JPWO2006120732A1 - 警報出力器 - Google Patents

Abstract

監視領域の異常を報知するための警報音を出力する警報出力器であって、パルス信号を印加されることにより警報音を出力する音源と、この音源に対して前記パルス信号を印加するパルス信号印加手段と、パルス信号が取り得る周波数とパルス幅との組合せを複数記憶する記憶手段と、この記憶手段にて記憶された周波数とパルス幅との組合せに応じた前記パルス信号が前記音源に対して印加されるよう、パルス信号印加手段を制御するパルス信号制御手段とを備える。

Description

本発明は、火災等の各種の異常を検出して警報を行う警報器に取り付けられ、この警報器からの出力に基づいて、異常発生を報知するための警報出力を行う警報出力器に関する。

住宅火災から建物や人命を守るためには、火災発生を早期に検知して警報を発報する火災感知器の設置が有効である。このため、監視領域に設置した火災感知器によって火災を検出した場合には、この火災感知器から移報信号を出力して、警報ベルや警報スピーカを鳴動させることによって、火災発生を報知することが行われている。

しかしながら、例えばホテルのような遮音性の高い建屋においては、通路に設置された警報ベルを鳴動させても、この警報音が居室内のユーザにとって聞き取り難い場合がある。このような不具合を解消するため、居室内の火災感知器に直接取り付けられ、火災感知器からの出力に基づいて警報音を発する警報出力器（ベースサウンダー）が実用化されている。例えば、米国特許第６，３６２，７２６号には、火災警報システムに取り付け可能なベースサウンダーが開示されている。このようなベースサウンダーによれば、居室内の火災感知器と同じ位置において警報音出力を行うことができ、より確実に火災報知を行うことができる。

このような従来のベースサウンダーの構造について説明する。図１７は天井面に設置された従来のベースサウンダー等の縦断面図である。この図１７に示すように従来のベースサウンダー１００は、取り付けベース１０１を介して天井面１０２に取り付けられていた。そして、このベースサウンダー１００の下方に火災感知器１０３が接続されていた。このベースサウンダー１００の内部には、回路基板１０４や、音源であるピエゾ素子１０５等の電気的構成要素が収容されており、このピエゾ素子１０５から出力された警報音がベースサウンダー１００の外側に放出される。

このような従来のベースサウンダーの出力制御について説明する。一般に、ピエゾ素子１０５を音源に用いたベースサウンダーは、このピエゾ素子１０５にパルス信号を印加することで、警報音を出力させている。具体的には、図示しないＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を複数組み合わせてフルブリッジのドライバ回路を構成し、このドライバ回路によってパルススイッチングを行うことによって生成した一定幅のパルス信号をピエゾ素子１０５に印加している。

ここで、警報の種類や緊急度に応じて、異なる音量や音程で警報音を出力させたい場合がある。例えば、火災感知器が他の複数の火災感知器と接続されて連動する場合において、当該火災感知器自身で火災が感知された場合には比較的高い音で警報音を出力し、他の火災感知器で感知された火災を報知する場合には比較的低い音で警報音を出力する。このような複数の警報音を出力するため、従来のベースサウンダーでは、ピエゾ素子１０５に印加するパルス信号の振幅および周波数を単に変化させていた。

米国特許第６，３６２，７２６号

しかしながら、従来のベースサウンダーでは、複数の警報音を出力するため、単にパルス信号の振幅と周波数を変化させており、パルス信号のパルス幅については何ら制御を行っていなかったので、警報音の出力効率が低下するという問題があった。すなわち、ピエゾ素子から出力される警報音の音量レベル（音圧）は、このピエゾ素子に印加されるパルス信号の振幅と周波数とパルス幅とに応じて変化し得るが、従来はパルス信号の振幅と周波数のみを変化させていたので、パルス信号のパルス幅は、その周波数において音圧を高めるために最適な値になっていない場合があり、警報音の出力効率が低下する場合があった。また、単に振幅を増大させれば音圧は上がるが消費電流が多くなり出力効率は低下する問題もあった。

