JP2022182736A - 警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスセンサに対するＶＯＣガスやＳｉ系ガスの影響を抑制し、これらのガスへの耐久性を向上した警報器を提供する。【解決手段】警報器は、センサ室Ｓ１が内部に設けられた上ケース１１、下ケース１２と、ケース内に収容され、センサ室Ｓ１に含まれる対象ガスを検出するガスセンサ１５と、ケースの外部とセンサ室Ｓ１とを連通するスリット１４と、センサ室Ｓ１内における、ガスセンサ１５とスリット１４との間に設けられた隔壁１７と、隔壁１７とスリット１４との間において、スリット１４を覆うように設けられたフィルタ１６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、警報器に関する。

ガス警報器は、ガスセンサによって、空気中に含まれる検知対象ガスの濃度を検出し、この濃度が規定値よりも高い場合に警報を発する。ガスセンサとして、半導体式、電気化学式等のセンサが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
半導体式ガスセンサは、空気中に含まれる検知対象ガスの濃度が高いほどセンサ抵抗値が低下することを利用して、ガス濃度を検出する。半導体式ガスセンサは、有機シリコーンガス（Ｓｉ系ガス）の被毒で、空気に対するセンサ抵抗値が低下し、かつ、ガス感度に対する抵抗変化が小さくなることが知られている。

特開２０１９－１２０６７４号公報

ところで、半導体式ガスセンサを用いた警報器が部屋に設置された後、長期にわたって部屋が使用されず放置された状態において、ガス機器が使用されていないにもかかわらず警報器が誤って発報する場合がある。
本発明者らは、この事象は、部屋への人の出入りがないため、換気率が低く、建材等による揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガスや、Ｓｉ系ガスが充満していたことに起因すると予測した。
本発明者らは、この予測の元に検討を行った結果、半導体式ガスセンサがＳｉ系ガス及びＶＯＣガス中に暴露した場合、以下のような影響があることを見出した。
１）検知対象ガスが存在しない空気に対するセンサ抵抗値が低下する。
２）空気に対するセンサ抵抗値と検知対象ガスに対するセンサ抵抗値との差が小さくなり、ガス濃度に対するセンサ抵抗値の変化がほとんど見られなくなる、すなわち、感度が低下する。
１）の影響が早めに又は強く表れると、誤警報となり、２）の影響が早めに又は強く表れると、警報しにくくなる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガスセンサに対するＶＯＣガスやＳｉ系ガスの影響を抑制し、これらのガスへの耐久性を向上した警報器を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る警報器は、下記（１）～（５）を特徴としている。
（１）センサ室が内部に設けられたケースと、
前記ケース内に収容され、前記センサ室に含まれる対象ガスを検出するガスセンサと、
前記ケースの外部と前記センサ室とを連通するスリットと、
前記センサ室内における、前記ガスセンサと前記スリットとの間に設けられた隔壁と、
前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットを覆うように設けられたフィルタと、を備える、
警報器。
（２）前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分の全体を覆うように構成される、
上記（１）に記載の警報器。
（３）前記フィルタは、前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットの全体を覆うように設けられる、
上記（１）又は（２）に記載の警報器。
（４）前記フィルタは、スポンジ又はＳｉＯ_２系フィルタである、
上記（１）～（３）のいずれか一に記載の警報器。
（５）前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分と、前記スリットとの距離が１０ｍｍ以上かつ１２ｍｍ以下であり、前記隔壁の厚みが０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の場合において、
前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する前記部分との距離が、１．５ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下となる位置に配置される、
上記（１）～（４）のいずれか一に記載の警報器。

