JP2000215361A - 煙センサ及び煙熱複合センサ - Google Patents
煙センサ及び煙熱複合センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水蒸気等の火災以外の原因による非火災報を防
止し、暗箱を不要にして煙感知器の小型化を可能とす
る。 【解決手段】所定温度に加熱された金属酸化物半導体に
火災の煙が接触した際の抵抗値の変化に応じた検出信号
を出力する半導体煙検出素子１と、半導体煙検出素子１
の検出信号から煙濃度を判断して火災を判定する煙判定
部２とを備える。半導体煙検出素子１は、燻焼火災時の
煙に対する検出感度の選択性が高くなるように、金属酸
化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出レンジを決
める抵抗の抵抗値を設定する。
止し、暗箱を不要にして煙感知器の小型化を可能とす
る。 【解決手段】所定温度に加熱された金属酸化物半導体に
火災の煙が接触した際の抵抗値の変化に応じた検出信号
を出力する半導体煙検出素子１と、半導体煙検出素子１
の検出信号から煙濃度を判断して火災を判定する煙判定
部２とを備える。半導体煙検出素子１は、燻焼火災時の
煙に対する検出感度の選択性が高くなるように、金属酸
化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出レンジを決
める抵抗の抵抗値を設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火災による煙を検
出する煙センサ、特に、煙の接触によって抵抗値が変化
する金属酸化物半導体を用いて煙を検出する煙センサ及
びこの煙センサを用いた煙熱複合センサに関する。
出する煙センサ、特に、煙の接触によって抵抗値が変化
する金属酸化物半導体を用いて煙を検出する煙センサ及
びこの煙センサを用いた煙熱複合センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、火災による煙を検出する煙感知器
としては、検煙室の検煙領域に対し発光素子と受光素子
の光軸をずらして配置し、検煙領域に流入した煙による
発光素子からの光の散乱光を受光素子で受光して火災を
判断するようにした散乱光式の煙感知器が知られてい
る。
としては、検煙室の検煙領域に対し発光素子と受光素子
の光軸をずらして配置し、検煙領域に流入した煙による
発光素子からの光の散乱光を受光素子で受光して火災を
判断するようにした散乱光式の煙感知器が知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の散乱光式煙感知器にあっては、煙による光の
散乱現象を利用していることから、調理等による湯気で
水蒸気が流入した場合にも、水蒸気による光の散乱現象
によって煙検出信号が得られ、非火災報の原因となって
いる。
うな従来の散乱光式煙感知器にあっては、煙による光の
散乱現象を利用していることから、調理等による湯気で
水蒸気が流入した場合にも、水蒸気による光の散乱現象
によって煙検出信号が得られ、非火災報の原因となって
いる。
【０００４】また煙による散乱光を検出するため、感知
器内部に煙を効率良く流入すると同時に外部からの光の
入射を防止する特殊な構造を備えた暗箱を必要とし、暗
箱の中には発光素子及び受光素子を配置する必要がある
ため、ある程度の大きさを必要とし、このため感知器全
体としての小型化に限界があった。
器内部に煙を効率良く流入すると同時に外部からの光の
入射を防止する特殊な構造を備えた暗箱を必要とし、暗
箱の中には発光素子及び受光素子を配置する必要がある
ため、ある程度の大きさを必要とし、このため感知器全
体としての小型化に限界があった。
【０００５】本発明は、火災以外の原因による非火災報
を確実に防止すると共に暗箱を不要にして大幅な小型化
を可能とする煙センサ及び煙熱複合センサを提供するこ
とを目的とする。
を確実に防止すると共に暗箱を不要にして大幅な小型化
を可能とする煙センサ及び煙熱複合センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。本発明の煙センサは、所
定温度に加熱された金属酸化物半導体に火災による煙が
接触した際の抵抗値の変化に応じた検出信号を出力する
半導体煙検出素子を備えたことを特徴とする。
本発明は次のように構成する。本発明の煙センサは、所
定温度に加熱された金属酸化物半導体に火災による煙が
接触した際の抵抗値の変化に応じた検出信号を出力する
半導体煙検出素子を備えたことを特徴とする。
【０００７】また、煙センサは、半導体煙検出素子の検
出信号から煙濃度を判断して火災を判定する煙判定部と
を備える。
出信号から煙濃度を判断して火災を判定する煙判定部と
を備える。
【０００８】このような本発明の煙センサによれば、光
学的な煙検出構造をもたないことから、水蒸気の接触を
受けても煙が接触したときのような検出信号は得られ
ず、調理場等の水蒸気の多い場所に設置したとしても確
実に非火災報を防止できる。
学的な煙検出構造をもたないことから、水蒸気の接触を
受けても煙が接触したときのような検出信号は得られ
ず、調理場等の水蒸気の多い場所に設置したとしても確
実に非火災報を防止できる。
【０００９】また光学的な煙検出ではないことから、従
来の散乱光式煙感知器のような暗箱が不要となり、煙感
知器とした場合の大幅な小型化が可能である。
来の散乱光式煙感知器のような暗箱が不要となり、煙感
知器とした場合の大幅な小型化が可能である。
【００１０】ここで半導体煙検出素子は、火災の煙に対
する検出感度の選択性が高くなるように、金属酸化物半
導体の加熱温度及び直列接続した検出レンジを決める抵
抗の抵抗値を設定する。
する検出感度の選択性が高くなるように、金属酸化物半
導体の加熱温度及び直列接続した検出レンジを決める抵
抗の抵抗値を設定する。
【００１１】本発明の煙センサで使用する金属酸化物半
導体は、様々な還元性ガスに対し検出感度を有するが、
還元性ガスの種類に対する検出感度は金属酸化物半導体
の加熱温度を１００℃〜５００℃の範囲で変化させるこ
とで、還元性ガスの種類に対し検出感度の選択性が得ら
れる。そこで、火災の煙に対する金属酸化物半導体の検
出感度の選択性を最適化するように、加熱温度及び直列
接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定し、煙
センサとして動作させる。
導体は、様々な還元性ガスに対し検出感度を有するが、
還元性ガスの種類に対する検出感度は金属酸化物半導体
の加熱温度を１００℃〜５００℃の範囲で変化させるこ
とで、還元性ガスの種類に対し検出感度の選択性が得ら
れる。そこで、火災の煙に対する金属酸化物半導体の検
出感度の選択性を最適化するように、加熱温度及び直列
接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定し、煙
センサとして動作させる。
【００１２】本願発明者の考察によれば、燻焼火災時の
煙に対し金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した
検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定することで、半
導体煙検出素子の火災の煙に対する検出感度の選択性が
最も最適化することができた。
煙に対し金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した
検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定することで、半
導体煙検出素子の火災の煙に対する検出感度の選択性が
最も最適化することができた。
【００１３】半導体煙検出素子は、煙濃度０［％／ｍ］
の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲｓとした場
合、煙濃度３［％／ｍ］乃至１５［％／ｍ］の範囲で抵
抗比Ｒｏ／Ｒｓが例えば１０乃至１００程度の範囲で変
化するように、金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接
続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定する。
の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲｓとした場
