JPH0220682Y2 - - Google Patents

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JPH0220682Y2
JPH0220682Y2 JP18795083U JP18795083U JPH0220682Y2 JP H0220682 Y2 JPH0220682 Y2 JP H0220682Y2 JP 18795083 U JP18795083 U JP 18795083U JP 18795083 U JP18795083 U JP 18795083U JP H0220682 Y2 JPH0220682 Y2 JP H0220682Y2
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signal
gas sensor
gas
low
circuit
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  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、SnO2ガスセンサを用いたCOガス
検出装置の改良に関する。
[Detailed description of the invention] This invention relates to an improvement of a CO gas detection device using a SnO 2 gas sensor.

特公昭53−43320号は、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の加熱温度を周
期的に変化させ、高温加熱時にセンサをヒートク
リーニングし、低温加熱時のセンサの抵抗値から
COガスを検出する技術を開示している。この技
術は、COガスと他のガスとの相対感度を飛躍的
に改善するもので、COガスの検出に当つての先
駆的なものである。
Japanese Patent Publication No. 53-43320 periodically changes the heating temperature of a gas sensor using changes in the resistance value of a metal oxide semiconductor, heat-cleans the sensor during high-temperature heating, and cleans the sensor from the resistance value during low-temperature heating.
Discloses technology to detect CO gas. This technology dramatically improves the relative sensitivity between CO gas and other gases, and is a pioneer in the detection of CO gas.

考案者は、SnO2に少量に貴金属触媒を添加し
たガスセンサをもとに、この技術の実用化を試み
た。この過程で、以下の5つの問題点が明らかに
なつた。
The inventor attempted to put this technology to practical use based on a gas sensor made by adding a small amount of noble metal catalyst to SnO 2 . During this process, the following five problems became clear.

(1) COガスとエタノール蒸気間の相対感度が不
充分で、エタノールによる誤報が生ずる。
(1) The relative sensitivity between CO gas and ethanol vapor is insufficient, causing false alarms due to ethanol.

(2) 主要なCOガスの発生源である燃焼機器は、
NOXガスをも発生させる。NOXへの感度はセ
ンサの加熱温度を下げる程大きくなるので、セ
ンサの温度を周期的に変化させるだけでは、
NOXへの感度を除くことができない。
(2) Combustion equipment, which is the main source of CO gas,
It also generates NOx gas. The sensitivity to NO
Sensitivity to NO X cannot be excluded.

(3) センサの加熱周期と加熱温度とは、センサの
特性に著しい影響を与える。従つて、加熱温度
と周期とを精密に決定せねばならない。
(3) The heating cycle and heating temperature of the sensor have a significant effect on the characteristics of the sensor. Therefore, the heating temperature and period must be precisely determined.

(4) 通常の居住空間では、正常な条件でも、1時
的に50〜100ppm程度のCOが存在することが有
る。このような低濃度のCOでも長時間存在す
ると、人体に悪影響を及ぼす。そこで低濃度の
COに対して、一時的なものと、長時間存在す
るものとを区別する必要が有る。
(4) In a normal living space, even under normal conditions, CO may temporarily exist at levels of 50 to 100 ppm. Even at such low concentrations, if CO exists for a long period of time, it has a negative effect on the human body. Therefore, low concentration
Regarding CO, it is necessary to distinguish between temporary and long-lasting CO.

(5) ガスセンサは、周期的にヒートクリーニング
され、COの検出は間欠的にしか行えない。CO
の発生時には、検出と検出の間のデツドタイム
を短かくせねばならない。
(5) Gas sensors are periodically heat-cleaned and CO detection can only be performed intermittently. C.O.
When this occurs, the dead time between detections must be shortened.

