(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンチップ上にヒータ用抵抗線およびガス検知素子を積層してセンサ本体を形成しておき、電源電池からの電池電圧をパルスによる電圧に変換して前記ヒータ用抵抗線に一定間隔で印加して、その印加電圧でガス検知素子を所定の動作温度まで加熱しその時点のガス検知素子の抵抗値を取り出すことによりガスを検知して警報を出力するガス検知警報器において、
センサ本体に積層して形成された温度検知素子と、
電池電圧を測定する電池電圧検知回路と、
印加電圧がヒータ用抵抗線に印加されていない休止期間の温度検知素子の出力からセンサ本体の周囲温度を測定する温度測定回路と、
予め設定されている印加電圧の印加時間を、その直前に測定された電池電圧および周囲温度にもとづき、ガス検知素子を所定の動作温度まで加熱するのに最適な印加電圧の印加時間に補正する手段と、
を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
【請求項２】
請求項１記載のガス検知警報器において、
電源回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介して接続された昇圧回路と、
前記電池電圧検知回路の測定値を監視し、電池電圧が所定値以下に低下した場合に、前記切換回路を作動させて電源回路の電池電圧を昇圧回路により昇圧させてからヒータ用抵抗線に印加する手段と、
を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
【請求項３】
請求項２記載のガス検知警報器において、
ヒータ用抵抗線に印加される電圧の印加時間を監視し、印加時間が所定値以上に増大した場合に、前記切換回路を作動させて電源回路の電池電圧を昇圧回路により昇圧させてからヒータ用抵抗線に印加する手段と、
を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３記載のガス検知警報器において、
印加電圧、周囲温度および印加電圧印加時間の各値を監視する手段と、
印加電圧および周囲温度の変化が各値ごとに設定されている範囲内である場合には、電池電圧検知回路による電池電圧の値の測定動作および温度測定回路による周囲温度の値の測定動作を一定期間停止させるとともに印加電圧印加時間を保持する手段と、
この停止させる一定期間にわたり、保持した印加電圧印加時間により印加電圧で印加する手段と、
を備えたことを特徴とするガス検知警報器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用のガス漏れ警報器、火災警報器等に用いられる電池駆動式の薄膜ガスセンサの温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、既に、家庭用のガス漏れ警報器、火災警報器等に用いられる電池駆動式の薄膜ガスセンサを、特願平９−２４８６２９号として出願している。これは、ガス検知素子として、還元性ガスの検出が可能な酸化スズ等の金属酸化物半導体の薄膜をシリコンチップ上に形成し、同時に、ガス検知素子を加熱するためのヒータ用抵抗線を前記薄膜に積層してセンサ本体を構成するとともに、一定間隔でパルス状の電圧を前記ヒータ用抵抗線に印加することでガス検知素子を動作温度まで間欠的に加熱して、動作温度まで昇温されている間のガス検知素子の抵抗を測定することで、検出ガスの有無の判定およびその濃度を測定するものである。
【０００３】
この薄膜ガスセンサは、シリコンの微細加工技術を用いて、ガス検知素子およびヒータ部をシリコンチップ上に可能な限り小型に形成したことにより、それらの熱容量を微小な値にしたものである。それにより、パルス電圧を間欠的に印加して加熱し、微小時間だけ動作温度に保持してガス検知の動作をさせることが可能となって、消費電力が著しく削減され電池による長期間の駆動が実現できた。
その結果、この薄膜ガスセンサを電池駆動のガス漏れ警報器または火災警報器に用いた場合に、電池の交換寿命を５年にすることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した薄膜ガスセンサは、ガス検知素子を所定の動作温度まで昇温させるために、パルス状の電圧をヒータ線に印加しているが、ガス検知素子およびヒータ線へ供給される電気エネルギは、印加電圧が一定であれば周知のようにパルスの幅（印加時間）に比例する。そこで、薄膜ガスセンサの熱容量および設置環境等に応じて最適なパルス幅が、予め計算や実験により設定される。
