JP2009503712A - センサおよび検知器のテストのための一酸化炭素の生成 - Google Patents

Abstract

一酸化炭素を発生させる方法および装置であって、更に言えば、そうした一酸化炭素を発生させる方法および装置を利用して、一酸化炭素検知器の検査を行うための装置である。活性炭布のレイヤを加熱して少量の一酸化炭素を発生させる。活性炭布は取り外し可能なカセットに入れてもよい。

Description

本発明は、一酸化炭素（ＣＯ）を発生させる方法および装置に関し、特に、一酸化炭素センサ、検出器、そして警報器のテストに用いる一酸化炭素ガスを発生させる方法および装置に関する。

一酸化炭素（ＣＯ）は、無色、無臭で目に見えず、非常に有毒なガスである。それは不完全燃焼の結果の生成物である。炭素系燃料（ガソリン、木、石炭、炭団など）が、酸素の充分でない空気中で燃やされると、燃料中の炭素の酸化が不完全なものとなり、二酸化炭素ではなく一酸化炭素が生じる結果となる。
ＣＯセンサを有した危険検出器および警報器は、家庭用、産業用の両分野で使用されている。ＣＯセンサ／検出器は周囲の空気を監視し、欠陥のあるガスヒータや緩慢な燃焼の結果としてのＣＯの形成がないか調べる。

時間経過と共にＣＯセンサは機能が低下する。センサの性能や、ＣＯセンサを有した危険検出器または警報器の正常動作を確認するために、それらに対して定期的なテストを実施する必要がある。こうしたテストを実施するには、少量のＣＯをセンサ／検出器に導入する必要があるが、その濃度は、センサ／検出器を起動させて警報モードに入らせるのに充分な高さであると共に、空気中に放出された場合でも安全な範囲におさまって人間の健康に危険を与えない程度の低さとする。

現在、危険検出器内のＣＯセンサをテストする方法には様々なものがある。その中には、ＣＯを入れたガラス製の小ビンを用い、これをセンサ／検出器を置いた場所で割る方法、線香を焚く方法、あるいは、一酸化炭素ガスに空気、窒素、または他の不活性ガスを混ぜて希釈して用いる方法、がある。最後の方法の場合、ガスは通常、圧力シリンダまたはエアゾール缶の中に格納される。こうしたＣＯエアゾール缶テスタの１つに、商品名：Solo CO^TMで販売されているものがある。

これらの方法は、不便であるか、または危険であると考えられる。まず、ガラス製小ビンの使用は、テストを行うたびに新たにガラス製小ビンを壊さなければならないため、危険がありうる。さらに、こうした小ビンに入っているＣＯは、一般に非常に濃度が高く、従って人間の健康に危険を及ぼす。線香を焚く場合は、点火の際に剥き出しの火を使用しなければならず、強い臭いも生じる。また、長い期間にわたって繰り返しテストを行う必要のある用途には不向きである。さらに、圧力容器の使用は、それらが重く大きい場合が多いために不便であり、また、危険物に分類されているために輸送のコストが高い。そして、大型の容器には大量のガスを格納可能であり、さらにガス自体は無臭であるため、換気装置のない閉じた空間で内容物が漏れれば、危険であるどころか、生命にかかわるおそれすらある。

通常、商業規模で実施されている他の現行のＣＯ生成法は、縮小するにはあまりに規模が大きい。そして、危険な化学物質の化学反応によってＣＯを発生させる方法は、携帯用の器具に組み込むには危険すぎると考えられる。

本発明は、上で述べた問題に対処すること、そして、安全かつ簡単で、センサ／検出器テスタで利用できるＣＯ生成方法を提供すること、を目的とする。
本発明はまた、携帯型のＣＯセンサ／検出器テスタを提供することを目的とする。
そして、本発明は更に、危険のない材料および／または化学物質を利用するＣＯセンサ／検出器テスタを提供することを目的とする。

