JPS6134453A - ガス検知装置 - Google Patents

ガス検知装置

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JPS6134453A
JPS6134453A JP15801784A JP15801784A JPS6134453A JP S6134453 A JPS6134453 A JP S6134453A JP 15801784 A JP15801784 A JP 15801784A JP 15801784 A JP15801784 A JP 15801784A JP S6134453 A JPS6134453 A JP S6134453A
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sensor
gas sensor
gas
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pulse
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Hideo Miyagi
宮城 秀雄
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
    • G01N27/16Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas

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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】 この発明は接触燃焼式のガスセンサおよび補償センサを
用いたガス検知装置に関す隠ものである。
〔背景技術〕
接触燃焼式のガスセンサGSおよびこれと同じ型の補償
センサ(温度、湿度を補償する)GCの直列回路をスイ
ッチングトランジスタTr1を介して直流電源Eに接続
し、直流電源Eより給電されるパ、ルス発振回路oSC
によってスイッチングトランジスタTr1を一定周期で
オンオフ駆動してガスセンサGSおよび補償センサGC
の直列回路にパル゛ス電圧Vsを加え、ガスセンサGS
および補償センサGCの接続点に検知出力端子TMを設
けてセンサ出力電圧Voを取り出すようにしていガ妥セ
ンサGSは、第′5図に示すように、白金線ヒータ1の
まわりにワレミナなどの担体に担持させた触媒2を塗布
(て構成されている。補償センサGCも同一構成である
パルス発振回路O3Cは、オープンコレクタ型のコンパ
レータIC,と抵、抗R1〜R5とコンデンサCとダイ
オードD、、D2とで構成され、その出力を抵抗R6を
介してスイッチングトランジスタTr1のベースに入力
するようにしている。
上記ガス検知装置の動作について説明する。直流電源E
を投入すると、コンデンサCが抵抗R3を通して充電さ
れるが、コンデンサCの電圧が抵抗R,1+ R2の分
圧電圧より低い間はコンパレータIC1が出力オープン
状態であり、スイッチングトランジスタTr工はオフで
ある。コンデンサCの充電が進み、コンデンサCの電圧
が抵抗R1゜R2の分圧電圧を超えると、コンパレータ
IC。
が出力低レベル状態となり、スイッチングトランジスタ
Tr1がオンとなり、コンデンサCの電荷が抵抗R′4
およびダイオードDIを通して放電され、コンデンサC
の電圧が下降し、また、コンパレータIC,の正入力端
の電圧も抵抗R1と抵抗、   R2,R5とで分圧し
た電圧まで降下する。コンデンサCの放電が進み、コン
デンサCの電圧が抵抗R1と抵抗R2,R5との分圧電
圧まで下がると、コンパレータIC,が出力オープン状
態となり、スイッチングトランジスタT r 1がオフ
となり、また、抵抗R4を通したコンデンサC1の放電
が停止して抵抗R3を通した充電が再開され、また、コ
ンパレータICIの正入力端の電圧も抵抗R1,R2の
分圧電圧まで上昇する。以後上記の動作を繰返し、パル
ス発振回路oSCがパルス発振することになる。
パルス発振回路O8Cがパルス発振をし、この出力でス
イッチングトランジスタT r 1をスイッチングする
と、ガスセンサO3および補償センサGCの直列回路に
は、第6図(A)に示すようなパルス幅一定のパルス電
圧Vsが加えられ、ガスセンサGSおよび補償センサG
Cの直列回路(2個の白金線ヒータの直列回路)に通電
され、白金線ヒータが発熱し、触媒を反応温度まで高め
る。
検出出力端子TMには、パルス電圧VsをガスセンサG
Sおよび補償センサGCの各々白金線ヒータの抵抗によ
って分圧したセンサ出力電圧V。
が現われる。可燃性ガスが存在しない通常時は、ガスセ
ンサGSの白金線ヒータは供給電力による発熱量に応じ
た抵抗値を有することになり、センサ出力電圧Voは低
い値となっている(第6図(B)の期間T+)。   
