JP2008309712A

JP2008309712A - 警報器

Info

Publication number: JP2008309712A
Application number: JP2007159154A
Authority: JP
Inventors: Kazushige Sasazaki; 一茂笹崎; Kazuyuki Moriya; 和行守谷; Toshihiro Harada; 鋭博原田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】自己診断が正確に行えない環境から自己診断が正確に行える環境に戻ったときに出荷モードを解除することができ、ガスセンサの故障の有無が分からない状態で出荷モードが解除されるのを防止することができる警報器を提供する。
【解決手段】ガス警報器内のＣＰＵが、点検スイッチが操作されて出荷モード解除操作が行われたときにＣＯセンサによりｘ（ｐｐｍ）以上のＣＯガス濃度が検出されたり、周囲温度が０℃以下であれば自己診断を禁止すると共に出荷モードの解除を禁止するように設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、警報器に係り、特に、水を収容する水容器または大気中の水蒸気からの水蒸気と対象ガスとの反応によって前記対象ガス濃度を検出する電気化学式ガスセンサと、前記ガスセンサの故障を検出する自己診断を行う自己診断手段と、出荷モード解除操作が行われたときに前記自己診断手段により前記ガスセンサの故障が検出されていなければ出荷モードを解除する出荷モード解除手段と、前記出荷モード解除手段により出荷モードが解除されると前記ガスセンサの検出結果に応じた警報動作を開始させる警報手段と、を備えた警報器に関するものである。

燃焼機器の不完全燃焼等によるＣＯガスを検出し警報するガス警報器のように、周辺雰囲気中のＣＯ濃度を測定する装置として、従来から、電気化学式ＣＯセンサ（＝ガスセンサ）を内蔵したものが知られている。

図３に断面図で示すように、この電気化学式ＣＯセンサ１は、内部に水５が収容された金属缶２（＝水容器）の上部開口４にプロトン導電体膜３を設置して、その対極３２を金属缶２内に露出させると共に、反対側の検知極３１にガス吸着フィルタ８ｃを内蔵した金属キャップ８を重ねて金属缶２の上部開口４にかしめ固定して構成されている。

上述した構成の電気化学式のＣＯセンサ１では、周辺雰囲気中のＣＯ（＝対象ガス）が、金属キャップ８の導入孔８ａから内部に導入されて、活性炭やシリカゲル、ゼオライト等からなるガス吸着フィルタ８ｃや導出孔８ｂ、そして、金属キャップ８とプロトン導電体膜３との間に介設した金属製の拡散防止板７の拡散制御孔７ａを通過して検知極３１に到達し、ここで、対極３２側からプロトン導電体膜３に供給される金属缶２内の水５の水分を利用した酸化反応を起こして、検知極３１にプロトン（２Ｈ⁺）と電子（２ｅ^-）を発生させる。

検知極３１に発生した電子（２ｅ^-）はプロトン導電体膜３の内部を通過できないので検知極３１に滞留し、一方、プロトン（２Ｈ⁺）は、プロトン導電体膜３の内部を通過して対極３２に移動し、ここで、金属缶２内の酸素と還元反応を起こして、対極３２に水（Ｈ₂Ｏ）を生成する。

したがって、検知極３１と電気的に接続されてそのターミナルとして機能する金属キャップ８と、拡散防止板７を介して対極３２と電気的に接続されてそのターミナルとして機能する金属缶２との間に負荷（図示せず）を接続すると、検知極３１に滞留した電子（２ｅ- ）の対極３２に向かう流れが負荷に生じ、これにより対極３２から負荷を経て検知極３１に向かう短絡電流の流れが生じるので、この負荷に流れる短絡電流を電流−電圧変換することで、周辺雰囲気中のＣＯ濃度に応じた電圧値のＣＯ濃度信号が得られる（例えば特許文献１，２）。

また、上記同様に水容器からの水蒸気と対象ガスとの反応を利用するガスセンサとして、２つの電極間にイオン伝導固体電解膜を備えるとともに、イオン伝導固体電解膜に一定の相対湿度を維持するように水を充填した水容器を備えたガスセンサがある（例えば特許文献３）。

