JP3070308B2 - 熱感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーミスタにより周囲
の温度を検知するようにした熱感知器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱感知器としては、図４に示すよ
うなものが一般に知られている。図４に示す熱感知器は
定温式熱感知器と呼ばれるもので、検知温度の度合いの
大小により火災判断を行うものである。該定温式熱感知
器は、サーミスタＲｔｈと抵抗Ｒ０の直列回路から成る
温度検知回路部と、抵抗Ｒｆと可変抵抗Ｒｖの直列回路
から成るしきい値発生回路部と、オペアンプ等から成る
比較回路部５と、５Ｖの定電圧源４とから成っている。
前記温度検知回路部と前記しきい値発生回路部の夫々の
両端には、前記定電圧源４が接続されている。前記温度
検知回路部は、抵抗Ｒｏの両端電圧Ｖ０を出力電圧とす
ると共に、前記サーミスタＲｔｈは検知した周囲の温度
Ｔに応じて自己の抵抗値を変化させるので、該サーミス
タＲｔｈの検知温度Ｔに対する温度検知回路部の出力電
圧Ｖ０特性（以下、「検知温度Ｔ−出力電圧Ｖ０特性」
という）は、図６に示すような略Ｓ字カーブ特性とな
る。又、前記しきい値発生回路部は、可変抵抗Ｒｖの両
端電圧Ｖ１をしきい値電圧としており、可変抵抗Ｒｖの
抵抗値を変化させることにより、前記しきい値電圧が０
〜４．５Ｖの範囲で任意に定めることが出来る。更に、
前記比較回路部５は、前記温度検知回路部の出力電圧Ｖ
０と前記しきい値電圧Ｖ１とを比較して、前記出力電圧
Ｖ０が前記しきい値電圧Ｖ１を上回った場合に火災信号
を出力するようになっている。

【０００３】然しながら、前述の定温式熱感知器と同様
の構成で差動式熱感知器（温度上昇率の度合いを検知す
る感知器であり、火災判断を行う前記比較回路部を有し
ているものと有していないものとがある）を構成しよう
とすると問題が生じる。即ち、現状の差動式熱感知器の
技術基準においては、その検知温度範囲が−１０℃〜＋
５０℃と定められており、従って非火災時における差動
式熱感知器の温度Ｔが、前記検知温度範囲（−１０℃〜
＋５０℃）のいかなる値であっても、温度上昇率の検知
精度は或る許容値を越えてはならない。技術基準で定め
られた温度上昇試験を行うと、感知器の温度検知素子
（サーミスタ）は約３０℃上昇するので、故に、差動式
熱感知器の温度検知回路部の構成としては、その検知温
度Ｔ−出力電圧Ｖ０特性が、−１０℃〜＋８０℃におい
て直線性を有することが要求される。即ち、サーミスタ
を使用して差動式熱感知器を構成する場合、異なる時刻
ｔ１，ｔ２において温度Ｔ１，Ｔ２を検知し、異なる時
刻ｔ１，ｔ２間の温度差Ｔ２−Ｔ１を温度上昇率として
出力する方法が考えられるが、この構成を精度良く実現
するためには、前記サーミスタＲｔｈの検知温度Ｔの変
化に対して、前記温度検知回路部の出力電圧Ｖ０が、−
１０℃〜＋８０℃の間において正比例変化することが要
求されるのである。ところが、従来の定温式熱感知器に
使用されていた前記温度検知回路部においては、前述し
たように、検知温度Ｔ−出力電圧Ｖ０特性が図６に示す
ような略Ｓ字カーブ特性となり、検知温度Ｔの変化に対
する温度検知回路部の出力電圧Ｖ０の変化率が、−１０
℃〜＋８０℃の間において変化する（例えば、−１０℃
付近においては０．０２Ｖ／℃、＋２５℃付近において
は０．０５Ｖ／℃、＋８０℃付近においては０．０２５
Ｖ／℃）ので、故に、従来の定温式熱感知器の構成を差
動式熱感知器に適用することは出来ない。

