JP3895891B2 - 空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から都市ガスやＬＰガスのような燃料ガスのガス漏れ警報機は市販され、広く普及しているが、たいていの場合、設置場所は台所であり、居住や寝室に設置されている場合は少ない。
【０００３】
ところがガス燃焼式温風暖房機は主に居間や寝室で使用されることが多く、万一居間や寝室でガス漏れが発生しても、ガス漏れ警報機が設置されてある台所から遠く離れている場合にはガス漏れ警報が遅れたり、警報できないという恐れがあった。
【０００４】
一方ガス燃焼式温風暖房機には室内のタバコの煙や、ほこり、ちりなどを除去する空気清浄機が付加されたものが提供されているが、この空気清浄機に設けられる空気清浄用のフィルタは燃料ガスを吸着することはできず、また燃料ガスを検知する機能も備わっていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは室内のタバコの煙に含まれるガス成分によって空気汚染を検知する半導体式ガスセンサを燃料ガス漏れ検知用センサとして兼用させ、ガス漏れによる災害発生の回避ができ、しかもコストも安価な空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には温風暖房手段の燃焼運転を止める制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では。空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記制御手段は、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御するとともに温風暖房機の燃焼運転を止めることを特徴とする。
【０００９】
而して請求項１の発明は、半導体式ガスセンサにより空気中にたばこの煙に含まれる汚染ガス以外に燃料ガスが検知されると、制御手段により温風暖房機の燃焼運転を停止させることができ、万一のガス漏れ時の火災発生などを自動的に未然に防いで、ガス漏れ災害を回避することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、半導体式ガスにより空気中にたばこの煙に含まれる汚染ガス以外に燃料ガスが検知されると、制御手段により警報手段を動作させて警報を発することができ、使用者にガス漏れ時を知らせ、結果ガス漏れによる火災発生などを未然に防いでガス漏れ災害を回避することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１，２の発明の作用を為す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を一実施形態により説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態の空気清浄機付温風暖房装置の概略構成を示しており、この実施形態の空気清浄機付温風暖房装置は、装置本体１の上部に空気清浄機２を内蔵し、下部には温風暖房装置を構成するための、温風暖房手段である温風暖房機３を内蔵してある。
【００１４】
ここで本実施形態の温風暖房機３は、都市ガスやプロパンガスなどの可燃性ガスの燃焼によって空気を加熱するもので、ガスバーナー（図示せず）を設けたガス燃焼室５と、モータ（図示せず）により駆動される軸流ファンからなる温風ファン４とで構成される。
【００１５】
ガス燃焼室５に対応する装置本体１の背面下部には空気吸い込み口６が開口しており、温風ファン４の回転により空気吸い込み口６からエアーフィルタ７を介してガス燃焼室５内に外部より空気を吸い込んで該空気をガス燃焼室５のガスバーナー（図示せず）によるガス燃焼により加熱し、該加熱した空気を装置本体１の正面下部に開口した温風吹き出し口８より前方へ吹き出すようになっている。図中９はガス管とのジョイント部である。
【００１６】
尚温風暖房機３は、図２に示す制御部１０の下で、サーミスタのような温度センサ（図示せず）の検知する室温が設定手段（図示せず）により設定される目標温度となるようにガスバーナーの燃焼量が比例弁（図示せず）にて制御されたり、温風ファン４の回転が熱量により制御されるようになっている。
【００１７】
一方空気清浄機２は装置本体１内部に配置したファン駆動用モータ１１により回転駆動される空気清浄機用のファン１２と、該ファン１２の回転により正面上部に開口した空気取り入れ口１３から取り込んだ空気から埃、臭い等の空気汚染物質を除去する空気清浄用フィルタ１４と、空気取り入れ口１３内に配置され、雰囲気の汚染をタバコの煙に含まれる水素ガス成分により検知するセンサと可燃性ガスである燃焼ガスを検知するセンサとを兼用した半導体式ガスセンサ１５と、該半導体式ガスセンサ１５の検知出力の変化により空気汚染やガス漏れを検知して制御部１０に汚染検知信号Ｘやガス漏れ検知信号Ｙを出力するセンサ信号処理部１６（図２参照）とで構成され、ファン駆動用モータ１１の回転はセンサ信号処理部１６からの汚染検知信号Ｘを入力する制御部１０により制御されるようになっている。
【００１８】
空気清浄用フィルタ１４で清浄化された空気は装置本体１の天井面に開口した空気吹き出し口１７より室内に吹き出すようになっている。
【００１９】
