CN101449304B

CN101449304B - 声波式烟传感器

Info

Publication number: CN101449304B
Application number: CN2007800172608A
Authority: CN
Inventors: 渡部祥文; 本多由明; 寺泽富三; 高田裕司; 西川尚之
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2027-05-01
Also published as: CN101449304A; TWI332643B; EP2034462A4; US8253578B2; US20090184830A1; EP2034462A1; WO2007132671A1; TW200802196A

Abstract

本发明提供一种具有良好的响应性，且误报少的声波式烟传感器。该声波式烟传感器具有向监视空间提供声波的声波发生部、隔着监视空间接收来自声波发生部的声波的声波接收部、和使用声波接收部的输出，检测监视空间的异常的信号处理部，信号处理部具有根据声波接收部的输出与基准值之间的差，推定监视空间的烟浓度的烟浓度推定部；和根据将由烟浓度推定部求出的烟浓度与规定的阈值进行比较的结果，判定异常的烟浓度判定部。

Description

声波式烟传感器

技术领域

本发明涉及使用声波、优选使用了超声波的烟传感器。

背景技术

以往，烟传感器作为感知发生火灾时等所产生的烟雾，发出火灾报警的火灾感知器被广泛使用。作为烟传感器，例如有日本特开2001-34862号公报所记载的光散射式烟传感器、和日本特开昭61-33595号公报所记载的光衰减式烟传感器。

光散射式烟传感器的结构是，利用由光电二极管构成的受光元件，接收从由发光二极管构成的发光元件照射向监视空间的光的由烟颗粒所散射的散射光，在监视空间中如果存在烟颗粒，则产生散射光，从而使受光元件的受光量增加，由此，根据受光元件的受光量的增加量，可检测出是否存在烟颗粒。但是，由于为了防止干扰光，需要设置迷宫体，所以，在空气流小的情况下，发生火灾时，烟颗粒需要长时间才能进入监视空间内，因而存在着响应性差的问题。

而光衰减式烟传感器的结构是，由受光元件直接接收从发光元件照射的光，只要在发光元件与受光元件之间的监视空间内存在烟颗粒，受光元件的受光量就会减少，因此，根据受光元件的受光量的减少量，可检测出烟颗粒的存在与否。但是，存在着在未发生火灾时因受背景光的影响而产生误报警(误报)的情况。而且，在光衰减式烟传感器是分离型的情况下，需要使发光元件与受光元件的光轴高精度一致，因而存在着施工烦琐的问题。

并且，光散射式烟传感器和光衰减式烟传感器，在不是烟而是水蒸气进入到监视空间的情况下，有时也会发生误报警，因而不能在厨房和浴室中使用，关于这一点，也有待于改进。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述的问题而提出的，其目的是，提供一种具有良好的响应性，并且发生误报少、可靠性高的烟传感器。

即，本发明的烟传感器的特征是，具有向监视空间提供声波的声波发生部、控制声波发生部的控制部、隔着监视空间接收来自声波发生部的声波的声波接收部、和使用声波接收部的输出，检测监视空间的异常的信号处理部，信号处理部具有：烟浓度推定部，其根据声波接收部的输出与基准值之间的差，推定监视空间的烟浓度；和烟浓度判定部，其根据烟浓度推定部求出的烟浓度与规定的阈值进行比较的结果，判定上述异常。

根据本发明的烟传感器，可避免在光衰减式烟传感器中成为问题的背景光的影响，提高烟的检测灵敏度，并且不需要设置在光散射式烟传感器中所必要的迷宫体，烟颗粒容易扩散到监视空间中，从而可提高响应性。

声波发生部所产生的声波只要能够达成上述烟传感器的效果，则没有特殊的限定，例如优选使用频率为1kHz以上的声波。另外，根据下述的原因，最好使用具有20kHz以上频率的超声波。即，在使用超声波的情况下，由于相对监视空间中的烟浓度的增加通过监视空间时的超声波的衰减量大，所以可提高烟的检测灵敏度。另外，还具有周围的人听不到进行烟检测时的声波，方向性强，容易实施外干扰超声波的屏蔽等的效果。

在本发明的理想实施方式的烟传感器中，声波发生部具有提供具有不同频率的多种声波的功能，信号处理部具有存储部，其中保存有表示在存在于监视空间中的烟的种类和烟浓度不同的多个测试条件下预先测试出的声波发生部所提供的声波的频率与声波接收部的输出之间的关系的数据；烟颗粒判定部，其使用对实际的监视空间提供上述多种声波的每一种而获得的声波接收部的输出和存储部的数据，决定监视空间中存在的烟颗粒的种类，烟浓度推定部在由烟颗粒判定部决定的烟颗粒与作为监视对象而预先决定的颗粒一致时，推定监视空间的烟浓度。在这种情况下，通过由颗粒判定部推定在监视空间中存在的颗粒的种类，例如，如果能够识别烟颗粒和水蒸气，则相比光散射式烟传感器和光衰减式烟传感器，可更正确地进行烟检测，从而可提供适合在厨房和浴室中使用的烟传感器。另外，由于在监视空间中检测出的烟颗粒是作为监视对象而预先决定的烟颗粒的情况下，推定监视空间的烟浓度，所以在不是监视对象的情况下，可省略之后的烟浓度的推定所必要的运算处理。并且，还能够识别出火灾的详细性质，例如能够根据一般火灾的黑烟中，识别出发生了在燃料类火灾中产生的焦油状黑烟那样的粘性大液状颗粒的情况。另外，监视空间的烟浓度可以根据向监视空间提供了特定频率的超声波时的声波接收部的输出的基准值的变化量进行推定。

理想的是，保存在存储部中的数据包括：被定义为隔着处于基准状态的监视空间接收到声波时的声波接收部的输出与隔着实际的监视空间接收到声波时的声波接收部的输出之间的差的输出变化量、与声波发生部所提供的声波的频率之间的关系、或上述输出变化量除以规定的基准值后的输出变化率与声波发生部所提供的声波的频率之间的关系中的任意一种。如果使用输出变化率，即使声波接收部的输出的基准值在对应声波发生部的输出频率发生变动的情况下，也能够不受基准值变动的影响，推定监视空间中存在的颗粒的种类。

理想的是，声波发生部由具有提供不同频率的多种声波的功能的单一声波发生元件构成，控制部控制声波发生元件，将上述多种声波顺序提供给监视空间。在这种情况下，与具有多个可发送各种声波的声波发生元件的情况相比，可实现声波发生部的小型化、低成本化。

理想的是，声波发生部定期地向监视空间提供规定频率的声波，信号处理部根据通过向监视空间提供该规定频率的声波而获得的声波接收部的输出，变更声波发生部的控制条件和对声波接收部的输出的信号处理条件的至少一方。在这种情况下，可定期地消除声波发生部的输出变动和声波接收部的灵敏度变动，可长期以稳定的灵敏度检测烟颗粒。

理想的是，声波发生部通过通电的发热体的温度变化对空气产生热冲击而发生超声波的超声波发生部。在这种情况下，超声波发生部具有平坦的频率特性，能够使所发生的超声波的频率在宽范围内变化。另外，从超声波发生部提供残响少的单脉冲状的超声波。

理想的是，声波发生部具有基础基板、设在基础基板上的发热体层、和设在发热体层与基础基板之间的多孔质构造的隔热层。在这种情况下，由于隔热层由多孔质层构成，所以，与隔热层由非多孔质层构成的情况相比，可提高隔热层的隔热性，提高超声波发生效率，降低电力消耗。

理想的是，控制部控制超声波发生部，向监视空间提供单脉冲状的超声波。在这种情况下，声波接收部不容易受来自周边部件的反射波的干涉的影响，从而可提高烟浓度推定部的烟浓度的推定精度。

另外，理想的是，在信号处理部检测到异常时，控制部控制声波发生部，使其发出与提供给监视空间的超声波不同的可听波段频率的报警音。在这种情况下，由于从声波发生部发出警报音，所以不需要另外设置输出警报音的扬声器等，从而可实现小型化和低成本化。

理想的是，信号处理部还具有：根据声波从声波发生部到达声波接收部所用的时间求出声速的声速检测部、根据上述声速推定监视空间的温度的温度推定部、和根据由温度推定部推定出的温度与规定的阈值的比较结果，判定监视空间的异常的温度判定部。特别理想的是，信号处理部还具有火灾判定部，其在烟浓度判定部和温度判定部的判定中至少有一方是异常的情况下，判定为有火灾。在这种情况下，在把烟传感器作为火灾感知器使用时，不需要另外使用温度检测元件，根据火灾发生时的温度上升，可检测到火灾，根据烟的检测和温度的检测的双方，可更正确地进行火灾的监测。另外，理想的是，还具有频率修正部，其根据由温度推定部推定的温度，使用声速检测部求出的声速，修正从声波发生部提供的声波的频率。相比另外设置求出声速的机构的情况，可简化装置的结构。

理想的是，本发明的声波式烟传感器具有筒体，该筒体的内空间被作为声波的传播路径使用，通过把该筒体配置在声波发生部与声波接收部之间，来缩窄声波的扩散范围。在这种情况下，通过使来自声波发生部的声波通过筒体内来抑制扩散，可抑制因在声波发生部与声波接收部之间的声波的扩散造成的声压下降。因此，在监视空间中无烟颗粒的状态下可维持高的由声波接收部接收的声波的声压，使声波接收部的输出相对烟浓度的变化量的变化量比较大，具有提高了SN比的优点。

理想的是，声波发生部具有与筒体的声波入射口对置配置的声波发生面，声波发生面的面积等于或大于声波入射口的开口面积。在这种情况下，在筒体例如是直管状时，由于从声波发生部的声波发生面提供的声波以平面波的方式在筒体内传播，所以声波不会在沿着筒体的长度方向的侧面反射而产生声波干涉，从而可防止声压的下降。

另外，理想的是，控制部控制声波发生部，以使在比超声波在筒体的长度方向的两端之间传播所需要的传播时间长的送波时间中，连续地向监视空间提供筒体所固有共振频率的超声波。在这种情况下，由于筒体作为音响管发挥功能，由此在筒体内发生共振，使来自声波发生部的声波的声压增大，所以，相对烟浓度的变化量的声波接收部的输出的变化量增大，提高了SN比。另外，通过共振在筒体的长度方向的端面反射的声波，其实际传播距离对应反射次数而延长，从而使相对烟浓度的变化量的声波接收部的输出的变化量进一步增大。

另外，理想的是，筒体的长度方向的两端面被封闭，在一方的端面上配置有声波发生部，在沿着长度方向的侧面中的基于来自声波发生部的声波的压力变化最大的位置上配置有声波接收部。在这种情况下，最大限度增大对应烟浓度的变化量的声波接收部的输出的变化量。另外，在使两端面封闭的音响管共振的情况下，通过使声波在端面反射而形成共振，特别是波长短的超声波，在端面的侧面即使存在微小的凹凸，在端面反射时其声压会下降，但通过把声波接收部设在筒体的侧面，与把声波接收部设在筒体的端面上的情况相比，可以把筒体的端面做成凹凸少的平坦面，结果，声波接收部不会阻碍筒体的端面的声波反射，可更有效地利用共振增加声压。

另外，理想的是，控制部控制声波发生部，向监视空间提供筒体的内部空间的长度方向的尺寸除以自然数得出的长度的波长的声波，声波接收部被配置在筒体的长度方向的中央部。在这种情况下，由于从声波发生部发送具有筒体的内部空间的长度方向的尺寸除以自然数得出的长度的波长的声波，所以，在筒体的长度方向的中央部，基于声波的压力变化总是最大。因此，只要满足上述的波长的条件，即使在不同的声波频率的情况下，也能够由配置在筒体的长度方向的中央部的声波接收部，在声波的压力变化最大的位置，监测声压，与在多个部位配置声波接收部的情况相比，可降低成本。

理想的是，本发明的声波式烟传感器具有把来自声波发生部的声波向声波接收部反射的反射部件。在这种情况下，来自声波发生部的声波不会以直接波到达声波接收部，至少有1次被反射面反射，所以在声波发生部与声波接收部之间容易产生共振。另外，理想的是，控制部控制声波发生部，以比声波从声波发生部传播到声波接收部所需要的传播时间长的时间，连续地向监视空间提供基于从声波发生部提供且被声波接收部接收的声波的传播距离的共振频率的声波。在这种情况下，具有在声波发生部与声波接收部之间产生共振，增大声压，从而提高SN比的优点。另外，由反射部件反射的声波，其实际的声波的传播距离对应反射的次数而延长，从而具有可进一步增大对应烟浓度的变化量的声波接收部的输出的变化量的优点。

另外，理想的是，反射部件具有与声波发生部相邻配置的第1反射板、和隔着监视空间与第1反射板对置，且与声波接收部相邻配置的第2反射板。在这种情况下，来自声波发生部的声波在反射面反射，从而可在声波发生部与声波接收部之间有效地产生共振。另外，理想的是第1反射板和第2反射板的至少一方具有面向监视空间的凹形曲面。由于反射面把来自声波发生部的声波聚集在声波接收部，所以可抑制因声波的扩散造成的声压的下降，使对应烟浓度的变化量的声波接收部的输出的变化量增大，提高SN比。

作为本发明的更理想的实施方式的烟传感器，声波发生部具有向烟能够从外部空间进入的监视空间提供声波的第1声波发生部、和向烟不能进入的参照空间提供声波的第2声波发生部，声波接收部具有接收来自第1声波发生部的声波的第1声波接收部、和接收来自第2声波发生部的声波的第2声波接收部，信号处理部使用第1声波接收部和第2声波接收部的输出，检测监视空间的异常。在这种情况下，由于把基于烟传感器的周围环境(例如，温度)的变化的基准值、与第1声波接收部的实际测定输出进行比较，所以可更准确地检测出监视空间的异常。

理想的是，烟浓度推定部根据第1声波接收部的输出与基准值之间的差，推定监视空间的烟浓度，还具有输出修正部，其根据第2声波接收部的输出的随时间变化修正第1声波接收部的输出。在这种情况下，即使有对应烟传感器的周围环境的变化或第1声波发生部和第1声波接收部的随时间变化，来自第1声波发生部的声波的声压发生变化、或即使烟浓度一定而在介质、即空气中传播时的声波的衰减率发生变化、或第1声波接收部的灵敏度发生变化的情况，也能够通过输出修正部的修正来消除起因于这些变化的第1声波接收部的输出变动的影响。因此，可抑制误报的发生，提高烟传感器的可靠性。

另外，理想的是，具有被配置在声波发生部与声波接收部之间，内空间被作为声波的传播路径使用的筒体，筒体具有把内空间分割成监视空间和参照空间的分隔壁，提供监视空间的筒体的一部分具有烟能够从外部空间进入监视空间内的大小的连通孔，第1声波发生部和第2声波发生部由被配置在筒体的一端部的单一声波发生元件构成，从而能够向监视空间和参照空间的双方同时提供声波，第1声波接收部和第2声波接收部被配置在筒体的另一端部，可以隔着监视空间和参照空间分别接收从单一声波发生元件提供的声波。在这种情况下，由于第1声波发生部和第2声波发生部由单一声波发生元件构成，所以第1声波发生部和第2声波发生部具有同样的随时间变化，即使基于第1声波发生部的随时间变化使来自第1声波发生部的声波的声压发生变化，也能够通过上述的输出修正部的修正，确实地除去起因于该变化的第2声波发生部的输出变动的影响，减少误报。

另外，理想的是，参照空间具有烟遮蔽部，该烟遮蔽部具有至少不能使烟进入的大小的微细孔。在这种情况下，由于通过微细孔量筒参照空间和外部空间，所以，既能够阻断浮游颗粒向参照空间的进入，还能够把火灾感知器的周围环境的例如湿度和大气压等的变化通过微细孔反映在参照空间中，因此，可切实地进行输出修正部的修正。

另外，理想的是，控制部同步控制第1声波发生部和第2声波发生部，使第1声波接收部和第2声波接收部的输出成为相同频率和相同相位，信号处理部使用相当于第1声波接收部和第2声波接收部的输出之差的差动输出，检测异常。根据此结构，起因于烟传感器的周围环境的变化的第2声波接收部的输出变动不会对差动输出产生影响，结果可提高监视空间中的烟浓度的推定精度。

