JP2624230B2 - 火災警報器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は火災初期に発生する
「火災時の発生ガス」（以下、火災ガスという）と異常
温度を検出し警報を発するようにした住宅用の火災警報
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火災現象（熱，煙，炎）をとら
えて警報を発する住宅用火災警報器としては、熱式警報
器（定温式，差動式）、煙式警報器（イオン化式，光電
式）、炎式警報器（赤外線式，紫外線式）、複合式警報
器（上記３点のいずれかを組合わせたもの）等が知られ
ている。しかし、近年の住宅建材や住宅用品には化学製
品を利用したものが多く、火災時は煙だけではなく火災
ガス（可燃性ガスやウレタンが燃えたときに発する青酸
ガス等）が発生し易く、この点今までの火災警報器機構
では対処し得なくなっている。即ち、火災初期にあっ
て、燻焼状態や初期有炎時には可燃性ガスや青酸ガス等
の火災ガスが発生する。この場合、例えば従来知られて
いるガス検出器としては、都市ガス，プロパンガスを検
出するガスセンサがあるが、このガスセンサが即火災時
に発生する火災ガスまで検出するわけでもない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】即ち、火災時に発生す
る火災ガスと所謂雑ガス（殺虫スプレーガス，料理時に
発生するアルコール，タバコの煙等）とは別である。ま
た、煙感知の警報器であっても煙の濃度が薄い火災初期
の火災ガスの検出には不向きである。尚、従来のガス検
出器では台所にあって料理時に発生するアルコールとか
殺虫スプレーの散布等の如き一過性のガスでも作動した
り、煙式警報器にあってはタバコの煙の立ち上ぼりでも
感知することがあり、所謂誤警報が鳴ることが多々あっ
た。

【０００４】本発明は上記実情に鑑み、ガスセンサと熱
センサとなる二つの半導体セラミック素子を組合わせ、
ガス用半導体セラミック素子の出力を異なる基準値をも
つ複数個の比較回路で段階的に比較し且つ持続時間等を
みて、雑ガスと火災ガスを見分けるようにし、前記課題
を解決する住宅用の火災警報器を提供することを目的と
したものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、火災時の発生
ガスをとらえるガスセンサとなる第１の半導体セラミッ
ク素子と異常な温度上昇をとらえるサーミスタとなる第
２の半導体セラミック素子を備え、前記第１の半導体セ
ラミック素子の出力を、徐々に広がる火災ガスの場合、
比較回路と持続時間チェック回路で、また広がりの早い
火災ガスの場合、前記比較回路と基準値を異にした比較
回路と前記持続時間チェック回路より設定時間の短い持
続時間チェック回路で、周囲温度が所定温度を超える火
災危険領域の火災ガスを前記比較回路より基準値の低い
比較回路と前記持続時間チェック回路より設定時間が短
い持続時間チェック回路で、急激に広がる雑ガスの場
合、立ち上がりチェック回路で識別すると共に、徐々に
広がる火災ガス及び周囲温度が所定温度を超える火災危
険領域の火災ガスを識別する比較回路並びに急激に広が
る雑ガスを識別する立ち上がりチェック回路の基準値を
前記第２の半導体セラミック素子の出力で補正し、前記
第１の半導体セラミック素子の出力波形振幅，持続時間
と立ち上がり時間，並びに第２の半導体セラミック素子
の出力波形振幅とより火災時の発生ガスと雑ガスを判別
し、火災時の発生ガスの検出のみ警報を発するようにし
たものである。

【０００６】

【作用】上記のように、火災ガスの濃度上昇により電気
伝導度が増す特性をもつ第１の半導体セラミック素子の
出力を複数個の基準値を異にした比較回路に導き、出力
波形振幅を比較しているが、この場合第１の半導体セラ
ミック素子は周囲温度によっても電気伝導度が変化する
ため、複数個の基準値を異にした比較回路は第２の半導
体セラミック素子の出力を利用して補正している。持続
時間チェック回路で所定の設定時間をみて一過性の立ち
上がりかを判定し（出力波形振幅）、この出力を出力回
路に導くことで、殺虫剤スプレー，料理時のアルコー
ル，タバコの煙等の所謂雑ガスか火災ガスかを判別し、
火災ガスでは警報を発し、雑ガスでは警報を発しにくく
したものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づいて説明
すれば、次の通りである。