前記ＣＯセンサ１は、それ自身では、周囲雰囲気中のＣＯ濃度に応じた電圧値のＣＯ濃度信号を生成するために外部からの電力供給を必要としないことから、電池によって長期間駆動する必要のある警報器での利用に適している。
特開２００４−１７０１０１号公報特開２００４−２７９２９３号公報特開２０００−１４６９０８号公報

ところで、上述した警報器は、従来より、ＣＯセンサ１の充放電の特性を利用して水の減少、断線、短絡などの故障を検出する自己診断を行っている。

上記自己診断は、例えば警報器の出荷モード解除操作時に行われる。出荷モードとは、警報器の出荷時に設定されるモードであり、ＣＯセンサ１から得られるＣＯ濃度信号に応じた警報動作を停止するなどして電池消耗を最小限に抑えるモードである。そして、警報器は、設置場所に設置されて出荷モード解除操作が行われたときに上記自己診断によりガスセンサ１の故障が検出されていなければ出荷モードを解除して上記警報動作を開始する。

しかしながら、雰囲気中にＣＯ濃度がある環境では、ＣＯセンサ１の充放電特性が変わってしまう。このため、雰囲気中にＣＯ濃度がある環境で出荷モードの解除操作が行われて自己診断が実行されると、ＣＯセンサ１に故障が生じていなくても自己診断によって故障が検出されてしまうことがある。なお、この自己診断による故障検出は、水の減少、断線、短絡などを検出するもの、すなわち警報器の劣化を判断するものであるため、多くの警報器ではこの故障が検出された場合には以降出荷モードを解除できないようになっている。このため、ＣＯセンサ１が正常な場合でも誤った故障検出により出荷モードを解除することができない、という問題が生じていた。

また、氷点以下の低温環境において、金属缶２の上部開口４のかしめ部分等に侵入した水が凝固して膨張し、電極と導電膜の接触が離れ、断線と同様な現象を起こすことがある。このような現象があっても低温から常温に戻ればセンサは正常に戻る。即ち、故障が生じていないにもかかわらず自己診断で故障が検出されることがある。そこで、氷点以下の環境で出荷モードの解除操作が行われたときは自己診断を実施せずに保留され、そのまま出荷モードを解除して警報動作を開始させることが考えられる。しかしながら、自己診断の保留期間（例えば１時間周期）の間はＣＯセンサ１の故障の有無がわからない状態のまま警報動作を行っている。このため、万が一この保留期間中にＣＯ濃度が危険なレベルに達しても、警報を発生することができなくなってしまう、という問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、自己診断が正確に行えない環境から自己診断が正確に行える環境に戻ったときに出荷モードを解除することができ、ガスセンサの故障の有無が分からない状態で出荷モードが解除されるのを防止することができる警報器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、水を収容する水容器からの水蒸気または大気中の水蒸気と対象ガスとの反応によって前記対象ガス濃度を検出する電気化学式ガスセンサと、前記ガスセンサの故障を検出する自己診断を行う自己診断手段と、出荷モード解除操作が行われたときに前記自己診断手段により前記ガスセンサの故障が検出されていなければ出荷モードを解除する出荷モード解除手段と、前記出荷モード解除手段により出荷モードが解除されると前記ガスセンサの検出結果に応じた警報動作を開始させる警報手段と、を備えた警報器において、前記出荷モード解除手段が、前記出荷モード解除操作が行われたときに前記ガスセンサにより所定濃度以上の前記対象ガス濃度が検出された場合、または／および、前記出荷モード解除操作が行われたときに前記ガスセンサの周囲温度が氷点以下の場合、前記自己診断手段による前記自己診断を禁止すると共に前記出荷モードの解除を禁止するように設定されていることを特徴とする警報器に存する。