【０００４】そこで、サーミスタを用いて構成した差動
式熱感知器として、図５に示すようなものが考えられ
る。即ち、該差動式熱感知器は、５Ｖの定電圧源４と、
前記温度検知回路部と、該温度検知回路部の出力電圧Ｖ
０（０〜５Ｖ）を０〜２５５のデジタル値Ｄ０にＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄコンバータ３と、前記デジタル値Ｄ０を
変換テーブル等の手法で数値補正してデジタル出力Ｄ０
ｓを得るマイコン２とを有して成っており、サーミスタ
Ｒｔｈの検知温度Ｔに対するデジタル出力Ｄ０ｓ特性
（以下、「検知温度Ｔ−デジタル出力Ｄ０ｓ特性とい
う）を正比例特性とした構成である。前記変換テーブル
は、図７に示す通りであり、入力した前記デジタル値Ｄ
０を、図７の変換テーブルに沿ってデジタル出力Ｄ０ｓ
に変換することにより、検知温度Ｔ−デジタル出力Ｄ０
ｓ特性を略正比例特性に補正することが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記構成
の差動式熱感知器においても、検知温度Ｔ−出力電圧Ｖ
０特性が前記図６に示す略Ｓ字カーブ特性となってお
り、例えば−１０℃付近や＋８０℃付近等、サーミスタ
の検知温度Ｔの変化に対して前記抵抗Ｒ０の両端電圧Ｖ
０の変化が小さい温度域においては、サーミスタの検知
温度Ｔが変化しても出力電圧Ｖ０があまり変化しないの
で、温度検知の精度が他の温度域に比して悪いので、Ａ
／Ｄ変換の際に温度検知の精度の低さが誤差となって現
れる。又、−１０℃付近や＋８０℃付近で電気ノイズ等
により該両端電圧Ｖ０が変動した時にも大きな誤差が出
る。故に、前記差動式熱感知器のように異なる時刻ｔ
１，ｔ２間の温度差Ｔ２−Ｔ１を温度上昇率として出力
する構成のものにおいては、−１０℃付近や＋８０℃付
近の温度差Ｔ２−Ｔ１を計算したときに大きな誤差が生
じ、正しい温度上昇率が得られないという問題があっ
た。

【０００６】 即ち、図５に示すような構成は、体温計
等の検知温度範囲が狭いものには適用出来るが、−１０
℃〜＋８０℃というような広い検知温度範囲で使用され
る差動式熱感知器の構成としては上述のように問題があ
る。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、サーミスタの検知温
度の変化に対する出力レベル特性が、広い検知温度範囲
において略正比例特性を有するようにした熱感知器の構
成を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、サーミスタと、異なる複数の抵抗
値を発生する可変抵抗回路とを接続して成り且つ前記サ
ーミスタの検知する温度に応じた中間出力レベルを発生
するようにした温度検知部を有して成る熱感知器であっ
て、前記可変抵抗回路は、前記サーミスタの検知温度範
囲を分割して成る複数の異なる分割温度範囲夫々に対し
て異なる抵抗値を発生し、前記サーミスタが検知する温
度が属する分割温度範囲に対応する抵抗値を発生すると
共に、各分割温度範囲夫々において、前記サーミスタの
検知温度の変化に対して前記温度検知部の中間出力レベ
ルが略正比例変化すると共に、前記サーミスタの検知温
度の変化に対する最終出力レベルが、前記サーミスタの
検知温度範囲において連続的に略正比例変化するよう、
各分割温度範囲夫々において前記温度検知部からの中間
出力レベルを補正する手段を具備して成ることことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、サーミスタの検知温度の変化
に対してその出力レベルが、広い検知温度範囲において
略正比例変化するような感知器を構成出来る。

【００１０】

【実施例】以下に本発明を、その実施例を示す図面に基
づいて説明する。尚、従来例と同様の構成要件には、同
一符号を付している。

【００１１】 図１は、本発明実施例の熱感知器を示す
回路図である。本発明実施例の熱感知器は、図１に示す
ように、周囲の温度Ｔを検知する前記サーミスタＲｔｈ
と、異なる複数の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を発生する可
変抵抗回路１とを接続して成る温度検知回路部と、該温
度検知回路部の出力電圧Ｖを中間デジタル出力値ＤにＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３と、前記中間デジタル
出力値Ｄを所定の方式で補正処理して最終デジタル出力
値ＤＸを得るマイコン２と、５Ｖの定電圧源４とを有し
て成っている。

