WO1999060359A1 - Pressure sensor and door opening/closure monitoring system - Google Patents

Description

明細書 圧力センサ及びドア開閉監視システム 技術分野

本発明は、 圧力センサ及びドア開閉監視システムに関するもので、 より具体的 には、 ドアの開閉を検出するのに適したセンサに関する。 背景技術

ドアの開閉を検知するためのセンサとしては、 スィッチ式， 光学式並びに赤外 線式等各種の方式がある。 いずれの方式のセンサも検知対象のドアの状態 ·位置 を直線監視するものであり、 ドアの付近に設置しなければならないなど制限があ る。 また、 センサを設置していることを第三者から容易に発見されてしまうため、 侵入者を検知するというような簪備システムに用いる場合には、 それに対する対 応策をとられやすい。 また、 1つのセンサで検知できるのは 1つのドアだけであ るので、 複数のドアの開閉を検知するためには、 そのドアの数だけセンサが必要 となる。

—方、 係る問題を解決するために、 ドアの開閉にともない生じる圧力変化に基 づいてドアの開閉を検出するためのセンサが、 例えば， 実用新案登録第 3 0 3 9 7 8 2号公報に 「自主簪備システム用センサ」 として開示されている。 またそれ を用いたシステムが， 実用新案登録第 3 0 3 9 7 8 3号に 「自主警備システム」 として開示されている。

係る公報に開示されたセンサは、 図 1 Aに示すように、 筒状のケーシング 1の —端に開口 1 aを有し、 そのケーシング 1内に開口 1 a側から順に受圧面となる スクリーン 3， 対向電極 4， 増幅回路 5を有する。 さらに、 ケーシング 1の奥側 には、 透孔 6 aを有する区画壁 6を設け、 この区画壁 6とケーシング 1の奥面と の間にチャンバ一 7を形成し、 これにより、 微分微差圧計を構成している。 この センサは、 設置した空間の圧力に変動があると、 その変化を受圧面で感知し、 図 1 Bに示すような電圧をセンサ出力として出力する。 これにより、 例えばドアが開閉せず、 室内の気圧が一定の場合には、 センサ出 力は変化せず （基準レベルのまま） 、 ドアが開閉することにより室内の気圧が変 化した場合にはセンサ出力が変化するので、 開閉の有無を検知できるようになつ ている。 そして、 実用新案登録第 3 0 3 9 7 8 3号の 「自主聱備システム」 は、 上記のセンサと、 赤外線センサを 1個ずつ室内に設置し、 主として微分微差圧セ ンサの出力に基づいてドアの開閉を監視することが示されている。

しかしながら、 上記した従来のセンサ （実用新案登録第 3 0 3 9 7 8 2号） で は、 メカ式であるため大型となる。 しかも、 実際のドアの開閉に伴う圧力変化は 非常に小さいので、 センサの検出感度を大きくする必要がある。 そのように検出 感度を大きくするためには、 ケーシング 1の奥行き Lと、 チャンバ一 7の奥行き tの比率を大きくしなければならないので、 センサの寸法形状がさらに大型化す る。

また、 微分微差圧計であるので、 あくまでも圧力の変化の有無を判断するしか できず、 ドアが開いたのか、 閉じたのかの判別ができない。

さらに自主警備システムでは、 室内にドアが複数ある場合に、 どのドアが開い たのかの判別ができない。 また、 仮にセンサ自体が故障した場合には、 そのセン サ出力が基準レベルのままとなり、 侵入者なしと判断してしまう。 つまり、 セン ザの故障を検知する機能がない等各種の問題がある。

本発明は、 上記した背景に鑑みてなされたもので、 その目的とするところは、 上記した問題を解決し、 小型で感度良く ドアの開閉を検知でき、 しかも、 ドアが 開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、 また、 センサの設置位置の規制が 少なくまた設置されていること外部から見つかりにくくすることができ、 さらに、 複数のドアが存在する場合に、 少ないセンサでもってどのドアが開閉したかの判 定をすることのできる圧力センサ及びドア開閉監視システムを提供することにあ る。 発明の開示

上記した目的を達成するために、 本発明に係る圧力センサでは、 受圧側と参照 圧側との圧力差を検出する圧力センサにおいて、 受圧側と参照圧側との圧力応答 性を異ならせるように構成した。 この圧力センサは、 例えば圧力により変位する ダイヤフラムを備えた半導体圧力センサにより実現される。 そして、 受圧側とは、 通常の圧力センサにおいて測定対象圧力がかかる側である。