上記（１）の構成の警報器によれば、センサ室内の、ガスセンサとスリットとの間に隔壁が設けられることで、低濃度のＶＯＣガス及びＳｉガス中に暴露された場合であっても、ガスセンサにガスが直接接触しにくくなる。さらに、隔壁とスリットとの間にフィルタを設け、ガスの流入を抑制するので、ガスセンサへのガス流入を遅れさせることができる。よって、警報器が低濃度のＶＯＣガス及びＳｉガス中に暴露された場合において、エアベースの低抵抗化と感度の低下がみられるものの、抵抗値が警報点を下回って誤報が発生するまでの経過日数を延長できる。このように、上記構成の警報器によれば、ＶＯＣガス及びＳｉガスへの耐久性が向上する。

上記（２）の構成の警報器によれば、隔壁が、ガスセンサにおけるスリットに対向する部分の全体を覆うので、スリットからセンサ室に流入したガスがガスセンサに一層接触しにくくなる。

上記（３）の構成の警報器によれば、フィルタが、スリットの全体を覆うように設けられるので、ガスの流入抑制効果を向上できる。

上記（４）の構成の警報器によれば、Ｓｉ系ガスに対する耐久性及び静電気耐性を向上できる。

上記（５）の構成の警報器によれば、落下による影響を最小化し、検知遅れ性能への影響を最小化し、Ｓｉ系ガスに対する耐久性を向上できる。

本発明によれば、ガスセンサに対するＶＯＣガスやＳｉ系ガスの影響を抑制し、これらのガスへの耐久性を向上できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、実施形態の警報器の外観を模式的に示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。 図２は、センサ室及びセンサ収容室を形成する下ケースの部分を示す斜視図である。 図３は、センサ室を形成する上ケースの部分を示す斜視図である。 図４は、下ケースに設けられた隔壁の配置を説明するための図である。 図５は、ＶＯＣガス及びＳｉ系ガス耐久試験結果を示すグラフであり、図５（ａ）は参考例の警報器についての結果、図５（ｂ）は実施形態の警報器についての結果をそれぞれ示す。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、実施形態の警報器１０の外観を模式的に示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。図２は、センサ室Ｓ１及びセンサ収容室Ｓ２を形成する下ケース１２の部分を示す斜視図である。図３は、センサ室Ｓ１を形成する上ケース１１の部分を示す斜視図である。本実施形態では、メタンを主成分とする都市ガスの警報機能を有する警報器の例を説明する。警報器１０は、ガス漏れや燃焼機器の不完全燃焼などの異常状態を検知した場合に発光及びブザー音の発生により警報を行うものである。

図１に示すように、警報器１０は、上ケース１１及び下ケース１２を備え、ケースを構成する上ケース１１及び下ケース１２の内部に、基板２０及び円筒状のガスセンサ１５を収容する（図２参照）。

上ケース１１は、平面視で円形状の天井壁と、この天井壁の全周を包囲する側壁と、を有し、側壁が下ケース１２と嵌合可能に構成される。上ケース１１は、天井壁に複数の発光部１３を有する。複数の発光部１３は、例えば、基板２０上に設けられた照明用ＬＥＤ、通電表示用ＬＥＤ、及びガス警報表示用ＬＥＤからの、白色、緑色、赤色の各発光光を外部へ導く。上ケース１１は、天井壁及び側壁にわたるスリット１４を有する。スリット１４は、円周方向に沿って設けられた複数の開口部からなる。

下ケース１２は、平面視で円形状の底壁と、この底壁の全周を包囲する側壁と、を有し、側壁が上ケース１１の側壁と嵌合可能に構成される。下ケース１２は、底壁及び側壁にわたるスリット１４を有する。下ケース１２のスリット１４は、上ケース１１のスリット１４に対応する位置に設けられ、円周方向に沿って設けられた複数の開口部からなる。

上ケース１１と下ケース１２とが嵌合されることにより、ケースの内部に、図２に示すセンサ室Ｓ１及びセンサ収容室Ｓ２が形成される。以下、センサ室Ｓ１及びセンサ収容室Ｓ２をセンサ室Ｓと総称する場合がある。センサ室Ｓ１は、センサ収容室Ｓ２に隣接して設けられる。センサ収容室Ｓ２は、ガスセンサ１５を収容する。センサ室Ｓ１は、上ケース１１及び下ケース１２において、スリット１４が設けられた位置に配置される。