そして空気清浄機２自体は季節に無関係に使用できるように温風暖房機３とは独立して運転が行えるようになっている。
【００２０】
本実施形態に用いる半導体式ガスセンサ１５は図３に示すように円筒状の樹脂製ハウジング１８の底部に図４に示す感ガス体１５ａを内装した金属ケース１９を収納するとともに、筒状の金属ケース１９とハウジング１８の上部開口に被着したステンレス製網２０との間に活性炭からなるフィルタ２１を充填し、金属ケース１９の底部より突出する電極ピン２２ａ〜２２ｃをハウジング１８の底部より外部へ突出させた３端子構造のものである。
【００２１】
金属ケース１９内に収納される感ガス体１５ａは例えば長手方向の径が略０．５ｍｍで、短手方向の径が略０．３ｍｍの楕円球状に形成された金属酸化物からなり、図４で示すように内部に貴金属線からなるヒータコイル１５ｂと、貴金属線からなるワイヤ電極１５ｃとを埋設し、金属ケース１９内において、ヒータコイル１５ｂの両端を金属ケース１９内に突出した端子２２ａ、２２ｃの上端に電気的機械的に接続し、ワイヤ電極１５ｃの一端を金属ケース１９内に突出した端子２２ｂの上端に電気的機械的に接続することで、金属ケース１９内に保持される。
【００２２】
感ガス体１５ａは、Ｐｄ或いはそれに代わる金属を含有させたＳｎＯ２に、若しくはＳｎＯ２ に骨材として例えば１０００メッシュのα−アルミナを等量混合し、更にテルピオネールを加えてペースト状とし、このペースト状の材料を上記ヒータコイル１５ｂ及びワイヤ電極１５ｃに塗布した後、空気中で所定温度で所定時間焼成し、この焼成後アルミナゾルを添加して更に所定温度で所定時間焼成して得られたものである。
【００２３】
図５は半導体式ガスセンサ１５の等価回路を示し、ＲＨはヒータコイル１５ｂの抵抗値を，Ｒｓはワイヤ電極１５ｃと、ヒータコイル１５ｂの一端（端子２２ａ側）との間の感ガス体１５ａの抵抗値を示す。
【００２４】
而してこのような構造の半導体式ガスセンサ１５は、ヒータコイル１５ｂａによって略４００℃に加熱された感ガス体１５ａ表面にタバコの煙に含まれる水素ガス成分や燃焼ガスである可燃性ガスが接触するとその抵抗値Ｒｓが低下する方向に変化する特性を持つ。
【００２５】
図２に示すセンサ信号処理部１６は、交流電源ＡＣより所定の直流電圧Ｖｃ（例えば５Ｖ）を得る定電圧回路２３と、半導体式ガスセンサ１５のヒータコイル１５ｂの印加電圧をパルス幅制御するために、半導体式ガスセンサ１５の端子２０ａ、２０ｃ間のヒータコイル１５ｂと定電圧回路２３の出力端間に直列挿入されたトランジスタＱと、半導体式ガスセンサ１５の端子２０ｂと定電圧回路２３の＋側出力端との間に挿入され、定電圧回路２３の出力電圧を感ガス体１５ａとで分圧する負荷抵抗Ｒと、トランジスタＱのベースに抵抗Ｒ１を介して内蔵する駆動回路２４からパルス幅制御の駆動パルスを出力してトランジスタＱのスイッチングをパルス幅制御するとともに、感ガス体１５ａの両端電圧をＡ／Ｄ変換回路２６を介して取り込んで感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓの変化を検知することにより雰囲気の汚染やガス漏れを検知し、その検知結果に基づいて出力回路２５を介して制御部１０に汚染検知信号Ｘやガス漏れ検知信号Ｙを出力する信号処理回路２７や、メモリ２８を備えた演算処理部２９とから構成される。この演算処理部２９は実際においてはマイクロコンピュータから構成される。
【００２６】
尚上記トランジスタＱのスイッチングによるパルス幅制御によってヒータコイル１５ｂに印加する電圧を平均的に略０．９Ｖとなるようコントロールして、ヒータコイル１５ｂによる加熱温度を略４００℃するようなっている。
【００２７】
次に本実施形態における雰囲気の汚染の検知及びガス漏れ検知について具体的に説明する。
【００２８】
まず清浄空気下での半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗値を基準抵抗値Ｒｓｔｄとし、この基準抵抗値Ｒｓｔｄを演算処理部２９内のメモリ２８に予め登録しておき、信号処理回路２７はＡ／Ｄ変換回路２６を通じて取り込む感ガス体１５ａの両端電圧から感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓを検知し、この抵抗値Ｒｓと基準抵抗値Ｒｓｔｄとの比率（以下抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）と言う）を演算するとともに、この演算して求めた抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が予め演算処理部２９内のメモリ２６に設定してある汚染検知用やガス漏れ検知用の閾値を越えたときに汚染有りあるいはガス漏れありと判断するようになっている。
【００２９】
尚使用する半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓは通常の温風暖房機２の暖房運転下で、清浄空気内においては図６に示すように略基準抵抗値Ｒｓｔｄ付近で推移し、その抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は略１となる特性を示すが、水素ガス成分や燃料ガスが接触すると、その抵抗値Ｒｓが変化して、その抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は１より小さくなる。
