DE202010013749U1

DE202010013749U1 - Warngerät zum Aufspüren von Gas

Info

Publication number: DE202010013749U1
Application number: DE202010013749U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2020-10-01

Abstract

Warngerät zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid, mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen (7, 8, 9) des Gerätes, mit einem Sensor (8) zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) im Inneren des Gehäuses (1) angeordnet ist, dass das Gehäuse (1) Gasein- und Austrittsöffnungen (3, 5) aufweist, dass wenigstens eines der elektronischen Bauteile (7) nahe der Gasaustrittsöffnung (5) angeordnet ist, dass dieses wenigstens eine elektronische Bauteil (7) im Betrieb eine Abwärme entwickelt, die geeignet ist, eine konvektive Zwangsströmung des Gases im Gehäuseinneren hervorzurufen, so dass dadurch die Gaszufuhr zu dem Sensor (8) beschleunigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Warngerät zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen des Gerätes, mit einem Sensor zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid.
Derartige Geräte werden vielfach verwendet, beispielsweise im Bereich von Wohnmobilen, Booten, Wohnungen, Flugzeugen. Sie dienen dazu, das Auftreten von für den Menschen schädlichen Gasen, insbesondere Kohlenmonoxid, rechtzeitig zu erkennen, bevor eine der menschlichen Gesundheit abträgliche Konzentration des schädlichen Gases erreicht ist, und zumindest ein Warnsignal abzugeben, um die Menschen in der von dem Gerät überwachten Umgebung zu warnen.
Ein solches Gerät ist beispielsweise aus der DE 93 00 874 U1 bekannt. Bei dem bekannten Gerät ist der Sensor getrennt von dem Gerätegehäuse angeordnet und über eine Zuleitung zum Anschluss an elektronische Bauteile mit dem Gehäuse verbunden. Das hat den Vorteil, dass schädliche Gase von dem Sensor rechtzeitig erkannt werden, da der Gaszutritt zu dem Sensor ungehindert erfolgen kann. Allerdings sind Aufbau und Installation des Gerätes wegen der separaten Anbringung von Sensor und Gehäuse und der notwendigen Kabelverlegung zwischen Sensor und Gehäuse aufwändig. Bekannt ist ferner die Verwendung sogenannter elektrochemischer Zellen als Sensoren. Diese sind dem Fachmann bekannt als hinreichend selektive, aber sehr träge reagierende Sensoren. Ihre Anwendung in Gaswarngeräten ist durch eine technische Norm zugelassen, wobei Ansprechzeiten bis zu 1,5 Stunden auftreten dürfen.
Gerade bei Kohlenmonoxid liegt die der menschlichen Gesundheit abträgliche Konzentration sehr niedrig, beispielsweise kann eine Konzentration von 900 ppm Kohlenmonoxid bei einer Einwirkzeit von weniger als 10 Minuten bereits tödlich wirken. Das Gaswarngerät sollte also eine Alarmschwelle von zwischen 30 ppm bis 100 ppm Kohlenmonoxid haben und eine Ansprechzeit von deutlich unter einer Minute aufweisen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Warngerät der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass schädliche Gase von dem Sensor sehr empfindlich, schnell und rechtzeitig erkannt werden, aber das Gerät dennoch kompakt und einfach in Aufbau und Installation ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Warngerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist der Sensor im Inneren des Gehäuses angeordnet, und das Gehäuse weist Gasein- und Austrittsöffnungen auf. Weiter ist wenigstens eines der elektronischen Bauteile nahe der Gasaustrittsöffnung angeordnet, und dieses wenigstens eine elektronische Bauteil entwickelt im Betrieb eine Abwärme, die geeignet ist, eine konvektive Zwangsströmung des Gases im Gehäuseinneren hervorzurufen, so dass dadurch die Gaszufuhr zu dem Sensor beschleunigt ist. Der Sensor ist in bevorzugter Ausführungsform nahe der Gaseintrittsöffnung angeordnet. Das wenigstens eine elektronische Bauteil ist in bevorzugter Ausführungsform ein Netztransformator. Dieser wirkt als Wärmequelle im Inneren des Gerätes. Die Wärmequelle verursacht durch Konvektion eine Luftzirkulation im Inneren des Gehäuses. Es entsteht gewissermaßen eine Zwangsströmung, durch die Umgebungsluft mit dem nachzuweisenden Gas durch die Gaseintrittsöffnung angesogen, dadurch sehr schnell zu dem Sensor verbracht, und durch die Gasaustrittsöffnung wieder ausgestossen wird. Dadurch gelangt die Umgebungsluft mit dem nachzuweisenden Gas sehr viel schneller an den gasempfindlichen Teil des Sensors, als bei den bekannten Geräten, bei denen der Sensor sich in der ruhenden Raumluft befindet. Die erfindungsgemäß erzeugte Zwangsströmung beschleunigt damit das Ansprechen des Sensors erheblich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor ein selektiver Kohlenmonoxidsensor mit einer kurzen Anspruchzeit. Ein solcher Sensor wird beispielsweise von der Firma Figaro unter der Bezeichnung TGS 2442 vertrieben. Es handelt sich um einen Gassensor auf Zinndioxid-Halbleiterbasis. Von solchen Sensoren ist bekannt, dass sie eine wesentlich kürzere Ansprechzeit haben als elektrochemische Zellen. Die Verwendung eines selektiven Kohlenmonoxid-Sensors verringert die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Fehlalarms. Bei bekannten Gaswarngeräten mit kurzer Ansprechzeit werden vielfach breitbandig empfindliche Halbleiter-Gassensoren eingesetzt, welche zwar schnell reagieren, aber nicht hinreichend selektiv genug auf Kohlenmonoxid sind. Sie sprechen zwar auf Kohlenmonoxid an, aber auch auf eine Reihe weiterer oxidierbarer Gase, die in dem CO-Grenzwert entsprechender Konzentration nicht schädlich für den Menschen sind. Solche unschädlichen Gase können bei bekannten Gaswarngeräten also ebenfalls einen Alarm auslösen, was nicht erwünscht ist und durch ein erfindungsgemäßes Gaswarngerät überwunden wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gerät elektronische Bauteile zur Funktionsüberwachung des Sensors.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gerät elektronische Bauteile zur Temperaturkompensation des Sensors.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gerät eine Alarmeinrichtung zur Anzeige des vom Sensor aufgespürten Gases.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gerät eine Schalteinrichtung zur Ausgabe eines Schaltsignals an eine außerhalb des Gerätes befindliche Aktorvorrichtung.
