JP2000149164A - ガス警報装置、ガス警報受信装置、ガス警報システムおよびガス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＯセンサの特性のバラツキを吸収できるガス
検知装置を提供する。 【解決手段】ガス濃度に応じて変色するガスセンサ２２
を有し、このガスセンサの光透過度を電圧に変換してガ
ス濃度を検出するガス濃度検出部１２と、ガス濃度検出
部からの検出電圧Ｖｄが供給されるインピーダンス変換
回路１４と、このインピーダンス変換回路からの検出電
圧に対応した出力電圧Ｖｒを分圧する所定の時定数を有
する分圧手段３８と、分圧された出力電圧を基準電圧と
して検出電圧を比較する比較手段３９とを有する。検出
電圧に応じて変化する基準電圧に基づいて、ガス濃度の
異常状態を検知することによって、ＣＯセンサなどの特
性のばらつきがあり、検出電圧にばらつきがあっても検
出電圧に追随した基準電圧が得られるため、そのばらつ
きを吸収できる。そのためガス濃度検出精度が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、生ガスを取り扱
うガス燃焼器具の安全監視システム等に適用できるガス
警報システム、ガス警報装置、ガス警報受信装置および
ガス検知装置に関する。詳しくは、ガス、特に不完全燃
焼によって発生する一酸化炭素ガス（ＣＯガス）をガス
センサの特性上のバラツキによることなく確実に検知で
きるようにすると共に、ガスが排気されたときの復旧時
間を大幅に短縮できるようにしたものである。また、ガ
ス濃度の異常状態をコントロールセンタなどに送信でき
るようにして周辺地域におけるガスの異常監視を実現し
たものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス風呂、湯沸かし器、さらにはガスス
トーブや暖炉のような生ガスを取り扱うガス燃焼装置で
はガスの不完全燃焼によってＣＯガスが発生する。この
ＣＯガスは周知のように無色無臭であるが、非常に毒性
が強いので、室内などにＣＯガスが充満し、ＣＯガス濃
度がある程度の高濃度になると死に至る場合がある。

【０００３】そのため屋内でのＣＯガスの濃度を測定
し、危険に至らない前に報知したり、ガス栓を止めるな
どの安全対策が必要になる。このガスセンサ、特にＣＯ
センサとして次のような構成のものが知られている。

【０００４】このＣＯセンサとしては、ＣＯセンサのベ
ース材料としてシクロデキストリンが使用されると共
に、これにクロモフォアという発色団を組み合わせたも
のを、透明で多孔質な酸化シリコンベースの酸素表面に
水素結合で繋げて構成したものを使用することができ
る。雰囲気中のＣＯガスに反応すると時間の経過と共に
発色団が変色するため、この変色程度（濃度）を観測す
ることによって、ＣＯガス濃度が致死に相当する危険な
濃度になったかどうかを判定できる。これによって、ガ
ス濃度の異常予知を実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにこのＣ
Ｏセンサは、センサ本体の光透過率とその変化時間の関
係がＣＯガスの濃度に依存する。ガス濃度の検出は具体
的にはセンサ本体を透過した光の透過率を電圧に変換
し、ある光透過度のときの電圧を基準電圧として、その
電圧に達するまでの時間を測定してＣＯガス濃度を知る
方法を採用している。しかし、この方法は以下のような
欠点がある。

【０００６】１．ＣＯセンサの特性にばらつきがあるた
め、ＣＯガス濃度が０％のときのＣＯセンサの光透過率
がばらつく。したがって変換された検出電圧もばらつい
てしまう。

【０００７】２．光電変換に使用する光電変換素子（発
光素子例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や受光素子であ
るフォトダイオード）にも特性上のばらつきがあるの
で、その場合の検出電圧も一定にならない。

【０００８】３．これらの素子のばらつきを修正するた
めにガス検知回路のいずれかの個所で特性上のばらつき
を吸収するための調整をしなければならない。

【０００９】４．ＣＯガスを排気するとＣＯセンサの変
色濃度も次第に薄くなるが、減色特性が緩やかであるた
めに、その回復時間が遅く、基準電圧までセンサ電圧が
回復するまでの時間が長くなる。結果として、ガス燃焼
器具を再使用したいときの待ち時間が長くなってしま
う。

【００１０】さらに、従来ではこのようなＣＯセンサを
用いた監視システムが確立されていないために、危険な
状態が１つの室内、１つの個室、１つの家だけにとどま
らず、周辺地域を巻き込んだ災害に発展するおそれがあ
った。

