JPH09178687A - ガス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】素子の周囲温度に対して、熱応答速度の大き
い、また温度補正が充分になされたガス検知出力のガス
検知装置を提供する 【解決手段】ガス検知素子Ｄ、補償素子Ｃおよび少なく
とも１つの付加抵抗１４の第１の直列接続体と電源Ｅが
並列接続されてなる回路、または第１の直列接続体とこ
の直列接続体と同じ抵抗値の比とした抵抗の直列接続さ
れた第２の体と電源が並列接続されてなる回路を有する
ガス検知装置であって、前者の回路では付加抵抗に生ず
る電圧を差動増幅器３１により増幅または可変抵抗１５
により分圧し、これを演算回路２１により素子間の接続
点Ｘの電圧と加減算して、後者の回路では付加抵抗に生
ずる電圧と第２の直列接続体の抵抗１６に生ずる電圧の
差を増幅し、これを演算回路により素子間の接続点の電
圧に加減して、素子間の接続点の電圧の温度補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、都市ガス、ＬＰ
ガスあるいは灯油等を燃料とする給湯器等に備えられる
不完全燃焼検知用のガス検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ガス、ＬＰガスあるいは灯油等を燃
料とする給湯器等が不完全燃焼する場合には、一酸化炭
素ガスなどの有毒ガスが発生し、ガス中毒事故の原因と
なり兼ねない。そのような事故の防止のためには、給湯
器の煙道中に一酸化炭素ガスセンサを取り付け一酸化炭
素ガス検知を迅速に行うことは有効である。

【０００３】給湯器の煙道中で一酸化炭素ガス検知をお
こなう場合には、一酸化炭素ガス濃度約3000 ppmに対し
てガス検知できればよく、検知限界濃度が50 ppmと高感
度で高価な一酸化炭素ガスセンサを使用してもよいが、
コスト上無駄なので、家庭用の可燃性ガスセンサである
接触燃焼式ガスセンサを使用することが多い。家庭用の
接触燃焼式ガスセンサが対象としている温度範囲は−20
〜40℃であるが、給湯器に適用される場合の温度範囲は
70〜230 ℃と高く、広域である。この温度範囲は接触燃
焼式ガスセンサに組み込まれている一対のガス検知素子
と補償素子の温度補償範囲を越えていて、温度補償は不
十分となる。この温度範囲に対してもガス検知を可能と
するために、別にガス温度検出用の測温素子を付加しそ
の出力とブリッジ回路の出力とを演算して温度補正を行
っている。ガス検知素子と補償素子を構成する抵抗体が
白金である場合には、それらと同じ温度係数の測温素子
として、一般温度測定用である小型の白金薄膜抵抗体が
用いられている。ガス検知素子、補償素子および測温素
子は、素子間に温度差が生じないように、給湯器の煙道
中に互いに近接して設置される。

【０００４】図13は従来の高温用ガス検知装置の温度補
正ガス検知回路図である。ガス検知素子D と補償素子C
の直列接続体と抵抗11、12の直列接続体および電源Ｅが
並列接続された通常のブリッジ回路に、さらに測温素子
S と抵抗13の直列接続体が並列接続されて高温用ブリッ
ジ回路を成している。ガス検知素子と補償素子の接続点
X の電圧をVx、抵抗11、12の接続点Y の電圧をVyとし
て、検知ガスがないときのVx-Vy をゼロ点出力という。
ガス検知素子と補償素子の抵抗の温度係数は完全に同じ
ではないため、ゼロ点出力は素子の周囲温度が高くなる
と0 ではなくなる、すなわち温度依存性をもつ。ゼロ点
出力を差動増幅器32により適当に増幅してV41 とする
と、V41 を測温素子S と抵抗13との接続点Z の電圧Vz
（周囲温度に対応する温度信号）の温度依存性に等しく
することができる。演算回路22により、V41 と Vz の差
（これらが異符号ときは和）をとれば、その出力はオフ
セットを持っているが温度依存性はない。従って、可燃
性ガスがガス検知素子と接触した場合には、ガス検知信
号のみが変動値として得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の温度補正法で
は、第３の素子（測温素子）をガスセンサに近く設置し
ても、３素子の温度の不均一を避けることは困難であり
温度補正の精度は高くない。また、測温素子として使用
した白金薄膜抵抗体の熱容量がガス検知素子に比較して
大きいために、測温素子の熱応答速度が小さく温度補償
が充分に行われてガス検知動作が開始されるまでに時間
を要するという問題があった。また、第３の素子の増加
によるコストアップも問題である。

