JP5148324B2

JP5148324B2 - 警報装置

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Publication number: JP5148324B2
Application number: JP2008052367A
Authority: JP
Inventors: 久男大西; 浩司山下; 徳美長瀬; 賢二石倉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009211300A

Description

本発明は、所定の容量を備えた電池から駆動電力を供給されて動作し、検知対象を監視して当該検知対象の異常状態を検知し、当該検知手段により異常状態が検知された場合に所定時間に亘り警報を発する警報装置に関する。

メタンや一酸化炭素や煙などの検知対象の異常状態を検知する検知手段と、その検知手段により異常状態を検知したときに、スピーカによりビープ音や音声メッセージ等の異常状態に応じた警報音を出力させる警報手段とを備えて構成された警報装置が知られている。このような警報装置としては、例えば、ガス漏れ警報装置、不完全燃焼警報装置、火災警報装置、及びそれらが複合された警報装置などがある。ガス漏れ警報装置は、メタンの濃度が判定用しきい値を超えたときにガス漏れの発生を通知するためのガス漏れ警報音を出力する。不完全燃焼警報装置は、一酸化炭素の濃度が判定用しきい値を超えたときに不完全燃焼の発生を通知するための不完全燃焼警報音を出力する。火災警報装置は、煙が発生したとき又は室内温度が判定用しきい値を超えたときに火災の発生を通知するための火災警報音を出力する。尚、本願において、上記ガス漏れ、上記不完全燃焼、及び、上記火災を、単に「異常」と呼ぶ場合がある。

従来、このような警報装置は商用電源の供給を受けて動作していた。しかし、近年、回路の省電力化、二次電池を始めとする電池の技術進歩などにより、電池からの給電により駆動される警報装置も提供されている。当然ながら、電池の容量（電気量）は、警報装置への給電によって減少していく。一方、このような警報装置は、保安上の理由により、所定の耐用期間（例えば５年間など）が定められている。従って、電池は、この耐用期間に亘り、可能な限り交換することなく使用可能であることが望まれる。しかし、警報装置が設置される全ての場所や全ての状況において交換が不要な大容量の電池を全ての警報器に搭載することは、非現実的である。従って、警報装置は、電池が当該警報装置の駆動に充分な容量を備えているかを監視し、電池の容量が所定の容量以下に低下した場合には、使用者に電池交換などを促すための報知を行うことが好ましい。

下記に示す特許文献１には、電池により駆動され、ガス消費量を計測すると共に異常時にはガスの供給を遮断する遮断弁を駆動する電子化ガスメータにおける電池電圧検出装置が開示されている。これによれば、定期的に疑似負荷を駆動して電池から大きな電流を流すことによって電圧降下する電池の電圧が下限電圧以上であるか否かを確認する。つまり、疑似負荷に擬制される大電流を必要とする回路が動作可能な容量を電池が備えているか否かが確認される。また、定期的な確認の間での電池の容量低下を考慮して、大電流を必要とはしない他の回路の動作を満足する電圧が確保されているか否かを確認するために、上記下限電圧よりも高い電圧を基準電圧として、通常使用状態における電池の電圧が常時監視される。

特開２００１−４１７９５号公報（第２、２１〜４８段落、図３等）

特許文献１に記載された電池電圧検出装置は、電池の消耗を良好に検出可能な優れたものである。しかし、疑似負荷の駆動時に降下する電池電圧は、環境温度により変動する。環境温度が常温（例えば２０℃）よりも高い場合には電圧降下の幅が小さくなり、常温よりも低い場合には電圧降下の幅が大きくなる。従って、疑似負荷の駆動時の電池の電圧降下に基づいて電池の残容量を判定する方法は、環境温度の影響を受けるために正確さを欠く場合がある。常時監視される電池の電圧も環境温度に影響されるため、より正確に電池の残容量を判定する方法が望まれる。また、疑似負荷を用いる方法は、実際の用途とは異なった用途、即ち電池の消耗を確認する用途のために電池を消費することとなるため、好ましくない。また、使用状態にある警報装置の時間経過とともに電池の状態が把握されることが好ましい。

本願発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、電池により駆動される警報装置において、容易且つ正確に電池の残容量の低下を検出することが可能であり、当該警報装置の所定の耐用期間に亘り良好に検知対象を監視して、異常状態が検知された際には警報を発することが可能な警報装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る警報装置の特徴構成は、
所定の容量を備え、駆動電力を供給する電池と、
定常的に動作して検知対象を監視し、当該検知対象の異常状態を検知する検知手段を含む定常動作回路部と、
前記検知手段により前記異常状態が検知された場合に動作して所定時間に亘り警報を発する警報手段を含む非定常動作回路部とを備えたものであって、
前記定常動作回路部の平均消費電流と、前記定常動作回路部の動作継続時間と、前記非定常動作回路部の平均消費電流と、前記非定常動作回路部の累積動作時間とに基づいて、累積消費電気量を演算する電気量演算部と、
演算された前記累積消費電気量が所定の第１基準値を超えた場合に、前記電池の残容量の低下を判定する残量判定部と、を備える点にある。

