JPS6326435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス漏れ警報器に関するものである。

近年、プロパンガス及び都市ガスの使用量の増
加に伴い、爆発等のガス漏れによる事故は規模が
大きくなり、各方面でガス漏れ事故防止の努力が
重ねられている。中でもガス漏れ警報器は事故防
止の最後の砦として注目され、普及の努力がなさ
れている。

本発明は以上のような重要な使命を持つガス漏
れ警報器の性能及び信頼性をより一層向上させる
ことを目的とするものである。本発明は特にガス
センサのヒータ電圧の安定化に関するものであ
る。

従来例を第１図〜第３図に基づいて説明する。
まず、第１図は電源１０１から電源トランス１０
２に交流電圧が供給され、トランス１０２の出力
電圧をダイオードブリツジ１０３で整流しコンデ
ンサ１０４で平滑した後、シリーズレギユレータ
１０５で感応体１０６とヒータ１０７で構成され
るガスセンサ１０８のそのヒータ１０７の電圧を
直流として安定化するものである。本方式は下記
不具合を有する。

(1) 電源電圧変動を考慮すると、シリーズレギユ
レータ１０５での電力ロスが大きく、発熱も大
きい。

(2) 上記(1)からシリーズレギユレータ１０５の放
熱板等が必要となり、構造が複雑となり、形状
も大きくなる。

(3) 電力ロスに加え直流に変換するため、トラン
ス１０２の出力電流はピーク電圧の近くで集中
的に流れることとなり、その他のトランス出力
は無効になり、効率が悪く、トランス１０２が
大きなものが必要となる。

また、第２図は商用電源１０１を直接ダイオー
ドブリツジ１０３で整流した後、スイツチング回
路１０９でスイツチングし、高周波トランス１１
０で電圧変換した後、ダイオード１１１及びコン
デンサ１１２で直流電圧に変換する方式である
が、本方式は効率も良く小型軽量となるが、下記
不具合を有する。

(1) 高周波トランス１１０のコアにはフエライト
等を使用する必要があり、コストが高くなる。

(2) スイツチング回路１０９の雑音がラジオ受信
機のAMバンド、無線機に入り、シールドが必
要となり、工法，形状が複雑となる。

最後に第３図であるが、交流電圧で制御してい
るため効率は良いが、交流電圧のピーク電圧を定
電流回路１１３でクリツプしているだけであり、
ヒータ１０７の実効電圧とは対応せず誤差が大き
いため、警報濃度の電圧依存性が大きい。

本発明は以上の従来例のような不具合のないガ
スセンサのヒータ電圧安定化回路を具備したガス
漏れ警報器を提供するものである。

以下、第４図に基いて本発明の一実施例を説明
する。第４図はガスセンサとしてＮ型金属酸化物
半導体（酸化鉄系複合酸化物半導体）を感応体に
した傍熱型ヒータタイプを採用したガス漏れ警報
器の構成図である。今、電源１が投入されると電
源トランス４の出力よりダイオードブリツジ５に
交流電圧が印加され、このダイオードブリツジ５
で整流され、コンデンサ６で平滑された直流電圧
が回路に供給される。この直流電圧は安定化回路
４０で安定化される。このとき抵抗４７を介して
コンデンサ４８に充電される間、ガスセンサ２５
の初期通電時に生ずる抵抗値低下による初期警報
を防止するタイマ（以下初期タイマと呼ぶ）がコ
ンパレータ４９が反転する迄働き、この間、通電
表示用発光ダイオード（以下LEDと呼ぶ）６２
は発振回路５７及びLED駆動回路５８により点
滅し、初期タイマの作動状態であることを表示す
るが、警報用ブザー６３は動作しない。そして、
コンデンサ４８に充電されコンパレータ４９が反
転すると初期タイマは終了し、正常監視状態とな
る。尚、抵抗４５とダイオード４６は電源OFF
時にコンデンサ４８の電荷を放電する時間を決定
するためのものである。

