JP3732770B2 - 火災熱感知器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の温度検出素子とその熱伝導構造によって火災時の温度上昇の度合いを判断して火災を検出する差動式熱感知を行う火災熱感知器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の火災による温度の上昇度合いを判断して発報する差動式火災熱感知器としては、熱電対式熱感知器、２素子のサーミスタを用いた熱感知器がある。また、急激な温度変化を検知するセンサとして、微細加工を応用した感温センサがある。これらは何れも２点の温度差により急激な温度上昇を検出するもので、２点の内１点の熱応答を速く、他の１点の熱応答を遅くして温度差を生じさせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の熱差動式火災熱感知器は次のような問題がある。
【０００４】
図２８は熱電対式熱感知器の構造例を示す（特公昭４４−２４０５７）。図２８において、感熱素子である半導体熱電対１０１は金属製の感熱カバー１０２の内側に温接点１０３と接して感知器の中央部に設置されている。その温接点１０３と冷接点１０４は感知器取り付け面１０５に対して互いに垂直方向の位置関係になっている。温接点１０３と冷接点１０４が熱気流の方向に対して垂直方向の位置関係にあるため、感度が気流の方向によって変化しない特徴がある。
【０００５】
一方、感熱カバー１０２は金属で作られる。金属は一般に熱拡散率が大きいため、伝熱による熱エネルギーの逃げが大きく、温接点１０３の温度上昇が小さい。温接点１０３の温度上昇が小さいため、温接点１０３と冷接点１０４の温度差も小さくなり、小さい出力しか得ることができない点に問題があった。
【０００６】
図２９は、感熱素子として２素子のサーミスタを用いた熱感知器の構造例を示す（特開平１−２９７７９５）。このタイプの熱感知器では、一方のサーミスタ２０３ａが気流中に露出しているため、２素子のサーミスタ２０３ａ，２０４ａから得られる温度差信号の大きさは十分であった。しかし、２素子のサーミスタ２０３ａ，２０４ａが水平方向に非対称の位置関係になるため、感度（温度差の大きさ）が気流方向に大きく依存するという問題がある。
【０００７】
図３０は、急激な温度変化を検知する目的の微細加工を応用した感温センサの構造例を示す（特公平７−４３２８４）。図３０において、この感温センサは、基板３０１の表面側の薄い部分Ａと厚い部分Ａ'にそれぞれ感知部Ｓ，Ｓ’を設け、裏面側にヒートシンク３１０を設けている。
【０００８】
ここで、基板３０１の厚さは400〜600μm以下、絶縁層３０１ａの厚さは10μm以下との例示があり、μmオーダーの大きさであるため、センサの小型化が可能である。
【０００９】
しかし、小型化できる一方、感知部Ｓ，Ｓ’となる２点の距離が近いため、生じる温度差が小さいという問題点がある。これに対し２点の距離を離して大きな温度差が得られるようにすると、感度（温度差の大きさ）が気流の方向に依存し、さらにセンサが大型化してコスト高になる問題が生じる。
【００１０】
本発明は、構造が簡単で火災感知器として必要にして十分なサイズに小型化でき、特に感度が気流方向に依存しない差動式熱感知を行う火災熱感知器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。
【００１２】
本発明の火災熱感知器は、火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された複数の集熱器と、複数の集熱器の内、少なくとも１つの集熱器に蓄熱器と温度検出素子を設けて熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する１つの低温検出部と、残りの集熱器に温度検出素子を設けて熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する２つの高温検出部と、低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路とを備える。
【００１３】
さらに、低温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る中心線上に２つの高温検出部の集熱器が相互に配置されることを特徴とする。
【００１４】
このように本発明は、２つの高温検出部を１つの低温検出部を挟んで対称となる位置に設けることによって、熱気流の向きに拘わらず、差動式熱感知の感度を一定とすることができる。
【００１５】
即ち、２つの高温検出部の検出温度をＴｈ１，Ｔｈ２、１つの低温検出部の検出温度をＴｃとすると、温度差ΔＴ１、ΔＴ２が
ΔＴ１=Ｔｈ１−Ｔｃ
ΔＴ２＝Ｔｈ２−Ｔｃ
で得られる。
【００１６】
そこで本願発明者等は、熱気流の方向を変えながら温度差ΔＴ１、ΔＴ２を測定して鋭意検討したところ、温度差ΔＴ１、ΔＴ２のそれぞれは気流の方向によって常に等しい値になるとは限らないが、温度差を加算した（ΔＴ１＋ΔＴ２）は、気流の方向が変化しても常に一定の値となり、気流の方向に依存しないという画期的な現象を見い出すに至った。