理想的是，第1声波发生部和第2声波发生部各自具有提供不同频率的多种声波的功能，信号处理部具有存储部和烟颗粒判定部，该存储部存储有表示在监视空间中存在的烟颗粒的种类和烟颗粒浓度不同的多个测试条件下预先测试出的、第1声波发生部提供的声波的频率与差动输出之间的关系的数据，该烟颗粒判定部使用通过向实际的监视空间提供多种声波的每一个而获得的声波接收部的输出和存储部的数据，决定在该监视空间中存在的烟颗粒的种类，烟浓度推定部在由烟颗粒判定部推定的烟颗粒与作为监视对象而预先决定的烟颗粒一致时，推定监视空间的烟浓度。在这种情况下，由于烟颗粒判定部推定监视空间中存在的烟颗粒的种类，所以可以识别出例如烟颗粒和水蒸气，从而可提供适合使用在厨房和浴室中的烟传感器。另外，还能够识别出火灾的详细性质，例如能够从一般火灾的黑烟中，识别出发生了在燃料类火灾中产生的焦油状黑烟那样的粘性大液状颗粒的情况。结果，与光散射式烟传感器和光衰减式烟传感器相比，可提供关于存在于监视空间中的烟的更准确的信息。

理想的是，保存在存储部中的数据包含差动输出除以第2声波接收部的输出而得出的值与第1声波发生部输出的声波的频率之间的关系。在这种情况下，可不受第2声波接收部的输出的变动的影响，推定监视空间中存在的烟颗粒的种类。

另外，理想的是，在监视空间与参照空间之间配置有隔壁，监视空间被定义在第1声波发生部与隔壁的一个表面之间，参照空间被定义在第2声波发生部与隔壁的相反侧的表面之间，第1声波接收部和第2声波接收部由单一的差动型声波接收部构成，该差动型声波接收部被配置在隔壁上，并且具有面对监视空间的第1受波部和面对参照空间的第2受波部，差动型声波接收部，在控制部同步控制第1声波发生部和第2声波发生部时，把由第1受波部受波的声波与由第2受波部受波的声波之间的声压差作为差动输出来提供。由此，不会出现如把第1声波接收部和第2声波接收部分别设置，把两者的输出差作为差量输出的情况那样，在第1声波接收部和第2声波接收部各自产生的噪声分别重叠在差量输出上的情况，从而可降低差动输出中包含的噪声，可提高SN比。

理想的是，信号处理部还具有输出修正部，其把只从第2声波发生部向参照空间提供了声波时的差动型声波接收部的输出作为参照值测量出来，根据参照值的随时间变化，修正差动输出。在这种情况下，即使差动型声波接收部的灵敏度发生变化，也能够通过输出修正部的修正来除去差动输出的从基准值的变化量的变动，从而可长期以稳定的精度监测烟颗粒。

作为本发明的更理想的实施方式的声波式烟传感器，声波发生部具有提供比声波接收部具有灵敏度的固定频率高的频率的第1声波的第1声波发生部、和提供比第1声波的频率高出固定频率的频率的第2声波的第2声波发生部，控制部控制第1声波发生部和第2声波发生部，向监视空间同时提供第1声波和第2声波，声波接收部接收第1声波和第2声波在监视空间中相互干涉而形成的干涉波。在这种情况下，既可以把第1声波和第2声波的频率设定得比较高，由能够把声波接收部接收的干涉波的频率设定得比较低。即，通过提高来自声波发生部的声波的频率，可提高基于监视空间中存在的烟颗粒的声波的声压变化率，并且，通过把声波接收部接收的疏密波的频率设定得低，可提高灵敏度，结果具有提高SN比的优点。

另外，理想的是，具有内空间被作为声波的传播路径使用，且被配置在第1声波发生部与声波接收部之间，缩窄声波的扩散范围的第1筒体、和内空间被作为声波的传播路径使用，且被配置在第2声波发生部与声波接收部之间，缩窄声波的扩散范围的第2筒体，相对声波接收部，把第1筒体和第2筒体配置成，使从第1筒体的声波发射口提供的声波和从第2筒体的声波发射口提供的声波在声波接收部的近前相互干涉。在这种情况下，可抑制监视空间中传播的声波因扩散导致的声压的下降。而且，由于在第1筒体和第2筒体的外侧产生干涉波，所以在声波接收部接收的干涉波的频率低的情况下，也不会因每一个筒体的内周面的粘性阻抗导致的干涉波的衰减。因此，使对应烟浓度的变化的声波接收部的输出的变化量增大，提高SN比。

另外，理想的是，具有内空间被作为声波的传播路径使用，且被配置在第1声波发生部和第2声波发生部的一方与声波接收部之间，缩窄声波的扩散范围的筒体，相对声波接收部，把筒体配置成，使从筒体的声波发射口提供的声波与第1声波发生部和第2声波发生部的另一方提供的声波在声波接收部的近前产生干涉。在这种情况下，通过设置筒体，可抑制第1声波发生部和第2声波发生部的一方与声波接收部之间的声波的扩散导致的声压的下降。另外，由于关于来自第1声波发生部和第2声波发生部的另一方的声波，可不受筒体的限制设定频率，所以可自由设定相当于来自第1声波发生部的声波的频率与来自第2声波发生部的声波的频率之差的固定频率。即，具有可以把干涉波的频率调整为声波接收部的灵敏度高的频率。

关于本发明的更具体的特征及其效果，通过参照以下的为了实施本发明的优选实施方式，可进一步明确理解。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的火灾感知器的方框图。

图2(A)和(B)是火灾感知器的概略俯视图、和概略侧视图。

图3是火灾感知器的超声波发生元件的概略剖面图。

图4(A)和(B)是火灾感知器的受波元件的被剖切一部分的概略立体图和概略剖面图。

图5是本发明的第2实施方式的火灾感知器的方框图。

图6是表示超声波发生部的输出频率于受波元件所接收的声压的单位衰减率的关系的曲线图。

图7是表示超声波发生部的输出频率与受波元件所接收的声压的相对单位衰减率的关系的曲线图。

图8是表示第2实施方式的火灾感知器的动作例的流程图。

图9是表示烟浓度与特定频率的超声波的衰减率的关系的曲线图。

图10是第2实施方式的第1变形例的火灾感知器的方框图。

图11是第2实施方式的第2变形例的火灾感知器的方框图。

图12是第2实施方式的第3变形例的火灾感知器的方框图。

图13是第2实施方式的第4变形例的火灾感知器的方框图。

图14(A)和(B)是本发明的第3实施方式的火灾感知器的概略俯视图和概略侧视图。

图15(A)和(B)是表示被配置在声波发生部与受波元件之间的筒体的概略立体图。

图16是表示声波发生部、受波元件和筒体的位置关系的概略侧视图。

图17是表示声波发生部、受波元件和筒体的位置关系的其他例的概略俯视图。

图18是表示被配置在声波发生部与受波元件之间的另外的筒体的概略俯视图。

图19是表示被配置在声波发生部与受波元件之间的其他的另外的筒体的概略侧视图。

图20是本发明的第4实施方式的火灾感知器的概略侧视图。

图21是表示筒体内的声压的时间变化的曲线图。

图22是表示被配置在筒体两端部的声波发生部和受波元件的概略侧视图。

图23是表示被配置在筒体一端部的声波发生部和受波元件的概略侧视图。

图24是表示被配置在筒体一端部的声波发生部和被配置在筒体侧面的受波元件的概略侧视图。

图25是表示被配置在筒体一端部的声波发生部和被配置在筒体侧面中央部的受波元件的概略侧视图。

图26是本发明的第5实施方式的火灾感知器的概略侧视图。

图27是本发明的第6实施方式的火灾感知器的概略侧视图。

图28是第6实施方式的第1变形例的火灾感知器的概略侧视图。

图29是第6实施方式的第2变形例的火灾感知器的概略侧视图。

图30是第6实施方式的第3变形例的火灾感知器的概略侧视图。

图31是本发明的第7实施方式的火灾感知器的方框图。

图32是第7实施方式的火灾感知器的概略俯视图。

图33是表示第7实施方式的火灾感知器的动作例的流程图。

图34是第7实施方式的变形例的火灾感知器的概略俯视图。

图35是本发明的第8实施方式的火灾感知器的概略俯视图。

图36是第8实施方式的变形例的火灾感知器的概略侧视图。

图37是第8实施方式的另一个变形例的火灾感知器的概略俯视图。

图38(A)和(B)是本发明的第9实施方式的火灾感知器的概略侧视图和概略立体图。

图39是本发明的第10实施方式的火灾感知器的方框图。

图40是第10实施方式的变形例的火灾感知器的方框图。

图41是第10实施方式的变形例的火灾感知器的概略俯视图。

图42是第11实施方式的火灾感知器的方框图。

图43(A)～(E)是第11实施方式的火灾感知器的动作说明图。

图44是本发明的第12实施方式的火灾感知器的方框图。

图45是第12实施方式的火灾感知器的概略立体图。

图46是第12实施方式的变形例的火灾感知器的概略立体图。

图47(A)和(B)是在第12实施方式中使用的差动型受波元件的概略剖面图和概略俯视图。

图48是表示第12实施方式的火灾感知器的动作例的流程图。

图49是本发明的第13实施方式的火灾感知器的方框图。

图50是本发明的第14实施方式的火灾感知器的方框图。

图51(A)～(C)是第14实施方式的火灾感知器的方框图。

图52(A)和(B)是本发明的第15实施方式的火灾感知器的概略侧视图。

图53(A)和(B)是本发明的第16实施方式的火灾感知器的概略立体图。

图54是本发明的第17实施方式的火灾感知器的方框图。

具体实施方式

下面，参照附图，作为本发明的声波式烟传感器的优选实施方式，对使用了超声波的火灾感知器进行详细说明。

(第1实施方式)

如图1所示，本实施方式的火灾感知器主要由以下各部分构成，即，向监视空间提供超声波的声波发生部1、控制声波发生部1的控制部2、隔着监视空间检测来自声波发生部1的超声波的声压的作为超声波接收部的受波元件3、和根据受波元件3的输出，判断有无火灾的信号处理部4。

如图2(A)和图2(B)所示，声波发生部1和受波元件3被相互分离地对置配置在由圆板状印刷基板构成的电路基板5上。控制部2和信号处理部4被设在电路基板5上。图2(A)中，符号6是被设置在受波元件3周围的隔音壁，其用于阻止声波发生部1以外发生的超声波射入受波元件3。隔音壁6的形成可有效减少火灾检测中的误报。另外，在电路基板5上设有防止超声波的反射的吸音层(未图示)，可防止由电路基板5反射的超声波作为反射波形成干扰，射入受波元件3的情况。吸音层的形成在作为来自声波发生部1的超声波而使用连续波的情况下有效。

作为本实施方式的声波发生部1，使用通过对空气施加热冲击而产生超声波的超声波元件，相比压电元件，可提供残响时间短的超声波。另外，作为受波元件3，使用共振特性的Q值比压电元件充分小的，所接收的信号中包含的残响成分的发生时间短的静电电容型微音器。

如图3所示，声波发生部1主要构成部分包括：由单晶硅p型硅基板构成的基础基板11、形成在基础基板11的表面(图3中的上面)上的由多孔质硅层构成的隔热层(断热层)12、在隔热层12的上面作为发热体而形成的由金属薄膜构成的发热体层13、和在基础基板11的上面与发热体层13电连接的一对焊盘14。另外，基础基板11的平面形状为长方形状，隔热层12和发热体层13各自的平面形状也是长方形状。另外，在基础基板11上面的未形成隔热层12的区域，形成有由硅氧化膜构成的绝缘膜(未图示)。

在声波发生部1中，当通过对发热体层13两端的焊盘14之间通电，使发热体层13产生急剧温度变化时，与发热体层13接触的空气(介质)发生急剧的温度变化(热冲击)。因此，与发热体层13接触的空气，在发热体层13的温度上升时膨胀，在发热体层13的温度下降时收缩，所以，通过适宜地控制对发热体层13的通电，可产生在空气中传播的超声波。简要地讲，由于构成声波发生部1的超声波发生元件通过把随着对发热体层13的通电的发热体层13的急剧的温度变化转换成介质的膨胀收缩，来产生在介质中传播的超声波，所以，与压电元件那样的利用机械振动产生超声波的情况相比，可向监视空间提供残响少的单脉冲状的超声波。

构成隔热层12的多孔质硅层具有约60％～约70％的多孔度，可以把作为基础基板11使用的硅基板的一部分通过在由氟化氢水溶液和乙醇的混合液构成的电解液中实施阳极氧化处理而形成。通过阳极氧化处理而形成的多孔质硅层包含多量由结晶粒径为纳米级的微结晶硅构成的纳米结晶硅。多孔质硅层由于多孔度越高，导热率和热容量越小，所以，通过使隔热层12的导热率和热容量比基础基板11的导热率和热容量小，使隔热层12的导热率和热容量之积比基础基板11的导热率和热容量之积充分小，可高效率地把发热体层13的温度变化传递给空气。另外，在发热体层13与空气之间可获得高效率的热交换，基础基板11可高效率接收来自隔热层12的热，从而能够使隔热层12的热迅速散热。因此，可防止来自发热体层13的热被蓄积在隔热层12中的情况。

另外，把导热率为148W/(m·K)、热容量为1.63×10⁶J/(m³·K)的单晶硅基板通过阳极氧化而形成的多孔度为约60％的多孔质硅层，在导热率为约1W/(m·K)、热容量为约0.7×10⁶J/(m³·K)，多孔度为约70％的多孔质硅层的情况下，导热率为约0.12W/(m·K)、热容量为约0.5×10⁶J/(m³·K)。本实施方式的隔热层12由多孔度约为70％的多孔质硅层形成。

发热体层13虽然是由作为高熔点金属的一种的钨形成，但发热体层13的材料不限于钨，也可以采用例如钽、钼、铟、铝等。另外，在声波发生部1中，是把基础基板11的厚度设为300～700μm、把隔热层12的厚度设为1～10μm、把发热体层13的厚度设为20～100nm、把各个焊盘14的厚度设为0.5μm，但这些厚度只是一例，不是仅限于此。另外，作为基础基板11的材料是采用了Si，但基础基板11的材料不限于Si，例如也可以采用Ge、SiC、GaP、GaAs、InP等通过阳极氧化处理可形成多孔质化的其他半导体材料，在使用任意材料的情况下，可把通过使基础基板11的一部分形成多孔质化而形成的多孔质层作为隔热层12。

声波发生部1在随着通过一对焊盘14对发热体层13的通电的发热体层13的温度变化的同时，发生超声波，在对发热体层13施加的由驱动电压波形或驱动电流波形构成的驱动输入波形设为例如频率为f1的正弦波波形的情况下，理想的是，在发热体层13中产生的温度振动频率成为驱动输入波形的频率f1的2倍的频率f2，可发生驱动输入波形f1的大致2倍频率的超声波。即，本实施方式的声波发生部1具有平坦的频率特性，能够使产生的超声波的频率在宽范围变化。另外，在把正弦波波形的半周期的孤立波作为驱动输入波形，向一对焊盘14之间施加的情况下，可发生残响少的约1周期的单脉冲状的超声波。通过使用这样的单脉冲状的超声波，由于不容易产生基于反射的干扰，所以可省略上述的吸音层。另外，由于隔热层12由多孔质层构成，所以相比隔热层12由非多孔质层(例如SiO2膜等)的情况，可提高隔热层12的隔热性，提高超声波发生效率，还具有可节约消耗电力的效果。

控制声波发生部1的控制部2，虽然未图示，但由通过向声波发生部1施加驱动输入波形来驱动声波发生部1的驱动电路、和控制该驱动电路的由微计算机构成的控制电路构成。

构成受波元件3的静电电容型微音器，如图4(A)和图4(B)所示，具有设置了贯通硅基板的厚度方向的窗孔31的矩形形状的框架30、和以跨在框架30的对置的2边上的形式配置的悬臂梁式受压部32。在框架30的上面形成热氧化膜35，在热氧化膜35上形成硅氧化膜36，在硅氧化膜36上形成硅氮化膜37。受压部32的一端部通过硅氮化膜37被支撑在框架30上，另一端部被配置成与硅氮化膜37的上方对置。在与受压部32的另一端部对置的硅氮化膜37上，形成有由金属薄膜(例如，铬膜等)构成的固定电极34，在受压部32的另一端部的上面，形成有由金属薄膜(例如，铬膜等)构成的可动电极33。另外，在框架31的下面，形成有硅氮化膜38。受压部32由在与硅氮化膜37、38不同的工序中形成的硅氮化膜形成。

在由该静电电容型微音器构成的受波元件3中，由于形成了把固定电极34和可动电极33作为电极的电容器，所以，在受压部32通过接受疏密波的压力而在固定电极34和可动电极33之间的距离发生了变化时，电极之间的静电电容发生变化。因此，在设在固定电极34和可动电极33上的焊盘(未图示)之间如果施加有直流偏置电压，则，在焊盘之间对应超声波的声压而发生微小的电压变化，从而能够把超声波的声压转换成电信号。

