JP5489754B2 - 音響警報装置及びこれを備えた火災報知設備 - Google Patents
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Description
また、「圧電ブザーに出力する電圧の周波数を変化させることで、圧電ブザーの鳴動周波数を変化させる」警報器がある(例えば、特許文献2参照)。
一方、圧電ブザーには固有の周波数があり、この固有の周波数からずれた周波数で駆動させると、急激に音圧が低下する場合がある。上記特許文献2に記載の技術によれば、圧電ブザーの駆動周波数を変化させるので、固有の周波数にばらつきのある圧電ブザーであっても、いずれかのタイミングで高い音圧で鳴動することができる。また、圧電ブザーの駆動周波数によって消費電流が異なるが、周波数を変化させて圧電ブザーを鳴動させることにより、少ない消費電流で圧電ブザーが鳴動することのできる周波数を含むことができ、平均すると消費電力を低減することができる。
本実施の形態1では、本発明に係る音響警報装置を、伝送信号(パルス信号)を送受信することによって火災感知器等が検知した火災信号等を受信すると火災発生を報知させるいわゆるR型の火災受信機を有する火災報知設備に適用した場合を例に説明する。
(全体構成)
まず、本実施の形態1に係る火災報知設備について説明する。
図1は、実施の形態1に係る火災報知設備の全体構成図である。図2は、本実施の形態1に係る火災報知設備の構成を説明するブロック図である。火災受信機FAには、信号線SGを介して、各種の端末機器が接続されている。
熱アナログ感知器SE12は、熱感知器の一種であって、検出した周囲温度のアナログ値を火災受信機FAに送信する。
アドレッサブル発信機SE13は、いわゆる火災発信機であって、火災の発見者が手動操作する押しボタンを備え、押しボタンがオンされると火災信号を火災受信機FAに送信する。
音響警報装置C11は、信号線SGにより火災受信機FAに接続されるとともに、圧電ブザー駆動用の電源として、電源線PGで火災受信機FAと接続されている。
図1では、上述したような被制御機器としての防排煙機器が1台ずつ接続されているが、複数台接続することも可能であり、また、他の端末機器を接続することも可能である。
次に、火災報知設備の動作の一例を説明する。
まず、端末機器として接続された光電式アナログ感知器SE11が煙を検出し、あるいは熱アナログ感知器SE12が熱を検知すると、その検知情報が信号線SGを介して火災受信機FAに状態情報として伝送される。
火災受信機FAは、光電式アナログ感知器SE11や熱アナログ感知器SE12から伝送される状態情報を収集しており、この収集した状態情報に火災の情報(所定の閾値を超える検出情報)が含まれている場合には、音響警報装置C11に制御信号を送信して音響鳴動させる。また、火災発生時には、火災受信機FAは、防排煙制御用中継器D11に制御信号を送信して、防火戸D111、排煙機D112、シャッタD113、及びたれ壁D114などを作動させ、延焼を防ぐ。
次に、火災受信機FAと端末機器との間で行われる通信について説明する。
火災受信機FAと端末機器は、ハイレベル電圧(V1H)とローレベル電圧(V1L)の組み合わせのパルス信号により、通信を行う。
火災受信機FAは、信号線SGに接続された各端末機器(図1参照)の状態情報を収集するため、各端末機器と通信を行う。
(1−1)ポイントポーリング
火災受信機FAは、複数接続されている端末機器の状態を収集するために、何台かを1つのグループとして端末機器に状態情報要求命令を送信する。一方、それぞれの端末機器は、状態情報要求命令に対して、自己のアドレスに応じてタイミングをはかり、状態情報を火災受信機FAに通報する。火災受信機FAは、このようなグループへの通信を繰り返し行い、全端末機器の状態情報を収集する。
火災受信機FAは、所望の端末機器に対応するアドレスを指定して所定の制御命令を送信し、当該端末機器を制御する、あるいは、所望の端末機器に状態情報等の要求命令を送信し、個々の端末機器から状態情報を収集することができる。アドレスを指定された端末機器は、制御命令に対して火災受信機FAへ制御結果を通報したり、要求された状態情報を通報したりする。
