JP4561494B2 - ガス警報システム、ガス警報器、ガス警報システムの受信器 - Google Patents

Description

本発明は、所定のガス種のガスを検知した時に警報を行うと共に、ガス警報器の状態を報知するガス警報システム、ガス警報器、ガス警報システムの受信器に関する。

従来より、所定種類のガスを検知するガス警報器と、当該ガス警報器の状態を受信する受信器とからなり、ガス警報器の現在の状態が、異常状態、正常状態、ガス検知状態の何れかであるかを認識できるガス警報システムが知られている。

このようなガス警報システムのガス警報器としては、例えば、下記の特許文献１に記載の警報装置が知られている。この特許文献１に記載された警報装置は、有電圧検出器の出力電圧によって正常、異常、ガス検知の状態を表し、当該出力電圧の値によって警報装置の状態を報知していた。
特開平１０−３３４３６９号公報

上述の特許文献１に記載された技術において、ガス警報器によって検出できる情報は、ガス警報器の異常状態、正常状態、ガス検知状態といった必要最小限の情報であり、例えば、異常状態である時の異常個所、ガス警報器の使用期限、検出しているガスの種類等のガス警報器の状態を表すより詳しい情報を検出したり、報知することができなかった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、既存のガス警報器に多くの変更を加えることなく、ガス警報器に関する多彩な情報を報知できるガス警報システムを提供することを目的とする。

本発明は、ガス警報器の有電圧に応じた報知を受信器で行うガス警報システムであって、所定のガスを検知するガス検知部と、前記ガス検知部のガス検知状態に応じて異なる所定範囲の有電圧を送信する時に、当該各所定範囲内で有電圧の値を変化させて当該ガス警報状態以外の情報を通知する電圧可変手段を有する有電圧出力部と、前記ガス検知部の累積動作時間を計測する手段とを備えたガス警報器と、前記有電圧出力部から送信された有電圧を受信し、当該有電圧の値に基づいて、少なくとも前記ガス検知状態を報知する受信器とを備え、前記ガス警報器は、前記有電圧出力部が、前記ガス検知状態の異常時には第１所定範囲の有電圧出力を送信し、前記ガス検知部のガス監視状態時には前記第１所定範囲よりも高い第２所定範囲の有電圧出力を送信し、前記ガス検知部のガス検知時には前記第２所定範囲よりも高い第３所定範囲の有電圧出力を送信するものであって、前記電圧可変手段が、前記第１所定範囲、前記第２所定範囲、前記第３所定範囲の何れかの所定範囲内で有電圧出力電圧の値を変化させて、当該ガス警報器の状態を通知し、前記電圧可変手段が、前記ガス検知部の累積動作時間が所定時間を超えた時に、前記所定範囲内で有電圧出力電圧の値を変化させ、前記受信器は、有電圧の値に基づいて前記ガス検知状態の異常時、前記ガス検知部のガス監視状態時又は前記ガス検知部のガス検知時を報知すると共に、前記第２所定範囲内で有電圧出力電圧の値が変化されたことを判断する波形分析部を備え、前記第２所定範囲内で有電圧出力電圧の値が変化されていることを検知した場合には前記ガス警報器の状態として累積動作時間に関する警報を報知する第１受信器と、有電圧の値に基づいて前記ガス検知状態の異常時、前記ガス検知部のガス監視状態時又は前記ガス検知部のガス検知時を報知するのみの第２受信器とを有する。

本発明によれば、所定範囲内で変化された有電圧の値によって、予め設定されたガス検知部の状態のみならず、様々な情報を受信器に伝達できるので、ガス警報器がガスを検知していない状況、ガスを検知していて警報すべき状況、異常な状況のみならず、ガス警報器に関する様々な情報を受信側から報知させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成されたガス警報器１を備え、図２に示すように、ガス警報器１と受信器２とが通信可能に構成されたガス警報システムに適用される。このガス警報システムは、例えば可燃性ガスや一酸化炭素（ＣＯ）ガス等の所定のガスをガス警報器１によって検知した時に、当該ガス検知状態を表す有電圧出力を受信器２に送信することによって、受信器２によって警報を行う。

