JPH0640360B2 - ガス応動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、極めて小さい電力で維持することができる
ガス応動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、実用化されているガス警報器は、ガス検知素子を
ガス検知感度、ガス応答特性等の問題により所定の高温
（例えば、メタン，プロパンの場合、３００℃以上）に
保持する必要があり、消費電力が大きい。このため家庭
用ガス警報器においてはＡＣコード、工業用検知警報器
の検知部については電力用ケーブルを必要とするため、
設置および取扱上不便な点が多い。

これを改善するため、ガス検知素子以外の消費電力を小
さくしたり、ガス検知素子を間欠的に使用したり、パル
ス電源により電力効率を上げる等の手段がとられてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの従来例においては、消費電力を小さくするとい
っても、限度があって所期に目的を達成できる程小さく
はならず、間欠的使用においてはガス検知素子のガス応
答特性の関係上、間欠頻度を多くする必要があり、した
がって、電池で駆動した場合、１年程度維持するのが限
度であるという問題点があった。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、コードレス警報器の実現を可能とし、面倒な電源配
線あるいは高価なケーブ工事を不要にしたガス応動装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、ガス検知素子が所定の高温（以下高温とい
う）より低い温度（以下低温という）で使用した場合、
ガス応答特性，ガス検知感度等の特性の悪化をまねきな
がらもガス検知感度を有する点に着目し、常時は低温に
加熱し、低い濃度のガス（以下トリガガスという）を監
視させ、これを検出したときのみ、高温に加熱し、本来
の検知目的であるより高い濃度のガス（以下目的ガスと
いう）の監視、検出を行わせるものである。

この発明にかかる第１の発明は、低温でトリガガスの検
知を行う低温ガス検知素子を有するトリガガス検知回路
と、常時は周囲温度（以下常温という）におかれトリガ
ガス検知時に高温に加熱される高温ガス検知素子を有す
る目的ガス検知回路と、さらに、トリガガス検知回路の
出力で動作し、高温ガス検知素子を加熱する加熱手段と
からなるものである。

また、この発明にかかる第２の発明は、低温ガス検知素
子の役割と、高温ガス検知素子の役割を同一ガス検知素
子にて行わせるものである。

〔作用〕

この発明にかかる第１およひ第２の発明は、トリガガス
検知回路の低温ガス検知素子がトリガガスを検知したと
きのみ目的ガス検知回路を作動させ、高温ガス検知素子
を加熱して目的ガスを検知できる監視状態とするので、
常時は電力消費の極めて小さいトリガガス検知回路のみ
作動させるだけの電力で作動する。

〔実施例〕

第１図はこの発明にかかる第１の発明の一実施例を示す
ものである。この図で、ｅ_１は低温ガス検知素子で、こ
こではガスを検知すると抵抗値が下がる半導体式ガス検
知素子を用いており、常時は電極ｅｈ−ｅ_０間を流れる
電流のみで加熱されて低温に保たれる。