【００３０】
図７は被実験空間としての所定の容積の部屋（床面積は８畳）において本実施形態の空気清浄機付温風暖房装置を壁際に設置して温風暖房機２を運転状態とした中で、１本のタバコの煙を部屋中央で発生させた場合の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図７の測定結果では喫煙直後から抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が変化し始め、約３０秒後には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は０．８５程度で推移していることを示す。同様にタバコを一度に１０本喫煙した場合には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は図示しないが０．５５程度で推移する結果が得られた。
【００３１】
一方同じ部屋において、温風暖房機２の燃焼を止めた状態でガス漏れ状態を再現したときの半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）を測定したところ、ガス漏れ直後から感ガス１５ａの抵抗値Ｒｓが低下し始め、約１３分後には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が図８に示すように０．３５ときわめて小さくなり、タバコの煙による抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）との間には大きな差があった。このときのガス濃度は１８５０ｐｐｍであった。一方空気清浄機３のフィルタ１４には燃料ガスに対する吸着能力がないため、たとえ空気清浄機３が運転されたとしても、抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は上記の値を示すことになる。
【００３２】
ここで本実施形態では、上記の測定結果を基に、空気清浄機３を運転開始の閾値として０．８５の値を、運転開始後から停止させる際の閾値として０．９５を設定し、またガス漏れ検知の閾値を０．３としてメモリ２８に設定登録してある。
【００３３】
このように、設定登録した閾値と、Ａ／Ｄ変換回路２６を通じて取り込む半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの両端電圧に基づいて求めた抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）とを信号処理回路２７で比較することで、空気汚染検知及びガス漏れ検知が行えるのである。
【００３４】
而して、本実施形態の空気清浄機付温風暖房装置では空気清浄機２の空気取り入れ口１３内の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．８５を下回ると、演算処理部２９の信号処理回路２７が空気汚染有りと判断して制御部１０に出力回路２５を通じて汚染検知信号Ｘを出力する。
【００３５】
この汚染検知信号Ｘを入力した制御部１０はファン駆動用モータ１１の運転を開始して清浄機用ファン１２を回転させ、空気清浄機２を運転させる。この運転は半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．９５を越えて信号処理回路２７から汚染検知信号Ｘの入力が無くなるまで継続される。
【００３６】
一方温風暖房機３の運転中において、万一立ち消えなどで燃料ガス漏れが発生し、空気清浄機２の空気取り入れ口１３内の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．３の閾値を下回ると、信号処理回路２７はガス漏れ検知信号Ｙを制御部１０に出六回路２５を通して出力する。
【００３７】
制御部１０はガス漏れ検知信号Ｙの入力があると、温風暖房機３の燃料ガス供給を電磁弁（図示せず）を閉じさせて、燃焼室内のガスバーナーからのガス流出を停止させて燃焼運転を強制的に止めるとともに、警報手段である警報ブザー３０を鳴動させてガス漏れを知らせる。
【００３８】
図９は清浄空気下の温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働状態での半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１０は１本のタバコを喫煙した雰囲気中で温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働されているときの半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１１はガス漏れ状態下で温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働させているときの半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１０からは空気清浄機２が運転されて空気が清浄化されている様子が分かる。また図１１からは空気清浄機２のフィルタ１４が燃料ガスを吸着していない様子が分かる。