センサ室Ｓ１の下側部分は、下ケース１２において、スリット１４が設けられた底壁及び側壁、底壁に立設し側壁から円形状底壁の中心方向に延びる２つの側壁１２ａ、並びに、２つの側壁１２ａ間を接続する側壁１２ｂによって画成される。側壁１２ｂには、Ｕ字型の凹部１２ｃが設けられ、側壁１２ｂとガスセンサ１５の端面とが面一となるように、ガスセンサ１５の端部が凹部１２ｃに配置される。
センサ室Ｓ１の上側部分は、図３に示すように、上ケース１１において、スリット１４が設けられた天井壁及び側壁、天井壁に立設し側壁から円形状天井壁の中心方向に延びる２つの側壁１１ａ、並びに、２つの側壁１１ａを接続する側壁１１ｂによって画成される。側壁１１ｂには半円状の凹部１１ｃが設けられる。

センサ収容室Ｓ２は、下ケース１２において、ガスセンサ１５が載置される底壁、２つの側壁１２ａからそれぞれ中心方向に延びる２つの側壁１２ｄ、及び２つの側壁１２ｄを接続する側壁１２ｅによって画成される。側壁１２ｅは、幅方向（図２の紙面における左右方向）の中央部分が、平面視円形状の下ケース１２における中心方向に向かって、Ｕ字状に突出し、この突出部内に、ガスセンサ１５の端部が収容される。センサ収容室Ｓ２の上方は上ケース１１内に開放されている。

センサ収容室Ｓ２にガスセンサ１５を収容した状態で、上ケース１１と下ケース１２とを嵌合させると、上ケース１１の２つの側壁１１ａ及び側壁１１ｂと、下ケース１２の２つの側壁１２ａ及び側壁１２ｂとが当接して、センサ室Ｓ１が形成される。ケース（上ケース１１及び下ケース１２）の外部とセンサ室Ｓ１とがスリット１４によって連通され、ケースの周囲の雰囲気ガスがスリット１４からセンサ室Ｓ１に流入する。センサ室Ｓ１は、側壁１２ｂ及び側壁１１ｂによってセンサ収容室Ｓ２と実質的に隔離されるが、センサ室Ｓ１に流入した雰囲気ガスは、センサ収容室Ｓ２を経てセンサ室Ｓ外に多少流出し得る。

ガスセンサ１５は、センサ室Ｓ１に含まれる対象ガスを検出する。本実施形態では、ガスセンサ１５は、半導体式ガスセンサであり、空気中に含まれるメタン（ＣＨ_４）ガスの濃度に応じてセンサ抵抗値が低下することを利用して、メタンガス濃度を検出する。本発明者らは、半導体式ガスセンサが、有機シリコーンガス（Ｓｉ系ガス）及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガス中に暴露した場合、以下のような影響があることを見出した。
１）検知対象ガスが存在しない空気に対するセンサ抵抗値が低下する。
２）空気に対するセンサ抵抗値と検知対象ガスに対するセンサ抵抗値との差が小さくなり、ガス濃度に対するセンサ抵抗値の変化がほとんど見られなくなる、すなわち、感度が低下する。
１）の影響が早めに又は強く表れると、誤警報となり、２）の影響が早めに又は強く表れると、警報しにくくなる。

上記のＳｉ系ガスやＶＯＣガスによる影響を抑制し、これらのガスへの耐久性を向上するため、本実施形態の警報器１０は、図２に示すように、隔壁１７と、フィルタ１６とを備える。