【０００８】図１において、１は火災初期の燻焼状態や
初期の有炎時に発生する火災ガス（可燃性ガスや青酸ガ
ス）に反応する第１の半導体セラミック素子で、該第１
の半導体セラミック素子１にこの出力１ａを導く比較基
準値を異にする３個の比較回路３と比較回路４と比較回
路５を並列接続すと共に立ち上がりチェック回路８も接
続し、且つ前記比較回路３と比較回路４と比較回路５に
は夫々持続時間チェック回路９，１０，１１を接続す
る。２は異常な温度上昇で反応する第２の半導体セラミ
ック素子で、該第２の半導体セラミック素子２に熱の比
較回路６と熱の比較回路７を接続し、このうち熱の比較
回路６と前記比較回路５の持続時間チェック回路１１の
後には、この各出力６ａと出力１１ａを導く２入力ＡＮ
Ｄ回路１２を接続し、該２入力ＡＮＤ回路１２の出力１
２ａと前記持続時間チェック回路９，１０の出力９ａ，
１０ａとを３入力ＯＲ回路１３に導く接続とし、該３入
力ＯＲ回路１３に、この出力１３ａと前記立ち上がりチ
ェック回路８に接続したＮＯＴ回路１４を経て出た出力
１４ａとを導く２入力ＡＮＤ回路１５を接続する。１６
は前記２入力ＡＮＤ回路１５の出力１５ａと第２の半導
体セラミック素子２の比較回路７の出力７ａを導く２入
力ＯＲ回路で、該２入力ＯＲ回路１６に、この出力１６
ａを導き警報を発する出力回路１７を接続し、これら全
体の構成にて住宅用火災警報器となる。

【０００９】この場合、第１の半導体セラミック素子１
は図２に示すように火災ガスの濃度上昇とともに電気伝
導度が増加する特性をもっている。一方、第２の半導体
セラミック素子２は図３に示すように温度上昇とともに
電気伝導度が増加する特性をもっている。

【００１０】次に、複数個の比較回路３，４，５の基準
値と立ち上がりチェック回路８の基準値並びに第１の半
導体セラミック素子１の出力１ａとの関係は図４のよう
になる。

【００１１】第１の半導体セラミック素子１は周囲温度
によっても電気伝導度が変化する。その傾向は温度が高
くなるほど電気伝導度が増加する特性をもっており、こ
の半導体セラミック素子１へ図５（ａ）のように直列に
固定抵抗Ｒを接続すると図５（ｂ）のような特性とな
る。ここで、Ｅは回路電圧である。

【００１２】よって、比較回路の基準値と立ち上がりチ
ェック回路の基準値を一定にしてしまうと、周囲温度が
低いときは火災ガス検出感度がにぶく、周囲温度が高い
ときは火災ガス検出感度が高い傾向を示す。従って、こ
の傾向を防ぐために、温度を検出している第２の半導体
セラミック素子２の出力を利用して比較回路３，５と立
ち上がりチェック回路８の基準値が第１の半導体セラミ
ック素子１の出力１ａと周囲温度が変化しても、ほぼ平
行になるように補正している。

【００１３】一方、比較回路４の基準値は、第１の半導
体セラミック素子１の温度依存性を考慮に入れず、一定
値にしている。

【００１４】次に、各比較回路と持続時間チェック回路
の役目について説明すると、以下のようになる。

【００１５】比較回路３と持続時間チェック回路９は周
囲温度が我々の暮らす環境下（図４のＴ1 以下）で、徐
々に広がる火災ガスをとらえる回路である。

【００１６】比較回路４と持続時間チェック回路１０は
周囲温度が我々の暮らす環境下（図４のＴ1 以下）で、
急激に広がる火災ガスをとらえる回路である。

【００１７】比較回路５と持続時間チェック回路１１並
びに比較回路６は周囲温度が我々の暮らす環境外（図４
のＴ1 を越えるところ）で、火災ガスをとらえる回路で
ある。

【００１８】立ち上がりチェック回路８の基準値は比較
回路３の基準値と比較回路５の基準値の中間値で、この
三つの基準値のいずれか二つの基準値間を立ち上がりチ
ェック回路８で定めた時間内に出力１ａが上昇すれば雑
ガスとみなし、出力８ａを出力し、火災ガス検出回路を
一定時間遮断するようにしている。

【００１９】ここで、温度補正している基準値の関係
は、比較回路５の基準値＜立ち上がりチェック回路８も
基準値＜比較回路３の基準値である。また、持続時間チ
ェック回路の設定時間の関係は、持続時間チェック回路
１１の設定時間＜持続時間チェック回路１０の設定時間
＜持続時間チェック回路９の設定時間である。

