JP3459552B2 - 熱感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、サーミスタを用い
た差動式の熱感知器に関し、特に比較回路をトランジス
タで構成して回路構成を簡略化した熱感知器に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、サーミスタを用いた差動式の熱感
知器としては例えば図３のものが知られている（特許第
２６１９４１３号公報）。図３において、作動式の熱感
知器は、温度補償用の抵抗体であるサーミスタ１１と感
熱用の抵抗体であるサーミスタ１２との直列回路と、サ
ーミスタ１２の抵抗値変化をインピーダンス変換するト
ランジスタＴｒ１、サーミスタ１２の抵抗値の変化に応
じて電荷を充電乃至放電するコンデンサＣ並びに電源投
入時にコンデンサＣの突入電流を抑える抵抗Ｒ１の直列
回路とを並列接続し、コンデンサＣの放電を徐々に行う
放電用の抵抗Ｒ２をコンデンサＣに並列接続すると共
に、サーミスタ１２の電圧とコンデンサＣの電圧とを比
較するコンパレータ１３、並びにコンパレータ１３の出
力により動作するスイッチング回路（図示せず）を備え
ている。 【０００３】異常な熱を受けない通常時は、コンパレー
タ１３の反転端子（−）の電圧の方が非反転端子（＋）
より高くなっており、コンパレータ１３の出力はＬレベ
ルにある。また監視場所の温度が徐々に増加してサーミ
スタ１２の抵抗値が徐々に低下した場合、放電用の抵抗
Ｒ２の高い抵抗値に応じてコンデンサＣも徐々に放電
し、コンパレータ１３の反転端子（−）の電圧の方が非
反転端子（＋）より高くなる関係が維持され、コンパレ
ータ１３の出力はＬレベルを保つ。 【０００４】これに対し火災により異常な熱を受けた場
合には、サーミスタ１２の抵抗値の急激な低下でコンパ
レータ１３の反転端子（−）の電圧が低下し、コンデン
サＣの電圧も低下するが、放電用の抵抗Ｒ２が高い抵抗
値をもつことからコンデンサＣは徐々に放電するため、
途中でコンパレータ１３の非反転端子（＋）の電圧の方
が反転端子（−）より高くなってコンパレータ１３の出
力がＨレベルとなり、コンパレータ１３のＨレベルの出
力を受けた後段のスイッチング回路が動作し、発報信号
を受信機に出力するようになる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のサーミスタを用いた差動式の熱感知器にあって
は、コンパレータ１３として通常はオペアンプを使用す
るが、回路構成を簡単にしてコストダウンを図るため、
コンパレータ１３を安価なトランジスタで構成すること
が考えられる。 【０００６】図４は、図３のコンパレータ１３を安価な
トランジスタで構成した場合の回路図である。この熱感
知器にあっては、コンパレータを実現する比較回路１４
は、２つのトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のエミッタを共
通に接続し、抵抗Ｒ５を介して接地接続する。トランジ
スタＴｒ２のベースは抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧回路を介し
てコンデンサＣに接続される。またトランジスタＴｒ３
のベースは感熱用サーミスタ１２の検出電圧を入力して
いる。 【０００７】しかしながら、図４のように、比較回路１
４をトランジスタＴｒ２，Ｔ３で構成した熱感知器にあ
っては、低温の環境下で燻焼火災等によって緩慢な温度
上昇が発生し、その後、着火火災に進展して急激な温度
上昇が加わった場合、緩慢な温度上昇に伴うゆっくりと
したコンデンサＣの放電によってトランジスタＴｒ２の
ベース電圧が低くなりすぎる。このため、この状態で急
激な温度上昇を受けてトランジスタＴｒ３のベース電圧
がトランジスタＴｒ２のベース電圧以下となったとき、
トランジスタＴｒ２のベース電圧がトランジスタの動作
レベル以下、例えば０．６ボルト以下になっていた場合
には、トランジスタＴｒ２をオンすることができずに比