信号处理部4，如图1所示，具有烟浓度推定部41，其根据受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量，推定声波发生部1与受波元件3之间的监视空间的烟浓度；烟浓度判定部42，其把由烟浓度推定部41所推定的烟浓度与规定的阈值进行比较，判定火灾的有无；声速检测部43，其根据受波元件3接收到声波发生部1所提供的超声波所用的时间，求出声速；温度推定部44，其根据由声速检测部43求出的声速，推定监视空间的温度；和温度判定部45，其把由温度推定部44推定的温度与规定的温度进行比较，判定火灾的有无。信号处理部4由微计算机构成，上述各部41～45通过在上述微计算机中安装适宜的程序来实现。另外，信号处理部4中设有对受波元件3的输出信号进行模拟数字转换的A/D转换器等。

烟浓度推定部41根据受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量来推定烟浓度。如果来自声波发生部1的超声波的频率固定，则衰减量与监视空间内的烟浓度大致成比例地增加，所以，如果预先保存有预先测定的烟浓度与衰减量的关系数据(例如烟浓度与衰减量的关系式)，则可根据衰减量来推定烟浓度。

烟浓度判定部42在烟浓度推定部41推定的烟浓度小于上述阈值的情况下，判定为“无火灾”，在大于等于上述阈值的情况下判定为“有火灾”，并向控制部2输出火灾感知信号。这里，控制部2在接收到火灾感知信号时，控制对声波发生部1的驱动输入波形，使声波发生部1发生由可听波段的声波构成的报警音。这样，由于从声波发生部1可发出报警音，所以，不需要另外设置输出报警音的扬声器等，从而可实现火灾感知器整体的小型化和低成本化。

声速检测部43使用声波发生部1与受波元件3之间的距离、和受波元件3接收到声波发生部1提供的超声波所用的时间，求出声速。温度推定部44利用大气中的声速与绝对温度的公知的关系式，根据上述声速推定监视空间的温度。温度判定部45在温度推定部44推定出的温度小于上述规定温度的情况下，判定为“无火灾”，在大于等于上述规定温度的情况下，判定为“有火灾”，并向控制部2输出火灾感知信号。控制部2根据该火灾感知信号，控制对声波发生部1的驱动输入波形，使其发出由可听波段的声波构成的报警音。另外，在本实施方式中，采用了把从烟浓度判定部42和温度判定部45输出的火灾感知信号输出到控制部2的结构，但也可以向控制部2以外的外部通报装置输出。

根据上述的本实施方式的火灾感知器，把根据受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量推定的烟浓度与规定的阈值比较，由此来判定火灾的有无，所以，可消除在光衰减式烟传感器中成为问题的背景光的影响，可减少误报的发生。另外，由于不需要光散射式烟传感器中必要的迷宫体，在火灾发生时烟颗粒容易扩散到监视空间中，所以，与光散射式烟传感器相比，可提高响应性。另外，在本实施方式的火灾感知器中，由于根据声速检测部43求出的声速推定监视空间的温度，根据推定的温度判定火灾的有无，所以，不需要额外使用温度检测元件，根据火灾发生时的温度上升，也可以感知火灾，从而可更正确地感知火灾的发生。

(第2实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图5所示，除了控制部2和信号处理部4的结构不同以外，其他与第1实施方式实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

通过预备实验，确认了声波发生部1的输出频率与声压的单位衰减率的关系是如图6所示，根据监视空间中存在的(浮游的)烟颗粒的种类而不同。这里，在把在监视空间中不存在烟颗粒的状态下由受波元件3接收的声压(以下称为基准声压)设为I₀，把在监视空间中存在利用光衰减式烟浓度计评价为x％/m的浓度的烟颗粒的状态下由受波元件3接收的声压设为I_x时，声压的衰减率被定义为(I₀-I_x)/I₀。特别是把x＝1时的衰减率定义为单位衰减率。另外，对于基准声压I₀和声压Ix，除了监视空间中的烟颗粒的有无以外，是在相同条件下检测出的。图6中，“A”是表示在监视空间中存在黑烟的烟颗粒的情况下的输出频率与声压的单位衰减率的关系的近似曲线(黑圆点是测定数据)，“B”是表示在监视空间中存在白烟的烟颗粒的情况下的输出频率与声压的单位衰减率的关系的近似曲线(黑方块是测定数据)，“C”是表示在监视空间中存在水蒸气的烟颗粒的情况下的输出频率与声压的单位衰减率的关系的近似曲线(黑三角是测定数据)。这里所示的单位衰减率是在把声波发生部1与受波元件3之间的距离设定为30cm时的对应每个输出频率的数据。另外，图6中的右端的各个数据是输出频率为82kHz时的数据，图7表示把输出频率为82kHz时的数据作为1，对各个输出频率的单位衰减率实施了归一化的结果。图7中，横轴表示输出频率，纵轴表示相对的单位衰减率。另外，白烟的烟颗粒的大小为800nm左右，黑烟的烟颗粒的大小为200nm左右，水蒸气的颗粒的大小为数μm～20μm左右。

在本实施方式中，根据上述的关系，控制部2控制声波发生部1向监视空间顺序提供不同频率的多种超声波。信号处理部4的特征点是具有存储部48和烟颗粒判定部46。该存储部48至少存储有受波元件3的基准输出(对于基准声压的受波元件3的输出)、对应在监视空间中存在的烟颗粒的种类和烟颗粒浓度的声波发生部1的输出频率与受波元件3的输出的相对单位衰减率的关系数据(上述图7抽出的数据)、和关于烟颗粒的特定频率(例如82kHz)下的单位衰减率(上述图6抽出的数据)，该烟颗粒判定部46使用从声波发生部1向实际的监视空间提供的各个频率的超声波的受波元件3的输出与保存在存储部48中的关系数据，推定在该监视空间中存在的烟颗粒的种类。烟浓度推定部41对于由烟颗粒判定部46推定的烟颗粒，根据对应特定频率(例如82kHz)的超声波的受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量，推定监视空间的烟浓度。然后，烟浓度判定部42将由烟浓度推定部41推定的烟浓度与规定的阈值进行比较，判定火灾的有无。

下面，参照图8的流程图，对本实施方式的火灾感知器的动作例进行说明。首先，从声波发生部1向监视空间顺序提供多种超声波，由信号处理部4测量对应各个超声波的受波元件3的输出(步骤S11)。烟颗粒判定部46按每个输出频率，根据受波元件3的输出和保存在存储部48中的基准输出，求出声压的衰减率(步骤S12)，计算出相对输出频率为82kHz的声压的衰减率的20kHz下的声压的衰减率之比(步骤S13)。在存储部48中，作为声波发生部1的输出频率与受波元件3的输出的相对单位衰减率的关系数据，保存有相对输出频率为82kHz的相对单位衰减率的20kHz下的相对单位衰减率之比(在图7的情况下，白烟为0、黑烟为0.2、水蒸气为0.5)，烟颗粒判定部46将计算出的衰减率之比与保存在存储部48中的关系数据进行比较，把关系数据中最接近衰减率之比的种类的烟颗粒推定为在监视空间中存在的烟颗粒(步骤S14)。例如，在烟颗粒是白烟的情况下，如图9所示那样，可以用直线表示利用光衰减式烟浓度计测量的烟浓度与声压的衰减率的关系。在本实施方式中，如果推定的烟颗粒种类是白烟或黑烟(监视对象的烟颗粒)，则转到烟浓度推定部41中的处理(步骤S15)。因此，在推定为烟颗粒种类是水蒸气的情况下，由于不是火灾，所以省略其后的处理。烟浓度推定部41对于推定的种类的烟颗粒，计算出对于特定频率(例如82kHz)的超声波的受波元件3的输出的衰减率与保存在存储部48中的单位衰减率之比，在其比值为y的情况下，把监视空间的烟浓度推定为相当于利用光衰减式烟浓度计的评价中的烟浓度y％/m(步骤S16)。烟浓度判定部42将在步骤S16中推定的烟浓度与规定的阈值(例如，利用光衰减式烟浓度计的评价中成为10％/m的烟浓度)进行比较，在推定的烟浓度小于上述阈值的情况下，判定为“无火灾”，在大于等于上述阈值的情况下，判定为“有火灾”，并向控制部2输出火灾感知信号。

在上述的说明中，是使用了输出频率为82kHz时的衰减率和20kHz时的衰减率，但，不限于这些输出频率的组合。也可以使用不同组合的输出频率，或使用对应更多输出频率的衰减率，在这样的情况下，可提高烟颗粒种类的推定精度。另外，在本实施方式中，烟浓度推定部41把1个频率作为特定频率的对象，但也可以把多个频率作为特定频率的对象，求出对每个特定频率推定出的烟浓度的平均值。在这种情况下，也可提高烟浓度的推定精度。另外，烟颗粒判定部46与烟浓度推定部41和烟浓度判定部42同样，也通过在构成信号处理部4的微计算机中安装适宜的程序来实现。

另外，为了提高烟颗粒判定部46中的烟颗粒种类的推定精度，控制部2使声波发生部1提供的超声波的频率从规定的频率范围(例如20kHz～82kHz)的下限频率(例如20kHz)变化到上限频率(例如82kHz)。在本实施方式中，虽然是控制为向监视空间顺序提供不同频率的4种超声波，但从声波发生部1提供的超声波的频率不限于4种，只要是多种即可，例如，如果采用2种，相比使用3种以上的超声波的情况，可减轻控制部2和信号处理部4的负担，并且可简化控制部2和信号处理部4。

另外，在本实施方式种，作为声波发生部1而使用了在实施方式1种说明的超声波发生元件，由于可发生单脉冲状的超声波，所以只要把顺序向监视空间提供的超声波分别设定为不同频率的单脉冲状的超声波，则与使用不同共振频率的多个压电元件作为声波发生部1，从各个压电元件提供连续波的超声波的情况相比，可实现低成本化和低消耗电力化。而且，由于可利用1个超声波发生元件生成多种超声波，所以，与使用多个用于发生各种超声波的超声波发生元件的情况相比，可实现声波发生部1的小型化和低成本化。

另外，保存在存储部48种的关系数据只要是表示声波发生部1的输出频率与受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量的关系的数据即可，也可以是取代上述的相对单位衰减率，而采用了受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量、或受波元件3的输出的从基准值开始的衰减量除以基准值(1₀)的衰减率、或单位衰减率的关系数据。

根据本实施方式的火灾感知器，根据与在第1实施方式中说明的相同的理由，与光散射式烟传感器相比，可提高响应性，并且与光衰减式烟传感器相比，可减少火灾检测中的误报的发生。而且，在烟颗粒判定部46中，由于通过推定监视空间中存在的烟颗粒种类，可识别固体的烟颗粒和水蒸气，所以，与光散射式烟传感器和光衰减式烟传感器相比，可减少因水蒸气引起的误报的发生，成为能够适用于厨房和浴室中的火灾感知器。并且，由于烟颗粒判定部46能够识别白烟的烟颗粒和黑烟的烟颗粒，所以可获得关于火灾性质的信息。并且，由于能够识别在设置有火灾感知器的室内的扫除和顶棚内的电气施工等时浮游的粉尘和烟颗粒，所以，可有效减少因粉尘引起的误报的发生。

作为本实施方式的第1变形例，如图10所示，也可以利用相互的输出频率不同的多个超声波发生元件1a构成声波发生部1。在这种情况下，作为各个超声波发生元件1a，使用如压电元件那样利用机械振动发生超声波的元件，通过对各个超声波发生元件1a以各自的共振频率驱动，可提高声波发生部1的超声波的声压。如果提高了声波发生部1的超声波的声压，则扩大了由受波元件3受波的超声波的声压的变动范围，结果，具有使受波元件3的输出的变化量相对烟浓度的变化量的增大，提高了SN比的优点。另外，设置与各个超声波发生元件1a分别对应的多个受波元件3，构成为各个受波元件3接收来自与各个对应的各个超声波发生元件1a的超声波。因此，通过作为各个受波元件3而使用共振特性的Q值比较大的压电元件等，并且把各个受波元件3用于接收各自的共振频率的超声波，可提高受波元件3的灵敏度和提高SN比。在这种情况下，不仅可以顺序驱动各个超声波发生元件1a，顺序发送多种超声波，而且能够一齐驱动多个超声波发生元件1a，同时发送多种超声波。如果同时发送多种超声波，则通过同时检测出多种超声波的声压的衰减量，可不受监视空间的随时间变化(例如烟颗粒的浓度的时间变化)的影响，能够对于同一条件的多种超声波检测出声压的衰减量，可更高精度地推定出烟颗粒的种类和烟浓度。

另外，作为本实施方式的第2变形例，如图11所示那样，也可以对由多个超声波发生元件1a构成的声波发生部1设置单一的受波元件3，通过顺序驱动各个超声波发生元件1a，顺序向监视空间提供多种超声波，利用单一的受波元件3顺序接收这些多种超声波。在这种情况下，作为受波元件3，例如在第1实施方式中说明的静电电容型的微音器那样，优选使用共振特性的Q值小的元件。根据图11的结构，与设置多个受波元件3的情况相比，可实现受波元件3的低成本化、和火灾感知器的小型化。

另外，作为本实施方式的第3变形例，如图12所示那样，也可以使用压电型超声波传感器等能够在超声波的发送和接收的双方中使用的超声波发生元件1a，通过把超声波发生元件1a不仅与控制部2连接，而且还与信号处理部4连接，把超声波发生元件1a兼用作受波元件3。在该变形例中，利用多个超声波发生元件1a构成声波发生部1，通过与声波发生部1对置配置反射壁7，把从各个超声波发生元件1a提供的超声波反射向该超声波发生元件1a，以分别接收来自各个超声波发生元件1a的超声波的反射波。在这种情况下，超声波在反射壁7与超声波发生元件1a之间往复，由作为受波元件3而发挥功能的超声波发生元件1a所接收，因此，超声波发生元件1a与反射壁7之间的空间成为监视空间。虽然需要反射壁7，但可实现由于减少了元件数量的低成本化。

并且，作为本实施方式的第4变形例，如图13所示那样，作为声波发生部1，也可以使用在第1实施方式中说明的单一的超声波发生元件，通过由控制部2顺序改变向声波发生部1提供的驱动输入波形的频率，顺序向监视空间提供不同频率的多种超声波，并且设置多个受波元件3。在这种情况下，通过作为受波元件3而使用共振特性的Q值比较大的压电元件等，把各个受波元件3用于各自的共振频率的超声波的接收，可提高受波元件3的灵敏度，结果可提高SN比。另外，在利用1个受波元件3接收多种超声波的结构中，如果对于每个频率的受波元件3的灵敏度不同，则会对各种超声波SN比产生差异，但在如上述那样的分别利用不同的受波元件3进行各种超声波的接收的结构中，通过将各个受波元件3的灵敏度预先调整为一致，可抑制对各种超声波SN比的差异。

另外，在上述的实施方式中，理想的是，信号处理部4定期地根据与规定的频率(例如，与上述特定频率相同的82kHz)的超声波对应的受波元件3的输出，变更控制部2的声波发生部1的控制条件和受波元件3的输出的信号处理条件中的至少一方，以消除声波发生部1的输出变动和受波元件3的灵敏度变动。从而可长期稳定地保持火灾感知器的火灾判定精度。

另外，在本实施方式的火灾感知器中，也可以和第1实施方式同样地，在信号处理部4中设置声速检测部43、温度推定部44、和温度判定部45。

另外，除了构成为把声波发生部1、控制部2、受波元件3和信号处理部4设置在1枚电路基板5上，并收纳在盒体(未图示)内的一体型火灾感知器以外，也可以构成为分别独立构成具有声波发生部1和控制部2的声波发送单元、和具有受波元件3和信号处理部4的声波接收单元，并且把两者相互对置配置的分离型的火灾感知器。另外，声波发生部1不限于图3所示的超声波发生元件，例如，也可以是把铝制薄板作为发热体部，利用基于随着向该发热体部的通电的发热体部的急剧温度变化的热冲击，来发生超声波的元件。

在上述的各个实施方式中，通过使控制部2控制声波发生部1，使其发出具有防虫效果的频率的超声波，可防止昆虫进入监视空间，从而可减少由昆虫引起的误报。例如，也可以定期地发送与为了推定烟浓度而从声波发生部1提供的超声波不同的具有防虫效果的频率的超声波。或者，也可以把为了推定烟浓度而从声波发生部1发送的超声波的频率设定为具有防虫效果的频率。

(第3实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图14(A)和图14(B)所示，除了在声波发生部1与受波元件3之间配置了把内空间作为超声波的传播路使用的缩窄了超声波的扩散范围的筒体50以外，与第1实施方式实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复说明。

