JPH0330955Y2

JPH0330955Y2 -

Info

Publication number: JPH0330955Y2
Application number: JP15900084U
Authority: JP
Priority date: 1984-10-20
Filing date: 1984-10-20
Publication date: 1991-06-28
Also published as: JPS6174190U

Description

【考案の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本考案は、炎、熱、煙、ガスの四つの現象に作
動する如くした複合火災検出器に関するものであ
る。

＜従来の技術＞従来、我国において用いられている（消防法で
認める）火災感知器としては、熱感知器と煙感知
器の二種類である。熱感知器としては定温式、差
動式、補償式等がある。例えば、定温式や差動式
で用いられるバイメタル式は、低膨張金属と高膨
張金属を張り合せたバイメタルを用いたもので、
一端を固定されたバイメタルが熱を受けると低膨
張率の金属側に湾曲し、温度に比例した変位を生
ずる。その結果、バイメタルは一定温度に達した
時、接点を閉じるように働き感知器が作動する。
又、煙感知器としては光電式とイオン化式がある
が、前者の光電式には減光式と散乱光式がある。
例えば第５図に示す如き減光式で、投光部３１は
光源３３とレンズ３４及び光源の輝度低下を補償
する受光素子３２を備え、又該投光部３１に適宜
間隔を介し対向させる受光部４０はレンズ４１、
絞り４２と受光素子４３を備えた構成となつてい
る。いま、投光部３１より照射された光路３５に
煙３６が進入すると、その流入した煙３６の量に
比例した分だけ、受光素子４３で受ける光の量も
減り光の量が定められた値に達すると感知器は作
動する。次に、炎感知器は早期火災検出を目的と
したもので、米国のUL規格やNFPAでは火災感
知器としてこれを認めている。この炎感知器には
紫外線感知器や赤外線感知器の他に、本件出願人
が先に提示した可視光感知器があり、一つの検知
素子で炎、煙を検出し得る装置としている（特願
昭58−69752号）。

一方、ガス検知器の代表的なものとしては接触
燃焼式感知器や半導体式感知器がある。例えば半
導体式は、金属酸化物（SnO₂，ZnO等）表面で
生ずる気体の吸脱着現象による半導体の電気伝導
度の変化を利用するもので、その構造は第６図に
示すようなものである。電極５１は、金属酸化物
半導体５２の中に埋め込まれており、この片方の
電極は加熱ヒーターとして使用され、他方の電極
は電極間に存在する半導体の電気抵抗を測定する
ために使用される。ここで、ヒーターは半導体表
面でガスの吸脱着が容易な温度（200〜400℃）に
加熱するために設けてある。。以上のように従来、
熱、煙、炎、ガスを検出する感知器は個別にあつ
たが、夫々独立したものであり、相互に全く関連
性をもたないものである。

＜考案が解決しようとする問題点＞本考案は上記実情に鑑み、熱、煙、炎、ガスの
いずれにも感知する一般住宅にも適用し得る簡易
の複合火災検出器を提供することを目的としたも
のである。

＜問題点を解決するための手段＞本考案は入射赤外線の変化に応動する焦電体素
子よりなる第１の検知素子と、気体の吸脱着現象
によつて電気伝導度が変化する半導体よりなる第
２の検知素子とを配設し、該第１および第２の検
知素子の出力の大きさを判別する第１および第２
の比較回路を設け、該第１および第２の比較回路
の基準電圧をそれぞれ異なつた値に設定し、前記
第１と第２の検知素子の出力をそれぞれ前記第１
および第２の比較回路に導き、さらに、第２の検
知素子の周囲温度による電気伝導度の変化を補正
するための第３の検知素子の出力を基準値と比較
する第３の比較回路に導く構成で、ガス、煙、
炎、熱の発生状態によつて警報を出すタイミング
をかえるようにしたものである。

＜実施例＞第１図に示す。Ｐ，Ｎはそれぞれ直流の正及び
負電位。１０は、煙、ガスを感知する半導体素子
で、例えばSnO₂のような金属酸化物半導体であ
る。２１は、熱、炎を感知する焦電体素子であ
る。