【００１１】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、ガス濃度の検知をガスセンサ
などのバラツキによらないで正確に検知できるようにす
ると共に、ＣＯガス排気後における検知回路の回復時間
を早められるようにしたものである。また、その検知装
置を用いた警報装置、警報受信装置、警報システムを提
案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載したこの発明に係るガス警報装置
は、ガス濃度に応じて変色するガスセンサを有し、この
ガスセンサの光透過度を電圧に変換してガス濃度を検出
するガス濃度検出部と、このガス濃度検出部からの検出
出力と、この検出出力の変化に追随する基準出力とが供
給される比較手段と、基準のガス濃度以上になったとき
の比較出力が供給されるマイコンで構成されたコントロ
ール部と、このコントロール部で形成されたガス警報信
号が送信される送信部とで構成されたことを特徴とす
る。

【００１３】請求項４に記載したこの発明に係るガス警
報受信装置は、ガス警報信号を受信する受信部と、受信
したガス警報信号が供給されるマイコンで構成されたコ
ントロール部と、このコントロール部からの出力によっ
て制御されるガス警報制御部とで構成され、上記ガス警
報信号を受信したとき上記ガス警報制御部が制御される
ようになされたことを特徴とする。

【００１４】請求項７に記載したこの発明に係るガス警
報システムは、請求項１記載のガス警報装置と、請求項
４記載のガス警報受信装置とを有したことを特徴とす
る。

【００１５】請求項８に記載したこの発明に係るガス検
知装置は、ガス濃度に応じて変色するガスセンサを有
し、このガスセンサの光透過度を電圧に変換してガス濃
度を検出するガス濃度検出部と、このガス濃度検出部か
らの検出電圧が供給されるインピーダンス変換回路と、
このインピーダンス変換回路からの上記検出電圧に対応
した出力電圧を分圧する所定の時定数を有する分圧手段
と、分圧された上記出力電圧を基準電圧として上記検出
電圧を比較する比較手段とを有し、上記検出電圧に応じ
て変化する基準電圧に基づいて、ガス濃度の異常状態を
検知するようにしたことを特徴とする。

【００１６】この発明では、ＣＯガスの濃度に応じた検
出電圧に対し、これにある時定数τを持たせた基準電圧
を生成し、これらを比較手段に供給する。基準電圧は基
準濃度以上となったときの検出電圧を検出するための参
照電圧であって、例えば１８０ｐｐｍのときに得られる
検出電圧の変化勾配となるような時定数に設定される。
ＣＯガスの濃度が１８０ｐｐｍではその濃度雰囲気中に
長い時間いても人間は死には至らないので、この濃度を
基準にしている。ガス濃度が濃くなるにつれ変色の変化
割合も大きくなるので、検出電圧の降下率（変化勾配）
はガス濃度が濃い方が大きくなる。

【００１７】検出電圧は時定数τをもたないので、基準
濃度以上のガス濃度であるときにはそのときの検出電圧
の変化勾配は基準電圧の基準勾配よりも必ず急峻となる
から、両電圧の変化曲線は何れかの時点でかならず交差
する。この交差時点の測定濃度が基準濃度であるから、
この濃度を検知する。

【００１８】一方、ＣＯガスを排気した時点からＣＯセ
ンサの変色度は漸次薄くなるので、光透過率が上昇す
る。これに伴って検出電圧の変化も反転して上昇するよ
うになる。

【００１９】これに対し、基準電圧は時定数τをもって
変化することから、ＣＯガスを排気したからといって、
これに即座に追随して基準電圧が上昇する訳ではない。

【００２０】そのため、ＣＯガスを排気した時点からそ
う遅くない時点で検出電圧が基準電圧を越える。この電
圧交差時点の測定濃度が基準濃度であり、この濃度を検
知し、これをＣＯガス回復点とする。

【００２１】室内などのガス濃度が基準濃度を越える
と、そのときに得られる信号に基づいてガス栓を止めた
り、警報を発したり、外部に無線で送信したりすること
によって安全な防災システムを構築できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係るガス検知
装置等についてその一実施形態を図面を参照して詳細に
説明する。

【００２３】この発明で用いることができる一酸化炭素
ガスセンサ（ＣＯセンサ）は生体模倣化学センサである
ので、まず最初にこのＣＯセンサについて説明する。こ
のＣＯセンサはバイオテクノロジーをモノキュラートエ
ンジニアリングと組み合わせることによって誕生した生
体模倣型化学センサである。

【００２４】ＣＯセンシングの原理は次のようになる。
生体内の血液中には酸素を運ぶヘモグロビンがあり、こ
のヘモグロビンは肺で酸素を吸収して体内の筋肉に運
ぶ。このヘモグロビンはＣＯガスに対しては酸素の約２
５０倍もの親和性があるためにＣＯガスの濃度の高いと
ころでは中毒症状を起こす。