【００３９】
このようにして本実施形態では、空気清浄機３の空気汚染を検知する半導体式ガスセンサ１５が燃料ガス漏れを検知するセンサを兼ね、万一のガス漏れ発生時には半導体式ガスセンサ１５の検知に基づいてガス漏れ事故による災害を回避することができるのである。
【００４０】
なお上記実施形態では、ガス漏れ検知時には警報機を鳴動させ且つ燃焼運転を停止させる制御を行うようになっているが、いずれか一方でもよい。
【００４１】
また上記汚染或いはガス漏れ検知を行うための閾値を固定せず、更新するようにしても良い。
【００４２】
更に、半導体式ガスセンサ１５を空気取り入れ口１３内に設けてあるが、空気取り入れ口１３の近傍であれば内、外の何れでも良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、汚染ガスや燃料ガスにより抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、該半導体式ガスセンサの抵抗値の変化により空気の汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には温風暖房手段の燃焼運転を止める制御手段とを備えたので、半導体式ガスセンサにより、空気中に含まれるタバコの煙以外に燃料ガスも検知できるものであって、燃料ガス漏れが検知されると、制御手段により温風暖房機の燃焼運転を停止させることができ、結果万一のガス漏れ時の火災発生などを自動的に未然に防いでガス漏れ災害を回避することができるという効果があり、しかも半導体式ガスセンサは空気の汚染検知センサとガス漏れ検知のセンサを兼ねるためセンサが一つで済む上に、センサ信号の処理も簡素化でき、結果装置のコスト低減も図れるという効果がある。
【００４４】
請求項２の発明では、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御する制御手段とを備えたので、半導体式ガスセンサにより、空気中に含まれるタバコの煙以外に燃料ガスも検知できるものであって、燃料ガス漏れが検知されると、制御手段により警報手段を動作させてガス漏れを使用者に知らせることでき、結果万一のガス漏れ時の火災発生などを未然に防いで、ガス漏れ災害を回避することができるという効果があり、しかも半導体式ガスセンサは空気の汚染検知センサとガス漏れ検知のセンサを兼ねるためセンサが一つで済む上に、センサ信号の処理も簡素化でき、結果装置のコスト低減も図れるという効果がある。
【００４５】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記制御手段は、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御するとともに温風暖房機の燃焼運転を止めるので、請求項２の発明の効果に加えて、請求項１の発明の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】同上に用いる回路構成図である。
【図３】同上に用いる半導体式ガスセンサの一部破断せる斜視図である。
【図４】同上に用いる半導体式ガスセンサの感ガス体の構成説明図である。
【図５】同上に用いる半導体式ガスセンサの等価回路図である。
【図６】清浄空気下における半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図７】汚染空気下で温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図８】ガス漏れ下で温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の他の例の推移を示すグラフである。
【図９】清浄空気下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図１０】汚染空気下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合の温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図１１】ガス漏れ下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合のいる時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
３ 温風暖房機
１０ 制御部
１５ 半導体式ガスセンサ
１５ａ 感ガス体
２５ 出力回路
２７ 信号処理回路
３０ 警報ブザー
Ｘ 汚染検知信号
Ｙ ガス漏れ検知信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から都市ガスやＬＰガスのような燃料ガスのガス漏れ警報機は市販され、広く普及しているが、たいていの場合、設置場所は台所であり、居住や寝室に設置されている場合は少ない。
【０００３】
ところがガス燃焼式温風暖房機は主に居間や寝室で使用されることが多く、万一居間や寝室でガス漏れが発生しても、ガス漏れ警報機が設置されてある台所から遠く離れている場合にはガス漏れ警報が遅れたり、警報できないという恐れがあった。
【０００４】
