JPH08167084A - 火災警報器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入時の誤動作を防止し、監視時に煙感
知が確実に行われる火災警報器を得ること。 【構成】 発光素子を間欠的に発光させる発振及び発光
回路１と、前記発光素子の間欠的な発光周期に同期した
クロックパルス信号を発生するクロック信号発生回路２
と、発光素子の光を受光して電気信号パルスに変換して
増幅し、それが所定の基準値以上のときにパルス信号を
出力する受光増幅回路３と、受光増幅回路３のパルス信
号と前記クロックパルス信号が２回連続して同期したと
きに出力信号を出力し、受光増幅回路から連続して出力
された３回目のパルス信号が入力されたときに前記出力
信号を引き続き出力する２つのフリップフロップを有す
る冗長回路４と、冗長回路から出力信号が出力されてい
る状態で前記クロックパルス信号の立ち下がりに同期し
て警報信号を出力する点弧制御素子を有する火災判断回
路５と、火災判断回路の警報信号を受けて警報駆動信号
を出力するブザー駆動回路６と、前記警報駆動信号で駆
動されるブザー７とを備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は火災警報器、特に家庭
用、住宅用の光電式火災警報器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の特公昭６３−３７３３８号公報に
開示されている光電式火災警報器は、消費電流を減らす
ために発光素子を間欠的に発光させ、発光素子の間欠的
な発光周期に同期したクロックパルス信号を発生させて
いた。一方、受光素子は発光素子の発光を受光して電気
信号パルスに変換していた。そして、３つのＤ型フリッ
プフロップを有する火災判断回路では受光素子の電気信
号パルスとクロックパルス信号が３回連続して同期した
ときに警報信号を出力し、その警報信号によりブザーを
鳴動させて火災の警報を発するものである。かかる従来
の光電式火災警報器は、発光素子が間欠的に発光するた
めに発光素子の消費電流を減らすことができ、受光素子
が発光素子の光を３回連続して受光しないと火災判断回
路では警報信号を出力しないために煙感知が確実に行わ
れるものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
電式火災警報器では、火災判断回路が主として３つのＤ
型フリップフロップで構成されているから、電源投入時
には、Ｄ型フリップフロップは動作が不安定なため、受
光素子が発光素子の光を３回連続して受光したと同様の
状態となってブザーが鳴動し、それ以降もブザーが発光
素子が電源投入後最初に発光するまでの間鳴動し続け、
誤動作を招くという問題点があった。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、電源投入時の誤動作を防止
し、監視時に煙感知が確実に行われる火災警報器を得る
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る火災警報器
は、発光素子を間欠的に発光させる発振及び発光回路
と、発振及び発光回路による発光素子の間欠的な発光周
期に同期したクロックパルス信号を発生するクロック信
号発生回路と、発光素子の光の煙粒子による散乱光を受
光して電気信号パルスに変換する受光素子を有し、その
電気信号パルスを増幅し、それが所定の基準値以上のと
きにのみパルス信号を出力する受光増幅回路と、受光増
幅回路から出力されたパルス信号とクロック信号発生回
路からのクロックパルス信号が複数回連続して同期した
ときに出力信号を出力し、受光増幅回路から連続して出
力された前記複数回目の次のパルス信号が入力されたと
きに前記出力信号を引き続き出力する複数のフリップフ
ロップを有する冗長回路と、冗長回路から出力信号が出
力されている状態で前記クロック信号発生回路からのク
ロックパルス信号の立ち下がりに同期して警報信号を出
力する点弧制御素子を有する火災判断回路と、火災判断
回路からの警報信号を受けて警報駆動信号を出力する警
報器駆動回路と、警報器駆動回路からの警報駆動信号に
より駆動される警報器とを備えて構成されている。