【００２５】このヘモグロビンの中で、酸素と結合した
り、離したりする役目を果たしているのはボルフィリン
という物質であり、ボルフィリンは酸素と結合している
時と結合していない時とでは光の吸収波長が異なるとい
う性質がある。すなわち、酸素と結合したヘモグロビン
は鮮やかな赤色をしているが、そうでないヘモグロビン
は黒色となる。

【００２６】この発明で使用するＣＯセンサはこのボル
フィリンの機能（生体化学反応）を応用したものであ
る。ＣＯセンサのベース材料はシクロデキストリンで、
これがＣＯガスをキャッチするキーホールの役目をな
す。ＣＯガスを取り込んだシクロデキストリンと、ＣＯ
ガスを取り込んでいないシクロデキストリンとを区別す
るために、クロモフォアという発色団を組み合わせるこ
とによって、色の変化でＣＯガスが取り込まれているか
否かを区別する。さらに、シクロデキストリンとクロモ
ファオを透明で多孔質な酸化シリコンベースの酸素表面
に、水素結合で繋げることによってＣＯセンサが構成さ
れる。

【００２７】ＣＯセンサは生体化学反応を応用している
ので、一定濃度の雰囲気の中にこのＣＯセンサを置くと
一定の反応色を維持し続けるというものではない。つま
り、一定濃度のＣＯ雰囲気中にＣＯセンサを放置する
と、その雰囲気中のＣＯガスと順次反応して変色が進
み、ＣＯガスの供給が継続する限り、ガス濃度のいかん
にかかわらず、最大変色（最高濃度）まで進行する。し
かしながら、濃度の低い所ではシクロデキストリンがＣ
Ｏガスを離すように反応するために、ガス吸着、分離の
バランスにより反応しないように見える分岐点が存在す
る。

【００２８】つまり、ＣＯガスに反応して変色しようと
するものと、逆に酸素と反応してもとに戻ろうとする反
応が同時に進行することになるから、結果的に、ＣＯガ
ス濃度によって、半透明色から灰色を経て黒色に変化す
る変色反応時間が異なることになる。この変色速度の変
位を計測することによって、ＣＯセンサが置かれている
雰囲気中のＣＯガス濃度がどのくらいであるかを計測で
きる。この変色速度や変化量は、シクロデキストリンの
添加量によって、ある程度自由に設定できる。

【００２９】ここで日本の規格では、浴室と居間、キッ
チンのように測定場所によって相違するが、同一センサ
で全てを検出できるようにするため検知濃度として、５
０ｐｐｍでは検知しないように、２００ｐｐｍでは１５
分以内に検知するように、５５０ｐｐｍでは５分以内に
検知するようにしたＣＯセンサが使用されている。この
ような規格を満足するＣＯセンサとしては、Quontum会
社製の「Ｓ５０Ｓ」（型式）ガスセンサなどを挙げるこ
とができる。

【００３０】ＣＯガスの取り込みと放出を繰り返しなが
ら、ＣＯセンサ内のＣＯガス濃度が徐々に高まってい
く。図８は２００ｐｐｍのＣＯガス雰囲気中にＣＯセン
サを置いたときのセンサ透過率を測定したグラフであっ
て、時間の経過と共に透過率が下がる。これはＣＯガス
の取り込みによって変色するためである。

【００３１】同図では１５分経過するとほぼ１／３にそ
の透過率が低下する。１５分経過後開放してＣＯセンサ
を空気中に放置すると、取り込まれたＣＯガスが次第に
放出され、所定時間経過後にはほぼ元の透過率まで回復
する。したがって、ＣＯセンサはＣＯガスに対する結
合、遊離が可逆的であることが判る。元の透過率まで回
復するので、光透過率は経年、経時による影響をあまり
受けない。そのため、濃度計測特性の著しい劣化がな
い。

【００３２】図９は５５０ｐｐｍのＣＯガス雰囲気中に
ＣＯセンサを置いたときのグラフであって、２００ｐｐ
ｍの場合よりも時間当たりの透過率の変化が大きい。そ
して、一定の透過率となるまでに要する時間が短くな
る。そして空気中に戻ると再びもとの透過率に回復す
る。

【００３３】一方、ＣＯガス濃度が非常に低く、例えば
５０ｐｐｍ位であると、図１０のように一酸化炭素ガス
ガス取り込みが行われて一時的に光透過率が低下するも
のの、取り込んだＣＯガスの放出（遊離）も行われるこ
とから、ＣＯガスの取り込みと放出ガスが交互に行われ
て全体としてみた場合光透過率は殆ど変化しないことが
判る。