一方ガス燃焼式温風暖房機には室内のタバコの煙や、ほこり、ちりなどを除去する空気清浄機が付加されたものが提供されているが、この空気清浄機に設けられる空気清浄用のフィルタは燃料ガスを吸着することはできず、また燃料ガスを検知する機能も備わっていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは室内のタバコの煙に含まれるガス成分によって空気汚染を検知する半導体式ガスセンサを燃料ガス漏れ検知用センサとして兼用させ、ガス漏れによる災害発生の回避ができ、しかもコストも安価な空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には温風暖房手段の燃焼運転を止める制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では。空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記制御手段は、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御するとともに温風暖房機の燃焼運転を止めることを特徴とする。
【０００９】
而して請求項１の発明は、半導体式ガスセンサにより空気中にたばこの煙に含まれる汚染ガス以外に燃料ガスが検知されると、制御手段により温風暖房機の燃焼運転を停止させることができ、万一のガス漏れ時の火災発生などを自動的に未然に防いで、ガス漏れ災害を回避することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、半導体式ガスにより空気中にたばこの煙に含まれる汚染ガス以外に燃料ガスが検知されると、制御手段により警報手段を動作させて警報を発することができ、使用者にガス漏れ時を知らせ、結果ガス漏れによる火災発生などを未然に防いでガス漏れ災害を回避することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１，２の発明の作用を為す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を一実施形態により説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態の空気清浄機付温風暖房装置の概略構成を示しており、この実施形態の空気清浄機付温風暖房装置は、装置本体１の上部に空気清浄機２を内蔵し、下部には温風暖房装置を構成するための、温風暖房手段である温風暖房機３を内蔵してある。
【００１４】
ここで本実施形態の温風暖房機３は、都市ガスやプロパンガスなどの可燃性ガスの燃焼によって空気を加熱するもので、ガスバーナー（図示せず）を設けたガス燃焼室５と、モータ（図示せず）により駆動される軸流ファンからなる温風ファン４とで構成される。
【００１５】
ガス燃焼室５に対応する装置本体１の背面下部には空気吸い込み口６が開口しており、温風ファン４の回転により空気吸い込み口６からエアーフィルタ７を介してガス燃焼室５内に外部より空気を吸い込んで該空気をガス燃焼室５のガスバーナー（図示せず）によるガス燃焼により加熱し、該加熱した空気を装置本体１の正面下部に開口した温風吹き出し口８より前方へ吹き出すようになっている。図中９はガス管とのジョイント部である。
【００１６】
尚温風暖房機３は、図２に示す制御部１０の下で、サーミスタのような温度センサ（図示せず）の検知する室温が設定手段（図示せず）により設定される目標温度となるようにガスバーナーの燃焼量が比例弁（図示せず）にて制御されたり、温風ファン４の回転が熱量により制御されるようになっている。
【００１７】
一方空気清浄機２は装置本体１内部に配置したファン駆動用モータ１１により回転駆動される空気清浄機用のファン１２と、該ファン１２の回転により正面上部に開口した空気取り入れ口１３から取り込んだ空気から埃、臭い等の空気汚染物質を除去する空気清浄用フィルタ１４と、空気取り入れ口１３内に配置され、雰囲気の汚染をタバコの煙に含まれる水素ガス成分により検知するセンサと可燃性ガスである燃焼ガスを検知するセンサとを兼用した半導体式ガスセンサ１５と、該半導体式ガスセンサ１５の検知出力の変化により空気汚染やガス漏れを検知して制御部１０に汚染検知信号Ｘやガス漏れ検知信号Ｙを出力するセンサ信号処理部１６（図２参照）とで構成され、ファン駆動用モータ１１の回転はセンサ信号処理部１６からの汚染検知信号Ｘを入力する制御部１０により制御されるようになっている。
【００１８】
空気清浄用フィルタ１４で清浄化された空気は装置本体１の天井面に開口した空気吹き出し口１７より室内に吹き出すようになっている。
【００１９】
そして空気清浄機２自体は季節に無関係に使用できるように温風暖房機３とは独立して運転が行えるようになっている。
【００２０】
本実施形態に用いる半導体式ガスセンサ１５は図３に示すように円筒状の樹脂製ハウジング１８の底部に図４に示す感ガス体１５ａを内装した金属ケース１９を収納するとともに、筒状の金属ケース１９とハウジング１８の上部開口に被着したステンレス製網２０との間に活性炭からなるフィルタ２１を充填し、金属ケース１９の底部より突出する電極ピン２２ａ〜２２ｃをハウジング１８の底部より外部へ突出させた３端子構造のものである。
【００２１】
