(57)【要約】【課題】電源としての電池を内蔵した住宅用火災警報器において、使用期間終期の微妙な電池電圧値においても、電圧低下を正確にして、かつ安価に監視できるようにする電池電圧低下の基準値設定方法を提供する。【解決手段】少なくとも、火災の検出を行う火災検出部と、この火災検出部の検出出力により駆動される警報部と、火災検出部および警報部に電源供給を行う電池とを有する住宅用火災警報器において、検出端子に接続された電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、電池電圧の低下基準値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された低下基準値と電池電圧検出部の出力とを比較して電池電圧の低下を検出する電池電圧低下検出部とを備え、電池電圧の低下を示す所定の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の低下基準値として記憶部に記憶させるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、火災の検出を行う火災検出部と、該火災検出部の検出出力により駆動される警報部と、前記火災検出部および警報部に電源供給を行う電池とを有する住宅用火災警報器において、
検出端子に接続された前記電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、電池電圧の低下基準値を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された前記低下基準値と電池電圧検出部の出力とを比較して電池電圧の低下を検出する電池電圧低下検出部とを備え、
電池電圧の低下を示す所定の標準電圧を電池の電圧に代えて前記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の前記低下基準値として前記記憶部に記憶させることを特徴とする住宅用火災警報器の電池電圧低下基準値設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を電源として火災を検出し、警報を行う住宅用火災警報器に関するもので、特に電源としての電池の電圧低下を検出する電池電圧低下検出部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、住宅において発生する火災を早期に検出して警報を発する住宅用火災警報器が多く提供されている。この火災警報器の特徴は、一般住宅に普及させることを目的としているため、簡単に各住宅に設置できるようになっており、少なくとも、火災の検出を行う火災検出部と、この火災検出部の検出出力により駆動される警報部と、さらにこれら火災検出部および警報部に電源供給を行う電池とを、一つの筐体内に一体に収容させている。このように、電源としての電池を内蔵しているため、家庭用電源線路からの配線作業を必要とすることなく簡単に設置できるようにしている。
【０００３】
しかし、住宅用火災警報器は、長期間使用すると電源としての電池の電圧が低下し、更にそのまま放置しておくと最後には機能停止して火災監視に支障を来すこととなる。そこで、住宅用火災警報器には、電源としての電池の電圧低下を常時監視させ、機能停止となる電圧値に近づくと、電池の交換、あるいは、警報器全体の交換時期が到来したことを知らせる機能が付加されている。
【０００４】
この機能を付加するために、従来から図４に示すような回路が用いられてきた。すなわち、電池電圧低下検出部としてのコンパレータＣＭＰの一方の入力端子に電池Ｂを、また他方の入力端子には、電池に並列接続された抵抗器ＲとツェナダイオードＺからなる直列回路の接続点を接続し、ツェナダイオードＺにより規定される電池電圧の低下を検出する基準電圧を得るようにしている。また、より正確な調整を可能とするように、抵抗器Ｒを可変抵抗器とするようにもしている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
また、近年においては、住宅用火災警報器内部の信号処理をマイクロコンピュータを用いて行うようにしており、そのため前記機能をプログラム処理により付加している。すなわち、予め電池電圧の低下を示す全製品同一の標準の基準電圧値をデータとして直接記憶部に登録しておき、電源としての電池の電圧をＡ／Ｄ変換した後に、この登録されている標準の基準電圧値と比較して基準電圧値以下となったときに、マイクロコンピュータが電池切れと判定して警報処理を行うようにしている。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】実開昭５６−５２８９号公報（第１図）
