JP2004362537A - 火災警報器及びバッテリー寿命設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けが簡単で点検などの取り扱いも容易であり、小型化とコストを満足する容量のバッテリーの使用で、少なくと５年以上のバッテリー寿命を保証する。
【解決手段】火災警報器は、壁掛け用の係止部４を上端に備えた扁平箱型の本体１の内部に、バッテリー１３と、火災を検出するセンサ部と、センサ部で火災を検出した際に警報を発する警報部と、警報部の動作を確認する試験部とを設ける。バッテリー１３の容量は、通常監視のため消費する第１バッテリー容量、火災警報のために消費する第２バッテリー容量、及び点検とその他のために消費する第３バッテリー容量に配分され、第１バッテリー容量の割当配分に基づいてバッテリー寿命を５年以上とするように通常状態で動作する回路の消費電流を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、警報部を一体に備えバッテリーで動作する火災警報器及びバッテリー寿命設定方法に関し、特に壁面に取り付けて火災を監視して警報する火災警報器及びバッテリー寿命設定方法に関する。

従来、センサ部と一体に警報部を備え、乾電池等のバッテリーで駆動される火災警報器としては、火災報知設備で受信機からの信号線に接続されて設置される通常の火災感知器と同様、火災を監視しようとする部屋の天井面に設置して使用するようにしている。

このような警報器を一体に備えた火災警報器は、主に既設の住宅を対象に簡単に設置して火災を監視できるようにすることを意図したものであり、近年にあっては、老人世帯を対象に公的機関による支援の元に普及を図ることで、老人世帯での火災における被害の抑制、特に焼死者を出さないようにするための活用が期待されている。
特開平７−３３４７６６号公報 実開平５−８６９６号公報

しかしながら、このような警報部を一体に備えた火災警報器にあっては、部屋の天井面に設置する取り付け構造をとっており、設置作業に専門業者の手を必要とし、一度設置してしまうと、後に監視を必要とする部屋に移したいと思っても、天井に取付けられていることから移し替えは困難である。

また、この種の火災警報器にあっては、月に一回という頻度で正常に動作することを確認する点検をすることが望ましく、通常、火災警報器から出している紐を引くことで点検できるが、手の届く位置まで垂らす長い紐が必要であり、扱いが不便である。

更に火災警報器のバッテリーは市販の乾電池を使用しているため、比較的バッテリー寿命が短く、通常は１年、長くとも２年程度で交換を必要とし、高齢者世帯では適切に電池交換が出来ないことが予想され、バッテリーが使えなくなった段階で火災監視機能が失われ、そのまま放置されてしまう問題がある。

このバッテリー寿命の問題は、火災警報器に使用するバッテリーの容量を増やすことで解決できるが、バッテリー容量の増加に伴いバッテリーが大型化すると共にコストアップとなり、単なるバッテリー容量の増加では解決できない。

本発明は、取り付けが簡単で点検などの取り扱いも容易な火災警報器を提供することを目的とする。

また本発明は、火災監視の機能を損なうことなく、小型化とコストを満足する容量のバッテリーの使用で、少なくと５年以上のバッテリー寿命を保証する火災警報器及びバッテリー寿命設定方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明の火災警報器は、壁掛け用の係止部を上端に備えた扁平箱型の本体の内部に、バッテリーと、火災を検出するセンサ部と、センサ部で火災を検出した際に警報を発する警報部と、警報部の動作を確認する試験部とを設けたことを特徴とする。

このように本発明の火災警報器は、火災を監視しようとする部屋の壁面に設置して使用することができ、具体的には天井面から１５〜５０ｃｍ程度離れた壁面に取り付ければよく、取り付け方は、壁にビスやフックをつけ、これに火災警報器上部の係止部を嵌めるという簡単な作業で済む。このため最初の設置は勿論のこと、使用中に監視する部屋を変えたい場合にも、簡単に付け替えができる。

ここで本体は裏カバーと表カバーで構成され、壁掛け用の係止部を本体の上端に一体に形成し、表カバーの上部に皿状に突出して周囲に煙流入穴を開口し内部に検煙チャンバーを配置するチャンバー収納部を形成している。

また本体は裏カバーと表カバーで構成され、裏カバーの壁掛面に面ファスナー雄材又は面ファスナー雌材を設けるようにしてもよい。

本発明の火災警報器は、試験部にノンロックタイプの点検スイッチを設け、点検スイッチの操作紐を本体の下端中央から引き出し、壁面に取り付けた状態での点検スイッチの操作が簡単にできるようにしている。

警報部は、監視中に操作紐より点検スイッチがオンされた場合、警報器正常を示す音声メッセージを出力する。警報部は、警報器正常を示す音声メッセージとして音量を抑えた火災メッセージを1回出力する。これによって簡単に火災警報器が正常に動作していることを知ることができる。

警報部は火災警報の出力中に操作紐により前記点検スイッチがオンされた場合に火災警報の出力を停止し、警報出力の停止から一定時間停止後にセンサ部で火災を検出していることを条件に火災警報の出力を再開する。このため火災警報が出されても、一端、警報を止めて現場確認や消火を行うことができ、また、警報を停止してもセンサ部が火災を検知していれば、停止から一定時間後、例えば６分後に警報が自動的に再開される。

警報部はバッテリーの電圧低下を検出した場合に表示灯を点滅し、表示灯の点滅中に操作紐により点検スイッチがオンされた場合に、ローバッテリー警報を出力する。この場合、警報部は、前記ローバッテリー警報として有効期限の確認を促す音声メッセージを出力する。

本発明の火災警報器は家庭内で一日２４時間に渡り火災を監視しており、もし電池電圧の低下が深夜の睡眠中に検出されても、その時点ではＬＥＤなどの表示灯を点滅して知らせるだけであり、警報音や音声メッセージなどを出さないので、睡眠中に居住者が不必要に起されることはない。そして居住者が表示灯の点滅に気づいて操作紐を引くと、このとき初めて警報出力が行われ、ローバッテリーを知ることができる。

試験部は、点検スイッチのオンによる警報器正常の音声メッセージ出力が短時間に連続して行われた場合、電池消耗の増加を示す注意警報を音声メッセージで出力する。これにより子供達が面白半分に操作紐を引いて遊ぶような場合に、注意を促していたずらを抑止させることができる。

更に本発明の火災警報器に設けている操作紐の長さを、天井面から警報器を設置する壁面位置までの長さとする。本発明の火災警報器は、天井面から例えば５０ｃｍ離れた位置の壁面に設置するような条件の場合は、設置位置を決める際に、火災警報器の操作紐を使って警報器の壁面設置位置を決めることができ、設置作業が簡単にできる。

本発明の別の形態にあっては、壁掛け用の係止部を上端に備えた扁平箱型の本体の内部に、バッテリー、火災を検出する火災検出部、火災検出部で火災を検出した際に音声警報を出力させると共に点検スイッチの操作時に点検音声を出力させる音声警報部を設けた火災警報器に於いて、点検スイッチを所定時間以上操作し続けたことを検出して点検信号を出力する遅延回路部と、点検信号が出力された際に音声警報の音量レベルを下げて点検音声として出力させる音声レベル調整回路とを設けたことを特徴とする。

このように本発明の火災警報器は、点検スイッチを一定時間以上操作し続けなければ点検動作が行われないため、不必要なスイッチ操作による動作を防止し、点検動作によるバッテリーの消耗を防いでバッテリー寿命を長くする。

また点検動作にあっては、火災警報と同じ警報音声を１フレーズ出力させるが、このときの音量レベルを例えば半分以下というように下げておくことで、例えば月１回といった頻度で点検動作が行われても、そのためのバッテリーの消耗を必要最小限に抑えてバッテリー寿命を長くする。

