JPS61209347A - 熱線型半導体式ガス警報器 - Google Patents
熱線型半導体式ガス警報器Info
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- JPS61209347A JPS61209347A JP4840785A JP4840785A JPS61209347A JP S61209347 A JPS61209347 A JP S61209347A JP 4840785 A JP4840785 A JP 4840785A JP 4840785 A JP4840785 A JP 4840785A JP S61209347 A JPS61209347 A JP S61209347A
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- Japan
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- wire type
- power
- gas
- type semiconductor
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、熱線型半導体素子に間欠通電し。
通電直後の過渡現象を利用しエガスの検出を行うガス警
報器に関するものである。
報器に関するものである。
従来からガス検知のための種々のガス検知素子が提案さ
れている。このう、ち、よく使用されるものに接触燃焼
式と半導体式とがある。前者は白金コイルに触媒を焼結
したもので、可燃性ガスを含んだ空気が触媒活性な表面
（約３００’ＣＫｆｆｌｒ、：れている）に接触すると
、漏発下限界以下の濃度であっても可燃性ガスと酸素が
反応し、反応熱が発生するため、白金コイルの温度が上
昇し、その抵抗値が増大するので、この抵抗値変化をブ
リッジ回路等で検出しガスを検知するものである。
れている。このう、ち、よく使用されるものに接触燃焼
式と半導体式とがある。前者は白金コイルに触媒を焼結
したもので、可燃性ガスを含んだ空気が触媒活性な表面
（約３００’ＣＫｆｆｌｒ、：れている）に接触すると
、漏発下限界以下の濃度であっても可燃性ガスと酸素が
反応し、反応熱が発生するため、白金コイルの温度が上
昇し、その抵抗値が増大するので、この抵抗値変化をブ
リッジ回路等で検出しガスを検知するものである。
この接触燃焼式のガス検知素子は、感度特性に直線性を
有するが、長期安定性の点では半導体式のガス検知素子
に劣っている。
有するが、長期安定性の点では半導体式のガス検知素子
に劣っている。
一方、半導体式のガス検知素子は金属酸化物半導体例え
ば５ｎＯｔ ＋ Ｚｎ Ｏなとを一対の電極間に亘つ
又焼結したもので、一方の電極をコイル状に形成してヒ
ータ兼用電極として通常用いる。
ば５ｎＯｔ ＋ Ｚｎ Ｏなとを一対の電極間に亘つ
又焼結したもので、一方の電極をコイル状に形成してヒ
ータ兼用電極として通常用いる。
セし工、ヒータ兼用電極により３００℃〜４００℃の温
度に保っておき、ガス吸着により半導体装置導度が増大
し、両電極間の抵抗値が低くなるのを検出することでガ
ス検知を行う。
度に保っておき、ガス吸着により半導体装置導度が増大
し、両電極間の抵抗値が低くなるのを検出することでガ
ス検知を行う。
この半導体式のガス検知素子は、接触燃焼式に比べ長寿
命で長期安定性に優れており、しかも被毒に対し接触燃
焼式より優れているが、消費電力が大営いため電源トラ
ンスなど電源部の容量が大きくなり、コストが高くなる
。
命で長期安定性に優れており、しかも被毒に対し接触燃
焼式より優れているが、消費電力が大営いため電源トラ
ンスなど電源部の容量が大きくなり、コストが高くなる
。
また後述する熱線型半導体素子忙比べ、電圧依存度が大
業いため性能を上げようとすると定電圧回路が必要にな
るが、消費電力が大きいため定電圧回路のコストが高く
なる。
業いため性能を上げようとすると定電圧回路が必要にな
るが、消費電力が大きいため定電圧回路のコストが高く
なる。
またガスセンサの熱容量が大きいため安定するまでに時
間がかかり、そのため調整に長時間′Ｉｋ：要し、不安
定になり生産性が悪く、さらに温湿度依存度が大きいた
め、温度補償回路が必要となるなどの問題点があった。
間がかかり、そのため調整に長時間′Ｉｋ：要し、不安
定になり生産性が悪く、さらに温湿度依存度が大きいた
め、温度補償回路が必要となるなどの問題点があった。
一方、使用するガス検知素子の種類とは別Ｋ。
ガス警報器の電源として、商用電源または電池が用いら
れている。商用電源の場合忙は電池のように消耗による