【０００５】
しかしながら、このようにパルス幅を一定にして、毎回同量の電気エネルギをガス検知素子およびヒータ部へ供給していると、設置場所の雰囲気温度が変動して高温になるとそれに応じてガス検知素子の温度が上昇しすぎて動作範囲の温度帯を越える場合も生じてくる。同様に、雰囲気温度が変動して低温になるとそれに応じてガス検知素子の温度の上昇が抑えられ動作範囲の温度帯に達しない場合も生じてくる。このように、上述した薄膜ガスセンサでは、設置雰囲気の大幅な温度変動には追随できないことがあるため、設置条件が限定される場合があった。
【０００６】
さらに、印加電圧が電池の消耗や雰囲気温度の低下により変化すると、供給される電気エネルギ量も減少して、ガス検知素子の加熱能力が低下する。この対策として電源回路中に定電圧回路を設置することで解決することも可能であるが、定電圧回路を設置すると電力のロスが生じて、電池エネルギの効率的な利用という面からすると、好ましいものではない。
【０００７】
【解決を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、
シリコンチップ上にヒータ用抵抗線およびガス検知素子を積層してセンサ本体を形成しておき、電源電池からの電池電圧をパルスによる電圧に変換して前記ヒータ用抵抗線に一定間隔で印加して、その印加電圧でガス検知素子を所定の動作温度まで加熱しその時点のガス検知素子の抵抗値を取り出すことによりガスを検知して警報を出力するガス検知警報器において、
センサ本体に積層して形成された温度検知素子と、
電池電圧を測定する電池電圧検知回路と、
印加電圧がヒータ用抵抗線に印加されていない休止期間の温度検知素子の出力からセンサ本体の周囲温度を測定する温度測定回路と、
予め設定されている印加電圧の印加時間を、その直前に測定された電池電圧および周囲温度にもとづき、ガス検知素子を所定の動作温度まで加熱するのに最適な印加電圧の印加時間に補正する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、
電源回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介して接続された昇圧回路と、
前記電池電圧検知回路の測定値を監視し、電池電圧が所定値以下に低下した場合に、前記切換回路を作動させて電源回路の電池電圧を昇圧回路により昇圧させてからヒータ用抵抗線に印加する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、
ヒータ用抵抗線に印加される電圧の印加時間を監視し、印加時間が所定値以上に増大した場合に、前記切換回路を作動させて電源回路の電池電圧を昇圧回路により昇圧させてからヒータ用抵抗線に印加する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２または請求項３記載の発明において、
印加電圧、周囲温度および印加電圧印加時間の各値を監視する手段と、
印加電圧および周囲温度の変化が各値ごとに設定されている範囲内である場合には、電池電圧検知回路による電池電圧の値の測定動作および温度測定回路による周囲温度の値の測定動作を一定期間停止させるとともに印加電圧印加時間を保持する手段と、
この停止させる一定期間にわたり、保持した印加電圧印加時間により印加電圧で印加する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、パルスと記載される波形は必ずしもステップ状の波形に限らず、サーマルストレスを緩和する目的でステップ波形以外の種々の波形を含むものとする。
図１は本発明が適用された電池式ガス漏れ警報器の実施形態の構成を示す図である。この種のガス漏れ警報器は家庭内に設置され、燃料ガスのガス漏れや不完全燃焼時に発生するＣＯガスの発生を検知し、ブザーや音声で危険な状況にあることを通知する機能を持った装置である。
