JP2005189150A - 壁面埋め込み形ガス検出装置及びこれを用いたガス検出方法 - Google Patents

Abstract

【構成】 ガス検出装置のカバー４からガスセンサ１０の周囲を覆うように筒体１８をプリント基板６側へ延ばし、筒体１８とプリント基板６の隙間を気密部材２０で封止する。
【効果】 ガス検出装置を壁面に部分的に埋め込むように設置しても、ガス感度が低下しない。
【選択図】 図１

Description

この発明は、壁面埋め込み形のガス検出装置とガス検出方法とに関する。

発明者らは、ガス検出装置を部分的に壁面内に埋設するように設置することを検討した。このようにすると壁面からのガス検出装置の出っ張りが少なく、デザイン上も美しく、またガス検出装置に人や家具などが衝突するおそれも少ない。発明者のデザインでは、壁面に埋め込んだガス検出装置は壁面内の電気配線用のアダプタに接続し、アダプタから給電を受け、アダプタを介して集中監視装置などの外部機器と接続する。発明者らはこの過程で、ガス検出装置を壁面内に埋設すると、ガスの警報濃度が増し、ガス感度が低下するという現象に直面した。例えばフロンＲ−１３４ａ１０００ppmで警報するようにフロン警報器を設定して壁面内に埋設すると、フロンＲ−１３４ａが２０００ppm程度になるまで警報しないなどの例が生じた。

特許文献１，２はガス検出装置のカバーの通気孔の付近にフィルタを設けて、通気孔の奧のガスセンサに達するガスから不要なガスを除去することを開示している。しかしながら特許文献１は、壁面内にガス検出装置の底面側のケースを埋め込むように設置することを検討していない。
特開２００２−３１０９７０ 特許３１９７４０１

この発明の課題は、壁面埋め込み形ガス検出装置で、ガス感度が低下することを防止することにある。

この発明の壁面埋め込み形のガス検出装置は、カバーとケースとからなるハウジングにガスセンサを収容して、カバーに設けた開口から室内のガスをハウジング内のガスセンサへ導入するようにした装置において、前記ケースを壁面内への埋め込みと壁面内の配線への接続とが自在にすると共に、前記ハウジング内のスペースでガスセンサから離れた部分を、前記開口に対して気密に保つための気密部材を、前記ガスセンサの周囲でハウジング内に設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記ガスセンサの周囲を覆う筒状の部材を前記ハウジング内に設けて、該部材と前記カバーの開口の周囲との間、もしくは該部材とガスセンサを搭載したプリント基板との間に前記気密部材を設ける。
また好ましくは、前記ガスセンサに頭部にのみ通気孔を設けて、該頭部が前記開口内に入り込むようにし、かつガスセンサの頭部と前記カバーの開口の周囲との間に、前記気密部材を設ける。

好ましは、前記壁面内配線のアダプタと接続するための手段を前記ケースに設ける。

この発明のガス検出方法では、カバーとケースとからなるハウジングにガスセンサを収容し、カバーに設けた開口から室内のガスをガスセンサへ導入してガスを検出し、前記ケースを壁面内に埋め込んで、前記カバーを室内に露出させ、かつ該ケースを壁面内の配線用アダプタに接続し、さらにガスセンサの周囲に気密部材を設けることにより、ハウジング内のスペースでガスセンサから離れた部分を前記開口に対して気密に保ち、これによって壁面内からハウジングを通って、前記開口へと通じるガス流路を遮断する。

発明者は、壁面埋め込み形ガス検出装置の感度が低下する機構がほぼ以下のようなものであることを解明した（図８参照）。高気密の建物で排気による換気を行うと、建物内のスペースは負圧になる。この負圧のために建物の内外に連通する壁面内の配管などが空気の供給路となり得る状態にあり、壁面内から室内へ向けての気流が生じ得る。ここで壁面に半分埋め込むようにガス検出装置を設置し、ガス検出装置のケースを壁面内の配線に接続すると、壁面内からガス検出装置のハウジング内を通り、カバーの開口から室内に抜ける流路が形成される。するとガスセンサの周囲には開口から室内に吹き出す気流が生じて、ガス濃度が低下し、見かけ上ガス感度が低下する。

この発明では、ガス検出装置のハウジング内のスペースでガスセンサから離れた部分、言い換えるとガスセンサの直ぐ周囲以外の部分を、パッキングやガスケットなどの気密部材により気密に封止する。これにより壁面内からハウジングを通りカバーの開口に達するガス流路を遮断でき、壁から室内へ向けての気流によるガス感度の低下を防止できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図８に、実施例とその変形とを示す。これらの図において、２はガス検出部で、例えばフロンガス用の警報器の検出部で、フロンは比重が大きなガスなので、床からやや上部の位置に設置し、図６，図７に示す警報部６２とは別体にしてある。ガス検出部２には上部カバー４とケース８とからなるハウジングがあり、カバー４とケース８に囲まれたスペースがハウジング内のスペースで、その間にプリント基板６が収容され、プリント基板６に金属酸化物半導体などを用いたガスセンサ１０が半田などで取り付けられている。

