JP3644673B2 - 浴室用ガス警報器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、浴室用ガス警報器の初期誤動作時間の短縮に関する。
【０００２】
【従来技術】
浴室に侵入するＣＯ等のガスを検出するため、浴室用のガス警報器が求められている。代表的な仕様は、コンセント無しで動作できるように電池駆動であり、それに伴ってガスセンサをパルス加熱し、パルス加熱とパルス加熱との間は、ガスセンサのヒータをオフすることである。
【０００３】
【従来技術の問題点】
出願人は浴室用のガス警報器を試作し、フィールドテストを行った所、電源投入時の初期誤動作時間が長いことを見出した。
【０００４】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、浴室用ガス警報器の初期誤動作時間を短縮することにある（請求項１〜３）。
【０００５】
【発明の構成】
この発明の浴室用ガス警報器は、金属酸化物半導体ガスセンサを、スリット状のガス導入孔を備えたガス警報器のハウジング内に収容して、ガスセンサを、幅Ｐ１でパルス加熱して最高温度まで加熱した後、期間Ｐ２の間非加熱状態に置いてガスセンサを室温まで放冷するサイクルで駆動しながら、ガスを検出するようにしたものにおいて、ガス導入孔の内側に防水フィルムを設けると共に、警報器への電源投入から第１の所定期間Ｔ１の間、パルス加熱幅Ｐ１を変えずに、非加熱期間Ｐ２を短縮して、前記パルス加熱幅／非加熱期間の割合を増すようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また好ましくは、ガスセンサを取り付けたプリント基板をハウジング内に設置して、プリント基板の表面の少なくとも一部に防水樹脂のコーティングを施す。
【０００７】
特に好ましくは、第１の所定期間Ｔ1が経過した後、所定のサイクルの間、ガスの検出を行わないようにする。
【０００８】
【発明の作用と効果】
この発明では、浴室用のガス警報器の電源投入時に、第１のｌ所定期間Ｔ１の間、パルス加熱幅／非加熱期間の割合を通常時よりも増す。このようにすると、初期誤動作時間を短縮し、速やかにガスの監視状態に移ることができる。またこの発明では、警報器のハウジングのガス導入孔の内側に防水フィルムを設けるので、ハウジング内の警報器が水を浴びることがない。
発明者らの実験によれば、浴室用ガス警報器で初期誤動作が長くなるのは、防水フィルムで通気性を制限することや、アルコールや有機系ガス等がセンサに付着すること、浴室内の雰囲気が高温高湿になること、などのためである。そしてこの発明では、初期誤動作時間を短縮できる。パルス加熱の幅を長くする場合には、金属酸化物半導体の最高温度が上昇してガスセンサの特性にヒステリシスなどを生じさせるおそれがあるが、この発明では、１回のパルス加熱での最高温度は通常の場合とほぼ同じなので、過熱のおそれがない。またパルス加熱の周期を短縮させればよいため、制御が容易である。
【０００９】
請求項２の発明では、 請求項３の発明では、警報器のプリント基板の少なくとも一部に防水樹脂をコーティングするので、プリント基板が結露しても、故障することがない。
請求項３の発明では、第１の所定期間Ｔ１が経過した後、所定サイクルの間、実施例では１サイクル、ガスの検出を行わない。このため第１の所定期間の経過後、ガスセンサ特性が安定するまでの誤報を防止できる。
【００１０】
【実施例】
図１〜図８に、実施例とその特性を示す。図１，図２に、浴室用ガス警報器２の構造を示すと、４は合成樹脂のハウジングで、６，７はガス導入孔で、スリット状の細い孔を多数設けてあり、ガス導入孔６，７の内側には、テフロンフィルム等から成る防水フィルムを貼り付けてある。１０はプリント基板で、１２はガスセンサで、１４は防水樹脂のコーティングで、プリント基板１０のうちでガス導入孔６，７側の面をほぼ全面に覆っている。
【００１１】
ガス警報器２には、ガス導入孔６，７以外にはハウジング４に通気孔はなく、防水フィルム６でガス導入孔６，７の内側を覆うのは、シャワー等が直接ガス警報器２に当たった際に、水がハウジング４の内部に浸入しないようにするためである。またプリント基板１０の表面を防水樹脂でコーティングするのは、結露等によりショートが生じないようにするためである。防水樹脂１４の材料には、実施例ではウレタン樹脂を有機溶剤に溶かしたものを用い、防水樹脂コーティング１４を施した後に、プリント基板１０をベーキングする。
