(57)【要約】【課題】小形な構成で電池電圧の低下をより正確に検出することのできる警報器を得る。【解決手段】状態検出部としての熱検知部４０及び煙検知部５０と、制御部１１と、集積回路１０とを備え、電池１を電源とする警報器において、所定の基準電圧が印加される基準電圧入力部及び電池電圧が印加される電源電圧入力部を有し、印加された電圧を検出する電圧検出回路１５と、電圧検出回路１５を、基準電圧を印加する基準電圧供給部２００又は電池１に選択的に接続する検出電圧切替スイッチ２０と、基準電圧が印加されたときの電圧検出回路１５の検出値を、異常判定閾値としてＥＥＰ−ＲＯＭ２に記憶させる閾値設定部１１２と、電池電圧が印加されたときの電圧検出回路１５の検出値と、異常判定閾値とに基づいて、異常の有無を判定する電池切れ判定部１１３と、を備え、少なくとも電圧検出回路１５は集積回路１０に含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理現象に基づく状態変化を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の出力信号に基づいて警報を出力させる制御部と、
集積回路と、を備え、電池を電源とする警報器において、
所定の基準電圧が印加される基準電圧入力部及び電池電圧が印加される電源電圧入力部を有し、印加された電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部を、前記基準電圧を印加する基準電圧供給部又は電池に選択的に接続する切替部と、
基準電圧が印加されたときの前記電圧検出部の検出値を、異常判定閾値として記憶部に記憶させる閾値設定部と、
電池電圧が印加されたときの前記電圧検出部の検出値と、前記異常判定閾値とに基づいて、異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、
少なくとも前記電圧検出部は前記集積回路に含まれる
ことを特徴とする警報器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を電源とする警報器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅用火災警報器（以下、住警器と称する）は、火災発生時に電池切れで機能が発揮できないということがないように、所定の電池残量以下になると、電池あるいは住警器自体を交換すべきことを報知する機能が設けられている。
この機能を実現するために、住警器には電池の電圧を測定する機構が設けられてきた。具体的には、例えば、電池の電圧を検出してマイコンに内蔵したＡＤ変換器によりＡＤ変換することで、電池の電圧を測定していた。ここで、マイコンは自身の基準電圧（Ｖｒｅｆ）以上の電圧を測定することができないという制限があるので、測定電圧をＶｒｅｆより小さくして測定する必要がある。このため、例えば、精度のよい同じ抵抗値の抵抗を直列接続した中点の電圧（この場合、測定電圧の二分の一になる）を検出し、これをＡＤ変換していた。しかし、電圧の検出に用いる抵抗には個々に許容誤差があり、また、ＡＤ変換器にも個々に変換誤差がある。したがって、同じ電圧が印加された場合でも、電圧の測定結果には住警器の個体毎に差異が生じることがある。
このように電圧の測定結果に誤差が生じうるため、電池切れの判定を行うための閾値を予め設定する際には、ある程度余裕を持った値としておく必要があった。このため、住警器の電池残量の無駄が生じることがあった。
【０００３】
