JP2012155379A

JP2012155379A - 火災警報器

Info

Publication number: JP2012155379A
Application number: JP2011011596A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Koshiyama; 伸一越山; Mikio Komatsu; 幹生小松; Tomohiro Yoshitsuru; 智博吉鶴; Koji Sakamoto; 浩司阪本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-01-24
Also published as: JP5620832B2

Abstract

【課題】警報音の鳴動の前後における発光素子の光出力変動を抑制する。
【解決手段】補正部36(の制御回路)は、スピーカ４から警報音が鳴動されているとき、周囲温度T〔℃〕において光出力を常温時の光出力に一致させるために必要な駆動電流を求め、当該駆動電流を流すように駆動部35(駆動回路)のオンデューティ比を調整する。その結果、スピーカ４から警報音が鳴動される前後においても、発光素子１の光出力をほぼ一定に保つことができる。すなわち、スピーカ４から警報音が鳴動される前後で補正部36が相互に異なる補正を選択して行うので、警報音鳴動前後の発光素子１の光出力変動を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火災警報器に関し、特に火災に伴って発生する煙を検出することで火災を感知する火災警報器に関する。

従来の火災警報器として、火災に伴って発生する煙を検出することで火災を感知する、いわゆる煙式の火災警報器がある。かかる煙式の火災警報器は、発光素子が発する光を監視空間に照射し、当該監視空間に存在する煙(微粒子)で散乱した光を受光素子で受光し、その受光レベルがしきい値を超えたときにスピーカから警報音を鳴動する。

ここで、発光素子としては一般に発光ダイオードが用いられる。発光ダイオードは、駆動電流が一定であるとすると温度が高くなるにつれて光出力が減少するという温度特性を有している(図５参照)。そのために従来は、温度変動による発光素子(発光ダイオード)の光出力変動を抑制するため、温度変動に併せて駆動電流を調整する温度補償回路が設けられている(例えば、特許文献１参照)。

また、近年では住宅用火災警報器の設置が義務化されたことに伴い、従来よりも小型且つ安価な火災警報器の提供が望まれている。小型化及びコストダウンを図った火災警報器として、特許文献２に記載されているように、機能が異なる複数種類の回路が１つの集積回路で構成された火災警報器も提供されている。

特開平９−２２３２８１号公報特開２００２−３５８５８２号公報

ところで、一旦火災が感知されてスピーカから警報音が鳴動されると、スピーカへの出力信号(警報音を鳴動させるための音響信号)を増幅する増幅器から熱が放出される。そして、小型化された火災警報器内では、温度補償回路の温度検出素子と増幅器が近くに配置される可能性が高いので、増幅器から放出される熱の影響によって温度検出素子の検出温度が発光素子の周囲温度よりも高い温度を検出してしまうことがある。そうすると、温度補償回路の温度補償作用によって発光素子の駆動電流が過剰に増加されてしまう虞があった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、警報音の鳴動の前後における発光素子の光出力変動を抑制することを目的とする。

本発明の火災警報器は、発光素子から照射される光の反射光を受光素子で受光して火災を感知する火災感知部と、当該火災感知部の火災感知時に警報用の音響信号を出力する音響信号部と、前記音響信号を増幅してスピーカに出力する増幅部と、周囲温度に応じて前記発光素子の駆動電流を補正する補正部とを備え、当該補正部は、前記スピーカから警報音が鳴動される前後で相互に異なる補正を行うことを特徴とする。

この火災警報器において、少なくとも前記補正部と前記増幅部が一つの集積回路として構成されることが好ましい。

本発明の火災警報器は、警報音の鳴動の前後における発光素子の光出力変動を抑制することができるという効果がある。

本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。同上を示し、(ａ)は側面図、(ｂ)は分解斜視図である。同上における感知ブロックの一部省略した分解斜視図である。同上における感知ブロックのプリント配線板を示す平面図である。発光素子である発光ダイオードの光出力の温度特性を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して本実施形態の火災警報器を詳細に説明する。