筒体50被配置在监视空间中的超声波传播路径的至少一部分上。具体是，本实施方式的筒体50具有长度方向的两端面开放的大致长方体的方筒构造，通过把长度方向的一端面(图14(A)中的右端面)接近声波发生部1配置，使该一端面被声波发生部1所封闭，另一端面(图14(A)中的左端面)与受波元件3离开规定的距离。通过设置筒体50，可抑制因来自声波发生部1的超声波扩散而导致的声压下降。

另外，在本实施方式的火灾感知器中，如图15(A)所示，构成声波发生部1的超声波发生元件的发热体层13的表面(参照图3)被面向筒体50的超声波入射口配置，并且形成与超声波入射口相同的形状或更大的形状，理想的是形成大致相同形状的大小。作为一例，在筒体50的超声波入射口的开口面积为10mm平方的正方形状时，把发热体层13的表面做成10mm平方的正方形状。根据此结构，由于发热体层13的急剧的温度变化可均匀传导到筒体50的超声波入射口的全区域，所以，来自声波发生部1的超声波能够以平面波的形式在筒体50内传播。因此，不会产生基于筒体50侧面的反射波的干扰，从而可防止超声波的声压下降。

或者，如图15(B(所示，在使用多个超声波发生元件构成声波发生部1，对这些超声波发生元件同步驱动的情况下，如果把通过把这些多个超声波发生元件排列而形成的声波发生部1的超声波发生面面对筒体50的超声波入射口配置，并且形成与超声波入射口相同或更大的形状，理想的是，大致相同形状，则可获得与上述图15(A)的情况同等的效果。作为一例，在筒体50的超声波入射口的开口面积为10mm平方的正方形状时，各个超声波发生元件的各自的发热体层13为5mm平方的正方形状，只要把这些4个超声波发生元件排列，形成10mm平方的正方形状的超声波发生面即可。

另外，筒体50也可以采用如图16所示那样利用筒体50覆盖声波发生部1的结构、和图17所示那样把筒体50的一端面从声波发生部1离开规定的距离而对置配置的结构。并且，在声波发生部1的中心轴与受波元件3的中心轴不在同一轴上的情况下，也可以如图18所示那样，在声波发生部1与受波元件3的之间沿着传播路径配置弯曲的筒体50。并且，也可以把如图19所示那样的，与长度方向正交的截面随着超声波的传播方向而逐渐增大的，音响喇叭作为筒体50使用。另外，筒体50不限于方筒，也可以是圆筒。

根据本实施方式的火灾感知器，在获得与在第1实施方式中说明的相同效果的基础上，由于通过设置筒体50可抑制基于超声波的扩散的声压下降，所以还具有提高了SN比的效果。而且，在把声波发生部1的发热体层13的表面形成为与筒体50的超声波入射口大致相同的大小的情况下，可避免因筒体50内的超声波的相互干涉而导致的声压下降，因此，是非常理想的。

(第4实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图20所示，除了在声波发生部1与受波元件3之间，以封闭筒体50的长度方向的两端面的方式，配置了具有与声波发生部1与受波元件3的间隔相同长度的筒体50以外，与第1实施方式实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

如图20所示那样配置的筒体50具有与两端面被封闭的音响管相同的固有共振频率。即，在把筒体50的长度方向的尺寸设为L时，与满足L＝(n/2)×λ的关系(其中n是自然数)的波长λ对应的频率f(把超声波的传播速度设为c，定义为f＝c/λ)成为筒体50的共振频率。因此，当满足L＝(n/2)×λ的关系的超声波的连续波从长度方向的端面入射到筒体50内时，通过使该超声波的至少一部分在筒体50的长度方向的两端面反复进行反射，反射波与来自声波发生部1的直接波重叠而形成共振，在筒体50的内部，如图21所示那样，随着时间的经过，超声波的声压逐渐增大。

因此，在本实施方式中，在控制部2中，通过控制声波发生部1，使其向筒体50内提供固有共振频率的超声波，在筒体50内产生共振，增大来自声波发生部1的超声波的声压。在这种情况下，为了在筒体50内产生共振，需要从声波发生部1提供超过L/λ的多周期(以下称为m周期)的超声波，而不是单脉冲状的超声波。因此，控制部2控制声波发生部1，使其向筒体50内提供m(>L/λ)周期的超声波的连续波。换言之，控制部2控制声波发生部1，使从声波发生部1连续提供的超声波的发送时间t_p(即t_p＝m×λ/c)大于在筒体50的长度方向的两端之间超声波的传播所需要的传播时间t_s(即t_s＝L/c)(即，t_p>t_s)。受波元件3在筒体50内产生共振使超声波的声压达到了饱和时(图21中的“S”的时刻)检测超声波的声压。通常，由于来自声波发生部1的超声波的发送结束时刻，超声波的声压达到饱和，所以作为一例，只要在来自声波发生部1的超声波的发送结束的同时，在受波元件3中检测超声波的声压即可。

在本实施方式中，如图22所示，在筒体50的一端面上配置声波发生部1，在另一端面上配置受波元件3。在两端面封闭的音响管中，由于基于超声波的压力变化在两端部最大，所以，受波元件3可在基于超声波的压力变化最大的部位检测超声波的声压。换言之，受波元件3可以在超声波的声压的波腹(即空气的移动速度的节)的部位检测超声波的声压(在图22中，“W1”和“W2”在纵方向上的间隔表示压力变化的大小)。其结果，可最大限度增大相对烟浓度的变化量的受波元件3的输出的变化量。另外，在形成了如图23所示那样，在把声波发生部1和受波元件3排列配置在筒体50的一端面上，封闭了筒体50的长度方向的另一端面(图23中的右端面)的形状的情况下，受波元件3也可在基于超声波的压力变化最大的部位检测声压。

另外，也可以如图24所示那样，把声波发生部1配置在两端面封闭的筒体50的一端面上，把受波元件3配置在沿着长度方向的侧面上的基于来自声波发生部1的超声波的压力变化最大的位置。基于超声波的压力变化最大的部位不仅在两端封闭的音响管长度方向上的两端部，而且在沿着长度方向从一端面离开每λ/2(λ是超声波的波长)处。只要在该部位配置受波元件3，即可与上述的情况同样地最大限度增大对应烟浓度的变化量的受波元件3的输出变化量。

并且，图25是表示把受波元件3配置在筒体50的侧面上的基于距声波发生部1的超声波的压力变化最大的位置上的情况的其他例，具体是，以控制部2控制声波发生部1，使其向监视空间提供具有筒体50内部空间中的长度尺寸L除以自然数n的长度的波长λ(即λ＝L/n)的超声波为前提，把受波元件3配置在筒体50的长度方向的中央部。主要是，当从声波发生部1提供来波长λ(＝L/n)的超声波时，筒体50的长度方向的中央部必然是从长度方向的一端面离开λ/2的n倍的位置，该位置的基于超声波的压力变化总是最大。在该结构中，只要满足了上述波长λ(＝L/n)的条件，即使在超声波的频率不同的情况下，也能够由被配置在筒体50的长度方向中央部的受波元件3在超声波的压力变化最大的位置检测声压，相比针对超声波的频率把受波元件3配置在不同位置的情况，可简化筒体50的设计。

另外，在使两端面封闭的音响管共振的情况下，通过使超声波在长度方向的各个端面进行反射而产生共振，特别是，波长短的超声波，在端面上即使存在微小的凹凸，也会导致因在端面反射时形成干扰而导致声压下降，但只要如图24那样把受波元件3配置在筒体50的侧面，与设在筒体50的端面上的情况相比，能够把筒体50的端面做成凹凸少的平坦面，结果，受波元件3不会阻碍在筒体50的端面的超声波的反射，可获得基于共振的声压增加。另外，在图22至图25的结构中，由于筒体50内成为监视空间，所以，在沿着筒体50的长度方向的侧面上，设有把烟等导入内部的孔(未图示)。另外，为了更容易导入烟，也可以在一部分开放的其他实施方式的筒体上设置该孔。另外，孔的配置位置不限于筒体的侧面。

另外，由于作为超声波的传播速度的声速c根据介质的温度变化而变化，所以，筒体50的共振频率不是恒定的，其根据基于介质温度变化的声速变化而变动。因此，为了使来自声波发生部1的超声波的频率与筒体50的共振频率准确一致，需要根据随着温度变化的声速变化来修正来自声波发生部1的超声波的频率。在本实施方式中，在控制部2中设有频率修正部(未图示)，用于根据随着温度变化的声速变化修正来自声波发生部1的超声波的频率。因此，即使因声速变化使筒体50的共振频率发生变动，由于来自声波发生部1的超声波的频率被频率修正部修正为变动后的筒体50的共振频率，所以，在筒体50内可切实产生共振。另外，该频率修正部，使用在第1实施方式中说明的声速检测部43中，根据从声波发生部1发送超声波到受波元件3接收到该超声波的时间差求出的声速，来实施对来自声波发生部1的超声波的频率修正，结果，相比另外设置求得声速的装置的情况，可简化烟感知器的结构。

下面，说明本实施方式的具体例。在声速为340m/s、筒体50长度方向上的尺寸L为34mm时，为了满足L＝(n/2)×λ的关系，只要把声波发生部1发送的超声波的频率f(＝c/λ)设定为例如100kHz(n＝20)、或50kHz(n＝10)即可。即，100kHz和50kHz是筒体50的共振频率，通过从声波发生部1发送这些频率的超声波，如图21所示，对应时间变化，超声波的声压通过共振而增大。这里，如上所述，由于需要向监视空间提供m(>L/λ)周期的超声波的连续波，所以，控制部2控制声波发生部1，使声波发生部1例如在100kHz的情况下连续提供100周期，在50kHz的情况下连续提供50周期左右的超声波。在此结构中，在筒体50内发生共振，超声波的声压达到了饱和时(图21中的“S”时刻)由受波元件3检测出的超声波的声压，是在没有筒体50的结构中发送接收了单脉冲状超声波的情况的数十倍的声压。

另外，作为本实施方式的变形例，也可以采用只封闭筒体50的长度方向上的一端部(另一端面为开口)的结构。在这种情况下，筒体50具有与长度方向的一端封闭的音响管相同的固有共振频率。即，在把筒体50的长度方向的尺寸设为L时，与满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系(其中，n＝0、1、2、3、...)的波长λ对应的频率f(＝c/λ)，成为筒体50的共振频率。因此，当从长度方向的端面向筒体50内射入满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系的超声波的连续波时，通过使该超声波的至少一部分在筒体50的长度方向上的两端面反复进行反射，使反射波与来自声波发生部1的直接波重叠而产生共振，从而在筒体50的内部，如图21所示那样，对应时间的经过，声压增大。在这种情况下，为了在筒体50内产生共振，控制部2控制声波发生部1发送m(>L/λ)周期的超声波的连续波，而不是单脉冲状的超声波。换言之，控制部2控制声波发生部1，使从声波发生部1连续提供的超声波的发送时间t_p(＝m×λ/c)大于在筒体50的长度方向的两端之间超声波的传播所需要的传播时间t_s(＝L/c)(即，t_p>t_s)。另外，在把筒体50的一方的端面形成开口端的情况下，由于在从开口端仅离开ΔL的外侧，产生超声波的声压的节(即空气的移动速度的波腹)，所以只要对在求共振频率时使用的长度L进行上述ΔL的修正(开口端的修正)，即可求出正确的共振频率。

根据上述的本实施方式的火灾感知器，通过在筒体50内产生共振，可进一步抑制声波发生部1与受波元件3之间的声压的下降，使对应烟浓度的变化量的受波元件3的输出的变化量增大，从而可提高SN比。而且，通过共振而在筒体50的长度方向的端面反复进行反射的超声波中，由于实效传播距离对应反射次数而延长，所以，这种特性也有助于对应烟浓度的变化量的受波元件3的输出的变化量的增大，从而相比由受波元件3接收非共振的单脉冲状的超声波的情况，超声波的衰减量可增大数倍。

(实施方式5)

本实施方式的火灾感知器，如图26所示，除了使声波发生部1和受波元件3的对置面分别形成反射超声波的第1反射面Re1和第2反射面Re2以外，与第1实施方式实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，声波发生部1与受波元件3之间的超声波的传播路径，与在两端具有第1和第2反射面Re1、Re2的气柱同样，具有固有共振频率。即，在把声波发生部1与受波元件3之间的距离设为L时，与满足L＝(n/2)×λ的关系(其中，n是自然数)的波长λ对应的频率f(把波的传播速度设为c，定义为f＝c/λ)，成为声波发生部1与受波元件3之间的超声波的传播路径中的共振频率。因此，在从声波发生部1发送满足L＝(n/2)×λ的关系的超声波的连续波时，该超声波的至少一部分在第2反射面Re2被反射而成为反射波(图26中虚线所示)，该反射波进一步在第1反射面Re1被反射而成为反射波，这些反射波与从声波发生部1发送的后续的超声波在同相位重叠而形成共振，随着时间的经过，超声波的声压增大。

因此，控制部2通过控制声波发生部1，向监视空间提供基于距离L的超声波的传播路径中的固有共振频率的超声波，在声波发生部1与受波元件3之间的超声波传播路径中产生共振，可增大超声波的声压。另外，与第4实施方式同样地，由控制部2控制声波发生部1，使从声波发生部1连续发送的发送时间t_p大于在声波发生部1与受波元件3之间超声波传播所需要的时间t_s。由此，来自声波发生部1的超声波至少与第2反射面Re2的反射波重叠而形成共振，因此，可抑制声波发生部1与受波元件3之间的超声波的声压下降。受波元件3在声波发生部1与受波元件3之间形成共振并且声压达到了饱和时，检测超声波的声压。

另外，与第4实施方式同样，由于在控制部2中设有根据随着温度变化的声速变化来修正来自声波发生部1的超声波的频率的频率修正部(未图示)，所以，在声波发生部1与受波元件3之间可确实产生共振。

下面，说明本实施方式的具体例。在声速为340m/s、声波发生部1与受波元件3之间的距离L为34mm时，为了满足L＝(n/2)×λ的关系，只要把从声波发生部1发送的超声波频率f(＝c/λ)设定为例如105kHz(n＝21)即可。即，105kHz是传播路径的共振频率，通过从声波发生部1提供该频率的超声波，使超声波的声压通过共振而增大。这里，由于需要发送m(>L/λ)周期的超声波的连续波，所以控制部2控制声波发生部1，在105kHz的情况下向监视空间连续提供至少11周期的超声波。在使用105kHz的超声波的情况下，只要从声波发生部1发送连续105周期的超声波，则在超声波在两反射板Re1、Re2之间5次往复的期间，通过反射波之间或反射波与来自声波发生部1的直接波的重叠，而使声压增大。此结构的在产生共振，声压达到了饱和时受波元件3所检测出的超声波的声压，是发送接收了共振频率以外的单脉冲状的超声波时的数十倍的声压。

根据本实施方式的火灾感知器，在具有与第1实施方式所述的效果相同的效果的基础上，通过在声波发生部1与受波元件3之间的超声波传播路径中产生共振，可抑制超声波在监视空间中进行传播的期间的声压下降，结果可提高SN比。并且，通过共振在反射面Re1、Re2反射的超声波，其实效的传播距离对应反射的次数而延长，超声波实际上是经过数倍于声波发生部1与受波元件3之间的距离L的传播距离才到达受波元件3。这种情况也有助于对应烟浓度的变化量的受波元件3的输出变化量的增大，相比由受波元件3接收到非共振单脉冲状的超声波的情况，超声波的衰减量增大数倍。

(第6实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图27所示，除了在声波发生部1和受波元件3的对置面设置了用于提高超声波的反射率的反射板60以外，与第5实施方式实质相同。因此，对于与第5实施方式以及第5实施方式所引用的实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

即，在本实施方式中，对置配置有一对板状反射板60，声波发生部1和受波元件3被配置在各个反射板60的大致中央部。声波发生部1的与受波元件的对置面、以及受波元件3的与声波发生部1的对置面与各个反射板60的表面成为同一面。根据此结构，在声波发生部1与受波元件3之间的传播路径中，超声波即使扩散，通过受波元件3或声波发生部1周围的反射板60的反射，也被反射回传播路径中，因此，可抑制基于超声波的扩散的声压下降，从而可增大对应烟浓度的变化量的受波元件的输出的变化量，提高SN比。

作为本实施方式的第1变形例，如图28所示，也可以使用被弯曲成抛物面状的反射板61。由于该反射板61作为反射面而具有凹型曲面，所以各个反射板在反射超声波时，超声波被集中到受波元件3，从而可进一步抑制基于超声波的扩散的声压下降。另外，也可以把作为反射面而具有凹型曲面的反射板61只配置在声波发生部1和受波元件3的任意一方的一侧。