本発明は、このような従来の警報出力器の問題に鑑みてなされたもので、状況に応じた適切なパルス信号をピエゾ素子に印加することで、警報音の出力効率を高めた警報出力器を提供することを目的とする。

このため、請求項１に記載の警報出力器は、監視領域の異常を報知するための警報音を出力する警報出力器であって、パルス信号を印加されることにより警報音を出力する音源と、前記音源に対して前記パルス信号を印加するパルス信号印加手段と、前記パルス信号が取り得る周波数とパルス幅との組合せを複数記憶する記憶手段とを備え、前記パルス信号印加手段は、前記記憶手段にて記憶された周波数とパルス幅との組合せに応じた前記パルス信号が前記音源に対して印加されるよう、前記パルス信号を生成することを特徴とする。

このため、請求項２に記載の警報出力器は、請求項１に記載の警報出力器において、前記パルス信号印加手段は、前記パルス信号の周波数が所定方法で決定された場合、この決定された周波数に対応するパルス幅を前記記憶手段から取得し、これら決定された周波数及び取得したパルス幅の前記パルス信号が前記音源に対して印加されるよう、前記パルス信号を生成すること、を特徴とする。

このため、請求項３に記載の警報出力器は、請求項１又は２に記載の警報出力器において、前記パルス信号印加手段は、前記パルス信号のパルスデューティー比が５０％未満になるよう、前記パルス信号を生成すること、を特徴とする。

本発明の警報出力器は、所望の周波数とパルス幅のパルス信号を音源に印加できるので、この音源の音響効率を意図的に操作でき、音響効率の向上を図ることができる。

また、本発明の警報出力器は、所望の周波数が最初に特定される場合に、この周波数に合致して高効率で出力を行うためのパルス幅を特定できるので、音源の音響効率を意図的に操作でき、音響効率の向上を図ることができる。

また、本発明の警報出力器は、パルスデューティー比が５０％である場合に比べて、音源における消費電流を削減できるので、音源を省電力駆動することができ、その音響効率を一層向上させることができる。

図１は、本発明の実施例１に係るベースサウンダーを火災感知器等と共に示す斜視図である。 図２は、図１のベースサウンダー等の分解斜視図である。 図３は、下方から見た取り付けベースの拡大斜視図である。 図４は、上方から見た取り付けベースの拡大斜視図である。 図５は、下方から見たベースサウンダーの拡大斜視図である。 図６は、上方から見たベースサウンダーの拡大斜視図である。 図７は、ベースサウンダーの分解斜視図である。 図８は、上方から見たサウンダー本体の拡大斜視図である。 図９は、図８の分解斜視図である。 図１０は、ベースサウンダーを火災感知器等と共に示す縦断面図である。 図１１は、ベースカバーを下方から見た平面図である。 図１２は、火災感知器を上方から見た斜視図である。 図１３は、ベースサウンダーを含んだ火災報知システムの電気的構成を示す系統図である。 図１４は、ベースサウンダーの電気的構成を機能概念的に示すブロック図である。 図１５は、パルス信号を示す図であり、（ａ）は実施例におけるパルス信号を示す図、（ｂ）は従来のパルス信号を示す図である。 図１６は、特定の周波数における、ピエゾ素子に印加したパルス信号のパルス幅と、このパルス信号の電流値及びピエゾ素子から出力された警報音の出力音圧との関係を示すグラフである。 図１７は、天井面に設置された従来のベースサウンダー等の縦断面図である。

符号の説明

１、１０２ 天井面
２ リード線
３ 壁面
４ 端末機器
５ 受信機
１０、１０１ 取り付けベース
１１ ネジ孔
１１ａ、１３ｃ、２１ｃ、２２ａ、２８ｃ、３２ｂ ネジ
１２ 配線孔
１３ ベース側接続端子
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２８ａ、２８ｂ、３２ａ プレート
２０、１００ ベースサウンダー
２１ ベースカバー
２１ａ、２１ｂ 連結柱
２２ サウンダー本体
２３ 出力器側接続端子
２５ｃ 放音開口部
２６、１０４ 回路基板
２６ａ 金具
２７、１０５ ピエゾ素子
２７a 共鳴空間部
２７ｂ 増幅空間部
２８ 第２の出力器側接続端子
２９ａ 電源回路
２９ｂ 伝送インターフェース回路
２９ｃ 中央制御回路
２９ｄ 電圧（音量）制御回路
２９ｅ モニタ回路
２９ｆ ドライバ回路
３０、１０３ 火災感知器
３２ 警報器側接続端子