火災受信機FAは、全ての端末機器に対して共通の制御命令を送信し、各端末機器を制御することができる。ここで、システムポーリングによる制御命令としては、例えば、火災復旧命令(火災信号を出力した感知器や中継器等を正常な監視状態に復旧させる命令)、地区音響停止命令(鳴動中の音響警報装置C11を停止させる命令)等がある。
火災受信機FAは、光電式アナログ感知器SE11などの端末機器からポイントポーリングにより収集した状態情報に火災情報が含まれている場合には、記憶部13に格納されたデータベースに従って、火災情報を送信した端末機器に対応する防排煙制御用中継器D11に対して、セレクティングにて制御信号を送信して作動させる。また、火災受信機FAの記憶部13に格納されたデータベースに登録された端末機器に対してポイントポーリングで状態情報要求命令を送信したときに、その状態情報要求命令に対して応答しない端末機器が存在する場合には、表示操作部12などにより無応答故障警報を発する。
次に、火災報知設備の詳細な構成を説明する。
図2では、説明のため、火災受信機FAと音響警報装置C11を中心に記載している。
火災受信機FAは、制御部11、表示操作部12、記憶部13、及び送受信部14を備える。また、電池15、電源回路16、及びヒューズ17を備える。
制御部11は、記憶部13に予め記憶された制御プログラム等に従って、表示操作部12や送受信部14を含む全体の動作の制御を行う。
表示操作部12は、端末機器が検知した火災に関する情報や各端末機器の状態等を表示する画面やランプなどの表示手段と、火災受信機FAや各端末機器に対する操作を行うためのタッチパネルやボタンなどの操作手段を備えている。
送受信部14は、制御部11に制御されて各端末機器に対して信号を送信し、また、各端末機器から送信された信号を受信する。
記憶部13は、制御部11を動作させるためのプログラム及び各種データが格納されている。
ヒューズ17は、過電流が発生したときの過電流から火災受信機FAを保護する。
音響警報装置C11は、信号線SGと接続されるとともに電源線PGと接続されており、送受信回路20、電流制限回路22、コンデンサ23、及び圧電ブザー鳴動回路30などを備える。
電流制限回路22の下流側には、コンデンサ23が接続されている。
圧電ブザー鳴動回路30は、制御回路31と、並列に接続された圧電ブザー32及びコイル33と、トランジスタ35と、抵抗36と、抵抗37とを備える。そして、トランジスタ35と抵抗36により、電流制限手段34が構成されている。
ここで、最大音圧を得ることのできる圧電ブザー32の駆動周波数は、各個体でばらつきがある。圧電ブザー32の個体毎の特性に合わせて駆動周波数を調整すれば、それぞれの圧電ブザー32が最大音圧で鳴動することができるが、個体ごとに調整するには手間がかかり、多大なコストがかかる。また、設置箇所の温度条件等によっても、最大音圧を得ることのできる圧電ブザー32の駆動周波数が変化しうるので、たとえ調整したとしても最大音圧を得られるとは限らない。
このため、制御回路31は、トランジスタ35をオン/オフさせる周波数、すなわち、圧電ブザー32に印加する電圧の周波数を所定の範囲でスイープさせる。例えば、2.5kHz、2.6kHz、2.7kHz、・・・、3.5kHz、のように、0.1kHz刻みで10msecずつ電圧を印加し、その周波数で圧電ブザー32を鳴動させる。このように、印加する電圧の周波数を所定の範囲でスイープさせることで、いずれかのタイミングで最も大きい音圧レベルで音響鳴動させることができる。なお、トランジスタ35は、電流制限手段34のオン/オフするスイッチとして動作するとともに、電流制限手段34の構成部品としても兼用されているため、部品点数を削減することができ、コストにおいて優れる。
このように構成された音響警報装置C11の鳴動時の動作を説明する。
制御回路31に制御されたトランジスタ35によりコイル33にオン/オフ電圧が印加されると、圧電ブザー32が音響鳴動する。上述したように制御回路31は所定範囲で印加する電圧の周波数をスイープさせるので、圧電ブザー32は、その固有の周波数のバラツキにかかわらず、いずれかのタイミングで最大音圧で鳴動することができる。
