JP5160319B2 - ガス漏れ警報器 - Google Patents

Description

本発明は、ガス漏れを接触燃焼式のガス検知素子で検知し、ブザーや音声にて警報を発するガス漏れ警報器に関し、詳細には、センサの点検回路を備えたガス漏れ警報器に関する。

従来のガス漏れ警報器において、センサ（補償素子、ガス検知素子）は、図９に示すように、数１０μｍの白金線コイル上に酸化触媒をアルミナ担体とともに焼結したガス検知素子Ｄと、ガスに不活性なアルミナとガラスの混合物を焼結した補償素子Ｃから構成され、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとは、センサベース２１に立てたニッケルピン２２等に各々、両端の白金線部がスポット溶接により接合されており、全体が金網２３で覆われている。
そして、約５０ｃｍ程度の落下衝撃等では、容易に警報機能に影響がでないように、上下ケースでかん合する筐体構造がとられていた。

センサには外部から電源が供給され、常時、白金線コイルは３００〜４５０℃に加熱されるようになっており、ガス検知素子Ｄの表面で可燃性ガスが燃焼すると、ガス検知素子Ｄの温度が上昇し、この温度変化に伴って素子を構成する白金線コイルの抵抗値も増加することになる。他方、補償素子Ｃは、ガス濃度の変化に対してその抵抗値が変わらないようになっている。
そして、センサ（補償素子Ｃ、ガス検知素子Ｄ）と固定抵抗及び可変抵抗等とで構成したホイーストンブリッジ回路により、ガス検知素子Ｄの抵抗値変化がガスの濃度にほぼ比例して取り出すことができる。ガス漏れ警報器では、このブリッジバランスの崩れることを判別しガス漏れを警報する仕組みで構成されている。

図１０はこのような従来のガス漏れ警報器の構成図、図１１は図１０に示したガス漏れ警報器における各状態でのセンサ出力を示す図、図１２はガス濃度とセンサ電圧との特性曲線を示す図である。
以下に、従来のガス漏れ警報器の動作を図１０、図１１、及び図１２を使って説明する。

ガス漏れ警報器１は、電源基準部２、ガス検知部３、増幅部４、位相比較判別部５、警報部６等を有している。
商用電源が、電源コードＡＣ、ヒューズＦ、バリスタＢを介し、電源トランスＴに供給される。トランスＴは、２種類の電圧を出力するようになっている。一つは、各部に電源を供給する電源基準部２に供給され、もう一つはガス検知部３のセンサ（ガス検知素子Ｄ、補償素子Ｃ）や固定抵抗Ｒ１、Ｒ２及び可変抵抗ＶＲ等で構成されるブリッジ回路に電源を供給する。電源基準部２は、整流ブリッジＢＲ等でトランスＴの出力を整流し各回路部へ電源を供給するとともに、位相比較判別部５へ警報の基準となる半波信号ＶＲＦを供給している。

ガス検知部３は、図９で示すようなガス検知素子Ｄと補償素子Ｃで構成されるセンサと、固定抵抗Ｒ１、Ｒ２および可変抵抗ＶＲとで、ホイーストンブリッジを構成している。この可変抵抗ＶＲを調整し、あらかじめセンサ出力Ｖｓが０になる濃度を警報濃度として設定している。清浄大気中で設定されたセンサ出力Ｖｓｒｍｓは数１０ｍＶ程度と低いため、増幅部４で高倍率増幅し、その増幅された出力と電源基準部２の半波信号ＶＲＦとを位相比較判別部５で比較している。

図１１（１）に基準電圧部２の半波信号ＶＲＦの波形を示す。ガス漏れがない通常時は、センサ出力Ｖｓは半波ＶＲＦと同相で監視状態となるようにしている（図１１（２）のＶｓ（監視））。そして、ガス漏れ警報器周囲のガス濃度が徐々に増加すると、センサ出力Ｖｓが小さくなり（図１１（３）のＶｓ（Ａ））、やがて０となる（図１１（４）のＶｓ（０クロス））。センサ出力Ｖｓが０になった時点で、位相比較判別部５からガス漏れ警報信号を警報部６に伝え、警報部６のブザーや音声によりガス漏れ警報報知を行う。センサ出力Ｖｓが０を超すと電圧位相は半波信号ＶＲＦと逆位相（図１１（５）のＶｓ（Ｂ））になり、さらに、ガスの増加に合わせて電圧値が大きくなっていく（図１１（６）のＶｓ（Ｘ））。

