JP2015079439A

JP2015079439A - 警報器

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Publication number: JP2015079439A
Application number: JP2013217467A
Authority: JP
Inventors: 裕司境; Yuji Sakai
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP6379411B2

Abstract

【課題】電源投入後のセンサの出力値が安定していない状態であっても、早期にガスの漏洩の監視が可能な警報器を提供する。【解決手段】警報器１は、外部環境の異常を検知するガスセンサ１１と、ガスセンサ１１の出力値Ｖに基づいて警報を報知する警報部２０を備え、警報部２０は、電源投入後の起動時に出力値Ｖが警報閾値Ｔｈ以上になっても警報を報知しない起動モードＫＭと、起動モードＫＭ中に所定の起動モード解除条件を満たすと起動モードＫＭから移行する初期監視モードＳＭと、初期監視モードＳＭ中に所定の初期監視モード解除条件を満たすと初期監視モードＳＭから移行し、出力値Ｖが所定の警報閾値Ｔｈ以上になると警報を報知する通常監視モードＴＭと、を備え、初期監視モードＳＭ中に、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回るまでの間に、出力値Ｖが上昇した場合には、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回るまで警報を報知する。【選択図】図２

Description

本発明は、外部環境の異常を検知するセンサと、前記センサの出力値に基づいて警報を報知する警報部を備えた警報器に関する。

警報器は、外部環境の異常を検知するセンサとして、例えばブリッジ回路に組み込まれた半導体式センサを備え、検知対象のガスに反応して半導体式センサの抵抗値が変化すると、それに伴い電圧が変化するので、それを半導体式センサの出力値として取り出し、所定の警報閾値と比較することで、検知対象のガスの漏洩が発生しているか否かの判定や、警報の報知を行うように構成されている。

このような警報器の起動時においては、センサの出力値は、電源投入が投入されると、過渡現象により半導体式センサの出力値は急激に前記警報閾値を超えて大きく立ち上がり、経時的に前記警報閾値を下回って一定値に安定するような挙動を示す。従って、電源投入から所定の安定化期間として数分程度の時間の経過を待って、検知対象のガスの漏洩の監視を始める必要があった。

なお、本発明における従来技術となる上述した警報器は、一般的な技術であるため、特許文献等の先行技術文献は示さない。

しかしながら、上記のように電源投入からセンサの出力値の安定を待つのは時間的な無駄が多く、電源投入からなるべく早期にガスの漏洩を監視したいという要請があった。

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、電源投入後のセンサの出力値が安定していない状態であっても、早期にガスの漏洩の監視が可能な警報器を提供する。

本発明による警報器の第一の特徴構成は、外部環境の異常を検知するセンサと、前記センサの出力値に基づいて警報を報知する警報部を備えた警報器であって、前記警報部は、電源投入後の起動時に前記出力値が所定の警報閾値以上になっても警報を報知しない起動モードと、前記起動モード中に所定の起動モード解除条件を満たすと前記起動モードから移行する初期監視モードと、前記初期監視モード中に所定の初期監視モード解除条件を満たすと前記初期監視モードから移行し、前記出力値が前記警報閾値以上になると警報を報知する通常監視モードと、を備え、前記初期監視モード中に、前記出力値が前記警報閾値を下回るまでの間に、前記出力値が上昇した場合には、前記出力値が前記警報閾値を下回るまで警報を報知する点にある。

警報器は、周囲に検知対象のガスが無い状態で電源投入すると、まずセンサの出力値が急激に所定の警報閾値を超えて大きく立ち上がり、その後徐々に下がり始め、４分（２４０秒）程度の経過後にほぼ一定値に安定する。

従って、従来は警報器の起動から安定化期間としての４分（２４０秒）経過を待って、ガスの漏洩の判定を行っていたが、本発明者らは鋭意研究によって、電源投入後のセンサの出力値の経時的変化を分析した結果、警報器が備えるマイコンで構成された制御部等の起動時間を考慮しても、電源投入から５秒程度の時間をおけば、その出力値が所定の警報閾値以上、かつ一定値に安定していない状態であっても、ガスの検知が可能となるという知見を得た。

