(57)【要約】    【課題】空気流をモニタし、フィルタ汚れによって空気流が減少したときにメンテナンス表示手段を設けることで内部ダストフィルタを監視できる装置及び方法を提供する。    【解決手段】検出装置１は、煙、熱、ガス及び相対湿度等の警報表示機のために空気を評価することに加えてダストフィルタ３０を通過した空気流速をモニタするよう構成される。また、検出装置１を通過するの空気流をモニタし、空気流がダストフィルタの汚れにより減少したときにメンテナンス表示を付与する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある状態の存在を決定し、警報信号を付与する第１のセンサと、
空気流レベルをモニタし、空気流信号を付与する空気流モニタと、
前記警報信号及び前記空気流信号の状態を表示するステータスメッセージを付与するプロセッサと、
を備えることを特徴とする周囲状態検出装置。
【請求項２】
前記エアフローモニタは、サーミスタを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項３】
第２の状態の存在を決定し、第２の警報信号を付与する第２のセンサを更に備えることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項４】
前記第１のセンサは、光電式煙センサであることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項５】
前記第１のセンサは、イオン化式煙センサであることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項６】
前記第１のセンサは、熱センサであることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項７】
前記第１のセンサは、相対湿度センサであることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項８】
前記第１のセンサは、ＣＯ2ガスセンサであることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項９】
不要な微粒子等を除去できるエアフィルタを更に備えることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１０】
装置を通過する空気流を決定し、空気流警報信号を付与する空気流センサを更に備えることを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１１】
前記プロセッサは、モニタされた空気流レベルを空気流下限しきい値と比較し、モニタされた空気流レベルが前記空気流下限しきい値を下回ったときに空気流レベルが低いことを知らせるアラーム信号を付与することを特徴とする請求項１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１２】
前記空気流下限しきい値は、調整可能であることを特徴とする請求項１１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１３】
前記空気流下限しきい値は、周囲の空気流とほぼ同じレベルであることを特徴とする請求項１１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１４】
第２の状態の存在を決定し、第２の警報信号を付与する第２のセンサを更に備えることを特徴とする請求項１１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１５】
前記第１のセンサ又は前記第２のセンサの少なくとも一方は、ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムのダクト内に配置されることを特徴とする請求項１１記載の周囲状態検出装置。
【請求項１６】
第１の状態の存在を決定し、第１の警報信号を付与する第１検知手段と、
前記第１検知手段を通過する空気流をモニタする空気流監視手段と、
前記第１検知手段に連結され、ステータスメッセージを付与する処理手段と、
を備えることを特徴とする周囲状態検出システム。
【請求項１７】
前記第１検知手段は、光電式煙センサであることを特徴とする請求項１６記載の周囲状態検出システム。
【請求項１８】