【０００６】この発明の目的は、前記課題を解決し、熱
応答速度が大きく、また温度補正が充分になされたガス
検知の精度の高いガス検知装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、ガス検知素子と補償素子とが直列された素子接続
体の少なくとも片側に１個の付加抵抗が接続された直列
接続体と電源が並列接続されてなる回路と、この付加抵
抗の両端の電圧を分圧して調整出力するための可変抵抗
または増幅して調整出力するための差動増幅器と、この
調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続点の電圧とを
加算または減算して演算出力とする演算回路とを有する
ガス検知装置であって、検知ガスがガス検知素子と補償
素子に接触していないときには、前記演算出力が前記２
素子の周囲温度に依存しないように、前記可変抵抗の分
圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節することとす
る。

【０００８】この場合、前記直列接続体は素子接続体の
両側に抵抗値の等しい付加抵抗が接続されたものである
と良い。あるいは、ガス検知素子と補償素子とが直列さ
れた素子接続体の両側に抵抗値の等しい付加抵抗が接続
された直列接続体と電源が並列接続されてなる回路と、
前記素子接続体の両端の電圧を分圧して調整出力するた
めの可変抵抗または増幅して調整出力するための差動増
幅器と、この調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続
点の電圧とを加算または減算して演算出力とする演算回
路とを有するガス検知装置であって、検知ガスがガス検
知素子と補償素子に接触していないときには、前記演算
出力が前記２素子の周囲温度に依存しないように、前記
可変抵抗の分圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節
することとする。

【０００９】あるいは、ガス検知素子と補償素子とが直
列された素子接続体の少なくとも片側に１個の付加抵抗
が接続された第１の直列接続体と、素子接続体を１個の
抵抗とみなしときの第１の直列接続体内の抵抗と同数の
抵抗が接続され、これらの抵抗値の比が第１の直列接続
体における付加抵抗の抵抗値と基準温度でのガス検知素
子と補償素子の抵抗値の和との比に等しい第２の直列接
続体と、電源が並列接続されてなる回路と、第１の直列
接続体の付加抵抗と素子接続体の接続点の電圧と、第２
の直列接続体の第１の直列接続体の抵抗に対応する比の
抵抗と他の抵抗の接続点の電圧との差を分圧して調整出
力するための可変抵抗または増幅して調整出力するため
の差動増幅器と、この調整出力電圧と素子接続体の素子
間の接続点の電圧とを加算または減算して演算出力とす
る演算回路とを有するガス検知装置であって、検知ガス
がガス検知素子と補償素子に接触していないときには、
前記演算出力が前記２素子の周囲温度に依存しないよう
に、前記可変抵抗の分圧比または前記差動増幅器の増幅
率を調節することとする。

【００１０】この場合、前記第１の直列接続体は素子接
続体の両側に抵抗値の等しい付加抵抗が接続されたもの
であると良い。あるいは、ガス検知素子と補償素子の直
列接続の両側に抵抗値の等しい付加抵抗が各１個接続さ
れた第１の直列接続体と、３つの抵抗が直列接続されて
なり、これら３つの抵抗値の比が第１の直列接続体にお
ける抵抗の抵抗値と基準温度でのガス検知素子と補償素
子の抵抗値の和と他の抵抗の抵抗値の比に順を同じくし
て等しい第２の直列接続体と、電源が並列接続されてな
る回路と、第１の直列接続体の素子接続体と付加抵抗の
各接続点の電圧と対応する第２の直列接続体の各２個の
抵抗の接続点の電圧とを減算する２個の演算回路とこの
演算回路の出力差を分圧して調整出力するための可変抵
抗または増幅して調整出力するための差動増幅器と、こ
の調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続点の電圧と
を加算または減算して演算出力とする演算回路とを有す
るガス検知装置であって、検知ガスがガス検知素子と補
償素子に接触していないときには、前記演算出力が前記
２素子の周囲温度に依存しないように、前記可変抵抗の
分圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節することと
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図1 は本発明に係る付加抵抗の両
端の電圧を温度補正に用いる1 付加抵抗のガス検知回路
図であり、(a) は電圧を分圧する場合、(b) は電圧を増
幅する場合である。図2 は本発明に係る付加抵抗の両端
の電圧を温度補正に用いる2 付加抵抗のガス検知回路図
であり、(a) は電圧を分圧する場合、(b) は電圧を増幅
する場合である。