本実施形態の火災警報器は、図１に示すように発光素子１、受光素子２、集積回路部３、スピーカ４、フィルタ回路５、電源回路６などを備えている。発光素子１は、図３に示すように樹脂モールド型の赤外発光ダイオードからなり、後述する検出空間に光(赤外光)を照射する。受光素子２は、図３に示すようにホトダイオードなどの光電変換素子からなり、検出空間に存在する煙粒子で反射(散乱)された光(散乱孔)を受光して電気信号に変換する。ただし、発光素子１と受光素子２は、互いの光軸が検出空間の中心付近で交差するように配置されている(図３参照)。電源回路６は、電池を電源として発光素子１や集積回路部３などに動作電源Vccを供給している。

集積回路部３は、前処理部30、信号処理部31、音響生成部32、音響変換部33、増幅部34、駆動部35、補正部36などの電子回路が一つの集積回路に集積されて構成されている。前処理部30は、受光素子２の出力信号(受光量に比例した電流信号)を電圧信号に変換し且つ増幅する処理を行う。信号処理部31は、前処理部30で前処理された電圧信号(検出信号)の電圧(信号レベル)を所定のしきい値と比較し、検出信号の信号レベルがしきい値を超えたときに火災が発生したと判定して音響生成部32に火災感知信号を出力する。すなわち、本実施形態では前処理部30と信号処理部31が火災感知部に相当する。

音響生成部32は、信号処理部31から火災感知信号を受け取ると、内蔵メモリに格納されている警報音(ブザー音又は音声メッセージあるいはブザー音と音声メッセージの両方)の音響データを読み出して音響変換部33へ出力する。音響変換部33は、音響生成部32から受け取った音響データをアナログの音響信号に変換し、集積回路部３に外付けされているフィルタ回路５に出力する。フィルタ回路５は、集積回路部３の音響変換部33から出力される音響信号の周波数特性を調整し、調整後の音響信号を集積回路部３の増幅部34へ出力する。すなわち、本実施形態では音響生成部32と音響変換部33とフィルタ回路５が音響信号部に相当する。

増幅部34はフィルタ回路５から出力される音響信号を増幅し、増幅した音響信号をスピーカ４に出力することによってスピーカ４から警報音を鳴動させる。

駆動部35は、図示しないスイッチング素子(例えば、バイポーラトランジスタ)と、当該スイッチング素子をオン・オフ駆動する駆動回路(図示せず)とを具備している。スイッチング素子と発光素子１の直列回路に電源回路６の動作電源Ｖccが印加されており、駆動回路がスイッチング素子をオンしている間だけ発光素子１に電流(駆動電流)が流れる。ここで、駆動回路がスイッチング素子をオンする期間(オンデューティ比)を調整することにより、発光素子１の駆動電流(単位時間当たりの電流量。以下同じ。)を増減することができる。ただし、駆動回路が発光素子１の印加電圧を変化させることで駆動電流を調整しても構わない。

補正部36は、図示しない温度検出素子(例えば、サーミスタ)と、温度検出素子の検出温度に応じて駆動部35を制御する制御回路(図示せず)とを具備している。サーミスタからなる温度検出素子は周囲温度(検出温度)に比例して抵抗値が変化する。そして、制御回路は温度検出素子の両端電圧(検出電圧)を一定のサンプリング周期で計測し、計測した検出電圧(検出温度)に対応した駆動電流(単位時間当たりの電流量)を流すように駆動部35の駆動回路を制御(オンデューティ制御)する。なお、駆動回路の具体的な制御方法については後述する。

次に、本実施形態の火災警報器の構造を説明する。本実施形態の火災警報器は、図２に示すように感知ブロック７、ボディ８、カバー９、取付ベース10、操作部材12、引き紐13などで構成されている。

感知ブロック７は、プリント配線板70、光学基台71、防虫カバー72、保護カバー73などで構成されている。プリント配線板70は、発光素子１、受光素子２、押釦スイッチ14、コネクタ15などが表面(図２(ｂ)における上面)に実装され、裏面(図２(ｂ)における下面)に集積回路部３、フィルタ回路５、電源回路６などが実装されている(図４参照)。光学基台71は合成樹脂成形体からなり、円形の底板710にラビリンス壁711、収容部712，713、遮光壁714などが立設され、一方の収容部712に発光素子１を収容し、他方の収容部713に受光素子２を収容する。なお、ラビリンス壁711並びに遮光壁714に囲まれた空間が検出空間となる。