合、煙濃度３［％／ｍ］乃至１５［％／ｍ］の範囲で抵
抗比Ｒｏ／Ｒｓが例えば１０乃至１００程度の範囲で変
化するように、金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接
続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定する。
【００１４】これによって火災による煙が接触したとき
の金属酸化物半導体の抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が、火災
と判断すべき煙濃度３［％／ｍ］乃至１５［％／ｍ］と
直接対応関係をもち、金属酸化物半導体の抵抗比Ｒｏ／
Ｒｓを煙濃度とみなして火災を判断することができる。
の金属酸化物半導体の抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が、火災
と判断すべき煙濃度３［％／ｍ］乃至１５［％／ｍ］と
直接対応関係をもち、金属酸化物半導体の抵抗比Ｒｏ／
Ｒｓを煙濃度とみなして火災を判断することができる。
【００１５】また半導体煙検出素子は、水素に対する検
出感度の選択性が高く、ＣＯガス、アルコール及び水蒸
気等の水素以外に対する検出感度の選択性が低くなるよ
うに金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出
レンジを決める抵抗の抵抗値を設定する。
出感度の選択性が高く、ＣＯガス、アルコール及び水蒸
気等の水素以外に対する検出感度の選択性が低くなるよ
うに金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出
レンジを決める抵抗の抵抗値を設定する。
【００１６】半導体煙検出素子は、特に煙濃度１０［％
／ｍ］付近より低い煙濃度で水素のみに検出感度の選択
性をもつように、金属酸化物半導体の加熱温度及び直列
接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定するこ
とが望ましい。
／ｍ］付近より低い煙濃度で水素のみに検出感度の選択
性をもつように、金属酸化物半導体の加熱温度及び直列
接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定するこ
とが望ましい。
【００１７】煙判定部は、半導体煙検出素子の煙濃度０
［％／ｍ］の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲ
ｓとした場合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓが所
定の煙濃度に対応した所定閾値を越えた時に火災と判定
する。
［％／ｍ］の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲ
ｓとした場合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓが所
定の煙濃度に対応した所定閾値を越えた時に火災と判定
する。
【００１８】また煙判定部は、半導体煙検出素子の煙濃
度０［％／ｍ］の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値
をＲｓとした場合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓ
の単位時間当りの変化率が所定の閾値を越えた時に火災
と判定するようにしてもよい。煙センサは、前記金属酸
化物半導体の温度補償を行う温度補償回路を備すること
が望ましい。
度０［％／ｍ］の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値
をＲｓとした場合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓ
の単位時間当りの変化率が所定の閾値を越えた時に火災
と判定するようにしてもよい。煙センサは、前記金属酸
化物半導体の温度補償を行う温度補償回路を備すること
が望ましい。
【００１９】本発明は、また、本発明の煙センサに、更
に、火災による熱を検出する熱検出素子と、熱検出素子
の検出信号に基づいて火災を判定する熱判定部を設けて
煙熱複合センサとすることを特徴とする。金属酸化物半
導体を検出素子に使用した本発明の煙センサは、燻焼火
災による煙に対しては良好な煙検出ができるが、煙の発
生が少ない着炎火災については検出感度が低くなること
から、熱検出素子による火災判定を付加することで、あ
らゆるタイプの火災に対し安定した検出感度をもつ煙熱
複合センサを提供する。
に、火災による熱を検出する熱検出素子と、熱検出素子
の検出信号に基づいて火災を判定する熱判定部を設けて
煙熱複合センサとすることを特徴とする。金属酸化物半
導体を検出素子に使用した本発明の煙センサは、燻焼火
災による煙に対しては良好な煙検出ができるが、煙の発
生が少ない着炎火災については検出感度が低くなること
から、熱検出素子による火災判定を付加することで、あ
らゆるタイプの火災に対し安定した検出感度をもつ煙熱
複合センサを提供する。
【００２０】このように煙と熱を検出する複合型とした
場合には、煙判定部又は熱判定部のいずれか一方による
火災判定出力が得られた時に火災検出信号を送出する。
また半導体煙検出素子の検出信号と熱検出素子の検出信
号を加算し、この加算信号が所定の閾値を越えた時、ま
た加算信号の単位時間当りの変化率が所定の閾値を越え
た時に火災と判定するようにしてもよい。
場合には、煙判定部又は熱判定部のいずれか一方による
火災判定出力が得られた時に火災検出信号を送出する。
また半導体煙検出素子の検出信号と熱検出素子の検出信
号を加算し、この加算信号が所定の閾値を越えた時、ま
た加算信号の単位時間当りの変化率が所定の閾値を越え
た時に火災と判定するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の煙センサの基本的
な実施形態の回路ブロック図である。
な実施形態の回路ブロック図である。
【００２２】図１において、本発明の煙センサは、半導
体煙検出素子１、煙判定回路２、定電圧回路３及び発報
出力回路４で構成される。定電圧回路３は火災受信機か
ら引き出された電源兼用信号線に接続される端子Ｌ，Ｃ
に対する電源電圧の供給を受け、半導体煙検出素子１及
び煙判定回路２に定電圧化した電源電圧を供給する。
体煙検出素子１、煙判定回路２、定電圧回路３及び発報
出力回路４で構成される。定電圧回路３は火災受信機か
ら引き出された電源兼用信号線に接続される端子Ｌ，Ｃ
に対する電源電圧の供給を受け、半導体煙検出素子１及
び煙判定回路２に定電圧化した電源電圧を供給する。
【００２３】半導体煙検出素子１は、感応体としてヒー
タにより所定温度に加熱された金属酸化物半導体を備
え、火災による煙が接触したときに変化する抵抗値に応
じた検出信号を出力する。煙判定回路２は、半導体煙検
出素子１からの検出信号に基づいて煙濃度を判断して火
災を判定し、火災を判定すると発報出力回路４を作動
し、端子Ｌ，Ｃ間を低インピーダンスに短絡して火災受
信機に対し発報信号を出力させる。
タにより所定温度に加熱された金属酸化物半導体を備
え、火災による煙が接触したときに変化する抵抗値に応
じた検出信号を出力する。煙判定回路２は、半導体煙検
出素子１からの検出信号に基づいて煙濃度を判断して火
災を判定し、火災を判定すると発報出力回路４を作動
し、端子Ｌ，Ｃ間を低インピーダンスに短絡して火災受
信機に対し発報信号を出力させる。
【００２４】図２は、図１の半導体煙検出素子１の回路
構成である。半導体煙検出素子１は、素子本体５に感応
体６とヒータ８を備えている。ヒータ８は、図１の定電
圧回路３からの電源電圧を受ける端子１０ａ，１０ｂ間
に接続され、可変抵抗９によってヒータコイル８に加え
る電源電圧を設定している。
構成である。半導体煙検出素子１は、素子本体５に感応
体６とヒータ８を備えている。ヒータ８は、図１の定電
圧回路３からの電源電圧を受ける端子１０ａ，１０ｂ間
に接続され、可変抵抗９によってヒータコイル８に加え
る電源電圧を設定している。
【００２５】このため、ヒータコイル８には可変抵抗９
で決まる所定の電流が流れ、これによって感応体６の加
熱温度を設定している。感応体６としては金属酸化物半
導体が使用され、煙が接触すると抵抗値が減少する。感
応体６には温度補償抵抗を直列接続する温度補償回路７
が設けられ、周囲温度の変動による感応体６の検出感度