この考案は、エタノール蒸気やNOXによる影
響を抑制するとともに、COの検出に適した加熱
周期と加熱温度とを定めることを課題とする。こ
の考案では、SnO21g当り1〜15mgの貴金属触媒
(Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru、Au、Agの少くと
も一員、なお添加量は金属換算で示す。)を添加
したSnO2ペレツトをガス感応部に用い、加熱用
のヒータと、エタノール及びNOX除去用の活性
炭フイルターとを一体化してガスセンサとする。
活性炭は、SnO2ペレツト一個当り、0.5〜5gを
用い、好ましくは0.8〜3gを用いる。このよう
にして、エタノールとNOXのない条件でCOガス
を検出する。活性炭に関する0.5〜5gとの条件
は、現在市販されているガスセンサのサイズを基
準に求めたもので、この考案のガスセンサでも現
在市販されているガスセンサと同等の大きさのも
のを用いることを前提としている。0.5gとの下
限は高濃度のエタノール中でもエタノールの破過
が生じないように、経験的に定めたものである。
即ち0.5g以上の活性炭を用いれば、日常的に生
じ得る範囲のエタノール濃度に対しては、エタノ
ールに対する出力はCO100ppm以下となり誤報の
恐れは小さい。一方活性炭の量を増すと、ガスセ
ンサの通気性が低下し、COへの応答速度が低下
する。活性炭による応答速度の低下が顕著になら
ない範囲は、通常の大きさのガスセンサの場合、
活性炭量を5g以下とすることである。そこでエ
タノールの破過を防止しながら、応答速度の低下
が大きくならない範囲として、活性炭量を0.5〜
5gとした。
The purpose of this invention is to suppress the effects of ethanol vapor and NOx , and to determine the heating cycle and heating temperature suitable for detecting CO. In this invention, SnO 2 containing 1 to 15 mg of a noble metal catalyst (at least one member of Pt, Pd, Rh, Ir, Os, Ru, Au, Ag; the amount added is shown in terms of metal) per 1 g of SnO 2 is used. A gas sensor is made by using a pellet as a gas sensing part and integrating a heater for heating and an activated carbon filter for removing ethanol and NOx .
Activated carbon is used in an amount of 0.5 to 5 g, preferably 0.8 to 3 g, per SnO 2 pellet. In this way, CO gas is detected in the absence of ethanol and NOx . The condition of 0.5 to 5 g for activated carbon was determined based on the size of gas sensors currently on the market, and it is assumed that the gas sensor of this invention is the same size as the gas sensor currently on the market. There is. The lower limit of 0.5 g was determined empirically to prevent ethanol breakthrough even in high-concentration ethanol.
That is, if 0.5 g or more of activated carbon is used, the output for ethanol will be 100 ppm or less for ethanol concentrations in the range that can occur on a daily basis, and there is little risk of false alarms. On the other hand, increasing the amount of activated carbon decreases the gas sensor's permeability and response speed to CO. In the case of a normal-sized gas sensor, the range in which the response speed does not decrease significantly due to activated carbon is:
The amount of activated carbon should be 5g or less. Therefore, the amount of activated carbon should be set at 0.5 to 0.5 to 100,000 to prevent the ethanol from breaking through and not cause a large drop in response speed.
It was set to 5g.

次にタイマー回路を用いて、ガスセンサの加熱
周期と、ガスセンサの抵抗値のサンプリング時期
を制御する。タイマー回路にヒータ電源回路を接
続し、20〜120秒間ガスセンサを250〜400℃に加
熱してヒートクリーニングを行い、ついで30〜
180秒間ガスセンサを60〜100℃に保持する。この
過程を繰り返して、ガスセンサの温度を周期的に
変化させる。ヒートクリーニング温度を250℃以
下に、あるいはヒートクリーニングの時間を20秒
以下にすると、ヒートクリーニングが不充分で
COガスへの応答速度が低下し、COの検出が出来
なくなる。ヒートクリーニング温度を400℃以上
とすると、ガスセンサが経時的に劣化する。ヒー
トクリーニングの時間を120秒以上とすると、ガ
スセンサの加熱周期が長くなり、検出と検出の間
のデツドタイムが増すことになる。ガスセンサの
低温側の温度を60℃以下とすると、COガスへの
応答が遅れ、検出が困難になる。100℃以上では、
H2とCOとの相対感度が低下し、検出精度が低下
する。ガスセンサを低温に保持する時間を30秒以
下とすると、COへの応答が不充分になる。180秒
以上では、ガスセンサの加熱周期が増し、やはり
好ましくない。
Next, a timer circuit is used to control the heating cycle of the gas sensor and the sampling timing of the resistance value of the gas sensor. Connect the heater power supply circuit to the timer circuit, heat the gas sensor to 250 to 400℃ for 20 to 120 seconds to perform heat cleaning, and then heat the gas sensor to 250 to 400℃ for 20 to 120 seconds.
Hold the gas sensor at 60-100 °C for 180 seconds. This process is repeated to periodically change the temperature of the gas sensor. If the heat cleaning temperature is set below 250℃ or the heat cleaning time is set below 20 seconds, the heat cleaning may be insufficient.
The response speed to CO gas decreases, making it impossible to detect CO. If the heat cleaning temperature is 400°C or higher, the gas sensor will deteriorate over time. If the heat cleaning time is set to 120 seconds or more, the heating cycle of the gas sensor becomes longer and the dead time between detections increases. If the temperature on the low-temperature side of the gas sensor is set to 60°C or lower, the response to CO gas will be delayed, making detection difficult. At temperatures above 100℃,
The relative sensitivity between H 2 and CO decreases, and the detection accuracy decreases. If the gas sensor is kept at a low temperature for less than 30 seconds, the response to CO will be insufficient. If it is 180 seconds or more, the heating cycle of the gas sensor increases, which is also not preferable.

