JPWO2008068830A1 - 二酸化炭素濃度判定回路 - Google Patents

Abstract

二酸化炭素濃度の検出精度を落すことなく、一次電池の寿命をできるだけ長くすることができる二酸化炭素濃度判定回路を提供する。二酸化炭素センサ７を所定の測定周期で検出動作可能状態にして、二酸化炭素センサの出力に基づいて室内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段１５を設ける。予想濃度範囲決定手段１７は、次回の測定で検出されることが予想される予想二酸化炭素濃度が、予め定めた２段階以上の濃度範囲のいずれの濃度範囲に入るかを演算により決定する。測定周期決定手段１９は、予想濃度範囲決定手段が決定した濃度範囲の上限濃度が高くなるほど、二酸化炭素センサ７を検出動作可能状態する測定周期を短くするように、測定周期を定める。高濃度判定手段２１は、測定周期が最も短い測定周期になると、二酸化炭素濃度が連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めた回数に達したときに高濃度判定信号を出力する。

Description

本発明は、一次電池を含む電源を動作電源として、二酸化炭素濃度が所定の高濃度以上になったことを検出するとアラーム信号を発生する二酸化炭素濃度判定回路に関するものである。

特開２００４−８５０２８号公報には、一次電池を動作電源として、長期間にわたって一酸化炭素濃度を測定することを可能にするＣＯ警報機が開示されている。この公報に示された技術では、燃焼装置に異常が発生したと判断すると、一酸化炭素濃度の測定間隔（周期）を、通常の測定間隔よりも短くする。したがって常時、短い測定間隔で一酸化炭素濃度を測定することがないので、一次電池の寿命を長く保つことができる。
特開２００４−８５０２８号公報

最近、ヨーロッパのＮＦ規格が改定されて、二酸化炭素についても、室内の二酸化炭素濃度が０．８±０．２％の範囲内に達したときに、燃焼装置を停止することが義務付けられるようになった。しかしながら二酸化炭素センサは、一酸化炭素センサと比べて、消費電力が大きい。そのため通常の使用状態で燃焼装置を使用する場合に、１年以上の長期間にわたって、一次電池を交換することなく、二酸化炭素センサを動作させるためには、一次電池の容量をかなり大きくする必要がある。

本発明の目的は、二酸化炭素濃度の検出精度を落すことなく、一次電池の寿命をできるだけ長くすることができる二酸化炭素濃度判定回路を提供することになる。

本発明の二酸化炭素濃度判定回路は、乾電池等の一次電池を含む電源と、この一次電池を含む電源を動作電源として動作する二酸化炭素センサとを備えている。二酸化炭素濃度判定回路は、一般的に石油燃焼機等の室内設置型の燃焼機器に実装されて、室内の二酸化炭素濃度が高濃度になるとアラーム信号を発生する目的で使用される。

本発明では、二酸化炭素濃度判定回路はさらに、二酸化炭素濃度検出手段と、予想濃度範囲決定手段と、測定周期決定手段と、高濃度判定手段と、アラーム信号発生手段とを備えている。

二酸化炭素濃度検出手段は、二酸化炭素センサを所定の測定周期で動作可能状態にして、二酸化炭素センサの出力に基づいて室内の二酸化炭素濃度を検出する。二酸化炭素濃度検出手段は、二酸化炭素センサの出力に基づいて、演算処理可能な状態で二酸化炭素濃度を検出する。したがって二酸化炭素濃度検出手段の出力は、二酸化炭素センサの出力を演算可能な状態に変換したものとなる。ここで二酸化炭素センサを所定の測定周期で動作可能状態にするとは、二酸化炭素センサを動作させるために必要な電流または電圧を二酸化炭素センサに供給して、二酸化炭素センサから検出出力を得られるようにすることを意味する。なお二酸化炭素センサが非動作可能状態にあるときには、二酸化炭素センサへの電力の供給を完全に停止するのが好ましい。しかし二酸化炭素センサの応答を速めるために必要な予熱等のために使用する電力を二酸化炭素センサに供給し続けてもよいのは勿論である。

予想濃度範囲決定手段は、二酸化炭素濃度検出手段の出力に基づいて、次回の測定で検出されることが予想される予想二酸化炭素濃度が、予め定めた２段階以上の濃度範囲のいずれの濃度範囲に入るかを演算により決定する。予想二酸化炭素濃度の求め方は任意である。例えば、前２回の測定結果から変化率を求め、この変化率で次回の検出結果を予想するようにしてもよい。なおこの場合には、最初の予想をするために、予めダミーの検出値を用意しておいてもよいし、ダミーの変化率を最初は使用するようにしてもよい。２段階以上の濃度範囲の定め方は、室内の二酸化炭素濃度の上昇傾向をある程度判定することが可能なように定めるのが好ましい。例えば、安全な濃度範囲、安全ではあるが少し高い濃度範囲、危険な濃度範囲等のように、定めれることができる。２段階以上の濃度範囲の幅（上限濃度と下限濃度との間の範囲）の設定は任意である。一般的には、段階数が少ないほど広くなり、段階数が多いほど狭くなる。また濃度が高くなるほど、濃度範囲の幅は狭くすることになる。