すなわち、電源投入直後はセンサの出力値が急激に大きく立ち上がるが、電源投入から５秒程度もすれば、その出力値は所定の警報閾値以上であるものの、前記警報閾値より小さい所定の一定値に向けて徐々に下がるような挙動を示すので、その出力値が徐々に前記一定値に向かって下がり続けている傾向を示せば、ガスを検知していない可能性が高いと考えられる。これに対してセンサの出力値が、徐々に下がり続けず途中で上昇するようなことがあれば、センサが検知対象のガスを検知している可能性が高いと考えられる、つまり、ガスの漏洩があると判定できる。そして、このような場合には、出力値が所定の警報閾値を下回るまで警報を報知する。

なお、起動モードとは、警報器の状態が電源投入後の起動時であるときモードであり、電源投入から上述した５秒程度の期間においてガスの漏洩を監視するモードをいう。この起動モード中は出力値が警報閾値以上になっても警報を報知しない。初期監視モードとは、警報器の状態が起動モード中であるときに、所定の起動モード解除条件を満たすと移行するモードであり、起動モードの終了からガスの漏洩を監視するモードをいう。通常監視モードとは、所定の初期監視モード解除条件を満たすと移行するモードであり、初期監視モードの終了からガスの漏洩を監視するモードをいう。

初期監視モードでのガスの漏洩の判定は、出力値の実測値を補正したり、予測したりするような複雑な処理を必要とせず、既存の警報器であってもその制御部にプログラムを追加ないし更新するだけで対応できるため、きわめて安価かつ簡単に導入することができ、４分（２４０秒）程度の安定化期間の経過を待ってガスの漏洩の判定を行っていた従来の警報器に比べて、電源投入から５秒程度経過後という、きわめて早期にガスの漏洩の監視ができるようになった。

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記初期監視モード解除条件が、前記初期監視モード中に前記出力値が前記警報閾値を下回ることである点にある。

電源投入から、例えば数十秒程度経過後には、前記出力値はいまだ前記一定値に安定していないものの前記警報閾値を下回る。このように電源投入後、一旦所定の警報閾値以上となったセンサの出力値が、前記警報閾値を下回った場合は、センサが検知対象のガスを検知していないことが考えられる。このようなときは初期監視モードから通常監視モードに移行する。一旦、通常監視モードに移行すると、それ以降は、前記出力値が前記警報閾値以上とならない限りは警報を報知しない。

同第三の特徴構成は、上述した第一又は第二の特徴構成に加えて、前記警報部は、前記電源投入から所定の期間が経過しても前記出力値が前記警報閾値を下回っていなければ、警報を報知する点にある。

周囲に検知対象のガスが無い状態であれば、電源投入から、例えば２分（１２０秒）程度経過後には、前記出力値はいまだ前記一定値に安定していないものの前記警報閾値を下回っている。しかし、２分（１２０秒）経過しても、前記出力値が前記警報閾値を下回っていない場合は、センサが検知対象のガスを検知している可能性が高い。このように電源投入から所定の期間、例えば２分（１２０秒）の期間を設けてガスの漏洩を監視することで、該期間の終了と同時にガスの漏洩を報知することができる。

同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記警報部は、前記初期監視モード中に前記出力値を所定時間ごとにサンプリングし、直近にサンプリングした出力値と、その直前にサンプリングした出力値との差分を算出することを繰り返し、前記算出された差分が所定回数連続して前記出力値の上昇傾向を示していれば、前記出力値が上昇したと判定する点にある。

初期監視モード中に出力値を所定時間、例えば２５０ミリ秒ごとにサンプリングし、直近にサンプリングした出力値と、その直前にサンプリングした出力値との差分を算出する。直近にサンプリングした出力値が、その直前にサンプリングした出力値より大きければ、センサの出力値の上昇が、ガスの検知に基づく可能性が高い。このような傾向が所定回数連続すれば、センサの出力値が上昇したと判定できる。なお、一方ではノイズによる誤判定を除外するために、他方では前記所定回数を増やしすぎることによる判定までの時間が延びるのを防ぐために、前記所定回数は２回から５回程度の複数回が好ましい。

同第五の特徴構成は、上述した第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記起動モード解除条件が、該警報器の前記電源投入から所定の起動時間の経過である点にある。

本発明者らの、電源投入直後はセンサの出力値が急激に大きく立ち上がるが、所定の起動時間、例えば数秒程度も経過すれば、前記出力値はそのピークを過ぎるという知見に基づくと、所定の起動モード解除条件は、電源投入から５秒程度の時間が好ましく例示できる。