本発明の火災警報器にあっては、操作紐を所定時間以上引き続けないと点検動作は行われず、操作紐を不用意に引いたとしても点検動作、即ち音量を下げた警報音声の出力は行われず、無駄な点検動作を回避できる。

本発明は、バッテリーと、間欠的に発光駆動する発光素子からの光の煙による散乱光を受光素子で受光した後に増幅して受光レベルが閾値を越えたとき火災を検出する火災検出部と、火災検出部で火災を検出した際に音声警報を出力させると共に点検スイッチの操作時に点検音声を出力させる音声警報部を備えた火災警報器のバッテリー寿命設定方法を提供する。

このバッテリー寿命設定方法は、
バッテリーの容量を、通常監視のため消費する第１バッテリー容量、火災警報のために消費する第２バッテリー容量、及び点検とその他のために消費する第３バッテリー容量に配分し、
第１バッテリー容量の割当配分に基づいてバッテリー寿命を５年以上とするように通常監視状態で動作する回路の消費電流を設定したことを特徴とする。

このバッテリー容量の配分の好適な例としては、通常監視のため消費する第１バッテリー容量をバッテリー容量全体の６０％乃至７０％、火災警報のために消費する第２バッテリー容量をバッテリー容量全体の２０％乃至２５％、及び点検とその他のために消費する第３バッテリー容量をバッテリー容量全体の残り容量に配分する。

このように本発明は、火災警報器につき定常的に動作する回路部と、火災警報時に動作する回路部と、点検その他のために動作する回路部とに分け、このうちの通常監視のために消費する第１バッテリー容量を例えばバッテリー容量全体の６０％乃至７０％とすることで、最低５年のバッテリー寿命を保証することができる。

これは５年という期間に火災警報が実際に行われた場合のバッテリー寿命であり、通常であれば火災は起きないことから火災警報のために配分されたバッテリー容量は通常監視のために使用でき、この結果、火災警報がなければ、実際には６年乃至７年といったバッテリー寿命が保証される。

本発明のバッテリー寿命設定方法にあっては、更に、
第１バッテリー容量を、発光素子の発光駆動に消費する第４バッテリー容量、受光出力の増幅に消費する第５バッテリー容量、及びその他で消費する第６バッテリー容量に配分し、
第４バッテリー容量の配分に対しバッテリー寿命を５年以上とするように発光素子を所定パルス幅で間欠発光させる発光周期を設定することを特徴とする。

この第１バッテリー容量の配分の好適な例としては、発光素子の発光駆動に消費する第４バッテリー容量を第１バッテリー容量の１５％乃至２０％、受光出力の増幅に消費する第５バッテリー容量を第１バッテリー容量の６０％乃至７０％、及びその他で消費する第６バッテリー容量を第１バッテリー容量の残り容量に配分することを特徴とする。

本発明の火災警報器は、発光素子を間欠的に発光駆動して火災を検出する散乱光式煙検出を行っており、発光素子の発光パルス幅は受光素子及び受光回路の応答特性により一定のパルス幅に決まるが、発光周期は発光駆動の消費電流を低減させるためのパラメータとして変化させることができる。

勿論、発光周期を長くとれば、その分、平均的な消費電流は減少してバッテリー寿命を長くできるが、発光周期が長いということは、火災検出の時間遅れが大きくなり、発光周期の長さには例えば１５秒を超えないといった制約を満たさなければならない。つまり火災監視のためには発光周期は短いほうが良く、バッテリー寿命のためには発光周期は長いほう良い。

このような相反する条件のもとに、本発明は、発光駆動ために配分されるバッテリー容量に基づき、少なくとも５年以上というバッテリー寿命を保証するに必要な発光周期を適切に決めることができる。

本発明の火災警報器は、火災を監視しようとする部屋の壁面に設置して使用することができ、例えば天井面から１５〜５０ｃｍ程度離れた壁面に取り付ければよく、取り付け方は、壁にビスやフックをつけ、これに火災警報器上部の係止部を嵌めるという簡単な作業で済む。このため最初の設置は勿論のこと、使用中に監視する部屋を変えたい場合にも、簡単に付け替えができる。

また本発明の火災警報器は、試験部にノンロックタイプの点検スイッチを設け、点検スイッチの操作紐を本体の下端中央から引き出し、壁面に取り付けた状態での点検スイッチの操作が簡単にできるようにしており、操作紐を引くことによって、日常的な正常動作の確認、火災警報時の警報停止、表示灯点滅時のローバッテリー警報といった各種の警報に伴う操作を簡単にできる。

また本発明によれば、動作を確認するための点検において、点検スイッチを所定時間操作し続けないと点検動作が行われないため、点検を意図せずにスイッチを操作した場合の無駄な点検動作をなくし、不要な点検によるバッテリーの消耗を防ぎ、バッテリー寿命を長くすることができる。また点検時の音声警報として、火災警報の音声警報の音量レベルを下げて警報することで、点検警報における消費電流を低減してバッテリー寿命を延ばすことができる。

また本発明のバッテリー寿命設定方法にあっては、定常的に動作する回路部と、火災警報時に動作する回路部と、点検その他のために動作する回路部とに火災警報器を分け、このうち通常監視のために消費するバッテリー容量をバッテリー全体の６０％乃至７０％とすることで、最低５年のバッテリー寿命を保証することができる。

また、最低５年のバッテリー寿命は火災警報が行われた場合のバッテリー寿命であり、通常であれば火災は起きないことから、実際には６〜７年以上といったバッテリー寿命が保証され、発光素子を間欠的に発光駆動している散乱光式煙検出を行うこの種の火災警報器としては、従来では実現不可能と思われる限界を超えたバッテリー寿命を実現することができる。

このような５年を超えるバッテリー寿命により、例えば高齢者世帯に本発明の火災警報器を設置した場合、事実上バッテリー交換を必要とすることなく長期間に亘り安定した火災監視を保証し、万一、火災が発生したような場合には確実に警報し、死傷者を出すような甚大な被害を未然に防止することができる。

更に、バッテリー容量の配分として、通常動作している回路部に対するバッテリー容量についてバッテリー寿命を５年以上とするように発光素子の最適な発光周期即ち火災検出遅れを生ずることなくバッテリー寿命５年以上を保証する発光周期を適切に決めることができる。

図１は本発明による火災警報器の実施形態を示した説明図であり、本発明の火災警報器を壁面に取り付けた状態と、内蔵されているバッテリー及びバランサーを示している。ここで図１（Ａ）が正面図、図１（Ｂ）が側面図である。

図１において、本発明の火災警報器は、警報器本体１が表カバー２と裏カバー３で構成されており、警報器本体１の上部即ち裏カバー３の上部に壁掛用の取付穴５を備えた係止部４を一体に形成している。表カバー２の上部には皿状に突出してチャンバー収納部６が形成されており、チャンバー収納部６の周囲には複数の煙流入口７が開口されている。

チャンバー収納部６は、表カバー２の設置状態で天井面に近くなる上部の位置に設けられている。このようにチャンバー収納部６を垂直方向に配置した場合、火災による煙は天井面に沿って広がった後に、壁面に沿って下降するように流れ、この煙の動きに対しチャンバー収納部６が同じく垂直方向に配置されてその周囲に複数の煙流入穴７を開口しているため、煙に対しより適切に検出することができる。

この点ついて、本発明の火災警報機器１を天井面設置としたものと壁面設置としたものについて比較実験を行ったところ、壁面設置の方が早く火災を検出することができており、本発明による壁面設置の火災警報器１が煙をより適切に検出することが確認されている。