請求項１記載の発明によれば、出荷モード解除手段が、出荷モード解除操作が行われたときにガスセンサにより所定濃度以上の対象ガス濃度が検出された場合、または／および、出荷モード解除操作が行われたときにガスセンサの周囲温度が氷点下以下の場合、自己診断手段による自己診断を禁止すると共に出荷モードの解除を禁止するように設けられているので、所定濃度以上の対象ガス濃度が検出されたり、ガスセンサの周囲温度が氷点下以下であって、自己診断が正確に行えない環境で自己診断が行われることがない。また、自己診断を行わない状態で出荷モードに解除されることがない。

請求項２記載の発明は、前記出荷モード解除手段によって前記出荷モードの解除の禁止が行われたとき、その旨を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の警報器に存する。

請求項２記載の発明によれば、報知手段が、出荷モード解除手段によって出荷モードの解除の禁止が行われたとき、その旨を報知するので、出荷モードが解除されない原因を知ることができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、所定濃度以上の対象ガス濃度が検出されたり、ガスセンサの周囲温度が氷点下以下であって、自己診断が正確に行えない環境で自己診断が行われることがないので、自己診断が正確に行えない環境から自己診断が正確に行える環境に戻ったときに出荷モードを解除することができる。また、自己診断を行わない状態で出荷モードに解除されることがないので、ガスセンサの故障の有無が分からない状態で出荷モードが解除されるのを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、出荷モードが解除されない原因を知ることができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る警報器としてのガス警報器の要部ブロック図である。図に示すように、ガス警報器は、ガスセンサとしてのＣＯセンサ１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０、サーミスタ等の温度センサ２０、自己診断手段としての自己診断回路３０、増幅回路４０、音声警報出力回路５０、当該ガス警報器の各部に電源を供給する電池６０及び出荷モードを解除するための点検スイッチ７０を備えている。なお、ＣＯセンサ１は、例えば前掲の図３に示すＣＯセンサ１であり、ＣＯ濃度に応じて発生する電流を電圧に変換して、増幅回路４０を介してマイコン１０に出力する。また、温度センサ２０は当該ガス警報器の図示しない本体ケース内の温度を検出するものであり、その温度検出信号をマイコン１０に出力する。

マイコン１０は、処理プログラムに従って各種の処理を行うＣＰＵ１０ａと、ＣＰＵ１０ａが行う処理のプログラムなどを格納したＲＯＭ１０ｂと、ＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有するＲＡＭ１０ｃ、所定のレジスタに設定された時間の計測あるいは日時、時刻等を計時するためのタイマ１０ｄ等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。そして、マイコン１０は、警報手段として働き、所定のサンプリング周期により、ＣＯセンサ１から増幅回路４０を介して出力されるＣＯ濃度信号によりＣＯのガス濃度を計測し、そのガス濃度が警報設定点以上となった時に音声警報出力回路５０から警報を発し、警報解除設定点以下になったときに警報を停止する警報動作を行う。

なお、ＣＯは、燃焼器具を正常な状態で使用しても発生することが知られており、特に、鍋、やかん等の調理器具を用いて、お湯を沸かす場合に、冷たい調理器具が暖まるまでの間にＣＯが発生するので、ＣＯ濃度（ガス濃度）が警報設定点を超えてもすぐには警報の発生を行わず、予め定めた遅延時間経過後も警報設定点を越えている状態が継続した場合に、警報を発生するようにしてもよい。

自己診断回路３０はマイコン１０からの指示によりＣＯセンサ１の自己診断を実行する回路である。この自己診断回路３０によるＣＯセンサ１の自己診断は、このＣＯセンサ１を一種のコンデンサとみなし、その充放電特性が水の減少や断線、短絡などの故障によって正常時とは異なることを利用している。自己診断回路３０は、ＣＯセンサ１を充電する充電回路や、充電及び放電の切換動作を行うためのトランジスタスイッチ等を備えている。

そして、自己診断回路３０はマイコン１０からの指示により、ＣＯセンサ１に抵抗を通じて充電した後、放電し、放電電流を電圧に変換し、増幅回路４０を介してマイコン１０に出力する。そして、マイコン１０はその放電カーブを検出する。この放電カーブは、ガスセンサ１に正常時と、故障時とでは異なっている。そこで、マイコン１０は検出される放電カーブを正常時の放電カーブと比較して故障の有無を検出する。そして、検出結果が正常範囲内になければ故障であると判断し、故障が生じている場合はその旨を図示しない表示手段を使って報知する。なお、自己診断回路３０により故障が検出されると、以降ガス警報器は警報動作を行えないようになっている。