図１２は、電源基準部２からの半波信号ＶＲＦに対するセンサ出力Ｖｓの位相差を同相でマイナス、逆相でプラスとした場合の、ガス濃度とセンサ出力Ｖｓの関係を示したものである。ガス漏れがない清浄大気中でのセンサ出力ＶｓはＶｓｒｍｓとなるように予め設定されている。そして、ガス濃度が高くなるにつれてセンサ出力Ｖｓの絶対値は小さくなり、先述したように、センサ出力Ｖｓが０クロスする際のガス濃度が警報濃度となるように、可変抵抗ＶＲが調整されている。
なお、図１１（３）のＶｓ（Ａ）、および図１１（５）のＶｓ（Ｂ）の各状態は、図１２では、Ｖｓ（０クロス）をはさんで反対側に位置している。
半波信号ＶＲＦとセンサ電位Ｖｓの位相は、トランスの巻き線方向によっても変えられるので、監視時が逆相で、警報時が同相にして警報するようにすることも可能である。

そして、このような従来のガス漏れ警報器においては、ガス漏れ警報器本体とアルコール系のガスを発生させる点検ガスを個装箱に同梱していた。そして、ガス漏れ警報器設置業者により、ガス漏れ警報器の鳴動点検としてガス漏れ警報器本体の点検口（ガス検知部）にガスを吹きかけ、正常にセンサが機能するかどうかの確認を行っていた。
しかし、点検ガスは出荷時点で本体と個装箱に同梱されているものの、ガス漏れ警報器の取り付けに伴い個装箱は廃棄され、長い年月の保管により使用者が紛失したりして、点検が行われない可能性があった。

また、点検ガスによる点検では、一定のガス濃度雰囲気を作ることは困難なため、ガス漏れ警報器の警報濃度を正確に測ることはできなかった。したがって点検ガスによる点検の目的は、主としてセンサが断線していないか、鳴動回路は正常か、ケース外部からケース内部にあるセンサにガスが到達するかという目的で使用されていた。
そして、このような点検ガスによる点検では、点検作業に習熟を要するとともに、点検用具も必要となり、さらに、点検時間がかかるという問題があった。

このような、問題に対応するため、例えば、特許文献１には、ガス漏れ警報器におけるセンサおよび検出回路の点検を、点検スイッチを有する点検回路によって行うものが提案されている。
特開２００５−３２００９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたガス漏れ警報器では、補償素子側へ点検スイッチを設けているので、点検スイッチのオン・オフによって、補償素子が断線していた場合でも、点検スイッチによる警報が発生する問題点があった。また、補償素子側の点検スイッチとの合成抵抗値が変化することにより、補償素子、ガス検知素子の各々に加わる電圧が変化するため、ガス検知素子の抵抗値も変化し、点検スイッチＯＦＦ後に監視状態の抵抗値に戻るのに時間がかかり、警報がなかなか鳴り止まなくなるという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ガス漏れ警報器に設けた点検スイッチにより、点検ガスを使用しなくてもガス検知と同様な警報を報知することが可能なガスメータであって、点検時にガス検知素子と補償素子の各々に加わる電圧変動影響を抑え、点検スイッチ復帰後においても、点検スイッチＯＦＦ後の監視状態への移行も早くすることができるガス漏れ警報器を提供することをその目的とする。

また、本発明は、点検スイッチを操作した際の報知を通常のガス漏れ警報時と異ならせることによって、点検時の警報による無用な混乱を回避することができるガス漏れて警報器を提供することをその目的とする。

