JP3197409B2 - ガス警報器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願は家庭用ガス漏れ警報器等と
して使用されるガス警報器に関し、警報器ボックス内
に、検知対象ガス及び点検ガスに感応するガスセンサが
配設されるセンサ室とガスセンサ以外の作動機器が配設
される機器室とを備え、前述のセンサ室にガスが流通可
能なガス流通窓と、点検時に点検ガスをセンサ室内へ供
給するための点検ガス供給窓とを備えたガス警報器に関
する。ここで、このようなガス警報器は、その使用上、
特にアルコール蒸気等による誤報を防ぐ機能を有するガ
スセンサが使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、点検ガスがアルコールガスである
場合を例に採って説明する。従来、このようなガス警報
器に採用されているガスセンサは、検知対象ガスを検知
するための通常検知状態において、低濃度のアルコール
により誤報を発するのを防止している。即ち、通常ガス
検知状態においては、最高２０００ｐｐｍ〜６０００ｐ
ｐｍ程度（前者の濃度は酒の燗をおこなう場合、後者の
濃度は料理中にアルコール蒸気を上げた場合）のアルコ
ールガスが、センサ近傍に移流して誤報を発する危険が
あるが、活性炭層等をセンサの通気孔に備え、この通気
孔に妨害ガスの吸着層を備えることにより、検知対象ガ
スに対して妨害ガス（本来検知されるべきでないが、ガ
ス検知素子の特性上、このガスが検知素子に接触すると
検知信号を出力してしまうもの）として働くアルコール
が、ガス検知素子に近接するのを防止し、誤報の発生が
防止される。一方、家庭用ガス警報器等（実質上は警報
器に備えられたガスセンサ）が正常に作動しているか否
かを点検するために、意図的に人体に無害なアルコール
ガス等を点検ガスとして用い、通常１〜２ヶ月に一度ガ
スセンサに点検ガスを噴射し、警報器を鳴動させて正常
検知を確認している。このような点検状態にあっては、
例えば１％以上の高濃度のアルコールガスがセンサ近傍
へ供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、上述のように
通気孔に吸着層を設けたガスセンサを採用するガス警報
器の点検に当たっては、該吸着層の吸着能を越える多量
の点検ガスを比較的長時間に亘って噴射供給しなけれ
ば、警報器は鳴動できない。さらに、一旦鳴動すると、
点検ガスの外部からの供給がおこなわれないにもかかわ
らず、吸着された点検ガスが吸着層から放出され、長時
間に亘ってガス漏れ警報器が鳴動を続けるという欠点が
ある。また点検作業の終了後、ガス警報器が鳴動するま
でに到らないまでも、センサのベース出力が高く維持さ
れ、僅かな可燃性の雑ガスによっても鳴動する、即ち誤
報を発すると云う問題があった。

【０００４】従って、本発明の目的は、点検ガスを吸着
する吸着層を備えているにもかかわらず、従来より低い
濃度の点検ガスの供給で、迅速かつ確実に鳴動するとと
もに、吸着層からの点検ガスの放出が比較的短時間にお
こなわれて、通常検知状態への復帰が早いガス警報器を
得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本願発明のガス警報器の特徴構成は、これが、気密性
ハウジング内に、検知対象ガス及び点検ガスに感応する
金属酸化物半導体よりなるガス検知素子を備え、気密性
ハウジングの外部と内部との間でガスが流通可能な通気
孔を備えると共に、通気孔に検知対象ガス以外の妨害ガ
スを吸着可能な吸着層を備え、通気孔とは別の点検ガス
流通孔を気密性ハウジングに設け、検知対象ガスを検知
するための通常ガス検知状態において、点検ガス流通孔
を流通するガスの流量を点検ガスに対する検知対象ガス
の選択性が得られる流量に制限する流量制限能を、点検
ガス流通孔に備えたガスセンサを採用し、ガスセンサを
センサ室内に配設するに、通気孔に対して点検ガス流通
孔及びガス検知素子を、上部側位置に配設するととも
に、点検ガス供給窓を点検ガス流通孔の近傍に備えたこ
とにあり、その作用・効果は次の通りである。

