JP2011103108A - ガス警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入後すぐにガス点検を行うことができ、かつ、電源電圧が変動しても電源投入後の誤警報を確実に防止し、かつ、迅速に電源投入後の警報停止を解除することができるガス警報器を提供する。
【解決手段】ガス警報器の制御を司るＣＰＵが、電源投入からガスセンサにより検出されたセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るまでの間、警報を停止するので、電源電圧が変動しても電源投入後の誤警報を防止し、かつ、迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。しかも、ＣＰＵが、電源投入からタイムアウト時間Ｔｏ経過してもセンサ出力Ｖｓが警報値を下回らない場合、警報停止を解除して警報を発生させる。これにより、センサ出力Ｖｓが警報値を下回らないうちに点検ガスを注入したとしても電源投入からタイムアウト時間Ｔｏ経過すれば警報が発生する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガス警報器に係り、特に、検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、電源投入から前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が閾値を下回るまでの間、前記警報発生手段による警報を停止する警報停止手段と、を備えたガス警報器に関するものである。

上述したガス警報器としては、ＬＰガス及び都市ガス（検出対象ガス）のガス濃度を検出して警報を発生するガス漏れ警報器や、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素ガス（検出対象ガス）のガス濃度を検出して警報を発生する不完全燃焼警報器などが提案されている。上記ガス漏れ警報器は、ＬＰガス又は都市ガスのガス濃度が警報値以上になったときに警報を開始し、その後、解除値以下になったときに警報を停止するように設けられている。なお、ガス漏れ警報器の警報値は、１／４ＬＥＬ（爆発下限界）以下の値に設定されている。また、不完全燃焼警報器も同様に、一酸化炭素ガスのガス濃度が警報値以上になったときに警報を開始し、その後、警報値以下になったときに警報を停止するように設けられている。

上記ガス警報器は、電源が投入されていない状態で工場から家庭などに出荷されて設置される。このため、設置時のガス警報器は、電源投入が行われていない状態が長時間継続していてガスセンサが冷えきっている。このようにガスセンサが冷え切った状態で設置に応じてガス警報器に電源を投入すると、冷えたガスセンサが電源投入によって温まるまでの間、ガスセンサの出力が上がり警報値を超えてガスが発生していないにも係わらず警報が発生してしまう、という問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、電源投入からガスセンサの出力が安定するまでの予め定めた鳴動阻止時間だけ、警報を停止させるガス警報器が提案されている（特許文献１）。しかしながら、電源投入からガスセンサの出力が安定するまでの時間は、ガス警報器の特性だけでなく、ガスセンサに印加される電源電圧によっても変動してしまう。よって、特許文献１に記載されているようにガス警報器毎に鳴動阻止時間を設定したとしても、電源電圧の変動に起因してガスセンサの出力が警報値に下回っているにも係わらず鳴動阻止時間が経過せずに警報器がスタンバイ状態に移行しなかったり、電源投入から鳴動阻止時間が経過してもガスセンサの出力が警報値を下回っておらず誤警報が発生する恐れがある。

そこで、例えば、電源投入後にガスセンサの出力を監視して、電源投入からガスセンサの出力が警報値を下回るまでの間、警報を停止させる警報停止期間をガス警報器に設けることが考えられる。ところで、ガス警報器を設置した後、ガス作業員は、設置したガス警報器に点検ガスを注入して警報が発生するか否かを確認するガス点検を行う。しかしながら、上述したガス警報器では、電源投入してからガスセンサの出力が警報値を下回らないうちに点検ガスを注入してしまうと、上記警報停止期間がさらに延長してしまうため、ガスセンサの出力が警報値を下回るまでガス点検を行うことができない、という問題が生じていた。

特開２００４−１０２６５２号公報

そこで、本発明は、電源電圧が変動しても電源投入後の誤警報を確実に防止し、かつ、迅速に電源投入後の警報停止を解除することができると共に、電源投入後すぐにガス点検を行うことができるガス警報器を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、電源投入から前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が前記警報値を下回るまでの間、前記警報発生手段による警報を停止する警報停止手段と、を備えたガス警報器において、前記電源投入から前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が前記警報値を下回らない状態が予め定めたタイムアウト時間以上継続した場合、前記警報停止手段による警報停止を解除して前記警報発生手段から警報を発生させる解除手段をさらに備えたことを特徴とするガス警報器に存する。

請求項２記載の発明は、電源電圧が高くなるに従って前記タイムアウト時間が長くなるように前記タイムアウト時間を設定する第１タイムアウト時間設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器に存する。