交換を必要としないが、コードが邪魔になること、トラ
ンスを用い工電圧Ｙ遍降しなければならないこと等々の
問題があり、また電池を用いる場合は、携帯用に便利で
あるが、消耗のために新しい電池とＷ４繁に交換しなけ
ればならず、これを怠るとガス検知が行われず大事故に
なる等の問題点があっに０ そこで、電池Ｖｔａとするガス警報器において、電池の
寿命を延ばすためＫ、電源の供給ン間欠的に行うものが
提案されている。例えば、実開昭５６−５５９９８号公
報、実開昭５７−５７９４号公報等がその一例である。
れている。商用電源の場合忙は電池のように消耗による
交換を必要としないが、コードが邪魔になること、トラ
ンスを用い工電圧Ｙ遍降しなければならないこと等々の
問題があり、また電池を用いる場合は、携帯用に便利で
あるが、消耗のために新しい電池とＷ４繁に交換しなけ
ればならず、これを怠るとガス検知が行われず大事故に
なる等の問題点があっに０ そこで、電池Ｖｔａとするガス警報器において、電池の
寿命を延ばすためＫ、電源の供給ン間欠的に行うものが
提案されている。例えば、実開昭５６−５５９９８号公
報、実開昭５７−５７９４号公報等がその一例である。
上記実開昭５６−５５９９８号公報では接触燃焼式素子
の触媒劣化ｌ防ぐために二重パルス電源部している。ま
た実開昭５７−５７９４号公報は間欠的に電源を供給し
ていても、基本的には常時通電させているのと同じく接
触燃焼式素子の温度を一定に保とうとするものである。
の触媒劣化ｌ防ぐために二重パルス電源部している。ま
た実開昭５７−５７９４号公報は間欠的に電源を供給し
ていても、基本的には常時通電させているのと同じく接
触燃焼式素子の温度を一定に保とうとするものである。
何れも省電力が目的であり、長時間使用することＫより
触媒劣化が起るものであり、常時センサを加熱する従来
技術の域を超えるものでなかった。
触媒劣化が起るものであり、常時センサを加熱する従来
技術の域を超えるものでなかった。
この発明各文、上記問題点を解決するため忙なされたも
ので、ガス検知素子への供給する電力を節減しながら触
媒の劣化が生じｋくい熱１ｍＷ半導体式ガス書報器を提
供することを目的とする。
ので、ガス検知素子への供給する電力を節減しながら触
媒の劣化が生じｋくい熱１ｍＷ半導体式ガス書報器を提
供することを目的とする。
この発ｄＡＶｃ係るガス警報器は、ガス検知素子として
熱線型半導体素子を用い、この熱線型半導体素子Ｋ、分
単位の周期で秒単位持続させる間欠通電部を介して電力
の供給を行わせ、出力回路によって熱的安定前の過渡時
の出力を検出する構成としたものである。
熱線型半導体素子を用い、この熱線型半導体素子Ｋ、分
単位の周期で秒単位持続させる間欠通電部を介して電力
の供給を行わせ、出力回路によって熱的安定前の過渡時
の出力を検出する構成としたものである。
この発明においては、間欠通電部を介して電源から熱線
型半導体素子に電力が供給される。供給されろ電力は数
分間ごとに数秒というようなごく短時間の電力であるが
、熱線型半導体素子を用いているので、通電された瞬間
からの熱的安定に至る過渡状態中でガス検出が行われる
。
型半導体素子に電力が供給される。供給されろ電力は数
分間ごとに数秒というようなごく短時間の電力であるが
、熱線型半導体素子を用いているので、通電された瞬間
からの熱的安定に至る過渡状態中でガス検出が行われる
。
まず、この発明に用いる熱線型半導体素子について説明
する。
する。
第２図はこの発明に用いる熱線型半導体素子の構成を示
すもので、１は加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電
極となる、例えば１５μｍφ の白金線からなるコイル
状の金属線、２は前記金属線１に密着させｙ、＝ｓｎｏ
、、ＺｎＯ等の金属酸化物半導体であり、これらで熱線
型半導体素子３が構成される。４はリードと支柱兼用の
金属ビンで、これに金属線１の両端が溶着され支持され
ている。
すもので、１は加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電
極となる、例えば１５μｍφ の白金線からなるコイル
状の金属線、２は前記金属線１に密着させｙ、＝ｓｎｏ
、、ＺｎＯ等の金属酸化物半導体であり、これらで熱線
型半導体素子３が構成される。４はリードと支柱兼用の
金属ビンで、これに金属線１の両端が溶着され支持され
ている。
この熱線製半導体素子は、応答速度が極めて速く、初期
安定時間が極めて短い。またヒートショックに強く、消
費電力が少なく、感度が高く、かつ触媒劣化がない等の
特長を有している。
安定時間が極めて短い。またヒートショックに強く、消