另外，作为本实施方式的第2变形例，如图29所示，也可以在一对平板状反射板60的一方排列配置声波发生部1和受波元件3。由此可实现基于元件数量的减少的低成本化。另外，在此结构中，来自声波发生部1的超声波不是直接到达受波元件3，而是至少被对置配置的反射板60反射一次，因此，在声波发生部1与受波元件3之间容易发生共振。或者，也可以如图30所示那样，取代与声波发生部1和受波元件3对置配置的平板状反射板60，而配置抛物面状的反射板61。从而可提高集音功能，进一步抑制超声波因扩散导致的声压下降。

另外，在图29和图30所示的结构中，在把声波发生部1与受波元件3之间的距离设为L时，反射板彼此之间的距离成为L/2，因此，与满足L/2＝(n/2)×λ的关系(其中n是自然数)的波长λ对应的频率f，成为声波发生部1与受波元件3之间的超声波传播路径中的共振频率。

(第7实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图31所示，除了由第1声波发生部100和第2声波发生部110构成发送超声波的声波发生部，由第1受波元件120和第2受波元件130构成接收超声波的声波接收部，并且信号处理部4具有后述的输出修正部49以外，与第1实施方式实质相同。因此，对于相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，如图32所示，在圆盘状的由印刷基板构成的电路基板5的表面上，隔着监视空间对置配置第1声波发生部100和第1受波元件120，隔着参照空间对置配置第2声波发生部110和第2受波元件130。并且控制部2和信号处理部4被配置在电路基板5上。

第1声波发生部100与第1受波元件120之间的监视空间，为了监视火灾的有无，通向火灾感知器周围的外部空间(外气)，第2声波发生部110与第2受波元件130之间的参照空间至少由阻挡包含烟颗粒的浮游颗粒的阻挡壁所包围。即，第1声波发生部100向监视空间发送超声波，第2声波发生部110向参照空间发送超声波。

在第1声波发生部100和第2声波发生部110的各个中，可以使用与第1实施方式相同的超声波发生元件，在第1受波元件120和第2受波元件130各个中可采用与第1实施方式相同的静电电容型微音器。另一方面，控制第1声波发生部100和第2声波发生部110的控制部2由向第1声波发生部100和第2声波发生部110提供驱动输入波形，进行驱动的驱动电路、和控制该驱动电路的由微计算机构成的控制电路构成。

信号处理部4的特征是，在具有烟浓度推定部41、烟浓度判定部42、声速检测部43、温度推定部44、温度判定部45的基础上，还设有用于修正第1受波元件120的输出的输出修正部49。

即，烟浓度推定部41根据检测来自第1声波发生部100的超声波的声压的第1受波元件120的输出的从基准值开始的衰减量，推定烟浓度。烟浓度判定部42在烟浓度推定部41推定的烟浓度小于阈值的情况下，判定为“无火灾”，在大于等于阈值的情况下判定为“有火灾”，并向控制部2输出火灾感知信号。控制部2在接收到火灾感知信号后，从第1声波发生部100发出由可听波段的声波构成的报警音。另一方面，声速检测部43根据从第1声波发生部100发出超声波但第1受波元件120接收到该超声波的时间差，求出声速。温度推定部44根据由声速检测部43求出的声速，推定监视空间的温度。温度判定部45把由温度推定部44推定的温度与规定的温度进行比较，判定火灾的有无，与烟浓度推定部41同样地，在大于等于阈值的情况下，判定为“有火灾”，并向控制部2输出火灾感知信号。

另外，信号处理部4由微计算机构成，构成信号处理部4的各个部分(40～45、49)通过在微计算机中安装适宜的程序来实现。

下面，对作为本实施方式的特征部的输出修正部49进行详细说明。第1受波元件120的输出，除了对应监视空间的烟浓度的增减而变动以外，还可能根据起因于设置了火灾感知器的周围环境的变化(例如温度、湿度、大气压等的变化)、第1声波发生部100和第1受波元件120的随时间变化(例如，老化)的来自第1声波发生部100的超声波的声压变化、以及第1受波元件120的灵敏度变化而变动。在本实施方式中，输出修正部49根据来自第2受波元件130的输出(参照值)的初始值的变化率，修正第1受波元件120的输出，在除去上述的输出变动的影响后，把第1受波元件120的被修正的输出分别送到声速检测部43和烟浓度推定部41。

如果具体地说明，则是，输出修正部49接收用于检测从第2声波发生部110发送到参照空间的超声波的声压的第1受波元件130的输出，求出基于预定的第2受波元件130的输出的初始值的变化率的修正系数，把使用该修正系数修正的第1受波元件120的输出，输出到烟浓度推定部41。这里，第2受波元件130的输出的初始值，是在例如周围环境(例如，温度、湿度、大气压)被设定为规定的状态，并且未产生随时间变化时(例如，出厂前)检测出的第2受波元件130的输出值，并且被预先保存在输出修正部49中。或者，也可以在烟传感器的设计阶段，把同等的初始值设定在程序上。另外，在本实施方式中，在每次驱动第1声波发生部100，检测监视空间的烟浓度之前，驱动第2声波发生部110，检测第2受波元件130的输出，计算出修正系数。因此，在每次进行监视空间中的烟浓度检测时，更新修正系数。

作为一例，在本实施方式中，以相同的条件(例如发送的超声波的声压、频率)驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110，并且以相同的条件(例如直流偏压)使用第1受波元件120和第2受波元件130，并且，把第1声波发生部100与第1受波元件120的位置关系、和第2声波发生部110与第2受波元件130的位置关系设定为相同，浮游颗粒不会进入监视空间，在监视空间与参照空间未相同的状态(例如温度、湿度、大气压)时，第1受波元件120的输出与第2受波元件130的输出成为大致相同。在这种情况下，第2受波元件130的输出的初始值、与第1第1受波元件120的输出的基准值成为大致相同的值。这里，控制部2虽然不需要同时驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110，但分别控制其，使第1声波发生部100与第2声波发生部110的超声波的累计发送时间相同。

参照空间由于被隔断壁8包围，所以，关于温度，虽然与外部空间(外气)以及监视空间成为相同，但烟颗粒和水蒸气等不会进入，这些的存在，超声波不会衰减。另外，隔断壁8上设有过滤器(例如多孔质陶瓷过滤器)，该过滤器形成有多个浮游颗粒不能通过的微细孔9未图示)，通过微细孔使参照空间和外部空间连通。因此，在参照空间中，除了温度以外，关于湿度和大气压，也和外部空间和监视空间的相同。

由此，第2受波元件130的实际输出的上述初始值的变化率，根据周围环境(例如温度、湿度、大气压)的变化、或第2声波发生部110和第2受波元件130的随时间变化(与第1声波发生部100和第1受波元件120的随时间变化相同)来决定。由于第1受波元件120的输出是使用基于该变化率的修正系数来修正，所以，可获得除去了周围环境的变化和随时间变化的影响的第1受波元件120的输出，由烟浓度判定部42和温度判定部45使用该输出，实施以后的火灾判定。总而言之，可以除去外部干扰因素，只根据反映监视空间的烟浓度的信息，进行正确的火灾判定。

下面，参照图33的流程图，对本实施方式的火灾感知器的一个动作例进行具体说明。首先，在火灾感知器的出厂前，驱动第2声波发生部110，取得第2受波元件130的输出的初始值，并把该初始值保存在输出修正部49中(步骤S1)。然后，在把火灾感知器设置在所希望的场所之后，在驱动第1声波发生部100之前，驱动第2声波发生部110，获得第2受波元件130的实际输出。根据该第2受波元件130的实际输出的从上述初始值开始的变化率，计算出修正系数(步骤S2)。然后，驱动第1声波发生部100，取得来自第1受波元件120的输出，在输出修正部49中，通过使用上述修正系数修正该输出，从第1受波元件120的输出中除去周围环境的变化和随时间变化的影响(步骤S3)。然后，使用修正后的第1受波元件120的输出，在烟浓度推定部41中推定监视空间的烟浓度，在烟浓度判定部42中判定火灾的有无(步骤S4)。步骤S4结束后，返回计算修正系数的步骤S2，定期第反复进行上述的步骤S2～S4的动作。

另外，作为本实施方式的变形例，也可以分别构成第1声波发生部100和第2声波发生部110、第1受波元件120和第2受波元件130，以不同的条件驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110，并且以不同的条件使用第1受波元件120和第2受波元件130。并且，如图34所示，第1声波发生部100与第1受波元件120的位置关系也可以与第2声波发生部110与第2受波元件130的位置关系相互不同。在图34的情况下，把第1声波发生部100与第1受波元件120之间的距离设定为大于第2声波发生部110与第2受波元件130之间的距离。

另外，也可以采用每当进行了多次监视空间的烟浓度检测后，进行1次修正系数的计算的结构。例如，在修正系数发生变动的情况少的环境下，希望通过减少修正系数的计算(即更新)频度，以减少电力消耗。

根据本实施方式的火灾感知器，不仅可获得与第1实施方式所述的效果相同的效果，而且，由于在由输出修正部49除去第1受波元件120的输出变动后，进行火灾判定，所以，可减少误报的发生，进一步提高火灾感知器的动作可靠性。

(第8实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图35所示，除了在第1声波发生部100与第1受波元件120之间配置筒体51，并且在第2声波发生部110与第2受波元件130之间配置筒体52以外，其他与第7实施方式实质相同。因此，对于与第7实施方式和第7实施方式所引用的实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

筒体51、52，如图35所示，分别是直管状的方筒，其长度方向的一端面分别被第1声波发生部100和第2声波发生部110封闭，其另一端面分别被第1受波元件120和第2受波元件130封闭。因此，筒体51的内部是监视空间，筒体52的内部相当于参照空间。在筒体51上，设有多个可通过包含烟颗粒的浮游颗粒的大小的孔53，并通过孔53使监视空间于外部空间连通。另一方面，筒体52被兼用做隔断壁8，在至少一部分上具有过滤器(例如多孔质陶瓷过滤器)，该过滤器形成了多个不能通过浮游颗粒的大小的微细孔(未图示)。这样，由于来自第1声波发生部100和第2声波发生部110的超声波通过筒体51、52的内部，所以可防止超声波的声压因扩散而下降的情况。

另外，如果使筒体51、52的长度尺寸、开口形状相同，则在监视空间和参照空间为同样的气氛环境(例如温度、湿度、大气压)时，第1受波元件120的输出于第2受波元件130的输出的一致度高。其结果，输出修正部49中的第1受波元件120的输出的修正精度进一步提高。

例如，假设第1受波元件120和第2受波元件130基于周围环境的变化和随时间变化，产生了所谓Msens的量(0Msens1)的灵敏度下降，并且如果把第2受波元件130的输出设为Pref、把第2受波元件130的输出(参照值)的初始值设为Pref0、把第1受波元件120的输出设为Pmes、把第1受波元件120的输出的基准值设为Pmes0、把由输出修正部49修正后的Pmes设为Pmes’、把Pmes’的从Pmes0开始的衰减量设为ΔPmes，则，可根据Pref＝(1-Msens)×Pref0的式中，计算出修正系数(1-Msens)，并且，如果使用该修正系数，根据Pmes’＝Pmes×(1/(1-Msens))计算出Pmens’，则可根据Pmes0-Pmes’求出衰减量Δpmes。

作为本实施方式的变形例，如图36所示，也可以把筒体51、52重叠配置在电路基板5的表面上。另外，也可以如图37所示那样，只在第1声波发生部100与第1受波元件120之间设置筒体51。在图37的情况下，通过使筒体51形成为比第1声波发生部100与第1受波元件120的间隔短，并且配置成使长度方向的各个端面分别与第1声波发生部100和第1受波元件120分离，而在长度方向的两端面形成开口。在这种情况下，对于来自第1声波发生部100的超声波，由于也是使其通过筒体51内来抑制扩散，所以可抑制因超声波的扩散导致的声压下降。另外，由于第1声波发生部100或第1受波元件120与筒体51之间成为监视空间，所以也可以没有孔53。

根据本实施方式的火灾感知器，不仅可获得与第7实施方式中所述的效果相同的效果，而且由于通过配置筒体51，可抑制第1声波发生部100与第1受波元件120之间的超声波因扩散而导致的声压下降，所以，可使对应烟浓度的变化量的第1受波元件120的输出的变化量变得比较大，结果可进一步达到提高SN比的效果。

(第9实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图38(A)和图38(B)所示，除了通过利用分割壁54将筒体50的内部空间上下2等分，来形成监视空间和参照空间，并且，利用单一超声波发生元件140形成第1声波发生部100和第2声波发生部110以外，其他与第7实施方式实质相同。因此，对于与第7实施方式和第7实施方式所引用的实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

本实施方式的筒体50在监视空间侧具有连通监视空间和外部空间的可通过包含烟颗粒的浮游颗粒的大小的孔53，第1受波元件120和第2受波元件130被配置在监视空间和参照空间的各自的一端。筒体50中的形成参照空间的部分兼用做隔断壁8，其至少一部分上具有形成了多个不能通过浮游颗粒的大小的微细孔(未图示)的过滤器(例如多孔质陶瓷过滤器)。另外，第1声波发生部100和第2声波发生部110由在监视空间和参照空间的另一端桥形配置的单一声波发生元件140提供。另外，在图38(B)中，省略了第1受波元件120和第2受波元件130的图示。

下面，具体说明本实施方式的特征部。筒体50是具有10mm平方的正方形开口面的方筒状，通过由分隔壁54把内部空间2等分，监视空间和参照空间分别具有5mm×10mm的开口面。这里，超声波发生元件140中的对作为介质的空气施加振动的超声波发生面是10mm平方的正方形。超声波发生元件140被配置成向监视空间和参照空间均等地发送超声波。在这种情况下，第2受波元件130的输出的初始值与第1受波元件120的输出的基准值成为相同的值。另外，在未配置成向监视空间和参照空间均等地发送超声波的情况和监视空间和参照空间的形状不同的情况下，只要使用第2受波元件130的输出的初始值与第1受波元件120的输出的基准值的比率，计算出修正系数即可。

根据本实施方式的火灾感知器，不仅可获得与第7实施方式中说明的效果相同的效果，而且由于第1声波发生部100和第2声波发生部110由单一超声波发生元件140构成，所以第1声波发生部100和第2声波发生部110具有相同的随时间的变化，从而具有由输出修正部49可确实除去起因于来自第1声波发生部100的超声波的声压变化的第1受波元件120的输出变动的影响。

(第10实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图39所示，除了发送超声波的声波发生部由第1声波发生部100和第2声波发生部110构成，接收超声波的声波接收部由第1受波元件120和第2受波元件130构成，并且信号处理部4具有输出修正部49以外，其他与第2实施方式的烟传感器实质相同。因此，对于与第2实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，控制部2控制第1声波发生部100顺序向监视空间提供不同频率的多种超声波。信号处理部4具有存储部48、烟颗粒判定部46、烟浓度推定部41和烟浓度判定部42。该存储部48至少存储有第1受波元件120的基准输出(对于基准声压的第1受波元件120的输出)、对应在监视空间中存在的浮游颗粒种类和浮游颗粒浓度的第1声波发生部100的输出频率与第1受波元件120的输出的相对单位衰减率的关系数据、和关于烟颗粒的特定频率(例如82kHz)下的单位衰减率。该烟颗粒判定部46使用从第1声波发生部100向实际的监视空间提供的各个频率的超声波的第1受波元件120的输出与保存在存储部48中的关系数据，推定在该监视空间中浮游的烟颗粒的种类。该烟浓度推定部41在由烟颗粒判定部46推定的烟颗粒是作为监视对象预先决定的颗粒的情况下，根据特定频率的超声波的第1受波元件120的输出的自基准值开始的变化量，推定监视空间的烟浓度。该烟浓度判定部42将由烟浓度推定部推定的烟浓度与规定的阈值进行比较，判定火灾的有无。另外，在信号处理部4中，与第7实施方式同样，设有根据第2受波元件130的输出的自初始值开始的变化率，修正第1受波元件120的输出的输出修正部49，在烟颗粒判定部46和烟浓度推定部41中，使用被输出修正部49修正后(即，除去了周围环境的变化和随时间变化的影响)的第1受波元件120的输出进行处理。

控制部2通过使向第1声波发生部100提供的驱动输入波形的频率顺序变化，从第1声波发生部100顺序发送不同频率的多种超声波。例如，第1声波发生部100发送的超声波的频率范围是20kHz～82kHz。另外，在本实施方式中，控制部2控制第1声波发生部100，顺序发送不同频率的4种超声波。

