JP2015165378A - 電池式警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力を実現すると共に電池容量を使用者に表示でき、突然通電が遮断された場合にも、通電が行われていない可能性があることを使用者に知らせることができる電池式警報器を提供する。【解決手段】駆動用の電力を供給する電池１と、電池１からの通電によって駆動され、監視領域の異常を検出するセンサ６ａ、６ｂと、少なくとも２種類の表示領域を有する表示部材、および電池１の電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上か否かにより表示領域を変更する電磁石４６を有するラッチ式の表示部４と、電池１の電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上である場合に表示部４の表示領域を第１の表示とし、反対の場合は第２の表示とし、かつ、電池１の出力の導通が遮断された場合には残留電力により表示部４を第２の表示にするように制御部（マイクロプロセッサ）３により制御される構成になっている。【選択図】図１

Description

本発明は、監視領域におけるガスの漏洩や、火災などを検出して報知する電池式警報器、特に省電力化して電池の消耗を抑制しながら、電池の消耗などの異常を確実に報知することができる電池式警報器に関する。

近年、設置場所が商用電源のコンセントの近くに限られないなどの利点から、電池式警報器の設置が増加している。電池式警報器は、電池を電源とするため、稼働時間を長くするためには、商用電源を電源とする警報器と比較して、省電力を図る必要がある。

電池式警報器はセンサなどにより検知した各種異常などを報知するためにＬＥＤランプやブザーなどを備えるが、電源から通電されている（電源オン状態）ことを示す表示、すなわち電源が正常であることを表示するのに、常時ＬＥＤランプを点灯させることは、省電力の観点から行われていなかった。また、ＬＥＤランプを間歇的に点灯させることで、電源オン状態を示すのであれば、電力消費は抑えることができるものの、このような表示は故障表示など他の状態を示す表示であるとユーザに認識される可能性がある。これらのことから、電池式警報器では、電源オン状態を示す表示は行われていないのが一般的で、その場合ユーザは通電されているかを知ることはできない。

またスイッチなどの操作手段を操作することで、電源オン・オフを含む警報器の状態を表示させる機器もあるが、基本的に警報器は高所などの操作手段を操作し難い場所に設置されるので、特に高齢者などの使用者はこのような警報器であっても、警報器の状態を確認するのは困難である。

また電池が消耗して電力を供給できなくなるとセンサ自身が機能しなくなり、安全面などの観点から問題になるため、電池が消耗して、予め設定した所定の電圧より低下した場合には、電池の寿命を知らせるために、ＬＥＤランプを点滅させたり点灯させたりしている。

しかしながら、ＬＥＤランプの点滅などを行うことによって、点滅などをさせない場合よりも、早期に電池を消耗するため、たとえば長期間に亘ってユーザが不在の場合には、ユーザに知らせることができないまま、電池からの電力供給がなされなくなっていることなどがある。

このように長期間に亘ってユーザが不在であっても、電池容量の低下をより確実に知らせるために、ＬＥＤランプを用いないで、磁気反転素子を用いて電池容量の低下を知らせる構造を備える電池式警報器が知られている（たとえば特許文献１参照）。

この磁気反転素子を用いる装置は、たとえば図６に示されるように、ディスク４１の半分をＮ極、残り半分をＳ極とし、その境界部で中心部に回転軸４２が設けられ、ディスク４１の一面と他面とを異なる色にした表示部材４３と、鉄心４４にコイル４５が巻回された電磁石４６とで形成されている。そして、コイル４５の両端にセット端子４５ａ、リセット端子４５ｃが、また中心部にコモン端子４５ｂが形成され、たとえばコモン端子４５ｂとセット端子４５ａとの間に電流を流せば、Ｎ極とＳ極とが図に示されるように、鉄心４４の両端に現れ、それに伴って表示部材４３が図に示されるようにＮ極とＳ極とが引き付け合うような位置で静止する。そのため、ディスク４１の両面で色を変えておくことにより、コイル４５に流す電流の向きを制御することにより、表示部材４３の表示窓に現れる色で電池の容量が十分か否かを知ることができる。

特開２０００−３１５２８８号公報

しかし、上記特許文献１に示される発明では、突然電源が遮断される場合、たとえばユーザが警報音を停止するために、電源スイッチを操作し、電源をオフにした場合には、突然電力供給が遮断されるので、電池容量低下の判断を行うことができず、センサへの通電はされていないにも拘わらず、電池容量がある表示となることがある。このような場合に、ユーザは電池容量が健在である旨の表示を信じて当該警報器を使用する可能性、すなわち誤使用の可能性があり、ユーザの安全性を十分に確保できているとはいえない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、省電力を実現すると共に電池容量の低下を使用者に表示でき、突然通電が遮断された場合にも、通電が行われていない可能性があることを使用者に知らせることができる電池式警報器を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、突然電源のスイッチがオフにされたり、電池が脱着されたりした場合でも、通電が行われない旨の表示を確実にすることができる具体的な構成を提供することにある。

本発明の電池式警報器は、駆動用の電力を供給する電池と、前記電池からの通電によって駆動され、監視領域の異常を検出するセンサと、少なくとも２種類の表示領域を有する表示部材、および前記電池の電圧が所定の電圧以上か否かにより前記表示領域を変更する電磁石を有するラッチ式の表示部と、前記電池の電圧が所定の電圧以上である場合に前記表示部の表示領域を第１の表示とし、前記電池の電圧が前記所定の電圧より低い場合に前記表示部の表示領域を第２の表示とし、かつ、前記電池の出力の導通が遮断された場合には残留電力により前記表示部を前記第２の表示にするように制御する制御部と、を備えている。

前記電池が、正側端子と負側端子の他に少なくとも第３の端子を有するコネクタに接続され、該第３の端子を用いて、前記電池の出力の導通が遮断されたとき、前記表示部の表示を前記第２の表示に切り替える構成にすることができる。

前記表示部の表示を切り替えるための電力を蓄える蓄電部をさらに備え、前記制御部は、前記電池が稼働しているときは該電池の出力により前記表示部を駆動し、前記電池の出力の導通が遮断されたときは前記蓄電部の電力により前記表示部を駆動することが好ましい。