タイマー回路のサンプリング信号に基づいて、
ガスセンサを低温に保持する期間内にガスセンサ
の出力をサンプリングする。そしてこのサンプリ
ング値からCOを検出する。なおCOの検出には、
高濃度のCOを直ちに検出することと、低濃度の
COが長時間存在することを検出することの2つ
が重要となる。これらのためには、以下のことを
行うのが好ましい。2つのコンパレータ手段を用
い、高濃度のCOが存在する場合と、低濃度のCO
が存在する場合の2つを検出する。高濃度のCO
が存在する場合、あるいは数回続けて低濃度の
COが存在する場合に、フリツプフロツプ要素を
セツトし、ブザー等の第2警報手段を動作させ
る。同時に、センサの加熱温度を低温側にホール
ドし、またサンプリング信号の間隔を縮めて、デ
ツドタイムを小さくする。さらに低濃度のCOが
存在する場合、LED等の第1警報手段を動作さ
せる。
Based on the sampling signal of the timer circuit,
The output of the gas sensor is sampled during a period in which the gas sensor is held at a low temperature. Then, CO is detected from this sampling value. For the detection of CO,
Immediate detection of high concentrations of CO and low concentrations
Two things are important: detecting the presence of CO over a long period of time. For these purposes, it is preferable to do the following: Two comparator means are used, one in the presence of high concentrations of CO and one in the presence of low concentrations of CO.
Detects two cases where . high concentration of CO
is present, or several times in a row at low concentrations.
If CO is present, a flip-flop element is set to activate a second alarm means, such as a buzzer. At the same time, the heating temperature of the sensor is held on the low temperature side, and the sampling signal interval is shortened to shorten the dead time. Furthermore, if a low concentration of CO is present, a first alarm means such as an LED is activated.

以下に図面を基に、この考案の実施例を説明す
る。ガスセンサ2の構造を第1図に示す。このガ
スセンサ2は、SnO2ペレツト4に、一対のコイ
ル状のヒータ兼用電極(その一方を6として示
す。)を埋設し、2つの金網8a,8bで囲つた
活性炭フイルター10を介して外気を導入するよ
うにしたものである。SnO2ペレツト4は、SnO2
に1g当り3mgのPd(金属換算の添加量、以下同
じ)を添加したものの焼結体である。しかし、
Pdに代えてPtや、Rh、Ru、Au、等の貴金属の
一員もしくは複数員を用いても良い。また添加量
は、SnO21g当り1mg〜15mgの範囲で変化させて
も良い。活性炭フイルター10は、エタノール
や、NO、NO2等のNOXを除くためのもので、こ
こでは1gの活性炭顆粒を用いて構成する。なお
活性炭の粒度はフイルター10の特性にほとんど
影響せず、用いる活性炭の量は0.5〜5g、好ま
しくは0.3〜3gとする。
Examples of this invention will be described below based on the drawings. The structure of the gas sensor 2 is shown in FIG. This gas sensor 2 has a pair of coil-shaped heater electrodes (one of which is shown as 6) embedded in a SnO 2 pellet 4, and outside air is introduced through an activated carbon filter 10 surrounded by two wire meshes 8a and 8b. It was designed to do so. SnO 2 pellet 4 is SnO 2
This is a sintered body in which 3 mg of Pd (added amount in terms of metal, the same applies hereinafter) is added per gram of Pd. but,
Instead of Pd, one or more of noble metals such as Pt, Rh, Ru, Au, etc. may be used. Further, the amount added may be varied within the range of 1 mg to 15 mg per 1 g of SnO 2 . The activated carbon filter 10 is for removing ethanol, NOx such as NO, NO2, etc., and is constructed using 1 g of activated carbon granules here. Note that the particle size of the activated carbon has little effect on the characteristics of the filter 10, and the amount of activated carbon used is 0.5 to 5 g, preferably 0.3 to 3 g.

この装置は、ガスセンサ2を中心とするセンサ
回路、ガスセンサ2のヒータ6等に電力を加える
ためのヒータ電源回路、クロツク信号を発生させ
るためのタイマー回路、およびCOの発生による
危険性を評価するためのアラーム回路等から成つ
ている。
This device consists of a sensor circuit centered around the gas sensor 2, a heater power supply circuit for applying power to the heater 6 of the gas sensor 2, a timer circuit for generating a clock signal, and a sensor circuit for evaluating the danger of CO generation. It consists of an alarm circuit, etc.

第2図にヒータ電源回路12と、センサ回路2
0とを示す。ヒータ電源回路12では、電池14
の出力をツエナーダイオード16で安定化し、そ
の出力Vccを各回路の電源として用いる。つぎに
安定化電源用Ic,Ic1等により、ステツプ可変安
定化電源を構成する。安定化電源用Ic,Ic1の出
力容量を、2つのブーストトランジスタTr1
Tr2により増大させる。安定化電源用Ic,Ic1の出
力を抵抗により分割し、電源用Ic,Ic1の誤差増
幅用入力Nにフイードバツクする。ここで第3図
のタイマー回路30に接続したHC端子からの電
流により、スイツチングトランジスタTr3をオン
オフさせ、誤差増幅用入力Nへのフイードバツク
電圧を変化させる。このようにしてスイツチング
トランジスタTr3のオン時に、電源用Ic,Ic1の出
力を増大させる。
Figure 2 shows the heater power supply circuit 12 and the sensor circuit 2.
0. In the heater power supply circuit 12, the battery 14
The output of the circuit is stabilized by a Zener diode 16, and its output Vcc is used as a power source for each circuit. Next, a step variable stabilized power supply is constructed using the stabilized power supply IC, Ic 1 , etc. The output capacitance of the stabilized power supply Ic, Ic 1 is changed to two boost transistors Tr 1 ,
Increased by Tr 2 . The outputs of the stabilized power supplies Ic and Ic 1 are divided by resistors and fed back to the error amplification input N of the power supplies Ic and Ic 1 . Here, the switching transistor Tr3 is turned on and off by the current from the HC terminal connected to the timer circuit 30 in FIG. 3 , and the feedback voltage to the error amplification input N is changed. In this way, when the switching transistor Tr3 is turned on, the outputs of the power supplies Ic and Ic1 are increased.