【０００６】

【作用】本発明においては、発振及び発光回路による発
光素子の間欠的な光を受光増幅回路の受光素子が受光
し、受光増幅回路では受光素子の電気信号パルスを増幅
し、それが所定の基準値以上のときにのみパルス信号を
出力し、複数のフリップフロップを有する冗長回路が受
光増幅回路から連続して出力された複数回目の次のパル
ス信号が入力されたときに前記出力信号を引き続き出力
し、点弧制御素子を有する火災判断回路が冗長回路から
出力信号が出力されている状態でクロック信号発生回路
からの発光素子の間欠的な発光周期に同期したクロック
パルス信号の立ち下がりに同期して警報信号を出力し、
警報器駆動回路は火災判断回路からの警報信号を受けて
警報駆動信号を出力し、警報器は警報器駆動回路からの
警報駆動信号により駆動されて警報を発するから、発振
及び発光回路の発光素子の光を受光増幅回路の受光素子
が受光し、そのうち受光素子の増幅された電気信号パル
スが複数回連続して所定の基準値以上の場合に火災判断
回路が警報信号を出力して警報器により火災の警報を発
することとなるために煙感知が確実に行われる。また、
冗長回路が電源投入時に複数のフリップフロップが動作
不安定のために出力信号を出力したとしても火災判断回
路はその点弧制御素子がクロック信号発生回路のクロッ
ク信号の立ち下がりのときにのみオンし、次のクロック
信号の立ち上がりのときには複数のフリップフロップは
正常に動作するから、電源投入時に警報器に警報信号が
出力されてもクロック信号の立ち下がりから立ち上がり
のごく短い時間だけであり、電源投入以降警報器が警報
を発し続けるという誤動作を招くことはなくなる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る火災警報器の
構成を示すブロック図、図２は同火災警報器の要部を示
す回路図、図３は同火災警報器の各部の動作を示す信号
波形図である。図において、１は発光素子である発光ダ
イオードを間欠的に発光させる発振及び発光回路であ
る。この発振及び発光回路１の発光ダイオードに流れる
パルス電流、パルス幅及びパルス周期はそれぞれ約 0.8
A, 70μsec,3secである。２は発振及び発光回路１によ
る発光素子の間欠的な発光周期に同期したクロックパル
ス信号を発生するクロック信号発生回路である。このク
ロック信号発生回路２のクロックパルス信号のパルス幅
及びパルス周期はそれぞれ70μsec,3secである。３は発
振及び発光回路１の発光ダイオードの光学的信号を電気
信号パルスに変換する受光素子であるフォトダイオード
と、フォトダイオードの電気信号パルスを増幅する増幅
回路と、増幅回路が増幅した電気信号パルスが所定の基
準値以上のときにのみパルス信号を出力するスレッシュ
ホールド回路とからなる受光増幅回路である。なお、受
光増幅回路３のフォトダイオードはラビリンスで囲われ
た煙流入室内に設けられている。

【０００８】４は受光増幅回路３から出力されたパルス
信号とクロック信号発生回路２からのクロックパルス信
号が２回連続して同期したときに出力信号を出力する冗
長回路である。５は冗長回路４から出力信号が出力され
た状態でクロック信号発生回路２からのクロックパルス
信号の立ち下がりに同期して警報信号を出力する火災判
断回路である。６は火災判断回路５からの警報信号を受
けて警報駆動信号を出力する警報器駆動回路であるブザ
ー駆動回路、７はブザー駆動回路からの警報駆動信号に
より駆動される警報器である警報用のブザーである。８
は火災警報器の電池電圧が低下したときにブザー駆動回
路６に警報信号を出力する電圧低下警報回路、９は点検
スイッチ１０がオンされたとき、受光増幅回路３に疑似
電気信号パルスを出力する作動点検回路である。