警報装置には、その構造上、検知手段のように定常的に動作する部位と、警報手段のように所定の条件が満たされた場合に動作する部位とが存在する。従って、消費電力は、これらの部位の動作状態で変化する。そこで本特徴構成では、消費電力を求めた後、電池の残量判定を行う。本特徴構成によれば、定常動作回路部において消費される電気量と、非定常動作回路部において消費される電気量とが合算された累積消費電気量に基づいて電池の残容量の低下が判定される。一般に、電池の公称容量（電気量）はそれぞれの電池に応じて定められているので、累積消費電気量（使用した電気量）から残容量が充分であるか否かを容易に判定することができる。特許文献１に記載された電池電圧検出装置のように、常時、電池の電圧を監視するものではないので、監視のために消費電力や消費電気量が増大するようなことはない。また、疑似負荷の駆動時の電池電圧により残容量を確認するものではないので、環境温度の影響を受けることなく正確な残容量の判定が可能である。その結果、警報装置の動作開始から継続的に、当該警報装置の動作状態に従って、容易且つ正確に電池の残容量の低下を検出可能な警報装置を提供することが可能となる。また、これにより、必要に応じて電池を交換することができるので、警報装置の耐用期間に亘り良好に検知対象を監視して、異常状態が検知された際には警報を発することが可能な警報装置を提供することが可能となる。

また、本発明に係る警報装置の他の特徴構成は、
前記定常動作回路部及び前記非定常動作回路部の平均消費電流を記憶する記憶部と、前記定常動作回路部の前記動作継続時間を計測するタイマと、前記非定常動作回路部の動作回数を計数して前記累積動作時間を取得するカウンタとを備え、
前記非定常動作回路部が、複数の非定常動作を実施可能に構成され、
前記記憶部が、各非定常動作の平均消費電流を記憶し、
前記カウンタが、前記非定常動作回路部が複数の非定常動作を実施可能な場合には、それぞれの非定常動作ごとに前記累積動作時間を計数し、前記電気量演算部が、非定常動作ごとの前記平均消費電流及び前記累積動作時間に基づいて前記累積消費電気量を演算する点にある。

非定常動作回路部の動作は１種類とは限らないので、非定常動作回路部の動作による平均消費電流を、複数の動作を平均したものとすると、誤差が大きくなる。しかし、本特徴構成によれば、非定常動作回路部の複数の動作のそれぞれに対応して平均消費電流が記憶される。そして、非定常動作ごとの平均消費電流及び累積動作時間に基づいて非定常動作回路部の累積消費電気量が演算される。従って、少ない誤差で累積消費電気量を演算することができ、正確に電池の残容量の低下を検出することができる。

また、本発明に係る警報装置の特徴構成は、
前記非定常動作回路部の少なくとも１つの非定常動作の動作時の消費電流に相当する電流を通電時に消費する疑似負荷と、
前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
前記電池残量判定部は、前記疑似負荷に通電した場合の前記電池の電圧が、所定の基準電圧以下である場合に前記電池の残容量の低下を判定する点にある。

本特徴構成によれば、上記累積消費電気量に基づいた判定に加えて、疑似負荷への通電時の電池の電圧を検出することによって電池の残容量の低下を判定する。従って、より確実に電池の残容量の低下を判定することができる。

また、本発明に係る警報装置の特徴構成は、上記特徴構成に加えて、前記疑似負荷が、前記累積消費電気量が前記第１基準値よりも小さい値に設定された第２基準値を超えた後に通電される点にある。

累積消費電気量が第１基準値を超える前であっても、平均消費電流の誤差や電池の初期の容量の個体差などによって、電池の残容量が低下している場合がある。本特徴構成によれば、まだ残量判定部が電池の残容量が低下したとは判定しない時点、即ち、累積消費電気量が第１基準値よりも小さい値に設定された第２基準値を超えた後に別の方法により残容量の低下を判定することができる。従って、より確実に電池の残容量の低下を判定することができる。

また、本発明に係る警報装置の特徴構成は、上記各特徴構成に加えて、当該警報装置の周辺に人が存在するか否かの存否情報を検出する存否情報検出手段を備え、前記警報手段が、前記存否情報に応じて異なる形態の警報を発する点にある。

非定常動作回路部の１つである警報手段が、存否情報に応じて異なる形態で動作することにより、警報手段の平均消費電流を異ならせることができる。つまり、常に最大の電流を消費することなく、存否情報に応じて消費電流を減らすことができるので、省電力化が可能となる。電池は、警報装置の耐用期間（例えば５年）を通じて使用可能であることが理想である。そして、電池の残容量の判定は、当該耐用期間が満了する前に電池が使用不可能となり、耐用期間の満了前に警報装置が使用不可能となることを防ぐ目的で実施されるものである。従って、電池の使用期間を延ばすことが可能な本特徴構成により、警報装置の所定の耐用期間に亘り良好に検知対象を監視して、異常状態が検知された際には警報を発することが可能な警報装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の警報装置の構成例を模式的に示すブロック図である。この警報装置は、ガス漏れ、不完全燃焼、火災などの「異常状態」（適宜、単に「異常」と称す。）を検知して報知する装置である。図１に示すように、警報装置は、電池１と、検知手段２と、警報手段３と、マイクロコンピュータ１０と、人感センサ１５と、メモリ１６と、電圧確認手段４０とを備えている。