金属ケース１９内に収納される感ガス体１５ａは例えば長手方向の径が略０．５ｍｍで、短手方向の径が略０．３ｍｍの楕円球状に形成された金属酸化物からなり、図４で示すように内部に貴金属線からなるヒータコイル１５ｂと、貴金属線からなるワイヤ電極１５ｃとを埋設し、金属ケース１９内において、ヒータコイル１５ｂの両端を金属ケース１９内に突出した端子２２ａ、２２ｃの上端に電気的機械的に接続し、ワイヤ電極１５ｃの一端を金属ケース１９内に突出した端子２２ｂの上端に電気的機械的に接続することで、金属ケース１９内に保持される。
【００２２】
感ガス体１５ａは、Ｐｄ或いはそれに代わる金属を含有させたＳｎＯ２に、若しくはＳｎＯ２ に骨材として例えば１０００メッシュのα−アルミナを等量混合し、更にテルピオネールを加えてペースト状とし、このペースト状の材料を上記ヒータコイル１５ｂ及びワイヤ電極１５ｃに塗布した後、空気中で所定温度で所定時間焼成し、この焼成後アルミナゾルを添加して更に所定温度で所定時間焼成して得られたものである。
【００２３】
図５は半導体式ガスセンサ１５の等価回路を示し、ＲＨはヒータコイル１５ｂの抵抗値を，Ｒｓはワイヤ電極１５ｃと、ヒータコイル１５ｂの一端（端子２２ａ側）との間の感ガス体１５ａの抵抗値を示す。
【００２４】
而してこのような構造の半導体式ガスセンサ１５は、ヒータコイル１５ｂａによって略４００℃に加熱された感ガス体１５ａ表面にタバコの煙に含まれる水素ガス成分や燃焼ガスである可燃性ガスが接触するとその抵抗値Ｒｓが低下する方向に変化する特性を持つ。
【００２５】
図２に示すセンサ信号処理部１６は、交流電源ＡＣより所定の直流電圧Ｖｃ（例えば５Ｖ）を得る定電圧回路２３と、半導体式ガスセンサ１５のヒータコイル１５ｂの印加電圧をパルス幅制御するために、半導体式ガスセンサ１５の端子２０ａ、２０ｃ間のヒータコイル１５ｂと定電圧回路２３の出力端間に直列挿入されたトランジスタＱと、半導体式ガスセンサ１５の端子２０ｂと定電圧回路２３の＋側出力端との間に挿入され、定電圧回路２３の出力電圧を感ガス体１５ａとで分圧する負荷抵抗Ｒと、トランジスタＱのベースに抵抗Ｒ１を介して内蔵する駆動回路２４からパルス幅制御の駆動パルスを出力してトランジスタＱのスイッチングをパルス幅制御するとともに、感ガス体１５ａの両端電圧をＡ／Ｄ変換回路２６を介して取り込んで感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓの変化を検知することにより雰囲気の汚染やガス漏れを検知し、その検知結果に基づいて出力回路２５を介して制御部１０に汚染検知信号Ｘやガス漏れ検知信号Ｙを出力する信号処理回路２７や、メモリ２８を備えた演算処理部２９とから構成される。この演算処理部２９は実際においてはマイクロコンピュータから構成される。
【００２６】
尚上記トランジスタＱのスイッチングによるパルス幅制御によってヒータコイル１５ｂに印加する電圧を平均的に略０．９Ｖとなるようコントロールして、ヒータコイル１５ｂによる加熱温度を略４００℃するようなっている。
【００２７】
次に本実施形態における雰囲気の汚染の検知及びガス漏れ検知について具体的に説明する。
【００２８】
まず清浄空気下での半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗値を基準抵抗値Ｒｓｔｄとし、この基準抵抗値Ｒｓｔｄを演算処理部２９内のメモリ２８に予め登録しておき、信号処理回路２７はＡ／Ｄ変換回路２６を通じて取り込む感ガス体１５ａの両端電圧から感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓを検知し、この抵抗値Ｒｓと基準抵抗値Ｒｓｔｄとの比率（以下抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）と言う）を演算するとともに、この演算して求めた抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が予め演算処理部２９内のメモリ２６に設定してある汚染検知用やガス漏れ検知用の閾値を越えたときに汚染有りあるいはガス漏れありと判断するようになっている。
【００２９】
尚使用する半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗値Ｒｓは通常の温風暖房機２の暖房運転下で、清浄空気内においては図６に示すように略基準抵抗値Ｒｓｔｄ付近で推移し、その抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は略１となる特性を示すが、水素ガス成分や燃料ガスが接触すると、その抵抗値Ｒｓが変化して、その抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は１より小さくなる。
【００３０】
図７は被実験空間としての所定の容積の部屋（床面積は８畳）において本実施形態の空気清浄機付温風暖房装置を壁際に設置して温風暖房機２を運転状態とした中で、１本のタバコの煙を部屋中央で発生させた場合の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図７の測定結果では喫煙直後から抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が変化し始め、約３０秒後には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は０．８５程度で推移していることを示す。同様にタバコを一度に１０本喫煙した場合には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は図示しないが０．５５程度で推移する結果が得られた。
