JP6386782B2 - 警報器 - Google Patents

Description

本発明は、警報器に係り、特に、ＤＣＤＣコンバータにより電源電圧を所定電圧に変換してガスセンサに供給する警報器に関するものである。

上述した警報器として、例えば、図６に示すものが提案されている。同図に示すように、警報器１００は、ガスセンサ１０１と、１５Ｖ直流の電源電圧を２Ｖに変換してガスセンサ１０１に供給するＤＣＤＣコンバータ１０２と、ガスセンサ１０１の検出結果からガス漏れを検出するＣＰＵ１０３と、１５Ｖ直流の電源電圧を５Ｖに変換してＣＰＵ１０３に供給するレギュレータ（ＲＧ）１０４と、ＤＣＤＣコンバータ１０２やＲＧ１０４に供給される電流を制限する電流制限回路１０５と、を備えている。

ＤＣＤＣコンバータ１０２は、スイッチングＩＣ１０２Ａと、ダイオードＤ１００と、コイルＬ１００と、コンデンサＣ１０２、Ｃ１０３と、を備えた、チョッパ方式のＤＣＤＣコンバータである。スイッチングＩＣ１０２Ａには、入力端子ＶＩＮと出力端子Ｌｘとの間に設けられた図示しないスイッチ素子が設けられ、このスイッチ素子をオンオフすることにより、１５Ｖ直流の電源電圧を２Ｖに変換してガスセンサ１０１に供給する。

従来の回路では、スイッチングＩＣ１０２Ａのイネーブル端子ＣＥにＲＧ１０４からの５Ｖ電圧が入力されている。このため、１５Ｖ直流の電源電圧が投入され、ＲＧ１０４が５Ｖ電圧を出力して、ＣＰＵ１０３が起動すると同時にスイッチングＩＣ１０２Ａが動作してＤＣＤＣコンバータ１０２による変換を開始していた。

ところで、ＤＣＤＣコンバータ１０２は、２Ｖの電圧に変換するために、図４に示すような電源電流が必要であった。同図からも明らかなように、電源電圧が低くなるに従って高い電源電流が必要である。

電源投入時は、電源電圧がすぐに１５Ｖに立ち上がらず、図３（Ａ）に示すように、０Ｖから徐々に立ち上がり１５Ｖに達する。このような立ち上がり途中の低い電圧でＤＣＤＣコンバータ１０２による電圧変換を開始すると、図４で説明したように、十分立ち上がった場合に比べてより大きな電源電流が必要となる。

その際に、電源電流が電流制限回路１０５の制限電流を超えると、電流制限回路１０５の働きにより電源電圧の遮断、供給が繰り返される。このため、入力端子ＶＩＮへの入力電圧（＝コンデンサＣ１の両端電圧）がそれ以上、上がらなくなり、１５Ｖまで立ち上げることができず、ＤＣＤＣコンバータ１０２により２Ｖの電圧を供給することができなくなり、ガスセンサ１０１が動作不能となる。

そこで、従来では、電流制限回路１０５の制限電流を立ち上がり時の大きな電源電流よりも大きな値に設定して、電流容量を大きくする必要があり、コスト的に問題があった。

そこで、本発明は、電流容量を大きくすることなく、電源投入時に確実にガスセンサを動作させることができる警報器を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ガスセンサと、電源電圧を所定電圧に変換して前記ガスセンサに供給するＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータの制御を行う制御手段と、を備えた警報器において、前記電源電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記制御手段が、前記電源電圧の投入による前記制御手段の起動から遅延して、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させた後、前記電圧検出手段により所定量以上の前記電源電圧の低下量が検出されたとき、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を停止させることを特徴とする警報器に存する。

請求項２記載の発明は、前記制御手段が、前記起動から所定時間経過後に前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させることを特徴とする請求項１に記載の警報器に存する。

請求項３記載の発明は、前記制御手段が、前記電圧検出手段により一定値以上の前記電源電圧が検出された後、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させることを特徴とする請求項１に記載の警報器に存する。