電池１は、所定の容量を備え、警報装置の上記各部へ駆動電力を供給する。即ち、当該警報装置は、設置箇所の制約を受けないように電源コードを省略することができる電池駆動型に構成されている。電池１は、公知の乾電池を用いることもできるが、警報装置で消費される駆動電力の全てを供給する電源であるため、例えば、容積が小さく高性能なリチウム電池を用いると好適である。警報装置は、その検知対象となる事象の特性上、例えば５年間などの使用期間が定められ、使用期間の経過に伴って交換される。電池１は、この使用期間に亘り警報装置が充分に動作可能な容量を有しているが、警報が多く発せられるなどの事情により、想定よりも早期に電池１の残容量が低下する場合がある。従って、後述するように、警報装置は、電池１の残容量を判定し、その判定結果を報知する機能を備えている。

検知手段２は、定常動作回路部２０を構成する機能部であり、定常的に動作してガス漏れや不完全燃焼や火災などの検知対象を監視し、当該検知対象の異常状態を検知する機能部である。警報手段３は、非定常動作回路部３０を構成する機能部であり、検知手段２により異常状態が検知された場合に動作して所定時間に亘り警報を発する機能部である。詳細は後述する。

マイクロコンピュータ１０は、警報装置を制御するための中核部品である。マイクロコンピュータ１０のハードウェア、当該のハードウェア上で動作するプログラム、及びマイクロコンピュータ１０の周辺回路の協働により、種々の機能部が構成される。図１に示すように、マイクロコンピュータ１０は、異常判定部１１、警報出力部１２、出力状態切替部１３、電気量演算部４、残量判定部５、タイマ７、カウンタ８の各機能部を備えている。詳細は後述するが、異常判定部１１、警報出力部１２、出力状態切替部１３は、異常状態の判定や警報手段３に警報の出力を指示する機能部である。また、電気量演算部４、残量判定部５、タイマ７、カウンタ８は、電池１の残容量の監視及び判定を行う機能部である。

メモリ１６は、マイクロコンピュータ１０と協働する記憶部６として機能する。例えば、メモリ１６は、マイクロコンピュータ１０が実行するプログラム、異常状態や電池１の残容量の判定基準、警報装置が発した警報の履歴などを記憶する。本実施形態では、メモリ１６は、Ｅ²ＰＲＯＭやフラッシュメモリなど、書き換え可能且つ不揮発性の半導体メモリにより構成される。また、メモリ１６は、マイクロコンピュータ１０に内蔵されていてもよい。

人感センサ１５は、警報装置の周辺における人の存在又は不在を示す存否情報を自動検出する存否情報検出手段５０として機能する。電圧確認手段４０は、警報装置の一部の回路の動作時の消費電流に相当する電流を消費する疑似負荷１７に通電した場合の電池１の電圧を検出して、電池１の残容量を確認する機能部である。

検知手段２０は、メタンの濃度を検知するメタンセンサ２１と、一酸化炭素の濃度を検知する一酸化炭素センサ２２（図１では「ＣＯセンサ」と表記。）と、室内温度を検知する熱センサ２３とを有して構成されている。メタンセンサ２１及び一酸化炭素センサ２２は、警報装置の筐体内に設けられ、筐体の前面に形成された通気孔を介して流入する外気に含まれるメタンや一酸化炭素などのガスを検出する。熱センサ２３は、筐体の前面に形成された突出通気孔の内部に設けられ、室内温度を検知する。マイクロコンピュータ１０は、これらセンサ２１、２２、２３を駆動制御し、応答信号を受け取る。

メタンセンサ２１及び一酸化炭素センサ２２は、例えば、公知の半導体式のセンサ素子を有して構成される。一例として、ＳｎＯ₂などのｎ型半導体薄膜のガス検知部と、薄膜ヒータとを有するセンサ素子を採用すると、検知手段２を省電力駆動することができて好適である。マイクロコンピュータ１０は、これらのセンサ２１及び２２にパルス状の駆動信号を出力し、周囲のガス濃度に応じて変化する出力を受け取る。熱センサ２３は公知の熱電対からなり、マイクロコンピュータ１０は周囲の室内温度に応じて変化する出力を受け取る。尚、当然ながら、他のセンサを用いてこれらの事象を検知するように構成されてもよい。