更に、具体的に説明する。住宅内における火災において、寝たばこが主要因の一つにあげられている。寝たばこによる火災は、例えば座布団や布団に着火し、初期状態では所謂燻焼火災と呼ばれる状態になる。即ち、燻焼火災は、酸素の供給が制限された状況で火災が進行する為、熱量が少なく、煙が燻った状態で、白煙を発生するという特徴がある。また、燻焼火災は不完全燃焼に起因する、COをはじめとする有毒な燃焼ガスを発生し、これが人的被害をもたらす原因ともなっている。

住宅においては、一般的なオフィスビルの部屋等と比較して居住空間が狭く、上述の燻焼火災が発生した場合も、煙の流動パターンが異なる。つまり、燻焼火災が住居で発生した場合は、次のようなケースが想定される。

（１）煙が天井に上がりにくく、下から徐々に上方へ煙が移動するケース。言い換えれば、火災発生当初では、下方で煙濃度が高く、徐々に上方の煙濃度が高くなるケース。この場合は、天井面に感知器を付けている場合より、壁面に感知器を付けている方が初期火災の検出に有効である。

（２）煙が天井面に上がったものの、天井面が冷えている場合等の条件で、天井面の直下に空気の層が生成され、煙が天井に上がったとしても、火源の熱量によっては天井面には到達しにくく、火災により生じた煙が天井の空気層の下を這い、その後煙は壁面を伝わって下降してくるケース。この場合は、煙感知器を壁面に取り付け下降してくる煙を検出することで、住宅内で想定される燻焼火災をより有効に検出できる。

一方、壁面も温度により空気層が生成させるケースがあり、チャンバー収納部6を所定の距離壁面から離すことで、燻焼火災に対してはより有効であることはいうまでもない。

また表カバー２には表示灯１０と内部にスピーカーを配置した音響孔１１が形成されている。更に、警報器本体１の下部中央からは警報停止及び点検に使用する操作紐８が引き出され、操作紐８の先端には指をかけるためのリング９が装着されている。

本発明の火災警報器は、図１（Ｂ）のように、部屋の壁面１５に取り付けた例えばビス１２に対し、係止部４の取付穴５を嵌め入れることで取り付けることができる。

このような壁面１５に対する本発明の火災警報器の取付位置としては、天井面に対し１５ｃｍから５０ｃｍまでの範囲に取り付けることが望ましい。また、取付場所の近くに家具やエアコン、更には照明器具がないことが望ましく、これらがある場合には６０ｃｍ以上離して取り付けることが望ましい。

警報器本体１の内部にはバッテリー１３が収納されている。バッテリー１３は内部の回路基板の設置スペースの関係で、上部の係止部４における取付穴５を通る垂線の例えば正面から見て右側に収納されている。このようにバッテリー１３が警報器本体１の右側に収納されている場合、そのままではバッテリー１３の重量により、ビス１２に対する取付穴５を支点に一点で支持された警報器本体１は左側に傾いて取り付けられてしまう。

そこで本発明にあっては、バッテリー１３の収納側に対する反対側の位置に、バッテリー１３と同等の重さを有するバランサー１４を収納し、壁面１５に対する取付状態でバランスがとれるようにしている。

尚、係止部４は裏カバー３に一体に形成しているが、表カバー２が裏カバー３を覆う形状の場合は、表カバー２に係止部を設けてもよい。

図２は本発明の火災警報器における点検操作の説明図である。図２において、本発明の火災警報器の点検は、警報器本体１の下部中央から引き出している操作紐８に設けたリング９を指で押さえて矢印のように下方に引くことで、内蔵したスピーカーより予め決められた点検用の音声メッセージ、例えば火災警報時に対し音量が半分程度に抑えられた火災警報メッセージ「ウーウー、火事です、火事です、ウーウー」が出力される。

図３は、図２のリング９を指で引くことで操作紐８を介して操作される内蔵された点検スイッチ１８の説明図である。点検スイッチ１８はノンロックタイプのスイッチであり、警報器本体１内の回路基板上に実装されており、点検スイッチ１８に対し上部にレバー１９が左側を固定して配置され、レバー１９の右側に操作紐８の先端が結び付けられている。

このため、リング９を押さえて操作紐８を図２のように下側に引くと、レバー１９が左側を支点に押し下げられて点検スイッチ１８のスイッチノブを押圧することで、スイッチ接点をオンすることができる。

このような内蔵した点検スイッチ１８を操作する図２のような点検操作において、本発明にあっては図１に示したように、内蔵しているバッテリー１３に対し同程度の重さを持つバランサー１４を反対側に配置して、上部の係止部４のビス１２による一点の支持に対し左右のバランスをとって警報器本体１を壁面に取り付けており、警報器本体１が取付状態で傾いていないため、リング９を指で押さえて操作紐８を下側に引くと、係止部４の取付穴を通る垂線はほぼ操作紐８の引出し方向を通っており、これによってリング９により操作紐８を引いても警報器本体１が左右に振れることなく、ビス１２に対する係止部４の一点支持に対し適切に、操作紐８を引くことによる点検操作を行うことができる。

ここで図１にあっては、火災警報器本体１からの操作紐８の長さを短くした場合を例にとっているが、操作紐８の長さを、天井面から警報器を設置する壁面位置までの長さとしても良い。本発明の警報機本体１は天井面に対し１５ｃｍから５０ｃｍまでの範囲に取り付けることが望ましいことから、操作紐８の長さ例えば５０ｃｍとしておき、この操作紐１の先端を天井面に合せ、操作紐８により逆さに吊り下げられている警報器本体１を壁面に合せ、設置位置を決める。これによりメジャーを使った寸法取りを必要とすることなく、現場での壁面に対する取付作業が簡単にできる。

また火災警報器本体１の裏カバー３の壁掛面に面ファスナー雄材又は面ファスナー雌材を両面テープや接着剤などで固着し、壁面側に警報器側に対応した面ファスナー雌材又は面ファスナー雄材を設けておくことで、面ファスナーを使って壁面に取り付けるようにしても良い。この面ファスナーを使用した取付は、必要に応じて居住者が本発明の火災警報器の設置場所を移し換えて使用したい場合に、専門業者による最初の設置作業の際に、天井面から定まる正しいの位置に面ファスナーの片面を装着しておけばよく、居住者が簡単に移し換えすることができる。

図４は本発明の火災警報器の裏面におけるバッテリー収納構造を示した説明図である。図４において、裏カバー３の下部左側をほぼ矩形に開口した表カバー２側の内面にはバッテリー収納部２０が形成されている。このバッテリー収納部２０のサイズは、本発明で使用するバッテリー１３のサイズに対し、ある程度の隙間をもって収納可能な十分な大きさを持っている。

本発明で使用するバッテリー１３としては、市販の乾電池ではなく電源容量の大きなリチウムバッテリーのパックを使用している。このバッテリー１３として使用するリチウムバッテリーパックは製造メーカーによってバッテリーサイズに多少のばらつきがある。

このようなリチウムバッテリーパックのサイズに多少のばらつきがあっても、本発明の火災警報器で使用するため、サイズ的に余裕を持ったバッテリー収納部２０を形成している。またバッテリー収納部２０は収納するバッテリー１３に対しサイズ的に余裕があり、そのままでは隙間を生ずることで、内部の収納状態でバッテリー１３が、がたつくことになる。

そこで、バッテリー収納部２０の表カバー裏面側に弾力性のある緩衝部材を用いたクッション２１を配置し、バッテリー１３を収納した状態でクッション２１によりバッテリー１３の動きを防ぐようにしている。バッテリー１３は、先端にプラグ２３を備えた電源線が引き出されており、このプラグ２３をバッテリー収納部２０に形成しているコネクタ２４に接続することで、内部回路にバッテリー電圧を供給することができる。

図５は本発明の火災警報器におけるバッテリー１３の収納状態である。バッテリー収納部２０に収納されたバッテリー１３は上下左右に隙間を持っているが、内部に設けられたクッション２１に押し当てられることで、がたつきが防止されている。この状態でバッテリー収納部２０の開口部にバッテリーカバー２６を装着し、通し孔２６ａを通してネジ孔２７にビスをねじ込むことで固定される。

