JP2015158790A - 警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】点検ガスの濃度によって点検作業の精度が変動し難く、現場環境の温湿度の影響を受け難い点検モードの制御を行える警報器を提供する。
【解決手段】外部環境の変化を検知する検知手段１０と、外部環境の変化の程度を算出する演算手段２０と、演算手段２０より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段３０と、を備えた警報器Ｘにおいて、検知モードおよび点検モードに切り替え可能な制御手段４０を備え、制御手段４０は、点検用警報出力を発するための基準である警報出力変化幅を設定し、点検モードでは、所定のタイミングの検知出力値である基準出力値を設定し、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値から基準出力値を引いて差分を算出し、当該差分が正の場合、かつ、警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発し、当該差分が負の場合に、基準出力値を比較検知出力値に置き換えるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部環境の変化を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した結果に基づいて外部環境の変化の程度を算出する演算手段と、前記演算手段が警報レベル以上の外部環境の変化を検知したと判定した場合に前記演算手段より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段と、を備えた警報器に関する。

一般に、ガス警報器は、使用開始直後や一定期間使用後に、ガス警報器が正常に作動するか否かを点検する必要がある。点検は、ガス警報器に対して実際の検知対象ガスを吹き付けたり、これとは別の点検用のガスを吹き付けることで行う。

特許文献１には、半導体式ガスセンサと、パルス通電状態にある半導体式ガスセンサの電気的出力に基づいてガスを検知する検知手段と、を備えたガス警報器の点検方法が記載してある。当該ガス警報器には、検知対象ガスとは別の点検ガスに対する点検検知を、検知対象ガスに対する本検知のタイミングと異なるタイミングで行う点検検知手段を備える。これにより、点検ガスに応じたタイミングで点検検知を行うため、例えば低濃度の点検ガスを用いる場合でも確実に点検作業が行なえる。この結果、点検ガスの消費量が削減できる等、点検作業を大幅に効率化することができていた。
特許文献１に記載の点検方法では、ガス検知信号は、この信号に対して予め設定された閾値である警報レベルと比較され、ガス検知信号が警報レベルを上回った場合に点検警報を発していた。

特許文献２には、点検ガスが吹き付けられたガスセンサの出力電圧が第１の閾値を超えない場合であって、今回のガス検知点における出力電圧とそれ以前のガス検知点における出力電圧との差が第２の閾値を超えたときに、点検ガスの存在を検知した警報を出力するガス警報器が記載してある。

特開２００４−３８６６０号公報 特開２００８−２６９５３３号公報

近年、被検知ガスに対する選択性を向上させるため、半導体式ガスセンサの素子に貴金属触媒を添加したガス警報器が開発されている。このようなガス警報器を、特許文献１に記載の点検方法を適用して例えば点検ガスに水素を用いて点検する場合、貴金属触媒の作用によって点検ガスである水素に対する出力が小さくなり、正確に点検作業が行えない場合があった。
これに対して、点検ガスである水素を高濃度にして点検を行えば、点検後の半導体式ガスセンサのベース出力の復帰が遅れるため、実際のガス検知に移行するタイミングが遅れることがあった。
また、点検ガスである水素を高濃度にせず、点検検知用に設定された閾値である警報レベルを下げると、現場環境の温湿度の影響を受け易くなるため、例えば現場環境の温湿度などの影響でベース出力が上昇していた場合、点検ガスを吹きつけていないにも係わらず点検警報が発報してしまい、正確に点検作業が行えない場合があった。

また、特許文献２に記載のガス警報器では、電圧の周期に同期したタイミングで出力差を算出するので、当該出力差が小さくなるにも関わらず、現場環境の温湿度の影響を回避するためには第２の閾値を大きく設定する必要があり、出力電圧の差が当該第２の閾値まで到達せず、正確に点検作業が行えない場合があった。
また出力差が小さくても点検可能なように、第２の閾値を小さく設定することもできるが、この場合には温湿度変動によるベース変動で誤報が生じる虞があり、正確な点検作業を行うことは困難であった。

従って、本発明の目的は、点検ガスの濃度によって点検作業の精度が変動し難く、現場環境の温湿度の影響を受け難い点検モードの制御を行える警報器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る警報器は、外部環境の変化を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した結果に基づいて外部環境の変化の程度を算出する演算手段と、前記演算手段が警報レベル以上の外部環境の変化を検知したと判定した場合に前記演算手段より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段と、を備えた警報器であって、その第一特徴構成は、外部環境の変化を検知する検知モードおよび警報機能の動作を点検する点検モードに切り替え可能な制御手段を備え、前記制御手段は、点検用の出力である点検用警報出力を発するための基準である所定の警報出力変化幅を設定してあり、前記点検モードでは、所定の周期で前記検知手段の出力を計測して記憶しておき、所定のタイミングの検知出力値である基準出力値を設定し、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値から前記基準出力値を引いて差分を算出し、当該差分が正の場合、かつ、前記警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発し、当該差分が負の場合に、当該基準出力値を前記比較検知出力値に置き換えるように制御する点にある。