【０００９】１１は受光増幅回路３のスレッシュホール
ド回路を構成するトランジスタである。そのトランジス
タ１１はそのベースにベース・エミッタ間の立上がり電
圧（スレッシュホールドレベル）を越えた電圧が入力さ
れたときに導通状態となり、それ以下の電圧のときは非
導通状態となる。従って、ラビリンス（煙流入室）内に
煙は存在しないが、発光ダイオードの発光によりラビリ
ンスの内壁でわずかに反射した光により生じる微小の電
気信号パルスの電圧はトランジスタ１１のベース・エミ
ッタ間の立上がり電圧よりはるかに小さいものであり、
この微小の電気信号パルスの電圧がトランジスタ１１の
ベースに加えられても導通状態とはならない。１２はト
ランジスタ１１のベースと電池のマイナス側との間に設
けられたコンデンサ、１３はトランジスタ１１のコレク
タと電池のプラス側との間に設けられた抵抗であり、ト
ランジスタ１１のエミッタは電池のマイナス側に接続さ
れている。

【００１０】１４，１５は抵抗１６とで冗長回路４を構
成する第１と第２のＤ型フリップフロップである。第１
のＤ型フリップフロップ１４のデータ端子Ｄ１には受光
増幅回路３の出力側であるトランジスタ１１のコレクタ
が接続され、その出力端子Ｑ１は第２のＤ型フリップフ
ロップ１５のリセット端子Ｒ２に接続され、その反転出
力端子バーＱ１は抵抗１６を介して第２のＤ型フリップ
フロップ１５のデータ端子Ｄ２に接続され、そのクロッ
ク端子ＣＬ１はクロック信号発生回路２の出力側に接続
され、そのセット端子Ｓ１とリセット端子Ｒ１は電池の
マイナス側に接続されている。第２のＤ型フリップフロ
ップ１５の出力端子Ｑ２は火災判断回路５の入力側に接
続され、セット端子Ｓ２は電池のマイナス側に接続さ
れ、そのクロック端子ＣＬ２はクロック信号発生回路２
の出力側に接続されている。なお、第１と第２のＤ型フ
リップフロップ１４、１５はそれぞれクロック端子ＣＬ
１、ＣＬ２に加えられるクロックパルスの立上がりでデ
ータ端子Ｄ１、Ｄ２の状態を出力端子Ｑ１、Ｑ２に送出
し保持する。なお、第１のＤ型フリップフロップ１４の
反転出力端子バーＱ１と第２のＤ型フリップフロップ１
５のデータ端子Ｄ２とを抵抗１６により接続したのは、
第２のＤ型フリップフロップ１５のデータ端子Ｄ２がＨ
状態になるのをそのリセット端子Ｒ２がＬ状態になるよ
りも遅らせるためで、つまり第１のＤ型フリップフロッ
プ１４の出力端子Ｑ１がＬ状態になった際にそれと同時
に反転出力端子バーＱ１から出力されたＨ状態が第２の
Ｄ型フリップフロップ１５の出力端子Ｑ２から出力され
るのを防止するためである。これにより、電気信号パル
スＰ１を２回確実にとらえたときに第２のＤ型フリップ
フロップ１５の出力端子Ｑ２が出力信号を出力すること
ができる。

【００１１】１７は火災判断回路５を構成する点弧制御
素子であるＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクション
トランジスタ）で、そのアノードは冗長回路４の出力
側である第２のＤ型フリップフロップ１５の出力端子Ｑ
２に接続され、そのカソードはブザー駆動回路６の入力
側に接続されると共に抵抗２１を介して電池のマイナス
側に接続され、そのゲートはバイアス抵抗１８を介し第
２のＤ型フリップフロップ１５の出力端子Ｑ２に接続さ
れていると共にバイアス抵抗１９を介して点弧用ダイオ
ード２０のアノードと接続されている。点弧用ダイオー
ド２０のカソードはクロック信号発生回路２の出力側に
接続されている。