光学基台71におけるラビリンス壁711並びに遮光壁714の周囲が防虫カバー72で覆われる。この防虫カバー72は有底円筒形の合成樹脂成形体からなり、その周壁には煙粒子の粒子径よりも大きく且つ蚊やハエなどの虫や埃よりも小さい寸法の網目を有した網部720が形成されている。すなわち、防虫カバー72の網部720は、煙粒子が検出空間に進入することを邪魔せずに虫や埃などの異物が検出空間に進入することを阻止している。保護カバー73は有底円筒形の合成樹脂成形体からなり、その内側に光学基台71の底板710以外の部分と防虫カバー72とスピーカ４を収納するようにして光学基台71に被着される。保護カバー73の底面にはスピーカ４から鳴動される音を通すために多数の通孔74が同心円上に並設されている。また保護カバー73の側面には複数のスリット75が設けられ、これらのスリット75を通して感知ブロック７の検出空間に外気が導入される。

ボディ８は略円板状の合成樹脂成形体からなり、電池が収納される略半円筒形の電池収納部80が表面(図２(ｂ)における上面)側に突設され、取付ベース10に取り付けるための取付部81が裏面(図２(ｂ)における下面)側に突設されている。

カバー９は、円筒形の周壁90と、周壁90の一端側(図２(ｂ)における上側)に設けられた略半球面状の主部91とが合成樹脂成形体として一体に形成されてなる。主部91は、その中央に円形の挿通孔92が形成されるとともに、挿通孔92の近傍には挿通孔92よりも小径の丸孔93が形成されている。そして、ボディ８とカバー９とが感知ブロック７を内部に収納した状態で組立ねじ11によって結合されることにより、火災警報器の筐体が組み立てられる。なお、感知ブロック７の保護カバー73はカバー９の挿通孔92に挿通されて外部に露出する。

また、カバー９には操作部材12が取り付けられる。操作部材12は、プリント配線板70の表面に実装されている押釦スイッチ14を押操作するためのものである。そして、この押釦スイッチ14が押操作されることにより、警報音を停止させるための操作入力が信号処理部31に入力される。操作部材12は、図２(ｂ)に示すように矩形平板状の主片120と、主片120の表面側に突設された略円柱形状の押釦部121と、主片120の一端部から下方に突出する連結片122と、連結片122の根元部分から両側に突設された一対の軸部123とを有する合成樹脂成形体からなる。

カバー９の主部91における丸孔93の背面側には、操作部材12の軸部123を回動自在に軸支する軸受け(図示せず)が設けられている。そして、操作部材12は、押釦部121が丸孔93内に収まるように軸部123が軸受けに軸支されてカバー９に取り付けられる。また、連結片122の先端に引き紐13が連結されている。而して、押釦部121が前方から押操作されるか、あるいは引き紐13が側方に引かれると、操作部材12が軸部123を支点に回動され、プリント配線板70に実装されている押釦スイッチ14が押釦部121で押操作される。

取付ベース10は、円板状の合成樹脂成形体からなる。取付ベース10の周縁部には、ボディ８の複数の取付部81と係脱自在に係合する複数(図示例では４つ)の係合部100が設けられている。また、取付ベース10には、天井又は壁に取り付けるための取付ねじ(木ねじ)が挿通される２つの取付孔101，102が形成されている。そして、これらの取付孔101，102に各別に挿通された取付ねじ(図示せず)により、取付ベース10が天井又は壁にねじ止めされる。

而して、壁(あるいは天井)に取り付けられた取付ベース10の前面側に筐体が被せられ、この筐体が時計回りに回動されると、取付ベース10の係合部100にボディ８の取付部81が係合し、取付ベース10と筐体が結合されて火災警報器が壁(あるいは天井)に設置される。

最後に、本発明の要旨である補正部36の補正処理(温度補償処理)について説明する。既に説明したように発光素子１である発光ダイオードは、温度(周囲温度)が上昇するにつれて光出力が減少するという温度特性を有している。つまり、火災警報器が設置されている場所(室内)の雰囲気温度(室温)が常温よりも高く又は低くなると発光素子１の周囲温度も上昇又は下降して光出力が増減する。図５に示した温度特性によれば、例えば、常温(25℃)における発光ダイオードの光出力に対して、常温よりも高い温度(例えば、40℃)における光出力が約10％程度減少する。

