JPH1139579A - ガス・火災検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一のセンサを用いてガスと火災の両方を検
出できるようにし、装置の小型化及びコストダウンを図
ったガス・火災検出装置を提供する。 【解決手段】 検知ガス濃度及び雰囲気温度の両方に応
じて抵抗値が変化する検知素子１ａ及び雰囲気温度のみ
に応じて抵抗値が変化する基準素子１ｂは、同一構成を
有し互いに直列に接続され、定電流手段２により一定の
電流が流され、検知すべきガスに応じた素子温度に駆動
される。ガス検出手段５４−１は、検知素子の両端電圧
に基づいて検出したガス濃度を基準素子の両端電圧に基
づいて検出した雰囲気温度により補正し、この補正した
後のガス濃度により警報すべき濃度のガスを検出する。
火災検出手段５４−２は、検出した雰囲気温度により火
災の発生を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス・火災検出装置
に係り、特に、メタン系都市ガスやＣＯのような可燃性
のガスと共に火災を検出することのできるガス・火災検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスを検知するセンサとして、半
導体式や接触燃焼式のものがあり、これらを用いたガス
検出装置を組み込んだガス警報器がある。一方、火災を
検知するセンサとしては、煙を検出する光電式やイオン
化式のものや温度を検出する熱感知式のものがあり、こ
れらを組み込んだ火災警報器もある。そこで、可燃性の
ガスと共に火災を検出しようとした場合、従来一般に、
これら警報器を個別に設置するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
可燃性のガスと火災を各別に検出するための警報器を設
置する場合、設置する警報器の数が増えて取り付け作業
工数も増えるため、設備のトータルコストが増大すると
いう問題がある。

【０００４】そこで、ガスと火災を個別に検出する２種
類のセンサを１つのケースに収納して可燃性のガスと火
災の両方を検出できるようにしたガス・火災検出装置を
構成することが考えられるが、このように構成した装置
では、２種類のセンサを使用している関係で装置が大型
化するという別の問題が生じる。

【０００５】よって本発明は、上述した問題に鑑み、単
一のセンサを用いてガスと火災の両方を検出できるよう
にし、装置の小型化及びコストダウンを図ったガス・火
災検出装置を提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
成された請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示
すように、同一構成を有し互いに直列に接続された、検
知ガス濃度及び雰囲気温度の両方に応じて抵抗値が変化
する検知素子１ａ及び雰囲気温度のみに応じて抵抗値が
変化する基準素子１ｂと、前記直列接続された前記検知
素子及び前記基準素子に一定の電流を流し検知すべきガ
スに応じた素子温度に駆動する定電流手段２と、前記検
知素子の両端電圧に基づいて検出したガス濃度を前記基
準素子の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度により
補正し、該補正した後のガス濃度により警報すべき濃度
のガスを検出するガス検出手段５４−１と、前記基準素
子の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度により火災
の発生を検出する火災検出手段５４−２とを備えること
を特徴とするガス・火災検出装置に存する。

【０００７】上記請求項１記載の構成により、検知ガス
濃度及び雰囲気温度の両方に応じて抵抗値が変化する検
知素子１ａ及び雰囲気温度のみに応じて抵抗値が変化す
る基準素子１ｂは、同一構成を有し互いに直列に接続さ
れ、定電流手段２により一定の電流が流され、検知すべ
きガスに応じた素子温度に駆動される。ガス検出手段５
４−１は、検知素子１ａの両端電圧に基づいて検出した
ガス濃度を基準素子１ｂの両端電圧に基づいて検出した
雰囲気温度により補正し、この補正した後のガス濃度に
より警報すべき濃度のガスを検出する。火災検出手段５
４−２は、ガス濃度を補正するため検出した雰囲気温度
により火災の発生を検出しているので、ガス検出のため
に使用している基準素子１ｂを利用して火災の検出を行
うことができる。

【０００８】上記請求項２記載の発明は、請求項１記載
のガス・火災検出装置において、図１の基本構成図に示
すように、前記ガス検出手段が、前記検知素子の両端電
圧に基づいてガス濃度を検出するガス濃度検出手段５４
−１１と、前記基準素子の両端電圧に基づいて雰囲気温
度を検出する温度検出手段５４−１２と、前記ガス濃度
検出手段によって検出したガス濃度を前記温度検出手段
によって検出した雰囲気温度により補正する補正手段５
４−１３とを有し、該補正手段によって補正した後のガ
ス濃度により警報すべき濃度のガスを検出することを特
徴としている。