【０００６】

【作用】つまり、本願発明のガス警報器に採用されるガ
スセンサは、通常のガス検知状態においては、通気孔に
関してはこれに備えられる吸着層の働きにより、妨害ガ
スに対して検知対象ガスの選択性が確保される。一方、
点検ガス流通孔を介する流路に関しては、この状態で、
流量制限能が付与されているため、拡散制限効果が得ら
れ、検知対象ガスの選択性が守られる。ここで、この拡
散制限効果とは、複数のガス種において、夫々のガスが
有している燃焼速度に差があるため、気密性ハウジング
内へ供給される外気の量が規制されると、気密性ハウジ
ング内に配設されるガス検知素子に於けるガス種による
感度差（選択性）が得られることをいう。この例の場合
は、ガスセンサの他の構成を固定して、点検ガス流通孔
の大きさを特定すればこの効果が得られる（詳細につい
ては実施例中で説明する）。即ち、この流路から検知雰
囲気中に含まれる妨害ガスである点検ガスがハウジング
内に流入しても、ガス警報器がその妨害ガスにより誤報
を発することはない。次に、ガス警報器を点検する点検
状態について説明する。この点検状態においては、点検
ガスを人為的にもしくは自動的にガスセンサに供給する
ため、予め点検ガス流通孔に比較的高濃度の点検ガスを
供給することとなる。従って、この点検状態においては
通常検知状態でガスセンサに移流してくる点検ガスの濃
度よりかなり高い濃度の点検ガスを点検ガス流通孔を介
して直接ハウジング内に供給することとなり、結果的
に、点検ガス流通孔の流量制限能を超えて、点検ガスが
ガス検知素子近傍に移流して、感応する。従って、吸着
層に吸着されるべき点検ガス量を従来よりかなり少ない
量に抑えたままでガス検知素子を作動させて点検をおこ
なえるため、この点検作業は、迅速且つ点検ガス量を比
較的小量で済ませることができ、作動も確実なものとで
きる。一方、一旦点検が完了した後においても、吸着層
に吸着されている点検ガス量が低く抑えられているた
め、通常検知状態への復帰も早く、警報器が不要に鳴動
を続けることもない。そして、センサ室に於ける、ガス
検知素子、点検ガス流通孔、通気孔の位置関係により、
点検状態に於けるガスセンサ内のガス流は、ガス検知素
子の加温効果にもより、通気孔のある下部域からガス検
知素子の上部域への対流となっており、さらに、この対
流の一部は点検ガス流通孔を介してガスセンサのハウジ
ング外へ流出するものとなっている。従って、通常のガ
ス検知状態においては、この作用が大きく、点検ガス流
通孔を介する妨害ガスの流入が有効に阻止される。従っ
て、例えば、ガスセンサの配設関係を上下逆に構成する
場合よりも、点検ガス流通孔を大きく構成しても誤認検
知の問題を起こし難い。一方、点検状態においては、点
検ガス供給窓、点検ガス流通孔を介して、点検ガスが供
給され、ガスセンサ内に一時滞留してセンサを鳴動さ
せ、点検ガスの供給が停止した後、再度点検ガス流通孔
を介して点検ガスが排出されることとなる。従って、点
検ガスは吸着層に吸着されにくく、点検ガスの供給、放
出を迅速におこなうことが可能となり、点検作業、及び
この作業の完了後のガス警報器の復帰を、迅速且つ確実
なものとすることができる。

【０００７】

【発明の効果】結果、点検ガスを吸着する吸着層を備え
ているにもかかわらず、従来より少量の点検ガスの供給
で、迅速かつ確実に鳴動するとともに、吸着層からの点
検ガスの放出が比較的短時間におこなわれて、通常検知
状態への復帰が早いガス警報器を得ることができた。

【０００８】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。先
ず、本願のガス警報器１０の構成について説明する。図
１には、このガス警報器１０の警報器ボックス１１内部
構成が示されており、図２（イ）に示すように、このガ
ス警報器１０は台所等の天井壁面に図面と上下方向と一
致させて配置される。一方、図２（ロ）はガスセンサ１
が配設されるセンサ室１２の縦断面を示している。図示
するようにガス警報器１０の警報器ボックス１１は、略
円盤形状に形成されており、内部が、ガスセンサ１が配
設されるセンサ室１２とその他の機器１３が配設される
機器室１４とに、隔壁１５によって仕切られている。そ
して、このセンサ室１２に対して、警報器ボックス１１
の下面と側部部位で開口するガスの流通窓１６が設けら
れ、ガスセンサ１に備えれる点検ガス流通孔９の位置に
対応して、センサ室１２の側部に点検ガス供給窓１７が
設けられている。この点検ガス供給窓１７は、図２
（ロ）に示すようにガスセンサ１の点検ガス流通孔９に
近接するに従って断面積が減少する先細ノズル形状に形
成されるとともに、点検ガス流通孔９側の開口部位断面
積が点検ガス流通孔９の開口面積とほぼ同一に設定され
ている。従って、点検ガス流通孔９と点検ガス供給窓１
７間でガスの流通がスムーズにおこなえる。一方、機器
室１４には、発声器１８、トランス１９、電源制御機器
２０等が配設される。