図６は本発明の火災警報器における表カバーの裏面と内蔵される回路基板を示した説明図である。図６において、表カバー２の上部には、外部に皿状に突出したチャンバー収納部６が形成されており、チャンバー収納部６の外周部分には煙流入口７が複数形成されている。

また表カバー２の内側にはクッション２１を備えたバッテリー収納部２０が形成され、バッテリー収納部２０は上部の隔壁２０ａと中央の隔壁２０ｂにより仕切られている。このバッテリー収納部２０の右側にはスピーカー２２が組み込まれている。またスピーカー２２の右下にはバランサー１４が設けられている。

回路基板１６には本発明の火災警報器の回路が実装され、更に検煙チャンバー１７を、表カバー２のチャンバー収納部６の内側に位置する上部に固定している。また回路基板１６の下側には点検スイッチ１８が設けられ、点検スイッチ１８に対し左側で固定して設けたレバー１９に、リング９を備えた操作紐８の先端を結び付けている。

図７は図６の回路基板１６に取り付けている検煙チャンバーの組立分解図である。検煙チャンバー１７は、回路基板１６に固定されるチャンバーベース２８、防虫網３１、及び周囲にラビリンス３３を形成したチャンバーカバー３２で構成される。

チャンバーベース２８には発光部２９と受光部３０が設けられており、両者の光軸は例えば７０°の構成角をもって配置されており、発光部２９からの光が流入した煙に当たって生ずる散乱光を受光部３０で受光する散乱光式の検出構造を設けている。

図８は本発明の火災警報器における回路構成の実施形態を示した回路ブロック図である。図８において、本発明の火災警報器回路は、火災検出部１００Ａと音声警報部１００Ｂとに大別される。

火災検出部１００Ａは、リチウム電池を用いたバッテリー１３、定電圧回路３６、イニシャルリセット回路３７、発振回路３８、分周回路３９，４０、単安定マルチ回路４１、光源駆動回路４２、赤外ＬＥＤ４３、フォトダイオード４４、散乱光検出回路４５、火災信号出力蓄積回路４６、電池電圧低下監視回路４７、ラッチ回路４８、警報音停止タイマー回路４９、表示及び移報回路５０、表示用ＬＥＤ５２、移報用コネクタ２５で構成される。

これに対し音声警報部１００Ｂ側は、ノンロックタイプの点検スイッチ１８、音声制御回路５３、遅延回路５４、音声回路用定電圧回路５５、音声合成ＩＣ回路５６、音声増幅回路５７、コネクタ５８、スピーカー２２、音声レベル調整回路５９、音声メッセージ選択制御回路６０及びビジー信号制御回路６１で構成される。

このような本発明の回路構成にあっては、リチウム電池を用いたバッテリー１３を電源として、火災による煙の発生を検出して表示用ＬＥＤ５２を点灯すると同時にスピーカー２２から火災を示す音声警報を発する。この火災警報状態で点検スイッチ１８の操作紐を引いて作動させると、警報出力が停止する。検煙チャンバー内に煙が残っている場合には、警報停止から約６分後に再び火災警報を発する。

また、通常の監視状態で点検スイッチ１８の操作紐８を引いて作動させると、スピーカー２２から音量がほぼ半分に抑えられた火災メッセージが、警報器が正常であることを示す点検結果の音声応答として出力される。

更に、通常の監視状態において、バッテリー１３からのバッテリー電圧が低下すると、表示用ＬＥＤ５２が点滅する。そのとき点検スイッチ１８の操作紐を引いて作動させると、スピーカー２２から有効期限を確認するための音声メッセージが出力される。

なお、点検スイッチ１８の操作紐を引いて音声制御回路５３を動作させるためには、遅延回路５４の遅延時間で決まる一定時間を超えてオンするように操作紐を引く。

次に図８の本発明による火災警報器の回路構成と、その動作の詳細を説明すると、次のようになる。

本発明の火災警報器の電源として使用されるバッテリー１３は、リチウム電池を使用している。このリチウム電池としては、例えば公称電圧３Ｖ、公称容量１６００ｍＡＨの高容量円筒形リチウム１次電池を２本、直列接続した組電池で構成され、公称電圧６Ｖがコネクタ２４から出力される。

コネクタ２４によるバッテリー１３の接続が行われると、各回路部に電源が供給される。通常の監視状態にあっては、定電圧回路３６から４Ｖ定電圧が供給されて各回路が動作する。

まずイニシャルリセット回路３７が動作し、分周回路３９，４０、警報音停止タイマー回路４９、電池電圧低下監視回路４７、ラッチ回路４８及び火災信号出力蓄積回路４６をリセットする。

発振回路３８は、本発明の火災警報器における約２．８秒周期の基本クロックのパルスを出力する。発振回路３８からの基本クロックは分周回路３９で分周された後、更に分周回路４０で分周される。

分周回路３９は約２．８秒の分周パルスを出力する。また分周回路４０は分周回路３９の分周パルスを４分周するもので、約２．８秒×４分周＝１１．２秒の周期の長い分周パルスを出力する。

分周回路４０の出力は単安定マルチ回路４１に入力される。単安定マルチ回路４１は１１．２秒周期でトリガされ、例えば８２μｓのパルス幅を持つパルスを光源駆動回路４２に出力する。光源駆動回路４２は単安定マルチ回路４１からのパルスを受けて、１１．２秒周期ごとに８２μｓに亘り赤外ＬＥＤ４３を間欠的に発光駆動する。

一方、単安定マルチ回路４１の出力は電池電圧低下監視回路４７にも与えられており、光源駆動回路４２と同期し、１１．２秒周期で８２μｓだけ起動し、そのときのバッテリー１３からの電池電圧が規定電圧以下であるか否か監視し、監視結果はラッチ回路４８に入力されてラッチされる。

ラッチ回路４８に入力された電池電圧低下監視回路４７の出力は単安定マルチ回路４１の出力パルスの立ち上がりで読み込まれ、正常監視時、ラッチ回路４８の出力はＬレベルであるが、電池電圧が規定電圧以下になったときラッチ回路４８の出力は反転してＨレベルとなり、このＨレベルの出力を保持した瞬間に表示及び移報回路５０の表示用ＬＥＤ５２を点灯し、以後は分周回路４０の分周パルスが出力される約１１．２秒周期で間欠的に表示用ＬＥＤ５２を点灯する動作を繰り返す。

散乱光検出回路４５は、光源駆動回路４２により赤外ＬＥＤ４３を約１１．２秒周期で８２μｓに亘り発光駆動する毎に、チャンバー内に流入した煙による散乱光のフォトダイオード４４による受光出力を増幅し、規定濃度以上の煙があれば火災信号を火災信号出力蓄積回路４６に出力する。

火災信号出力蓄積回路４６は、赤外ＬＥＤ４３の発光駆動に同期して２回以上連続して火災による煙を検出すると、火災信号を表示移報回路５０及び音声制御回路５３に出力する。

表示及び移報回路５０は、火災信号出力蓄積回路４６からの火災信号により表示用ＬＥＤ５２を点灯し、更に移報用のフォトカプラを駆動し、移報用コネクタ２５に対する外部装置の信号線接続があるときには移報信号を送出するようになる。音声制御回路５３は火災信号出力蓄積回路４６からの火災信号により動作する。まず音声回路用定電圧回路５５を起動し、音声合成ＩＣ回路５６及び音声増幅回路５７に電源を供給する。