ここに蓄電部とは、コンデンサ、各種キャパシタ、バリキャップ、ＦＥＴなどの容量成分を有する半導体素子などの簡単な部品、および回路内の浮遊容量などで表示部材を切り替え得る電気を保持し得る部材を意味し、二次電池のような大量の蓄電を意図するものではない。また、導通が遮断とは、導通経路に設けられる第１スイッチのオフによる遮断、および電池の脱着など、電池の電力の供給手段を断つことを意味する。

前記制御部は、前記表示部の表示領域を変更する必要がない場合には前記電磁石による前記表示部材の駆動を行わないように制御することが省電力の観点から好ましい。

前記電池の電圧が、前記所定の電圧よりも低下し、かつ、動作が可能な電圧であるときに、その状態を報知する前記表示部とは異なる報知手段をさらに備え、前記制御部は、前記表示部の切り替え後、該表示部の電磁石は駆動しないで、定期的に前記報知手段により前記電池の電圧の低下を報知するように制御することにより、電池の消耗を最小限に抑えながら、表示部による受動的な表示による報知のみならず、ＬＥＤランプやブザーなどによる能動的な報知を定期的に行うことができ、容量の低下した電池により、長期間不在にしたユーザに対しても効率的に報知することができる。

前記制御部は、前記電池の出力の導通が遮断された場合に、前記報知手段は駆動しないで、前記表示部を第２の表示にする制御のみを行うことにより、残留した電力を有効に利用して表示部の表示を切り替えることができるので好ましい。

前記表示部の前記電磁石を構成するコイルが、並列に、かつ、電流により発生する磁界の向きが同じ方向になるように接続された２個のコイルにより形成されることにより、駆動電圧が高い既存の電磁石を用いても、昇圧回路を用いることなく、通常の３Ｖ程度の電池で表示部を駆動させることができる。

本発明によれば、次の通電がされるまで、電力を消費することなく表示を維持することができるので、省電力を実現でき、また、たとえば電池が外される、または電源の出力がオフにされる場合のように、電源が突然遮断される場合であっても、それに合せて電源表示を切り替えるので、省電力を実現しつつ、かつ、確実に電源のオン・オフ、電源容量の低下といった警報器状態を、高齢者を含む使用者に視覚的に認識可能な状態にすることができる。しかも、電池の容量が正常な状態で、何らかの事情により突然警報器が鳴り響き、警報器の鳴動を停止するために、電池の出力が遮断された場合でも、表示部の表示は電池の容量が低下している第２の表示に切り替えられる。そのため、鳴動停止後に、そのまま警報器を元の場所に設置しようとすると、電池の状態が異常であることに気が付き、切断した電池出力の遮断の原因を元に戻して設置することになる。その結果、警報器が動作しない状態になっていることに気が付かず、そのまま設置して警報器が機能していないという非常に危険な状態を回避することができる。すなわち、表示部の切り替えが行われないと、電源は正常であるという第１の表示のままで電源スイッチが切断されたり、電池が脱着されたりして、その後に警報器の異常の原因が取り除かれた場合でも、電源の表示が正常の第１の表示のままであると、警報器には何の問題もなしとして、そのまま設置されることになりがちであるが、表示部の表示が第２の表示なっていると、再設置がされるときに電源のスイッチが切られているか、電池が抜かれていることに気が付き、危険な状態を回避することができる。

また、蓄電部を備えることにより、電池からの出力が突然遮断された場合であっても、表示部材を確実に第２の表示とすることができるので、電池からの出力が突然遮断された場合に、第１の表示のままになることを防ぐことができる。その結果、電池からの出力が遮断されているにも拘わらず、遮断されていないとのユーザの誤認識を回避することができる。なお、電池が第３の端子を有するコネクタに接続されることにより、その第３の端子を用いて、電池が脱着された場合を直ちに認識することができるので、電源のスイッチが切られた場合に限らず、電源の導通が遮断された場合の全ての場合に、直ちに表示部を第２の表示に切り替えることができる。

さらに、電池の容量が０ではないが低下しているときに、その電池の容量の低下を知らせる報知手段が、ラッチ式の表示部の他に設けられることにより、電磁石と表示部材とを有する表示部への通電による切り替え後は、表示部による電池の消耗はなく、一方、報知手段にはＬＥＤランプやブザーなどの能動的な報知手段を用いることができ、周囲に人がいれば、確実に報知することができる。一方、この報知手段は、連続的には行わないで、定期的、すなわち間歇的に報知するため、電池の消耗を少なくして、長期に人が不在になる場合でも、電池の消耗する期間を延ばして不在者が戻った時に報知することができ、非常に効果的に使用者に電池容量の低下を知らせることができる。

本発明の電池式警報器の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示されるラッチ式の表示部の説明図である。 本発明の電池式警報器の電池容量の状態を報知するための制御部でのフローを示すフローチャートである。 図１に示されるブロック図のさらに具体的な回路例を示す説明図である。 図２に示されるコイルの他の例を示す説明図である。 電磁石を用いたラッチ式の表示部の一例を示す図である。

次に、本発明の電池式警報器について、具体的な構成例を示す図１〜３を参照しながら説明する。本発明の電池式警報器は、図１にその具体例の概略ブロック図が示されるように、駆動用の電力を供給する電池１と、電池１からの通電によって駆動され、監視領域の異常を検出するセンサ６ａ、６ｂと、少なくとも２種類の表示領域を有する表示部材４３、および電池１の電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上か否かにより表示領域を変更する電磁石４６を有するラッチ式の表示部４と、電池１の電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上である場合に表示部４の表示領域を第１の表示４１ａ（図２参照）とし、電池１の電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖrefより低い場合に表示部４の表示領域を第２の表示４１ｂとし、かつ、電池１の出力の導通が遮断された場合には残留電力により表示部４を第２の表示４１ｂにするように制御部（マイクロプロセッサ）３により制御される構成になっている。