【０００９】以下、上述のガスセンサ１の構成を先に説
明し、引き続いてガス警報器の作動状況に関して説明す
る。図３には本願のガスセンサ１の分解斜視図（イ）及
び組み立て状態の斜視図（ロ）が示されている。図示す
るように、このガスセンサ１は円筒形状のハウジング２
の内部に金属酸化物半導体よりなるガス検知素子３を備
えた構成のものであり、その頂部部位（図面下側）に、
ハウジング外部４ａと内部４ｂとの間でガスが流通可能
な通気孔５が備えられている。そして、このハウジング
２に対して上部よりガス検知素子３を備えたセンサ基台
６を挿入することによりガスセンサ１が組立てられる。
ここで、ハウジング２自体は気密性の材料で構成されて
おり、通気孔５、この通気孔５の全面に亘って設けられ
る吸着層としての金網によって保持された活性炭層７、
防爆用構造材としての金網８を介してハウジング外部４
ａとガス検知素子３の近傍とに亘ってガスが流通する。
さらに、前述の通気孔５とは別に、点検ガス流通孔９が
備えられている。この点検ガス流通孔９は、前述の活性
炭層７を介することなく金網８のみを介して、ハウジン
グ外部４ａとガス検知素子３とに亘ってガスが流通可能
である。このガスセンサ１は、妨害ガスであるとともに
点検ガスとしてのアルコールガスに対して、検知対象ガ
スとしてのメタンガス等のガス選択性を確保することが
できる。なお、活性炭は検知対象ガスであるメタン・水
素・一酸化炭素ガスを吸着せず、アルコール・ブタンガ
スを吸着するものである。

【００１０】以上説明したように、前述のハウジング２
の頂部（図面下側）には通気孔５が備えられ、このハウ
ジング２の内部で上端部側（図面下側）に吸着層として
の活性炭層７が設けられている。さらに下部側（図面上
側）にガス検知素子３と防爆構造材としての金網８が備
えられており、これらはセンサ基台６に取り付けられて
いる。従って、この配置関係によりガス検知素子３によ
る加温によりガスの上昇流が発生する。そして、検知対
象ガスのみが素子３に到達することとなる。

【００１１】つぎに、前述の点検ガス流通孔９の構成に
ついて説明する。この流通孔９は特定の通気面積（断面
積）と特定の流路長さとを有し、流量制限能を備えて構
成されている。即ち、この流量制限能を備えることによ
り、メタンガスに対するガス検知状態（例えば素子温度
４５０℃程度で、通気孔を介してガスが流通できる状
態）において、この点検ガス流通孔９を流通するガス
（検知対象ガスと妨害ガスとの総量）の流量が、メタン
ガスのアルコールガスに対する選択性を確保できる流量
に制限されるように構成されている。