較出力が得られず、失報する恐れがあった。 【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、ベース入力電圧の大小比較で動作する一対
のトランジスタを備えた比較回路を用いた場合の失報を
確実に防止するようにした熱感知器を提供することを目
的とする。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】この目的を達成するた
め本発明は次のように構成する。本発明の熱感知器は、
温度補償用サーミスタと外部の温度を感知する感熱用サ
ーミスタとを電源ライン間に直列接続し、温度補償用サ
ーミスタの抵抗値と感熱用サーミスタ抵抗値に応じた抵
抗分圧で感熱用サーミスタの両端に発生する電圧を検出
電圧として出力する感知回路を備える。感熱用サーミス
タの抵抗値変化に応じた検出電圧は第１トランジスタの
ベースに入力され、インピーダンス変換して出力され
る。 【００１０】第１トランジスタから出力された検出電圧
は、コンデンサを充電又は放電する。比較回路は、エミ
ッタを共通に接続した第２トランジスタと第３トランジ
スタとを備え、第２トランジスタのベースにコンデンサ
の端子電圧を抵抗分圧回路で分圧して入力すると共に第
３トランジスタのベースに感熱用サーミスタの検出電圧
を入力し、２つのベース入力電圧の内の高い方のトラン
ジスタをオンし低い方のトランジスタをオフする。 【００１１】このような比較回路を安価なトランジスタ
で構成した差動式の熱感知器につき本発明にあっては、
感知回路に設けた温度補償用のサーミスタと並列に接続
され、感熱用サーミスタの両端に加わる検出電圧の電源
電圧に対する分圧の割合いを高くする並列抵抗を設けた
ことを特徴とする。このように温度補償用サーミスタと
並列に抵抗を接続することで、並列抵抗値が低下して直
列接続した感熱用サーミスタに印加される電源電圧の分
圧の割り合いが増加する。このため例えば−１０℃とい
った低温の環境下で燻焼火災等により緩慢な温度上昇が
生じても、感熱用サーミスタに印加されている電圧を高
めに設定しているため、感熱用サーミスタの抵抗値が徐
々に低下しても第２トランジスタのベース電圧はオン動
作可能なレベル、例えば０．６ボルト以上を維持してお
り、その後の急激な温度上昇により第３トランジスタに
対し第２トランジスタのベース入力電圧が高くなったと
き、ベース入力電圧の高い第２トランジスタを確実にオ
ンし、低温時における失報を防止する。 【００１２】 【発明の実施の形態】図１は本発明のサーミスタを用い
た差動式の熱感知器の回路構成の実施形態である。図１
において、温度補償用サーミスタ１１と外部の温度を感
知する感熱用サーミスタ１２が、電源電圧Ｖｏの＋側電
源ラインと−側となる電源ライン間に直列接続されて感
知回路を構成し、温度補償用サーミスタ１１の抵抗値と
感熱用サーミスタ１２の抵抗値に応じた分圧電圧を検出
電圧Ｖｓとして出力する。 【００１３】感熱用サーミスタ１２の抵抗値変化に応じ
た検出電圧Ｖｓは、インピーダンス変換用に設けた第１
トランジスタＴｒ１のベースに入力され、インピーダン
ス変換された検出電圧に変換される。トランジスタＴｒ
１のエミッタには逆流阻止用のダイオードＤを介してコ
ンデンサＣが接続され、第１トランジスタＴｒの出力す
る検出電圧に応じてコンデンサＣの充電と放電が行われ
る。 【００１４】コンデンサＣに続いては、比較回路１４が
設けられる。比較回路１４は第２トランジスタＴｒ２と
第３トランジスタＴｒ３のエミッタを共通接続し、エミ
ッタ抵抗Ｒ５を介してアースに接続している。第２トラ
ンジスタＴｒ２のベースには、コンデンサＣの端子電圧
Ｖｃを放電用の抵抗Ｒ３とＲ４を直列接続した分圧回路
で分圧した電圧Ｖｒが入力されている。また第３トラン
ジスタＴｒ３のベースには感熱用サーミスタ１２の検出
電圧Ｖｓが入力されている。第３トランジスタＴｒ３の
コレクタは＋Ｖｏの電源ラインに接続される。また第２
トランジスタＴｒ２のコレクタは次段のＳＣＲ等を備え
た出力回路に接続されている。 【００１５】更に本発明にあっては、感熱用サーミスタ