電池１は、通常の乾電池でもリチウムイオン電池でも、充電式の二次電池でも良く、商用電源に接続しなくても動作する電池であれば何でも良い。

また、図１に示される例では、電池１に電圧レギュレータ（ＲＥＧ）２が接続されている。この電圧レギュレータ２は、制御部（マイクロプロセッサ）３の動作を正確に行えるように、定電圧Ｖddを発生させるもので、通常の電圧安定化ＩＣなどを使用することができ、基板のグランド（以下、単にＧＮＤという）との間に第１スイッチ８を介して接続されて電池１からの入力電圧を一定の電圧にする。この第１スイッチ８が切断されると、電圧レギュレータ（ＲＥＧ）２の出力がされず、電池１の出力が遮断される。

制御部（マイクロプロセッサ）３は、メモリや比較回路などを含んでおり、演算処理を行い、所定の信号を出力するように形成されている。これもＩＣとして市販されているものを使用することができ、ガス漏れ検出や煙、ＣＯなどの検出用のセンサ６ａ、６ｂなどを管理して、そのセンサ６ａ、６ｂからの検出信号に基づいて、ＬＥＤ５ａやブザー５ｂなどの報知手段により異常時の警報を発すると共に、本発明の特徴部分である電池１の容量の管理および電池の容量が低下したときに、ラッチ式の表示部４などにより警報を発すると共に、たとえば第１スイッチ８をオフにしたり、電池１を取り外したりすることにより、電池１からの出力が遮断されたときに、必ずラッチ式の表示部４の表示を電池１の容量が低下している表示に切り替えられるように構成されている。センサ６ａ、６ｂとしては、上述の他、温度センサや湿度センサなどの種々のセンサを並べて設けることもできるし、いずれかのセンサ１個だけで警報器とされる場合もある。これらのセンサ６ａ、６ｂの管理および警報手段に関しては、従来のこの種の警報器と同じであるため、その詳細の説明は省略する。

本発明における、ラッチ式の表示部４は、通電によって表示を切り替えるものであって、次の通電がされるまで、電力を消費することなく表示を維持するものであればよい。図１に示される実施形態では、ラッチ式の表示部４として、原理的には図６に示されるのと同様の構造のものを用いている。すなわち、たとえば図２に側面図で示されるように、永久磁石４１ｃのＮ極とＳ極とを両端側にそれぞれ有するディスク４１を回転軸４２により回転するように形成された表示部材４３と、そのディスク４１を挟むように鉄心４４の両端部が位置するように設けられると共に、その鉄心４４にコイル４５が巻かれ、コイル４５の両端部と中心部にそれぞれ第１端子４５ａ、第２端子４５ｂ、第３端子４５ｃが形成された電磁石４６、とにより構成されている。このディスク４１の両面には、たとえば第１面が橙色にされて第１の表示４１ａとされ、第２面が黒色にされて第２の表示４１ｂとされ、たとえば黒色の第２の表示４１ｂは電池１の容量が低下、または電池１の出力が第１スイッチ８などにより遮断（電池１が外された場合も含む）されたことを示す色とし、橙色は電池１の容量が規定値以上の十分な容量（電圧）を有している場合と設定することができる。

このディスク４１は、永久磁石板などにより形成し、その両面に着色して目立つようにしても良いし、２枚の平板部材の間に永久磁石を挟み込む構造にすることもできる。いずれの場合でも、その両面に蛍光塗料、または畜光塗料を塗布しておくことにより、夜でも目立ちやすく、また、畜光塗料であれば夜になってからでも相当時間光らせることができるため好ましい。なお、表示色の例を電池１の容量が問題のないときは橙色にし、電池容量が低下または遮断されている場合を黒色の例にしたが、これらの色には限定されない。しかし、電池容量に問題がない場合にはできるだけ明るい色にすることが目立ちやすいので好ましく、また、電池の容量が低下したり、電池の出力が遮断したりしているときは、暗い色にすることが好ましい。

また、この例では、表示部材４３がディスク４１の表裏を変える回転構造の例で示されているが、表裏を変える回転でなくても、円板の一面の半分ずつで色を変えて、同一平面内で回転させる構造にしても良く、また、回転ではなく平行移動させて少なくとも２色の色を変える構造にしても良い。

また上記例では、表示を２つとしているが、それに限らず、たとえば各異常状態の段階を示すための表示を加えて、３つ以上の表示を可能としてもよい。

鉄心４４は、鉄などの強磁性で、保持力の大きい材料で、コイル４５の電流を０にしても磁力を若干維持することができる材料であることが好ましい。そうすることにより、磁極の向きを変える必要がないとき（電池１の出力電圧が閾値電圧との関係で変化しない時）コイルに電流を流すことなく鉄心４４と表示部材４３とを吸引させておくことができる。ただし、余り保持力が大きいと表示部４３の表示を切り替えるときに大きな電流を必要とするので、電池１の消耗を防止するという観点からは好ましくない。

このようなラッチ式の表示部４で、たとえばコイル４５の中間部の第２端子４５ｂを共通端子としてＧＮＤに接続し、一端部側の第１端子４５ａに正のパルス電圧を印加すると、図２の矢印Ａで示すように電流が流れ、図２に示されるように鉄心４４の両端部にＮ極とＳ極とが現れる。それに伴いディスク４１のＮ極とＳ極とが鉄心４４の異なる磁極に引き付けられるように回転し、図２に示されるような極性の関係となる。この状態で上面である第１面に第１の表示４１ａの色が表示窓から見えるようになっている。従って、たとえば動作を開始するため第１スイッチ８をオンにしたときに、マイクロプロセッサ３で電池１の出力する電圧Ｖbatを、予めメモリなどに記憶させている電圧低下の限界値である所定の電圧Ｖrefと比較して、電池の出力電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上であれば、第１端子４５ａにパルスを印加して図２に示される状態とし、表面に現れる色を第１の表示（たとえば橙色）４１ａとし、電池１の出力の電圧Ｖbatは所定の電圧Ｖref以上であり正常であることを表示する。このコイル４５に印加するパルスは、たとえば６Ｖ程度で、時間（パルス幅）は、数ｍｓ程度でよく、消費電力としては、１μＷｈ程度と殆ど消費せず、しかもマイクロプロセッサ３により、電池１の出力電圧の確認は定期的に行われるが、電池１の出力電圧Ｖbatが閾値電圧Ｖref以上であれば、この表示部４への指示は何も出されず、そのままの状態を維持することができるため、このラッチ式の表示部４での電力消費も殆ど生じない。