請求項４記載の発明は、前記電源電圧によって流れる電流を制限する電流制限手段をさらに備え、前記電源電圧を投入後、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換が開始したときに前記ＤＣＤＣコンバータに供給される電流よりも大きい値に前記電流制限手段の制限電流を設定することを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の警報器に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電源電圧が十分立ち上がった後、ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させるので、電流容量を大きくすることなく、電源投入時に確実にガスセンサを動作させることができる。

請求項２記載の発明によれば、所定時間をカウントするだけの簡単な構成で、遅延させることができる。

請求項３記載の発明によれば、電圧検出手段の検出結果を用いることにより、電源電圧が確実に十分立ち上がった後、ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させることができる。

請求項５記載の発明によれば、電源投入時に電流制御手段により制限されることがなくなり、電源投入時に確実にガスセンサを動作させることができる。

本発明の警報器の一実施形態を示すブロック図である。 第１実施形態における図１に示す警報器の電気構成を示す回路図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は電源投入時の電源電圧、電源電流、ＣＰＵからの起動信号のタイムチャートである。 電源電圧と電源電流との関係を示すグラフである。 第２実施形態における図１に示す警報器の電気構成を示す回路図である。 従来の警報器の一例を示すブロック図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態における本発明の警報器について図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、警報器１は、ガス漏れを検知する検知部２と、検知部２によりガス漏れが検知されるとその旨を警報する警報部３と、が別々の場所に設置された分離型の警報器である。

上記検知部２と警報部３とは、電源線Ｌ＋、グランド線Ｌ−及び信号線Ｌｓを介して接続されている。そして、警報部３から電源線Ｌ＋及びグランド線Ｌ−を介して検知部２に対して１５Ｖ直流の電源電圧が供給され、検知部２から信号線Ｌｓを介して警報部３に対してガス漏れを検知した旨が送信される。

上記警報部３は、コンセントから交流電源が供給されている。警報部３は、この交流電源を１５Ｖの直流電源に変換する図示しないＡＣＤＣコンバータを有し、このＡＣＤＣコンバータにより変換した１５Ｖ直流の電源電圧を検知部２に対して供給している。

上記検知部２は、ガス濃度を検知するためのガスセンサ２１と、１５Ｖ直流の電源電圧を２Ｖ（＝所定電圧）に変換してガスセンサ２１に供給するＤＣＤＣコンバータ２２と、検知部２全体の制御を行う制御手段としてのＣＰＵ２３と、１５Ｖ直流の電源電圧を５Ｖに変換してＣＰＵ２３に供給するＲＧ２４と、を備えている。

ＤＣＤＣコンバータ２２は、一般的なチョッパ方式のＤＣＤＣコンバータであり、コイルＬ１と、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ３及びＲ４と、コンデンサＣ２及びＣ３と、スイッチングＩＣ２２Ａと、を備えている。コイルＬ１は、ガスセンサ２１に対して直列に接続されている。

ダイオードＤ１は、コイルＬ１のガスセンサ２１から離れた側に、ガスセンサ２１に対して並列接続されている。抵抗Ｒ３及びＲ４は、互いに直列接続され、コイルＬ１のガスセンサ２１側に、ガスセンサ２１に対して並列接続されている。コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ３及びＲ４の双方に並列に接続されている。コンデンサＣ３は、抵抗Ｒ３に並列接続され、抵抗Ｒ４に直列接続されている。

スイッチングＩＣ２２Ａには、入力端子ＶＩＮと出力端子Ｌｘとの間に設けられた図示しないスイッチ素子と、このスイッチ素子のオンオフを制御する図示しない制御部と、が設けられている。上記入力端子ＶＩＮには、上述した１５Ｖ直流の電源電圧が供給され、図示しないスイッチ素子をオンオフすることにより、出力端子Ｌｘからの１５Ｖ直流の電源電圧の出力をオンオフしている。