【００３１】
一方同じ部屋において、温風暖房機２の燃焼を止めた状態でガス漏れ状態を再現したときの半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）を測定したところ、ガス漏れ直後から感ガス１５ａの抵抗値Ｒｓが低下し始め、約１３分後には抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が図８に示すように０．３５ときわめて小さくなり、タバコの煙による抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）との間には大きな差があった。このときのガス濃度は１８５０ｐｐｍであった。一方空気清浄機３のフィルタ１４には燃料ガスに対する吸着能力がないため、たとえ空気清浄機３が運転されたとしても、抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）は上記の値を示すことになる。
【００３２】
ここで本実施形態では、上記の測定結果を基に、空気清浄機３を運転開始の閾値として０．８５の値を、運転開始後から停止させる際の閾値として０．９５を設定し、またガス漏れ検知の閾値を０．３としてメモリ２８に設定登録してある。
【００３３】
このように、設定登録した閾値と、Ａ／Ｄ変換回路２６を通じて取り込む半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの両端電圧に基づいて求めた抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）とを信号処理回路２７で比較することで、空気汚染検知及びガス漏れ検知が行えるのである。
【００３４】
而して、本実施形態の空気清浄機付温風暖房装置では空気清浄機２の空気取り入れ口１３内の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．８５を下回ると、演算処理部２９の信号処理回路２７が空気汚染有りと判断して制御部１０に出力回路２５を通じて汚染検知信号Ｘを出力する。
【００３５】
この汚染検知信号Ｘを入力した制御部１０はファン駆動用モータ１１の運転を開始して清浄機用ファン１２を回転させ、空気清浄機２を運転させる。この運転は半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．９５を越えて信号処理回路２７から汚染検知信号Ｘの入力が無くなるまで継続される。
【００３６】
一方温風暖房機３の運転中において、万一立ち消えなどで燃料ガス漏れが発生し、空気清浄機２の空気取り入れ口１３内の半導体式ガスセンサ１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）が０．３の閾値を下回ると、信号処理回路２７はガス漏れ検知信号Ｙを制御部１０に出六回路２５を通して出力する。
【００３７】
制御部１０はガス漏れ検知信号Ｙの入力があると、温風暖房機３の燃料ガス供給を電磁弁（図示せず）を閉じさせて、燃焼室内のガスバーナーからのガス流出を停止させて燃焼運転を強制的に止めるとともに、警報手段である警報ブザー３０を鳴動させてガス漏れを知らせる。
【００３８】
図９は清浄空気下の温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働状態での半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１０は１本のタバコを喫煙した雰囲気中で温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働されているときの半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１１はガス漏れ状態下で温風暖房機３及び空気清浄機２の稼働させているときの半導体式ガス１５の感ガス体１５ａの抵抗変化率（Ｒｓ／Ｒｓｔｄ）の測定結果を示し、図１０からは空気清浄機２が運転されて空気が清浄化されている様子が分かる。また図１１からは空気清浄機２のフィルタ１４が燃料ガスを吸着していない様子が分かる。
【００３９】
このようにして本実施形態では、空気清浄機３の空気汚染を検知する半導体式ガスセンサ１５が燃料ガス漏れを検知するセンサを兼ね、万一のガス漏れ発生時には半導体式ガスセンサ１５の検知に基づいてガス漏れ事故による災害を回避することができるのである。
【００４０】
なお上記実施形態では、ガス漏れ検知時には警報機を鳴動させ且つ燃焼運転を停止させる制御を行うようになっているが、いずれか一方でもよい。
【００４１】
また上記汚染或いはガス漏れ検知を行うための閾値を固定せず、更新するようにしても良い。
【００４２】