【００１２】図 1では、1 つの付加抵抗14がガス検知素
子D と補償素子C の直列接続( 以下、素子接続体とい
う) の片側に接続され、図 2では2 つの付加抵抗14と素
子接続体の両側に接続されており、これらの直列接続体
には 電源E が並列接続されている。付加抵抗14と電源
E の接続点（アース）の電圧を0 とする。2 つの素子の
接続点をX とし、X の電圧をVxとする。また、付加抵抗
14と素子の接続点をXdとし、Xdの電圧をVdとする。素子
には電流が流れており、素子温度は常に周囲温度より高
い。図 1(a) では、付加抵抗14には可変抵抗15の固定抵
抗側が並列接続されている。可変抵抗15の可変抵抗端子
の分圧比をK11 とする。分圧された電圧を演算回路21に
よりVxに加算または減算し、その出力をV11 とする。図
1(b) では、付加抵抗14の両端の電圧を差動増幅器31に
より増幅率A1で増幅しこの出力電圧を演算回路21により
Vxに加算または減算し、その演算出力をV12 とする。同
様に図 2では、分圧比をK21 、出力をV21 、増幅率をA2
2 、演算出力をV22 とする。Vxには電源電圧の1/2 に対
して、図 2の回路ではオフセットはなく、図 1の回路で
は付加抵抗によるオフセットが生じている。

【００１３】図3 は本発明に係る2 素子の両端の電圧を
2 付加抵抗を温度補正に用いるの2付加抵抗のガス検知
回路図であり、(a) は電圧を分圧する場合、(b) は電圧
を増幅する場合である。図 3(a) では、素子接続体の両
端Xc、Xdに可変抵抗15の固定抵抗側が並列接続されてお
り、可変抵抗15の可変抵抗端子での分圧比をK23 とし、
分圧された電圧を演算回路21によりVxに加算または減算
し、その演算出力をV23 とする。図 3(b) では、素子接
続体の両端Xc、Xdの電圧を差動増幅器31により増幅率A2
4 で増幅し、この増幅出力を演算回路21によりVxに加算
または減算しし、その出力をV24 とする。

【００１４】以上6 ケースを挙げたが、温度補正の方法
は殆ど同じ形式となるので統一して説明する。これら素
子には通常のブリッジ回路におけるように電圧が印加さ
れ電流を流しておくので素子温度は周囲温度より高い。
ガス検知素子D と補償素子C の周囲温度が基準温度( 室
温あるいは25℃) のときの抵抗値をDo、Co、その温度係
数をそれぞれd 、c とし、使用時の素子周囲温度と基準
温度との差をT とし、そのときの素子の抵抗値をD 、C
とする。電源E の電圧は数式の見やすさのため1 とす
る。Do、Coは数Ω前後である。付加抵抗や可変抵抗がガ
ス感度をあまり落とさないように、付加抵抗の抵抗値r
は素子の抵抗値の約 1/ 10とし、可変抵抗15の固定抵抗
値Rvは素子の抵抗値より２桁以上大きくしておく。ま
た、差動増幅器および演算回路の入力抵抗は高いものと
する。

【００１５】数1 に各素子と付加抵抗の直列接続体の抵
抗値、数2 に各接続点の電圧、数３に演算後の電圧を示
す。但しRv>>D 、C による近似を行ってある。

【００１６】

【数１】 ガス検知素子の抵抗値 D ≡Do*(1+d*T) 補償素子の抵抗値 C ≡Co*(1+c*T) １抵抗と２素子の直列抵抗値 Rt1 ≡r+C+D ２抵抗と２素子の直列抵抗値 Rt2 ≡2r+(C+D)*Rv/(D+C+Rv)≒2r+C+D

【００１７】

【数２】接続点Xcの電圧 Vc=r/Rti 接続点X の電圧 Vx=(r+D)ti 接続点Xdの電圧 Vd=1-r/Rt Rtiは Rt1(1抵抗の場合i=1)またはRt2(2 抵抗の場合i=
2)

