JP2516002Y2

JP2516002Y2 - 煙感知器

Info

Publication number: JP2516002Y2
Application number: JP1988039413U
Authority: JP
Inventors: 栄治松下; 定隆湯地
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2003-03-25
Also published as: JPH01144991U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、ジャンクション型FETを使用した煙感知器
に関する。

［従来の技術］従来、イオン化式煙感知器にあっては、放射線源を備
えた内部電極、放射線通過穴を備えた中間電極、及び外
部からの煙が流入可能な外部電極でなるイオン化式検煙
部を設け、煙流入時のイオン化式検煙部の中間電極の電
圧変化をFETによりインピーダンス変換して取出し、FET
の出力電圧が予め定めた閾値電圧に達したときにSCRを
トリガして受信機に対し発報信号（発報電流）を送出す
るようにしている。

このようなイオン化式煙感知器に使用されるFETとし
ては、通常、MOS型FETを使用している。

しかし、MOS型FETにあっては、周知のように静電破壊
を起こし易く、組立時等の取扱いに充分に注意を払わな
ければならない煩雑さがあり、またコスト的にも高価で
ある。

そこで、近年にあっては、静電破壊に強く且つコスト
的に安価なジャンクション型FET（以下「JFET」とい
う）を使用することが考えられている。

第２図はJFETを使用したイオン化式煙感知器の一例を
示す。

第２図において、イオン化式検煙部１は、放射線源２
を備えた内部電極３、放射線通過穴を備えた中間電極４
及び外部からの煙が流入可能な外部電極５で構成され
る。６はJFETであり、通常、ＮチャンネルのJFETが使用
され、図示のようにソースホロワ回路として使用され
る。

このJFET6の特性は第３図に示すようになる。ここ
で、JFET6のソース電圧Vsは、煙濃度により変化するゲ
ート電圧をVg、常に一定となるゲート・ソース間電圧を
Vgsとすると、 Vs＝Vg＋Vgs で与えられる。

例えば電源電圧Vcc＝10Vとすると、煙濃度が零の時の
ソース電圧Vsoは、例えばVso＝5Vであり、煙濃度に対す
るソース電圧Vsは例えば第４図に示す関係になる。

第５図は第２図のJFET6のソースホロワ回路を備えた
イオン化式煙感知器を感知器ベース及び受信機と共に示
す。

第５図において、７は感知器本体であり、イオン化式
検煙部１及びソースホロワとしたJFET6を備える。JFET6
のソース電圧Vsから火災を判断するための基準電圧Vref
を、例えばVref＝5.6Vとすると、回路構成の簡略化とコ
ストの低減を図るために火災判断手段としてツェナーダ
イオード８を使用する。即ち、ツェナーダイオード８は
基準電圧Vref＝5.6Vに対応したツェナー電圧Vzをもち、
JFET6のソースをツェナーダイオード８を介してトラン
ジスタ９のベースに接続する。トランジスタ９のエミッ
タ出力はダイオードD1を介してSCR10のゲート回路に接
続される。

このため、イオン化式検煙部１に煙が流入してJFET6
のソース電圧Vsがツェナーダイオード８のツェナー電圧
Vzに達すると、ツェナーダイオード８が導通してトラン
ジスタ９をオンし、トランジスタ９のオンによりSCR10
をトリガすることで受信機12に対し発報電流を流すよう
になる。

一方、感知器本体７には、受信機12からの電源兼用信
号線の接続極性を無極性化するためのダイオードブリッ
ジ13、定電圧回路14、及び電流制限回路15が設けられ
る。

また感知器本体７は天井面に設置された感知器ベース
16に着脱自在に設けられ、感知器ベース16を介して受信
機12に接続される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このようなJFETのソース電圧がツェナ
ー電圧に達した時のツェナーダイオードの導通により火
災を判断するようにした場合にあっては、次の問題があ
る。