【００１２】
図３に、用いたガスセンサ１２の構造を示すと、２０は絶縁基板で、その表面に感ガス体２２があり、感ガス体２２は図示しないヒータ膜上に、層間絶縁膜を介してＳｎＯ2等の金属酸化物半導体膜を設けたものである。２４は活性炭フィルター、２６は金網、２８は開口、３０は不織布で、活性炭フィルター２４は雑ガスが感ガス体２２まで到着しないようにするためのものである。またこのガスセンサ１２自体は公知である。
【００１３】
図４に、実施例のガス警報器の回路構成を示すと、ＲHはガスセンサ１２のヒータ抵抗を表し、ＲSは金属酸化物半導体を表し、ＲLは負荷抵抗である。４０は電池等の電源、４２〜４６はスイッチで、４２はマニュアルスイッチで電源投入用のスイッチであり、４４はヒータをオンするためのスイッチ、４６は検出用の電圧Ｖcを加えるためのスイッチで、Ｒ2，Ｒ3は電源４０の電圧を分圧するための抵抗である。
【００１４】
４８はマイクロコンピュータで、５０はＡＤコンバータ、５２はヒータ制御部、５４はサンプリング制御部で、通常時（監視時）は１分間に１回１４ｍ秒の間、スイッチ４４を閉じて、ヒータに電圧を加えてパルス的に発熱させる。ガスセンサ１２は常時は１分周期で動作し、ヒータがオンした後約１秒後にサンプリング制御部５４からの信号でスイッチ４６を閉じ、例えば１Ｖの電圧を金属酸化物半導体と負荷抵抗ＲLとの直列片に加え、ＡＤコンバータ５０を介して、センサ出力をサンプリングする。パルス加熱時でのガスセンサの金属酸化物半導体の最高温度は３００℃強で、パルス加熱後１００ｍ秒以内に室温まで放冷される。
【００１５】
５６は初期誤動作処理部で、スイッチ４２のオンにより動作を開始するタイマを備え、最初の１分の間、スイッチ４４を毎秒１回１４ｍ秒間オンして、パルス加熱の頻度を毎秒１回に増加させる。次の１分間は、パルス加熱を毎分１回に戻し、センサ出力のサンプリングを省略し、電源投入から２分経過すると通常動作に戻るようにする。初期誤動作処理部５６はタイマの値に従って、ヒータ制御部５２やサンプリング制御部５４に、初期誤動作除去用の動作を指令する。５８はＣＯ検出部で、負荷抵抗ＲLへの電圧からＣＯを検出し、６０は警報部で、所定濃度以上のＣＯが発生すると外部に出力する。
【００１６】
図５に、実施例での電源投入時の動作パターンを示す。図５の上部は、従来例での動作パターンで、ヒートパルスは毎分１回１４ｍ秒幅で、ガスのサンプリングは、ヒートパルス終了後約１秒後に行う。また初期誤動作の防止のため、最初の２分間の間、ガスの検出を省略する。ただし電源投入時のヒートクリーニングは行わず、最初から１分１回１４ｍ秒幅のパルス加熱を行う。これに対して実施例では、電源投入後最初の１分間は毎秒１回１４ｍ秒ずつヒートパルスを加える。次の１分間は通常の監視状態と同じ熱経験をさせるために、ヒートパルスは１分に１回１４ｍ秒とするものの、最初の１分間のヒートクリーニングの影響が残っている可能性があることを考慮して、ガスの検出を省略し、２分後から通常の監視状態に移行する。
【００１７】
図６，図７に、浴室用ガス警報器の初期誤動作のパターンを示す。ＣＯ１００ppm程度で警報するように負荷抵抗ＲLの値を選び、ガス警報器２を製造した。このガス警報器を、５０℃相対湿度９５％の雰囲気中に２日間電源を投入せず放置し、その雰囲気内で電源を投入した際の特性を、図６，図７に示す。なお金属酸化物半導体と負荷抵抗の直列片への検出電圧Ｖｃは１Ｖとした。
【００１８】
図６，図７では、比較例として、図５の上部のように、ヒートクリーニング無しで動作を開始するものの結果を示した。また実施例では、図５の下部のようにヒートクリーニングを１分間行った後１分間待機して動作を開始するものと、ヒートクリーニングを２分間行った後直ぐに動作を開始するものの、２種類の結果を示した。ヒートクリーニング以外の点では、３種類のガス警報器は同等である。図６，図７から明らかなように、ヒートクリーニングを行わないものは、電源投入直後に出力が警報レベルを超えてしまった。これに対して、ヒートクリーニングを１分間行うものも、２分間行うものも、センサ出力は警報レベルよりも充分低く、誤報を生じることがなかった。
【００１９】
図６，図７の例では、実際の浴室より高温多湿の５０℃９５％の雰囲気を用いているが、それでも２日間放置すると、ヒートクリーニングを行わない場合、２分程度の初期誤動作時間が生じた。そして実際の浴室にガス警報器をセットしたフィールドテストでは、電源を投入すると１時間程度の間センサ出力が警報レベルを上回る例が見られた。