次に、上述した構成のガス警報器の動作を図２を参照して説明する。図２は、図１に示すＣＰＵ１０ａの出荷モード解除処理における処理手順を示すフローチャートである。

上述したガス警報器は、出荷時には出荷モードにして設定されてあり警報動作を停止するなどして電池消耗を最小限に抑えてある。この出荷モード時に点検スイッチ７０が操作されると、ＣＰＵ１０ａは、出荷モード解除手段として働き、図２に示す出荷モード解除処理を開始する。なお、出荷モード解除後、点検スイッチ７０は、ランプの点灯やスピーカの鳴動有無を確認する点検を行うためのトリガースイッチとして機能する。

出荷モード解除処理において、ＣＰＵ１０ａは、ＣＯセンサ１から出力されるＣＯ濃度信号によりＣＯ濃度を計測して、ＣＯ濃度がｘ（＝所定濃度）（ｐｐｍ）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１）。なお、上記ｘ（ｐｐｍ）は、自己診断回路３０による自己診断が正確に行えなくなるような濃度にＣＯセンサ１の充放電特性に基づいて予め設定されている。ＣＯ濃度がｘ（ｐｐｍ）未満であれば（ステップＳ１でＮ）、ＣＰＵ１０ａは、自己診断が正確に行える環境であると判断して、次に、温度センサ２０の検出信号により温度を計測して、周囲温度が０℃（氷点）以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

周囲温度が０℃を超えていれば（ステップＳ２でＮ）、ＣＰＵ１０ａは、自己診断が正確に行える環境であると判断して、次に、自己診断回路３０を使って自己診断を開始する（ステップＳ３）。自己診断を行った結果、故障が検出されなければ（ステップＳ４でＮ）、ＣＰＵ１０ａは、出荷モードを解除して上述した警報動作を周期的に繰返す運行モードに移行した後（ステップＳ５）、出荷モード解除処理を終了する。

これに対して、自己診断を行った結果、故障が検出されれば（ステップＳ４でＹ）、ＣＰＵ１０ａは、故障検出モードに移行した後（ステップＳ６）、出荷モード解除処理を終了する。故障検出モードにおいて、ＣＰＵ１０ａは、ＬＥＤなどの表示装置に故障が検出された旨を表示させると共に、音声警報出力回路５０から故障が検出された旨の音声を発生させる。なお、ガス警報器は、一旦故障検出モードに設定されると、以降出荷モードを解除して運行モードに移行できないようになっている。

一方、ＣＯ濃度がｘ（ｐｐｍ）以上であったり（ステップＳ１でＹ）、周囲温度が０℃以下である場合（ステップＳ２でＹ）、ＣＰＵ１０ａは、自己診断が正確に行える環境ではないと判断して、次に、出荷モードの解除が失敗した旨の警告を行う（ステップＳ７）。ステップＳ７において、ＣＰＵ１０ａは、報知手段として働き、図示しないＬＥＤなどの表示装置に出荷モードの解除が失敗した旨を表示させると共に、音声警報出力回路５０から出荷モードの解除が失敗した旨の音声を発生させる。次に、ＣＰＵ１０ａは、出荷モードに戻った後に（ステップＳ８）、出荷モード解除処理を終了する。

上述したガス警報器によれば、ＣＰＵ１０ａが、点検スイッチ７０が操作されて、出荷モード解除操作が行われたときにＣＯセンサ１によりｘ（ｐｐｍ）以上のＣＯ濃度が検出されていれば自己診断回路３０による自己診断を禁止して出荷モードの解除を禁止するように設けられているので、ｘ（ｐｐｍ）のＣＯ濃度が検出されて自己診断が正確に行えない環境で自己診断が行われることがない。このため、ＣＯセンサ１が正常な場合に誤った故障検出により故障検出モードに設定され出荷モードが解除できなくなるという事態を防ぐことができ、自己診断が正確に行えない環境から自己診断が行える環境に戻ったときに出荷モードを解除することができる。また、自己診断を行わない状態で出荷モードに解除されることがないので、ＣＯセンサ１の故障の有無が分からない状態で出荷モードが解除されるのを防止することができる。