後述するように、低温ガス検知素子ｅ_１は、低温でガス
を検知すると、ガスの放出特性が悪いため、この間定期
的に高温に加熱し、吸着ガスを放出（以下パージとい
う）して使用している。もちろん放出特性が問題となら
ない検知素子を低温ガス検知素子に使用した場合はこの
機能は不要である。Ｒ_１は当該低温ガス検知素子の負荷
抵抗である。ｅ_２は高温ガス検知素子で、常時は電力の
供給はなく、常温状態におかれ不作動であり、目的ガス
の検知が必要のときのみ加熱されて作動状態となる。ｅ
_３は前記高温ガス検知素子ｅ_２の補償素子であり、負荷
抵抗を兼ねる。ここでは、高温ガス検知素子ｅ_２は補償
素子ｅ_３の必要な接触燃焼式ガス検知素子を使用してい
る。Ｑ_１，Ｑ_１はトランジスタ、ＩＣ_１，ＩＣ_２は比較
増幅器であり、比較増幅器ＩＣ_１の非反転入力は負荷抵
抗器Ｒ_１に接続され、低温ガス検知素子ｅ_１の出力電圧
Ｖ_１が入力され、反転入力は抵抗器Ｒ_２，Ｒ_３に接続さ
れ、比較電圧Ｖ_２が入力される。比較増幅器ＩＣ_２の非
反転入力は補償素子ｅ_３に接続され、高温ガス検知素子
の出力電圧Ｖ_４が入力され、反転入力は可変抵抗器ＶＲ
に接続され、比較電圧Ｖ_５が入力される。Ｒ_２〜Ｒ_７は
抵抗器、ＶＲは可変抵抗器、Ｃ_０はコンデンサ、ＬＥＤ
は発光ダイオード、Ｅは電源、ＴＭはタイマ回路で、常
時は高レベル電圧を出力し比較増幅器ＩＣ_１の出力Ｖ_３
が高レベルとなってから起動し、一定時間毎にワンショ
ットの低レベル電圧をコンデンサＣ_０へ出力する。ま
た、ＤＤはダイオード、Ｐ_１は前記比較増幅器ＩＣ_２の
出力端を示すノード、Ｐ_２は接地電位点を示すノードで
ある。

そして、Ａはトリガガス検知回路で、ｅ_１，Ｒ_１〜
Ｒ_３，ＩＣ_１等で構成される。Ｂは目的ガス検知回路
で、ｅ_２，ｅ_３，Ｒ_５，Ｒ_６，ＶＲ，ＩＣ_２等で構成さ
れる。Ｃは加熱手段で、Ｑ_２，Ｒ_４等で構成される。Ｄ
は警報表示回路でＬＥＤ，Ｒ_７等で構成され、Ｆはパー
ジ回路でＣ_Ｏ，Ｑ_１，ｅｈ等で構成される。

次に動作について説明する。

電源Ｅが投入されると、発光ダイオードＬＥＤ，抵抗器
Ｒ_７を通して、コンデンサＣ_０に充電電流が流れ発光ダ
イオードＬＥＤを点灯させるとともにトランジスタＱ_１
のベースに流れ込みトラナジスタＱ_１はオンとなり、低
温ガス検知素子ｅ_１の電極兼ヒータｅｈに電流が流れ同
素子を高温に加熱する。これにより低温ガス検知素子ｅ
_１にパージがかかる。コンデンサＣ_０が充電されると充
電電流はなくなり、トランジスタＱ_１がオフし、パージ
は終了し発光ダイオードＬＥＤは消灯する。低温ガス検
知素子ｅ_１はヒータ電流による加熱がなくなり、電極間
ｅｈ−ｅ_０の電流のみにより加熱され低温となる。

そして、トリガガスを検知しないとき低温ガス検知素子
ｅ_１の抵抗値は高く、電圧Ｖ_１は比較電圧Ｖ_２より低く
比較増幅器ＩＣ_１の出力Ｖ_３は低レベルとなる。この間
トランジスタＱ_２のベース電流は遮断されＱ_２はオフの
状態を保ち、高温ガス検知素子ｅ_２は電力が供給され
ず、常温状態におかれるとともに不作動状態である。

トリガガスを低温ガス検知素子ｅ_１が検知すると、低温
ガス検知素子ｅ_１の抵抗値が下がり、出力電圧Ｖ_１は上
昇し、比較電圧Ｖ_２を超えると、比較増幅器ＩＣ_１の出
力Ｖ_３は高レベルとなる。すなわち、トリガガス検知回
路Ａから加熱手段Ｃへ出力が出る。またこのときタイマ
回路ＴＭが起動される。トランジスタＱ_２は抵抗器Ｒ_４
を通じてベース電流が流れオンとなり、目的ガス検知回
路Ｂには電源ＥからトランジスタＱ_２を通じて電力が供
給され、高温ガス検知素子ｅ_２および補償素子ｅ_３は高
温に加熱され、作動状態となる。この時、目的ガスがな
い場合、比較電圧Ｖ_５は高温ガス検知素子ｅ_２の出力Ｖ
_４より低く初期的に不変抵抗器ＶＲにより設定されてい
るため比較増幅器ＩＣ_２の出力Ｖ_０は高レベルとなって
いる。

