JP5829841B2 - 警報器 - Google Patents

Description

本発明は、雰囲気の対象ガスの濃度を測定し警報する警報器に関し、特に検知遅れ時間を短くする警報器に関する。

雰囲気の対象ガスの濃度を測定し警報する警報器は、ガス検出手段であるセンサの周りの構造体やセンサ構造及びセンサ内のフィルタ等によりセンサ検知部のガス濃度が警報器外部雰囲気ガスの濃度に達するまで時間がかかることがある。

また、構造による遅延の他にセンサの駆動による遅延も発生する。特に電池式の警報器は電池寿命の関係から、特許文献１に記載されているように間欠駆動にしてセンサの駆動間隔であるサンプリング周期を長くすることがある。この場合サンプリングタイミングにより警報までの時間が長くなり、ガス漏れ等をユーザに警報するまでに時間がかかる場合がある。

特開２００８−２０４２４０号公報

上述した問題に対して、単純にサンプリング周期を短くすることが考えられるが、その場合センサ駆動による消費電流が増加し、電池本数が増加してしまう。

また、特許文献１に記載のガス警報器のようにガスの濃度に応じてサンプリング周期を変更する場合に、図７に示すように濃度の変化が緩やかであると、サンプリング周期を短くしても無駄に多くのサンプリングすることとなる。図７は、時間によるガスの濃度の変化例を示したグラフであり、警報点は警報を発する濃度、開始点はサンプリング周期を短くする濃度である。図７では、濃度が開始点を超えたのでサンプリング周期を短縮するが、その後の濃度変化が緩やかであるために、警報に至らず、結果的に濃度変化に対して過剰なサンプリングとなり電池を消耗してしまう。

そこで、本発明は、検知遅れ時間を短縮すると共に電池の消耗を少なくすることができる警報器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、雰囲気の対象ガスを検出するガス検出手段と、前記ガス検出手段が検出したガスの濃度を計測するガス濃度計測手段と、前記ガス濃度計測手段に所定のサンプリング周期で測定させる制御手段と、前記ガス濃度計測手段が計測した濃度に応じて警報を出力する警報手段と、を備えた警報器において、前記制御手段に、前記警報手段が警報を出力する濃度未満である第１の判定点と、前記第１の判定点から予め定めた濃度の変化分以上低い濃度である第２の判定点と、が設定され、前記制御手段が、前記サンプリング周期が１周期の間に前記第２の判定点以下の濃度から前記第１の判定点以上の濃度まで変化したことを検出した場合は、前記サンプリング周期を短縮するように変更することを特徴とする警報器である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段に短いサンプリング周期で測定する回数を予め定めておき、前記制御手段が、当該定めた回数測定後は前記短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段が、短縮したサンプリング周期で前記ガス濃度計測手段に濃度を計測させている際に前記警報手段が警報を出力した場合は、前記短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すことを特徴とするものである。

以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、制御手段に、警報手段が警報を出力する濃度未満である第１の判定点と、第１の判定点から予め定めた濃度の変化分以上低い濃度である第２の判定点と、が設定され、制御手段が、制御手段が、サンプリング周期が１周期の間に第２の判定点以下の濃度から第１の判定点以上の濃度まで変化したことを検出した場合は、サンプリング周期を短縮するように変更するので、ガスの濃度が第２の判定点以下から１回のサンプリング周期で第１の判定点以上まで変化する場合は、ガスの濃度が予め定めた濃度以上の変化が発生したこととなり、急峻なガスの濃度変化としてサンプリング周期を短く変更することができる。したがって、急峻なガスの濃度変化のみサンプリング周期を変更するので電池の消耗を少なくすることができる。また、急激なガス変化を検出した場合は、一気に爆発下限界を超える等、ユーザが危険な状態になる可能性が高くなることが考えられるため、サンプリング周期を短縮して早く警報させることで、ユーザに危険な状態にあることを迅速に伝達することができる。

請求項２に記載の発明によれば、制御手段に短いサンプリング周期で測定する回数を予め定めておき、制御手段が、当該定めた回数測定後は短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すので、短いサンプリング周期で濃度を測定する回数を制限することができ、電池の消耗を少なくすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、制御手段が、短縮したサンプリング周期でガス濃度計測手段に濃度を計測させている際に警報手段が警報を出力した場合は、短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すので、警報を出力した後は、ユーザに対して危険を通知していることから、サンプリング周期を短くする必要は無く、通常のサンプリング周期に戻して電池の消耗を少なくすることができる。