図２，図３にガスセンサ１０の取付構造を示すと、１２はガスセンサの頂部の開口で、金網などを取り付け、１３はガスセンサのカバー、１４はベースで、これらの間にセンサ本体１５を設置し、リードとしてのピン１６がベース１４から突き出している。ガスセンサ１０で外部との間の通気性があるのは頂部の開口１２のみで、カバー１３の側面やベース１４には開口はなく、ピン１６はプリント基板６を貫通して半田１７で固定されている。このためピン１６の挿通用の開口は半田で塞がれ、プリント基板６の裏側に対してガスセンサ１０は気密な状態にある。

ガスセンサ１０の周囲には、カバー４の一部の筒体１８が設けられ、筒体１８の底部とプリント基板６との間には、パッキングやガスケットなどを用いた伸縮性のある環状の気密部材２０を配置してある。筒体１８の上部はカバー４につながり、筒体１８の上部とカバー４との間に隙間はなく、筒体１８の下部とプリント基板６との間には気密部材２０が設けてあるので、ガスセンサ１０の周囲のスペースは、ハウジング内の他のスペースから気密に保たれる。２２はカバー４に設けた開口で、ここではスリット状の開口にしてある。２４は動作表示用のＬＥＤで、窓２６からＬＥＤ２４の状態を覗けるようにしてある。開口２２はカバー４の中央部やや下側に位置するが、カバー４の下端などの側面部に設けても良い。またプリント基板６の他に、ガスセンサ１０を固定するための小さなプリント基板を設けて、該小基板にガスセンサ１０を取り付けても良い。

ガス検出部２は、ケース８の部分とカバー４の一部とがコンクリート壁３０に埋設されるように、例えば雄コネクタとしての接続金具３２により、アダプタ３１に設けた配線と接続してある。３４は電気配線用の配管で、アダプタ３１や配管３４はコンクリート壁３０内に埋設され、アダプタ３１の表面が壁のくぼみに露出し、このくぼみにガス検出部２のケース８とカバー４の一部が埋め込まれ、カバー４の表面は室内に露出し、電力線や信号線などが配管３４内を通っている。

図４に最初の変形例を示すと、カバー４に設けた、スリットの無い例えば円形状の開口に、ガスセンサ１０の頭部が入り込むようにし、ガスセンサ１０の頭部の側面と開口の周囲のカバーとの間に、ガスケットやパッキングなどの気密部材４０を設ける。ガスセンサ１０は頂面の開口１２の部分以外は気密なので、頭部の側面とカバー４の間を気密部材４０で封止すると、ハウジング内のスペースは室内から気密に保たれる。

図５に第２の変形例を示すと、５２は底のある筒状の樹脂製などの部材、言い換えるとコップ状の樹脂製などの部材で、その底部に設けた図示しない孔をピン１６がプリント基板６の反対側へと貫通する。筒体５２は僅かに弾性があって、あるいはピン１６の貫通部にパッキングなどをはめ込んで、ピン１６の貫通部が締め付けられ、この部分が気密になるようにする。筒体５２の上面とカバー４の開口５１の周囲の内面との間には、パッキングやガスケットなどの気密部材５０を設けて、この部分を気密に封止する。このためガスセンサ１０の周囲のスペースは、筒体５２と気密部材５０により、ハウジング内の他のスペースから気密に保たれる。

図６にコンクリート壁３０へのガス検出装置の取り付け例を示す。なお図６の上側が上、下側が下で、ガス検出部２は床面６３のやや上部に取り付けられ、配管３４内の配線を利用して、ブザーなどを設けた警報部６２と接続され、また配管３４内の配線を介して集中監視盤などに接続されている。さらにガス検出部２や警報部６２の電源は、配管３４内の電力線から得るものとする。

気密性の高い建物で換気を施すと、室内は負圧になる。配管３４はコンクリート壁３０内を上下に貫通するなどにより、建物の外の空気と連通している場合が多い。このため配管３４からアダプタ３１，３３などを介して、ガス検出部２や警報部６２を通って室内に吹き出す気流が生じる。この気流は文字通りにガス検出部２や警報部６２の中を通るもの以外に、これらとコンクリート壁３０との間の隙間を通るものなどもある。

ここでガスセンサ１０を、ハウジング内の他のスペースに対し気密にしないと、図１のアダプタ３１からケース８内のスペース，プリント基板６の小孔やハウジングとの隙間，プリント基板６とカバー４との間のスペース、並びに開口２２を通る流路が生じる。これは一つには、ケース８には金型の設計上などで小孔を設ける場合が多く、プリント基板６には余分の小孔があったり、ケース８やカバー４との間に隙間が残る場合が多いからである。またケース８とカバー４の嵌合部に隙間が残ると、ここから壁面内の空気が吹き込むことがある。

そしてこのような流路が生じると、配管３４からの外気がガスセンサ１０の周囲を通って開口２２から室内スペース７５へ吹き出すことになる。吹き出す空気の流速が低くても、自然拡散のみで開口２２から室内空気をガスセンサ１０に導いているので、ガスセンサ１０の付近でのガス濃度は低下する。これに対して、カバー４の開口と、ハウジング内のスペースでガスセンサ１０の設置スペース以外の部分を気密にできれば、カバー４の開口２２から外に向かって吹き出す気流を無くし、ガス感度の低下を防止できる。