【特許文献２】実開平３−１１９２９１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように電池電圧の低下を検出する基準電圧をツェナダイオードのツェナ電圧から得るようにしたものでは、実際には同一のツェナ電圧を有するツェナダイオードを揃えることが難しく、また、コンパレータのＰＮ接合部での電圧降下にコンパレータ毎にばらつきがあって、必ずしも所定の基準電圧値でコンパレータが作動しないため、正確な電池電圧の降下値で警報を発することができなかった。また、上記のように信号処理をマイクロコンピュータを用いて行うようにした住宅用火災警報器でも、Ａ／Ｄ変化部等にコンパレータを用いているため、同様の問題があった。
【０００７】
従来、このような電池電圧の低下を検出する基準電圧値に、製品個々において多少の差異のあるものであっても、アルカリ電池を用いて、その使用期間が２年位の警報器にあっては、電池切れ警報を発するための残り電源容量に余裕があるため、電池切れ警報としては比較的十分な機能であった。
【０００８】
しかし、近年においては電源としてリチウム電池を用い、しかもその使用期間が１０年というように長期となり、電池切れ警報を発するための残り電源容量になかなか余裕を持たせるのは困難な状況であって、使用期間終期の微妙な電池電圧値において電圧低下をより正確に監視する必要性が生じてきた。
【０００９】
そこで、この点を改良する方法として、上記のようにツェナダイオードと直列に接続された抵抗器を可変抵抗器として、この可変抵抗器の調整によって正確な基準電圧を得るようにするのも一方法であるが、これとても各製品毎に綿密な調整作業を行わなければならず、量産するには障害となるばかりではなく、固定抵抗器に比較して高価な可変抵抗器を用いなければならず、生産上の大きな課題となっていた。
【００１０】
本発明の課題は、このような使用期間終期の微妙な電池電圧値においても、電圧低下を正確にして、かつ安価に監視できるようにする電池電圧低下の基準値設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明は、少なくとも、火災の検出を行う火災検出部と、この火災検出部の検出出力により駆動される警報部と、火災検出部および警報部に電源供給を行う電池とを有する住宅用火災警報器において、検出端子に接続された電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、電池電圧の低下基準値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された低下基準値と電池電圧検出部の出力とを比較して電池電圧の低下を検出する電池電圧低下検出部とを備え、電池電圧の低下を示す所定の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の低下基準値として記憶部に記憶させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、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に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操作を１回行うのみで、長期にわたって使用される住宅用火災警報器の、各住宅用火災警報器毎に異なる使用期間終期の微妙な電池電圧値においても、当該住宅用火災警報器の電池電圧の低下を正確に検出できる低下基準値を、付加的な構成物を要することなく簡単に設定できるようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明による電池電圧低下基準値設定方法が実施される住宅用火災警報器の、本発明に関連する部分のみを示した概略構成図を図１に示すと、住宅用火災警報器１には、火災によって生じる煙、熱等を検出する火災検出部２を備えている。この実施例の住宅用火災警報器は煙を検出するものであって、煙を検出する検出空間に光を照射する発光素子２０と、この光が煙によって散乱した際にその散乱光を検出する受光素子２１とを備え、受光素子２１の出力は増幅器２２により増幅された後にマイクロプロセッサＭＰＵに入力される。
【００１５】
この火災検出部２の検出出力により、マイクロプロセッサＭＰＵはその出力が火災の煙によるものであるか判定した後、火災であると判定されたならば、スピーカ、圧電ブザー等の警報器３０と表示灯３１からなる警報部３を駆動して警報を発する。この警報部３における警報形態は、様々な形態があり、警報音のみ、警報音と音声メッセージ、表示においても連続点灯、あるいは、点滅点灯等がある。また、この警報部３は、後述する電池低下の警報にも使用される。
【００１６】
これら火災検出部２１、マイクロプロセッサＭＰＵおよび警報部３には、一対の電源供給ライン４０，４１の一端の電源供給端子４２，４３に接続された電池４から電源供給が行われる。なお、電源供給端子４２，４３は、後述する電池電圧検出部の検出端子ともなるので、便宜上実施例においてはこの先、電源供給端子４２，４３を検出端子４２，４３と称して同一の部位を示すが、これらは同一である必要はなく、別体として設けてよいことは勿論である。
【００１７】