測定周期決定手段は、予想濃度範囲決定手段が決定した濃度範囲の上限濃度が高くなるほど、二酸化炭素センサを検出可能状態にする測定周期を短くするように、測定周期を定める。すなわち決定された濃度範囲の上限濃度が低い場合には、測定周期が長い。これによって予想される次回の二酸化炭素濃度が低い場合には、二酸化炭素濃度の測定周期が長くなる。予想される次回の二酸化炭素濃度が低いときには、二酸化炭素濃度が危険な値に達する可能性がほとんどないため、測定周期を長くしても問題はない。そして測定周期を長くすると、一次電池の電荷の消耗は少なくなる。これに対して濃度範囲の上限濃度が高い場合には、測定周期が短くなる。すなわち予想される次回の二酸化炭素濃度が高くなると、二酸化炭素濃度が危険な値に達する可能性が高くなるので、一次電池の消耗は早くなるが、測定周期を短くして、安全性を確保している。

高濃度判定手段は、測定周期が最も短い測定周期になると、予想濃度範囲決定手段を非動作状態とする。その上で、高濃度判定手段は、二酸化炭素濃度検出手段が検出する二酸化炭素濃度に基づいて、室内の二酸化炭素濃度が最も高い濃度範囲内において連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めたｑ回（ｑは２以上６以下の整数）に達したときに高濃度判定信号を出力する。ここで「高濃度」とは、最も高い濃度範囲内において、予め定める危険な二酸化炭素の濃度であり、ＮＦ規格では０．８±０．２％の範囲の二酸化炭素濃度で燃焼装置を停止することが要求されているので、この範囲の中から選択した０．９％±０．１％の範囲の値（実施の形態では０．９％）を、この「高濃度」としている。なお「高濃度」の値は、状況に応じて、任意に定めることになるのは勿論である。測定周期が最も短い測定周期になったときには、二酸化炭素濃度は危険な値に近づいている。そこでこのような状態になったときには、予想される次回の二酸化炭素濃度を用いずに、実測の（リアルタイムの）二酸化炭素濃度測定値を用いて判断を行う。ただし、室内の二酸化炭素の状況は、室内にいる人間の動作によって変動することが経験によって判っている。そのため高濃度判定手段は、二酸化炭素濃度検出手段が検出する二酸化炭素濃度が、一度所定の高濃度以上になったとしても、そのことだけで高濃度判定信号は出力しない。そこで本発明では、高濃度判定手段は、室内の二酸化炭素濃度が連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めたｑ回（ｑは２以上６以下の整数）に達したときに高濃度判定信号を出力する。「ｑ」の値は、燃焼機器を使用する室の条件、使用する燃焼機器の運転条件によって定められる。

アラーム信号発生手段は、高濃度判定手段が、高濃度判定信号を出力すると、アラーム信号を発生する。アラーム信号の利用の方法は任意である。例えば、アラーム信号を利用してブザー等で警報を発してもよい。しかし安全性を確保するためには、二酸化炭素の発生源の動作を停止するのが好ましい。そこで二酸化炭素の発生源が燃焼機器であれば、燃焼機器の消火装置を、アラーム信号で作動させて消火動作を行うのが好ましい。

本発明によれば、二酸化炭素濃度が低いうちは、測定周期を長くするので、一次電池の消耗を抑制できる。また本発明では、次回測定されることが予想される予想二酸化炭素濃度を基準にして、測定周期を決定するため、実際の二酸化炭素濃度が危険な濃度領域に入る前に、測定周期を短くすることができる。したがって、一次電池の消耗を抑えるために、測定周期を可変にした場合であっても、安全性が低下することはない。さらに本発明では、二酸化炭素濃度が危険な濃度範囲に入った後には、実際に測定した二酸化炭素濃度に基づいて、連続する複数回の測定値が所定の高濃度以上になる場合に限って、高濃度に達したと判定するため、判定精度を高めることができる。

なお予想濃度範囲決定手段は、次の二つの機能を有しているのが好ましい。第１の機能は、予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも上位の濃度範囲に入ることを１回決定すると、予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも上位の濃度範囲に入ると決定する機能である。そして第２の機能は、予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも下位の濃度範囲に入ることを、予め定めたｐ回（ｐは２以上６以下の整数）連続して決定すると、予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲から下位の濃度範囲に入ることを決定する機能とを有している。特に予想濃度範囲決定手段が、第２の機能を備えていると、一度上位の濃度範囲に入ることを決定した後は、１回の濃度低下では、下位の濃度範囲に入ることを決定することがない。したがって測定周期を長くする場合には、より慎重な判断が行われることになるので、安全性を十分に確保することができる。