１２と直列接続した温度補償用サーミスタ１１と並列
に、抵抗Ｒ０を接続している。温度補償用サーミスタ１
１及び感熱用サーミスタ１２の抵抗値は、例えば−１０
℃の環境下において約１０ＭΩであり、これに対応して
温度補償用サーミスタ１１に並列接続した抵抗Ｒ０の抵
抗値も例えば１０ＭΩとしている。 【００１６】したがって、−１０℃の環境下において、
温度補償用サーミスタ１１と抵抗Ｒ０の並列接続による
抵抗値は５ＭΩとなり、その結果、感熱用サーミスタ１
２の両端に加わる分圧電圧としての検出電圧Ｖｓは Ｖｓ＝（２／３）Ｖｏ となる。即ち、抵抗Ｒ０を温度補償用サーミスタ１１に
接続していない場合の感熱用サーミスタ１２の両端に加
わる分圧電圧としての検出電圧Ｖｓ´は Ｖｓ´＝（１／２）Ｖｏ となっていることから、本発明のように抵抗Ｒ０を並列
接続したことで、並列接続しない場合に比べ（１／６）
Ｖｏ分だけアップすることができる。 【００１７】次に図１の実施形態の動作を説明する。ま
ず熱感知器設置場所に温度変化がない定常監視状態にあ
っては、比較回路１４の第２トランジスタＴｒ２に加わ
るコンデンサＣの充電電圧Ｖｃに応じた分圧電圧Ｖｒ
が、第３トランジスタＴｒ３のベースに加わる感熱用サ
ーミスタ１２の抵抗値に応じた検出電圧Ｖｓより低く、
このためベース入力電圧の高い第３トランジスタＴｒ３
の方がオンし、第２トランジスタＴｒ２はオフとなって
いる。 【００１８】この状態で熱感知器の設置場所の温度が徐
々に上昇した場合、温度の上昇に伴って感熱用サーミス
タ１２の抵抗値も低下することで検出電圧Ｖｓが低下す
る。これに応じてコンデンサＣの電圧Ｖｃも抵抗Ｒ３，
Ｒ４を通じて追従するように放電し、第２トランジスタ
Ｔｒ２のベース入力電圧が低く第３トランジスタＴｒ３
のベース入力電圧が高い関係は維持され、トランジスタ
Ｔｒ３のオン、トランジスタＴｒ２のオフ状態が維持さ
れている。 【００１９】次に火災時の動作を説明する。図２は、燻
焼火災等により熱感知器設置場所の温度が徐々に上昇を
始め、その後に着火等により温度が急激に上昇した場合
の図１の第２及び第３トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のベ
ースに印加される電圧Ｖｓ，Ｖｒの変化を実線で示し、
抵抗Ｒ０を設けなかった場合の第２及び第３トランジス
タＴｒ２，Ｔｒ３のベースに印加される電圧Ｖｓ´，Ｖ
ｒ´の変化を破線で示して対比している。 【００２０】燻焼火災等により熱感知器設置場所の温度
が徐々に上昇を始めると、感熱用サーミスタ１２の抵抗
値も温度上昇に応じて低下し、検出電圧Ｖｓが温度上昇
に応じて減少する。このとき温度上昇の速度がコンデン
サＣの放電時定数を超えていると、コンデンサＣの電圧
Ｖｃも抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列抵抗値で決まる時定数によ
る放電で、検出電圧Ｖｓに対しては十分低い変化率で減
少を始める。 【００２１】このような火災による比較的ゆっくりとし
た温度上昇で、例えば周囲温度が５０℃に上昇して感熱
用サーミスタ１２の抵抗値が低下した状態にあっても、
本発明にあっては、温度補償用サーミスタ１１に抵抗Ｒ
０を並列接続して感熱用サーミスタ１２に加わる分圧電
圧の割合を高めていることで、比較回路１４に設けてい
る第２トランジスタＴｒ２のベースに印加されている電
圧Ｖｒを、トランジスタＴｒ２がオン動作可能な最低動
作レベルＶ_B(MIN)以上、例えば０．６ボルト以上に維持
している。 【００２２】その後に着火火災等により熱感知器設置場
所の温度が急激に上昇すると、温度の急激な上昇に伴う
感熱用サーミスタ１２の抵抗値の低下で検出電圧Ｖｓが
大きく低下し、第２トランジスタＴｒ２のベースに対す
る入力電圧Ｖｒより第３トランジスタＴｒ３のベースに
対する検出電圧Ｖｓが低くなる発報点Ａに至る。このた
め、それまでオンしていた第３トランジスタＴｒ３がオ
フし、同時に第２トランジスタＴｒ２がオンとなり、次
