WO2012105423A1 - 電池式ガス警報器、その制御装置 - Google Patents

Abstract

　警報レベルである第１基準濃度よりも低い閾値である第２基準濃度を設け、ガス濃度が第２基準濃度以下の場合には（Ｓ３，ＮＯ）センサ駆動周期は４５秒であるが、第２基準濃度を超えた場合には（Ｓ３，ＹＥＳ）センサ駆動周期を短周期（２０秒）に設定する。

Description

電池式ガス警報器、その制御装置

　本発明は、ガス器具やガス配管から漏れた都市ガスやＬＰガスなどの可燃性ガスを検知して警報を発するガス漏れ警報器に係わり、特に電池を電源とする電池式ガス警報器に関する。

　ガス器具やガス配管からのガス漏れを検知し、音声やブザーなどで警報を発し、ガス使用者にガス漏れを知らせるガス警報器が知られている。

　ガス警報器は、ガスセンサなどのガス検知素子により検知対象ガスを検出し、検知対象ガスのガス濃度が所定のガス濃度を超えている場合、警報音や警報表示により警報を行うようになっている。

　ガス警報器においては、都市ガスやＬＰガスなどの検知対象ガスを検知するためにガスセンサが用いられている。ガスセンサは、例えばヒータ抵抗とセンサ抵抗を有する。センサ抵抗は、検知対象ガスとの反応によりその抵抗値が変化する。ヒータ抵抗によって加熱した状態でセンサ抵抗の抵抗値を測定することで、ガス検知を行っている。例えば、ガスセンサのヒータ抵抗に電圧を印加してヒータ温度をたとえば４００℃などの所定温度に加熱した状態にして、上記センサ抵抗の抵抗値（実際にはこの抵抗値を示す電圧等）の変化を測定することにより、ガス検知を行っている。

　ガスセンサのヒータ温度を所定温度にする駆動方法には、直流電圧を印加する方法やパルス的に電圧を印加する方法があるが、特に電池で駆動する電池式ガス警報器では、消費電力を低減するために所定の駆動周期でヒータをパルス通電する方法が行われている（特許文献１、特許文献２）。

　図８にパルス通電によるセンサ駆動の一例を示す。センサ駆動周期４５秒毎に１００ｍｓ間だけガスセンサにパルス通電を行い、パルス通電の最終タイミングでガス検知を行っている。省電力のために、パルス通電時間（ガスセンサへの電圧印加時間；本例では１００ｍｓ）を短くして短時間でガス検出ができるようにしているとともに、駆動周期を長くして省電力でセンサ駆動が行えるようにしている。

　ガス警報器は、高濃度（１２５００ｐｐｍ）のガス中試験では、ガス漏れ発生から６０秒以内に当該ガス漏れ発生を検知して警報を発する必要がある（特許文献３）。

　これに対して、上述したように、電池駆動式のガス警報器では、省電力のために所定の駆動周期でパルス通電する方法が行われている。しかし、これは所定の駆動周期タイミングのみでのガス検知となっており、随時ガス検知を行っていないため、６０秒以内でガスを検知して警報を発することが困難になっている。

　また、コードレス化による取付性向上や機器小型化などの理由から、電池駆動によるガス警報器が望まれているが、検知対象ガスを検出するにあたりガスセンサのヒータ温度を４００℃程度にしなければならず大きな電力が必要となっている。このため、ガス警報器の有効期限である５年間を電池で駆動できるように省電力でセンサ駆動を行うことが課題となっている。
特開１９９９－２４８６５９号公報 特開２００３－６７８６７号公報 特開２０１０－８６１９９号公報

　上述したように、電池式のガス警報器では、所定の駆動周期タイミングでのみガス検知動作を行っており、随時の(常時の)ガス検知を行っていないため、急激なガス濃度上昇に対して、検知時間の遅れなく早期にガスを検知して警報を発することが、困難になっている。

　特許文献１，２は検知遅れを考慮しておらず、特許文献３では２０秒周期でのパルス駆動の例が記載されているが、電池消耗が非常に大きくなる。パルス通電の駆動周期を短くしてガス検知タイミングを多くすれば、上記課題は解決できるが、ガスセンサの通電時にはヒータの温度を４００℃程度に加熱するために大きな電力を必要としており電池消耗が非常に大きくなる（例えば、駆動周期４５秒を５秒周期にすると、ガスセンサで消費する電力は９倍に増加することになる）。

　従って、電池式ガス警報器においては、パルス通電の駆動周期をできるだけ長くしたいが、駆動周期を長くしすぎると、駆動周期以外のタイミングではガスの検知を行わないためにガスの検知が遅れてしまい、本来は早期に警報発報をしなければならないにも関わらず、警報が遅れ安全な状態での警報が行えない問題が発生してしまう。（例えば、駆動周期４５秒を９０秒周期にすれば、ガスセンサで消費する電力は１／２になるが、ガスの検知を９０秒毎にしか行わないので、９０秒の間にガス濃度が大きく上昇した場合、本来検知したいガス濃度を大きく超えてからのガス検知となる可能性もあり、安全上の不安が発生することになる。）
　また、周囲のガス濃度を検知するためのガスセンサ内部のガス濃度は、警報器本体の構造やガスセンサ構造、雑ガスを除去するために設けられているフィルタ構成などに影響を受けて、即時に周囲ガス濃度と同一とはならず、周囲ガス濃度に遅れて徐々に周囲ガス濃度に近づくことになる。従って、センサの駆動周期のみではなく、警報器の構造によるガス濃度の検出遅れも考慮して駆動周期を決定しなければならない。