Die Schalteinrichtung kann dabei in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ein Schaltrelais sein.
Eine mögliche vorteilhafte Anwendung eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes liegt in der Überwachung atmosphärischer Gasbrenner, auch als Gasthermen, bekannt, auf austretendes Kohlenmonoxid. Bei dem Typ des atmosphärischen Gasbrenners, so weiß der Fachmann, kann es durch äußere Einflüsse zu unvollständiger Verbrennung und damit zu erhöhtem Auftreten von Kohlenmonoxid im Abgas kommen. Da das Abgas eines atmosphärischen Gasbrenners mit wenig Überdruck gegenüber dem Luftdruck der umgebenden Atmosphäre dem Kamin entströmt, kann eine ungünstige Wetterlage, etwa eine Inversionswetterlage mit erhöhtem bodennahem Luftdruck ein Rückströmen des CO-reichen Abgases in den Wohnraum, in dem die Gastherme aufgestellt ist, bewirken. Innerhalb kurzer Zeit könnte bei solchen ungünstigen Witterungsverhältnissen dann im Wohnraum eine gefährliche CO-Konzentration erreicht sein. Ein erfindungsgemäßes Gaswarngerät mit einem Schaltrelais kann dann bei Überschreiten des erlaubten CO-Grenzwertes über das Schaltrelais beispielsweise die Gaszufuhr zu der Gastherme unterbrechen. In diesem Fall ist die Aktorvorrichtung beispielsweise ein Magnetventil, das von dem Schaltrelais des Gaswarngerätes angesteuert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Brandmelders und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1: schematisch den Geräteaufbau eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes,
2 schematisch ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes,
3 eine elektronische Schaltung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes, sowie
4 eine elektronische Schaltung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes.
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gaswarngerät mit einem Gehäuse 1, welches beispielsweise ein Kunststoffgehäuse mit annähernd quaderförmiger Umfangskontur sein kann. In dessen Innerem ist eine Leiterplatte 2 angebracht, auf der die elektronischen Bauteile des Gerätes aufgebracht und miteinander verschaltet sind. Das Gehäuse hat erste Schlitze 3 als Gaseintrittsöffnungen, welche an der ersten Schmalseite 4 des Gehäuses eingebracht sind. Weiter hat das Gehäuse zweite Schlitze 5 als Gasaustrittsöffnungen, welche an der zweiten Schmalseite 6 des Gehäuses 1 eingebracht sind und den ersten Schlitzen gegenüberliegen.
Das Gerät wird über ein Netzkabel mit elektrischer Energie aus dem Hausinstallationsnetz versorgt. Auf der Leiterplatte 2 ist dazu ein Netztransformator 7 angebracht, der im Betrieb eine gewisse Abwärme entwickelt. Der Netztransformator 7 ist so angeordnet, dass er sich in der Nähe der zweiten Schlitze 5 befindet.
Weiter ist auf der Leiterplatte 2 ein Gassensor 8 angebracht, bevorzugt der erwähnte TGS 2442 CO-selektive Zinndioxidsensor der Firma Figaro. Der Gassensor 8 ist so angebracht, dass er sich nahe der ersten Schlitze 3 befindet.
Weiter ist auf der leiterglatte 2 ein Relais 9 angebracht, das über einen Schaltausgang 10 einen externen Aktor ansteuern kann, beispielsweise ein Gasabsperrventil.
Die Wärme des Transformators 3 verursacht durch Konvektion eine Luftzirkulation im inneren des Gehäuses 1. Es entsteht gewissermaßen eine Zwangsströmung, durch die Umgebungsluft mit dem nachzuweisenden Gas durch die ersten Schlitze 3 angesogen, dadurch sehr schnell zu dem Sensor 8 verbracht, und durch die zweiten Schlitze 5 wieder ausgestossen wird. Die erfindungsgemäß somit erzeugte Zwangsströmung beschleunigt damit das Ansprechen des Sensors 8 erheblich.
Die 2 zeigt ein Blockschaltbild des Warngerätes. Dem Netztransformator folgt eine Spannungsstabilisierungsschaltung, welche sowohl den Sensor als auch die anderen elektronischen Komponenten mit elektrischer Spannung versorgt. Der Sensor hat ein Heizelement, welches ebenfalls mit Heizspannung versorgt wird. Eine Sensorüberwachungsschaltung überwacht das korrekte Anliegen der Heizspannung. Eine Betriebsanzeige in Form einer LED leuchtet grün, wenn der Sensor betriebsbereit ist. Das Sensorsignal wird einem dem Sensor nachgeschalteten Verstärker zugeführt, und von dort in verstärkter Form einem Impulsgeber. Bei Überschreiten einer Kritischen Signalschwelle wird eine Alarmanzeige angesteuert, beispielsweise eine rote LED. Die Ansprechschwelle, ab der die Alarmanzeige angesteuert wird, ist dabei an dem Gerät einstellbar. Neben der Alarmanzeige steuert der Impulsgeber auch das Relais an, das bei Ansteuerung eine Schaltspannung im Bereich zwischen 5 bis 230 V an einen externen Schaltaktor, beispielsweise ein Gasabsperrventil, etwa ein Magnetventil, ausgibt.
Die 3 zeigt einen elektrischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes in einer ersten Ausführungsform mit einer Back-Up-Batterie zur Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Betriebes auch bei Ausfall der Netzspannung. Die Funktion der Sensorüberwachungund des Impulsgebers mit dem einstellen des Schwellwertes ist hier in einem Mikrocontroller realisiert.
Die 4 zeigt einen elektrischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Gaswarngerätes in einer zweiten, vereinfachten Ausführungsform ohne Back-Up-Batterie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9300874 U1 [0003]