【００１８】

【数３】 1 抵抗の場合 V11=Vx-K11*Vd=((1-K11)*r+D)/Rt1 V12=Vx-A11*Vd=((1-A11)*r+D)/Rt1 2 抵抗の場合 V21=Vx-K21*Vd=(1-K21)*(r/(1-K21)+D)/Rt2 V22=Vx-A22*Vd=(1-A22)*(r/(1-A22)+D)/Rt2 V23=Vx-(K23*(Vc-Vd)+Vd)=-K23+(2*K23*r+D)/Rt2 V24=Vx-A24*(Vc-Vd)=-A24+((1+A24)*r+D)/Rt2 上式は全て 定数+(M*r+D)/Rt の形式であり、第 2項の
温度依存性を無くせば、温度補正は可能である。第 2項
は次式となるから、

【００１９】

【数４】 (M*r+D)/Rt=(M*r+Do+Do*d*T)/(2r+Do+Co+(Do*d+Co*c)T)
分子と分母が同じ温度依存性であればよく、M および温
度補正後の電圧として次式が得られる。

【００２０】

【数５】 1 抵抗の場合 M= (r*d+(d-c))*Co)*Do/((Do*d+Co*c)*r) V11=V12=Do*d/(Do*d+Co*c) 2 抵抗の場合 M=(2r*d+(d-c))*Co)*Do/((Do*d+Co*c)*r) V21=V22=r*d/(2r*d+(d-c)*Co)D V23=-Do*Co*(d-c)/(2r*(Do*d+Co*c)) V24=V23+1/2 どの電圧も温度T に依存していない。よって、6 ケース
全てにわたって温度補正ができることが判る。

【００２１】いずれの場合も、温度補正後の電圧には素
子の周囲温度が室温での抵抗値Do、Coの他に、それらの
温度係数d 、が含まれるので、これらの値を予め測定し
て求めておく必要がある。これらが既知であれば、先
ず、数５に代入して得られた電圧になるよう実際に補正
後の電圧を測定しながら、分圧あるいは増幅率を調整
し、また加算か減算かを決める。そしてガスセンサの周
囲温度を所定の温度に上げ補正後の電圧が変化しないこ
とを確認する。以上のように、温度補正は精度良くでき
るので、ガス検知出力の精度は高い。また、測温素子を
用いないで温度補正を行うことができるので、測温素子
の熱容量に起因する温度補正の時間遅れは生じない。

【００２２】次に、素子の抵抗値のみ既知で、それらの
温度係数は未知であっても、温度補正が可能なガス検知
回路についてまとめて説明する。図 4は本発明に係る付
加抵抗の電圧と他の抵抗直列体の抵抗の接続点の電圧の
差を温度補正に用いるガス検知回路図であり、(a) は 1
付加抵抗の場合 、(b)は2 付加抵抗の場合である。

【００２３】図 4については2 付加抵抗の場合( 図 4
(a))について説明するが、1 付加抵抗の場合( 図 4(b)
）は付加抵抗14と抵抗16の各1 個とを加えて考えれば
よく、数式は同じ形式である。素子接続体に1 個の抵抗
14を付加した第 1の直列接続体と、抵抗16と可変抵抗17
の接続された第 2の直列接続体と電源E の並列接続回路
である。可変抵抗17を調整することにより、抵抗16、可
変抵抗17の抵抗値の比は、抵抗14、基準温度（室温）で
の素子接続体および抵抗14の抵抗値の比に等しくしてお
くことができる。抵抗14と抵抗16の接続点Xd、Zdの電圧
Vd Vdo の差を差動増幅器31により増幅し、これを素子
間の接続点X の電圧Vxと演算回路21により演算し出力と
する。ガスセンサが基準温度にあるときには各接続点X
d、Xcの電圧Vdo 、Vco は抵抗の接続体の各接続点Zdの
電圧に等しく、ガスセンサが基準温度より高温にあると
きには各接続点Xdの電圧VdはVdo 、Vco とは異なってく
る。従って、各２電圧の減算Vd-Vdoは基準温度では0 で
あり、また温度係数を持つので、これらを用いて、2 素
子の接続点X の電圧Vxの温度補正を行うことができ、温
度補正後の電圧はVxo となる。

【００２４】図 5は本発明に係る2 付加抵抗の電圧と他
の抵抗直列体の2 個の抵抗の接続点の電圧の差を温度補
正に用いるガス検知回路図である。図 4(b) と同じく第
1の直列接続体と第 2の直列接続体から構成されている
のでこれらの説明は省略する。この場合は素子に対して
同じ側に接続されている抵抗14と抵抗16の差( 減算)を
先にしておき、それぞれの出力の差を増幅し、増幅出力
と素子間の接続点の電圧Vxと加算または減算する。