また、「住宅用火災警報器の製造時における完成段階において、各住宅用火災警報器の共通の電池電圧の低下を示す標準電圧を、電池の電圧に代えて電池電圧検出回路の検出端子に印加し、その出力を当該住宅用火災警報器固有の低下基準値として記憶部に記憶させる」技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２３３４７号公報（第５頁、第６頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術によれば、住警器ごとに閾値を決定するので、各住警器が有する電圧の検出誤差にかかわらず、より正確に電池切れを判定することができる。しかし、電池電圧検出回路の部品点数が多いため、回路の大型化や製造コストの高額化につながっていた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小形な構成で電池電圧の低下をより正確に検出することのできる警報器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る警報器は、物理現象に基づく状態変化を検出する状態検出部と、前記状態検出部の出力信号に基づいて警報を出力させる制御部と、集積回路と、を備え、電池を電源とする警報器において、所定の基準電圧が印加される基準電圧入力部及び電池電圧が印加される電源電圧入力部を有し、印加された電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部を、前記基準電圧を印加する基準電圧供給部又は電池に選択的に接続する切替部と、基準電圧が印加されたときの前記電圧検出部の検出値を、異常判定閾値として記憶部に記憶させる閾値設定部と、電池電圧が印加されたときの前記電圧検出部の検出値と、前記異常判定閾値とに基づいて、異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、少なくとも前記電圧検出部は前記集積回路に含まれるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基準電圧供給部が接続される基準電圧入力端子及び電池が接続される電源入力端子を有し印加された電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部を基準電圧供給部又は電池に選択的に接続する切替部とを備えた。そして、所定の基準電圧が印加されたときの電圧検出部の検出値を、異常判定閾値として異常の有無を判定する。これにより、警報器の個体ごとに異常判定閾値を設定できるので、警報器が個体ごとに有する誤差に応じた異常判定閾値を得ることができ、高精度に異常の有無を判定できる。また、少なくとも電圧検出部が集積回路（ＡＳＩＣ）に含まれるよう構成したので、警報器の回路が小形化され、警報器をより小形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る火災警報器の機能ブロック図である。
【図２】実施の形態に係る電池切れ閾値設定処理を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る電池切れ判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態．
以下、本実施の形態では、電池で駆動される火災警報器に本発明を適用した場合を例に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る火災警報器１００の回路構成を示す機能ブロック図である。
図１において、火災警報器１００は、電池１と、ＥＥＰ−ＲＯＭ２と、点検スイッチ３と、集積回路１０と、検出電圧切替スイッチ２０と、熱検知部４０と、煙検知部５０と、警報音制御回路６０と、表示灯回路７０とを備える。また、火災警報器１００には、所定の電圧を印加する基準電圧供給部２００が接続可能になっている。
【００１１】
集積回路１０は、制御部であるＣＰＵ（以下、制御部１１と称する）と、定電圧回路１２と、リセット部１３と、発振部１４と、電圧検出回路１５とを含んでいる。
【００１２】
定電圧回路１２は、電池１の電源電圧を所定の定電圧電源（例えば、約２．３Ｖの電圧）として制御部１１等に供給する。
【００１３】
リセット部１３は、電源投入時に制御部１１をリセット状態にし、所定時間後にリセット状態を解除して動作可能な初期状態にさせる。また、制御部１１に印加される電圧が制御部１１の動作保証電圧より小さくなった場合に、制御部１１をリセット状態にする。
発振部１４は、制御部１１に対してクロック信号を供給する。
【００１４】