本発明の一実施形態にかかるガス警報器の要部ブロック図である。 図１に示されたガス警報器の通常時の処理動作を示したフローチャートである。 図２に示された検知遅れ処理を示したフローチャートである。 ガスセンサの出力電圧と時間の関係を示したグラフである。 図４とは異なる条件下におけるガスセンサの出力電圧と時間の関係を示したグラフである。 ガスの濃度が一時的に低下する場合を示したグラフである。 ガスの濃度変化が穏やかな場合を示したグラフである。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる警報器としてのガス警報器の要部ブロック図である。図１に示すように、ガス警報器は、ガスセンサ１と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０と、増幅回路２０と、音声警報出力回路３０と、当該ガス警報器の各部に電源を供給する電池４０と、不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ５０と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）６０と、を備えている。

ガス検出手段としてのガスセンサ１は、例えば一酸化炭素（ＣＯ）やメタン（ＣＨ₄）あるいは水素（Ｈ₂）などのガスの濃度を検出する。ガスセンサ１は、例えば、周知の半導体式や電気化学式など、検出するガスの種類や数に応じて任意の方式を選択すればよい。

ガス濃度計測手段、制御手段としてのマイコン１０は、処理プログラムに従って各種の処理を行うＣＰＵ１０ａと、ＣＰＵ１０ａが行う処理のプログラムなどを格納したＲＯＭ１０ｂと、ＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有するＲＡＭ１０ｃ、所定のレジスタに設定された時間の計測あるいは日時、時刻等を計時するためのタイマ１０ｄ等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。そして、マイコン１０は、タイマ１０ｄに設定したサンプリング周期により、ガスセンサ１から増幅回路２０を介して出力される電圧信号により所定のガスの濃度を計測し、そのガスの濃度が警報点以上となった時に音声警報出力回路３０に対して警報を発するように指示し、警報解除点以下になったときに警報を停止するように指示する。

警報手段としての音声警報出力回路３０は、マイコン１０からの指示により警報を発したり、発した警報を停止したりする。なお、警報手段としては音声出力に限らずランプの点滅やブザーの鳴動などとしてもよいし、これらを組み合わせてもよい。ＥＥＰＲＯＭ５０は、タイマ１０ｄに設定するサンプリング周期などのマイコン１０が動作するための各種パラメータ等が記憶されている。通信インターフェー６０は、外部機器を接続したり、無線等で通信するためのインターフェースであり、ＥＥＰＲＯＭ５０に記憶されている内容を外部に出力したり、外部からＥＥＰＲＯＭ５０の内容を書き換えたりすることができる。

次に、上述した構成のガス警報器の動作を図２および図３のフローチャートを参照して説明する。図２は、通常時の処理である３０秒周期でサンプリングを行う動作であり、図３は、図２の検知遅れ処理のステップに入ると実行される１０秒周期でサンプリングを行う動作である。いずれのフローチャートもマイコン１０で実行される。

まず、図２のステップＳ１１において、サンプリング周期である３０秒を計時して、３０秒経過した場合はステップＳ１２に進む。

次に、ステップＳ１２において、濃度計測を行ってステップＳ１３に進む。即ち、サンプリング周期の３０秒に１回ガスセンサ１で検出されたガスの濃度を計測している。

次に、ステップＳ１３において、警報点以上であるか否かを判断し、警報点以上である場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ１７に進んで警報を発し、警報点以上でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ１４に進む。警報点とは、勿論ガス警報器が警報を発すべき濃度を示す。なお、ステップＳ１７で警報を発した後はステップＳ１１に戻る。

次に、ステップＳ１４において、後述するロジック開始点以上か否かを判断し、ロジック開始点以上である場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ１５に進み、第１の判定点としてのロジック開始点以上でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ１１に戻る。ロジック開始点とは、図３に示した検知遅れ処理を開始する濃度を示し、このロジック開始点は、警報点未満の濃度に設定されている。