【００３４】このようなことから光透過率の変動と一酸
化炭素ガス濃度と相関性を利用することで、間接的では
あるが屋内のＣＯガス濃度をほぼ正確に検知できる。

【００３５】続いて、この発明に係るガス検知装置の一
実施形態について図１以下を参照して詳細に説明する。

【００３６】このガス検知装置１０は図１に示すよう
に、ガス濃度に応じて変色するガスセンサ２２を有し、
このガスセンサ２２の光透過度を電圧に変換してガス濃
度を検出するガス濃度検出部１２と、このガス濃度検出
部１２からの検出電圧が供給されるインピーダンス変換
回路１４と、このインピーダンス変換回路１４からの検
出電圧Ｖｄに対応した出力電圧ＶOを分圧する所定の時
定数を有する分圧手段３８と、分圧された出力電圧を基
準電圧Ｖｒとして検出電圧Ｖｄを比較する比較手段３９
とで構成される。そして、検出電圧Ｖｄに応じて変化す
る基準電圧Ｖｒに基づいて、ガス濃度の異常状態を検知
する。

【００３７】ガス濃度検出部１２にはＣＯガスの濃度を
電圧に変換する濃度変換部２０を有する。この濃度変換
部２０は図示するようにＣＯセンサ２２と、このＣＯセ
ンサ２２を挟むように一方には発光素子である発光ダイ
オード（ＬＥＤ）２４が配され、他方にはＣＯセンサ２
２を透過した光を受ける受光素子としてのホトダイオー
ド２６が配され、これらがケース２１に収納されて一体
化されたものとなっている。

【００３８】ＬＥＤ２４には所定の駆動電圧が印加さ
れ、ホトダイオード２６は逆バイアス状態で電源（＋５
Ｖ）に接続される。ホトダイオード２６には抵抗器２８
が接続され、光透過量に応じてホトダイオード２６を流
れる電流が変化し、この電流が抵抗器２８によって電圧
（検出電圧）Ｖｄに変換される。

【００３９】接続点ｐに得られたこの検出電圧Ｖｄはイ
ンピーダンス変換回路１４に供給され、検出電圧Ｖｄと
１：１の関係にある出力電圧ＶOを得る。この例ではボ
ルテージフォロワー回路３０でインピーダンス変換回路
が構成される。そのためオペアンプ３２を有し、その出
力端側には逆流阻止用のダイオード３４と時定数を持た
せるためのコンデンサ３６がそれぞれ接続されている。

【００４０】そして、出力電圧ＶOがオペアンプ３２の
反転端子側に帰還されて、検出電圧Ｖｄと１：１の関係
にある出力電圧ＶOが得られる。この出力電圧ＶOが抵抗
器３８ａ、３８ｂで構成された分圧回路３８に供給され
て分圧される。分圧電圧が基準電圧Ｖｒとして検出電圧
Ｖｄと共に比較回路１８に供給される。

【００４１】比較回路１８は比較器３９を有し、その非
反転端子に検出電圧Ｖｄが供給され、反転端子に基準電
圧ＶOが供給される。さらにこの反転端子には基準電圧
ＶOがある値以下まで低下したとき、この基準電圧ＶOに
換えて使用する補助基準電圧である。この補助基準電圧
を得るためにさらに一対の直列抵抗器４０ａ｀４０ｂで
構成された分圧回路４０が設けられ、その接続点の電圧
が逆流阻止用のダイオード４２を介して比較器３９の反
転端子に供給されるようになっている。

【００４２】比較器３９には出力端子４３が導出される
他に、電源との間に抵抗器４４を介して発光ダイオード
４６が接続され、比較出力がローレベルになると発光ダ
イオード４６が点灯する。

【００４３】さて、上述した分圧回路３８にはコンデン
サ３６が接続されているために、分圧回路３８は所定の
時定数τを有することになり、この時定数の存在によっ
て検出電圧Ｖｄが変動しても出力電圧Ｖ０したがって基
準電圧Ｖｒはその変動に所定時間遅れて追従する。ＣＯ
ガス濃度が濃く（高く）なると、検出電圧Ｖｄが漸減し
始めるが、基準電圧Ｖｒ側にのみ時定数τを有する関係
で、この漸減勾配は検出電圧Ｖｄの方が基準電圧ＶOよ
りも急になる。

【００４４】この点についてさらに図２を参照して説明
すると、曲線ＬａはあるＣＯガス濃度のときの検出電圧
Ｖｄの変化曲線であり、曲線Ｌｂは、この検出電圧Ｖｄ
に追随して変化する基準電圧Ｖｒの変化曲線である。

