(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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し、ブリッジ回路のバランスの崩れによってガス漏れを検出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並列に第１のフォトカプラを接続し、
前記ブリッジ回路と並列に第２のフォトカプラを接続し、
前記第１のフォトカプラを並列接続した回路の電圧上昇を当該フォトカプラの受光出力によって検出する第１の断線判別部と、
前記第２のフォトカプラを並列接続した回路の電圧上昇を当該フォトカプラの受光出力によって検出する第２の断線判別部と、
前記第１の断線判別部、第２の断線判別部、ガス漏れ警報のそれぞれの出力の態様に基づいてガス検知素子のみの断線、補償素子のみの断線、ガス検知素子と補償素子の両方の断線、通常のガス漏れ警報のいずれであるかを判定する制御部とを備えることを特徴とするガス漏れ警報器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス漏れ警報器において、通常のガス漏れ時の警報音と、断線時の警報音とを異ならせたことを特徴とするガス漏れ警報器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス漏れを接触燃焼式のガスセンサで検知し、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、ガス検知素子や補償素子の断線を報知することができるガス漏れ警報器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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６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１１に立てたニッケルピン１２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１３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。
【０００３】
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。
【０００４】
図７はこのような従来のガス漏れ警報器の構成図、図８は図７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、図９はガス濃度とセンサ電圧との特性曲線を示す図であり、従来のガス漏れ警報器の動作を図７、図８、及び図９を使って以下に説明する。
【０００５】
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（補償素子Ｃ、ガス検知素子Ｄ）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ＶＲＥＦを供給している。
【０００６】
ガス検知部３は、図６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ＶＲＥＦを位相比較判別部５で比較している。
【０００７】
図８（１）に基準電圧部２の半波信号ＶＲＥＦの波形を示す。ガス漏れがない通常時は、センサ出力Ｖｓは半波信号ＶＲＥＦと同相で監視状態となるようにしている（図８（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８（３）のＶｓ（Ａ））、やがて０となる（図８（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ＶＲＥＦと逆位相（図８（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となっていく（図８（６）のＶｓ（Ｘ））。
【０００８】
図９は、電源基準部２からの半波信号ＶＲＥＦ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の関係を示している。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８（３）のＶｓ（Ａ）、および図８（５）のＶｓ（Ｂ）の各状態は、図９では、Ｖｓ（０クロス）をはさんで反対側に位置している。
センサ出力Ｖｓと半波信号ＶＲＥＦの各位相は、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ことも可能である。
【０００９】
ところで、ガス漏れ警報器１のセンサに１ｍを超えるような落下衝撃が加えられると、上記構造のためガス検知素子Ｄや補償素子Ｃがスポット溶接部から外れたり、白金線部で断線したりする可能性があった。
ガス検知素子Ｄ側が断線する場合は、ガス検知素子Ｄの抵抗値増加方向となり、ガス漏れが生じていなくてもガス検知と同様な警報を報知することになるため、使用者へ異常を知らせることが可能である。しかし、補償素子Ｃ側が断線した場合、補償素子Ｃの抵抗値が増加方向となり、監視状態のままで警報による異常を知らせることができなかった。
そのため、補償素子Ｃ側が断線していると、ガス警報器周囲のガス濃度が高くなっても警報しない状態が続くことになってしまい、付属の点検ガスによる点検が行われないと故障が発見できないため、安全性に問題があった。