Claims

Warngerät zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid, mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen (7, 8, 9) des Gerätes, mit einem Sensor (8) zum Aufspüren von Gas, insbesondere Kohlenmonoxid, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) im Inneren des Gehäuses (1) angeordnet ist, dass das Gehäuse (1) Gasein- und Austrittsöffnungen (3, 5) aufweist, dass wenigstens eines der elektronischen Bauteile (7) nahe der Gasaustrittsöffnung (5) angeordnet ist, dass dieses wenigstens eine elektronische Bauteil (7) im Betrieb eine Abwärme entwickelt, die geeignet ist, eine konvektive Zwangsströmung des Gases im Gehäuseinneren hervorzurufen, so dass dadurch die Gaszufuhr zu dem Sensor (8) beschleunigt ist.
Warngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) ein selektiver Kohlenmonoxidsensor mit einer kurzen Anspruchzeit ist.
Warngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektronische Bauteil (7) ein Netztransformator ist.
Warngerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät elektronische Bauteile zur Funktionsüberwachung des Sensors (8) umfasst.
Warngerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät elektronische Bauteile zur Temperaturkompensation des Sensors (8) umfasst.
Warngerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile zur Funktionsüberwachung oder zur Temperaturkompensation einen Mikroprozessor umfassen.
Warngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Alarmeinrichtung zur Anzeige des vom Sensor (8) aufgespürten Gases umfasst.
Warngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Schalteinrichtung (9) zur Ausgabe eines Schaltsignals an eine außerhalb des Gerätes befindliche Aktorvorrichtung umfasst.
Warngerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (9) ein Relais ist.
Warngerät nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Back-Up-Batterie zur Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung auch bei Netzspannungsausfall vorhanden ist.