【０００９】上記請求項２記載の構成により、上記請求
項１記載の発明の作用に加え、検知素子１ａの両端電圧
に基づいてガス濃度検出手段５４−１１が検出したガス
濃度を、基準素子１ｂの両端電圧に基づいて温度検出手
段５４−１２が検出した雰囲気温度により、ガス検出手
段５４−１の補正手段５４−１３が補正しているので、
火災を検出するための雰囲気温度として、ガス濃度検出
手段５４−１１が検出したガス濃度を補正手段５４−１
３が補正するため温度検出手段５４−１２が検出した雰
囲気温度を利用することができる。

【００１０】上記請求項３記載の発明は、請求項１又は
２記載のガス・火災検出装置において、図１の基本構成
図に示すように、前記火災検出手段が、前記基準素子の
両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度が予め定めた温
度以上であること、又は、前記基準素子の両端電圧に基
づいて検出した雰囲気温度の上昇率が予め定めた値以上
であることにより火災を検出することを特徴としてい
る。

【００１１】上記請求項３記載の構成により、請求項１
又は２記載の発明の作用に加え、火災検出手段５４−２
が、基準素子１ｂの両端電圧に基づいて検出した雰囲気
温度が予め定めた温度以上であること、又は、基準素子
１ｂの両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度の上昇率
が予め定めた値以上であることにより火災を検出してい
るので、火災以外では考えられない、すなわち、通常で
はあり得ない温度、又は、通常ではあり得ない温度上昇
率の値を予め設定しておくことによって、簡単に火災を
検出することができる。

【００１２】上記請求項４記載の発明は、請求項１〜３
の何れかに記載のガス・火災検出装置において、図１の
基本構成図に示すように、前記ガス検出手段による警報
すべき濃度のガスの検出及び前記火災検出手段による火
災の検出により警報を発生する警報手段６をさらに備え
ることを特徴としている。

【００１３】上記請求項４記載の構成により、請求項１
〜３の何れかに記載の発明の作用に加え、警報手段６
が、ガス検出手段５４−１による警報すべき濃度のガス
の検出及び火災検出手段５４−２による火災の検出によ
り警報を発生するようになっているので、ガス及び火災
の検出を直ちに知らせることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は可燃性ガスと火災の両方を
検出するように構成された本発明によるガス・火災検出
装置の一実施の形態を示す回路図である。

【００１５】同図において、１は接触燃焼式ガスセンサ
を構成しているセンサ部であり、センサ部１は定電流回
路２とアース間に直列に接続した検知素子１ａ及び基準
素子１ｂからなる。検知素子１ａは、例えば、素線径φ
５０μｍの白金線をコイル状に成形し、このコイル上に
Ｐｄ，Ｒｈ，Ｐｔ等の貴金属を担持したアルミナ触媒を
塗布してから焼結した後、防爆用の金網をかぶせて形成
されている。一方、基準素子１ｂは、素線径φ５０μｍ
の白金線を、検知素子と同様に、コイル状に成形して形
成したコイルを使用するが、コイル上には担体であるア
ルミナのみを塗布してから焼結したものに金網をかぶせ
て形成されている。

【００１６】直列に接続された検知素子１ａと基準素子
１ｂとは、定電流回路２から一定の電流が流されて検知
ガスに応じた一定の素子温度となるように駆動され、ガ
ス検知素子と温度検知素子としてそれぞれ動作させられ
ている。因みに、素子温度は検知ガスがメタン系の都市
ガスの場合には約４００℃に、ＣＯガスの場合には例え
ば２００℃になるような加熱用の一定電流が素子に流さ
れる。検知素子１ａは検知したガス濃度と周囲温度に応
じた大きさの抵抗値を示し、検知素子１ａの両端電圧は
その大きさがガス濃度と周囲温度に応じて変化し、これ
がガス濃度検出回路３に印加されている。これに対し、
基準素子１ｂの両端電圧はその大きさが周囲温度にのみ
応じて変化し、これが温度検出回路４に印加されてい
る。

【００１７】ガス濃度検出回路３は、検知すべきガスの
ない雰囲気から危険濃度のガスの存在する雰囲気まで、
広いガス濃度に対応して変化する入力電圧を所定の範囲
の大きさのアナログガス濃度電圧信号に変換して後述す
るマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）５の入力ポートＩ
₁ に対して出力するものである。温度検出回路４は、広
い雰囲気温度に対応して変化する入力電圧を所定の範囲
の大きさのアナログ温度電圧信号に変換して後述するμ
ＣＯＭ５の入力ポートＩ₂ に対して出力するものであ
る。