前記第１検知手段は、イオン化式煙センサであることを特徴とする請求項１６記載の周囲状態検出システム。
【請求項１９】
前記第１検知手段は、ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムのダクト内に配置されることを特徴とする請求項１６記載の周囲状態検出システム。
【請求項２０】
第２の状態の存在を判断する第２検知手段を更に備えることを特徴とする請求項１６記載の周囲状態検出システム。
【請求項２１】
周囲状態検出装置の使用方法であって、
ある状態の存在を感知して、警報信号を付与し、
装置を通過する空気流速をモニタし、
空気流信号を付与するために装置を通過する空気流速と選択された空気流しきい値とを比較し、
前記警報信号及び前記空気流信号の状態を示すステータスメッセージを付与すること、
を備えることを特徴とする周囲状態検出装置の使用方法。
【請求項２２】
前記周囲状態は、煙状態であることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周囲空気状態の変化を検出する装置及び方法に関する。より詳細には、例えば、スモーク（煙）、熱、ガス及び相対湿度等を含む警報（アラーム）表示器のために空気を評価することに加えて空気流の流速（空気流速）の変化を監視（モニタ）する装置に関する。また、この発明は、検出装置を通過する空気流をモニタし、空気流が減少したときにこれを表示する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲状態検出装置は、検出されるそれぞれの状態の有無を知らせる（表示する）のに有用であることが知られている。例えば、煙検出装置は、煙のような空気中の微粒子の存在（発生）を早期に警告するのに有用であることが知られている。
【０００３】
空気状態検出装置は、通常、ハウジング内に設けられた通気孔を有しており、それによって周囲空気が隣接する大気の動き応じてハウジングの内外を循環するようになっている。あるいは、暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）タイプのダクト検出装置では、内部に付加されたダストフィルタの背後の空気流をたびたびサンプリングするようにしてゴミやチリに関連した誤警報をできるだけ少なくするのに役立てている。これらのフィルタは、清掃時には、アラームを起動させてしまう好ましくない塵埃粒等を低減するのに役立ち、その上、検出装置（機構）内を空気が一定の速度で流れることをも許容とする。しかし、ダストフィルタは、時間が経つと定期的かつ慢性的に目詰まりし、そのような場合には、空気流が減少し又はなくなってしまうことになる。
【０００４】
別の状況においては、空気流の減少が、ダストフィルタが汚れた結果ではなく、正常な動作状態のもとで起こる場合がある。例えば、大きな商業用ビルにおいては、空気の循環は集中冷暖房システムによって実現されることが多く、ビルディング・コントロール・システムは、あらかじめ設定されたスケジュールにしたがって空気流を変更するようにプログラミングされている。そのため、夜間や週末のように、空気の循環がほとんど行われないか全く行われない諸時間帯があって、誤ってフィルタの汚れを表示してしまう場合がある。
【０００５】
効果的に動作するための周囲空気状態検出装置の能力は、ある程度まで、周囲（環境）の空気の一貫した代表的なサンプルをサンプリングする能力に依存する。しかし、上述したように、空気をサンプリングする能力は、フィルタが徐々に汚れるにつれて劣化してしまうことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、空気流をモニタし、フィルタ汚れによって空気流が減少したときにメンテナンス（保守・管理）表示手段を設けることで内部ダストフィルタを監視できる装置及び方法の必要性は、依然として存続している。また、汚れた（目詰まりした）フィルタによる空気流の制限を評価する際に、周囲環境に応じた補正ができるように、周囲空気流状態と比較してエアフィルタを通過した空気流をサンプリングできる空気流検出の構成を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した必要性は、この発明によって少なくとも一部は満たされるものであり、この発明の一実施形態では、空気状態の検出に用いられる装置が提供される。この装置は、粒子状のチリ等を除去するために内部に組み入れられたフィルタと、そのフィルタを通過する空気流をモニタする空気流検出手段と、フィルタ汚れによる空気流の制限を信号によって知らせる（信号表示する）表示手段と、を備えている。上述した又は他の観点、特徴及び利点は、検出装置を通過した空気流とその周囲環境とを同時にサンプリングするサーミスタ・ブリッジの新規な利用を通していくつかの実施形態において実現される。