一方、電源１が投入されるとトランス４の２次
側ａ点にも交流電圧が供給され、ヒータ２４の電
圧は抵抗３３ａ，３３ｂで分割されてコンデンサ
３９を介して２乗回路４２に入力され、この２乗
回路４２の出力はコンデンサ５０により平均さ
れ、誤差増巾器５２により基準電圧と比較され
る。この誤差増巾器５２の出力はコンデンサ５０
の電圧と基準電圧の差によつて変化する。ま
た、上記ａ点の交流電圧は抵抗１５，１６により
分割され、コンデンサ３８を介して同期信号を作
るゼロクロス回路４１に入力され、本ゼロクロス
回路４１は入力の交流信号が零を通過するとき出
力をＯにし、コンデンサ５６の電圧を放電し、そ
の後コンデンサ５６には安定化電源から抵抗５５
を介して充電される。このコンデンサ５６の充放
電している電圧Ｃと誤差増巾器５２出力ｉをコン
パレータ６０で比較し、ｃ点の電圧がｉより大き
い時にコンパレータ６０の出力は“Ｌ”レベルと
なり、抵抗１０，３７を介してトランジスタ８及
び１４を駆動する。このときａ点の電圧が正のと
きにはトランジスタ８がONし、ガスセンサ２５
のヒータ２４に電圧が印加される。このときトラ
ンジスタ１１はトランジスタ８から抵抗９を介し
てベース電流が供給されるが、ダイオード１２が
あるためONしない。上記ダイオード１２とダイ
オード１３はトランジスタ１１，１４がOFFし
ている時のベース・エミツタを保護する役割を持
つている。一方、ａ点の電圧が負のときにはトラ
ンジスタ１４はOFFし、トランジスタ１１がON
し、ヒータ２４のｄ点が負になるよう電圧を印加
する。このようにヒータ電圧の２乗平均を一定に
すべく各回路が動作し、ヒータ２４の電圧実効
値、すなわち電力を一定に保つ位相制御方式の電
圧安定回路となつている。第５図ａ〜ｄに第４図
における電圧安定化時の各部ａ〜ｄの電圧波形を
示している。第５図ａ〜ｄにおいてイが電源電圧
が高い場合、ロが低い場合であり、斜線を入れて
いる部分がヒータ２４に電圧が印加されている場
合である。尚、第５図におけるｂ点の図はコンデ
ンサ５０で平均しない場合の波形を示した。

このようにガスセンサ２５のヒータ２４には実
効電圧が安定化され供給されるため、ガスセンサ
２５の感応体２３は常に安定な温度に保持され
る。今、警報基準レベルは抵抗１９，２０とサー
ミスタ２１よりなる温度補償回路と抵抗２２で定
まり、また本ガスセンサ２５に高濃度のガスが触
れると感応体２３が自己発熱により熱爆走を起し
劣化する恐れがあるため、感応体抵抗値が一定値
以下になるとヒータ電圧をオフとし、劣化を防止
する高濃度保護レベルは同様に抵抗１７，１８で
定まり、それぞれの基準レベル設定抵抗と感応体
２３と抵抗２６はブリツジ回路を構成している。
本ブリツジ回路にはａ点の交流電圧が印加される
が、ガスセンサ出力ｌ、警報濃度基準ｋ及び高濃
度保護基準ｊは、ダイオード２７，２８，２９で
整流され、それぞれ抵抗３０，３１，３２とコン
デンサ３４，３５，３６で平滑され、コンパレー
タ４３，４４へ入力される。ｊ，ｋ，ｌの各点の
電圧はブリツジ回路であるため、交流電圧ではあ
るが電源電圧の変動により変化しない。

今、可燃性ガスがガスセンサ２５に触れると感
応体２３の抵抗値が低下し、ｌ点の交流電圧及び
整流平滑された出力電圧ｏは上昇し、警報基準電
圧出力ｎを越えるとコンパレータ４４が反転し、
発振回路５７、LED駆動回路５８を作動させ、
LED６２は点滅を開始するとともに遅延タイマ
回路６１を起動させ、さらに外部出力回路６４を
約6Vの正常状態から12V以上のガス検知状態に
し出力する。上記遅延タイマ回路６１の動作が終
了するとブザー駆動回路５９が働きブザー６３を
駆動し、警報する。ここで、遅延タイマ回路６１
は一過性のガスによる誤報低減用のタイマであ
る。

