JP3979929B2

JP3979929B2 - Gas detection device and gas detection method

Info

Publication number: JP3979929B2
Application number: JP2002340505A
Authority: JP
Inventors: 智博河口; 泰弘瀬戸口; 智美瀬戸口
Original assignee: Figaro Engineering Inc
Current assignee: Figaro Engineering Inc
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: JP2004177150A

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
この発明はガス検出装置でのガスセンサの被毒や誤報の防止に関し、特にガスセンサの回路基板や回路基板を収容したハウジングからの被毒ガスや誤報ガスをガスセンサから隔離することに関する。
【０００２】
【従来技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−６５２７６号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平８−２３３７６４号公報
【０００５】
特許文献１，２は、ガス検出装置のハウジングに小部屋を設けてガスセンサを収容し、ハウジングの他の部分にある回路基板とガスセンサとを隔離することを示している。またガスセンサを収容した小部屋にはガス通気孔を設け、さらにこの通気孔に活性炭やシリカゲル、ゼオライトなどのフィルタを重ねて、被毒物質をフィルタで除去すると共に、誤報を防止することを開示している。
【０００６】
特許文献１，２のガス検出装置は、基本的に図４の構造をしている。２はハウジングのベース、４はカバーで、６は金属酸化物半導体ガスセンサで、８，９はガス通気孔、１０，１１はフィルタ、１４はガスセンサ６を収容するための小部屋である。２０はプリント基板で、２１は電源としての電池、２２は電源回路、２３は警報用のブザー、２４はマイクロコンピュータなどのガス検出用回路である。２６は付帯回路用のスペースで、小部屋１４とは隔壁２８で隔離されている。
【０００７】
プリント基板２０等からは、シリコンガスなどの被毒性のガスが発生する。またプリント基板２０の表面に塗布する絶縁用の塗膜などからは、ガスセンサの抵抗値を低下させ誤報の原因となる有機溶剤系のガスが発生する。ガスセンサの周囲に設けられたフィルタは被毒ガスや誤報ガスを吸着して除去するが、高温多湿の季節になると、逆に吸着したこれらのガスを脱離させ、ガスセンサが影響を受けることになる。この一方で、ガスセンサを電池駆動するため、充分にはヒートクリーニングできない。このことは、被毒ガスや雑ガスがガスセンサに吸着したまま脱離しにくくなる原因となる。これらのために、付帯回路側から発生するガスで、ガスセンサが被毒されたり、誤報が生じたりすることがある。そして発明者らの経験では、隔壁２８で小部屋１４とスペース２６とを充分に分離することは難しく、プリント基板２０とベース２やカバー４との隙間から、ガスが小部屋１４に侵入することが多かった。
【０００８】
【発明の課題】
この発明の課題は、付帯回路用のスペースで発生したガスにより、ガスセンサが被毒されたり誤報したりすることを防止することにある（請求項１〜５）。
【０００９】
【発明の構成】
この発明は、ガス検出装置のハウジング内にガスセンサ用のスペースと付帯回路用のスペースとを区分して設けたものにおいて、ガスセンサ用のスペースと付帯回路用のスペースとの中間に、該付帯回路用のスペースで発生したガスを希釈して周囲に排出するための通気孔を備えた中間スペース、を設けたことを特徴とするガス検出装置にある。
【００１０】
好ましくは、前記付帯回路用のスペースと前記中間スペースとの間、及び中間スペースと前記ガスセンサ用のスペースとの間に、各々隔壁を設ける。
また好ましくは、前記通気孔を、中間スペースでのハウジングの左右双方、あるいは前後双方に設けて、これらの間を周囲雰囲気が流通自在にする。
