JP5405983B2 - ガス警報器 - Google Patents

Description

本発明は、ガス警報器に係り、検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、を備えたガス警報器に関するものである。

上述したガス警報器としては、ＬＰガス及び都市ガス（検出対象ガス）のガス濃度を検出して警報を発生するガス漏れ警報器や、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素ガス（検出対象ガス）のガス濃度を検出して警報を発生する不完全燃焼警報器などが提案されている。上記ガス漏れ警報器は、ガスセンサにより検出されたＬＰガス又は都市ガスの濃度が警報値以上になったときに警報を発生するように設けられている。

ところで、このようなガス漏れ警報器において、ガスセンサに供給される電源電圧に異常が発生することが考えられる。万一このような異常が発生した場合には正確にガス漏れが警報できなくなるため、電源電圧の異常を検出して、その旨をガス漏れ警報器で通知する必要がある。

そこで、従来、ガスセンサに供給される電源電圧を検出して、検出した電源電圧が正常範囲外のときにその旨を伝える警報を発生するガス警報器が提案されている（特許文献１、２）。ところで、図２に示すように、ガスセンサのガス感度は、電源電圧が低くなるほど悪化する。また、図３に示すように、電源電圧の上昇によりガスセンサが断線するまでの時間は、電源電圧が高くなるほど早くなる。

このため、従来のように単に電源電圧が正常範囲外となったときに電源電圧の異常を検出するガス警報器では、下記に述べるような問題が生じていた。即ち、上記正常範囲を狭く設定すると断線するまで十分時間があり、ガス感度がそんなにも悪化していないにも係わらず、すぐに警報が発生される。また、これを防ぐために正常範囲を広く設定すると、電源電圧が高い状態で長期間使用されてしまい断線が生じたり、電源電圧が低くガス感度の悪い状態で長期間使用され続ける恐れがあり、正確に電源電圧の異常を検出することができない、という問題が生じていた。

特開２００２−４２２６８号公報 特開２００８−３０９７１３号公報

そこで、本発明は、正確に電源電圧の異常を検出することができるガス警報器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、を備えたガス警報器において、前記ガスセンサに供給される電源電圧が予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに前記電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、前記検出された電源電圧が前記正常範囲から離れるに従って短くなるように前記異常確定時間を設定する第１設定手段と、前記ガスセンサに対する前記電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、前記第１設定手段による設定を停止させると共に、前記第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も長い時間よりも短くなるように前記異常確定時間を固定する第２設定手段と、を備えたことを特徴とするガス警報器に存する。

請求項２記載の発明は、検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、を備えたガス警報器において、前記ガスセンサに供給される電源電圧が予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに前記電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、前記検出された電源電圧が前記正常範囲から離れるに従って短くなるように前記異常確定時間を設定する第１設定手段と、前記ガスセンサに対する前記電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、前記第１設定手段による設定を停止させると共に、前記第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も短い時間に前記異常確定時間を固定する第２設定手段と、を
備えたことを特徴とするガス警報器に存する。

以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、異常検出手段が、ガスセンサに供給される電源電圧が予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに電源電圧の異常を検出し、第１設定手段が、検出された電源電圧が正常範囲から離れるに従って短くなるように異常確定時間を設定するので、電源電圧が正常範囲から少しだけ外れた場合は異常検出までの時間が長くなり、電源電圧が正常範囲から大きく外れた場合は異常検出までの時間が短くなるため、正確に電源電圧の異常を検出することができる。

ガスセンサに電源電圧を供給するトランスの一部に断線が生じると、電源電圧が正常範囲から少しだけ外れた状態となることがある。この少しだけ外れた状態では異常確定時間は長く設定されるため、トランス断線が生じてガス濃度が検出できない状態のまま長時間使用される恐れがある。また、ガスセンサに電源電圧を供給するトランスの断線は、出荷中に生じることが多く、ガス警報器を設置して電源電圧の供給を開始して間もないころにすでに電源電圧が正常範囲を外れている状態で断線している可能性が非常に高い。そこで、請求項１記載の発明によれば、第２設定手段が、ガスセンサに対する電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、第１設定手段による設定を停止させると共に、第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も長い時間よりも短くなるように異常確定時間を固定するので、断線が生じて電源電圧が正常範囲から少し外れた状態にあってもすぐに異常を検出することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、第２設定手段がガスセンサに対する電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、第１設定手段による設定を停止させると共に、第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も短い時間に異常確定時間を固定するので、断線が生じて電源電圧が正常範囲から少し外れた状態にあってもすぐに異常を検出することができる。

