JP5184221B2 - ガス漏れ警報器 - Google Patents

Description

本発明は、ガスセンサ素子へ通電して加熱し、該ガスセンサ素子のセンサ出力が警報判定値に達したときにガス漏れ警報を行うガス漏れ警報器に関する。

従来、ＬＰガス等のガス漏れを検出するガス漏れ警報器では、接触燃焼式ガスセンサ素子や半導体式ガスセンサ素子が用いられている。図９は、従来の接触燃焼式ガスセンサ素子を用いたガス漏れ警報器の要部回路図である。このガス漏れ警報器１００のガス漏れ検知の対象ガスはＬＰＧ、ブタンガスであり、ガスセンサ１は接触燃焼式ガスセンサ素子１ａと比較素子１ｂとを有している。

接触燃焼式センサ素子１ａは、白金線の周囲に酸化触媒であるパラジウム、白金、ロジウム等を担持してなるアルミニウムや珪素の酸化物からなる担体層を有している。この白金線は担体層の接触反応に適した温度に保つヒータ線として機能するが、担体層で接触反応が生じた際にはその熱によってこの白金線の電気抵抗が変化する。通常、このような接触燃焼式センサ素子１ａは酸化触媒を有しない他は接触燃焼式センサ素子１ａと同等の構造を有する比較素子１ｂ及び抵抗器ｒ１，ｒ２とともにブリッジ回路を構成している。

そして、ＣＰＵ１０の制御により電源回路２からブリッジ回路に通電され、このブリッジこのブリッジ回路により上記白金線の電気抵抗の変化をセンサ信号Ｖとして検出する。そして、ＣＰＵ１０はセンサ信号Ｖを予め設定された警報判定値Ｖｔｈと比較し、電圧信号Ｖが警報判定値Ｖｔｈを越えると警報発生回路３により警報ブザーの鳴動等を行う。

ここで、ガスセンサ１は、接触燃焼式センサ素子１ａ及び比較素子１ｂへの通電により３００〜５００℃付近まで加熱して使用されるが、この通電加熱開始時の温度変化によりエアーベース抵抗値（検知対象ガスも存在しないときの接触燃焼式センサ素子１ａ及び比較素子１ｂの抵抗値）が変動する。

図８は接触燃焼式のガスセンサの通電初期の応答特性の一例を示す図であり、図８(A) はガスセンサを直流駆動した場合を示す。センサＡ、センサＢ及びセンサＣは通電直後にエアーベース抵抗値が変化し、センサ出力（ｍＶ）が正の方向に変動している。そして、１０秒程度でセンサ出力が０ｍＶとなって安定する。センサＤは正方向に僅かに変動し、次第に０ｍＶとなって安定する。また、センサＥは通電直後にセンサ出力（ｍＶ）が負の方向に変動し、１０秒程度でセンサ出力が０ｍＶとなって安定する。これに対して、警報判定値Ｖｔｈは例えば３０ｍＶに設定されており、センサＡ、センサＢ及びセンサＣの場合には通電直後にセンサ出力が警報判定値Ｖｔｈを越えて誤報を発生する。なお、これらのセンサを交流駆動した場合には、センサＡ〜センサＤは図８(A) と同様な特性となるが、センサＥの場合は図８(B) のように、直流駆動したときの負の方向の特性が判定して正の方向に変動する。

このように、接触燃焼式のガスセンサ１は、直流駆動、交流駆動を問わず、通電加熱開始時にエアーベース抵抗値が変動し、誤報を発生することがある。そこで、例えば特開２００４−１０２６５２号公報（その段落［００２８］等）のように、電源投入直後に初期鳴動阻止時間を設けたり、通電初期鳴動防止回路等を設けることで誤報に対処していた。
特開２００４−１０２６５２号公報

従来のガス漏れ警報器のように、初期鳴動素子時間を設けたり、ｌ通電初期鳴動防止回路を設けると、例えば点検ガスを吹き付けて動作確認を行うのに時間が掛かるため、警報器の設置時等に時間がかかるという問題がある。

本発明は、ガスセンサ素子を用いたガス漏れ警報器において、通電直後の誤報を防止するとともに、警報器の設置時の時間を短縮することを課題とする。

請求項１のガス漏れ警報器は、ガスセンサ素子と該ガスセンサ素子と同等の構造を有する比較素子及び２つの抵抗器とともにブリッジ回路を構成している回路構成のガスセンサ回路に対して、前記ガスセンサ素子へ通電して加熱し、該ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が警報判定値に達したときにガス漏れ警報を行うガス漏れ警報器において、前記ガスセンサ素子への通電開始後の前記ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力のピーク値を判定し、該ピーク値が定常状態のエアーベースに対して予め決められた定常警報判定値と同じ極性である場合、前記警報判定値を該ピーク値より絶対値が大きな値に設定するとともに、前記通電開始からエアーベースが定常状態となる所定時間経過後に、該警報判定値を前記定常警報判定値に再設定することを特徴とする。