また高濃度判定手段には、室内の二酸化炭素濃度が、最も高い濃度範囲よりも下位の濃度範囲内の所定の濃度以下であることを、予め定めたｒ回（ｒは２以上６以下の整数）連続して決定すると、濃度範囲が下位の濃度範囲に入ったものと判定して、予想濃度範囲決定手段を動作状態にする機能を持たせるのが好ましい。このような機能を高濃度判定手段が有すると、二酸化炭素濃度が高濃度領域に入った場合であっても、二酸化炭素濃度がｒ回連続して、高濃度よりも低い所定の濃度以下になった場合には、再度予想濃度範囲決定手段が動作状態になる。その結果、環境が改善されたことを確実に確認した後に、測定周期を再度長くするので、安全性を低下させることなく、一次電池の消耗を抑制することができる。

なお測定周期が最も短くなった場合でも、そのことで二酸化炭素濃度が直ちに危険な濃度（高濃度）に達するわけではない。しかし高濃度に向かって、二酸化炭素濃度が増加していることを事前に知らせることができるのが好ましい。そのためには、注意信号発生手段を設ける。注意信号発生手段は、測定周期が最も短くなった場合において、室内の二酸化炭素濃度が最も高い濃度範囲内において高濃度よりも低い予め定めた濃度以上になったときに、室内の二酸化炭素濃度が高濃度に近づいていることを示す注意信号を発生する。そして注意信号発生手段は、その後室内の二酸化炭素濃度が前述の予め定めた濃度より低い濃度であることを、予め定めた複数回連続して検出すると注意信号の発生を停止する。なお注意信号の発生に基づいて、ブザーを鳴らしたり、ランプを点滅する等して、注意を喚起すればよい。

なお一次電池が寿命に近づいている場合には、一次電池の電圧低下により、二酸化炭素の検出を行えない事態が発生することがある。このような場合には、二酸化炭素濃度の判定が行えないことを明示する必要がある。そこでこのような場合に対処するためには、一次電池電圧検出回路を設けることが好ましい。この一次電池電圧検出回路は、起動時における所定期間内に、一次電池の電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧が予め定めた電圧以下であることを予め定めた複数回数連続して検出すると、アラーム信号発生手段を動作させる機能を有する。

また室内の二酸化炭素濃度が、すでに高濃度になっている場合に、燃焼機器を運転することは危険である。そこでこのような場合に対処するためには、起動時高濃度判定手段を設けるのが好ましい。起動時高濃度判定手段は、起動時における所定期間内において、二酸化炭素濃度検出手段が検出する二酸化炭素濃度に基づいて、室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数連続して、所定の高濃度以上になったか否かを判定する機能を有している。なお起動時高濃度判定手段は、前述の二酸化炭素濃度検出手段と高濃度判定手段を利用して実現することも可能である。そして起動時高濃度判定手段を設けた場合には、アラーム信号発生手段を、起動時高濃度判定手段が室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数連続して、所定の高濃度以上になったことを判定するとアラーム信号を発生するように構成すればよい。このようにすれば、機器の使用開始時の最初から室内の二酸化炭素濃度が高濃度になっている場合に、燃焼機器の運転を継続する事態が発生するのを確実に防止できる。

ＮＦ規格に適合させるために、高濃度判定手段で判定する「高濃度」を０．９±０．１％の範囲の値と定めた場合には、予想濃度範囲決定手段を、０．９±０．１％が最も高い濃度範囲に含まれるように定められた第１段階乃至第３段階の濃度範囲を有するように構成することができる。このようにした場合には、測定周期決定手段は、第１段階の濃度範囲に対応して８±１分の前記測定周期を定め、第２段階の濃度範囲に対応して２±０．５分の測定周期を定め、第３段階の濃度範囲に対応して１０±２秒の測定周期を定めるように構成するのが好ましい。このようにすると、必要以上に濃度範囲を多くすることなく、ＮＦ規格を満たすことができる。

本発明に係る二酸化炭素濃度判定回路が実装された石油燃焼器の構成を示すブロック図である。 二酸化炭素濃度判定回路の主要部分のアルゴリズムを示すフローチャートである。 二酸化炭素濃度判定回路の主要な演算部分をコンピュータ等の演算手段を用いて実現する場合に用いるソフトウエアの主要部分のアルゴリズムを示すフローチャートである。 本実施の形態の動作の一例における二酸化炭素濃度の変化と時間の経過との関係を説明のために一部を誇張して描いたグラフである。

以下、図面を参照して本発明に係る二酸化炭素濃度判定回路の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明に係る二酸化炭素濃度判定回路１が実装された石油燃焼器の構成を示すブロック図である。図２は二酸化炭素濃度判定回路１の主要部分のアルゴリズムを示すフローチャートであり、図３は、二酸化炭素濃度判定回路１の主要な演算部分をコンピュータ等の演算手段を用いて実現する場合に用いるソフトウエアの主要部分のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下の説明では、図２及び図３に示したフローチャートも併せて、実施の形態を説明する。

