JP6454978B2 - 電池式ガス警報器、その制御装置 - Google Patents
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Description
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値(閾値)を超えたら、警報音や警報表示により警報を行うようになっている。
図示の一例では、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(センサ抵抗値の測定)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)を短くしているとともに、駆動周期を長くしている(45秒)。
・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;
・該センサ駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいて、前記ガスセンサの抵抗値を求めるセンサ抵抗値算出手段;
・前回の前記センサ駆動時に前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値を、前回値として記憶している前回値記憶手段;
・今回、前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値である今回値と、前記前回値とに基づいて、ガス濃度上昇か否かを判定する判定手段;
該判定手段によってガス濃度上昇と判定された場合、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。
図1は、本例のガス警報器の構成図である。
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。
ここで、本例によるセンサ駆動について、以下、図2のタイムチャートを用いて説明する。
ここで、図2の「ガス濃度」欄には、上記警報基準濃度、測定ガス濃度の具体例を示している。そして、図2の「センサ抵抗値」欄、「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抵抗値、センサ駆動周期とパルス通電時間、報知・発報タイミングを示している。
以下、図2に示す具体例を用いて更に説明する。
尚、以下の5回目以降の説明は、後述するフローチャート図の処理例に準ずるものとする。すなわち、測定ガス濃度が警報基準濃度を越えたか否かを判定し、越えた場合にはガス漏れ警報を発報すると共に、センサ駆動周期Taを通常周期(本例では45秒)に戻すものとする。また、測定ガス濃度が警報基準濃度を越えない状態のまま、センサ駆動周期Taを短周期(本例では20秒周期)として実行されるガス検知処理の回数が、所定回数(本例では5回)に達した場合には、センサ駆動周期Taを通常周期(本例では45秒)に戻すものとする。但し、これらの例に限らない。例えば上記“回数”の代わりに経過時間を用いても良い。つまり、短周期駆動開始から所定時間経過しても測定ガス濃度が警報基準濃度を越えない場合には、センサ駆動周期Taを通常周期に戻すようにしてもよい。
図2の例において、5回目のガス検知処理(N(1))は、上述したように4回目のガス検知処理(N(0))の際にセンサ駆動周期Taが短周期(本例では20秒周期)に変更されたことで、4回目のガス検知から20秒後に実施される。そして、図2に示す例では、このとき、測定ガス濃度は警報基準濃度以下であるので、ガス漏れ警報は発しない。また、短周期でのガス検知処理回数(=1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。
図3は、本例のガス漏れ検知処理のフローチャート図である。
そして、制御回路部12は、ステップS1において更に、上記読込んだ電圧V1から、測定ガス濃度を算出すると共にセンサ抵抗値を求める。通常は、上記100ms経過時のセンサ出力(電圧V1)を用いて測定ガス濃度等を算出するが、上記延長する場合には上記200ms経過時のセンサ出力(電圧V1)を用いて測定ガス濃度等を算出する。
また、測定ガス濃度が警報基準濃度未満である場合(ステップS2,NO)、短周期動作中であるか否かを判定する(ステップS3)。短周期動作中フラグがONの場合には、短周期動作中であると判定する。
また、上記ステップS3の判定がYESの場合もしくは上記ステップS4の判定がYESの場合、換言すれば短周期動作中の場合もしくは短周期動作開始となった場合には、短周期検知カウンタを+1カウントアップする(ステップS6)。そのうえで、短周期検知カウンタのカウント値が所定値(本例では5回)以上となっているかを判定する(ステップS7)。
ここで、パルス通電時間を延長しているのは、上記電圧V1をより安定させて取得するためであり、特にガスが急激に増加したような場合においては、パルス通電時間が100ms程度では、センサ材料表面の負電荷吸着酸素の消費が十分ではなく、ガス濃度に対応したセンサ抵抗値まで低下しない場合があるためである。また、200msまで延長することで検知対象ガス以外の雑ガスの影響などを排除できるためである。
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。
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35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、警報基準濃度(警報レベル)を超えるものとする。
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500ppm以上となっている。一方、図6ではガス濃度500ppmのセンサ抵抗値は、ガスが殆ど無い状態(10ppm)のセンサ抵抗値と比べ約1/2となっている。
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。例えばステップS14,S15の処理を実行しないようにしてもよい。この場合、S14,S15の代わりに、S7,S12,S13と同じ処理を実行する。つまり、警報基準濃度を超えたら直ちに45秒周期に戻るのではなく、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、急激なガス濃度変化を検知した場合には、その後に警報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。
