JP5695876B2 - 警報器及びそのブザー故障診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、警報器及びそのブザー故障診断方法に関する。

従来、ガス漏れや火災などの異常状態を検出した場合に、ブザーから警報音を出力して異常状態を報知する警報器が提案されている。このような警報器では、例えば圧電ブザーやスピーカにより警報音を出力している。この警報器においては、警報音を発することができるかを診断することが肝要である。特に圧電ブザーは、金属板端子から針状生成物であるＳｎウィスカが伸び、これが圧電素子電極に接触することによる短絡不良が発生してしまう可能性がある。

そこで、異常状態が発生していない場合に、非可聴周波数域の警報音を発する警報器が提案されている。この警報器によれば、異常状態が発生していないときの警報音は人に聴こえることないため、警報音が騒音となることなくスピーカの診断を行うことができる（例えば特許文献１参照）。

特開平７−１２９８７５号公報

しかし、警報音を圧電ブザーなどのブザーから出力する場合、非可聴周波数域のみの警報音を発することができない。すなわち、ブザーでは電圧を印加した瞬間、ブザーの周波数特性である共振点（例えば４ｋＨｚ付近）で「ピッ」などと発音してしまうと共に、印加した電圧を解除する際にも「ピッ」などと発音してしまう。このため、家庭用の警報器などにおいて深夜等に発音してしまうとユーザに警報器が故障しているのではないかと不安感を与えてしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、ブザーの故障診断を行うにあたり、ユーザに与える不安感を軽減することが可能な警報器及びそのブザー故障診断方法を提供することにある。

本発明の警報器は、電圧が印加される際に共振点の周波数において発音する圧電ブザーを備え、異常状態を検出した場合に圧電ブザーから警報音を出力して異常状態を報知する警報器であって、圧電ブザーに対して、警報音を出力させるための駆動信号と圧電ブザーの故障を診断するための故障診断信号との電圧をそれぞれ印加するブザー制御手段と、圧電ブザーに対して故障診断信号が印加されている際に、圧電ブザーの故障を診断する故障診断手段と、を備え、故障診断手段は、圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させると判断されてから、警報音を出力させるべく駆動信号を印加するまでの間に出力される故障診断信号の印加中に圧電ブザーの故障を診断することを特徴とする。

この警報器によれば、もともとブザーから警報音が発する状態において「ピッ」などの音が紛れることとなる。従って、ブザーの故障診断を行うにあたり、ユーザに与える不安感を軽減することができる。

また、本発明の警報器において、外部からの操作を受け付ける発音操作手段をさらに備え、ブザー制御手段は、発音操作手段によりユーザの操作を受け付けた場合、圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させ、故障診断手段は、発音操作手段によりユーザの操作を受け付けたことで圧電ブザーに対して電圧を印加して警報音を出力させると判断されてから、ブザー制御手段が圧電ブザーに電圧を印加するまでの間に出力される故障診断信号の印加中に圧電ブザーの故障を診断することが好ましい。

この警報器によれば、点検員やユーザが警報音を耳で確認するための操作を行った際に、ブザーの故障診断も行われることとなり、点検員やユーザによる耳での確認を行いつつ、ブザー自体の故障診断についても行うことができる。

また、本発明の警報器において、故障診断手段は、異常状態が検出されたことで圧電ブザーに対して電圧を印加して警報音を出力させると判断されてから、ブザー制御手段が圧電ブザーに電圧を印加するまでの間に出力される故障診断信号の印加中に圧電ブザーの故障を診断することが好ましい。

この警報器によれば、異常状態の発生毎にブザーの故障診断が行われることとなり、例えば異常状態の誤検出時などを逆に利用してブザーの故障診断の頻度を高めることができる。