さらに、本発明は、点検スイッチの操作時に、ガス流入口の開口を合わせて点検することを促すために好適なガス漏れ警報器を提供することをその目的とする。

本発明の第１の技術手段は、ガス濃度に応じて抵抗値が変化するガス検知素子と、補償素子と、抵抗からなるブリッジ回路を有するガス検知部と、該ガス検知部の出力が所定の値を超えた際にガス漏れ警報信号を出力するガス漏れ検出部と、前記ガス漏れ警報信号を受けて警報を発する警報部とを備え、ガス漏れを検知し報知するガス漏れ警報器において、前記ブリッジ回路の前記補償素子と対向するブリッジの抵抗に対して並列接続された点検スイッチと固定抵抗からなる直列回路と、前記点検スイッチが導通したことを検出し、前記警報部に点検スイッチが導通したことを示す点検スイッチ導通信号を発する手段をさらに有し、前記点検スイッチを導通させた際に前記ガス検知部の出力が前記所定の値を超え、ガス漏れ検出部がガス漏れ警報信号を出力し、前記警報部は前記ガス漏れ警報信号と前記点検スイッチ導通信号とを所定の時間内に受けた場合、前記点検スイッチの操作による点検警報を報知することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段のガス漏れ警報器において、前記警報部は前記点検スイッチ導通信号のみを受け、前記ガス漏れ警報信号を受けなかった場合、故障警報を報知することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段のガス漏れ警報器において、前記点検スイッチの操作部が、ガス漏れ警報器の筐体ケースにある前記ガス検知素子へのガス流入口スリットの近傍に配置されたことを特徴としたものでる。

本発明によれば、点検時に点検スイッチ回路を導通させることによって、ガス漏れ警報と同等なブザーや音声にて報知することができ、ガス検知素子と補償素子の各々に加わる電圧変動影響を抑えられるため、点検スイッチ復帰後においても、点検スイッチＯＦＦ後の監視状態への移行も早くすることができる。
また、点検スイッチが押されたときに発生する警報を、通常のガス漏れ時の警報と異ならせているために、ガス漏れ点検による警報である旨を報知することができる。
さらに、点検スイッチの操作部をガス漏れ警報器の筐体ケースに設けた、ガス検知素子へのガス流入口スリットの近傍に配置しているので、点検時に、点検スイッチの操作部を操作することにより、ガス流入口の開口を合わせて点検することができる。

図１に、本発明の一実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す。なお、図１において、図１０に示した従来のガス漏れ警報器１と同じ構成部材に対応する構成部材については同一の符号を用いて示している。

ガス漏れ警報器１０は、電源基準部２、ガス検知部３、増幅部４、位相比較判別部５、警報部６等を有しており、電源基準部２、増幅部４、位相比較判別部５、警報部６の構成は、図１０で示した従来のガス漏れ警報器１と同じであるため、これらについては説明を省略する。

そして、ガス漏れ警報器１０は、センサブリッジを構成する補償素子Ｃと対向する位置の抵抗Ｒ１に並列に挿入した、点検スイッチＳＷと固定抵抗ＲＡを直列接続してなる点検スイッチ回路を備えている。また、この点検スイッチＳＷは、後述するように、ガス漏れ警報器１０の外部から操作できるように取付けられている。
なお、増幅部４および位相比較判断部５は、ガス検知部３の出力に基づいて、ガス漏れがあるか否かを判別し、ガス漏れがあった場合にガス漏れ信号を警報部６に対して送信するガス漏れ検出部を構成している。

図２から図６は、図１に示した本発明の一実施形態に係るガス漏れ警報器の動作を説明するための図であり、センサ検知部３と点検スイッチＳＷを含む回路の各動作電位について以下に説明する。

図２に示すように、トランスＴの２次電圧は、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとの直列回路、および、抵抗Ｒ１、Ｒ２、および可変抵抗ＶＲに加わるが、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとの接続点の電位をＶｒｅｆとし、抵抗Ｒ２の電位をＥｙｚとすると、ブリッジの出力であるセンサ出力Ｖｓは、Ｖｓ＝Ｅｙｚ −Ｖｒｅｆとして取り出される。