本構成によれば、基準出力値および比較検知出力値の差分を算出し、当該差分が正の場合には当該差分と警報出力変化幅とを比較しているため、検知手段の出力値の出力幅の変動をみることで警報機能の動作を点検することができる。特に本構成では、特定のタイミングの出力値を基準出力値とし、この基準出力値を固定して、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値との差分を検出しているため、当該差分の傾向は点検ガスの濃度の濃淡に左右されないと考えられる。そのため、本発明の警報器では、点検ガスの濃度によって点検作業の精度が変動したりするのを防止でき、さらに、検知手段の出力値が特定の閾値を超えたか否かを判断する場合に比べて、現場環境の温湿度の影響を受け難くすることができるため、点検作業時における誤報を未然に防止することができる。

一方、当該差分が負の場合は、制御手段は基準出力値を比較検知出力値に置き換えるように制御する。本態様では、通常は固定である基準出力値を比較検知出力値に変更できる。これにより、差分を検出する際の基準値である基準出力値を変更することができる。即ち、差分が負の場合は、比較検知出力値よりも基準出力値の方が大きいこととなる。
このとき基準出力値を小さい値の比較検知出力値に変更すれば、変更された基準出力値は以前の値より小さくなるため、これ以降に算出される基準出力値および比較検知出力値の差分を正にし易く、かつ差分を大きくすることができる。当該差分を正とし、かつ大きくすることができれば、警報出力変化幅と比較したときに当該差分の方が大きくなり易いため、点検用警報出力を発する頻度を増やせるように制御することができる。そのため、常に基準出力値を固定する場合よりも、警報機能の点検を行い易くすることができる。

本発明に係る警報器の第二特徴構成は、前記基準出力値を、前記点検モードに入ったとき或いは前記点検モードに入る直前の検知出力値を計測した初期出力値とした点にある。

この初期出力値は、点検モードに入ったとき或いは点検モードに入る直前の検知出力値であるため、点検モードにおける初期値とすることができる。即ち、点検モードにおいて、当該初期出力値およびその後に取得した検知手段の出力値を制御手段によって比較し、初期出力値および検知手段の出力値の大小関係を監視することができる。

本発明に係る警報器の第三特徴構成は、駆動方式をパルス駆動とした場合、前記点検モードにおいて、前記検知モードよりパルスを短くした点にある。

本構成によれば、検出パルス時間を短くすることで、感度を向上させた状態で点検モードを行うことができる。

本発明の警報器の概略図である。 点検モード時の制御フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示したように、本発明の警報器Ｘは、外部環境の変化を検知する検知手段１０と、検知手段１０が検知した結果に基づいて外部環境の変化の程度を算出する演算手段２０と、当該演算手段２０が警報レベル以上の外部環境の変化を検知したと判定した場合に演算手段２０より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段３０と、を備え、外部環境の変化を検知する検知モードおよび警報機能の動作を点検する点検モードに切り替え可能な制御手段４０を備える。

（検知手段）
検知手段１０として、例えば都市ガスセンサ、ＬＰガスセンサ、ＣＯセンサの何れかを備えるとよい。都市ガスセンサは炭化水素ガス等の漏洩ガスを検出することができ、ＬＰガスセンサはＬＰガスを検出でき、ＣＯセンサは不完全燃焼で発生する一酸化炭素ガスを検出できるものであれば、公知の半導体式センサ素子や接触燃焼式ガスセンサ素子などが使用できる。本実施形態では、警報器Ｘとして、検知手段１０として半導体式センサを適用したガス警報器とした場合について説明する。

（演算手段）
演算手段２０は、検知手段１０が被検知ガスの漏洩を検知した出力に基づき、被検知ガス濃度を算出する濃度算出部を備える。当該濃度算出部は、検知手段１０からの出力信号に基づいて都市ガス濃度を算出できるマイコンなどを使用するとよい。

演算手段２０は、検知手段１０が警報レベル以上の都市ガス濃度を継続して検知した場合、警報信号Ｓ１を警報手段３０に送って当該警報手段３０により警報を発するように制御する。

（警報手段）
警報手段３０は、検知手段１０が警報レベル以上の被検知ガス濃度を継続して検知したことを演算手段２０が判定した場合、当該演算手段２０から警報信号Ｓ１を受け取り、音声により警報を発する。本実施形態では、警報手段３０はスピーカおよびその駆動回路で構成され、後述する記憶手段５０からの警報音信号Ｓ２を警報音Ｓ３に変換して出力する。