上記のように構成された本発明の警報器によれば、電源投入後のセンサの出力値が安定していない状態であっても、早期にガスの漏洩の監視が可能となる。

本発明による警報器の各機能ブロックの説明図時間とセンサ出力の関係の説明図警報器の作動を説明するフローチャート起動モードを説明するフローチャート初期監視モードを説明するフローチャート通常監視モードを説明するフローチャート（ａ）、（ｂ）は初期監視モードの説明図、（ｃ）は通常監視モードの説明図出力値の上昇判定の説明図

本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、警報器１は家庭の台所に設置されＬＰガスの漏洩を監視するものであり、図１に示すように、外部環境の異常を検知するセンサとしてＬＰガスの漏洩を検知するガスセンサ１１を備えた検知部１０と、検知部１０がガスの漏洩を検知するとガスの漏洩を報知する警報部２０を備えて構成されている。検知部１０や警報部２０は、外部電源または内蔵した電池から供給される所定の制御電圧によって作動し、前記制御電圧の供給の停止によって、ガスの漏洩の監視を停止する。

ガスセンサ１１は、ＬＰガスを検知する半導体式センサで構成されている。なお、ガスセンサ１１による検知対象のガスはＬＰガスに限らず、都市ガスであってもよく、ガスセンサ１１は半導体式センサに限らない。ガスセンサ１１は、接触燃焼式、電気化学式、固体電解質式、赤外線式等のその他のセンサであってもよく、検知対象のガスとの組み合わせにより好ましいものが採用される。

検知部１０は、ガスセンサ１１と、ＬＰガスに反応に伴って変化する電気的特性、例えば抵抗値に伴って変化するガスセンサ１１の電圧の変化を、ガスセンサ１１の出力値Ｖの変化として取り出すブリッジ回路１２を備えている。

警報部２０は、マイクロコンピュータやマイクロコンピュータで実行されるプログラム等を記憶したメモリ等によって実現され、検知部１０から出力されるガスセンサ１１の出力値Ｖを所定の警報閾値Ｔｈと比較してＬＰガスの漏洩の判定を行う判定部２１と、判定部２１の判定結果に基づいて、警報を報知する報知部２２等の各機能ブロックを備えている。

判定部２１は、起動モードＫＭ、初期監視モードＳＭ、通常監視モードＴＭを備えている。以下、図２に基づいて説明する。
起動モードＫＭは、警報器１の状態が電源投入後の起動時であるときモードであり、電源投入から５秒までの間、ガスの漏洩を監視するモードである。この起動モードＫＭ中は出力値Ｖが警報閾値Ｔｈ以上になっても警報を報知しない。
初期監視モードＳＭは、警報器１の状態が起動モードＫＭ中であるときに、所定の起動モード解除条件を満たすと移行するモードであり、起動モードＫＭの終了からガスの漏洩を監視するモードをいう。
通常監視モードＴＭは、所定の初期監視モード解除条件を満たすと移行するモードであり、初期監視モードＳＭの終了からガスの漏洩を監視するモードをいう。

本発明による警報器１の特徴は、起動モードＫＭ、初期監視モードＳＭ、通常監視モードＴＭの処理にあり警報部２０のメモリに格納されたプログラムの形態をとる。従って、起動モードＫＭ、初期監視モードＳＭ、通常監視モードＴＭ等の各処理を、図３から図６に示す各フローチャートに基づいて説明する。

図３に示すように、判定部２１は、警報器１の電源を投入すると（ステップＳ１１）、起動モードＫＭ（ステップＳ１２）と、初期監視モードＳＭ（ステップＳ１３）、通常監視モードＴＭ（ステップＳ１４）の順に所定の条件に従って移行するように構成されている。

図４に示すように、起動モードＫＭは、警報器１の電源投入（図３のステップＳ１１）によって最初に実行されるモードであり、所定の解除条件として電源投入から計時を開始したタイマーが５秒をカウントすると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、終了する。
判定部２１は、所定の起動モード解除条件を満たすと起動モードＫＭを終了し（図３でステップＳ１２）、初期監視モードＳＭに移行する（図３でステップＳ１３）。

図５に示すように、判定部２１は、初期監視モードＳＭ中に出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回ると（ステップＳ３１でＮＯ）、終了する。
判定部２１は、初期監視モードＳＭ中に出力値Vが警報閾値Ｔｈ以上のまま、電源投入から計時を開始したタイマーが１２０秒をカウントすると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、報知部２２に警報の報知信号を出力する（ステップＳ３３）。判定部２１は、前記警報の報知信号を、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈ以上である限り継続して出力し（ステップＳ３４でＹＥＳ）、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回ると（ステップＳ３４でＮＯ）、警報の報知信号の出力を停止する（ステップＳ３５）。このような状況のときの出力値Ｖの推移の様子が図７（ａ）に示される。