図３に示すように、ブリッジの固定抵抗側の一辺をなす抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲとの合成抵抗値ＲＸは、可変抵抗ＶＲで設定されている抵抗値ＶＲ１と固定抵抗Ｒ１との並列抵抗値となる。また、他の一辺の抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲとの合成抵抗値ＲＹは、可変抵抗ＶＲで設定されている抵抗値ＶＲ２と固定抵抗Ｒ２との並列抵抗値となる。
そして、センサのガス検知素子Ｄの抵抗値をＤｒ、補償素子側Ｃの抵抗値をＣｒとすると、監視状態にするには、Ｄｒ・ＲＹ＜Ｃｒ・ＲＸ、Ｖｒｅｆ＞Ｅｙｚ、すなわちＶｓ＜０となるようにし、電源基準部ＶＲＦとは同相状態となるようにセンサの安定状態で各抵抗の値を設定する。
点検スイッチが押されない状況においては、ガス漏れ警報器１０は、従来のガス漏れ警報器１と同様の動作となるため、この監視状態が図１１（２）で示す状態となる。

次に、センサのガス検知素子Ｄが、ガスを検知するとその抵抗値Ｄｒはガス濃度に応じて増加し、やがて、Ｄｒ・ＲＹ＝Ｃｒ・ＲＸ、Ｖｒｅｆ＝Ｅｙｚとなり、センサ出力Ｖｓがゼロクロスすると、位相比較判別部５から警報部６にガス漏れ警報信号を伝え、警報部６がブザーや音声によりガス漏れ警報報知を行う。この状態が、図１１（４）あるいは図１２で示すＶｓ（０クロス）で状態である。センサ出力Ｖｓが０クロスする際のガス濃度が警報濃度となるように、可変抵抗ＶＲが調整されている点は、従来のガス警報器１と同様である。
さらに、ガスの濃度の増加に伴い、図４で示すように、Ｄｒ・ＲＹ＞Ｃｒ・ＲＸ、Ｖｒｅｆ＜Ｅｙｚ、すなわちＶｓ＞０で、電源基準部ＶＲＦとは逆相になり警報を継続する。この状態が、図１１（５）あるいは図１１（６）で示す状態である。

次に、図５に、監視状態において、本発明の点検スイッチＳＷが押されたときの状態を示す。点検スイッチＳＷと固定抵抗ＲＡの直列回路が導通し、抵抗Ｒ１及び可変抵抗ＶＲとの並列回路にさらに固定抵抗ＲＡが並列に接続されることなる。この場合、固定抵抗ＲＡは固定抵抗Ｒ１より通常抵抗値を小さく設定してあるが、抵抗ＲＡの抵抗値をＲａとし、抵抗値ＲＸと抵抗値Ｒａの並列抵抗値を（ＲＸ／／Ｒａ）で表すと、Ｄｒ・ＲＹ＞Ｃｒ・（ＲＸ／／Ｒａ）、Ｖｒｅｆ＜Ｅｙｚとなるように抵抗値Ｒａが設定されている。したがって、監視状態において点検スイッチＳＷを押した場合、ガス検知部３のブリッジの各電位は、ガス漏れ検知時と同様の状態となり、位相比較判別部５から警報部６に対してガス漏れ警報信号を送出するため、点検スイッチＳＷの役目を果たすことが可能となる。

このように、センサブリッジの補償素子Ｃと対向する固定抵抗Ｒ１側へ、点検スイッチＳＷと固定抵抗Ｒ１からなる直列回路を並列に設けているので、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃ各々に加わる電圧変動の影響を抑えることが可能になり、点検スイッチＳＷ復帰後においても、点検スイッチＯＦＦ後の監視状態への移行を早くすることができる。