このように、 受圧側と参照側で圧力応答性が異なるので、 ドアの開閉などに伴 い生じる急激な圧力変化は、 応答性 （応答速度） が早いとその圧力変化を瞬時に 圧力センサの感圧部に伝達させることができるものの、 応答性が遅いと係る圧力 変化を瞬時に伝達することはできない。 これにより、 受圧側と参照圧側とで上記 急激な圧力変化の伝達速度にずれが生じ、 差圧がかかる。 よって、 そのドアの開 閉に伴う圧力変化分が上記差圧となり圧力センサで検出される。

一方、 例えば温度変化や大気圧の変化のようにゆつく りと圧力が変化するよう な場合には、 応答性に差があっても最終的に圧力センサの感圧部に伝達される時 期は同じとなり、 差圧は生じない。 よって、 ドアの開閉などの急激な圧力変化に のみに反応してセンサ出力が変化するので、 そのドアの開閉を容易に検知できる。 しかも、 圧力応答速度の違いを利用することで、 小型でも高感度にすることが できる。 さらに、 ドアが開いた場合と閉じた場合では、 圧力変化の方向が異なる。 そして、 本発明では、 差圧を検知するようにしたため、 圧力が上昇したか減少し たかも弁別できる。 よって、 ドアの開閉、 より具体的には、 ドアが開いたノ閉じ たの操作状態も認識できる。

また、 圧力の変化 （差圧） を検出するので、 必ずしもドアの周囲に設置する必 要はなく、 配置レイアウトの自由度が増すばかりでなく、 直接ドアの動作を監視 するのではないので、 例えば衝立て '仕切り壁等の裏に隠すこともできる。 さら には、 1個のセンサで複数のドアの開閉を検知できる。 なお、 複数のドアのうち どのドアが開閉したかまで判定する場合には、 請求項 6に記載するようにセンサ も複数用意する必要がある。

そして、 圧力応答性を異ならせる装置としては各種の対応が考えられるが、 一 例を示すと、 上記装置は、 少なくとも上記参照圧側に設けられ、 気体の通過の抵 抗となるフィルタとすることができる。 これを実現したのが第 1の実施例である。 また、 別の装置としては、 参照圧側に設けられた閉空間形成部材 （実施例では、 容器 1 6に対応） とすることができる。 この閉空間形成部材は、 センサを構成す る半導体に形成してもよいし、 実施例のように外付けとしてもよい。 さらに、 前 記閉空間形成部材に、 微小孔をあけるとなおよい。 これを実現したのが第 2の実 施例である。 またこのように微小孔付き閉空間を形成すると、 ごみやほこりなど によつて参照圧側の目詰まりが発生するのを可及的に抑制できるという副次的効 果も発揮する。

—方、 上記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、 上 記参照圧側は上記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、 上記受圧側と参照 圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力変動を検出するよう に構成するとよい。 なお、 参照圧側に室内の圧力と同等の圧力がかかるようにす るためには、 例えば、 室内の気圧と室外の気圧が等しい場合には、 参照側を室外 から導入させるようにしてもよい。 もちろん、 受圧側と同様に室内の圧力がかか るようにしてもよレ、。 つまり、 ここでいう 「同等」 とは、 「同一」 も含む概念で ある。

また、 本発明に係るドア開閉監視システムでは、 受圧側と参照圧側との圧力応 答性を異ならせる装置を設けた上記受圧側と上記参照圧側との圧力差を検出する 圧力センサを複数用意するとともに、 その複数の圧力センサを、 監視対象の複数 のドアを有する室内に設置し、 かつ、 上記複数の圧力センサのセンサ出力のずれ に基づいて開閉したドアを判定する判定器 （実施例では、 総合判定部 3 0に対応 する） をさらに備えるように構成することである。

このように、 センサを複数用いることでどのドアが開いたのか閉じたのかが判 別できる。 つまり、 各センサの設置位置と ドアとの距離は異なるため、 ドアの開 閉に伴う圧力変化がセンサ設置位置まで伝達するのにもタイムラグが生じる。 そ こで、 複数のセンサのうちどのセンサが先に圧力変化を検知したかにより、 開閉 したドアの特定ができる。 また、 各センサでの検出のタイムラグから、 圧力変化 の発信源つまり開閉したドアまでの距離がわかるため、 少なくとも 2個のセンサ を設置することにより、 実施例のように 3個はもちろんのことそれ以上のドアに 対してもどのドアが開閉したのかの特定ができる。 図面の簡単な説明 図 1 A， 1 Bは従来のドア開閉検出センサを示す図である。