第１実施形態における本発明のガス警報器を示す回路図である。 電源電圧に対するガスセンサのガス感度を示すグラフである。 電源電圧に対するガスセンサが断線に至るまでの時間を示すグラフである。 （Ａ）は電源電圧の供給を開始してから１分経過後に設定される電源電圧に対する異常確定時間を示す表であり、（Ｂ）は電源電圧の供給を開始してから１分経過するまでの間に設定される電源電圧に対する異常確定時間を示す表である。 （Ａ）トランス断線が生じていないときに増幅器５からμＣＯＭ６に供給される電源電圧を示すタイムチャートであり、（Ｂ）はトランス断線が生じているときに増幅器５からμＣＯＭ６に供給される電源電圧を示すタイムチャートである。 図１に示すガス警報器を構成するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ガス警報器１は、ガスセンサ２と、商用交流電源３と、トランス４と、増幅器５と、マイクロコンピュータ６と、警報ブザー７と、ＬＥＤ８と、を備えている。上記ガスセンサ２は、ブリッジ回路２１と、差動増幅器２２と、から構成されている。そして、上記ブリッジ回路２１は、センサ素子Ｒｓ、レファ素子Ｒｒ、固定抵抗Ｒ１及びＲ２を有している。

上記センサ素子Ｒｓは、触媒担体２１Ａと、白金ヒータ２１Ｂと、から構成されている。触媒担体２１Ａは、検出対象ガスとの燃焼を促進する触媒（例えばパラジウム（Ｐｄ））を担持した担体（例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃））から成る。白金ヒータ２１Ｂは、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体であり、上記触媒担体２１Ａに覆われている。上記レファ素子Ｒｒは、担体２１Ｃと、白金ヒータ２１Ｄと、から構成されている。担体２１Ｃは、検出対象ガスに対して不感となる上記担体のみで構成されている。白金ヒータ２１Ｄは、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体であり、上記担体２１Ｃに覆われている。

上記レファ素子Ｒｒ及び固定抵抗Ｒ１の接続点と、センサ素子Ｒｓ及び固定抵抗Ｒ２の接続点と、の間には、トランス４によって降圧された商用交流電源３からの交流の電源電圧Ｖｄが供給されている。また、レファ素子Ｒｒ及びセンサ素子Ｒｓの接続点と、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点と、の間に発生するセンサ出力Ｖｓは、差動増幅器２２の入力に接続されている。

上記センサ素子Ｒｓの白金ヒータ２１Ｂと、レファ素子Ｒｒの白金ヒータ２１Ｄとは、上記電源電圧Ｖｄが供給され、かつ、検出対象ガスのない空気中（エアベース）ではほぼ等しい抵抗値になるように設けられている。上記固定抵抗Ｒ１及びＲ２も互いにほぼ等しい抵抗値になるように設けられている。そして、上記センサ素子Ｒｓ及びレファ素子Ｒｒは、固定抵抗Ｒ１及びＲ２と共にブリッジ接続されている。

以上の構成により上述したブリッジ回路２１は、電源電圧Ｖｄを供給するとエアベースにおいては平衡状態となり、センサ出力Ｖｓはほぼ０となる。これに対して、検出対象ガスを含む空気中では検出対象ガスとの燃焼熱によりセンサ素子Ｒｓの温度が上昇し、これに伴ってセンサ素子Ｒｓの白金ヒータ２１Ｂの抵抗が増加する。一方、レファ素子Ｒｒは検出対象ガスと燃焼しないため、レファ素子Ｒｒの白金ヒータ２１Ｄの抵抗は変化しない。このため、ブリッジ回路２１の平衡が大きく崩れて、センサ出力Ｖｓの振幅が大きくなる。即ち、センサ出力Ｖｓの振幅は検出対象ガスの濃度に応じた値となる。