図６は、補償素子Ｃが断線していた際に、点検スイッチＳＷが押された場合を示す。
このとき、センサの補償素子Ｃが断線によりＶｒｅｆはほぼ電源電圧と等しくなるため、Ｖｒｅｆ＞Ｅｙｚとなる。したがって、点検スイッチＳＷを押しているにもかかわらず、ブリッジは監視状態と同様の状態となるため、警報器６はガス漏れ警報を開始しない。これによって、使用者や設置業者は、点検スイッチＳＷによる警報ができないことを知ることができ、ガス検知部３の異常を確認することができる。

なお、監視状態においてガス検知素子Ｄ側が断線した場合は、ガス検知素子Ｄの抵抗値Ｄｒが増大したことと同様の状態となることから、警報部６によって警報鳴動し、すぐに使用者へ異常を知らせることができる。

このように、本実施形態では、点検スイッチＳＷを使用することで付属の点検ガスを使用しなくても警報鳴動を確認でき、センサの補償素子断線時には警報しないことをもって異常を確認することができる。
なお、本発明では、点検スイッチＳＷに直列に固定抵抗ＲＡを挿入しているが、固定抵抗ＲＡの抵抗値Ｒａが０Ωでも同様な警報点検が可能である。この場合、固定抵抗ＲＡは不要になる。通常、固定抵抗ＲＡは、電源電圧が影響を受けないようにするためと、スイッチからのノイズ防止目的で挿入している。

図７に、本発明の他の実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す。なお、図７において、図１０に示した従来のガス漏れ警報器１と同じ構成部材に対応する構成部材については同一の符号を用いて示している。

ガス漏れ警報器２０は、電源基準部２、ガス検知部３、増幅部４、位相比較判別部５、警報部６等を有しており、電源基準部２、増幅部４、位相比較判別部５、警報部６の構成は、図１０で示した従来のガス漏れ警報器１と同じであるため、これらについては説明を省略する。

ガス漏れ警報器２０では、図１で示したガス漏れ警報器１０の点検スイッチＳＷに代えて、点検スイッチＳＷとして２回路のスイッチを有している。一方のスイッチは、図１で示したガス漏れ警報器１０と同様の、ブリッジを構成する補償素子Ｃと対向する位置の抵抗Ｒ１に並列に挿入され、固定抵抗ＲＡと直列回路を構成する点検スイッチであり、他方のスイッチは、警報部６へスイッチＳＷが導通したことを知らせる信号発生のためのスイッチである。
ガス漏れ警報器２０の点検スイッチが押されないときは、ガス漏れ警報器２０は図１のガス漏れ警報器と同様の動作を行う。

そして、点検スイッチＳＷとして２回路のスイッチを用いることで、点検スイッチＳＷが操作された場合、ガス検知部３に対しては、図１のガス漏れ警報器１０と同様に動作し、位相比較判別部５から警報部６に対してガス漏れ警報信号を送出する。また同時に、警報部６に対する点検スイッチＳＷからの点検スイッチの導通信号（Ａ点の電位）がＨレベルからＬレベルに変わる。
警報部６は、この双方の信号を同時に検知した場合は、通常のガス漏れ警報信号（例えピッ、ピッ、ピッ、ピッ、…）とは異なる報知（報知例として、ブザー音の場合は、（ピー、ピッ）や音声メッセージの場合は（ピッ、正常です。））を行う。また、点検スイッチＳＷが押されているにもかかわらず、位相比較判別部５からガス漏れ警報信号が上がってこない場合は、点検正常時とは異なる報知（報知例として、ブザー音の場合は、報知なしにしたり、音声メッセージの場合は、（ピッ、故障です。））を行う。

また、ガス漏れ警報器２０が本来のガス漏れを検知して、ガス漏れ警報を報知している時に、不用意に点検スイッチＳＷが押された場合に対応するため、警報部６に、警報信号の受信と点検スイッチ信号の受信の時間差を計測するタイマ機能を設け、その時間差が所定時間内の場合に点検正常時の報知を行い、時間差が所定時間外の場合は、ガス漏れ警報メッセージを優先して報知することも可能である。
なお、本実施の形態では、点検スイッチＳＷが導通したことを検出するために、２回路のスイッチを用いたが、点検スイッチＳＷの導通を検知し、警報部６へ点検スイッチＳＷの導通信号を通知できるものであれば他の点検スイッチ導通検出手段であってもよい。