このガス警報システムは、ガス警報器１によるガス検知状態として、ガスを検知していない通常監視状態、ガスを検知している警報状態、ガスが検知できない異常状態を検知する。このガス検知状態として通常監視状態、警報状態、異常状態を受信器２に通知する時には、それぞれのガス検知状態に対応した有電圧の範囲が規定化されている。これにより、例えば製造元が異なるような受信器２であっても、ガス警報器１から送信された有電圧の電圧レベルの範囲を読み取ることによって、ガス警報器１が通常監視状態、警報状態、異常状態の何れかであることをユーザに報知できる。

このようなガス警報システムにおいて、通常監視状態、警報状態、異常状態以外の情報、例えば、ガス警報器１におけるセンサ抵抗の累積動作時間に応じた寿命などの様々な状態や、ガス濃度などの詳細なガス検知状態をユーザに通知することを特徴とするものである。

［ガス警報システムの構成］
図１に示すガス警報器１は、統括制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１１に、電源部１２と、メモリ１３と、有電圧出力部１４と、センサ駆動部１５と、ガス検知部１６と、温度検知部１７とが接続されて構成されている。

ＣＰＵ１１は、メモリ１３又は図示しない内部メモリにガス警報用のプログラムを記憶させておき、当該ガス警報用のプログラムを実行することにより、有電圧出力部１４、センサ駆動部１５を制御する。これにより、ＣＰＵ１１は、通常監視状態、警報状態、異常状態の何れかのガス検知状態、及び、当該通常監視状態、警報状態、異常状態以外の情報を受信器２に通知して、報知させる。

電源部１２は、ガス警報器１を構成するＣＰＵ１１，メモリ１３，有電圧出力部１４，センサ駆動部１５，ガス検知部１６，温度検知部１７の電源となる。

メモリ１３は、ＣＰＵ１１によってセンサ駆動部１５及びセンサ駆動部１５を制御するために必要な情報を記憶する。具体的には、メモリ１３には、ＣＰＵ１１が実行するプログラムデータ、当該プログラムを実行するに際して参照するパラメータ等が記憶されている。また、メモリ１３は、ＣＰＵ１１が処理を行うときの作業領域として機能する。

ガス検知部１６は、例えば、半導体式ガスセンサからなる。ここで、半導体式ガスセンサは、触媒活性を利用して、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガス漏洩時に発生するメタン（可燃性ガス）とを選択的に検知できる。この半導体式ガスセンサは、一酸化炭素に対しては低温域でセンサ抵抗が小さく、メタンに対しては高温域でセンサ抵抗が小さくなることを利用して、低温域で一酸化炭素を選択的に検知し、高温域でメタンを選択的に検知する。このような半導体式ガスセンサは、センサ駆動部１５を構成するヒータ回路によって加熱され、低温域（例えば、１００℃）と高温域（例えば、４００℃）とに周期的に交互に駆動されることにより、低温域において一酸化炭素ガス濃度を検出し、高温域においてメタンガス濃度を検出する。

このようなガス検知部１６は、その抵抗値がＣＰＵ１１によって読み取られることによって、ガス警報器１周囲におけるＣＯガスの有無、可燃性ガスの有無が判定される。

センサ駆動部１５は、ガス検知部１６を構成する半導体式ガスセンサを加熱するヒータ回路からなる。このセンサ駆動部１５は、ＣＰＵ１１の制御に従ったパルス駆動方式によって、１つのガス検知部１６を低温域と高温域とに周期的に交互に駆動させる。温度検知部１７は、ガス警報器１周囲における室温を検知して、当該検知した温度値がＣＰＵ１１に読み取られる。