費電力が少なく、感度が高く、かつ触媒劣化がない等の
特長を有している。
第２図に示す熱ａｍ半導体素子を用いて構成したこの発
明の一実施例を第１図に示す。
明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、Ｒ１は抵抗器、３Ａは補償素子であり
、熱ｌｔＡ型半導体素子３とともにズリツジ回路を構成
している。なお、補償素子３Ａは第１図の熱線型半導体
素子３と同じ形状であるが、ガスとは反応しないように
表面ｔガラス等で被覆し工いる。Ｅは電池、Ｒ１は信号
検出用の可変抵抗器であり、これらで抵抗値変化の検知
回路１０が構成されるｃｌｌは間欠通電部であり、分単
位の周期で、秒単位持続する通電をくり返す５例えば第
３図に示すよう罠、２〜３分の間隔で１〜２秒間持続す
るパルス状の通電を行うものである。
、熱ｌｔＡ型半導体素子３とともにズリツジ回路を構成
している。なお、補償素子３Ａは第１図の熱線型半導体
素子３と同じ形状であるが、ガスとは反応しないように
表面ｔガラス等で被覆し工いる。Ｅは電池、Ｒ１は信号
検出用の可変抵抗器であり、これらで抵抗値変化の検知
回路１０が構成されるｃｌｌは間欠通電部であり、分単
位の周期で、秒単位持続する通電をくり返す５例えば第
３図に示すよう罠、２〜３分の間隔で１〜２秒間持続す
るパルス状の通電を行うものである。
次に動作について脱Ｍｊる。第３図に示す波形のように
間欠通電部１１Ｙ通じて１〜２秒の間、つまり、いわゆ
る熱的安定前の過渡時Ｉ／ｃおいて、電池Ｅから電力が
供給され又いるとｐＫ被、検ガスが熱縁型半導体素子３
に＊触すると、金属酸化物半導体２は電導度が上がり、
まに熱伝導度も良くなるため温度が下がる。したがつ工
、金属線１の抵抗値も下がる。丁なわち、熱ＩＩｊ型半
導体素子３の抵抗値が低くなり、ブリッジ回路のバラン
スがくずれ工これが可変抵抗器Ｒｊ両両端用力（センサ
出カンとなって表われる。以後、この出力を用いて警報
器、換気扇等を駆動させればよい。
間欠通電部１１Ｙ通じて１〜２秒の間、つまり、いわゆ
る熱的安定前の過渡時Ｉ／ｃおいて、電池Ｅから電力が
供給され又いるとｐＫ被、検ガスが熱縁型半導体素子３
に＊触すると、金属酸化物半導体２は電導度が上がり、
まに熱伝導度も良くなるため温度が下がる。したがつ工
、金属線１の抵抗値も下がる。丁なわち、熱ＩＩｊ型半
導体素子３の抵抗値が低くなり、ブリッジ回路のバラン
スがくずれ工これが可変抵抗器Ｒｊ両両端用力（センサ
出カンとなって表われる。以後、この出力を用いて警報
器、換気扇等を駆動させればよい。
第４図はこの発明忙よるガス検出のデータの一例を示す
もので、横軸は時間（秒）、縦軸はセンサ出力（ｍＶ）
を表わすＣ 曲ＩｗｌＡは空気中での出力を示し、！！源ＯＮの直後
に現われた出力は急激に減擬し工、電源ＯＦＦで零にな
る。
もので、横軸は時間（秒）、縦軸はセンサ出力（ｍＶ）
を表わすＣ 曲ＩｗｌＡは空気中での出力を示し、！！源ＯＮの直後
に現われた出力は急激に減擬し工、電源ＯＦＦで零にな
る。
曲［８はＣＯ２ガスとＨ，ガスの混合ガス中の場合であ
り、ＣＯｔガスは２００ｐｐｍ 、 Ｈ，ガスは４００
１ｍとした混合ガスの場合である。曲線Ａの空気中の場
合と違って出力値が大きくなり１両者のピーク値の差が
ガス濃度Ｋ１１ｆ１当する。
り、ＣＯｔガスは２００ｐｐｍ 、 Ｈ，ガスは４００
１ｍとした混合ガスの場合である。曲線Ａの空気中の場
合と違って出力値が大きくなり１両者のピーク値の差が
ガス濃度Ｋ１１ｆ１当する。
曲＊ＣはＣＯ，ガス１００ ｐｐｍ ＊ Ｈｔガス２０
０２２ｍ の混合ガスの場合である。この場合のピーク
値は曲ｍＡと曲１ＭＢのビークｆ直の丁度中間になり、
ガス検出が正確に行われていることがわかる。
０２２ｍ の混合ガスの場合である。この場合のピーク
値は曲ｍＡと曲１ＭＢのビークｆ直の丁度中間になり、
ガス検出が正確に行われていることがわかる。
第５図はこの発明の一実施例の全体構成な示すブロック
図である。この図で、１０．１１は第１図忙示したのと
同じく検知回路１間欠通電部であり、間欠通１部１１は
、パルス幅と繰返し周期が可変できるパルス発生回路１
２と、このパルス発生回路１２から発生したパルスによ
って制御された軍刀を第１因、第２図に示す熱縁型半導
体素子３に印加するパワーコントａ−ル回路１３とから
なつ工いる。１４はコンパレータで、検知回路１Ｇの出
力とあらかじめ定めた基準値とｔ比較し、その差を出力
する。１５は出力回路で、コンパレータ１４の出力から
ガス濃度が警報レベルかどうかな判断し、警報レベルに
達していれば出力を出す。
図である。この図で、１０．１１は第１図忙示したのと