まず第５図に示したように、JFET6に対する電源電圧
の供給経路には、受信機12と感知器ベース16との間の信
号線の線路抵抗Rz1、感知器ベース16内の抵抗Rz2、感知
器本体７に設けた電流制限回路15等の損失要素が含ま
れ、その結果、例えば受信機12から15Vの電源電圧を供
給したとしても、感知器本体７の定電圧回路14によるJF
ET6の電源電圧は10V程度になる。

このため前述したようにJFET6のソース電圧VsはVs＝
５〜7V程度と低い電圧範囲で変化し、ソース電圧Vsから
火災を判断するためのツェナーダイオード８のツェナー
電圧Vzは、例えばVz＝5.6Vというように低い電圧に設定
される。

ここでツェナーダイオードのツェナー特性は、第６図
に示すように、ツェナー電圧Vzが高い程、例えばVz＝12
Vの特性に示すように、急俊なツェナー特性となり、一
方、ツェナー電圧Vzが低くなると、例えばVz＝5.6Vに示
すように、ツェナー特性の切れが悪くなる。

このようにツェナー電圧Vzが低いためツェナー特性の
切れの悪いツェナーダイオード８を使用した場合、例え
ば第７図（ａ）に示すように、時間ｔの経過にともなっ
て煙濃度が緩かに上昇した場合、火災検出ができなくな
る恐れがある。

即ち、Vz＝5.6Vという低いツェナー電圧Vzのツェナー
ダイオード８にあっては、第７図（ａ）に示す緩かな煙
濃度の上昇に伴って同図（ｂ）に示すようにJFET6のソ
ース電圧Vsも緩かに上昇し、第６図の特性から明らかな
ように、ソース電圧Vsの上昇に伴ってツェナー電流Izが
徐々に増加する。

このようにソース電圧Vsが基準電圧としてのツェナー
電圧Vzに達する段階でツェナー電流Izが徐々に増加する
と、第５図に示したように、受信機12からの信号線に流
れる電流がツェナー電流Izに伴って増加する。そのため
損失抵抗Rz1,Rz2等による電圧降下が増加し、極端な場
合にはJFET6に対する定電圧回路14からの電源電圧が低
下する場合がある。

またJFET6は電流制限回路15を介して電源供給を受け
ているため、緩かなツェナー電流Izの増加に対し電流制
限回路15が動作し、例えば電流制限回路15は供給電流を
200μＡ程度に抑えこむことから、この電流制限によっ
てJFET6及びイオン化式検煙部１の印加電圧が低下し、
その結果、煙濃度が増加しているにも関わらずソース電
圧Vsが減少することとなり、火災検出機能が失われてし
まう。

従って、JFET6のソース電圧Vsから火災を判断する手
段としてツェナーダイオードを使用できず、オペアンプ
等の比較器を使用しなければならないため、JFETの使用
によりコストダウンを図ろうとしても、結果として回路
構成の複雑化とヒトシアップを招くという問題があっ
た。

更に、最近では、発報した感知器を受信機側で分かる
ようにするため感知器ベースに伝送回路を設けて、発報
時に感知器が持つ固有のアドレスを受信機に送信するよ
うにしているものが有るが、このように伝送回路を設け
たものあっては、更に消費電流が大きくなるため、感知
器本体へ供給する電流を極力押えたいということがあ
り、前記した問題点が更に大きくなるということがあっ
た。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、簡単な回路構成によりJFETのソース電圧から正
確且つ確実に火災を判断できるコスト的にも安価な煙感
知器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この目的を達成するため本考案にあっては、火災に伴
う煙濃度に応じた検出出力を生ずる煙検出部と；該煙検
出部の検出出力に応じたソース電圧を発生するJFETのソ
ースホロワ回路と；トリガ信号により発報信号を出力す
るスイッチング素子を有する出力回路と；該出力回路の
後段に設けられ、受信機からの電源供給により充電され
る電源バックアップ用のコンデンサと;NPNトランジスタ
とPNPトランジスタを有し、前記ソースホロワ回路のソ
ース電圧を前記NPNトランジスタのベースに印加すると
共に該NPNトランジスタのコレクタを前記PNPトランジス
タのベースに帰還接続し、更に前記PNPトランジスタの
コレクタ出力をコンデンサと抵抗を直列接続した時定数
回路を介して前記NPNトランジスタのベースに帰還接続
することにより、前記ソースホロワ回路のソース電圧が
所定電圧以上の場合に前記電源バックアップ用のコンデ
ンサの充電電荷を使用して前記時定数回路により決定さ
れる時間の間オンとなるトリガ信号を前記PNPトランジ
スタのコレクタから発生して前記スイッチング素子に印
加する火災判断回路と；を設けるようにしたものであ
る。