本発明が提供するのは、一酸化炭素を発生させる装置であって、活性炭レイヤと、使用時に前記活性炭レイヤを加熱することによって一酸化炭素を発生させるように作られた電気的加熱手段と、を有する装置である。
活性炭は取り外し可能なカセットに入れて提供される、とするのが好ましい。
また、好ましい構成として、本発明が提供するのは一酸化炭素センサをテストする装置であって、上で述べた一酸化炭素を発生させる装置とハウジングとを有するものである。前記ハウジングは、一酸化炭素センサを含んだ装置を収容するように作られた開口を有する第１チャンバと、取り外し可能な活性炭レイヤカセットを収容するように作られた第２チャンバと、を有する。

また、本発明は、上で述べた装置において用いられるカセットであって、内部に活性炭のレイヤまたはリボンが配置されている、というカセットを提供する。活性炭のレイヤまたはリボンは活性炭布（ＡＣＣ：Activated Carbon Cloth）である、とするのが好ましい。ＡＣＣは、編みや織りによって一体化された活性炭繊維の束から作られた織物である。活性炭は、“Activated Charcoal”だけでなく、“Active Charcoal”、“Activated Carbon”、そして“Active Carbon”としても知られる。

本発明はさらに、一酸化炭素のセンサまたは検知器のテストに用いられる一酸化炭素を発生させる方法を提供し、その方法は、活性炭のレイヤを加熱することで一酸化炭素を発生させるステップと、前記一酸化炭素を一酸化炭素検出器に向けるステップと、を有する。
ＣＯは、制御された安全な形で少量のみ発生させられて、テスト対象の検出器に送られること、とするのが好ましい。

装置は電気的に動作させられること、とするのが好ましい。

活性炭のレイヤは、安全で不活発なＣＯ源であり、装置で過熱された際には、燃えず、高温の状態が続くこともない。そうして、本装置は、有害な化学物質や危険なガスを使用することも、貯め込むこともない（活性炭のレイヤによって発生する少量のＣＯは除く）。加えて、本発明は、携帯が簡単であると共に、制御用構成部が１つ以上故障した場合のフェイルセーフの解決策（他の方法や装置が有するもの）を用意しておく手間が要らない。

本発明の基礎となるのは、閉じた環境において制御の下にＡＣＣを過熱する、という原理である。ＡＣＣの温度が８０℃に達すると、少量のＣＯが発生し始める。ＡＣＣに加える熱を増やすと、その結果、発生するＣＯの量は多くなる（図１参照）。図１は、時間軸に沿ってＡＣＣの温度２０とＣＯの発生量２１とを示すグラフである。横軸は時間を秒単位で示しており、縦軸は摂氏℃の単位でのＡＣＣ温度とＰＰＭ単位でのＣＯ量とを一緒に示している。

活性炭またはＡＣＣのレイヤを用いることの特質の１つは、燃えたり熱をためたりしないため非常に安全だということである。活性炭ペレットを加熱するのとは違い、酸素が存在する環境で過度に熱を加えてしまった場合も、そのためにＡＣＣが自己永続的に燃焼する事態にはならない（こうした事態は制御不能な状況につながる）。それどころか、ＡＣＣから出来るのは無害な灰のみである。そのため、本発明は安全に使用できるものとなる。また、放出されるＣＯの量を制御用電子機器が管理しており、この点で更なる保護が実現される。ＣＯの量は減らすことも、完全に抑制することも可能である。このように、本発明が採用している原理は、従来の意味での活性炭の燃焼を含まない。従来の燃焼は、熱そして通常は光の発生を伴う急速な化学プロセスである。炭素の急速な燃焼の結果として一酸化炭素が生じることはある（それは、周知のプロセスである）。しかし、これは本発明が採用した原理とは異なる。本発明に、こうした種類の燃焼は存在しない。ＡＣＣが加熱されても、自力での燃焼は起こらない。その代わり、ＡＣＣは加えられた熱の影響で分解し、従来型の燃焼を伴わない形でＣＯを放出する。また、これと関連して、ＡＣＣは、熱源が取り除かれれば燃え続けることはなく、熱も光も発生させない。

好ましい構成として、ＣＯの発生量はＣＯセンサおよび制御用電子機器を用いて制御される。
好ましい構成として、本発明が提供する、一酸化炭素テスタをテストする装置は携帯が可能である。よって、本装置は使用が簡単であり、また、ＣＯセンサ／検出器をテストする場所に配置するのも簡単である。