同じく検知回路１間欠通電部であり、間欠通１部１１は
、パルス幅と繰返し周期が可変できるパルス発生回路１
２と、このパルス発生回路１２から発生したパルスによ
って制御された軍刀を第１因、第２図に示す熱縁型半導
体素子３に印加するパワーコントａ−ル回路１３とから
なつ工いる。１４はコンパレータで、検知回路１Ｇの出
力とあらかじめ定めた基準値とｔ比較し、その差を出力
する。１５は出力回路で、コンパレータ１４の出力から
ガス濃度が警報レベルかどうかな判断し、警報レベルに
達していれば出力を出す。
１６は警報回路、１７はランプ点滅等の警報表示器、１
Ｂはブザー、１９は電源回路である。
Ｂはブザー、１９は電源回路である。
検知回路１０と間欠通電部１１１Ｌよるガス検知動作は
既に述べたとおりである。さて、検出されたガス濃度が
警報レベルに達して出力回路１５から出力が出ると、こ
れが警報回路１８に入り、これから警報表示器１７やブ
ザー１Ｂが駆動される。
既に述べたとおりである。さて、検出されたガス濃度が
警報レベルに達して出力回路１５から出力が出ると、こ
れが警報回路１８に入り、これから警報表示器１７やブ
ザー１Ｂが駆動される。
なお、電源回路１９は各部分へ所要の電源を供給する。
以上説明しによ５にこの発明は、熱Ｉｗ型半導体式ガス
検知素子を用いてガス警報器を構成しているため、ガス
検知素子そのものが応答速度が極めて速く、しかも、接
触燃焼式ガス検知素子のように触媒を利用していないの
で触媒劣化を起すことがない。しかも、この発明では熱
ａ型半導体素子の電源投入直後の過渡現象な利用してい
るので、感度に丁ぐれ、かつ安定性のよいガス検知を行
うことができる。さらに、パルス状の電源を熱線型半導
体式ガス警報器に供給するので、経時安定性や耐被毒性
が良くなると共忙、電源をＯＮ、ＯＦＦすることにより
、零値の安定化がはかれるばかりでなく、省電力の効果
も著しい利点がある。
検知素子を用いてガス警報器を構成しているため、ガス
検知素子そのものが応答速度が極めて速く、しかも、接
触燃焼式ガス検知素子のように触媒を利用していないの
で触媒劣化を起すことがない。しかも、この発明では熱
ａ型半導体素子の電源投入直後の過渡現象な利用してい
るので、感度に丁ぐれ、かつ安定性のよいガス検知を行
うことができる。さらに、パルス状の電源を熱線型半導
体式ガス警報器に供給するので、経時安定性や耐被毒性
が良くなると共忙、電源をＯＮ、ＯＦＦすることにより
、零値の安定化がはかれるばかりでなく、省電力の効果
も著しい利点がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２因はこ
の発明用量いる熱感型半導体式ガス警報器の一例を示す
図、ＷＬ３図はこの発明の電源の波形の一例を示す図、
第４図はこの発明のガス噴出のデータの一例を示す図、
第５図はこの発明の一実施例の全体構成を示すグロック
図である。 図中、１は金属線、２は金属酸化物半導体、３は熱縁型
半導体素子、３Ａは補償素子、４は金属ビン、Ｒｈ は
抵抗器、Ｒ１は可変抵抗器、εは電池、１０は検知回路
、１１は間欠通電部、１５は出力回路である。 し！二・ 第１図 第２図 旦 第３図 第４図 手続補正書（自発） 昭和６０年 ５月１３日
の発明用量いる熱感型半導体式ガス警報器の一例を示す
図、ＷＬ３図はこの発明の電源の波形の一例を示す図、
第４図はこの発明のガス噴出のデータの一例を示す図、
第５図はこの発明の一実施例の全体構成を示すグロック
図である。 図中、１は金属線、２は金属酸化物半導体、３は熱縁型
半導体素子、３Ａは補償素子、４は金属ビン、Ｒｈ は
抵抗器、Ｒ１は可変抵抗器、εは電池、１０は検知回路
、１１は間欠通電部、１５は出力回路である。 し！二・ 第１図 第２図 旦 第３図 第４図 手続補正書（自発） 昭和６０年 ５月１３日
Claims (1)
- 加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電極となる金属線
に金属酸化物半導体を密着して形成してなる熱線型半導
体素子を、電源に負荷を介して直列に接続し、前記熱線
型半導体素子のガス吸着による抵抗値変化を検知信号と
して取出す検知回路を設け、さらに少なくとも前記電源
から前記熱線型半導体素子への電力供給を分単位の周期
で、かつ秒単位持続させる間欠通電部と、前記熱線型半
導体素子の熱的安定前の過渡時の出力を検出する出力回
路を具備したことを特徴とする熱線型半導体式ガス警報