【００１８】μＣＯＭ５はアナログ−デジタル変換器
（ＡＤＣ）５１、読み出し書き込み自在のメモリである
ＲＡＭ５４、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５２及
び中央処理ユニット（ＣＰＵ）５３を有し、出力ポート
Ｏには鳴動によって警報を発するブザーのような警報手
段６が接続されている。

【００１９】ＡＤＣ５１は、入力ポートＩ₁ に入力され
るアナログガス濃度電圧信号及び入力ポートＩ₂ に入力
されるアナログ温度電圧信号を交互に選択してデジタル
変換して、検知ガスの濃度に応じた成分を含むガス濃度
データ及び純粋に温度に応じた成分を含む温度データを
それぞれ得る。ＣＰＵ５３は、ＡＤＣ５１によってデジ
タル変換して得たガス濃度データ及び温度データを、Ｒ
ＡＭ５４のワークエリアを利用して、ＲＯＭ５２に格納
したプログラムに従って処理する。

【００２０】ＣＰＵ５３が行う処理には、ガス濃度デー
タを温度データによって補正する補正処理、補正したガ
ス濃度データに基づいてガス警報を行うかどうかを判定
するガス濃度判定処理、温度データに基づいて火災警報
を行うかどうかを判定する温度判定処理などがあり、こ
れらの各処理の詳細については後述する。

【００２１】ところで、一般に、ガス濃度が増大するに
従って検知素子１ａの抵抗値が増加し、ガス濃度に応じ
た検知素子１ａの両端電圧の変化量を例示すると、図３
のグラフに示すようになる。したがって、任意のガス濃
度時の検知素子１ａの両端電圧は、そのガス濃度に対応
する図３のグラフに示す変化量がガス濃度０％のときの
端子電圧に重畳した電圧となる。また、雰囲気温度が上
昇するに従って基準素子１ｂの抵抗値が増加し、雰囲気
温度に応じた基準素子１ｂの両端電圧の変化量を例示す
ると、図４のグラフに示すようになる。したがって、任
意の雰囲気温度時の基準素子１ｂの両端電圧は、その温
度に対応する図４のグラフに示す変化量が雰囲気温度０
℃のときの端子電圧に重畳した電圧となる。なお、検知
素子１ａの端子電圧には、任意のガス濃度における変化
量だけでなく、そのときの雰囲気温度による変化量も重
畳される。

【００２２】検知素子１ａの抵抗値が検知ガス濃度に応
じた大きさの値だけ変化するだけでなく、周囲温度によ
っても変化し、検知素子１ａの端子電圧には、任意のガ
ス濃度における変化量だけでなく、そのときの雰囲気温
度による変化量も重畳されるので、上記補正処理におい
ては、検知素子１ａの両端電圧をデジタル変換して得た
ガス濃度データを、周囲温度によって変化する基準素子
１ｂの両端電圧をデジタル変換して得た温度データに基
づいて補正する。

【００２３】単純には、検知素子１ａの端子電圧に対応
するガス濃度データから、基準素子１ｂの雰囲気温度に
対応する温度データから求めた雰囲気温度に応じた変化
量分を差し引くことで、純粋にガス濃度に応じた補正後
ガス濃度データを求める補正処理を行う。そして、この
補正処理により得た補正後ガス濃度データに含まれるガ
ス濃度に応じた変化量に基づいてガス濃度を検出し、こ
の検出したガス濃度によって、ガス濃度が危険濃度を越
えているかどうかを判断してガスの危険を判定するガス
濃度判定処理を行う。この判定処理によって、ガス濃度
が危険濃度を越えていることを判定したときには、出力
ポートＯに警報信号を出力して警報手段６にその旨の警
報音を発生させる。

【００２４】また、検知素子１ａの両端電圧に基づいて
検出したガス濃度を補正するため基準素子１ｂの両端電
圧を読み取って得た温度データによって検出した雰囲気
温度を利用し、この雰囲気温度のレベルが或るレベルを
越えているかどうか、又は、雰囲気温度の上昇率が或る
値以上に大きいかどうかを判断して火災発生の有無を判
定する火災判定処理を行う。この判定処理によって、火
災が発生していることを判定したときには、出力ポート
Ｏに警報信号を出力して警報手段６にその旨の警報音を
発生させる。

【００２５】なお、図４のグラフでは、０℃を基準にし
た変化量を示しているが常温２５℃を基準にした変化量
としてもよく、この場合には負の変化量も存在するよう
になる。