マイクロコンピュータ１０により構成される異常判定部１１は、検知手段２の検知結果に基づいて、ガス漏れ、不完全燃焼、火災等の検知対象となる事象の発生を判定する。具体的には、メタンセンサ２１で検知されたメタン濃度が所定の遅延時間継続して所定のガス漏れ判定用しきい値を超えた状態となるとガス漏れと判定する。一酸化炭素センサ２２で検知された一酸化炭素濃度が所定の遅延時間継続して所定の不完全燃焼判定用しきい値を超えた状態となると不完全燃焼と判定する。熱センサ１３で検知された室内温度が所定の遅延時間継続して所定の火災判定用しきい値を超えた状態となると火災と判定する。このように、異常判定部１１は、検知対象となる事象が発生したと考えられる「異常状態」を判定する機能を有している。

尚、メモリ１６には、異常判定部１１による判定処理で利用されるガス漏れ判定用しきい値、不完全燃焼判定用しきい値、及び、火災判定用しきい値のそれぞれについての監視しきい値が記憶されている。例えば、ガス漏れ判定用の監視しきい値は、メタン濃度５０００ｐｐｍ時のメタンセンサ２１の出力値に設定されている。不完全燃焼判定用の監視しきい値は、一酸化炭素濃度５００ｐｐｍ時の一酸化炭素センサ２２の出力値に設定されている。火災判定用の監視しきい値は、室内温度摂氏６５度時の熱センサ２３の出力値に設定されている。尚、ここで、上記それぞれの判定用しきい値については任意に設定することができる。例えば判定用しきい値を複数段階に設定し、被検知事象の程度を複数段階に検知しても構わない。

これらメタンセンサ２１、ＣＯセンサ２２、熱センサ２３による異常状態の検知は、例えば、３０秒間間隔等の所定の検知間隔で実行するように構成されている。警報装置は、内蔵された電池１から供給される電力により駆動されるため、上記半導体式のセンサ素子は１０ｍｓ〜１ｓ程度、好適には５０ｍｓ〜２００ｍｓのアクティブ期間を有するパルスによりパルス通電される。そして、当該パルス通電された状態にあるセンサ素子の電気的信号に基づいて検知対象ガスの存在や濃度が検出される。尚、半導体式のセンサ素子の感度には温度依存性があるため、メタンセンサ２１及びＣＯセンサ２２の出力は、図示しないサーミスタにより検知される当該センサ２１、２２の近傍温度に基づいて補正されると好適である。検知手段２、異常判定部１１、警報出力部１２によるこのような監視及び異常検知は継続的に実行されるため、定常的に電力を消費する。

マイクロコンピュータ１０により構成される警報出力部１２は、上述した異常判定部１１が異常状態と判定した場合に警報手段３を介して警報を発する。また、マイクロコンピュータ１０には、人感センサ１５により検出された存否情報に基づいて、警報手段３を標準状態と省電力状態との間で切り替え可能な制御指令を出力する出力状態切替部１３が構成されている。

警報手段３は、警報の出力状態が警報表示である場合に、警報を表示する表示部３１と、出力状態が警報音声である場合に、音声を出力する音声出力部３２と、出力状態が外部信号である場合に、警報を外部機器に出力する外部出力部３３とを備える。これら警報手段３の各部は、警報の出力状態を標準状態と省電力状態との間で切り替え可能な出力状態切替部１３からの制御指令に基づいて警報を発する。

表示部３１は、警報表示を各種警報表示として表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）３５と、警報出力部１２からの警報出力をＬＣＤ３５において表示可能な信号に変換する表示回路３４とを備えて構成される。表示回路３４は、例えばＬＣＤドライバＩＣなどを利用することができる。警報表示は、例えば、「ガス漏れ発生、危険」、「火災発生、危険」などの文字の表示、ＬＣＤ３５の背景（バックライト等の光源）を明るく点灯する表示、ＬＣＤ３５を特定の色彩にする表示、などである。

音声出力部３２は、警報音声を発声するスピーカ３７と、警報出力をスピーカ３７において発声可能とする信号に変換する音声回路３６とを備えて構成される。警報音声は、例えば、「ガス漏れ発生、換気して下さい」、「火災発生、非難して下さい」などの案内音声、一定の周波数の音や周波数を変化させたビープ音などである。

外部信号出力部３３は、警報出力を、外部機器において各種動作（上記警報表示、上記警報音声など）を実行可能とする外部信号として変換し無線出力する外部信号出力回路３８により構成される。外部機器は、警報装置の外部に設置される機器であり、無線により外部出力回路３８と通信可能に構成されている。例えば、この外部機器としては、警報装置と無線通信可能な、ディスプレイやスピーカを備えた集中監視盤、インターホン親機及びインターホン子機等である。

上述したように、出力状態切替部１３は、警報手段３による警報の出力状態を標準状態と省電力状態との間で切り替え可能に構成されている。警報の出力状態は、上述したように、警報表示、警報音声及び外部信号であるから、出力状態切替部１３は、これらをそれぞれ個別に、若しくはそれぞれ併用した出力状態とすることができる。具体的には、警報表示と警報音声とを併せた出力状態としたり、警報表示単独の出力状態としたりすることができる。また、警報表示自体を明るくしたり暗くしたり、警報表示自体を省略する出力状態とすることもできる。このような出力状態は、後述するように存否情報に応じて適宜選択することができる。