電圧検出回路１５は、印加される電圧を検出し、検出した電圧に応じた電圧検出信号を制御部１１に出力する。電圧検出回路１５の入力側は検出電圧切替スイッチ２０に接続されており、検出電圧切替スイッチ２０を介して所定の基準電圧供給部２００あるいは電池１に接続される。すなわち、電圧検出回路１５は、基準電圧供給部２００あるいは電池１により印加される電圧を検出することができるものである。
【００１５】
制御部１１は、火災警報器１００の全体的な制御を行うものであり、各内部回路からの信号を定期的に取り込み、その信号に応じた処理を行う。例えば、制御部１１が煙検知部５０の受光アンプ５３からの信号（火災検出信号）を取り込んだ場合、この火災検出信号に基づいて警報鳴動が必要か否かを判断する。制御部１１が火災検出信号を取り込み、警報鳴動が必要であると判断した場合には、制御部１１は警報鳴動の音声データを警報音制御回路６０に出力する。
さらに、制御部１１は、ＡＤ変換部１１１と、閾値設定部１１２と電池切れ判定部１１３とを備える。
【００１６】
ＡＤ変換部１１１は、電圧検出回路１５からの電圧検出信号を、電圧検出値（デジタル信号）に変換する。
閾値設定部１１２は、電池切れを示す所定の基準電圧を印加する基準電圧供給部２００により電圧を印加されたときの電圧検出回路１５の電圧検出値を、電池電圧の低下を検出するための閾値となる電圧（以下、電池切れ閾値と称する）としてＥＥＰ−ＲＯＭ２に格納する。
電池切れ判定部１１３は、電池１により電圧を印加されたときの電圧検出回路１５の電圧検出値と、ＥＥＰ−ＲＯＭ２に格納された電池切れ閾値とを比較し、電池１の電圧が電池切れ閾値以下となった場合に、電池１の電圧切れを検出する。なお、電池切れ判定部１１３は、本発明の異常判定部に相当する。
なお、図２の制御部１１、定電圧回路１２、リセット部１３、発振部１４、及び電圧検出回路１５は少なくとも集積回路（ＡＳＩＣ）１０に含めたので、回路が十分に小形化されている。
【００１７】
検出電圧切替スイッチ２０は、制御部１１により制御されて、電圧検出回路１５の入力側に接続する電圧供給源を切り替える。検出電圧切替スイッチ２０の一方の接点は基準電圧入力端子２１であり、基準電圧供給部２００に接続される。また、検出電圧切替スイッチ２０の他方の接点は電池電圧入力端子２２であり、電池１に接続される。すなわち、電圧検出回路１５は、検出電圧切替スイッチ２０により、基準電圧供給部２００と電池１のいずれかに選択的に接続される。
以上のような構成であるので、本発明の基準電圧入力部は、検出電圧切替スイッチ２０を基準電圧入力端子２１に接続した場合の電圧検出回路１５の入力端子に相当し、本発明の電源電圧入力部は、検出電圧切替スイッチ２０を電池電圧入力端子２２に接続した場合の電圧検出回路１５の入力端子に相当する。また、本発明の切替部は、制御部１１と検出電圧切替スイッチ２０に相当する。
【００１８】
ＥＥＰ−ＲＯＭ２は、制御部１１が実行するプログラムや各種データを格納する記憶部である。ＥＥＰ−ＲＯＭ２には、電池切れを検出するための閾値となる電圧である電池切れ閾値が記憶される。
【００１９】
点検スイッチ３は、居住者等のユーザによる押下操作を受け付け、点検機構を動作させるためのスイッチである。点検スイッチ３が押下されると、制御部１１は点検スイッチ３の押下信号を取り込み、そして点検スイッチ３の入力が確定したか否かを判断する。制御部１１が、点検スイッチ３の入力が確定したと判断した場合、制御部１１から警報音や表示灯などの動作に関する点検を開始させる信号が送信される。
【００２０】
熱検知部４０と煙検知部５０は、本発明の状態検出部に相当するものであり、物理現象に基づく状態変化を検出して検出内容に応じた信号を制御部１１に出力する。なお、状態検出部として、煙検知部５０と熱検知部４０のいずれか一方のみを設けてもよい。
熱検知部４０は、固定抵抗４１と、サーミスタ４２による温度センサで構成されている。固定抵抗４１とサーミスタ４２との間の中間電位が熱検知部４０の出力端子であり、その出力端子を介して温度検出信号を制御部１１に送信している。サーミスタ４２は、環境温度に応じてその抵抗値が変動する温度特性を有する。補償用の固定抵抗４１によりサーミスタ４２の温度特性がリニア化されるため、出力端子には環境温度に応じた検出電圧（温度情報）が入力される。
