(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ電力を一定に保つ必要があるガスセンサを備えるガス警報器において、
前記ガスセンサのセンサ駆動時間毎に、前記ガスセンサ内のヒータ抵抗にヒータ電圧を印加するヒータ電圧印加部と、
前記ガスセンサのセンサ駆動時間の終了時に、前記ヒータ抵抗両端の電圧値と、前記ヒータ抵抗に接続されたシャント抵抗両端の電圧値から算出された電流値とに基づいて、ヒータ抵抗値を算出するヒータ抵抗値算出部と、
算出された前記ヒータ抵抗値を用いて、前記ヒータ抵抗におけるヒータ電力値があらかじめ設定された所定のヒータ電力値になるように、次回のセンサ駆動時間に前記ヒータ抵抗に印加するヒータ電圧を算出するヒータ電圧算出部と、
を備えることを特徴とするガス警報器。
【請求項２】
前記ヒータ電圧印加部は、次回のセンサ駆動時間に、前記ヒータ電圧算出部によって算出されたヒータ電圧が印加される定電圧回路部を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス警報器におけるヒータ電力制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス警報器においては、都市ガスやＬＰガスなどの検知対象ガスを検知するためにガスセンサが用いられている。ガスセンサは、ガスを検知するために、ヒータ抵抗に電圧を印加してヒータ温度をたとえば４００℃など所定温度に加熱して使用される。そして、検知ガスとの反応により変化するセンサ抵抗の変化を測定することにより、ガス検知を行っている。
【０００３】
ヒータ温度は、ヒータ部に注入する電力量（電圧×電流）によって制御することができる。よって、ガス警報器の経年変化に対応して、ガスセンサ部のヒータ抵抗が変化してしまう。ヒータ温度が所定の値よりも低い場合は、検知ガスに対するセンサの感度が不十分だったり、検知ガス以外のガスに対して高感度化したりする。ヒータ温度が所定の値よりも高い場合は、ガスに対する感度変化の他にセンサ自体を故障させてしまう恐れもある。このため、ヒータ抵抗に印加するヒータ電力を一定に保つように制御する必要がある。
【０００４】
従来、ガスセンサ部の経年変化特性や季節変動による温度特性等に応じて、ガスセンサのセンサ抵抗の検出電圧によるガスもれ警報の判定レベルを補正する従来技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８３１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の制御技術では、経年変化等に対してガスセンサ部のヒータ電力を一定にするような制御を行うことができなかった。長期的な経時変化を累積使用時間に応じて補正するなどの技術が開示されているが、数年間の長期的なデータ取得が必要で検討に長期間要し、さらには、センサ個々の経時変化が全て同一とはならないため、センサ個々に的確な補正を行うことができなかった。このため、ガスもれの検出精度に限界があるという問題点を有していた。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ヒータ電力を一定に保つ制御を実現することによりガスもれの検出精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
態様の一例では、ヒータ電力を一定に保つ必要があるガスセンサを備えるガス警報器として実現され、以下の構成を有する。
ヒータ電圧印加部は、ガスセンサのセンサ駆動時間毎に、ガスセンサ内のヒータ抵抗にヒータ電圧を印加する。
【０００９】
ヒータ抵抗値算出部は、ガスセンサのセンサ駆動時間の終了時に、ヒータ抵抗両端の電圧値と、ヒータ抵抗に接続されたシャント抵抗両端の電圧値から算出された電流値とに基づいて、ヒータ抵抗値を算出する。
ヒータ電圧算出部は、上記のようにして算出されたヒータ抵抗値を用いて、ヒータ抵抗におけるヒータ電力値があらかじめ設定された所定のヒータ電力値になるように、次回のセンサ駆動時間にヒータ抵抗に印加するヒータ電圧を算出する。
【００１０】
算出されたヒータ電圧をヒータ電圧印加部よりヒータ抵抗に印加することにより、ヒータ電力を一定に保つ制御が実現でき、ガスもれの検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
ガス警報器の経年変化でヒータ抵抗の抵抗値が変化しても、ガスセンサ内のヒータ電力を一定に保つ制御が実現される。この結果、ガスもれの検出精度を向上させることが可能となる。また、経時的な特性が改善され長期の信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるガス警報器の実施形態の構成図である。
【図２】実施形態におけるセンサ駆動のタイムチャートである。
【図３】実施形態によるセンサ駆動処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明によるガス警報器の実施形態の構成図である。