図8は、本例のガス警報器10の制御回路部12に相当する制御部40の機能ブロック図である。
センサ駆動部41は、任意の駆動周期でパルス通電することでガスセンサ31を駆動する機能部であって、通常時は第1の駆動周期(例えば45秒)でガスセンサ31を駆動する。
前回値記憶部43は、前回のセンサ駆動時に上記センサ抵抗値算出部42によって求められた上記センサ抵抗値を、前回値として記憶している。
警報部47は、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。なお、ガス濃度算出部46を設けず、センサ抵抗値が所定の第1閾値を超えたときに、判定部44の判定に基づいて、警報部47が所定の警報動作を行うこともできる。
また、センサ駆動部41は、任意の駆動周期毎に、通常時は所定の第一通電時間分、パルス通電を行い、所定の条件に該当する場合には該第一通電時間より長い第二通電時間分、パルス通電を行うようにしてもよい。
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、今回駆動時のセンサ抵抗値と前回駆動時のセンサ抵抗値とに基づいて、一時的に短周期駆動するか否かを判定する。例えば、今回値と前回値とに基づくセンサ抵抗値の変化が、所定の値より大きい場合(つまり、ガス濃度が急激に上昇した場合)に、センサ駆動周期を短くして(第2駆動周期)周囲ガスの検知を行うようにする。これによって、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。
11 ガスセンサ
11a センサ抵抗
11b ヒータ抵抗
12 制御回路部
13 警報部
13a 警報音出力部
13b 警報表示部
13c 外部警報出力部
14 周囲温度検出部
15 電池部
R 負荷抵抗
SW1 トランジスタスイッチ
SW2 トランジスタスイッチ
31 ガスセンサ
31a センサ素子
31b ヒータ抵抗
40 制御部
41 センサ駆動部
42 センサ抵抗値算出部
43 前回値記憶部
44 判定部
45 駆動周期変更部
46 ガス濃度算出部
47 警報部
Claims (9)
- 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センサ駆動手段であって、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、
該センサ駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいて、前記ガスセンサの抵抗値を求めるセンサ抵抗値算出手段と、
前回の前記センサ駆動時に前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値を、前回値として記憶している前回値記憶手段と、
今回、前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値である今回値と、前記前回値とに基づいて、ガス濃度上昇か否かを判定する判定手段と、
該判定手段によってガス濃度上昇と判定された場合、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、
を有し、
前記判定手段は、前記今回値と前記前回値との比と所定の閾値とに基づいて、ガス濃度上昇か否かを判定することを特徴とする電池式ガス警報器。 - 前記駆動周期変更手段は、前記第2の駆動周期で前記ガスセンサを駆動する回数が、予め設定される所定回数に達した場合、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。
- 前記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、
を更に有することを特徴とする請求項1記載の電池式ガス警報器。 - 前記センサ駆動時の前記センサ抵抗値が所定の第1閾値を超えたときに警報を行う警報手段を更に有することを特徴とする請求項1記載の電池式ガス警報器。
- 前記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更に有し、
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2記載の電池式ガス警報器。 - 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3記載の電池式ガス警報器。
- 前記センサ駆動手段は、前記任意の駆動周期毎に、通常時は所定の第一通電時間分、前記パルス通電を行い、所定の条件に該当する場合には該第一通電時間より長い第二通電時間分、前記パルス通電を行うことを特徴とする請求項1記載の電池式ガス警報器。
- 前記センサ駆動手段は、前記第2の駆動周期で駆動しているときには、前記第二通電時間で前記パルス通電を行うことを特徴とする請求項7記載の電池式ガス警報器。
- 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センサ駆動手段であって、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、
該センサ駆動時の前記ガスセンサの出力に基づいて、前記ガスセンサの抵抗値を求めるセンサ抵抗値算出手段と、
前回の前記センサ駆動時に前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値である前回値と、今回、前記センサ抵抗値算出手段によって求められた前記センサ抵抗値である今回値とに基づいて、ガス濃度上昇か否かを判定する判定手段と、
該判定手段によってガス濃度上昇と判定された場合、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を有し、
前記判定手段は、前記今回値と前記前回値との比と所定の閾値とに基づいて、ガス濃度上昇か否かを判定することを特徴とする電池式ガス警報器の制御装置。
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