JPS60230295A

JPS60230295A - 複合火災感知器

Info

Publication number: JPS60230295A
Application number: JP8582284A
Authority: JP
Inventors: 関　廣; 片石　隆一郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-11-15
Also published as: JPH0354393B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は複合機能を持たせた素子により熱、煙、炎、
ガスを検出する簡易型火災感知器に関するものである。

従来、火災感知器としては日本の消防法で認められてい
るのは熱感知器と煙感知器の二種類であり、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−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１図に示すようなものである。

１は投光部であり、光源３、レンズ４及び光源の輝度低
下を補償する受光素子２によって構成されている。又、
１０は受光部で、レンズ１１、絞り１２と受光素子１３
によって構成されている。今、５なる光路に煙６が進入
すると、その流入した量、に比例した分だけ、受光素子
１３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出願人による可視光感知
器があり、出願人は一つの検知素子で炎、煙が検出出来
る装置を考案している。（特願昭５８−０６９７５２）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（ＳｎＯＺｎＯ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２図のようなものである。電極１５は、金
属酸化物半導体１６の中に埋め込まれており、一方の電
極は加熱ヒーターとして使用され、残りの電極は電極間
に存在する半導体の電気抵抗を測定する為に使用される
。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℃）に加熱する為に設けである
。以上のように従来、熱、煙、炎、ガスを検出する感知
器はあったが、それぞれ独立したものであり、相互に全
く関連性をもたない為、これら４つの感知器を設けても
（一般家庭用には価格の問題もあり、ガス感知器が一部
利用されている程度である）極めて非火災報が多く、例
えば、熱と煙感知器に関して東京消防庁が昭和５５年８
月から１年回管下１５００対象物に設置されている２６
２１５２個の自火報の感知器についての調査結果による
と非火災報の発生は７４６９件で、その非火災発生率は
煙感知器が８６％、熱感知器で１４％もあった。特に火
災報の発生時間は昼間に多く、多量のタバコの煙や調理
の煙、熱等の人為的要因が約６０％と大半を占めている
。

しかし、一方では年間３万８，０００件の建物火災が発
生しく昭和５６度消防白書による）その内、約５０％の
１万９２００件が住宅火災である事を考えると１．非火
災報の少ない、しかも一般住宅用に適した安価な火災感
知器が必要になってきている。

本発明は上記実情を鑑み、一般住宅にも適するような簡
易なものとし、非火災報対策としては、（１）人の多い昼間時はガス、煙の感度を下げる。

（熱の感度は一定とする）（２）一過性の熱、煙、炎、ガスでは、警報を発しない
（非火災報のうち一過性のものが８６％）（３）注意報と警報を区別する。

以上の機能をちりこんだ火災感知器を提供するものであ
る。

非火災報の要因は前述したように人為的なものが大半で
ある。この発明は、この影響を極力少なくし、しかも安
価な素子を用いた簡易な構成とした所に特徴があり、昼
夜を判別する為に光導電素子を設け（この素子は光を照
射した時その電気抵抗が変化するものである６）例えば
、この素子としては、特性的に安定で安価なＣｄＳ　（
硫化カドミウム）を用いる。この光導電素子を利用して
炎のちらつきも検出するが、炎の燃焼に起用するちらっ
きは通常１０〜２０Ｈｚであり、立上り応答時間が比較
的遅いＣｄＳでも（３０〜１００ｍ５）十分検出が可能
である。しかも、この光導電素子は、この応答時間が比
較的遅い事の為、交流照明等に起因する２ｆなるノイズ
分の影響を受けにくいという利点がある。この光導電素
子の直流分により感度の切替えを行う。

即ち、夜は感度を高くし、昼は低くする。

又交流会により炎の検出を行う。（煙の検出も可能であ
るが、これは次のもので行う）次に煙、ガス、熱の検出
には半導体酸化物素子を用いるが、ここでも特性的に安
定で安価なものとしてサーミスタを用いる。（サーミス
タは抵抗の温度依存性−一般には負の温度係数−のある
酸化物半導体である。ガス、煙の検出にはサーミスタの
自己加熱時の熱伝導度の変化を利用し、熱の検出には周
囲温度補償用のサーミスタの抵抗変化を利用する。