また、スイッチングＩＣ２２Ａのフィードバック端子ＦＢには、抵抗Ｒ３及びＲ４の接続点電圧が入力されて、これにより、スイッチングＩＣ２２ＡはＤＣＤＣコンバータ２２の出力電圧を求めることができる。スイッチングＩＣ２２Ａの図示しない制御部は、フィードバック端子ＦＢからの入力に基づいて出力電圧が２Ｖになるように図示しないスイッチ素子をオンオフする。

また、スイッチングＩＣ２２Ａには、イネーブル端子ＣＥが設けられている。このイネーブル端子ＣＥに後述するＣＰＵ２３からの起動信号が入力されると、スイッチングＩＣ２２Ａは図示しないスイッチ素子のオンオフ制御を開始して、ＤＣＤＣコンバータ２２が電圧変換を開始する。起動信号が入力されていないと、スイッチングＩＣ２２Ａは図示しないスイッチ素子をオフして、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換が行われない。さらに、スイッチングＩＣ２２Ａのブーストラップ端子ＢＳＴと出力端子Ｌｘとの間にブーストラップコンデンサＣ４が接続されている。

ＣＰＵ２３は、出力端子Ｐ１がスイッチングＩＣ２２Ａのイネーブル端子ＣＥに接続されている。また、ＣＰＵ２３の出力端子Ｐ１とスイッチングＩＣ２２Ａのイネーブル端子ＣＥとの接続点は抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。これにより、ＣＰＵ２３の出力端子Ｐ１がオープン又はＬｏレベルのときは、イネーブル端子ＣＥにＬｏレベル（グランドレベル）の信号が入力される。一方、ＣＰＵ２３が出力端子Ｐ１からＨｉレベルの起動信号を出力すると、イネーブル端子ＣＥにＨｉレベルの起動信号が入力される。

ＲＧ２４は、周知のレギュレータであり、１５Ｖ直流の電源電圧を５Ｖに変換してＣＰＵ２３の電源入力端子Ｖｄｄに供給している。

また、上記警報部３は、検知部２に供給される電流を制限する電流制限手段としての電流制限回路３１を備えている。電流制限回路３１は、２つのＮＰＮ型のトランジスタＱ１及びＱ２と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、を備えている。トランジスタＱ１は、エミッタが抵抗Ｒ１を介して電源電圧に接続され、コレクタが電源線Ｌ＋などを介して検知部２に接続されている。また、トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。トランジスタＱ２は、エミッタ−ベース間に上記抵抗Ｒ２が接続され、コレクタが抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。

電流制限回路３１は、図示しないＡＣＤＣコンバータから１５Ｖの電源電圧が供給されると、トランジスタＱ１がオンして検知部２に対して電源電圧を供給する。このとき、検知部２に供給される電流が予め設定された制限電流以下であればトランジスタＱ２がオフして、電流の制限がかかることがない。

これに対して、検知部２に供給される電流が制限電流を超えると、抵抗Ｒ１の両端電圧がトランジスタＱ２のベース−エミッタ間の飽和電圧を超えて、トランジスタＱ２がオンする。これにより、トランジスタＱ１がオフして、検知部２に対する電源電圧が遮断される。

トランジスタＱ１がオフして抵抗Ｒ１に流れる電流が遮断されると、抵抗Ｒ１の両端電圧がトランジスタＱ２のベース−エミッタ間の飽和電圧を下回り、トランジスタＱ２がオフする。これにより、トランジスタＱ１がオンして、再び検知部２に対して電源電圧が供給される。検知部２に供給される電流が制限電流を超えてしまう間は、この電源電圧の供給と遮断が繰り返され、検知部２に供給される電流が制限電流で一定となる。

また、検知部２の電源電圧とグランドとの間にはコンデンサＣ１が設けられ、このコンデンサＣ１により電流制限回路３１が動作して電源電圧の供給、遮断が繰り返されても、ＤＣＤＣコンバータ２２やＲＧ２４に供給されている電圧を一定に維持することができる。

