JP7091037B2

JP7091037B2 - 警報器

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Publication number: JP7091037B2
Application number: JP2017159201A
Authority: JP
Inventors: 豊松田; 知明山田; 功浅野
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: JP2019040232A

Description

本発明は、火災やガス漏れなどの異常を検出し警報を発する警報器に関し、特に電池で駆動される警報器に関する。

火災警報器やガス警報器などの警報器は、建物の壁面または天井面などの設置面に取付けられる。火災警報器は、火災によって生じた煙または熱、あるいは火炎をセンサーにより検出し、火災を検出したら音声や光などによる警報を発する。特に家庭用の警報器においては、電池により駆動されるのが一般的である。

警報器は、長期間に渡って異常監視を行うため、電池の寿命は１０年程度に設定されている。警報器では、電池の寿命が近づき、電池電圧が低下したことが検出されたら、電池切れを知らせる警報を発するようにしている。電池電圧は、火災警報時の電流に相当する試験電流を、トランジスタなどのスイッチ素子の駆動により、ダミーの負荷抵抗に流す電池負荷試験を定期的に行うことで測定される。このように電池切れを検出する警報器としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。

特開２０１０－７９８７６号公報

警報器の電源部は、出荷後に落下等による回路故障などにより正常動作できなくなってしまった場合や、著しく強いノイズ環境へ設置された場合など、電圧が変動して正常な火災検出ができない可能性を生じる場合がある。

電源部である電池や電源周辺回路に問題を有する可能性のある場合であっても、警報器の動作に直ちに支障を生じるわけではないが、長期的には失報などの障害を生じる可能性もある。そこで、警報器の使用開始後に、電源部に問題を有する可能性があるか否かを判別し、問題を有する可能性がある場合、当面は通常通りの運用を行いつつ、障害を生じうる状態となったら、その旨の警報を発すると共に、障害の発生を抑えるように動作する警報器が望まれる。また、警報器の電源として電池以外が用いられる場合でも、問題を有する場合には同様に動作する警報器が望まれる。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、電源系が有する問題及びそれによる障害を生じうる状態を判別でき、信頼性を向上させた警報器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明に係る警報器は、電源部と、異常検出部と、所定のタイミングで前記電源部の障害の有無を判定する障害検出部と、音声発生部と表示部とが設けられた警報部と、前記異常検出部で異常発生を検出したら前記警報部に異常警報を出力させ、前記障害検出部で障害発生を検出したら前記警報部に障害警報を出力させる制御部と、を有する警報器において、
前記制御部は、前記障害検出部が前記電源部の障害と判定しておらず、かつ、前記異常検出部で異常発生が検出された場合に、前記警報部の前記音声発生部から通常の音量で複数回の警報音を出力させる動作状態である第１の動作状態と、前記障害検出部が前記電源部の障害と判定し、かつ、前記異常検出部で異常発生が検出された場合に、前記警報部の前記音声発生部から初回は前記通常の音量でそれ以降は前記通常の音量より小さい音量で複数回の警報音を出力させると共に、前記警報部の表示部に前記障害警報を出力させる動作状態である第２の動作状態と、を切替可能であり、
前記障害検出部が前記電源部の障害と判定した場合に、前記制御部は前記第１の動作状態から前記第２の動作状態に切替えることを特徴として構成されている。

請求項１に係る発明によれば、電源部が問題を有する可能性が検出されても、直ちに障害発生とはせず、実際に電源部による問題が生じる可能性が高くなった段階でモードを切り替えて障害発生に備えることができる。

本発明に係る警報器によれば、電池を最大限活用しながら障害を回避できる警報器として、信頼性を高くすることができる。

本実施形態における火災警報器の正面側から見た斜視図である。火災警報器のブロック図である。電源部の異常検出及びその対処動作のフローチャートである。電源部の異常検出のためのタイムチャートである。電源部の異常判別のフローチャートである。電池の放電量に対する電圧低下の関係を表した図である。第２の実施形態における電源部の異常検出及びその対処動作のフローチャートである。