の変動を補償すると同時に検出レンジを設定している。
で決まる所定の電流が流れ、これによって感応体６の加
熱温度を設定している。感応体６としては金属酸化物半
導体が使用され、煙が接触すると抵抗値が減少する。感
応体６には温度補償抵抗を直列接続する温度補償回路７
が設けられ、周囲温度の変動による感応体６の検出感度
の変動を補償すると同時に検出レンジを設定している。
【００２６】温度補償回路としては、金属酸化物半導体
と同じ温度特性を持つサーミスタやダイオード、或いは
同じ金属酸化物半導体で煙が吸着しないようにコーティ
ングしたもの等が用いられる。
と同じ温度特性を持つサーミスタやダイオード、或いは
同じ金属酸化物半導体で煙が吸着しないようにコーティ
ングしたもの等が用いられる。
【００２７】尚、ヒータ８には、常時電圧を印加せず
に、消費電力を抑えるためにパルス状に電圧を印加する
ようにしても良い。
に、消費電力を抑えるためにパルス状に電圧を印加する
ようにしても良い。
【００２８】図３は、図２の半導体煙検出素子１の具体
例である。図３の半導体煙検出素子１は、樹脂成形され
たベース１１の上部に装着したステンレス等で作られた
金属カバー１３の内部に感応体６とヒータ８を装着して
おり、ベース１１の下部には接続用のピン１２が取り出
されている。
例である。図３の半導体煙検出素子１は、樹脂成形され
たベース１１の上部に装着したステンレス等で作られた
金属カバー１３の内部に感応体６とヒータ８を装着して
おり、ベース１１の下部には接続用のピン１２が取り出
されている。
【００２９】図４は図３の感応体６の一例である。感応
体６はセラミック絶縁チューブ１４の表面に向かい合う
電極１５，１６を形成し、電極１５，１６からは外部に
リード線１７，１８が引き出されている。この電極１
５，１６の間にはＳｎＯ2 焼結体を用いた金属酸化物半
導体１９を設けている。更にセラミック絶縁チューブ１
４の内部にはヒータコイル８が配置され、金属酸化物半
導体１９を所定温度に加熱している。
体６はセラミック絶縁チューブ１４の表面に向かい合う
電極１５，１６を形成し、電極１５，１６からは外部に
リード線１７，１８が引き出されている。この電極１
５，１６の間にはＳｎＯ2 焼結体を用いた金属酸化物半
導体１９を設けている。更にセラミック絶縁チューブ１
４の内部にはヒータコイル８が配置され、金属酸化物半
導体１９を所定温度に加熱している。
【００３０】図５は図３の感応体６の他の実施形態であ
る。この図５の感応体６にあっては、セラミック基板等
の絶縁性基板２８の表面に、間に金属酸化物半導体２０
を介して一対の電極２１，２２を形成し、電極２１，２
２からは、それぞれリード線２３，２４が引き出されて
いる。絶縁性基板２８の反対側の面にはヒータ２５が形
成され、リード線２６，２７が両端の電極部分から引き
出されている。
る。この図５の感応体６にあっては、セラミック基板等
の絶縁性基板２８の表面に、間に金属酸化物半導体２０
を介して一対の電極２１，２２を形成し、電極２１，２
２からは、それぞれリード線２３，２４が引き出されて
いる。絶縁性基板２８の反対側の面にはヒータ２５が形
成され、リード線２６，２７が両端の電極部分から引き
出されている。
【００３１】この図４，図５の感応体６に用いた金属酸
化物半導体１９，２０としては、ｎ型酸化物半導体が用
いられる。このｎ型酸化物半導体は、通常、ヒータによ
り１００℃〜５００℃の加熱状態で還元性ガスの接触を
受けると、導電度が変化する。即ち還元性ガスが存在し
ない大気中の定常監視状態にあっては、酸素がｎ型酸化
物半導体の表面に負イオンを吸着している。
化物半導体１９，２０としては、ｎ型酸化物半導体が用
いられる。このｎ型酸化物半導体は、通常、ヒータによ
り１００℃〜５００℃の加熱状態で還元性ガスの接触を
受けると、導電度が変化する。即ち還元性ガスが存在し
ない大気中の定常監視状態にあっては、酸素がｎ型酸化
物半導体の表面に負イオンを吸着している。
【００３２】この状態で還元性ガスが存在すると、ｎ型
酸化物半導体の表面で還元性ガスと吸着酸素による酸化
反応が起こる。この酸化反応によって、吸着酸素に捕捉
されていた電子がｎ型酸化物半導体へ移行し、ｎ型酸化
物半導体の導電率が増加、即ち抵抗値が減少することに
なる。
酸化物半導体の表面で還元性ガスと吸着酸素による酸化
反応が起こる。この酸化反応によって、吸着酸素に捕捉
されていた電子がｎ型酸化物半導体へ移行し、ｎ型酸化
物半導体の導電率が増加、即ち抵抗値が減少することに
なる。
【００３３】したがって、還元性のガスがない正常な大
気中、即ち煙濃度ゼロにおける抵抗値Ｒｏから、還元性
ガスを含む煙の存在する下での抵抗値Ｒｓへの変化によ
って、還元性ガスを含む煙を検出することができる。
気中、即ち煙濃度ゼロにおける抵抗値Ｒｏから、還元性
ガスを含む煙の存在する下での抵抗値Ｒｓへの変化によ
って、還元性ガスを含む煙を検出することができる。
【００３４】ここでｎ型酸化物半導体としては、酸化ス
ズ系ＳｎＯ２、酸化亜鉛系ＺｎＯ、酸化タングステン系
ＷＯ3が主なものであるが、これ以外に酸化チタン系Ｔ
ｉＯ2、酸化鉄系α−Ｆｅ2Ｏ3、酸化コバルト系Ｃｏ
Ｏ、酸化インジウム系Ｉｎ2Ｏ3等もある。
ズ系ＳｎＯ２、酸化亜鉛系ＺｎＯ、酸化タングステン系
ＷＯ3が主なものであるが、これ以外に酸化チタン系Ｔ
ｉＯ2、酸化鉄系α−Ｆｅ2Ｏ3、酸化コバルト系Ｃｏ
Ｏ、酸化インジウム系Ｉｎ2Ｏ3等もある。
【００３５】また一般に、ｎ型酸化物半導体のみでは還
元性ガスに対する検出感度及びガスの種類に対する選択
性が不十分であることから、検出しようとする還元性ガ
スの種類に対応したガス検出感度及び選択性を改善する
ために白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等の触媒をｎ型酸化物
半導体の中に添加したり、あるいは表面の触媒層形成等
の形で使用される。同時に、触媒に加えてｎ型酸化物半
導体の加熱温度が還元性ガスの種類に対する検出感度と
選択性を決める重要な要因となっている。
元性ガスに対する検出感度及びガスの種類に対する選択
性が不十分であることから、検出しようとする還元性ガ
スの種類に対応したガス検出感度及び選択性を改善する
ために白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等の触媒をｎ型酸化物
半導体の中に添加したり、あるいは表面の触媒層形成等
の形で使用される。同時に、触媒に加えてｎ型酸化物半
導体の加熱温度が還元性ガスの種類に対する検出感度と
選択性を決める重要な要因となっている。
【００３６】図６は、本発明の半導体煙検出素子１にお
ける煙濃度［％／ｍ］に対する図２の感応体６の抵抗比
Ｒｏ／Ｒｓの測定結果の一例である。この図６の煙濃度
に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの関係は図４に示す構造の感
応体６を使用しており、金属酸化物半導体１４としては
触媒として白金Ｐｔを添加した酸化スズＳｎＯ2を使用
した場合である。尚、この測定にあっては線香を燃やし
た場合の煙を使用したものである。
ける煙濃度［％／ｍ］に対する図２の感応体６の抵抗比
Ｒｏ／Ｒｓの測定結果の一例である。この図６の煙濃度
に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの関係は図４に示す構造の感
応体６を使用しており、金属酸化物半導体１４としては
触媒として白金Ｐｔを添加した酸化スズＳｎＯ2を使用
した場合である。尚、この測定にあっては線香を燃やし
た場合の煙を使用したものである。
【００３７】またヒータ８による感応体６の加熱温度と
しては、還元性ガスに対する検出感度を持つ約１００℃
〜５００℃の範囲について、各種の温度範囲を設定して
測定を行ったところ、図６の煙濃度と抵抗比の関係は、
最も低い１００℃付近の使用温度とした場合に良好な特
性が得られることが判明した。
しては、還元性ガスに対する検出感度を持つ約１００℃
〜５００℃の範囲について、各種の温度範囲を設定して
測定を行ったところ、図６の煙濃度と抵抗比の関係は、
最も低い１００℃付近の使用温度とした場合に良好な特
性が得られることが判明した。
【００３８】図６の煙濃度に対する感応体６の抵抗比Ｒ
ｏ／Ｒｓの関係にあっては、火災と判定すべき煙濃度範
囲として、通常使用される３〜１５［％／ｍ］の煙濃度
の範囲をとり、これに対し抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが約１０〜