一方、電池１の出力電圧Ｖbatが所定の閾値電圧Ｖrefよりも低くなったら、マイクロプロセッサ３からラッチ式の表示部４のコイル４５の第３端子４５ｃに正のパルスを印加する。そうすると、コイル４５を流れる電流は、前述の図２に示される方向と逆方向に流れ、鉄心４４に発生する磁極も図２に示される極性と逆の極性、すなわち図２の左側の端部がＮ極、右側の端部がＳ極となる。それに伴い表示部材４３が半回転し、ディスク４１の第２面の第２の表示４１ｂが表示窓側に露出する。ディスク４１の第２の表示４１ｂを、たとえば黒色にしておけば、表示部材４３が黒色になっていれば、電池１の出力電圧が低下して交換する必要があるか、第１スイッチ８がオフまたは電池１が外されていることを示していることになる。

前述の表示部材４３の回転は、図示されていないが、半回転したらストッパでそれ以上回転しないようにされているため、また、電磁石４６は電流を停止しても磁極線が残留する磁性体を鉄心４４として用いているため、短時間のパルス電圧を印加するだけで、電池１の出力電圧に閾値電圧を超える低下が生じない限り電流を流さないで、そのままの状態を維持する。

図１に示される例では、電池１と並列にコンデンサ７が挿入されている。これは、第１スイッチ８がオフにされるか、電池１が外されて電池１の出力が遮断されたときに、必ずラッチ式の表示部４の表示が、前述の例による第２の表示４１ｂになるようにするためである。そのため、回路構成や回路の部品配置などにより、前述のラッチ式の表示部４の表示を第２の表示にする電力を確保する浮遊容量が形成されていれば、このコンデンサ７は不要である。しかし、たとえば数百μＦ程度の容量のコンデンサ７を設けることが好ましい。この電池１の出力の導通が遮断されたときに、ラッチ式の表示部４の表示を、前述の第２の表示にする理由は、次のとおりである。すなわち、いずれかのセンサ６ａ、６ｂの作動などの何らかの異常により警報音が鳴り響くと騒々しいため、第１スイッチ８をオフにして警報音を止めることがある。しかし、調べた結果、ガス漏れなどもなく特に異常はなかったことが判明した場合に、ラッチ式の表示部４の表示部材４３が正常な状態（橙色）のまま第１スイッチ８がオフにされていると、電池式警報器の電源が入っていて正常であると誤認し、そのまま警報器を設置する可能性がある。そのような場合には、電池１の出力は遮断されていて、センサ６ａ、６ｂも動作していないにも拘らず、動作していると誤認しやすいため、非常に危険な状態になる。そのような危険な状態を阻止するために、第１スイッチ８をオフにするか、電池１を取り外す際には、必ず優先的にラッチ式の表示部４の表示を電池１の出力が正常ではない第２の表示（たとえば黒色）にするように形成されている。

この場合、第１スイッチ８がオフにされるか、電池１が抜かれた場合の検知は、たとえば電圧レギュレータ２の出力電圧Ｖddを監視して、その出力電圧Ｖddが低下したことを検知することによってもできるが、この電圧Ｖddの低下は、回路の浮遊容量などにより時間遅れが生じる。前述のように、第１スイッチ８がオフにされるか、電池１が引き抜かれた場合の表示部４の反転は、図１に示されるコンデンサ７または回路内の浮遊容量に伴う残留電力により反転させるものであるため、時間遅れが生じると、このコンデンサ７に蓄えられた電力も放電してしまう可能性がある。そのため、時間遅れが生じることなく、第１スイッチ８がオフにされたか、電池１が引き抜かれたときには、直ちにその事実を認識して表示部４の反転を行う必要がある。そのためには、電圧の低下を介してではなく、第１スイッチ８がオフにされたことや電池１が引き抜かれたことを直接検出する必要がある。そのような回路例が図４に示されている。

図４には、図１のセンサ６ａ、６ｂと、ＬＥＤ５ａおよびブザー５ｂを省略した具体的な回路例が示されている。すなわち、電池１は、少なくとも３端子を有するコネクタ１１に接続される構成になっており、このコネクタ１１の第１端子（正端子）１１ａと第２端子（負端子）１１ｂとの間に電池１が接続され、第３の端子１１ｃも電池１の負極に接続される構成になっている。その結果、電池１が挿入されているときは第３の端子１１ｃは、電池１の負極を通じて第２端子１１ｂと接続されるが、電池１が引き抜かれると、第３の端子１１ｃは開放端になる。この第３の端子１１ｃは、第２スイッチ１２の一端部である第１接続端子１２ａにも接続されており、第２スイッチ１２の他端部は第２スイッチ１２がオフ時（図４に示される状態）の開放端とオン時の低抵抗である第１抵抗Ｒ１を介して制御部３に接続される第２接続端子１２ｂとに分かれている。この第２スイッチ１２は、前述の電圧レギュレータ２をオン・オフする第１スイッチ８と連動してオン・オフが切り替えられるように形成されている。また、コネクタ１１の第２端子１１ｂの出力側は、ＧＮＤに接続されている。従って、電池１が接続されているときは、第３の端子１１ｃもＧＮＤに接続される。この第２スイッチ１２の第２接続端子１２ｂと接続される制御部３には、定電圧Ｖddが第２抵抗Ｒ２を介して接続されている。