請求項３記載の発明は、前記ガスセンサのエアベース出力が高くなるに従って前記タイムアウト時間が長くなるように前記タイムアウト時間を設定する第２タイムアウト時間設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス警報器に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、警報停止手段が、電源投入からガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値を下回るまでの間、警報発生手段による警報を停止するので、電源電圧が変動しても電源投入後の誤警報を防止し、かつ、迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。しかも、解除手段が、電源投入からガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値を下回らない状態が予め定めたタイムアウト時間以上継続した場合、警報停止手段による警報停止を解除して警報を発生させる。これにより、ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値を下回らないうちに点検ガスを注入したとしても電源投入からタイムアウト時間経過すれば警報が発生するので、電源投入してからガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値を下回るのを待たずに点検ガスを注入してガス点検を行うことができ、電源投入後すぐにガス点検を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、第１タイムアウト時間設定手段が、電源電圧が高くなるに従ってタイムアウト時間が長くなるようにタイムアウト時間を設定するので、より一層、電源投入後の誤警報を防止しつつ迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。

請求項３記載の発明によれば、第２タイムアウト時間設定手段が、ガスセンサのエアベース出力が高くなるに従ってタイムアウト時間が長くなるようにタイムアウト時間を設定するので、より一層、電源投入後の誤警報を防止しつつ迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。

第１実施形態における本発明のガス警報器を示す回路図である。 図１に示すガス警報器を構成するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 （Ａ）は警報停止期間が過ぎてから点検ガスが注入された場合のガス濃度のタイムチャートであり、（Ｂ）は警報停止期間中に点検ガスが注入された場合のガス濃度のタイムチャートである。 第２実施形態における本発明のガス警報器を示す回路図である。 交流電圧とタイムアウト時間との関係を示すグラフである。 エアベースにおけるセンサ出力とタイムアウト時間との関係を示すグラフである。

第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１に示すように、ガス警報器１は、ガスセンサ２と、商用交流電源３と、トランス４と、マイクロコンピュータ５と、警報ブザー６と、ＬＥＤ７と、を備えている。上記ガスセンサ２は、ブリッジ回路２１と、差動増幅器２２と、から構成されている。そして、上記ブリッジ回路２１は、センサ素子Ｒｓ、レファ素子Ｒｒ、固定抵抗Ｒ１及びＲ２を有している。

上記センサ素子Ｒｓは、触媒担体２１Ａと、白金ヒータ２１Ｂと、から構成されている。触媒担体２１Ａは、検出対象ガスとの燃焼を促進する触媒（例えばパラジウム（Ｐｄ））を担持した担体（例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃））から成る。白金ヒータ２１Ｂは、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体であり、上記触媒担体２１Ａに覆われている。上記レファ素子Ｒｒは、担体２１Ｃと、白金ヒータ２１Ｄと、から構成されている。担体２１Ｃは、検出対象ガスに対して不感となる上記担体のみで構成されている。白金ヒータ２１Ｄは、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体であり、上記担体２１Ｃに覆われている。

上記レファ素子Ｒｒ及び固定抵抗Ｒ１の接続点と、センサ素子Ｒｓ及び固定抵抗Ｒ２の接続点と、の間には、トランス４によって降圧された商用交流電源３からの交流電圧Ｖｄ（電源電圧）が供給されている。また、レファ素子Ｒｒ及びセンサ素子Ｒｓの接続点と、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点と、の間に発生するセンサ出力Ｖｓは、差動増幅器２２の入力に接続されている。

上記センサ素子Ｒｓの白金ヒータ２１Ｂと、レファ素子Ｒｒの白金ヒータ２１Ｄとは、上記交流電圧Ｖｄが供給され、かつ、検出対象ガスのない空気中（エアベース）ではほぼ等しい抵抗値になるように設けられている。上記固定抵抗Ｒ１及びＲ２も互いにほぼ等しい抵抗値になるように設けられている。そして、上記センサ素子Ｒｓ及びレファ素子Ｒｒは、固定抵抗Ｒ１及びＲ２と共にブリッジ接続されている。

以上の構成により上述したブリッジ回路２１は、交流電圧Ｖｄを供給するとエアベースにおいては完全に平衡状態となり、センサ出力Ｖｓはほぼ０となる。これに対して、検出対象ガスを含む空気中では検出対象ガスとの燃焼熱によりセンサ素子Ｒｓの温度が上昇し、これに伴ってセンサ素子Ｒｓの白金ヒータ２１Ｂの抵抗が増加する。一方、レファ素子Ｒｒは検出対象ガスと燃焼しないため、レファ素子Ｒｒの白金ヒータ２１Ｄの抵抗は変化しない。このため、ブリッジ回路２１の平衡が大きく崩れて、センサ出力Ｖｓは、その振幅が大きくなる。即ち、センサ出力Ｖｓの振幅は検出対象ガスの濃度に応じた値となる。