図 2は本発明の第 1の実施例に係る圧力センサを示す図である。

図 3 A， 3 Bは第 1の実施例に係る圧力センサの使用例を示す図である。

図 4は本発明の第 2の実施例に係る圧力センサを示す図である。

図 5は信号処理回路を示す図である。

図 6は倍率決定部の構成を示す図である。

図 7は学習部の構成を示す図である。

図 8は判定部の構成を示す図である。

図 9は出力部の構成を示す図である。

図 1 0は設定部の構成を示す図である。

図 1 1は本発明に係るドア開閉監視システムの設置状態の一例を示す図である。 図 1 2 A， 1 2 B、 図 1 3、 図 1 4、 図 1 5はドア開閉監視システムの動作原 理を説明する図である。

図 1 6は本発明に係るドア開閉監視システムの設置状態の他の例を示す図であ る。

図 1 7は本発明に係るドア開閉監視システムのブロック図である。 発明を実施するための最良の形態

以下図面を参照して、 本発明の実施例を説明する。

図 2を参照して、 本発明の第 1の実施例にかかるに係る圧力センサ 1 0は、 ス テム 1 1とキャップ 1 2を互いの開放面側を接合して構成されるパッケージ 1 3 内にセンサチップ 1 4を装着した構成を基本構成として有している。 つまり、 セ ンサチップ 1 4は、 圧力を受けて撓むダイヤフラム 1 4 aを備えた半導体センサ からなる。 この例では、 ダイヤフラム 1 4 aの周縁にピエゾ素子等を装着し、 ダ ィャフラム 1 4 aの変位に追従して変形するピエゾ素子の抵抗値に基づいてダイ ャフラム 1 4 aの変位量ひいては測定対象圧力を検出している。 もちろん、 この タイプに限らず、 例えばガラス基板等の固定基板をさらに設け、 静電容量型のセ ンサとしたり、 その他各種のものを用いることができる。 そして、 係るセンサチ ップ 1 4をステム 1 1の底面に取り付ける。 ステム 1 1には、 その底面中央に貫通孔を設けるとともに、 底面外側中央には その貫通孔に連続する受圧 （測定圧） 力導入管 1 1 aを設けている。 これにより、 この測定圧力導入管 1 1 aを介して導入される圧力がダイヤフラム 1 4 aに当た る。

また、 キャップ 1 2の天面中央には、 貫通孔を設けるとともに、 天面外側中央 にはその貫通孔に連続する参照圧力導入管 1 2 aを設けている。 これにより、 こ の参照圧力導入管 1 2 aを介して導入される参照圧力がダイヤフラム 1 4 aの反 対側の面に当たる。

この結果、 ダイヤフラム 1 4 aには、 その両面に測定圧力 （受圧力） と参照圧 力が加わるため、 両圧力差に応じた量だけダイヤフラム 1 4 aが変位するように なる。 つまり、 この発明に係る圧力センサは測定圧力を参照圧力と比較して、 そ の差に応じた出力を得る差圧計を基本構造としている。

ここで本実施例では、 圧力変化に対する測定圧側と参照圧側とで応答性 ·応答 速度は異なる。 具体的には、 参照圧力導入管 1 2 a内に、 フィルタ 1 5を設置す ることにより対応している。 このフィルタ 1 5は、 例えば多孔質材料から構成し てもよいし、 オリフィスのように構成してもよレヽ。

このように構成すると、 室内の空気の圧力が、 フィルタ 1 5を通過した後の空 気となってセンサチップ 1 4に伝わるようになつている。 フィルタ 1 5は圧力の 急峻な変化は伝わらず， 緩やかな変化が伝わるという性質を持っため、 ドア開閉 等により室内の圧力が急峻に変化した場合には、 センサチップ 1 4のダイヤフラ ム 1 4 aの両面 （測定圧側と参照圧側） で圧力変化の応答速度が異なり、 この差 に応じた信号がセンサ出力となって出現する。 一方、 温度変化や大気圧の変化等 の緩やかな圧力変化の場合には、 フィルタ 1 5の有無に関係なくその変化が伝わ るので、 ダイヤフラム 1 4 aの両面で均衡がとれる。 つまり、 センサ出力に変化 がなく、 係る環境変化に対する影響を可及的に抑制することができる。