　本発明の課題は、電池を電源とする電池式ガス警報器において、省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ、検知対象ガスの検出遅れなく早期にガス漏れ警報を発することができる信頼性の高い電池式ガス警報器、その制御装置等を提供することにある。

　本発明のガス警報器は、検知対象ガスのガス濃度に応じて電気的特性が変化するガスセンサの出力に基づいてガス漏れ検知する、電池を電源とする電池式ガス警報器であって、以下の構成を有する。

　すなわち、任意の駆動周期でパルス通電することで前記ガスセンサを駆動する手段であって通常時は第１の駆動周期で前記ガスセンサを駆動するセンサ駆動手段と、該駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいてガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、該算出したガス濃度が所定の第１閾値を超えたときに警報を行う警報手段とを有する。

　更に、前記ガス濃度算出手段が算出したガス濃度が、前記第１閾値よりも低い閾値である第２閾値を超えたか否かを判定し、ガス濃度が該第２閾値を超えた場合には前記センサ駆動手段に前記第１の駆動周期よりも短い第２の駆動周期で前記ガスセンサを駆動させる駆動周期変更手段を有する。

　上記本発明のガス警報器では、通常時は比較的長い駆動周期（第１の駆動周期）でガスセンサを駆動して周囲ガスの検知を行っており、ガス濃度が第１閾値より低い閾値である第２閾値を超えた場合に、センサ駆動周期を短くして（第２の駆動周期）周囲ガスの検知を行うようにしている。このため、省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ、急激なガス濃度上昇に対しても検知遅れなく早期にガス漏れ警報を発することができる。

本発明によるガス警報器の一実施形態の構成図である。 一実施形態におけるセンサ駆動のタイムチャート図である。 一実施形態によるセンサ駆動周期を判定する処理フローチャート図である。 ガス濃度と経過時間との関係を示す図である。 一実施形態によるガス濃度と経過時間との関係を示す図である。 ガス濃度が緩やかに増加する場合におけるセンサ駆動のタイムチャート図である。 Ｓ１０，Ｓ１１を実行しない変形例におけるセンサ駆動のタイムチャート図である。 従来の電池式ガス警報器のセンサ駆動タイミングを説明する図である。

　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

　図１は、本発明によるガス警報器の実施形態の構成図である。

　図示のガス警報器１０は、ガス器具やガス配管から漏れた都市ガスやＬＰガスなどの可燃性ガスを検知して警報を発するガス漏れ警報器であって、特に電池を電源とする電池式ガス警報器である。

　図示の例のガス警報器１０は、ガスセンサ１１、制御回路部１２、警報部１３、周囲温度検出部１４、電池部１５等と、更に負荷抵抗Ｒ、トランジスタスイッチＳＷ１、トランジスタスイッチＳＷ２等から成る図示の回路を有している。尚、以下、トランジスタスイッチＳＷ１，トランジスタスイッチＳＷ２は、省略して、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２と記すものとする。

　検知対象ガスを検出するガスセンサ１１は、ガス濃度を検出するためのセンサ抵抗１１ａと、これを加熱するためのヒータ抵抗１１ｂとを備える。既に従来で説明したように、センサ抵抗１１ａは周囲ガスの濃度に応じた抵抗値となるものであり、上記所定の駆動周期で行うガス漏れ検出処理の際には、ヒータ抵抗１１ｂを例えば４００℃等に加熱して、センサ抵抗１１ａの抵抗値（抵抗値に相当する電圧値等）を測定することになる。尚、検知対象ガスは、都市ガスであってもよいしＬＰガスであってもよいし、他のガスであってもよいが、当然、検知対象ガスの種類に応じたガスセンサを用いることになる。

　電池部１５は、本例では３ボルトの電源を供給し、図１に示す回路全体の電力を供給する。すなわち、電池部１５からの電圧を、ガスセンサ１１内のヒータ抵抗１１ｂとセンサ抵抗１１ａ、負荷抵抗Ｒ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２等からなるガス検出手段であるセンサ系回路に供給する。また、制御回路部１２にも電池部１５から電力供給している。

　制御回路部１２は、ガス警報器１０全体の動作を制御するマイコン（ＣＰＵ等）であり、不図示の内蔵メモリに予め記憶されているアプリケーションプログラムを実行することにより、上記制御の処理や、後述する図３に示すフローチャートの処理等を実行する。