石油燃焼器は、芯上下式の石油燃焼器であり、燃焼装置では燃焼筒において気化した石油が燃焼している。燃焼装置３には、地震が発生した際に、燃焼筒における燃焼動作を停止するための消火装置５が設けられている。この消火装置は、通常は地震が発生したことを機械的に検出して消火動作を行うが、二酸化炭素濃度が高濃度になったときに、後述するアラーム信号発生手段２３がアラーム信号を出力すると、電磁コイルの作動によって、振動が与えられて消火動作をする。なお消火装置５を動作させずに、アラーム信号が発生したときに警報を発生するようにしてもよいものは勿論である。

実際には、図２のフローチャートに示すように、初期診断モード（ステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０５）を経た後に、通常診断モード（ステップＳＴ１０６〜ＳＴ１０８）が実行される。初期診断モードに関しては、後に説明する。

図１に示した二酸化炭素濃度判定回路１は、二酸化炭素センサ７を備えている。二酸化炭素センサ７としては、例えば、分散型赤外線吸収法により二酸化炭素濃度の変化を相対的に検出する赤外線利用二酸化炭素濃度センサを用いることができる。通常、二酸化炭素センサ７は、石油燃焼器のケースの外壁上で、床に近い位置に固定されている。

二酸化炭素センサ７の電源は、一次電池９と電源回路１１とからなる直流電源１３である。一次電池９としては、アルカリ乾電池等の乾電池が２〜４本直列に接続されたものが用いられている。電源回路１１は、一次電池９の出力電圧を、演算を実行するために使用する図示しないＣＰＵ等からなる演算素子の動作に必要な電圧にする機能と、各電気部品に必要な電力を分配供給する機能とを備えている。

二酸化炭素センサ７は、二酸化炭素濃度の変化に応じて変化する出力を二酸化炭素濃度検出手段１５に与える。二酸化炭素濃度検出手段１５は、二酸化炭素センサ７を所定の測定周期で動作可能状態にして、二酸化炭素センサ７の出力に基づいて室内の二酸化炭素濃度を検出する。二酸化炭素濃度検出手段１５は、二酸化炭素センサ７の出力に基づいて、演算処理可能な信号として二酸化炭素濃度に対応した検出信号を出力する。したがって二酸化炭素濃度検出手段１５の出力は、二酸化炭素センサ７の出力を演算可能な状態に変換したものとなっている。二酸化炭素センサ７として、前述の分散型赤外線吸収法により二酸化炭素濃度の変化を検出する赤外線利用二酸化炭素濃度センサを用いる場合には、二酸化炭素濃度検出手段１５は、測定時にだけ、二酸化炭素センサ７に赤外線を発生するための電流を供給して、二酸化炭素センサ７を動作状態にする。したがって二酸化炭素センサ７は、測定周期毎に動作可能状態になって測定結果を出力し、その他の期間では非動作可能状態にある。

測定周期毎に、二酸化炭素センサ７が動作可能状態になって検出された二酸化炭素濃度に対応した信号は、二酸化炭素濃度検出手段１５から予想濃度範囲決定手段１７へと入力される。予想濃度範囲決定手段１７は、二酸化炭素濃度検出手段１５の出力に基づいて、次回の測定で検出されることが予想される予想二酸化炭素濃度を演算により求める。そして演算により求めた次回の測定で検出されることが予想される二酸化炭素濃度が、予め定めた２段階以上の濃度範囲（本実施の形態では３段階）のいずれの濃度範囲に入るかを演算により決定する。予想濃度範囲決定手段１７による予想二酸化炭素濃度の求め方は任意である。本実施の形態では、前２回の測定結果から変化率を求め、この変化率で次回の検出結果を予想する。また本実施の形態では、起動後の最初の予想を可能にするために、予めダミーの検出値（ダミーの測定結果）を用意している。そして測定周期決定手段１９は、予想濃度範囲決定手段１７が決定した濃度範囲の上限濃度が高くなるほど、二酸化炭素センサ７を検出動作可能状態にする測定周期を短くするように、測定周期を定める。

予想濃度範囲決定手段１７における２段階以上の濃度範囲の定め方は、室内の二酸化炭素濃度の上昇傾向をある程度判定することが可能なように定めるのが好ましい。本実施の形態では、ＮＦ規格に適合させるために、後述する高濃度判定手段２１で判定する「高濃度」を０．９±０．１％のある値（この値が高濃度）と定めている。そのため、予想濃度範囲決定手段１７は、０．９±０．１％のある値が最も高い濃度範囲に含まれるように、第１段階乃至第３段階の濃度範囲を定めている。具体的には、第１段階の濃度範囲（図３のＣＯ₂≦Ｄ１に対応）としてＣＯ₂≦０．６％を定めており、この第１の濃度範囲に対応して８±１分の範囲の周期（測定周期Ｔ１）を定めている。また第２段階の濃度範囲（図３のＤ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２に対応）として０．６＜ＣＯ₂＜０．７５％を定めており、この第２の濃度範囲に対応して２±０．５分の範囲の測定周期（Ｔ２）を定めている。さらに第３段階の濃度範囲（図３のＤ２≦ＣＯ₂に対向）として０．７５≦ＣＯ₂％を定めており、この第３の濃度範囲に対応して１０±２秒の範囲の測定周期（Ｔ３）を定めている。このようにすると、必要以上に細かく濃度範囲の設定を多くすることなく、ＮＦ規格を満たすことができる。本実施の形態における第１乃至第３の濃度範囲は、安全な濃度範囲、安全ではあるが少し高い濃度範囲、危険な濃度範囲を意味するものとして定められている。