【０００８】
この発明の別の実施形態では、周囲状態を検出する装置が提供される。この装置は、ある状態（第１の状態という場合もある）の存在を決定（検出）し、警報信号（アラーム信号）を付与する第１のセンサと、空気流レベルをモニタし、空気流信号を付与する空気流モニタ（エアフローモニタ）と、それら警報信号及び空気流信号の状態を示すステータスメッセージを付与する演算処理装置（プロセッサ）と、を含んで構成される。さらなる複数のセンサ（例えば、第２の状態の存在を決定し、第２の警報信号を付与する第２のセンサ）を上記装置に連結するようにしてもよく、これらのセンサには、例えば、光電式煙センサ、イオン化式煙センサ、ＣＯ2センサ、ガスセンサ、熱センサ及び相対湿度センサ等を含むことができる。また、いくつかのセンサは、不要な（微）粒子を除去するフィルタを含むようにしてもよく、これらのセンサはＨＶＡＣ（システム）に適用させることができる。
【０００９】
この発明の別の実施形態では、周囲状態を検出する検出システムが提供される。この検出システムは、ある周囲状態の存在を決定（検出）し、警報信号を付与する第１検知手段と、検出手段を通過する空気流をモニタする空気流監視手段と、その検出手段に連結されてステータスメッセージを付与する演算処理手段と、を含んで構成される。
【００１０】
更にこの発明の別の実施形態では、周囲状態を検出する装置の使用方法が提供される。この使用方法は、ある周囲状態の存在を感知（検出）して、警報信号を付与し、上記装置を通過する空気流速をモニタし、空気流信号を付与するために上記装置を通過する空気流速と選択された空気流速しきい値（基準値）とを比較し、上記の警報信号及び空気流信号の状態を示すステータスメッセージを付与すること、を含んで構成される。
【００１１】
以上では、後述の詳細な説明がより良く理解され、また、この発明の当該技術への貢献がより良く理解されるように、この発明のいくつかの特徴をやや広く、かなり大まかに述べてきたが、もちろん、以下に記載されるように、本発明には更なる特徴があり、これらも添付の特許請求の範囲の記載（クレーム）の主題を形成するものである。
【００１２】
この点において、この発明の少なくとも一つの実施形態を詳細に説明する前に、この発明は、その適用において以下の記載の説明や添付図面で示した詳細な構成や要素配置に限定されるものではないことを理解すべきである。この発明は、他の実施形態とすることができ、各種の方法により実施され又遂行され得るものである。また、この明細書で使用されている表現並びに用語は、要約（書）と同様に、説明を目的としたものであって、これらに限定するものと解されるべきではないことを理解すべきである。
【００１３】
よって、当業者であれば、この開示（記載）の基礎となる技術思想がこの発明のいくつかの目的を達成するための他の構造、方法及びシステム等を設計する際の基礎として容易に利用できることを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲の記載（クレーム）は、この発明の精神と範囲とを逸脱しない限り等価な構成をも包含するものとみなすことが重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明のいくつかの好ましい実施形態は、例えば、空気流をモニタし、（フィルタ）汚染によって空気流が減少したときにメンテナンス表示手段を設ける（備える）ことによって内部ダストフィルタを監視できる装置及び方法を提供する。また、汚れた（目詰まりした）フィルタによる空気流の制限を評価する際に周囲環境に応じた補正（補償）を可能とするように、周囲空気流状態に対してエアフィルタを通過する空気流をサンプリングできる空気流検出処理を提供する。ここで、図面を参照しつつ好ましい実施形態について記載するが、全体を通じて同じ参照番号は同じ要素を示している。
【００１５】