　制御回路部１２は、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、入力端子ＡＤ１，ＡＤ２等の各端子を有している。出力端子ＯＵＴ１はスイッチＳＷ１のベースに接続しており、出力端子ＯＵＴ１からの出力信号によってスイッチＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦ制御する。出力端子ＯＵＴ２はスイッチＳＷ２のベースに接続しており、出力端子ＯＵＴ２からの出力信号によってスイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦ制御する。尚、入力端子ＡＤ１，ＡＤ２を、特に、ＡＤ変換入力端子ＡＤ１、ＡＤ２等と呼ぶ場合もあり、その理由は後述する。

　上記所定の駆動周期で行うガス漏れ検出処理の際には、制御回路部１２は、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からの出力信号によってスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオンすることで、ガスセンサ１１（そのヒータ抵抗１１ｂ、センサ抵抗１１ａ）、負荷抵抗Ｒからなるセンサ系回路に電力供給させて動作させる。

　尚、図示の通り、スイッチＳＷ２とセンサ抵抗１１ａと負荷抵抗Ｒとが直列に接続して成る直列回路と、スイッチＳＷ１とヒータ抵抗１１ｂとが直列に接続してなる直列回路とが、並列に設けられている。各直列回路には上記電池部１５による電源電圧（３Ｖ）が印加される。

　また、センサ抵抗１１ａと負荷抵抗Ｒとの間の電圧値Ｖ１が、ＡＤ（アナログ－ディジタル）変換入力端子ＡＤ１を介して、制御回路部１２に入力している。負荷抵抗Ｒの抵抗値は任意でよいが固定であり、センサ抵抗１１ａの抵抗値が変化すると、電圧値Ｖ１が変化することになる。つまり、電圧値Ｖ１はセンサ抵抗１１ａの抵抗値に相当するものである。

　このように制御回路部１２は、入力端子ＡＤ１を介してガスセンサ１１のセンサ出力（電圧値Ｖ１；センサ抵抗１１ａの抵抗値）を検出し、例えばセンサ出力が所定のガス濃度（後述する第１基準濃度（警報レベル））に対応する値を超えたか否かを判定することにより、ガス漏れ検出を行う。この事自体は従来と略同様であると考えてよいが、本例では更に第１基準濃度よりも低い閾値である第２基準濃度が設定されており、これを用いてセンサ駆動周期の変更等の処理も行う。詳しくは後述する。

　尚、ＡＤ変換入力端子ＡＤ１，ＡＤ２には、入力端子だけでなく、入力端子に入力されるアナログ信号（電圧値Ｖ１等）をディジタル値に変換する機能（ＡＤ（アナログ－ディジタル）コンバータ）も含まれているものとする。よって、制御回路部１２は、入力端子ＡＤ１を介して、電圧値Ｖ１のディジタル値を入力することになる。

　警報部１３は、警報音出力部１３ａ、警報表示部１３ｂ、外部警報出力部１３ｃを備える。警報音出力部１３ａは、警報音等の音を発する部分であり、例えばスピーカやブザーなどで構成される。警報音出力部１３ａは、制御回路部１２からの制御に基づいて、音声メッセージや電子音でガス漏れ状態を報知する。警報表示部１３ｂは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等で構成されており、制御回路部１２は警報時には、ＬＥＤを点滅や点灯させて警報状態をＬＥＤで表示させて、ガス漏れ状態を報知する。また、制御回路部１２は、警報時には外部警報出力部１３ｃを介してガスメータや集中監視盤等の外部機器へ、警報信号の出力を行うようにしてもよい。

　尚、周囲温度検出部１４は、本発明には関係ないので詳細な説明は省略するが、ＡＤ変換入力端子ＡＤ２を介して周囲温度値を制御回路部１２に入力し、制御回路部１２に周囲温度に基づくガス濃度の温度補正計算などを実施させる為の構成である。

　ここで、本実施形態によるセンサ駆動について、図２のタイムチャートを用いて説明する。

　制御回路部１２は、センサ駆動周期Ｔａ、センサ駆動時間（上記パルス通電時間に相当）Ｔｂで、ガスセンサ１１を駆動することで、周期Ｔａ毎のガス検知を行う。本手法では、このセンサ駆動周期Ｔａが一時的に変更される場合がある。詳しくは後述する。

　本実施形態では、通常時は、一例として例えば、センサ駆動周期Ｔａ＝４５秒、センサ駆動時間Ｔｂ＝１００ｍｓ（ミリ秒）で、ガスセンサ１１を駆動するものとする。具体的には制御回路部１２の内部タイマ（不図示）による制御に基づいてセンサ駆動周期Ｔａ毎に以下の動作を実行する。

　上記センサ駆動周期Ｔａによるセンサ駆動タイミングになる毎に、制御回路部１２は、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からの出力信号によってスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２をオンすることで、ガスセンサ１１内のヒータ抵抗１１ｂとセンサ抵抗１１ａに電源電圧を印加する。ヒータ抵抗１１ｂは電源電圧を印加することで例えば４００℃等に加熱される。

　制御回路部１２は、上記センサ駆動タイミングから１００ｍｓ経過すると（例えば内部タイマで１００ｍｓ経過を判定）、ＡＤ１端子からガスセンサ出力電圧Ｖ１を読み込みする。制御回路部１２は、読み込んだセンサ出力電圧Ｖ１をガス濃度に換算し、このガス濃度を所定の閾値（警報レベル）と比較することで、所定のガス濃度を超えているか否かの判定を行う。