本実施の形態では、決定された濃度範囲の上限濃度が低い場合には、測定周期が長くなる。これによって予想される次回の二酸化炭素濃度が低い場合には、二酸化炭素濃度の測定周期が長くなる。予想される次回の二酸化炭素濃度が低いときには、二酸化炭素濃度が危険な値に達する可能性がほとんどないため、測定周期を長くしても問題はない。そして測定周期を長くすると、一次電池の電荷の消耗は少なくなる。これに対して濃度範囲の上限濃度が高い場合には、測定周期が短くなる。すなわち予想される次回の二酸化炭素濃度が高くなると、二酸化炭素濃度が危険な値に達する可能性が高くなるので、一次電池の消耗は早くなるが、測定周期を短くして、安全性を確保している。

図３のフローチャートにおいては、ステップＳＴ１、ＳＴ２及びＳＴ７において、初回の二酸化炭素濃度の測定値に基づいて、最初の濃度範囲を定めている。図３には記載していないが、ステップＳＴ２及びＳＴ７では、前述のように、ダミーの最初の測定値に基づいて二酸化炭素濃度が第１乃至第３の濃度範囲のどの濃度範囲に入るのかを決定している。ステップＳＴ２で第１の濃度範囲に入ると判断された場合には、ステップＳＴ３で測定周期をＴ１と定め、Ｔ１計数後に、ステップＳＴ４へと進む。ステップＳＴ４では、測定周期Ｔ１経過後に二酸化炭素濃度を測定し、次回の予想される二酸化炭素濃度を演算する。そしてステップＳＴ５及びステップＳＴ６で、次回の予想される二酸化炭素濃度が、第１の濃度範囲（ＣＯ₂≦Ｄ１）に留まるのか、第２の濃度範囲（Ｄ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２）に入るのか、それとも第３の濃度範囲（Ｄ２≦ＣＯ₂）に入るのかが決定される。次回の予想される二酸化炭素濃度が、第１の濃度範囲（ＣＯ₂≦Ｄ１）に留まる場合には、測定周期はＴ１のままで変わらない。また次回の予想される二酸化炭素濃度が、第２の濃度範囲（Ｄ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２）に入る場合には、後述するステップＳＴ８へと進む。さらに次回の予想される二酸化炭素濃度が、第３の濃度範囲（Ｄ２≦ＣＯ₂）に入る場合には、後述するステップＳＴ１３へと進む。

初回の測定またはその後の測定で、二酸化炭素濃度の濃度範囲が第２の濃度範囲（Ｄ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２）に入ると判断された場合には、ステップＳＴ８で測定周期がＴ２と決定される。そしてステップＳＴ８でＴ２計数後に、ステップＳＴ９へと進む。ステップＳＴ９では、測定周期Ｔ２経過後に二酸化炭素濃度を測定し、次回の予想される二酸化炭素濃度を演算する。そしてステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１で、次回の予想される二酸化炭素濃度が、第２の濃度範囲（Ｄ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２）に留まるのか、第３の濃度範囲（Ｄ２≦ＣＯ₂）に入るのか、それとも第１の濃度範囲（ＣＯ₂≦Ｄ１）に入るのかが決定される。次回の予想される二酸化炭素濃度が、第２の濃度範囲（Ｄ１＜ＣＯ₂＜Ｄ２）に留まる場合には、測定周期はＴ２のままで変わらない。また次回の予想される二酸化炭素濃度が、第３の濃度範囲（Ｄ２≦ＣＯ₂）に入る場合には、後述するステップＳＴ１３へと進む。さらに次回の予想される二酸化炭素濃度が、第１の濃度範囲（ＣＯ₂≦Ｄ１）に入ることがｐ回連続して測定された場合には、ステップＳＴ１２からステップＳＴ３へと戻る。すなわち本実施の形態では、第２の濃度範囲から第１の濃度範囲に移行する場合には、１回の二酸化炭素濃度の低下の検出では、濃度範囲の移行を行わない。したがって測定周期を長くする場合には、より慎重な判断が行われることになるので、安全性を十分に確保することができる。好ましくはｐの値は、２以上６以下の数である。