警報手段３は、必要な場合にのみ警報を発するため、非定常的に動作する。但し、単位時間当たりの消費電力（消費電流）は、検知手段２に比べて非常に大きい。

存否情報検出手段５０は、警報装置の周辺での人の存在又は不在を示す存否情報を自動的に検出可能に構成される。具体的には、存否情報検出手段５０は赤外線やＣＣＤカメラを用いた公知の人感センサ１５により構成される。人感センサ１５は、警報装置の周辺において所定時間内に人の存在を感知していれば存在、所定時間内に継続して人の存在を感知していなければ不在と判断するように存否情報を自動的に検出することができる。この際、検知手段２の検知結果に基づいて異常判定部１１により検知対象が異常状態であると判定された場合にのみ、人感センサ１５により存否情報を自動的に検出させることが好ましい。このようにすると、非定常的に発生する異常状態の場合にのみ、人感センサ１５を作動させることとなり、人感センサ１５の消費電力をできるだけ低減して、省電力化を図ることができる。

上述したように、異常判定部１１は、例えば３０秒間隔などの所定の周期で取得する検知手段２の検知結果に基づいて繰り返し異常状態の判定を行う。異常判定部１１により異常状態と判定された場合には、人感センサ１５が駆動され、出力状態切替部１３は、警報装置の周辺の人の存在又は不在を示す存否情報を取得する。つまり、異常状態と判定された場合にのみ、人感センサ１５を動作させることとなり、当該人感センサ１５の動作に伴う電力消費を抑制することができる。

存否情報が人の存在を示す場合、出力状態切替部１３は、警報の出力状態を標準状態に設定する。一方、存否情報が人の不在を示す場合には、出力状態切替部１３は、警報の出力状態を省電力状態に設定する。つまり、出力状態切替部１３は、警報の出力状態を標準状態と省電力状態との間で切り替える。これにより、警報を発するに際して、人が存在する場合には比較的電力を消費するものの確実に警報を報知することができ、人が不在である場合にはできるだけ電力消費を抑えることができる。

例えば、出力状態切替部１３が警報の出力状態を標準状態と設定する場合には、警報としての警報表示や警報音声は、特に電力消費の抑制を考慮しない状態で作動される。例えば、ＬＣＤ３５は比較的明るい状態で表示され、スピーカ３７からは比較的短い繰り返し間隔で発声される。警報手段３は、例えば、実際に「ガス漏れ危険」とＬＣＤ３５に比較的明るい状態で表示させたり、「ピッ、ピッ、ピッ、ガスが漏れていませんか。」とスピーカ３７から比較的短い繰り返し間隔で音声案内させたりする。

一方、出力状態切替部１３が警報の出力状態を省電力状態と設定する場合には、警報としての警報表示が中止されたり、ＬＣＤ３５の明るさが標準状態の明るさに比べて暗くした状態とされたりする。あるいは、警報としての警報音声が中止されたり、スピーカ３７から発声される音声案内の繰り返し間隔が標準状態の間隔に比べて長くした状態とされたりする。尚、ＬＣＤ３５の表示を標準状態よりも暗くして、警報音声を中止するようにしてもよいし、ＬＣＤ３５の表示を中止して、標準状態よりも警報音声の繰り返し間隔を長くするようにしてもよい。これらにより、標準状態の場合と比較して、相対的に低消費電力化を図ることができる。

尚、上記では、存否情報が人の不在を示す場合に、出力状態切替部１３が省電力態に切り替える場合を例示したが、逆に、存否情報が人の存在を示す場合に、省電力状態に切り替える構成とすることもできる。つまり、警報装置の周辺に人が存在するときには、容易に警報に気づく可能性があるため、省電力状態で報知し、不在であるときには、屋内の玄関や、屋外など警報装置から離れた場所にいることを考慮して標準状態で報知する。

上述したように、警報装置には、パルス駆動を含むような間欠動作ではあっても常時動作する定常動作回路部２０と、異常判定部１１により「異常」が判定された場合にのみ動作する非定常動作回路部３０とがある。検知手段２、マイクロコンピュータ１０、メモリ１６は、定常動作回路部２０である。警報手段３、人感センサ１５は、非定常動作回路部３０である。マイクロコンピュータ１０の警報出力部１２や出力状態切替部１３は、厳密には非定常動作回路部３０に属する機能部である。しかし、上述したように、警報出力部１２や出力状態切替部１３は、マイクロコンピュータ１０のハードウェア及び当該ハードウェア上で動作するソフトウェアとの協働によって動作する。マイクロコンピュータ１０の消費電流の内、非定常動作によって生じるものは、定常動作によって生じるものに比べて充分少ない。従って、マイクロコンピュータ１０を定常動作回路部２０として扱っても問題はない。尚、定常的な表示を必要とする内容は、ＬＣＤ３５に常時表示されるので、表示回路３４及びＬＣＤ３５の一部も定常動作回路部２０に含まれる。定常的な表示とは、警報装置が作動中であることを示すアイコンや、ガス濃度、温度、電池１の残量表示などである。

