JPS6318916Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、温度、湿度、ガスもれ等々の何等
かの原因により正常な空気が異常になつたとき、
直ちにランプを点灯して異常を報知させるととも
に前記ガス検知素子の異常加熱を抑制するように
したランプ式空気異常表示装置に関するものであ
る。

従来、空気異常表示装置の一種としてガス警報
装置と呼ばれるものがある。その一例を図面によ
つて説明する。

第１図は従来のガス警報装置の一例を示すもの
で、１は商用電源、２は電源変圧器で一次巻線３
と二次巻線４とを備えている。５はガス検知素子
で、通常半導体形のものが用いられ、その構成は
通常、２個の同一仕様のコイル状に巻いた白金、
パラジウムのような貴金属、またはこれらの合金
線からなる電極６，７を適当な間隔を置いて平行
に配置し、これをSnO₂，ZnO等の金属酸化物半
導体８で一体に覆つたものである。そして一方の
電極６は電源変圧器２の二次巻線４に接続され
る。９はブザで電極７と商用電源１との間に接続
される。なお、１０は定電圧放電管、１１は抵抗
器、１２はヒユーズである。

その動作を説明すると、使用時には二次巻線４
により電極６に1.0〜1.5Vの電圧を加えて電極６
をヒータとして発熱させ、金属酸化物半導体８を
200〜300℃に加熱しておく。この状態にあると
き、ガスが金属酸化物半導体８に吸着されるとそ
の電気抵抗は急激に低下する。したがつて両電極
６，７間は低抵抗となり、ブザ９は商用電源１に
よつて鳴動し、ガス検知されたことを報知する。

上記のようなガス警報装置は、感度がよく、か
つ安価なためプロパンガス爆発事故防止用として
急速に普及しつゝある。ところがこのような半導
体形のガス検知素子を用いたガス警報装置の問題
点は、常時、電極６をヒータとして用い加熱しな
ければならないことであり、そのために装着とし
て電源変圧器２を必要とすることである。

この問題を解決するものとして、第２図のよう
なガス警報装置が提案された。これは、ブザ９と
直列にガス検知素子５′を直列に接続したもので、
ガス検出素子５′としては一例として第３図に示
すような構成をとつているものを用いている。

すなわち、第３図において、１３はセラミツク
スのような電気絶縁性および耐熱性のよい材料か
らなる棒または筒の支持体で、この両端には貴金
属またはそれらの合金からなるキヤツプ、環等の
電極１４を設け、これにリード線１５が接続され
る。１６は半導体層で、支持体１３と電極１４と
を一体に覆うようにZnO，SnO₂等の金属酸化物
半導体を塗布焼成することにより形成される。

このようなガス検知素子５′を用いた第２図の
ガス警報装置では、電源電圧（商用電源）に対し
適当な抵抗値のガス検知素子５′を使用すれば、
常時ガス検知素子５′に電流を流すことができ、
この電流によつてガス検知素子５′は自己加熱に
よつて所定温度に加熱されている。そしてガス吸
着によつてガス検出素子５′の電気抵抗は急激に
低下し、それによつてブザ９を鳴動させる。

ところで、このようなガス警報装置は第１図の
ものにくらべるとはるかに構成が簡略になつてい
るが、ブザ９の内部抵抗は一定値であるため一旦
ガス吸着によりガス検知素子５′の抵抗値が下が
ると、その後ガス吸着が止んでガス検知素子５′
の抵抗値が大となつたときには、直ちにガス検知
素子５′に十分な電流を供給することはできず、
そのためガス検知素子５′の作動の回復に相当の
時間を必要とする欠点があり、さらにブザ９を使
用するため、装置が大形になり、かつ、電力もそ
れに応じて大とならざるを得ない欠点があつた。

この考案は上述の点にかんがみなされたもの
で、必要最小限の部品で構成するとともに、作
動、復帰動作の迅速な空気異常表示装置を提供す
ることを目的とするものである。以下この考案に
ついて説明する。

第４図はこの考案の一実施例を示すもので、２
０は半導体形のガス検知素子、２１は白熱ランプ
であり、両者は直列に接続される。なお、１は商
用電源、１２はヒユーズである。

次に第４図の実施例の動作について説明する。

空気が正常であれば、ガス検知素子２０の電気
抵抗値は大きく、一方、白熱ランプ２１のタング
ステンフイラメント（図示せず）の抵抗値はガス
検知素子２０に比べ極めて低い。したがつて商用
電源１の電源電圧の大部分はガス検知素子２０の
両端に印加されることになり、ガス検知素子２０
は自己加熱によつて所要の温度に保たれる。

この状態のところにガスが到達しガス検知素子
２０にガス吸着が行われると、その電気抵抗値は
急速に減少する。その結果、タングステンフイラ
メントの白熱ランプ２１に大きな電流が瞬間流れ
るが、タングステンフイラメントの白熱ランプ２
１の特性によつてタングステンフイラメントの温
度が急上昇し、タングステンの抵抗温度係数が大
きいので白熱ランプ２１の電気抵抗値は急速に増
加する。したがつて、今度は商用電源１の電源電
圧は大部分が白熱ランプ２１に印加されるように
なる。かくして白熱ランプ２１は点灯し空気が異
常になつたことを報知する。すなわち、ガス吸着
によつて、タングステンフイラメントが加熱され
て点灯すると同時に、タングステンフイラメント
の抵抗値増加に伴つて電流増加が抑制され、ガス
検知素子２０の温度上昇も抑制され速かに平衡に
達する。すなわち、タングステンフイラメントの
大きな正の抵抗温度係数特性によつて、ガス検知
素子２０の温度上昇に負帰還がかかるのである。