即ち、ＣｄＳは昼夜の判別以外に炎の検出を、又サーミ
スタはガス、煙、熱（このうち熱は温度補償用を利用）
の検出を行わせ、一つの素子が複数の機能をもつ事にな
る。

以下、本発明を実施例の図面について説明すれば１次の
通りである。

第３図に装置のブロック図を示す。２０は熱を感知する
サーミスタ（温度補償用として用いているものを熱の検
知にも利用）２１は前置増幅器、２２はガス、煙、検知
用サーミスタ、２３は前置増幅器、２４は炎検出用Ｃｄ
Ｓ　（これは昼夜の判別を行い感度切替えを行うものを
炎の検知にも利用）２５は交流増幅器で、２５ａは炎検
知信号（交流会）、２６は一次遅れ要素を含む直流増幅
器、２６ａは周囲の明るさに対応した直流信号を表す６
２７はコンパレータ、２８は増幅器、２９は感度を切替
える感度切替回路、ここで２０．２２．２４の接続は、
第４図の如きものである。２０．２１．２２．２３．２
４は第３図と同じものである。ここで注意を要するのは
、サーミスタはポピーラーな測温体の一つであるが、一
般の温度計測時にはサーミスタが自己加熱しないように
電流を制限して使用するが、ガス、煙検出用として使用
するのに、その検出を容易にする為ここの温度を例えば
１５０〜１８０℃程度に自己加熱させる。このサーｒ妄
夕としてはＢ定数３４００°Ｋ、２５℃の抵抗値が８に
Ω程度のビード型サーミスタが適当である。検出の安定
度をよくする為に５０なる定電流回路を用いている。

５１は直流電源である。５２．５３は抵抗であり、これ
と２０．２２でブリッジ回路を構成している。２０はガ
ス、煙に触れず電圧や周囲温度の変動に対する補償を行
っている。

ここで検知素子２２の周辺にガス等が到達すると熱伝導
度が変化するため、サーミスタの温度が変わりブリッジ
が不平衡になるので出力２３ａが取りだされる。又火災
によって急激な温度上昇があると２０の抵抗が急激に変
化するのでこれをバッファ増幅器２１によって取り出す
。実施例では２０より取り出しているがこれを２２より
検出する事も可能である。この場合２１の入力線２１′
をＡ点に結ぶかわりにＢ点に結べばよい。（但しこの場
合ガス、煙の影響も加味されたものとなるが、熱による
変化の影響の方が大きいのでその分離は可能）第３図実
施例に戻り、３０は主増幅器である。特にここで、非火
災報の多い煙、ガス炎等は昼間の感度を夜間より低くし
ている６　（ここでは感度の切替えを行っているが、継
続時間を変える事もできる）熱に関しては感度の切替を
行わないのも本検出器の特徴の一つである。３１は低域
通過フィルターであり、交流電源の誘導ノイズ等を除去
するもので、遮断周波数を３０Ｈｚ程度に選んでおく。

３２はコンパレータで３１ａなる信号の振幅が所定値以
上になった時出力３２ａを発する。

３３はパルス数検出回路であり、第５図（Ａ）に示すよ
うなものである。又第５図（Ｂ）は各部の波形である。

第５図（Ａ）において６０は微分回路、６１は波形整形
回路、６２はプリセットカウンター、６３は単安定マル
チバイブレータである。又Ｐは正の電源でありＰ１〜Ｐ
４はプリセット入力端子で所定のパルス数をセットする
。いま、コンパレータ３２を通して入力があると、６２
なるカウンターは入力パルス毎にカウントダウンし、そ
の内容が零となるとキャリーアウト端子Ｅに第５図（Ｂ
）の３３ａで示されるような波形が出力される。もし、
単安定マルチバイブレータ６３の設定時間Ｔ内にカウン
ター６２が零にならなければ再びプリセットされ端子Ｅ
に出力は現われない。

尚、第５図（Ｂ）はクロックパルス４個で出力されるよ
うプリセット入力スイッチを設定した場合である。この
３３なるパルス数検出回路により、ガス、煙、炎等が検
出されても一過性のものでは出力３３．ａは発しないし
、又外乱等によるノイズの影響も取り除く事ができる。