電源用Ic,Ic1の出力を交流に変換し、トラン
ス18を介して、ガスセンサ2の2つのヒータ
6,6′に供給し、ガスセンサ2を均一に加熱す
る。
The outputs of the power supplies Ic and Ic 1 are converted into alternating current and supplied to the two heaters 6 and 6' of the gas sensor 2 via the transformer 18, thereby uniformly heating the gas sensor 2.

センサ回路20では、ガスセンサ2に負荷抵抗
RLと電源Vccとを直列に接続する。負荷抵抗RL
に並列に負特性サーミスタ22を接続し、ガスセ
ンサ2の周囲温度依存性を補償する。負荷抵抗
RLへの印加電圧VRLをそのまま、あるいは適当に
分割して、第3図のアラーム回路40へ入力す
る。
In the sensor circuit 20, a load resistance is connected to the gas sensor 2.
Connect R L and power supply Vcc in series. Load resistance R L
A negative characteristic thermistor 22 is connected in parallel with the gas sensor 2 to compensate for the dependence of the gas sensor 2 on the ambient temperature. Load resistance
The voltage V RL applied to R L is input as is or after being divided appropriately to the alarm circuit 40 in FIG. 3.

タイマー回路30では、2つのNAND素子
Ic3,Ic4を用い1.5秒の時定数で発振する発振回路
を設ける。発振回路の出力を2つの10進カウンタ
ーIc5,Ic6へ入力し、100進のカウンター(150秒
周期で作動する。)を設ける。カウンターIc6のQ0
〜Q3の出力を、ダイオードを介して、AND素子
Ic7へ接続する。なおAND素子Ic7の他の入力端子
(HCF)は、アラーム回路40に接続して有り、
ホールド信号がない限り入力端子(HCF)には
ハイの電位が加えられている。AND素子Ic7の出
力(ハイ信号およびロウ信号)を、ヒータ電源回
路12のスイツチングトランジスタTr3に加え、
最初の60秒の間ガスセンサ2を300℃に、次の90
秒の間80℃に加熱する。カウンターIc5,Ic6のク
リア入力に、コンデンサ32、抵抗34からなる
微分回路の出力を接続し、電源投入時にカウンタ
ーIc5,Ic6をクリアさせる。
In the timer circuit 30, two NAND elements
An oscillation circuit that oscillates with a time constant of 1.5 seconds is provided using Ic 3 and Ic 4 . The output of the oscillation circuit is input to two decimal counters Ic 5 and Ic 6 , and a 100-decimal counter (operating at a cycle of 150 seconds) is provided. Counter Ic 6 Q 0
~The output of Q 3 is connected to an AND element via a diode.
Connect to IC 7 . Note that the other input terminal (HCF) of the AND element Ic 7 is connected to the alarm circuit 40.
A high potential is applied to the input terminal (HCF) unless there is a hold signal. Adding the output (high signal and low signal) of the AND element Ic 7 to the switching transistor Tr 3 of the heater power supply circuit 12,
Gas sensor 2 is heated to 300℃ for the first 60 seconds, then 90℃ for the next 60 seconds.
Heat to 80 °C for seconds. The output of a differentiating circuit consisting of a capacitor 32 and a resistor 34 is connected to the clear inputs of the counters Ic 5 and Ic 6, and the counters Ic 5 and Ic 6 are cleared when the power is turned on.

カウンターIc6のQ9出力と、カウンターIc5のQ8
およびQ9出力とをNAND素子Ic8へ加え、ロウ信
号時の最後の3秒間サンプリング信号を取り出
す。サンプリング信号を、ハイ入力で導通する2
つのアナログスイツチIc9,Ic10を介して、アラー
ム回路40へ加える。またカウンターIc6のQ9
力とカウンターIc5のQ9入力を、NAND素子Ic11
へ加え、ロウ信号時の最後の1.5秒間にクロツク
パルスCP2を取り出す。
Q 9 output of counter Ic 6 and Q 8 of counter Ic 5
and Q 9 output to NAND element Ic 8 , and take out the sampling signal for the last 3 seconds of the low signal. Conducting the sampling signal at high input 2
It is applied to the alarm circuit 40 via two analog switches Ic 9 and Ic 10 . In addition, the Q 9 output of counter Ic 6 and the Q 9 input of counter Ic 5 are connected to NAND element Ic 11.
In addition, clock pulse CP2 is taken out during the last 1.5 seconds of the low signal.

アラーム回路40では、センサ回路20の負荷
抵抗RLにバツフアーアンプ42を接続し、入力
容量を増大させる。つぎにアナログスイツチIc10
のスイツチ片S1をサンプリング手段とし、
NAND素子Ic8のサンプリング信号に基づき、サ
ンプリングを行う。
In the alarm circuit 40, a buffer amplifier 42 is connected to the load resistance R L of the sensor circuit 20 to increase the input capacitance. Next, analog switch IC 10
The switch piece S1 of is used as a sampling means,
Sampling is performed based on the sampling signal of NAND element Ic8 .

