JP5185700B2 - 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６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５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、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。

このように、接触燃焼式のガスセンサ１は、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として、該ガスセンサ素子への通電開始直後の前記ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が、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反対の極性となるとともに、その後、ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が定常状態のエアーベースに戻るガスセンサ素子を用いたことを特徴とする。

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のセンサ出力は、定常状態のエアーベースに対して決められた定常警報判定値と反対の極性となり、このガスセンサ素子の通電開始直後のエアーベースの変動によるセンサ出力は定常警報判定値に達しない。

請求項１のガス漏れ警報器によれば、通電開始直後の初期段階でセンサ出力が定常警報判定値と反対の極性となるので、ガスセンサ素子のエアーベースの変動によるセンサ出力は定常警報判定値に達することがなく誤報を抑制することができる。したがってこの誤報を制御するだけで、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。ガスセンサ１′の構成は前掲の図６のものと同様であり、その構造についての詳細な説明は省略するが、このガスセンサ１′は、当該ガス漏れ警報器の製造にあたって後述のようにガスセンサ１′の特性を計測することにより選択されたものである。

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。

ここで、ガスセンサ１′は通電開始直後のセンサ出力の変動特性に応じて選択されたものであり、そのセンサ出力の極性がこのガスセンサ１′の前記定常警報判定値と異なる極性となるものである。

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、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、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）と定常警報判定値（Ｖｏ）とによりガス漏れ判定の監視動作を行う。

図４は当該ガス漏れ警報器の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。この割込処理では、ステップＳ１でセンサ出力（Ｖｎ）を取得し、ステップＳ２でセンサ出力（Ｖｎ）が定常警報判定値（Ｖｏ）以上であるかを判定する。センサ出力（Ｖｎ）が定常警報判定値（Ｖｏ）以上であれば、ステップＳ３で警報を出力し元のルーチンに復帰する。センサ出力（Ｖｎ）が定常警報判定値（Ｖｏ）以上でなければ、ステップＳ４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Ｓ５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を示す図である。この実施例のガスセンサ１′はエアーベースが通電直後に負側に大きく変動している。すなわち、定常警報判定値Ｖｏは例えば１６ｍＶの正の値に設定されており、エアーベースの変動によるセンサ出力は定常警報判定値Ｖｏと極性が反対になっている。したがって、前記割込処理の監視処理でエアーベースの変動により誤報することがない。

図３は実施例において、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エアーベースの変動の途中から、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。

なお、ガス濃度が増加するときにガスセンサ１′のセンサ出力が変動する方向をガス検出感度の方向とすると、上記実施形態では、ガスセンサ１′のガス検出感度の方向が正側であり、定常警報判定値Ｖｏも正の値である場合について説明したが、回路構成によっては、センサ出力、定常警報判定値Ｖｏの極性が実施形態と逆であってもよい。

また、実施形態ではガスセンサの特性からガスセンサ１′を選択するようにしているが、この実施形態におけるガスセンサ１′のような特性は、ガスセンサの白金コイル抵抗値の調整や、素子サイズ、材料等により調整することが可能であり、このように調整したものを用いてもよい。

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を示す図である。 実施例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として、該ガスセンサ素子への通電開始直後の前記ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が、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反対の極性となるとともに、その後、ガスセンサ回路の出力であるセンサ出力が定常状態のエアーベースに戻るガスセンサ素子を用いたことを特徴とするガス漏れ警報器。

Images