【００１２】ここで、流量制限能を備えることにより得
られる拡散制限効果とは、複数種のガスにおいて、夫々
のガスが有している燃焼速度に差があるため、ハウジン
グ２内へ供給される外気の量が規制されると、ハウジン
グ２内に配設されるガス検知素子３に於けるガス種によ
る感度差（選択性）が得られることを意味する。この原
理を簡単に、検知対象ガスとしてのメタンガスとこれに
対する妨害ガスとしてのアルコールガスの場合を例に採
って説明する。金属酸化物半導体をガス検知素子３とし
て用いる場合、通常、特定の検知温度範囲、センサの構
造条件で作動する。このような温度、構造に保たれたセ
ンサ１内にあるガス検知素子３にガス（複数のガスが混
在するガス）が接触すると、その一部が燃焼（酸化）す
る。そして、この燃焼の度合いはガス種によって異な
る。即ち、メタンガスの場合はアルコールガスと比較す
ると、これが少ない。ここでガス検知素子３の周囲雰囲
気（ハウジング内部４ｂにあるガス）への外気（ハウジ
ング外部４ａのガス）の供給がある一定量以下に制限さ
れると、アルコールガスのように燃焼の速いガスの場合
にはガス検知素子３の周囲雰囲気（ハウジング内部４ｂ
にあるガス）のガス濃度は上昇しない。何故なら、周囲
雰囲気に供給された外気中のガスはガス検知素子３によ
って燃焼され、かつつぎつぎと供給されるガスはその供
給量と釣合って燃焼に消費されるために、ガス検知素子
３の周囲雰囲気は低濃度に維持される。これに対してメ
タンガスのように燃焼速度の遅い、すなわち燃焼されに
くいガスの場合には、例えばハウジング外部４ａの濃度
が上昇するとそれに応じてガス検知素子３の周囲雰囲気
へのガスの供給が増大し、これに対して燃焼による消費
は少ないために比較的短時間で周囲雰囲気は高濃度に達
する。従って、ガス種による検知温度、センサ構造起因
の選択性を、ガスの燃焼速度との関係から得ることが可
能であり、これはハウジング外部４ａと内部４ｂとの間
の流通ガス流量によって決定される。この状態を定性的
に図４に示した。同図において横軸は点検ガス流通孔９
の孔径を、縦軸はガス種による感度を示している。結
果、孔径を制限するにしたがって、アルコールガスに対
するメタンガスの感度が比較的大きくなる孔径（流量
域）が存在していることが判る。即ち、孔径を直径０．
５〜５ｍｍに設定する場合は、上述の点検ガス流通孔９
が流量制限能を備えることとなる。この流通流量の調節
は、孔径の設定、流路に沿った孔長さの設定等によって
も調節可能である。

【００１３】さて、上記した構成により、ガスセンサ１
をセンサ室１２内に配設した状態で、点検ガス流通孔９
及びガス検知素子３は、ガスセンサ１の通気孔５に対し
て、上部側位置されて配設されており、点検ガス供給窓
１７は点検ガス流通孔９の近傍に備えられている。

【００１４】以上に説明したガス警報器１０の構成及び
ガスセンサ１の構造により、ガス警報器１０は以下のよ
うに作動する。先ず、通常ガス検知状態における作動に
ついて説明すると、この状態においては、検知対象ガス
と妨害ガス（これが点検ガスともなっている）とが共
に、ガス流通窓１６、点検ガス供給窓１７より流入して
くる。そして、妨害ガスの濃度は一般に低い。従って、
ガスセンサ１の通気孔５を介する流路を流れるガスにお
いては、妨害ガスは活性炭層７に捕らえられて、これに
よりガス警報器１０が誤報を発することはない。一方、
点検ガス供給窓１７を介する流れに関しては、点検ガス
流通孔９が上述のように流量制限能を備えて構成されて
いるため、検知対象ガスの妨害ガス（点検ガス）に対す
る選択性は十分に確保され、同様に誤報を発することは
ない。一般にこのような妨害ガスの濃度は、６０００ｐ
ｐｍ以下である。次に点検状態について説明する。ガス
警報器１０の点検ガス供給窓１７から点検ガスが供給さ
れる。この場合、両者が近接しており、さらに、その供
給状態が圧入とみなせる状態でおこなわれるため、アル
コールガスは、直接ガスセンサ１内に供給されて、セン
サ１が鳴動する。そして、ガスの供給が停止された後、
再度点検ガス流通孔９から排出される。

【００１５】以下、具体例について説明するとともに、
関連するガス選択性能の実験結果について説明する。 ガスセンサの構成 １ 金属酸化物半導体のガス検知素子３ 型式 金属酸化物半導体式 主成分 ＳｎＯ₂ 半導体部 寸法 ４×１．５×１ｍｍ エチルアルコールとの感度比（（エチルアルコール６０
００ｐｐｍ）相当濃度） メタンガス ４０００ｐｐｍ ブタンガス ２５００ｐｐｍ ２ ハウジング２ 筒外径 ２１ｍｍ 内容積 ７．５ｍｌ ３ 活性炭層付通気孔５ 通気孔径 １４ｍｍ 活性炭層厚 ３ｍｍ ４ 点検ガス流通孔９ 通気孔径 １ｍｍ ５ 金網８ １００メッシュ、網２枚、０．２〜０．３ｍｍ厚

【００１６】本願のガス警報器の特性を以下に整理して
示す。 上記のガスセンサ 従来のガスセンサ 点検ガス流通孔 あり なし 点検ガス供給時の応答時間 １ｓｅｃ ８ｍｉｎ 点検ガス供給停止からの 回復時間（鳴動停止時間） ５ｓｅｃ ５０ｍｉｎ 結果、点検動作の点で非常に好ましい結果が得られてい
ることがわかる。