【００２１】
煙検知部５０は、発光素子である赤外ＬＥＤ５４と、制御部１１からの発光制御パルスを受けたときに、赤外ＬＥＤ５４に電流パルスを供給する赤外ＬＥＤドライブ回路５１とを備えている。さらに煙検知部５０は、赤外ＬＥＤ５４から光学台内部に照射された光が煙粒子によって生じさせる散乱光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子（図示せず）を備えており、赤外ＬＥＤ５４の発光による散乱光を受光する。そして、フォトダイオード電流電圧変換回路５２（図１ではＰＤ［Ｉ−Ｖ］変換回路と記載）において、フォトダイオードで受光した散乱光の量に基づいて得られた電流を電圧に変換する。その電圧の出力レベルを、受光アンプ５３において所定のゲインで増幅し、制御部１１に送信する。
【００２２】
警報音制御回路６０は、ローパスフィルタを備えた音声用Ｄ／Ａ変換器６１（図１では音声用ＤＡＣ＆ＬＰＦと記載）と、発音部品としての音声アンプ６２及びスピーカ６３とで構成される。ローパスフィルタは、制御部１１から送信された音声データを、予めユーザが聴き取りやすい周波数帯域に調整する役割を果たす。
【００２３】
警報音制御回路６０において、制御部１１から入力された音声データ（デジタル信号）は、音声用Ｄ／Ａ変換器６１で音声信号（アナログ信号）に変換され、ローパスフィルタを介して出力される。そして、制御部１１から音量制御信号が音声アンプ６２に送信され、音声アンプ６２で音声信号（アナログ信号）の増幅度が調整される。スピーカ６３では、音声アンプ６２で増幅された音声信号が出力される。
【００２４】
表示灯回路７０は、火災警報器１００の状態を、確認灯ドライブ回路７１に接続されている赤色ＬＥＤ７２に表示させるものである。なお、火災警報器１００の状態として、正常に火災検出動作している場合（火災を検出しておらず、電池残量やセンサ機器等にも異常が無い状態）の他、電池残量の低下による異常や、センサの故障等の機器による異常が発生している場合、火災を検出して警報出力している場合等がある。赤色ＬＥＤ７２は、火災警報器１００の筐体に設けられている。なお、表示灯として赤色ＬＥＤ７２を用いているが、その種類や個数を特に限定するものではない。
【００２５】
基準電圧供給部２００は、検出電圧切替スイッチ２０を介して火災警報器１００に接続され、電池切れを示す所定の基準電圧を印加する。この電池切れを示す所定の基準電圧としては、火災警報器１００が火災検出と警報出力を行うことのできる程度の電圧値を設定する。
【００２６】
次に、火災警報器１００の火災検出動作について説明する。ここでは、煙を検出して火災発生の有無を判断する場合を例に説明する。
火災警報器１００は、電池１から供給される電源電圧を定電圧回路１２によって安定した所定の定電圧（例えば、約２．３Ｖの電圧）にし、制御部１１等に定電圧電源が供給される。火災警報器１００は、制御部１１が有するタイマ部が計時している所定の周期で火災監視動作及び異常監視動作を実行する。次に、制御部１１は、赤外ＬＥＤドライブ回路５１に発光制御パルスを供給し、所定のパルス幅及び所定の周期で赤外ＬＥＤ５４を発光させる。
【００２７】
煙検知部５０におけるフォトダイオードは、赤外ＬＥＤ５４の光路上には配置されておらず、赤外ＬＥＤ５４の光が直接フォトダイオードに到達することはない。しかし、火災等により発生した煙が、フォトダイオードと赤外ＬＥＤ５４との間に介在すると、煙の粒子により赤外ＬＥＤ５４の光が散乱され、その散乱された光をフォトダイオードが受光することになる。
【００２８】
上記の理由により、煙が発生していない場合は、フォトダイオードには赤外ＬＥＤ５４が発光した光がほとんど到達しない。つまり、受光アンプ５３で増幅された信号は、所定の基準値（火災発生レベル）未満になっているため、制御部１１からは、警報音制御回路６０及び表示灯回路７０を動作させる信号が出力されない。したがって、警報音制御回路６０では音声警報が鳴動せず、表示灯回路７０では赤色ＬＥＤ７２に火災が発生していることを表示させることはない。