また、判定部２１は、初期監視モードＳＭ中に出力値Vが警報閾値Ｔｈ以上のまま（ステップＳ３１でＹＥＳ）、前記１２０秒未満であっても（ステップＳ３２でＮＯ）、出力値Ｖが上昇していると判定した場合は（ステップＳ３６でＹＥＳ）、報知部２２に警報の報知信号を出力する（ステップＳ３３）。判定部２１は、前記警報の報知信号を、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈ以上である限り継続して出力し（ステップＳ３４でＹＥＳ）、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回ると（ステップＳ３４でＮＯ）、警報の報知信号の出力を停止する（ステップＳ３５）。このような状況のときの出力値Ｖの推移の様子が図７（ｂ）に示される。

また、判定部２１は、初期監視モードＳＭ中に出力値Vが警報閾値Ｔｈ以上のまま（ステップＳ３１でＹＥＳ）、前記１２０秒をカウントするまで（ステップＳ３２でＮＯ）、出力値Ｖが上昇しているか否かの判定を繰り返す（ステップＳ３６でＮＯ）。

判定部２１は、初期監視モードＳＭの終了条件を満たすと（ステップＳ３１でＮＯ、Ｓ３５）、初期監視モードＳＭを終了し（図３でステップＳ１３）、通常監視モードＹＭに移行する（図３でステップＳ１４）。

図６に示すように、判定部２１は、通常監視モードＴＭ中は、ガスセンサ１１の出力値Ｖが所定の警報閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、出力値Ｖが警報閾値Ｔｈ以上になると（ステップＳ４１でＹＥＳ）、報知部２２に警報の報知信号を出力する（ステップＳ４２）。このような状況のときの出力値Ｖの推移の様子が図７（ｃ）に示される。
なお、判定部２１は、警報の報知を、ガスセンサ１１の出力値Ｖが警報閾値Ｔｈを下回ると（ステップＳ４３でＹＥＳ）、終了する（ステップＳ４４）、という処理を、警報器１の電源が切れるまで（ステップＳ４５でＹＥＳ）繰り返す。

次に、判定部２１による初期監視モードＳＭ中の出力値Ｖの上昇の判定について説明する。
判定部２１は、少なくとも初期監視モードＳＭ中は、ガスセンサ１１の出力値Ｖを所定時間、例えば２５０ミリ秒ごとにサンプリングを行っている。

図８に示すように、第１の測定時ｔ１におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ１と、第２の測定時ｔ２におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ２との間の経時的な変化の傾向として、差分ΔＶ₂₁＝Ｖ２−Ｖ１を算出する。
初期監視モードＳＭにおいて、差分ΔＶ₂₁が負の値であれば、ガスセンサ１１の出力値Ｖが下降していることを示す。一方、差分ΔＶ₂₁が正の値であればガスセンサ１１の出力値Ｖは上昇していることを示す。このような出力値Ｖの上昇は、漏洩したガスの検知に起因している可能性が高い。

なお、判定部２１は、出力値Ｖの上昇の判定の精度を高めるために、さらに時間的に後にサンプリングされる出力値Ｖから差分を算出する。
第２の測定時ｔ２におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ２と、第３の測定時ｔ３におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ３との間の経時的な変化の傾向として、差分ΔＶ₃₂＝Ｖ３−Ｖ２を算出する。
時間的に前後する２つの差分ΔＶ₂₁と差分ΔＶ₃₂がともに正の値であれば、つまり、直近にサンプリングした出力値と、その直前にサンプリングした出力値との差分を算出することを繰り返し、前記算出された差分が所定回数連続して前記出力値の上昇傾向を示していれば、出力値Ｖが上昇したと判定する。出力値Ｖの上昇を示す傾向が所定回数連続すれば、ガスセンサ１１の出力値が上昇したことを精度よく判定できる。なお、一方ではノイズによる誤判定を除外するために、他方では前記所定回数を増やしすぎることによる判定までの時間が延びるのを防ぐために、前記所定回数は２回から５回程度の複数回が好ましい。

なお、上述の構成に限らず、時間的に前後する２回のサンプリングの差分ΔＶ₂₁の上昇の程度と、所定のノイズ判定閾値以上であるか否かを比較し、ΔＶ₂₁のみからガスの漏洩の検知に起因する出力値Ｖの上昇を判定してもよい。