第３図に示すごとく３７は時間検出回路であり、この回
路は第６図のような構成されている。

Ｒ１−Ｒ６・・・抵抗、ｃｌ・・・コンデンサ。

７１・・・ダイオード、７２・・・ＦＥＴトランジスタ
、７３．７４・・・オペアンプ、７ｏ１．・トランジス
タ、Ｐ、Ｎ・・・正及び負電源である。

いま、３２ａがない時、７２のＦＥＴはＯＮとなり、値
の小さな抵抗Ｒ２を介し、オペアンプの入力と出力がつ
ながる為（但し、Ｒ５＞）Ｒ２でＲ２は数１０Ω程度に
選べはよい）、３７ａは出力されない。ここで、３２ａ
があるとき（但し、負論理パルス）、７２はＯＦＦとな
りＲ２は接続されず、容量値の大きなＣ１（例えばＩＯ
ＭＦ）のみになり、７３は積分器となる即ち、７３ａＶ
ｓとし７３ｂをＶｏとする時従って、７４のオペアンプはコンパレータを構成してい
るからＲ３、Ｒ４で定められるスレシュホールドレベル
を７３ｂなるＶｏがこえると３７ａが出力される。この
時間検出回路は熱信号を取り出すもので、所定時間ある
温度以上の状態が継続すれば出力３７ａを発するように
しているので、断続的なものは検出しない。これにより
、信頼性の高い熱検出を実現させている。第３図で示す
ごとく、３４はＯＲ回路で３３ａか３７ａのどちらが一
つでもあれば出力３４ａを出す。３５はタイマーで３４
ａの入力により、設定された時間だけ３５ａなる出力を
発し３６なる出力回路に送られる。３６ａは出力信号で
ブザーを鳴らしたり表示灯を点灯させたりする。ここで
は３６ａによりブザーを断続鳴動させ注意報としている
。３８はＡＮＤ回路で３３ａと３７ａが同時に人、力さ
れるときのみ３８ａを発する。３９はタイマー、４０は
出力回路であり、４０ａなる出力信号によりブザーを鳴
らしたり表示灯を点灯させたりする。ここでは、４０ａ
によりブザーを連続鳴動させ異常警報としている。注意
報は熱、ガス、煙、炎のうちどれか一つを検出した時で
あるが異常警報は２つ以上のものを検出した時に発せら
れるもので、極めて信頼性の高い火災検出器を実現させ
る事が出来る。

以上のように本発明によれば、人の多い昼間は自動的に
炎、ガス、煙の検出感度が夜間より低くなり、また一時
的な熱、煙、ガス、炎では作動せず、さらに−要素検出
の場合は注意報を、二要素以上検出した場合は異常警報
としているので信頼性が高く、しかもその回路構成は極
めて簡単な素子の組み合わせで実現することができるた
め、安価な、かつ非火災報が極めて少ない一般住宅用に
も適した複合型の火災感知装置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】

第１図は従来の減光式感知器を示す説明図、第２図は従
来の半導体式ガス検知器を示す説明図、第３図は本発明
の実施例を示すブロック図、第４図は熱検知器、ガスお
よび煙検知器、炎検知器の接続方法を示すブロック図、
第５図Ａはパルス数検出回路のブロック図、第５図Ｂは
同出力波形説明図、第６図は時間検出回路の結線図であ
る。２０１サーミスタ、２１　前置増幅器、２１　前置増幅
器出力、２２　サーミスタ、２３　前置増幅器、２３ａ
前置増幅器出力、２４　感度切替、２４ａＣｄＳ出力、
２５　交流増幅器、２５ａ交流増幅器出力、２６　直流
増幅器、２６ａ直流増幅器出力、２７　コンパレータ、
２８　増幅器、２９　感度切替回路３０　主増幅器、３
１　低域通過フィルター、３１ａＬＰＦ出力、３２　コ
ンパレータ、３２ａコンパレータ出力、３３　パルス数
検出回路、３３ａパル入数検出回路出力、３４　０Ｒ回路、３４ａＯＲ回路出力、３５タイマー、
３５ａタイマー出力、３６　出力回路、３６ａ出力信号
（ブザー鳴動、表示灯点灯）、３７　時間検出回路、３
７ａ時間検出回路出力、３８　ＡＮＤ回路、３８ａＡＮ
Ｄ回路出力、３９　タイマー、４０　出力回路、４０　
ブザー５０　定電流回路、５１　直流電源、５２　抵抗
、５３　抵抗、６０　微分回路、６１　波形整形回路、
６１ａ波形整形回路出力、６２　プリセットカウンター
、６３　単安定マルチバイブレータ、６３ａ単安定マル
チバイブレータ出力、７０　トランジスタ、７１　ダイ
オード、７２　ＦＥＴ）−ランジスタ、７３　オペアン
プ、７４　オペアンプＰ１〜Ｐ４　プリセット入力端子Ｒ１−Ｒ６抵抗Ｃ１コンデンサＰＮ　正、負電源特許出願人　関　廣同　片石隆一部第１図ノ第２図」′ 第３トン１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射光線の変化に応動する第１の検知素子と、熱
伝導度の変化に応動する第２の検知素子と、入射熱の変
化に応動する第３の検知素子とを備え、前記第１の検知
素子と第２の検知素子の出力の振幅、及びそのパルス数
より、炎、ガス、及び煙を判別する回路、前記第３の検
知素子の出力の振幅、及びその持続時間より熱を判別す
る回路、前記第１の検知素子の直流分出力の大きさに応
じ判別回路の感度を変化させる感度切換回路と、警報出
力を発する回路とを具備した火災感知装置。
（２）前記第１の検知素子は光電変換素子であることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の火災感知装
置。
（３）前記第２及び第３の検知素子は、顕著な温度依存
性を有する抵抗体であることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の火災感知装置。
（４）前記第２及び第３の検知素子が同一のものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（３
）項記載の火災感知装置。
（５）前記感度切換回路は、第１の検知素子の直流分出
力の大きさが所定値以下の時、熱以外の判別回路の感度
を高くする回路であることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の火災感知装置。
（６）前記警報出力を、−要素検出の場合と二要素以上
検出の場合とを分離区分したことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の火災感知装置。