ＣＰＵ１１は、室温に応じてセンサ駆動部１５による検出の閾値を調整する。そして、ＣＰＵ１１は、調整した検出の閾値と、ガス検知部１６が所定の温度範囲となっている時のガス検知部１６の抵抗値とから、ＣＯガスの有無、可燃性ガスの有無を判定する。また、ＣＰＵ１１は、センサ駆動部１５及びガス検知部１６を構成する電気回路における断線、短絡によって、ガス検知部１６の抵抗値が異常値となっている場合には、ガス警報器１の異常であることを判定する。このように、ＣＰＵ１１は、ガス警報器１がＣＯガス、可燃性ガスを監視している通常監視状態、高濃度ＣＯガスを検知して警報を行う必要があるＣＯガス警報状態、高濃度可燃性ガスを検知して警報を行う必要がある可燃性ガス警報状態、ガス警報器１が異常である異常状態を検知して、当該何れかの状態であることを表すガス検知情報を生成する。

また、ＣＰＵ１１は、ガス検知情報の他に、ガス警報器１に関連する、例えば寿命をユーザに知らせる機器状態通知信号を生成する。例えば、ＣＰＵ１１は、図２に示すように、内部にガス警報器１の累積動作時間を計測するタイマ１１ａを備え、当該タイマ１１ａによって、ガス警報器１の設置時から所定の累積動作時間を経過していると判定できる時に、ガス警報器１の寿命であることを通知するための機器状態通知信号を生成して、有電圧出力部１４に供給する。

なお、ＣＰＵ１１は、タイマ１１ａによってガス警報器１の累積動作時間によって寿命を計測する場合のみならず、ガス警報器１に関する検知したガス種や異常原因等の情報を報知するために、当該ガス種検知回路や異常検出回路と接続されている。

有電圧出力部１４は、ＣＰＵ１１によって判定した通常監視状態、ＣＯガス警報状態、可燃性ガス警報状態、異常状態によって、受信器２に対して異なる電圧レベルの有電圧出力を行う。この有電圧出力部１４は、図２に示すように、ＣＰＵ１１から、ＣＯガスの有無、可燃性ガスの有無、異常の有無の何れかの状態を表すガス検知情報が供給される。このガス検知情報は、有電圧出力部１４の電圧可変部２１で入力し、電圧可変部２１によって、有電圧生成部２２で生成される有電圧を変化させる。

この有電圧出力部１４の有電圧生成部２２は、有電圧を所定範囲内、例えば異常状態時であれば０〜３Ｖの間（第１所定範囲）の有電圧、ガスを監視している通常監視状態時であれば５〜６Ｖの間（第２所定範囲）の有電圧、可燃性ガス警報状態時であれば１１〜１５Ｖの間（第３所定範囲）の有電圧を出力するように構成されている。なお、ＣＯガス警報状態であれば１８〜２４Ｖの有電圧を出力することになる。このように、ガス警報器１の各種ガス検知状態によって各種所定範囲の有電圧を出力することは、どのような受信器２であってもガス警報器１によって検知した警報状態等を報知できるように規格化されて設定されている。

電圧可変部２１は、ガス検知情報に応じて、上述の所定範囲で有電圧を行うように有電圧生成部２２の動作を制御する。電圧可変部２１は、ＣＰＵ１１から機器状態通知信号が供給されていない場合には、図３（ａ）に示すように、有電圧生成部２２から、直流の有電圧を出力させる。ここで、図３（ａ）には、電圧可変部２１に、通常監視状態を表すガス検知情報が供給されていて、５〜６Ｖの範囲内に該当する直流電圧を有電圧としている例を示している。一方、電圧可変部２１は、ＣＰＵ１１から機器状態通知信号が供給されている場合には、図３（ｂ）に示すように、有電圧生成部２２から、５〜６Ｖの範囲内に該当する有電圧であって、当該５〜６Ｖの範囲内で時系列的に電圧値が変化する有電圧を出力させる。