また、本発明の警報器のブザー故障診断方法において、電圧が印加される際に共振点の周波数において発音する圧電ブザーを備え、異常状態を検出した場合に圧電ブザーから警報音を出力して異常状態を報知する警報器のブザー故障診断方法であって、圧電ブザーに対して、警報音を出力させるための駆動信号の電圧を印加する第１ブザー制御工程と、圧電ブザーに対して、圧電ブザーの故障を診断するための故障診断信号の電圧を印加する第２ブザー制御工程と、圧電ブザーに対して故障診断信号が印加されている際に、圧電ブザーの故障を診断する故障診断工程と、を有し、故障診断工程は、圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させると判断されてから、警報音を出力させるべく駆動信号を印加するまでの間に出力される故障診断信号の印加中に圧電ブザーの故障を診断することを特徴とする。

この警報器のブザー故障診断方法によれば、もともとブザーから警報音が発する状態において「ピッ」などの音が紛れることとなる。従って、ブザーの故障診断を行うにあたり、ユーザに与える不安感を軽減することができる。

本発明によれば、ブザーの故障診断を行うにあたり、ユーザに与える不安感を軽減することが可能な警報器及びそのブザー故障診断方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る警報器を示す構成図である。 図１に示したブザー駆動回路、ブザー及び故障検出回路の一例を示す回路図である。 本実施形態に係る警報器のブザー故障診断方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る警報器を示す構成図である。図１に示すように、警報器１は、ガスセンサ１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、ブザー駆動回路３０と、ブザー４０と、故障検出回路５０と、操作部（発音操作手段）６０とを備え、ガス漏れ（異常状態）を検出した場合に、ブザー５０から警報音を出力して異常状態を報知するものである。このような警報器１は、例えば家庭等に設置され、ガス漏れを家庭のユーザに報知するものである。

ガスセンサ１０は、周囲に検出対象となるガスが存在する場合に、その濃度に応じた信号をＣＰＵ２０に出力するものである。具体的にガスセンサ１０は、半導体式センサ、接触燃焼式センサ、及び電気化学式センサなど種々のものが用いられる。

ＣＰＵ２０は、警報器１の全体を制御するものである。このＣＰＵ２０は、所定濃度以上の検出対象のガスがガスセンサ１０により検知されると、ガス漏れが発生していると判断する。また、ＣＰＵ２０は、ブザー制御部（ブザー制御手段）２１を備えている。ブザー制御部２１は、ガス漏れが発生していると判断すると、その旨の信号をブザー駆動回路３０に送信する。

ブザー駆動回路３０は、ブザー４０を駆動させて発音させるものである。ブザー制御部２１からは例えば４ｋＨｚ（ブザー４０の共振点）の駆動信号が入力され、ブザー駆動回路３０は、この駆動信号に応じてブザー４０から警報音を出力させる。

故障検出回路５０は、ブザー４０の故障を検出するためのものである。この故障検出回路５０は、ブザー４０が正常である場合、正常を示す信号をＣＰＵ２０に出力する。また、故障検出回路５０は、ブザー４０が異常である場合、異常である旨の信号をＣＰＵ２０に出力する。

さらに、ＣＰＵ２０は、故障診断部（故障診断手段）２２を備えている。故障診断部２２は、故障検出回路５０からの信号に基づいて、ブザー４０の故障を判断するものである。

操作部６０は、ユーザや点検員など、外部からの操作を受け付ける操作部位であって、例えばスイッチや引き紐などによって構成されている。この操作部６０を操作すると、ＣＰＵ２０のブザー制御部２１は、ブザー４０から警報音を出力する制御を行う。すなわち、ブザー制御部２１は、ブザー４０の駆動信号を出力し、ブザー駆動回路３０はブザー４０を駆動させる。これにより、点検員やユーザは、直接耳で聞くことによる故障確認を行うことができる。

図２は、図１に示したブザー駆動回路３０、ブザー４０及び故障検出回路５０の一例を示す回路図である。なお、図２では説明の便宜上ＣＰＵ２０についても図示するものとする。