次に、 具体的な使用例を説明する。 図 3 Aに示すように、 監視対象の部屋 1 7 の所定位置に圧力センサ 1 0を設置する。 この設置位置は、 必ずしもドア 1 8の 付近にする必要はなく、 図示するようにドアから離反して配置可能である。 しか も、 仕切り壁 1 9の裏面側等のドア 1 8と直接対向しない位置でもよい。 このよ うにすると、 外部からの侵入者等に圧力センサ 1 0の存在を知られにくくなるの で、 圧力センサ 1 0に対するいたずらを防止し、 より確実に検知できる。 また、 この圧力センサ 1 0の測定圧力導入管と、 参照圧力導入管は、 ともに部屋 1 7内 の空気を内部に導入するように設置している。

係る構成をとることにより、 以下の測定原理にしたがってドア 1 8の開閉を検 知できる。 つまり、 図示するようにドア 1 8力 部屋 1 7の外側に向けて回転し て開くタイプの場合には、 図示のドア 1 8を開いている状態からドア 1 8を閉め ると、 そのドア 1 8の周囲の空気が部屋内に流入するようになり、 一旦部屋 1 7 内の気圧が上昇する。 逆に、 ドア 1 8を閉めた状態から開くと、 そのドア 1 8の 周囲の空気がそのドア 1 8の回転に追従して部屋 1 8の外に排出される。 これに より、 部屋 1 7の内部気圧は減少する。 もちろん、 部屋 1 8の内外で気圧差がな ければ、 その後、 流出した空気が部屋内に戻るため、 一旦気圧が上昇後平衡状態 となる。

このようにドア 1 8の開閉により部屋 1 7の圧力が変化し、 しかも、 その圧力 変化 （昇降） の方向が逆になる。 従って、 センサ出力も、 図 3 ( B ) のようにド ァの開閉に伴う波形が出現し、 しかも 「閉じる」 と 「開く」 ではその凸の方向が 逆になる。 よって、 そのセンサ出力に基づいて開閉の有無さらには、 どちらの動 作かも識別できる。

図 4は、 本発明に係る圧力センサの第 2の実施例を示している。 基本的なセン サ構造は、 図 2に示す第 1の実施例と同様であるので、 同一符号を付しその詳細 な説明を省略する。

ここで本実施例では、 圧力変化に対する測定圧側と参照圧側で応答性を異なら せるための構造として、 フィルタ 1 5の替わりにバッファ空間 （閉空間） を持た せるようにした。 つまり、 参照圧力導入管 1 2 aに容器 1 6を取り付ける。 この 容器 1 6は、 比較的大きな内容積の空間をもつ本体 1 6 aを持ち， その本体 1 6 aの側面に微小孔 1 6 bを形成し、 その微小孔 1 6 bと反対側に形成した接続管 1 6 cにて、 上記参照圧力導入管 1 2 aと連結するようにしている。

これにより、 センサチップ 1 4のダイヤフラム 1 4 aは、 微小孔 1 6 b， 本体 1 6 a , 接続管 1 6 c， 参照圧力導入管 1 2 aを介して大気開放されることにな る。 本体 1 6 aの空間は、 微小孔 1 6 bに対して非常に大きな容積を持つ.ため、 それら微小孔 1 6 bと本体 1 6 a内の空間とが、 電気的な抵抗とコンデンサの役 割を果たす。 つまり、 ドア開閉等の急峻な圧力変化は、 測定圧側では測定圧力導 入管 1 1 aを介してセンサチップ 1 4に直接伝わる。 一方、 参照圧側では微小孔 1 6 bを通過し、 本体 1 6 a (空間） ， 参照圧力導入管 1 2 aを介してセンサチ ップ 1 4に伝わる。 従って、 係る圧力が、 微小孔 1 6 bを通して空間内に広がる 時間と、 ドア開閉等による急峻な圧力変化の時間に差を生じ、 瞬時にダイヤフラ ム 1 4 aの参照側にまで圧力変化が伝達されない。 従って、 この応答速度の差か ら、 ダイヤフラム 1 4 aの参照側には、 ドアが開閉する前の状態の圧力或いはそ れにほぼ等しい圧力が加わったままとなるので、 ドアの開閉に伴い変化した圧力 との差圧がセンサチップ 1 4のダイヤフラム 1 4 aにかかる。 よって、 第 1の実 施例と同様の原理にしたがい、 ドアの開閉を検知することができる。

次に、 上記した圧力センサを用いて実際のドアの開閉を検知するための信号処 理回路について説明する。 図 5に示すように、 係る信号処理回路 2 0は、 圧力セ ンサ 1 0の出力を受け、 所定の信号処理を行うもので、 本実施例では、 実際の開 閉を検知する監視モードと、 その監視モードで監視する際の判断基準 （知識） を 生成する学習モードを備えている。