図１は、この発明の一実施形態に係る検出装置１０を示している。図に示すように、検出装置１０は、必要に応じて透明とするカバー１２と、サンプリング管２０と、フィルタ３０と、スクリーン４０と、センサ５０と、排出管６０と、を備えている。検出装置１０は、ビルへの空気の供給及び／又はビルからの空気の戻りのいずれにおいても、暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）システムのダクトに適用され、その内部に配置されるのが好ましい。しかし、この発明の検出装置は、それに限るものではなく、どのような場所であっても設置できるものである。
【００１６】
ダクト中の周囲空気流をサンプリングするために、検出装置１０はサンプリング管２０を備えている。このサンプリング管２０には、さらに、図に示すような複数のサンプリング孔２５を穿設するようにしてもよい。このように複数のサンプリング孔２５を有することにより、いくつかのサンプリング孔２５が汚れ等で詰まった場合であっても、空気流を検出装置１０内に導入することができる。サンプリング管２０及びサンプリング孔２５の直径は、特に大きな破片等の進入を防止し、かつ、管内を十分な空気流がせいぜい通過できる程度の大きさに設定される。
【００１７】
周囲空気がサンプリング管２０を横切ると、周囲空気は検出装置１０の検出室１５に入る。検出室１５に入ると、周辺空気はフィルタ３０に打ち当たる。フィルタ３０は、検出室１５内に入ってしまうかもしれない可視粒子状物質が通過するのを防ぐため、多孔性のインラインフィルタであることが望ましい。このような混入物（粒子状物質）には、例えば、土、ほこり、繊維、粉末が含まれる。フィルタ３０は、例えば、ポリフォーム（ｐｏｌｙｆｏａｍ）のような当該技術分野において知られている材質（材料）で構成できる。
【００１８】
次に、センサ５０に入る前に、周囲空気はスクリーン４０を通過する。スクリーン４０は、微細な物質が通過することを防止するため、多孔性のインラインスクリーンであることが望ましい。また、スクリーン４０は、胞子やダニのようなものを除去するように設計されるべきである。一方、フィルタ３０及びスクリーン４０は、センサ５０へ通過すべきはずの煙中に存在する微粒子（煙粒子）が通過するのを妨げるほど細かすぎるものを選択すべきではない。よって、当該技術分野において知られ、存在する適切な（細かさの）メッシュフィルタ及びメッシュスクリーンであれば十分である。
【００１９】
フィルタ３０及びスクリーン４０を通過した周囲空気は、次いでセンサ５０によって解析（分析）される。センサ５０には、ガスセンサ、熱センサ、ＣＯ2センサ、煙センサ（光電式、イオン化式のいずれであってもよい）及び相対湿度センサ等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。また、センサ５０は、センサ室５５内に配置されるのが望ましい。センサ室５５には、センサ室５５を通過する空気流の存在及び空気流速を検出及び評価するよう構成された装置が設けられている。図１に示す実施形態においては、このような空気流の変化を検出するためにサーミスタ７０が配設されている。
【００２０】
一実施形態においては、負の温度係数を持つサーミスタが用いられる。この発明で用いるサーミスタ・ブリッジは、空気が流れていないときの基準温度を付与するように空気流からシールドされた１本の足を有している。サーミスタ・ブリッジの他の足は、センサ室５５を通過する周囲空気流中に設置される。シールドされていない足の周辺に空気流が存在すると、シールドされた足よりも低い温度値が発生する。そして、（負の）温度差があれば空気流を示すものと判断され、温度差がなければ空気流がないことを示すことになる。また、この記載から当業者に理解されるように、（温度）差は空気流レベルの相対的、段階的変化を示すように較正されるようにしてもよい。
【００２１】
周囲空気はセンサ室５５を通過し、排気管６０を通って排出される。排気管６０は、空気をエアダクト内又はサンプリング地点へと戻す。なお、（図に示すように）スクリーン４０をセンサ５０の出口側経路にも設けるようにしてもよいし、同様に、フィルタ３０を排気管６０内にも設けるようにしてもよい。
【００２２】
図２は、この発明の一実施形態に係る検出装置１００の詳細を示している。検出装置１００は独立型のものであっても別に設けたコントロールユニットに連結されるものであってもよい。いずれの実施形態もこの発明の範囲内のものである。また、図示された実施形態において、センサは煙センサを用いている。しかし、既述したように、この発明のセンサは煙センサに限定されるものではない。
【００２３】