図4は、圧電ブザー32に印加する周波数を変化させたときの、圧電ブザー32の音圧レベルと消費電流の波形を示す図である。図4では、本実施の形態1のようにコンデンサ23を設けた場合の消費電流を実線で示し、コンデンサ23を設けない場合の消費電流を破線で示している。
そして、電流制限回路22が制限する一定の電流を超えてコンデンサ23の充電電流も含め負荷側が電流を欲した場合にも、電流制限回路22は電流を制限して定電圧回路21から電流が供給されるのを抑制する。そうすると、蓄電済みのコンデンサ23から抑制されて不足した分の電流が供給されることとなる。
そして、図5で「|」ハッチングで示すように、負荷側で音響鳴動に必要な電流が電流制限回路22で制限される電流よりも少ない場合には、コンデンサ23への充電が行われる。電流制限回路22は、主に、コンデンサ23の充電電流が多くなるときの電流を制限するために設けている。
図1に示した火災報知設備において、火災受信機FAに複数の音響警報装置C11が接続され、音響警報装置C11が「ブー、ブー、ブー」などと断続的に音響鳴動する設備がある。複数の音響警報装置C11が異なるタイミングで断続的に音響鳴動するとユーザに聞き取りにくいため、音響鳴動のタイミングをシンクロさせる場合がある。すなわち、火災報知設備に接続された複数の音響警報装置C11が、同じタイミングで音響鳴動することとなる。このため、同じタイミングで消費される電流も大きくなるので、電源容量及び電源回路16の容量を大きくする必要がある。
しかし、本実施の形態1にかかる音響警報装置C11によれば、音響鳴動時の消費電流のピークを抑えることができる。したがって、複数の音響警報装置C11が同時に音響鳴動する場合の消費電流を全体として抑制することができ、火災受信機FAの電池15及び電源回路16の容量を小さくすることができ、コストを抑えることができる。
しかし、本実施の形態1にかかる音響警報装置C11は、電流制限回路22により消費電流が制限されるので、1台あたりの最大消費電流はほぼ一定となる。従来であれば、音響警報装置C11ごとの誤差や個体差を考えて1台あたりの最大消費電流を大きめに想定し、複数の音響警報装置C11を接続する場合にはその台数を加味してヒューズの容量を決めていたので、必ずしも最適な容量が選択されているとはいえなかった。しかし、本実施の形態1に係る音響警報装置C11によれば、1台あたりの最大消費電流がほぼ一定となるので、ヒューズの容量を最適化することができる。そのため、火災受信機FAを適切に保護することができる。
図6は、トランジスタ35AとしてPNP型のトランジスタを用いた場合の音響警報装置C11の回路図である。
図6に示すように、トランジスタ35Aのエミッタ側に抵抗36が接続されている。また、トランジスタ35Aのベース側にトランジスタ35Aを保護するための抵抗37が接続されている。そして、トランジスタ35Aのコレクタ側に、圧電ブザー32とコイル33が並列に接続されている。電流制限手段34Aは、トランジスタ35Aと抵抗36とで構成される。
このように構成した場合でも、電流制限手段34Aがコイル33に流れる電流のピークを制限し、スイッチング手段としてNPN型のトランジスタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
前述の実施の形態1では、圧電ブザーに印加する電圧の周波数を所定範囲でスイープさせる例を示した。本実施の形態2では、さらに、圧電ブザーに印加する電圧をデューティ制御する。なお、本実施の形態2では、前述の実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一又は対応する構成要素には、同一の符号を付す。
このようにすることで、図7(c2)に示すように、コイル33での消費電流を低減することができる。なお、図7(c2)で示しているが、前述の実施の形態1で説明したように電流制限手段34による電流制限効果も同様に得ることができる。
前述の実施の形態1に係る火災報知設備では、火災受信機FAと音響警報装置C11は、信号線SGで接続されるとともに、電源線PGで接続されていた。すなわち、音響警報装置C11は、圧電ブザー32の鳴動のための電源を電源線PGから得ていた。