【００２９】
煙が発生している場合には、赤外ＬＥＤ５４により発光された光が、煙の粒子により散乱され、その散乱した光がフォトダイオードに到達する。つまり、受光アンプ５３で増幅された信号は、所定の基準値以上になっているため、制御部１１は火災が発生していると判断し、警報音制御回路６０及び表示灯回路７０を動作させる信号を出力する。すると、警報音制御回路６０は警報音を鳴動させ、表示灯回路７０は赤色ＬＥＤ７２に火災表示させる。
【００３０】
制御部１１が火災の発生ではないと判断したときは、スリープモードの動作状態に復帰する。
【００３１】
次に、本願発明の主要部分である、電池１の電池切れを検出するための電池切れ閾値を設定する処理を説明する。電池切れ閾値の設定は、例えば火災警報器１００の組み立て完成時や監視対象領域への設置時など、電池切れ閾値の設定に影響を及ぼす部位の組み立てが終了した後に行う。電池切れ閾値の設定処理は、例えば火災警報器１００の製造者や設置者が、図示しないモード切替スイッチを操作するなどして、電池切れ閾値設定モードとする指示を制御部１１に与えることにより開始される。
【００３２】
図２は、電池切れ閾値設定処理を示すフローチャートである。
電池切れ閾値設定モードになると、まず、制御部１１は、検出電圧切替スイッチ２０に信号を出力して基準電圧入力端子２１側と電圧検出回路１５とを接続させる（Ｓ１）。
次に、基準電圧供給部２００により電池切れを示す所定の基準電圧が印加されると（Ｓ２）、電圧検出回路１５は検出した電圧に応じた電圧検出信号を制御部１１に出力する（Ｓ３）。
制御部１１のＡＤ変換部１１１は、電圧検出回路１５から出力された電圧検出信号をＡＤ変換して電圧検出値（デジタル信号）とする（Ｓ４）。そして、閾値設定部１１２は、この電圧検出値を電池切れ閾値としてＥＥＰ−ＲＯＭ２に格納させる（Ｓ５）。
【００３３】
一般に、電圧を検出する電圧検出回路１５に用いられる抵抗等の電子部品には、個体ごとに許容誤差がある。このため、たとえ同じ電圧が印加されたとしても、電圧検出回路１５から出力される電圧検出信号には個体ごとに多少の差異が生じうる。また、制御部１１のＡＤ変換部１１１にも、個体ごとに変換誤差がある。このため、たとえ同じ電圧検出信号が入力されたとしても、変換後のデジタル信号には個体ごとに多少の差異が生じうる。
しかし、本実施の形態に係る火災警報器１００では、実際に電池切れを示す電圧を印加されたときの電圧検出回路１５の電圧検出信号を、ＡＤ変換部１１１によってデジタル信号に変換して電池切れ閾値としてＥＥＰ−ＲＯＭ２に格納している。このため、各火災警報器１００の固有の差異に応じた電池切れ閾値を得ることができる。
【００３４】
次に、通常の火災監視時における火災警報器１００の電池切れ判定処理を説明する。電池切れ判定処理は、火災警報器１００が例えば居室等の監視対象領域に設置されて通常の火災監視を行っているときに、所定時間毎に行う処理である。
【００３５】
図３は、電池切れ判定処理を示すフローチャートである。
火災監視中において制御部１１は、電池切れ判定処理の実行タイミングになると、検出電圧切替スイッチ２０に信号を出力して電池電圧入力端子２２側と電圧検出回路１５とを接続させる（Ｓ１１）。これにより、電池１により電圧検出回路１５に対して電圧が印加される。
電圧検出回路１５は、検出した電圧に応じた電圧検出信号を制御部１１に出力する（Ｓ１２）。
制御部１１のＡＤ変換部１１１は、電圧検出回路１５から出力された電圧検出信号をＡＤ変換して電圧検出値（以下、電池電圧現在値と称する）とする（Ｓ１３）。
【００３６】
次に、電池切れ判定部１１３は、ＥＥＰ−ＲＯＭ２に格納されている電池切れ閾値を参照し（Ｓ１４）、電池切れ閾値と電池電圧現在値とを比較する（Ｓ１５）。そして、電池電圧現在値が電池切れ閾値以上であれば電池切れではないものとしてそのまま処理を終了する。
一方、ステップＳ１５において電池電圧現在値が電池切れ閾値未満であれば、電池切れ回数をカウントアップする（Ｓ１６）。そして、電池切れ回数が所定の確定回数に達しているか否か判断し（Ｓ１７）、達していなければ電池切れの判定を保留状態としてそのまま処理を終了する。