隔壁１７は、センサ室Ｓ１内における、ガスセンサ１５とスリット１４との間に設けられる。隔壁１７は、下ケース１２の底壁に立設した円板状部材であり、ガスセンサ１５におけるスリット１４に対向する端面（以下、センサ面という。）よりも大きな面積の円形状を有し、センサ面の全面を覆うように配置される。尚、隔壁１７は、センサ面の一部又は全部を実質的に覆う部材であればよく、円板状部材に限定されず、矩形板状等でもよい。

図４は、下ケース１２に設けられた隔壁１７の配置を説明するための図である。図４は、一例として、ガスセンサ１５のセンサ面とスリット１４との距離が１０ミリメートル（ｍｍ）以上かつ１２ｍｍ以下であり、隔壁１７の厚みが０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下である例を示す。隔壁１７は、センサ面から距離ｄ離間した位置に配置される。この距離は、図４に示す例においては、約１．５ｍｍ～４ｍｍの間が好ましい。距離ｄが１．５ｍｍ未満になると、検知対象ガスがセンサ室Ｓ１に流入した際の検知遅れ性能を満足できない場合がある。一方、距離ｄが４ｍｍを超えた場合、Ｓｉ系ガスへの耐久性向上効果が低下する場合がある。

フィルタ１６は、隔壁１７とスリット１４との間において、スリット１４を覆うように設けられるスポンジである。フィルタ１６は、上ケース１１及び下ケース１２のスリット１４全体を覆うように配置される。フィルタ１６は、Ｓｉガスへの耐久性を向上する観点、及び落下振動等による移動を防止する観点から、スリット１４の幅方向（円周方向）全体を覆うサイズ、かつ、上ケース１１及び下ケース１２のスリット１４と隔壁１７との間を埋めるような厚みが好ましい。フィルタ１６は、セルサイズが例えば２０ｐｐｉ（ｐｏｒｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）、３０ｐｐｉ、５０ｐｐｉ等のスポンジを用い得るが、検知遅れ性能を担保する観点から、２０ｐｐｉ以下のセルサイズが好ましい。また、フィルタ１６は、セルサイズ等を考慮した上で、活性炭や、ＳｉＯ_２系又はゼオライト系の吸着剤を含侵させたスポンジでもよい。但し、フィルタ１６として活性炭フィルタを用いた場合、Ｓｉ系ガスに対する耐久性は向上するが、静電気耐性が低下するため、スポンジ又はＳｉＯ_２系フィルタが望ましい。

図５は、ＶＯＣガス及びＳｉ系ガス耐久試験結果を示すグラフであり、図５（ａ）は参考例の警報器についての結果、図５（ｂ）は実施形態の警報器１０についての結果をそれぞれ示す。参考例の警報器は、実施形態の警報器１０と比較して、隔壁１７及びフィルタ１６を有しない点が異なり、その他の構成は同等である。図５の横軸は、警報器を設置した時点からの経過日数（単位：日）を示し、縦軸はガスセンサ１５のセンサ抵抗値（単位：ｋΩ）を示す。図５（ａ）（ｂ）において、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、検知対象ガスであるメタンガスを含まない空気に対するセンサ抵抗値、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、１０００ｐｐｍのメタンガスに対するセンサ抵抗値、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、４０００ｐｐｍのメタンガスに対するセンサ抵抗値、ＬＡは警報点のセンサ抵抗値、をそれぞれ示す。

参考例の警報器の結果を示す図５（ａ）では、経過日数が１００日を過ぎた時点Ｄ１で空気に対するセンサ抵抗値Ｌ１ａが警報点ＬＡ以下となり、誤報が発生している。一方、実施形態の警報器１０では、図５（ｂ）に示すように、経過日数が１００日を過ぎた時点Ｄ１では誤報が発生せず、１２０日の時点Ｄ２で、空気に対するセンサ抵抗値Ｌ１ｂが警報点ＬＡ以下となり、誤報が発生している。このように、図５から、誤報が発生する時点を、Ｄ２とＤ１との差分Ｄ３の日数分（約２０日間）延命できたことが理解される。