以下、本発明の実施例について説明する。各実施例は、警報出力器に関するものである。この警報出力器は、監視領域の異常を検出する警報器に接続されるものであり、この警報器にて異常等が検出された場合に、この警報器から出力される信号の入力を受けて警報音を出力する警報出力器（以下、ベースサウンダーと称する）に関するものである。

ここで、ベースサウンダーに接続される警報器による監視領域や監視対象の具体的内容は任意であり、例えば、火災を検出する火災感知器、ガス漏れを検出するガス漏れ検出器、あるいは、火災及びガスの両方を検出する複合式の火災ガス漏れ検出器が該当する。

また、本実施例に係るベースサウンダーは、任意の設置面に取り付けることができ、例えば、天井面や壁面に設置できる。このベースサウンダーは、その音源の制御を行うことにより、複数の音程で警報音を出力可能である。特に、ベースサウンダーは、その音源の制御方式に主たる特徴の一部を有しており、これによっていずれの音程で警報音を出力する場合においても、高効率で警報音の出力を行うことができる。すなわち、概略的には、音源に印加するパルス信号の周波数とパルス幅との組合せを最適化することで、入力電流に対する音圧を向上させている。

最初に、各部の構成について説明する。図１は、本実施例に係るベースサウンダーを火災感知器等と共に示す斜視図、図２は、図１のベースサウンダー等の分解斜視図である。これら各図に示すように、設置面である天井面１には、取り付けベース１０が固定され、この取り付けベース１０の下方には、ベースサウンダー２０が取り付けられている。そして、このベースサウンダー２０のさらに下方には、火災感知器３０が接続されている。換言すれば、ベースサウンダー２０は、取り付けベース１０と火災感知器３０との間に挟持されるように配置されている。なお、この本実施例では、説明の便宜上、必要に応じて、ベースサウンダー２０を中心として、天井面１に近づく方向を「上」、天井面１から遠ざかる方向を「下」と称するが、天井以外を設置面とする場合には、「上」を設置面に近づく方向、「下」を設置面から遠ざかる方向と読み替えることができる。

図３には、下方から見た取り付けベースの拡大斜視図を示す。この取り付けベース１０は、全体として略平板状に形成されており、そのネジ孔１１にネジ１１ａを挿通させて天井面１にネジ込むことにより、取り付けベース１０を天井面１に固定することができる。また、天井面１から引き出されたリード線２を、その配線孔１２に挿通させて、ベース側接続端子１３に向けて引き込むことができる。また、取り付けベース１０にはベース側接続端子１３が設けられている。このベース側接続端子１３は、リード線２からの電力の受電と、ベースサウンダー２０又は火災感知器３０との間における信号の入出力を行い、さらに、取り付けベース１０と、ベースサウンダー２０又は火災感知器３０との構造的な接続を行うための接続手段として機能する。具体的には、ベース側接続端子１３を構成する２枚のプレート１３ａ、１３ｂの間に、ベースサウンダー２０の後述する出力器側接続端子２３のプレート２３ａを挟持させることで、取り付けベース１０にベースサウンダー２０を構造的及び電気的に固定することができる。あるいは、この２枚のプレート１３ａ、１３ｂの間に、火災感知器３０の後述する警報器側接続端３２子のプレート３２ａを挟持させることで、取り付けベース１０に火災感知器３０を構造的及び電気的に固定することができる。なお、天井面１から引き出されたリード線２の芯線の端部は、ベース側接続端子１３に電気的に連通するネジ１３ｆによって取り付けベース１０に固定されている。

次に、ベースサウンダー２０について説明する。図５は、下方から見たベースサウンダーの拡大斜視図、図６は、上方から見たベースサウンダーの拡大斜視図、図７は、ベースサウンダーの分解斜視図である。これら各図に示すように、ベースサウンダー２０は、概略的に、ベースカバー２１と、サウンダー本体２２とを備えて構成されている。