【００１２】次に、本発明の一実施例に係る火災警報器
の動作を説明する。まず監視状態について説明する。発
振及び発光回路１はその発光ダイオードをパルス幅 70
μsec,パルス周期3secで間欠的に発光させる。また、ク
ロック信号発生回路２はパルス幅 70 μsec,パルス周期
3secのクロックパルス信号を冗長回路４と火災判断回
路５に出力している。従って、第１、第２のＤ型フリッ
プフロップ１４、１５のクロック端子ＣＬ１及びＣＬ２
にそれぞれクロック信号発生回路２のクロックパルスＰ
２が約 3sec 周期で加えられている。

【００１３】一方、受光増幅回路３で増幅された電気信
号パルスＰ１は監視状態ではトランジスタ１１のベース
・エミッタ間の立上がり電圧（スレッシュホールドレベ
ル）に達しないので、トランジスタ１１は非導通状態で
あり、第１のＤ型フリップフロップ１４のデータ端子Ｄ
１の出力はＨ状態となっている。したがって、第１のＤ
型フリップフロップ１４の出力端子Ｑ１はＨ状態であ
り、これが第２のＤ型フリップフロップ１５のリセット
端子Ｒ２に加えられるので、第２のＤ型フリップフロッ
プ１５の出力端子Ｑ２はＬ状態となり、火災判断回路５
へ出力信号を送出しない。

【００１４】このように、冗長回路４の第２のＤ型フリ
ップフロップ１５の出力端子Ｑ２はＬ状態であるため、
火災判断回路５のＰＵＴ１７には電圧が印加されておら
ず、ＰＵＴ１７は非導通状態である。従って、火災判断
回路５の出力側となるＰＵＴ１７のカソードはＬ状態と
なっているので、ブザー駆動回路６に電圧は印加されな
い、即ち出力信号は入力されない。そのため、ブザー駆
動回路６も警報駆動信号をブザー７に出力せず、ブザー
７が鳴動することはない。

【００１５】次に、火災状態について説明する。この場
合も、監視状態のときと同様に第１、第２のＤ型フリッ
プフロップ１４、１５のクロック端子ＣＬ１及びＣＬ２
にそれぞれクロック信号発生回路２のクロックパルスＰ
２が約 3sec 周期で加えられている。ところで、ラビリ
ンス内に火災により煙が入り、発振及び発光回路１の発
光ダイオードの光の煙粒子による散乱光を受光増幅回路
２のフォトダイオードが受光すると、受光増幅回路２で
は図３の（ａ）に示すフォトダイオードの電気信号パル
スＰ１を増幅してトランジスタ１１のベースに加える。
トランジスタ１１のベースに加える電気信号パルスＰ１
の電圧がトランジスタ１１のベース・エミッタ間の立上
がり電圧を越えるときはトランジスタ１１は導通状態と
なり、越えないときはトランジスタ１１は非導通状態と
なる。図３の（ａ）で示される点線はこのトランジスタ
１０のしきい値であり、電気信号パルスＰ１が点線を越
えている場合は、煙流入室に煙が入っている場合であ
る。

【００１６】そして、トランジスタ１１が導通状態とな
ると、図３の（ｃ）に示すように第１のＤ型フリップフ
ロップ１４のデータ端子Ｄ１はＬ状態となる。このと
き、図３の（ｂ）に示すクロックパルスＰ２はフォトダ
イオードの電気信号パルスＰ１と同期しているので、そ
の立上がりでデータ端子Ｄ１の状態が出力端子Ｑ１に送
出され、図３の（ｄ）に示すようにＱ１端子はＬ状態に
なり、逆に、図３の（ｄ）に示すようにバーＱ１端子は
Ｈ状態となる。これにより、第２のＤ型フリップフロッ
プ１５のリセット端子Ｒ２がＬ状態になり、第２のＤ型
フリップフロップ１５はリセット状態が解除され、ま
た、データ端子Ｄ２はＨ状態となる。さらに、次のクロ
ックパルスＰ２がクロック端子ＣＬ２に加えられると、
その立上がりでデータ端子Ｄ２のＨ状態がＱ２端子に送
出され、図３の（ｆ）に示すように出力端子Ｑ２はＨ状
態になる。以上のように、クロックパルスＰ２に同調
し、かつトランジスタ１１のベース・エミッタ間の立上
がり電圧を越える電気信号パルスＰ１が２回連続してト
ランジスタ１１に加えられると、第２のＤ型フリップフ
ロップ１５の出力端子Ｑ２はＨ状態となり、火災判断回
路５へ出力信号を送出する。