【００４５】時点ｔｏまではガス濃度がゼロであり、こ
の時点ｔｏで、あるガス濃度雰囲気中にガスセンサ２２
を放置すると、ガス濃度の濃さに応じて発色濃度が相違
するため、ガス濃度の濃さに応じた変化勾配を持って検
出曲線Ｌａが漸減する。時定数の有無の関係から、ある
時点（ｔａとする）までは検出電圧と基準電圧との関係
は、Ｖｄ＞Ｖｒであるが、この時点ｔａを越えると電圧
関係が逆転し、Ｖｄ＝Ｖｒ、そしてＶｄ＜Ｖｒとなる。
この交差時点ｔａがＣＯ濃度の検知時点となる。

【００４６】ここで、ＣＯガス濃度値が２００ｐｐｍの
ガス雰囲気中で１５分程度になると、危険な状態となる
ことから、安全を見越してこの例では１８０ｐｐｍ以上
のＣＯ濃度を確実に検出できるように構成されている。
そのためこの１８０ｐｐｍでの変化勾配と同じになるよ
うに時定数が選定される。

【００４７】こうすると、どのようなガス濃度の場合で
も基準曲線Ｌｂは１８０ｐｐｍのときの変化勾配を維持
することになる。図２はガス濃度が２００ｐｐｍである
ときの検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒとの関係を示す。時
点ｔｏでは検出電圧Ｖｄの方が基準電圧Ｖｒよりも高
い。しかし、ガス雰囲気中への放置時間が経過するにつ
れガスセンサ２２の発色が濃くなり、これに伴って検出
電圧Ｖｄの値が低下する。それに伴い基準電圧Ｖｒの値
も低下していく。

【００４８】ガス濃度が２００ｐｐｍ以上であるときは
その検出電圧Ｖｄの変化勾配は、上述したように１８０
ｐｐｍの基準勾配よりも必ず急峻となるから、両曲線は
何れかの時点で必ず交差する。交差した時点ｔａが測定
ガス雰囲気中のガス濃度が１８０ｐｐｍとなったことを
示している。つまり、ガス濃度が１８０ｐｐｍであるこ
とを示している。したがってこの交差時点を検知する。
実際にはこの検知時間の２倍以上でないと危険な状態に
はならないように設計されているが、これは安全を優先
させるためである。

【００４９】両電圧が交差して電圧関係が逆転すると、
比較器３９の出力はローレベルに反転する。比較出力が
得られると、発光ダイオード４６が点灯し、ガス濃度が
異常状態であることを検知できる。端子４３に得られる
この比較出力を利用することによって、例えばガス栓を
閉じるような安全回路（図示はしない）を駆動すること
によって、ガス燃焼装置を安全に作動させることができ
る。

【００５０】異常濃度を検出した時点ｔａを経過して
も、ＣＯガスが供給される限り図２のようにガス濃度が
高くなって、ＣＯセンサの濃度が最も変色した時点ｔｂ
では検出電圧Ｖｄの方が基準電圧Ｖｒよりも低い値とな
っている。

【００５１】一方、この時点ｔｂでＣＯガスを排気し、
室内のＣＯガスの濃度が薄く（低く）なるにつれ、ガス
センサ２２の変色濃度も薄くなる。これに対して基準電
圧Ｖｒ側には時定数γがあるので、検出電圧Ｖｄが時点
ｔｂ以降漸増方向に反転しても、基準電圧Ｖｒの方は漸
減状態を所定時間の間保持する。

【００５２】その結果、ある時点（ｔｃとする）までは
Ｖｒ＞Ｖｄの関係を保つが、この時点ｔｃを越えると電
圧関係が逆転し、Ｖｒ＝Ｖｄ、そしてＶｒ＜Ｖｄとな
る。この時点ｔｃがＣＯ濃度の検知解放時点（回復時
点）となり、比較出力はハイレベルに戻り、安全装置が
停止してガス燃焼装置の再起動可能な状態となる。同時
に発光ダイオード４６が消灯し、これによって危険な状
態が回避されたことを視覚的に知ることができる。ガス
濃度の検出期間は図２のようにｔａ〜ｔｃ間となる。

【００５３】ここで、検出電圧Ｖｄの特性はＣＯセン
サ、光変換素子それぞれの特性を加味したものであるか
ら、それぞれの素子のバラツキに応じた検出電圧Ｖｄと
なっている。しかし、検出電圧Ｖｄに追随して基準電圧
Ｖｒの値も変動することから、ＣＯセンサの検出特性が
ばらついたとしても、検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒとの
関係は不変である。したがってＣＯセンサの特性がばら
ついたとしても、特性上のバラツキを吸収した検出が可
能になる。

【００５４】このように基準電圧Ｖｒは検出電圧Ｖｄに
追随した値であるから、検出電圧Ｖｄに対する基準電圧
Ｖｒの関係を予め設定しておけば、ガス濃度に応じたガ
ス検知時間がほぼ決まるから、ＣＯセンサ２２の素子特
性のばらつきを吸収できる。つまり、ＣＯガスの濃度に
よって予め検知時間を設定しておけば、ＣＯセンサ２２
の特性上のばらつきがあったとしても、そのガス濃度に
対する検知時間は一定にできる。