さらに、第３の端子１１ｃを有するコネクタ１１の第１端子１１ａの出力側は、電圧レギュレータ２の入力端子Ｖ_INに接続され、その途中でＧＮＤとの間に前述のコンデンサ７が接続されると共に、高抵抗である第３抵抗Ｒ３および低抵抗である第４抵抗Ｒ４の直列接続を介して第１スイッチ８の一端部である第１接続端子８ａに接続され、第１スイッチ８の他端部はオン時の開放端とオフ時（図４に示される状態）のＧＮＤに接続される第２接続端子８ｂとに分かれている。そして、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４との接続点が電圧レギュレータ２のイネーブル端子ＣＥに接続されて、電圧レギュレータ２の動作のオン・オフが制御されている。すなわち、このイネーブル端子ＣＥにハイ信号が入力されるとオンになり、ロー信号が入力されるとオフになる。

この回路の動作について説明をする。まず、第１スイッチ８がオンのとき、第１スイッチ８の他方の端子は開放端であるため、電池１の電圧Ｖbatが第３抵抗Ｒ３を介して電圧レギュレータ２のイネーブル端子ＣＥに電池１の電圧Ｖbatがハイ信号として印加される。その結果、電圧レギュレータ２が動作状態になり、電池１の電圧Ｖbatが定電圧Ｖddとして出力端子Ｖ_OUTから出力され、制御部３を動作させる。また、この第１スイッチ８と連動して第２スイッチ１２もオンになるため、第２スイッチ１２の第１接続端子１２ａが第２接続端子１２ｂに接続され、コネクタ１１の第３の端子１１ｃは第２スイッチ１２の第２接続端子１２ｂを介して低抵抗である第１抵抗Ｒ１に接続される。この第３の端子１１ｃの電池１側は、電池１の負側電極を介して第２端子１１ｂと接続されているため、ＧＮＤに接続される。その結果、定電圧Ｖddは高抵抗である第２抵抗Ｒ２および低抵抗である第１抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続される。すなわち、制御部３にはロー信号が送られる。従って、制御部３への働きかけは何もなされない。

一方、第１スイッチ８がオフにされたとき、第１スイッチ８は、他方の端子である第２接続端子８ｂに接続され、ＧＮＤに接続される。その結果、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の接続点の電位は低くなり、電圧レギュレータ２のイネーブル端子ＣＥにはロー信号が送られるため、電圧レギュレータ２は動作することができず、定電圧Ｖddの出力は停止される。また、第１スイッチ８と連動する第２スイッチ１２もオフになるため、第２スイッチ１２の他方の端子は開放となる。そのため、定電圧Ｖddが第２抵抗Ｒ２を介して直接制御部３に接続されることになり、ハイ信号が制御部３に送られる。すなわち、制御部３にスイッチが切断された旨の信号が送られてくるため、前述のように制御部３は、表示部４を第２の表示に切り替える信号を表示部４に送る。

次に、電池１が引き抜かれた場合を説明する。この場合、第３の端子を有するコネクタ１１の第１端子１１ａにＶbatが供給されなくなるから、第１スイッチ８がオンになっていても、電圧レギュレータ２のイネーブル端子ＣＥにハイ信号は送られず、電圧レギュレータ２が動作せず、定電圧Ｖddの供給も行われないことは言うまでもない。一方、第２スイッチ１２がオンになっていても、電池１が外されると、コネクタ１１の第３の端子１１ｃは第２端子１１ｂとも離れ、開放端になるため、低抵抗である第１抵抗Ｒ１の端部も開放端となる。その結果、定電圧Ｖddの残留電圧により第２抵抗Ｒ２を介して、ハイ信号が制御部３に送られ、前述の第１スイッチ８がオフにされたときと同様に、残留電圧により、表示部４を第２の表示に変更することができる。

要するに、電池１が、正側端子１１ａと負側端子１１ｂの他に少なくとも第３の端子１１ｃを有するコネクタ１１に接続され、その第３の端子１１ｃを用いて、電池１が外されたり、第１スイッチ８がオフにされたりすることにより、電池１の出力の導通が遮断されたとき、表示部４の表示を第２の表示に切り替えるように制御部３が動作する。

さらに、具体的には、制御部３の前段に第１スイッチ８を有する電圧レギュレータ２が接続されると共に、電池１が接続される正側端子（第１端子１１ａ）と負側端子１１ｂの他に第３の端子１１ｃを有するコネクタ１１が設けられ、正側端子（第１端子）１１ａは電圧レギュレータ２の入力端子Ｖ_INに接続され、負側端子（第２端子）１１ｂはＧＮＤに接続され、第３の端子１１ｃは電池１の負側電極と接続されると共に、第２スイッチ１２の一端側（第１接続端子１２ａ）に接続されている。この第２スイッチ１２は第１スイッチ８と連動してスイッチングし、第２スイッチ１２の他方の端子は、第２スイッチがオフのときは開放端に、オンのときは低抵抗の第１抵抗Ｒ１を介して制御部３と接続されるように構成されている。さらに、第１抵抗Ｒ１と制御部３との接続部が第２抵抗Ｒ２を介して定電圧Ｖddに接続されている。その結果、この第２スイッチ１２（第１スイッチ８）がオフにされると、または電池１が外されると、前述のようにハイ信号が制御部３に送られ、表示部４を第２表示にする信号を制御部３から表示部に送るように作用し、第１スイッチ８がオフにされたとき、または電池が引き抜かれたとき、直ちに表示部４を第２の表示にすることができる。

