JP2005284764A - 火災感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池が不要で、一種類のセンサで熱と煙の両方を検出できるようにする。
【解決手段】 感知器本体１内に熱蛍光体２を密嵌して設けるとともに、感知器本体１の熱蛍光体２内部の空間を仕切板３により上下２室に画成し、上室１０内には、熱蛍光体２に対向させて第１の受光手段４ａ，４ｂと光発電手段５ａ，５ｂを周方向に位置をずらせて配置し、下室２０には外部より熱と煙を導入する熱・煙導入孔６を形成するとともに、その内部に、熱蛍光体２に対向させて第２の受光手段７ａ，７ｂを配置し、さらに熱蛍光体２の発光時に光発電手段から電力が供給されて動作し、第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂの各受光量に基づいて火災を判定する制御部３０を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱を受けて発光する熱蛍光体を用いて熱と煙を検出して火災を感知する火災感知器に関する。

従来より火災感知器として、サーミスタ等の感熱素子からなる電気的熱感知センサを用いて火災を感知するようにした熱式火災感知器が知られている。また、従来より火災感知器として、この熱感知センサと、発光部および受光部からなる光学式の煙感知センサとを、単一の感知器本体内に組み込んで、それぞれのセンサにより熱と煙を検出して火災を感知するようにした熱煙複合型火災感知器が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００１−２６６２６５号公報

このように、従来の火災感知器の一種である熱煙複合型火災感知器は、サーミスタからなる電気的熱感知センサと光学式煙感知センサの二種類のセンサを用いて火災を感知しているため、構成が複雑であった。また、従来の熱式火災感知器または熱煙複合型火災感知器は、火災監視用としての電力供給のための電池が必要であった。また、火災の発生がなく、動作する機会がなくとも、定期的に電池交換が必要であった。

本発明の技術的課題は、電池が不要で、一種類のセンサで熱または熱と煙の両方を検出できるようにすることにある。

本発明に係る火災感知器は、感知器本体と、所定温度に加熱されると発光する熱蛍光体と、を備えるものである。
また、熱蛍光体の発光を受けて発電する光発電手段と、光発電手段から電力が供給されて動作し、火災を判定する制御部と、を備えるものである。
本発明に係る火災感知器は、感知器本体と、感知器本体内に密嵌され、上部が円筒部に、下部がこの円筒部から垂下する脚部に、それぞれ形成され、所定温度に加熱されると発光する熱蛍光体と、熱蛍光体の脚部が貫通する切欠部を有し、感知器本体内を上下２室に画成する仕切板と、仕切板で区切られた上室内で熱蛍光体に対向して配置された第１の受光手段と、上室内で熱蛍光体に対向しかつ第１の受光手段とは周方向に位置をずらせて配置された光発電手段と、仕切板で区切られた下室に設けられて外部より熱と煙を導入する熱・煙導入孔と、下室内で熱蛍光体の脚部に対向して配置された第２の受光手段と、熱蛍光体の発光時に光発電手段から電力が供給されて動作し、第１と第２の受光手段の各受光量に基づいて火災を判定する制御部と、を備えるものである。
また、熱蛍光体として通常時の温度域（６５℃以下）では発光しない物質を使用してなるものである。
また、制御部が、第１と第２の受光手段の各受光量に基づく出力電圧を比較し、電圧差が所定値を超えていれば煙も発生（火災）と判定し、火災警報を発して、光発電手段から電力の供給を受けるアラームを鳴動させるものである。
また、制御部が、第１と第２の受光手段の各受光量に基づく出力電圧を比較し、電圧差が所定値を超えておらず、この状態が所定時間継続していれば、異常であると判定し、光発電手段から電力の供給を受けるＬＥＤを点灯させるものである。

