JP2017167580A - Fire detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火災検知装置に関する。 The present invention relates to a fire detection device.
火災警報装置は、火災に起因して発生する煙や火災に起因して変化する熱(温度)などを検知し、判定閾値以上の煙濃度または温度になった場合に音声、ブザー音、ランプなどで警報する装置である。このような火災警報装置において、調理や喫煙等の火災以外の要因で発生する煙、熱などを検知して、火災を誤判定する問題があった。この誤判定を回避するため、煙、熱を検知する火災センサと、火災生成ガスを検知するガスセンサとを備えた火災警報装置が提案されている。 The fire alarm device detects smoke generated due to a fire or heat (temperature) that changes due to a fire. When the smoke concentration or temperature exceeds a judgment threshold, sound, buzzer sound, lamp, etc. This is an alarm device. In such a fire alarm device, there has been a problem of misjudging a fire by detecting smoke, heat, etc. generated by factors other than fire such as cooking and smoking. In order to avoid this erroneous determination, a fire alarm device including a fire sensor that detects smoke and heat and a gas sensor that detects a fire-generated gas has been proposed.
例えば、特許文献1には、火災により発生する煙や熱などの程度に応じて信号を出力する火災センサと、火災により生成する火災生成ガスの濃度に応じて信号を出力するガスセンサと、火災センサとガスセンサの信号出力により火災を判定する判定手段と、判定手段の結果により警報する警報手段から構成されている。
For example,
この特許文献1に記載された火災判定方法は、火災センサの信号出力を4つの閾値で分類し、更にガスセンサの信号出力も3つの閾値で分類し、こられの閾値で分類された組合せの結果により異常無し状態、ガス異常状態、火元確認必要状態、火災状態の4つに分類することで、誤動作を防止可能としている。
In the fire determination method described in
ところで、特許文献1のように、煙や熱を検知する火災センサは、火災により生成される火災生成ガスの濃度を検知するガスセンサを使用する場合より、火災状態の判定が遅れることが知られている。ガスセンサとしては、一般的に、一酸化炭素ガスを検知するガスセンサが使用されている。一酸化炭素ガス検知、煙検知、熱検知の順に火災状態の判定が遅れる。火災事故の多くは逃げ遅れによるものである。早期発見、早期脱出が事故から身を守る方法である。
By the way, it is known that the fire sensor that detects smoke and heat, as in
しかしながら、特許文献1に示す火災警報装置は、ガスセンサとして一酸化炭素ガスセンサを、火災センサとして熱センサを使用しているが、火災状態は熱センサだけで判定している。熱センサの信号出力が低くとも(温度が火災状態を判定する閾値より低い)、一酸化炭素ガスの濃度が高ければ、火元確認必要状態になるが、火災状態の判定には一酸化炭素ガスの濃度は無視される。逆に、一酸化炭素ガスセンサのみで火災状態を判定した場合は、誤動作となる場合がある。一酸化炭素ガスは、一酸化炭素中毒を起こす危険なガスであるため、一酸化炭素ガスセンサのみで判定する場合、一酸化炭素中毒防止の意味はあるが、一酸化炭素ガスセンサだけでは、火災状態を判定できない。
However, although the fire alarm device shown in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、早期に且つ誤動作なく火災状態を判定できる火災検知装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the fire detection apparatus which can determine a fire state early and without malfunctioning.
上記課題を解決するために、本発明に係る火災検知装置は、火災時に変化する少なくとも2種類のガスを検知する1つ以上のガスセンサと、前記ガスセンサを制御及び前記ガスセンサからの出力信号を処理する制御処理回路を有し、
前記制御処理回路は、前記少なくとも2種類のガスの濃度変化から火災と判定する判定手段を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a fire detection device according to the present invention includes at least one gas sensor that detects at least two types of gas that changes during a fire, controls the gas sensor, and processes an output signal from the gas sensor. A control processing circuit;
The control processing circuit includes determination means for determining a fire from the concentration change of the at least two kinds of gases.