　尚、センサ出力電圧Ｖ１をガス濃度に換算する処理自体は、既存の一般的なものであり、ここでは特に説明しない。更に、上記換算したガス濃度（測定したガス濃度）を所定の警報レベルと比較する処理自体も既存技術であるが、本手法では更に別の閾値を追加している。つまり、従来では閾値が１種類であったのに対して、本手法では２種類の閾値を設けている。

　すなわち、本手法では、図２に示すように、第１基準濃度（第１の閾値）、第２基準濃度（第２の閾値）の２種類の閾値を設けている。第１基準濃度は、例えば、上記警報レベルに相当するものと考えてもよく、上記換算したガス濃度（測定したガス濃度）が第１基準濃度を超えた場合には、ガス漏れ警報を発することになる。一方、第２基準濃度は、第１基準濃度よりも低い閾値である（第１基準濃度＞第２基準濃度）。ガス漏れが発生した場合（特にガス濃度が濃い場合）、上記測定ガス濃度は、基本的には、まず第２の閾値を超え、その後に第１の閾値を超えることになる。

　そして、本手法では、測定ガス濃度が第２の閾値を超えた場合には(且つ第１の閾値は超えていない場合には)、センサ駆動周期Ｔａを変更する。これは、上記通常時のセンサ駆動周期（＝４５秒）よりも短くするように変更し、本例では例えばＴａ＝２０秒とするが、当然、この例に限らない。その後、測定ガス濃度が第１の閾値を超えた場合には、従来と同様、上記警報部１３を制御してガス漏れ報知動作を行う。

　ここで、図２の「ガス濃度」欄には、上記第１基準濃度、第２基準濃度、測定ガス濃度の具体例を示している。そして、「センサ駆動」欄、「警報表示」欄には、「ガス濃度」欄の例に応じたセンサ駆動タイミング、報知・発報タイミングを示している。

　図２に示す例では、初回から３回目までのガス検知では、測定ガス濃度は第２基準濃度（第２の閾値）を超えていないため、周囲にガスがない状態であると判定し警報は行わず、センサ駆動周期Ｔａも４５秒のままで継続される。

　４回目のガス検知では、測定ガス濃度が第２基準濃度を超えているため、周囲にガスがある状態であると判定し、センサ駆動周期Ｔａを短くする（本例では通常の４５秒周期から２０秒周期に変更する）。また、このとき、測定ガス濃度は、警報レベル濃度である第１基準濃度を超えていないのでガス漏れ警報は行わない。

　センサ駆動周期Ｔａが変更（短周期に）されたことで、５回目のガス検知は、４回目のガス検知から２０秒後に実施されるが、“測定ガス濃度は第２基準濃度を超えているが第１基準濃度以下であり、且つ、検知回数（＝２回目）が所定回数（５回）未満である”ため、センサ駆動周期Ｔａ＝２０秒が継続される。尚、検知回数が所定回数（５回）以上となった場合の処理については、後に説明する。

　但し、上記“検知回数が所定回数未満である”という条件は、必ずしも必須の条件ではない。よって、例えば、上記“測定ガス濃度は第２基準濃度を超えているが第１基準濃度以下である”条件が満たされる限りは、検知回数に関係なくセンサ駆動周期Ｔａ＝２０秒が継続されるようにしてもよい。

　さらに、６回目のガス検知では、測定ガス濃度が上昇して警報レベル濃度である第１基準濃度を超えているので、音声によるガス漏れ警報発報やＬＥＤ表示による警報表示を行う。また、ガス漏れ警報を行うと、目的である早期ガス検知は満足されるので、センサ駆動周期Ｔａを通常の４５秒周期に復帰してその後のガス検知を継続して行う（７回目以降のガス検知）。但し、これも必ずしも必須の条件ではない。よって、例えば、警報発報や警報表示等を行った後も、４５秒周期に復帰せずに、センサ駆動周期Ｔａ＝２０秒が継続されるようにしてもよい。

　上述したように、本例のガス警報器１０は、通常時は比較的長周期の検知動作(例えば４５秒周期動作)により省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ、急激なガス濃度上昇に対しても比較的短周期の検知動作（例えば２０秒周期動作）に変更することで検知遅れなく早期にガス漏れ検知できるようになり、信頼性の高いガス警報器を提供することができる。

　また、図２のタイムチャートには示していないが、下記のように動作させてもよい。

　すなわち、基本的には上記のように測定ガス濃度が第２基準濃度を超えた後には２０秒周期で本処理（ガス漏れ判定）を実行するが、所定回数（本例では５回）連続して「第２基準濃度＜測定したガス濃度＜第１基準濃度」（図３のステップＳ２がＮＯでステップＳ３がＹＥＳ）となった場合には、センサ駆動周期Ｔａを通常の４５秒周期に復帰させることが望ましい。すなわち、この様な場合、つまり周囲にガスがある状態となってから所定時間経過しても第１基準濃度を超えない場合には、ガス濃度の上昇は緩やかであり緊急性はないと判断できるため、２０秒周期でのセンサ駆動周期をやめて通常のセンサ駆動周期である４５秒周期に戻し、以って無駄な電力消費を抑制する。