音声合成ＩＣ回路５６は、火災信号出力蓄積回路４６からの火災信号と分周回路３９からの約５．６秒周期のパルスにより音声制御回路５３から周期的にトリガされ、内部のＲＯＭに書き込まれた音声データをＤＡ変換して出力する。この音声データは例えば「ウーウー、火事です、火事です、ウーウー」を反復して出力する。音声合成ＩＣ回路５６からの音声信号は音声増幅回路５７で電力増幅され、スピーカー２２を駆動する。

ビジー信号制御回路６１は、音声合成ＩＣ回路５６からのビジー信号の出力を受けて、音声増幅回路５７のオン、オフ動作を制御し、音声信号出力の起動時と停止時のノイズを低減させる。更にビジー信号制御回路６１は、通常の監視状態における点検スイッチ１８の操作時に、点検スイッチ１８からのスイッチ信号の立ち下がりにより音声信号を１回出力して停止するように制御する。

音声レベル調整回路５９は、音声合成ＩＣ回路５６に対する基準端子電圧の調整により音量出力を可変設定する。即ち、火災時にはＨレベル出力を生ずることで、音声合成ＩＣ回路を７０ｄＢ以上の音量で出力させる。

散乱光検出回路４５は、検煙チャンバーに流入する煙が規定値以下の濃度になると火災信号の出力を停止し、表示及び移報回路５０が表示用ＬＥＤ５２を消灯し、移報用コネクタ２５からの移報出力を停止する。同時に音声回路用定電圧回路５５が停止制御され、スピーカー２２からの警報音声を停止し、通常の監視状態に戻る。

警報音停止タイマー回路４９は、火災信号の出力中に点検スイッチ１８を操作すると、分周回路４０の分周パルスを例えば３２カウントする約６分の間、音声制御回路５３による音声回路用定電圧回路５５の電源供給を停止することで、火災信号による音声警報を停止させる。この間に継続して火災信号が出力されていると、警報音停止タイマー回路４９によるカウントで６分が経過した時点で再び警報音が出力され、火災信号が停止していれば警報音は出力されずに監視状態に戻る。

通常の監視時に点検スイッチ１８を操作したときには、音声制御回路５３が音声回路用定電圧回路５５を起動すると同時に、音声レベル調整回路５９に対する電池電圧の正常値に基づくラッチ回路４８の出力がＬレベルであることを条件に、音声レベル調整回路５９は音声合成ＩＣ回路５６を火災時の警報音量よりも低いレベルで「ウーウー、火事です、火事です、ウーウー」の音声警報を１フレーズ出力させた後、ビジー信号制御回路６１に対するビジー信号の出力で音声警報の出力を１回で停止させる。

電池電圧低下監視回路４７でバッテリー１３の電源電圧が規定電圧以下であることが検出された場合には、ラッチ回路４８の出力がＨレベルとなり、表示及び移報回路５０は表示用ＬＥＤ５２を光源駆動回路４２の発光周期と同じ単安定マルチ回路４１の出力により約１１．２秒周期で点滅させる。

この電池電圧低下の検出状態で点検スイッチ１８を操作すると、ラッチ回路４８からのＨレベル出力に基づき音声制御回路５３は、音声メッセージ選択制御回路６０に対し電池電圧低下警報用のメッセージ選択を行わせると共に、音声レベル調整回路５９の音声レベルを低いレベルに設定させ、火災時の警報音よりも低いレベルで例えば「ピピ、有効期限を確認してください。」のメッセージを出力させ、音声合成ＩＣ回路５６からのビジー信号によりビジー信号制御回路６１で電池電圧低下警報の１回の音声出力後に音声増幅回路５７をオフして、メッセージを停止させる。

このため電池電圧の低下が深夜の睡眠中に検出されても、その時点では表示用ＬＥＤ５２２を点滅して知らせるだけであり、警報音を出さないので睡眠中に居住者が不必要に起されることはない。そして居住者が表示用ＬＥＤ５２の点滅に気づいて操作紐を引くと、このとき初めて電池電圧低下警報用の音声メッセージの出力が行われ、ローバッテリーを知ることができる。

図９は図８の回路構成による本発明の火災警報器の動作を示したタイムチャートである。

図９において、図９（Ａ）は煙濃度、図９（Ｂ）は赤外ＬＥＤ４３の発光、図９（Ｃ）は表示用ＬＥＤ５２の表示、図９（Ｄ）は音声合成による警報音、図９（Ｅ）は点検スイッチの操作、図９（Ｆ）は移報用コネクタ２５による外部出力、更に図９（Ｇ）はバッテリー１３からの電池電圧を示している。

図９において、バッテリー１３をコネクタ２４により火災警報器に接続して電源供給が行われると動作状態となり、赤外ＬＥＤ４３が約１１．２秒周期で８２μｓ駆動される間欠発光が行われる。

このような通常の監視状態における時刻ｔ１で点検スイッチ１８を操作すると、火災時の警報音より低い音量で「ウーウー、火事です、火事です、ウーウー」が１回出力され、この音声出力が出ることで、本発明の火災警報器が正常に動作することが確認できる。このような通常時における点検は例えば月１回行うことを予定している。

続いて、火災により煙濃度に変化が見られ、時刻ｔ２で煙濃度が火災検出の設定点を超えた後、次の発光ＬＥＤの発光タイミングとなる時刻ｔ３で再び設定点を超え、２回煙検出が設定点を超えると火災信号が出力され、「ウーウー、火事です、火事です、ウーウー」の警報音が反復され、同時に表示用ＬＥＤ５２を点灯し、また移報用コネクタからの外部出力を行う。その後に煙濃度が設定点を下回って時刻ｔ４で火災信号の出力が停止し、警報音の停止と表示用ＬＥＤ５２が消灯する。

その後、時刻ｔ５で再び煙濃度が設定点を超え、時刻ｔ６で継続する２回の検出が行われると、再度火災信号が出力され、表示用ＬＥＤ５２が点灯し、また警報音の出力及び移報用コネクタからの外部出力が行われる。

この時刻ｔ６からの火災状態において、例えば時刻ｔ７で点検スイッチ１８を操作したとすると、警報音停止タイマー回路４９の動作により例えば６分間、警報音の出力が停止される。そして６分を経過し、このとき煙濃度が設定点を超えた火災状態であれば、再び時刻ｔ８より警報音の出力が行われる。

更に、その後に煙濃度が設定点を下回る時刻ｔ９のタイミングで火災信号が停止し、表示用ＬＥＤ５２の消灯、警報音の停止及び移報用コネクタからの外部出力が停止される。

なお、時刻ｔ６で再度火災信号が出力されて警報音が出力された場合、一定時間後に再開することなく警報音に止めておきたい場合には、点検スイッチ１８を継続的に作動させればよい。

この警報音の継続停止のための点検スイッチ１８の作動継続は、例えば図１の操作紐８に設けたリング９に少し重い物、例えばハンガーを吊り下げればよい。また操作紐８が長い場合には、操作紐８を引いて点検スイッチ１９を作動させた状態で、操作紐８を火災警報器本体１に緩まないように巻き付けておけば良い。

また音声制御回路５３は、点検スイッチ１８の操作よる警報器正常の音声メッセージ出力が短時間に連続して行われた場合、電池消耗の増加を示す注意警報を音声メッセージで出力するようにしても良い。これにより子供達が面白半分に操作紐を引いて遊ぶような場合に、注意を促していたずらを抑止させることができる。

ここで本発明の火災警報器にあっては、公称電圧３Ｖ、公称容量１６００ｍＡＨのリチウム電池を２本、直列接続した組電池で、公称電圧６Ｖを出力させることで、電池寿命として５年を保証している。このような長期間に亘る電池寿命を実現するため、本発明にあっては次のような消費電流を節減するための手法をとっている。
（１）光源駆動回路４２による赤外ＬＥＤ４３の発光周期を約１１．２秒と十分に長く取り、発光消費電流を低減している。
（２）点検時の音声出力を火災時の警報音量より低くし且つ１回の出力とすることで、消費電流を低減する。
（３）音声回路用電圧回路５５を別に設け、音声警報が必要な際にのみ音声回路用の電源電圧を供給し、通常時における音声警報のための消費電流をなくして総合的な消費電流を低減する。