【００１７】
本発明は、このような発明者が見出した新規で有用な現象に基づいて気流の方向性に依存しない差動式熱感知を行う火災熱感知器を実現したものである。
【００１８】
ここで熱感知回路は、２つの高温検出部の各出力と１つの低温検出部の出力との各差分から、各差分の加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行う。即ち気流の方向に依存しない温度差加算値（ΔＴ１＋ΔＴ２）あるいは温度差平均値（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２を求め、この値が規定の閾値を超えたときに火災と判断する。
【００１９】
本発明の火災熱感知器における１つの低温検出部および２つの高温検出部の温度検出素子として、一対のトランジスタを樹脂モールドした２つの複合トランジスタを有し、１つの低温検出部の集熱器には２つの複合トランジスタの一方のトランジスタが着設されたリードフレーム端子を接続し、２つの高温検出部の集熱器に２つの複合トランジスタの他方のトランジスタが着設されたリードフレーム端子をそれぞれ接続する。
【００２０】
そして熱感知回路は、低温検出部に接続したトランジスタと高温検出部に接続したトランジスタを含むブリッジ回路を構成して高温検出部と低温検出部との温度差に応じた出力を得る。
【００２１】
このように高温検出部と低温検出部の各温度検出素子に、２つの複合トランジスタに樹脂モールドされている合計４つのトランジスタを使用して、各トランジスタが着設されたリードフレーム端子をそれぞれの集熱器に直接接続することで、樹脂モールドを通って高温検出部から低温検出部に向う熱の流れが形成され、差動式熱感知を行う感知器に必要とされる温度の緩やかな直線上昇に対し温度差出力を飽和させるという理想的特性が実現できる。なお、温度検出素子としては、複合トランジスタのトランジスタとせずに、単体のトランジスタでも良い。
【００２２】
熱感知回路は、低温検出部側にコレクタ接続した２つのトランジスタのダーリントン接続と、高温検出部側にコレクタ接続した２つのトランジスタのダーリントン接続を含むブリッジ回路を構成して高温検出部と低温検出部との温度差に応じた出力を得ることを特徴とする。
【００２３】
このように低温検出部および高温検出部の各々にコレクタを接続している２つのトランジスタのダーリントン接続により、ベース・エミッタ接合の温度係数を通常の２倍にし、温度差出力を大きくとることができる。
【００２４】
また熱感知回路は、低温検出部にコレクタ接続した２つのトランジスタの並列接続と、高温検出部にコレクタ接続した２つのトランジスタの並列接続を含むブリッジ回路を構成することによっても、高温検出部と低温検出部との温度差に応じた出力を得ることができる。この場合も、低温検出部と高温検出部のそれぞれに接続している２つのトランジスタのそれぞれのベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅの変化を検出することになるので、電源電圧の変動や外来ノイズに対して安定した動作を確保できる。
【００２５】
本発明の別の形態にあっては、２つの低温検出部と１つの高温検出部を有し、高温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る中心線上に２つの低温検出部の集熱器が配置され、熱感知回路は、前記１つの高温検出部の出力と２つの低温検出部の各出力との各差分から、各差分の加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする。
【００２６】
この場合にも、２つの温度差出力の加算又は平均を得ることによって、気流方向に依存しない差動式熱感知を行うことができる。ここで、低温検出部は集熱器に比較的容積の大きい蓄熱器を設ける必要があることから、低温検出部の数は小型化するためには少ない方が望ましい。もしスペース的に余裕があれば、この変形のように、低温検出部の数を高温検出部より多くしても良い。
【００２７】
本発明の火災熱感知器の変形として、１つの低温検出部と４つ以上の複数の高温検出部を有し、低温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る複数の中心線上に複数の高温検出部の集熱器が配置され、熱感知回路は、複数の高温検出部の各出力と１つの低温検出部の出力の各差分から、各差分の加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うようにしても良い。
【００２８】
また本発明の火災熱感知器は、逆に１つの高温検出部と４つ以上の複数の低温検出部を有し、高温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る複数の中心線上に複数の低温検出部の集熱器が配置され、熱感知回路は、１つ高温検出部の出力と複数の低温検出部の各出力との各差分から、各差分の加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うようにしても良い。