　尚、上記所定回数や比較的短周期のセンサ駆動周期の値は、検出したいガス濃度変化により適宜最適な値に決定されるものであり、上記の値（５回や２０秒）に限定されるものではない。

　図３は、一実施形態によるセンサ駆動の駆動周期を決定する処理のフローチャート図である。このフローチャート図の処理は、図１の制御回路部１２（マイコン等）によって、Ｔａ周期でセンサ駆動を実行する毎に繰り返し行われるものであって、例えばセンサパルス駆動の最終タイミング（１００ｍｓ経過時等）に実施される。また、駆動するセンサは、当然、上記ガスセンサ１１である。

　まず、図１の制御回路部１２は、その不図示の内部タイマによる制御に基づいて、センサ駆動周期Ｔａでセンサ駆動時間Ｔｂずつのセンサ駆動を行い、センサ駆動の終了時にＡＤ変換入力端子ＡＤ１を介してガスセンサ１１のセンサ出力電圧Ｖ１を読み込む。制御回路部１２は、読み込んだセンサ出力電圧Ｖ１に基づいてガス濃度を算出する（ステップＳ１）。尚、上記の通り本例では通常時のＴａは４５秒であり、またＴｂは常に１００msである。

　次に、算出した現在のガス濃度（測定ガス濃度）が、警報レベル濃度である第１基準濃度（第１の閾値）を超えているか否か（測定ガス濃度＞第１基準濃度？）を判定する（ステップＳ２）。

　測定ガス濃度が第１基準濃度を超えている場合は（ステップＳ２，ＹＥＳ）、短周期検知カウンタ値を強制的に‘５’とし（ステップＳ１０）、さらに、センサ駆動周期Ｔａを通常の周期（本例では４５秒）として（ステップＳ１１）、所定の警報処理（ステップＳ１２）を行い、本処理を終了する。尚、ステップＳ１２は上述した警報部１３による警報処理である。

　ここで、本手法では、「第２基準濃度＜測定したガス濃度＜第１基準濃度」の状態のときには通常の駆動周期（本例では４５秒）よりも短い駆動周期（本例では２０秒）でセンサ駆動を行うが、短周期検知カウンタとは、２０秒周期のセンサ駆動の回数をカウントするカウンタである。このカウント値が所定値（本例では‘５’）以上となった場合には、センサ駆動周期Ｔａを、短周期（２０秒）から通常の駆動周期（４５秒）に戻す（後述するステップＳ４がＹＥＳでＳ９）。

　但し、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えた場合には、現在のカウント値に関係なく強制的に短周期検知カウンタを‘５’とする。これによって、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えた場合には、短周期でのセンサ駆動を止めるようにしている。これは、図３の例では、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えた後には、例えば多少の変動等によって再び「第２基準濃度＜測定したガス濃度＜第１基準濃度」の状態になっても、後述するステップＳ４の判定がＹＥＳとなることから、通常の駆動周期（４５秒）が維持されるものである。但し、この例に限るものではない。

　この様に、本例では、短周期でのセンサ駆動の回数を出来るだけ減らすようにすることで、消費電流の増加を最小限に抑えつつ、早期にガス漏れの警報を発することができるようにする。

　一方、測定ガス濃度が第１基準濃度以下である場合には（ステップＳ２，ＮＯ）、続いて、測定ガス濃度が、第１基準濃度より低い閾値である第２基準濃度（第２の閾値）を超えているか否か（測定ガス濃度＞第２基準濃度？）を判定する（ステップＳ３）。

　測定ガス濃度が第２基準濃度以下であれば（ステップＳ３，ＮＯ）、周囲にガスが無いと判定して、短周期検知カウンタをクリアし（カウンタ値を初期値＝１とする）（ステップＳ８）、センサ駆動周期Ｔａを通常駆動の４５秒にセットして（ステップＳ９）、更に、警報無し状態として（警報中であれば警報解除して）（ステップＳ７）、本処理を終了する。

　また、測定ガス濃度が、第１基準濃度以下であり、かつ、第２基準濃度を超えている場合は（Ｓ２がＮＯでＳ３がＹＥＳ）、まず、短周期検知カウンタが５回以上となっているかを判定する（ステップＳ４）。

　短周期検知カウンタが５回以上となっている場合には（ステップＳ４，ＹＥＳ）、すなわち短周期（２０秒）でのセンサ駆動回数が所定回数に達した場合には、、センサ駆動周期Ｔａを通常駆動の４５秒周期に戻す（ステップＳ９）。これは、既に述べた理由により、既に必要な短周期での検知回数が終了しているためである。

　一方、短周期検知カウンタが５回未満の場合には（ステップＳ４，ＮＯ）、センサ駆動周期を２０秒にセットし（既に２０秒の場合はそのままとする；短周期での検知を継続する）（ステップＳ５）、短周期検知カウンタをカウントアップして（ステップＳ６）、上記ステップＳ７の処理を行って、本処理を終了する。