【００２５】以上の3 つの場合について温度補正の計算
結果のみを数6 に示す。各増幅率A3j(j= 1〜3)には、前
記と同じ形式のM が含まれるので表記しない。

【００２６】

【数 6】V31=Vx-A31*(Vd-Vdo) V32=Vx-A32*(Vd-Vdo) V33=Vx-A33*(Vd-Vc-Vdo-Vco) 数6 から判るように、V3j(j= 1〜3)の第 2項は素子の周
囲温度が基準温度であればVxo に等しい。Vxo には素子
の抵抗の温度係数は含まれないので、温度係数が未知で
あっても温度補正ができる。

【００２７】回路の調整は次のように行う。先ず、素子
の周囲温度をを基準温度( 例えば25℃) にしておき、可
変抵抗17を調整してその両端の電圧がそれぞれVdo 、Vc
o に等しくなるようにする。素子間の電圧Vxo を測定し
ておく。素子には電流が流されており素子の温度は周囲
温度より高温である。次に、素子の周囲温度を給湯器に
ガスセンサを取り付けた場合の温度( 例えば150 ℃) に
上げ、Vxを測定しながら、Vxo に等しくなるように、差
動増幅器の増幅率を調整する。以上の手順に従えば素子
の、基準温度での抵抗値も未知であってよい。以上のよ
うに、温度補正は精度良くできるので、ガス検知出力の
精度は高い。また、測温素子を用いないで温度補正を行
うことができるので、測温素子の熱容量に起因する温度
補正の時間遅れは生じない。

【００２８】以上のケースは最も単純で基本的な回路で
あり、Vd、Vcの電圧を温度補正に利用する限り、例えば
Vd、Vcの電圧を別々に増幅あるいは分圧した後、Vxと演
算するなどしても、同じ原理に帰着することは明らかで
ある。また、ガス検知素子と補償素子の位置が入れ替わ
っても同じ動作をすることも明らかである。また、これ
らの回路の電源に、２つの抵抗の直列接続体を並列接続
して、従来のブリッジ回路と同様の回路構成とし、抵抗
間の接続点の電圧をゼロ点出力のオフセット打ち消しあ
るいは警報出力に都合の良いようにオフセットをかける
ように用いても良い。以下に上記の基本回路を応用した
ガス検知装置の実施例を説明する。 実施例１ 図6 は本発明に係る実施例のガス検知装置のガス検知回
路図である。

【００２９】本回路は従来の温度補正の回路のないブリ
ッジ回路に素子直列への2 付加抵抗の1 抵抗の電圧を利
用する場合（図2(b)) を応用したものの変形である。各
素子をはじめ接続点の符号は既に記してあるので説明を
省略する。次のように温度補正を行う。計算の簡明のた
め抵抗11 、12は等しくしておく、Y 点の電圧Vyは1/2
である。先にVy-Vd を差動増幅器31により増幅し、その
出力とVxとを演算回路22により演算して温度補正する。
Vyを先に増幅するのでオフセット電圧Ve1 は前記のV22
とは違い、次式となる( 数6 参照) 。

【００３０】

【数 7】 Ve1 ≡Vx-A22*(Vd-Vy)=V22+A22/2=V22+(1-1/m)/2 ガス検知素子D として白金コイルにパラジウム触媒を担
持したアルミナ担体を付着させた素子を、補償素子C と
して酸化銅触媒を担持したアルミナ担体を付着させた素
子を、230 ℃の空気中に入れ、温度補正の能力を調べ
た。素子の抵抗値は約2 Ωであり、付加抵抗の抵抗値は
0.3 Ω、バランス抵抗の抵抗値は1 kΩ、電源電圧は1.
1Vとした。

【００３１】図7 は本発明に係るガス検知装置の実施例
のブリッジ出力の応答性のグラフである。カーブａは本
発明に係る温度補正をしたブリッジ出力であり、カーブ
ｂは同じ条件で測定した従来の測温素子を用いて温度補
正をしたブリッジ出力である（ブリッジ回路は図13）。
ブリッジ出力の90 %応答時間で比較すると、本発明に係
るブリッジ出力は昇温開始後約6 s で90 %に到達した
が、従来のブリッジ出力は5 min を要している。本発明
の場合は、熱容量の小さい温度ガス検知素子と補償素子
の温度が安定するまでの時間のみであるが、従来の場合
は、熱容量の大きい測温素子の温度が安定するまでの時
間を要しているからである。