段のＳＣＲ等を備えた出力回路が第２トランジスタＴｒ
２のオンにより動作し、受信機に対し発報信号を出力す
る。 【００２３】これに対し抵抗Ｒ０を設けなかった場合の
破線の電圧Ｖｓ´，Ｖｒ´にあっては、着火火災等によ
り熱感知器設置場所の温度が急激に上昇すると、温度の
急激な上昇に伴う感熱用サーミスタ１２の抵抗値の低下
で検出電圧Ｖｓ´が大きく低下し、第２トランジスタＴ
ｒ２のベースに対する入力電圧Ｖｒより第３トランジス
タＴｒ３のベースに対する検出電圧Ｖｓが低くなり発報
点Ａ´に至り、それまでオンしていた第３トランジスタ
Ｔｒ３をオフし、同時に第２トランジスタＴｒ２をオン
しようとする。 【００２４】しかし、発報点Ａ´での電圧Ｖｓ´，Ｖｒ
´は、トランジスタＴｒ２がオン動作可能な最低動作レ
ベルＶ_B(MIN)、例えば０．６ボルトを下回っており、第
２トランジスタＴｒ２をオンできずに失報となる。この
ように本発明にあっては、感熱用サーミスタ１２と直列
接続した温度補償用サーミスタ１１と並列に抵抗Ｒ０を
接続したことで、比較回路１４を安価なトランジスタで
回路を構成しても、低温時に緩慢な温度上昇がある程度
継続した後に急激な温度上昇となる火災を、失報するこ
となく確実に検出することができる。 【００２５】 【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、感熱用サーミスタに印加される電圧を高めに設定し
ているため、例えば−１０℃といった低温の環境下で燻
焼火災等により緩慢な温度上昇が生じ、感熱用サーミス
タの抵抗値が徐々に低下しても、比較回路に設けた火災
感知用の第２トランジスタのベース電圧をオン動作可能
なレベル以上に維持することができ、その後の急激な温
度上昇により、第３トランジスタに対し第２トランジス
タのベース入力電圧が相対的に高くなったとき、ベース
入力電圧の高くなった第２トランジスタのオン動作を確
実に行わせ、失報を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態の回路図 【図２】火災時の温度変化に対する図１の第１及び第２
トランジスタのベースに印加される電圧Ｖｓ，Ｖｒの変
化を、並列抵抗Ｒ０がない場合の電圧Ｖｓ´，Ｖｒ´と
対比して示した説明図 【図３】従来回路の説明図 【図４】図３のコンパレータを安価なトランジスタで構
成した場合の回路図 【符号の説明】 １１：温度補償用サーミスタ １２：感熱用サーミスタ １４：回路 Ｔｒ１：第１トランジスタ Ｔｒ２：第２トランジスタ Ｔｒ３：第３トランジスタ ＲＯ，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５：抵抗 Ｃ：コンデンサ Ｄ：ダイオード

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】温度補償用サーミスタと外部の温度を感知
   する感熱用サーミスタとを電源ライン間に直列接続し、
   前記温度補償用サーミスタの抵抗値と前記感熱用サーミ
   スタの抵抗値に応じた抵抗分圧を検出電圧として出力す
   る感知回路と、 前記感熱用サーミスタの抵抗値変化に応じた前記検出電
   圧をベースに入力しインピーダンス変換して出力する第
   １トランジスタと、 前記第１トランジスタの出力する検出電圧により充電又
   は放電されるコンデンサと、 エミッタを共通に接続した第２トランジスタと第３トラ
   ンジスタとを備え、第２トランジスタのベースに前記コ
   ンデンサの端子電圧を抵抗分圧回路で分圧して入力する
   と共に第３トランジスタのベースに前記感熱用サーミス
   タの検出電圧を入力し、前記２つのベース入力電圧の内
   の高い方のトランジスタをオンし低い方のトランジスタ
   をオフする比較回路と、 前記感知回路に設けた温度補償用のサーミスタと並列に
   接続され、前記感熱用サーミスタの両端に加わる検出電
   圧の電源電圧に対する分圧の割合いを高くする並列抵抗
   と、を備えたことを特徴とする熱感知器。