そこで補正部36では、周囲温度(温度検出素子の検出温度)が常温よりも高くなれば駆動電流を増加し、周囲温度が常温よりも低くなれば駆動電流を減少させるように駆動部35を制御して発光素子１の光出力を常温時の光出力に略一致させている。すなわち、補正部36の制御回路は、下記の式１により周囲温度T〔℃〕において光出力を常温時の光出力に一致させるために必要な駆動電流I1を求め、当該駆動電流I1を流すように駆動部35(駆動回路)のオンデューティ比を調整する。

I1=I0+k×(T-25) …(式１)
ただし、Ｉ0は常温における駆動電流、Tは周囲温度(温度検出素子の検出温度)、kは補正係数、I1は周囲温度Tにおける駆動電流である。

上述のように補正部36が温度検出素子の検出温度に応じて駆動電流を補正することにより、発光素子１の光出力をほぼ一定に保つことができる。

ところで、図４に示すように発光素子１と温度検出素子(集積回路部３)とはプリント配線板70上で離れた位置に実装されている。したがって、集積回路部３の発熱量が相対的に少ないとき、具体的には、スピーカ４から警報音が鳴動されていない(増幅部34が増幅動作を行っていない)ときには、発光素子１の周囲温度と温度検出素子の検出温度が一致していると考えて差し支えない。しかしながら、集積回路部３の発熱量が相対的に多いとき、具体的には、スピーカ４から警報音が鳴動されている(増幅部34が増幅動作を行っている)ときには、発光素子１の周囲温度と温度検出素子の検出温度の誤差が大きくなる。故に、スピーカ４から警報音が鳴動されているときは温度検出素子の検出温度が発光素子１の実際の周囲温度よりも高い値となるので、上記式１から求められる駆動電流I1に補正されると駆動電流I1が大きくなりすぎて光出力を一定に保つことができない。

そこで本実施形態における補正部36(の制御回路)は、スピーカ４から警報音が鳴動されているとき、式１ではなく、式１に補正係数α(0＜α＜1)を掛けた下記の式２によって周囲温度Tにおける駆動電流I1を求めている。

I1={I0+k×(T-25)}×α …(式２)
そして、補正部36(の制御回路)は、スピーカ４から警報音が鳴動されているとき、上記式２により周囲温度T〔℃〕において光出力を常温時の光出力に一致させるために必要な駆動電流I1を求め、当該駆動電流I1を流すように駆動部35(駆動回路)のオンデューティ比を調整する。その結果、スピーカ４から警報音が鳴動される前後においても、発光素子１の光出力をほぼ一定に保つことができる。

上述のように本実施形態では、スピーカ４から警報音が鳴動される前後で補正部36が相互に異なる補正(式１から駆動電流I1を求める補正と式２から駆動電流I1を求める補正)を選択して行うので、警報音鳴動前後の発光素子１の光出力変動を抑制することができる。特に、本実施形態のように温度検出素子を具備する補正部36と、発熱量の大きい増幅部34とが一つの集積回路(集積回路部３）として構成される場合に光出力変動の抑制効果が高くなる。ただし、必ずしも補正部36と増幅部34が一つの集積回路として構成されている必要は無く、補正部36が発光素子１よりも増幅部34に近い位置に配置されていれば、スピーカ４から警報音が鳴動される前後で光出力変動の抑制効果が期待できる。

１発光素子
２受光素子
４スピーカ
５フィルタ回路(音響信号部)
30 前処理部(火災感知部)
31 信号処理部(火災感知部)
32 音響生成部(音響信号部)
33 音響変換部（音響信号部）
34 増幅部
35 駆動部
36 補正部

Claims

発光素子から照射される光の反射光を受光素子で受光して火災を感知する火災感知部と、当該火災感知部の火災感知時に警報用の音響信号を出力する音響信号部と、前記音響信号を増幅してスピーカに出力する増幅部と、周囲温度に応じて前記発光素子の駆動電流を補正する補正部とを備え、当該補正部は、前記スピーカから警報音が鳴動される前後で相互に異なる補正を行うことを特徴とする火災警報器。
少なくとも前記補正部と前記増幅部が一つの集積回路として構成されることを特徴とする請求項１記載の火災警報器。