【００１２】前記可変抵抗回路１は、複数の抵抗Ｒ１
（抵抗値Ｒ１），Ｒ２（抵抗値Ｒ２），Ｒ３（抵抗値Ｒ
３）を並列接続し、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３夫々に直列
に（常開の）スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３夫々を介
挿した構成と成っている。前記スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３は、前記マイコン２からの制御によりその何
れか１つのみが閉成するようになっており、該可変抵抗
回路１は、前記マイコン２からの制御により、複数の異
なる抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の何れかを発生するように
なっている。又、該可変抵抗回路１を有して成る前記温
度検知回路部の両端には、前記定電圧源４が接続されて
おり、該定電圧源４の電圧５Ｖは、前記サーミスタＲｔ
ｈと前記可変抵抗回路１により分圧される。前記サーミ
スタＲｔｈは、前述の如く検知した周囲の温度Ｔに応じ
て自己の抵抗値を変化させる。前記温度検知回路部の出
力電圧Ｖとなる該可変抵抗回路１の両端電圧Ｖは、該可
変抵抗回路１の抵抗値及び前記サーミスタＲｔｈの抵抗
値により変化する。

【００１３】ところで、前記抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３夫
々は、前記サーミスタＲｔｈの検知温度範囲〔−１０℃
〜＋８０℃〕を３分割して成る３つの異なる分割温度範
囲、即ち第１分割温度範囲〔−１０℃〜＋２０℃〕と第
２分割温度範囲〔＋２０℃〜＋５０℃〕と第３分割温度
範囲〔＋５０℃〜＋８０℃〕との夫々３０℃の範囲をま
かなうようになっており、前記サーミスタＲｔｈの検知
温度Ｔが前記第１分割温度範囲〔−１０℃〜＋２０℃〕
に属する場合には、前記スイッチＳＷ１が閉成して前記
可変抵抗回路１には抵抗値Ｒ１が発生し、前記サーミス
タＲｔｈの検知温度Ｔが前記第２分割温度範囲〔＋２０
℃〜＋５０℃〕に属する場合には、前記スイッチＳＷ２
が閉成して前記可変抵抗回路１には抵抗値Ｒ２が発生
し、前記サーミスタＲｔｈの検知温度Ｔが前記第３分割
温度範囲〔＋５０℃〜＋８０℃〕に属する場合には、前
記スイッチＳＷ３が閉成して前記可変抵抗回路１には抵
抗値Ｒ３が発生するようになっている。

【００１４】尚、前記検知温度範囲〔本実施例の場合、
−１０℃〜＋８０℃〕の分割数は３分割に限らず、検知
温度Ｔの要求精度や検知温度範囲に応じて適切な複数の
分割にすればよい。

【００１５】ところで、前記可変抵抗回路１の抵抗値が
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のときに発生する前記温度検知回路部
の出力電圧（以下、「中間出力電圧」という）を夫々Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３とすると、前記サーミスタＲｔｈの検知
温度Ｔの変化に対する前記温度検知部の中間出力電圧Ｖ
の特性（以下、「検知温度Ｔ−出力電圧Ｖ特性」とい
う）は、図２に示すようになる。これは、前記可変抵抗
回路１の発生する抵抗値が異なると、温度Ｔ−出力電圧
Ｖ特性の特性曲線（破線）の態様が異なってくることを
意味する。各特性曲線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３において実線部
は、該特性曲線の略直線部分の一部を示し、前記サーミ
スタＲｔｈの検知温度Ｔの変化に対して前記温度検知回
路の中間出力電圧Ｖが略正比例変化している部分である
が、前記可変抵抗回路１の抵抗値が変化すると、特性曲
線の略直線部分が検知温度Ｔ（横軸）方向に移動するの
である。