一般に、従来型のガス漏れ警報器は商用電源や外部から供給される直流電源を用いて稼動している。しかし、本発明にかかるガス漏れ警報器は、図１に示されるように電池７を電源にしており、標準状態での使用であれば、約６年の間稼動できる機能を実現したものである。
【００１２】
ガス漏れ警報器はＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１で集中的に制御される。
ガス検知素子であるところのガスセンサ２は、シリコンの製膜技術を用いてシリコンチップ上に形成された極めて小型で熱容量の小さなセンサである。同様にしてシリコンチップ上のガスセンサ２に近接して、ヒータ用抵抗線（以下、ヒータと略称する。）３が形成されており、ガスセンサ２によりガスを検知しようとするときは、ヒータ３に数十ｍｓの期間、通電すればガスセンサ２は所定の動作温度まで加熱される。一般的には、ガス漏れの検知は２０秒内に検知できれば能力的に充分であるので、１０数秒に１回の割合で、数十ｍｓの通電をすれば良い。
そのため、通電される期間は、通電されない期間に比べて極めて小さい比率となり、実際のエネルギ消費量は極めて小さく、電池駆動に適した構成となっている。
【００１３】
このガスセンサ２は対象とするガスの種類に応じて反応しやすい温度が存在するため、ガスセンサ２の近くに薄い膜状の温度センサ４が設けられて、ガスセンサ２の温度が測定される。温度検知素子であるところのこの温度センサ４は、白金を素材にして形成されているので安定した温度の計測ができる。ヒータ３はＣＰＵ１の制御により一定時間、電気エネルギが与えられて加熱され温度上昇する。この温度変化を検出するために、温度センサ４、抵抗Ｒ２〜Ｒ４によりブリッジを構成し、温度センサ４の抵抗値の変化を検出して増幅器Ａｍｐ１で増幅し、比較器Ｃｐ１に入力する。
【００１４】
比較器Ｃｐ１の他方の入力端子には、ＣＰＵ１のＤＡ変換機能を持ったアナログ出力端子が接続され、温度センサ４からの出力が所定のレベルに達しているかどうかが判定できる。これらにより、温度測定回路が構成される。また、ガスセンサ２が周囲温度まで低下した状態で、温度を測定することで、周囲温度も測定される。なお、この温度測定回路における、レベル検知機能は一般的な方法であるので動作の詳細な説明は省略する。これらの構成によりメタンセンサ回路が構成される。
【００１５】
また、回路全体の＋側電源部には、出力電圧１Ｖの定電圧回路５が接続されており、この定電圧回路５は電池電圧により駆動される。１Ｖの回路電圧はガスセンサ２にも抵抗Ｒ１を介して印加されている。ガス濃度が低い状態ではガスセンサ２の抵抗値は高い値を保持しているが、ガス濃度の上昇とともにその抵抗値は低くなる。ガスセンサ２の端子電圧はガス濃度を検知する比較器Ｃｐ２の一方の入力端子に接続されている。この比較器Ｃｐ２も、温度センサ用の比較器Ｃｐ１と同じように、ＣＰＵ１のＤＡ変換機能を用いてガスセンサ２からの信号のレベルを検知できる。このガスセンサ２は燃料ガスの主成分であるメタンガスを検知する。
【００１６】
これとは別に、ほぼ同じ回路構成をしたＣＯセンサ回路６も接続されているが、機能構成が同一であるので説明を省略する。なお、ＣＯセンサ回路６のブロックにはガスセンサのバラツキ吸収用の端子が接続されているが、これはメタンセンサ回路側にも設けられている。つまり、ガスセンサの製造上のバラ付きで、ガスへの反応能力に大きな違いがある場合には、ガスセンサ２の例であれば、抵抗Ｒ１の値を等価的にＣＰＵ１の出力ポートの動作状況によって変更制御する回路である。
【００１７】
また、設定濃度以上のガスをＣＰＵ１がソフトウェアの動作によって検知すると、ＣＰＵ１から音声ＬＳＩ１３に音声の発生を指示する。指示を受けた音声ＬＳＩ１３が、所定の音声信号を増幅器１４を介してスピーカ１５へ送ることで音声による警報が出力される。
この音声ＬＳＩ１３は市販のＬＳＩであり、多くの電子装置に使用されているのでその機能の詳細説明は省略する。また、ガスセンサのどちらがガスを検知したかによって、発生する音声内容が異なってくる。その理由は、対象のガスの性格によって、検知後の対応処置が異なるからである。
【００１８】