また、上述したガス警報器によれば、ＣＰＵ１０ａが、点検スイッチ７０が操作されて、出荷モード解除操作が行われたときにＣＯセンサ１の温度が０℃以下であれば自己診断回路３０による自己診断を禁止して出荷モードの解除を禁止するように設けられているので、ＣＯセンサ１の温度が０℃以下であり自己診断が正確に行えない環境で自己診断が行われることがない。

なお、上述した実施形態では、ガスセンサ１として、図３に示す電気化学式のガスセンサ１を例に説明していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、前記特許文献３のようなセンサなど、水容器からの水蒸気と対象ガスとの反応によって対象ガスの濃度を検出する電気化学式ガスセンサに適用できることはいうまでもない。

なお、上述した実施形態では、点検スイッチ７０が操作されて、出荷モード解除操作が行われたときにＣＯセンサ１の温度が０℃以下であれば自己診断及び出荷モードの解除を禁止していたが、本発明はこれに限ったものではない。ＣＯセンサ１が０℃以下の場合は、場合によって自己診断が行われてもセンサ故障とならず正しい濃度検出を行うこともあるため、温度によらず出荷モード解除時の自己診断は行い、センサ故障と判定された場合のみ、出荷モードの解除を中止することも考えられる。

また、上述した実施形態では、出荷モード解除失敗警報は、出荷モード解除失敗時に行われていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ステップＳ７で出荷モード解除失敗警告を開始してから次に点検スイッチ７０が操作されて出荷モード解除操作が行われるまで継続したり、警告周期や、継続時間などいろいろな方法が考えられる。

また、上述した実施形態では、本発明の警報器を、ＣＯ濃度を検出するガス警報器に適用した例について説明したが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、本発明の警報器を、煙＋ＣＯ濃度で火災を検出する火災警報器に適用するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、電気化学式のＣＯセンサ１は、金属缶２を備えていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、給湯器の排気筒内などのある程度の水蒸気が発生する場所にＣＯセンサ１を配置できる場合は金属缶２がなくても対象ガスの検出が可能である。金属缶２がない場合でも、上述した実施形態と同様に、断線、短絡などの故障を行うことができる。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の実施形態に係る警報器としてのガス警報器の要部ブロック図である。図１に示すＣＰＵの出荷モード解除処理における処理手順を示すフローチャートである。本発明に係る電気化学式ＣＯセンサの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ＣＯセンサ（ガスセンサ）
２金属缶（水容器）
１０ａＣＰＵ（自己診断手段、出荷モード解除手段、警報手段、報知手段）
３０自己診断回路（自己診断手段）

Claims

水を収容する水容器からの水蒸気または大気中の水蒸気と対象ガスとの反応によって前記対象ガス濃度を検出する電気化学式ガスセンサと、前記ガスセンサの故障を検出する自己診断を行う自己診断手段と、出荷モード解除操作が行われたときに前記自己診断手段により前記ガスセンサの故障が検出されていなければ出荷モードを解除する出荷モード解除手段と、前記出荷モード解除手段により出荷モードが解除されると前記ガスセンサの検出結果に応じた警報動作を開始させる警報手段と、を備えた警報器において、
前記出荷モード解除手段が、前記出荷モード解除操作が行われたときに前記ガスセンサにより所定濃度以上の前記対象ガス濃度が検出された場合、または／および、前記出荷モード解除操作が行われたときに前記ガスセンサの周囲温度が氷点以下の場合、前記自己診断手段による前記自己診断を禁止すると共に前記出荷モードの解除を禁止するように設定されていることを特徴とする警報器。
前記出荷モード解除手段によって前記出荷モードの解除の禁止が行われたとき、その旨を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の警報器。