スイツチ片S1からの入力を、低濃度用コンパ
レータC1に加え、CO濃度が100ppm以上の際に
信号1を、他の際に信号0を発生させる。同様に
高濃度用コンパレータC2により、CO濃度が
500ppm以上の際に信号1を、他の際に信号0を
発生させる。
The input from the switch piece S1 is applied to a low concentration comparator C1, and a signal 1 is generated when the CO concentration is 100 ppm or more, and a signal 0 is generated in other cases. Similarly, high concentration comparator C2 determines the CO concentration.
Generates signal 1 when it is 500ppm or more, and generates signal 0 in other cases.

クロツクパルスCP2により動作するエツジト
リガー型のシフトレジスターIc13に、低濃度用コ
ンパレータC1からの信号を加え、4回分の結果
をシフトレジスターIc13に記憶させる。シフトレ
ジスターIc13の4つの出力をNAND素子Ic14に加
え、4回続けてCO濃度が100ppm以上である時
に、フリツプフロツプ素子FFをセツトする。ま
た高濃度用コンパレータC2の信号1により単安
定マルチバイブレータIc12を動作させ、フリツプ
フロツプ素子FFをセツトする。低濃度用コンパ
レータC1の0信号をシフトレジスターIc13のA
出力を介して取り出し、フリツプフロツプ素子
FFをリセツトする。さらに抵抗44とコンデン
サ46からなる積分回路により、電源投入時にも
フリツプフロツプ素子FFのリセツトを行う。
The signal from the low concentration comparator C1 is added to the edge trigger type shift register Ic13 operated by the clock pulse CP2, and the results of four times are stored in the shift register Ic13 . The four outputs of the shift register Ic 13 are applied to the NAND element Ic 14 , and the flip-flop element FF is set when the CO concentration is 100 ppm or more four times in a row. Furthermore, the monostable multivibrator Ic12 is operated by the signal 1 of the high concentration comparator C2, and the flip-flop element FF is set. 0 signal of low concentration comparator C1 is shifted to A of shift register Ic13
Take out through the output, flip-flop element
Reset FF. Furthermore, an integrating circuit consisting of a resistor 44 and a capacitor 46 resets the flip-flop element FF even when the power is turned on.

フリツプフロツプ素子FFのセツト出力を、ダ
イオードを介して取り出し、サンプリング制御信
号とする。この信号を、NAND素子Ic8,Ic11
加え、セツト時には15秒間隔でサンプリングを行
う様にする。またフリツプフロツプ素子FFのリ
セツト出力(HCF)(セツト時にロウ)をホール
ド信号として用い、セツト時にヒータ電源回路1
2の出力を低電圧側にホールドする。
The set output of flip-flop element FF is taken out via a diode and used as a sampling control signal. This signal is added to the NAND elements Ic 8 and Ic 11 , and sampling is performed at 15 second intervals when set. In addition, the reset output (HCF) of the flip-flop element FF (low when set) is used as a hold signal, and the heater power supply circuit 1 is
Hold the output of 2 to the low voltage side.

シフトレジスターIc13のA出力により、発光ダ
イオード等の第1警報手段48を動作させ、低濃
度のCOガスの存在を表示させる。フリツプフロ
ツプ素子FFのセツト出力により、ブザー50等
の第2警報手段を動作させ、高濃度のCOの存在、
あるいは長時間の低濃度のCOの存在を表示させ
る。ブザー50に代え、燃焼機器の燃焼停止手段
等を用いても良い。
The A output of the shift register Ic 13 operates the first alarm means 48, such as a light emitting diode, to indicate the presence of low concentration CO gas. The set output of the flip-flop element FF activates the second alarm means such as the buzzer 50, and alerts the user to the presence of a high concentration of CO.
Or indicate the presence of low concentrations of CO over a long period of time. Instead of the buzzer 50, combustion stopping means of a combustion device or the like may be used.

次にこの装置の動作を、ガスセンサ2の特性と
ともに説明する。実施例では、SnO2ペレツト4
としてSnO2に1g当り3mgのPdを加えたものを
用いた。そしてペレツト4に、300℃で60秒と80
℃で90秒の熱サイクルを加えた。ここで、触媒を
Pd以外の貴金属に代えても、添加量を1g当り
1〜15mgの範囲で代えても、ペレツト4の特性は
ほとんど変らなかつた。高温側の加熱温度を250
℃以下に、あるいは加熱時間を20秒以下にする
と、ペレツト4のCOガスへの応答速度が低下し
た。高温側の加熱温度を400℃以上とすると、低
温側でのCOへの感度が徐々に低下した。また高
温側に保持する時間を不必要に長くすると、サン
プリングの間のデツドタイムが延びる他に、ペレ
ツト4の熱劣化の原因となつた。従つて高温側の
加熱条件を、温度を250〜400℃に、時間を20〜
120秒と定めた。
Next, the operation of this device will be explained together with the characteristics of the gas sensor 2. In the example, SnO 2 pellets 4
As a sample, SnO 2 containing 3 mg of Pd per 1 g was used. Then, for pellet 4, at 300℃ for 60 seconds and 80 seconds.
A 90 second thermal cycle was applied at °C. Here, the catalyst
Even when noble metals other than Pd were used, and the amount added was changed in the range of 1 to 15 mg/g, the properties of Pellet 4 remained almost unchanged. Set the heating temperature on the high temperature side to 250
When the temperature was below 0.degree. C. or the heating time was below 20 seconds, the response speed of the pellets 4 to CO gas decreased. When the heating temperature on the high temperature side was increased to 400°C or higher, the sensitivity to CO on the low temperature side gradually decreased. Further, if the time for holding the pellets at a high temperature is unnecessarily prolonged, not only the dead time during sampling becomes longer but also causes thermal deterioration of the pellets 4. Therefore, the heating conditions on the high temperature side are 250 to 400℃ and a time of 20 to 400℃.
It was set as 120 seconds.