ここまでが予想濃度範囲決定手段１７と測定周期決定手段１９における動作である。図１に戻って、測定周期が最も短い測定周期（Ｔ３）になると、高濃度判定手段２１は、予想濃度範囲決定手段１７を非動作状態とする。その上で、高濃度判定手段２１は、二酸化炭素濃度検出手段１５が検出する二酸化炭素濃度に基づいて、室内の二酸化炭素濃度が連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めたｑ回（ｑは２以上の整数）に達したときに高濃度判定信号を出力する。ここで「高濃度」とは、予め定める危険な二酸化炭素の濃度である。本実施の形態では、ＮＦ規格に適合するように「高濃度」の値を、０．９±０．１％の範囲のある値としている。本実施の形態では、高濃度判定手段２１において、予想される次回の二酸化炭素濃度を用いずに、実測の（リアルタイムの）二酸化炭素濃度測定値を用いて判断を行う。ただし、室内の二酸化炭素の状況は、室内にいる人間の動作によって変動することが経験によって判っている。そのため高濃度判定手段２１は、二酸化炭素濃度検出手段１５が検出する二酸化炭素濃度が、一度高濃度以上になったとしても、そのことだけで高濃度判定信号は出力しない。本実施の形態の高濃度判定手段２１は、室内の二酸化炭素濃度が連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めたｑ回（ｑは２以上６以下の整数）に達したときに高濃度判定信号を出力する。そして高濃度判定信号が出力されると、アラーム信号発生手段２３はアラーム信号を消火装置５に出力する。

また本実施の形態の高濃度判定手段２１は、室内の二酸化炭素濃度が、最も高い濃度範囲よりも下位の濃度範囲内の所定の濃度以下であることを、予め定めたｒ回（ｒは２以上６以下の整数）連続して決定すると、濃度範囲が下位の濃度範囲に入ったものと判定して、予想濃度範囲決定手段１７を動作状態にする機能を有している。その結果、二酸化炭素濃度が高濃度領域（第３の濃度範囲）に入っている場合であっても、二酸化炭素濃度がｒ回連続して、第３の濃度範囲よりも下位の濃度範囲内の所定の濃度以下になった場合には、濃度範囲が下位の濃度範囲に入ったものと判定して、再度予想濃度範囲決定手段１７を動作状態にする。その結果、環境が改善されたことを確実に確認した後に、測定周期を再度長くすることができるので、安全性を低下させることなく、一次電池９の消耗を抑制することができる。

なお測定周期が最も短くなった場合（Ｔ３になった場合）でも、そのことで二酸化炭素濃度が直ちに危険な濃度（高濃度）に達するわけではない。しかし高濃度に向かって、二酸化炭素濃度が増加していることを事前に知らせることができるのが好ましい。そこで本実施の形態では、注意信号発生手段２５を設けている。注意信号発生手段２５は、測定周期が最も短くなった場合において、室内の二酸化炭素濃度が最も高い濃度範囲内において高濃度よりも低い予め定めた濃度以上（具体的には０．８％）になったときに、室内の二酸化炭素濃度が高濃度に近づいていることを示す注意信号を発生する。そして注意信号発生手段２５は、その後室内の二酸化炭素濃度が高濃度よりも低く且つ予め定めた濃度より低い濃度であることを、予め定めた複数回連続して検出すると注意信号の発生を停止する。なお本実施例では、予め定めた複数回は、前述のｒ回（ｒは２以上６以下の整数）と同じであるが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、注意信号の発生に基づいて、ブザーを鳴らして、使用者に注意を喚起するようにしている。

本実施の形態における、上記高濃度判定手段２１から注意警報発生手段２７は、図３のステップＳＴ１３〜ＳＴ２２で実現されている。初回の測定またはその後の測定で、二酸化炭素濃度の濃度範囲が第３の濃度範囲（Ｄ２≦ＣＯ₂）に入ると判断された場合には、ステップＳＴ１３で測定周期がＴ３と決定される。そしてステップＳＴ１４でＴ３を計数後に、ステップＳＴ１５へと進む。ステップＳＴ１５では、測定周期Ｔ３経過後の二酸化炭素濃度が高濃度Ｄ３（本実施の形態では０．９％）以上であるか否かが判定される。そして二酸化炭素濃度が高濃度Ｄ３以上である場合には、ステップＳＴ１６へと進む。ステップＳＴ１６では、二酸化炭素濃度が連続してｑ回、高濃度Ｄ３以上になった場合に、ステップＳＴ１７へと進んでアラーム信号が発生する。ステップＳＴ１５で二酸化炭素濃度が高濃度Ｄ３より低いことが判定された場合には、ステップＳＴ１８へと進む。ステップＳＴ１８では二酸化炭素濃度が第２の濃度範囲以下の濃度であるか、第３の濃度範囲内の濃度であるかが判定される。第３の濃度範囲内である場合には、ステップＳＴ２１へと進んで、二酸化炭素濃度が高濃度よりも低い予め定めた濃度Ｄ０（本実施の形態では０．８％）以上であるか否かの判定が行われる。そしてステップＳＴ２１で、二酸化炭素濃度が予め定めた濃度Ｄ０（本実施の形態では０．８％）以上であることが判定されるとステップＳＴ２２へと進んで注意警報が発生させられる。そうでない場合には、ステップＳＴ１３へと戻る。またそしてステップＳＴ１９で、二酸化炭素濃度が第２の濃度範囲以下の濃度であることが連続してｒ回測定された場合には、ステップＳＴ２０へと進んで、もし注意警報が出力されていれば、注意警報が停止される。