電池４としては、従来はアルカリ電池が多く用いられ、その使用期間は２年位であったが、近年はエネルギー密度が高く、小型であっても高い電圧が得られ、なおかつ自己劣化率が低くて放電末期まで電圧降下の少ないリチウム電池が用いられ、その使用期間は１０年にも及んでいる。
【００１８】
電源供給ライン４０，４１間には電池電圧検出部５が接続されていて、この電池電圧検出部５は直列接続された２個の抵抗５０，５１からなり、電池電圧を所定の分圧比で分圧している。マイクロプロセッサＭＰＵは、この２個の抵抗５０，５１と直列に接続されたＦＥＴ５２を制御して、電池電圧検出部５をオン・オフ制御する。
【００１９】
電池電圧検出部５の出力（分圧点の電圧）はマイクロプロセッサＭＰＵに入力され、マイクロプロセッサＭＰＵ内のＡ／Ｄ変換部６によってデジタル値に変換される。そのデジタル変換されたＡ／Ｄ変換部６の出力は、マイクロプロセッサＭＰＵ内の電池電圧低下検出部７の一方の入力端子に入力されると共に、出力信号の通過を制限する信号接続部８を介してマイクロプロセッサＭＰＵ内の記憶部９に入力される。この信号接続部８は、その接続タイミングを、マイクロプロセッサＭＰＵによって制御され、常時は開放されているが、検出端子４２，４３に電池に代えて電池電圧の低下を示す所定の標準電圧１０が印加されたときに接続するようにしている。
【００２０】
記憶部９は、必ずしも上記のようにマイクロプロセッサＭＰＵ内に設ける必要はなく、マイクロプロセッサＭＰＵとは別体としてもよいことは勿論である。また、記憶部９としては、ＥＥＰ−ＲＯＭ等のように、信号が書き込まれた後は記憶状態を維持するのに何らの電力も消費しないようなものを用いるのが、住宅用火災警報器の作動期間を長期間とするのによい。
【００２１】
記憶部９の出力は、電池電圧の低下基準値として電池電圧低下検出部７の他方の入力端子に入力される。電池電圧低下検出部７は、一方の入力端子に入力される電池電圧検出部の出力と、他方の入力端子に入力された記憶部９の電池電圧の低下基準値とを比較し、電池電圧検出部の出力が電池電圧の低下基準値以下になったことをもって、電池電圧の低下を検出出力する。
【００２２】
つぎに、本発明による住宅用火災警報器の電池電圧低下基準値設定方法を詳細に説明すると、この基準値設定の作業は、通常は製造時における完成段階における各種点検調整作業の一工程として実施されるが、基準値の値に影響を及ぼす部位の組立が終了した後であれば何時行ってもよく、また、要すれば何度行ってもよいことは勿論である。
【００２３】
まず、マイクロプロセッサＭＰＵによる処理を基準値設定モードとする。この基準値設定モードとする指示をマイクロプロセッサＭＰＵに与えるには、警報停止等の他の用途に備える操作ボタンを、所定の時間以上押し続ける等の所定手順によって操作することにより与えるようにしてもよいし、専用の操作ボタンによって与えるようにしてもよいし、あるいは、マイクロプロセッサＭＰＵ等が載置された回路基板上に指示信号を入力するための専用の端子を設けてもよい。なお、本実施例においてはマイクロプロセッサＭＰＵが各種点検調整作業の一工程として基準値設定の作業を行うとしたが、この基準値設定の作業を独立した作業として行うようにしてもよい。
【００２４】
この基準値設定の作業を図２のフローチャートによって説明すると、まず、ステップ２１で電池４を接続していない検出端子４２，４３に、電池電圧の低下を示す所定の標準電圧１０を印加する。この標準電圧の値には、火災警報器の本来の機能である火災の検出機能がまだ十分に機能する電圧値であると共に、電池電圧低下が検出された後の電池低下の警報機能も十分に機能する電圧値が設定される。
【００２５】
つぎに、ステップ２２で電池電圧低下基準値設定を実施するよう指示されたマイクロプロセッサＭＰＵは、２個の抵抗５０，５１と直列に接続されたＦＥＴ５２を制御して、電池電圧検出部５を作動させる。そして、この電池電圧検出部５の作動とタイミングを合わせて、電池電圧検出部５の出力（直列接続された２個の抵抗５０，５１の分圧点の電圧）はマイクロプロセッサＭＰＵに入力される。ここで重要なことは、分圧点の電圧はその両端に一定の標準電圧が印加されたとしても、全ての製品で一定の電圧値となるとは限らないことである。すなわち、電池電圧検出部５を構成する２個の抵抗５０，５１およびＦＥＴ５２の抵抗値には、定格値のものを用いたとしても個々に許容誤差があり、それが分圧点の電圧値に微妙な影響を与えていることである。本発明の目的は、このような影響を考慮した基準値を設定させることにある。
【００２６】
つぎに、ステップ２３で電池電圧検出部５の出力は、Ａ／Ｄ変換部６によってデジタル値に変換される。ここでも重要なことは、同じ出力値をＡ／Ｄ変換部６に与えたとしても、全ての製品で一定のデジタル値となるとは限らないことである。すなわち、マイクロプロセッサＭＰＵのＡ／Ｄ変換部には個々に変換誤差がある。本発明の目的は、このような変換誤差の影響をも考慮した基準値を設定させることにもある。
【００２７】