【００２６】以上概略説明した処理の具体的な内容につ
いては、ＣＰＵ５３が予め定めたプログラムに従って行
う処理を示す図５のフローチャートを参照して以下説明
する。ＣＰＵ５３は電源の投入により動作を開始し、そ
の最初のステップＳ１においてＡＤＣ５１のサンプリン
グ時間が経過したか否かを判定し、サンプリング時間が
経過するとステップＳ２に進んで入力ポートＩ₂ に入力
されている温度検出回路４の出力するアナログ温度電圧
信号をＡＤＣ５１にデジタル変換させ、このデジタル変
換して得た温度データＴを読み込んでＲＡＭ５３の所定
の温度データ格納エリアに格納する。温度データ格納エ
リアは、例えば５個分の温度データを格納し保持できる
容量を有し、温度データの読み込む毎に、最も古い温度
データをクリアすることで、最新の５個の温度データを
保持するようになっている。

【００２７】次に、ステップＳ３に進み、ここで入力ポ
ートＩ₁ に入力されているガス濃度検出回路３の出力す
るアナログガス濃度電圧信号をＡＤＣ５１にデジタル変
換させ、このデジタル変換して得たガス濃度データＣを
読み込んでＲＡＭ５３の所定のガス濃度データ格納エリ
アに格納する。続いてステップＳ４に進んでステップＳ
３において読み込み格納したガス濃度データ中の雰囲気
温度による変化分ΔＣを上記ステップＳ２において読み
込み格納した最新の温度データに基づいて算出する。そ
の後ステップＳ５に進んで上記ステップＳ３において読
み込み格納したガス濃度データＣから上記ステップＳ４
において算出した変化分ΔＣを減じ、雰囲気温度による
変化分を補正した補正後ガス濃度データＣ′を得、これ
をＲＡＭ５３中の所定の補正後ガス濃度データ格納エリ
アに格納する。

【００２８】次に、ステップＳ６に進んで、上記ステッ
プＳ２において温度データ格納エリアに格納した５個の
温度データに基づいて雰囲気温度が所定温度以上である
か否かを判定し、この判定がＮＯのときにはステップＳ
１０に進み、判定がＹＥＳのときにはステップＳ７に進
む。ステップＳ７においては、温度データ格納エリアに
格納している５個の温度データに基づいて温度上昇率が
所定値以上であるか否かを判定し、判定がＮＯのときに
はステップＳ１０に進み、判定がＹＥＳのときには火災
が検出されたと判断してステップＳ８に進んで出力ポー
トＯに火災を警報する火災警報信号を出力し、警報手段
６に火災を検出したことを音声又はブザー音などによっ
て警報させる。この警報音の発生は、次のステップＳ９
においてリセット操作があったことが判定されるまで継
続され、リセット操作が行われたときには上記ステップ
Ｓ１に戻って上述の動作が繰り返される。

【００２９】上記ステップＳ１０においては、上記ステ
ップＳ５において補正後ガス濃度データ格納エリアに格
納した補正後ガス濃度データＣ′に基づいて、ガス濃度
が所定値以上であるか否かを判定し、判定がＮＯのとき
には上記ステップＳ１に戻って上述の動作が繰り返さ
れ、判定がＹＥＳのときにはガス爆発或いはガス中毒の
危険のある濃度のガスが検出されたと判断してステップ
Ｓ１１に進み、ここで出力ポートＯに火災を警報するガ
ス警報信号を出力し、警報手段６にガスを検出したこと
を音声又はブザー音などによって警報させる。この警報
音の発生は、次のステップＳ１２においてリセット操作
があったことが判定されるまで継続され、リセット操作
が行われたときには上記ステップＳ１に戻って上述の動
作が繰り返される。

【００３０】なお、図５のフローチャートでは、温度デ
ータ格納エリアに格納した５個の温度データに基づいて
雰囲気温度が所定温度以上であることを確認し、かつ同
じ温度データ格納エリアに格納している５個の温度デー
タに基づいて温度上昇率が所定値以上であるときに、火
災を検出するようにしているが、これは何れか一方だけ
で行った場合に比べて、判断を誤る可能性が少なくなる
からである。しかし、何れか一方が成立するときに火災
を検出するようにしてもよいことは明らかである。

【００３１】図５のフローチャートを参照して説明した
ＣＰＵ５３が行う処理から明らかなように、ＣＰＵ５３
は、検知素子１ａの両端電圧に基づいて検出したガス濃
度を基準素子１ｂの両端電圧に基づいて検出した雰囲気
温度により補正し、この補正した後のガス濃度により警
報すべき濃度のガスを検出するガス検出手段５４−１と
して、基準素子１ａの両端電圧に基づいて検出した雰囲
気温度により火災の発生を検出する火災検出手段５４−
２としての他、ガス検出手段５４−１がガス濃度を基準
素子１ｂの両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度によ
り補正し、この補正した後のガス濃度により警報すべき
濃度のガスを検出するためにの、検知素子１ａの両端電
圧に基づいてガス濃度を検出するガス濃度検出手段５４
−１１と、基準素子１ｂの両端電圧に基づいて雰囲気温
度を検出する温度検出手段５４−１２と、検出したガス
濃度を検出した雰囲気温度により補正する補正手段５４
−１３としても働いている。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、ガス濃度を補正するため検出した雰囲気温度
により火災の発生を検出し、ガス検出のために使用して
いる基準素子を利用して火災の検出を行っているので、
火災の検出のために別個にセンサを設ける必要がなく、
小型化及びコストダウンを図ったガス・火災検出装置が
得られる。