　以上説明したようにして、本実施形態では、ガス漏れの疑いがある状況になったら（測定ガス濃度＞第２基準濃度になったら）通常のセンサ駆動周期（４５秒）よりも短いセンサ駆動周期（２０秒）に切り替えて、通常時よりも早いセンサ駆動間隔でガス検知を行うようにするため、省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ、ガス濃度が急激に増加する場合でも検出遅れが生じることなく早期にガス漏れを検知して警報を発することができるようになる。

　特に「高濃度（１２５００ｐｐｍ）のガス中試験において、ガス漏れを６０秒以内に検知して警報を発する」という要求を、省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ実現させることができる（後に図４、図５を参照して説明する）。

　また、本実施形態では、上記Ｓ１０とＳ１１あるいはＳ４とＳ９の処理によって、短周期（２０秒）のセンサ駆動の回数に制約を掛けて、無駄な電力消費を抑制することができる。すなわち、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えた後には（警報を発した後には）、センサ駆動周期Ｔａを通常駆動の４５秒周期に戻すことで、無駄な電力消費を抑制することができる。あるいは、短周期（２０秒）でセンサ駆動を行う状態になってから、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えないまま駆動回数（検知回数）が所定回数に達した場合には、センサ駆動周期Ｔａを、短周期（２０秒）から通常の駆動周期（４５秒）に戻すことで、無駄な電力消費を抑制することができる。

　次に、図４、図５を参照しながら、本実施例で動作させたときの一例を示す。

　図４は、高濃度（１２５００ｐｐｍ）のガス中に従来のガス警報器を曝したときのガスセンサ１１内のガス濃度変化と基準濃度との関係を表している。図５は本例のガス警報器１０の場合のガス濃度変化（図４と同じ）と２つの基準濃度との関係を表している。

　ガスセンサ１１内のガス濃度は、警報器１０本体のセンサ室構造やガスセンサ構造、雑ガスを除去するためのフィルタなどの影響により、すぐには周囲のガス濃度と同一にならず、徐々に周囲のガス濃度に近づくことになる。高濃度ガス中にガス警報器１０を入れると、図示の通り、ガスセンサ１１内のガス濃度が徐々に上昇して、周囲のガス濃度に近づくことになる。尚、高濃度ガス中にガス警報器１０を入れた時点を、ガス漏れ発生時点と見做すことができる。

　尚、本例では、図示の通り、ガス漏れ発生から３４秒経過時点でガスセンサ１１内のガス濃度（つまり、計測されるガス濃度）が、第１基準濃度（警報レベル）を超えるものとする。

　上記のような条件で急激にガス濃度が上昇する場合には、１分以内にガス漏れ警報を発する必要がある。しかし、通常の４５秒周期でのセンサ駆動のみの場合では、センサ駆動タイミングによっては、ガス漏れ発生時から１分以内にガス漏れ警報を発することができないことがある。具体的には、図４のＴ２の区間にセンサ駆動タイミングとなった場合には、１分以内にガス漏れ警報を発することができない。以下、詳細に説明する。

　まず、通常のセンサ駆動周期（＝４５秒）で、図４のＴ１の区間内（０～１５秒）にセンサ駆動タイミングとなった場合を考えると、Ｔ１区間では、第１基準濃度を超えていないためガス漏れ警報は行わない。そして、センサ駆動周期は４５秒周期であるので次のセンサ駆動タイミングは今回の駆動時から４５秒後となり、図４のＴ４区間内（４５～６０秒）に次のセンサ駆動タイミングとなる。Ｔ４区間では、ガス濃度は第１基準濃度を超えているため、ガス漏れ警報を発する。従って、通常のセンサ駆動周期（４５秒）の場合でもＴ１区間内にセンサ駆動タイミングがあれば、次の駆動タイミングはガス漏れ発生時点から６０秒以内となり次の駆動タイミングで第１基準濃度を超えたガス濃度を検出することができるため、１分以内でガス漏れ警報を発することができる。

　次に、通常のセンサ駆動周期（＝４５秒）で、図４のＴ３の区間内（３４～４５秒）にセンサ駆動タイミングとなった場合を考えると、このタイミングでのガス検知では、ガスセンサ１１内のガス濃度は既に第１基準濃度を超えており、ガス漏れ警報を即時に発することができる。

　最後に、通常のセンサ駆動周期（＝４５秒）で、図４のＴ２の区間内（１５～３４秒）にセンサ駆動タイミングとなった場合を考えると、そのときのガス濃度は第１基準濃度を超えておらず、従ってガス漏れ警報は行われない。そして、そのままセンサ駆動周期４５秒とすると、次のセンサ駆動タイミングは、Ｔ５（６０～７９秒）となり、図示の例では約６０００ｐｐｍを超えており（当然、ガス濃度は既に第１基準濃度を超えており）、ガス漏れ警報を発することになるが、これはガス漏れ発生から６０秒経過後にガス漏れ警報を発することになり、１分以内に警報を発するという要求を満足できない。