［作用］このような構成を備えた本考案の煙感知器にあって
は、煙濃度の増加に応じてJFETのソース電圧VsがNPNト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧Vbeの所定値（基
準値）を越えると、NPNトランジスタがスイッチング動
作を開始し、このNPNトランジスタのスイッチング動作
の開始によりPNPトランジスタが帰還入力を受けてスイ
ッチング動作を開始し、NPNトランジスタのベース帰還
回路に設けている時定数回路のコンデンサの充電を終了
するまで相互帰還による増幅作用を伴うスイッチング動
作を行ない、PNPトランジスタのコレクタ出力により出
力回路のSCR等をトリガして発報信号を受信機に送出す
る。

その後に時定数回路に設けたコンデンサの充電が終了
すると、NPN及びPNPトランジスタによる相互帰還作用は
停止し、両トランジスタはオフに戻る。しかし、既に出
力回路のSCRはトラガ済みであることから問題はない。

このため、ツェナーダイオードに代えて、NPNトラン
ジスタとPNPトランジスタを時定数回路を介して相互に
帰還接続するという簡単な回路構成で正確且つ確実にJF
ETのソース電圧Vsが基準電圧に達したことを判別して発
報信号を送出することができ、NPN及びPNPトランジスタ
のスイッチング動作は、ソース電圧Vsが基準電圧に達し
た時にのみ行なわれ、発報信号を送出した後はオフに戻
るため、線路抵抗や電流制限による影響も受けることが
なく、静電破壊に強くコスト的にも安価なJFETを使用し
たことによりメリットを有効に生かすことができる。

また、火災判断回路が電源バックアップ用のコンデン
サの充電電荷を使用してトリガ信号を発生しても、この
トリガ信号は時定数回路により決定される時間の間オン
となった後にオフになるので、復旧時に受信機側から電
源を切った場合に直ぐに復旧することができる。

［実施例］第１図は本考案の一実施例を示した回路図である。

第１図において、１はイオン化式検煙部であり、放射
線源２を備えた内部電極３、放射線通過穴を備えた中間
電極４及び外部から煙流入可能な外部電極５で構成され
る。イオン化式検煙部１の内部電極３と外部電極５の間
にはトランジスタ22、ツェナーダイオード23及び抵抗R3
を備えた定電圧回路14からの一定電圧、例えばVcc＝10V
が印加される。尚、内部電極３と外部電極５との間には
バックアップ用のコンデンサC1が接続され、また外部電
極５側には抵抗R2とコンデンサC2を並列接続したノイズ
フィルタが設けられる。

イオン化式検煙部１の中間電極４はJFET6のゲートｇ
に接続される。JFET6はドレインｄを（＋）側の電源ラ
インに接続するとともに、ソースｓ側に抵抗R4、可変抵
抗VR及び抵抗R5で成る閾値電圧設定回路を接続してお
り、これによってソースホロワ回路を構成している。
尚、抵抗R4、可変抵抗VR、抵抗R5の直列回路と並列にパ
ルス性のノイズ成分を除去するフィルターとしてのコン
デンサC3が並列接続され、更に抵抗R5と並列にサーミス
タTHと抵抗R6を直列接続した温度補償回路を設けてい
る。