【００３３】また、請求項２記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明の効果に加え、火災を検出するため
の雰囲気温度として、ガス濃度検出手段が検出したガス
濃度を補正手段が補正するため温度検出手段が検出した
雰囲気温度を利用しており、火災の検出のために雰囲気
温度を改めて検出する必要がなく、雰囲気温度に基づい
て火災を検出するための手段を設けるだけでよいので、
小型化及びコストダウンを図ったガス・火災検出装置が
得られる。

【００３４】更に、請求項３記載の発明によれば、請求
項１又は２記載の発明の効果に加え、基準素子の両端電
圧に基づいて検出した雰囲気温度が予め定めた温度以上
であること、又は、基準素子の両端電圧に基づいて検出
した雰囲気温度の上昇率が予め定めた値以上であること
により火災を検出するようになっており、火災以外では
考えられない、すなわち、通常ではあり得ない温度、又
は、通常ではあり得ない温度上昇率の値を予め設定して
おくことで、簡単に火災を検出することができる。

【００３５】更に、請求項４記載の発明によれば、請求
項１〜３の何れかに記載の発明の効果に加え、警報すべ
き濃度のガスの検出及び火災の検出により警報を発生す
るようになっているので、この警報によってガス及び火
災の検出を直ちに知らせ、これらに対して迅速的確に対
処することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス・火災検出装置の基本構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明によるガス・火災検出装置の一実施の形
態を示す回路図である。

【図３】ガス濃度に応じて変化する検知素子の両端電圧
の変化量を示すグラフである。

【図４】雰囲気温度に応じて変化する基準素子の両端電
圧の変化量を示すグラフである。

【図５】図２中のＣＰＵが行う処理の概略を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ａ 検知素子 １ｂ 基準素子 ２ 定電流手段（定電流回路） ５４−１ ガス検出手段（ＣＰＵ） ５４−１１ ガス濃度検出手段（ＣＰＵ） ５４−１２ 温度検出手段（ＣＰＵ） ５４−１３ 補正手段（ＣＰＵ） ５４−２ 火災検出手段（ＣＰＵ） ６ 警報手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一構成を有し互いに直列に接続され
   た、検知ガス濃度及び雰囲気温度の両方に応じて抵抗値
   が変化する検知素子及び雰囲気温度のみに応じて抵抗値
   が変化する基準素子と、 前記直列接続された前記検知素子及び前記基準素子に一
   定の電流を流し検知すべきガスに応じた素子温度に駆動
   する定電流手段と、 前記検知素子の両端電圧に基づいて検出したガス濃度を
   前記基準素子の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度
   により補正し、該補正した後のガス濃度により警報すべ
   き濃度のガスを検出するガス検出手段と、 前記基準素子の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度
   により火災の発生を検出する火災検出手段とを備えるこ
   とを特徴とするガス・火災検出装置。
2. 【請求項２】 前記ガス検出手段が、前記検知素子の両
   端電圧に基づいてガス濃度を検出するガス濃度検出手段
   と、 前記基準素子の両端電圧に基づいて雰囲気温度を検出す
   る温度検出手段と、 前記ガス検出手段によって検出したガス濃度を前記温度
   検出手段によって検出した雰囲気温度により補正する補
   正手段とを有し、該補正手段によって補正した後のガス
   濃度により警報すべき濃度のガスを検出することを特徴
   とする請求項１記載のガス・火災検出装置。
3. 【請求項３】 前記火災検出手段が、 前記基準素子の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度
   が予め定めた温度以上であること、又は、前記基準素子
   の両端電圧に基づいて検出した雰囲気温度の上昇率が予
   め定めた値以上であることにより火災を検出することを
   特徴とする請求項１又は２記載のガス・火災検出装置。
4. 【請求項４】 前記ガス検出手段による警報すべき濃度
   のガスの検出及び前記火災検出手段による火災の検出に
   より警報を発生する警報手段をさらに備えることを特徴
   とする請求項１〜３の何れかに記載のガス・火災検出装
   置。