JP6099455B2 - ガス検知用端末モジュール - Google Patents

Description

本発明は、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きいガス検知モードとの間で周期的に動作を繰り返し、前記ガス検知モードにおいてガス濃度を間欠的に検知するガスセンサを備え、当該ガスセンサの検知信号を出力するセンサモジュールと、入力された信号を外部に出力する外部出力モジュールと、前記センサモジュールより入力された前記検知信号を変換して、前記外部出力モジュールに出力するインターフェイスとを備えたガス検知用端末モジュールに関する。

このようなガス濃度を間欠的に検知するガスセンサを含むセンサモジュールは公知であり、また、このようなセンサモジュールを備えたガス検知用端末モジュールも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２３６３１号公報

しかし、上記特許文献１に記載のガス検知用端末モジュールを含んで、従来のガス検知用端末モジュールでは、センサモジュールより出力される検知信号を常に待ち受け、変換して外部出力モジュールに出力する必要があるためインターフェイスが常に起動状態、つまり、センサモジュールからの信号を受入れ可能で、かつ、その信号を処理して出力可能な、休止モードより消費電力の大きい起動モードに維持される必要があった。また、インターフェイスより出力される信号を外部に出力する外部出力モジュールについても同様で、常に起動モードに維持される必要があった。
したがって、従来のガス検知用端末モジュールでは、どうしても消費電力が大きくなり、特に、電源配線が不要な電池駆動式のガス検知用端末モジュールの場合には、動作可能な有効期間が短くなり、この点に改良の余地があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、ガス検知用端末モジュールの低消費電力化であり、たとえ電池駆動式であっても、長期間にわたって動作可能なガス検知用端末モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明によるガス検知用端末モジュールは、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きいガス検知モードとの間で周期的に動作を繰り返し、前記ガス検知モードにおいてガス濃度を間欠的に検知するガスセンサを備え、当該ガスセンサの検知信号を出力するセンサモジュールと、入力された信号を外部に出力する外部出力モジュールと、前記センサモジュールより入力された前記検知信号を変換して、前記外部出力モジュールに出力するインターフェイスとを備えたガス検知用端末モジュールであって、
その特徴構成は、前記インターフェイスが、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、前記ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、前記インターフェイスが、前記起動モードにおいて、前記センサモジュールにトリガー信号を出力するとともに、前記センサモジュールが、前記トリガー信号の入力に対応して、前記ガスセンサの検知信号を前記インターフェイスに出力し、当該インターフェイスから変換後の検知信号を前記外部出力モジュールに出力する点にある。

上記特徴構成によれば、インターフェイスが、消費電力が小さい休止モードと消費電力が大きい起動モードとの間で、ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返すので、インターフェイスが常に起動モードに維持されていた従来のガス検知用端末モジュールに比べて、当然のことながら、その消費電力は小さくてすむ。
そして、当該インターフェイスが、起動モードにおいて、センサモジュールにトリガー信号を出力し、センサモジュールが、当該トリガー信号の入力に対応して、ガスセンサの検知信号をインターフェイスに出力し、当該インターフェイスから変換後の検知信号を外部出力モジュールに出力するので、ガスセンサによるガス濃度の検知信号は、従来と同様に、外部出力モジュールから外部に送信される。さらに、センサモジュールからインターフェイスへの信号の出力は、トリガー信号の入力（受入れ）を条件とするため、センサモジュールは、インターフェイスが確実に起動モードにある状態で検知信号を出力するため、インターフェイスがセンサモジュールに同期して休止モードと起動モードとの間で動作を繰り返す構成にあっても、検知信号の受け渡しを確実に行える。
その結果、必要なガス検知信号を低消費電力で確実に外部へ出力することが可能となり、電池駆動式のガス検知用端末モジュールの場合であれば、長期間にわたっての所望どおりの動作が可能となる。

本発明によるガス検知用端末モジュールの更なる特徴構成は、前記外部出力モジュールが、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、前記ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、当該起動モードにおいて、前記インターフェイスから変換後の検知信号を入力されて外部に出力する点にある。

上記特徴構成によれば、外部出力モジュールも、インターフェイスと同様に、消費電力が小さい休止モードと消費電力が休止モードより大きい起動モードとの間で、ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、そして、起動モードにおいて、インターフェイスから変換後の検知信号を入力されて外部に出力するので、上述したインターフェイスに加えて、外部出力モジュールにおいても低消費電力化が図られ、電池駆動式のガス検知用端末モジュールの場合であれば、より一層長期間にわたる所望どおりの動作が可能となる。