上記構成により、煙や熱などを検知する火災センサを使用せず、火災により濃度が変化する2種類以上の火災時変化ガスの濃度のみで火災状態を判定するため、早期に火災を発見することが可能になる。更に2種類以上の火災時変化ガスの濃度で判定するため、誤動作を防止することができる。 With the above configuration, without using a fire sensor that detects smoke, heat, etc., to detect a fire condition early because the fire status is judged only by the concentration of two or more types of fire-changing gas whose concentration changes due to a fire. Is possible. Furthermore, since it determines with the density | concentration of two or more types of change gas at the time of a fire, malfunction can be prevented.
本火災検知装置の前記ガスセンサは、一酸化炭素ガスと二酸化炭素ガスを検知する1つ以上のガスセンサから成り、前記判定手段は、前記一酸化炭素ガスの濃度の上昇率と前記二酸化炭素ガスの濃度上昇率から火災と判定することを特徴とする。火災時は、一酸化炭素ガスと二酸化炭素ガスが発生するため、この2つのガスの濃度上昇を検知することで早期に且つ誤動作なく火災状態を判定できる。 The gas sensor of the present fire detection device includes one or more gas sensors that detect carbon monoxide gas and carbon dioxide gas, and the determination means includes an increase rate of the concentration of carbon monoxide gas and a concentration of the carbon dioxide gas. It is characterized by determining a fire from the rate of increase. In the event of a fire, carbon monoxide gas and carbon dioxide gas are generated. Therefore, it is possible to determine the fire state early and without malfunctioning by detecting the increase in the concentration of these two gases.
更に、前記判定手段は、前記一酸化炭素ガスの濃度上昇率と前記二酸化炭素ガスの濃度上昇率が略等しいときに火災と判定することを特徴とする。初期火災の一酸化炭素ガスと二酸化炭素ガスの濃度は、絶対値は異なるが、短時間では直線的に上昇するため、これら2つのガスの濃度上昇率が略等しいときは、誤動作なく火災状態と判定できる。 Furthermore, the determination means determines that a fire occurs when the concentration increase rate of the carbon monoxide gas and the concentration increase rate of the carbon dioxide gas are substantially equal. The concentrations of carbon monoxide gas and carbon dioxide gas in the initial fire are different in absolute value, but rise linearly in a short period of time. Can be judged.
前記ガスセンサは、二酸化炭素ガスを検知する熱伝導式のガスセンサを含むことを特徴とする。二酸化炭素ガス検知は、NDIR方式(Non Dispersive InfraRed、非分散型赤外線センサ)といわれる光学式のガスセンサが一般的であるが、熱伝導式を使用することで、小型化が可能になる。 The gas sensor includes a heat conduction type gas sensor that detects carbon dioxide gas. The carbon dioxide gas detection is generally an optical gas sensor called NDIR (Non Dispersive InfraRed, non-dispersive infrared sensor), but it is possible to reduce the size by using a heat conduction type.
前記制御処理回路は、少なくとも2つの異なる温度で前記ガスセンサの感熱素子を加熱する加熱手段と、前記温度に対応したガス濃度感度を記憶する記憶手段を有し、前記ガスセンサの出力信号と前記ガス濃度感度からガス濃度を算出するガス濃度算出手段を備えていることを特徴とする。一般的に熱伝導式ガスセンサは、ガス選択性がないが、本方式を用いることで二酸化炭素のガスに対して選択性を持たせることができる。 The control processing circuit has heating means for heating the thermosensitive element of the gas sensor at at least two different temperatures, and storage means for storing gas concentration sensitivity corresponding to the temperature, and the output signal of the gas sensor and the gas concentration A gas concentration calculating means for calculating the gas concentration from the sensitivity is provided. In general, a heat conduction type gas sensor does not have gas selectivity, but by using this method, it is possible to give selectivity to carbon dioxide gas.
本火災検知装置は、前記ガスセンサと、前記制御処理回路が、1つのパッケージに収められたことを特徴とする。ガスセンサの素子レベルでの取り扱いには、専門性が必要であるが、火災検知装置を1つのパッケージに収めることでモジュール化のニーズに対応する。 This fire detection device is characterized in that the gas sensor and the control processing circuit are housed in one package. Specialization is required to handle the gas sensor at the element level, but the fire detection device can be accommodated in a single package to meet the needs of modularization.