このうち、ベースカバー２１は、取り付けベース１０の全体を略覆うことにより、この取り付けベース１０を外部から非露出状として意匠性や防塵性及び音響特性の向上を図るものである。このベースカバー２１の上面には、出力器側接続端子２３が設けられている。この出力器側接続端子２３は、取り付けベース１０からの電力の受電と、取り付けベース１０との間における信号の入出力を行う接続手段であり、また、べースカバー２０を取り付けベース１０に対して構造的に接続するための接続手段として機能する。具体的には、この出力器側接続端子２３を構成するプレート２３ａを、図３のベース側接続端子１３の２枚のプレート１３ａ、１３ｂの間に挟持させることで、取り付けベース１０にベースサウンダー２０を構造的及び電気的に固定することができる。

次に、サウンダー本体２２について説明する。図８は、上方から見たサウンダー本体の拡大斜視図、図９は、図８の分解斜視図、図１０は、ベースサウンダーを火災感知器等と共に示す縦断面図である。このサウンダー本体２２は、ベースサウンダー２０の主要な電気的構成要素を収容するものである。具体的には、サウンダー本体２２の内部には回路基板２６が収容されており、この回路基板２６には、ベースサウンダー２０の電気的構成要素、例えば、図示しない中央制御部や電源制御部が配置されている。また、サウンダー本体２２の平面略中央における上方寄りの位置には、警報音の音源であるピエゾ素子２７が配置されている。このピエゾ素子２７は、回路基板２６に電気的に接続されており、電圧を印加されることで伸縮して警報音を発する。

また、図５、７に戻り、サウンダー本体２２の下面には、第２の出力器側接続端子２８が設けられている。この第２の出力器側接続端子２８は、図１の火災感知器３０に対する電力の供給と、火災感知器３０との間における信号の入出力を行う接続手段である。また、第２の出力器側接続端子２８は、火災感知器３０との構造的及び電気的な接続を行うための接続手段として機能する。このサウンダー本体２２における第２の出力器側接続端子２８の位置及び形状は、取り付けベース１０におけるベース側接続端子１３の位置及び形状と略同一に形成されており、第２の出力器側接続端子２８を構成するプレート２８ａ、２８ｂがネジ２８ｃにてネジ止めされている。そして、これらプレート２８ａ、２８ｂの間に、火災感知器３０の後述する感知器側接続端子３２のプレート３２ａを挟持させることで、ベースサウンダー２０に火災感知器３０を構造的及び電気的に固定することができる。

次に、このように構成されたベースカバー２１とサウンダー本体２２とは、相互に連結されている。図１１は、ベースカバーを下方から見た平面図である。この図１１に示すように、ベースカバー２１の両側面のうち、サウンダー本体２２に対向する側面（下面）には、このサウンダー本体２２に向けて延出する中空筒状の複数の連結柱２１ａ、２１ｂが一体に設けられている。これら複数の連結柱２１ａ、２１ｂのうち、一部の連結柱２１ａは、製造上の位置合わせを容易にすることと、ベースカバーに天井裏からの水滴が溜まった際の水抜き孔、および取り付けベースのロック機構解除ピンを警報器側から挿入する孔を兼ねている。

また、他の連結柱２１ｂは、図６の出力器側接続端子２３及び図７の第２の出力器側接続端子２８の平面位置に略対応する位置に形成されている。一方、図８から１１に示すように、サウンダー本体２２には、回路基板２６から電気的に接続されたネジ２２ａが設けられており、このネジ２２ａが上部筐体２５ａを貫通して上方に突出している。このネジ２２ａは、図７の連結柱２１ｂの内部に挿通され、その一端が出力器側接続端子２３に電気的に接続される。また、ネジ２８ｃは、第２の出力器側接続端子２８を回路基板２６から伸びる金具２６ａに電気的に接続する。このような構造によって、出力器側接続端子２３、ネジ２２ａ、及び、第２の出力器側接続端子２８が電気的に接続される。このように構成されたベースサウンダー２０においては、図１０に示すように、ピエゾ素子２７から出力された警報音が共鳴空間部２７aにて増幅され、この警報音が放音開口部２５ｃを介して増幅空間部２７ｂに至り、さらにこの増幅空間部２７ｂにおいて増幅されて、ベースサウンダー２０の外部に出力される。