（制御手段）
制御手段４０には、検知手段１０の出力を記憶する記憶手段５０を備える。記憶手段５０は、検知手段１０の出力や、複数種類の警報音信号を記憶できるメモリやストレージであれば、どのような態様でもよい。複数種類の警報音信号として、例えば家庭用ガス警報器で必要とする合成音信号である（例えば「ガスが漏れていませんか」などの合成音声）と、業務用ガス警報器で必要とする電子音信号である（例えば「ピッ、ピッ、ピッ、ピッ、」などの電子音）との２種類を記憶するとよい。記憶する警報音信号の数は２種類以上であってもよく、合成音声および電子音の態様は、上記以外でもよい。

また、制御手段４０は、警報器Ｘのオンオフの切り替えを行なえる電源スイッチ部６０、警報手段４０が正常に動作するかを確認する点検動作を実行する点検スイッチ部７０等と接続してある。

制御手段４０は、外部環境の変化を検知する検知モードおよび警報機能の動作を点検する点検モードに切り替え可能としてある。即ち、操作者が点検スイッチ部７０をオン操作すれば、検知モードから点検モードに警報器Ｘの駆動を切り替える。
検知モードでは、半導体式センサ素子の感応層の電気抵抗値を演算手段２０によって検出することで被検知ガスの検知を行っている。当該電気抵抗値の検出時期は検知モードおよび点検モードにおいて異ならせてある。本発明の警報器Ｘは連続駆動およびパルス駆動の何れの駆動方式でもよいが、例えばパルス駆動とした場合、検知モードにおける当該検出時期（検出パルス）は２．５秒であり、点検モードにおける当該検出時期は０．９秒に設定する。本実施形態では、検知モードから点検モードに切り替えられた場合に、制御手段４０によって、電気抵抗値の検出パルスを短くする制御を行う。一方、点検モードから検知モードに切り替えられた場合に、制御手段４０によって、電気抵抗値の検出時期を長くする制御を行う。

また、点検スイッチ部７０をオン操作せず、警報器Ｘを稼働開始してから所定期間の間は点検モードとして動作し、そして所定期間経過後に検知モードとして動作する場合には、制御手段４０は、当該所定期間経過後に点検モードから検知モードに自動的に切り替える制御を行えばよい。前記所定期間は、制御手段４０に内蔵されたタイマー等によって計測すればよい。

制御手段４０は、点検用の出力である点検用警報出力を発するための基準である所定の警報出力変化幅を設定してある。当該警報出力変化幅は、所望の変化幅を適宜設定して、記憶手段５０に記憶される。

また、制御手段４０は、点検モードでは、所定の周期で前記検知手段１０の出力を計測して記憶しておき、所定のタイミングの検知出力値である基準出力値を設定し、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値から前記基準出力値を引いて差分を算出し、当該差分が正の場合、かつ、警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発するように制御する。

検知手段１０の出力は、吹き付けられた点検ガスを計測する度に記憶手段５０に記憶される。本態様では、記憶手段５０は、所定のタイミングの検知出力値である基準出力値、および、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値を記憶する。制御手段４０は基準出力値および比較検知出力値の差分を算出する。当該差分が正の場合には、制御手段４０はこの差分と予め設定された警報出力変化幅とを比較し、警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発するように制御する。点検用警報出力は、例えば記憶手段５０に記憶された警報音信号を出力すればよい。

このように基準出力値および比較検知出力値の差分と、警報出力変化幅とを比較することで、検知手段１０の出力値の出力幅の変動をみることで警報機能の動作を点検することができる。特に本態様では、特定のタイミングの出力値を基準出力値とし、この基準出力値を固定して、その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値との差分を検出しているため、当該差分の傾向は点検ガスの濃度の濃淡に左右されないと考えられる。そのため、本発明の警報器Ｘでは、点検ガスの濃度によって点検作業の精度が変動したりするのを防止でき、さらに、検知手段１０の出力値が特定の閾値を超えたか否かを判断する場合に比べて、現場環境の温湿度の影響を受け難くすることができる。

当該差分が負の場合は、制御手段４０は基準出力値を比較検知出力値に置き換えるように制御する。本態様では、通常は固定である基準出力値を比較検知出力値に変更できる。これにより、差分を検出する際の基準値である基準出力値を変更することができる。即ち、差分が負の場合は、点検ガスが吹き付けられていない、或いは、点検ガスの濃度が低い場合が想定され、比較検知出力値よりも基準出力値の方が大きいこととなる。
このとき基準出力値を小さい値の比較検知出力値に変更すれば、変更された基準出力値は以前の値より小さくなるため、これ以降に算出される基準出力値および比較検知出力値の差分を正にし易く、かつ差分を大きくすることができる。当該差分を正とし、かつ大きくすることができれば、警報出力変化幅と比較したときに当該差分の方が大きくなり易いため、点検用警報出力を発する頻度を増やせるように制御することができる。そのため、常に基準出力値を固定する場合よりも、警報機能の点検を行い易くすることができる。