本発明によれば、早期に且つ誤動作なく火災状態を判定できる火災検知装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fire detection apparatus which can determine a fire state early and without malfunctioning can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
(第1の実施形態)
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置100の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置を示す概略構成図である。
(First embodiment)
First, with reference to FIG. 1, the structure of the
火災検知装置100は、図1に示されるように、第1のガスセンサ101と、第2のガスセンサ102と、制御処理回路103と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
第1のガスセンサ101は、火災により濃度が変化する第1の火災時変化ガスG1の濃度に応じた出力信号VO1を制御処理回路103に出力する。第1のガスセンサ101としては、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサ、NDIR方式ガスセンサ、電気化学式ガスセンサなどがある。第1の火災時変化ガスG1は、火災により濃度が変化するガスであり、火災により生成される一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、火災により濃度が減少する酸素などがある。
The
第2のガスセンサ102は、火災により濃度が変化する第2の火災時変化ガスG2の濃度に応じた出力信号VO2を制御処理回路103に出力する。第2のガスセンサ102としては、第1のガスセンサ101と同様に、接触燃焼式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、熱伝導式ガスセンサ、NDIR方式ガスセンサ、電気化学式ガスセンサなどがある。第2の火災時変化ガスG2は、第1の火災時変化ガスと同様に火災により濃度が変化するガスであり、火災により生成される一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、火災により濃度が減少する酸素などがあるが、第1の火災時変化ガスと異なるガスである。
The
制御処理回路103は、第1のガスセンサ101と第2のガスセンサ102からの火災時変化ガスの濃度に応じた出力信号(VO1,VO2)を入力し、この入力信号(VO1,VO2)を演算処理した結果を出力信号VO5として出力する。演算処理は、第1のガスセンサ101の出力信号VO1と第2のガスセンサ102の出力信号VO2の時間的関係から、火災状態と判定した電気信号、温度や湿度の影響などを補正した各ガスの濃度を表す電気信号などを出力信号VO5として出力する。火災検知装置100に、音声、ブザー音、ランプなどの警報手段(図示せず)を接続することで、火災警報装置とすることができる。
The
制御処理回路103は、第1のガスセンサ101及び第2のガスセンサ102を制御するための出力信号(VO3、VO4)を備える。制御は、低消費電力化のために第1のガスセンサ101及び第2のガスセンサ102の間欠駆動、及びヒータ付ガスセンサの場合はヒータ制御などを行う。
The
図2は、本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置を示す概略断面図である。火災検知装置200は、第1のガスセンサ101、第2のガスセンサ102、制御処理回路103、及びパッケージ202から構成される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the fire detection device according to the first embodiment of the present invention. The
第1の実施形態では、第1のガスセンサ101を、二酸化炭素を検知する熱伝導式ガスセンサとして、第2のガスセンサ102を、一酸化炭素を検知する接触燃焼式ガスセンサとして説明するが、半導体式ガスセンサ、NDIR方式ガスセンサ、電気化学式ガスセンサなどでも構わない。またガスについても、第1の火災時変化ガスG1は二酸化炭素ガスとして、第2の火災時変化ガスG2は一酸化炭素ガスとして説明するが、火災時に変化するガスであればよく、酸素などでも構わない。
In the first embodiment, the
第1のガスセンサ101及び第2のガスセンサ102の出力信号は、ボンディングワイヤー207と、パッケージ内部電極205と、パッケージ電極貫通孔204とを経由して、パッケージ電極203に接続される。制御処理回路103の出力信号は、金属バンプ206と、パッケージ内部電極205と、パッケージ電極貫通孔204とを経由して、パッケージ電極203に接続される。また、制御処理回路103のガスセンサ(101,102)への制御するための出力信号は、金属バンプ206と、パッケージ内部電極205と、ボンディングワイヤー207とを経由して接続される。パッケージ202は、通気孔201を有する。