好ましい構成として、本発明が提供する装置は危険のない材料を利用する。よって、本装置がユーザを危険にさらすことはない。
好ましい構成として、本発明が提供する装置は、過熱状態にあっても発火しない材料を利用している。よって、活性炭のレイヤを入れたテープカセットが詰まり、同じ部分の活性炭が繰り返し加熱される事態になっても、その活性炭が発火することはない。その代わり、粉々に分解するだけである。このように、過熱した場合もユーザに危険はない。

本発明をより容易に理解できるように、以下、その実施の形態（あくまでも例示）について、添付図面を参照しながら説明する。
本発明の好適な実施の形態は、数多くの異なる領域において有用な様態で、そして充分な量で一酸化炭素（ＣＯ）を発生させる装置に関する。具体的には、本装置は、何らかの機器（警報器など、ＣＯのセンサまたは検出器を含むもの）をテストする携帯型装置での使用に適したものである。

先ず、図２を参照する。同図が示すのは、ＣＯセンサ／検出器テスタの断面側面図である。このＣＯセンサ／検出器テスタはカップの形状をしたハウジング１を有し、当該ハウジングは可撓性膜２を備え、この膜にテスト対象のセンサ／検出器３を収容することができる。カップ形状ハウジングのサイズおよび形状については、テスタの内部構成要素を収容するのに適したものとする。カップ形状ハウジングの頂上の開口についても、そのサイズおよび形状は、どんな型のＣＯセンサ／検出器でも収容できるように、必要に応じて変えることができる。膜の構成については、１つのサイズおよび形状のテスタを様々なＣＯセンサ／検出器と共に使用できるように作ることができる。

ＣＯ発生器は収集チャンバ４内に配置される。チャンバ４はカップ形状ハウジング１の下部にある。これは送出ダクト５によって上部に接続されており、ダクト５の中には、リフトファン６と調整弁７（必須ではない）とが入っている。そしてダクト５は、センサ／検出器３を横切る方向にガスを向けるために、水平方向出口１７を有する。
ＣＯ発生器は、耐熱容器９の中に設置されて電気的に動作するヒータアセンブリ８と、リボン１１の形をした長い活性炭布（ＡＣＣ）を収めたカセット機構１０（図３に更に詳細に示す）とを有する。ＡＣＣは、例えば編みや織りによって一体に結び付けられた活性炭繊維の束から作られた織物である。活性炭繊維同士の間に相互連結（interengagement）があって布が形成されているのであれば、この織物材料の製造に用いる技術はどんな種類のものでもかまわない。

ヒータアセンブリは、ガラス管１３の内部に封じ込めたワイヤ発熱体１２で成り、当該管１３は二酸化ケイ素または石英ガラスとすることができる。カセット１０はモータ１４に接続されており、当該モータは、テストのたびにＡＣＣリボン１１を予め決められた分だけ動かし、所定の長さの未使用ＡＣＣをヒータアセンブリ８に提供する。発生器は収集チャンバ４の中にあり、当該チャンバ４は送出ダクト５につながっている。

図３は本発明のカセット機構を示す。カセット機構は、耐熱先端部１５を有する。当該先端部はハウジング１内に配置されており、ＡＣＣリボン１１がヒータアセンブリに接触させられるようになっている。所定位置にある際、リボンはヒータアセンブリ８を包む形となる。リボンをその全長にわたって使い切れば、新しいカセットを挿入することができる。また、更なる安全予防措置として、カートリッジによって動作させられる安全シャッタ１８が、発熱体に通じる開口をふさぐ。これにより、カセット機構を取り外す時でも、ユーザの体が発熱体に触れることはない。

ＡＣＣリボン１１はヒータアセンブリ８と接触させられ、アセンブリ８を通る電流は、予め決められたアルゴリズムを用いて制御された形で送られる。ここでの熱がＡＣＣリボン１１に伝わるため、発生するＣＯガスの量を制御することができる。発生したＣＯは収集チャンバ４の中に集められ、そして、調整弁７（必須ではない）と組み合わされたリフトファン６の作用により、制御された速度で送出ダクト５を通って出力１７へと送られる。収集チャンバ４からのガスの流れは、ファン６の速度を制御すること、そして、調整弁７（必須ではない）を調節することにより調整される。ＣＯセンサおよびモニタリング回路をテスタ内部に持たせれば、ＣＯを更に一貫した形で制御できるであろう。