図８に、本発明のさらに他の実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す。
同図において、１１はガス漏れ警報器本体、１２はブザーや音声による警報音を報知する報音孔、１３は、通電／警報表示するＬＥＤ、１４はガス流入口のスリット、１５はガス検知素子と補償素子からなるセンサ、１６は点検スイッチＳＷの操作部であり、ノブやボタンで構成されている。また、１７はセンサと点検スイッチＳＷが搭載されたプリント基板を示している。

そして、点検スイッチを操作するには、ガス流入口のスリット１４の間に、棒状のマイナスドライバー等を使用して点検スイッチの操作部１６を操作する。これにより、スリット間に埃やゴミで塞がっていた場合は、点検者が清掃の必要性を認識することができ、たとえ埃等の塞がりがあっても、点検スイッチの操作により、ガスが流入できる開口部が確保できる。
したがって、本実施形態では、ガス漏れ警報器のガス流入口のスリットが埃やゴミで塞がれ、ケース外部からケース内部にあるセンサにガスが到達するかという点での確認を点検者に促し、埃等の除去作業も合わせて可能となる。

本発明の一実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す図である。 図１のガス漏れ警報器の動作説明図である。 図１のガス漏れ警報器の監視時の動作説明図である。 図１のガス漏れ警報器の警報時の動作説明図である。 図１のガス漏れ警報器の点検時の動作説明図である。 図１のガス漏れ警報器の断線時の動作説明図である 本発明の他の実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を示す図である。 ガス漏れ警報器のセンサの構成を示す図である。 従来のガス漏れ警報器の構成を示す図である。 図１０のガス漏れ警報器における各状態でのセンサ出力を示す図である。 図１０のガス漏れ警報器におけるガス濃度とセンサ出力の関係を示す図である。

符号の説明

１、１０、２０…ガス漏れ警報器、２…電源基準部、３…ガス検知部、４…増幅部、５…位相比較判別部、６…警報部、７…第１の断線判別部、８…第２の断線判別部、１１…ガス漏れ警報器本体、１２…報音孔、１３…ＬＥＤ、１４…ガス流入口のスリット、１５…センサ、１６…点検スイッチの操作部、１７…プリント基板、２１…センサベース、２２…ニッケルピン、２３…金網。

Claims (3)

1. ガス濃度に応じて抵抗値が変化するガス検知素子と、補償素子と、抵抗からなるブリッジ回路を有するガス検知部と、該ガス検知部の出力が所定の値を超えた際にガス漏れ警報信号を出力するガス漏れ検出部と、前記ガス漏れ警報信号を受けて警報を発する警報部とを備え、ガス漏れを検知し報知するガス漏れ警報器において、
   前記ブリッジ回路の前記補償素子と対向するブリッジの抵抗に対して並列接続された点検スイッチと固定抵抗からなる直列回路と、
   前記点検スイッチが導通したことを検出し、前記警報部に点検スイッチが導通したことを示す点検スイッチ導通信号を発する手段をさらに有し、前記点検スイッチを導通させた際に前記ガス検知部の出力が前記所定の値を超え、ガス漏れ検出部がガス漏れ警報信号を出力し、
   前記警報部は前記ガス漏れ警報信号と前記点検スイッチ導通信号とを所定の時間内に受けた場合、前記点検スイッチの操作による点検警報を報知することを特徴とするガス漏れ警報器。
2. 前記警報部は前記点検スイッチ導通信号のみを受け、前記ガス漏れ警報信号を受けなかった場合、故障警報を報知することを特徴とする請求項１に記載のガス漏れ警報器。
3. 前記点検スイッチの操作部が、ガス漏れ警報器の筐体ケースにある前記ガス検知素子へのガス流入口スリットの近傍に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス漏れ警報器。

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