Output signals of the
第1のガスセンサ101は、ガスセンサ基板210上に絶縁層208で覆われたマイクロヒータ211を置き、更に絶縁層214で覆われた感熱素子213を重ねた構成である。マイクロヒータ211の下部のガスセンサ基板210は、マイクロヒータ211の熱効率を高めるために空洞のキャビティー212になっている。ガスセンサ電極216は、感熱素子213から電気信号を取出せるように感熱素子213に接続され、ガスセンサ電極216の一部は、ボンディングワイヤー207と接続できるように、剥き出しになっている。
The
第2のガスセンサ102は、ガスセンサ基板210上に絶縁層208で覆われたマイクロヒータ211を置き、更に絶縁層214で覆われた感熱素子213を重ねた構成である。マイクロヒータ211の下部のガスセンサ基板210は、マイクロヒータ211の熱効率を高めるために空洞のキャビティー212になっている。ガスセンサ電極216は、感熱素子213から電気信号を取出せるように感熱素子213に接続され、ガスセンサ電極216の一部は、ボンディングワイヤー207と接続できるように、剥き出しになっている。第1のガスセンサ101と同様な構造であるが、絶縁層214上に更に触媒215が積層されている点が異なる。
The
第1のガスセンサ101と第2のガスセンサ102のガスセンサ基板210及び上層の絶縁層208で覆われたマイクロヒータ211のベース部分は、同一構造であるため、2つのガスセンサ(101、102)は、一体構造としている。
Since the base portion of the
制御処理回路103は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路)などの集積回路である。小型化のために制御処理回路103の上にガスセンサ(101、102)を配置する。
The
図3は、本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置の構成要素である制御処理回路を示す概略構成図である。制御処理回路103は、記憶手段301と、ガス濃度算出手段302と、加熱手段303と、判断手段304を有する。ガスセンサ(101、102)の出力信号(VO1、VO2)と記憶手段301の出力信号より、ガス濃度算出手段302でガス濃度を計算する。ガス濃度算出手段の出力信号は、判定手段304に入力されて火災状態を判定し、出力信号VO5より判定結果を出力する。加熱手段303は、熱伝導式ガスセンサと、接触燃焼式ガスセンサのセンサ内の感熱素子温度を加熱する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a control processing circuit which is a component of the fire detection device according to the first embodiment of the present invention. The
図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置200の材料について説明する。第1のガスセンサ101及び第2のガスセンサ102のガスセンサ基板210は、適度な機械的強度を有し、且つエッチング等の微細加工に適した材質であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミックス基板、石英基板、ガラス基板等が好適である。絶縁層(208、214)は、適度な機械的強度を有し、且つ公知の薄膜プロセスで容易に形成できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等が好適である。マイクロヒータ211は、工程中の熱処理に耐え得る耐熱性を有し、且つ適度な伝導性を有する比較的高融点の材質が好ましく、例えば、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、又はこれらの金属を2種類以上含む合金等が好適である。感熱素子213は、複合金属酸化物等の負の温度係数を有するサーミスタなどが好適である。あるいは一定の温度係数を持った白金(Pt)やニッケル(Ni)などの温度測温体でもよい。第2のガスセンサ102の触媒215は、白金(Pt),パラジウム(Pd)などの触媒金属をアルミナで担持した燃焼触媒が好適である。ボンディングワイヤー207は、Au、Al、Cuなど、抵抗の低い金属ワイヤが好適である。金属バンプ206は、適度な伝導性を有するし、且つASICの電極とパッケージの内部電極間が接続できればよく、例えば、金やハンダなどが一般的である。ガスセンサ電極216とパッケージ内部電極205とパッケージ電極貫通孔204とパッケージ電極203は、電気的接続が容易な材質、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)等が好適であり、必要に応じて積層してもよい。パッケージ202は、セラミック、樹脂、金属、又は通気孔201のある蓋の部分が金属で、その他本体がセラミックのように部分的に組み合わせてもよい。
With reference to FIG. 2, the material of the