図２に示すように、ブザー駆動回路３０は、６つの抵抗Ｒ３１〜Ｒ３６と２つのｎｐｎトランジスタＱ３１，Ｑ３２とにより構成されている。

より詳細にブザー制御部２１からは第１信号線３１が伸びており、第１信号線３１を介して第１抵抗Ｒ３１に駆動信号が入力される。第１抵抗Ｒ３１の他端は第１ｎｐｎトランジスタＱ３１のベースに接続されていると共に、第２抵抗Ｒ３２の一端に接続されている。第１ｎｐｎトランジスタＱ３１のエミッタ及び第２抵抗Ｒ３２の他端は、グランド接続されている。

同様に、ブザー制御部２１からは第２信号線３２が伸びており、第２信号線３２を介して第３抵抗Ｒ３３に駆動信号が入力される。第３抵抗の他端は第２ｎｐｎトランジスタＱ３２のベースに接続されていると共に、第４抵抗Ｒ３４の一端に接続されている。第２ｎｐｎトランジスタＱ３２のエミッタ及び第４抵抗Ｒ３４の他端は、グランド接続されている

また、第１ｎｐｎトランジスタＱ３１のコレクタは第５抵抗Ｒ３５の一端に接続されている。第５抵抗Ｒ３５の他端は電源部に接続されている。同様に、第２ｎｐｎトランジスタＱ３２のコレクタは第６抵抗Ｒ３６の一端に接続されている。第６抵抗Ｒ３６の他端は電源部に接続されている。

ここで、第１ｎｐｎトランジスタＱ３１のコレクタと第５抵抗Ｒ３５との接続点をＡとし、第２ｎｐｎトランジスタＱ３２のコレクタと第６抵抗Ｒ３６との接続点をＢとすると、ブザー４０は接続点Ａと接続点Ｂとの間に接続されている。

また、故障検出回路５０は、第１及び第２抵抗Ｒ５１，Ｒ５２と、Ｐ型電界効果トランジスタＱ５１とを備えている。Ｐ型電界効果トランジスタＱ５１は、ゲートが第１抵抗Ｒ５１を介して接続点Ｂつながっている。また、Ｐ型電界効果トランジスタＱ５１のソースはグランドに接続され、ドレインは第２抵抗Ｒ５１を介して電源部に接続されている。

故障診断部２２は、Ｐ型電界効果トランジスタＱ５１のドレインと第２抵抗Ｒ５２との接続点Ｃの電圧を読み取って、ブザー４０の故障を診断することとなる。なお、ブザー駆動回路３０の第１〜第４抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４と２つのｎｐｎトランジスタＱ３１，Ｑ３２とは、チップ化されていることが望ましい。

次に、本実施形態に係る警報音出力の概要について説明する。まず、ブザー制御部２１は第１信号線３１及び第２信号線を介して駆動信号を出力する。このとき、ブザー制御部２１は、２５０μｓのパルス信号（周波数４ｋＨｚ）を出力する。また、第１信号線３１からの駆動信号と第２信号線３２からの駆動信号とのハイロウのタイミングは互いに逆位相となっている。

ここで、ブザー４０が正常であり、第１信号線３１からの駆動信号がＨレベルであり、第２信号線３２からの駆動信号がＬレベルであるとする。この場合、第１ｎｐｎトランジスタＱ３１がオンし、第２ｎｐｎトランジスタＱ３２がオフする。そして、接続点ＡがＬレベルとなり接続点ＢがＨレベルとなり、ブザー４０に電圧が印加される。

一方、第１信号線３１からの駆動信号がＬレベルであり、第２信号線３２からの駆動信号がＨレベルであるとする。この場合、第１ｎｐｎトランジスタＱ３１がオフし、第２ｎｐｎトランジスタＱ３２がオンする。そして、接続点ＡがＨレベルとなり接続点ＢがＬレベルとなり、ブザー４０に電圧が印加される。