【００３２】図8 は本発明に係る実施例の高温定常状態
での出力と25℃での出力の差の周囲温度依存性のグラフ
である。カーブｃは本発明の温度補正した場合、カーブ
ｄは従来の温度補正した場合、カーブｅは温度補正しな
い場合である。温度補正しない場合のカーブは温度が高
いほど0 V から大きく外れているが、温度補正した場合
のカーブは0 V で殆ど変動がない。このように、従来用
いていた測温素子を付加することなく、抵抗の付加だけ
で、同じ温度補正ができるようになった。 実施例２ 図 9は本発明に係る他の実施例のガス検知装置のガス検
知回路図である。

【００３３】これは、前記の２付加抵抗、素子両端の電
圧の分圧の場合（図3(a)) の変形例であり、従来のブリ
ッジ回路と組み合わされている。温度補正は可変抵抗15
の可変接点P の電圧と抵抗11、12の接続点Y の電圧Vyと
演算回路21により演算し、次にこの出力と素子間の接続
点X の電圧Vxとを同様に演算する。温度補正は可変接点
P 位置だけで定まり、2 つの演算の順にはよらない。抵
抗11、12の接続点Y の電圧Vyはゼロ点出力にオフセット
電圧を加えているだけであり、回路構成が1 電源の場合
( 図9 の場合は正) に電源と異符号の出力が生じないよ
うにするためである。前記のV23 にVyが加算されている
ので、出力電圧Ve2 は次式となる。

【００３４】

【数 8】Ve2 ≡Vx-(K23*(Vc-Vd)+Vd-Vy)=V23+Vy 可変接点P の位置を変えることにより、可変接点P の電
圧の温度係数の符号を任意に変えることができる。従っ
て、組み合わされるガス検知素子と補償素子の抵抗の温
度係数の大小に係わらず、演算回路21の演算を差動増幅
器が１個で済む減算回路に限定しておくことができる。

【００３５】可変抵抗15の全抵抗は、素子を流れる電流
に影響が出ないように10 kΩと高抵抗として、その他は
実施例１と同様にして、この回路による温度補正の能力
を調べた。図10は本発明に係る他の実施例の出力の応答
性のグラフである。カーブｆは本発明に係る温度補正を
した出力であり、カーブb は同じ条件で測定した従来の
温度補正をした出力である（ブリッジ回路は図14）。本
発明に係るブリッジ出力は昇温開始後約6 s で90 %に達
したが、従来の温度補正をした出力は5 min を要してい
る。本発明の場合は、熱容量の小さい温度ガス検知素子
と補償素子の温度が安定するまでは短時間であるが、従
来の場合は、熱容量の大きい測温素子の温度が安定する
までに時間を要しているからである。

【００３６】図11は本発明に係る他の実施例の高温定常
状態での出力と25℃での出力の差の周囲温度依存性のグ
ラフである。カーブｇは本発明の温度補正した場合、カ
ーブｄは従来の温度補正した場合、カーブｅは温度補正
しない場合である。温度補正しない場合のカーブは温度
が高いほど0 V から大きく外れているが、温度補正した
場合のカーブは0 V で殆ど変動がない。このように、従
来用いていた測温素子を負荷すること無く、抵抗の付加
のみで同じ程度の温度補正が達成できるようになった。 実施例３ 図12は本発明に係る別の実施例のガス検知装置のガス検
知回路図である。

【００３７】この実施例は、前記の２付加抵抗で素子両
端の電圧の分圧の場合（図6(b)) を従来のブリッジ回路
に適合させている。先ず、可変抵抗17を調整して、接続
点Xcと接続点Zcの電圧を等しくした。次に、差動増幅器
の増幅率を最大とし、2 素子の周囲温度が基準温度のと
き、抵抗11と、可変抵抗12の抵抗値の比を補償素子と抵
抗14の抵抗値の和とガス検知素子と抵抗14の抵抗値の和
の比に等しくなるように、すなわち2 つの出力端子O の
電圧が等しくなるように、可変抵抗12の抵抗値を調整し
た。次に、素子の周囲温度を実際の給湯器に取り付けた
ときと同じに上げて( 例えば150 ℃) 、2 つの出力端子
O 間の電位差が0 となるように差動増幅器31の増幅率を
調整した。