【００１１】
好ましくは、前記ガスセンサ用のスペースに設けたガスセンサを、常時は室温付近に保持されて、パルス的に加熱されるガスセンサとする。
【００１２】
またこの発明は、ガス検出装置のハウジング内にガスセンサ用のスペースと付帯回路用のスペースとを区分して設けて、ガスを検出するようにした方法において、ガスセンサ用のスペースと付帯回路用のスペースとの中間に、該付帯回路用のスペースで発生したガスを希釈して周囲に排出するための通気孔を備えた中間スペースを設けて、ガスセンサ用のスペースへの侵入を防止することにより、ガスセンサの被毒や誤報を防止するようにしたことを特徴とするガス検出方法にある。
【００１３】
【発明の作用と効果】
この発明では、付帯回路用のスペースとガスセンサ用のスペースとの間に、中間スペースを設け、付帯回路用のスペースで発生したガスを中間スペースの通気孔から周囲へ排出するので、ガス検出用のスペースに被毒ガスや誤報ガスが回り込まず、ガスセンサの被毒や誤報を防止できる（請求項１〜５）。
【００１４】
中間スペースと付帯回路用のスペースとの間、及び中間スペースとガスセンサ用のスペースとの間に、ハウジングの一部などで構成した隔壁を設けると、ガスセンサ用のスペースと付帯回路用のスペースとに充分に分離できる。このためガスセンサの被毒や誤報の防止がより完全になる。
【００１５】
また中間スペースの通気孔を、この部分のハウジングの左右双方、あるいは前後双方に設けると、中間スペースを吹き抜けるように周囲の空気が流れるので、ガスセンサの被毒や誤報の防止がより完全になる。
【００１６】
ガスセンサが、常時は室温に保たれてパルス的に加熱される種類の、金属酸化物半導体や接触燃焼式のガスセンサである場合、加熱が不十分になりやすいため、被毒や誤報の防止が特に重要になる。そこで本発明はこのようなガスセンサを用いたガス検出装置に特に有効で、例えば電池電源や、２４Ｖなどの共用のセキュリティライン、あるいは火災検知用の監視回線などを電源として、ガス検出装置を動作させる場合に特に適している。
【００１７】
【実施例】
図１〜図３に、実施例とその特性を示す。これらの図において、２はベースで、４はカバーであり、これらは共にＡＢＳ等の合成樹脂製で、例えばベース２にカバー４をネジ止めや嵌着などにより取り付ける。６はガスセンサで、金属酸化物半導体や可燃性ガスの燃焼熱を利用した接触燃焼式などのガスセンサとし、ここでは、常時は室温に保ちパルス的に加熱するパルス駆動のガスセンサとする。実施例の場合、ガスセンサ６はＳｎＯ2系の金属酸化物半導体ガスセンサで、６０秒周期で１４ｍ秒の間パルス加熱される。パルス加熱のデューテイ比は、好ましくは１／３０以下、より好ましくは１／１００以下とする。８，９はガス通気孔で、カバー４に設け、例えば活性炭やシリカゲル、ゼオライトなどのフィルタ１０，１１をガス通気孔８，９に重ねて、被毒ガスや妨害ガスを吸着して除去するようにする。１４はガスセンサ６を収容した小部屋である。
【００１８】
２０はプリント基板で、電池２１と電源回路２２並びに報知用のブザー２３とマイクロコンピュータや負荷抵抗などのガス検出回路２４を搭載している。２６は付帯回路用スペースで、プリント基板２０の内で主要な回路部品を搭載した部分を収容し、２８，３０はカバー４をプリント基板２０側へ延長して設けた隔壁である。そして３２は付帯回路用スペース２６と小部屋１４との間の中間スペースである。
【００１９】
中間スペース３２には通気孔３４を設ける。通気孔３４は図２に示すように、例えばカバー４の左右双方に設けて、周囲の空気が通気孔３４から中間スペース３２を吹き抜けるようにし、中間スペース３２の内部に付帯回路用スペース２６から隔壁３０を介して侵入したガスがこもらないようにする。通気孔３４はカバー４の左右に設けることに限らず、例えばカバー４の前方（図２での上面）とベース２とに設けるようにしても良い。中間スペース３２をプリント基板２０が貫通して小部屋１４まで延在し、中間スペース３２内には、付帯回路部品を収納しないか補助的な回路部品でガスを発生しないもののみを収容することが好ましい。実施例では、ＬＥＤ基板３８に取り付けた表示用の３色のＬＥＤ３６を収納して、中間スペース３２のためにガス検出装置が大型化するのを防止する。