次に熱伝導式ガスセンサの動作について説明する。第1のガスセンサ101は、二酸化炭素を検知する熱伝導式ガスセンサであり、二酸化炭素ガスと空気の熱伝導率の違いを利用して二酸化炭素ガスの濃度を検知する。表1に示されるように二酸化炭素ガスの熱伝導率0.0306W/mK(200℃時)は、空気の熱伝導率0.0386W/mK(200℃時)と異なり低いため、二酸化炭素ガスの濃度が上昇すると感熱素子214の温度も上昇する。感熱素子213が負の温度係数を持つNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタの場合は、サーミスタ抵抗値が低下し、これを電気信号として制御処理回路103へ入力し、濃度計算する。感熱素子213は、一般的には、負荷抵抗(図示せず)と直列接続され、負荷抵抗との接続点の電圧を電気信号とする。負荷抵抗は、ガスセンサ基板上に形成されても、制御処理回路103上に形成されてもよい。
第1のガスセンサ101の熱伝導式ガスセンサは、ガス選択性がないため、二酸化炭素ガスでなくとも空気と異なる熱伝導率のガスであれば感熱素子214の温度が変化するため、二酸化炭素ガスの検知精度が低下する可能性がある。特に影響を受けやすいガスは、水蒸気(湿度)である。水蒸気もガスセンサに影響を与えるため、ガスの一種として取り扱って説明する。
Since the heat-conducting gas sensor of the
二酸化炭素ガスと水蒸気を分離し、二酸化炭素ガスの濃度を精度よく検知するには、感熱素子214の加熱温度を、異なる2つ以上の温度で検知することで解決できる。ガスの熱伝導率は、ガス固有であるが、温度によっても変化する。表1に示すように、二酸化炭素ガスの熱伝導率は、200℃時0.0386W/mK、300℃時0.0399W/mKであるが、水蒸気は、200℃時0.0317W/mK、300℃時0.399W/mKである。従って、200℃時二酸化炭素ガス濃度感度at1と水蒸気濃度感度bt1、300℃時二酸化炭素ガス濃度感度at2と水蒸気濃度感度bt2を、予め求めて置くことで、式1、式2の連立方程式から二酸化炭素ガス濃度Xと水蒸気濃度Yを算出できる。
at1X+bt1Y=Vdt1 (式1)
at2X+bt2Y=Vdt2 (式2)
尚、Vdt1は、200℃時ガスセンサの信号出力、Vdt2は、300℃時ガスセンサの信号出力である。
Separating carbon dioxide gas and water vapor and detecting the concentration of carbon dioxide gas with high accuracy can be achieved by detecting the heating temperature of the
at1X + bt1Y = Vdt1 (Formula 1)
at2X + bt2Y = Vdt2 (Formula 2)
Vdt1 is a signal output of the gas sensor at 200 ° C., and Vdt2 is a signal output of the gas sensor at 300 ° C.
次に接触燃焼式ガスセンサの動作について説明する。第2のガスセンサ102は、一酸化炭素を検知する接触燃焼式ガスセンサであり、ガスの燃焼熱を利用して一酸化炭素ガスの濃度を検知する。ヒータ211で加熱した触媒215で一酸化炭素ガスが燃焼し、一酸化炭素ガスの濃度が上昇すると感熱素子213の温度も上昇する。感熱素子213が負の温度係数を持つNTCサーミスタの場合は、サーミスタ抵抗値が低下し、これを電気信号として制御処理回路103へ入力し、濃度計算する。感熱素子213は、第1のガスセンサ101と同様に、負荷抵抗(図示せず)と直列接続され、負荷抵抗との接続点の電圧を電気信号とする。負荷抵抗は、ガスセンサ基板上に形成されても、制御処理回路103上に形成されてもよい。
Next, the operation of the catalytic combustion type gas sensor will be described. The
図4は、建築物の火災により変化するガス濃度と時間の関係を示すグラフである。初期火災時の一酸化炭素ガス404と二酸化炭素ガス402の濃度は増加し、酸素403と窒素の濃度は減少する。本発明の第1の実施形態に係る火災検知装置100では、この初期火災時の一酸化炭素ガス404と二酸化炭素ガス402の濃度の増加を検知し、演算処理することで、火災状態と判定することができる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the gas concentration that changes due to a building fire and time. During the initial fire, the concentrations of