【００１７】この火災判断回路５は火災時においては、
受光増幅回路３が煙を検出して電気信号パルスＰ１を２
パルスカウントすると、冗長回路４の第２のＤ型フリッ
プフロップ１５の出力端子Ｑ２はＨ状態になる。火災判
断回路５のＰＵＴ１７のバイアス抵抗１８、１９は出力
端子Ｑ２からダイオード２０を経由してクロック信号発
生回路２に接続されているので、クロックパルスＰ２の
立ち下がりでバイアスが行われる。出力端子Ｑ２がＨ状
態となるときは煙を検出してから、２パルス目のクロッ
ク信号Ｐ２が立ち上がるから、このときはＰＵＴ１７は
バイアスされない。出力端子Ｑ２のＨ状態は次のクロッ
ク信号Ｐ２が入るまで保持されるので、３パルス目のク
ロック信号Ｐ２の立ち下がりで図３の（ｇ）に示すよう
にバイアス抵抗１８、１９のバイアスが行われ，図３の
（ｈ）に示すようにＰＵＴ１７がオンする。なお、ＰＵ
Ｔ１７は一度オンさせると、バイアスを解いても電流が
継続して流れるので、煙濃度が下がり、トランジスタ１
１がオフして出力端子Ｑ２がＬ状態になるまでＰＵＴ１
７は自己保持する。

【００１８】ＰＵＴ１７がオンすると、抵抗２１に電圧
が発生し、次段のブザー駆動回路６に警報信号を送る。
ブザー駆動回路６はブザー駆動信号により、ブザー７を
鳴動させ、火災を警報する。なお、煙濃度が低下し、受
光増幅回路３のトランジスタ１１がオフすると、ＰＵＴ
１７の出力もＬ状態になるので、トランジスタ１１のオ
フに同期してブザー７は復旧する。上記実施例では、Ｐ
ＵＴ１７は出力端子Ｑ２がＨ状態となっても、３パルス
目のクロック信号Ｐ２の立ち下がりのときにのみオンし
てブザー７が鳴動して火災の警報を発することとなるた
めに煙感知が確実に行われる。また、冗長回路４が電源
投入時に第１と第２のフリップフロップ１４、１５が動
作不安定のために出力信号を出力したとしても、即ち出
力端子Ｑ２がＨ状態となっても、火災判断回路５のＰＵ
Ｔ１７はクロック信号発生回路２のクロック信号の立ち
下がりのときにのみオンし、70μsec 後のそのクロック
信号の立ち上がりのときにはこれらフリップフロップ１
４、１５は正常に動作するので、つまりデータ端子Ｄ１
がＨ状態を出力する通常の監視状態となり、出力端子Ｑ
２はＬ状態となるので、結果ＰＵＴ１７はオフするの
で、電源投入時にブザー７に警報駆動信号が出力されて
もクロック信号の立ち下がりから立ち上がりの70μsec
というごく短い時間だけであり、ブザー７は実際は鳴動
せず、鳴動したとしてもごく短時間で電源投入以降ブザ
ー７が鳴動し続けるという誤動作を招くことはない。な
お、実施例ではフリップフロップを２つ使用したものを
用いたが、この数は１つ又は３つ以上であっても構わな
い。なお、電源としては図示を省略した電池でもよい
が、整流回路を設けてＡＣ電源を用いてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、発振及び
発光回路による発光素子の間欠的な光を受光増幅回路の
受光素子が受光し、受光増幅回路では受光素子の電気信
号パルスを増幅し、それが所定の基準値以上のときにの
みパルス信号を出力し、複数のフリップフロップを有す
る冗長回路が受光増幅回路から連続して出力された複数
回目の次のパルス信号が入力されたときに前記出力信号
を引き続き出力し、点弧制御素子を有する火災判断回路
が冗長回路から出力信号が出力されている状態でクロッ
ク信号発生回路からの発光素子の間欠的な発光周期に同
期したクロックパルス信号の立ち下がりに同期して警報
信号を出力し、警報器駆動回路は火災判断回路からの警
報信号を受けて警報駆動信号を出力し、警報器は警報器
駆動回路からの警報駆動信号により駆動されて警報を発
するので、発振及び発光回路の発光素子の光を受光増幅
回路の受光素子が受光し、そのうち受光素子の増幅され
た電気信号パルスが複数回連続して所定の基準値以上の
場合に火災判断回路が警報信号を出力して警報器により
火災の警報を発することとなるために煙感知が確実に行
われるという効果を有する。