【００２０】
実施例のガス検出装置の用途は任意で、例えばＣＯやメタンあるいはＬＰＧなどのガスの検出に用いるガス警報装置として用いても良く、あるいは携帯用のガス検出装置として用いても良い。またガスセンサ６の被毒や誤報が問題となるのは電源の電力が不十分な場合が多いので、電池２１を電源とする場合に特に適している。電源はこれ以外に、防犯や戸締まり、火災などの共用のセキュリティラインや、火災検出用の監視ラインなどでもよい。さらに実施例では、フィルタ１０，１１をガス通気孔８，９に重ねるように設けたが、これらをガスセンサ６の内部などに設けても良い。
【００２１】
図３に、２００２年４月から８月までの約４ヶ月での、ガスセンサの抵抗値の挙動を示す。実施例として図１のように中間スペース３２を設けたガス検出装置を用い、比較例として図４のように、中間スペース３２を設けないガス検出装置を用いた。これらのガス検出装置の構造は、図１及び図４に示したものであり、フィルタ１０，１１にはスポンジ状の活性炭フィルタを用い、ガスセンサ６は絶縁基板上にヒータ膜とＳｎＯ2膜とを積層して、６０秒周期で１４ｍ秒間３００℃程度に加熱するものを用いた。そしてこのガス検出装置の用途は、台所などでのＣＯの検出である。なお図３の特性は、実施例，比較例とも各５台のガス検出装置のデータの平均値である。また図３では、パルス加熱から１秒後の金属酸化物半導体の抵抗値を測定し、使用時での空気中での抵抗値と製造時の空気中での抵抗値との比を示す。さらに図１には示さないものの、プリント基板２０にはサーミスタを搭載して、ガスセンサの温度依存性を補正済みである。
【００２２】
実施例では、空気中での抵抗値の挙動は比較的安定しているが、比較例では７０日程度経過すると、空気中での抵抗値は初期値の１／３程度に低下する。ここに僅かでもＣＯの発生が加わると、検出目標濃度よりも低いＣＯ濃度で警報して誤報する。そしてこのような誤報の原因として考えられるのは、プリント基板２０や搭載した各部品から生じる高沸点の有機溶剤蒸気などが、比較例の場合、小部屋１４に侵入してフィルタ１０，１１に蓄積することであった。次にフィルタ１０，１１に蓄積したこれらのガスは、梅雨を迎えて高温多湿になると、フィルタ１０，１１から逆に脱離し、小部屋１４にこもって誤報の原因となった。またフィルタ１０，１１が誤報の原因であることは、比較例のガス検出装置からフィルタ１０，１１を外して、昇温脱離によりフィルタから発生するガスを分析することからも確認できた。これに対して実施例では、付帯回路側から発生するガスを中間スペースで周囲へ排出できるので、空気中での抵抗値レベルの低下は生じなかった。
【００２３】
以上のように実施例では、付帯回路やハウジングなどから発生するガスが、ガスセンサ６を収容した小部屋に侵入して、被毒や誤報の原因となることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のガス検出装置の断面図
【図２】図１のII−II方向拡大断面図
【図３】実施例のガス検出装置の特性図
【図４】従来例のガス検出装置の断面図
【符号の説明】
２ベース
４カバー
６ガスセンサ
８，９ガス通気孔
１０，１１フィルタ
１４小部屋
２０プリント基板
２１電池
２２電源回路
２３ブザー
２４ガス検出回路
２６付帯回路用スペース
２８，３０隔壁
３２中間スペース
３４通気孔
３６ＬＥＤ
３８ＬＥＤ基板[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to the prevention of poisoning and misreporting of a gas sensor in a gas detection device, and more particularly to isolating poisoning gas and misreporting gas from a circuit board of a gas sensor and a housing containing the circuit board from the gas sensor.