本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。本実施形態では、警報器が火災警報器であるものとして説明する。図１には、本実施形態における火災警報器の正面側から見た斜視図を示している。本実施形態の火災警報器は、火災の発生を検出して警報を発する警報器本体１を有し、警報器本体１は、取付板２によって建物の壁面や天井面などの設置面に対して取付けられる。

警報器本体１は、煙を検出するセンサーなどを内部に有する筐体１０を有している。筐体１０は、側面部に煙流入口１２を有し、この煙流入口１２から煙を筐体１０の内部に導き、センサーによって煙を検出する。

筐体１０は、室内側に面する前面部１１を有し、前面部１１には、各種操作を行うためのスイッチ部である操作ボタン１３と、筐体１０の内部に設けられる音声発生部からの音声を発するための音響孔１４とが設けられている。

取付板２は、警報器本体１の背面側に設けられ、警報器本体１を固定することができる。取付板２が固定される設置面は、本実施形態では住宅の壁面である。取付板２が、垂直面である設置面に対して固定された後、取付板２に対して警報器本体１が取付固定される。

火災警報器を使用開始する際に、操作ボタン１３を最初に押圧操作することで、電源投入を行うことができる。電源投入されると、火災警報器は火災の検知を開始する。また、電源投入後、通常時において操作ボタン１３を押圧操作することで、センサーのテストを行うことができる。通常時におけるテストは、電池切れや交換期限メッセージ、異常検出部の異常、スピーカーの断線についても行うことができる。さらに、センサーにより火災が検出されて、警報が発報された場合に、操作ボタン１３を押圧操作することで、警報を停止させることができる。このように、操作ボタン１３は、一つの押圧操作で異なる動作を状況に応じて火災警報器に行わせることができる。

図２には、火災警報器のブロック図を示している。火災警報器は、異常検出や警報発生などの制御を行う制御部２０を有している。制御部２０は、ＣＰＵ等によって構成される。制御部２０には、電源部３０を構成する電池２１から電源が供給される。電池２１は、電源周辺回路２２を介して、制御部２０と電源電圧検出部２３及び表示部２４に電力を供給する。電池２１としては、例えばリチウム電池が使用され、３Ｖの電源電圧を供給すると共に、火災警報器が通常の使用状態であった場合に、約１０年の寿命となる電池容量を有している。

電源電圧検出部２３は、制御部２０からの指令に基づき、電源部３０に対して異常警報時と同等の負荷電流を流し、電源部３０の電圧を取得する。電源部３０に対する負荷は、トランジスタなどのスイッチ素子のオンにより、電源部３０に対して試験用の抵抗を接続することで与えられる。

表示部２４は、ＬＥＤなどからなり、火災が検出された場合の異常警報時や、火災警報器に障害が発生した場合の障害警報時に、点灯または点滅する。

制御部２０には、スイッチ部２５と異常検出部２６及び音声発生部２７が接続されている。スイッチ部２５は、操作ボタン１３により切替操作される電気部品である。異常検出部２６は、火災発生を検出する部分であり、火災時の煙を検出できるように構成されている。音声発生部２７は、火災発生時や障害発生時に音声を発生するものであって、スピーカー等により構成される。

音声発生部２７で火災発生時に発生する警報音としては、２～３ＫＨｚといった聞き取りやすい範囲で周波数を時間に対して変化させながら出力されるスイープ音が使用される。スイープ音は、予め用意された音声データをＰＷＭパルスに変換し、ＰＷＭパルス（パルス幅変調パルス）をローパスフィルタを通すことで音声信号波形に変換し、音声アンプで増幅した後に音声発生部２７から出力させている。音声発生部２７で障害発生時に発生する警報音は、火災発生時の警報音よりも音量が小さく、かつ短いものが使用される。

制御部２０は、異常検出部２６で火災発生が検出されたら、音声発生部２７に火災発生時の警報音を連続して発生させると共に、表示部２４のＬＥＤを点滅または明滅させる。この状態でスイッチ部２５が切替操作されたら、制御部２０は音声発生部２７での警報発生及び表示部２４でのＬＥＤの点滅または明滅を停止させる。