次に、ステップＳ１５において、前回に計測した濃度が第２の判定点としての許可点以下か否かを判断し、許可点以下である場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ１６に進み、許可点以下でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ１１に戻る。許可点とは、急峻な濃度の変化を検出するために設けられた濃度を示し、この許可点は、ロジック開始点よりも急峻な変化であると判断できる程度低い濃度、即ち、ロジック開始点から予め定めた濃度の変化分以上低い濃度に設定されている。

次に、ステップＳ１６において、検知遅れロジックを起動（実行）してステップＳ１１に戻る。検知遅れロジックの動作を図３を参照して説明する。

まず、ステップＳ２１において、サンプリング周期である１０秒を計時して、１０秒経過した場合はステップＳ２２に進む。即ち、ステップＳ１５において、予め定めた濃度以上変化したと判断されたため、サンプリング周期を短縮するように変更している。

次に、ステップＳ２２において、濃度計測を行ってステップＳ２３に進む。即ち、サンプリング周期の１０秒に１回ガスセンサ１で検出されたガスの濃度を計測している。

次に、ステップＳ２３において、警報点以上であるか否かを判断し、警報点以上である場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ２４に進んで警報を発し、警報点以上でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ２５に進む。そして、ステップＳ２４で警報を発した後は、ステップＳ２７に進み、後述するように検知遅れロジックから抜けるようにしている。即ち、警報を出力した場合は、短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻している。

次に、ステップＳ２５において、２回目の検知遅れ判定か否かを判断し、２回目の検知遅れ判定の場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ２７に進み、そうでない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ２６に進む。２回目の検知遅れ判定とは、この１０秒周期のサンプリングが２回目か否かを判定しており、２回目である場合は後述するようにステップＳ２７に進んで検知遅れロジックから抜けるようにしている。即ち、予め定めた回数測定後は短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻している。

次に、ステップＳ２６において、ロジック解除点以上であるか否かを判断し、ロジック解除点以上の場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ２１に戻り、ロジック解除点以上でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ２７に進む。ロジック解除点とは、検知遅れロジックから抜ける（解除する）ための濃度の設定点であり、例えば、ロジック開始点と同じ濃度とする。

次に、ステップＳ２７において、検知遅れロジックを停止、即ち、図２のフローチャートに復帰する。

ここで、上述したフローチャートの動作例を図４に示して説明する。図４は、ガスセンサ１の出力電圧と時間の関係を示したグラフである。ガスセンサの出力電圧は、ガスの濃度により変化するため、出力電圧は即ちガスの濃度を示している。また、図４では出力電圧が大きいほどガスの濃度が高くなる。

図４の曲線Ｌは、所定の濃度のガス内に警報器を設置した場合の時間経過によるガスセンサ１の出力電圧、即ちガスの濃度の変化を示す曲線である。また、点線は警報点、一点鎖線はロジック開始点、二点鎖線は許可点を示している。

上述したガス警報器は起動当初は３０秒のサンプリング周期でガスの濃度を計測している。図４において、最初の計測時間である３０秒の時の濃度は、ロジック開始点を超えており、かつ、１周期で許可点以下の濃度からロジック開始点以上の濃度まで変化したこととなるために、サンプリング周期が１０秒に変更される（図２のフローチャートで、ステップＳ１３がＮｏ、ステップＳ１４がＹｅｓ、ステップＳ１５がＹｅｓ）。そして、１０秒後のサンプリング時間である４０秒の時の濃度は、警報点を超えているため、警報を発してその後サンプリング周期を３０秒に戻す（図３のフローチャートで、ステップＳ２３がＹｅｓ）。

サンプリング周期を３０秒に戻すと、次のサンプリング時間は、３０秒周期で２回目のサンプリング時間である６０秒となる。つまり、本実施形態では、起動当初のサンプリング周期（３０秒）は、変更後のサンプリング周期（１０秒）となってからも計時のみはバックグラウンドで継続して行っており、サンプリング周期が戻った場合は、戻った直後のサンプリング時間（図４では３０×ｎ秒、ｎは１以上の整数）でガスの濃度を計測する。

また、図５のグラフに示したように、許可点以下からロジック開始点以上に変化した際に変更されるサンプリング周期（１０秒）は２回に限るようにしている。このようにすることで、急峻な濃度の変化による迅速な警報を行えるとともに、その後、濃度の変化が、例えば図７のように緩やかになって濃度の変化に対してサンプリングが過剰に行われることを防止して電池の消耗を抑えることができる。なお、この短縮したサンプリング周期の回数は２回に限らず電池の消耗量や設置場所などに応じて任意に変更してもよい。