図1と図2を参照して、火災検知装置の動作を説明する。火災により第1の火災時変化ガスG1である二酸化炭素ガスと第2の火災時変化ガスG2である一酸化炭素ガスがパッケージ202の通気孔201を通して、第1のガスセンサ101である熱伝導式ガスセンサと第2のガスセンサ102である接触燃焼式ガスセンサに到達する。マイクロヒータ211は、制御処理回路103からの信号により高温に制御され、感熱素子214を加熱する。各ガスの濃度上昇に対応した第1のガスセンサ101と第2のガスセンサの信号出力(VO1、VO2)は、 制御処理回路103に入力され、濃度計算を行う。濃度計算は、温度センサ(図示せず)からの温度情報も考慮して計算する。温度センサは制御処理回路に搭載してもよい。濃度計算は、制御処理回路103で間欠的に計算され、二酸化炭素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度が、予め定めた濃度閾値以上で、且つ共に上昇した場合、火災状態と判定し、制御処理回路103の出力信号VO5を警報手段(図示せず)へ入力し、音声、ブザー音、ランプなどで警報する。ガスのみで火災状態を判定するため、早期に火災を発見することができ、更に2種類のガスの濃度から火災状態を判定するため、誤動作防止が可能となる。
With reference to FIGS. 1 and 2, the operation of the fire detection device will be described. The carbon dioxide gas that is the first fire change gas G1 and the carbon monoxide gas that is the second fire change gas G2 due to a fire pass through the
以下、本実施形態によって早期に且つ誤動作なく火災状態を判定できることを実施例1と比較例1によって具体的に示す。但し、本発明はこれらに限定されない。図5は、火災時に発生する煙及び熱(温度)による警報時間と一酸化炭素ガスによる警報時間の関係を示すグラフである。 Hereinafter, Example 1 and Comparative Example 1 specifically show that the present embodiment can determine a fire state early and without malfunction. However, the present invention is not limited to these. FIG. 5 is a graph showing the relationship between alarm time due to smoke and heat (temperature) generated during a fire and alarm time due to carbon monoxide gas.
実施例1では、上述した第1の実施形態に係る火災検知装置100を用いた。比較例1では、図6に示される火災警報装置600を用いた。図6は、比較例1に係る火災警報装置を示す概略構成図である。
まず、比較例1に係る火災警報装置600の構成について説明する。火災警報装置600は、図6に示されるように、火災により発生する熱(温度)に応じて信号を出力する火災センサ601と、火災により生成する一酸化炭素ガス濃度に応じて信号を出力するガスセンサ602と、火災センサとガスセンサの信号出力により火災を判定する判定手段603と、判定手段の結果により警報する警報手段604と、を有する。
In Example 1, the
First, the configuration of the
判断手段では、火災センサの信号出力に応じて、40℃、50℃、55℃、65℃の4つの閾値温度と、ガスセンサの信号出力に応じて、100ppm、200ppm、550ppmの3つの閾値一酸化炭素濃度との組合せで分類する。火災状態は、温度が65℃以上のとき、火災確認必要状態は、温度が40℃以上、一酸化炭素ガスの濃度が550ppm、又は温度が50℃以上、一酸化炭素ガスの濃度が200ppm以上、又は温度が55℃以上、一酸化炭素ガスの濃度が100ppm以上のとき、判定される。 In the judging means, four threshold temperatures of 40 ° C., 50 ° C., 55 ° C. and 65 ° C. are set according to the signal output of the fire sensor, and three threshold monoxides of 100 ppm, 200 ppm and 550 ppm are set according to the signal output of the gas sensor. Sort by combination with carbon concentration. The fire condition is when the temperature is 65 ° C. or higher, and the fire confirmation necessary condition is that the temperature is 40 ° C. or higher and the concentration of carbon monoxide gas is 550 ppm, or the temperature is 50 ° C. or higher and the concentration of carbon monoxide gas is 200 ppm or higher. Alternatively, it is determined when the temperature is 55 ° C. or higher and the concentration of carbon monoxide gas is 100 ppm or higher.