図４は、本実施の形態の動作の一例における二酸化炭素濃度の変化と時間の経過との関係を説明のために一部を誇張して描いたグラフである。図４に示すＴ１〜Ｔ３の期間は、それぞれ測定周期がＴ１、Ｔ２またはＴ３となる期間を示すものである。なお図４に示したＴ１〜Ｔ３の期間は、説明のためのものであって、以前に燃焼装置が稼動していなかった場合には、通常、測定周期がＴ１になる期間がかなり長く、測定周期がＴ２及びＴ３になる期間は、それほど長くならない場合が多い。図４の例のように、本発明は、測定周期がＴ３になった以降において二酸化炭素濃度が変動する場合に、特に有効に働く。

次に図２に戻って初期診断モードについて説明する。初期診断モードでは、図３に示した通常モードが開始される前に、通常モードを実行できる状況にあるか否かの診断が行われる。初期診断モードが実施される時間は、例えば３０〜９０秒程度である。したがってこの程度の時間であれば、燃焼装置が燃焼動作を行ったとしても、大きな事故につながることはない。初期診断モードで通常モードを実行できない状況を診断すると、アラーム信号を発生する。まずステップＳＴ１０２では、ｎ回測定した一次電池の電圧（バッテリ電圧）がすべて予め定めた電圧以下であるか否かの判定が実施される。これは、一次電池が寿命に近づいている場合には、一次電池の電圧低下により、二酸化炭素の検出が行えない事態が発生するためである。このような場合には、二酸化炭素濃度の判定が行えないことにより発生する事故を防止するために、本実施の形態ではアラーム信号を発生するようにしている。そこで本実施の形態では、図１に示すように、一次電池電圧検出回路２９を設けている。一次電池電圧検出回路２９は、起動時における所定期間内に、一次電池９の電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧が予め定めた電圧以下であることを予め定めた複数回数（ｎ回：ｎは２以上の整数）連続して検出すると、アラーム信号発生手段２３を駆動してアラーム信号を発生させる機能を有している（図２のステップＳＴ１０２及びＳＴ２０３で実現）。

また図２のステップＳＴ１０４及びＳＴ１０５は、起動時に室内の二酸化炭素濃度が、すでに高濃度になっている場合に、アラーム信号を出力するためのステップである。これらのステップを実施するために、起動時高濃度判定手段を設けるのが好ましい。本実施の形態では、起動時において、高濃度判定手段２１が起動時高濃度判定手段を構成する。起動時高濃度判定手段は、起動時における所定期間内において、二酸化炭素濃度検出手段１５が検出する二酸化炭素濃度に基づいて、室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数（ｎ回）連続して、所定の高濃度以上になったか否かを判定する機能を有している。そしてアラーム信号発生手段２３は、起動時高濃度判定手段が室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数連続して、所定の高濃度以上になったことを判定するアラーム信号を発生する。このようにすれば、機器の使用開始時の最初から室内の二酸化炭素濃度が所定の高濃度になっている場合に、燃焼機器の運転を継続する事態が発生するのを確実に防止できる。

図２においてステップＳＴ１０６で初期診断モードが終了し、通常診断モードが開始されると、ステップＳＴ１０７で図３に示した通常モードが開始される。そしてステップＳＴ１０８で運転の終了が検出されると終了する。

上記実施の形態では、初期診断モードを実行しているが、初期診断モードを実行せずに、通常モードだけで動作するようにしてもよいのは勿論である。また上記実施の形態では、高濃度判定手段２１により起動時高濃度判定手段を構成しているが、起動時高濃度判定手段を別個に設けてもよいのは勿論である。

また上記実施の態様は、ＮＦ規格を満たすためものであるので、他の規格を満足するために、上記実施の形態の濃度範囲の範囲を変えたり、測定周期を変えたり、所定の高濃度の値を変えることは当然にして行うことができるものである。

また上記実施の形態は、石油燃焼器に本発明の二酸化炭素濃度判定回路を適用したものであるが、他の用途にも本発明の二酸化炭素濃度判定回路を適用できるのは勿論である。

本発明によれば、二酸化炭素濃度が低いうちは、測定周期を長くするので、一次電池の消耗を抑制できる利点が得られる。また本発明によれば、次回測定されることが予想される予想二酸化炭素濃度を基準にして、測定周期を決定するため、実際の二酸化炭素濃度が危険な濃度領域に入る前に、測定周期を短くすることができる。したがって、一次電池の消耗を抑えるために、測定周期を可変にした場合であっても、安全性が低下することはないという利点が得られる。さらに本発明では、二酸化炭素濃度が危険な濃度範囲に入った後には、実際に測定した二酸化炭素濃度に基づいて、連続する複数回の測定値が所定の高濃度以上になる場合に限って、高濃度に達したと判定するため、判定精度を高めることができる利点が得られる。