そして、上記センサ出力Ｖｓは差動増幅器２２の入力に供給され、この差動増幅器２２によって増幅されたセンサ出力Ｖｓは、後述するμＣＯＭ６に供給される。また、上記電源電圧Ｖｄは増幅器５の入力に供給され、この増幅器５によって増幅された電源電圧Ｖｄは、後述するμＣＯＭ６に供給される。上記μＣＯＭ６は、ガス警報器１全体の制御を司るコンピュータであり、警報発生手段として働き、差動増幅器２２からのセンサ出力Ｖｓの振幅が警報値以上になったときに後述する警報ブザー７及びＬＥＤ８を制御して警報を発生する。また、μＣＯＭ６は、増幅器５からの電源電圧Ｖｄに基づいて電源電圧Ｖｄの異常を検出して後述する警報ブザー７及びＬＥＤ８を制御してその旨を警報する。

上記μＣＯＭ６は、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）６１、ＣＰＵ６１が行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６２、及び、ＣＰＵ６１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６３などを備えている。上記警報ブザー７及びＬＥＤ８は、μＣＯＭ６により制御されていて、警報を発生する。

次に、上述した構成のガス警報器１の電源電圧Ｖｄの異常検出原理について図２〜図４を参照して説明する。図２は、電源電圧Ｖｄに対するガスセンサ２のガス感度を示すグラフである。同図に示すように、商用交流電源３から出力される電源電圧Ｖｄが例えば８０Ｖより高い範囲ではガス感度は一定の高い値を保つことができるが、電源電圧Ｖｄが例えば８０Ｖ以下になると（電源電圧Ｖｄが低くなるほど）ガス感度も悪化する。そして、電源電圧Ｖｄが７０以下の場合、ガスセンサ２はガス漏れ検出を行うことができないほどガス感度が悪化する。

また、図３は、電源電圧Ｖｄに対するガスセンサ２が断線に至るまでの時間を示すグラフである。同図に示すように、ガスセンサ２に供給される電源電圧Ｖｄが例えば１３０Ｖ未満ではガスセンサ２が断線に至るまでの時間は非常に長く有効期限内に断線に至ることはないが、ガスセンサ２に供給される電源電圧Ｖｄが例えば１３０Ｖ以上になると（電源電圧Ｖｄが高くなるほど）断線に至るまでの時間が短くなり、そのまま使用すると断線に至る事態が発生してしまう。

そこで、上記μＣＯＭ６内のＣＰＵ６１は、電源電圧Ｖｄを監視して、電源電圧Ｖｄが予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに電源電圧Ｖｄの異常を検出する。さらに、ＣＰＵ６１は、上記電源電圧Ｖｄが正常範囲から離れるに従って短くなるように上記異常確定時間を設定する。

その一例を図４（Ａ）に示す。同図に示すように、正常範囲は８０Ｖ〜１３０Ｖに設定されていて、電源電圧Ｖｄが１３０Ｖ以上の場合、異常確定時間は４４秒に設定される。また、電源電圧Ｖｄが７０Ｖ〜８０Ｖの間では、異常確定時間は２４時間に設定され、７０Ｖ以下では、４４秒に設定される。これにより、電源電圧Ｖｄが正常範囲から少しだけ外れた場合は異常検出までの時間が長くなり、電源電圧Ｖｄが正常範囲から大きく外れた場合は異常検出までの時間が短くなるため、正確に電源電圧Ｖｄの異常を検出することができる。

次に、図１に示すトランス４のバツ印で示す部分が断線した場合について考える。断線が生じていない場合は、図５（Ａ）に示すように、ＣＰＵ６１には増幅器５により半波整流された電源電圧Ｖｄが供給される。商用交流電源３から供給される電源電圧が８０Ｖの場合、トランス４により降圧されてガスセンサ２には２．４Ｖ程度の電源電圧Ｖｄが供給される。