前述の第１〜第４の抵抗は、たとえば第１抵抗Ｒ１を１ｋΩ、第２抵抗Ｒ２を１ＭΩ、第３抵抗Ｒ３を１ＭΩ、第４抵抗Ｒ４を１０ｋΩ程度にそれぞれ設定することができる。

制御部（マイクロプロセッサ）３によるこのラッチ式の表示部の制御について、制御フローの主要部を示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。まず、スタートした最初に、第１スイッチ８が切断されたか、または電池１が取り外されたかの確認を常に行う（Ｓ１）。これは、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との接続点から制御部３へ送られる信号が、ハイ信号かロー信号かにより判断される。第１スイッチ８が切断されるか、電池１が取り外されたら（Ｓ１でＹ）、一気にステップＳ７に飛び、電磁石４６の第３端子４５ｃに通電し、表示部材４３を黒色表示（第２の表示４１ｂ）とし、電池の出力がなくなっていることを表示する。第１スイッチ８を切断しても、たとえば図１に示されるように、コンデンサ７を電池１と並列に接続しておくなどの蓄電部材を有することにより、コンデンサ７にラッチ式の表示部４を第２の表示４１ｂにする駆動のための電荷を蓄えることができるし、コンデンサ７が無くても電子回路での部品または配線間の浮遊容量に蓄えられた電荷が残存する。このコンデンサ、および／または浮遊容量を利用して優先的に表示部材４３の向きを変えるもので、優先して行うことにより、表示部材４３の向きを切り替えることができる。

なお、第１スイッチ８の切断など、電池の出力の導通が遮断された際に、別途設けられている表示部材４３の表示色を把握する手段により、表示部材４３が第２の表示になっている場合には、表示部４の電磁石４６を駆動しないで表示を変更しないように制御することもできる。

そして、第１スイッチ８の切断および電池１の取り外しがされていない（Ｓ１でＮ）場合、開始後（動作後）初めてか、または前回Ｓ３に進んでから所定の時間が経過しているか否かを調べる（Ｓ２）。前述のステップＳ１では、いつ何時電池１の出力が遮断されるか分からないため、常にこのフローを回して監視する必要があるが、この後の電池容量の低下を監視する工程は、急激に生じるものではないので、数十分とか数時間程度の間隔で行っても問題にはならない。そのチェックする間隔の時間を予め設定しておくことにより、所定の時間が経過したかを調べる（Ｓ２）。この時間経過は、たとえばタイマーなどでカウントすることにより行うことができ、所定の時間が経過したら（Ｓ２でＹ）、Ｓ３に進み、所定時間が経過していなければ（Ｓ２でＮ）、スタートに戻る。なお、電池容量低下のチェックも、前述の電池１の出力の導通遮断のチェックと同様に、常時行うのであれば、このステップＳ２も不要である。

ステップＳ３では、電池１の出力電圧Ｖbatと、予め決められた電圧低下の限界である所定の電圧（閾値電圧）Ｖrefとを比較し、電池１の出力電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖref以上であれば（Ｓ３でＹ）、ステップＳ４に進み、今回の第１スイッチ８の投入または電池１を装填後初めての検出かを調べる（Ｓ４）。初めての検出である（Ｓ４でＹ）なら、コイル４５の第１端子４５ａに正のパルス信号を送って、表示部材４３の橙色表示（第１の表示４１ａ）が表示窓に露出するように制御する（Ｓ５）。ステップＳ４でＶbat≧Ｖrefの検出が初めてではない場合（Ｓ４でＮ）は、スタートに戻りラッチ式の表示部４への操作は一切行わない。また、ステップＳ３で、Ｖbat＜Ｖrefであれば（Ｓ３でＮ）、その検出がＶbat≧Ｖrefの検出後初めてであるかを調べる（Ｓ６）。電圧関係が変って初めてＶbat＜Ｖrefになった場合（Ｓ６でＹ）、コイル４５の第３端子４５ｃに正のパルス電圧印加の指示を出し、表示部材４３を反転させて黒色表示（第２の表示）とする（Ｓ７）。ステップＳ６でＮの場合、すなわち前のチェックでもＶbat＜Ｖrefである場合には、スタートに戻り、ラッチ式の表示部４への操作は一切行わないで、このループを繰り返す。

本構成では、第１スイッチ８の切断および電池１の取り外しがされた場合（Ｓ１でＹ）以外であれば、Ｓ５またはＳ７の後、スタートに戻り、本フローを繰り返す。

以上のように、制御部３は、通常のセンサ６ａ、６ｂの制御の他に、電池の消耗の状況および電池１の出力の導通の遮断もしくは電池１の取り外しの制御を行い、ラッチ式の表示部４により電池１が正常に動作しているときの第１の表示４１ａと、電池１の容量が所定値よりも低下したとき、または電池１の出力の導通が遮断されるか、電池１が取り外されたときに、第２の表示４１ｂにするように制御している。しかも、電池１の出力の導通が遮断されたとき、もしくは電池が取り外されたときには、優先的に残留電圧を用いて第２の表示４１ｂにすることに特徴がある。

本発明の動作は、上記特徴を実現できれば、図３に示すフローに限らず、たとえば、図３のＳ１についての判断を別で行い、電池からの出力遮断と、電池容量の低下を並列に監視してもよい。このような場合には、電池からの出力遮断があった場合には、優先的に当該動作を割り込むことができるようにすることで、同様の動作を実現できる。

図１に示される本発明の電池式警報器では、表示部材４３による表示部４だけではなく、ＬＥＤランプ５ａによる警告手段と、ブザー５ｂによる警告手段とを有している。すなわち、電池１の出力電圧が０までは低下していないが、所定の電圧よりは低下している場合に、その電圧が低下していることをユーザに周知させるための報知手段である。このＬＥＤランプ５ａによる警告は、従来と同様の方法、すなわち、電池１の出力電圧Ｖbatが所定の電圧Ｖrefよりも低下した場合に、たとえばＬＥＤランプ５ａの点滅により行うことができるが、本発明では、既に表示部材４３を第２の表示４１ｂ、たとえば黒色表示にして電池１の出力電圧の低下を知らせているので、従来のように短い周期で知らせる必要はなく、行うとしても点滅の周期を、従来の数倍以上の周期にして点滅を行えばよい。また、ブザー５ｂによる電池１の出力電圧の低下を知らせる警報も、従来と同様の方法で行うことができるが、ＬＥＤランプ５ａの警報と同様に、既に表示部４による警報を常時行っているので、その間隔を従来よりも大幅に広げて行うことができる。