次に本発明の火災警報器におけるバッテリー寿命設定方法を説明する。図１０は本発明の火災警報器におけるバッテリー容量の配分を示した説明図である。

図１０において、本発明のバッテリー１３として使用するリチウム電池は公称電圧６Ｖ、公称容量１６００ｍＡＨであり、本発明の火災警報器にあってはバッテリー１３の容量を通常監視のために消費する通常監視バッテリー容量（第１バッテリー容量）７０、火災警報のために消費する火災警報バッテリー容量（第２バッテリー容量）７１及び、点検その他のために消費する点検バッテリー容量（第３バッテリー容量）７２に分けて配分している。

ここで通常監視バッテリー容量７０が配分される図８の火災警報器における回路は、通常時に動作しているイニシャルリセット回路３７、定電圧回路３６、発振回路３８、分周回路３９，４０、単安定マルチ回路４１、光源駆動回路４２、散乱光検出回路４５、電池電圧低下監視回路４７であり、そのうち最も消費電流が大きいのは光源駆動回路４２と散乱光検出回路４５である。

本発明の火災警報器にあっては、図８の各回路部それぞれについて消費電流を必要最小限とする最適な回路構成を採用している。この消費電流を最小限とする回路構成のもとに、通常時に動作している回路部の消費電流は約３６０ｍＡであり、この消費電流のほとんどは、約１１秒の周期でパルス幅約８０μｓで赤外ＬＥＤ４３を発光駆動する発光駆動回路４２と、煙による散乱光を受光してフォトダイオード４４の受光出力を増幅している散乱光検出回路４５による。この消費電流３６０ｍＡは発光駆動時の消費電流であり、これを時間的に平均した消費電流は例えば２０μＡとなる。

次に火災警報バッテリー容量７１が配分される火災警報時に動作する回路としては、通常時に動作する回路に加え、火災信号出力蓄積回路４６、表示及び移報回路５０、音声制御回路５３、音声回路用定電圧回路５５、音声合成ＩＣ回路５６、音声増幅回路５７、音声レベル調整回路５９、音声メッセージ選択制御回路６０、ビジー信号制御回路６１である。このような火災警報時に動作する回路部の消費電流は約２５０ｍＡである。

更に、通常時において本発明の火災警報器は月１回の点検を行うことを予定している。この点検時にあっては、通常時に動作している回路に加え、火災警報時と同様に音声警報部側が動作するが、音量レベルは例えば半分に下げられていることから、約１２５ｍＡの消費電流が流れる。

この点検の際の音声警報出力による消費電流は音声警報の１回の出力に約５秒を要し、これが月１回行われることから、平均電流として見ると約０．２５μＡの平均消費電流となる。この点検の際の動作は、図１０の点検バッテリー容量７２の配分を受ける。

更に点検バッテリー容量７２の配分の中には、電池電圧の低下を検出して警報する回路部の動作が含まれる。この電池電圧の低下は、電池電圧低下検出回路４７、ラッチ回路４８、表示及び移報回路５０が動作し、約１１秒周期で表示用ＬＥＤ５２を約４０ｍｓ点灯する動作を繰り返し、表示用ＬＥＤ５２を点灯した際の消費電流は約１８ｍＡである。

このような図８の火災警報器の回路部に対応して、図１０のように配分されるバッテリー容量の具体例としては、通常監視バッテリー容量７０としてバッテリー全容量の６０％〜７０％を配分し、火災警報バッテリー容量７１としてバッテリー全容量の２０％〜２５％を配分し、点検バッテリー容量７２として残りのバッテリー容量を配分する。

図１０の例では、通常監視バッテリー容量７０として全体の６０％となる９６０ｍＡＨを配分し、火災警報バッテリー容量７１としてバッテリー全容量の２５％となる４００ｍＡＨを配分し、更に残りの点検バッテリー容量７２としてバッテリー全容量の１５％となる２４０ｍＡＨを配分している。

このようなバッテリー容量の配分において、本発明の火災警報器に要求されるバッテリー寿命５年以上を実現するバッテリー配分は通常監視バッテリー容量７０により決まることになる。そこで、バッテリー全容量の６０％となる９６０ｍＡＨを通常監視バッテリー容量７０に割り当てた場合を例にとってバッテリー寿命を算出すると次のようになる。

まず通常監視の回路部における消費電流をｉ、バッテリー寿命年数をＡとすると、割当バッテリー容量Ｂとの間には次式の関係がある。
（消費電流ｉ）×（バッテリー寿命年数Ａ）＝（割当バッテリー容量Ｂ）
（１）

したがって、バッテリー寿命年数Ａは次式で与えられる。
（バッテリー寿命年数Ａ）＝（割当バッテリー容量Ｂ）／（消費電流ｉ）
（２）

ここで、通常監視バッテリー容量７０として割り当てられた９６０ｍＡＨをμＡと秒の単位で表すと次のようになる。
（割当バッテリー容量Ｂ）＝９６０ｍＡＨ
＝（９．６０×１０⁵）μＡ×６０秒×６０分
＝３．４５６×１０⁹μＡＳ

ここで図９に示した通常監視バッテリー容量７０の割当対象となる通常動作時の回路部の消費電流ｉは、ｉ＝２０μＡであったとすると、（２）式からバッテリー寿命年数Ａは次式で与えられる。
（バッテリー寿命年数Ａ）
＝（割当バッテリー容量Ｂ）／（消費電流ｉ）
＝（３．４５６×１０⁹μＡＳ）／（１１μＡ）
＝３．１４２×１０⁸秒
＝（１．７２８×１０⁸秒）／（６０秒×６０分×２４時間×３６５日）
＝（１．７２８×１０⁸秒）／（３．１５３６×１０⁷秒）
＝５．４７９年

なお、この通常時に動作する回路部における消費電流ｉは、光源駆動回路４２が赤外ＬＥＤ４３を約１１秒周期でパルス幅８２μｓに亘り間欠的に発光駆動していることから、このときの消費電流を時間平均して、他の通常時に動作している回路部の消費電流と合わせた値として求めている。

例えば発光駆動回路４２が赤外ＬＥＤ４３の発光駆動で流れる電流は約３６０ｍＡである。この消費電流について平均電流を求めてみると、パルス幅を８２μｓ、周期を１１．５６ｓとすると、２．５４μＡの平均電流が流れる。この光源駆動回路４２に流れる平均駆動電流に、散乱光検出回路４５の受光増幅器に経常的に流れる約１０μＡの消費電流を加え、更に発振回路３８から単安定マルチ回路４１に至る発振パルス系の回路の消費電流を加えると、通常時に動作している回路部の平均電流は約２０μＡとなっている。

このため本発明にあっては、バッテリー１３の容量１６００ｍＡＨのうちの例えば６０％となる９６０ｍＡＨを通常監視バッテリー容量７０に配分することで、通常監視のために動作している回路によるバッテリー寿命年数を例えば５．４７９年というように５年以上とすることができる。

このように通常監視のために動作している回路部のバッテリー寿命を５年以上とすることができれば、火災警報のための回路部については消費電流は大きいが火災そのものの発生頻度が極めて低いものであり、火災警報のために例えばバッテリー寿命５年の間に１回火災警報が行われるとしてバッテリー容量を配分するだけで、全体としてのバッテリー寿命５年以上を保証できる。