１００の範囲で変化する特性が確認されている。
ｏ／Ｒｓの関係にあっては、火災と判定すべき煙濃度範
囲として、通常使用される３〜１５［％／ｍ］の煙濃度
の範囲をとり、これに対し抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが約１０〜
１００の範囲で変化する特性が確認されている。
【００３９】図７は、図６の煙濃度に対する抵抗比の測
定と同じヒータコイル８による加熱条件において、本発
明の煙センサにおける水素、一酸化炭素及びエタノール
のそれぞれのガス濃度［ｐｐｍ］に対する感応体６の抵
抗比Ｒｏ／Ｒｓの関係を示している。
定と同じヒータコイル８による加熱条件において、本発
明の煙センサにおける水素、一酸化炭素及びエタノール
のそれぞれのガス濃度［ｐｐｍ］に対する感応体６の抵
抗比Ｒｏ／Ｒｓの関係を示している。
【００４０】図７において、まず水素はガス濃度１０〜
１０００ｐｐｍの変化に対し、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが略６
〜７０の範囲で増加している。一方、一酸化炭素ＣＯと
アルコール、具体的にはエタノールについては、ガス濃
度２００ｐｐｍ以下では抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは略１と殆ど
検出感度がなく、２００ｐｐｍを越えると徐々に選択性
の低い検出感度が見られる。しかし、水素に比べるとそ
の検出レベルは十分の一以下に抑えられている。
１０００ｐｐｍの変化に対し、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが略６
〜７０の範囲で増加している。一方、一酸化炭素ＣＯと
アルコール、具体的にはエタノールについては、ガス濃
度２００ｐｐｍ以下では抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは略１と殆ど
検出感度がなく、２００ｐｐｍを越えると徐々に選択性
の低い検出感度が見られる。しかし、水素に比べるとそ
の検出レベルは十分の一以下に抑えられている。
【００４１】火災の煙に含まれるガス成分としては、一
般にＣＯ，ＣＯ2，ＨＣＮ，ＨＣｌ，ＮＯx等の無機化化
合物、メタン，エタン等の飽和炭化水素、エチレン，ア
セチレン等の不飽和炭化水素、ベンゼン，トルエン等の
芳香属炭化水素、アルコール類、アルデヒド類、ニトリ
ル等の有機化合物が含まれる。
般にＣＯ，ＣＯ2，ＨＣＮ，ＨＣｌ，ＮＯx等の無機化化
合物、メタン，エタン等の飽和炭化水素、エチレン，ア
セチレン等の不飽和炭化水素、ベンゼン，トルエン等の
芳香属炭化水素、アルコール類、アルデヒド類、ニトリ
ル等の有機化合物が含まれる。
【００４２】そして本発明の煙センサにあっては、図７
の特性から明らかなように、火災と判定すべき３〜１５
［％／ｍ］の煙濃度範囲について、水素に高い選択性を
もたせ、一酸化炭素ＣＯ及びエタノールについては、煙
濃度の高い側で低い選択性をもたせた結果として、火災
の煙に含まれる複数種類の還元性ガスに対する全体的な
検出特性として、図６の煙濃度３〜１５［％／ｍ］に対
する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓ＝約１０〜１００の検出特性を得
ている。
の特性から明らかなように、火災と判定すべき３〜１５
［％／ｍ］の煙濃度範囲について、水素に高い選択性を
もたせ、一酸化炭素ＣＯ及びエタノールについては、煙
濃度の高い側で低い選択性をもたせた結果として、火災
の煙に含まれる複数種類の還元性ガスに対する全体的な
検出特性として、図６の煙濃度３〜１５［％／ｍ］に対
する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓ＝約１０〜１００の検出特性を得
ている。
【００４３】図８は、図６の煙濃度に対する抵抗比Ｒｏ
／Ｒｓの検出特性をもつ本発明の煙センサを用いてＩＳ
Ｏで定められたタイプ番号ＴＦ１〜ＴＦ６の火災試験を
行ったときの経過時間に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化
を示している。ここでＩＳＯのタイプ番号ＴＦ１〜ＴＦ
６の火災試験は、次表のように定められている。
／Ｒｓの検出特性をもつ本発明の煙センサを用いてＩＳ
Ｏで定められたタイプ番号ＴＦ１〜ＴＦ６の火災試験を
行ったときの経過時間に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化
を示している。ここでＩＳＯのタイプ番号ＴＦ１〜ＴＦ
６の火災試験は、次表のように定められている。
【００４４】
【表１】
【００４５】図８（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）のＴＦ１，
ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６のそれぞれの着炎燃焼にあって
は、本発明の煙センサの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは煙センサと
して使用可能な有意な変化は得られていない。これに対
し図８（Ｂ）（Ｃ）の燻焼火災であるＴＦ２，ＴＦ３に
あっては、時間の経過に対し煙センサとして十分な検出
感度を持つ抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が得られている。
ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６のそれぞれの着炎燃焼にあって
は、本発明の煙センサの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは煙センサと
して使用可能な有意な変化は得られていない。これに対
し図８（Ｂ）（Ｃ）の燻焼火災であるＴＦ２，ＴＦ３に
あっては、時間の経過に対し煙センサとして十分な検出
感度を持つ抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が得られている。
【００４６】図９は、本発明の煙センサによる図８の火
災試験ＴＦ１〜ＴＦ６と同時に、従来の散乱光式煙感知
器によって煙濃度［％／ｍ］の変化を測定した結果であ
る。
災試験ＴＦ１〜ＴＦ６と同時に、従来の散乱光式煙感知
器によって煙濃度［％／ｍ］の変化を測定した結果であ
る。
【００４７】図９（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）の着炎燃焼
であるＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６にあっては、ア
ルコール着炎燃焼のＴＦ６を除き他の３つの着炎燃焼Ｔ
Ｆ１，ＴＦ４，ＴＦ５では、火災検出に必要な煙濃度の
下限である３［％／ｍ］を越える煙濃度の検出が行われ
ている。
であるＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６にあっては、ア
ルコール着炎燃焼のＴＦ６を除き他の３つの着炎燃焼Ｔ
Ｆ１，ＴＦ４，ＴＦ５では、火災検出に必要な煙濃度の
下限である３［％／ｍ］を越える煙濃度の検出が行われ
ている。
【００４８】一方、図９（Ｂ）（Ｃ）の燻焼でなるＴＦ
２，ＴＦ３にあっては、時間の経過に応じた煙濃度の増
加に略対応した検出結果が得られている。特に図９
（Ｂ）と図８（Ｂ）のＴＦ２を対比して見ると、図８
（Ｂ）の本発明の煙センサによる抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変
化と図９の従来の散乱光式煙感知器による煙濃度の時間
変化は、略線形的（比例的）な対応関係にあることが分
かる。
２，ＴＦ３にあっては、時間の経過に応じた煙濃度の増
加に略対応した検出結果が得られている。特に図９
（Ｂ）と図８（Ｂ）のＴＦ２を対比して見ると、図８
（Ｂ）の本発明の煙センサによる抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変
化と図９の従来の散乱光式煙感知器による煙濃度の時間
変化は、略線形的（比例的）な対応関係にあることが分
かる。
【００４９】また図８（Ｃ）の本発明の煙センサによる
ＴＦ３の抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化は、図９（Ｃ）の従来
の散乱光式煙感知器のＴＦ３における煙濃度の変化と比