熱蛍光（熱ルミネッセンス）とは、温度の上昇エネルギにて光を発する現象をいう。絶縁物や半導体の大部分はこのような性質をもっており、材料の入手が容易でかつ材料費も安い。
また、熱蛍光の光発生温度は、材料により選択できるので、様々な温度感度の感知器が製作可能である。したがって、熱蛍光の材料として、通常時の温度域（例えば６５℃以下）では発光せず、その光発生温度が火災発生している可能性が高い温度（例えば６５℃以上）で発光する物質を使用し、その発光をとらえることにより、誤動作を防ぎ、火災発生時の熱を確実に検出することができ、火災と判断して火災警報を行うことができる。また、前記高い温度（例えば６５℃以上）になると、熱発光材料内の自由電子がすぐ飛び出して発光するため、従来のバイメタルやサーミスタを利用した熱感知器と比べ、より高感度の熱感知器が得られる。
また、熱蛍光体が光を発生している時間は、材料により異なるが２００秒位あるものもある。したがって、熱蛍光体が光を発生している間に煙があれば、熱蛍光体からの光が遮られて受光量が減衰するので、この受光量の減衰をとらえることで、煙も検出することができる。そして、熱と煙の両方を検出した場合に火災警報を行うことで、誤報をなくすことができる。
実際の火災においては、熱を検知した段階（発光時）では、感知器本体内に既に煙が充満していて、発光直後から煙の影響で受光量が小さくなることが考えられる。したがって、感知器本体内で熱蛍光体の発光をとらえうるエリアを、煙が導入される下室と煙の影響を受けない上室とに区画して、それぞれの室内で熱蛍光体の発光をとらえ、比較することで、煙の有無を確実に検出することができる。
また、火災感知器内に熱蛍光体の発光を受けて発電する光発電手段を設置することで、熱蛍光体の発光時に効率良く電力を発生させることができる。そして、熱蛍光体の発光時に発生する電力を制御部やアラームや火災表示灯であるＬＥＤに供給することで、電池が不要となる。その際、熱蛍光体を上室側が円筒部、下室側が脚部からなる単一構成とすることで、上下室に対する発光タイミングのずれが発生せず、光発電手段からの電力供給のタイミングと制御部の動作開始のタイミングとを一致させることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る熱煙複合型火災感知器の構成を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４はその制御部の構成を示すブロック図、図５はその動作を示すフローチャートである。

本実施形態に係る火災感知器の一種である熱煙複合型火災感知器は、感知器の本体１の内部に、所定温度（例えば６５℃以上）に加熱されると発光する熱蛍光体２が密嵌されている。熱蛍光体２は、上部が円筒部２ａに形成され、下部が円筒部２ａから垂下する脚部２ｂ，２ｃに形成されている。熱蛍光体２の内方には、その脚部２ｂ，２ｃが貫通する切欠部３ａ，３ｂ（図３）を有し、感知器本体１の内部空間を上下２室１０，２０に画成する仕切板３が設けられている。仕切板３で区切られた上室１０内には、熱蛍光体２の円筒部２ａ内面に対向する第１の受光手段４ａ，４ｂが１８０°位置を異ならせて配置されている。また、上室１０内には、熱蛍光体２の円筒部２ａ内面に対向に対向しかつ第１の受光手段４ａ，４ｂとは周方向に９０°位置をずらせて光発電手段５ａ，５ｂが配置されている。

一方、仕切板３で区切られた下室２０の底面中央部には、外部より下室内へ熱と煙を導入するための熱・煙導入孔６が形成されているとともに、下室２０の内部に、熱蛍光体２の脚部２ｂ，２ｃに対向する第２の受光手段７ａ，７ｂが配置されている。なお、図示していないが、下室２０の底面における熱・煙導入孔６の周縁部には、外光を遮光して煙粒子を導入する多数のラビリンス状遮光フィンが設けられている。

また、上室１０の上方には、熱蛍光体２の発光時に光発電手段５ａ，５ｂから電力が供給されて動作し、第１の受光手段４ａ，４ｂと第２の受光手段７ａ，７ｂの各受光量に基づいて火災を判定する制御部３０が配置されている。なお、ここでは第１の受光手段４ａ，４ｂ及び第２の受光手段７ａ，７ｂとして、光発電手段５ａ，５ｂと同様の素子が用いられており、これによって各受光手段の出力が大きくなり、アンプが不要となっている。

また、感知器本体１の下面には、熱蛍光体２の発光時に光発電手段５ａ，５ｂから電力が供給されるアラーム（圧電ブザー）８と、同じく熱蛍光体２の発光時に光発電手段５ａ，５ｂから電力が供給されるＬＥＤ９が設置されている。アラーム（圧電ブザー）８は、熱検知時（熱蛍光体２の発光時）に、煙も検出された場合に鳴動し、ＬＥＤ９は、熱検知時（熱蛍光体２の発光時）に、所定時間煙が検出されない場合に点灯する。