また、その検知レベルが警報レベルには達しないが、プレアラームとして報知できれば、それに応じた初期的な処置をすることが望ましいこともある。その場合には音声を発生せずに、例えば、ＬＥＤなどの表示だけで通知する機能を持たせることがある。そのための表示器は図示していないが必要に応じて追加すれば良い。このＬＥＤへの通電電流は２〜１０ｍＡ程度もあれば充分に認識可能な表示ができる。これに対して、音声を発生する場合は１００ｍＡ以上の電流が必要であるので、その音声警報の電流消費分の一部をこのプレアラームに用いても電池寿命には大きな影響を与えることがない。
【００１９】
なお、図１では音声発生による電池電圧の変動を吸収するために、電圧の安定機能を持った音声用電源回路１２が設けられている。また、ＣＰＵ１には電池電圧検知回路８が設けられ、電池電圧の状況を検知している。この機能は電池電圧が所定の値より低下すると、ガスセンサの検知能力が不足したり、発生する音声警報のレベルが不足するおそれがあるからである。
電磁ラッチ９，１０は、検知結果を表示する表示板１１等を切り換えるために設けられたものであり、ガス漏れ状態が検知されると、電磁コイルを短時間通電して表示板１１等をガス検知の表示に切り替えるものである。
【００２０】
例えば、ガス漏れのない状態では緑や青の表示にしておき、ガス漏れ状態を検知すると、危険のイメージに近い色である赤、橙などを示すように、機械的な機構を用いて表示板１１等の切り替えを行う。この機能には種々の実現方法があるが、説明を省略する。
ＥＥＰＲＯＭ１６は電気的に書き換えのできるメモリである。このメモリ１６にはガスセンサ２のヒータ加熱制御条件やガスを検知するセンサレベルの設定値などを内蔵し、ＣＰＵ１が読み出してセンサ回路の制御に使用する。
【００２１】
図２はガスセンサ部の構成モデルを示した図である。電池式ガス漏れ警報器に使用するセンサは、まず低消費電力型でなければならない。そこで、シリコンの微細加工技術を使用して、シリコン上にタングステンなどの抵抗体を薄膜技術を用いてヒータ３を形成し、その付近または絶縁した上層部にＳｎＯ２の薄膜を形成してガスセンサ２とする。ヒータ３はリード線を介して端子ｈ１，ｈ２に、ガスセンサ２はリード線を介して端子ｇｓ１，ｇｓ２に接続されている。
【００２２】
これらの製造工程では、ガスに反応しやすくするための触媒技術も使用される。また、ガスセンサ２の近くに白金抵抗体で温度センサ４が形成され、リード線を介して端子ｔ１，ｔ２に接続されている。これらは、すでに説明した図１のガスセンサ２、ヒータ３、温度センサ４の各素子を構成する。これらの素子は極めて小型であり、ヒータ３の加熱時定数も数十ｍｓであり、短時間で所定の温度まで加熱することができるので、電池を電源としても長期間の使用が可能である。
【００２３】
図３は、図２で示したガスセンサ部に印加された電圧と温度変化の関係を示す説明図である。パルスはヒータ３への電池電源から数十ｍｓの幅を持った電圧パルスである。図に示すように、ヒータ３への電圧パルスの印加によって、ヒータ３が加熱され、その熱が伝えられてガスセンサ２が温度上昇する。この温度上昇はすでに説明したように、センサ部全体の熱容量が極めて小さいので、短時間で温度上昇を開始する。最初は直線ｌの立ち上がりで温度上昇し、温度上昇とともに周囲への熱放散が始まり、上昇カーブが緩やかになる。パルスによる印加が無くなると、若千の時間遅れの後にガスセンサ２の温度も低下し、加熱前の常温の状態に戻る。
【００２４】
ガスセンサ２は検知対象ガスの種類に応じて反応しやすい温度が存在するので、ヒータ３への電圧印加は、その最適な動作温度まで、加熱するようにパルス幅が選択される。検知対象ガスの反応には若千の時間遅れが存在するので、実際のセンサ温度上昇とガスの反応性の状況に合わせてガスセンサ２の計測タイミングが設定される。このタイミングの設定は、パルスのタイミングとの対比に応じて設定されるのが一般的である。
【００２５】
なお、実際のガスセンサ２自身の温度はそのままでは計測できないため、ガスセンサ２付近に設けた温度センサ４からの信号を図１に示した温度検知回路に入力することで間接的に検出するが、ガスセンサ２の温度と計測した温度センサ４の出力には時間的な遅れから誤差が存在する。このため、実際の計測タイミングの設定は、計算機を使用して熱的な挙動をシミュレーションして決定する。この他、ガスの反応時間特性の結果や上記の温度センサの計測データを参照して、安定したガス検知をするために、どのようなタイミングで測定するのがよいのかを事前の技術検討結果を考慮して決定する。