【００３７】
また、ステップＳ１７において電池切れ回数が確定回数に達していれば、電池切れ確定処理を行う（Ｓ１８）。すなわち、所定時間毎に行う電池切れ判定処理において電池切れと判定した回数（電池切れ回数）をカウントしておき、電池切れ回数が所定の確定回数に達したところで、電池切れであるとの判断を確定している。
電池切れ確定処理では、例えば、「ピ、電池切れです。」などの電池切れを報知するための警報音を出力する。具体的には、制御部１１が電池切れを報知するための音声データを音声用Ｄ／Ａ変換器６１に送信すると、音声用Ｄ／Ａ変換器６１において音声データが音声信号に変換され、音声信号が音声アンプ６２に入力される。次に、制御部１１が音声信号の出力音量を調整するための音量制御信号を音声アンプ６２に送信すると、音声アンプ６２で音声信号の増幅度が調整され、増幅度が調整された音声信号が、スピーカ６３から警報音として出力される。
【００３８】
以上のように本実施の形態に係る火災警報器１００によれば、電池切れ電圧を示す所定の基準電圧と電池１の電圧のいずれかが選択的に印加される電圧検出回路１５を備え、電池切れ電圧を示す所定の基準電圧が印加されたときの電圧検出回路１５の検出値をＡＤ変換して、電池切れを判定する際の電池切れ閾値として設定するようにした。火災警報器１００の個体毎に電池切れ閾値を設定できるので、電圧検出回路１５やＡＤ変換部１１１が個体毎に有する誤差に応じた電池切れ閾値を得ることができる。このため、高精度に電池切れの判断を行うことができ、電池１の残量の無駄を低減することができる。
【００３９】
また、電圧検出回路１５が集積回路（ＡＳＩＣ）に含まれるよう構成したので、火災警報器１００の回路が小形化され、火災警報器１００をより小形で安価に構成することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、電圧検出回路１５を含む集積回路１０が、制御部１１と、定電圧回路１２と、リセット部１３と、発振部１４とをも含む構成例を示したが、集積回路に制御部等を含まない構成としてもよい。また、電圧検出回路を含む集積回路に、電池切れ閾値を格納する記憶部や切替部を集積する構成としてもよい。
また、本実施の形態では、制御部１１が検出電圧切替スイッチ２０を制御して、電圧検出回路１５に基準電圧供給部２００又は電池１を選択的に接続する構成とした。しかし、電圧検出部に基準電圧供給部又は電池を選択的に接続する切替部の構成はこれに限定するものではない。例えば、切替部の切替先に受光アンプ５３やサーミスタ４２を加えてもよい。この場合、切替部は、各状態検出部が動作するタイミングに合わせて切替先を替える。そうすることで、ＡＤ変換器で、複数の検出信号を処理することができる。
【００４１】
また、上記説明では、煙検知部と熱検知部とを有する火災警報器を例に説明したが、熱検知部と煙検知部のいずれか一方を有する火災警報器や、ガス漏れなどその他の監視領域の異常を検出する警報器に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  電池、２  ＥＥＰ−ＲＯＭ、３  点検スイッチ、１０  集積回路、１１  制御部、１２  定電圧回路、１３  リセット部、１４  発振部、１５  電圧検出回路、２０  検出電圧切替スイッチ、２１  基準電圧入力端子、２２  電池電圧入力端子、４０  熱検知部、４１  固定抵抗、４２  サーミスタ、５０  煙検知部、５１  赤外ＬＥＤドライブ回路、５２  フォトダイオード電流電圧変換回路、５３  受光アンプ、５４  赤外ＬＥＤ、６０  警報音制御回路、６１  音声用Ｄ／Ａ変換器、６２  音声アンプ、６３  スピーカ、７０  表示灯回路、７１  確認灯ドライブ回路、７２  赤色ＬＥＤ、１００  火災警報器、１１１  ＡＤ変換部、１１２  閾値設定部、１１３  電池切れ判定部、２００  基準電圧供給部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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