[0002]
[Prior art]
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-65276 [0004]
[Patent Document 2]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-233864
Patent Documents 1 and 2 show that a small chamber is provided in the housing of the gas detection device to accommodate the gas sensor, and the circuit board and the gas sensor in the other part of the housing are isolated. In addition, a small chamber containing a gas sensor is provided with a gas ventilation hole, and a filter made of activated carbon, silica gel, zeolite, etc. is layered on the ventilation hole to remove poisonous substances with the filter and to prevent false alarms. ing.
[0006]
The gas detection devices of Patent Documents 1 and 2 basically have the structure shown in FIG. 2 is a base of the housing, 4 is a cover, 6 is a metal oxide semiconductor gas sensor, 8 and 9 are gas vents, 10 and 11 are filters, and 14 is a small chamber for accommodating the gas sensor 6. 20 is a printed circuit board, 21 is a battery as a power source, 22 is a power circuit, 23 is an alarm buzzer, and 24 is a gas detection circuit such as a microcomputer. Reference numeral 26 denotes a space for an auxiliary circuit, which is separated from the small room 14 by a partition wall 28.
[0007]
A toxic gas such as silicon gas is generated from the printed circuit board 20 or the like. Further, an insulating coating applied to the surface of the printed circuit board 20 generates an organic solvent-based gas that lowers the resistance value of the gas sensor and causes a false alarm. The filter provided around the gas sensor adsorbs and removes poisonous gas and false alarm gas. However, in the hot and humid season, the adsorbed gas is desorbed and the gas sensor is affected. On the other hand, since the gas sensor is driven by a battery, heat cleaning cannot be performed sufficiently. This causes the poison gas and the miscellaneous gas to be difficult to desorb while adsorbing to the gas sensor. For these reasons, gas generated from the incidental circuit side may poison the gas sensor or cause false alarms. According to the inventors' experience, it is difficult to sufficiently separate the small chamber 14 and the space 26 by the partition wall 28, and gas enters the small chamber 14 through the gap between the printed circuit board 20 and the base 2 or the cover 4. There were many.
[0008]
[Problems of the Invention]
An object of the present invention is to prevent a gas sensor from being poisoned or misreported by gas generated in a space for an auxiliary circuit (claims 1 to 5).
[0009]
[Structure of the invention]
According to the present invention, a space for a gas sensor and a space for an auxiliary circuit are provided separately in a housing of a gas detection device. The space for the auxiliary circuit is provided between the space for the gas sensor and the space for the auxiliary circuit. In the gas detection device, an intermediate space having a vent hole for diluting the gas generated in the space and discharging it to the surroundings is provided.
[0010]
Preferably, a partition wall is provided between the space for the auxiliary circuit and the intermediate space, and between the intermediate space and the space for the gas sensor.
Preferably, the vent holes are provided on both the left and right sides or the front and rear sides of the housing in an intermediate space so that the ambient atmosphere can freely flow between them.
[0011]
Preferably, the gas sensor provided in the space for the gas sensor is a gas sensor that is normally held near room temperature and heated in a pulsed manner.
[0012]
The present invention also provides a gas sensor space and an auxiliary circuit space in the housing of the gas detection device, wherein the gas sensor space and the auxiliary circuit space are separately provided. In the middle of the gas sensor, an intermediate space having a vent hole for diluting the gas generated in the space for the incidental circuit and discharging it to the surroundings is provided to prevent entry into the space for the gas sensor. This is a gas detection method characterized by preventing poisoning and false alarms.
[0013]
[Operation and effect of the invention]
In this invention, an intermediate space is provided between the space for the auxiliary circuit and the space for the gas sensor, and the gas generated in the space for the auxiliary circuit is discharged from the vent hole of the intermediate space to the surroundings. Gas poisoning and misreporting gas do not flow into the space, and gas sensor poisoning and misreporting can be prevented (claims 1 to 5).