すなわち、このＬＥＤランプ５ａまたはブザー５ｂによる電池容量の低下の警報は、表示部材４３だけによる表示では近くに人がいても気が付かない場合が多いため、ユーザに積極的に知らせる補助的な報知手段である。特に電池式警報器が天井とか壁の隅に取り付けられているような場合、意識的に覗き込まないと中々表示の変更に気が付かない場合が多い。そこで、光や音により能動的に電池１の電池容量の低下または異常を知らせるもので、近くにユーザが居れば、ユーザが高齢者であっても比較的確実に認識することができる。一方、このような補助的な警報手段を設けても、近くに人がいないと、たとえＬＥＤランプ５ａまたはブザー５ｂなどにより警告しても、気付かれない。この不在の期間が長期に亘ると、その間に電池１が完全に消耗してしまい、ＬＥＤランプ５ａまたはブザー５ｂによる報知もできなくなってしまう。しかし、本発明では、表示部４により電池容量が低下していることを表示しているので、このＬＥＤランプ５ａまたはブザー５ｂによる報知の周期を従来よりも数倍以上の間隔で大幅に長くして電池１の消耗を防ぎ、できるだけ長期間に亘って報知することができるように形成されている。そうすることにより、長期間に亘って不在にしても、ユーザが戻ったときにＬＥＤランプ５ａまたはブザー５ｂによる報知で確実に電池の消耗を知らせることができる。なお、ＬＥＤランプ５ａおよびブザー５ｂの両方を設ける必要はなく、一方だけでも良い。

なお、このＬＥＤランプ５の点滅の信号は、前述のラッチ式の表示部４への電圧が低下した場合の表示部材４３の黒色表示にする指示（第１の信号）と同時に第２の信号をＬＥＤランプ５ａおよび／またはブザー５ｂの駆動部に指示することにより行われる。この場合、一度この指示が出たら、予め設定した間隔で、予め設定した時間だけ点滅を繰り返すか、所定の時間だけブザー５ｂを鳴らすように設定しておくことができる。その結果、前述のように、無くなりかかった電池の寿命をできるだけ長く維持して警告をする期間を長くすることができる。

前述の図３に示されるフローチャートの例では、ステップＳ４で第１スイッチ８の投入または電池１の装填後初めてかの判断をした。通常の場合であれば、Ｖbat≧Ｖrefの状態が検出されれば、そのままその状態が維持されるので、当初の判断だけで良いが、たとえば電池１の容量が低下して所定の電圧近くになると、ステップＳ３でＮの判定がなされ、Ｓ７に進んだ後に、再度ステップＳ３でＹと判断される場合があり得る。その場合にはステップＳ５に進んで第１の表示にすべきである。その点を考慮すると、ステップＳ４では、ステップＳ３での判断が前回の判断と異なっているかの判断も行うのが好ましい。前回の判断と同じであればステップ４でＮに進み、ステップＳ３での判断が前回と異なってステップＳ４に来たときは、ステップＳ４のＹに進んで再度表示を変える。この判断は、ステップＳ３で前回の判断を記憶しておくことにより容易に行うことができる。

前述の例では、電池１の容量が所定の値よりも低下した場合と、電池１の出力の導通が遮断された場合の両方共を第２の表示にして、電源が正常でない表示としたが、たとえば点検ボタンを設けてその両者を区別することができる。たとえば、電池１の容量が低下してはいるが、まだいくらかの動作をし得る場合、電流を流すことができるので、前述のラッチ式の表示部４の表示部材４３を第１の表示４１ａと第２の表示４１ｂとを交互に表示する（たとえば黒色表示→橙色表示→黒色表示）ようにすることができる。このようにするには、たとえば前述の黒色表示４１ｂになっているラッチ式の表示部４の電磁石４６の第１端子４５ａに正のパルス信号を印加し、次いで数秒後に第３端子４５ｃに正のパルス信号を印加することにより、表示色を変更することができる。また、別の方法として、第１端子４５ａに、表示部材４３の回転はさせないが鉄心４４の磁化を相殺する程度の小さい電流となる正のパルスを印加することにより、ラッチ式の拘束を解除する構成にすることもできる。このようにすれば、表示部材４３がラッチされていないので、警報器そのものを揺動させれば、表示部材４３が自由に動くので、電池容量はまだ若干残存していることを知ることができる。

さらに、何らかの異常により電池１が所定の電圧よりも低下して消耗しているにも拘らず、前述のラッチ式の表示部４が第１の表示で正常であることを示す場合があると、ユーザは動作していると信じているのに、警報器としては機能しておらず、非常に危険性が増す。このような問題を解決するため、前述の電池１の出力電圧の低下の限界である閾値電圧Ｖrefよりもさらに低く、表示部材４３の回転やＬＥＤランプ６ａの点滅もできない低い電圧に第２の閾値電圧を設定しておいて、第２の閾値電圧になった際には、前述の第１端子４５ａに微小電流を流して鉄心４４の磁化を消去し、ラッチを解除しておくことにより、警報器を揺動することにより表示部材４３が動くようにするか、機械的にその表示部材４３を第２の表示になるようにすることもできる。この場合、電池１の出力の導通が遮断されて残留電圧により第２の表示にする場合でも、さらに第１端子４５ａに微小の電流を流すことにより、鉄心４４の磁化を消去してラッチ式を解除することができる。

さらに、前述の例では、電池１の出力電圧Ｖbatを測定して所定の電圧Ｖrefと比較し、最初に第１の表示とした後は、Ｖbat＜Ｖrefにならない限り電磁石４６への通電は行わない構成になっているが、数日とか、数か月などの頻度で、同じ表示になる場合でも、電磁石４６に通電して、その電池１の出力電圧を示す表示にする操作をすることができる。そうすることにより、もしラッチ式の表示部４の表示が実際に表示すべき表示と異なっている事故があっても、正すことができる。たとえば、台所などに警報器が設置される場合、冷蔵庫などに貼着されているマグネットが落下して、小さい子供がそのマグネットを拾って警報器に近づけると、予期しない状態で表示部４の表示が反転している場合が生じやすい。このような場合でも、定期的に正しい表示をすることにより、そのような問題を解消することができる。なお、電圧のチェックの度にその電圧に応じた表示になるように電磁石４６に電流を流すこともできる。この場合、電池の消耗が激しくなるので、電圧チェックのインターバルを長くして電池の消耗を抑制することができる。