【００１０】
このような事態を避けるために、例えば、特許文献１には、ガス検知素子または温度補償素子が断線するとトランスの二次側電圧が上昇することを利用して、ガス検知素子または温度補償素子の断線を検知し、断線を表示するようにしたガス漏れ警報器が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−９６４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、断線がガス検知素子または温度補償素子のいずれかあるいは両者が断線したのかどうかを判別することができなかった。
本発明は、少なくとも補償素子側が断線した場合であっても、その断線を安定的に検知し警報を報知すること、および、断線がガス検知素子または温度補償素子のいずれか一方あるいは双方かどうかを安定的に判別することが可能なガス漏れ警報器を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の技術手段は、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し、ブリッジ回路のバランスの崩れによってガス漏れを検出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並列に第１のフォトカプラを接続し、前記ブリッジ回路と並列に第２のフォトカプラを接続し、前記第１のフォトカプラを並列接続した回路の電圧上昇を当該フォトカプラの受光出力によって検出する第１の断線判別部と、前記第２のフォトカプラを並列接続した回路の電圧上昇を当該フォトカプラの受光出力によって検出する第２の断線判別部と、前記第１の断線判別部、第２の断線判別部、ガス漏れ警報のそれぞれの出力の態様に基づいてガス検知素子のみの断線、補償素子のみの断線、ガス検知素子と補償素子の両方の断線、通常のガス漏れ警報のいずれであるかを判定する制御部とを備えるガス漏れ警報器を特徴としたものである。
【００１６】
本発明の第１の技術手段のガス漏れ警報器において、通常のガス漏れ時の警報音と、断線時の警報音とを異ならせたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、ガス検知素子と補償素子と抵抗及び可変抵抗からなるブリッジ回路を用い、補償素子と並列にフォトカプラを備えているので、補償素子が断線した際に、その断線を検知し警報することができる。さらに、ブリッジ回路と並列にフォトカプラを備えているので、ガス検知素子と補償素子のいずれか一方または双方が同時断線した時においても、その断線個所を特定し、警報することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施例）
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７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。
【００１９】
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、断線判定部７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７で示した従来のガス漏れ警報器と同じであるため、これらについては説明を省略する。
【００２０】
ガス漏れ警報器１０のガス検知部３には、補償素子Ｃと並列に、フォトカプラＰＣ１の発光側と発光電流制限抵抗ＲＰ１との直列回路が挿入されている。フォトカプラＰＣ１の受光側のコレクタは電源基準部２に、エミッタは抵抗ＲＸとコンデンサＣＸからなる平滑回路にそれぞれ接続されている。
フォトカプラＰＣ１の受光側出力は、抵抗ＲＸとコンデンサＣＸからなる平滑回路で平滑され、その平滑された電圧Ｖ１の変化を第１の断線判別部７で判別し、断線判別部７が補償素子Ｃの断線を判別すると、警報部６へ断線信号を送り、ブザーやスピーカを鳴らして警報状態にし、ユーザへ知らせることが可能となっている。
【００２１】
図２は、フォトカプラＰＣ１の受光側を流れる電流、および抵抗ＲＸとコンデンサＣＸからなる平滑回路に加わる電圧を示す図である。
ガス検知部３にはトランスＴの出力として、補償素子Ｃとガス検知素子Ｄにヒータ電圧ＶＨが加えられる。通常このヒータ電圧ＶＨは、ガス検知機能が最も効率的になる温度にするために、約１.８Ｖに設定されている。補償素子Ｃとガス検知素子Ｄは、各約２〜３Ωで、ほぼ同抵抗値となるような組み合わせにしている。したがって、監視時の補償素子Ｃには１.８／２＝０.９Ｖが加わっている。なお、ガス検知部３のブリッジを構成する抵抗Ｒ１、Ｒ２及び可変抵抗ＶＲの合成抵抗値は、補償素子Ｃとガス検知素子Ｄの直列抵抗値よりもかなり大きく設定しているため、トランスＴからの電流のほとんどが補償素子Ｃとガス検知素子Ｄを流れている。
【００２２】
また、補償素子Ｃと並列に接続されているフォトカプラＰＣ１の発光側は、順電圧特性によってほとんど電流が流れない。このため、図２（１）の監視時状態で示すように、受光側の出力電流Ｉ１も小さくなり、抵抗ＲＸとコンデンサＣＸの平滑回路にかかる電圧Ｖ１も同様に小さい。この場合、電圧Ｖ１は第１の断線判別部７に設けたしきい値ＶＴＨ１を超えないため、監視状態が継続される。
【００２３】