このようなJFET6のソースホロワ回路に続いてNPNトラ
ンジスタ18とPNPトランジスタ20を備えた火災判断回路
が設けられる。

即ち、可変抵抗VRで調整されたJFET6のソース電圧Vs
はNPNトランジスタ18のベースに印加され、NPNトランジ
スタ18のコレクタは抵抗R7を介してPNPトランジスタ20
のベースに帰還接続される。PNPトランジスタ20のコレ
クタはコンデンサCoと抵抗Roを直列接続した時定数回路
を介してNPNトランジスタ18のベースに帰還接続され
る。

尚、PNPトランジスタ20のエミッタとベース間にはバ
イアス用の抵抗R8が接続され、またNPNトランジスタ18
のベースにはノイズパス用のコンデンサC4が接続され
る。更に、NPNトランジスタ18のエミッタにはそのエミ
ッタには逆電圧阻止用のダイオードD2が接続されてい
る。

PNPトランジスタ20のコレクタは定電圧回路14の前段
に設けたSCR10のゲートに抵抗R9を介して接続される。
尚、SCR10のゲート回路には抵抗R10とコンデンサC5で成
るゲートバイアス回路が設けられている。

更に、定電圧回路14の後段にはトランジスタ24と抵抗
R11を備えた電流制限回路15が設けられ、電流制限回路1
5の出力段には電源バックアップ用のコンデンサC6が設
けられている。また、感知器ベースを介して受信機から
の電源兼用信号線が接続される端子L,Cに続いては、信
号線接続を無極性化するためのダイオードブリッジ13が
設けられている。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

まず、イオン化式検煙部１の煙濃度が零の状態にあっ
ては、例えばJFET6のソース電圧VsはVs＝5Vとなってい
る。ここで、NPNトランジスタ18のエミッタに接続した
ダイオードD2の電圧降下を例えば0.6Vとすると、可変抵
抗VRによりソース電圧Vsの分圧出力は0.6Vに設定されて
おり、このためNPNトランジスタ18はオフしている。

続いて、火災発生によりイオン化式検煙部１に煙が流
入すると、煙濃度に応じてJFET6のソース電圧Vsが上昇
し、可変抵抗VRの出力電圧が例えば1.2Vに上昇したと
き、NPNトランジスタ18のベースエミッタ間電圧が0.6V
となり、このベースバイアスを受けてNPNトランジスタ1
8にコレクタ電流が流れ始める。NPNトランジスタ18のコ
レクタ電流は抵抗R8及び抵抗R7を介して流れることか
ら、抵抗R8によりPNPトランジスタ20のベースエミッタ
間電圧が発生してPNPトランジスタ20にもコレクタ電流
が流れ始める。PNPトランジスタ20にコレクタ電流が流
れ始めるとき、コンデンサCoに充電電荷はないことから
1/ωｃで決まるコンデンサCoのインピーダンスは零であ
り、その結果、PNPトランジスタ20のコレクタ電流はコ
ンデンサCo及びRoを通じてNPNトランジスタ18のベース
に帰還され、このベース電流の帰還を受けて更にNPNト
ランジスタ18のコレクタ電流が増加し、増幅作用に伴う
NPNトランジスタ18とPNPトランジスタ20のスイッチンク
動作が行なわれ、両トランジスタ18,20は完全なスイッ
チオン状態（飽和状態）に移行する。

このようなスイッチング動作が行なわれたときのPNP
トランジスタ20のコレクタ電流は抵抗R9を介してSCR10
のゲートに供給され、SCR10がトリガされて端子L,C間を
低インピーダンスに短絡し、受信機に対し発報電流を流
すようになる。

一方、PNPトランジスタ20のコレクタとNPNトランジス
タ18のベースへの帰還回路に設けたコンデンサCoはPNP
トランジスタ20のコレクタ電流により充電され、所定時
間後にコンデンサCoの充電が完了するとNPNトランジス
タ18のベースに対する帰還作用が停止し、その結果、NP
Nトランジスタ18及びPNPトランジスタ20は再びオフ状態
に戻る。しかしながら、既にSCR10はトリガされている
ことから、NPNトランジスタ18及びPNPトランジスタ20が
オフしてもSCR10の導通状態は保持され、受信機に対す
る火災検出出力の送出状態を継続することができる。