【００１７】従って、本願のガス警報器１０によれば、
料理中に発生するアルコール濃度（６０００ｐｐｍ以
下）であれば、点検ガス流通孔９は検知対象ガスに充分
なガス選択性を付与することができるが、点検時には比
較的高濃度（１％以上）の点検ガスが噴射圧入されるた
め、ガス検知素子３の感応部周辺は高濃度となり、容易
に鳴動させることができる。そして、点検ガスが活性炭
層７を殆ど通過しないため、点検後の不都合は起こらな
い。結果、通常ガス検知状態、点検時ともに好適に作動
できるガス警報器を得ることができた。

【００１８】〔別実施例〕以下に本願の別実施例につい
て箇条書きする。 （イ） 上記の実施例においては、金属酸化物半導体式
ガス検知素子を用いたが、これに限定するものではな
く、金属酸化物半導体を用いたガス検知素子であれば、
型式を問わない。また、メタン、アルコールの各ガス間
での選択性を問題としたが、燃焼速度に差のあるガス間
であればいかなるガスに対しても本願の構成は適応でき
る。即ち、メタン・水素・一酸化炭素ガス、さらにこれ
らの一種以上のガスを混合した混合ガスにおいても、例
えばアルコールガスに対して選択性を持たせて適応可能
である。また、点検ガスとしてブタンを使用する場合も
適応できる。

【００１９】また、特許請求の範囲の項に図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスセンサを内装したガス警報器の内部構成を
示す図

【図２】ガス警報器の設置状態及びガスセンサを内装し
たセンサ室の縦断面図

【図３】ガスセンサの分解斜視図及び組立て状態を示す
図

【図４】各種ガスに関するセンサの感度を示す図

【符号の説明】

１ ガスセンサ ２ ハウジング ３ ガス検知素子 ４ａ ハウジング外部 ４ｂ ハウジング内部 ５ 通気孔 ７ 吸着層 ９ 点検ガス流通孔 １０ ガス警報器 １１ 警報器ボックス １２ センサ室 １３ 作動機器 １４ 機器室 １６ ガス流通窓 １７ 点検ガス供給窓

フロントページの続き (72)発明者 早川 正博 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番 ４号 新コスモス電機株式会社内 審査官 岩田 洋一 (56)参考文献 実開 昭51−142388（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−39556（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭49−6620（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08B 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 警報器ボックス（１１）内に、検知対象
   ガス及び点検ガスに感応するガスセンサ（１）が配設さ
   れるセンサ室（１２）と、前記ガスセンサ（１）以外の
   作動機器（１３）が配設される機器室（１４）とを備
   え、前記センサ室（１２）にガスが流通可能なガス流通
   窓（１６）と、点検時に前記点検ガスを前記センサ室
   （１２）内へ供給するための点検ガス供給窓（１７）と
   を備えたガス警報器であって、 気密性ハウジング（２）内に、前記検知対象ガス及び前
   記点検ガスに感応する金属酸化物半導体よりなるガス検
   知素子（３）を備え、前記気密性ハウジング（２）の外
   部（４ａ）と内部（４ｂ）との間でガスが流通可能な通
   気孔（５）を備えると共に、前記通気孔（５）に前記検
   知対象ガス以外の妨害ガスを吸着可能な吸着層（７）を
   備え、前記通気孔（５）とは別の点検ガス流通孔（９）
   を前記気密性ハウジング（２）に設け、前記検知対象ガ
   スを検知するための通常ガス検知状態において、前記点
   検ガス流通孔（９）を流通するガスの流量を前記点検ガ
   スに対する前記検知対象ガスの選択性が得られる流量に
   制限する流量制限能を、前記点検ガス流通孔（９）に備
   えたガスセンサ（１）を採用し、 前記ガスセンサ（１）を前記センサ室（１２）内に配設
   するに、前記通気孔（５）に対して前記点検ガス流通孔
   （９）及び前記ガス検知素子（３）を、上部側位置に配
   設するとともに、前記点検ガス供給窓（１７）を前記点
   検ガス流通孔（９）の近傍に備えたガス警報器。
2. 【請求項２】 前記点検ガス供給窓（１７）が、前記点
   検ガス流通孔（９）に近接するに従って断面積が減少す
   る先細ノズル形状に形成されるとともに、前記点検ガス
   流通孔（９）側の開口部位断面積が前記点検ガス流通孔
   （９）の開口面積とほぼ同一に設定されている請求項１
   記載のガス警報器。