請求項１のガス漏れ警報器において、ガスセンサ素子への通電開始直後にセンサ出力のピーク値が検出され、このピーク値が定常状態のエアーベースに対して予め決められた定常警報判定値と同じ極性である場合、警報判定基準となる警報判定値をピーク値より絶対値が大きな値に設定する。また、通電開始から所定時間（例えば１０秒）が経過すると警報判定値を定常警報判定値に再設定する。したがって、エアーベースが定常状態となる所定時間経過後は通常のガス漏れ警報の判定が可能であり、また、所定時間内では、警報判定値はセンサ出力より絶対値が大きく設定されているので、ガスセンサ素子のエアーベースの変動による誤報を抑制できる。

請求項１のガス漏れ警報器によれば、所定時間内では、警報判定値はセンサ出力より絶対値が大きく設定されているので、通電開始直後の初期段階での誤報を抑制できる。
また、通電開始直後の初期段階での誤報を制御するだけであり、所定時間後に点検ガスによる動作確認も可能であり、誤報を回避しながら、警報器の設置時の時間を短縮することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のガス漏れ警報器の要部回路ブロック図であり、このガス漏警報器はＬＰガスを検知対象ガスとするものである。なお、接触燃焼式ガスセンサ１の構成は前掲の図９のものと同様であり、その詳細な説明は省略する。

制御部１１は、たとえば、ＣＰＵ１１ａ（中央処理装置）、ＲＯＭ１１ｂ（読み出し専用メモリー）、及びＲＡＭ１１ｃ（随時書き込み読み出しメモリー）を含むマイクロコンピュータから構成される。ＣＰＵ１１ａは、ＲＯＭ１１ｂに記憶されている制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＲＡＭ１１ｃは、ＣＰＵ１１ａが各種の処理を実行するためのワーキングエリアとして使用されるとともにプログラム等が適宜記憶される。

警報出力回路２は、制御部１１から出力される警報信号に応答して、ガス漏れ警報を出力するための警報音や警報音声メッセージを発する音声出力回路やブザー等を備えている。

記憶部４は、たとえば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）等で構成されており、予め設定された定常警報判定値Ｖｏを記憶している。この定常警報判定値Ｖｏは、当該ガス漏れ警報器の製造時または調整検査時にガスセンサ１の特性を計測することにより設定された値であり、検知対象ガスが存在しない状態でガスセンサ１が所定温度になり、そのエアーベース抵抗が安定した定常状態でのセンサ出力（０ｍＶ）に対して所定電圧だけ高く設定された値である。また、この記憶部１４には、警報判定値を増加させるための増分値ΔＶ（例えば１５ｍＶ）、通電開始からの所定時間である初期時間Ｔｉ（例えば１０秒）の各データが記憶されている。

上述の構成によりガス漏れ警報器は次のように動作する。制御部１１は、電源の投入により電源回路２を駆動してガスセンサ１への通電加熱を開始する。なお、この実施形態ではガスセンサ１は直流駆動する。また、ガスセンサ１の出力電圧をセンサ信号（Ｖ）として取り込む。また、このセンサ信号（Ｖ）を図示しない回路でＡ／Ｄ変換してセンサ出力（Ｖｎ）として内部処理を行う。そして、通電加熱直後にセンサ出力のピーク値に応じて警報判定値を設定し、初期時間Ｔｉが経過すると前記定常警報判定値Ｖｏを警報判定値として設定する。また、制御部１１は所定間隔（例えば２秒）の割込処理によりセンサ出力（Ｖｎ）と警報判定値とによりガス漏れ判定の監視動作を行う。

次に、図６及び図７のフローチャートに基づいて実施形態のガス漏れ警報器の要部動作を説明する。図６は当該ガス漏れ警報器の電源オンの直後に起動される初期処理のフローチャート、図７は監視動作を行うための所定間隔で起動される割込処理のフローチャートである。先ず、初期処理では、ステップＳ１で電源回路２を制御してガスセンサ１に通電を開始し、ステップＳ２で記憶部４の初期時間Ｔｉのデータに基づいて１０秒タイマをスタートさせる。

次に、ステップＳ３でセンサ出力の初期のピーク（Ｖｐ）を検出する。このピークの検出は、所定サンプル数のセンサ出力の最大値を求める。次に、ステップＳ４でピーク（Ｖｐ）が正の値であるかを判定し、ピーク（Ｖｐ）が正の値でなければそのままメインルーチンに復帰し、ピーク（Ｖｐ）が正の値であれば、ステップＳ５で、ピーク（Ｖｐ）に増分値ΔＶ（１５ｍＶ）を加算してその演算結果を警報判定値のレジスタＶｔｈに設定する。そして、ステップＳ６で、通電開始から１０秒経過するのを監視し、１０秒経過したら、ステップＳ７で現在の警報判定値（Ｖｔｈ）を定常警報判定値Ｖｏに設定し、メインルーチンに復帰する。上記ピーク（Ｖｐ）が正の値の場合は、ピーク値の極性が定常警報判定値Ｖｏと同じ極性である場合である。

