａの電圧Ｖと比較され、３駆動作を構成してい
る。

この部分の動作説明を加えると、検知部１１の接続点１
２ａの電圧Ｖはトランジスタ１３のベース、エミッタ間
電圧ＶＢＥを無視し、かつトランジスタ１３が飽和状態
（検知素子２ｂの抵抗が第４図のＲｈ以下）のときほぼ で表わされる。

すなわち抵抗１２の値Ｒ１２と検知素子２ｂのＲ２ｂの
並列抵抗分Ｒｘに抵抗１４の値Ｒ，が直列に接続された
構成と等価となる。

上記の式に基づき検知素子２ｂの抵抗Ｒ１以下のトラン
ジスタ１３が飽和しているときの接続点１２ａすなわち
、検知部１１の出力電圧Ｖを計算し図示したのが第４図
のＡとａ領域である。

すなわち第４図の抵抗Ｒ１値までは、検知素子２ｂの抵
抗Ｒ２ｂが増加すると、接続点１２ａの電圧Ｖは単調に
低下して行く。

そしてＲｈ値を越えて、抵抗Ｒ２ｂが増加して行くと、
トランジスタ１３のベース１３ａに流れる電流が減るた
め、トランジスタ１３は不飽和領域になり、コレクタ電
圧、すなわち接続点１２ａの電圧Ｖは単調に上昇して行
く。

従ってサイリスタ４がスイッチングする検知閾値電圧を
ｖ８とすると、第４図のｖ ＞ ｖ ｇなる抵抗Ｒ２ｂ
の値Ｒ８以下のＡ領域とＲ０以上のＣ領域でサイリスタ
４が導通し、アラーム等の駆動手段５を作動する構成で
ある。

以上の構成、動作を検知素子２ｂの抵抗値のとりうる値
についてまとめると下記となる。

Ｉ Ａ区間（ガス漏れが規定値以上あるとき）。

ガス検知素子２の検知素子２ｂの抵抗は、Ｒ１値以下で
ある。

第４図から検知部１１の出力電圧Ｖは検知閾値電圧ｖ８
よりもｖ＞ｖｓとなり、サイリスタ４が導通し駆動手段
５が動作し、安全動作を行う。

２ Ｂ区間（ガス漏れが規定値以下から室内空気まで）
。

検知素子２ｂの抵抗Ｒ＆値以上からＲｃ値以下の範囲に
あり、Ｖ、＞Ｖとなってサイリスタ４は動作せず、駆動
手段５も不動作である。

３０区間（ガス検知素子２の検知機能、感度が低下した
とき）。

検知素子２ｂの抵抗はＲｃ値以上になり第４図からｖ＞
ｖｓとなってサイリスタ４で駆動手段５を駆動する。

この場合ガス漏れを検知して動作するのではなく装置の
、特に検知素子２ｂの機能低下を事前に報知し、部品の
点検、交換をうながす、安全動作を行うものである。

次に部品の故障時のフェールセーフ性の説明を加える。

検知素子２ｂの断線事故が有ると、従来はガス漏れが発
生すると検知できず、不安全であったが、上記構成では
トランジスタ１３が完全オフとなる。

第４図から理解できる通りＣ区間に属しｖ＝Ｅ、ｖ）ｖ
ｓとなりサイリスタ４で駆動手段５を駆動する。

また検知素子２ｂのショート故障が発生すると第４図の
Ａ区間に属しｖ＞ｖｍとなりサイリスタで駆動手段５を
駆動する。

また、ガス検知素子２のヒータ２ａの断線、ショート故
障が発生すると検知素子２ｂは加熱されず、ガス検知機
能を失うものであり、この故障も危険である。

しかし、この種の現象が発生すると、検知素子２ｂの表
面温度は室温まで下がり、ガスの吸着効果は無くなり、
その抵抗値は極端に増加する。

そして、第４図のＣ区間の抵抗となる、従ってＶ〉ｖ８
を満たしサイリスタ４で駆動予断５を駆動し安全動作を
行う。

このようにガス検知素子２を構成するいかなる部品の故
障も上記の如くＡ区間、Ｂ区間、Ｃ区間で示されるよう
に抵抗値変化による検知部１１の出力電圧Ｖを検知閾値
電圧ｖ３とで比較することで３値検出が可能であり完全
フェールセーフ化（いかなる故障も警報手段で安全動作
する）が達成できる。

また検知部１１を構成するトランジスタ１３．抵抗１４
などの断線事故も同様にフェールセーフ化が可能である
。

さらに駆動手段５の断線による不動作事故も第２図に示
すように表示灯１７を駆動手段５と直列に接続すること
で消灯し、表示灯でこの故障も表示できるものである。

また、第２図ではトランジスタで説明したが、同じ機能
を有するサイリスタで置換しても同様であり、またその
他の素子でも当然達成できるものである。

また電源回路７を省略し、検知部１１を電源１の両端に
直接、接続しても同様の効果が得られるのは当然である
。

以上のように考案は検知閾値電圧ｖｓと検知素子２ｂの
抵抗Ｒ２ｂの最小値から最大値に向う過程で検知部１１
の出力電圧■が単調減少からある点を境として単調増加
に転する変換を実施し、かつ検知閾値電圧ｖ８と比較す
る３値回路を構成することで従来の２値制御に比べ、フ
ェールセーフ化が達成でき、しかもサイリスタ等のスイ
ッチング素子で駆動手段を駆動することで安全性、信頼
性、精度とも安心して使用できるガス検知制御器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス検知制御器の回路図、第２図は本考
案の一実施例を示すガス検知制御器の回路図、第３図は
ガス検知素子のガス濃度と抵抗との関係特性図、第４図
は動作説明図である。 ２ｂ・・・・・・検知素子、 ５・・・・・・駆動手段、 １１・・・・・・ 検知部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電源に接続されるトランスと、前記トランスに接続され
   るヒータ、およびガスとの接触で電気抵抗が減じ、この
   電気抵抗を検出の出力として取り出す一対の端子を有す
   る検知素子とで構成されるガス検知素子と、前記電源に
   接続される駆動手段とスイッチング素子とコンデンサと
   ダイオードとの直列接続回路と、上記駆動手段と上記ス
   イッチング素子との接続点と上記コンデンサと上記ダイ
   オードとの接続点との間に接続される抵抗分圧回路と、
   上記コンデンサと上記ダイオードとの接続点と上記抵抗
   分圧回路との間に抵抗を介して接続されるトランジスタ
   とを備え、上記トランジスタの出力端子は上記スイッチ
   ング素子の制御端子に接続し、上記検知素子の抵抗を検
   知する一対の端子のうち、一端子を上記トランジスタの
   制御端子に接続すると共に、他端子を上記抵抗分圧回路
   に接続し、上記トランスの巻線の中点を上記スイッチン
   グ素子と上記コンデンサとの接続点に接続すると共に、
   抵抗を介して上記スイッチング素子の制御端子に接続し
   、上記コンデンサの両端間に生じる検知閾値電圧と上記
   トランジスタの出力端子からの出力電圧とを比較して上
   記スイッチング素子を動作させるガス検知制御器。