【００２０】また、冗長回路が電源投入時に複数のフリ
ップフロップが動作不安定のために出力信号を出力した
としても火災判断回路はその点弧制御素子がクロック信
号発生回路のクロック信号の立ち下がりのときにのみオ
ンし、次のクロック信号の立ち上がりのときには複数の
フリップフロップは正常に動作するので、電源投入時に
警報器に警報信号が出力されてもクロック信号の立ち下
がりから立ち上がりのごく短い時間だけであり、電源投
入以降警報器が警報を発し続けるという誤動作を招くこ
とはなくなるという効果を有する。さらに、火災判断回
路は点弧制御素子とバイアス抵抗とダイオードとで構成
されるから、Ｄ型フリップフロップを用いる場合に比べ
て安価に製作することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る火災警報器の構成を示
すブロック図である。

【図２】同火災警報器の要部を示す回路図である。

【図３】同火災警報器の各部の動作を示す信号波形図で
ある。

【符号の説明】

１ 発振及び発光回路 ２ クロック信号発生回路 ３ 受光増幅回路 ４ 冗長回路 ５ 火災判断回路 ６ ブザー駆動回路（警報器駆動回路） ７ ブザー １４ 第１のＤ型フリップフロップ １５ 第２のＤ型フリップフロップ １７ ＰＵＴ（点弧制御素子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子を間欠的に発光させる発振及び
   発光回路と、 発振及び発光回路による発光素子の間欠的な発光周期に
   同期したクロックパルス信号を発生するクロック信号発
   生回路と、 発光素子の光の煙粒子による散乱光を受光して電気信号
   パルスに変換する受光素子を有し、その電気信号パルス
   を増幅し、それが所定の基準値以上のときにのみパルス
   信号を出力する受光増幅回路と、 受光増幅回路から出力されたパルス信号とクロック信号
   発生回路からのクロックパルス信号が複数回連続して同
   期したときに出力信号を出力し、受光増幅回路から連続
   して出力された前記複数回の次のパルス信号が入力され
   たときに前記出力信号を引き続き出力する複数のフリッ
   プフロップを有する冗長回路と、 冗長回路から出力信号が出力されている状態で前記クロ
   ック信号発生回路からのクロックパルス信号の立ち下が
   りに同期して警報信号を出力する点弧制御素子を有する
   火災判断回路と、 火災判断回路からの警報信号を受けて警報駆動信号を出
   力する警報器駆動回路と、 警報器駆動回路からの警報駆動信号により駆動される警
   報器と、 を備えたことを特徴とする火災警報器。
2. 【請求項２】 前記火災判断回路は、前記冗長回路の出
   力側に接続された点弧制御素子と、前記冗長回路の出力
   側と前記点弧制御素子のゲート端子との間に設けられた
   バイアス抵抗と、前記点弧制御素子のゲート端子と前記
   クロック信号発生回路の出力側との間に設けられた点弧
   用ダイオードとを備えてなることを特徴とする請求項１
   記載の火災警報器。