次に、ガス漏れ警報器１０が何らかの衝撃を受け、補償素子Ｃが断線した場合、トランスＴの電圧出力が、発光電流制限抵抗ＲＰ１、フォトカプラＰＣ１の発光側、及びガス検知素子Ｄからなる直列回路に印加されるが、ガス検知素子Ｄの抵抗はフォトカプラＰＣ１の発光電流制限抵抗ＲＰ１と比較して小さいため（発光電流制限抵抗ＲＰ１の抵抗値＞＞ガス検知素子Ｄの抵抗値）、トランスＴの電圧出力がほぼそのままフォトカプラＰＣ１と発光電流制限抵抗ＲＰ１に加わることになり、補償素子Ｃが断線する前に比べ、フォトカプラＰＣ１の発光電流が増加する。これを受け、図２（２）の断線時に示すように、フォトカプラＰＣ１の受光側へも電流Ｉ１が多く流れ、抵抗ＲＸとコンデンサＣＸの平滑回路の電圧Ｖ１が上昇し、第１の断線判別部７に設けたしきい値ＶＴＨ１を超えることになる。そして、第１の断線判別部７は補償素子Ｃが断線したと判別し、断線信号を警報部６へ伝え、ブザーやスピーカを鳴らして警報状態にしユーザへ知らせる。
【００２４】
この場合、警報音の種類を通常のガス漏れによる異常検出時と異なるようにしておけば、ガス検知部３の断線によるものであることをユーザに知らせることができ、ガス漏れ警報器の交換を促すことが可能となる。
【００２５】
なお、図１で示したガス漏れ警報器１０においてガス検知素子Ｄが断線した場合は、ガス検知素子Ｄの抵抗値増加方向となるため、ガス漏れが生じていなくてもガス漏れ検知と同様な警報を報知することとなり、使用者へ異常を知らせることが可能である。このように、ガス検知素子Ｄの断線の場合は、一種のフェールセーフが働く点は、従来のガス漏れ警報器１と同様である。
【００２６】
しかし、ガス漏れ警報器１０において、補償素子Ｃとガス検知素子Ｄとが同時に断線した場合は、発光電流制限抵抗ＲＰ１、フォトカプラＰＣ１の発光側、ガス検知素子Ｄの経路を電流が流れなくなるため、フォトカプラＰＣ１の受光側にも電流Ｉ１が流れなくなる。
したがって、抵抗ＲＸとコンデンサＣＸの平滑回路の電圧Ｖ１が上昇せず、第１の断線判別部７が補償素子Ｃの断線を判別することができなくなる。また、センサ出力Ｖｓも不安定となるため、ガス検知素子Ｄのみの断線時と同様な警報ができないといった状況が生じることとなる。
【００２７】
（第２実施例）
このような状況に対応するための、本発明の他の実施形態に係るガス漏れ警報器の構成を図３に示す。
図３においても、図７に示した従来のガス漏れ警報器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、断線判定部７、８、制御部９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７で示した従来のガス漏れセンサと同じであるため、これらについては説明を省略する。
【００２８】
ガス漏れ警報器２０のガス検知部３は、図１で示した第１実施例のガス漏れの警報器１０の構成に加えて、さらに、トランスＴの出力間（ガス検知部３のガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとの直列接続と並列）に、フォトカプラＰＣ２の発光側を発光電流制限抵抗ＲＰ２を介して挿入している。フォトカプラＰＣ２の受光側のコレクタは電源基準部２に、エミッタは抵抗ＲＹとコンデンサＣＹからなる平滑回路にそれぞれ接続している。
フォトカプラＰＣ２の受光側出力は、抵抗ＲＹとコンデンサＣＹからなる平滑回路で平滑され、その平滑された電圧Ｖ２の変化を第２の断線判別部８で判別し、断線判別部８が断線を判別すると、制御部９へ断線信号を送り、制御部９から警報部６に信号を送ることにより、ブザーやスピーカを鳴らして警報状態であることをユーザへ知らせることが可能となっている。
【００２９】
図４はフォトカプラＰＣ２の受光側を流れる電流および抵抗ＲＹおよびコンデンサＣＹからなる平滑回路に加わる電圧を示す図である。
あらかじめ、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃの直列抵抗値が固定抵抗Ｒ１、Ｒ２及び可変抵抗ＶＲの合成抵抗値よりかなり小さく（ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃの直列抵抗値≪固定抵抗Ｒ１、Ｒ２及び可変抵抗ＶＲの合成抵抗値）なるように設定されており、また、発光電流制限抵抗ＲＰ２の抵抗値もガス検知素子Ｄと補償素子Ｃの直列抵抗値より大きく設定されているため、通常の監視時には、トランスＴからの電流のほとんどが補償素子Ｃとガス検知素子Ｄを流れている。
【００３０】
また、トランスＴと並列に接続されているフォトカプラＰＣ２の発光側の電流は、発光側の順電圧特性と光電流制限抵抗ＲＰ２とによって小さく抑えられている。このため、図４（１）に示すように、受光側を流れる電流Ｉ２も小さく、さらに、抵抗ＲＹとコンデンサＣＹの平滑回路に加わる電圧Ｖ２も同様に小さい状態となっている。そして、電圧Ｖ２は第２の断線判別部８に設けたしきい値ＶＴＨ２を超えないため、監視状態が継続される。
【００３１】
ここで、ガス漏れ警報器が何らかの衝撃を受け、補償素子Ｃのみが断線した場合は、第１の断線判別部７の動作は、第１実施例のガス漏れ警報器１０と同様な動作となる。制御部９では、第１の断線判別部７からの断線信号を受信し、後述するように補償素子Ｃのみの断線を判別し、警報部６へ警報信号を伝え、ブザーやスピーカを鳴らして警報状態であることをユーザへ知らせる。
【００３２】