ヒータアセンブリ、モータ、そして調整弁への電流の制御は回路基板１６上の制御回路によって実現され、当該回路はＣＯ発生器の属性を制御するよう設計されている。
センサ／検出器が警告を発した後は、センサ／検出器からガスを排除することが必要となる。これは、ＣＯ発生器を停止させると共に、ファン６を用いてセンサ／検出器を覆った空気を吹き飛ばす、というやり方で実現できる。

以上、本発明について、取り外し可能な活性炭入りカセットを利用する装置を例に挙げて説明した。しかし、別な形として、活性炭は、カセットを利用せずに直接装置内に載せることにしてもよい。この場合、装置全体を使い捨てとすることも可能であろう。また、活性炭を予め載せておく形で装置を作り、所定回数のテストを行えるようにすることも可能であろう。そして、この回数分のテストが完了すれば、その装置は処分して新しい装置を使用する。あるいは、カセット以外の手段を使用して活性炭を取り替えることも可能であろう。例えば、装置に直接載せることのできるリールの上に活性炭リボンを形成する、という形が可能であろう。

ＣＯ出力と活性炭布（ＡＣＣ）温度とを対比して示すグラフである。 本発明の好適な実施の形態を示す断面側面図である。 本発明の好適な実施の形態のカセット機構の図である。

Claims (19)

1. 一酸化炭素を発生させる装置であって、
   活性炭と、
   使用時に活性炭を加熱して一酸化炭素を発生させるように構成された電気的加熱手段と、を有し、
   特徴となるのは、
   活性炭が活性炭布のレイヤの形となっている点である、
   という装置。
2. 前記加熱手段（１２，１３）はガラス管（１３）に封じ込めた発熱体（１２）を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. レイヤから発生したＣＯを収集する収集チャンバ（４）を更に有すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記活性炭布レイヤはリボンの形を取ること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 危険のない材料を使用していること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記活性炭布のレイヤはフェイルセーフに構成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 活性炭のレイヤの一部を移動させて加熱手段の近くに送るための移動手段を更に有し、それによって、使用時、活性炭のレイヤの前記一部が一酸化炭素を発生させること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 前記活性炭布は取外し可能なカセット（１０）の中に設けられること、
   を特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 請求項８に記載の一酸化炭素を発生させる装置とハウジングとを有した、一酸化炭素センサをテストする装置であって、前記ハウジングは、一酸化炭素センサを含んだ装置を収容するように作られた開口を有する第１チャンバと、前記取り外し可能な活性炭布カセットを収容するように作られた第２チャンバと、を有すること、
   を特徴とする装置。
10. 前記移動手段は、前記カセットを動かすように作られた駆動手段（１４）を有すること、
    を特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記第１のチャンバと第２のチャンバとを接続する送出ダクト（５）を更に有すること、
    を特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
12. 前記送出ダクトが、使用時に、第１チャンバと第２チャンバとを接続しているダクトに沿ってガスを移動させるように作られたファン（６）を有すること、
    を特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記送出ダクトが弁（７）を有すること、
    を特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. カセットが第２チャンバ内に置かれていない状態では前記加熱手段を覆う、という作りのシャッタを更に有すること、
    を特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の装置。
15. 装置の動作を制御するように構成された制御回路を更に有すること、
    を特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
16. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置において用いられるカセット（１０）であって、内部に活性炭リボン（１１）が配置されていることを特徴とするカセット。
17. 耐熱先端部（１５）を有していること、
    を特徴とする請求項１６に記載のカセット。
18. 前記活性炭リボンは活性炭布であること、
    を特徴とする請求項１６または１７に記載のカセット。
19. 一酸化炭素のセンサまたは検知器のテストに用いるための一酸化炭素を発生させる方法であって、
    活性炭布のレイヤを加熱することで一酸化炭素を発生させるステップと、そして、
    前記一酸化炭素を前記一酸化炭素のセンサまたは検出器に向けるステップと、を有することを特徴とする方法。

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