制御部３０は、図４のように第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂの各受光量に基づく出力電圧を比較する比較器３１と、比較器３１の比較結果に基づいて電圧差が所定値を超えていれば煙も発生（火災）と判定して火災信号を出力するとともに、電圧差が所定値を超えておらず、この状態が所定時間継続していれば、煙は発生していない（火災でない）が異常であると判定して火災表示灯であるＬＥＤ９に対し点灯指令を出力して点灯させ注意を喚起する火災判定手段３２と、火災判定手段３２からの火災信号を受けて、アラーム（圧電ブザー）８に火災警報を発令して鳴動させる警報発令手段３３とから構成されている。

次に、本実施形態の熱煙複合型火災感知器の動作について図５に基づき図１乃至図４を参照しながら説明する。まず、室内で何らかの熱が発生して熱気が上昇し、天井面を流れて感知器本体１が加熱されると、この熱が感知器本体１の壁を通じて内部の熱蛍光体２に伝わる。熱蛍光体２はこの熱を感知し（ステップ１）、火災発生している可能性が高い温度（６５℃以上）になると発光する（ステップ２）。この光のエネルギは、光発電手段５ａ，５ｂで直接電気エネルギに変換され（ステップ３）、制御部３０、アラーム（圧電ブザー）８、及びＬＥＤ９の電力として供給され、制御部３０が動作を開始する。同時に第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂから各受光量に基づく出力電圧が制御部３０の比較器３１に出力される。

制御部３０では、第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂからの各受光量に基づく出力電圧を比較し（ステップ４）、電圧差が所定値を超えているか否かをみて（ステップ５）、電圧差が所定値を超えていれば、煙も発生（火災）と判定して（ステップ６）、火災信号を出力して火災警報を発令し（ステップ７）、アラーム（圧電ブザー）８を鳴動させ（ステップ８）、処理を終了する。

また、ステップ５にて第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂの出力電圧の電圧差が所定値を超えていないと判定されれば、所定時間経過したか否かをみて（ステップ９）、所定時間経過していなければステップ４に戻る。また、ステップ９にて１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂの出力電圧の電圧差が所定値を超えていない状態が所定時間継続していると判定されれば、煙は発生していない（火災でない）が、感知器の周囲は高熱が存在して、何かの異常であると判定してＬＥＤ９を点灯させ注意を喚起して、処理を終了する。

このように、本実施形態の熱煙複合型火災感知器においては、熱蛍光体２の材料として、通常時の温度域（例えば６５℃以下）では発光せず、その光発生温度が火災発生している可能性が高い温度（例えば６５℃以上）で発光する物質を使用し、その発光をとらえるようにしているので、誤動作を防止することができ、火災発生時の熱を確実に検出することができ、火災と判断して火災警報を行うことができる。また、前記高い温度（例えば６５℃以上）になると、熱発光材料内の自由電子がすぐ飛び出して発光するため、従来のバイメタルやサーミスタを利用した熱感知器と比べ、より高感度の熱感知器が得られる。

また、熱蛍光体２から発生した光の受光量から煙も検出することができるので、一種類のセンサで熱と煙の両方を検出することができる。さらに、熱と煙の両方を検出した場合に火災警報を行うようにしているので、誤報をなくすことができる。

また、感知器本体１内を煙が導入される下室２０と煙の影響を受けない上室１０とに仕切板３により区画して、それぞれの室内で熱蛍光体２の発光をとらえ、比較するようにしているので、煙の有無を確実に検出することができる。

また、煙の影響を受けない上室１０内に光発電手段５ａ，５ｂを設置しているので、熱蛍光体２の発光時に効率良く電力を発生させることができる。さらに、熱蛍光体２の発光時に発生する電力を制御部３０やアラーム８やＬＥＤ９に供給するようにしているので、電池が不要となる。

また、熱蛍光体２を上室１０側が円筒部２ａ、下室２０側が脚部２ｂ，２ｃからなる単一構成としているので、上下室１０，２０に対する発光タイミングのずれが発生せず、光発電手段５ａ，５ｂからの電力供給のタイミングと制御部３０の動作開始のタイミングとを一致させることができる。

また、熱蛍光体２の発光をとらえる第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂとして光発電手段５ａ，５ｂと同様の素子を用いているので、第１と第２の受光手段４ａ，４ｂ、７ａ，７ｂの出力が大きくなり、アンプが不要となる。