另外，在本实施方式中，在从第1声波发生部100发送各种超声波之前，从第2声波发生部110也发送与第1声波发生部100相同频率的超声波，根据第2受波元件130的输出的自初始值开始的变化率，计算出修正系数。即，控制部2通过顺序改变向第2声波发生部110施加的驱动输入波形的频率，从第2声波发生部110顺序发送不同频率的多种超声波。例如，第2声波发生部110发送的超声波的频率范围是20kHz～82kHz。

保存在存储部48中的关系数据只要是表示第1声波发生部100的输出频率与第1受波元件120的输出的从基准值开始的衰减量的关系的数据即可，也可以是取代上述的相对单位衰减率，而采用了例如第1受波元件120的输出的从基准值开始的衰减量、和第1受波元件120的输出的从基准值开始的衰减量除以基准值后的衰减率、或单位衰减率的关系数据。

这样，根据本实施方式，不仅具有第2实施方式所述的效果，而且由于还可获得第7实施方式所述的输出修正的效果，所以可提供一种响应性良好，而且误报少的火灾感知器。

作为本实施方式的变形例，也可以如图40所示那样，分别利用输出频率相互不同的多个超声波发生元件构成第1声波发生部100和第2声波发生部110。在这种情况下，通过作为各个超声波发生元件而使用如压电元件那样通过机械振动发生超声波的元件，分别以各自的共振频率驱动各个超声波发生元件，可提高从第1声波发生部100和第2声波发生部110各自发送的超声波的声压，提高SN比。另外，不仅可顺序驱动各个超声波发生元件来顺序发送多种超声波，而且可一齐驱动多个超声波发生元件来通过发送多种超声波。在这种情况下，可同时检测出多种超声波的声压的衰减量，不受监视空间的短期的随时间变化(例如浮游颗粒的浓度变化)的影响，对多种超声波检测出声压的衰减量，可更高精度推定浮游的颗粒的种类和烟浓度。

另外，在图40所示的火灾感知器的情况下，理想的是，如图41所示那样，把第1受波元件120与构成第1声波发生部100的多个超声波发生元件的各个对置配置，并且把第2受波元件130与构成第2声波发生部110的多个超声波发生元件的各个对置配置。在这种情况下，如果在第1受波元件120和第2受波元件130各自中使用共振特性的Q值比较大的压电元件，并且把第1受波元件120和第2受波元件130用在各自的共振频率的超声波接收中，则可提高第1受波元件120和第2受波元件130的灵敏度。

或者，根据图12的火灾感知器相同的技术思想，对第1声波发生部100和第1受波元件120、以及第2声波发生部110和第2受波元件130，由压电型超声波传感器等能够在超声波的发送接收双方使用的超声波发生元件来兼用。在这种情况下，虽然需要设置把从各个超声波发生元件发送的超声波向该超声波发生元件反射的反射面，然而可实现基于元件数量的减少的低成本化。

另外，也可以是在每次从第1声波发生部100发送多种超声波时进行1次修正系数的计算的结构，例如，在修正系数变动少的环境下，通过减少修正系数的计算(即更新)的频度，可降低电力消耗。在这种情况下，不需要从第2声波发生部110发送多种超声波，只要根据相对特定频率(例如82kHz)的超声波的第2受波元件130的输出的初始值的变化量，计算出修正系数即可。

另外，在本实施方式的火灾感知器中，也和第7实施方式同样，通过在信号处理部4中设置声速检测部43、温度推定部44、温度判定部45，可进一步提高火灾的判定精度。

(第11实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图42所示，除了声波发生部由第1声波发生部100和第2声波发生部110构成，接收超声波的声波接收部由第1受波元件120和第2受波元件130构成，并且具有放大第1受波元件120和第2受波元件130的输出之差的差动放大部9以外，其他与第1实施方式的烟传感器实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，与图35所示的情况相同，在圆盘状的由印刷基板构成的电路基板5的表面上，隔着监视空间对置配置有第1声波发生部100和第1受波元件120，隔着参照空间配置有第2声波发生部110和第2受波元件130。控制部2、差动放大部9和信号处理部4被设置在电路基板5上。另外，在第1声波发生部100与第1受波元件120之间配置有筒体51，在第2声波发生部110与第2受波元件130之间配置有筒体52。由于由第1声波发生部100和第2声波发生部110分别提供的超声波通过筒体51、52的内部，所以可防止超声波的声压因扩散导致的降低。另外，在筒体51上设有多个可通过包含烟颗粒的浮游颗粒的大小的孔53，通过空53构成监视空间与外部空间的连通。另一方面，筒体52兼发挥隔断壁的功能，其在至少一部分上具有形成了多个不能通过浮游颗粒的大小的微细孔(未图示)的过滤器(例如多孔质陶瓷过滤器)。由此，在参照空间中，除了温度以外，关于湿度和大气压的条件，都与外部空间和监视空间相同。

在第1声波发生部100和第2声波发生部110各自中，可以使用与第1实施方式相同的声波发生元件，在第1受波元件120和第2受波元件130的各自中，可采用与第1实施方式相同的静电电容型微音器。另外，信号处理部4除了从后述的差动放大部9接收输出以外，具有与第1实施方式的信息处理部相同的功能。

另一方面，控制部2由向第1声波发生部100和第2声波发生部110通过施加驱动输入波形，进行驱动的驱动电路、和控制该驱动电路的由微计算机构成的控制电路构成。该控制部2具有同步模式和非同步模式的2种控制模式，该同步模式使第1超声波发生部100和第2超声波发生部110发送超声波，且使从第1超声波发生部100和第2超声波发生部110各自发送的超声波频率相同、且相位相同。该非同步模式以只从第1超声波发生部100和第2超声波发生部110的一方发送超声波。

在本实施方式中，对第1超声波发生部100和第2超声波发生部110以同一条件(例如超声波的声压)进行驱动，并且在同一条件(例如直流偏置电压)下使用第1受波元件120和第2受波元件130。另外，第1超声波发生部100与第1受波元件120的位置关系、和第2超声波发生部110与第2受波元件130的位置关系被设定为相同。因此，在控制部2以同步模式对第1声波发生部100和第2声波发生部110进行了控制时，只要浮游颗粒未进入监视空间，监视空间与参照空间为相同的状态(例如温度、湿度、大气压)，第1受波元件120的输出与第2受波元件130的输出不仅频率和相位相同，而且强度又相同。

下面，对本实施方式的特征部的差动放大部9进行详细说明。差动放大部9，如上述那样，取得第1受波元件120和第2受波元件130的输出差量，并将该差量放大输出，以下，把控制部2以同步模式对第1声波发生部100和第2声波发生部110进行了控制时的差动放大部9的输出称为差动输出。即，差动输出相当于在控制部2以使第1受波元件120和第2受波元件130的输出频率相同且相位相同的方式对第1超声波发生部100和第2超声波发生部110进行了同步控制时的、第1受波元件120与第2受波元件130的输出之差。因此，如上述那样，只要浮游颗粒未进入监视空间，监视空间与参照空间为相同的状态(例如温度、湿度、大气压)，差动输出为零。因此，在本实施方式中，差动输出的初始值为零。

差动输出被送到信号处理部4的烟浓度推定部41，在烟浓度推定部41中，根据控制部2以同步模式对第1声波发生部100和第2声波发生部110进行了控制时的差动放大器9的输出，即差动输出的上述初始值(零)的变化量，推定烟浓度。即，隔着监视空间接收来自第1声波发生部100的超声波的第1受波元件120的输出的衰减量，相对监视空间的烟浓度大致成比例增加，但通过隔断浮游颗粒的进入的参照空间接收来自第2声波发生部110的超声波的第2受波元件130的输出不根据监视空间的烟浓度变化，因此，相当于第1受波元件120和第2受波元件130的输出之差的差动输出的变化量于监视空间的烟浓度大致成比例增加。因此，如果根据预测的烟浓度与差动输出的变化量的关系数据，预先求出并保存烟浓度与变化量的关系式，则可根据差动输出的变化量推定烟浓度。另外，由于根据烟浓度推定部41的输出判定火灾的有无，并发出报警音的结构与第1实施方式相同，所以省略说明。

另一方面，声速检测部43使用第1声波发生部100与第1受波元件120之间的距离、和来自第1声波发生部100的超声波被第1受波元件120接收到的时间差，求出声速。另外，除了用于推定烟浓度的来自第1声波发生部100的超声波之外，也可以由控制部2以非同步模式控制第1声波发生部100，使第1声波发生部100定期发送规定频率的超声波，由声速检测部43根据该超声波被第1受波元件120接收到时的时间差，求出声速。或者，也可以从第2声波发生部110发送超声波，根据该超声波被第2受波元件130接收到时的时间差求出声速。温度推定部44利用公知的大气中的声速与绝对温度的关系式，根据声速推定监视空间的温度。另外，由于根据温度推定部44的输出判定火灾的有无，并发出报警音的结构与第1实施方式相同，所以省略说明。

下面，参照图43对本实施方式的火灾感知器的动作进行说明。控制部2通过定期第以同步模式控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，从第1声波发生部100和第2声波发生部110同时发送超声波。这里，在监视空间中如果无烟(在图5(E)中，“无烟”)，则图5(A)所示的第2受波元件130的输出与图5(B)所示的第1受波元件120的输出相同，两者的差量如图5(C)所示，为零。因此，将图5(C)的差量放大后的差动放大部9的输出，即(图5(D)的差动输出也是零(初始值)。这里，烟浓度推定部41虽然是根据差动输出的初始值的变化量来推定监视空间的烟浓度，但由于差动输出的自初始值开始的变化量为零，所以，推定的烟浓度小于阈值，在烟浓度判定部42中判断为“无火灾”。

另一方面，在监视空间内如果有烟(图5(E)中，“有烟”)，则虽然图5(A)所示的第2受波元件130的输出不变化，但图5(B)所示的第1受波元件120的输出对应监视空间的烟浓度而衰减，如图5(C)所示那样两者之间产生差。因此，放大了图5(C)的差量的差动放大部9的输出，即差动输出从零(初始值)开始变化(图5(D))。此时的差动输出的初始值的变化量与监视空间的烟浓度大致成比例地增加。这里，烟浓度推定部41根据差动输出的自初始值开始的变化量，推定监视空间的烟浓度，烟浓度判定部42在由烟浓度推定部41推定的烟浓度大于等于阈值时，判定为“有火灾”。

作为本实施方式的变形例，也可以对第1声波发生部100和第2声波发生部110以其他条件驱动，并且对第1受波元件120和第2受波元件130在其他条件下使用。在这种情况下，在监视空间中没有浮游颗粒的进入，监视空间和参照空间为相同的状态(例如温度、湿度、大气压)时，即使从第1声波发生部100和第2声波发生部110发送相同频率相同相位的超声波，差动输出也不成为零，但只要把此时的差动输出设定为初始值，可以根据该初始值的差动输出的变化量推定监视空间的烟浓度。

根据本实施方式火灾感知器，不仅可获得第1实施方式所述的效果，而且通过设置差动放大部9，不是根据第1受波元件120单体的输出，而且根据差动输出的初始值的变化量推定监视空间的烟浓度，因此，即使有周围环境的变化，也能够不受该变化的影响，高精度推定除监视空间的烟浓度，结果可进一步提高火灾感知器的动作可靠性。即，由于对应周围环境的变化(例如温度、湿度、大气压等的变化)，从第1声波发生部100发送的超声波的声压发生变化、即使烟浓度一定，在作为介质的空气中传播时的超声波的衰减率发生变化、第1受波元件120的灵敏度发生变化，所以第1受波元件120的输出有时与监视空间的烟浓度无关地发生变化，但由于在第2受波元件130的输出中也产生与此时的第1受波元件120的输出变动同等的输出变动，所以在相当于第1受波元件120和第2受波元件130的输出之差的差动输出中，第1受波元件120的输出变动与第2受波元件130的输出变动相互抵消，由此，可确实除去输出变动的影响。

(第12实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图44所示，除了第1声波发生部100和第2声波发生部110由单一差动型受波元件200构成以外，其他与第11实施方式相同。因此，对于与第1实施方式和第11实施方式所引用的实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，如图45所示，形成监视空间的筒体51、和形成参照空间的筒体52，在电路基板5的厚度方向上重叠配置。由此，监视空间和参照空间隔着隔壁55上下相邻。隔壁55也可以是筒体51和筒体52的共用的侧壁。另外，筒体51的长度方向的与第1声波发生部100的相反侧的端面、和筒体52的长度方向的与第2声波发生部110的相反侧的端面分别被封闭。

差动型受波元件200被配置在分隔上述监视空间和参照空间的隔壁55上。该差动型受波元件200在筒体51的内部空间即监视空间侧、和筒体52的内部空间即参照空间侧，分别形成由接收声压的受压部，利用两个受压部检测出声压之差。另外，虽然在图44中省略了图示，但在差动型受波元件200与信号处理部4之间设有放大差动型受波元件200的输出的放大器。这里，把由放大器对在控制部2以同步模式控制了第1声波发生部100和第2声波发生部110时的差动型受波元件200的输出进行了放大后的输出作为差动输出。即，通过这样第把第1受波元件120和第2受波元件130作为单一的差动型受波元件200，能够从差动型受波元件200直接取出相当于第1受波元件120和第2受波元件130的输出差量的成分，因此，不需要如第11实施方式中所说明的那样取得第1受波元件120和第2受波元件130的差量的差动放大部9。

另外，作为本实施方式的变形例，也可以如图46那样把单一的筒体50的内部空间利用设置在长度方向的中央部的隔壁55，2等分为监视空间和参照空间。该筒体50在监视空间侧具有形成为可通过包含烟颗粒的浮游颗粒的大小的连通监视空间内外的孔53，第1声波发生部100和第2声波发生部110被配置在筒体50的长度方向的两端面。筒体50中的形成参照空间的部分兼用做隔断壁，其至少一部分上具有形成了多个不能通过浮游颗粒的大小的微细孔(未图示)的过滤器(例如多孔质陶瓷过滤器)。通过利用该微细孔连通参照空间和外部空间，即可阻挡浮游颗粒向参照空间的进入，也能够把火灾感知器的周围环境的例如湿度和大气压等的变化通过微细孔反映在参照空间中，从而能够从差动输出中除去这些变化所引起的输出变动的影响。

下面，对本实施方式中使用的差动型受波元件200进行说明。该差动型受波元件200由静电电容型微音器构成，该静电电容型微音器具有相互对置配置的固定电极和可动电极，其通过对应受压部接收的声压之差使固定电极与可动电极之间的距离发生变化，来改变电极之间的静电容量。例如，如图47(A)和图47(B)所示，差动型受波元件200具有分别形成了在厚度方向上贯通硅基板的窗孔211的矩形框状的一对框架210、被夹在两框架210之间的由导电性材料构成的固定板230、和在各个框架210的固定板230的相反侧的表面上形成为分别封闭窗孔211的形状的由导电性材料构成的一对可动板220。固定板230在窗孔211内具有固定电极232，各个可动板220在与固定电极232对置的部位分别具有可动电极222。这里，在可动板220的可动电极222的周围，形成有将可动电极222保持成能够在框架210的厚度方向振动的可弯曲部223。并且，两可动电极222通过设在固定电极232上的透孔233，利用由导电性材料构成的连接片224相互连接，并一体动作。各个可动板220分别与形成在窗孔211周围的焊盘221电连接，固定板230通过形成在框架210上的贯通孔布线234，与形成在一方的框架210的一个表面上的焊盘231电连接。虽然在图47(A)中省略了图示，但框架210在固定板230、可动板220、各个焊盘221、231、和贯通孔布线234的接触部位具有绝缘膜。另外，在本实施方式中，是分别由金属薄膜形成可动板220和固定板230，但也可以使用其他材料形成。另外，可弯曲部223例如也可以是波纹构造。

在图47(A)和图47(B)所示的结构的由静电电容型微音器构成的差动型受波元件200中，由于形成了把固定电极232和两个可动电极222作为电极的电容器，所以各个可动电极222分别作为受压部发挥功能，在通过接受疏密波的压力，固定电极232与各个可动电极222之间的距离发生变化时，这些电极之间的静电容量发生变化。这里，由于两可动电极222一体动作，所以固定电极232与两可动电极222之间的静电容量，根据由一方的可动电极222接受的声压与另一方的可动电极222接受的声压的差量而变化。因此，如果向与固定电极232电连接的焊盘231、和分别与各个可动电极222电连接的焊盘221之间施加直流偏置电压，则在焊盘之间对应超声波的声压而产生微小的电压变化，因此能够把超声波的声压转换成电信号。这里，由于两焊盘221通过连接片224电连接，所以，只需把直流偏置电压施加在任意一方的焊盘221与焊盘231之间即可。另外，也可以通过使用绝缘材料形成连接片224，构成两可动电极222电分离的结构，测量固定电极232与任意一方的可动电极222之间的静电容量的变化。