低温側の加熱温度を60℃以下とすると、COへ
の応答速度が著しく低下し、またペレツト4の抵
抗値の周囲温度依存性も極端に大きくなつた。低
温側の加熱温度を100℃以上とすると、H2とCO
との相対感度が不良となり、H2による誤報が生
じた。つぎに、60〜100℃の温度でのCOへの応答
に要する時間は、30〜120秒程度であつた。従つ
て低温側の保持時間を、応答に要する時間とほぼ
等しい、30〜180秒とした。
When the heating temperature on the low-temperature side was set to 60° C. or lower, the response speed to CO decreased significantly, and the dependence of the resistance value of the pellet 4 on the ambient temperature also became extremely large. If the heating temperature on the low temperature side is 100℃ or higher, H 2 and CO
The relative sensitivity was poor, resulting in false alarms due to H2 . Next, the time required to respond to CO at a temperature of 60 to 100°C was about 30 to 120 seconds. Therefore, the holding time on the low temperature side was set to 30 to 180 seconds, which is approximately the same as the time required for response.

ペレツト4の加熱条件を変えても、エタノール
やNOXによる検出精度の低下を解消することは
できなかつた。そこで1gの活性炭からなるフイ
ルター10を用いたところ、フイルター10の内
部のエタノール濃度は外部の1/100以下に、NOX
濃度は外部の1/20以下となつた。活性炭フイルタ
ー10のNOX吸着能力は、エタノールへのもの
にくらべて低いが、NOXの発生濃度が一般に低
い(通常は30ppm以下で、多くとも50ppm以下)
ので、問題は生じなかつた。
Even if the heating conditions for pellet 4 were changed, the decrease in detection accuracy caused by ethanol and NOx could not be resolved. Therefore, when a filter 10 made of 1 g of activated carbon was used, the ethanol concentration inside the filter 10 was reduced to less than 1/100 of that outside, NO
The concentration was less than 1/20 of that outside. The activated carbon filter 10's NO X adsorption capacity is lower than that for ethanol, but the NO X generation concentration is generally low (usually 30 ppm or less, at most 50 ppm or less).
Therefore, no problem occurred.

エタノールの吸着が飽和すると、フイルター1
0は作用しなくなる。そこで、ガスセンサ2を10
日の間、毎日4時間ずつ3000ppmのエタノールに
さらした。この条件でガスセンサ2をこの実施例
で述べた熱サイクルで加熱し、センサ2の出力を
測定した。家庭内で発生するエタノールの濃度
は、多くとも1000ppm、通常は200〜300ppm以下
で、その持続時間は2〜3時間以下である。従つ
てこの試験は、実際のエタノールの発生状況より
も苛酷なものである。活性炭はエタノールにふれ
てそれを吸着し、放置されることによりエタノー
ルを放出して再生する。20時間の再生ではエタノ
ールの放出は不充分で、フイルター10の能力は
徐々に低下する。
When ethanol adsorption is saturated, filter 1
0 has no effect. Therefore, we installed gas sensor 2 at 10
They were exposed to 3000 ppm ethanol for 4 hours each day during the day. Under these conditions, the gas sensor 2 was heated in the thermal cycle described in this example, and the output of the sensor 2 was measured. The concentration of ethanol generated in homes is at most 1000 ppm, usually less than 200-300 ppm, and its duration is less than 2-3 hours. Therefore, this test is more severe than the actual ethanol generation situation. Activated carbon absorbs ethanol when it comes into contact with it, and when left alone releases ethanol and regenerates it. After 20 hours of regeneration, the release of ethanol is insufficient and the capacity of the filter 10 gradually decreases.