まず、 圧力センサ 1 0の出力は、 増幅部 2 1で増幅された後、 フィルタ部 2 2 にて不必要な周波成分を除去し、 A/ D変換部 2 3にてデジタル信号に変換され るようになっている。 そして、 この変換されたデジタル信号が、 倍率決定部 2 4 を介して接点切替器 2 5に送られ、 択一的に選択された学習部 2 6或いは判定部 2 7に送られるようになつている。 そして、 学習部 2 6或いは判定部 2 7での処 理結果が出力部 2 8に送られ、 所定の態様で出力される。 また、 各処理部に対す る切替命令 ·設定命令は、 設定部 2 9からの制御信号に基づいて行われるように なっている。 そして、 上記した各処理部の具体的な構造は、 以下のようになって いる。

増幅部 2 1は、 センサ出力の信号レベルを、 処理可能なレベルまで増幅するも ので、 その増幅率は、 倍率決定部 2 4で決定され、 その倍率決定部 2 4から送ら れる制御信号に基づいて設定されるようになっている。 具体的には、 増幅部 2 1 の増幅器の倍率を決める抵抗の比率が選択され、 その増幅部 2 1で増幅ざれた信 号が、 AZD変換部 2 3の入力レンジ （或いは出力レンジ） に収まるように値に 設定される。 つまり、 波形のピーク値が入力レンジを上回る場合には増幅率を下 げ、 入力レンジを下回る或いは極端に小さい場合には増幅率を上げるようにセッ 卜される。

フィルタ部 2 2は、 増幅された信号のうち判定に不必要な周波数成分を除去す るもので、 低周波成分を除去するハイパスフィルタと高周波成分を除去する口一 パスフィルタを直列に接続したものを設置する。 遮断周波数は、 ハイパスフィル タの場合には信号の直流分を除去できる程度 （例えば 1 H z以下） とし、 ローバ スフ ルタの場合には信号に関係ない高周波成分ノイズの周波数または圧力セン サの特性となる周波数帯域 （例えば 1 k H z程度） に選べばよレ、。 そして、 この 遮断周波数の設定は、 設定部 2 9にて行う。

AZD変換部 2 3は、 フィルタ部 2 2を通過したアナログ信号をデジタル信号 に変換するもので、 例えば、 0から 5 Vまでの範囲を、 0から 2 5 5までの整数 値に置き換える （8ビッ トの場合） ものである。

倍率決定部 2 4は、 図 6に示すような内部構造となっている。 すなわち、 A/

D変換部 2 3から接点切替器 2 5に対してスルー状態で信号を伝送するラインに 対してスィツチ Sを介して分岐経路を設け、 その分岐経路に対して直列に電圧比 較部 2 4 aと制御信号発生部 2 4 bを取り付けた構造としている。 スィツチ Sは、 設定部 2 9からの制御信号に基づいて開閉するもので、 学習モードの時に接点を 閉じるようになつている。

そして、 電圧比較部 2 4 aは、 受け取ったデジタル信号が、 八 0変換部2 3 の出力レンジを越えているか否かを判断し、 超えている場合には、 制御信号発生 部 2 4 bに現在の制御信号から 1段階数値を下げるように指令を出す。 また、 受 け取ったデジタル信号が予め定めた値よりも小さい場合には、 現在の制御信号か ら 1段階数値を上げるように指令を出すようになつている。

この判断は、 学習モードの状態で、 実際にドアを開閉し、 その開けた時や、 閉 めた時のセンサ出力の波形に基づいて行う。 つまり、 波形のピークが所定の範囲 になるように制御する。 従って、 例えばホールド機能を付加しておくと、 簡単に 波形のピークを認識し、 その値が適正か否かが判断できるのでより好まし.い。 そ して、 制御信号発生部 2 4 bは、 増幅部 2 1に対して増幅率についての制御信号 を送るようになつている。

学習部 2 6は、 図 7に示すように、 直列接続されたトリガスィッチ S 1， 波形 記憶部 2 6 a， 閾値算出部 2 6 bで構成される。 トリガスィッチ S 1は、 設定部 2 9からのトリガ信号を受けてスィッチを閉じるようになつている。 つまり、 接 点切替器 2 5で学習部 2 6側に接続 （学習モードを選択） した状態でドア開閉と 同時に設定部 2 9からトリガ信号を発生させると、 AZD変換部 2 3の出力信号 (デジタル信号） 1 波形記憶部 2 6 aに取り込まれる。 このデジタル信号は、 一定時間またはある記憶容量に達するまで取り込まれる。