さらに、前述のように、電圧のチェックの度、または定期的にラッチ式の表示部４の電磁石４６に電流を流して、適切な表示色にする動作をしないで、表示部材４３の色が適切な色になっているかをチェックし、必要な場合のみ電流を流す構成にすることもできる。たとえば第１の表示と第２の表示とで鉄心４４の磁化の強さを変えておき（第１端子４５ａに印加するパルスの電圧の大きさと、第３端子４５ｃに印加するパルスの電圧の大きさとを変える）、その磁化の強さを測定することにより、表示窓に向いている表示の色を調べて確認するか、表示部材４３の第１の表示と第２の表示とで光または赤外線に対する反射率を異ならせておき、表示窓と反対側で反射率の相違を調べるとか、カラーセンサを設けておいて、表示部材４３の色を調べるなどの方法を採用することができる。

また、前述のような方法で、表示部材４３の向き（色）を調べることにより、その表示部材４３の回転回数を計測して記録しておけば、たとえば初期の段階で第１の表示（たとえば橙色）としておけば、回転数が奇数回のときは第２の表示、偶数回のときは第１の表示として判定することができる。さらに、前述の例では、電磁石４６のコイルを３端子にして、どちらの表示をするかによりパルスを印加する端子を変えたが、コイル４５の端子を２端子にして正のパルスと負のパルスを使い分けて同じ端子に印加することもできる。また、コイル４５の端子を２端子だけにし、一方の端子のみにパルス電圧を印加しながら、パルスの急激な立下りを利用して逆起電力を発生させることにより、パルス電流で一度反転させた表示部材４３を再度反転させる場合と、逆起電力による反転をさせない程度のパルスを印加して表示部材４３を回転させる場合を使い分けることもできる。

前述のように、コイル４５の両端に電圧を印加する構成にする場合、たとえば図５に示されるように、２個のコイル４５１、４５２を並列に接続し、その両端に正のパルス電圧または負のパルス電圧（または逆方向の端子から正のパルス電圧）を印加する構成にすることもできる。このような接続にすることにより、印加電圧を１／２にしながら、電流と巻数との積を等しくすることができ、市販の電磁石コイルをそのまま使用しながら、電池１の電圧を昇圧することなく、所望の特性が得られる。すなわち、通常の市販されているこのような表示部の電磁石コイルの駆動電圧は、４.３〜６Ｖ程度であり、警報器に使用される電池は３Ｖ程度の起電力の電池が用いられるため、コイルを２個並列に接続してコイル全体の抵抗を１／２にし、全体として同じ大きさの電流を従来の１／２の電圧で得られるようにすれば、起電力の低い電池を用いながら、昇圧することなく従来通りの磁気作用が得られる（この場合、各コイルの電流は１／２になるが、コイル２個を使用するため巻数が２倍になり、電流と巻数との積は等しくなる）。

１ 電池
２ 電圧レギュレータ
３ 制御部（マイクロプロセッサ）
４ ラッチ式の表示部
５ａ ＬＥＤランプ
５ｂ ブザー
６ａ、６ｂ センサ
７ コンデンサ
８ 第１スイッチ
８ａ 第１接続端子
８ｂ 第２接続端子
１１ コネクタ
１１ａ 第１端子
１１ｂ 第２端子
１１ｃ 第３の端子
１２ 第２スイッチ
１２ａ 第１接続端子
１２ｂ 第２接続端子
４１ ディスク
４１ａ 第１の表示
４１ｂ 第２の表示
４２ 回転軸
４３ 表示部材
４４ 鉄心
４５ コイル
４６ 電磁石

Claims (7)

1. 駆動用の電力を供給する電池と、
   前記電池からの通電によって駆動され、監視領域の異常を検出するセンサと、
   少なくとも２種類の表示領域を有する表示部材、および前記電池の電圧が所定の電圧以上か否かにより前記表示領域を変更する電磁石を有するラッチ式の表示部と、
   前記電池の電圧が所定の電圧以上である場合に前記表示部の表示領域を第１の表示とし、前記電池の電圧が前記所定の電圧より低い場合に前記表示部の表示領域を第２の表示とし、かつ、前記電池の出力の導通が遮断された場合には残留電力により前記表示部を前記第２の表示にするように制御する制御部と、
   を備える電池式警報器。
2. 前記電池が、正側端子と負側端子の他に少なくとも第３の端子を有するコネクタに接続され、該第３の端子を用いて、前記電池の出力の導通が遮断されたとき、前記表示部の表示を前記第２の表示に切り替える請求項１記載の警報器。
3. 前記表示部の表示を切り替えるための電力を蓄える蓄電部をさらに備え、前記制御部は、前記電池が稼働しているときは該電池の出力により前記表示部を駆動し、前記電池の出力の導通が遮断されたときは前記蓄電部の電力により前記表示部を駆動する請求項１または２記載の電池式警報器。
4. 前記制御部は、前記表示部の表示領域を変更する必要がない場合には前記電磁石による前記表示部材の駆動を行わないように制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池式警報器。
5. 前記電池の電圧が、前記所定の電圧よりも低下し、かつ、動作が可能な電圧であるときに、その状態を報知する前記表示部とは異なる報知手段をさらに備え、前記制御部は、前記表示部の切り替え後、該表示部の電磁石は駆動しないで、定期的に前記報知手段により前記電池の電圧の低下を報知するように制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池式警報器。
6. 前記制御部は、前記電池の出力の導通が遮断された場合に、前記報知手段は駆動しないで、前記表示部を第２の表示にする制御のみを行う請求項５記載の電池式警報器。
7. 前記ラッチ式表示部の前記電磁石を構成するコイルが、並列に、かつ、電流により発生する磁界の向きが同じ方向になるように接続された２個のコイルからなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池式警報器。

Images