JPS6150051A - ガス検出方法 - Google Patents

ガス検出方法

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JPS6150051A
JPS6150051A JP17263384A JP17263384A JPS6150051A JP S6150051 A JPS6150051 A JP S6150051A JP 17263384 A JP17263384 A JP 17263384A JP 17263384 A JP17263384 A JP 17263384A JP S6150051 A JPS6150051 A JP S6150051A
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Nobuaki Murakami
伸明 村上
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FUIGARO GIKEN KK
Figaro Engineering Inc
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Figaro Engineering Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • 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
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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】 〔発明の利用分野・〕 この発明は、金属酸化物半導体ガスセンサを用いたCO
ガス検出方法の改良に関する。
〔従来技術〕
金属酸化物半導体ガスセンサを、低温域と高温域とに交
互に周期的に加熱し、低温域での出力からCOを検出す
る方法が知られている(特公昭5B−43820号)。
この方法は温度変化を利用して、COへの選択性を高め
た点に特徴がある。
ところで、COの危険性は濃度と時間との双方で定まる
。てもかかわらず、Coの4度と時間との双方に対応し
た出力を得る検出方法は知られていない。
[発明の課題]   。
この発明では、CO儂度と時間との双方で定まる出力を
与える検出方法を提供する。
さらにこの発明では、検出負荷の動作後にCO濃度が低
下したことを速やかに検出して、不必要な検出負荷の動
作を排除することを目的とする。
〔発明の構成〕
この発明では、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用
したガスセンサを、高温域と低温域とに交互に周期的に
加熱する。低温域におけるガスセンサの出力を間欠的に
サンプリングし、A−D変換てよりCO6度の瞬時値て
対応したデジタル出力とする。このデジタル出力を積算
し、006度と時間との双方に対応した積算出力とし、
積算出力に基づいて検出負荷を動作させる。検出負荷の
動作時には、ガスセンサを低温域に保ち、高温加熱生そ
の後の過渡現象によるデッドタイムを解消 。
し、サンプリング間隔を短縮する。そしてCO濃度の低
下によシ検出負荷を停止させて、不必要な検出負荷の動
作を排除する。
し実施例〕 第1図に、実施例に用いる回路のブロック図を、第2図
にその機能のフローチャートを、第3図に動作の波形図
を示す。なお以下の説明は、特定の回路構造について、
数値例を交えて行うが、これらのものは機能が共通する
範囲内で任意に変形し得る。
第1図において、(2)は例えば150秒周期で動作す
るタイマで、(4)は二段階出力の出力可変安定化電源
からなるヒータ制御電源である。(Cps)はセンサ回
路で、金属酸化物半導体(6)とそのヒータ(8)とか
らなるガスセンサ口0)と、ガスセンサ(10)の、電
気伝導度に対応した出力を得るための演算増幅器[12
1と、増幅器(121の出力の極性を反転させるだめの
ユニイテイゲインアンプ(14)とからなっている。な
おここでガスセンサ00!とじては、低温域でCOに可
逆的に応答するもの、例えば5n02に少量の貴金属触
媒を添加したもの、を用いる。またヒータ(8)はヒー
タ制御電源(4)に接続し、ユニイテイゲインアンプ0
滲の出力は二乗回路のに接続する。
二乗回路C■は、COの危険性が濃度のべき乗、あるい
は濃度とともに指数的に増すことに対応して設けたもの
で、少くとも1.5乗以上のべき指数を持つべき東回路
、よシ好ましくは二乗以上のもの、あるいは指数増幅回
路を用いることができる。
またその設置位置については、後述するADコンバータ
(AD)の内部、あるいはADコンバータ(AD )と
積算回路(掴との間、等とすることもできる。なおこの
実施例では、ガスセンサ(10)の電気伝導度が006
度に比例する領域で用いるので、二乗回路田の出力はC
O濃度の二乗に比例する。
(AD)は周知のADコンバータで、カウンタ(2zと
DA:l:/ベータ241、比較回路(261,7:/
ド回路(281とからな)、オア回路(321の出力信
号により、センサ回路(GS)の出力をサンプリングし
てCO濃度の瞬時値に対応したデジタル出力を得るだめ
のものである。
(341はADコンバータ(AD)のデコーダで、AD
コンバータ(AD)内に内蔵させることもできる。
デコーダ圓では、ADコンバータ(AD)で得たCO濃
度の瞬時値に従って、換気扇(36)と、CO濃度の表