また、制御部２０は、通常モードと省電力モードとを切替えることができる。通常モードは、火災警報器が行う全ての動作を、通常通り行うモードである。これに対し、省電力モードは、障害発生の警報を発しつつ、火災警報器が行う動作のうち一部を、電力消費が少なくなるように行うモードである。

また、制御部２０は、電源部である電池２１の電圧が低下した場合には、リセット動作を行うようにされている。

省電力モードでは、制御部２０は所定間隔毎に音声発生部２７から所定の警報音を発生させつつ、表示部２４には障害発生を示す表示をさせる。また、省電力モードにおいて電力消費が少なくなるように行う動作は、動作に必要な電力が大きい動作である。具体的には、省電力モードでは、定期的に実行される電池切れの検出動作が行われない。また、音声発生部２７から発生される音声の音量を小さくする。また、火災発生時の警報音について、１回目の警報音は通常通りとしつつ、２回目以降の音量を下げる。なお、火災発生時の警報音は、１回目から音量を下げるようにしてもよい。省電力モードは、後述する電源部３０の異常が検出された場合に、障害が発生したことを警報で知らせつつ、火災検出及び火災警報の最低限の動作が確実に行われるようにするため、通常モードから移行されるものである。なお、省電力モードで制限される動作の種類及び動作内容については、火災警報器の機能等に応じて種々設定されうる。

次に、電源部３０の異常検出及びその対処動作について説明する。図３には、電源部３０の異常検出及びその対処動作のフローチャートを示している。まず、火災警報器の電源がＯＮになったところからスタートする（Ｓ１）。この状態において、制御部２０は通常モードである。火災警報器の電源がＯＮになったら、制御部２０は電源部３０の異常可能性の有無を判別する（Ｓ２）。

電源部３０の異常可能性の有無は、以下のように判別される。図４には、電源部３０の異常可能性検出のためのタイムチャートを示している。電源が時間Ｔ_１でＯＦＦからＯＮになった場合に、制御部２０は、時間Ｔ_２から時間Ｔ_３に渡って、電源部３０に対する負荷接続を電源電圧検出部２３に行わせるように試験指示信号を送信する。電源電圧検出部２３は、制御部２０から試験指示信号を受けている間、トランジスタなどのスイッチ素子をＯＮにすることにより、電源部３０に試験用の抵抗を接続して異常警報時に相当する負荷電流を流す。

電源部３０に対する負荷接続の前後において、制御部２０は電源電圧検出部２３に電源部３０の電圧を３回測定させる。１回目の電圧測定は、電源部３０が負荷接続される時間Ｔ_２より前の時間Ｔ_４に、２回目の電圧測定は、電源部３０が負荷接続される時間Ｔ_２より後であって負荷接続が終了する時間Ｔ_３より前である時間Ｔ_５に、３回目の電圧測定は、電源部３０の負荷接続が終了する時間Ｔ_３より前であって時間Ｔ_５より後の時間Ｔ_６に、それぞれ行われ、それぞれ電圧値Ｖ_４、Ｖ_５、Ｖ_６が得られる。つまり、１回目の電圧測定は、電源部３０が負荷接続される前に行われ、２回目と３回目の電圧測定は、電源部３０が負荷接続されている間に行われる。

電源部３０の電圧測定を行ったら、制御部２０は、測定結果を基に電源部３０の異常可能性の有無を判別する。図５には、電源部３０の異常可能性判別のフローチャートを示している。電圧値は、制御部２０においてＡ／Ｄ変換され、該Ａ／Ｄ変換された値を基に以下のフローが実行される。制御部２０は、負荷接続中に測定された電圧値Ｖ_５が所定値以下か否かを判定し（Ｓ２－１）、Ｖ_５が所定値以下の場合は電源部３０の異常と判別する（Ｓ２－２）。これは、電池２１が寿命とされる１０年に達していないにも関わらず、電圧が低い状態となっていることを示しており、電源部３０が元々問題を有していた可能性が高いことによる。