さらに、ガス濃度が高くなり点の電圧が高濃
度保護基準のｍ点の電圧より高くなると、コンパ
レータ４３が反転し、ヒータ電圧制御用のコンパ
レータ６０の動作を停止させ、ヒータ電圧をオフ
にし感応体２３の劣化を防止する。そして、ヒー
タ電圧オフにより感応体２３の抵抗値が高くなる
と自動的に復帰し、上記動作を繰り返す。また、
高濃度保護状態ではヒータ電圧は下つているた
め、復帰時にはヒータ電圧が高い電圧が加わるの
で、この対策として、高濃度保護回路動作時には
２乗回路４２の出力ｂを抵抗５１で下げヒータ電
圧が高い状態と等しくし、復帰時にヒータ電圧が
低い電圧から徐々に戻るようにしている。

今、仮にヒータ電圧制御系に故障等の異常が発
生すると、ガス漏れ警報器としての正常な働きは
期待できず、本警報器ではヒータ制御系が電流も
大きく故障の可能性が考えられるため、誤差増巾
器５２の出力ｉ点の電圧がｇ，ｈで設定された電
圧範囲を超えた場合はコンパレータ５３，５４で
検出し、LED駆動回路５８をOFFとしLED６２
を消して故障通告する。本回路は電源電圧が異常
に低下し、ヒータ電圧安定化回路が正常でも基準
電圧に満たない場合も働く。但し、高濃度保護回
路が作動し、ヒータ電圧をオフにしている場合は
作動しない。

また、バリスタ３及びダイオード７は、雷サー
ジ等の異常電圧吸収用であり、２はヒユーズであ
る。

ここで、従来例に示す温度補償ではヒータ電圧
は温度に対し一定に保ち、感応体の抵抗値の温度
依存性を警報濃度の基準レベルに温度特性を与え
ることにより補償しているが、感応体抵抗値の温
度依存性はメタンは大きく、水素やイソブタンは
小さいというように可燃性ガスの種類によつても
変るため、中心の値に設定せざるを得ない。この
ことから明らかなようにガスの種類により温度特
性はバラツクことになる。

そこで、上記ヒータ電圧検出回路の分割抵抗３
３ａに温度依存性を与えるかもしくは基準電圧
に温度特性を与えることにより、感応体２３の温
度は外部温度に関係なく一定となり、感応体２３
の温度依存性はなくなり、従つて従来例のような
ガスの種類による温度特性のバラツキもなくなる
ものである。また、それに伴い応答時間等の特性
も変化しなく、かつ温度変更後の履歴が生じにく
く復帰が速いものである。

以上のように本発明は構成されているものであ
り、下記の通りの効果を有する。

(1) ヒータ電圧を交流で安定化するため、トラン
スの効率が良く、小型でかつ安価にして構成で
きる。

(2) 交流の実効値制御であり、発熱量と対応し、
警報濃度の電源電圧変動に対する変化量が小さ
い構成である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ従来例におけるガス
漏れ警報器の回路図、第４図は本発明に係るガス
漏れ警報器の一実施例を示す回路図、第５図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは第４図の各部の電圧波形図である。 １１，１４…スイツチング素子（トランジス
タ）、２３…感応体、２４…ヒータ、２５…ガス
センサ、４２…掛算器（２乗回路）、５０，５６
…コンデンサ、５２…誤差増巾器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可燃性ガスの存在により抵抗値の変化する、
   ヒータにより高温に保たれたＮ型金属酸化物半導
   体からなる感応体の抵抗値変化によりガス濃度を
   判別し警報する構成を具備し、上記ヒータにスイ
   ツチング素子を介して交流電圧を印加し、ヒータ
   電圧の２乗またはヒータ電流の２乗もしくはヒー
   タ電圧とヒータ電流の積を掛算器で演算し、この
   掛算器の出力をコンデンサで平滑平均し、この平
   均値が設定された基準電圧と等しくなるように上
   記スイツチング素子を制御することによりヒータ
   電圧の実効値を安定化することを特徴とするガス
   漏れ警報器。 ２ 掛算器の出力と基準電圧の差を誤差増巾器で
   増巾し、この誤差増巾器の出力と、交流電圧の零
   ボルト時に同期して放電され、その後充電される
   コンデンサ電圧とを比較することによりスイツチ
   ング素子を開閉せしめ、位相制御する構成のヒー
   タ電圧実効値安定化回路を具備した特許請求の範
   囲第１項記載のガス漏れ警報器。 ３ ヒータ電圧制御回路の基準電圧またはヒータ
   電圧検出回路に温度特性を持たせることにより感
   応体の温度依存性を補償可能ならしめたヒータ電
   圧安定化回路を具備した特許請求の範囲第１項記
   載のガス漏れ警報器。