この点は点検動作及び電池電圧低下警報を含む回路部のバッテリー容量の配分についても同様であり、定常的に動作するのではなく点検操作という人為的な操作に伴うバッテリー容量の使用であることから、点検回数を十分に考慮したバッテリー容量を割り当てることで、通常監視のためのバッテリー容量によるバッテリー寿命５年以上に影響を及ぼすことはない。

これによって、本発明の火災警報器にあってはバッテリー寿命５年以上を保証することができる。また火災発生そのものが極めて低いことから、実際に設置した状態において火災がなかった場合には、図１０における火災警報バッテリー容量７１が全て通常監視バッテリー容量７０に配分されることとなり、実際のバッテリー寿命は６年から７年に延びることになる。

次に、図１０の通常監視バッテリー容量７０の割当てを受けて動作する光源駆動回路４２による赤外ＬＥＤ４３の電池寿命を５年以上とするための発光周期の設定方法を説明する。

図１０において、配分された通常監視バッテリー容量７０は、右側に取り出して示すように、赤外ＬＥＤ４３の発光駆動に消費する発光駆動バッテリー容量（第４バッテリー容量）７３、フォトダイオード４４からの受光出力の増幅に消費する受光増幅バッテリー容量（第５バッテリー容量）７４及びパルス発振系バッテリー容量（第６バッテリー容量）７５に配分される。

このような通常監視バッテリー容量７０の再配分において、具体的な配分容量の範囲としては、発光駆動バッテリー容量７３に通常監視バッテリー容量の１０％〜１５％を配分し、受光出力の増幅に消費する受光増幅バッテリー容量７４に通常バッテリー容量７０の６０％〜７０％を配分し、パルス発振系統バッテリー容量７５に２０％〜３０％を配分する。

例えば図１０の例では、発光駆動バッテリー容量７３に１２．５％となる１２０ｍＡＨを配分し、受光バッテリー容量７４に６２．５％となる６００ｍＡＨを配分し、更にパルス発振系統バッテリー容量７５に残り２５％となる２４０ｍＡＨを配分している。

ここで受光増幅バッテリー容量７４及びパルス発振系統バッテリー容量７５は、それぞれに対応した回路部、即ち受光増幅バッテリー容量７４については散乱光系回路４５が、またパルス発振系統バッテリー容量７５については発振回路３８から単安定マルチ回路４１に至る回路部が、常時バッテリーを消費しており、それぞれの回路の消費電流に依存して、バッテリー寿命５年を満足するようにバッテリー容量の割当てが行われている。

これに対し発光駆動バッテリー容量７３が割り当てられる発光駆動回路４２にあっては、赤外ＬＥＤ４３を発光周期Ｔ１で発光パルス幅Ｔ２をもって間欠的に発光駆動しており、発光パルス幅Ｔ２は赤外ＬＥＤ４３からのパルス光による散乱光を受光するフォトカプラ４４の受光特性に依存して、例えばＴ２＝８２μｓというように一義的に決まる。

これに対し発光周期Ｔ１は、発光周期を変えることにより平均消費電流を変化させることができ、したがってバッテリー寿命を調整するためのパラメーターとして変化させることができる。

即ち発光周期Ｔ１を長く取れば、その分平均消費電流は減少してバッテリー寿命を長くすることができる。しかしながら発光周期Ｔ１が長くなると、火災検出の時間遅れが大きくなる。したがって、発光周期Ｔ１は火災検出の時間遅れを損なわない限界時間以内であることが必要となる。この火災による検出遅れをなくすための発光周期の最大時間としては、通常、３０秒以内であり、例えば１５秒を超えないという制約をつけることになる。

したがって本発明にあっては、発光周期Ｔ１を火災検出遅れのない１５秒を超えない範囲で、バッテリー寿命５年以上を保証するように設定することになる。

図１１は発光駆動回路４２による赤外ＬＥＤ４３の駆動パルスを示している。即ち、光源駆動回路４２は周期Ｔ１ごとにパルス幅Ｔ２の発光駆動パルスを出力し、発光駆動パルスの消費電流はｉであり、これを周期Ｔ１について時間平均した平均電流はｉａとなっている。

このような図１１の発光駆動パルスにおいて、平均電流ｉａは次式で算出される。
ｉａ＝ｉ（Ｔ２／Ｔ１） （３）

このため発光周期Ｔ１は次式で与えられる。
Ｔ１＝ｉ（Ｔ２／ｉａ） （４）

一方、この発光駆動における平均電流ｉａとバッテリー寿命年数Ａ及び割当バッテリー容量Ｂとの間には次の関係式がある。
ｉａ×（バッテリー寿命年数Ａ）＝（割当バッテリー容量Ｂ） （５）

このため、割当バッテリー容量Ｂと要求されるバッテリー寿命年数Ａから、発光駆動における平均電流ｉａは次式で与えられる。
ｉａ＝（割当バッテリー容量Ｂ）／（バッテリー寿命年数Ａ） （６）

図８に示した本発明の光源駆動回路４２における消費電流ｉ及びパルス幅Ｔ２は次のようになる。
ｉ＝３６０ｍＡ＝３．６×１０⁵μＡ
Ｔ２＝８２μｓ＝８．２×１０¹μｓ

また本発明の火災警報器に要求されるバッテリー寿命年数Ａは５年であることから、これを秒で表わすと次のようになる。
（バッテリー寿命年数Ａ）
＝５年
＝（５年×６０秒×６０分×２４時間×３６５日）
＝１．５７７×１０⁸秒

また図１０で割り当てられたバッテリー容量ＢはｍＡと時間Ｈの単位であることから、これをμＡと秒の単位で表わすと次のようになる。
（割当バッテリー容量Ｂ）
＝１２０ｍＡＨ
＝１２０×６０秒×６０分＝４．３２×１０⁸μＡＳ

そこで（６）式により平均電流ｉａを算出すると次のようになる。
ｉａ＝（割当バッテリー容量Ｂ）／（バッテリー寿命年数Ａ）
＝（４．３２×１０⁸μＡＳ）／（１．５７７×１０⁸秒）
＝２．７４μＡ

このようにして得られた平均電流ｉａ＝２．７４μＡを（４）式に代入して発光周期ｔ１を求めると、次のようになる。
Ｔ１ ＝ｉ（Ｔ２／ｉａ）
＝（３．６×１０⁵μＡ）（８．２×１０¹μｓ／２．７４μＡ）
＝１．０７７×１０⁷μｓ
＝１０．７７秒

このようにして算出された発光周期Ｔ１＝約１１秒は、火災検出遅れの限界として決めた１５秒を超えておらず、発光周期Ｔ１の設定条件を満たしている。

このように本発明にあっては、発光駆動に必要なバッテリー容量の割当てを決め、このバッテリー容量の割当てに基づいて、要求されるバッテリー寿命年数を満足する発光周期を求めて設定することで、火災警報器のトータル性能として要求されているバッテリー寿命を５年以上とすることを保証することができる。

ここで、算出された発光周期Ｔ＝約１１秒については、そのまま使用してもよいが、ある程度の余裕を持たせるためにマージンとして１以上の係数を掛け合わせ、例えばマージンα＝１．１を掛け合せることで、Ｔ１＝１１．８５秒＝約１２秒に設定してもよい。

また発光駆動バッテリー容量の配分により、Ｔ１＝約１１秒とするバッテリー寿命５年を満足する発光周期が計算で得られた場合、火災検出遅れの限界である発光周期１５秒との間の適宜の周期を選択して設定しても良い。

なお上記の実施形態は壁掛け型の火災警報器を例にとるものであったが、本発明はこれに限定されず、バッテリーを内蔵し、火災検出の際に警報器自身で警報を行う簡易型の火災警報器であれば適宜の火災警報器につきそのまま適用することができる。また本発明は、その目的と利点を損なわない範囲で上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