　一方、上記条件を本例のガス警報器１０に適用すると、図５に示すようにどの様な場合でも１分以内にガス漏れ警報を行えるようになる。尚、本例のガス警報器１０の場合も、上記Ｔ１やＴ３の区間内にセンサ駆動タイミングとなった場合には、当然、従来と同様に１分以内でガス漏れ警報を発することができる。そして、本例のガス警報器１０の場合には、更に、上記Ｔ２の区間内にセンサ駆動タイミングとなった場合でも、１分以内にガス漏れ警報を発することができる。

　尚、図５に示す例では、計測されるガス濃度変化は図４の例と同じであり、警報レベル（第１基準濃度）も図４の例と同じである。そして、本手法のガス警報器１０では、警報レベル（第１基準濃度）よりも低い閾値（第２基準濃度）も設定されており、図５に示す例ではガス漏れ発生から１５秒経過時点（Ｔ２区間の始まり）で計測ガス濃度が第２基準濃度を超えている。

　以下、図５に示す例に沿って上記Ｔ２の区間内にセンサ駆動タイミングとなった場合について説明する。

　まず、従来と同様に通常のセンサ駆動周期（＝４５秒）でＴ２区間内にセンサ駆動タイミングとなった場合、計測ガス濃度は第２基準濃度を超えているので、ここでセンサ駆動周期が上記通常周期（４５秒周期）から短周期（２０秒周期）に変更される。検出周期（駆動周期）が２０秒となるため、次のセンサ駆動タイミングは図５のＴ６区間内（３５～５４秒）となる。よって、次のセンサ駆動タイミングでは、測定ガス濃度が第１基準濃度を超えているので、１分以内でのガス漏れ警報を行うことができる。

　上述したように、本例のガス警報器１０のセンサ駆動方法では、通常時は４５秒周期であり、余分な電力を消費することなくガスセンサの駆動ができるため、電池使用量を低減することができる。そして、ガス漏れの可能性がある場合（第２基準濃度を超えた場合）のみ、通常の駆動周期（４５秒周期）から短い駆動周期（２０秒周期）に切り替えを行い、通常よりも早いセンサ駆動間隔でガス検知を行うようにする。この様にするため、消費電流の増加を最小限に抑えつつ、早期にガス漏れの警報を発することができる。特に１分以内にガス漏れ警報を発することが要求される状態において、電力消費を抑えつつ１分以内に確実にガス漏れ警報を発することができるようになり、信頼性の高い警報器の提供が可能となる。

　尚、図４、図５のメタンガス濃度と経過時間の関係は一例であり、警報器本体のセンサ室構造やガスセンサ構造、ガスセンサのフィルタ種類などによりガス濃度と経過時間との関係は異なるものであり、通常よりも短い駆動周期の時間や短周期駆動の回数は、これらの関係により設計者等が適宜に決定するものである。

　ここで、図６に、ガス濃度が緩やかに増加する場合におけるセンサ駆動のタイムチャート図を示す。

　図示の通り、この場合には、計測ガス濃度が第２基準濃度を超えてから５回計測しても（短周期検知カウンタ≧５となっても）第１基準濃度を超えていないので、４５秒周期に戻り、その後、第１基準濃度を超えた時点で警報を発することになる。尚、上記のように６０秒以内のガス漏れ検知は、高濃度（１２５００ｐｐｍ）のガス中試験における条件であり、図６のような例（ガス濃度が緩やかに増加する）では関係ない。よって、図６の例では６０秒以内のガス漏れ検知が行えていないが、特に問題はない。

　また、図７は、Ｓ１０，Ｓ１１を実行しない変形例におけるセンサ駆動のタイムチャート図である。

　すなわち、図３に示す処理例は、一例であり、この例に限らない。例えば、Ｓ１０，Ｓ１１を実行しないようにしてもよい。この場合、Ｓ１０，Ｓ１１の代わりに、Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ９と同じ処理を実行する。つまり、第１基準濃度を超えたら直ちに４５秒周期に戻るのではなく、計測ガス濃度が第２基準濃度を超えてから所定回数分（短周期検知カウンタ＝５）、短周期（２０秒）駆動するようにしてもよい。換言すれば、第２基準濃度を超えた場合には、その後に第１基準濃度を超えたか否かに関係なく必ず、所定の複数回分（短周期検知カウンタ＝５）、短周期（２０秒）駆動するようにしてもよい。

　以上、変形例として一例を示したが、他の変形例であってもよい。何れにしても、本発明は、上述した図１～図５に示す一実施形態に限定されるものではない。

　このように本発明の警報器は、通常時ではガス検出の為のパルス通電の駆動周期を長くして電池使用量を低減しつつ、検出対象ガスのガス濃度が、警報レベル未満の所定の濃度（第２基準濃度）を超えた場合に、センサ駆動周期を短くして早期のガス検出を実現させる。尚、センサ駆動周期を短くするのは、所定の複数回までとするようにしてもよい。また、ガス濃度が警報レベルを超えた場合には直ちにセンサ駆動周期を元に戻すようにしてもよい。このようにすることにより、消費電流の増加を最小限に抑えつつ、早期にガス漏れの警報を発することができる。