次に、上述した構成の警報器１の電源投入時の動作について図３のタイムチャート及び図４のグラフを参照して説明する。警報部３をコンセントにつないで電源を投入すると、警報部３から検知部２に対して電源電圧が供給される。このとき、図３（Ａ）に示すように、電源電圧はすぐに１５Ｖに立ち上がらず、０Ｖから徐々に立ち上がり。電源電圧が５Ｖに達するとＲＧ２４から５Ｖの電源電圧がＣＰＵ２３に出力されて、ＣＰＵ２３が起動する。ＣＰＵ２３は、この起動から時間のカウントを開始し、このカウント値が所定時間を超えると、Ｈｉレベルの起動信号を出力する。ＤＣＤＣコンバータ２２のスイッチングＩＣ２２Ａは、イネーブル端子ＣＥにこの起動信号が入力されると図示しないスイッチング素子のオンオフ制御を開始して、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換が開始させる。

また、上述した電流制限回路３１の制限電流としては、電源投入後、ＣＰＵ２３によりＤＣＤＣコンバータ２２に起動信号を出力したときにＤＣＤＣコンバータ２２に供給される電流よりも大きい値に設定されている。具体的に説明すると、図３に示すように起動信号を出力したときに電源電圧が９Ｖまで立ち上がる場合、起動信号を出力したときには６０ｍＡの電流が必要となる。制限電流としては、この６０ｍＡが確実に供給できるように少し大きい７０ｍＡに設定される。

図６に示す従来回路のようにＣＰＵ２３の起動と同時にＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始すると、電源電圧が十分に立ち上がっていないため点線で示すような大電流が電源電流として流れる。これに対して、本実施形態の警報器１によれば、電源電圧の投入によるＣＰＵ２３の起動から遅延してＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させることにより、電源電圧が十分に立ち上がった後、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させることができるので、電源容量を大きくすることなく、電源投入時に確実にガスセンサ２１を動作させることができる。

次に、本実施形態の効果についてさらに詳しく説明する。背景技術でも説明したように、上述したＤＣＤＣコンバータ１０２は、出力電圧を２Ｖに維持するために、図３に示すような電源電流が必要であった。即ち、電源電圧が低くなるに従って高い電流が必要である。

図６に示す従来のようにＲＧ１０４の５Ｖ電圧をスイッチングＩＣ１０２Ａのイネーブル端子ＣＥに供給していると、電源電圧が５Ｖと低い時点でＤＣＤＣコンバータ１０２のよる電圧変換が開始される。電源電圧が５Ｖだと図４に示すように最大９０ｍＡの電流がＤＣＤＣコンバータ１０２に必要とされる。このため、従来では、電源投入時に確実にＤＣＤＣコンバータを起動させるため、電流制限回路１０５の制限電流を１００ｍＡにして、９０ｍＡを確実に供給できるようにする必要があった。

これに対して、第１実施形態によれば、上述したように制限電流を７０ｍＡと低い値に設定することができ、電流容量を小さくできる。

また、上述した第１実施形態によれば、ＣＰＵ２３が、起動から所定時間経過後にＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させるので、所定時間をカウントするだけの簡単な構成で、遅延させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における本発明の警報器について図５を参照して説明する。図５においては、上述した第１実施形態で既に説明した図２に示す警報器１と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、１５Ｖの電源電圧を分圧する抵抗Ｒ６及びＲ７を設け、この分圧値をＣＰＵ２３の入力端子Ａ／Ｄに入力した点である。これにより、ＣＰＵ２３は、電圧検出手段として働き、入力端子Ａ／Ｄへの入力電圧をＡ／Ｄ変換して、電源電圧を検出する。

次に、上述した構成の警報器１の電源投入時の動作について図３及び図４を参照して説明する。警報部３をコンセントにつないで電源を投入すると、警報部３から検知部２に対して電源電圧が供給される。このとき、図３（Ａ）に示すように、電源電圧はすぐに１５Ｖに立ち上がらず、０Ｖから徐々に立ち上がり。電源電圧が５Ｖに達するとＲＧ２４から５Ｖの電源電圧がＣＰＵ２３に出力されて、ＣＰＵ２３が起動する。