そして、 閾値算出部 2 6 bでは、 この記憶されたデジタル信号から判定に必要 な閾値が計算される。 この閾値の算出アルゴリズムは各種のものを用いることが できるが、 例えば， 以下のような演算により算出することができる。 すなわち、 波形記憶部 2 6 aに記憶された波形データの平均値 V aとピーク値 V pを求め、 次式に代入することにより閾値 V hを求めることができる。

V h = (V p - V a ) X 0 . 5 + V a

そして、 極値算出部 2 6 bの出力 （閾値） が次段の出力部 2 8と判定部 2 7に 送るようになる。 なお、 ドアを開く場合と閉じる場合では、 そのセンサ出力は逆 になるので、 それぞれについて学習を行い閾値を求める。 その際、 図示省略する スィッチ （操作部 2 9等に設ける） により、 どちらの操作を行うかを教えるよう にしている。 また、 ドアを部屋の外に対して移動して開く場合と、 部屋の中に向 けて移動することにより開く場合では、 センサ出力が逆になる。 上記のように予 めどちらの操作をするかを教えることにより、 そのセンサ出力の波形からどちら のタイプかを認識できるので、 それに応じて閾値と判定アルゴリズム （閾値より 大きい場合に閾値を超えたと認識するか、 小さい場合に閾値を超えたと認識する カ^ を自動的に決定することもできる。 もちろん、 予めドアのタイプをセットす るスィツチを設けていてもよい。

判定部 2 7は、 図 8に示すように記憶部 2 7 aと閾値比較部 2 7 bを備えてい る。 この記憶部 2 7 aには、 学習部 2 6から送られてきた闘値が記億される。 そ して、 閾値比較部 2 7 bでは、 センサ出力に基づく値と閾値とを比較し、 その結 果を出力するようになっている。 すなわち、 接点切替器 2 5で判定部側が選択 （ 判定モードに選択） されると、 まず記憶部 2 7 aから闘値を読み出し、 AZD変 3からのデジタル信号が閾値比較部 2 7 bに送られ、 そこにおいて両者を 比較し、 デジタル信号が閾値を越えたときに異常信号を出力し、 越えないときに は正常信号を出力する。 この判定結果を出力部 2 8に送るようになる。 これが通 常の防犯モ一ドにおける動作である。

さらに本実施例では、 非防犯モード （設定部 2 9により設定される） を設け、 この非防犯モードが選択された場合には、 デジタル信号がある一定時間閾値を越 えないときに異常を出力し、 それ以外は正常信号を出力するようにしている。 つまり、 防犯モードは室内に人が入ってはいけないときに使用する。 従って、 ドア開閉などの圧力の急激な変化があつたときは、 人が侵入してきたおそれが高 いため、 異常とする。 これにより、 侵入者の有無の監視が行える。 一方、 非防犯 モードは室内に人が常時出入りするときに使用する。 この場合には、 ドア開閉に ともなう圧力変化があることが正常であるので、 ドアの開閉を検知しても異常と はしない。 そして、 この非防犯モードでは、 ドアの開閉が行われ、 センサ出力が 変化するのが正常であるので、 一定時間圧力変化がまつたく変化しないときには、 圧力センサの故障や、 圧力センサが蓋で覆われるなどの障害があつたと推定でき る。 そこで、 一定時間閾値を超えないときに異常を出力するようにした。 これに より自己診断ができる。

出力部 2 8は、 図 9に示すように閾値数値表示部 2 8 aと L E D表示部 2 8 b を備えている。 閾値数値表示部 2 8 aは、 学習部 2 6で計算された閾値を数値と して表示するもので、 表示の仕方は、 例えば数値そのものを液晶などで表示した り、 L E Dを多数並べたもので閾値の数値に相当する分だけ点灯させてもよい。 また、 L E D表示部 2 8 bは、 判定部 2 7から正常信号が送られてきたときには 緑色 L E Dを点灯させ、 異常信号が送られてきたときには赤色 L E Dを点灯させ るようになっている。

設定部 2 9は図 1 0に示すように、 遮断周波数設定部 2 9 a， 学習 Z判定切替 S W a 2 9 b , 防犯 Z非防犯切替 S W 2 9 c , トリガ信号発生部 2 9 d等を備え る。 遮断周波数設定部 2 9 aはフィルタ部 2 2の遮断周波数を設定するもので、 数値で入力するようにしている。 そして、 この数値入力の方法は， 例えば， キー ボードゃダイヤルで入力してもよい。