【００１６】本実施例においては、図２に示すように、
前記特性曲線Ｖ１の略直線部分（図中実線部）が、前記
第１分割温度範囲〔−１０℃〜＋２０℃〕をまかなうよ
うに前記抵抗値Ｒ１を選択する。又、前記特性曲線Ｖ２
の略直線部分（図中実線部）が、前記第２分割温度範囲
〔＋２０℃〜＋５０℃〕をまかなうように前記抵抗値Ｒ
２を選択し、前記特性曲線Ｖ３の略直線部分（図中実線
部）が、前記第３分割温度範囲〔＋５０℃〜＋８０℃〕
をまかなうように前記抵抗値Ｒ３を選択する必要があ
る。尚，本実施例においては、前記各特性曲線の略直線
部分は、分割温度範囲３０℃という狭い範囲ではほとん
ど直線と見なすことが出来、熱感知器に適用するものと
しては十分である。

【００１７】前記温度検知回路部の中間出力電圧Ｖ（Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３）は、次段の前記Ａ／Ｄコンバータ３に
よりＡ／Ｄ変換される。前記中間出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３夫々がＡ／Ｄ変換されて出力される中間デジタル出
力値を夫々Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とすると、図２に示すよう
に、０〜５Ｖの中間出力電圧Ｖが、夫々の出力電圧に均
等に割り付けられた０〜２５５（８ビット）の中間デジ
タル出力値Ｄに変換される。

【００１８】 又、前記マイコン２は、前記可変抵抗回
路１のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を順番に切り換
え制御していき、前記温度検知回路部から順次出力され
る中間出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３夫々の中間デジタル出
力値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を取り込み、以下の〜の判断
処理を行う。 前記中間デジタル出力値Ｄ１が、図２
中特性曲線Ｄ１の略直線部分に相当する値、即ち、図２
におけるＤ１＝６５〜１５５（Ｖ１が約１．３〜３．１
Ｖ）程度であれば、 ＤＸ１＝Ａ１×Ｄ１＋Ｂ１（Ａ１とＢ１は定数） ・・・（１） の関係式により前記中間デジタル出力値Ｄ１を数値補正
して最終デジタル出力値ＤＸ１を算出する。 前記中
間デジタル出力値Ｄ２が、図２中特性曲線Ｄ２の略直線
部分に相当する値、即ち、図２におけるＤ２＝７０〜１
５０（Ｖ２が約１．４〜３．０Ｖ）程度であれば、 ＤＸ２＝Ａ２×Ｄ２＋Ｂ２（Ａ２とＢ２は定数） ・・・（２） の関係式により前記中間デジタル出力値Ｄ２を数値補正
して最終デジタル出力値ＤＸ２を算出する。 前記中
間デジタル出力値Ｄ３が、図２中特性曲線Ｄ３の略直線
部分に相当する値、即ち、図２におけるＤ３＝７０〜１
４０（Ｖ３が約１．４〜２．８Ｖ）程度であれば、 ＤＸ３＝Ｄ３＋Ｂ３（Ｂ３は定数） ・・・（３） の関係式により前記中間デジタル出力値Ｄ３を数値補正
して最終デジタル出力値ＤＸ３を算出する。

【００１９】但し、上記処理〜においては、図２に
おける特性曲線Ｄ１，Ｄ２夫々の傾きが、特性曲線Ｄ３
の傾きと同じとなるように、前記定数Ａ１及びＡ２の値
を設定する必要がある。又、図２における特性曲線Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３夫々の略直線部分が連続的につながるよ
うに前記定数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を設定する必要がある。