次いで、火災感知器３０について説明する。ただし、この火災感知器３０は、特記する部分を除いて従来の火災感知器と略同様に構成することができ、従来の火災感知器と略同様の構成についてはその説明を省略する。図１２は、火災感知器を上方から見た斜視図である。この図１２に示すように、火災感知器３０の上方の面には、警報器側接続端子３２が設けられている。この警報器側接続端子３２は、火災感知器３０に対する電力の供給と、ベースサウンダー２０又は取り付けベース１０との間における信号の入出力を行う接続手段であり、ベースサウンダー２０又は取り付けベース１０との構造的な接続を行うための接続手段として機能する。このため、火災感知器３０における警報器側接続端子３２の位置及び形状は、図６のベースカバー２１における出力器側接続端子２３の位置及び形状と略同一に形成されている。そして、警報器側接続端子３２を構成するプレート３２ａを、図７のベースサウンダー２０第２の出力器側接続端子２８の２枚のプレート２８ａ、２８ｂの間に挟持させることで、ベースサウンダー２０に火災感知器３０を構造的及び電気的に固定することができる。あるいは、このプレート３２ａを、図３の取り付けベース１０のベース側接続端子１３の２枚のプレート１３ａ、１３ｂの間に挟持させることで、取り付けベース１０に火災感知器３０を構造的及び電気的に固定することができる。

次に、ベースサウンダー２０の電気的構成について説明する。図１３は、ベースサウンダーを含んだ火災報知システムの電気的構成を示す系統図である。この図１３の上方に示すように、監視領域には、取り付けベース１０、ベースサウンダー２０、及び、火災感知器３０（ここで、これら取り付けベース１０、ベースサウンダー２０、及び、火災感知器３０を必要に応じて端末機器４０と総称する）が配置されており、これら端末機器４０はリード線（プラス又はマイナスのＬｏｏｐライン）２を介して相互に電気的に接続されている。また、端末機器４０の間には、中継機４と受信機５とが接続されている。また、図１３の下方における端末機器４０の拡大部分に示すように、各端末機器４０の取り付けベース１０に設けられたリモート端子１４には、必要に応じて、室外表示灯等の外部の連動機器６が接続されている。

このような火災報知システムの動作の概要は下記の通りである。すなわち、各端末機器４０の火災感知器３０には固有のアドレスが予め付与されている。また、各端末機器４０のベースサウンダー２０には、初回システム起動時の設定により、自己に接続された火災感知器３０のアドレスに対して一定数を付加したアドレスが設定され、このことによって相互に接続された火災感知器３０とベースサウンダー２０とにペアのアドレスが設定される。具体的には、初回起動時、受信機５は火災感知器３０に対して自己のアドレスを送信するように制御信号を送り、これを受けた火災感知器３０は、受信機５に対して自己のアドレスを送信する。次いで、受信機５はベースサウンダー２０に、火災感知器３０の持つアドレスに所定数を加えたアドレスを送信する。これを受けたベースサウンダー２０はそのアドレスを自己アドレスに書き換えることで、ペアとなるアドレスを自動に保持する。

このようにアドレス設定を行った後、試験、復旧、あるいは、移報機器制御を行う必要がある場合、受信機５は、その制御対象になる火災感知器３０やベースサウンダー２０のアドレスとその制御内容を示すコマンドとを含んだコマンド信号をリード線２に送信する。このコマンド信号を受信した火災感知器３０やベースサウンダー２０は、このコマンド信号に含まれるアドレスが自己に設定されたアドレスに合致するか否かを判断し、合致する場合には、当該コマンド信号に含まれるコマンドを実行する。