示用の発光ダイオードG81 、 [401、[421
とを、駆動する。なお換気扇06)は、後述の他のデコ
ーダ(5o)の出力により駆動しても良い。デコーダ(
3・幻の他の機能は、CO儂度が充分に低下した場合、
例えばcock度の長時間平均値への許容濃度以下に低
下した場合に、積算回路(46)による検出負荷の動作
を留保させる点に有る。
さて、(461はアップダウンカウンタからなる積算回
路で、タイマ(2)のT1信号により入力が可能となり
、カウンタ■へのカウント信号(Sl)により加算され
、タイマ(2)のT2信号により例えば1デジツトだけ
減算される。積算回路(461には任意の変形ができる
が、CO濃度の平均値が、長時間平均値への許容濃度(
α)以上であるか否かを弁別する機能を持たせることが
好ましい。このだめにはCO儂度の平均値がα以上で、
積算回路[=16)が加算され、それ以下で減算される
ようにする。欠に(48)はオーバーフロー防止回路で
、積算回路(461の出力がオーバーフローしたり負に
なったりすることを防止する。ω)はデコーダで、積算
回路(46)に内蔵させることもできる。デコーダ(5
0)は、他のデコーダ(341から52信号が有るとき
にのみ出力し、積算回路(46)の出力が所定値以上で
かつCO濃度が充分には低下していない時に、検出負荷
としてのブザー6つを1嘔動するものである。なおブザ
ー62は、燃料の供給を遮断するだめの電磁弁等に変更
しても良い。
ところでブザー6功の駆動時に検出のデッドタイムを短
縮するため、センサ(]0)の温度を低温域に保ち、か
つサンプリングの間隔を短縮する。そこで信号(S3)
をインバータ(54)を介してアナログスイッチ60に
入力し、高温加熱信号(Tu )をカットするとともに
、アナログスイッチ■を動作させてタイマ(2)のT3
信号をADコンバータ(AD )のサンプリング信号と
して用いる。
次に第2図、第3図をもとに、実施例の装置によるCO
ガスの検出を説明する。動作をスタートさせると、タイ
マ(2)の高温加熱信号、(Tu)によシ、例えば60
秒間、センサ(101は350゛Cに加熱され、ヒート
クリーニングが行われる。ヒートクリーニング後は、セ
ンサ1101は例えば80°Cに90秒間保たれ、サン
プリング信号(T1)によシ、CO濃度の二乗がサンプ
リングされる。ここで90秒待機するのは、ヒートクリ
ーニング後の過渡現象とCOへの応答への完了を待つた
めとである。そしてヒートクリーニングとその後の過渡
現象やCOへの応答時間等のため、サンプリングは間欠
的とならざるを得す、検出にデッドタイムが生ずること
となる。なお検出精度の低下を問題としない場合ては、
サンプリング間隔を短縮したり、−周期内に複数回のサ
ンプリングを行ったり、することもできる。
ここで実施例での検出目標について述べると、CO濃度
の平均値を長時間平均への許容濃度レベル(α)以下と
し、006度の最大値、より正しくは1回のサンプリン
グ間隔の間だけ存在するCO儂度への最大値、を最大許
容濃度レベル(β)以下とすることである。αの値とし
ては20〜120 ppmが好ましく、より好ましくは
30〜100 ppmであるが、ここでは70 ppm
とする。βについては300〜100 Qppm、  
よシ好ましくは400〜700 ppm、が良いが、こ
こでは500 ppmとする。
ADコンバータ(AD)では、COの度が50ppm 
 以下で出力が0.50 ppm強で1.70 ppm
強で2、以下COa度の二乗とともに出力を増大させて
500 ppm強で100となるように、変換基準を定
める。次にデコーダ(財)でCO濃度を評価し、70 
ppm以上で換気扇側と発光ダイオード關が、100 
ppm以上で発光ダイオード(40)が、200 pp
m以上で発光ダイオード(42)が駆動されるようにす
る。
”i fCfN 号(S 2 )のスレッシュホールド
レベルはα以下とし、ここではαに等しい70 ppm
とする。
積算回路(46)では、カウンタのへの加算信号(Sl
)をそのまま加算信号として用い、タイマ(2)からの
減算信号(T2)によシ1デジット減算する。種算回路
f・T6) ヘの加1丁は70 ppm以上で行われ、
50ppm以下ではKWが行われる。そして積算回路(
46)の出力は、 S ((Pco150)”−1)di に対応したものとなる。ここで000度の平均値がα以
上であれば、積算回路(46)の出力は増大し、000
度の長時間平均値への監視が行われる。またこの出力は
、COの人体への危険性に対応したものである。次にブ
ザーG2の、駆動条件は、000度の最大値への許容レ
ベル(β)で定まる。ここではβを5001)pmとし
だので、積算回路(46)の出力(J)が96以上で、
ブザーりを駆動することとした。
ところで積算回路(46)の出力は過去の600度によ
り支配され、CO濃度が低下してもゆっくりとしか減少
しない。そこで82信号により006度が低下した場合
に、ブザー63を停止させるようにする。ただしCO濃
度が低下した後に、再びCO濃度が増大すると、積算回
路(46)に過去のCOの発生が記憶されているため、
短時間で再びブザ・−6つが鳴動する。
ブザー6つの駆動に伴う問題は、サンプリング間のデッ
ドタイムのだめ、CO濃度が低下してもなおブザー62
が鳴動する点に有る。そこで信号(S3)によりセンサ
(lO)の温度を低温域に保ち、T3信号によシ例えば
30秒間隔でサンプリングを行うようにする。ただし積
算回路(46)の出力の意味をあいまいにしないだめ、