さらに、前記インターフェイスにおいて、センサモジュールからの検知信号の入力期間内に外部出力モジュールへの起動トリガー信号の入力により外部出力モジュールのモード変更が繰り返される構成を採用しておくと、外部出力モジュールの動作モードの、ガスセンサの動作モードの切換に同期した切換を良好なタイミングで、かつ、無駄時間なく行うことができる。

本発明によるガス検知用端末モジュールの更なる特徴構成は、前記ガスセンサが、前記ガス検知モードにおいて、加熱された状態でガス濃度を検知する点にある。

上記特徴構成によれば、ガスセンサが加熱された状態でガス濃度を検知するので、ガスセンサの加熱に比較的大きな消費電力を必要とするのであるが、そのガス濃度の検知をガス検知モードに限って実行するため、加熱された状態で確実にガス濃度を検知するにもかかわらず、低消費電力化を図ることができる。

ガス検知用ネットワークシステムの概略構成図 ガス検知用端末モジュールの概略構成図 ガス検知用端末モジュールの動作を示すタイムチャート図

本発明によるガス検知用端末モジュールの実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明のガス検知用端末モジュール１は、図１に示すようなガス検知用ネットワークシステムに使用される。当該ネットワークシステムは、例えば、マンションＭの一階の部屋Ｍ１にガス検知用端末モジュール１を配置し、ガスが当該部屋Ｍ１内に滞留しているか否かを検知するもので、当該ガス検知用端末モジュール１に設けられた酸化スズからなるメタンガス用のガスセンサ２（図２参照）による検知信号をマンションＭの管理人室Ｍ２に配置された制御装置３に無線で出力し、当該制御装置３が、ガスの滞留があると判断すると、管理人室Ｍ２や他の各部屋Ｍ３に設置された電池駆動式の警報用端末モジュール４に無線信号を出力して、警報用端末モジュール４に設けられた警報器４ａ等を作動させる。
なお、この図１に示す実施形態では、マンションＭの一階の部屋Ｍ１に各部屋のガスメータ５が設置されている。

ガス検知用端末モジュール１は、図２に示すように、ガスセンサ２の検知信号を出力するセンサモジュール６と、センサモジュール６より入力された検知信号を変換して、外部出力モジュール８に出力するインターフェイス７とを備え、外部出力モジュール８は、インターフェイス７から入力された信号を外部に、つまり、管理人室Ｍ２に配置された制御装置３に無線で出力する。
センサモジュール６は、上述したガスセンサ２に加えて、電池を含む駆動電源回路部９、パルス電圧発生部１０、ガスセンサ２の抵抗値を検出するセンサ抵抗計測部１１、ＣＰＵ１２、入出力部１３などを備え、ガスセンサ２を含むセンサモジュール６は、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きいガス検知モードとの間で周期的に動作を繰り返し、ガス検知モードにおいてメタンガスのガス濃度を間欠的に検出する。これら動作モードの切替タイミング制御、センサ抵抗計測部１１による検出タイミング制御は、基本的にＣＰＵ１２が制御する。

インターフェイス７も、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、ガスセンサ２の周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、当該起動モードにおいて、ガスセンサモジュール６の入出力部１３を介してＣＰＵ１２にトリガー信号を出力し、ＣＰＵ１２は、当該トリガー信号の入力に対応して、ガスセンサ２からの検知信号を入出力部１３を介してインターフェイス７に出力する。そして、インターフェイス７は、当該起動モードにおいて、ガスセンサモジュール６のＣＰＵ１２から入力された検知信号を変換して外部出力モジュール８に出力する。
当該外部出力モジュール８も、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、ガスセンサ２の周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、当該起動モードにおいて、インターフェイス７からの変換後の検知信号を入力されて制御装置３に出力する。

つぎに、ガス検知用端末モジュール１のより具体的な動作を図３のタイムチャート図に基づいて説明する。
ＣＰＵ１２に内蔵のタイマーによって、駆動電源回路部９とパルス電圧発生部１０が間欠的に駆動し、ガスセンサ２を含むセンサモジュール６が、図３に示すように、２０〜１５０ｓ程度を１周期として休止モードとガス検知モードとの間で周期的に動作を繰り返す。ガス検知モードでは、パルス電圧発生部１０が５０〜２００ｍｓ程度駆動してヒータによりガスセンサ２を４００℃程度にまで加熱する。
ガスセンサ２は、４００℃程度でメタンガスのガス濃度検知が可能となり、センサ抵抗計測部１１が、そのときのガス濃度をガスセンサ２を通流する電流の抵抗値として計測し、その検知信号をＣＰＵ１２に出力する。ガス濃度の検知は、基本的にパルス電圧の発生終了タイミングの直前に行われる。