学習 Z判定切替 S W 2 9 bは、 接点切替器 2 5の接点を学習か判定かに選択す るスィッチであり、 学習モードにすると学習部 2 6につながり、 判定モードにす ると判定部 2 7につながるようになっている。

防犯/非防犯切替 S W 2 9 cは判定部 2 7に接続され、 判定アルゴリズムが選 択される。 つまり、 防犯のときには閾値を越えたときに異常とし、 非防犯のとき には閾値をある一定時間越えないときに異常とする。

トリガ信号発生部 2 9 dは、 学習部 2 6へ接続され、 学習開始のためのトリガ 信号を発生する。 このトリガ信号の発生はボタンでもよいし、 また、 外部からパ ルス信号を送るようにしてもよい。 そして、 このトリガ信号を受けて学習部 2 6 のスィツチ Sが一定期間閉じるようになる。

図 1 1は、 上記した圧力センサを用いたドア開閉を監視するシステムの一例を 示している。 本発明のシステムは、 図 3で説明したように圧力センサを 1個設置 する場合はもちろんのこと、 図 1 1に示すように複数 （この例では 2個） 設ける ようにしてもよい。 このようにセンサを複数設置することにより、 複数のドアの どのドアが開閉したのかの認識もできるようになる。

すなわち、 図示するように、 部屋 1 7には 3つのドア （A， B , C ) が設けら れており、 その部屋の任意の位置に第 1センサ 1 0 aと第 2センサ 1 0 bを設け ている。 この各センサ 1 0 a， 1 0 bは所定距離だけ離して設置しているので、 ドア A或いはドア Cから両センサ 1 0 a， 1 0 bまでの距離が異なる。 そして、 ドア Bからの距離は等しく している。 さらに、 各ドア A， B , Cは、 いずれも回 転式で、 部屋 1 7の外に回転することにより ドアを開くタイプのものを用いてい る。

なお、 図示の例では、 第 1センサ 1 0 a側のみを仕切り壁 1 7の裏面に隠すよ うに配置したが、 これは、 仕切り壁 1 9があってもなくても検出感度には影響を 与えず、 第 2センサ 1 0 bのように部屋 1 7内に露出状態で設置してよいことを 説明するために表記したものである。 よって、 実際の設置に際しては、 各センサ をともに仕切り壁などの奥に隠すように設置してもよいし、 逆にいずれのセンサ も露出状態としてもよレ、。

上記のように構成すると、 いずれかのドアを開けた場合には、 部屋内の気圧が 下がるため、 センサ出力は低下し、 逆にドアを閉じた場合には、 部屋内の気圧が 上がるためセンサ出力は上昇する。 つまり、 図 1 2 Aに示すように、 センサ出力 が圧力上昇の場合には、 ドアが閉じたと判断でき、 図 1 2 Bに示すようにセンサ 出力が圧力減少の場合にはドアが開いたと判断できる。 この場合に、 2つのセン サがともに同じ結果を出していることから、 誤検出でなく、 上記のようなドアの 開閉の有無及びどちらの操作であつたかについての判定結果の確度が向上する。 そして、 そのドアの開閉に伴うセンサ出力の変化は、 ドアからの距離によって も圧力変化の伝達時間が異なるので、 ドアに近いセンサほど早く応答する。 つま り、 図 1 2 A， 1 2 Bにも示すように、 ドアの開閉に伴う波形の発生時期にタイ ムラグが生じる。

従って、 どちらのセンサが先にドアの開閉に伴う圧力変動を検知したかによつ てどのドアが開いたのかの認識をすることができる。 すなわち、 図 1 3に示すよ うに、 第 1センサ 1 0 aの方が先に検知した場合には、 第 1センサ 1 0 a側に位 置するドア Aが開閉したものと判断でき、 しかも、 圧力上昇であるため、 ドア A が閉じたと判断できる。

同様に、 図 1 4に示すように、 第 2センサ 1 0 bの方が先に検知した場合には、 ドア Cが閉じたと判断できる。 さらに、 図 1 5に示すように、 両センサ 1 0 a，

1 0 bがほぼ同時に検知した場合には、 ドア Bが閉じたと判断できる。 もちろん、 各波形図において下に凸の波形の場合には、 対応するドアが開いたと判断するこ とができる。