具体的には、図４に示すように、有電圧生成部２２は、電圧可変部２１に対する入力端子４１，４２，４３と、電源部１２と接続された電源（＋）端子４４と、可燃性ガス警報状態を通知する１１〜１５Ｖの有電圧又は異常状態を通知する０〜３Ｖの有電圧を出力するためのトランジスタＴｒ１及びツェナーダイオードＺＤ１と、通常監視状態を通知する５〜６Ｖの有電圧を出力するためのトランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３、ツェナーダイオードＺＤ２及びツェナーダイオードＺＤ３と、ベース端子がツェナーダイオードＺＤ１〜３に接続されたトランジスタＴｒ４とを有する。トランジスタＴｒ４は、コレクタ端子が電源（＋）端子４３に接続され、エミッタ端子が有電圧（＋）出力端子４５に接続されている。このような有電圧生成部２２は、有電圧（＋）出力端子４５と有電圧（−）出力端子４６との間に、何れかの所定範囲内の有電圧を印加することによって、受信器２に対する有電圧出力を行う。

入力端子４１，４２，４３には、電圧可変部２１から、Ｈ（Ｈｉ）電位又はＬ（Ｌｏｗ）電位の何れかの電位が付与される。

入力端子４１にＬ電位、入力端子４２にＬ電位、入力端子４３にＨ電位が付与された場合は、トランジスタＴｒ４のベース電圧は、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧によって決まる。したがって、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧を５〜６Ｖの範囲と設定しておくことにより、図３（ａ）に示すように、有電圧（＋）出力端子４５と有電圧（−）出力端子４６との間に５〜６Ｖの範囲の直流の有電圧を印加させることができる。

また、入力端子４１にＬ電位、入力端子４２と入力端子４３が交互にＨ電位とＬ電位の異なる電位が周期的に付与された場合は、トランジスタＴｒ４のベース電圧は、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧とツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧が交互に印加される。したがって、ツェナーダイオードＺＤ２とツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧を何れも５〜６Ｖの範囲内とし、互いに異なるツェナー電圧に設定しておくことにより、図３（ｂ）に示すように、有電圧（＋）出力端子４５と有電圧（−）出力端子４６との間に矩形波状にパルス発振させた有電圧を印加できる。

更に、入力端子４２，４３にＬ電位が付与され、入力端子４１にＨ電位が付与された場合には、有電圧（＋）出力端子４５と有電圧（−）出力端子４６との間に印加される有電圧が０Ｖとなる。これにより、ガス検知状態が異常状態であることを表す０〜３Ｖの間の有電圧を受信器２に対して出力できる。

更にまた、入力端子４１，４２，４３にＬ電位が付与された場合には、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧により生成された１１〜１５Ｖの有電圧を有電圧（＋）出力端子４５と有電圧（−）出力端子４６との間に印加させる。これにより、ガス検知状態が警報状態であることを表す有電圧を受信器２に対して出力できる。

したがって、電圧可変部２１は、ＣＰＵ１１から異常状態を表すガス検知情報を入力した場合には、入力端子４１をＨ電位，入力端子４２をＬ電位，入力端子４３をＬ電位にし、ＣＰＵ１１から通常監視状態を表すガス検知情報を入力した場合には、入力端子４１をＬ電位，入力端子４２をＬ電位，入力端子４３をＨ電位、又は、入力端子４１をＬ電位，入力端子４２をＨ電位，入力端子４３をＬ電位とし、ＣＰＵ１１から警報状態を表すガス検知情報を入力した場合には、入力端子４１をＬ電位，入力端子４２をＬ電位，入力端子４３をＬ電位にする。

このように、電圧可変部２１は、図４のように構成することにより、５〜６Ｖという所定範囲内の有電圧を矩形波状でパルス発振させて有電圧生成部２２から出力させることができる。また、電圧可変部２１は、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ３とのオンオフ切換周期を短くすることによって有電圧の周波数を高くでき、逆に、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ３とのオンオフ切換周期を長くすることによって有電圧の周波数を低くできる。更に、電圧可変部２１は、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ３とがオンとなっている期間の比率を変更することによって、有電圧のデューティ比を変化させることができる。