べると、より高感度の検出が行われることが分かる。
ＴＦ３の抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化は、図９（Ｃ）の従来
の散乱光式煙感知器のＴＦ３における煙濃度の変化と比
べると、より高感度の検出が行われることが分かる。
【００５０】この図８の本発明による煙センサのＴＦ１
〜ＴＦ６の試験結果と図９の散乱光式煙感知器による煙
濃度のＴＦ１〜ＴＦ６の試験結果の対比から、本発明の
煙センサはＴＦ２，ＴＦ３の燻焼による煙に対し、図６
に示したような煙濃度に対し十分な検出感度の選択性を
持った抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が得られることが確認で
きた。
〜ＴＦ６の試験結果と図９の散乱光式煙感知器による煙
濃度のＴＦ１〜ＴＦ６の試験結果の対比から、本発明の
煙センサはＴＦ２，ＴＦ３の燻焼による煙に対し、図６
に示したような煙濃度に対し十分な検出感度の選択性を
持った抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化が得られることが確認で
きた。
【００５１】図１０は、非火災報の原因となる水蒸気に
対する本発明の煙センサの検出特性を従来の散乱光式煙
感知器と共に示している。図１０（Ａ）は水蒸気に対す
る本発明の煙センサの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの時間変化であ
り、水蒸気を受けても殆ど抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは煙濃度ゼ
ロを示す１付近にとどまっている。
対する本発明の煙センサの検出特性を従来の散乱光式煙
感知器と共に示している。図１０（Ａ）は水蒸気に対す
る本発明の煙センサの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの時間変化であ
り、水蒸気を受けても殆ど抵抗比Ｒｏ／Ｒｓは煙濃度ゼ
ロを示す１付近にとどまっている。
【００５２】これに対し図１０（Ｂ）の従来の散乱光式
煙感知器にあっては、水蒸気の流入に対し火災判断に必
要な下限の煙濃度３［％／ｍ］を越える検出値の変化を
生じている。この図１０（Ａ）（Ｂ）の試験結果から、
従来の散乱光式煙感知器では調理場等で発生した湯気に
よる水蒸気を受けると非火災報を出していたものが、本
発明の煙センサにあっては水蒸気に対し検出感度を殆ど
持たず、水蒸気のある調理場等に設置しても非火災報を
出すことを確実に防止できる。
煙感知器にあっては、水蒸気の流入に対し火災判断に必
要な下限の煙濃度３［％／ｍ］を越える検出値の変化を
生じている。この図１０（Ａ）（Ｂ）の試験結果から、
従来の散乱光式煙感知器では調理場等で発生した湯気に
よる水蒸気を受けると非火災報を出していたものが、本
発明の煙センサにあっては水蒸気に対し検出感度を殆ど
持たず、水蒸気のある調理場等に設置しても非火災報を
出すことを確実に防止できる。
【００５３】図１１は、火災以外の原因で発生する雑ガ
スの主成分であるアルコールに対する本発明の煙センサ
の検出特性であり、本発明の煙センサはアルコールに対
し殆ど検出感度をもたず、従って日常的に使用している
化粧品、整髪料等の揮発成分であるアルコールを受けて
も非火災報を生ずることはない。
スの主成分であるアルコールに対する本発明の煙センサ
の検出特性であり、本発明の煙センサはアルコールに対
し殆ど検出感度をもたず、従って日常的に使用している
化粧品、整髪料等の揮発成分であるアルコールを受けて
も非火災報を生ずることはない。
【００５４】図１２は、図１の煙判定回路２の判定機能
の説明図である。図１２（Ａ）は半導体煙検出素子１の
検出結果として得られる抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化に対
し、図６の煙濃度に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの特性に従
って所定の煙濃度例えば３［％／ｍ］に対応する抵抗比
Ｒｏ／Ｒｓ＝約７を閾値ＴＨとして設定する。煙判定回
路２は、検出された抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが閾値ＴＨを越え
た時刻ｔｏで火災を判定し、発報出力回路４を作動して
発報信号を火災受信機に送出する。
の説明図である。図１２（Ａ）は半導体煙検出素子１の
検出結果として得られる抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの変化に対
し、図６の煙濃度に対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの特性に従
って所定の煙濃度例えば３［％／ｍ］に対応する抵抗比
Ｒｏ／Ｒｓ＝約７を閾値ＴＨとして設定する。煙判定回
路２は、検出された抵抗比Ｒｏ／Ｒｓが閾値ＴＨを越え
た時刻ｔｏで火災を判定し、発報出力回路４を作動して
発報信号を火災受信機に送出する。
【００５５】また図１２（Ｂ）のように、煙判定回路２
は半導体煙検出素子１から得られる検出値としての抵抗
比Ｒｏ／Ｒｓに単位時間Δｔの変化率Δ（Ｒｏ／Ｒｓ）
を求め、この変化率Δ（Ｒｏ／Ｒｓ）が所定の閾値以上
即ち変化率が所定値以上となったとき火災と判断し、同
じく発報出力回路４を作動して発報信号を火災受信機に
送出するようにしてもよい。
は半導体煙検出素子１から得られる検出値としての抵抗
比Ｒｏ／Ｒｓに単位時間Δｔの変化率Δ（Ｒｏ／Ｒｓ）
を求め、この変化率Δ（Ｒｏ／Ｒｓ）が所定の閾値以上
即ち変化率が所定値以上となったとき火災と判断し、同
じく発報出力回路４を作動して発報信号を火災受信機に
送出するようにしてもよい。
【００５６】尚、検出値として抵抗比Ｒｏ／Ｒｓではな
く、抵抗値Ｒｓそのものを使用して、所定の煙濃度に対
応する閾値と比較して火災判定したり、単位時間当りの
変化率が所定変化率以上か比較して火災判断しても良
い。
く、抵抗値Ｒｓそのものを使用して、所定の煙濃度に対
応する閾値と比較して火災判定したり、単位時間当りの
変化率が所定変化率以上か比較して火災判断しても良
い。
【００５７】図１３は、本発明の煙センサを煙熱複合セ
ンサに応用した実施形態の回路ブロック図であり、この
実施形態は図１の半導体煙検出素子１による火災検出に
加え、熱検出素子を用いて火災を判断する複合型の煙熱
センサとしたことを特徴とする。
ンサに応用した実施形態の回路ブロック図であり、この
実施形態は図１の半導体煙検出素子１による火災検出に
加え、熱検出素子を用いて火災を判断する複合型の煙熱
センサとしたことを特徴とする。
【００５８】図１３において、半導体煙検出素子１、煙
判定回路２、定電圧回路３、発報出力回路４は、図１の
実施形態と同じであり、これに加えて新たに熱検出素子
３０及び熱判定回路３１を設けている。熱検出素子３０
は図１４に示すようにサーミスタ３２と抵抗３３の直列
回路で接続され、端子３４ａ，３４ｃ間に定電圧回路３
からの規定の電源電圧を加え、サーミスタ３２と抵抗３
３の接続点を端子３４ｂより熱検出信号として熱判定回
路３１に出力している。
判定回路２、定電圧回路３、発報出力回路４は、図１の
実施形態と同じであり、これに加えて新たに熱検出素子
３０及び熱判定回路３１を設けている。熱検出素子３０
は図１４に示すようにサーミスタ３２と抵抗３３の直列
回路で接続され、端子３４ａ，３４ｃ間に定電圧回路３
からの規定の電源電圧を加え、サーミスタ３２と抵抗３
３の接続点を端子３４ｂより熱検出信号として熱判定回
路３１に出力している。
【００５９】発報出力回路４は、この実施形態にあって
は、煙判定回路２からの判定信号または熱判定回路３１
からの判定信号のいずれかを受けたときに、端子Ｌ，Ｃ
間を低インピーダンスに短絡し、火災受信機に対し発報
信号を出力する。
は、煙判定回路２からの判定信号または熱判定回路３１
からの判定信号のいずれかを受けたときに、端子Ｌ，Ｃ
間を低インピーダンスに短絡し、火災受信機に対し発報
信号を出力する。
【００６０】図１に示した本発明の半導体煙検出素子１
を用いた煙センサにあっては、図８（Ｂ）（Ｃ）の燻焼
の火災試験ＴＦ２，ＴＦ３に対しては十分な検出感度を
持つが、図８（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）の着炎火災のＴ
Ｆ１，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６については、火災と判定