続いて、図5を参照して、実施例1の火災検知装置100、及び比較例1の火災警報装置600の火災状態判定又は警報時間を示す。 図5の横軸は、火災が発生してからの時間、縦軸は、火災発生により変化する煙の濃度、熱(温度)、一酸化炭素ガスの濃度を示す。
Next, with reference to FIG. 5, fire state determination or alarm time of the
曲線503は、火災により上昇する熱(温度)の変化であり、閾値504との交点Cの時間で火災状態と判定する。曲線502は、火災により発生する煙の濃度変化であり、閾値504との交点Bの時間で火災状態と判定する。曲線501は、火災により発生する一酸化炭素ガスの濃度変化であり、閾値504との交点Aの時間で火災状態と判定する。比較例1の場合、ガスセンサで一酸化炭素ガスの濃度変化も検知しているが、火災センサで熱(温度)のみで火災状態を判定するため、交点Cの時間になり、早期に火災を発見できない。仮に、ガスセンサとの組合せで判定したとしても、火災センサで温度変化を火災状態の判定として使用する限り、火災センサの判定時間に支配され、火災発見が遅れてしまう。
A
実施例1の場合、一酸化炭素ガスの濃度が300ppmのときの二酸化炭素ガスの濃度と、一酸化炭素ガスの濃度が500ppmときの二酸化炭素ガスの濃度を検知し、一酸化炭素ガスの濃度の上昇率と二酸化炭素ガスの濃度の上昇率が略等しいときに火災状態と判定する。 In the case of Example 1, the concentration of carbon dioxide gas when the concentration of carbon monoxide gas is 300 ppm and the concentration of carbon dioxide gas when the concentration of carbon monoxide gas is 500 ppm are detected. When the rate of increase is substantially equal to the rate of increase in the concentration of carbon dioxide gas, a fire condition is determined.
無煙火災時の実例を一例として説明すると、一酸化炭素ガスの濃度が300ppm時二酸化炭素ガスの濃度が1500ppmであり、一酸化炭素ガスの濃度が500ppm時二酸化炭素ガスの濃度が2400ppmであった。一酸化炭素ガスの濃度の上昇率は、500ppm/300ppmより約1.7である。一方、二酸化炭素ガスの濃度の上昇率は、(2400―400)ppm/(1500−400)ppmより約1.8であった。従って、これら2つのガスの濃度上昇率は、略等しい(1.7≒1.8)と判断でき、火災状態と判定できる。尚、二酸化炭素ガスの濃度は、空気中でも400ppm程度の濃度であるため、二酸化炭素ガスのオフセット分濃度として、400ppmを引いて、変化分の濃度で計算している。通常の空気中の一酸化炭素ガスの濃度の場合は、0,09ppmであるため、一酸化炭素ガスのオフセット分濃度を無視して一酸化炭素ガスの濃度の上昇率を求めても問題ない。 An example of a smokeless fire will be described as an example. When the concentration of carbon monoxide gas is 300 ppm, the concentration of carbon dioxide gas is 1500 ppm, and when the concentration of carbon monoxide gas is 500 ppm, the concentration of carbon dioxide gas is 2400 ppm. The increase rate of the concentration of carbon monoxide gas is about 1.7 from 500 ppm / 300 ppm. On the other hand, the rate of increase in the concentration of carbon dioxide gas was about 1.8 from (2400-400) ppm / (1500-400) ppm. Therefore, it can be determined that the concentration increase rates of these two gases are substantially equal (1.7≈1.8), and it can be determined that there is a fire condition. Since the concentration of carbon dioxide gas is about 400 ppm even in the air, 400 ppm is subtracted as the offset concentration of carbon dioxide gas, and the change is calculated. In the case of the normal concentration of carbon monoxide gas in the air, the concentration is 0.09 ppm. Therefore, there is no problem even if the increase rate of the concentration of carbon monoxide gas is obtained ignoring the offset concentration of carbon monoxide gas.
図5を参照して説明する。初期火災発生ときの一酸化炭素ガスの濃度の時間的変化を表す曲線501は、濃度の絶対値は異なるが、二酸化炭素ガスの濃度の時間的変化を表す曲線(図示せず)と概ね重なる。つまり上昇率で観測すれば、略等しい。閾値505は、一酸化炭素ガスの濃度では、300ppmを意味し、二酸化炭素ガスの濃度では、(1600−400)ppmを意味する。交点Dは、一酸化炭素ガスの濃度を表す曲線と一酸化炭素ガスの濃度の閾値との交点の意味と、二酸化炭素ガスの濃度を表す曲線と二酸化炭素ガスの濃度の閾値との交点の意味との両者の意味を持つ。閾値504は、一酸化炭素ガスの濃度では、500ppmを意味し、二酸化炭素ガスの濃度では、(2400−400)ppmを意味する。交点Aも、一酸化炭素ガスの濃度を表す曲線と一酸化炭素ガスの濃度の閾値との交点の意味と、二酸化炭素ガスの濃度を表す曲線と二酸化炭素ガスの濃度の閾値との交点の意味との両者の意味を持つ。実施例1は、比較例1に比べ13分早く火災状態を判定できる結果となった。つまり交点Cと交点Aの時間差は、13分あるため、早期に火災を発見でき、早期脱出が可能となる。更に、火災ときに変化する2種類のガスで火災状態を判定しているため、誤動作防止も対応している。
This will be described with reference to FIG. A
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが。本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。また記載した構成要素は、当事者が容易に想定できるもの、実質的に同一なものが含まれる。更に記載した構成要素は適宜組合せることが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. The present invention is not necessarily limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In addition, the constituent elements described include those that can be easily assumed by a party and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described can be appropriately combined.