当初の基準出力値は、点検モードに入ったとき或いは点検モードに入る直前の検知出力値を計測した初期出力値とするのがよい。

この初期出力値は、点検モードに入ったとき或いは点検モードに入る直前の検知出力値であるため、点検モードにおける初期値とすることができる。即ち、点検モードにおいて、当該初期出力値およびその後に取得した検知手段１０の出力値を制御手段４０によって比較し、初期出力値および当該検知手段１０の出力値の大小関係を監視する。本発明の警報器Ｘでは、出力値の差分が正でなければ点検用警報出力を行わないので、初期出力値のほうがその後に取得した検知手段１０より大きい場合、即ち出力が不安定であると想定される場合には、点検用警報出力を発するのを防止することができる。

また点検モードでは、演算手段２０は、検知手段１０が警報レベル以上の都市ガス濃度を継続して検知した場合であっても、警報手段３０により警報を発しないように制御してもよい。このように制御することによって、点検モードでは、隣接した二つのタイミングで取得した出力値の差分のみによって警報を発するので、温湿度などによるベース出力上昇による誤報を防止でき、ベース出力が上昇していた場合でも、正確な点検を行うことができる。

図２に、本発明の警報器Ｘにおける点検モード時の制御フローを示す。
警報器Ｘは、検知手段１０として半導体式センサを適用し、２．３Ｖで２．５秒オン、７．５秒オフ駆動させた（１０秒周期）。点検ガスは水素（３０００ｐｐｍ）を使用した。制御手段４０には、予め警報出力変化幅を設定しておく。本態様では、警報出力変化幅をメタン５００〜１０００ｐｐｍ相当の感度出力となるように設定した。

まず、電源スイッチ部６０を操作して警報器Ｘの電源を投入し、点検スイッチ部７０を操作して点検モードを開始する（＃１）。また、このとき、初期出力値を計測しておく。この時、警報器Ｘに内蔵されているタイマーにより、電源投入或いは点検スイッチ部７０の操作時点からの時間を計測する（＃２）。
本態様では、点検モードを３分に設定した場合について説明する。点検モード開始から３分未満の場合（＃３）には、検知手段１０の出力を１０秒周期で計測する（＃４）。このとき基準出力値を取得する。
点検モード開始から２０秒が経過した時点（＃５）より、比較検知出力値から基準出力値を引いて差分を算出する（＃６，７）。
当該差分が正の場合、警報出力変化幅を超えるか否かの判断を行い（＃８）、警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発し（＃９）、その後、終了処理を行う（＃１３）。

ステップ＃６において、差分が負の場合、基準出力値を前記比較検知出力値に置き換える（＃１０）。ステップ＃５において、点検モード開始から２０秒が経過しない場合もこの置き換え制御を行う（＃１０）。

点検モード開始から３分が経過した場合にはタイマーをリセットし（＃１１）、記憶手段５０における検知手段１０の出力をリセットし（＃１０）、終了処理を行う（＃１３）。

本発明は、外部環境の変化を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した結果に基づいて外部環境の変化の程度を算出する演算手段と、前記演算手段が警報レベル以上の外部環境の変化を検知したと判定した場合に前記演算手段より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段と、を備えた警報器に利用できる。

Ｘ 警報器
１０ 検知手段
２０ 演算手段
３０ 警報手段
４０ 制御手段

Claims (3)

1. 外部環境の変化を検知する検知手段と、
   前記検知手段が検知した結果に基づいて外部環境の変化の程度を算出する演算手段と、
   前記演算手段が警報レベル以上の外部環境の変化を検知したと判定した場合に前記演算手段より警報信号を受け取って警報音を発する警報手段と、を備えた警報器において、
   外部環境の変化を検知する検知モードおよび警報機能の動作を点検する点検モードに切り替え可能な制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   点検用の出力である点検用警報出力を発するための基準である所定の警報出力変化幅を設定してあり、
   前記点検モードでは、所定の周期で前記検知手段の出力を計測して記憶しておき、
   所定のタイミングの検知出力値である基準出力値を設定し、
   その後のタイミングの検知出力値である比較検知出力値から前記基準出力値を引いて差分を算出し、当該差分が正の場合、かつ、前記警報出力変化幅より大きい場合に点検用警報出力を発し、
   当該差分が負の場合に、当該基準出力値を前記比較検知出力値に置き換えるように制御する警報器。
2. 前記基準出力値を、前記点検モードに入ったとき或いは前記点検モードに入る直前の検知出力値を計測した初期出力値とする請求項１に記載の警報器。
3. 駆動方式をパルス駆動とした場合、前記点検モードにおいて、前記検知モードよりパルスを短くする請求項１または２に記載の警報器。

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