検出装置１００は、メモリ１１０と、クロック１２０と、マイクロプロセッサ１３０と、状態ライト（ステータスライト）１４０と、電源２２０と、増幅器（アンプ）１６０と、煙検知室１７０と、サーミスタ１８０と、を含んで構成される。煙検知室１７０には、赤外線発光ダイオード送信機１７１とフォトダイオード受信機１７２とが設けられている。送信機１７１と受信機１７２とは、通常、互いに９０°の角度をなして配置される。そのときに煙がないと、送信機１７１からの光は受信機１７２をバイパスする（すなわち、受信機１７２によって検出されない）。しかし、煙が煙検知室１８０内に入ると、煙粒子が送信機１７１からの光を散乱させ、若干の光が受信機１７２によって検出される。受信機ダイオード１７２からの信号１７３は、マイクロプロセッサ１３０に至る途中で増幅器１６０によってさらに増幅される。
【００２４】
マイクロプロセッサ１３０は、赤外線発光ダイオード送信機１７１に出力される伝送信号１７４と比較して信号１７３の変化をモニタするように較正されるようにしてもよい。マイクロプロセッサ・クロック１２０は、マイクロプロセッサ・チップ１３０に一体のものであっても周辺要素として構成するものであってもよい。クロック１２０と同様に、メモリ１２０もまたマイクロプロセッサ・チップ１３０に一体のものであっても周辺要素として構成するものであってもよい。状態ライト１４０は、オペレータに状況、例えば故障、警報及び／又は検出装置１００の動作（電力）状態を知らせる複数の発光ダイオードとしてもよい。いくつかの実施形態においては、状態ライトを音声報知器に置き換えるようにしてもよく、あるいは、音声報知器と組み合わせるようにしてもよい。同様に、検出装置１００が煙検知室１７０を通過する空気流から粒子状物質を除去するフィルタを備えていれば、フィルタの汚れレベル用の発光ダイオードが状態ライト表示部１４０に含まれるようにしてもよい。
【００２５】
状態ライト表示部１４０は、一連の発光ダイオードによって構成されるようにしてもよい。発光ダイオードは点灯したときに適正な機能を表示し又は警報状態を示すようにしてもよい。あるいは、検出装置は、非点灯時の発光ダイオードによって適正な機能を表示し又は警報状態を示すように設計されてもよい。また、点灯信号を組み合わせることも実施可能である。いくつかの実施形態においては、１つのライトが複数の状態を表示するために用いられるようにしてもよい。同様の考え方は、音声報知器にも適用できる。
【００２６】
検出装置が中央制御装置に連結される実施形態において、電源２２０、警報出力２００及び故障出力２１０は、それぞれパワーバス（給電母線）１９１、警報バス２０１及び故障バス２１１に連結され、また、操作可能な状態でマイクロプロセッサ１３０に連結されている。マイクロプロセッサ１３０は電源２２０を介して電力を供給されており、また、電力モニタの入力部２３１を備えるようにしてもよい。選択されたしきい値を下回ったり又は上回ったりするようなマイクロプロセッサ１３０への電力供給の断続的な不調がパワーバッファ２３０によって検出されるようにしてもよい。いくつかの実施形態においては、成すべきセンサ機能を送信するために、オペレータによって意図的にマイクロプロセッサ１３０への電力の供給を中断させてもよい。このような実施形態においては、電力供給の停止期間に、機能が割り当てられる。電源としては、ＡＣ１２０Ｖ、ＡＣ２２０Ｖ及びＡＣ／ＤＣ２４Ｖとすることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態においては、この発明のセンサ及び検出装置がリードスイッチ２４０を備えるようにしてもよい。この実施形態では、オペレータによってマグネットが接近させられたときにリードスイッチ２４０が動作（ＯＮ）する。リードスイッチ２４０が動作（ＯＮ）すると、テスト信号２４１がマイクロプロセッサ１３０に出力される。マグネットをリードスイッチ２４０に接近させておく時間は、リードスイッチ２４０が動作する時間を示し、オペレータによって要求されたテストの種類を示すようにしてもよい。
【００２８】
この発明のマイクロプロセッサは、検知される状態の有無ばかりでなく、検知される状態の、基準又はしきい値に対する状態レベルをも判断（検出）できる機能を備えるようにしてもよい。言い換えれば、ある実施形態においては、温度センサのマイクロプロセッサが、温度レベルを読み取るばかりでなく、読み取った温度をあらかじめ設定したしきい値と比較できるように較正されるようにしてもよい。このようなしきい値は、調整できるものであってもよいし、周囲温度に設定されるものであってもよい。あるビルディングの温度は、所定周期で上昇したり下降したりするようにあらかじめ設定されるので、警報状態を信号で知らせる（信号表示する）ときには、この発明のマイクロプロセッサもまた周囲温度の上昇や下降を考慮するように実施されるのが望ましい。温度センサに関して上述したのと同じプロセスが、ＣＯ2センサ、煙センサ、相対湿度センサ及び空気流モニタについても同様に適用されるようにしてもよい。