【００２６】
ガスセンサ２の温度を変更するには、パルス幅を変更したり、印加電圧の大きさを変更することで実現が可能である。
図４は、ヒータ２に印加する電圧パルスの他の例を示す説明図である。図（ａ）はガスセンサ２の温度を実線で示し、温度センサ４の出力を破線で示している。ここでは、ガス検知の計測タイミングを幅広くするために、図（ｂ）〜図（ｄ）のようなパターンの印加パルスを用いる。図（ｂ）のパターンは、後半のｔ１からｔ２の間のパルス印加を断続的に行うことで、センサ温度のピークを幅広くしたものである。
【００２７】
すなわち、このパターンの印加はガスセンサ２から放散される熱エネルギと同量の電気エネルギを継続的に供給することによって、ガスセンサ２のガス検知に適した温度の安定期間を長くするものである。図（ｃ）のパターンは、開始部の０からｔ１までの間と終了部のｔ２からｔ３までの間のレベル変化をアナログ的に制御してガスセンサ２へのヒートショックを和らげるとともに、センサ温度の計測の安定性を高めるように制御するするものである。図（ｄ）のパターンは、図（ｂ）のｔ１からｔ２のまでの断続パルス部分をアナログレベル制御に換えたものである。
【００２８】
図５は、ガスセンサ部の周囲温度とガスセンサ部を目標温度まで加熱するに必要なエネルギの関係を示す図である。図３に示したような固定された幅からなるパルスによる電圧印加では、周囲温度の影響で実際に到達するセンサ温度は変化してしまう。この関係を示したのが図５である。一般的に、メタンセンサの反応特性は４００℃程度の場合が良い。一方、ＣＯガスセンサの反応特性は１５０℃前後の場合が良い。
【００２９】
このような目標温度を得るために、温度センサの出力を常に測定して一定の温度範囲になるように制御することが可能である。しかし、そのためには、センサ出力の計測を数ｍｓで実行する必要があり、高速な計測回路が必要になる。また、常時計測処理を実行するのでは回路での消費電力が大きくなり、大きく電池を消耗してしまう。特に、高速な計測回路では消費電力も大きくなるので、回路実現のための価格と消費電力の両面から実用的ではない。
【００３０】
そこで本発明では、安価で、しかも消費電力の小さい回路で加熱の制御をするために、図５に示される目標センサ温度と周囲温度の差分に相当するエネルギの関係を記憶しておき、周囲温度を測定してその値に応じた量の電気エネルギを注入することで、比較的簡単な制御で目標のセンサ温度が得られるようにしたものである。図５からも分かるように、ガスセンサ部分を目標温度まで加熱するのに必要なエネルギ量は、周囲温度により大きく変動する。
【００３１】
特に、目標温度を低温の１５０℃とすれば、周囲温度の影響はより大きくなる。そこで、周囲温度を計測し、その目標との差を計算し、その値に比例した時間幅のパルス印加を行うことで、目標とするセンサ温度を、高精度で得ることができる。具体的には図３のヒータの印加時間ｔ１を上記の目標温度と周囲温度との差に合わせて設定する。あるいは、標準の周囲温度から目標温度との差に合わせて基準となる印加時間を設定してＣＰＵ１に記憶しておき、計測した周囲温度と標準周囲温度の差分に応じて、基準印加時間の長さを補正するようにしても良い。
【００３２】
ただし、上記の温度差に合わせた加熱制御では、放熱条件やサーマル的な容量、時間遅れなどの諸条件を考慮していない。従って、単純な温度差の比例関係だけでなく、特定な補正係数などの組込みを図ることが精度向上にとっては必要になる。また、ヒータの加熱条件の大きな変動要因に電池電圧の変化がある。電池電圧は電池の残存容量や周囲温度によって変化する。一般に、残存容量の減少とともに電池電圧は低下し、周囲温度の高まりとともに電池電圧は上昇する。なお、図１では、電池７の電圧は、電池電圧検知回路８により計測されてＣＰＵ１に入力される。
【００３３】
電池電圧と加熱エネルギの関係は、ヒータ抵抗値が一定であるとすれば、ヒータへの印加電圧値の二乗に比例する関係にある。この関係を図６に示している。実際には、金属系のヒータ材料を使用すると、温度上昇とともにヒータ抵抗の値も変化してくる。そのため、これらの温度特性の影響を補正して加熱制御することが望ましいが、実際の制御ではこれらの影響以外に、ヒータの製造上のバラツキ、周囲の取り付け状況など種々の変動要因があり、計算で制御パラメータを決めるよりも、実際の測定値から制御用のパラメータを決める方が容易である。