　急激なガス濃度変化に対して検知遅れすることなく、所定のガス濃度において、警報を発することができるようになり、信頼性の高いガス警報器を提供することができる。

　余分な電力を消費することなく、ガスセンサの駆動ができるため、電池使用量を低減することができ、電池本数の削減によるコスト抑制や機器の小型化・軽量化が可能となる。

　尚、上記制御回路部１２が上記アプリケーションプログラム等を実行することにより、本例のガス警報器１０は、以下に記す各種機能部を備えるものと言うこともできる。

　すなわち、検知対象ガスのガス濃度に応じて電気的特性が変化するガスセンサの出力に基づいてガス漏れ検知する、電池を電源とする電池式ガス警報器である上記ガス警報器１０は、以下の各種機能部を備える。

　すなわち、まず、任意の駆動周期でパルス通電することでガスセンサを駆動する機能部であって、通常時は第１の駆動周期でガスセンサを駆動するセンサ駆動機能部を有する。

　また、該センサ駆動時のガスセンサの出力に基づいてガス濃度を算出するガス濃度算出機能部と、該算出したガス濃度が所定の第１閾値を超えたときに警報を行う警報機能部とを有する。

　更に、ガス濃度算出機能部が算出したガス濃度（測定ガス濃度）が、第１閾値よりも低い閾値である第２閾値を超えたか否かを判定し、測定ガス濃度が該第２閾値を超えた場合にはセンサ駆動機能部に第１の駆動周期よりも短い第２の駆動周期でガスセンサを駆動させる駆動周期変更機能部を有する。

　また、例えば、上記駆動周期変更機能部は、第２の駆動周期でのガスセンサの駆動回数が予め設定される所定回数に達した場合、または測定ガス濃度が第１閾値を超える前に第２の駆動周期でのガスセンサの駆動回数が予め設定される所定回数に達した場合には、センサ駆動機能部のセンサ駆動周期を第１の駆動周期に戻すようにしてもよい。

　また、例えば、上記駆動周期変更機能部は、測定ガス濃度が第１閾値を超えた場合には、センサ駆動機能部の駆動周期を第１の駆動周期に戻すようにしてもよい。

　本発明の電池式ガス警報器、その制御装置等によれば、電池を電源とする電池式ガス警報器において、省電力化を実現して電池消耗を抑えつつ、急激なガス濃度上昇に対しても検知遅れなく早期にガス漏れ警報を発することができる。
 

Claims (4)

1. 　検知対象ガスのガス濃度に応じて電気的特性が変化するガスセンサの出力に基づいてガス漏れ検知する、電池を電源とする電池式ガス警報器であって、
   　任意の駆動周期でパルス通電することで前記ガスセンサを駆動する手段であって、通常時は第１の駆動周期で前記ガスセンサを駆動するセンサ駆動手段と、
   　該駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいてガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、
   　該算出したガス濃度が所定の第１閾値を超えたときに警報を行う警報手段と、
   　前記ガス濃度算出手段が算出したガス濃度が、前記第１閾値よりも低い閾値である第２閾値を超えたか否かを判定し、ガス濃度が該第２閾値を超えた場合には前記センサ駆動手段に前記第１の駆動周期よりも短い第２の駆動周期で前記ガスセンサを駆動させる駆動周期変更手段と、
   　と有することを特徴とする電池式ガス警報器。
2. 　前記駆動周期変更手段は、前記第２の駆動周期での前記ガスセンサの駆動回数が予め設定される所定回数に達した場合、または前記算出したガス濃度が前記第１閾値を超える前に前記第２の駆動周期での前記ガスセンサの駆動回数が予め設定される所定回数に達した場合には、前記センサ駆動手段の駆動周期を前記第１の駆動周期に戻すことを特徴とする請求項１記載の電池式ガス警報器。
3. 　前記駆動周期変更手段は、前記算出したガス濃度が前記第１閾値を超えた場合には、前記センサ駆動手段の駆動周期を前記第１の駆動周期に戻すことを特徴とする請求項１記載の電池式ガス警報器。
4. 　検知対象ガスのガス濃度に応じて電気的特性が変化するガスセンサの出力に基づいてガス漏れ検知する、電池を電源とする電池式ガス警報器における制御装置であって、
   　任意の駆動周期でパルス通電することで前記ガスセンサを駆動する手段であって、通常時は第１の駆動周期で前記ガスセンサを駆動するセンサ駆動手段と、
   　該駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいてガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、
   　該算出したガス濃度が所定の第１閾値を超えたときに警報を行わせる警報制御手段と、
   　前記ガス濃度算出手段が算出したガス濃度が、前記第１閾値よりも低い閾値である第２閾値を超えたか否かを判定し、ガス濃度が該第２閾値を超えた場合には前記センサ駆動手段に前記第１の駆動周期よりも短い第２の駆動周期で前記ガスセンサを駆動させる駆動周期変更手段と、
   　と有することを特徴とする電池式ガス警報器における制御装置。
    

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