                 [可燃性ガスが存
在すると、ガスセンサGSの触媒によって可燃性ガスが
燃焼して触媒の温度が上昇しミしたがって白金線ヒータ
の温度が上昇し、その結果ガスセンサGSの白金線ヒー
タの抵抗値が増大してセンサ出力電圧Voが上昇しく第
6図(B)の期間T2)、このセンサ出力電圧Voが所
定レベルを越えたことを検知すればガス検知を行ったこ
とになる。
可燃性ガス濃度がさらに高濃度となると、ガスセンサG
Sの触媒温度がきわめて高くなり(800℃以上)、シ
たがって白金線ヒータの温度も上昇してその抵抗値が増
加し、センサ出力電圧■0が上昇する(第6図(B)の
期間T3)。
その後、ガス濃度が下がると、ガスセンサGSの触媒反
応も少くなって温度が下がり、したがって白金線ヒータ
の抵抗値が減少し、センサ出力電圧Voも下がる(第6
図(B)の期間T4)。
さらにその後、可燃性ガスがなくなると、さらにガスセ
ンサGSの温度が下がり、センサ出力型・圧vO’ も
第6図(B)の期間T1と同じになる(第6図(B)の
期間Ts)。
しかし、ガスセンサGSの触媒温度が異常上昇すると、
触媒能が変化(劣化)し、寿命が短くなるという問題が
ある。ガスセンサGSの触媒材料として非常に耐熱性の
高い材料を使用すればよいが、コスト的にきわめて高(
なるという問題があった。
〔発明の目的〕
この発明は、ガスセンサの寿命を延ばし、かつ安価なガ
ス検知装置を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
この発明のガス検知装置は、接触燃焼式のガスセンサお
よび補償センサの直列回路と、このガスセンサおよび補
償センサの直列回路と電源との間に接続したスイッチ素
子と、このスイッチ素子をオンオフ駆動するパルス発振
回路と、前記ガスセンサおよび補償センサの接続点に設
けた検知信号出力端子と、前記ガスセンサおよび補償セ
ンサの接続点の電圧に応じて前記パルス発振回路の発振
出力を変化させる制御回路とを備える構成にしたことを
特徴とする特 このように構成すると、ガスセンサが一定温度以上に上
昇することを防止でき、したがって耐熱性の低い安価な
触媒を用いたガスセンサであってもその性能劣化は少く
、長寿命化を達成できる。
この発明の一実施例を第1図ないし第3図に基づいて説
明する。このガス検知装置は、第1図および第2図に示
すように、接触燃焼式のガスセンサGSおよびこれと同
型の補償センサ(温度、湿度を補償する)GCの直列回
路をスイ・ノチングトランジスタT r 1を介して直
流電源Eに接続し、直流電源Eより給電されるパルス発
振回路O8CによってスイッチングトランジスタT r
 Hを一定周期でオンオフ駆動してガスセンサGSおよ
び補償センサGCの直列回路にパルス電圧■S′を加え
、ガスセンサGSおよび補償センサGCの接続点に検知
出力端子TMを設けてセンサ出力電圧■o′を取り出し
、また、制御回路CTによってガスセンサGSおよび補
償センサGCの接続点の電圧、すなわちセンサ出力電圧
■0′の高低に応じてパルス発振回路O8Cのデj、−
ティを小太に変化させるようにしたものである。
ガスセンサGSおよび補償センサGCの構成およびパル
ス発振回路O8Cの構成は従来例と同じである。
制御回路CTは、オーブンコレクタ型のコンパレータi
c2と抵抗R7〜RIOとダイオードD3とで構成され
ている。
つぎに、このガス検知装置の動作を詳しく説明する。パ
ルス発振回路O8Cがパルス発振をし、この出力でスイ
ッチングトランジスタTr1をスイッチングすると、ガ
スセンサGSおよび補償センサGCの直列貝、路に、は
、第3図(A)に示すようなパルス電圧■s′が加えら
れ、ガスセンサGSおよび補償センサGCの直列回路に
通電され、従来例と同様に白金線ヒータが発熱し、触媒
を反応温度まで高める。
検出出力端子TMには、パルス電圧VS ′をガスセン
サGSおよび補償センサGCの各々の白金線ヒータによ
って分圧したセンサ出力電圧VO′が現われる。可燃性
ガスが存在しない通常時は、ガスセンサGSの白金線ヒ
ータは供給電力による発熱量に応じた抵抗値を有するこ
とになり、センサ出力電圧■o′は低い値となっている
(第3図(B)の期間T1′)。
可燃性ガスが存在すると、ガスセンサGSの触媒によっ
て可燃性ガスが燃焼し、したがって白金線ヒータの温度
が上昇し、したがって白金線ヒータの湿度が上昇し、そ
の結果ガスセンサGSの抵抗値が上昇しく第3図(B)
の期間T2′)、このセンサ出力電圧Vo ’が所定レ
ベルを越えたことを検知すればガス検知を行ったことに
なる。この場合におけるパルス発振回路O8Cの発振デ
ユーティは、抵抗R3からコンデンサCへの充電とコン
デンサCから抵抗R4を通してコンパレータIC2へ流
れ込む放電とにより決まっており、一定となっている。
可燃性ガス濃度が異常に高濃度となると、ガスセンサG
Sの触媒温度が高くなり、それに従ってガスセンサGS