0.5gの活性炭を用いたものでは、エタノール
中でのガスセンサ2の出力は10日後に、CO換算
で約80ppmとなつた。0.8g以上の活性炭を用い
たものでは、10日後の出力はCO換算で50ppm以
下となつた。低濃度でのCOの検出は、100ppmを
中心に50〜200ppmの範囲で行う。エタノールへ
の耐久テストの結果から、0.5g以上の活性炭を
用いれば苛酷な条件でのみ誤報が生じ、0.8g以
上の活性炭を用いればほとんど誤報を除けること
がわかつた。活性炭の量を不必要に増すとガスセ
ンサ2の通気性が低下するので、活性炭の量は多
くとも5g、好ましくは3g以下とする。
In the case where 0.5 g of activated carbon was used, the output of the gas sensor 2 in ethanol was approximately 80 ppm in terms of CO after 10 days. For those using 0.8g or more of activated carbon, the output after 10 days was less than 50ppm in terms of CO. Detection of CO at low concentrations is performed in the range of 50 to 200 ppm, centered around 100 ppm. The results of the ethanol durability test revealed that using 0.5g or more of activated carbon would cause false alarms only under severe conditions, while using 0.8g or more of activated carbon would almost eliminate false alarms. If the amount of activated carbon is increased unnecessarily, the gas permeability of the gas sensor 2 will be reduced, so the amount of activated carbon is set to at most 5 g, preferably 3 g or less.

第4図のフローチヤートにより、この装置の動
作を説明する。電源を投入すると、フリツプフロ
ツプ素子FFと、カウンターIc6,Ic5がリセツトさ
れる。次にカウンターIc6は60秒の間ハイ信号を
発し、ガスセンサ2が高温側に保たれる。ついで
90秒間ガスセンサ2を低温側に保持し、最後の3
秒間にサンプリングが行われる。CO濃度が
500ppm以上では、フリツプフロツプ素子FFが直
ちにセツトされ、100ppm〜500ppmでは、10分間
100ppm以上のCOが存在する時のみフリツプフロ
ツプ素子FFがセツトされる。
The operation of this device will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. When the power is turned on, flip-flop element FF and counters Ic 6 and Ic 5 are reset. Next, the counter Ic 6 generates a high signal for 60 seconds, and the gas sensor 2 is kept on the high temperature side. Then
Hold gas sensor 2 on the low temperature side for 90 seconds, and then
Samples are taken every second. CO concentration
Above 500ppm, the flip-flop element FF is set immediately, and between 100ppm and 500ppm, the flip-flop element FF is set for 10 minutes.
Flip-flop element FF is set only when 100 ppm or more of CO is present.

ここで低濃度用コンパレータC1を中心とした
動作を、第5図に示す。COの人体への影響はCO
濃度のみによるのではなく、CO濃度と時間との
両方による。数千ppm程度のCOにふれると、た
とえ1分以下でも、人体に致命的な影響が生じ
る。これに対する安全率を見込んだ濃度として
500ppmを選び、CO濃度がこの値を越えたことを
検出すると、直ちにフリツプフロツプをセツトし
て警報する。実施例での検出周期は2分30秒で、
最大2分30秒の検出遅れが生じるが、安全率を見
込んで500ppmのCOで検出するので、この遅れは
許容できる。一方100ppm程度のCOの人体への影
響は即時には生じず、長時間低濃度のCOに触れ
つづけることで生じる。低濃度のCOへの環境基
準として、職場や工場の平均CO濃度を50ppm以
下とすることが提案されている。そこで実施例で
は、これよりもやや高めのCO濃度100ppm以上が
10分以上続くことを低濃度COへの検出条件とし
た。このためにシフトレジスターIc13を用い、シ
フトレジスターの4個の出力A〜Dがいずれもハ
イにセツトされることを利用して、低濃度のCO
を検出する。A〜Dの4個の出力がセツトされる
には、2分30秒×4の10分間CO濃度が100ppmを
越えていることが条件になる。サンプリング信号
(ここではCD1として示す。)時のコンパレータ
C1からの信度は、クロツクパルスCP2がハイ
からロウに変化した時点で、シフトレジスター
Ic13のA出力に読み込まれ、クロツクパルスCP2
の毎に、AからB,C,Dと送られ、その後にレ
ジスターIc13から排除される。そしてレジスター
Ic13のA〜Dの出力が全てハイの時にのみ、フリ
ツプフロツプ素子FFがセツトされる。
Here, the operation centered on the low concentration comparator C1 is shown in FIG. The effect of CO on the human body is CO
It depends not only on concentration, but also on both CO concentration and time. Exposure to several thousand ppm of CO, even for less than a minute, can have fatal effects on the human body. As the concentration considering the safety factor for this
Select 500ppm, and when it detects that the CO concentration exceeds this value, it immediately sets the flip-flop to issue an alarm. The detection cycle in the example is 2 minutes and 30 seconds,
There is a detection delay of up to 2 minutes and 30 seconds, but this delay is acceptable because it detects at 500 ppm CO with a safety factor in mind. On the other hand, the effects of CO at levels around 100 ppm on the human body do not occur immediately, but are caused by continued exposure to low concentrations of CO over a long period of time. As an environmental standard for low-concentration CO, it has been proposed that the average CO concentration in workplaces and factories be 50 ppm or less. Therefore, in the example, a slightly higher CO concentration of 100 ppm or more was used.
The detection condition for low concentration CO was that it lasted for 10 minutes or more. For this purpose, a shift register Ic 13 is used, and by using the fact that all four outputs A to D of the shift register are set to high, a low concentration of CO2 is detected.
Detect. In order for the four outputs A to D to be set, the CO concentration must exceed 100 ppm for 10 minutes (2 minutes 30 seconds x 4). The reliability from the comparator C1 at the time of the sampling signal (indicated here as CD1) is determined by the shift register at the moment the clock pulse CP2 changes from high to low.
Read into A output of IC 13 , clock pulse CP2
Each time, the data is sent from A to B, C, and D, and then removed from register Ic13 . and register
Flip-flop element FF is set only when the outputs of A to D of IC 13 are all high.