また、いずれかの火災感知器３０で火災が感知された場合、この火災感知器３０は、自己のアドレスを含んだ火災信号を割り込み処理によってリード線２に出力する。この火災信号は、当該火災感知器３０に接続されているベースサウンダー２０と取り付けベース１０とを順次介してリード線２に出力され、受信機５にて受信される。この受信機５は、受信した火災信号に含まれる火災感知器３０のアドレスに基づいて、この火災感知器３０に接続されているベースサウンダー２０のアドレスを特定し、このアドレスを含んだ警報音出力信号をリード線２に出力する。

この警報音出力信号を受信した各端末機器４０のベースサウンダー２０は、この警報音出力信号に含まれるアドレスが自己に設定されたアドレスに合致するか否かを判断し、合致する場合には、自己に接続されている火災感知器３０によって火災が感知されたものと判断して、当該状況を示す所定の音程の警報音を出力する（以下、この警報音を火源警報音と称する）。一方、付近のアドレスのベースサウンダーのアドレスに対しては、当該状況を示す所定の音程の警報音を出力する（以下、この警報音を連動警報音と称する）様に制御する。この時、警報音出力信号には、警報音の音程を任意に制御するための制御コマンドが含まれており、各ベースサウンダー２０は、この制御コマンドに合致した音程の警報音を出力する。これによって、例えば、火源警報音は、連動警報音より高い音程で出力される。また、上述のように火災感知器３０が火災信号を受信機５に送った場合、受信機５は当該火災感知器３０にリモート出力するように制御し、これによって当該火災感知器３０に接続された室外表示灯等の外部の連動機器６を動作させる。

次に、このような動作を行うベースサウンダーの電気的構成について、より詳細に説明する。図１４は、ベースサウンダーの電気的構成を機能概念的に示すブロック図である。この図１４に示すように、ベースサウンダー２０のサウンダー本体２２の内部には、上述したピエゾ素子２７に加えて、電源回路２９ａ、伝送インターフェース回路２９ｂ、中央制御回路２９ｃ、電圧（音量）制御回路２９ｄ、モニタ回路２９ｅ、及び、ドライバ回路２９ｆが設けられている。

このうち、電源回路２９ａは、ピエゾ素子２７の駆動用に使用される比較的高圧の電源と、信号処理等に使用される比較的低圧の信号とを供給するための電圧電源回路で、突入電流を抑える電流制限機能と、信号ノイズを低減するためのノイズ保護機能とを含んで構成されている。

また、伝送インターフェース回路２９ｂは、リード線２から得られる電圧変化からパルス信号を取り出し、リモート端子１４からは火災感知器が作動した信号を取り出して、これらの信号を中央制御回路２９ｃに送出し、逆に中央制御回路２９ｃからの信号を、リード線２に対して電流モードで送出するインターフェース手段である。

また、中央制御回路２９ｃは、例えば、マイクロコントローラーと当該マイクロコントローラー上で解析実行されるプログラムとから構成されるもので、伝送インターフェース回路２９ｂとの間の信号の送受信を行うと共に、モニタ回路２９ｅからＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバーター入力されたアナログ信号を受信する。また、中央制御回路２９ｃは、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行う高速パルス出力機能を有し、任意の周波数及びパルス幅に変調したパルス信号（ＰＷＭ信号）を電圧（音量）制御回路２９ｄ及びドライバ回路２９ｆに送出する。

また、電圧（音量）制御回路２９ｄは、中央制御回路２９ｃからのＰＷＭ信号に基づいて電圧制御を行うスイッチング電源レギュレータ（ＤＣ−ＤＣコンバーター）である。すなわち、電圧（音量）制御回路２９ｄに降圧ＰＷＭ制御し、降圧型チョッパーレギュレータのモードで動作させることで、ピエゾ素子２７の警報音の音量を抑えることができると共に、ピエゾ素子２７による消費電流を抑えることができる。また逆に、電圧（音量）制御回路２９ｄに昇圧ＰＷＭ制御し、昇圧ブーストコンバーターのモードで動作させることで、ピエゾ素子２７の警報音の音量を上げることができる。

また、モニタ回路２９ｅは、ドライバ回路２９ｆやピエゾ素子２７の如き負荷に対して、所定の電圧が加わっているか否かを監視すると共に、この負荷に流れるパルス電流を監視する。具体的には、負荷に印加される印加電圧とパルス電流とを読み込み、駆動周波数でのインピーダンスと応答特性をモニタすることにより、ピエゾ素子２７が正常に音響を発生しているか否かを判断する。