２０は温度補正用検知素子で、例えばサーミス
タである。Ｒ１〜Ｒ８は抵抗（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４
は可変抵抗）Ｃ１はコンデンサで、Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３はダイオード、又１，２，３及び４は比較器
である。今、この動作を説明する。煙やガスが素
子１０に触れると、素子表面の気体との吸脱着反
応により、１０の電気伝導度は増加、即ち抵抗は
第２図のように減少する。抵抗の減少によりＡ
点の電位Ｖ１は１０とＲ１で定まる値まで増加す
る。１は比較器でその基準電圧は可変抵抗Ｒ３の
調節により任意の値Ｖ３に設定する。今Ｖ１がＶ
３より高くなると比較器１の出力１′が発生する。
ここでＲ６とＣ１は遅延回路を構成している為、
Ｖ６なる電圧は第３図の如く変化する。従つてＶ
６を別の比較器４に入力し、その基準電圧Ｖ７を
Ｒ７，Ｒ８により、適当に設定する事により、比
較器４の出力Vcを任意に遅らす事が出来る。こ
の出力Vcをブザーなどで構成される警報回路５
に導けば良い。この働きはスプレーや調理の際に
発生するガスやタバコの煙等によつては警報を発
しないようにする事である。しかし、急激に噴出
する大量のガスが拡散するような時には、Ｖ１は
急上昇するが、Ｒ６とＣ１の遅延効果の為、Vc
が即座に発生しない事になり重大事故につながる
可能性がある。ここでＶ２＞Ｖ３になるようにＲ
２とＲ３で定めてあり、Ｖ１＞Ｖ２になると、比
較器２の出力２′が出力され、遅れなしにVDが
発生する。この出力VDをブザーなどで構成され
る警報回路５に導けば大量のガス、煙が発生した
場合には即座にブザーが鳴動することになる。こ
こで、Vcにつながるブザーと、VDにつながるブ
ザーを別々に設けても良く、また一個のブザーで
共用させることもできる。

また、炎や熱が発生した場合（煙、ガスの発生
がない時）、焦電体素子２１の表面には本質的に
自発分極に基づく電荷が現われているが、しかし
大気中では浮遊電荷によつて中和されみかけ上電
荷は観察されない。この状態で焦電体素子２１の
表面に炎、熱等に起因する赤外線（熱線）が照射
されると電荷が吸収され、該焦電体素子２１の温
度は上昇する。この自発分極の大きさは温度上昇
に対して減少する関係にあり、温度変化によつて
焦電体素子２１の自発分極の大きさは瞬間的に変
化する。但し、この表面電荷が平衡に達するまで
には時間を要し、暫くの間非平衡状態になる。こ
の表面電荷の非平衡分が電圧として検出される。
例えば、焦電体素子２１に第２図ａのような入
射熱があると出力は第２図ｂのようになる。従
つて、この焦電体素子２１は温度変化がない場合
は、第２図ｂで示すDCバイアス電圧のみとな
る。勿論、温度変化が緩やかなときは、出力信号
の変化も緩やかで比較回路１，２から出力は出な
い。このように、素子２１の出力２１′が一定以
上の大きな変動をすると、この出力１′及び２′を
発する（設定電圧の上昇）。この場合、１′及び
２′は長く継続しないため、遅延回路を経由する
出力１′では出力Vcは発せられない。一方、出力
２′が発せられることにより出力VDが生ずる。

次に、２０の作用を説明する。

周囲温度が上昇すると（例えば季節変化）、１
０はその影響を受け例えばSnO₂の場合には第４
図のように素子抵抗が低下する。従つて１，２の
基準電圧を固定にしておくと周囲温度が高くなる
夏にはＶ１の増加により感度が上昇し、場合によ
つては煙、ガスが発生していない時にも１′が発
生し誤報の原因になる。この周囲温度の影響を補
正する為に、２０なる温度検知素子として、例え
ばサーミスタ（負特性）を使用する。このサーミ
スタの抵抗−温度特性は、素子１０の特性と類似
したもので温度の上昇とともに抵抗が減少する。
周囲温度が上昇するとＶ１が上昇し、それにつれ
Ｂ点の電位が上昇するので、Ｖ３，Ｖ２が上昇す
る事になる。従つて２０の特性を最適に選ぶ事に
よつて周囲温度の補正が出来る。このサーミスタ
２０は、ガス、煙、検出を誤報なく精度よく行う
為に必要な素子であるが、本考案では、この周囲
温度補正用サーミスタを火災時の熱検出にも利用
しようとするわけである。