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4840785A JPS61209347A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 熱線型半導体式ガス警報器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4840785A JPS61209347A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 熱線型半導体式ガス警報器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61209347A true JPS61209347A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0426702B2 JPH0426702B2 (ja) | 1992-05-08 |
Family
ID=12802449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4840785A Granted JPS61209347A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 熱線型半導体式ガス警報器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61209347A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01206248A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-18 | Figaro Eng Inc | 不完全燃焼検出方法及びその装置 |
| JPH01206249A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-18 | Figaro Eng Inc | 火災検出方法及びその装置 |
| JPH01206252A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-18 | Figaro Eng Inc | ガス検出方法及びその装置 |
| JPH01316652A (ja) * | 1988-02-02 | 1989-12-21 | Figaro Eng Inc | ガス検出装置 |
| EP1189055A3 (en) * | 2000-09-14 | 2002-11-27 | Riken Keiki Co., Ltd. | Gas detector-alarm employing hot-wire gas sensor |
| JP2006017681A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Noritz Corp | 湿度検出装置 |
| JP2009042166A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | ガス検出装置 |
| JP2009295093A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
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| JP2009295096A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
| JP2009295094A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP4840785A patent/JPS61209347A/ja active Granted
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| JP2009295095A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
| JP2009295096A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
| JP2009295094A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Yazaki Corp | ガス漏れ警報器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426702B2 (ja) | 1992-05-08 |
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