また、制御部２０は、負荷接続中に測定された電圧値Ｖ_５と無負荷状態で測定された電圧値Ｖ_４との差が所定値以上であるか否かを判定し（Ｓ２－３）、この差が所定値以上の場合は電源部３０に異常可能性ありと判別する（Ｓ２－４）。これは、電源部３０が負荷に接続された状態と無負荷状態とで、大きな電圧変動を生じていることを示しており、これが、電源部３０が有する問題によって引き起こされている可能性が高いことによる。

さらに、制御部２０は、負荷接続中に測定された電圧値Ｖ_５とＶ_６の差の絶対値が所定値以上であるか否かを判定し（Ｓ２－５）、この値が所定値以上の場合は電源部３０に異常可能性ありと判別する（Ｓ２－６）。これは、電源部３０が負荷に接続された状態で、大きな電圧変動を生じていることを示しており、これが、電源部３０が有する問題によって引き起こされている可能性が高いことによる。

Ｓ２－５で電圧値Ｖ_５とＶ_６の差の絶対値が所定値未満であった場合には、電源部３０が正常と判別する（Ｓ２－７）。

図３に戻って、Ｓ２で電源部３０が異常と判別された場合、制御部２０は第１のフラグを立てる（Ｓ３）。フラグの状態は、制御部２０を有するメモリ内に記憶される。第１のフラグが立った状態は、省電力モードに移行する前の第１の待機状態に相当する。Ｓ２で電源部３０が正常であった場合には、Ｓ３は実行されない。ここで、Ｓ２のステップにおいて電源部３０が正常と判別された回数が連続１８０回以上であった場合（Ｓ４）、制御部２０は第１のフラグを消去する（Ｓ５）。元々第１のフラグがセットされていなかった場合には、Ｓ５では何も行われない。Ｓ５の判別回数は、１８０回には限られず、適宜設定することができる。

次に、火災警報器が行う所定の動作を行う条件となるまで待機する（Ｓ６，Ｓ７）。Ｓ６となってから所定時間、例えば４時間が経過したら、Ｓ２の電源部３０の異常可能性検出に戻る。Ｓ６において所定の動作とは、火災警報器が行う動作のうち、電力を多く消費する動作のことである。具体的には、火災発生時の警報発生動作、定期点検時の警報発生動作、障害発生時の警報発生動作、電池切れの警報発生動作、電池切れの検出動作、監視開始時の鳴動動作、交換時期を知らせる鳴動動作である。

これらの動作を行う条件が揃ったら、その動作を行う前に、まず第１のフラグが立っているか否かを確認する（Ｓ８）。Ｓ８において第１のフラグが立っていなければ、通常通り所定の動作を行う（Ｓ９）。その後、Ｓ６に戻る。

Ｓ８において第１のフラグが立っている状態は、省電力モードに移行する前の第２の待機状態に相当する。その後、所定の動作を行い（Ｓ１０）、その結果、制御部２０のリセット動作が起こった場合（Ｓ１１）、通常モードから省電力モードに切替わる（Ｓ１２）。所定の動作を行ってもリセット動作を起こらなかった場合には、Ｓ６に戻る。

図６には、電池２１の放電量に対する電圧低下の関係を表した図を示している。この図に示すように、電池２１の電圧は、最初はＶ_０であるが、火災警報器における各種動作や時間経過により放電されていくと、徐々に低下していく。ただし、ある程度の放電量Ｐ_Ａに達するまでは、その低下は僅かであって、ほぼ平坦である。一方、放電量Ｐ_Ａを超えると、電池２１の電圧は急激に低下する。火災警報器は、通常の使用において、使用開始から１０年後以降に放電量がＰ_Ａに達するように設計されている。

電源部３０の異常可能性を検出するＳ２の動作は、Ｓ７により所定時間毎、例えば４時間毎に繰り返される。使用開始から時間が経過し、放電量がＰ_Ａに達したら、図３のフローは行わない。代わりに、通常の電池切れの検出を行う。通常の電池切れの検出では、図４に示す時間Ｔ_５での電圧測定のみを行い、測定した電圧値が所定以下であった場合に電池切れと判定する。