【００３４】
従って、図３に示したようなヒータ印加のパルス幅ｔ１も電池電圧の影響と周囲温度の影響を考慮して補正することが必要である。そのために、種々のデータを測定して補正パラメータを作成し、それを用いた補正方法を図１で示したＣＰＵ１のソフトウェア内に持たせておく。多くの場合、この補正パラメータは実験的に決定される。ここでは電池電圧と周囲温度をパラメータとしてヒータの温度制御がオープン制御で行われる。
【００３５】
なお、温度センサを常時使用して自動のフィードバック制御手段を用いてヒータを制御するのであれば、変動要因である電池電圧や周囲温度の影響は自動的に吸収されて安定な温度制御が実現できる。しかし、この方法は前述したように、価格と消費電力の点で問題があり、家庭用のガス漏れ警報器のように小型で安価なことが必要条件の装置には、現状では使用できない。
【００３６】
また、この消費電力を少なくする目的のために、図１では、電池７からの＋側電源をヒータ３に直接接続し、−側にはＣＰＵ１からの指令で開閉制御されるドライバ回路Ｄ１を接続することにより、電池７から直接エネルギを供給している。電池７の電圧変動が大きいので、その変動を吸収しようとすると、定電圧回路を設ければ制御の安定性は容易に実現できる。しかし、効率の点を考慮すると、定電圧回路でのエネルギロスが大きいため好ましいものではない。
【００３７】
また、考慮すべき事項の一つに電池電圧はリチウム電池で３Ｖと低いことも問題の一つである。つまり、電池自体の電圧が低いために定電圧回路の効率が悪く、エネルギロスが大きくなると言う問題である。さらに、電池を直列接続して電圧を高めることも考えられるが、全体の回路での消費電力を増加させてしまうとともに、安定で危険性の少ないことが必要な電池使用方法に反するので、電池の直列接続は避けるべきである。
【００３８】
そこで、電池電圧の低下の対策として、図７に示すように昇圧機能付定電圧回路２０を設けた。この図は、図１の構成のＣＰＵ１、電池７、ヒータ３からなるヒータ駆動回路部分を取り出して、新規な昇圧機能付定電圧回路２０を回路切換のためのトランジスタＴ１０〜Ｔ１２とともに接続したものである。すなわち、電池７を効率良く使用するために、ヒータ３にトランジスタＴ１０，Ｔ１１を介して、定電圧回路２０を接続しておき、ＣＰＵ１がトランジスタＴ１１，Ｔ１２を切換ることによりヒータ３への通電制御をする。
【００３９】
電池７の電圧を直接ヒータ３へ印加する場合の通電は、ＣＰＵ１がＴ１２のベース電流をオン／オフすることで制御される。通常の電池電圧が維持されている間は、電池７から直接エネルギを供給する。電池７の電圧が低下して所定電圧よりも低下したことが、電池電圧検知回路８により検出されると、トランジスタＴ１０をオンさせて昇圧機能付定電圧回路２０を作動させ、その出力をトランジスタＴ１１のベース電流をオン／オフすることでヒータ３への通電を制御する。なお、ここでは電池７の電圧低下を、電池電圧検知回路８により検出したが、パルスの印加時間をＣＰＵ１が監視し、所定の長さを越えた場合は同様に電圧低下とみなして、定電圧回路２０を作動させるようにすることもできる。
【００４０】
これらのように、電池７の電圧低下した場合に定電圧回路２０が作動するように構成することで、電池エネルギの大部分が、電池から直接使用されることになり、最もエネルギ効率の高い回路構成が実現できる。この結果、電池寿命を大きく延ばすことができる。
なお、上述した電池電圧検知回路８による電池７の電圧検知、および温度センサ４による周囲温度の測定は、通常は、電圧印加のサイクルで実行されるが、それらの値にあまり変化が認められない場合は、毎回の測定とパルス印加時間の補正は、無駄な電力消費となる。
【００４１】
そこで、ＣＰＵ１は、毎回測定したパルスの印加電圧と周囲温度の値を監視し、それらの変化が所定範囲内である場合には、以後の電池電圧検知回路８および温度測定回路の動作を一定期間停止するとともに、その直前に出力されたパルス印加時間の値を保持して、停止期間はその値のパルス印加時間を用いて電圧パルスの出力をする。停止期間を過ぎて、測定を再開し、測定値に大きな変化があれば、新たにパルス印加時間を補正し、大きな変化がなければ再び測定動作を停止する。これらの省エネ動作をＣＰＵ１に設けたことで、周囲温度の変化の少ない設置場所での電池寿命を大幅に延ばすことができる。