这样构成的差动型受波元件200，通过在分隔监视空间和参照空间的隔壁55上，把一方的可动板222朝向监视空间配置，把另一方的可动板220朝向参照空间配置，输出在监视空间从第1声波发生部100接收的超声波的声压、和在参照空间从第2声波发生部110接收的超声波的声压之差。根据此结构，差动型受波元件200具有平坦的频率特性，而且具有输出中的残响成分的发生期间短的优点。

另外，本实施方式的信号处理部4具有输出修正部(未图示)，该输出修正部在控制部2以非同步模式控制第2声波发生部110，只从第2声波发生部110发送出超声波的状态下，测量差动型受波元件200的输出，根据该差动型受波元件200的输出的自初始值开始的变化量，修正差动输出。即，输出修正部保持基于差动型受波元件200的输出的自初始值开始的变化率的修正系数，把使用该修正系数修正后的差动输出输出到烟浓度推定部41。差动型受波元件200的输出的初始值是在火灾感知器未发生随时间变化(例如，老化)时(例如制造过程和出厂前)检测出的差动型受波元件200的输出值，其被预先保持在输出修正部中。或者，也可以把差动型受波元件200的输出的初始值设定在程序中。在本实施方式中，构成为控制部2和信号处理部4在每次驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110，检测监视空间的烟浓度之前，驱动第2声波发生部110，测量差动型受波元件200的输出，计算出修正系数的结构，因此，在每次进行监视空间中的烟浓度的检测时，修正系数被更新。而且，差动型受波元件200的输出的初始值的变化率根据第1声波发生部100和第2声波发生部110和差动型受波元件200的随时间变化(例如老化)来决定，如果使用基于该变化率的修正系数修正差动输出，可获得除去了随时间变化等的影响的差动输出，结果可提高监视空间中的烟浓度的推定精度。

下面，参照图48的流程图，对本实施方式的火灾感知器的动作例进行说明。首先，在火灾感知器的出厂之前，以非同步模式驱动第2声波发生部110，取得差动型受波元件200的输出(参照值)的初始值，把该初始值保持在输出修正部中(步骤S1)。然后，在把火灾感知器设置在所希望的场所后，在以同步模式驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110之前，以非同步模式驱动第2声波发生部110，测量差动型受波元件200的输出，根据该差动型受波元件200的输出的从上述初始值开始的变化率，计算出修正系数(步骤S2)。然后，以同步模式同时驱动第1声波发生部100和第2声波发生部110，取得差动输出，在输出修正部中通过对该差动输出使用上述修正系数进行修正，从差动输出中除去随时间变化的影响(步骤S3)。然后，使用修正后的差动输出，由烟浓度推定部41推定监视空间的烟浓度，在烟浓度判定部42中判定火灾的有无(步骤S4)。步骤S4结束后，返回计算修正系数的步骤S2，并且定期地反复上述步骤S2～S4的动作。

例如，假设差动型受波元件200基于随时间变化，产生了所谓Msens的量(0 Msens 1)的灵敏度下降，并且如果把只从第2声波发生部110发送超声波时的差动型受波元件200的输出(参照值)设为Pref、把差动型受波元件200的输出的初始值设为Pref0、把只从第1声波发生部100发送了超声波时的差动型受波元件200的输出设为Pmes、把差动型受波元件200的输出的初始值设为Pmes0，则输出修正部可根据Pref＝(1-Msens)×Pref0的式，计算出修正系数(1-Msens)，并且，使用该修正系数，根据Pmes0-Pref0＝(1/(1-Msens))×(Pmes-Pref)，修正(Pmes-Pref)。

另外，也可以采用每当进行了多次监视空间的烟浓度推定后，进行1次修正系数的计算的结构。例如，在修正系数发生变动少的环境下，通过减少修正系数的计算(即更新)频度，可减少电力消耗。

根据本实施方式的火灾感知器，由于把第1受波元件120和第2受波元件130作为单一的差动型受波元件200，所以具有可减少在差动输出中包含的噪声，提高SN比的效果。另外，通过定期地由输出修正部修正差动输出，可除去基于第1声波发生部100和第2声波发生部110和差动型受波元件200的随时间变化(例如老化)的差动输出的变动，从而可提高烟感知的长期的动作可靠性。

(第13实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图42所示，除了发送超声波的声波发生部由第1声波发生部100和第2声波发生部110构成，接收超声波的声波接收部由第1受波元件120和第2受波元件130构成，并且信号处理部4具有后述的差动放大部9以外，其他与第2实施方式的烟传感器实质相同。因此，对于与第2实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，控制部2以同步模式控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，使第1声波发生部100和第2声波发生部110分别顺序发送不同频率的多种超声波。信号处理部4的存储部48至少存储第2受波元件130的输出、监视空间中存在的烟颗粒的种类和烟颗粒浓度对应的第1声波发生部100的输出频率和差动输出的相对单位变化率(相当于第1受波元件120的输出的相对单位衰减率)的关系数据、和关于烟颗粒的在特定频率(例如，82kHz)时的差动输出的单位变化率。颗粒判定部46使用从第1声波发生部100向实际的监视空间发送的各个频率的超声波的差动输出和保存在存储部48中的关系数据，推定在监视空间中存在的烟颗粒的种类。另外，烟浓度推定部41在推定的烟颗粒是预先设定为监视对象的烟颗粒的情况下，根据对应上述特定频率的超声波的差动输出的自初始值开始的变化量，推定监视空间的烟浓度。烟浓度判定部42将由烟浓度推定部41推定的烟浓度与规定的阈值进行比较，判定火灾的有无。另外，也可以作为特定频率而把多个频率作为对象，求出对每个特定频率推定出的烟浓度的平均值。在这种情况下，可进一步提高烟浓度的推定精度。

保存在存储部48中的关系数据只要是表示第1声波发生部100的输出频率与差动输出的初始值的变化量的关系的数据即可，也可以是取代上述相对单位变化率而采用可例如差动输出的初始值的变化量、或差动输出的初始值的变化量除以第2受波元件130的输出后的变化率、或单位变化率的关系数据。

另外，在本实施方式的火灾感知器中，也和第11实施方式同样，把声速检测部43、温度推定部44、温度判定部45设在信号处理部4中，从而可进一步提高火灾的判定精度。

这样，根据本实施方式，不仅可获得与第2实施方式所述的效果相同的效果，而且还可获得第11实施方式所述的基于设置差动放大部9的效果，因此，可提供响应性优良，误报少的火灾感知器。

(第14实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图50所示，除了作为声波发生部而具有第1声波发生部100和第2声波发生部110，受波元件3接收具有相当于第1声波发生部100和第2声波发生部110发生的超声波的频率差的频率(固定频率)的疏密波(干涉波)以外，其他与第1实施方式实质相同。因此，对于与第1实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

第1声波发生部100和第2声波发生部110的各自中，可使用与第1实施方式相同的超声波发生元件，在受波元件3中可采用与第1实施方式相同的静电电容型微音器。另一方面，控制第1声波发生部100和第2声波发生部110的控制部2由对第1声波发生部100和第2声波发生部110通过施加驱动输入波形进行驱动的驱动电路、和控制该驱动电路的由微计算机构成的控制电路构成。信号处理部4与第1实施方式相同，具有烟浓度推定部41、烟浓度判定部42、声速检测部43、温度推定部44、和温度判定部45。

在本实施方式中，由控制部2进行控制，使第1声波发生部100，如图51(A)所示，发送第1频率的超声波(以下称为第1超声波)，使第2声波发生部110，如图51(B)所示，发送比第1频率高的第2频率的超声波(以下称为第2超声波)。第1声波发生部100和第2声波发生部110都被与受波元件3对置地排列设置在同一面上。这里，第2频率被设定为比第1频率高出规定的固定频率，固定频率被设定为至少比第1频率低。并且，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，使从第1声波发生部100和第2声波发生部110的双方同时向监视空间发送超声波。从第1声波发生部100和第2声波发生部110各个发送的超声波如果因监视空间的介质(空气)的非线性而产生相互干涉，则如图51(C)所示那样，产生具有相当于两个超声波的频率差的频率(固定频率)的疏密波，即干涉波。另外，图51(A)中的“W1”、图51(B)中的“W2”分别表示第1超声波和第2超声波，图51(C)中的“W3”表示干涉波。即，在监视空间中，当作为1次被入射了第1超声波(W1)和第2超声波(W2)时，作为2次波而产生第2频率与第1频率之差的固定频率的干涉波(W3)。

另一方面，作为受波元件3，采用对上述固定频率的疏密波具有充分灵敏度的受波元件，受波元件3不检测从第1声波发生部100和第2声波发生部110各自发送的超声波本身的声压，而检测干涉波的声压。因此，。根据本实施方式的结构，可以在把从第1声波发生部100和第2声波发生部110发送的超声波的第1频率和第2频率设定得比较高的同时，把受波元件接收的干涉波的频率(即固定频率)设定得比较低。

下面，说明本实施方式的具体例。在声速c为340m/s、第1声波发生部100和第2声波发生部110与受波元件3之间的距离为34mm时，设定来自第1声波发生部100的第1超声波的频率为200kHz、设定来自第2声波发生部110的第2超声波的频率为220kHz。这里，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，分别连续发送例如各100周期左右的超声波。在这种情况下，在监视空间中，产生第1频率(＝200kHz)与第2频率(＝220kHz)之差即固定频率(＝20kHz)的干涉波。因此，在受波元件3中可检测出20kHz的疏密波的声压，即使是一般的受波元件3(不限于上述的静电电容型微音器，也包括例如驻极体电容型微音器)，也能够以充分的灵敏度检测出声压。

另外，信号处理部4的声速检测部43，可以定期地发送不同于用于推定烟浓度的超声波的规定频率的疏密波，根据该疏密波被受波元件3接收到时的时间差，求出声压，也可以使用为了推定烟浓度而发送的超声波求出声速。由于根据求出的声速推定监视空间的温度，根据推定的温度，判定火灾的有无的结构与第1实施方式相同，所以省略说明。

根据本实施方式的火灾感知器，不仅可获得与第1实施方式所述的效果相同的效果，而且由于受波元件3接收低频率的干涉波，所以即使是一般的受波元件也能够以充分的灵敏度检测出声压。另一方面，由于从第1声波发生部100和第2声波发生部110发送的超声波的频率高，所以基于监视空间内的烟颗粒的受波元件3的输出衰减量比较大，从而还具有提高SN比的效果。

(第15实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图52(A)和图52(B)所示，除了在第1声波发生部100和第2声波发生部110与受波元件3之间配置有把内空间作为声波的传播路径使用的，缩窄了声波的扩散范围的筒体50以外，其他与第14实施方式实质相同。因此，对于与第14实施方式和第14实施方式所引用的实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

图52(A)所示的筒体50是直管状的方筒，在长度方向的一端面配置有第1声波发生部100和第2声波发生部110，并且在另一端面上配置有受波元件3。通过设置筒体50，使超声波通过筒体50的内部空间，来抑制扩散，从而可抑制超声波的声压下降。另外，由于这种结构是筒体50内成为监视空间，所以在例如筒体50的侧面形成有把烟等导入内部的孔(未图示)。

另外，筒体50与长度方向的两端面被封闭的音响管同样，具有固有的共振频率。即，在把筒体50的长度方向的尺寸设定为L时，与满足L＝(n/2)×λ的关系(其中n是自然数)的波长λ对应的频率f(用c表示波的传播速度，可表示为f＝c/λ)成为筒体50的共振频率。在本实施方式中，控制部2使第1声波发生部100和第2声波发生部110发送筒体50固有共振频率的超声波。由此，在筒体50内通过产生共振，可增大超声波的声压。在这种情况下，由于为了在筒体50内产生共振，而需要提供超过L/λ的多周期(以下称为m周期)的超声波，所以，控制部2使第1声波发生部100和第2声波发生部110发送m(>L/λ)周期的超声波的连续波。换言之，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，使从各个声波发生部连续发送超声波的发送时间t_p(即t_p＝m×λ/c)大于在筒体50的长度方向上的两端之间传播超声波所需要的传播时间ts(即，t_s＝L/c)(即，t_p>t_s)。受波元件3在筒体50内产生共振，并且超声波的声压达到了饱和时检测干涉波的声压。由于通常是在来自音源部1的超声波的发送结束时，超声波的声压达到饱和，所以，作为一例，只要在来自第1声波发生部100和第2声波发生部110的超声波的发送结束的同时，在受波元件3中检测出干涉波的声压即可。

另外，如图52(B)所示那样，把第1声波发生部100和第2声波发生部110分别配置在通过50的长度方向的各个端面上，在沿着筒体50的长度方向的侧面上的中央部配置受波元件3。

根据本实施方式的火灾感知器，不仅可获得与第14实施方式所述的效果相同的效果，而且由于在第1声波发生部100和第2声波发生部110与受波元件3之间的超声波的传播路径上设置了筒体50，可抑制超声波的扩散，防止声压的下降。并且由于在筒体50内通过产生共振使超声波的声压增大，所以可进一步提高SN比。特别是在基于共振而在筒体50的长度方向的端面反复反射的超声波中，实际的传播距离随着反射的次数而延长，超声波实际上是经过相当于筒体50的长度方向的尺寸L的数倍的传播距离才到达受波元件3。其结果，超声波的衰减量与由受波元件3接收非共振的单脉冲状的超声波的情况相比，增大了数倍，从而有利于提高检测灵敏度。

(第16实施方式)

本实施方式的火灾感知器，除了第1声波发生部100、第2声波发生部110和受波元件3的配置关系不同以外，其他与第15实施方式实质相同。因此，对于与第15实施方式和第15实施方式所引用的实施方式相同的构成要素，标记相同的符号，并省略重复的说明。

在图53(A)所示的火灾感知器中，使用长度方向的一端作为超声波的放射端而形成开口，另一端与第1声波发生部100连接的筒体51、和一端作为超声波的发射端而形成开口，另一端与第2声波发生部110连接的筒体52。两筒体(51、52)被配置成V字型，以使各自的发射端朝向受波元件3，从发射端发射的超声波在受波元件3近前(受波元件3与发射端之间)相互交叉，利用介质(空气)的非线性形成干涉，从而产生干涉波。

另外，各个筒体(51、52)与长度方向的一端面被封闭的音响管同样，具有固有的共振频率。即，在把各个筒体(51、52)的长度方向的尺寸设定为L时，与满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系(其中n＝0、1、2、3...)的波长λ对应的频率f(＝c/λ)成为筒体(51、52)的共振频率。因此，在向筒体(51、52)内射入满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系的超声波的连续波时，该超声波的至少一部分在筒体的两端面反复反射，反射波与直接波重叠而产生共振，在筒体内部，超声波的声压增大。在这种情况下，为了在筒体内产生共振，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，发送m(>L/λ)周期的超声波的连续波。换言之，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，使从第1声波发生部100和第2声波发生部110各自连续发送超声波的发送时间t_p(＝m×λ/c)大于在筒体(51、52)的长度方向上的两端之间传播超声波所需要的时间t_s(＝L/c)(即，t_p>t_s)。另外，在把一方的端面作为开口端的情况下，由于在开口端外仅ΔL的外侧，产生超声波的声压的节(即，空气的移动速度的波腹)，所以，只要将求出共振频率时使用的长度L修正ΔL(开口端的修正)，可求出更准确的共振频率。

下面，说明本实施方式的具体例。在声速c为340m/s、各个筒体(51、52)的长度方向上的距离为34mm时，为了满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系，只要设定来自第1声波发生部100的第1超声波的频率为202.5kHz、设定来自第2声波发生部110的第2超声波的频率为222.5kHz即可。这里，如上述那样，控制部2控制第1声波发生部100和第2声波发生部110，发送m(>L/λ)周期的连续的超声波(例如，100周期左右的超声波)。在监视空间中，产生第1频率(＝202.5kHz)与第2频率(＝222.5kHz)之差即固定频率(＝20kHz)的干涉波。因此，在受波元件3中可检测出20kHz的疏密波的声压，即使是一般的受波元件3也能够以充分的灵敏度检测出声压。另外，由于第1超声波和第2超声波的频率分别是202.5kHz和222.5kHz，所以，在监视空间中如果存在烟颗粒，则产生与相当于200kHz的频率的超声波同等程度的声压下降，受波元件3的输出的衰减量变得比较大。