すべき煙濃度に対する検出感度が十分に得られない。そ
こで、この着炎火災に対する検出感度の不足部分を、図
１３にあっては熱検出素子３０を付加することで補って
いる。
を用いた煙センサにあっては、図８（Ｂ）（Ｃ）の燻焼
の火災試験ＴＦ２，ＴＦ３に対しては十分な検出感度を
持つが、図８（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）の着炎火災のＴ
Ｆ１，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６については、火災と判定
すべき煙濃度に対する検出感度が十分に得られない。そ
こで、この着炎火災に対する検出感度の不足部分を、図
１３にあっては熱検出素子３０を付加することで補って
いる。
【００６１】図１５（Ａ）は、図１３の複合型の本発明
の火災試験ＴＦ１〜ＴＦ６に対する火災検出性能として
のクラスを表わしている。この火災検出のためのクラス
は、クラスＮに属する場合は火災として検出不可能であ
り、クラスＡ，Ｂ，Ｃであれば火災として検出可能であ
り、クラスＡほど火災検出性能が高い。
の火災試験ＴＦ１〜ＴＦ６に対する火災検出性能として
のクラスを表わしている。この火災検出のためのクラス
は、クラスＮに属する場合は火災として検出不可能であ
り、クラスＡ，Ｂ，Ｃであれば火災として検出可能であ
り、クラスＡほど火災検出性能が高い。
【００６２】図１５（Ａ）は、図１３の半導体煙検出素
子１による検出性能であり、ＴＦ２，ＴＦ３はクラスＡ
の検出性能が得られるものの、ＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ
５，ＴＦ６にあってはクラスＮの検出性能であることが
わかる。一方、図１３の熱検出素子３０に基づく検出性
能にあっては、図１５（Ｂ）に示すようにＴＦ１がクラ
スＡ、ＴＦ２，ＴＦ３がクラスＮ、ＴＦ４がクラスＢ、
ＴＦ５，ＴＦ６がクラスＡの検出性能となっている。
子１による検出性能であり、ＴＦ２，ＴＦ３はクラスＡ
の検出性能が得られるものの、ＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ
５，ＴＦ６にあってはクラスＮの検出性能であることが
わかる。一方、図１３の熱検出素子３０に基づく検出性
能にあっては、図１５（Ｂ）に示すようにＴＦ１がクラ
スＡ、ＴＦ２，ＴＦ３がクラスＮ、ＴＦ４がクラスＢ、
ＴＦ５，ＴＦ６がクラスＡの検出性能となっている。
【００６３】その結果、半導体煙検出素子１と熱検出素
子３０の両方の検出性能によって、図１５（Ｃ）のよう
にＴＦ１〜ＴＦ６の全てについて火災判定可能なクラス
Ａ〜Ｂの検出性能が実現できる。
子３０の両方の検出性能によって、図１５（Ｃ）のよう
にＴＦ１〜ＴＦ６の全てについて火災判定可能なクラス
Ａ〜Ｂの検出性能が実現できる。
【００６４】図１５（Ｄ）は、従来の散乱光式煙感知器
におけるＴＦ１〜ＴＦ６の検出性能であり、ＴＦ１，Ｔ
Ｆ２，ＴＦ３，ＴＦ４，ＴＦ５については、クラスＣ，
Ｂ，Ａ，Ａ，Ｂの検出性能が得られているが、アルコー
ル着炎燃焼であるＴＦ６についてはクラスＮとなって検
出不可能となっている。
におけるＴＦ１〜ＴＦ６の検出性能であり、ＴＦ１，Ｔ
Ｆ２，ＴＦ３，ＴＦ４，ＴＦ５については、クラスＣ，
Ｂ，Ａ，Ａ，Ｂの検出性能が得られているが、アルコー
ル着炎燃焼であるＴＦ６についてはクラスＮとなって検
出不可能となっている。
【００６５】このため、図１５（Ａ）の検出性能を実現
する図１３の複合型のセンサの方が、図１５（Ｂ）の従
来の散乱光式煙感知器に比べ、より高い火災検出性能を
達成することができる。即ち、燻焼火災に対する半導体
煙検出素子１による検出性能に、熱検出素子３０による
着炎火災に対する検出機能を加え合わせることで、全て
の火災種別に対し確実に火災として検出する煙熱複合セ
ンサが実現できる。
する図１３の複合型のセンサの方が、図１５（Ｂ）の従
来の散乱光式煙感知器に比べ、より高い火災検出性能を
達成することができる。即ち、燻焼火災に対する半導体
煙検出素子１による検出性能に、熱検出素子３０による
着炎火災に対する検出機能を加え合わせることで、全て
の火災種別に対し確実に火災として検出する煙熱複合セ
ンサが実現できる。
【００６６】図１６は、図１３と同じ複合型のセンサの
他の実施形態である。この実施形態にあっては、加算回
路３５によって半導体煙検出素子１の検出結果と熱検出
素子３０の検出結果を加算し、この加算結果を火災判定
回路３６で比較判断して火災か否か判定するようにした
ことを特徴とする。
他の実施形態である。この実施形態にあっては、加算回
路３５によって半導体煙検出素子１の検出結果と熱検出
素子３０の検出結果を加算し、この加算結果を火災判定
回路３６で比較判断して火災か否か判定するようにした
ことを特徴とする。
【００６７】即ち、半導体煙検出素子１の検出信号をＣ
１、熱検出素子３０の検出信号をＣ２とすると、加算回
路３５はＣ＝Ｃ１＋Ｃ２を求めて火災判定回路３６に出
力し、火災判定回路３６は加算信号Ｃが所定の閾値ＴＨ
を越えた時、あるいは加算信号Ｃの単位時間当たりの変
化量が所定の閾値を越えたとき、火災と判断し、発報出
力回路４を作動して火災受信機に対し発報信号を出力す
る。
１、熱検出素子３０の検出信号をＣ２とすると、加算回
路３５はＣ＝Ｃ１＋Ｃ２を求めて火災判定回路３６に出
力し、火災判定回路３６は加算信号Ｃが所定の閾値ＴＨ
を越えた時、あるいは加算信号Ｃの単位時間当たりの変
化量が所定の閾値を越えたとき、火災と判断し、発報出
力回路４を作動して火災受信機に対し発報信号を出力す
る。
【００６８】また加算回路３５で加算する半導体煙検出
素子１及び熱検出素子３０からの検出信号Ｃ１，Ｃ２と
しては、検出値のみならず、検出値の微分で得られる単
位時間当たりの変化率同士の加算でもよいし、検出信号
Ｃ１，Ｃ２のいずれか一方が検出値、他方が変化率の加
算であってもよい。
素子１及び熱検出素子３０からの検出信号Ｃ１，Ｃ２と
しては、検出値のみならず、検出値の微分で得られる単
位時間当たりの変化率同士の加算でもよいし、検出信号
Ｃ１，Ｃ２のいずれか一方が検出値、他方が変化率の加
算であってもよい。
【００６９】また、煙熱複合センサを構成する場合に、
同一基板上に、チップ化して煙検出素子及び熱検出素子
の全部又は一部を実装配置したり、１つのエレメントパ
ッケージ内に煙検出素子及び熱検出素子を収納すること
で、センサ自体を更に小型化することができる。
同一基板上に、チップ化して煙検出素子及び熱検出素子
の全部又は一部を実装配置したり、１つのエレメントパ
ッケージ内に煙検出素子及び熱検出素子を収納すること
で、センサ自体を更に小型化することができる。
【００７０】図１７は、図１の半導体煙検出素子の温度
補償の他の実施形態であり、図２の実施形態では、半導
体煙検出素子１の感応体（金属酸化物半導体）６に対し
直列に温度補償回路７として温度補償抵抗を接続して温
度補償を行っていたが、この実施形態では、煙判定回路
２で温度補償を行う。
補償の他の実施形態であり、図２の実施形態では、半導
体煙検出素子１の感応体（金属酸化物半導体）６に対し
直列に温度補償回路７として温度補償抵抗を接続して温
度補償を行っていたが、この実施形態では、煙判定回路
２で温度補償を行う。
【００７１】半導体煙検出素子１の感応体６と分圧抵抗
Ｒ１により分圧された検出電圧は、煙判定回路２の比較
器３８のプラス入力端子に入力される。比較器３８のマ
イナス入力端子には、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３により分圧さ
れた基準電圧が加えられている。検出電圧が基準電圧を
越えると、比較器３８は発報出力回路４へ比較信号を出
力する。
Ｒ１により分圧された検出電圧は、煙判定回路２の比較
器３８のプラス入力端子に入力される。比較器３８のマ
イナス入力端子には、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３により分圧さ
れた基準電圧が加えられている。検出電圧が基準電圧を
越えると、比較器３８は発報出力回路４へ比較信号を出
力する。
【００７２】抵抗Ｒ２と並列には温度補償回路を構成す
るサーミスタＲthが接続される。このサーミスタＲth
は、金属酸化物半導体を用いた感応体６と同じ温度特性
を持つ。この実施形態にあっても、温度補償回路を構成
するものは、サーミスタ以外にもダイオード等が適用で
きる。
るサーミスタＲthが接続される。このサーミスタＲth