警報器１は、上記動作を繰り返すことによりブザー４０から警報音を出力させる。

次に、本実施形態に係る警報器１のブザー故障診断の概要について説明する。まず、第１信号線３１を介してＨレベルの第１故障診断信号が出力され、第２信号線３２を介してＬレベルの第２故障診断信号が出力される。このとき、ブザー制御部２１は、１０ｍｓのオン時間を有するパルス信号を第１故障診断出力する。これにより、第１ｎｐｎトランジスタＱ３１がオンし、第２ｎｐｎトランジスタＱ３２がオフする。

このようにトランジスタＱ３１，Ｑ３２がオンオフするため、ブザー４０が短絡しておらず正常であれば、接続点ＡがＬレベルとなり、接続点ＢがＨレベルとなる。また、接続点ＢがＨレベルであることからＰ型電界効果トランジスタＱ５１はオンする。これにより、接続点Ｃの電圧はＬレベルとなる。

一方、ブザー４０が短絡している場合、接続点ＡがＬレベルとなると共に接続点ＢについてもＬレベルとなる。また、接続点ＢがＬレベルであることからＰ型電界効果トランジスタＱ５１はオフする。これにより、接続点Ｃの電圧はＨレベルとなる。

故障診断部２２は、この１０ｍｓのオン時間を有する第１故障診断信号の出力時に、１ｍｓ間隔で６回ポートスキャンする。そして、故障診断部２２は、例えば６回のうち４回以上でＨレベルの信号を検出した場合、ブザー４０が短絡していると判断する。

次に、本実施形態に係る警報器１のブザー故障診断方法を説明する。図３は、本実施形態に係る警報器１のブザー故障診断方法を示すフローチャートである。

図３に示すように、まずＣＰＵ２０は操作部６０が操作されたか否かを判断する（Ｓ１）。操作部６０が操作されていないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、操作されたと判断するまで、この処理が繰り返される。

一方、操作部６０が操作されたと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、通常の警報器１ではブザー制御部２１から駆動信号を出力して警報音を出力するが、本実施形態に係る警報器１ではステップＳ２からステップＳ５の処理を実行する。

ブザー制御部２１は、１０ｍｓの故障診断信号を出力する（Ｓ２）。このとき、ブザー制御部２１は、第１信号線３１を介してＨレベルの第１故障診断信号を出力し、第２信号線３２を介してＬレベルの第２故障診断信号を出力する。この際、ブザー４０からは「ピッ」という音が出力されてしまう。

そして、故障診断部２２は、この１０ｍｓの期間に６回ポートスキャンを行って、Ｈレベルが４回以上検出されたか否かを判断する（Ｓ３）。Ｈレベルが４回以上検出されたと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、故障診断部２２はブザー４０が短絡していると判断する（Ｓ４）。そして、処理はステップＳ６に移行する。

一方、Ｈレベルが４回以上検出されなかったと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、故障診断部２２はブザー４０が正常であると判断する（Ｓ５）。そして、処理はステップＳ６に移行する。

ステップＳ６においてブザー制御部２１は、駆動信号を出力する（Ｓ６）。これにより、ブザー４０から警報音が出力されることとなる。なお、ステップＳ２においてブザー４０からは「ピッ」という音が出力されてしまうが、ステップＳ６において警報音を出力するため、故障診断時における「ピッ」という音は警報音に紛れることとなり、ユーザに不快感を与え難くすることができる。そして、図３に示す処理は終了する。

このようにして、本実施形態に係る警報器１及びそのブザー故障診断方法によれば、ブザー４０から警報音を出力する制御を行う際に、ブザー４０の故障を診断するため、もともとブザー４０から警報音が発する状態において直前に「ピッ」などの音が発音したとしても警報音に紛れることとなる。従って、ブザー４０の故障診断を行うにあたり、ユーザに与える不安感を軽減することができる。

また、外部からの操作を受け付けた場合、ブザー４０から警報音を出力する制御を行い、この警報音を出力する制御を行う際に、ブザー４０の故障を診断する。このため、点検員やユーザが警報音を耳で確認するための操作を行った際に、ブザー４０の故障診断も行われることとなり、点検員やユーザによる耳での確認を行いつつ、ブザー４０自体の故障診断についても行うことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態においては、図２に示す回路構成に限らず、他の回路構成であってもよい。