高温ガス検知素子ｅ_２が目的ガスを検知すれば、出力電
圧Ｖ_４は低下し比較電圧Ｖ_５より低くなると、比較増幅
器ＩＣ_２の出力Ｖ_０は低レベルとなり、つまり、ノード
Ｐ_１がノードＰ_２と同じ接地電位になる（具体的には比
較増幅器ＩＣ_２の図示されていない接地端子とノードＰ
_１とが接続される）ので、コンデンサＣ_０に充電されて
いる電荷は、ノードＰ_１，Ｐ_２から発光ダイオードＤＤ
を経て放電する。一方、発光ダイオードＬＥＤと抵抗器
Ｒ_７の直列回路の両端に電源Ｅの電圧を印加して発光ダ
イオードＬＥＤを点灯させ警報を表示する。目的ガスが
なくなれば出力電圧Ｖ_４は比較電圧Ｖ_５より高くなり、
比較増幅器ＩＣ_２の出力Ｖ_０は高レベルへ復帰し、発光
ダイオードＬＥＤは消灯する。コンデンサＣ_０は充電を
開始し、トランジスタＱ_１のベースに充電電流が流れこ
れをオンし、低温ガス検知素子ｅ_１にヒータ電流を流し
高温に加熱し、パージをかける。これによりガス応答特
性の緩慢な低温ガス検知素子ｅ_１の吸着ガスは放出され
る。コンデンサＣ_０の充電完了とともにトランジスタＱ
_１はオフし、低温ガス検知素子ｅ_１はヒータ電流による
加熱がなくなり低温状態へ戻る。また目的ガスがなく、
比較増幅器ＩＣ_１の出力が高レベルの間、タイマ回路Ｔ
Ｍから一定時間毎にワンショットの低レベル電圧が出る
から、すなわち、一定時間毎にノードＰ_１がノードＰ_２
と同じ接地電位になるので、前述した比較器ＩＣ_２から
低レベル電圧が出る場合と全く同じ状態となり、この周
期でコンデンサＣ_０の放充電とともに低温ガス検知素子
ｅ_１にパージがかかる。すなわち同素子に一定のガス放
出特性をもたせ、トリガガス検知と目的ガス検知回路Ｂ
を有効に作動させる。

トリガガスがなくなれば低温ガス検知素子ｅ_１の出力Ｖ
_１は比較電圧Ｖ_２より小さくなり、比較増幅器ＩＣ_１の
出力Ｖ_３が低レベル、トランジスタＱ_２がオフとなり、
目的ガス検知回路Ｂは再び不作動状態におかれ、トリガ
ガス検知回路Ａのみがトリガガスの監視を続行する。

このようにして、低温ガス検知素子ｅ_１がガスを検知
し、トリガガス検知回路Ａから出力が出たときのみ、加
熱手段Ｃを作動させて高温ガス検知素子ｅ_２を加熱して
目的ガス検知回路Ｂを作動可能な状態とし、目的ガスが
なく、トリガガスを検知している間は低温ガス検知素子
ｅ_１に定期的にパージをかけトリガガスの検知をより有
効に行う。

第２図はこの発明にかかる第２の発明の一実施例を示す
もので、ガス検知素子ｅの１個を用いて、第１図の実施
例の低温検知素子ｅ_１と高温ガス検知素子ｅ_２とを兼用
させたものである。つまり、ガス検知素子ｅは、第１図
の低温検知素子ｅ_１と構造や組成は同じであるが、後述
するように、加熱が高低の２つに分かれて行なわれるも
のである。

ガスを検知すると抵抗値が小さくなる特性の熱線型半導
体式ガス検知素子を用いている。回路構成は第１図の実
施例と相違しているところもあるが各部の名称は同じで
ある。