そして、上記センサ出力Ｖｓは差動増幅器２２の入力に供給され、この差動増幅器２２によって増幅されたセンサ出力Ｖｓは、後述するμＣＯＭ５に供給される。上記μＣＯＭ５は、ガス警報器１全体の制御を司るコンピュータであり、差動増幅器２２からのセンサ出力Ｖｓの振幅が警報値以上になったときに後述する警報ブザー６及びＬＥＤ７を制御して警報を発生する。

上記μＣＯＭ５は、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）５１、ＣＰＵ５１が行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５２、及び、ＣＰＵ５１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５３などを備えている。上記警報ブザー６及びＬＥＤ７は、μＣＯＭ５により制御されていて、警報を発生する。

次に、上述した構成のガス警報器１の動作について図２を参照して説明する。まず、ガス警報器１に電源を投入すると、ブリッジ回路２１にトランス４で降圧された交流電圧Ｖｄが供給され、これに応じて差動増幅器２２からセンサ出力Ｖｓが出力される。ＣＰＵ５１は、ガス警報器１の電源投入に応じて処理を開始する。ＣＰＵ５１は、電源投入から３秒間待った後（ステップＳ１でＹ）、差動増幅器２２から出力されるセンサ出力Ｖｓを取り込んでガス濃度を検出する（ステップＳ２）。

その後、ＣＰＵ５１は、取り込んだセンサ出力Ｖｓが警報値を下回っていなければ（ステップＳ３でＮ）、次に、電源投入開始からガス濃度が警報値を下回っていない状態が９．９５秒（タイムアウト時間Ｔｏ）継続したか否かを判断する（ステップＳ４）。電源投入開始からガス濃度が警報値を下回っていない状態が９．９５秒以上継続していなければ（ステップＳ４でＮ）、ＣＰＵ５１は、警報停止手段として働き、ステップＳ２に戻り、後述するステップＳ３に示す警報発生処理に進まない。これにより、センサ出力Ｖｓが警報値以上であっても警報が発生することはない。

これに対して、ステップＳ２で取り込んだセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るか（ステップＳ３でＹ）、センサ出力Ｖｓが警報値を下回っていない状態が９．９５秒継続すると（ステップＳ４でＹ）、ＣＰＵ５１は、後述するステップＳ５〜Ｓ１０に示す警報発生処理に進む。

警報発生処理において、ＣＰＵ５１は、再びセンサ出力Ｖｓを取り込んで（ステップＳ５）、取り込んだセンサ出力Ｖｓが警報値以上であれば（ステップＳ６でＹ）、警報ブザー６及びＬＥＤ７を制御して警報を発生させる（ステップＳ７）。その後、ＣＰＵ５１は、再びセンサ出力Ｖｓを取り込んで（ステップＳ８）、取り込んだセンサ出力Ｖｓが警報値より低く設定された解除値を下回ると（ステップＳ９でＹ）、警報ブザー６及びＬＥＤ７を制御して警報を停止した後（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻る。

上述したガス警報器１の動作を図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照してさらに詳しく説明する。まず、同図に示すように、電源投入直後はガスセンサ２を構成するセンサ素子Ｒｓ、レファ素子Ｒｒが冷え切っているため、エアベースにおけるセンサ素子Ｒｓ、レファ素子Ｒｒの抵抗値が変動し、結果、ブリッジ回路２１のバランスが崩れてセンサ出力Ｖｓが上昇してガス漏れが生じていないにも係わらず警報値を超えてしまう。上述したようにステップＳ１に示すように電源投入から３秒待つことにより、ＣＰＵ５１は、電源投入を投入してからセンサ出力Ｖｓが上昇して警報値を超えた後にステップＳ２に進んでセンサ出力Ｖｓの監視を行うことができる。

そして、図３（Ａ）に示すように、電源投入によってセンサ素子Ｒｓ、レファ素子Ｒｒが温まるとエアベースにおけるセンサ出力Ｖｓが徐々に下がる。ＣＰＵ５１は、電源投入からセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るまでの間、警報を停止させていて、警報値を下回ると警報停止を解除して、ステップＳ５〜ステップＳ１０の警報発生処理を繰り返す。

その後、ガス作業員によってガス警報器１に点検ガスが注入されると、センサ出力Ｖｓが上昇する。上昇した結果、警報値を超えるとＣＰＵ５１は、警報ブザー６及びＬＥＤ７による警報を開始させる。注入された点検ガスはその後大気に分散してガス濃度が低下するため、センサ出力Ｖｓが下がる。下がった結果、解除値を下回ると、ＣＰＵ５１は、警報ブザー６及びＬＥＤ７による警報を解除する。