図７の割込処理では、ステップＳ１１でセンサ出力（Ｖｎ）を取得し、ステップＳ１２でセンサ出力（Ｖｎ）が警報判定値（Ｖｔｈ）以上であるかを判定する。センサ出力（Ｖｎ）が警報判定値（Ｖｔｈ）以上であれば、ステップＳ１３で警報を出力し元のルーチンに復帰する。センサ出力（Ｖｎ）が警報判定値（Ｖｔｈ）以上でなければ、ステップＳ１４で、現在警報の出力中であるかを判定し、警報出力中でなければそのまま元のルーチンに復帰し、警報出力中であればステップＳ１５で警報を解除して元のルーチンに復帰する。

図２は実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例１を示す図である。この実施例１のガスセンサ１はエアーベースが通電直後に正側に大きく変動しており、前記ステップＳ３で検出された初期のピーク（Ｖｐ）が＋１１０ｍＶである。そして、このピーク（Ｖｐ）に前記増分値ΔＶ（この例では１５ｍＶ）が加算され、破線で示す警報判定値（Ｖｔｈ）が設定されている。そして通電開始から１０秒経過後にこの警報判定値（Ｖｔｈ）は定常警報判定値Ｖｏに設定されている。したがって、前記割込処理の監視処理で、この１０秒間で誤報することがない。なお、１０秒経過後はエアーベースが定常状態になる。

図３は実施例１において、点検ガスを吹き付けた場合の例を示す図である。点検ガスに対するセンサ出力は初期の１０秒間は、ピークより高く設定した警報判定値（Ｖｔｈ）によりマスクされている。しかし、１０秒経過後にも、点検ガスが残留しており、この点検ガスに対するセンサ出力が定常警報判定値Ｖｏより高くなり、警報が発せられる。これにより、点検を行うことができる。

図４は実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例２を示す図である。この実施例２のガスセンサ１はエアーベースが通電直後に正側に僅かに大きく変動しており、前記ステップＳ３で検出された初期のピーク（Ｖｐ）が＋１７．５ｍＶである。そして、このピーク（Ｖｐ）に前記増分値ΔＶが加算され、破線で示す警報判定値（Ｖｔｈ）が設定されている。この実施例２でも通電開始から１０秒経過後に警報判定値（Ｖｔｈ）は定常警報判定値Ｖｏに設定されるが、監視処理で１０秒間で誤報することがない。また、点検ガスに対するセンサ出力は初期の６秒程度は警報判定値（Ｖｔｈ）によりマスクされているが、残留する点検ガスによりセンサ出力が定常警報判定値Ｖｏより高くなり、警報が発せられる。これにより、点検を行うことができる。

図５は実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例３を示す図である。この実施例３のガスセンサ１はエアーベースが通電直後に負側に変動しており、前記ステップＳ３で検出された初期のピーク（Ｖｐ）が負の値である。したがって、破線で示す警報判定値（Ｖｔｈ）は定常警報判定値Ｖｏに設定される。すなわち、この実施例３は、エアーベースの変動によるピークが負側になるので、ピークと増分値ΔＶによる設定は行われない場合である。この実施例３では点検ガスに対するセンサ出力により警報を発することができ、点検を行うことができる。

なお、以上の実施形態ではガスセンサ１を直流駆動した場合について説明したが、ガスセンサ１を交流駆動する場合も同様である。すなわち、実施例１及び２は交流駆動でも同様である。一方、図５に示す実施例３のガスセンサ１を交流駆動した場合、センサ出力は前掲の図８(B) のようになるため、初期のピーク値に増分値ΔＶを加算した値が警報判定値Ｖｔｈとして設定される。

以上の実施形態では接触燃焼式ガスセンサの例を説明したが、半導体式ガスセンサ、熱線半導体式ガスセンサでも適用できる。

本発明のガス漏れ警報器の要部回路ブロック図である。 実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例１を示す図である。 実施例１における点検ガスにたいするセンサ出力の例を示す図である。 実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例２を示す図である。 実施形態のガス漏れ警報器におけるセンサ出力と警報判定値の設定状態の実施例３を示す図である。 実施形態におけるガス漏れ警報器の電源オンの直後に起動される初期処理のフローチャートである。 実施形態におけるガス漏れ警報器の監視動作を行うための割込処理のフローチャートである。 接触燃焼式のガスセンサの通電初期の応答特性の一例を示す図である。 従来の接触燃焼式ガスセンサ素子を用いたガス漏れ警報器の要部回路図である。

符号の説明

１ ガスセンサ
２ 電源回路
３ 警報発生回路
４ 記憶部
１１ 制御部

Claims (1)

1. ガスセンサ素子と該ガスセンサ素子と同等の構造を有する比較素子及び２つの抵抗器とともにブリッジ回路を構成している回路構成のガスセンサ回路に対して、前記ガスセンサ素子へ通電して加熱し、該ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が警報判定値に達したときにガス漏れ警報を行うガス漏れ警報器において、
   前記ガスセンサ素子への通電開始後の前記ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力のピーク値を判定し、該ピーク値が定常状態のエアーベースに対して予め決められた定常警報判定値と同じ極性である場合、前記警報判定値を該ピーク値より絶対値が大きな値に設定するとともに、前記通電開始からエアーベースが定常状態となる所定時間経過後に、該警報判定値を前記定常警報判定値に再設定することを特徴とするガス漏れ警報器。

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