[0014]
If a partition made up of a part of the housing is provided between the intermediate space and the space for the auxiliary circuit, and between the intermediate space and the space for the gas sensor, the space for the gas sensor and the space for the auxiliary circuit are provided. It can be separated sufficiently. As a result, the gas sensor is more completely prevented from poisoning and false alarms.
[0015]
In addition, if the vent holes in the intermediate space are provided on both the left and right sides or the front and rear sides of the housing in this portion, the surrounding air flows so as to blow through the intermediate space, so that the gas sensor can be more completely prevented from poisoning and false alarms.
[0016]
When the gas sensor is a metal oxide semiconductor or a catalytic combustion type gas sensor that is constantly heated at a room temperature and heated in pulses, heating is likely to be insufficient, which is particularly effective in preventing poisoning and false alarms. Become important. Therefore, the present invention is particularly effective for a gas detection device using such a gas sensor. For example, the gas detection device is operated by using a battery power source, a common security line such as 24V, or a fire detection monitoring line as a power source. Especially suitable for cases.
[0017]
【Example】
1 to 3 show examples and their characteristics. In these drawings, 2 is a base and 4 is a cover, both of which are made of synthetic resin such as ABS, and the cover 4 is attached to the base 2 by screwing or fitting. 6 is a gas sensor such as a contact combustion type gas sensor using the heat of combustion of a metal oxide semiconductor or a combustible gas. Here, it is assumed to be a pulse-driven gas sensor which is constantly heated at a room temperature. In the case of the embodiment, the gas sensor 6 is a SnO2 based metal oxide semiconductor gas sensor, and is pulse-heated for 14 msec with a period of 60 sec. The duty ratio of pulse heating is preferably 1/30 or less, more preferably 1/100 or less. 8 and 9 are gas ventilation holes provided on the cover 4 so that, for example, filters 10 and 11 such as activated carbon, silica gel and zeolite are stacked on the gas ventilation holes 8 and 9 so as to adsorb and remove poisoning gas and interference gas. To do. Reference numeral 14 denotes a small room in which the gas sensor 6 is accommodated.
[0018]
Reference numeral 20 denotes a printed circuit board on which a battery 21, a power supply circuit 22, a notification buzzer 23, and a gas detection circuit 24 such as a microcomputer and load resistance are mounted. Reference numeral 26 denotes an auxiliary circuit space, which accommodates a portion of the printed circuit board 20 on which main circuit components are mounted, and 28 and 30 are partition walls provided by extending the cover 4 toward the printed circuit board 20 side. Reference numeral 32 denotes an intermediate space between the auxiliary circuit space 26 and the small room 14.
[0019]
A vent hole 34 is provided in the intermediate space 32. As shown in FIG. 2, the air holes 34 are provided on both the left and right sides of the cover 4, for example, so that ambient air blows through the air holes 34 through the intermediate space 32. The gas that has entered through 30 is prevented from being trapped. The vent holes 34 are not limited to the left and right sides of the cover 4, and may be provided, for example, in front of the cover 4 (upper surface in FIG. 2) and the base 2. The printed circuit board 20 passes through the intermediate space 32 and extends to the small room 14, and only the auxiliary circuit components that do not generate gas are accommodated in the intermediate space 32. preferable. In the embodiment, the display-use three-color LEDs 36 attached to the LED substrate 38 are accommodated to prevent the gas detection device from being enlarged due to the intermediate space 32.
[0020]
The use of the gas detection device of the embodiment is arbitrary, and for example, it may be used as a gas alarm device used for detection of gas such as CO, methane or LPG, or may be used as a portable gas detection device. Further, the poisoning and misreporting of the gas sensor 6 is a problem, since the power of the power source is often insufficient, and is particularly suitable when the battery 21 is used as the power source. In addition to this, the power source may be a security line for crime prevention, door lock, fire, etc., or a monitoring line for fire detection. Further, in the embodiment, the filters 10 and 11 are provided so as to overlap the gas vent holes 8 and 9, but these may be provided inside the gas sensor 6.