放電量については、火災警報器で各種動作を行った際及び起動から所定時間が経過した際に、それぞれポイント化された所定の値を積算していき、それが所定値となったら、所定の放電量Ｐ_Ａに達したものと判定する。

また、Ｓ３で第１のフラグが立った後に、Ｓ２が繰り返し行われ、所定期間、例えば１か月に渡って、１度も電源部３０の異常と判定されなかった場合には、制御部２０は、第１のフラグを解除する。これは、Ｓ４及びＳ５のステップによって実現される。

このように、本実施形態の火災警報器は、所定のタイミングで電源部３０の異常可能性の有無を判定し、電源部３０に異常可能性ありと判定された場合には第１のフラグを立てた第１の待機状態となり、その状態で所定の動作を行う際には、第２の待機状態となり、その状態で制御部２０がリセットすると、通常モードから省電力モードに切替わるようにしている。つまり、電源部３０の異常が検出されても、直ちに障害発生とはせず、実際に電源部３０が有する問題による障害が生じる可能性が高くなった段階で、それ以上の問題が生じにくくなるよう、電力消費を抑えたモードとなるので、電源部３０を最大限活用しながら重大な障害を回避できる火災警報器として、信頼性を高くすることができる。

また、制御部２０が通常モードから省電力モードに切り替わった際には、障害発生を知らせる警報を発するので、使用者が電源部３０の異常を知ることができ、製造者または販売者への問い合わせなどを促すことができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本形態における電源部３０の異常検出及びその対処動作のフローチャートを図７に示している。まず、火災警報器の電源がＯＮになったところからスタートする（Ｓ３－１）。制御部２０は、所定のタイミング、例えば４時間おきに電源部３０の電圧を取得する（Ｓ３－２）。ここで取得する電源部３０の電圧は、負荷接続時の電圧である。

次に、制御部２０は、火災警報器が出荷時の状態からの起動であるか否かを判別する（Ｓ３－３）。火災警報器が出荷後に初めて起動され、その状態が維持されている場合には、Ｓ３－４に進み、火災警報器の電源が一端切られて、再度起動された場合には、Ｓ３－５に進む。

Ｓ３－３からＳ３－４に進んだ場合、Ｓ３－４では、放電量が所定以上か否かが判別される。放電量は、前述のように、火災警報器で各種動作を行った際及び起動から所定時間が経過した際に、それぞれポイント化された所定の値を積算することによって算出される。この放電量が所定以上であった場合は、Ｓ３－５に進む。Ｓ３－５では、Ｓ３－２で取得した電源部３０の電圧が所定値以下か否かが判別される。電源部３０の電圧が所定値以下でない場合は、Ｓ３－２に戻る。電源部３０の電圧が所定値以下の場合、Ｓ３－６以降のステップが実行される。Ｓ３－５～Ｓ３－１１のステップは、電池切れの検出及び警報動作である。Ｓ３－６では、Ｓ３－５における電圧が所定値以下の検出が３回連続か否か判別し、そうでない場合はＳ３－２に戻り、３回連続の場合はＳ３－７に進み、電池切れ確定の回数を＋１する。Ｓ３－６からＳ３－２に戻った場合、Ｓ３－２の実行は１０秒後に行われる。

Ｓ３－７を行った後、電池切れ確定の回数が５回連続か否かが判別される（Ｓ３－８）。Ｓ３－８において５回連続でなければＳ３－２に戻り、５回連続の場合は、Ｓ３－９にてタイマーがセットされる。このタイマーには、電池切れを示す警報が鳴動するまでの指定時間が予め設定されている。指定時間が経過したら（Ｓ３－１０）、電池切れを示す警報が鳴動する（Ｓ３－１１）。Ｓ３－８からＳ３－２に戻った場合、Ｓ３－２の実行は１時間後に行われる。