図２は、定常動作回路部２０の累積消費電気量（電池消費量）と経過時間との関係を模式的に示すグラフである。警報装置は、電池１から電力の供給を受けて動作するため、累積消費電気量は、即ち電池１の消費量である。定常動作回路部２０は定常的に動作するため、図２に示すように、累積消費電気量は経過時間に対して比例する。例えば、定常動作において、マイクロコンピュータ１０及びメモリ１６の平均消費電流は１０μＡ、表示回路３４及びＬＣＤ３５の平均消費電流は２．５μＡ、検知手段２の平均消費電流は２５μＡである。

図３は、非定常動作回路部３０の累積消費電気量（電池消費量）と経過時間との関係を模式的に示すグラフである。非定常動作回路部３０は普段は動作しないため、基本的には経過時間に拘わらず累積消費電気量は変化しない。非定常動作が発生した場合には、その非定常動作によって生じた消費電気量が都度累積される。図３に示した例では、説明を容易にするために、非定常動作の種類が１つであり、１回の非定常動作により生じる消費電気量が同一である場合を示している。この例では、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の４回、非定常動作が発生した場合を示している。

図４は、警報装置の累積消費電気量（電池消費量）と経過時間と基準値との関係を模式的に示すグラフである。警報装置全体の累積消費電気量は、図２に示した定常動作回路部２０の累積消費電気量と、図３に示した非定常動作回路部３０の累積消費電気量との合算値である。警報装置全体の累積消費電気量は、定常動作回路部２０の平均消費電流と、定常動作回路部２０の動作継続時間と、非定常動作回路部３０の平均消費電流と、非定常動作回路部３０の累積動作時間とに基づいて、電気量演算部４において演算される。

定常動作回路部２０の平均消費電流は、記憶部６としてのメモリ１６に記憶されている。また、マイクロコンピュータ１０には、定常動作回路部２０の動作継続時間を計測するタイマ７が備えられている。電気量演算部４は、メモリ１６に記憶された平均消費電流と、タイマ７により計測された動作継続時間とに基づいて定常動作回路部２０の累積消費電気量[Ａ・ｈ]を演算する。

非定常動作回路部３０の動作時の平均消費電流も、記憶部６としてのメモリ１６に記憶されている。また、マイクロコンピュータ１０には、非定常動作回路部３０の動作回数を計数して累積動作時間を取得するカウンタ８が備えられている。カウンタ８は、非定常動作の１回当たりの継続時間と、当該非定常動作の動作回数とに基づいて累積動作時間を演算して取得する。電気量演算部４は、カウンタ８により計数された累積動作時間と、メモリ１６に記憶された平均消費電流とに基づいて非定常動作回路部３０の累積消費電気量[Ａ・ｈ]を演算する。

尚、出力状態切替部１３によって警報手段３の動作を切替可能であることから明らかなように、非定常動作回路部３０の動作は１種類とは限らない。従って、非定常動作回路部３０の動作により生じる平均消費電力の値は、その動作に応じて複数存在する。従って、メモリ１６が、非定常動作の種類に応じてその平均消費電流を記憶すると好適である。また、カウンタ８も非定常動作の種類に応じてその発生回数を計数して累積動作時間を取得すると好適である。この場合、電気量演算部４は、非定常動作の種類ごとに累積消費電気量を演算し、それらを合算することによって非定常動作回路部３０全体の累積消費電気量を演算する。

また、電気量演算部４は、定常動作回路部２０と非定常動作回路部３０との累積消費電気量を合算して、図４に示すような、警報装置全体の累積消費電気量 [Ａ・ｈ]を演算する。例えば、定常動作及び非定常動作における平均消費電流が以下の値であり、継続動作時間が４年、非定常動作の累積時間が５時間であったとすると、累積消費電気量は下記式(1)に示すように演算される。尚、ここでは説明を容易にするために非定常動作を１種類としている。

定常動作回路部２０の平均消費電流
マイクロコンピュータ１０及びメモリ１６：１０ μＡ
表示回路３４及びＬＣＤ３５：２．５μＡ
検知手段２：２５ μＡ
非定常動作回路部３０の平均消費電流
警報手段３及び人感センサ１５：５２ｍＡ

(10+2.5+25)×10^-3[mA]×(24×365×4)[h]＋52[mA]×5[h]＝1574[mAh] …(1)

メモリ１６には、残量判定部５が電池１の残容量の低下を判定するための基準値（第１基準値）ＴＨ１が記憶されている。残量判定部５は、図４に示すように、電気量演算部４によって演算された累積消費電気量が、基準値ＴＨ１を超えた場合に、電池１の残容量の低下を判定する。リチウム電池などの一次電池は公称容量が定められているので、基準値ＴＨ１は電池１の公称容量の８０％程度に設定されると好適である。例えば、電池１の公称容量が２４００ｍＡｈの電気量であった場合には、１９２０ｍＡｈが基準値ＴＨ１となる。上記式(1)で求めた累積消費電気量は、１９２０ｍＡｈを下回っているため、残量判定部５は、電池１が充分な残容量を有していると判定する。