ガスセンサ１０１は、ガスを検出するためのセンサ抵抗１０２と、センサを加熱するためのヒータ抵抗１０３を備える。
【００１４】
電池部１０５は３ボルトの電源を供給する。昇圧回路部１０６は、電池部１０５からの３ボルトの電圧を３．３ボルトに昇圧し、昇圧電圧をガスセンサ１０１内のセンサ抵抗１０２と、負荷抵抗１０７と、ＳＷ２  １０８とからなるセンサ系回路に供給する。また、昇圧電圧を、ＳＷ１  １０９と、定電圧回路部１１０と、ヒータ抵抗１０３と、シャント抵抗１１１とからなるヒータ系回路に供給する。さらに、昇圧電圧を、制御回路部１０４の電源端子ＶＤＤに供給する。
【００１５】
制御回路部１０４は、ガス警報器全体の動作を制御するマイコンである。制御回路部１０４は、出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ３を介してトランジスタスイッチであるＳＷ１ １０９およびＳＷ２ １０８をオンする。この結果、ガスセンサ１０１内のセンサ抵抗１０２と、負荷抵抗１０７と、ＳＷ２ １０８とからなるセンサ系回路と、ＳＷ１ １０９と、定電圧回路部１１０と、ヒータ抵抗１０３と、シャント抵抗１１１とからなるヒータ系回路を動作させる。また、制御回路部１０４は、ＡＤ（アナログ−ディジタル）変換入力端子ＡＤ３を介して、ガスセンサ１０１のセンサ出力電圧を検出することにより、ガスもれ検出を行う。制御回路部１０４は、ＡＤ変換入力端子ＡＤ１，ＡＤ２からの制御出力に基づいてヒータ抵抗１０３の抵抗値を算出する。そして、制御回路部１０４は、あらかじめ設定された所定のヒータ電力設定値と、算出したヒータ抵抗１０３の抵抗値を用いて、ヒータ抵抗１０３におけるヒータ電力値があらかじめ設定された所定のヒータ電力値になるように、ヒータ電圧値を算出する。上述の所定のヒータ電力設定値は、調整信号設定器１１８から調整信号入力部１１６および入力端子ＩＮ１を介してガス警報器の初期設定時等に設定することができる。制御回路部１０４は、算出したヒータ電圧値を、後述する次のセンサ駆動時間に、出力端子ＯＵＴ２を介して定電圧回路部１１０に供給する。ＯＵＴ２は、ＤＡ（ディジタル−アナログ）出力やＰＷＭ（パルス幅変調）出力であり所定の電圧を定電圧回路部１１０に供給する。この結果、ガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３のヒータ電力値があらかじめ設定された所定のヒータ電力設定値になるように制御される。
【００１６】
周囲温度検出部１１７は、本実施形態では詳細な説明を省略するが、ＡＤ変換入力端子ＡＤ４を介して周囲温度値を制御回路部１０４に入力し、制御回路部１０４に周囲温度に基づくヒータ電圧の制御を実施させる。
【００１７】
警報部１１２は、警報音出力部１１３、警報表示部１１４、外部警報出力部１１５を備える。警報音出力部１１３は、警報音等の音を発する部分であり、例えばブザーやスピーカなどで構成される。警報音出力部１１３は、制御回路部１０４からの制御に基づいて、電子音や音声メッセージでガスもれ状態を知らせたりする。警報表示部１１４は、ＬＥＤ（発光ダイオード）で構成されており、監視時には、ＬＥＤを点灯、警報時にはＬＥＤを点滅等、警報器の状態をＬＥＤで知らせる。外部警報出力部１１５は、ガスメータや集中監視盤などの外部機器へ警報信号の出力を行う。
【００１８】
上述の構成において、制御回路部１０４と定電圧回路部１１０とかなる部分がヒータ電圧印加部を構成し、シャント抵抗１１１と制御回路部１０４とからなる部分がヒータ抵抗値算出部を構成し、制御回路部１０４がさらにヒータ電圧算出部を構成する。
【００１９】
図２は、実施形態によるセンサ駆動のタイムチャートである。
本実施形態では、Ｔ１＝２０〜６０秒のセンサ駆動周期で、Ｔ２＝１００ｍｓ（ミリ秒）程度のセンサ駆動時間ずつ、ガスセンサ１０１を駆動する。具体的には、特には図示しないタイマによる制御に基づいてセンサ駆動周期Ｔ１でセンサ駆動時間Ｔ２ずつの割込みが発生する毎に、図１の制御回路部１０４が、以下の動作を実行する。すなわち、制御回路部１０４は、まず、ＳＷ１ １０９をオンすることにより、ＳＷ１ １０９と、定電圧回路部１１０と、ガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３と、シャント抵抗１１１とからなるヒータ系回路を動作させる。このとき、定電圧回路部１１０には、前回のセンサ駆動時間終了時に算出されたヒータ電圧値が印加される。これにより、センサ駆動時間Ｔ２内にガスセンサ１０１が加熱される。続いて、制御回路部１０４は、ＳＷ２ １０８をオンすることにより、ガスセンサ１０１内のセンサ抵抗１０２と、負荷抵抗１０７と、ＳＷ２ １０８とからなるセンサ系回路を動作させる。これにより、センサ駆動時間Ｔ２内に、制御回路部１０４が、ガスもれ検知動作を実行する。
【００２０】
さらに、本実施形態では、各センサ駆動時間の終了時に、制御回路部１０４が、以下に説明するヒータ電圧を自動設定する処理に基づいて、次回のセンサ駆動時間にて定電圧回路部１１０に印加すべきヒータ電圧値を算出する。
【００２１】