一方、図１に示すトランス４のバツ印で示す部分が断線した場合は、増幅器５の入力電位が落ちずに正常範囲から少し離れた状態となり、増幅器５からＣＰＵ６１に供給される電源電圧Ｖｄの波形は、図５（Ｂ）に示すように、商用交流電源３から８０Ｖの電源電圧が供給されているときと同程度の２．４Ｖ程度の振幅となる。この時、振幅は２．４Ｖであるが図５の（Ａ）と（Ｂ）の波形を比較するとわかるように、図５（Ｂ）ではガスセンサ２に供給される電力は極端に小さいため、ガスセンサ２はガス濃度の検出ができない状態である。そのような危険な状態であるにも係わらず、ＣＰＵ６１では、８０Ｖ程度の電源電圧Ｖｄが供給されていると判断されて、２４時間経過しないと異常を検出することができない。

ところで、上述したトランス４の断線はガス警報器１の落下に起因して生じることが多い。よって、ガス警報器１が設置された後は断線が生じることが殆んどなく、ガス警報器１の出荷時に断線が生じることが多い。このため、設置してから交流電源Ｖｄを供給を開始して間もないころにすでに電源電圧Ｖｄが正常範囲を外れている状態では、断線している可能性が非常に高いと考えられる。そこで、μＣＯＭ６内のＣＰＵ６１は、ガス警報器１を設置してガスセンサ２に電源電圧Ｖｄの供給を開始してから１分間（所定時間）の間は、図４（Ｂ）に示すように電源電圧Ｖｄによって異常確定時間を変えることは行わず、異常確定時間を４４秒に固定する。４４秒は、図４（Ａ）に示すように電源電圧Ｖｄによって変更される異常確定時間のうち最も短い時間である。これにより、断線が生じて電源電圧Ｖｄが正常範囲から少し外れた状態にあってもすぐに異常を検出することができる。

次に、上述したガス警報器１の交流電源Ｖｄの異常検出処理について図６のフローチャートを参照して以下説明する。ガス警報器１に電源を投入すると、ＣＰＵ５１は異常検出処理を開始する。異常検出処理においてＣＰＵ５１は、第２設定手段として働き、異常確定時間Ｔを４４秒にセットした後（ステップＳ１）、増幅器５から出力される電源電圧Ｖｄを取り込んで(ステップＳ２)、電源電圧Ｖｄが８０Ｖ〜１２０Ｖの正常範囲内か否かを判断する（ステップＳ３）。正常範囲であれば（ステップＳ３でＹ）、ＣＰＵ５１は直ちにステップＳ６に進む。これに対して、正常範囲内でなければ（ステップＳ３でＮ）、次に、ＣＰＵ５１は、異常検出手段として働き、正常範囲でない状態が異常確定時間Ｔ（＝４４秒）以上継続したか否かを判断する（ステップＳ４）。

ＣＰＵ５１は、正常範囲でない状態が４４秒継続していれば（ステップＳ４でＹ）、トランス４に断線が生じるなどして電源電圧Ｖｄに異常が生じていると判断してその旨を伝える警報を発生して（ステップＳ５）、処理を終了する。一方、ＣＰＵ５１は、正常範囲でない状態が異常確定時間Ｔ（＝４４秒）継続していなければ（ステップＳ４でＮ）、電源電圧Ｖｄに異常が生じていないと判断して、次に、電源投入から１分経過したか否かを判断する（ステップＳ６）。