以上の実施形態によれば、ガス警報器において、３０秒周期でサンプリングしている際に、１回のサンプリング周期（隣接する前後のサンプリング点）で許可点以下の濃度からロジック開始点以上の濃度まで変化したことをマイコン１０が検出した場合は、サンプリング周期を１０秒に短縮するように変更するので、急峻な濃度の変化があった場合にのみサンプリング周期を短縮することができ、急峻な濃度の変化による検知遅れ時間を短縮すると共に、急峻な濃度の変化のみサンプリング周期を変更するので電池の消耗を少なくすることができる。また、急激なガス変化を検出した場合は、一気に爆発下限界を超える等、ユーザが危険な状態になる可能性が高くなることが考えられるため、サンプリング周期を短縮して早く警報させることで、ユーザに危険な状態にあることを迅速に伝達することができる。

また、許可点以下からロジック開始点以上に変化した際に変更されるサンプリング周期（１０秒）は２回に限るようにしているので、急峻な濃度の変化による迅速な警報を行えるとともに、その後、濃度の変化が緩やかになってサンプリングが過剰に行われることを防止して電池の消耗を抑えることができる。

また、サンプリング周期を１０秒に短縮した後に警報を発した場合は、元の３０秒のサンプリング周期に戻すので、警報を出力した後は、ユーザに対して危険を通知していることから、サンプリング周期を短くしたままとする必要は無く、通常のサンプリング周期に戻して電池の消耗を少なくすることができる。

なお、上述した実施形態では、ロジック解除点をロジック開始点と同じ濃度に設定したが、例えば、図６に示したように、ロジック開始点よりも低い濃度に設定することで、ヒステリシスを持たせることができ、一時的に濃度が低下しても検知遅れロジックの動作から抜けないようにすることができる。

また、急峻な濃度変化の検出のために許可点を設定したが、前回サンプリング点における濃度との差が所定値以上か否かでサンプリング周期を短縮するか判定してもよい。

また、上述した実施形態では、起動当初のサンプリング周期は、変更後のサンプリング周期となってからも継続して計時しており、サンプリング周期が戻った場合は、戻った直後のサンプリング時間でガスの濃度を計測していたが、サンプリング周期が変更された場合は、起動当初のサンプリング周期の計時を停止し、サンプリング周期が戻った場合は、その時点から起動当初のサンプリング周期の計時を開始するようにしてもよい。例えば図４の場合、起動から３０秒で、１０秒のサンプリング周期に変更後、４０秒で警報を発してサンプリング周期を戻した場合は、４０秒から３０秒後の７０秒で次のガス濃度の計測を行ってもよい。つまり、サンプリング時間を変更した際に、変更前のサンプリング時間の計時は停止してもしなくともよい。

また、上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ ガスセンサ（ガス検出手段）
１０ マイコン（ガス濃度計測手段、制御手段）
３０ 音声警報出力回路（警報手段）

Claims (3)

1. 雰囲気の対象ガスを検出するガス検出手段と、前記ガス検出手段が検出したガスの濃度を計測するガス濃度計測手段と、前記ガス濃度計測手段に所定のサンプリング周期で測定させる制御手段と、前記ガス濃度計測手段が計測した濃度に応じて警報を出力する警報手段と、を備えた警報器において、
   前記制御手段に、前記警報手段が警報を出力する濃度未満である第１の判定点と、前記第１の判定点から予め定めた濃度の変化分以上低い濃度である第２の判定点と、が設定され、前記制御手段が、前記サンプリング周期が１周期の間に前記第２の判定点以下の濃度から前記第１の判定点以上の濃度まで変化したことを検出した場合は、前記サンプリング周期を短縮するように変更することを特徴とする警報器。
2. 前記制御手段に短いサンプリング周期で測定する回数を予め定めておき、前記制御手段が、当該定めた回数測定後は前記短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すことを特徴とする請求項１に記載の警報器。
3. 前記制御手段が、短縮したサンプリング周期で前記ガス濃度計測手段に濃度を計測させている際に前記警報手段が警報を出力した場合は、前記短縮したサンプリング周期に変更する前のサンプリング周期に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の警報器。

Images