JPS62249047A - ガスセンサの検知装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、可燃性ガスや一酸化炭素等の有毒ガスを検知
するガスセンサの検知装置に関する。

従来の技術 従来、室内の可燃性ガスや有毒ガスを検知して警報を発
したり、あるいは燃焼器を制御するためのガスセンサが
各種市販され実用化されている。

（実開昭６０−１８９７５７号公報） この種のセンサの原理は種々ありまた素材も酸化スズを
始めとして色々工夫をこらされている。

第３図は一酸化炭素（ＣＯ）を検知するセンサの一例を
示す。図はジルコニア（Ｚｒ０２）が内部の酸素イオン
の移動により起電力を発生する原理を応用したものでジ
ルコニアペレット１の両面に白金電極２，３を設けこれ
を２種類の触媒４，５で包んだ構成としている。第１の
馳媚４はＣｏガスおよびその他のガスを透過しない特性
を有し、第２の触媒５はＣｏガスのみ透過し、その他の
ガスを遮断する特性を有する構成である。従ってジルコ
ニア１の両面にはＣｏガスの酸素分圧による酸素濃度差
が発生し、従来周知の酸素濃淡電池の原理により白金電
極２，３の間にＣｏガス濃度に比例した起電力ｅが発生
する。ここでジルコニア１が上記のような特性が発揮す
るためには雰囲気温度を上昇させてジルコニア１を活性
化する必要がある。Ｍｉ常は電気ヒータにより加熱する
。

発明が解決しようとする問題点 以上のようなセンサにおいて、Ｃｏガスの検知性能は触
媒４，５の性能に非常に大きな影響を受ける。例えば触
媒５のＣＯの透過性能、あるいは他のガスの遮断性能が
悪ければｃｏ以外のガスで酸素分子のあるガスを透過し
てしまえば起電力ｅが発生し、Ｃｏガスの判別が不可能
となる。

これ等触媒の性能は触媒の温度によっても大きく変化さ
れることがわかっている。

このようにセンサの検知性能が素子温度により要望する
検知ガスの選択性能が異なる現象は第３図のジルコニア
を使用したＣｏセンサ以外の素子、例えば酸化スズを用
いた素子や、Ｃｏガス以外のガス検知センサにおいても
同様のことが言える。

従ってこの種のセンサは、被検知ガスに対する感度が一
番高い点に素子の温度を精度良く制御して使用していた
。しかし、被検知ガスを低濃度で判定するには他の雑ガ
スによる誤検出の可能性はなくならないという問題点が
あった。

問題点を解決するための手段 以上のような従来の問題点を解決するために、本発明の
ガスセンサの検知装置は、ガス雰囲気中で電気特性が変
化するガス検知素子と、素子を一定の温度に加熱するヒ
ータと、ヒータの；ｆｆｉ　’ｔＭ　ｆｆｉを制御する
温度制御部と、素子の特性変化を検出する検知回路を設
け、温度制御部は素子の温度を切替える温度切替部を含
み、素子の各温度に対応した検知回路の出力の相関によ
り予め定められた種類のガス濃度を判定するガス判定部
を設けた構成とした。

作　　用 本発明は、上記した構成により各温度毎の素子出力によ
り被検知ガスの成分を予測し、予め定められたガスを確
実に選択して検知可能とするものである。

実施例 以下、本発明のガスセンサの検知装置の実施例を添付図
にもとづいて説明していく。

第１図において６はガス検知素子で、第３図で説明した
Ｃｏセンサを利用した例で説明していく。

検知素子６の出力ｅｓを検知回路７で検知し、これをＡ
／Ｄ　変換回路８でデジタル信号に変換して、例えばマ
イクロコンピュータ等で構成したガス判定部９へ送られ
る。また１０は検知素子６を加熱するヒータで温度制御
部１１により通電量を制御される。温度制御部１１は温
度切替部１２による温度設定信号と、素子６の温度と計
測する温度センサ１３の信号を比較し、温度センサ１３
の温度が温度設定値を維持するようにヒータ１０を制御
する。温度センサ１０はヒータ１０や素子６の内部抵抗
の変化により判定する構成や、ヒータ１０自体が自己温
度制御型のヒータにしてもよい。

ここで温度切替部１２は定期的に温度設定値を切替る構
成であるが、これもガス判定部９から温度設定信号を出
力する構成（第１図の破線）も可能である。

第２図は検知素子６の特性を示し、横軸Ｔは素子温度、
縦軸ｅｌｌはセンサ出力である。図中のａ線は、素子６
のＣｏガスに対する出力で、温度Ｔに応じて図のように
変化する。またａ′線はＣｏガス濃度が変化した場合で
ａ線よりも低濃度のＣｏガスの場合を示す。破線す、ａ
線は他のガスに対する出力特性であり、温度に対する特
性がガス種により傾きや曲り具合が異なる。この特性は
素子６のは質や、触媒の特性により異なるが、これ等が
定まればその傾向は同一となる。