また、ガス検知素子Ｄのみが断線した場合は、従来のガス漏れ警報器及び第１実施例のガス漏れ警報器１０と同様に、ガス検知素子Ｄの抵抗値増加方向となるため、制御部９は、ガス漏れが生じていなくてもガス漏れ検知と同様なガス警報信号を位相比較判別部５から受信することになる。そして、後述するように、ガス検知素子Ｄのみの断線を判別し、使用者へ異常を知らせることが可能となる。
【００３３】
次に、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとが同時に断線した場合について説明する。
ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃが同時断線すると、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとの直列回路に流れる電流がなくなるため、トランスＴの出力電圧がトランスＴの電圧変動率により無負荷電圧に近い電圧に上昇する。これにより、フォトカプラＰＣ２と発光電流制限抵抗ＲＰ２に加わる電圧が増加し、図４（２）に示すように、フォトカプラＰＣ２の受光側へは監視状態より大きな電流Ｉ２が流れることとなる。
そして、抵抗ＲＹとコンデンサＣＹの平滑回路の電圧Ｖ２が上昇し、第２の断線判別部８のしきい値ＶＴＨ２を超えると、第２の断線判別部８が断線を判別し、第２の断線判別部８から断線信号が制御部９に伝えられる。
【００３４】
また、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃのいずれか一方が断線した場合でも、ガス検知素子Ｄと補償素子Ｃとの直列回路に流れる電流がなくなることから、トランスＴの２次電圧が上昇し、結果として、抵抗ＲＹとコンデンサＣＹの平滑回路の電圧Ｖ２が上昇するため、第２の断線判別部８のしきい値ＶＴＨ２を超え、第２の断線判別部８から制御部９に断線信号が伝えられる。
【００３５】
ここで、ガス漏れ警報器２０において、ガス検知素子Ｄのみが断線した場合、補償素子Ｃのみが断線した場合、さらに、両者が断線した場合に、各部の信号がどうなるかを図５に示す。
ガス検知素子Ｄのみが断線した場合は、位相比較判別部５からガス警報信号が出力されるとともに第２の断線判別部８から断線信号が出力される。また、補償素子Ｃのみが断線した場合には、第１の断線判別部７および第２の断線判別部８からそれぞれ断線信号が出力される。さらに、ガス検知素子Ｄ及び補償素子Ｃが同時に断線した場合には、第２の断線判別部８のみから断線信号が出力されることになる。
なお、通常のガス漏れ時には、位相比較判別部５からガス警報信号が出力される。
【００３６】
したがって、制御部９では第１の断線判別部７からの断線信号と第２の断線判別部８のからの断線信号、及び、位相比較判別部５からのガス警報信号のうち、どの信号を受け取ったかによって、ガス検知素子Ｄのみの断線、補償素子Ｃのみの断線、さらに、両者の同時断線を判別することが可能となる。
そして、制御部９が各断線を判別した場合、警報部６に対してガス漏れ警報と同様な警報信号を発生させることにより、ユーザへ異常を知らせることもできるが、通常のガス漏れ警報とは異なるブザー音や音声にすることにより、使用者へより的確な異常を知らせることが可能である。
【００３７】
このため、従来のガス漏れ警報器や第１実施例のガス漏れ警報器１０では、ガス検知素子Ｄのみが断線した場合には、ガス漏れがなくても通常のガス漏れ警報とならざるを得なかったが、第２実施例のガス漏れ警報器２０では、ガス漏れ時の警報とは異なる警報音とすることにより、ユーザに対して不要なガス漏れ警報による混乱を生じさせる恐れがなくなる。
【００３８】
また、フォトカプラを使用することによって、ガス検知部３のブリッジ側と平滑回路側とを絶縁しているので、ブリッジ側と平滑回路側のノイズ等による電気的影響を減らし安定的に断線を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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２】図１のガス漏れ警報器において、フォトカプラの受光側を流れる電流および平滑回路に加わる電圧を示す図である。
【図３】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。
【図４】図３のガス漏れ警報器において、フォトカプラの受光側を流れる電流および平滑回路に加わる電圧を示す図である。
【図５】ガス検知素子および補償素子の各断線と各部の信号との関係を示す図である。
【図６】ガス漏れ警報器のセンサの構成を示す図である。
【図７】従来のガス漏れ警報器の構成を示す図である。
【図８】図７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９】図７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】
【００４０】
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、９…制御部、１１…センサベース、１２…ニッケルピン、１３…金網１３。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005158704.tif 000006
【図６】
0005158704.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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