その動作について説明すると、電源Ｅが投入されると発
光ダイオードＬＥＤ、抵抗器Ｒ_７を通して、コンデンサ
Ｃ_０に充電電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤを点灯さ
せるとともに、トランジスタＱ_２のベースに流れ込みト
ランジスタＱ_２はオンとなり、トランジスタＱ_１のベー
ス電流は遮断されオフとなり、ヒータ電流は流れず、ガ
ス検知素子ｅの電極間ｅｈ−ｅ_０の電流のみにより加熱
され、低温ガス検知素子（以下状態により検知素子の名
称を使い分ける）として作動する。

トリガガスを検知しないとき低温ガス検知素子の出力Ｖ
_１は比較電圧Ｖ_２より低く抵抗器Ｒ_３，Ｒ_４により設定
されているため比較増幅器ＩＣ_１の出力Ｖ_３は低レベル
であり、コンデンサＣ_０の充電が完了した後、発光ダイ
オードＬＥＤが消灯し、トランジスタＱ_２がオフとなっ
てもトランジスタＱ_１のベース電流は遮断されるため、
この状態は保持される。

トリガガスを低温ガス検知素子ｅが検知するとその抵抗
値が低くなり、出力電圧Ｖ_１が比較電圧Ｖ_２を超えると
比較増幅器ＩＣ_１の出力Ｖ_３は高レベル電圧となりトラ
ンジスタＱ_１をオンとし、電極兼ヒータｅｈに電流を流
して低温ガス検知素子ｅ加熱し高温とする。これにより
同素子は高温ガス検知素子として作動する。またタイマ
ー回路ＴＭが起動される。

温度が上がり、高温ガス検知素子ｅの抵抗値は低温で作
動していた時より低くなるため、出力電圧Ｖ_１はさらに
上昇しトランジスタＱ_１がオン状態を維持することで高
温ガス検知素子としての作動状態が維持される。

目的ガスがない場合、高温ガス検知素子ｅの出力Ｖ_４は
比較電圧Ｖ_５より低く可変抵抗器ＶＲにより設定されて
いるため、比較増幅器ＩＣ_２の出力は高レベルであり、
ＬＥＤは消灯している。

目的ガスの検知により電極兼ヒータｅｈのａ，ｂ間の抵
抗値が下がり、出力電圧Ｖ_４が比較電圧Ｖ_５を超えると
比較増幅器ＩＣ_２の出力は低レベルとなる。つまり、ノ
ードＰ_１がノードＰ_２と同じ接地電位にになる（具体的
には比較増幅器ＩＣ_２の図示されていない接地端子とノ
ードＰ_１とが接続される）ので、コンデンサＣ_０に充電
されている電荷は、ノードＰ_１，Ｐ_２からダイオードＤ
Ｄを経て放電する。一方、発光ダイオードＬＥＤと抵抗
器Ｒ_７の直列回路の両端に電源Ｅの電圧を印加して発光
ダイオードＬＥＤは点灯し警報表示を行う。

目的ガスがなくなり、比較増幅器ＩＣ_２の出力が“高”
レベルに復帰すると、コンデンサＣ_０の充電電流がトラ
ンジスタＱ_２のベースに流れトランジスタＱ_２をオンに
し、トランジスタＱ_１はオフとなり電極兼ヒータｅｈの
電流は流れなくなり、高温ガス検知素子ｅは低温ガス検
知素子ｅへ移行する。また、目的ガスを検知しない場合
には、比較増幅器ＩＣ_１の出力が高レベルの間、タイマ
回路ＴＭから一定時間毎にワンショットの低レベル電圧
が出るから、この周期でコンデンサＣ_０の放充電、トラ
ンジスタＱ_２のオン，オフとともにトランジスタＱ_１は
定期的にオフ、すなわち、高温ガス検知素子ｅのヒータ
電流を遮断し、低温ガス検知素子として作動させる。こ
のとき、トリガガスの検知がなければ比較増幅器ＩＣ_１
の出力Ｖ_３は低レベルとなり、トランジスタＱ_１のオ
フ、ヒータ電流の遮断が続けられ、低温ガス検知素子ｅ
としての作動状態へ復帰する。