【００４２】
上述したようにこの発明の実施形態によれば、ガスセンサのヒータ特性に合わせて加熱条件を定め、その条件に合わせて定期的に短時間だけガスセンサを加熱してその検知動作温度まで加熱する制御において、周囲温度と電池電圧を一定間隔で計測し、その計測結果が所定の範囲外であれば、加熱条件を変更し、範囲内であれば、温度センサおよび電池電圧の計測処理を停止するようにしたことで、余分に電池電力を消耗することがなくなり、その分電池寿命を延ばすことができる。
【００４３】
また、周囲温度の計測用センサをガスセンサ部に一体的に設けたことで構成が簡単となり安価に製作できる。
さらにまた、通常は、電池から直接ヒータを加熱し、電池電圧の低下時にのみ昇圧回路により電圧を昇圧することで、電池エネルギの使用効率が高められるので、警報器に必要な電池容量の減少や電池の寿命の延長が可能になる。
なお、本発明はガス漏れ警報器に限らず、電池を電源とする種々の警報器に使用できることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１の発明によれば、センサ本体に温度検知素子を備えてセンサ本体の周囲温度を測定するとともに、ヒータ用抵抗線に印加される電池電圧またはヒータ端子電圧を測定し、それらの測定値にもとづき、パルス印加時間を最適な値に補正することで、周囲の温度が変動する環境への設置が可能になり、また、設置後に電池の電圧が低下しても安定した動作を保つことができる。
【００４５】
請求項２または請求項３の発明によれば、電源電池回路とヒータ用抵抗線との間に切換回路を介して昇圧回路を接続しておき、電圧測定回路の測定値およびパルスの印加時間を監視し、ヒータ用抵抗線に印加される電圧が所定値以下に低下した場合、または印加時間が所定値以上に増大した場合に、切換回路を切換えて昇圧回路を作動させることにより、印加電圧の低下が防止されるとともに、電池の電力が有効に消費されて電池寿命を延ばすことができる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、毎回測定されるパルス印加電圧、印加時間、周囲温度の値を監視し、それらの変化が所定範囲内である場合に、それらの測定動作を一時中断することで、無駄な電力が消費されることがなくなり、その分電池寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である電池式ガス漏れ警報器の構成を示す図である。
【図２】図１のガスセンサ部の構成モデルを示した図である。
【図３】ガスセンサ部に印加された電圧と温度変化の関係を示す説明図である。
【図４】ガスセンサ部のヒータに印加する電圧パルスの他の例を示す説明図である。
【図５】ガスセンサ部の周囲温度と目標温度まで加熱するに必要なエネルギの関係を示す図である。
【図６】電池電圧とガスセンサ部への加熱エネルギの関係を示す図である。
【図７】図１の回路構成に昇圧機能付定電圧回路を設けた場合を示す図である。
【符号の説明】
１  ＣＰＵ
２  ガスセンサ
３  ヒータ（ヒータ用抵抗線）
４  温度センサ
５  定電圧回路
６  ＣＯセンサ回路
７  電池
８  電池電圧検知回路
９，１０  電磁ラッチ
１１  表示板
１２  音声用電源回路
１３  音声ＬＳＩ
１４  増幅器
１５  スピーカ
１６  ＥＥＰＲＯＭ
２０  昇圧機能付定電圧回路
Ａｍｐ１  増幅器
Ｃｐ１，Ｃｐ２  比較器
Ｄ１  ドライバ回路
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
Ｔ１０〜Ｔ１２  トランジスタ
【図１】
0003700378.tif 000002
【図２】
0003700378.tif 000003
【図３】
0003700378.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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