ここで、NPNトランジスタ18とPNPトランジスタ20の相
互帰還作用によるスイッチング動作の際に流れる電流は
電流制限回路15の出力段に設けた電源バックアップ用の
コンデンサC6の充電電荷を使用して行なわれ、そのため
電流制限回路15による電流制限は行なわれないことから
JFET6やイオン化式検煙部１に対する電源電圧が電流制
限により低下して火災検出が不能となることはない。こ
のように電源バックアップ用のコンデンサC6の充電電荷
で火災判断のための電源消費を賄えることによる効果
は、受信機からの線路抵抗や感知器ベースの抵抗により
電源電圧の低下を受けない点についても同様である。

尚、上記の実施例はイオン化式煙感知器を例にとるも
のであったが、本考案はこれに限定されず、光電式煙感
知器などの適宜の煙感知器についても同様に適用するこ
とができる。

［考案の効果］以上説明してきたように本考案によれば、煙濃度に応
じたJFETのソース電圧に対する火災判断をNPNトランジ
スタとPNPトランジスタを相互に帰還接続した回路のス
イッチング動作により行なっているため、JFETのソース
電圧が火災判断のための閾値電圧に達したときにパルス
的なスイッチング動作が一時的に行なわれてSCRなどの
スイッチング手段の作動により発報信号を送出すること
ができ、JFETの煙濃度に応じたソース電圧が低い電圧範
囲で変化しても、従来のツェナーダイオードを用いたよ
うな電源供給経路のインピーダンスや電流制限による電
源電圧の低下で火災検出機能が失われてしまうことがな
く、正確且つ確実に火災を判断することができる。

また、火災判断手段はNPNトランジスタとPNPトランジ
スタを相互帰還接続した簡単な回路構成で済むことか
ら、絶縁破壊に強く且つコスト的にも安価なJFETを使用
したことによるメリットを充分に生かすことができる。

更に又、従来のツェナーダイオードを用いた場合に比
して、JFETのソース電圧が火災判断のための閾値電圧に
達するまでの消費電流を著しく少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した回路図；第２図は従来のJFETを用いたイオン化式検煙部の説明
図；第３図はＮチャンネルJFETの特性図；第４図は煙濃度とJFETソース電圧の特性図；第５図はJFETを用いた従来の煙感知器を感知器ベース及
び受信機と共に示した回路ブロック図；第６図は火災判断手段として使用するツェナーダイオー
ドの特性図；第７図は煙濃度が緩かに増加したときにソース電圧の変
化と火災検出を示した説明図である。 1:イオン化式検煙部 2:放射線源 3:内部電極 3:中間電極 5:外部電極 6:JFET（ジャンクション型FET） 10:SCR 13:ダイオードブリッジ 14:定電圧回路 15:電流制限回路 18:NPNトランジスタ 20:PNPトランジスタ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】煙濃度に応じた検出出力を生ずる煙検出部
と；該煙検出部の検出出力に応じたソース電圧を発生するジ
ャンクション型FETのソースホロワ回路と；トリガ信号により発報信号を出力するスイッチング素子
を有する出力回路と；該出力回路の後段に設けられ、受信機からの電源供給に
より充電される電源バックアップ用のコンデンサと； NPNトランジスタとPNPトランジスタを有し、前記ソース
ホロワ回路のソース電圧を前記NPNトランジスタのベー
スに印加すると共に該NPNトランジスタのコレクタを前
記PNPトランジスタのベースに帰還接続し、更に前記PNP
トランジスタのコレクタ出力をコンデンサと抵抗を直列
接続した時定数回路を介して前記NPNトランジスタのベ
ースに帰還接続することにより、前記ソースホロワ回路
のソース電圧が所定電圧以上の場合に前記電源バックア
ップ用のコンデンサの充電電荷を使用して前記時定数回
路により決定される時間の間オンとなるトリガ信号を前
記PNPトランジスタのコレクタから発生して前記スイッ
チング素子に印加する火災判断回路と；を備えたことを特徴とする煙感知器。