以上説明したように、本実施形態の警報器１０によれば、センサ室Ｓ１内の、ガスセンサ１５とスリット１４との間に隔壁１７が設けられることで、低濃度のＶＯＣガス及びＳｉガス中に暴露された場合であっても、ガスセンサ１５にガスが直接接触しにくくなる。さらに、隔壁１７とスリット１４との間にフィルタ１６を設け、ガスの流入を抑制するので、ガスセンサ１５へのガス流入を遅れさせることができる。よって、警報器１０が低濃度のＶＯＣガス及びＳｉガス中に暴露された場合において、空気に対するセンサ抵抗値の低下（エアベースの低抵抗化）と感度の低下がみられるものの、センサ抵抗値が警報点ＬＡを下回って誤報が発生するまでの経過日数を延長できる。このように、警報器１０によれば、ＶＯＣガス及びＳｉガスへの耐久性が向上する。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。上記実施形態では、下ケース１２に隔壁１７を設けたが、上ケース１１に隔壁を設けてもよい。また、上記実施形態では、ガスセンサ１５が半導体式である例を示したが、半導体式に限らず、電気化学式、又は接触燃焼式等の各種ガスセンサを利用することができる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る警報器の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ センサ室（Ｓ１）が内部に設けられたケース（上ケース１１、下ケース１２）と、
前記ケース内に収容され、前記センサ室に含まれる対象ガスを検出するガスセンサ（１５）と、
前記ケースの外部と前記センサ室とを連通するスリット（１４）と、
前記センサ室内における、前記ガスセンサと前記スリットとの間に設けられた隔壁（１７）と、
前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットを覆うように設けられたフィルタ（１６）と、を備える、
警報器（１０）。
［２］ 前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分の全体を覆うように構成される、
上記［１］に記載の警報器。
［３］ 前記フィルタは、前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットの全体を覆うように設けられる、
上記［１］又は［２］に記載の警報器。
［４］ 前記フィルタは、スポンジ又はＳｉＯ_２系フィルタである、
上記［１］～［３］のいずれか一に記載の警報器。
［５］ 前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分（センサ面）と、前記スリットとの距離が１０ｍｍ以上かつ１２ｍｍ以下であり、前記隔壁の厚みが０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の場合において、
前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する前記部分との距離が、１．５ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下となる位置に配置される、
上記［１］～［４］のいずれか一に記載の警報器。

１０ 警報器
１１ 上ケース
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅ 側壁
１１ｃ、１２ｃ 凹部
１２ 下ケース
１３ ランプ
１４ スリット
１５ ガスセンサ
１６ フィルタ
１７ 隔壁
２０ 基板
Ｓ、Ｓ１ センサ室
Ｓ２ センサ収容室

Claims (5)

1. センサ室が内部に設けられたケースと、
   前記ケース内に収容され、前記センサ室に含まれる対象ガスを検出するガスセンサと、
   前記ケースの外部と前記センサ室とを連通するスリットと、
   前記センサ室内における、前記ガスセンサと前記スリットとの間に設けられた隔壁と、
   前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットを覆うように設けられたフィルタと、を備える、
   警報器。
2. 前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分の全体を覆うように構成される、
   請求項１に記載の警報器。
3. 前記フィルタは、前記隔壁と前記スリットとの間において、前記スリットの全体を覆うように設けられる、
   請求項１又は２に記載の警報器。
4. 前記フィルタは、スポンジ又はＳｉＯ_２系フィルタである、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の警報器。
5. 前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する部分と、前記スリットとの距離が１０ｍｍ以上かつ１２ｍｍ以下であり、前記隔壁の厚みが０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の場合において、
   前記隔壁は、前記ガスセンサにおける、前記スリットに対向する前記部分との距離が、１．５ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下となる位置に配置される、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の警報器。

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