【００３８】調整済のガス検知回路の温度補正能力を調
べた、素子の周囲温度を基準温度から増幅率の調整温度
より高温まで変化させて、調整済のガス検知回路の温度
補正能力を調べたところ、実施例１の図 8と同様変動は
極めて小さかった。前にも記したように、この回路の特
長は、素子の抵抗値とそれらの温度係数が未知であって
も、温度補正の調整が可能なことである。そのため、予
めこれらを精度良く測定しておく必要がなく、ガス検知
装置の製造工程が迅速化した。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ガス検知素子、補償素
子および少なくとも１つの抵抗の直列接続体と電源が並
列接続されてなる回路、またはガス検知素子、補償素子
および少なくとも１つの抵抗の直列接続体とこの直列接
続体と同じ抵抗値の比とした２または３つの抵抗の直列
接続体と電源が並列接続されてなる回路を有するガス検
知装置とし、前者の回路では素子に接続された抵抗に生
ずる電圧を増幅または分圧し、素子の接続点の電圧と加
減算して、後者の回路では素子に接続された抵抗に生ず
る電圧と抵抗の直列接続体の抵抗に生ずる電圧の差を増
幅し、素子の接続点の電圧に加減して、素子の接続点の
電圧の温度補正を行うこととしたため、温度補正の精度
はよく、ガス検知の精度は高い。また、測温素子を用い
ないので、素子自体の温度応答速度より遅くなることは
なく、給湯器の燃焼開始と殆ど同時にガス検知可能であ
り、給湯器の不完全燃焼に関する、安全性は向上する。

【００４０】また、測温素子を必要としないので、ガス
センサ部はガス検知素子と補償素子の２素子で構成され
ればよく、簡単であり、低価格である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る付加抵抗の両端の電圧を温度補正
に用いる1 付加抵抗のガス検知回路図、(a) 電圧を分圧
する場合、(b) 電圧を増幅する場合

【図２】本発明に係る付加抵抗の両端の電圧を温度補正
に用いる2 付加抵抗のガス検知回路図、(a) 電圧を分圧
する場合、(b) 電圧を増幅する場合

【図３】本発明に係る2 素子の両端の電圧を2 付加抵抗
を温度補正に用いるの2 付加抵抗のガス検知回路図、
(a) 電圧を分圧する場合、(b) 電圧を増幅する場合

【図４】本発明に係る付加抵抗の電圧と他の抵抗直列体
の抵抗の接続点の電圧の差を温度補正に用いるガス検知
回路図、(a) 1 付加抵抗の場合 、(b) 2 付加抵抗の場
合