ＣＰＵ２３は、起動後、入力端子Ａ／Ｄの入力電圧から電源電圧を検出し、例えば９Ｖ（＝一定値）以上の電源電圧が検出されると、Ｈｉレベルの起動信号を出力する。ＤＣＤＣコンバータ２２のスイッチングＩＣ２２Ａはイネーブル端子ＣＥにこの起動信号が入力されると、図示しないスイッチング素子のオンオフ制御を開始して、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させる。

その後もＣＰＵ２３は、電源電圧を監視し、９Ｖ（＝所定値）以下の電源電圧が検出されると、出力端子Ｐ１をＬｏレベルにして起動信号の出力を停止する。これにより、スイッチングＩＣ２２Ａのイネーブル端子ＣＥにＬｏレベルが入力され、図示しないスイッチング素子がオフとなり、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換が停止される。

上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ２３が、９Ｖ以上の電源電圧が検出された後、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させるので、電源電圧が確実に十分立ち上がった後、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させることができる。

また、電源電圧が低下した場合も、電源投入時と同様に電流制限回路３１が働くと、その後電源電圧が正常時に戻っても入力端子ＶＩＮへの入力電圧が上がらなくなり、ガスセンサ２１が動作不能となる。上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ２３が、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を開始させた後、９Ｖ以下の電源電圧が検出されたとき、ＤＣＤＣコンバータ２２による電圧変換を停止させる。これにより、電源電圧が一時的に低下しても電流制限回路３１が働くことがなく、電流容量を大きくしなくても、ガスセンサ２１の動作不能を防ぐことができる。

なお、上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ２３は、９Ｖ以上の電源電圧が検出されるとすぐに起動信号を出力していたが、これに限ったものではない。９Ｖ以上の電源電圧が検出された後、起動信号を出力すればよく、例えば、９Ｖ以上の電源電圧が検出されてから数秒後に起動信号を出力するようにしてもよい。

また、上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ２３が、９Ｖ以下の電源電圧が検出されると起動信号を停止していたが、これに限ったものではない。例えば、所定量以上の電源電圧の低下量が検出されたとき、ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を停止させるようにしてもよい。

また、上述した第２実施形態によれば、ＣＰＵ２３が、９Ｖ以上の電源電圧が検出されると起動信号を出力していたが、これに限ったものではない。第１実施形態と同様に所定時間カウントした後、起動信号を出力するようにしてもよい。

また、上述した第１及び第２実施形態によれば、検知部２と警報部３とが別体の分離型の警報器１であったが、これに限ったものではない。検知部２と警報部３とが一体の警報器１であってもよい。

また、前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、実施形態に限定されるものではない。即ち、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 警報器
２１ ガスセンサ
２２ ＤＣＤＣコンバータ
２３ ＣＰＵ（制御手段、電圧検出手段）
３１ 電流制限回路（電流制限手段）

Claims (4)

1. ガスセンサと、電源電圧を所定電圧に変換して前記ガスセンサに供給するＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータの制御を行う制御手段と、を備えた警報器において、
   前記電源電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
   前記制御手段が、前記電源電圧の投入による前記制御手段の起動から遅延して、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させた後、前記電圧検出手段により所定量以上の前記電源電圧の低下量が検出されたとき、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を停止させる
   ことを特徴とする警報器。
2. 前記制御手段が、前記起動から所定時間経過後に前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させる
   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、前記電圧検出手段により一定値以上の前記電源電圧が検出された後、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換を開始させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の警報器。
4. 前記電源電圧によって流れる電流を制限する電流制限手段をさらに備え、
   前記電源電圧を投入後、前記ＤＣＤＣコンバータによる電圧変換が開始したときに前記ＤＣＤＣコンバータに供給される電流よりも大きい値に前記電流制限手段の制限電流を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の警報器。

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