図７は断熱材を用いた実施例への応用を示す。７２は石膏ボードなどの内壁で、７３はガラスファイバーやロックウールなどの断熱材、７４は外壁である。この場合、配管３４は床下の空気などに連通しており、これ以外に断熱材７３も床下の空気などに連通することが多く、室内スペース７５が負圧になると、配管３４や断熱材７３からガス検出部２を通って室内へと吹き出す気流が生じやすくなる。そこでこの場合も、ガス検出部のカバーの開口を、ハウジング内のガスセンサ以外の部分から気密にする。

図８はフロンガスとしてのＲ−１３４ａに対する応答波形を示し、実施例は図１のガス検出部を用いたもので、図２は図１のガス検出部２から気密部材２０を除いたものである。比較例は、実施例のガス検出装置を壁面に埋設するのではなく、壁面に設けたコンセントに適宜のアダプタを介して取り付けたものである。比較例と実施例や従来例との違いは、比較例ではガス検出部が壁面に埋設されていないが、実施例や従来例ではガス検出部のケース部分とカバーの一部が壁面内に埋設されている点である。これらのガス検出装置はいずれもＲ−１３４ａ ２０００ppmで、図８に鎖線で示したレベルの出力が生じるように設定されており、４ｍ³ 程度の内容積の小室内にＲ−１３４ａを２０００ppm分注入した。実施例と比較例の波形はほぼ同等であるが、従来例では出力が小さく、同じレベルの出力を発生させるのに必要なガス濃度に換算すると、従来例では実施例の約１／２の感度に低下している。

実施例ではフロン警報器への応用を示したが、ＣＯ警報器やメタン警報器などの他のガス検出装置でも良い。また実施例ではフロン警報器であるため、ガス検出部と警報部とを分離したが、これらを一体にしても良い。また集中監視装置などの接続は任意である。

実施例のガス検出装置の断面図 図１のii-ii方向拡大断面図で、実施例のガス検出装置でのガスセンサの周囲の配置を示す ガスセンサのプリント基板への取付を示す図 変形例のガス検出装置の要部断面図 他の変形例のガス検出装置の要部断面図 コンクリート壁への実施例のガス検出装置の取付を示す鉛直方向断面図 断熱材を充填した壁への実施例のガス検出装置の取付を示す鉛直方向断面図 実施例のガス検出装置と、ガスセンサの周囲をケースの他の部分から気密にしなかった従来例、及び壁面内に埋め込まないように取り付けた比較例での、フロンガスへの応答波形を示す特性図

符号の説明

２ ガス検出部
４ カバー
６ プリント基板
８ ケース
１０ ガスセンサ
１２ 開口
１３ カバー
１４ ベース
１５ センサ本体
１６ ピン
１７ 半田
１８ 筒体
２０ 気密部材
２２ 開口
２４ ＬＥＤ
２６ 窓
３０ コンクリート壁
３１，３３ アダプタ
３２ 接続金具
３４ 配管
４０，５０ 気密部材
５１ 開口
５２ 筒体
６２ 警報部
６３ 床面
７０ 壁
７２ 内壁
７３ 断熱材
７４ 外壁
７５ 室内スペース

Claims (5)

1. カバーとケースとからなるハウジングにガスセンサを収容して、カバーに設けた開口から室内のガスをハウジング内のガスセンサへ導入するようにした装置において、
   前記ケースを壁面内への埋め込みと壁面内の配線への接続とが自在にすると共に、
   前記ハウジング内のスペースでガスセンサから離れた部分を、前記開口に対して気密に保つための気密部材を、前記ガスセンサの周囲でハウジング内に設けたことを特徴とする、壁面埋め込み形のガス検出装置。
2. 前記ガスセンサの周囲を覆う筒状の部材を前記ハウジング内に設けて、該部材と前記カバーの開口の周囲との間、もしくは該部材とガスセンサを搭載したプリント基板との間に前記気密部材を設けたことを特徴とする、請求項１の壁面埋め込み形のガス検出装置。
3. 前記ガスセンサに頭部にのみ通気孔を設けて、該頭部が前記開口内に入り込むようにし、かつガスセンサの頭部と前記カバーの開口の周囲との間に、前記気密部材を設けたことを特徴とする、請求項１の壁面埋め込み形のガス検出装置。
4. 前記壁面内配線のアダプタと接続するための手段を前記ケースに設けたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの壁面埋め込み形のガス検出装置。
5. カバーとケースとからなるハウジングにガスセンサを収容し、カバーに設けた開口から室内のガスをガスセンサへ導入してガスを検出し、
   前記ケースを壁面内に埋め込んで、前記カバーを室内に露出させ、かつ該ケースを壁面内の配線用アダプタに接続し、
   さらにガスセンサの周囲に気密部材を設けることにより、ハウジング内のスペースでガスセンサから離れた部分を前記開口に対して気密に保ち、これによって壁面内からハウジングを通って、前記開口へと通じるガス流路を遮断する、ガス検出方法。

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