更に、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧とツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧との差を大きく設定することによって、所定範囲内で変化させる有電圧の振幅を高くでき、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧とツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧との差を小さく設定することによって、所定範囲内で変化させる有電圧の振幅を低くできる。

このような図３（ａ）に示すような直流の有電圧又は図３（ｂ）に示す所定範囲内で変化する有電圧が供給される受信器２は、図２に示すように、ガス警報器１の有電圧生成部２２からの有電圧を入力する入力手段を備えた波形分析部３１と、少なくともガス検知状態をユーザに報知する報知部（報知手段）３２とを有する。

波形分析部３１は、有電圧生成部２２から供給された有電圧が、予め設定された所定範囲のうちの何れの所定範囲に該当する電圧レベルであるかを判定する（電圧レベル判定手段）。また、波形分析部３１は、有電圧が直流であるか、所定範囲内で変化するものかとを判断する。この波形分析部３１は、例えばマイクロコンピュータからなり、入力手段としてのＡ／Ｄ入力端子を有し、当該Ａ／Ｄ入力端子によって有電圧の連続的に取り込むことにより、有電圧の時系列な振幅変化、周波数、デューティ比の何れかの判定を行う（電圧変化検出手段）。

例えば、図３（ａ）に示すように有電圧が５〜６Ｖの範囲内であれば、ガス警報器１が通常監視状態であることを報知部３２で報知させる。また、図３（ｂ）に示すように有電圧が５〜６Ｖの範囲内で変化する場合には、ガス警報器１が通常監視状態であり、且つガス警報器１の使用期間が所定時間が超えていて寿命が近く交換を促すことを報知部３２で報知させる。

このようなガス警報システムによれば、ガス警報器１と受信器２との間で予め設定されたガス検知状態を報知する所定範囲内の有電圧を、当該所定範囲内で変化させることによって、ガス警報器１の異常状態、通常監視状態、警報状態の他に、ガス警報器１を構成するセンサ回路などの寿命を報知できる。したがって、このガス警報システムによれば、受信器２によって、ガス警報器１の設置から所定期間が経過していることを認識でき、交換を促すことができる。これにより、例えば、ガス警報器１の設置から５年を経過して、微小なガスでも鋭敏化して反応してしまうガス警報器１を使い続けることによる誤報の発生を防止できる。

また、このガス警報システムによれば、ガス警報器１の正常状態時のみならず、異常状態時や警報状態時の有電圧をパルス発振させて、ガス検知状態以外の情報を受信器２に伝達できるので、多くの様々な情報を受信器２で報知させることができる。

なお、波形分析部３１を持たず、有電圧の時間的な変化を検出できない受信器であって、何れかの所定範囲内の有電圧であるかのみを判定する受信器であっても、ガス警報器１の通常監視状態時には、所定範囲である５〜６Ｖの有電圧を出力することになる。したがって、波形分析部３１を有していない受信器であっても、ガス警報器１の通常監視状態を認識でき、有電圧を変化させたことによる誤動作を起こすことはない。

また、ガス警報システムは、図５（ａ）に示すように、通常監視状態時に有電圧を変化させる場合のみならず、１１〜１５Ｖの有電圧を出力する警報状態時及び０〜３Ｖの有電圧を出力する異常状態時においても、図５（ｂ）に示すように、当該所定範囲内で有電圧を変化させても良い。例えば、ＣＰＵ１１から電圧可変部２１に検知したガス種を示す機器状態通知信号が供給された場合、電圧可変部２１は、１１Ｖ〜１５Ｖの範囲でガス種を区別できる振幅、周波数又はデューティ比の矩形波出力を有電圧生成部２２からパルス発振させて出力させることにより、受信器２で警報と共にガス種を報知できる。また、ＣＰＵ１１から電圧可変部２１に、ガス検知部１６を構成するセンサ回路の断線又は短絡を示す機器状態通知信号が供給された場合、電圧可変部２１は、０Ｖ〜３Ｖの範囲で異常原因を区別できる振幅、周波数又はデューティ比の矩形波出力を有電圧生成部２２からパルス発振させて出力させることにより、受信器２で異常の発生と共に異常原因を報知できる。これにより、ガス警報器１の異常時においても、どの部分が異常となっているのかを瞬時に報知させることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