更に、半導体式ガスセンサ１５を空気取り入れ口１３内に設けてあるが、空気取り入れ口１３の近傍であれば内、外の何れでも良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、汚染ガスや燃料ガスにより抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、該半導体式ガスセンサの抵抗値の変化により空気の汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には温風暖房手段の燃焼運転を止める制御手段とを備えたので、半導体式ガスセンサにより、空気中に含まれるタバコの煙以外に燃料ガスも検知できるものであって、燃料ガス漏れが検知されると、制御手段により温風暖房機の燃焼運転を停止させることができ、結果万一のガス漏れ時の火災発生などを自動的に未然に防いでガス漏れ災害を回避することができるという効果があり、しかも半導体式ガスセンサは空気の汚染検知センサとガス漏れ検知のセンサを兼ねるためセンサが一つで済む上に、センサ信号の処理も簡素化でき、結果装置のコスト低減も図れるという効果がある。
【００４４】
請求項２の発明では、空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御する制御手段とを備えたので、半導体式ガスセンサにより、空気中に含まれるタバコの煙以外に燃料ガスも検知できるものであって、燃料ガス漏れが検知されると、制御手段により警報手段を動作させてガス漏れを使用者に知らせることでき、結果万一のガス漏れ時の火災発生などを未然に防いで、ガス漏れ災害を回避することができるという効果があり、しかも半導体式ガスセンサは空気の汚染検知センサとガス漏れ検知のセンサを兼ねるためセンサが一つで済む上に、センサ信号の処理も簡素化でき、結果装置のコスト低減も図れるという効果がある。
【００４５】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記制御手段は、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御するとともに温風暖房機の燃焼運転を止めるので、請求項２の発明の効果に加えて、請求項１の発明の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】同上に用いる回路構成図である。
【図３】同上に用いる半導体式ガスセンサの一部破断せる斜視図である。
【図４】同上に用いる半導体式ガスセンサの感ガス体の構成説明図である。
【図５】同上に用いる半導体式ガスセンサの等価回路図である。
【図６】清浄空気下における半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図７】汚染空気下で温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図８】ガス漏れ下で温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の他の例の推移を示すグラフである。
【図９】清浄空気下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図１０】汚染空気下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合の温風暖房機を運転させている時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図１１】ガス漏れ下で温風暖房機及び空気清浄機が稼働状態にある場合のいる時の半導体ガスセンサの感ガス体の抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
３ 温風暖房機
１０ 制御部
１５ 半導体式ガスセンサ
１５ａ 感ガス体
２５ 出力回路
２７ 信号処理回路
３０ 警報ブザー
Ｘ 汚染検知信号
Ｙ ガス漏れ検知信号
Claims (3)
- 空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には温風暖房手段の燃焼運転を止める制御手段とを備えたことを特徴とする空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置。
- 空気清浄機と温風暖房手段とを備え空気清浄機付きガス燃焼式温風暖房装置において、空気清浄機の空気取り入れ口近傍に設けられた、感ガス体表面に接触する雰囲気中のタバコの煙に含まれる水素成分や燃料ガスに対して抵抗値が変化する半導体式ガスセンサと、タバコの煙に含まれる水素成分による前記半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移と、燃料ガスによる半導体式ガスセンサの抵抗値変化の推移を基に設定した閾値によって、タバコの煙による空気汚染と燃料ガスの漏洩とを弁別検知し、空気汚染検知時には空気清浄機の運転を制御し、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置。
- 上記制御手段は、燃料ガス漏洩検知時には警報手段の警報動作を制御するとともに温風暖房機の燃焼を止めることを特徴とする請求項２記載の空気清浄機付ガス燃焼式温風暖房装置。
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