なお、前述の実施形態では熱煙複合型火災感知器で説明したが、これに限定されるものでなく、所定温度に加熱されることによって熱蛍光体が発光するので、熱式火災感知器の機能を有しており、単に感知機本体と熱蛍光体との構成からなる熱式火災感知器であってもよい。また、熱蛍光体が所定温度で発光するため、熱蛍光体が火災判断機能を有するとともに火災表示機能も有しているので、熱蛍光体の一部を感知器本体の表面に露出させて熱蛍光体の発光で火災表示灯の代わりとしてもよい。

また、感知器本体と、この感知器本体に組み込まれて所定温度に加熱されると発光する熱蛍光体と、この熱蛍光体の発光を受けて発電する光発電手段と、この光発電手段から電力が供給されて動作し、火災を判定する制御部とからなる火災感知器であってもよく、制御部が光発電手段からの電力の供給を受けて火災を判断して、火災受信機や表示器からの信号線が接続される別途設けられた火災移報用の出力端子間を短絡させるようにして火災信号を他の機器に送出させるようにしてもよい。

更に、前述の実施形態では、感知器本体内を２つの室に分け、それらの室に設けられたそれぞれの受光手段の受光量から煙の発生を確認して火災判定を行うようにしたが、２つの室に分けずに１つの室であってもよい。この場合、感知器本体内に設ける迷路構造（ラビリンス状遮光フィン）の配置の仕方によって煙がかなり発生していても受光素子が熱蛍光体の発光による煙散乱光が十分にとれるようにしてもよい（一般的な光電式煙感知器に用いられているラビリンス構造で十分である）。

また、熱蛍光体の発光があって、煙の検出がある場合に、アラームを鳴動し、熱蛍光体の発光があって、煙の検出がない場合に、ＬＥＤを点灯させるようにしたが、熱蛍光体の発光があって、煙の検出がある場合にもＬＥＤを火災表示灯として点灯させ、熱蛍光体の発光があって、煙の検出がない場合に、ＬＥＤを点滅点灯させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る熱煙複合型火災感知器の構成を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 本実施形態に係る熱煙複合型火災感知器の制御部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る熱煙複合型火災感知器の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 感知器本体
２ 熱蛍光体
２ａ 熱蛍光体円筒部
２ｂ，２ｃ 熱蛍光体脚部
３ 仕切板
３ａ，３ｂ 切欠部
４ａ，４ｂ 第１の受光手段
５ａ，５ｂ 光発電手段
６ 熱・煙導入孔
７ａ，７ｂ 第２の受光手段
８ アラーム
９ ＬＥＤ
１０ 上室
２０ 下室
３０ 制御部
３１ 比較器
３２ 火災判定手段
３３ 火災警報発令手段

Claims (6)

1. 感知器本体と、
   所定温度に加熱されると発光する熱蛍光体と、
   を備えることを特徴とする火災感知器。
2. 熱蛍光体の発光を受けて発電する光発電手段と、
   前記光発電手段から電力が供給されて動作し、火災を判定する制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
3. 感知器本体と、
   前記感知器本体内に密嵌され、上部が円筒部に、下部が該円筒部から垂下する脚部に、それぞれ形成され、所定温度に加熱されると発光する熱蛍光体と、
   前記熱蛍光体の脚部が貫通する切欠部を有し、前記感知器本体内を上下２室に画成する仕切板と、
   仕切板で区切られた上室内で前記熱蛍光体に対向して配置された第１の受光手段と、
   前記上室内で前記熱蛍光体に対向しかつ前記第１の受光手段とは周方向に位置をずらせて配置された光発電手段と、
   前記仕切板で区切られた下室に設けられて外部より熱と煙を導入する熱・煙導入孔と、
   前記下室内で前記熱蛍光体の脚部に対向して配置された第２の受光手段と、
   前記熱蛍光体の発光時に前記光発電手段から電力が供給されて動作し、前記第１と第２の受光手段の各受光量に基づいて火災を判定する制御部と、
   を備えることを特徴とする火災感知器。
4. 熱蛍光体として、通常時の温度域（６５℃以下）では発光しない物質を使用してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の火災感知器。
5. 制御部は、第１と第２の受光手段の各受光量に基づく出力電圧を比較し、電圧差が所定値を超えていれば煙も発生（火災）と判定し、火災警報を発して、前記光発電手段から電力の供給を受けるアラームを鳴動させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の火災感知器。
6. 制御部は、第１と第２の受光手段の各受光量に基づく出力電圧を比較し、電圧差が所定値を超えておらず、この状態が所定時間継続していれば、異常であると判定し、前記光発電手段から電力の供給を受けるＬＥＤを点灯させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の火災感知器。
   

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