すなわち、上述したガス警報システムにおいては、ガス警報器１の異常状態、通常監視状態、警報状態の他に報知する情報として、ガス警報器１の寿命、検知したガス種、異常原因などを報知する場合について説明したが、これに限らず、既存の技術でガス警報器１に関する情報であれば、当該情報を識別する機能を電圧可変部２１及び波形分析部３１に備えることによって、あらゆる情報を受信器２で報知できる。

本発明を適用したガス警報システムのガス警報器の構成を示すブロック図である。 本発明を適用したガス警報システムの構成を示すブロック図である。 本発明を適用したガス警報システムにおいて、所定範囲内で有電圧を変化させた時の一例を示す図であり、（ａ）は直流の有電圧、（ｂ）は所定範囲内で変化された有電圧である。 本発明を適用したガス警報システムにおける有電圧生成部の一構成例を示す回路図である。 本発明を適用したガス警報システムにおいて、所定範囲内で有電圧を変化させた時の他の一例を示す図であり、（ａ）は直流の有電圧、（ｂ）は所定範囲内で変化された有電圧である。

符号の説明

１ ガス警報器
２ 受信器
１１ ＣＰＵ
１１ａ タイマ
１４ 有電圧出力部
１５ センサ駆動部
１６ ガス検知部
２１ 電圧可変部
２２ 有電圧生成部
３１ 波形分析部
３２ 報知部

Claims (1)

1. ガス警報器の有電圧に応じた報知を受信器で行うガス警報システムであって、
   所定のガスを検知するガス検知部と、前記ガス検知部のガス検知状態に応じて異なる所定範囲の有電圧を送信する時に、当該各所定範囲内で有電圧の値を変化させて当該ガス警報状態以外の情報を通知する電圧可変手段を有する有電圧出力部と、前記ガス検知部の累積動作時間を計測する手段とを備えたガス警報器と、
   前記有電圧出力部から送信された有電圧を受信し、当該有電圧の値に基づいて、少なくとも前記ガス検知状態を報知する受信器とを備え、
   前記ガス警報器は、
   前記有電圧出力部が、前記ガス検知状態の異常時には第１所定範囲の有電圧出力を送信し、前記ガス検知部のガス監視状態時には前記第１所定範囲よりも高い第２所定範囲の有電圧出力を送信し、前記ガス検知部のガス検知時には前記第２所定範囲よりも高い第３所定範囲の有電圧出力を送信するものであって、前記電圧可変手段が、前記第１所定範囲、前記第２所定範囲、前記第３所定範囲の何れかの所定範囲内で有電圧出力電圧の値を変化させて、当該ガス警報器の状態を通知し、
   前記電圧可変手段が、前記ガス検知部の累積動作時間が所定時間を超えた時に、前記所定範囲内で有電圧出力電圧の値を変化させ、
   前記受信器は、
   有電圧の値に基づいて前記ガス検知状態の異常時、前記ガス検知部のガス監視状態時又は前記ガス検知部のガス検知時を報知すると共に、前記第２所定範囲内で有電圧出力電圧の値が変化されたことを判断する波形分析部を備え、前記第２所定範囲内で有電圧出力電圧の値が変化されていることを検知した場合には前記ガス警報器の状態として累積動作時間に関する警報を報知する第１受信器と、
   有電圧の値に基づいて前記ガス検知状態の異常時、前記ガス検知部のガス監視状態時又は前記ガス検知部のガス検知時を報知するのみの第２受信器と
   を有することを特徴とするガス警報システム。

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