【００２９】
空気流センサが組み込まれている場合には、空気循環においてあらかじめ減少設定されていることから生じる空気流の制限に対して、エアフィルタ汚れによる空気流の制限を区別できるマイクロプロセッサを備えることが望ましい。特に、誤った警報信号を起動させないように粒子状物質を除去するため、フィルタが内部に配設された周囲空気状態検出装置を備えていると、フィルタが汚れたときに空気流が減少してしまうことが多い。他方、一日のうちのある時間、空気流を意図的に減少させている場合には、センサを通過する空気流もまた減少することになる。
【００３０】
この発明においては、サーミスタ１８０を利用することを含め、空気流を検出し比較する、どのような装置を組み入れるようにしてもよい。サーミスタ１８０は、例えば空気流中に配置される１つの足１８１と空気流からシールドされた１つの足１８２とを有している。負の温度係数を持つサーミスタは、その足１８１、１８２からの温度測定値（読み込み値）における変化を検出でき、その測定値をマイクロプロセッサ１３に送信できる。それから、マイクロプロセッサ１３０は、（較正された基準速度／測定値）に基づいて吸気流速を評価するため、足１８１及び１８２からの測定値の差を判断する。空気流出力１８５は、アナログ又はデジタル転送されるようにしてもよい。
【００３１】
図３は、この発明の一実施形態における空気流速（空気流テスト）のフローチャートを示している。空気流テストは、例えばリードスイッチ付近のオペレータによって、あるいは、あらかじめ設定した間隔で自動的に開始される。マイクロプロセッサ１３０は、サーミスタ１３０の一方の足（例えば、足１８１）からの測定値ＳＩＧ１を読み込み、同様にして、サーミスタ１３０の他方の足（例えば、足１８２）からの測定値ＳＩＧ２を読み込む。次に、マイクロプロセッサ１３０は、読み込み値ＳＩＧ１と読み込み値ＳＩＧとの差Ｘ（＝ＳＩＧ１−ＳＩＧ２）を算出する。算出した差Ｘが選択された（所定の）しきい値を上回っていれば（又は下回っていれば）、空気流の状態を知らせる（表示する）ために出力部が駆動される（出力する）。一方、しきい値に到達していなければ、信号表示はされない。他の実施形態においては、空気流を複数の相対的水準によって評価し、オペレータに信号により知らせることができるように、マトリクス状に個別的に設けられたしきい値がマイクロプロセッサ１３０にプログラミングされるようにしてもよい。
【００３２】
この発明の多くの特徴や利益は、以上説明した詳細な説明により明らかであり、したがって、添付された特許請求の範囲の記載（クレーム）は、この発明の精神及び範囲に含まれるそのような特徴や利益を全てカバーすることを意図している。さらに、当業者なら多くの改良や変更を思いつくことができるようになっているので、図示又は記述された構造や動作とおりに発明を限定することは好ましくない。したがって、適切な改変や均等物のすべては、この発明の範囲内の含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る検出装置の内部を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る検出装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフィルタ汚染テスト（空気流テスト）のフローチャートである。  １０，１００…検出装置、２０…サンプリング管、２５…サンプリング孔、３０…フィルタ、４０…スクリーン、５０…センサ、５５…センサ室、６０…排出管、７０，１８０…サーミスタ、１１０…メモリ、１２０…クロック、１３０…マイクロプロセッサ、１４０…状態ライト、１６０…増幅器（アンプ）、１７０…煙検知室、１７１…赤外線発光ダイオード送信機１７１、１７２…フォトダイオード受信機、１９１…電源バス、２００…警報出力、２０１…警報バス、２１０…故障出力、２１１…故障バス、２２０…電源、２４０…リードスイッチ
【図１】
2005052833.tif 000003
【図２】
2005052833.tif 000004
【図３】
2005052833.tif 000005