第4図にもどり、フリツプフロツプ素子FFが
セツトされると、第2警報手段としてのブザー5
0が鳴動し、同時にホールド信号によりセンサ2
を低温側にホールドし、またサンプリング制御信
号により15秒間隔でサンプリングが行われる。そ
してCO濃度が100ppm以下となつた時点で、フリ
ツプフロツプ素子FFがリセツトされ、装置は通
常の状態に戻る。
Returning to FIG. 4, when the flip-flop element FF is set, the buzzer 5 as the second alarm means is activated.
0 sounds, and at the same time sensor 2 is activated by a hold signal.
is held on the low temperature side, and sampling is performed at 15 second intervals according to the sampling control signal. Then, when the CO concentration becomes 100 ppm or less, the flip-flop element FF is reset and the device returns to its normal state.

この考案のCOガス検出装置では、 (1) 活性炭フイルターによりエタノールやNOX
の影響を除き、 (2) COの検出に適した加熱条件を選択してガス
センサの検出精度を向上させる。
This devised CO gas detection device has the following features: (1) An activated carbon filter removes ethanol and NO
(2) Select heating conditions suitable for CO detection to improve the detection accuracy of the gas sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例に用いたガスセンサの断面図、
第2図、第3図は実施例の装置の部分回路図、第
4図は実施例の装置の動作を示すフローチヤー
ト、第5図は実施例の装置の波形図である。 2……ガスセンサ、4……SnO2ペレツト、6
……ヒータ、10……活性炭フイルター、12…
…ヒータ電源回路、20……センサ回路、30…
…タイマー回路、40……アラーム回路、S1…
…サンプリング手段、C1……低濃度用コンパレ
ータ、C2……高濃度用コンパレータ、Ic13……
シフトレジスター、FF……フリツプフロツプ素
子。
Figure 1 is a cross-sectional view of the gas sensor used in the example.
2 and 3 are partial circuit diagrams of the device of the embodiment, FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the device of the embodiment, and FIG. 5 is a waveform diagram of the device of the embodiment. 2...Gas sensor, 4...SnO 2 pellet, 6
... Heater, 10 ... Activated carbon filter, 12 ...
...Heater power supply circuit, 20...Sensor circuit, 30...
...Timer circuit, 40...Alarm circuit, S1...
...Sampling means, C1...Comparator for low concentration, C2...Comparator for high concentration, Ic 13 ...
Shift register, FF...flip-flop element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 SnO2に、SnO21g当たり金属換算で1〜15mg
の貴金属触媒を添加した、SnO2ペレツトと、
SnO2ペレツトを加熱するヒータと、SnO2ペレツ
トに接触するガスからエタノール蒸気とNOX
スとを除去するための0.5〜5gの活性炭からな
る活性炭フイルターとを備えたガスセンサに、負
荷抵抗と電源とを直列に接続したセンサ回路と、 20〜120秒間持続するハイ信号と、30〜180秒間
持続するロウ信号とを交互に発し、ロウ信号を発
する期間内にサンプリング信号を発するタイマー
回路と、 タイマー回路のハイ信号とロウ信号とに基づき
前記ガスセンサのヒータに高低2種の電力を印加
し、ハイ信号時のガスセンサの加熱温度を250〜
400℃とし、ロウ信号時のガスセンサの温度を60
〜100℃とするためのヒータ電源回路と、 タイマー回路のサンプリング信号に基づき、セ
ンサ回路の負荷抵抗への印加電圧を入力信号とし
て取り出すサンプリング手段とを設け、サンプリ
ング手段の出力からCOガスを検出するように構
成したとを特徴するCOガス検出装置。
[Scope of utility model registration claim] SnO 2 contains 1 to 15 mg of metal equivalent per 1 g of SnO 2
SnO 2 pellets added with a noble metal catalyst,
A gas sensor equipped with a heater to heat the SnO 2 pellets and an activated carbon filter consisting of 0.5 to 5 g of activated carbon to remove ethanol vapor and NO A sensor circuit that is connected in series, a timer circuit that alternately emits a high signal that lasts for 20 to 120 seconds and a low signal that lasts for 30 to 180 seconds, and that emits a sampling signal within the period of emitting the low signal; Two types of high and low power are applied to the heater of the gas sensor based on the high signal and low signal of
Set the temperature to 400℃, and set the temperature of the gas sensor at low signal to 60℃.
A heater power supply circuit to maintain the temperature at ~100°C and a sampling means for extracting the voltage applied to the load resistance of the sensor circuit as an input signal based on the sampling signal of the timer circuit are provided, and CO gas is detected from the output of the sampling means. A CO gas detection device configured as follows.
JP18795083U 1983-12-05 1983-12-05 CO gas detection device Granted JPS6095551U (en)

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