また、ドライバ回路２９ｆは、ピエゾ素子２７にパルス信号を印加することによって当該ピエゾ素子２７を駆動するための駆動手段であり、例えば、プッシュプルの２つのＭＯＳ−ＦＥＴを２組、合計４つのＭＯＳ−ＦＥＴを組み合わせたフルブリッジのパルススイッチングドライバ回路として構成されている。

次に、ピエゾ素子２７に印加されるパルス信号とその制御について説明する。図１５は、パルス信号を示す図である。この図１５（ａ）に示すように、ピエゾ素子２７に加されるパルス信号は、電流が流れないニュートラルの中間ゼロ電位を基準として、プラス側とマイナス側に同じ幅で交互に発生する。このパルス信号は、中央制御回路２９ｃにおいてその周波数とパルス幅（ＰＷ）とが所定の値になるように変調された後、ドライバ回路２９ｆに入力され、このドライバ回路２９ｆに供給される電圧（音量）制御回路２９ｄで生成された電圧が、前記所定の周波数とパルス幅でピエゾ素子２７に印加される。

すなわち、中央制御回路２９ｃは、図１３の受信機５から出力された警報音出力信号に含まれた制御コマンドを解析し、この制御コマンドに合致した音程で警報音が出力されるよう、このパルス信号の周波数（駆動周波数）を選択する。例えば、火源警報音を出力させる場合には比較的高い周波数、連動警報音を出力させる場合には比較的低い周波数を選択する。この周波数の選択は、例えば、予め選択可能な複数の周波数のうち、条件に合致した一つの周波数を選択することによって行われる。また、２つの周波数を早い周期で繰り返し切り替えるフリッカー音を生成することも行われる。

また、中央制御回路２９ｃは、このように決定した周波数においてピエゾ素子２７を駆動した場合に、このピエゾ素子２７から最も高効率で警報音が出力されるように（消費電流に対する出力音圧の比が最大になるように）、このパルス信号のパルス幅を決定する（以下、このように決定されるパルス幅を最適パルス幅と称する）。具体的には、パルス信号の各周波数毎に最適パルス幅が異なり得るので、各周波数毎の最適パルス幅を予め理論値又は実験値によって決定し、これら各周波数毎と最適パルス幅とを相互に関連付けた状態で、中央制御回路２９ｃの内部ソフトウェアのテーブルに記憶させておく。そして、中央制御回路２９ｃは、パルス信号の周波数を決定した後、この周波数に対応する最適パルス幅をテーブルを参照して特定し、これら周波数及び最適パルス幅のパルス信号を生成して、ドライバ回路２９ｆに出力する。すなわち、本実施例の中央制御回路２９ｃとドライバ回路２９ｆとは、特許請求の範囲におけるパルス信号印加手段に対応し、中央制御回路２９ｃは特許請求の範囲における記憶手段に対応する。

次に、このような周波数とパルス幅との関係について説明する。図１６は、特定の周波数における、ピエゾ素子２７に印加したパルス信号のパルス幅と、このパルス信号の電流値及びピエゾ素子２７から出力された警報音の出力音圧との関係を示すグラフである。この図１６において、横軸はパルス幅、右の縦軸は電流値、左の縦軸は出力音圧を示し、電流値を×印のプロット、出力音圧を四角のプロットにて示す。なお、ここではパルス信号の電圧が一定である場合を示し、出力音圧は音響測定箱の中で３０ｃｍの距離をとりＡ特性カーブで測定している。ここで、パルス幅をゼロにすると電流は流れずニュートラルの状態となるため、出力音圧はゼロになるが、このパルス幅を広げていくと中間電位の時間は少なくなり、最大のパルス幅ではプラス側からマイナス側またその逆でも直に電位が急激に変わることになる。例えば、９２５Ｈｚの周波数では、波長が約１０８０μＳｅｃであることから、パルス信号がとり得る最大のパルス幅は約５４０μＳｅｃになる。