【００５５】またこのように検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖ
ｒとの関係からガス濃度を検出する場合には、図２に示
すように特にガスを排気してから回復処理（ガス燃焼装
置の再起動処理）するまでの期間が短縮される。

【００５６】因みに、従来のように固定の基準電圧Ｖｘ
を用いてガス濃度を検知した場合には、異常濃度検知タ
イミング（時点ｔａ）は同じであるが、回復タイミング
（時点ｔｃ）が遅れる。図２の場合、従来例によると基
準電圧曲線Ｌｃが交差する時点ｔｄまで待たなくてはな
らいからである。

【００５７】なお、図２では２００ｐｐｍのガス濃度を
検知するときの検知時間（秒）の一例を示してある。図
３はガス濃度が５００ｐｐｍのときの検知特性例であ
る。ガス濃度が濃いときには、検出電圧Ｖｄの変化勾配
が急峻になるため、１８０ｐｐｍとなるガス濃度を検知
するまでの時間を大幅に短縮することが判る。これによ
って、危険なガス濃度のときにはできるだけ早く危険状
態を検知できる。

【００５８】また、ガス濃度が１８０ｐｐｍ以下では、
図４のように検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒは交差しない
が、ある値以下まで低下したときには強制的に検知す
る。検知し得ない状態があまり長い時間続くのは好まし
くないからである。そのために、図１では基準電圧Ｖｒ
が最低基準電圧Ｖｍ（図４）まで低下したときダイオー
ド４２を介して分圧回路４０で得た最低基準電圧Ｖｍが
比較器３９に供給される。これによって比較器３９を強
制的に反転させている。

【００５９】さて、このようなガス検知装置を用い、ガ
ス検知信号を警報信号として送信し、これを受信装置で
受信すると共に、対応する処置を行えば、外部に異常状
態を容易かつ確実に検出できる。次にこれらを実現する
ための一実施形態について説明する。

【００６０】まず上述したようなガス燃焼装置１０は家
屋の至る所で使用されている。図５は家屋の模型図であ
って、室内５０にはＦＦなどのガスまたは灯油を燃料と
したヒーターや暖房器５２などが設置されている。この
場合排気筒５３はベランダなどに出ているが、思わぬ積
雪などで排気筒５３が塞がれて、室内５０にＣＯガスが
漏れる場合がある。

【００６１】台所などにはガスコンロや給湯器などの燃
焼器５４が設置されており、それらの排気筒５５が天井
裏５６を通して外部へ排気されている。この場合、ガス
コンロなどが置かれた台所でガス漏れが発生することは
もちろんのこと、工事ミスなどによって天井裏５６に設
置した排気筒５５の接続部分から排気が漏れ出すことが
ある。

【００６２】浴室５８内には風呂がま５９がある。この
風呂がま５９には排気筒６０があり、外部に導出されて
いる。浴室５８内ではガス漏れや不完全燃焼が起こる確
率が高い。車庫６２には自動車６３が駐車している。地
下車庫であるときには車庫６２内でエンジンをかけたま
まにしたりすると、排気ガス中のＣＯガスが車庫６２内
に充満すると共に、さらに車庫６２の上の室内に浸入す
ることがある。地下車庫でなくても狭い車庫内でアイド
リングすると直ぐに車庫６２内がＣＯガスで充満してし
まうことがある。

【００６３】このようにガスを取り扱う部所及びガスが
浸入しやすい場所ではＣＯガスが充満し易いのでＣＯガ
スの検知が必要である。そこで、例えば図５の記号Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅでそれぞれ示した場所に上述したガス検
知装置１０を備えたガス警報装置７０を設置して、ガス
漏れが検知される。

【００６４】図６はこのガス警報装置７０の要部の一実
施形態を示す。このガス警報装置７０はガス警報システ
ムの一部を構築しているもので、上述したガス検知装置
１０を内蔵する。このガス検知装置１０からの検知信号
はインタフェース７２を介してマイコンで構成された制
御部７４に供給され、ＣＯガスが間欠的に検知される。
制御部７４ではこのガス検知信号を受けるとＦＭ送信機
７６に対して、ガス警報装置７０固有の信号形態で警報
信号を出力する。固有の警報信号とは、設置されている
場所（家屋識別番号やその家屋内の部屋番号など）を識
別できるような信号である。ＦＭ送信機７６はこの警報
信号を所定の周波数に変調して外部に送信する。

【００６５】したがって、この警報信号を受信して解析
することによって、どの家に設置されたどの箇所からの
ガス漏れ信号であるかを知ることができるから、早期処
置が可能になる。