積算は信号(T1)によってのみ行うようにする。
第4図に、センサ(10)の低温域への保持条件と、検
出の留保条件とについての、変形例を示す。図において
、句はデコーダで、(6)はオア回路、(財)は前回の
ADコンバータ(AD)の出力を例えば2ビツトLSD
側にシフトさせて記憶するシフトレジスタ、鏡は比較回
路、翰はアナログスイッチ、(7りはアンド回路、Q→
、(7Qはオア回路である・この変形例では、CO濃度
が例えば800 ppm以上で、デコーダ輪から信号(
S4)を取シだし、オア回路(62によシセンサOαを
低温域に固定するとともにサンプリング間隔を短縮する
。このようにしてCO濃度が最大許容レベル(β)に達
するまえに、サンプリング間隔を短縮し検出遅れを小さ
くする。
次にデコーダ■によシ、CO濃度の瞬時値がCO濃度の
最大値への許容レベル(β)を越えた場合に検出信号(
S5)を生じさせ、積算回路(46)の動作を待つこと
なくオア回路gOを介してブザー6のを、駆動させる。
さてシフトレジスタ(財)等によシ、以下の処理を行う
。シフトレジスタ(財)では、ADコンバータ(AI)
)の出力を2ビツトだけシフトして記憶し、前回のCO
濃度の1/2を記憶している。そこでC0濃度が前回の
1//2以下に低下した場合は、比較回路(至)でAD
コンバータ(AD )の出力とシフトレジスタ(財)の
出力を比較してアンド回路(721の出力をロウレベル
とし、S2’信号を除きブザー6Jを停止させる。この
ようにしてCO儂度が前回のη以下に低下した場合に、
ブザーめを停止させるようにする。なおここで重要なこ
とは、CO濃度の低下によりブザー62を停止させるこ
とで、低下の条件であるV2以下等の数値は自由に変形
し得る。
なお前回の00m度が既に充分低い場合、例えば100
 ppm以下、にはアナログスイッチ翰により、以上の
処理を打ちきり、CO濃度が例えば70 ppm以下と
なった時にのみ、ブザー0のを停止させる。
[発明の効果] この発明では、COの危険性に応じた検出ができるとと
もに、検出負荷の動作時のデッドタイムを短縮すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例のCOガス検出方法に用いる電気回路の
ブロック図、第2図は実施例のCOガス検出方法をあら
れすフローチャート、第3図は実施例の動作をあられす
波形図、第4図は変形例のCOガス検出方法に用いる電
気回路のブロック図である。 (2)・・・タイマ、     (4)・・・ヒータ制
御電源、(GS)・・・センサ回路、 ロ■・・・ガス
センサ、!201・・二乗回路、 (AD)・・・ADコンバータ、 (46)・・積算回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用したガス
    センサを、高温域と低温域とに交互に周期的に加熱し、
    低温域におけるガスセンサの出力を間欠的にサンプリン
    グしてCOガスを検出する方法において、 サンプリング時のガスセンサの出力をCOガス濃度の瞬
    時値に対応するデジタル出力に変換し、 このデジタル出力を積算して、COガス濃度と時間とに
    依存する積算出力とし、 この積算出力により検出負荷を動作させ、かつ検出負荷
    の動作時にはガスセンサの温度を低温域に保つとともに
    、前記サンプリングの間隔を短縮して、COガス濃度の
    低下時に検出負荷を停止させることを特徴とするCOガ
    ス検出方法。
JP17263384A 1984-08-20 1984-08-20 ガス検出方法 Granted JPS6150051A (ja)

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JPH0435030B2 JPH0435030B2 (ja) 1992-06-09

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006130483A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Impact World Kk 資源循環型施設
JP2010145282A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Osaka Gas Co Ltd 燃焼装置用のガス検出装置及び燃焼装置
JP2014035267A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Fis Inc ガス検出装置

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JP2006130483A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Impact World Kk 資源循環型施設
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JP2014035267A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Fis Inc ガス検出装置

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JPH0435030B2 (ja) 1992-06-09

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