電源投入から１分経過していなければ（ステップＳ６でＮ）、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１に戻る。一方、電源投入から１分経過していれば（ステップＳ６でＹ）、ＣＰＵ５１は、再び増幅器５から出力される電源電圧Ｖｄを取り込んで（ステップＳ７）、電源電圧Ｖｄが８０Ｖ〜１３０Ｖの正常範囲内か否かを判断する（ステップＳ８）。正常範囲内でなければ（ステップＳ８でＮ）、ＣＰＵ５１は、電源電圧Ｖｄが７０Ｖ〜８０Ｖの範囲内か否かを判断する（ステップＳ９）。電源電圧Ｖｄが７０Ｖ〜８０Ｖの範囲内であれば（ステップＳ９でＹ）、ＣＰＵ５１は、第１設定手段として働き、異常確定時間Ｔを２４時間にセットした後（ステップＳ１０）、ステップＳ１２に進む。

これに対して、電源Ｖｄが７０Ｖ〜８０Ｖの範囲内でなければ（ステップＳ９でＮ）、ＣＰＵ５１は、電源電圧Ｖｄが７０Ｖ以下又は１３０Ｖ以上であると判断して、第１設定手段として働き、異常確定時間Ｔを４４秒にセットした後（ステップＳ１１）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ５１は、電源電圧Ｖｄが正常範囲外となる状態がステップＳ１０又はＳ１１で設定された異常確定時間Ｔ以上継続しているか否かを判断する。

電源電圧Ｖｄが正常範囲外となる状態がステップＳ１０又はＳ１１で設定された異常確定時間Ｔ以上継続していれば（ステップＳ１２でＹ）、ＣＰＵ５１は、電源電圧Ｖｄの異常を検出してステップＳ５に進んでその旨を伝える警報を発生する。これに対して、電源電圧Ｖｄが正常範囲外となる状態がステップＳ１０又はＳ１１で設定された異常確定時間Ｔ以上継続していなければ（ステップＳ１２でＮ）、ＣＰＵ５１は再びステップＳ７に戻り電源電圧Ｖｄの監視を継続する。

なお、上述した実施形態では、ガスセンサ２に対する電源電圧Ｖｄの供給を開始してから１分経過するまでの間は、異常確定時間Ｔを４４秒に固定していたが、本発明はこれに限ったものではない。異常確定時間Ｔとしては、変更される異常確定時間（２４時間、４４秒）のうち最も長い時間２４時間よりも短くなるように固定されていれば、断線時に２４時間も待たなくて異常を検出することができる。

また、上述した実施形態では、電源電圧Ｖｄが１３０Ｖ以上のときは異常確定時間Ｔ＝４４秒に固定していたが、本発明はこれに限ったものではない。異常確定時間Ｔとしては正常範囲から離れるに従って短くなるように設定すればよく、例えば正常範囲を８０Ｖ〜１２０Ｖにして、１２０Ｖ〜１３０Ｖのときは異常確定時間Ｔを２４時間、１３０Ｖ以上のときは異常確定時間Ｔを４４秒に設定するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ ガスセンサ
５１ ＣＰＵ（警報発生手段、異常検出手段、第１設定手段、第２設定手段）

Claims (2)

1. 検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、を備えたガス警報器において、
   前記ガスセンサに供給される電源電圧が予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに前記電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、
   前記検出された電源電圧が前記正常範囲から離れるに従って短くなるように前記異常確定時間を設定する第１設定手段と、
   前記ガスセンサに対する前記電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、前記第１設定手段による設定を停止させると共に、前記第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も長い時間よりも短くなるように前記異常確定時間を固定する第２設定手段と、を
   備えたことを特徴とするガス警報器。
2. 検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、前記ガスセンサにより検出されたガス濃度が警報値以上になったときに警報を発生する警報発生手段と、を備えたガス警報器において、
   前記ガスセンサに供給される電源電圧が予め定めた正常範囲外となる状態が予め定めた異常確定時間以上継続したときに前記電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、
   前記検出された電源電圧が前記正常範囲から離れるに従って短くなるように前記異常確定時間を設定する第１設定手段と、
   前記ガスセンサに対する前記電源電圧の供給を開始してから所定時間経過するまでの間は、前記第１設定手段による設定を停止させると共に、前記第１設定手段により設定される異常確定時間のうち最も短い時間に前記異常確定時間を固定する第２設定手段と、を
   備えたことを特徴とするガス警報器。

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