また、判定部２１は、時間的に前後するサンプリングされた出力値Ｖの差分から、傾きを算出して、該傾きから出力値Ｖの上昇を判定してもよい。
例えば、第１の測定時ｔ１におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ１と、第２の測定時ｔ２におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ２との間の経時的な変化の傾向として、傾きΔＡ₂₁＝（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）を算出する。該傾きΔＡ₂₁が所定の傾き閾値を超えるようであれば、出力値Ｖは急激に上昇しているため、ガスの漏洩の検知に起因する出力値Ｖの上昇と判定することができる。

また、さらに、第２の測定時ｔ２におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ２と、第３の測定時ｔ３におけるガスセンサ１１の出力値Ｖ３との間の経時的な変化の傾向として、傾きΔＡ₃₂＝（Ｖ３−Ｖ２）／（ｔ３−ｔ２）を算出する。
時間的に前後して算出された傾きΔＡ₂₁と傾きΔＡ₃₂とが続けて正の値であれば、ガスの漏洩の検知に起因する出力値Ｖの上昇と判定してもよい。
また、時間的に前後して算出された傾きΔＡ₂₁と傾きΔＡ₃₂とが続けて所定の傾き閾値を超えるようであれば、ガスの漏洩の検知に起因する出力値Ｖの上昇と判定してもよい。
以上のように、所定時間毎にサンプリングしたガスセンサ１１の出力値Ｖの経時的な変化の傾向に基づいて、電源投入後に、ガスセンサ１１の出力値Ｖの安定を待つことなく早期にガスの漏洩の検知を開始できる。

報知部２２は、スピーカで構成され、外部環境の異常としてのＬＰガスの漏洩に起因する可能性の高い判定部２１の出力値Ｖの上昇の判定結果に基づいて、警報音（合成音信号、例えば「ガスが漏れていませんか」などの合成音声、又は、電子音信号、例えば「ピッピッピッピッ」などの電子音）による音、又はそれらの組み合わせによって、ＬＰガスの漏洩を報知するように構成されている。なお、報知部２２は、スピーカによる警報音に替えて、又は加えて、警報ブザーの鳴動や、警報ランプの緑色や赤色のＬＥＤの点灯、点滅、消灯等によってＬＰガスの漏洩を報知する構成であってもよい。

以上説明したように、本願発明による警報器１によれば、電源投入後のガスセンサ１１の出力値Ｖが安定していない状態であっても、ガスの漏洩の判定が可能となる。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：警報器
１０：検知部
１１：ガスセンサ
２０：警報部
２１：判定部
２２：報知部
ＫＭ：起動モード
ＳＭ：初期監視モード
ＴＭ：通常監視モード
Ｖ：出力値
Ｔｈ：警報閾値

Claims

外部環境の異常を検知するセンサと、前記センサの出力値に基づいて警報を報知する警報部を備えた警報器であって、
前記警報部は、
電源投入後の起動時に前記出力値が所定の警報閾値以上になっても警報を報知しない起動モードと、
前記起動モード中に所定の起動モード解除条件を満たすと前記起動モードから移行する初期監視モードと、
前記初期監視モード中に所定の初期監視モード解除条件を満たすと前記初期監視モードから移行し、前記出力値が前記警報閾値以上になると警報を報知する通常監視モードと、を備え、
前記初期監視モード中に、前記出力値が前記警報閾値を下回るまでの間に、前記出力値が上昇した場合には、前記出力値が前記警報閾値を下回るまで警報を報知することを特徴とする警報器。
前記初期監視モード解除条件が、前記初期監視モード中に前記出力値が前記警報閾値を下回ることであることを特徴とする請求項１に記載の警報器。
前記警報部は、前記電源投入から所定の期間が経過しても前記出力値が前記警報閾値を下回っていなければ、警報を報知することを特徴とする請求項１または２に記載の警報器。
前記警報部は、前記初期監視モード中に前記出力値を所定時間ごとにサンプリングし、直近にサンプリングした出力値と、その直前にサンプリングした出力値との差分を算出することを繰り返し、前記算出された差分が所定回数連続して前記出力値の上昇傾向を示していれば、前記出力値が上昇したと判定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の警報器。
前記起動モード解除条件が、該警報器の前記電源投入から所定の起動時間の経過であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の警報器。