図３は、実施形態による制御回路部１０４のセンサ駆動処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１の制御回路部１０４のマイコンにより繰り返し実行される。
【００２２】
まず、特には図示しないタイマによる制御に基づいてセンサ駆動周期Ｔ１でセンサ駆動時間Ｔ２ずつのセンサ駆動の開始割込みが発生したか否かが判定される（図３のＳ１）。
センサ駆動の開始割込みが発生しておらずＳ１の判定がＮｏならば、さらに、特には図示しないタイマによる制御に基づいてセンサ駆動時間Ｔ２のセンサ駆動の終了割込みが発生したか否かが判定される（図３のＳ４）。
【００２３】
センサ駆動の終了割込みが発生しておらずＳ４の判定がＮｏならば、今回のセンサ駆動処理を終了する。
センサ駆動周期Ｔ１でセンサ駆動時間Ｔ２ずつのセンサ駆動の開始割込みが発生し図３のＳ１の判定がＹｅｓとなると、制御回路部１０４は、まず、出力端子ＯＵＴ１よりＳＷ１ １０９をオンすることにより、ＳＷ１ １０９と、定電圧回路部１１０と、ガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３と、シャント抵抗１１１とからなるヒータ系回路を動作させる（図３のＳ２）。このとき、制御回路部１０４は、出力端子ＯＵＴ２より定電圧回路部１１０に、前回のセンサ駆動時間終了時に算出したヒータ電圧値を印加する。これにより、センサ駆動時間Ｔ２内にガスセンサ１０１が加熱される。
【００２４】
続いて、制御回路部１０４は、出力端子ＯＵＴ３よりＳＷ２  １０８をオンすることにより、ガスセンサ１０１内のセンサ抵抗１０２と、負荷抵抗１０７と、ＳＷ２  １０８とからなるセンサ系回路を動作させる（図３のＳ３）。この結果、昇圧回路部１０６からセンサ抵抗１０２に昇圧電圧が印加される。
【００２５】
上記センサ駆動時間Ｔ２の開始後、センサ駆動時間Ｔ２のセンサ駆動の終了割込みが発生し図３のＳ４の判定がＹｅｓとなると、制御回路部１０４は、ＡＤ変換入力端子ＡＤ３を介して、ガスセンサ１０１のセンサ出力電圧を読み込む（図３のＳ５）。
【００２６】
続いて、制御回路部１０４は、Ｓ５で読み込んだセンサ出力電圧を所定の判定値と比較し、センサ出力電圧が所定の判定値以上である場合に、ガスもれが発生したと判定する（図３のＳ６）。この結果、制御回路部１０４は、警報部１１２へのガスもれ警報出力を行う。
【００２７】
次に、制御回路部１０４は、ガスセンサ１０１のヒータ抵抗１０３の両端から検出されるヒータ電圧値を読み込む。具体的には、ＡＤ変換入力端子ＡＤ１に入力される値からＡＤ変換入力端子ＡＤ２に入力される値を減算して得られる値が、算出されたヒータ電圧値とされる（図３のＳ７）。次に、制御回路部１０４は、シャント抵抗１１１の電圧値を、ＡＤ変換入力端子ＡＤ２から読み込み、その電圧値を換算して電流値を算出する（図３のＳ８）。なお、実際には、シャント抵抗１１１の両端の電圧がオペアンプで増幅されて測定される。また、シャント抵抗による電流検知は、たとえば電流を検知してガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３の異常を検知し、故障警報を発報するような目的でも使用される。そして、制御回路部１０４は、Ｓ７で算出したヒータ電圧値とＳ８で算出したヒータ電流値とから、ガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３の抵抗値を算出する（図３のＳ９）。
【００２８】
最後に、制御回路部１０４は、図３のＳ９で算出したヒータ抵抗１０３の抵抗値を用いて、ヒータ抵抗１０３におけるヒータ電力値があらかじめ設定された所定のヒータ電力値、たとえば３０ｍＷ（ミリワット）になるように、次回のセンサ駆動時のヒータ電圧値を算出する（図３のＳ１０）。制御回路部１０４は、算出したヒータ電圧値を、次回のセンサ駆動時間Ｔ２（図２参照）の開始時に、図３のＳ２によって、出力端子ＯＵＴ２を介して定電圧回路部１１０に供給する。この結果、ガスセンサ１０１内のヒータ抵抗１０３のヒータ電力が一定になるように制御される。
【００２９】
以上のようにして、本実施形態では、ガス警報器の経年変化でヒータ抵抗１０３の抵抗値が変化しても、ガスセンサ１０１内のヒータ電力を一定に保つ制御が実現される。この結果、ガスもれの検出精度を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  ガスセンサ
１０２  センサ抵抗
１０３  ヒータ抵抗
１０４  制御回路部
１０５  電池部
１０６  昇圧回路部
１０７  負荷抵抗
１０８  ＳＷ２
１０９  ＳＷ１
１１０  定電圧回路部
１１１  シャント抵抗
１１２  警報部
１１３  警報音出力部
１１４  警報表示部
１１５  外部警報出力部
１１６  調整信号入力部
１１７  周囲温度検出部
１１８  調整信号設定器
【図１】
0005755899.tif 000002
【図３】
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【図２】
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