他の条件を上記と同様にして、非定常動作の累積時間が１２時間であったとすると、累積消費電気量は、１９３８ｍＡｈとなる。これは、基準値ＴＨ１の１９２０ｍＡｈを上回っているため、残量判定部５は、残容量が低下していると判定する。残容量の低下は、定常動作の１つとして、ＬＣＤ３５に表示される電池１の残量表示に反映される。図５は、ＬＣＤ３５に表示される電池１の残量表示の一例を示す説明図である。図５（ａ）は、電池１の残容量が充分である状態を示しており、電池を模擬したマークの内側のほぼ全てが塗りつぶされている。累積消費電気量が基準値ＴＨ１を超えると例えば、図５（ｃ）や（ｄ）のように、電池を模擬したマークの内側の一部のみが塗りつぶされた状態となる。

図５に例示したように、電池１の状態を示す表示は複数段階に設定することが可能である。従って、電池１の残容量の低下を判定するための基準値を複数設けて、段階的な判定を行って表示を変更してもよい。例えば、累積消費電気量が電池１の公称容量の７５％を超えると図５（ｂ）に示す表示、８０％を超えると図５（ｃ）に示す表示、８５％を超えると図５（ｄ）に示すような表示としてもよい。

図６は、放電電流と電池電圧との関係を示すグラフである。図６に示すように、電池１からの放電電流が大きくなると、電池１の電圧が低下する。また、電池１の端子間電圧は、残容量の低下に伴っても低下する。従って、電池１の残容量が少なくなって端子間電圧が低下している状態で多くの放電電流を流すと、さらに電池１の電圧が低下することとなる。例えば、警報手段３に多くの電流を流した場合に、マイクコンピュータ１０が動作できない電圧まで電池１の電圧が低下してしまう場合がある。

上述した基準値ＴＨ１は、そのような問題が起こるほど電池１の残容量が低下していない値に設定される。しかし、基準値ＴＨ１は公称容量に基づいて設定された値であり、警報装置が動作を開始する時点（タイマ７が計測を開始する時点）において、公称容量を下回る容量まで電池１が放電している可能性もある。また、定常動作回路部２０や非定常動作回路部３０の消費電流には警報装置ごとの個体差もあり、メモリ１６に記憶された平均消費電流よりも多くの電流が流れる場合もある。

公称容量は、それ自体が誤差を見込んで電池１の実力よりも低めに設定されており、メモリ１６に記憶される平均消費電流は実際よりもやや多めに設定される。つまり、種々の値が残量判定部５において電池１の実際の残容量に対して楽観的に判定されないように設定されている。しかし、上述したように、残量判定部５による判定結果が楽観的となる方向に種々の条件が揃う場合が存在することも有り得る。

そこで、本実施形態の警報装置は、累積消費電気量に基づく判定に加えてさらに、疑似負荷１７を用いて電池１の電圧を確認するための電圧確認手段４０を備えている。メモリ１６は、図４に示すように上記第１基準値ＴＨ１よりも小さい値に設定された第２基準値ＴＨ２を記憶している。残量判定部５は、累積消費電気量が第２基準値ＴＨ２を超えると、電圧確認手段４０を駆動し、電圧確認手段４０から電池１の電圧を取得して電池１の残容量を判定する。

疑似負荷１７は、非定常回路部３０の少なくとも１つの非定常動作の動作時の消費電流に相当する電流を通電時に消費する回路であり、例えば抵抗器を用いて構成される。好適には、非定常動作回路部３０として最大の消費電流となる回路が模擬される。疑似負荷１７は、図１に示すようにスイッチング手段としてトランジスタ１８と直列に接続される。残量判定部５は、図７に示すように、数μｓ〜数ｍｓ程度のパルス幅のハイ・アクティブのトランジスタ制御信号ＴＲをトランジスタ１８に対して出力する。制御信号ＴＲによりトランジスタ１８がオン状態に制御されると、疑似負荷１７に通電され、電池１から疑似負荷に電流が流される。この電流に伴い、図７に示すように電池１の端子間電圧が低下する。電池１の電圧は電圧検出器１９により検出される。メモリ１６には、電池１の電圧に対する基準値ＴＨ３（基準電圧）が記憶されている。残量判定部５は、電圧検出器１９により検出された電池１の電圧と、メモリ１６に記憶された基準値ＴＨ３とに基づいて、電池１の残容量を判定する。