【００６６】インタフェース７２には外部入力も受け付
けられるように構成されている。外部入力として考えら
れるのは、例えば室内に設置された火災報知器からの信
号などが考えられる。火災報知器からの信号を制御部が
受信したときは、火災信号に対応した信号が生成される
から、そのＦＭ警報信号を受信して、内容を解析すれば
どの家屋が火災発生したかを即座に知ることができる。

【００６７】上述した制御部７４はバッテリー（リチウ
ム電池など）８０によって駆動される。そのほかの回路
も同様にこのバッテリー８０によって駆動されるが、ガ
ス検知装置１０、インタフェース７２、ＦＭ送信機７６
にはそれぞれ半導体などのスイッチ８２（８２ａ〜８２
ｃ）を介してバッテリー８０に接続され、それぞれに動
作電圧が間欠的に印加されるようになっている。バッテ
リー８０の電圧検知回路８４も同様にスイッチ８２ｄを
介して動作電圧が間欠的に印加される。そしてこれらの
スイッチ８２は何れも制御部７４によって同期して制御
される。

【００６８】図７はガス警報装置７０から送信された警
報信号を受信して所期のコントロールを実行するための
ガス警報受信装置９０の一実施形態でガス警報システム
を構築する。

【００６９】図７において、ＦＭ警報信号はＦＭ受信装
置９２によって受信され、復調される。復調されたガス
警報信号は入力インタフェース９３を介してマイコンで
構成された受信解析装置９４に供給され、ここで受信し
たガス警報信号の内容が解析される。

【００７０】このガス警報信号の内容を解析することに
よって、どの箇所に設置されているガス警報装置からの
信号であるか、あるいは外部信号であるかが分かる。こ
の解析結果に基づいてどのような処置を講ずべきかが把
握できるので、受信解析装置９４では対応する制御信号
が生成され、その制御信号が出力インタフェース９５に
出力される。出力インタフェース９５には、この例では
その家屋に設置されているガスのメインバルブの制御回
路９６、警報装置９７およびオンラインに対する出力端
末（ファックスやモデムなど）９８がそれぞれ接続され
ている。出力端末９８には電話回線などが接続され、消
防署などへ通報できるように構成されている。

【００７１】したがって、受信解析装置９４からの制御
信号が警報駆動信号であるときには警報装置９７が駆動
されて異常状態が報知される。メインバルブ制御回路９
６に対する制御信号であるときには、その家屋に設置さ
れたガス管のメインバルブ（図示はしない）が制御され
て生ガスの漏出が防止される。またオンライン信号であ
るときには家屋の識別コードを付加したこのオンライン
信号によって管轄の消防署への通報がなされる。出力イ
ンタフェース９５に接続されるこれらの端末のうち警報
装置９７とメインバルブの制御回路９６を同時に駆動す
ることもできる。

【００７２】受信解析装置９４には表示部を設けること
ができ、この表示部に表示された内容によってどの箇所
に異常が発生したかを視認できるようにすることも可能
である。この表示によってその家屋に住んでいる人のガ
ス復旧作業などの次善策が講じやすくなる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るガス
警報装置は、観測雰囲気中でのガス濃度が基準値を越え
たとき警報を送信できるようにしたものである。

【００７４】これによれば、例えば室内ガスが致死量に
至らないうちに、その異常を外部に送信して知らせるこ
とができるから、特にガス器具等が設置されていない室
内、例えば天井裏などにガスセンサを取り付けておけ
ば、排気筒などからのガス漏出（排気漏れ）などの異常
状態を外部の者に確実に知らせることができる。

【００７５】よって、ガス警報受信装置を使用した場合
には被監視棟内での異常を容易かつ確実に認識できるか
ら、ガス洩れに対する予防等を的確に実現できるなどの
特徴を有する。

【００７６】さらに、この発明に係るガス検知装置によ
れば、ガス濃度検知出力に基づいて形成された基準電圧
を用いて充満したガス濃度を検出できる。これによれ
ば、ガスセンサの特性（ガス濃度に対する変色程度）の
バラツキや、ガス濃度に対応した変色度を電圧に変換す
る変換素子の変換特性にバラツキがあったとしても、ガ
ス濃度の検出値のバラツキが吸収されるので、ガス濃度
検出の精度を高めることができる。

【００７７】また、観測雰囲気中でのガス濃度の濃淡に
よって、検知されるまでの時間が相違することから、こ
の検知時間の長短で大凡のガス濃度を知ることができ
る。

【００７８】これに加えて、室内の換気などによって室
内のガス濃度が低下した場合、ガス燃焼等の回復時間を
従来よりも、つまり固定の参照電圧を基準電圧として選
定する場合よりも大幅に短縮できる。そのため、素早く
暖房モードへ復帰できる等といった特徴を有する。