この図１６のグラフに示すように、特定の周波数下において、電流値に対する出力音圧の大きさが変化する。このグラフに示す周波数の場合、パルス幅を約１２５±５０μＳｅｃとした時に、電流値が低く、出力音圧が安定して高くなっていることが分かる。すなわち、この特定の周波数に対しては、最適パルス幅は約１２５±５０μＳｅｃであることが分かる。さらに、同様なデータを他の周波数下で取得することにより、各周波数での最適パルス幅を特定し、これをテーブル化して中央制御回路２９ｃの内部ソフトウェアに組み込んで、上記のように利用することができる。

次に、パルス信号のパルスデューティーについて説明する。中央制御回路２９ｃは、ピエゾ素子２７に印加されるパルス信号のパルスデューティー比が５０％未満になるよう、このパルス信号を生成する。すなわち、図１５に示すように、中央制御回路２９ｃにて生成されたパルス信号は、そのパルス幅が１波長の２分の１未満になるように生成されており（ＰＬ＞２ＰＷ）、パルスデューティー比を５０％未満とされている。この場合、プラス側とマイナス側のいずれにもパルスが入力されていない（中間電位である）ニュートラル時間が存在することになり、このニュートラル時間においては、ピエゾ素子２７における消費電流もゼロになる。

従って、図１５（ｂ）に示す従来のパルス信号のように、パルスデューティー比が５０％である場合に比べて（ＰＬ＝２ＰＷ）、ピエゾ素子２７における消費電流が削減され、ピエゾ素子２７を省電力駆動できる。また、図１４において、ピエゾ素子２７には、図示しないインダクターコイルが直列に挿入されている。従って、このインダクターコイルによって、ピエゾ素子２７のインピーダンスが調整され、このインダクターコイルに蓄えられたエネルギーがスイッチングのニュートラル時間中に放出されるので、ピエゾ素子２７の音圧を高め、その音響効率を一層向上させることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

まず、回路構成の具体的内容は任意であり、一部の回路をプログラムにて置換したり、中央制御回路２９ｃの機能の一部をハードウェアにて置換してもよい。例えば、実施例においては、周波数と最適パルス幅とをテーブル化してプログラムに組み込むものとして説明したが、不揮発性の外部記憶素子を設け、この外部記憶素子に周波数と最適パルス幅とを記憶させてもよい。また、記憶させたデータを使用するのに留まらず、リアルタイムにフィードバックをしてドライブする方法でもよい。例えばモニタ回路２９ｃやマイクロフォンで得られるインピーダンスと音圧の情報から最適なパルス幅でピエゾ素子を駆動する方法もある。

また、本発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、上記に記載されていない課題を解決したり、上記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、各周波数における音圧を最大化できていない場合においても、従来よりわずかでも音響効率が向上している限りにおいて、本発明の課題は達成されている。

この他、上記文書中や図面中で示した回路例、構造例、各信号の関係等については、あくまで例示であり、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

以上のように、本発明に係る警報出力器は、警報器からの出力に基づいて警報を行うことに利用でき、特に、高効率で警報音を出力させることに有用である。

Claims (3)

1. 監視領域の異常を報知するための警報音を出力する警報出力器であって、
   パルス信号を印加されることにより警報音を出力する音源と、
   前記音源に対して前記パルス信号を印加するパルス信号印加手段と、
   前記パルス信号が取り得る周波数とパルス幅との組合せを複数記憶する記憶手段とを備え、
   前記パルス信号印加手段は、前記記憶手段にて記憶された周波数とパルス幅との組合せに応じた前記パルス信号が前記音源に対して印加されるよう、前記パルス信号を生成すること、
   を特徴とする警報出力器。
2. 前記パルス信号印加手段は、前記パルス信号の周波数が所定方法で決定された場合、この決定された周波数に対応するパルス幅を前記記憶手段から取得し、これら決定された周波数及び取得したパルス幅の前記パルス信号が前記音源に対して印加されるよう、前記パルス信号を生成すること、
   を特徴とする請求項１に記載の警報出力器。
3. 前記パルス信号印加手段は、前記パルス信号のパルスデューティー比が５０％未満になるよう、前記パルス信号を生成すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の警報出力器。

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