【図５】本発明に係る2 付加抵抗の電圧と他の抵抗直列
体の2 個の抵抗の接続点の電圧の差を温度補正に用いる
ガス検知回路図

【図６】本発明に係る実施例のガス検知装置のガス検知
回路図

【図７】本発明に係る実施例の出力の応答性のグラフ

【図８】本発明に係る実施例の高温定常状態での出力と
２５℃での出力の差の周囲温度依存性のグラフ

【図９】本発明に係る他の実施例のガス検知装置のガス
検知回路図

【図１０】本発明に係る他の実施例の出力の応答性のグ
ラフ

【図１１】本発明に係る他の実施例の高温定常状態での
出力と２５℃での出力の差の周囲温度依存性のグラフ

【図１２】本発明に係る別の実施例のガス検知装置のガ
ス検知回路図

【図１３】従来の高温用ガス検知装置の温度補正ガス検
知回路図

【符号の説明】

Ｄ ガス検知素子 Ｃ 補償素子 Ｓ 測温素子 Ｅ 電源 １１ 抵抗 １２ 抵抗 １２ａ 可変抵抗 １３ 抵抗 １４ 抵抗 １５ 抵抗 １６ 抵抗 １７ 可変抵抗 Ｐ 可変抵抗の可変接点 Ｘ ２つの素子の接続点 Ｘｄ ガス検知素子と抵抗１３の接続点 Ｘｃ 補償素子と抵抗１４の接続点 Ｚｄ ２つの抵抗１６、１７のガス検知素子側の接続点 Ｚｃ ２つの抵抗１６、１７の補償素子側の接続点 Ｚｚ 測温素子と抵抗１３の接続点 Ｙ ２つの抵抗１１、１２の接続点 ２１ 演算回路 ２２ 演算回路 ３１ 差動増幅器 ３２ 差動増幅器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス検知素子と補償素子とが直列された素
   子接続体の少なくとも片側に１個の付加抵抗が接続され
   た直列接続体と電源が並列接続されてなる回路と、この
   付加抵抗の両端の電圧を分圧して調整出力するための可
   変抵抗または増幅して調整出力するための差動増幅器
   と、この調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続点の
   電圧とを加算または減算して演算出力とする演算回路と
   を有するガス検知装置であって、検知ガスがガス検知素
   子と補償素子に接触していないときには、前記演算出力
   が前記２素子の周囲温度に依存しないように、前記可変
   抵抗の分圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節する
   ことを特徴とするガス検知装置。
2. 【請求項２】前記直列接続体は素子接続体の両側に抵抗
   値の等しい付加抵抗が接続されたものであることを特徴
   とする請求項１に記載のガス検知装置。
3. 【請求項３】ガス検知素子と補償素子とが直列された素
   子接続体の両側に抵抗値の等しい付加抵抗が接続された
   直列接続体と電源が並列接続されてなる回路と、前記素
   子接続体の両端の電圧を分圧して調整出力するための可
   変抵抗または増幅して調整出力するための差動増幅器
   と、この調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続点の
   電圧とを加算または減算して演算出力とする演算回路と
   を有するガス検知装置であって、検知ガスがガス検知素
   子と補償素子に接触していないときには、前記演算出力
   が前記２素子の周囲温度に依存しないように、前記可変
   抵抗の分圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節する
   ことを特徴とするガス検知装置。
4. 【請求項４】ガス検知素子と補償素子とが直列された素
   子接続体の少なくとも片側に１個の付加抵抗が接続され
   た第１の直列接続体と、素子接続体を１個の抵抗とみな
   しときの第１の直列接続体内の抵抗と同数の抵抗が接続
   され、これらの抵抗値の比が第１の直列接続体における
   付加抵抗の抵抗値と基準温度でのガス検知素子と補償素
   子の抵抗値の和との比に等しい第２の直列接続体と、電
   源が並列接続されてなる回路と、第１の直列接続体の付
   加抵抗と素子接続体の接続点の電圧と、第２の直列接続
   体の第１の直列接続体の抵抗に対応する比の抵抗と他の
   抵抗の接続点の電圧との差を分圧して調整出力するため
   の可変抵抗または増幅して調整出力するための差動増幅
   器と、この調整出力電圧と素子接続体の素子間の接続点
   の電圧とを加算または減算して演算出力とする演算回路
   とを有するガス検知装置であって、検知ガスがガス検知
   素子と補償素子に接触していないときには、前記演算出
   力が前記２素子の周囲温度に依存しないように、前記可
   変抵抗の分圧比または前記差動増幅器の増幅率を調節す
   ることを特徴とするガス検知装置。
5. 【請求項５】前記第１の直列接続体は素子接続体の両側
   に抵抗値の等しい付加抵抗が接続されたものであること
   を特徴とする請求項４に記載のガス検知装置。
6. 【請求項６】ガス検知素子と補償素子の直列接続の両側
   に抵抗値の等しい付加抵抗が各１個接続された第１の直
   列接続体と、３つの抵抗が直列接続されてなり、これら
   ３つの抵抗値の比が第１の直列接続体における抵抗の抵
   抗値と基準温度でのガス検知素子と補償素子の抵抗値の
   和と他の抵抗の抵抗値の比に順を同じくして等しい第２
   の直列接続体と、電源が並列接続されてなる回路と、第
   １の直列接続体の素子接続体と付加抵抗の各接続点の電
   圧と対応する第２の直列接続体の各２個の抵抗の接続点
   の電圧とを減算する２個の演算回路とこの演算回路の出
   力差を分圧して調整出力するための可変抵抗または増幅
   して調整出力するための差動増幅器と、この調整出力電
   圧と素子接続体の素子間の接続点の電圧とを加算または
   減算して演算出力とする演算回路とを有するガス検知装
   置であって、検知ガスがガス検知素子と補償素子に接触
   していないときには、前記演算出力が前記２素子の周囲
   温度に依存しないように、前記可変抵抗の分圧比または
   前記差動増幅器の増幅率を調節することを特徴とするガ
   ス検知装置。