本発明はこの薇に着眼し、温度切替部１２により素子の
温度を例えば第２図のＴｌ、Ｔ２．Ｔ３に切替る構成と
し、各々の温度での出力θ１゜・２・ｅ３を計測し、判
定部９でこれ等の変化率Δｅ１．Δｅ２を求め、このΔ
ｅ１およびΔｅ２の値およびΔｅ１とΔｅ２の差あるい
は比により特性の傾斜や曲率を求め、素子６の出力ｅｇ
が被検知ガスによる出力かどうかを判断する。また被検
知ガスの出力であると判断された時は出力ｅ１＋ｅ２　
、ａ３の絶対値によりガスの濃度を演算し、ガス濃度が
一定以上ある時は警報や、燃焼器等を停止する異常出力
を出す。

第２図の特性すは素子６の水素ガスＨ２に対する特性で
あるが、この場合は温度Ｔ１とＴ２、Ｔ２とＴ３の間の
出力変化率が異なることからＣＯガス以外のガスである
と判断できる。また特性Ｃ（アルコールガス）では傾斜
が小さいことからＣＯガスと異なることを判定できる。

以上のように各設定温度による出力の絶対値と、温度に
対する出力の変化率によりガス種が被検知ガスかどうか
を判定し、その絶対値によりその濃度が判定できる。こ
こで第２図のａ線とａ線の判定は難かしいと考えられる
。しかし、一般にこの種の検知装置では被検知ガスの１
農度を計測するのでなく、被検知ガスの濃度が一定以上
になった時に警報出力するものであるから、ＣＯガスの
場合ａ線を検知すれば良く、ａ′線の検知は必要ない。

従って一定の濃度のＣＯガスの特性は傾斜、絶対値共は
とんど一定の値となる。従ってこれ等をガス判定部９で
予め記憶しておき判定することにより精度良いガス検知
が可能となる。

尚、ガス判定部９での演算は、本明細書で説明した演算
以外の手段であっても良い。また素子６もジルコニア以
外でも良いが、素子によって出力が起′市力ｅ９でなく
抵抗値変化であってもガスに反応して′１１へ気持性が
変化する特性であれば使用できろ。

また温度切詐部には温度を３段に切字る構成で説明した
がこれに限られることはなく、２段階からノｊ１ξ段階
であっても同等の効果が得られる。

第２図の特性はジルコニア素子を使用した場合の特性例
であるため、素子や１破媒、検知ガス種によって特性が
変わるが、判定部ｔ２により検知したいガスの特性を判
定可能な演算にすることができる。

発明の詳細 な説明したように本発明のがスセンサの検・知装置によ
れば次のような効果が得られる。

（１）素子のガス選択性が悪くても、各々のガスに対す
る感度の違いを素子温度を変化させて求める構成である
ため、検知装置としてのガス選択性が向上する。

（（２）ガス選択性が向上するため、今まで雑ガスの影
響で検知が困難であった低濃度の検出も可能となり高精
度に検知できる。

（３）素子が作動するガスであれば、判定部１０のアル
コリズムを変更するのみで同一の素子および検知装置で
複数種のガスの検知ができる。

（萄　ガスの判定を１点で行なわず複数の温度条件で判
断するために、ノイズや誤検知が少なく信頼性が向上す
る。

（５）素子の特性を変化させて判断するため、素子が故
障したり破損して、出力が変化しなくなったことを検出
可能となり安全性の高いガス検知装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるガスセンサの検知装
置のブロック図、第２図は第１図の特性図、第３因は従
来の検知素子の一例の構成を説明する断面図である。 ６・・・・・・ガス検知素子、７・・・・・・検知回路
、９・・・・・・ガス判定部、１０・・・・・・ヒータ
、１１・・・・・・温度制御部、１２・・・・・・温度
切替部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 木善う−夷Ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス雰囲気中で電気特性が変化するガス検知素子と、前
   記素子を一定の温度に加熱するヒータと、前記ヒータの
   通電量を制御する温度制御部と、前記素子の特性変化を
   検出する検知回路を有し、前記温度制御部には前記素子
   の温度を切替える温度切替部を含む構成とし、前記素子
   の各温度に対応した検知回路の出力の相関により予め定
   められた種類のガスの濃度を判定するガス判定部とから
   なるガスセンサの検知装置。