の白金線ヒータの抵抗値が増加し、センサ出力電圧■o
′が上昇する。センサ出力電圧Voのレベルが抵抗R7
,R,3で分圧した電圧より越えるとコンパレータ■C
2の出力が低レベルとなり、コンデンサCの放電が抵抗
RIOを通しぞも行われるようになってコンデンサCの
放電時間が短<なり、スイッチングトランジスタTrl
がオンしている時間が少くなってガスセンサGSおよび
補償センサGCに加えられるパルス電圧vs ′のデユ
ーティが小さくなり、したがって供給電力も減少し、白
金線ヒータへの通電による発熱量が減少し、ガスセンサ
GSの触媒の温度が下がるとともに白金線ヒータの温度
が下がり、白金線ヒータの抵抗値が減少し、センサ出力
電圧■o′が下がる。このセンサ出力電圧■o′が抵抗
R7と抵抗Re、R9の並列回路との分圧電圧より低く
なると、コンパレータIC2の出力がオープン状態とな
って抵抗RIOを通してのコンデンサCの電荷の放電が
なくなり、パルス電圧vs′のデユーティが増加し、ガ
スセンサGSおよび補償センサG、Cへの供給電力が増
加し、ガスセンサGSの温度が上昇し、センサ出力電圧
■o′も上昇する。
センサ出力電圧■o′が上昇すると再びコンパレータ■
C2の出力が低レベルとなりパルス電圧■、′のデユー
ティが小さくなる。この動作の繰返しによってガス濃度
が高い場合にもガスセンサGSの温度(白金線ヒータお
よび触媒の温度)が一定に保たれ、したがって白金線ヒ
ータの抵抗値が一定となり、センサ出力電圧■o′も第
3図の期間T3 ’のように一定となり (ある程度以
上には高くならない)、ガス濃度が高くてもガスセンサ
GSの温度が異常に高くなることはなく、比較的低い温
度に保持できる。なお、第3図CB)の期間T3’では
パルス幅の狭いパルス電圧Vs′のみが示されているが
、実際にはセンサ出力電圧Voに応じてパルス幅の狭い
ものと広いものが繰返し発生することになり、セン、す
温度が一定、すなわちセンサ出力電圧Vo′が一定に保
持されることになる。
その後、ガス濃度が下がると、ガスセンサGSの触媒反
応も少くなって温度が下がり、したがって白金線ヒータ
の抵抗値が下がり、センサ出力電圧■o′が下がり(第
3図の期間T4’)、パルス電圧Vs ′のパルス幅が
広いままとなる。
さらにその後、可燃性ガスがなくなると、さらにガスセ
ンサGSの温度が下がり、センサ出力電圧■o′も第3
図(B)の期間T工′と同じになる(第3図(B)の期
間T5′)。
このように構成した結果、ガス濃度が高くなって触媒反
応が激しくなって温度が上昇してセンサ出力電圧■θ′
が上昇すると、パルス発振回路O8Cの出力パルスのパ
ルス幅を変え、パルス電圧vs′のデユーティを小さく
して供給電力を減少させることができ、ガスセンサGS
の温度を一定に保つこと(一定温度以上には上昇させな
い)ができ、耐熱性の低い安価な触媒を用いたガスセン
サGSの寿命を長く延ばすことができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明のガス検知装置によれば、ガス
センサの異□常温度上昇を防止し、耐熱性の低い安価な
触媒を用いたガスセンサでも十分長寿命化を達成できる
。                   1
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の、一実施例のブロック図、第2図は
その具体回路図、第3図はその動作説明のだめの波形図
、第4図は従来のガス検知装置の回路図、第5図はガス
センサの構成を示す概略図、第6図は動作説明のための
波形図である。 GS・・・ガスセンサ、GC・・・補償センサ、O20
・・・パルス発振回路、CT・・・制御回路第1図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 接触燃焼式のガスセンサおよび補償センサの直列回路と
    、このガスセンサおよび補償センサの直列回路と電源と
    の間に接続したスイッチ素子と、このスイッチ素子をオ
    ンオフ駆動するパルス発振回路と、前記ガスセンサおよ
    び補償センサの接続点に設けた検知信号出力端子と、前
    記ガスセンサおよび補償センサの接続点の電圧に応じて
    前記パルス発振回路の発振出力を変化させる制御回路と
    を備えたガス検知装置。
JP15801784A 1984-07-25 1984-07-25 ガス検知装置 Granted JPS6134453A (ja)

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JPS6134453A true JPS6134453A (ja) 1986-02-18
JPH0519101B2 JPH0519101B2 (ja) 1993-03-15

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