例えば、2種類のガスで説明したが、火災時に変化するガスを3種類以上検知してもよい。この場合、更に誤動作防止に貢献できるようになる。もちろんガスの種類も一酸化炭素と二酸化炭素に限らず、火災時に変化する2種類以上のガスでも構成できる。ガスセンサは、一体型ではあるが、2種類のガス検知方式のガスセンサで説明した。この点についても、1種類のガス検知方式のガスセンサでもよい。これによりガスセンサの小型化が可能になる。また、複数のガス検知方式のガスセンサでも構わない。1種類のガスを2種類以上のガス検知方式のガスセンサで検知することで、更にガス選択性が向上し、ガス濃度の精度が向上する可能性がある。 For example, although two types of gas have been described, three or more types of gas that changes during a fire may be detected. In this case, it is possible to further contribute to prevention of malfunction. Of course, the type of gas is not limited to carbon monoxide and carbon dioxide, but can be composed of two or more types of gases that change during a fire. Although the gas sensor is an integrated type, it has been described with two types of gas detection type gas sensors. Also in this regard, one type of gas detection type gas sensor may be used. As a result, the gas sensor can be miniaturized. Also, a plurality of gas detection type gas sensors may be used. By detecting one type of gas with two or more types of gas detection type gas sensors, the gas selectivity may be further improved, and the accuracy of the gas concentration may be improved.
以上のように、本実施形態に係る火災検知装置100は、火災状態の判定が遅い熱や煙を検知する火災センサを使用せず、火災時に変化するガスを検知するガスセンサを使用しているため、早期に火災を発見できる。更に2種類のガスの濃度の上昇率が略等しいとき火災状態と判定しているため、誤動作防止にも対応している。
As described above, the
本発明に係わる火災検知装置は、火災警報機などに利用できる。 The fire detection device according to the present invention can be used for a fire alarm or the like.
100…火災検知装置、101…ガスセンサ1、102…ガスセンサ2、103…制御処理回路、200…火災検知装置の断面図、201…通気孔、202…パッケージ、203…パッケージ電極、204…パッケージ電極貫通孔、205…パッケージ内部電極、206…金属バンプ、207…ボンディングワイヤー、208…絶縁層、209…制御処理回路、210…ガスセンサ基板、211…マイクロヒータ、212…キャビティー、213…感熱素子、214…絶縁層、215…触媒、216…ガスセンサ電極、217…ガスセンサ2、218…ガスセンサ1、301…記憶手段、302…ガス濃度算出手段、303…加熱手段、304…判断手段、401…窒素ガス濃度、402…二酸化炭素ガス濃度、403…酸素ガス濃度、404…一酸化炭素ガス濃度、501…一酸化炭素ガス濃度、502…煙濃度、503…熱(温度)、504…閾値1、505…閾値2、A…一酸化炭素ガス警報濃度点1、B…煙警報濃度点、C…熱警報温度点、D…一酸化炭素ガス警報濃度点2、600…火災警報装置、601…火災センサ、602…ガスセンサ、603…判定手段、604…警報手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記制御処理回路は、前記少なくとも2種類のガスの濃度変化から火災と判定する判定手段を有することを特徴とする火災検知装置。 One or more gas sensors that detect at least two types of gas that change in the event of a fire, and a control processing circuit that controls the gas sensors and processes output signals from the gas sensors;
The fire detection apparatus, wherein the control processing circuit includes a determination unit that determines a fire from a concentration change of the at least two kinds of gases.
The fire detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas sensor and the control processing circuit are housed in one package.
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