は、金属酸化物半導体を用いた感応体６と同じ温度特性
を持つ。この実施形態にあっても、温度補償回路を構成
するものは、サーミスタ以外にもダイオード等が適用で
きる。
【００７３】尚、上記の実施形態は、半導体煙検出素子
で検出された抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓが所定
の閾値を越えたとき、あるいはその変化率が所定の閾値
を越えたとき、火災受信機に対し発報信号を送出するい
わゆるオン、オフ型の煙センサを例にとるものであった
が、半導体煙検出素子１からの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓ又は抵
抗値Ｒｓを示すアナログ信号から火災を判断するいわゆ
るアナログ煙センサとしてもよい。
で検出された抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓが所定
の閾値を越えたとき、あるいはその変化率が所定の閾値
を越えたとき、火災受信機に対し発報信号を送出するい
わゆるオン、オフ型の煙センサを例にとるものであった
が、半導体煙検出素子１からの抵抗比Ｒｏ／Ｒｓ又は抵
抗値Ｒｓを示すアナログ信号から火災を判断するいわゆ
るアナログ煙センサとしてもよい。
【００７４】このアナログ煙センサにあっては、火災受
信機からの呼出しに対し検出したアナログ信号を火災受
信機に送って火災を判断してもよいし、センサ側に設け
たＣＰＵ等の火災判断回路でアナログ検出信号から火災
を判断し、判断結果を火災受信機に送るようにしてもよ
い。
信機からの呼出しに対し検出したアナログ信号を火災受
信機に送って火災を判断してもよいし、センサ側に設け
たＣＰＵ等の火災判断回路でアナログ検出信号から火災
を判断し、判断結果を火災受信機に送るようにしてもよ
い。
【００７５】また、商用電源や電池の電源供給により単
独で動作し、火災判定時内蔵するブザー等の音響機器で
警報したり、ＬＥＤ等の表示機器で表示したりするよう
構成しても良い。
独で動作し、火災判定時内蔵するブザー等の音響機器で
警報したり、ＬＥＤ等の表示機器で表示したりするよう
構成しても良い。
【００７６】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、半導体煙検出素子を用いて火災による煙に応じた検
出信号から火災を判断するようにしたことで、従来の散
乱光式煙感知器のような光学的な煙検出構造を持たない
ことから、水蒸気が流入しても検出信号が得られず、調
理場等に設置した場合にも非火災報を確実に防止でき
る。
ば、半導体煙検出素子を用いて火災による煙に応じた検
出信号から火災を判断するようにしたことで、従来の散
乱光式煙感知器のような光学的な煙検出構造を持たない
ことから、水蒸気が流入しても検出信号が得られず、調
理場等に設置した場合にも非火災報を確実に防止でき
る。
【００７７】また、煙検出のための素子が半導体煙検出
素子であり、検出素子は極めて小さなチップ部品とな
り、更に従来の散乱光式煙感知器のような外部からの光
を遮ると同時に煙を流入させる暗箱が不要となり、煙感
知器とした場合に大幅な小型化が可能である。
素子であり、検出素子は極めて小さなチップ部品とな
り、更に従来の散乱光式煙感知器のような外部からの光
を遮ると同時に煙を流入させる暗箱が不要となり、煙感
知器とした場合に大幅な小型化が可能である。
【００７８】また半導体煙検出素子単体として用いた本
発明の煙センサにあっては、燻焼火災で発生する煙に対
し良好な検出感度が得られ、着炎火災に至る火災の燻焼
段階で確実に火災を早期に発見して警報することができ
る。
発明の煙センサにあっては、燻焼火災で発生する煙に対
し良好な検出感度が得られ、着炎火災に至る火災の燻焼
段階で確実に火災を早期に発見して警報することができ
る。
【００７９】また発煙火災に対し検出感度が補償される
熱検出素子と組み合わせた複合型とすることで、燻焼火
災、着炎火災の全ての火災種別に対し十分な検出感度を
持ったセンサを実現することができる。
熱検出素子と組み合わせた複合型とすることで、燻焼火
災、着炎火災の全ての火災種別に対し十分な検出感度を
持ったセンサを実現することができる。
【図１】本発明による煙センサの実施形態のブロック図
【図２】図１の半導体煙検出素子の回路図
【図３】図１の半導体煙検出素子の構造説明図
【図４】図３の感応体の実施形態の説明図
【図５】図３の感応体の他の実施形態の説明図
【図６】図２の半導体煙検出素子の煙濃度に対する抵抗
比Ｒｏ／Ｒｓの特性図
比Ｒｏ／Ｒｓの特性図
【図７】図２の半導体煙検出素子の水素、ＣＯガス、ア
ルコールに対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの特性図
ルコールに対する抵抗比Ｒｏ／Ｒｓの特性図
【図８】本発明の煙センサのＩＳ０火災試験のクラスＴ
Ｆ１〜ＴＦ６に対する検出結果の説明図
Ｆ１〜ＴＦ６に対する検出結果の説明図
【図９】従来の散乱光式煙感知器のＩＳ０火災試験のク
ラスＴＦ１〜ＴＦ６に対する検出結果の説明図
ラスＴＦ１〜ＴＦ６に対する検出結果の説明図
【図１０】水蒸気に対する本発明の煙センサと従来の散
乱光式煙感知器の検出結果の説明図
乱光式煙感知器の検出結果の説明図
【図１１】アルコールに対する本発明の煙センサの検出
結果の説明図
結果の説明図
【図１２】図１の煙判定回路による火災判定の説明図
【図１３】半導体煙検出素子に熱検出素子を組み合わせ
た煙熱複合センサのブロック図
た煙熱複合センサのブロック図
【図１４】図１３の熱検出素子の回路図
【図１５】図１３の煙熱複合センサと従来の散乱光式煙
感知器のＩＳ０火災試験のクラスＴＦ１〜ＴＦ６におけ
る検出性能の説明図
感知器のＩＳ０火災試験のクラスＴＦ１〜ＴＦ６におけ
る検出性能の説明図
【図１６】半導体煙検出素子に熱検出素子を組み合わせ
た煙熱複合センサの他の実施形態のブロック図
た煙熱複合センサの他の実施形態のブロック図
【図１７】煙判定回路で温度補償を行う図１の半導体煙
検出素子の温度補償の他の実施形態の回路図
検出素子の温度補償の他の実施形態の回路図
１：半導体煙検出素子 ２：煙判定回路 ３：定電圧回路 ４：発報出力回路 ５：素子本体 ６：感応体 ７：温度補償回路 ８：ヒータコイル ９：ヒータ電流調整抵抗 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ：端子 １１：ベース １２：ピン １３：カバー １９，２０：金属酸化物半導体 １５，１６：電極 １７，１８：リード線 ２１，２２：電極 ２３，２４：リード ２５：ヒータ ２６，２７：ヒータリード ２８：絶縁性基板 ３０：熱検出素子 ３１：熱判定回路 ３２：サーミスタ ３５：加算回路 ３６：火災判定回路 ３８：比較器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月２５日（１９９９．１１．
２５）
２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
Claims (14)
- 【請求項１】所定温度に加熱された金属酸化物半導体に
火災による煙が接触した際の抵抗値の変化に応じた検出
信号を出力する半導体煙検出素子を備えたことを特徴と
する煙センサ。 - 【請求項２】請求項１記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子の検出信号から煙濃度を判断して火災を
判定する煙判定部とを備えたことを特徴とする煙セン
サ。 - 【請求項３】請求項１記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子は、火災の煙に対する検出感度の選択性
が高くなるように、前記金属酸化物半導体の加熱温度及
び直列接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値を設定
したことを特徴とする煙センサ。 - 【請求項４】請求項１記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子は、燻焼火災時の煙に対する検出感度の
選択性が高くなるように、前記金属酸化物半導体の加熱
温度及び直列接続した検出レンジを決める抵抗の抵抗値
を設定したことを特徴とする煙センサ。 - 【請求項５】請求項１記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子は、煙濃度０［％／ｍ］の時の抵抗値を