すなわち、ステップ２２における許容誤差の影響およびステップ２３における変換誤差の影響によって、一定の標準電圧が印加されたにも係わらず、Ａ／Ｄ変換部６によって変換されたデジタル値には製品個々において差のあるものとなるが、この差はその製品が有する電池電圧検出部５およびＡ／Ｄ変換部６によって生じる固有の差である。したがって、本発明ではこの所定の標準電圧１０を印加したときのＡ／Ｄ変換部６から変換出力されるデジタル値を電池電圧の低下基準値として用いることとして、各製品固有の差を考慮した低下基準値とした。
【００２８】
そこで、ステップ２４でＡ／Ｄ変換部６から一定の標準電圧に対応する各製品固有のデジタル値が変換出力されるのにタイミングを合わせて、マイクロプロセッサＭＰＵは信号接続部８を接続状態とし、そのデジタル値出力を記憶部９に入力して記憶させ、電池電圧の低下基準値とする。以上で基準値設定の作業は終了したので、マイクロプロセッサＭＰＵは信号接続部８を開放状態とし、通常の火災検出状態となる。
【００２９】
上記のように、記憶部９に電池電圧低下の基準値が記憶された住宅用火災警報器の通常時における電池電圧の低下検出動作を、図３のフローチャートによって説明する。この場合、無論検出端子４２，４３には電池４を接続しておく。まず、ステップ３１で電池電圧低下検出を実施するよう指示されたマイクロプロセッサＭＰＵは、２個の抵抗５０，５１と直列に接続されたＦＥＴ５２を制御して、電池電圧検出部５を作動させる。そして、この電池電圧検出部５の作動とタイミングを合わせて、電池電圧検出部５の出力（直列接続された２個の抵抗５０，５１の分圧点の電圧）はマイクロプロセッサＭＰＵに入力される。
【００３０】
つぎに、ステップ３２で電池電圧検出部５の出力は、Ａ／Ｄ変換部６によってデジタル値に変換され、この変換されたデジタル値はステップ３３で電池電圧低下検出部７の一方の入力端子に入力される。ここで、信号接続部８は開放状態に維持されているので、記憶部９に入力されることはなく、記憶部９は製造時に記憶された電池電圧低下の基準値を保持している。
【００３１】
つぎに、ステップ３４で電池電圧低下検出部７は、一方の入力端子に入力されたＡ／Ｄ変換部６からのデジタル値と、他方の入力端子に入力された記憶部９の製造時に記憶された電池電圧の低下基準値とを比較し判定する。判定の結果、Ａ／Ｄ変換部６からのデジタル値すなわち電池電圧検出部の出力がまだ電池電圧の低下基準値以下になっていなければ、電池電圧は正常として電池電圧の低下検出動作は終了する。
【００３２】
ステップ３４で比較判定の結果、Ａ／Ｄ変換部６からのデジタル値すなわち電池電圧検出部の出力が電池電圧の低下基準値以下になっていると、つぎにステップ３５で既に電池切れ警報が設定されているか判定される。判定の結果、既に電池切れ警報が設定されていると、電池電圧の低下検出動作は終了する。
【００３３】
ステップ３５で判定の結果、まだ電池切れ警報が設定されていないと判定されると、つぎにステップ３６で電池切れ警報を設定し、電池電圧の低下検出動作は終了する。マイクロプロセッサＭＰＵは、この電池切れ警報の設定を受けて、警報部３のスピーカ、圧電ブザー等の警報器３０を数十秒に１回間欠駆動させて電池電圧が低下していることを警報し、警報器の周囲にいる者は、電池の交換、あるいは、警報器全体の交換時期が到来していることを知らせる。
【００３４】
このように本発明によれば、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に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操作を１回行うのみで、長期にわたって使用される住宅用火災警報器の、各住宅用火災警報器毎に異なる使用期間終期の微妙な電池電圧値においても、当該住宅用火災警報器の電池電圧の低下を正確に検出できる低下基準値を、付加的な構成物を要することなく簡単に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による電池電圧低下基準値設定方法が実施される住宅用火災警報器の、本発明に関連する部分のみを示した概略構成図である。
【図２】本発明による電池電圧低下の基準値設定作業のフローチャートである。
【図３】本発明による電池電圧低下基準値設定方法により、電池電圧低下の基準値が設定された住宅用火災警報器の、通常時における電池電圧の低下検出動作フローチャートである。
【図４】従来の住宅用火災警報器の回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  住宅用火災警報器
２  火災検出部
３  警報部
４  電池
５  電池電圧検出部
６  Ａ／Ｄ変換部
７  電池電圧低下検出部
８  信号接続部
９  記憶部
１０  標準電圧
４２，４３  検出端子（電源供給端子）
５０，５１  抵抗
５２  ＦＥＴ
ＭＰＵ  マイクロプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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