Claims (8)

1. 一次電池を含む電源と、
   前記一次電池を含む電源を動作電源として動作する二酸化炭素センサと、
   前記二酸化炭素センサを所定の測定周期で検出動作可能状態にして、前記二酸化炭素センサの出力に基づいて室内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段と、
   前記二酸化炭素濃度検出手段の出力に基づいて、次回の測定で検出されることが予想される予想二酸化炭素濃度が、予め定めた２段階以上の濃度範囲のいずれの濃度範囲に入るかを演算により決定する予想濃度範囲決定手段と、
   前記予想濃度範囲決定手段が決定した前記濃度範囲の上限濃度が高くなるほど、前記二酸化炭素センサを検出動作可能状態にする前記測定周期を短くするように、前記測定周期を定める測定周期決定手段と、
   前記測定周期が最も短い測定周期になると、前記予想濃度範囲決定手段を非動作状態として、前記二酸化炭素濃度検出手段が検出する前記二酸化炭素濃度に基づいて、前記室内の二酸化炭素濃度が最も高い前記濃度範囲内において連続して所定の高濃度以上になった回数が、予め定めたｑ回（ｑは２以上６以下の整数）に達したときに高濃度判定信号を出力する高濃度判定手段と、
   前記高濃度判定手段が、前記高濃度判定信号を出力すると、アラーム信号を発生するアラーム信号発生手段とを備えていることを特徴とする二酸化炭素濃度判定回路。
2. 前記予想濃度範囲決定手段は、
   前記予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも上位の濃度範囲に入ることを１回決定すると、前記予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも上位の濃度範囲に入ると決定する機能と、
   前記予想二酸化炭素濃度が現状の濃度範囲よりも下位の濃度範囲に入ることを、予め定めたｐ回（ｐは２以上６以下の整数）連続して決定すると、前記予想二酸化炭素濃度が前記現状の濃度範囲から前記下位の濃度範囲に入ることを決定する機能とを有している請求項１に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
3. 前記高濃度判定手段は、前記室内の二酸化炭素濃度が、最も高い前記濃度範囲よりも下位の濃度範囲内の所定の濃度以下であることを、予め定めたｒ回（ｒは２以上６以下の整数）連続して決定すると、前記濃度範囲が下位の濃度範囲に入ったものと判定して、前記予想濃度範囲決定手段を動作状態にする機能を有している請求項１または２に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
4. 前記測定周期が最も短くなると、前記室内の二酸化炭素濃度が最も高い前記濃度範囲内において前記高濃度よりも低い予め定めた濃度以上になったときに、前記室内の二酸化炭素濃度が前記高濃度に近づいていることを示す注意信号を発生し、その後前記室内の二酸化炭素濃度が前記予め定めた濃度より低い濃度であることを予め定めた複数回連続して検出すると前記注意信号の発生を停止する注意信号発生手段を更に備えている請求項１に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
5. 起動時における所定期間内に、前記一次電池の電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧が予め定めた電圧以下であることを予め定めた複数回数連続して検出すると、前記アラーム信号発生手段を駆動してアラーム信号を発生させる一次電池電圧検出回路を更に備えている請求項１に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
6. 前記起動時における所定期間内、前記二酸化炭素濃度検出手段が検出する前記二酸化炭素濃度に基づいて、前記室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数連続して、前記所定の高濃度以上になったか否かを判定する起動時高濃度判定手段を更に備え、
   前記アラーム信号発生手段は、前記起動時高濃度判定手段が前記室内の二酸化炭素濃度が予め定めた複数回数連続して、前記所定の高濃度以上になったことを判定すると前記アラーム信号を発生することを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
7. 前記高濃度判定手段には、前記高濃度が０．９±０．１％と定められており、
   前記予想濃度範囲決定手段は、０．９±０．１％が最も高い濃度範囲に含まれるように定められた第１段階乃至第３段階の濃度範囲を有しており、
   前記測定周期決定手段は、第１段階の濃度範囲に対応して８±１分の前記測定周期を定め、前記第２段階の濃度範囲に対応して２±０．５分の前記測定周期を定め、前記第３段階の濃度範囲に対応して１０±２秒の前記測定周期を定めるように構成されている請求項１に記載の二酸化炭素濃度判定回路。
8. 室内設置型燃焼装置に実装されて、前記アラーム信号が、前記燃焼装置に設けられた消火装置に消火動作を指令する信号として用いられる請求項１に記載の二酸化炭素濃度判定回路。

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