一方、Ｓ３－４において放電量が所定未満の場合は、Ｓ３－２で取得した電源部３０の電圧が所定値以下か否かが判別される（Ｓ３－１２）。電圧が所定値以下でない場合は、カウントが０にクリアされ（Ｓ３－１３）、Ｓ３－２に戻る。Ｓ３－１３からＳ３－２に戻った場合、Ｓ３－２の実行は４時間後に行われる。ここまでの動作は、制御部２０の第１の動作状態における動作である。

Ｓ３－１２において電圧が所定値以下の場合、制御部２０は第１の動作状態から第２の動作状態となり、Ｓ３－１４以降のステップが実行される。Ｓ３－１４では、カウントの数値が＋１される。次に、カウントの数値が６０以上であるか否か判別される（Ｓ３－１５）。カウントが６０未満の場合は、Ｓ３－２に戻る。Ｓ３－１５からＳ３－２に戻った場合、Ｓ３－２の実行は４時間後に行われる。カウントが６０以上であった場合は、電池切れを示す警報が鳴動する（Ｓ３－１６）。これにより、放電量が所定未満であるにも関わらず、電源部３０の異常あるいは障害を生じうる状態となっていることを判別することができ、さらにその状態が所定時間（本実施形態では２４０時間）に渡って継続している場合に、障害発生を知らせることができる。

このように、放電量が一定値まで達していない状態において、電源部３０の異常を定期的に検出し、電源部３０の異常が検出された場合には、それをより短いスパンで繰り返し検出する第２の動作状態となることで、電源部の異常あるいは障害を生じうる状態を適切に検出することができる。なお、Ｓ３－６やＳ３－８での回数の判定や、Ｓ３－２の実行間隔などについては、ここで説明したものには限られず、必要に応じて任意の回数や時間に設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうる。本実施形態では、警報器を火災警報器であるものとしたが、ガス警報器等、他の種類の警報器であってもよい。また、本実施形態で電源部３０は電池２１及び電源周辺回路２２によって構成されているが、それ以外の電源であってもよい。

また、電源部３０の異常可能性の検出方法として、本実施形態で説明した３つの方法以外を用いてもよい。例えば、時間Ｔ_５における電圧値Ｖ_５を取得し、その後、所定期間後、例えば１か月後に再度、時間Ｔ_５における電圧値Ｖ_５を取得し、その差の絶対値が所定値以上の場合に、電源部３０が異常可能性ありと判定してもよい。これも、電源部３０の電圧が大きく変動していることを示しており、電源部３０の異常の可能性が高いことによる。

１警報器本体
２取付板
１０筐体
１１前面部
１２煙流入口
１３操作ボタン
１４音響孔
２０制御部
２１電池
２２電源周辺回路
２３電源電圧検出部
２４表示部
２５スイッチ部
２６異常検出部
２７音声発生部
３０電源部

Claims

電源部と、異常検出部と、所定のタイミングで前記電源部の障害の有無を判定する障害検出部と、音声発生部と表示部とが設けられた警報部と、前記異常検出部で異常発生を検出したら前記警報部に異常警報を出力させ、前記障害検出部で障害発生を検出したら前記警報部に障害警報を出力させる制御部と、を有する警報器において、
前記制御部は、前記障害検出部が前記電源部の障害と判定しておらず、かつ、前記異常検出部で異常発生が検出された場合に、前記警報部の前記音声発生部から通常の音量で複数回の警報音を出力させる動作状態である第１の動作状態と、前記障害検出部が前記電源部の障害と判定し、かつ、前記異常検出部で異常発生が検出された場合に、前記警報部の前記音声発生部から初回は前記通常の音量でそれ以降は前記通常の音量より小さい音量で複数回の警報音を出力させると共に、前記警報部の表示部に前記障害警報を出力させる動作状態である第２の動作状態と、を切替可能であり、
前記障害検出部が前記電源部の障害と判定した場合に、前記制御部は前記第１の動作状態から前記第２の動作状態に切替えることを特徴とする警報器。