ガス吸着が止むと、ガス検知素子２０の電気抵
抗値は急速に上昇し、白熱ランプ２１の電気抵抗
値は急速に減少する。かくして急速に全体は復旧
する。

第５図はこの考案の実施例と従来例とのレスポ
ンス特性を比較して示す図である。この図で横軸
は時間ｔ、縦軸は出力電圧Ｅであり、曲線Ａはこ
の考案の実施例のレスポンス特性で、ガス検知素
子２０として長さ６mm、内径0.5φ、外径1.5φ、正
常空気中で8KΩのものを用い、また白熱ランプ
２１として5W、100Vの夏目球を用いた。曲線Ｂ
は従来例のレスポンス特性であり、第２図のブザ
９にかえて2.2KΩの抵抗器を用いた。そして曲線
Ａ，Ｂともにイソブタン0.2％のガス濃度を用い
た。なお、出力電圧Ｅは、曲線Ａの場合は白熱ラ
ンプ２１の両端、曲線Ｂの場合は抵抗器の両端の
電圧である。

時間ｔがt₀〜t₁の間は正常空気中にあり、時間
t₁にイソブタン0.2％のガス中に入れ、時間t₂で再
び正常空気中に戻した。この結果、曲線Ａと曲線
Ｂが得られたもので、この考案のものがいかにレ
スポンス特性に優れているかゞ明瞭に示されてい
る。

この考案に用いるガス検知素子２０としては、
例えば、第３図に示したようなものが用いられる
が、第６図に示すようなものでもよい。すなわ
ち、アルミナ、ベリリヤ磁器、耐熱性硬質ガラス
などでできた高絶縁性基板２２の一方の面に、ニ
クロム、マンガニンなどでできた加熱抵抗体蒸着
層２３を設け、この両端に金，銀，白金などでで
きた薄膜電極２４を設け、この薄膜電極２４に白
金，ニツケルなどの高温で酸化しにくい材料から
なるリード線２５をそれぞれ取付ける。

高絶縁性基板２２の他方の面にはSnO₂，ZnO，
V₂O₅などでできたガス敏感性金属酸化物の半導
体蒸着層２６を設け、この両端にも薄膜電極２７
を設け、この薄膜電極２７にリード線２８をそれ
ぞれ取付ける。そして両端のリード線２５と２８
をそれぞれ一緒にしてガス検知素子２０とする。

このような構成のものは、ガス吸着以前は加熱
抵抗体蒸着層２３の電気抵抗値の方が半導体蒸着
層２６のそれより低いため発熱は殆んど加熱抵抗
体蒸着層２３で行われるが。ガス吸着をした場合
は、半導体蒸着層２６の方がはるかに電気抵抗値
が低くなり、白熱ランプ２１を点灯させることに
なる。なお、加熱抵抗体蒸着層２３と半導体蒸着
層２６とは同じ面に重ねて設けてもよい。

上記実施例の説明では、ガス吸着を例にして空
気異常の報知を行つているが、この考案はこの
他、燃料の不完全燃焼、煙、高湿度、酸素欠乏等
をはじめ、ヘアスプレー、塗装、噴霧等や、酒、
アルコールの発散等による空気のよごれが所定値
に達すればいつでも白熱ランプ２１を点灯して空
気異常を報知する。そして、バイメタルを白熱ラ
ンプ２１に組込むなどしておけば、ガス吸着時に
白熱ランプ２１を点滅させることもできる。

以上詳細に説明したように、この考案はガス吸
着により抵抗値が急激に減少する半導体形のガス
検知素子とタングステンフイラメントの白熱ラン
プとを直列に接続した構成であるから、ガス検知
素子に加熱のためのヒータを具備する必要がな
く、もつとも単純化された構成となつており、電
流が流れるまでは低い抵抗値で、電流が流れると
急激に高い抵抗値となるタングステンフイラメン
トの白熱ランプの特性を巧みに利用して負帰還作
用をさせており、そのため作動、復旧速度を著し
く向上させることができる。また、ガス脱離時、
ガス検知素子の抵抗増大に伴つて負荷抵抗である
タングステンフイラメントの抵抗が急減するた
め、その分だけ電源電圧がガス検知素子にかかり
ガス検知素子の温度の急低下が抑制され、ガスの
脱離が促進されるので、復帰が速い。また、白熱
ランプは、ガス検知素子が直列に接続されている
ので、空気異常のない時はもちろん、空気異常の
ふん囲気においても、ガス検知素子が保護抵抗の
役割を果すため通常の使用よりもはるかに寿命が
長く使用できる。さらに、最少の部品点数で構成
され、しかもそれらはいずれも小形のものである
から、照明スタンド、本棚、電灯笠、机等々にい
ずれも組込みが容易であるなど、従来のこの種装
置の常識を打破る優れた幾多の実用的効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス警報装置の一例を示す回路
図、第２図は同じく他の従来例を示す回路図、第
３図は第２図の従来例に用いられたガス検知素子
の構成の詳細を示す断面図、第４図はこの考案の
一実施例を示す回路図、第５図はこの考案の実施
例および従来例のレスポンス特性を比較して示し
た図、第６図はこの考案に用いるガス検知素子の
一例を示す断面図である。 図中、１は商用電源、２０はガス検知素子、２
１は白熱ランプである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガス吸着により抵抗値が急激に減少する半導体
   形のガス検知素子と、前記ガス検知素子と直列に
   接続され前記ガス検知素子のガス吸着前は前記ガ
   ス検知素子に自己加熱のための電流を流しガス吸
   着後は点灯してガス検出を報知するとともに前記
   点灯により抵抗値を増大して前記ガス検知素子の
   異常加熱を抑制するタングステンフイラメントの
   白熱ランプとからなることを特徴とするランプ式
   空気異常表示装置。