【００２０】なお、実規模実験に基づいた第１の半導体
セラミック素子１の出力の傾向を示せば図６のようにな
る。ここで、殺虫剤スプレー，料理時のアルコールの気
化ガスとか石油ストーブ点火時，ガス湯沸かし器点火時
などの点火時の不完全燃焼ガスなどの雑ガスでは、一過
性で急激な立ち上がりとなり、ポリエステル，ウレタン
綿等のクッションが燃え出すときに発する火災ガスの特
性とは区別し得ることが判る。

【００２１】いま、室温が我々の暮らす環境下（図４の
Ｔ1 以下）で、火災ガスが徐々に広がり第１の半導体セ
ラミック素子１の出力１ａが比較回路３の所定の基準値
（設定値）を越えると出力３ａが出力され、持続時間チ
ェック回路９の設定時間以上、出力３ａが出ていると出
力９ａを出力し、ＯＲ回路１３からＡＮＤ回路１５とＯ
Ｒ回路１６を経て出力１６ａが出力される。そして、出
力回路１７に入力され内蔵のブザー（図示せず）等で警
報を発する。

【００２２】次に、室温が我々の暮らす環境下（図４の
Ｔ1 以下）で、火災ガスの広がりが早い場合、比較回路
３，４，５とも出力がある。しかし、比較回路５は出力
５ａがあっても、温度上昇を伴なわないため比較回路６
の出力６ａがなく、警報まで至らない。比較回路３は出
力３ａがあっても持続時間チェック回路９の設定時間が
持続時間チェック回路１０の設定時間より長いため警報
まで遅れをきたす。このように、火災ガスの広がりが早
い場合の検出を行うのが比較回路４である。先ず、第１
の半導体セラミック素子１の出力１ａの出力波形振幅が
比較回路４の所定の基準値を越えると出力４ａが出力さ
れ、持続時間チェック回路１０の設定時間以上に出力４
ａが出ていると出力１０ａを出力してＯＲ回路１３，Ａ
ＮＤ回路１５，ＯＲ回路１６に導き、該ＯＲ回路１６の
出力１６ａが出力して出力回路１７に入力され警報を発
する。

【００２３】また、火災ガスが発生し、且つ室温が我々
の暮らす環境外（図４のＴ1 以下を超えるところ）のと
き、第１の半導体セラミック素子１の出力１ａが比較回
路５の基準値を超えて出力５ａが出力され、持続時間チ
ェック回路１１の設定時間以上に出力５ａが出ていると
出力１１ａが出力される。しかも、第２の半導体セラミ
ック素子２の出力２ａが比較回路６の基準値を超え出力
６ａが出力し、該出力６ａと前記出力１１ａが同時に存
在するため、２入力のＡＮＤ回路１２の出力１２ａが出
力され、更に３入力ＯＲ回路１３，２入力ＡＮＤ回路１
５，２入力ＯＲ回路１６と順次経由して出た出力１６ａ
が出力回路１７に入力され警報を発する。

【００２４】ここで、この検出回路１８（図１に示す点
線内となる第１の半導体セラミック素子１，比較回路
３，比較回路４，比較回路５，熱の比較回路６，持続時
間チェック回路９，持続時間チェック回路１０，持続時
間チェック回路１１，ＡＮＤ回路１２，ＯＲ回路１３）
は、火災ガス検出回路である。

【００２５】次に、例えば天ぷら油にコンロの火が引火
した時のように、炎が発生して急激に温度上昇が起こる
と、第２の半導体セラミック素子２の出力２ａが出力さ
れ、熱の比較回路７の基準値を越えると出力７ａが出力
され、２入力ＯＲ回路１６に直接導かれ、該ＯＲ回路１
６を経由して出力１６ａが出力され、そして出力回路１
７で警報を発する。

【００２６】また、殺虫剤スプレーガス，料理の際に発
生するアルコールの気化ガス，石油ストーブやガス湯沸
かし器を点火したときの不完全燃焼ガスなどとなる雑ガ
スでは、第１の半導体セラミック素子１の出力１ａが図
６に示したように急激に立ち上がるが、この急激な立ち
上がり時間と振幅を立ち上がりチェック回路８でとら
え、この第１の半導体セラミック素子１の出力１ａが比
較回路３の基準値以下になるまで火災ガス検出回路１８
の出力１３ａをＮＯＴ回路１４を経て止めるため、誤警
報を無くすようになる。このときでも、温度上昇により
第２の半導体セラミック素子２の出力２ａが比較回路７
の基準値を越え出力７ａが出力されると、ＯＲ回路１６
を経由して出力１６ａが出力され出力回路１７で警報を
発するようになる。