【００２０】
初期誤動作時間が異常に長くなるのは、浴室での使用に特有のもので、図８に、図６，図７と同様の警報器を常温常湿中で１週間放置した後、電源を投入した際の結果を示す。ヒートクリーニングの有無に係わらず、センサ出力は警報レベルよりも充分に低い。
【００２１】
以上のように、初期誤動作時間が長いのは浴室でガス警報器を用いることに特有な現象であった。例えば、ガス警報器２ではヒートクリーニングをしないでも、実験室レベルの試験では初期誤動作は生じなかった。このことから発明者は、初期誤動作の機構を以下のように推測した。浴室用のガス警報器２では、放置状態でアルコールや有機系ガス等が活性炭フィルター２４を通過して感ガス体２２まで侵入した場合、電源を投入すると、初期誤動作が長時間続くことになる。
【００２２】
次に実施例では、毎秒１回１４ｍ秒のパルス加熱を６０秒間行うことにより、実質上初期誤動作を解消できた。この程度のヒートクリーニングによって、活性炭フィルター２４に有機溶剤蒸気等が吸着していると見られるにもかかわらず、初期誤動作を防止できることが、実験により確認できた。今回の追加した約６０回のヒートクリーニングは、ガス警報器２を６０分間駆動するためのエネルギーに過ぎず、電池電源への負担にはほとんどならない。またヒートクリーニングでは、パルス加熱の幅や電圧を変えずに、頻度を増すようにしているため、金属酸化物半導体を異常に過熱して劣化させるおそれが無く、制御も簡単である。
【００２３】
実施例では、絶縁基板２０上に感ガス体２２を設けてパルス加熱するようにしたガスセンサ１２を示したが、ガスセンサの種類は任意である。例えばビーズ状の金属酸化物半導体の内部にコイル状のヒータ兼用電極と中心電極とを埋設し、１分〜３分に１回程度、１秒〜５秒程度パルス加熱するようにしたセンサでも同様である。またヒートクリーニングの条件自体は、ガスセンサの種類等に応じて適宜に定めればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の浴室用ガス警報器の正面図
【図２】 図１の側面図
【図３】 実施例で用いたガスセンサの部分断面図
【図４】 実施例の警報器の回路構成を示すブロック図
【図５】 実施例での電源投入時の加熱パターンを示す波形図
【図６】 ５０℃９５％ＲＨ中でガス警報器を２日間放置した後に電源を投入した場合の、初期誤動作パターンを示す特性図で、図の上部の２本の線はヒートクリーニングを行わない場合の特性を、下部の上側２本は毎秒１回１４ｍ秒のヒートクリーニングを１分間行う場合の特性を、下部の下側２本は毎秒１回１４ｍ秒のヒートクリーニングを２分間行う場合の特性を示す。
【図７】 図６の最初の９分間の特性を拡大して示す図
【図８】 常温常湿中でガス警報器を放置した後に電源を投入した際の特性図
【符号の説明】
２ 浴室用ガス警報器
４ ハウジング
６，７ ガス導入孔
８ 防水フィルム
１０ プリント基板
１２ ガスセンサ
１４ 防水樹脂コーティング
２０ 絶縁基板
２２ 感ガス体
２４ 活性炭フィルター
２６ 金網
２８ 開口
３０ 不織布
４０ 電源
４２〜４６ スイッチ
４８ マイクロコンピュータ
５０ ＡＤコンバータ
５２ ヒータ制御部
５４ サンプリング制御部
５６ 初期誤動作処理部
５８ ＣＯ検出部
６０ 警報部

Claims (3)

1. 金属酸化物半導体ガスセンサを、スリット状のガス導入孔を備えたガス警報器のハウジング内に収容して、前記ガスセンサを、幅Ｐ１でパルス加熱して最高温度まで加熱した後、期間Ｐ２の間非加熱状態に置いてガスセンサを室温まで放冷するサイクルで駆動しながら、ガスを検出するようにした、浴室用ガス警報器において、
   ガス導入孔の内側に防水フィルムを設けると共に、
   警報器への電源投入から第１の所定期間Ｔ１の間、パルス加熱幅Ｐ１を変えずに、非加熱期間Ｐ２を短縮して、前記パルス加熱幅／非加熱期間の割合を増すようにしたことを特徴とする、浴室用ガス警報器。
2. 前記ガスセンサを取り付けたプリント基板を前記ハウジング内に設置して、該プリント基板の表面の少なくとも一部に防水樹脂のコーティングを施したことを特徴とする、請求項１の浴室用ガス警報器。
3. 第１の所定期間Ｔ１が経過した後、所定のサイクルの間、ガスの検出を行わないようにしたことを特徴とする、請求項１の浴室用ガス警報器。

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