本発明によるバッテリー及びバランサーの内蔵状態を示した火災警報器の実施形態の説明図 本発明の火災警報器における点検操作の説明図 本発明の火災警報器における点検スイッチ構造を示した説明図 本発明の火災警報器の裏面におけるバッテリー収納構造を示した説明図 本発明の火災警報器におけるバッテリー収納状態の説明図 本発明の火災警報器における表カバーの裏面と回路基盤を示した説明図 本発明の火災警報器で回路基盤に固定する検煙チャンバーの組立分解図 本発明の火災警報器における回路構成の実施形態を示した回路ブロック図 図８の回路構成による本発明の火災警報器の動作を示したタイムチャート 本発明の火災警報器におけるバッテリー容量の配分を示した回路ブロック図 バッテリー容量の割当配分に基づいて設定する発光周期のタイムチャート

符号の説明

１：警報器本体
２：表カバー
３：裏カバー
４：係止部
５：取付穴
６：チャンバー収納部
７：煙流入口
８：操作紐
９：リング
１０：表示灯
１１：音響孔
１２：ビス
１３：バッテリー
１４：バランサー
１５：壁面
１６：回路基板
１７：検煙チャンバー
１８：点検スイッチ
１９：レバー
２０：バッテリー収納部
２０ａ，２０ｂ：隔壁
２１：クッション
２２：スピーカー
２３：プラグ
２４：コネクタ
２５：移報用コネクタ
２６：バッテリーカバー
２６ａ：通し孔
２７：ねじ孔
３６：定電圧回路
３７：イニシャルリセット回路
３８：発振回路
３９，４０：分周回路
４１：単安定マルチ回路
４２：光源駆動回路
４３：赤外ＬＥＤ
４４：フォトダイオード
４５：散乱光検出回路
４６：火災信号出力蓄積回路
４７：電池電圧低下監視回路
４８：ラッチ回路
４９：警報音停止タイマー回路
５０：表示及び移報回路
５２：表示用ＬＥＤ
５３：音声制御回路
５４：遅延回路
５５：音声回路用定電圧回路
５６：音声合成ＩＣ回路
５７：音声増幅回路
５８：コネクタ
５９：音声レベル調整回路
６０：音声メッセージ選択制御回路
６１：ビジー信号制御回路

Claims (16)

1. 壁掛け用の係止部を上端に備えた扁平箱型の本体の内部に、バッテリーと、火災を検出するセンサ部と、前記センサ部で火災を検出した際に警報を発する警報部と、前記警報部の動作を確認する試験部とを設けたことを特徴とする火災警報器。
   
2. 請求項１記載の火災警報器に於いて、前記本体は裏カバーと表カバーで構成され、壁掛け用の係止部を前記本体の上端に一体に形成し、前記表カバーの上部に皿状に突出して周囲に煙流入穴を開口し内部に前記検煙チャンバーを配置するチャンバー収納部を形成したことを特徴とする火災警報器。
   
3. 請求項１又は２記載の火災警報器に於いて、前記本体は裏カバーと表カバーで構成され、裏カバーの壁掛面に面ファスナー雄材又は面ファスナー雌材を設けたことを特徴とする火災警報器。
   
4. 請求項１記載の火災警報器に於いて、前記試験部にノンロックタイプの点検スイッチを設け、前記点検スイッチの操作紐を前記本体の下端中央から引き出したことを特徴とする火災警報器。
   
5. 請求項４記載の火災警報器に於いて、前記警報部は、監視中に前記操作紐より前記点検スイッチがオンされた場合、警報器正常を示す音声メッセージを出力することを特徴とする火災警報器。
   
6. 請求項５記載の火災警報器に於いて、前記警報部は、警報器正常を示す音声メッセージとして音量を抑えた火災メッセージを1回出力することを特徴とする火災警報器。
   
7. 請求項４記載の火災警報器に於いて、前記警報部は火災警報の出力中に前記操作紐により前記点検スイッチがオンされた場合に火災警報の出力を停止し、警報出力の停止から一定時間停止後に前記センサ部で火災を検出していることを条件に火災警報の出力を再開することを特徴とする火災警報器。
   
8. 請求項４記載の火災警報器に於いて、前記警報部は前記バッテリーの電圧低下を検出した場合に表示灯を点滅し、前記表示灯の点滅中に前記操作紐により前記点検スイッチがオンされた場合に、ローバッテリー警報を出力することを特徴とする火災警報器。
   
9. 請求項８記載の火災警報器に於いて、前記警報部は、前記ローバッテリー警報として有効期限の確認を促す音声メッセージを出力することを特徴とする火災警報器。
   
10. 請求項４記載の火災警報器に於いて、前記試験部は、前記点検スイッチのオンによる警報器正常の音声メッセージ出力が短時間に連続して行われた場合、電池消耗の増加を示す注意警報を音声メッセージで出力することを特徴とする火災警報器。
    
11. 請求項４記載の火災警報器に於いて、前記操作紐の長さを、天井面から警報器を設置する壁面位置までの長さとしたことを特徴とする火災警報器。
    
12. 壁掛け用の係止部を上端に備えた扁平箱型の本体の内部に、バッテリー、火災を検出するセンサ部、前記センサ部で火災を検出した際に音声警報を出力させると共に点検スイッチの操作時に点検音声を出力させる警報部を設けた火災警報器に於いて、
    前記点検スイッチを所定時間以上操作し続けたことを検出して点検信号を出力する遅延回路部と、
    前記点検信号が出力された際に前記音声警報の音量レベルを下げて前記点検音声として出力させる音声レベル調整回路と、
    を設けたことを特徴とする火災警報器。
    
13. バッテリーと、間欠的に発光駆動する発光素子からの光の煙による散乱光を受光素子で受光した後に増幅して受光レベルが閾値を越えたときに火災を検出する火災検出部と、前記火災検出部で火災を検出した際に音声警報を出力させると共に点検スイッチの操作時に点検音声を出力させる音声警報部を備えた火災警報器のバッテリー寿命設定方法に於いて、
    前記バッテリーの容量を、通常監視のため消費する第１バッテリー容量、火災警報のために消費する第２バッテリー容量、及び点検とその他のために消費する第３バッテリー容量に配分し、
    前記第１バッテリー容量の配分に基づいて前記バッテリー寿命を５年以上とするように通常監視状態で動作する回路の消費電流を設定したことを特徴とする火災警報器のバッテリー寿命設定方法。
    
14. 請求項１３記載の火災警報器のバッテリー寿命設定方法に於いて、通常監視のため消費する第１バッテリー容量をバッテリー容量全体の６０％乃至７０％、火災警報のために消費する第２バッテリー容量をバッテリー容量全体の２０％乃至２５％、及び点検とその他のために消費する第３バッテリー容量をバッテリー容量全体の残り容量に配分することを特徴とする火災警報器のバッテリー寿命設定方法。
    
15. 請求項１３又は１４記載の火災警報器のバッテリー寿命設定方法に於いて、更に、
    前記第１バッテリー容量を、前記発光素子の発光駆動に消費する第４バッテリー容量、前記受光出力の増幅に消費する第５バッテリー容量、及びその他で消費する第６バッテリー容量に配分し、
    前記第４バッテリー容量の配分に対しバッテリー寿命を５年以上とするように前記発光素子を所定パルス幅で間欠発光させる発光周期を設定することを特徴とする火災警報器のバッテリー寿命設定方法。
    
16. 請求項１５記載の火災警報器のバッテリー寿命設定方法に於いて、前記発光素子の発光駆動に消費する第４バッテリー容量を前記第１バッテリー容量の１０％乃至１５％、前記受光出力の増幅に消費する第５バッテリー容量を前記第１バッテリー容量の６０％乃至７０％、及びその他で消費する第６バッテリー容量を前記第１バッテリー容量の残り容量に配分することを特徴とする火災警報器のバッテリー寿命設定方法。

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