なお、上記におけるトリガガスは目的ガスの低濃度のも
のであることはもちろん各種のガス、水蒸気等をも含む
使い方ができるものはもちろんである。また、ガス検知
素子ｅ_１，ｅ_２，ｅ等は前述したガス検知素子のみなら
ず他の種類のガス検知素子であってもよい。

〔発明の効果〕

この発明にかかる第１および第２の発明は以上詳細に説
明したように、トリガガス検知回路と、目的ガス検知回
路とを備え、常時は消費電力の少ないトリガガス検知回
路のみ作動状態としておき、トリガガスを検知したとき
のみ消費電力の大きい目的ガス検知回路を作動させるよ
うにしたので、従来のように、ガスがない時に消費して
いた無駄な電力を大幅に節減することができる。

またガス雰囲気の存在するときトリガガス検知により目
的ガス検知回路が頻度高く応動し、ガス雰囲気がないと
きは動作しないというガス応動装置として極めて合理的
な動作となる。

そして、高温ガス検知素子が高温になる時間は従来にく
らべて格段と短時間となるため、その疲労を軽減でき、
飛躍的に寿命を延ばすことができる。

また、電源としての電池寿命は５年以上もたせることが
可能となる。

さらに、第２の発明においては、トリガガス検知時の低
温ガス検知素子のガス放出特性が問題とならないこと
と、１個のガス検知素子を使用しているため目的ガス検
知時、トリガガス検知時の消費電力が小さく、電池を電
源とした場合の寿命をさらに、延ばせること、また、電
気回路の簡単化などに大きな利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はこ
の発明の第２の発明の一実施例を示す回路図である。 図中、ｅはガス検知素子、ｅ_１は低温ガス検知素子、ｅ
_２は高温ガス検知素子、ｅ_３は補償素子、Ｑ_１，Ｑ_２は
トランジスタ、ＩＣ_１，ＩＣ_２は比較増幅器、Ｒ_１〜Ｒ
_１１は抵抗器、ＶＲは可変抵抗器、Ｃ_０はコンデンサ、
ＬＥＤは発光ダイオード、Ｅは電源、Ａはトリガガス検
知回路、Ｂは目的ガス検知回路、Ｃは加熱手段である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低温でガス検知を行う低温ガス検知素子を
   有し、当該低温ガス検知素子が低濃度ガスを検知したと
   き出力信号を発するトリガガス検知回路と、常時は不作
   動状態におかれ、前記トリガガス検知回路の出力信号が
   発せられたとき加熱されて作動状態となる高温ガス検知
   素子を有し当該高温ガス検知素子がガスを検知したとき
   ガス検知出力信号を発する目的ガス検知回路と、前記ト
   リガガス検知回路および前記目的ガス検知回路とに電気
   的に結合され前記トリガガス検知回路の出力信号が発さ
   れたとき、前記目的ガス検知回路の高温ガス検知素子を
   加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とするガス応動
   装置。
2. 【請求項２】ガス検知を行うガス検知素子と、当該ガス
   検知素子を低温に保持して低温ガス検知素子としてガス
   検知を行い、低濃度ガスを検知したとき出力信号を発す
   るトリガガス検知回路と、当該トリガガス検知回路の出
   力信号が発せられたとき、前記ガス検知素子を加熱する
   加熱手段と、常時は不作動状態におかれ、前記トリガガ
   ス検知回路の出力信号が発せられたとき、前記加熱手段
   で加熱された前記ガス検知素子を高温ガス検知素子とし
   てガス検知を行わせ、ガスを検知したときガス検知出力
   信号を発する目的ガス検知回路とを備えたことを特徴と
   するガス応動装置。