また、図３（Ｂ）に示すように、電源投入してからセンサ出力Ｖｓが警報値を下回る前にガス作業員によってガス警報器１に点検ガスが注入されると、センサ出力Ｖｓが上昇して警報値を下回るまでの時間が延長される。そして、電源投入から９．９５秒経過してもセンサ出力Ｖｓが警報値を下回らない場合、ＣＰＵ５１は、警報停止中に点検ガスが注入されたと判断して警報停止を解除して、ステップＳ５〜ステップＳ１０の警報発生処理に移行して警報を発生する。注入された点検ガスはその後大気に分散してガス濃度が低下するため、センサ出力Ｖｓが下がり、解除値を下回ると、ＣＰＵ５１は、警報ブザー６及びＬＥＤ７による警報を解除する。

上述したガス警報器１によれば、ＣＰＵ５１が、電源投入からセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るまでの間、警報を停止する。これにより、交流電圧Ｖｄが変動してセンサ出力Ｖｓが変動しても確実に電源投入後の誤警報を防止することができる。しかも、電源投入から９．９５秒経過してもガスセンサ２により検出されたセンサ出力Ｖｓが警報値を下回らない場合、警報停止を解除して警報を発生させる。これにより、センサ出力Ｖｓが警報値を下回らないうちに点検ガスを注入したとしても電源投入から９．９５秒経過すれば警報が発生するので、電源投入してからセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るのを待たずにガス点検を注入してガス点検を行うこともでき、電源投入後すぐにガス点検を行うことができる。

なお、上述した第１実施形態では、電源投入からセンサ出力Ｖｓを取り込むまでの待ち時間は３秒としていたが、これに限定されるものではない。また、上述した第１実施形態では、電源投入からセンサ出力Ｖｓが警報値を下回らない状態が９．９５秒継続したとき警報停止を解除していたが、この時間は９．９５秒に限定されるものではない。

第２実施形態
次に、第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態におけるガス警報器１を示す回路図である。同図において、図１について上述した第１実施形態で説明したガス警報器１と同等の部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、第２実施形態においては、交流電圧Ｖｄを増幅する増幅器８を追加して、増幅器８の出力をＣＰＵ５１に供給している点である。これにより、ＣＰＵ５１は、交流電圧Ｖｄを取り込むことができる。

ところで、背景技術でも説明したように、電源投入からセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るまでの時間はブリッジ回路２１に印加される交流電圧Ｖｄが高いほど長くなる。上述した第１実施形態では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサ出力Ｖｓが警報値を下回らない状態が継続したときに警報停止が解除されるまでのタイムアウト時間Ｔｏは、一律９．９５秒に設定していたが、第２実施形態においてＣＰＵ５１は、図４に示すように交流電圧Ｖｄが高くなるに従ってタイムアウト時間Ｔｏ（所定時間）が長くなるように設定する。これにより、より一層、電源投入後の誤警報を防止しつつ迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。

第３実施形態
また、電源投入からセンサ出力Ｖｓが警報値を下回るまでの時間は、エアベースにおけるセンサ出力Ｖｓが高くなるほど長くなる。そこで、第３実施形態においては、製造時にＲＯＭ５２などにエアベースにおけるセンサ出力Ｖｓを記憶させておいて、ＣＰＵ５１は、図５に示すようにエアベースにおけるセンサ出力Ｖｓが高くなるに従ってタイムアウト時間Ｔｏが長くなるように設定する。これにより、より一層、電源投入後の誤警報を防止しつつ迅速に電源投入後の警報停止を解除することができる。

なお、上述した第２実施形態では、交流電圧Ｖｄに応じてタイムアウト時間Ｔｏを設定し、第３実施形態ではエアベースにおけるセンサ出力Ｖｓによりタイムアウト時間Ｔｏを設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。交流電圧Ｖｄ及びエアベースにおけるセンサ出力Ｖｓの両方に応じたタイムアウト時間Ｔｏを設定するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ ガスセンサ
５１ ＣＰＵ（警報発生手段、警報停止手段、解除手段、第１所定時間設定手段、第２所定時間設定手段）

Claims (3)

1. 検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、電源投入から前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が前記警報値を下回るまでの間、前記警報発生手段による警報を停止する警報停止手段と、を備えたガス警報器において、
   前記電源投入から前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が前記警報値を下回らない状態が予め定めたタイムアウト時間以上継続した場合、前記警報停止手段による警報停止を解除して前記警報発生手段から警報を発生させる解除手段を
   さらに備えたことを特徴とするガス警報器。
2. 電源電圧が高くなるに従って前記タイムアウト時間が長くなるように前記タイムアウト時間を設定する第１タイムアウト時間設定手段を
   さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器。
3. 前記ガスセンサのエアベース出力が高くなるに従って前記タイムアウト時間が長くなるように前記タイムアウト時間を設定する第２タイムアウト時間設定手段を
   さらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス警報器。

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