[0021]
FIG. 3 shows the behavior of the resistance value of the gas sensor in about four months from April 2002 to August 2002. As an example, a gas detector provided with an intermediate space 32 as shown in FIG. 1 was used, and as a comparative example, a gas detector provided with no intermediate space 32 as shown in FIG. 4 was used. The structure of these gas detection devices is as shown in FIGS. 1 and 4, and a sponge-like activated carbon filter is used for the filters 10 and 11, and the gas sensor 6 is a laminate of a heater film and a SnO2 film on an insulating substrate. And what heated to about 300 degreeC for 14 msec by 60 second period was used. And the use of this gas detection apparatus is the detection of CO in a kitchen etc. The characteristics shown in FIG. 3 are average values of data of five gas detectors in each of the example and the comparative example. In FIG. 3, the resistance value of the metal oxide semiconductor after 1 second from the pulse heating is measured, and the ratio between the resistance value in air during use and the resistance value in air during manufacture is shown. Although not shown in FIG. 1, a thermistor is mounted on the printed circuit board 20 to correct the temperature dependence of the gas sensor.
[0022]
In the example, the behavior of the resistance value in the air is relatively stable, but in the comparative example, after about 70 days, the resistance value in the air decreases to about 1/3 of the initial value. If even a slight amount of CO is added, an alarm is given at a CO concentration lower than the detected target concentration and a false alarm is made. A possible cause of such a false alarm is that high-boiling organic solvent vapor generated from the printed circuit board 20 and each of the mounted components enters the small chamber 14 and accumulates in the filters 10 and 11 in the comparative example. Was to do. Next, when these gases accumulated in the filters 10 and 11 were exposed to the rainy season and became hot and humid, they were desorbed from the filters 10 and 11 in a reverse direction, and were trapped in the small chamber 14 and caused a false alarm. Further, the fact that the filters 10 and 11 are the cause of the false alarm can also be confirmed by removing the filters 10 and 11 from the gas detection device of the comparative example and analyzing the gas generated from the filter due to temperature programmed desorption. On the other hand, in the embodiment, since the gas generated from the side of the incidental circuit can be discharged to the surroundings in the intermediate space, the resistance value level in the air did not decrease.
[0023]
As described above, in the embodiment, it is possible to prevent the gas generated from the incidental circuit or the housing from entering the small room containing the gas sensor 6 and causing poisoning or misreporting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a gas detector according to an embodiment. FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along II-II in FIG. 1. FIG. 3 is a characteristic diagram of a gas detector according to an embodiment. Sectional view of [Figure]
2 Base 4 Cover 6 Gas sensor 8, 9 Gas vent hole 10, 11 Filter 14 Small room 20 Printed circuit board 21 Battery 22 Power supply circuit 23 Buzzer 24 Gas detection circuit 26 Attached circuit space 28, 30 Partition 32 Intermediate space 34 Vent hole 36 LED
38 LED board

Claims

In the gas detection device housing, the space for the gas sensor and the space for the incidental circuit are separately provided,
An intermediate space provided with a vent hole for diluting the gas generated in the space for the auxiliary circuit and discharging it to the surroundings is provided between the space for the gas sensor and the space for the auxiliary circuit. Gas detection device.

2. The gas detection device according to claim 1, wherein partition walls are provided between the space for the auxiliary circuit and the intermediate space, and between the intermediate space and the space for the gas sensor.

The gas detection device according to claim 1 or 2, wherein the ventilation holes are provided on both the left and right sides of the housing in the intermediate space, or both the front and rear sides, so that the ambient atmosphere can freely flow between them.

The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas sensor provided in the space for the gas sensor is a gas sensor that is normally held near room temperature and heated in a pulsed manner.

In the method of detecting the gas by separately providing the space for the gas sensor and the space for the auxiliary circuit in the housing of the gas detection device, and in the middle of the space for the gas sensor and the space for the auxiliary circuit, By providing an intermediate space with a vent for diluting the gas generated in the space for the incidental circuit and discharging it to the surroundings to prevent entry into the space for the gas sensor, poisoning and misreporting of the gas sensor The gas detection method characterized by preventing.