電圧検出器１９により検出された電池１の電圧が基準値ＴＨ３を上回っている場合には、残量判定部５は電池１の残量が充分であると判定する。第２基準値ＴＨ２に基づく残量判定部５の判定が妥当であった、即ち、電気量演算部４が演算した累積消費電気量や、警報装置が動作を開始する際の電池１の容量などが、適切な値であったと考えられるからである。電圧検出器１９により検出された電池１の電圧が基準値ＴＨ３を下回っている場合には、残量判定部５は電池１の残量が少ないと判定する。第２基準値ＴＨ２に基づく残量判定部５の判定が妥当ではなかった、即ち、実際には累積消費電気量が基準値ＴＨ１を上回っていた、あるいは、警報装置が動作を開始する前に電池１が幾分か放電されていたなどが考えられるからである。

電圧確認手段４０は、上述したように、累積消費電気量が基準値ＴＨ２を超えたと判定された場合に１度のみ作動されるものでもよいし、当該判定以降、所定の間隔（例えば２７時間など）を空けて繰り返し作動されるものでもよい。

特許文献１に開示されたような従来の電池電圧検出装置と同様の方法を採れば、警報装置が動作を開始した後、定期的に疑似負荷１７に通電して電池１の端子電圧を確認することになる。この方法では、短期間ではあっても消費電流の大きい疑似負荷１７が頻繁に駆動されることとなって、電池１を消耗させることになる。しかし、本発明によれば、そのような電池１の消耗を抑制することができる。

〔別実施形態〕
上記実施形態においては、図４に示したように定常動作回路部２０と非定常動作回路部３０との累積消費電気量を合算した警報装置全体の累積消費電気量に対して、一定の基準値ＴＨ１を適用した。しかし、累積消費電気量と基準値ＴＨ１との関係は、これに限らず、図８に示すような関係としてもよい。つまり、定常動作回路部２０と非定常動作部３０との累積消費電気量を合算することなく、定常動作回路部２０の累積消費電気量のみに対して基準値ＴＨ１を適用する。この場合、基準値ＴＨ１は、一定値ではなく非定常回路部３０の累積消費電気量に応じて減算された可変値である。

本発明は、所定の容量を備えた電池から駆動電力を供給され、検知対象を監視して当該検知対象の異常状態を検知し、異常状態が検知された場合に所定時間に亘り警報を発する警報装置に適用することができる。

本発明の警報装置の構成例を模式的に示すブロック図定常動作回路部の累積消費電気量と経過時間との関係を模式的に示すグラフ非定常動作回路部の累積消費電気量と経過時間との関係を模式的に示すグラフ警報装置の累積消費電気量と経過時間と基準値との関係を模式的に示すグラフ電池の残量表示の一例を示す説明図放電電流と電池電圧との関係を示すグラフ電圧確認手段による電池の電圧確認方法を説明するための波形図警報装置の累積消費電気量と経過時間と基準値との関係の他の例を模式的に示すグラフ

符号の説明

１：電池
２：検知手段
３：警報手段
４：電気量演算部
５：残量判定部
６：記憶部
７：タイマ
８：カウンタ
１７：疑似負荷
１９：電圧検出器（電圧検出手段）
２０：定常動作回路部
３０：非定常動作回路部
５０：存否情報検出手段

Claims

所定の容量を備え、駆動電力を供給する電池と、
定常的に動作して検知対象を監視し、当該検知対象の異常状態を検知する検知手段を含む定常動作回路部と、
前記検知手段により前記異常状態が検知された場合に動作して所定時間に亘り警報を発する警報手段を含む非定常動作回路部と、を備えた警報装置であって、
前記定常動作回路部の平均消費電流と、前記定常動作回路部の動作継続時間と、前記非定常動作回路部の平均消費電流と、前記非定常動作回路部の累積動作時間とに基づいて、累積消費電気量を演算する電気量演算部と、
演算された前記累積消費電気量が所定の第１基準値を超えた場合に、前記電池の残容量の低下を判定する残量判定部と、を備え、
前記非定常動作回路部の少なくとも１つの非定常動作の動作時の消費電流に相当する電流を通電時に消費する疑似負荷と、
前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
前記電池残量判定部は、前記疑似負荷に通電した場合の前記電池の電圧が、所定の基準電圧以下である場合に前記電池の残容量の低下を判定し、
前記疑似負荷は、前記累積消費電気量が前記第１基準値よりも小さい値に設定された第２基準値を超えた後に通電される警報装置。
前記定常動作回路部及び前記非定常動作回路部の平均消費電流を記憶する記憶部と、前記定常動作回路部の前記動作継続時間を計測するタイマと、前記非定常動作回路部の動作回数を計数して前記累積動作時間を取得するカウンタとを備え、
前記非定常動作回路部は、複数の非定常動作を実施可能に構成され、
前記記憶部は、各非定常動作の平均消費電流を記憶し、
前記カウンタは、それぞれの非定常動作ごとに前記累積動作時間を計数し、
前記電気量演算部は、非定常動作ごとの前記平均消費電流及び前記累積動作時間に基づいて前記累積消費電気量を演算する請求項１に記載の警報装置。
当該警報装置の周辺に人が存在するか否かの存否情報を検出する存否情報検出手段を備え、前記警報手段は、前記存否情報に応じて異なる形態の警報を発する請求項１又は２に記載の警報装置。