火災によつて一般には有毒ガスや煙が発生する
ので１０が働くが、風の影響や隣家の火災等で
煙、ガスの濃度が低い場合は、１０は作動しな
い。しかし、熱により温度が上昇すると、前述し
たように２０の抵抗は低下し、Ｂ点の電位は上昇
する。従つて、周囲環境等を考慮し比較器３の基
準電圧Ｖ４を抵抗Ｒ４によつて適当に定めておけ
ば、例えば温度が60℃で出力３′を発するように
しておくと、60℃以上になると遅れなしに即座に
VDが出力され、警報回路５が作動する事にな
る。ここで、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の働き
は、３′，２′，２１′なる出力が、それぞれ比較
器２，３，２１の等価出力抵抗（図示しない）に
よつて影響されないようにする為であり、VDの
安定化を図る為に設けている。

＜考案の効果＞上述のように本考案の複合火災検出器は、安価
で信頼性の高い半導体素子と焦電体素子を用い比
較回路と遅延回路の組合せを工夫した事により、
ガス、煙、炎、熱を極めて精度高く検出する事が
出来る。すなわち、スプレーや調理の際のガス、
煙、炎、熱は、検出しないが急激に燃え広がる火
災に感しては、極めて正確に遅れ時間なく即時警
報を出す事も可能である。

また、熱については、急激な温度上昇はもちろ
ん、徐々に上昇する場合であつても設定値以上に
なれば検出できると言う優れた特徴を有する。従
つて、本装置は、一般住宅にも適した検出器とし
て大きな効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
ブロツク図、第２図，ａ，ｂは半導体素子と
焦電体素子の作動説明図、第３図は遅延回路の動
作特性を示す説明図、第４図は温度検知素子の抵
抗−温度特性を示す説明図、第５図は従来の減光
式感知器を示す説明図、第６図は同半導体素子の
説明図である。１，２，３，４……比較回路、１′，２′，３′，
４′……同出力、５……警報回路、１０……半導
体素子、２０……温度検知素子、２１……焦電体
素子、Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８……抵抗、
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４……可変抵抗、Ｃ１……コンデ
ンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３……ダイオード、Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７……比較回路の基準電圧、Ｖ１
……Ａ点の電位、Ｖ５……Ｄ点の電位、Ｖ６……
Ｃ点の電位、Vc……遅延回路の出力、VD……即
時回路出力。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 入射赤外線の変化に応動する第１の検知素子
と、気体の吸脱着現象によつて電気伝導度が変
化する第２の検知素子と、前記第１の検知素子
の出力と第２の検知素子の出力とを合成し、該
出力の大きさを基準値と比較する第１及び第２
の比較回路と、該第１の比較回路の出力のみ所
定時間遅らせる遅延回路と、前記第２の検知素
子の周囲温度による電気伝導度の変化を補正す
る第３の検知素子と、該第３の検知素子の出力
を基準値と比較する第３の比較回路に導き、該
第３の比較回路の出力を前記第２の比較回路の
出力と合成するようにするとともに、前記第１
の比較回路の基準設定値を、前記第２の比較回
路の基準設定値より低く定めるようにし、火災
を検出すると、前記第２あるいは第３の比較回
路の出力、または第１の比較回路の出力により
警報回路を作動させるようにした複合火災検出
器。 (2) 第１の検知素子が、焦電体素子である実用新
案登録請求の範囲第１項記載の複合火災検出
器。 (3) 第２及び第３の検知素子が、酸化物半導体素
子である実用新案登録請求の範囲第１項記載の
複合火災検出器。