Ｒｏ、煙接触時の抵抗値をＲｓとした場合、煙濃度３
［％／ｍ］乃至１５［％／ｍ］の範囲で抵抗比Ｒｏ／Ｒ
ｓが１０乃至１００程度の範囲で変化するように、前記
金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出レン
ジを決める抵抗の抵抗値を設定したことを特徴とする煙
センサ。 - 【請求項６】請求項１記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子は、煙濃度３［％／ｍ］乃至１５［％／
ｍ］の範囲で、水素に対する検出感度の選択性が高く、
ＣＯガス、アルコール、水蒸気等の水素以外に対する検
出感度の選択性が低くなるように、前記金属酸化物半導
体の加熱温度及び直列接続した検出レンジを決める抵抗
の抵抗値を設定したことを特徴とする煙センサ。 - 【請求項７】請求項６記載の煙センサに於いて、前記半
導体煙検出素子は、煙濃度１０［％／ｍ］付近より低い
煙濃度で水素のみに検出感度の選択性をもつように、前
記金属酸化物半導体の加熱温度及び直列接続した検出レ
ンジを決める抵抗の抵抗値を設定したことを特徴とする
煙センサ。 - 【請求項８】請求項２記載の煙センサに於いて、前記煙
判定部は、前記半導体煙検出素子の煙濃度０［％／ｍ］
の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲｓとした場
合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓが所定の煙濃度
に対応した所定閾値を越えた時に火災と判定することを
特徴とする煙センサ。 - 【請求項９】請求項２記載の煙センサに於いて、前記煙
判定部は、前記半導体煙検出素子の煙濃度０［％／ｍ］
の時の抵抗値をＲｏ、煙接触時の抵抗値をＲｓとした場
合、抵抗比Ｒｏ／Ｒｓまたは抵抗値Ｒｓの単位時間当り
の変化率が所定の閾値を越えた時に火災と判定すること
を特徴とする煙センサ。 - 【請求項１０】請求項１記載の煙センサに於いて、前記
金属酸化物半導体の温度補償を行う温度補償回路を備え
たことを特徴とする煙センサ。 - 【請求項１１】所定温度に加熱された金属酸化物半導体
に火災による煙が接触した際の抵抗値の変化に応じた検
出信号を出力する半導体煙検出素子と、火災による熱の
変化に応じた検出信号を出力する熱検出素子を設けたこ
とを特徴とする熱複合煙センサ。 - 【請求項１２】請求項１１記載の煙熱複合センサに於い
て、前記半導体煙検出素子の検出信号から煙濃度を判断
して火災を判断する煙判定部と、前記熱検出素子の検出
信号に基づいて火災を判定する熱判定部とを設けたこと
を特徴とする煙熱複合センサ。 - 【請求項１３】請求項１２記載の煙熱複合センサに於い
て、前記煙判定部又は熱判定部のいずれか一方による火
災判定出力が得られた時に火災検出信号を送出すること
を特徴とする煙熱複合センサ。 - 【請求項１４】請求項１１記載の煙熱複合センサに於い
て、前記半導体煙検出素子の検出信号と前記熱検出素子
の検出信号を加算し出力する加算部と、前記加算部から
出力される加算信号が所定の閾値を越えた時、または加
算信号の単位時間当りの変化率が所定の閾値を越えた時
に火災と判定する火災判定部とを設けたことを特徴とす
る煙熱複合センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32802699A JP4394224B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-11-18 | 煙センサ及び煙熱複合センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32796598 | 1998-11-18 | ||
| JP10-327965 | 1998-11-18 | ||
| JP32802699A JP4394224B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-11-18 | 煙センサ及び煙熱複合センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215361A true JP2000215361A (ja) | 2000-08-04 |
| JP4394224B2 JP4394224B2 (ja) | 2010-01-06 |
Family
ID=26572718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32802699A Expired - Fee Related JP4394224B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-11-18 | 煙センサ及び煙熱複合センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4394224B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012169802A2 (ko) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | 한국전자통신연구원 | 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 |
| JP2014112049A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Fuso Co Ltd | リークディテクタ及びフロンガスの漏れ量測定方法 |
| US9092959B2 (en) | 2011-06-08 | 2015-07-28 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Composite temperature and smoke alarm device and equipped smoke sensor therein |
| CN113299032A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-24 | 浙江佑安高科消防系统有限公司 | 一种能实景模拟检测的线型光束感烟探测器 |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32802699A patent/JP4394224B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012169802A2 (ko) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | 한국전자통신연구원 | 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 |
| WO2012169802A3 (ko) * | 2011-06-08 | 2013-03-07 | 한국전자통신연구원 | 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 |
| US9092959B2 (en) | 2011-06-08 | 2015-07-28 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Composite temperature and smoke alarm device and equipped smoke sensor therein |
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| CN113299032A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-24 | 浙江佑安高科消防系统有限公司 | 一种能实景模拟检测的线型光束感烟探测器 |
| CN113299032B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-04-22 | 浙江佑安高科消防系统有限公司 | 一种能实景模拟检测的线型光束感烟探测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4394224B2 (ja) | 2010-01-06 |
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