【００７９】またこの発明に係るガス警報装置によれ
ば、ガスの異常状態を外部に送信できるので、異常状態
を容易に外部に報知できる。そのため、外部からの救援
などの適切な処置を講ずることができるから、このガス
警報装置を使用したガス警報システムを設置することに
よって、ガスによる被害を最小限に食い止められるな
の、適切な防災システムを構築できる特徴を有する。

【００８０】したがって、この発明は屋内でガスを取り
扱うガス風呂、暖房器具などを使用するときの安全監視
を含めた防災システムに適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るガス検知装置の一実施形態を示
す要部の接続図である。

【図２】ＣＯガスセンサの一例を示す構成図である。

【図３】ガス検知特性を示す図である（その１）。

【図４】ガス検知特性を示す図である（その２）。

【図５】ガス検知特性を示す図である（その３）。

【図６】この発明に係るガス警報システムのうち、ガス
警報装置の一実施形態を示す系統図である。

【図７】この発明に係るガス警報システムのうち、ガス
警報受信装置の一実施形態を示す系統図である。

【図８】ガス濃度と透過率との時間関係を示す特性図で
ある（その１）。

【図９】ガス濃度と透過率との時間関係を示す特性図で
ある（その２）。

【図１０】ガス濃度と透過率との時間関係を示す特性図
である（その３）。

【符号の説明】

１０・・・ガス検知装置 １２・・・ガス検知部 １４・・・インピーダンス変換回路 １８・・・比較回路 ２２・・・ＣＯセンサ ７０・・・ガス警報装置 ７６・・・ＦＭ送信機 ９０・・・ガス警報受信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G054 AA01 CA02 EA06 FA44 JA11 JA20 5C087 AA02 AA03 AA11 AA23 BB12 BB20 BB40 BB74 DD04 DD07 DD24 EE10 EE15 EE18 FF01 FF04 FF12 FF13 FF17 FF20 FF23 GG11 GG30 GG31 GG37 GG38 GG52 GG55 GG66 GG70

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス濃度に応じて変色するガスセンサを
   有し、このガスセンサの光透過度を電圧に変換してガス
   濃度を検出するガス濃度検出部と、 このガス濃度検出部からの検出出力と、この検出出力の
   変化に追随する基準出力とが供給される比較手段と、 基準のガス濃度以上になったときの比較出力が供給され
   るマイコンで構成されたコントロール部と、 このコントロール部で形成されたガス警報信号が送信さ
   れる送信部とで構成されたことを特徴とするガス警報装
   置。
2. 【請求項２】 上記ガスは一酸化炭素ガスであることを
   特徴とする請求項１記載のガス警報装置。
3. 【請求項３】 上記ガスセンサは、検知雰囲気中のガス
   に反応し、その濃度と時間によって変色程度が変化する
   ものであることを特徴とする請求項１記載のガス警報装
   置。
4. 【請求項４】 ガス警報信号を受信する受信部と、 受信したガス警報信号が供給されるマイコンで構成され
   たコントロール部と、 このコントロール部からの出力によって制御されるガス
   警報制御部とで構成され、 上記ガス警報信号を受信したとき上記ガス警報制御部が
   制御されるようになされたことを特徴とするガス警報受
   信装置。
5. 【請求項５】 上記ガスは一酸化炭素ガスであることを
   特徴とする請求項４記載のガス警報受信装置。
6. 【請求項６】 上記ガスセンサは、検知雰囲気中のガス
   に反応し、その濃度と時間によって変色程度が変化する
   ものであることを特徴とする請求項４記載のガス警報受
   信装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のガス警報装置と、請求項
   ４記載のガス警報受信装置とを有したことを特徴とする
   ガス警報システム。
8. 【請求項８】 ガス濃度に応じて変色するガスセンサを
   有し、このガスセンサの光透過度を電圧に変換してガス
   濃度を検出するガス濃度検出部と、 このガス濃度検出部からの検出電圧が供給されるインピ
   ーダンス変換回路と、このインピーダンス変換回路から
   の上記検出電圧に対応した出力電圧を分圧する所定の時
   定数を有する分圧手段と、 分圧された上記出力電圧を基準電圧として上記検出電圧
   を比較する比較手段とを有し、 上記検出電圧に応じて変化する上記基準電圧に基づい
   て、ガス濃度の異常状態を検知するようにしたことを特
   徴とするガス検知装置。
9. 【請求項９】 上記ガスは一酸化炭素ガスであることを
   特徴とする請求項８記載のガス検知装置。
10. 【請求項１０】 上記インピーダンス変換回路はボルテ
    ージフォロワー回路であることを特徴とする請求項８記
    載のガス検知装置。