また、 図 1 6に示すように、 各ドア A， B , Cが、 スライ ド式の場合には、 そ のドアの移動にともなう空気の流出入があまりないので、 圧力変化が少ない。 伹 し、 図示するように、 部屋 1 7の一部が開口 1 7 aされており、 そこから気体が 流入したり、 流出しているような場合には、 ドアを開けた状態と閉じた状態では、 圧力変化が生じるので上記と同様の原理にしたがつてドアの開閉を検知できる。 つまり、 開口 1 7 aから気体が流入している場合には、 ドアを開くと部屋から気 体が逃げ出すので圧力が下がり、 ドアを閉じると元に戻るため圧力が上昇: る。 また、 開口 1 7 aから気体が流出している場合には、 上記と逆の現象となる。 そして、 上記のようなドアの開閉を検知するためのシステム構成としては、 例 えば、 図 1 7に示すようなブロック図により達成できる。 つまり、 室内の所定位 置に設置した両センサ 1 0 a， 1 0 bの出力をそれぞれ信号処理回路 2 0 a， 2 O bに接続する。 ここで使用する信号処理回路は、 図 5に示す信号処理回路 2 0 とほぼ同様の構成のものをとることができる。 異なる点は、 判定部 2 7の出力 （ 判定結果） を、 外部に出力させる機能を持たせることである。 つまり、 各信号処 理回路 2 0 a , 2 0 bにおける判定部 2 7の出力を、 総合判定部 3 0に与えるよ うにする。 そして、 総合判定部 3 0では、 内蔵するタイマなどを用いたり、 適宜 の論理回路を組むことにより、 いずれのセンサからの検出信号が早く届いた （或 いは同じ） かを認識し、 どのドアが開閉したかを判断するとともに、 その波形の 方向からそのドアの操作 （開いた "閉じた） についても判定する。 そして、 その 判定結果を出力部 3 1に送り、 所定の警報出力をするようにしている。 この出力 部 3 1の出力態様としては、 音声 '光等各種のものを用いることができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明に係る圧力センサは、 参照圧側と受圧側の圧力応答性を 異ならせてその差圧を検知するようにしたため、 小型で感度良く ドアの開閉を検 知でき、 しかも、 ドアが開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、 また、 セ ンサの設置位置の規制が少なくまた設置されていることが外部から見つかりにく いセンサとして利用ができる。

Claims

請求の範囲

1 . 受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサであって、

前記受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる装置を含む、 圧力センサ。

2 . 前記装置は、 少なくとも前記参照圧側に設けられ、 気体の通過の抵抗となる フィルタである、 請求項 1に記載の圧力センサ。

3 . 前記装置は、 前記参照圧側に設けられた閉空間形成部材である、 請求項 1に 記載の圧力センサ。

4 . 前記閉空間形成部材は、 微小孔有する、 請求項 3に記載の圧力センサ。

5 . 前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、 前記参 照圧側には前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、

前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力 変動を検出する、 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の圧力センサ。

6 . 複数の圧力センサを含み、 前記圧力センサの各々は、 受圧側と参照圧側との 圧力応答性を異ならせる装置を有し、 前記受圧側と前記参照圧側との圧力差を検 出し、

前記複数の圧力センサは、 監視対象となる複数のドアを有する室内に設置され、 前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて、 前記複数のドアの中か ら、 開閉したドアを判定する判定手段をさらに含む、 ドア開閉監視システム。

補正書の請求の範囲

[ 1 9 9 9年 1 0月 1 日 （0 1 . 1 0 . 9 9 ) 国際事務局受理：出願当初の

請求の範囲 1は補正された；他の請求の範囲は変更なし。 （ 1頁) ]

1 . (補正後） 受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサであって、 圧 力応答性を異ならせる装置を含み、 前記受圧側と参照圧側は同じ気体中に配置さ れ、 流れの無い定常状態では、 同一圧力となる、 圧力センサ。

2 . 前記装置は、 少なくとも前記参照圧側に設けられ、 気体の通過の抵抗となる フィルタである、 請求項 1に記載の圧力センサ。

3 . 前記装置は、 前記参照圧側に設けられた閉空間形成部材である、 請求項 1に 記載の圧力センサ。

4 . 前記閉空間形成部材は、 微小孔有する、 請求項 3に記載の圧力センサ。

5 . 前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、 前記参 照圧側には前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、

前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力 変動を検出する、 請求項 1〜 4のいずれか 1項に記載の圧力センサ。

6 . 複数の圧力センサを含み、 前記圧力センサの各々は、 受圧側と参照圧側との 圧力応答性を異ならせる装置を有し、 前記受圧側と前記参照圧側との圧力差を検 出し、

前記複数の圧力センサは、 監視対象となる複数のドアを有する室内に設置され、 前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて、 前記複数のドアの中か ら、 開閉したドアを判定する判定手段をさらに含む、 ドア開閉監視システム。

16

補正された用紙 （条約第 19条）