インターフェイス７は、ガスセンサ２を含むセンサモジュール６の周期的な動作に同期して、自動的に起動モードとなり、ガスセンサ２の加熱終了直後にセンサモジュール６の入出力部１３を介してＣＰＵ１２にトリガー信号を出力する。
当該トリガー信号の入力に対応して、センサモジュール６のＣＰＵ１２は、ガスセンサ２の検知信号（センサデータ）をインターフェイス７に出力し、送信終了後直ちに、センサモジュール６は休止モードに戻る。なお、トリガー信号を入力されたのち検知信号を出力するまでの時間は１００ｍｓ程度、検知信号の送信時間は５０ｍｓ程度で、出力するデータサイズは数十ｂｙｔｅ程度である。

インターフェイス７は、センサモジュール６からガスセンサ２の検知信号を受信し、受信した検知信号を圧縮データに変換するとともに、受信終了の１ｍｓ前に、外部出力モジュール８に起動トリガー信号を出力する。当該起動トリガー信号の送信後、インターフェイス７は、ガスセンサ２の検知信号を圧縮データとして外部出力モジュール８に出力し、送信終了後直ちに休止モードに戻る。なお、圧縮データの送信時間は数ｍｓ程度、出力するデータサイズは数ｂｙｔｅ程度である。
外部出力モジュール８は、休止モードにおいて前記インターフェイス７からの起動トリガー信号により起動モードとなり、検知信号の圧縮データを入力後、無線で制御装置３に出力し、圧縮データ出力終了後直ちに休止モードとなる。

〔別実施形態〕
先の実施形態では、本発明のガス検知用端末モジュール１をマンションＭの一階の部屋Ｍ１に滞留するガス検知用ネットワークシステムに使用した例を示したが、ガスの漏洩を検知するネットワークシステムなど、各種のガス検知用のネットワークシステムに使用することができる。
また、ガス検知用端末モジュール１の動作説明において、ガスセンサ２の休止モードとガス検知モードとの間の周期時間を２０〜１５０ｓ程度、ガスセンサ２の加熱時間を５０〜２００ｍｓ程度としたが、これらの時間は、実際の実施に際しては、実情などに応じて上述した範囲内で自由に設定可能であり、ガスセンサ２に関しても、加熱された状態でガス濃度を検知する酸化スズ製以外の各種のガスセンサを使用することができる。

１ ガス検知用端末モジュール
２ ガスセンサ
６ センサモジュール
７ インターフェイス
８ 外部出力モジュール

Claims (4)

1. 消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きいガス検知モードとの間で周期的に動作を繰り返し、前記ガス検知モードにおいてガス濃度を間欠的に検知するガスセンサを備え、
   当該ガスセンサの検知信号を出力するセンサモジュールと、
   入力された信号を外部に出力する外部出力モジュールと、
   前記センサモジュールより入力された前記検知信号を変換して、前記外部出力モジュールに出力するインターフェイスとを備えたガス検知用端末モジュールであって、
   前記インターフェイスが、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、前記ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、
   前記インターフェイスが、前記起動モードにおいて、前記センサモジュールにトリガー信号を出力するとともに、
   前記センサモジュールが、前記トリガー信号の入力に対応して、前記ガスセンサの検知信号を前記インターフェイスに出力し、当該インターフェイスから変換後の検知信号を前記外部出力モジュールに出力するガス検知用端末モジュール。
2. 前記外部出力モジュールが、消費電力が小さい休止モードと消費電力が当該休止モードより大きい起動モードとの間で、前記ガスセンサの周期的な動作に同期して周期的に動作を繰り返し、当該起動モードにおいて、前記インターフェイスから変換後の検知信号を入力されて外部に出力する請求項１に記載のガス検知用端末モジュール。
3. 前記インターフェイスにおいて、前記センサモジュールからの前記検知信号の入力期間内に前記外部出力モジュールへの起動トリガー信号の入力により当該外部出力モジュールのモード変更が繰り返される請求項２記載のガス検知用端末モジュール。
4. 前記ガスセンサが、前記ガス検知モードにおいて、加熱された状態でガス濃度を検知する請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス検知用端末モジュール。

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