【００２０】前述の各関係式（１）〜（３）により補正
算出された最終デジタル出力値ＤＸ１，ＤＸ２，ＤＸ３
の特性曲線（破線）を図３に示す。ところで、前記サー
ミスタＲｔｈの検知温度範囲〔−１０℃〜＋８０℃〕全
域における最終デジタル出力値ＤＸの値は、前記第１分
割温度範囲〔−１０℃〜＋２０℃〕においてＤＸ＝ＤＸ
１となり、前記第２分割温度範囲〔＋２０℃〜＋５０
℃〕においてＤＸ＝ＤＸ２となり、前記第３分割温度範
囲〔＋５０℃〜＋８０℃〕においてＤＸ＝ＤＸ３となる
ので、前記サーミスタＲｔｈの検知温度範囲〔−１０℃
〜＋８０℃〕全域における検知温度Ｔ−最終デジタル出
力値ＤＸ特性は、図３に示すごとく連続的な略直線性を
有し、故に、前記サーミスタＲｔｈの検知温度範囲〔−
１０℃〜＋８０℃〕全域において、前記サーミスタＲｔ
ｈの検知温度Ｔの変化に対して前記最終デジタル出力値
ＤＸのレベルは連続的に略正比例変化する。

【００２１】以上のように、本発明実施例の熱感知器
は、図３に示すように、サーミスタＲｔｈの検知温度の
変化に対してその最終デジタル出力値ＤＸが、広い検知
温度範囲において略正比例変化するようになっている。
故に、本発明実施例によれば、前述したようなサーミス
タを利用した差動式熱感知器（異なる時刻ｔ１，ｔ２間
の温度差Ｔ２−Ｔ１を温度上昇率データとして出力す
る）を極めて実用的なものに構成出来る。即ち、該差動
式熱感知器においては、従来より広範囲の検知温度範囲
（−１０℃〜＋８０℃）においてその温度上昇率データ
を精度良く検出することが出来る。又、温度データを受
信機に送信するようにしたアナログ型定温式熱感知器を
構成すれば、受信機側で温度データの補正をする必要が
無く、受信機側のデータ処理を敏速化出来る。更に、定
温式熱感知器の機能と差動式熱感知器の機能とを共有さ
せた補償式の熱感知器を構成することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く構成した本発明によれば、サ
ーミスタの検知温度の変化に対してその最終出力レベル
が、従来より広範囲の検知温度範囲において略正比例変
化するような感知器を構成出来るので、サーミスタを使
用した差動式熱感知器を極めて実用的なものに構成する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の熱感知器を示す回路図。

【図２】本発明実施例におけるサーミスタＲｔｈの検知
温度の変化に対する前記温度検知部の中間出力電圧Ｖ
（又は中間デジタル出力値Ｄ）の特性図。

【図３】本発明実施例におけるサーミスタＲｔｈの検知
温度の変化に対する最終デジタル出力値ＤＸの特性図。

【図４】第１従来例の熱感知器を示す回路図。

【図５】第２従来例の熱感知器を示す回路図。

【図６】従来例におけるサーミスタＲｔｈの検知温度の
変化に対する前記温度検知部の出力電圧Ｖ０の特性図。

【図７】第２従来例に係る変換テーブルを示す図。

【符号の説明】

１ 可変抵抗回路 ２ マイコン ３ Ａ／Ｄコンバータ Ｄ１〜Ｄ３ 中間デジタル出力値 Ｖ１〜Ｖ３ 中間出力電圧 ＤＸ 最終デジタル出力値 Ｔ 検知温度

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーミスタと、異なる複数の抵抗値を発
   生する可変抵抗回路とを接続して成り且つ前記サーミス
   タの検知する温度に応じた中間出力レベルを発生するよ
   うにした温度検知部を有して成る熱感知器であって、 前記可変抵抗回路は、前記サーミスタの検知温度範囲を
   分割して成る複数の異なる分割温度範囲夫々に対して異
   なる抵抗値を発生し、前記サーミスタが検知する温度が
   属する分割温度範囲に対応する抵抗値を発生すると共
   に、 各分割温度範囲夫々において、前記サーミスタの検知温
   度の変化に対して前記温度検知部の中間出力レベルが略
   正比例変化すると共に、 前記サーミスタの検知温度の変化に対して最終出力レベ
   ルが、前記サーミスタの検知温度範囲において連続的に
   略正比例変化するよう、各分割温度範囲夫々において前
   記温度検知部からの中間出力レベルを補正する手段を具
   備して成ることを特徴とする熱感知器。