また、上記実施形態では故障診断を行った後に警報音を出力する制御を行っているが、これに限らず、警報音を出力する制御を行った後に故障診断を行ってもよい。さらには、警報音を出力する制御を行う最中に故障診断を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、引き紐等の操作部６０が操作された場合に、故障診断を行っているが、これに限らず、警報音を出力するタイミングであれば、実際に異常状態を検出して警報音を出力する制御を行う際に、故障診断を行ってもよい。これにより、異常状態の発生毎にブザー４０の故障診断が行われることとなり、例えば異常状態の誤検出時などを逆に利用してブザー４０の故障診断の頻度を高めることができるからである。

１…警報器
１０…ガスセンサ
２０…ＣＰＵ
２１…ブザー制御部（ブザー制御手段）
２２…故障診断部（故障診断手段）
３０…ブザー駆動回路
４０…ブザー
５０…故障検出回路
６０…操作部（発音操作手段）
Ｒ３１〜Ｒ３６，Ｒ５１，Ｒ５２…抵抗
Ｑ３１，Ｑ３２…ｎｐｎトランジスタ
Ｑ５１…Ｐ型電界効果トランジスタ

Claims (4)

1. 電圧が印加される際に共振点の周波数において発音する圧電ブザーを備え、異常状態を検出した場合に前記圧電ブザーから警報音を出力して異常状態を報知する警報器であって、
   前記圧電ブザーに対して、警報音を出力させるための駆動信号と前記圧電ブザーの故障を診断するための故障診断信号との電圧をそれぞれ印加するブザー制御手段と、
   前記圧電ブザーに対して故障診断信号が印加されている際に、前記圧電ブザーの故障を診断する故障診断手段と、を備え、
   前記故障診断手段は、前記圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させると判断されてから、警報音を出力させるべく駆動信号を印加するまでの間に出力される前記故障診断信号の印加中に前記圧電ブザーの故障を診断する
   ことを特徴とする警報器。
2. 外部からの操作を受け付ける発音操作手段をさらに備え、
   前記ブザー制御手段は、前記発音操作手段によりユーザの操作を受け付けた場合、前記圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させ、
   前記故障診断手段は、前記発音操作手段によりユーザの操作を受け付けたことで前記圧電ブザーに対して電圧を印加して警報音を出力させると判断されてから、前記ブザー制御手段が前記圧電ブザーに電圧を印加するまでの間に出力される前記故障診断信号の印加中に前記圧電ブザーの故障を診断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の警報器。
3. 前記故障診断手段は、異常状態が検出されたことで前記圧電ブザーに対して電圧を印加して警報音を出力させると判断されてから、前記ブザー制御手段が前記圧電ブザーに電圧を印加するまでの間に出力される前記故障診断信号の印加中に前記圧電ブザーの故障を診断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の警報器。
4. 電圧が印加される際に共振点の周波数において発音する圧電ブザーを備え、異常状態を検出した場合に前記圧電ブザーから警報音を出力して異常状態を報知する警報器のブザー故障診断方法であって、
   前記圧電ブザーに対して、警報音を出力させるための駆動信号の電圧を印加する第１ブザー制御工程と、
   前記圧電ブザーに対して、前記圧電ブザーの故障を診断するための故障診断信号の電圧を印加する第２ブザー制御工程と、
   前記圧電ブザーに対して故障診断信号が印加されている際に、前記圧電ブザーの故障を診断する故障診断工程と、を有し、
   前記故障診断工程は、前記圧電ブザーに対して駆動信号を印加して警報音を出力させると判断されてから、警報音を出力させるべく駆動信号を印加するまでの間に出力される前記故障診断信号の印加中に前記圧電ブザーの故障を診断する
   ことを特徴とする警報器のブザー故障診断方法。
   

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