根据本实施方式，由于在筒体(51、52)的外侧产生干涉波，所以，即使在受波元件3接收的干涉波的频率低的情况下，也不会因筒体内周面的粘性阻抗使干涉波衰减。即，在筒体(51、52)的截面面积(管径)小的情况下，因筒体的内周面的粘性阻抗，通过筒体内的某个频率以下的疏密波的声压可能会下降。但是，在本实施方式的结构中，由于通过筒体(51、52)内的超声波具有高的频率，所以，可避免上述的问题，而且由于通过产生共振使超声波的声压增大，所以相对烟浓度的变化的受波元件3的输出的变化量增大，因而提高了SN比。

另外，也可以如图53(B)所示那样，只设置通过来自第1声波发生部100的超声波的筒体51，使从该筒体51的发射端发射端超声波和从第2声波发生部110发送的超声波在受波元件3近前形成干涉。这里，第1声波发生部100、第2声波发生部110、筒体51和受波元件3被配置成使第2声波发生部110从侧方向筒体51的发射端与受波元件3之间发射超声波的结构。该结构由于对从第2声波发生部110发送的超声波，可不受因设置了筒体51的限制，来设定频率，所以，可自由设定相当于与来自第1声波发生部100的超声波的频率差的固定频率。即，能够把干涉波的频率调整为受波元件3的接收灵敏度最高的频率。

下面，结合以下的具体例对上述的效果进行进一步的说明。在声速c为340m/s、筒体51的长度方向上的距离为34mm时，为了满足L＝(1/4+n/2)×λ的关系，只要设定来自第1声波发生部100的第1超声波的频率为202.5kHz(n＝40)即可。另一方面，关于来自第2声波发生部110的第2超声波的频率，由于不需要调整为筒体51的共振频率，作为，优选根据受波元件3的灵敏度的频率特性进行设定。即，在受波元件3的灵敏度相对例如12kHz的疏密波成为最大的情况下，优选把第2频率设定为比第1频率(＝202.5kHz)高12kHz的214.5kHz。在这种情况下，在监视空间中，产生第1频率(＝202.5kHz)与第2频率(＝214.5kHz)之差即固定频率(＝12kHz)的干涉波。因此，在受波元件3中可检测出12kHz的疏密波的声压，可以在灵敏度最大的频率下动作。另外，在图53(B)的结构中，第1声波发生部100与第2声波发生部110的关系也可以相反。

(第17实施方式)

本实施方式的火灾感知器，如图54所示，除了作为超声波发生部而具有第1声波发生部100和第2声波发生部110，受波元件3接收相当于从第1声波发生部100和第2声波发生部110发送的超声波的频率差的频率(固定频率)的疏密波(干涉波)以外，其他与第2实施方式实质相同。因此，对于与第2实施方式相同的构成要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

在本实施方式所使用的第1声波发生部100和第2声波发生部110的各个中，可以使用与第1实施方式相同的超声波发生元件，在受波元件3中可以采用与第1实施方式相同的静电电容型微音器。

控制部2通过顺序改变向第1声波发生部100和第2声波发生部110施加的驱动输入波形的频率，从第1声波发生部100和第2声波发生部110各个顺序发送不同频率的多种超声波。另外，控制部2使来自第1声波发生部100的超声波的频率在规定的频率范围(例如20kHz～82kHz)内变化。此时，第2声波发生部110发送比来自第1声波发生部100的超声波高出固定频率(例如12kHz)的频率范围(例如32kHz～94kHz)的超声波。另外，来自第2声波发生部110的超声波的频率被设定为总是比来自第1声波发生部100的超声波的频率高出固定频率。换言之，顺序向监视空间提供来自第1声波发生部100的第1超声波和来自第2声波发生部110的第2超声波的多种组合，并且第2超声波的频率比第1超声波的频率高出固定频率。

信号处理部4采用与第2实施方式的信号处理部4相同的结构。即，信号处理部4具有烟颗粒判定部46、烟浓度推定部41、烟浓度判定部42，并通过在微计算机中安装适宜的程序来实现。信号处理部4中的处理，处理对接收到疏密波的受波元件3的输出实施以外，与第2实施方式相同。

根据本实施方式，与第2实施方式所述相同，由于根据监视空间中存在的烟颗粒的种类和烟浓度进行火灾判定，所以，可提供抑制误报的发生，动作可靠性高的火灾感知器。另外，通过提高来自第1声波发生部100和第2声波发生部110的各个的超声波的频率，可提高基于存在于监视空间中的烟颗粒的超声波的衰减率，并且在受波元件3中，接收相当于这些超声波的频率差的频率(固定频率)的疏密波(干涉波)，所以，即使使用一般的受波元件也能够以充分的灵敏度检测出声压，结果，具有提高SN比的优点。

在上述的各个实施方式中，作为本发明的烟传感器的理想的实施方式，对火灾感知器进行了详细说明。在火灾感知器的情况下，根据因监视空间内的烟颗粒的增加而产生的超声波接收部的输出的减少量(衰减量)进行火灾的判定，但，本发明的烟传感器的用途不限于此。例如，在监视空间内需要保持某种程度的浓度的烟的情况下，可用于在烟浓度低于规定值时，判定为监视空间的异常。也可以把始终存在某个浓度的烟的监视空间设定为基准状态，在烟浓度降低时，根据超声波接收部的输出的增加量，检测出监视空间的异常。

产业上应用的可能性

根据本发明，由于根据隔着监视空间接收到来自声波发生部的超声波的受波元件的测定输出、于基准值之间的差，推定监视空间的烟浓度，把推定的烟浓度于规定的阈值进行比较，判定监视空间的异常，所以，不需要设置在光散射式烟传感器中必要的迷宫体，在监视空间中烟颗粒容易扩散，因此，相比光散射式烟传感器，提高了响应性。另外，由于可排除在光衰减式烟传感器中成为问题的背景光的影响，所以可减少误报，提高烟传感器的可靠性。并且，在判定烟颗粒的种类时，由于能够从监视对象外的颗粒中识别出监视对象的烟颗粒，所以可进一步减少误报的发生，并且在把监视对象外的颗粒设定为水蒸气的情况下，可提供适合在厨房和浴室中使用的火灾感知器。

这样，本发明的声波式烟传感器，由于可解决光学式烟传感器中的问题，所以能够使用在以前未配置烟传感器的场所，从而可期待以火灾感知器为主的更广范围的用途。

Claims

1.一种声波式烟传感器，其特征在于，具有向监视空间提供声波的声波发生部、控制上述声波发生部的控制部、隔着上述监视空间接收来自声波发生部的声波的声波接收部、和使用上述声波接收部的输出检测上述监视空间的异常的信号处理部，

上述信号处理部具有：烟浓度推定部，其根据上述声波接收部的输出与基准值之间的差，推定上述监视空间的烟浓度；和烟浓度判定部，其根据将由上述烟浓度推定部求出的烟浓度与第一规定阈值进行比较的结果，判定上述异常，

上述声波发生部具有提供具有不同频率的多种声波的功能，上述信号处理部具有存储部，其中保存有表示在存在于上述监视空间中的烟的种类和烟浓度不同的多个测试条件下预先测试出的上述声波发生部所提供的声波的频率与上述声波接收部的输出之间的关系的数据；烟颗粒判定部，其使用通过向实际的监视空间提供上述多种声波的每一种而获得的上述声波接收部的输出和上述存储部的数据，决定上述监视空间中存在的烟颗粒的种类，上述烟浓度推定部在由上述烟颗粒判定部决定的烟颗粒与作为监视对象而预先决定的颗粒一致时，推定上述监视空间的烟浓度。

2.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波是具有20kHz以上的频率的超声波。

3.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，保存在上述存储部中的数据包括：被定义为隔着处于基准状态的监视空间接收到声波时的上述声波接收部的输出与隔着实际的监视空间接收到声波时的上述声波接收部的输出之间的差的输出变化量与上述声波发生部所提供的声波的频率之间的关系，或者上述输出变化量除以规定的基准值后的输出变化率与上述声波发生部所提供的声波的频率之间的关系的任意一种。

4.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部由具有提供不同频率的多种声波的功能的单一声波发生元件构成，上述控制部控制上述声波发生元件，将上述多种声波顺序提供给监视空间。

5.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部定期地向监视空间提供规定频率的声波，上述信号处理部根据向监视空间提供该规定频率的声波而获得的上述声波接收部的输出，变更上述声波发生部的控制条件和对上述声波接收部的输出的信号处理条件中的至少一方。

6.根据权利要求2所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部是利用通电使发热体的温度变化对空气产生热冲击而发生超声波的超声波发生部。

7.根据权利要求6所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部具有基础基板、设在上述基础基板上的发热体层、和设在上述发热体层与上述基础基板之间的多孔质构造的隔热层。

8.根据权利要求6所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述控制部控制上述超声波发生部，向监视空间提供单脉冲状的超声波。

9.根据权利要求2所述的声波式烟传感器，其特征在于，在上述信号处理部检测到异常时，上述控制部控制上述声波发生部，使其发出与提供给监视空间的超声波不同的可听波段频率的报警音。

10.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述信号处理部还具有：根据声波从声波发生部到达声波接收部所用的时间求出声速的声速检测部、根据上述声速推定上述监视空间的温度的温度推定部、和根据由上述温度推定部推定出的温度与第二规定阈值的比较结果判定监视空间的异常的温度判定部。

11.根据权利要求10所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述信号处理部还具有火灾判定部，其在上述烟浓度判定部和上述温度判定部的判定中至少有一方是异常的情况下，判定为有火灾。

12.根据权利要求10所述的声波式烟传感器，其特征在于，还具有频率修正部，其根据由上述温度推定部推定的温度，使用上述声速检测部求出的声速，修正从上述声波发生部提供的声波的频率。

13.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，具有筒体，该筒体的内空间被作为声波的传播路径使用，通过把该筒体配置在上述声波发生部与上述声波接收部之间，来缩窄声波的扩散范围。

14.根据权利要求13所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部具有与上述筒体的声波入射口对置配置的声波发生面，上述声波发生面的面积等于或大于上述声波入射口的开口面积。

15.根据权利要求13所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述控制部控制上述声波发生部，以至少比超声波在筒体的长度方向的两端之间传播所需要的传播时间长的送波时间，连续地向监视空间提供上述筒体的固有共振频率的超声波。

16.根据权利要求15所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述筒体的长度方向的两端面被封闭，在一方的端面上配置有上述声波发生部，在沿着长度方向的侧面的基于来自上述声波发生部的声波的压力变化最大的位置上配置有上述声波接收部。

17.根据权利要求16所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述控制部控制上述声波发生部，向监视空间提供上述筒体的内部空间的长度方向的尺寸除以自然数得出的长度的波长的声波，上述声波接收部被配置在上述筒体的长度方向的中央部。

18.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，具有把来自上述声波发生部的声波向上述声波接收部反射的反射部件。

19.根据权利要求18所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述控制部控制上述声波发生部，以比上述声波从声波发生部传播到声波接收部所需要的传播时间长的时间，连续地向监视空间提供基于从上述声波发生部提供且被上述声波接收部接收的声波的传播距离的共振频率的声波。

20.根据权利要求18所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述反射部件具有与上述声波发生部相邻配置的第1反射板、和隔着上述监视空间与第1反射板对置且与上述声波接收部相邻配置的第2反射板。

21.根据权利要求20所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述第1反射板和第2反射板的至少一方具有面向上述监视空间的凹形曲面。

22.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部具有向烟能够从外部空间进入的监视空间提供声波的第1声波发生部、和向烟不能进入的参照空间提供声波的第2声波发生部，上述声波接收部具有接收来自上述第1声波发生部的声波的第1声波接收部、和接收来自第2声波发生部的声波的第2声波接收部，上述信号处理部使用第1声波接收部和第2声波接收部的输出，检测上述监视空间的异常。

23.根据权利要求22所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述烟浓度推定部根据上述第1声波接收部的输出与基准值之间的差，推定上述监视空间的烟浓度；还具有输出修正部，其根据上述第2声波接收部的输出的随时间变化修正上述第1声波接收部的输出。

24.根据权利要求22所述的声波式烟传感器，其特征在于，具有被配置在上述声波发生部与上述声波接收部之间，内空间被作为声波的传播路径使用的筒体，上述筒体具有把内空间分割成上述监视空间和上述参照空间的分隔壁，提供上述监视空间的上述筒体的一部分具有使烟能够从外部空间进入监视空间内的大小的连通孔，上述第1声波发生部和上述第2声波发生部由被配置在上述筒体的一端部的单一声波发生元件构成，从而能够向上述监视空间和上述参照空间的双方同时提供声波，上述第1声波接收部和上述第2声波接收部被配置在上述筒体的另一端部，可以隔着上述监视空间和上述参照空间分别接收从上述单一声波发生元件提供的声波。

25.根据权利要求22所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述参照空间具有烟遮蔽部，该烟遮蔽部具有至少不能使烟进入的大小的微细孔。

26.根据权利要求22所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述控制部同步控制第1声波发生部和第2声波发生部，使第1声波接收部和第2声波接收部的输出成为相同频率和相同相位，上述信号处理部使用相当于第1声波接收部和第2声波接收部的输出之差的差动输出，检测上述异常。

27.根据权利要求26所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述第1声波发生部和上述第2声波发生部各自具有提供不同频率的多种声波的功能，上述信号处理部具有存储部和烟颗粒判定部，该存储部存储有表示在监视空间中存在的烟的种类和烟颗粒浓度不同的多个测试条件下预先测试出的、上述第1声波发生部提供的声波的频率与上述差动输出之间的关系的数据，该烟颗粒判定部使用通过向实际的监视空间提供上述多种声波的每一个而获得的上述第1声波接收部的输出和上述存储部的数据，决定在该监视空间中存在的烟颗粒的种类，上述烟浓度推定部在由上述烟颗粒判定部推定的烟颗粒与作为监视对象而预先决定的烟颗粒一致时，推定上述监视空间的烟浓度。

28.根据权利要求27所述的声波式烟传感器，其特征在于，保存在上述存储部中的数据包含上述差动输出除以上述第2声波接收部的输出而得出的值与上述第1声波发生部输出的声波的频率之间的关系。

29.根据权利要求26所述的声波式烟传感器，其特征在于，在上述监视空间与上述参照空间之间配置有隔壁，上述监视空间被定义在第1声波发生部与上述隔壁的一个表面之间，上述参照空间被定义在第2声波发生部与上述隔壁的相反侧的表面之间，第1声波接收部和第2声波接收部由单一的差动型声波接收部构成，该差动型声波接收部被配置在上述隔壁上，并且具有面对上述监视空间的第1受波部和面对上述参照空间的第2受波部，上述差动型声波接收部，在上述控制部同步控制第1声波发生部和上述第2声波发生部时，把由上述第1受波部接收的声波与由上述第2受波部接收的声波之间的声压差作为上述差动输出来提供。

30.根据权利要求29所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述信号处理部还具有输出修正部，其把只从第2声波发生部向参照空间提供了声波时的上述差动型声波接收部的输出作为参照值测量出来，根据上述参照值的随时间的变化，修正上述差动输出。

31.根据权利要求1所述的声波式烟传感器，其特征在于，上述声波发生部具有提供比上述声波接收部具有灵敏度的固定频率高的频率的第1声波的第1声波发生部、和提供比上述第1声波的频率高出上述固定频率的频率的第2声波的第2声波发生部，上述控制部控制第1声波发生部和第2声波发生部，向监视空间同时提供上述第1声波和第2声波，上述声波接收部接收上述第1声波和上述第2声波在监视空间中相互干涉而形成的干涉波。

32.根据权利要求31所述的声波式烟传感器，其特征在于，具有内空间被作为声波的传播路径使用、且被配置在上述第1声波发生部与上述声波接收部之间、缩窄声波的扩散范围的第1筒体，和内空间被作为声波的传播路径使用、且被配置在上述第2声波发生部与上述声波接收部之间、缩窄声波的扩散范围的第2筒体，相对上述声波接收部，把上述第1筒体和第2筒体配置成：使从上述第1筒体的声波发射口提供的声波和从上述第2筒体的声波发射口提供的声波在上述声波接收部的近前相互干涉。

33.根据权利要求31所述的声波式烟传感器，其特征在于，具有内空间被作为声波的传播路径使用、且被配置在上述第1声波发生部和上述第2声波发生部中的一方与上述声波接收部之间、缩窄声波的扩散范围的筒体，相对上述声波接收部，把上述筒体配置成：使从上述筒体的声波发射口提供的声波与上述第1声波发生部和上述第2声波发生部的另一方提供的声波在上述声波接收部的近前产生干涉。