本実施の形態3では、信号線SGが電源線を兼ねる場合の火災報知設備を例に説明する。なお、本実施の形態3では、前述の実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付す。
図8に示すように、火災受信機FAと音響警報装置C11は電源線を兼ねた信号線SGで接続されている。実施の形態1で説明した図2と異なり、火災受信機FAの電源回路16は信号線SGと接続され、また、音響警報装置C11の定電圧回路21も信号線SGと接続されている。その他、制御回路31、電流制限回路22、コンデンサ23、圧電ブザー32、コイル33、及び電流制限手段34の回路構成については、前述の図2と同様である。
図9により具体的に説明する。
図9は、火災受信機FAが送信するパルス信号と、端末機器である音響警報装置C11が受信するパルス信号の模式図である。
火災受信機FAは、ハイレベル電圧(V1H)とローレベル電圧(V1L)とを組み合わせたパルス信号として、音響警報装置C11に信号を送信する。
火災受信機FAから送信された信号は、信号線SGの線路抵抗Rと、信号線SGに接続される音響警報装置C11及び他の端末機器の消費電流Iにより、E=R×Iだけ電圧が低下して、音響警報装置C11及び他の端末機器に印加される。したがって、消費電流Iが大きいとEが大きくなる。
そして、音響警報装置C11及び他の端末機器は、ハイレベル電圧(V2H)とローレベル電圧(V2L)とを組み合わせたパルス信号を受信することとなる。
また、音響警報装置C11の消費電流のピークを減らすことで、Eを小さくすることができるため、信号線SGの距離を延長又は安価な細い配線を使用すること(配線の抵抗の増加)もできる。また、消費電流のピークを減らした分の代わりに、接続する端末機器の数を増やすことも可能である。
前述の実施の形態1では、本発明に係る音響警報装置を、いわゆるR型の火災受信機を備えた火災報知設備に適用する場合を例に説明した。本実施の形態4では、本発明に係る音響警報装置を、いわゆるP型の火災受信機を備えた火災報知設備に適用した場合を例に説明する。なお、本実施の形態4では、前述の実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付す。
図10に示すように、火災受信機FAと音響警報装置C11は、電源線PGで接続されている。
音響警報装置C11は、電源線PGに電圧が印加されると、制御回路31が動作を開始して、圧電ブザー32を鳴動させる。
Claims (3)
- 圧電ブザー、
前記圧電ブザーに並列に接続されたコイル、
前記圧電ブザーと前記コイルへの通電時間を調整するスイッチング手段、及び、
周波数を変化させて前記スイッチング手段のオン/オフ動作を制御する制御手段、を備えた圧電ブザー鳴動回路と、
前記圧電ブザー鳴動回路に並列に接続されたコンデンサと、
前記圧電ブザー鳴動回路及び前記コンデンサへ供給する電流が所定の値を超えないように制限する電流制限回路と、
を備え、
前記圧電ブザー鳴動回路は、前記周波数の変化に応じて消費電流が変化し、
前記コンデンサは、
前記圧電ブザー鳴動回路が前記消費電流の小さい周波数で動作するときに、前記電流制限回路から供給される前記所定の値を超えない電流の余りによって、蓄電され、
前記圧電ブザー鳴動回路が前記消費電流の大きい周波数で動作するときに、前記電流制限回路から供給される前記所定の値を超えない電流の不足を、前記圧電ブザー鳴動回路が前記消費電流の小さい周波数で動作するときに蓄電された電荷の放電によって、補う
ことを特徴とする音響警報装置。 - 火災受信機と、
前記火災受信機に信号授受の経路となる信号線で接続される請求項1記載の音響警報装置と、
を備え、
前記音響警報装置は、前記火災受信機から送信される制御信号に基づいて音響鳴動する
ことを特徴とする火災報知設備。 - 火災受信機と、
前記火災受信機に信号授受の経路となる信号線で接続される請求項1記載の複数の音響警報装置と、
を備え、
前記複数の音響警報装置は、前記火災受信機から送信される制御信号に基づいて、前記複数の音響装置間で同期して断続的に音響鳴動する
ことを特徴とする火災報知設備。
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