【００２７】また、タバコの煙，魚の焼く煙，線香の
煙，蚊取線香の煙など雑ガスは図６に示すように火災ガ
スに比べると出力が低いため、各比較回路３，４，５に
出力は生じない。また、一過性の高濃度な煙は各持続時
間チェック回路９，１０，１１で所定の継続時間を見る
ことで、急激に上がるものは取り除き、雑ガスによる誤
警報を招かない。即ち、第１の半導体セラミック素子１
の出力カーブの状態によって雑ガスであるか火災ガスで
あるかを先ず見極める。

【００２８】

【発明の効果】上述のように、本発明の火災警報器はガ
スセンサ（第１）となる半導体セラミック素子と熱セン
サ（第２）となる半導体セラミック素子を組合わせ、且
つ第１の半導体セラミック素子に比較基準値を異にした
複数個の比較回路と持続時間を異にした持続時間チェッ
ク回路を備え、段階的に出力波形振幅と持続時間と立ち
上がり時間、並びに第２の半導体セラミック素子の出力
波形振幅によりガスセンサの温度依存性を補正した比較
回路の基準値で、火災ガスと雑ガスを判別することがで
き、火災初期や燻焼状態や初期有炎時に発生する火災ガ
スの段階で雑ガスであるかを見極めことができ、非火災
報を招かない確実な警報を発することができ、火災の早
期発見ができる。勿論、天ぷら油に引火した時にような
急激な炎，熱を伴なう火災のときは優先して警報を発す
ることもできる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す火災警報器のブロック図
である。

【図２】同第１の半導体セラミック素子の特性図であ
る。

【図３】同第２の半導体セラミック素子の特性図である
である。

【図４】火災時の発生ガス検出回路のガスセンサ出力と
比較回路基準値の温度特性図である。

【図５】第１の半導体セラミック素子の出力を示す説明
図であり、（ａ）は出力回路、（ｂ）は出力特性図を示
す。

【図６】雑ガスと火災ガスの出力変化を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の半導体セラミック素子 ２ 第２の半導体セラミック素子 ３ 比較回路 ４ 比較回路 ５ 比較回路 ６ 熱の比較回路 ７ 熱の比較回路 ８ 立ち上がりチェック回路 ９ 持続時間チェック回路 １０ 持続時間チェック回路 １１ 持続時間チェック回路 １２ ＡＮＤ回路 １３ ＯＲ回路 １４ ＮＯＴ回路 １５ ＡＮＤ回路 １６ ＯＲ回路 １７ 出力回路 １８ 火災ガス検出回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 火災時の発生ガスをとらえるガスセンサ
   となる第１の半導体セラミック素子（１）と異常な温度
   上昇をとらえるサーミスタとなる第２の半導体セラミッ
   ク素子（２）を備え、第１の半導体セラミック素子
   （１）の出力を、３種類の火災ガスを識別する徐々に広
   がる火災ガスを識別する比較回路（３）と持続時間チェ
   ック回路（９）及び、広がりの早い火災ガスを識別する
   前記比較回路（３）と基準値を異にした比較回路（４）
   と前記持続時間チェック回路（９）より設定時間の短い
   持続時間チェック回路（１０）及び、周囲温度が所定温
   度を超える火災危険領域の火災ガスを識別する前記比較
   回路（３）と比較回路（４）より基準値の低い比較回路
   （５）と前記持続時間チェック回路（９）（１０）より
   設定時間が短い持続時間チェック回路（１１）に導くと
   共に、前記比較回路（３）の基準値と比較回路（５）の
   基準値の中間値となる急激に広がる雑ガス識別用の立ち
   上がりチェック回路（８）に導き、前記徐々に広がる火
   災ガス及び周囲温度が所定温度を超える火災危険領域の
   火災ガスを識別する比較回路（３）（５）並びに立ち上
   がりチェック回路（８）の基準値を第２の半導体セラミ
   ック素子（２）の出力で補正し、且つ、前記第１の半導
   体セラミック素子（１）の出力を急激な立ち上がり時間
   と振幅を立ち上がりチェック回路（８）で検出して急激
   に広がる雑ガスを識別し、該第１の半導体セラミック素
   子（１）の出力が前記比較回路（３）の基準値以下まで
   出力回路を止めていて、第２の半導体セラミック素子
   （２）の出力が比較回路（６）の基準値を超える火災危
   険領域では前記比較回路（３）や比較回路（４）より基
   準値が低く、第２の半導体セラミック素子（２）の出力
   で基準値が補正された前記比較回路（５）と前記持続時
   間チェック回路（９）（１０）より設定時間が短い持続
   時間チェック回路（１１）の識別で火災ガスとして警報
   を発することを特徴とした火災警報器。