【００２９】
更に本発明の火災熱感知器しとして、低温検出部と高温検出部を同数ずつ複数有し、複数の低温検出部の集熱器は略円形の周上で、かつその略円形状の概ね中心を通る中心線上に相互に配置され、複数の高温検出部は略円形状の周上、もしくはその同心の別の略円形状の周上で、かつその概ね略円形状の中心を通る中心線上に相互に配置され、熱感知回路は、複数の高温検出部の各出力の平均値と複数の低温検出部の各出力の平均値との差分を求めて差動式熱感知を行うようにしても良い。
【００３０】
集熱器は、熱拡散率が１０^-6［ｍ²／ｓ］よりも小さな材質、例えばポリイミド、ガラスエポキシなどの合成樹脂やガラスからなる検知部固定部材上に設置されることによって熱的な絶縁性を確保する。また集熱器と蓄熱器の材質としては熱拡散率が１０^-6〜１０^-3［ｍ²／ｓ］の範囲にある例えば銅、アルミなどの金属を使用する。更に集熱器は回路実装基板の電極パッドを直接用いることもできる。
【００３１】
温度検出素子としては、トランジスタ以外に、熱電対、サーミスタ、ダイオードのいずれかを用いる。更に、蓄熱器としては、電気信号回路の一部を形成するコンデンサや発光ダイオードなどの電子部品で構成しても良い。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明による火災熱感知器の基本構造であり、図１（Ｂ）に主要部の平面を示している。
【００３３】
図１（Ａ）において、本発明の火災熱感知器１０は、固定部材１２を外カバー１４で支持して天井などの取付面１１に設置している。なお図１（Ａ）は上下を逆にして表わしている。
【００３４】
固定部材１２は熱拡散率の小さな材質で作られた薄いプレートであり、例えば固定部材１２の熱拡散率は１０^-6［ｍ²／ｓ］より小さい材質のものを使用している。具体的に固定部材１２としては、例えばポリイミドやガラスエポキシなどの合成樹脂あるいはガラスなどを使用する。
【００３５】
火災により発生した熱気流から熱を受ける固定部材１２には低温検出部１６と、その両側に高温検出部１８−１，１８−２を配置している。高温検出部１８−１，１８−２及び低温検出部１６には、固定部材１２上に集熱器２０−１，２０−２，２０−３がそれぞれ配置されており、この集熱器２０−１〜２０−３のそれぞれに温度検出素子２２−１，２２−２，２２−３を設けている。
【００３６】
集熱器２０−１~２０−３は熱拡散率が１０^-6〜１０^-3［ｍ²／ｓ］の材料物性を有する材質であり、その熱容量は１０^-5［Ｊ／Ｋ］オーダー以下である。具体的には、銅やアルミニウムなどの金属を使用することができる。
【００３７】
温度検出素子２２−１〜２２−３としては、本発明の望ましい実施形態にあってはトランジスタを使用しているが、これ以外に熱電対、サーミスタ、ダイオードなどを使用することもできる。
【００３８】
低温検出部１６に設けている集熱器２０−３には、火災による熱気流から熱を受けた際に集熱器２０−３の温度を緩やかに上昇させるための蓄熱器２３を接して固定している。蓄熱器２３は熱拡散率が１０^-6〜１０^-3［ｍ²／ｓ］の材料物性を有する材質であり、その熱容量は１０^-1［Ｊ／Ｋ］オーダーである。具体的には、集熱器２０−１〜２０−３と同様に、銅やアルミニウムなどの金属を使用することができる。
【００３９】
即ち高温検出部１８−１，１８−２の集熱器２０−１，２０−２には低温検出器１６のような蓄熱器２３は設けられておらず、このため火災による熱気流から熱を受けた際に集熱器２０−１，２０−２は、速やかにその温度が上昇することになる。
【００４０】
低温検出部１６と２つの高温検出部１８−１，１８−２の固定部材１２上における配置位置は、図１（Ｂ）に示すように、中央の低温検出部１６を挟んで対象となる位置に高温検出部１８−１，１８−２が配置されている。即ち高温検出部１８−１、低温検出部１６及び高温検出部１８−２は、一定間隔を隔てた直線上に並べられた軸対象の配置条件を持っている。
【００４１】
この軸対象の配置条件は、別の表現をすると、低温検出部１６の集熱器２０−３を中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の中心を通る中心線上に２つの高温検出部１８−１，１８−２の集熱器２０−１，２０−２が相互に配置されていることになる。
【００４２】
このような図１の実施形態における低温検出部１６を挟んで軸対象となる位置に２つの高温検出部１８−１，１８−２を配置した構造によって、火災時に発生する熱気流の方向性の影響を受けることなく差動式熱感知を行うことができる。
【００４３】
図２は図１に示した本発明による火災熱感知器１０における熱伝導路を電気的な等価回路で表現している。集熱器２０−１〜２０−３、蓄熱器２３、更に固定部材１２は、熱的な抵抗Ｒで繋がれている。集熱器２３は熱的なコンデンサＣとみなすことができ、蓄熱器２３と集熱器２０−３との間の熱的抵抗Ｒは小さく、それ以外の熱的抵抗Ｒは大きい。これによって集熱器２０−１，２０−３は、火災時に発生する熱気流から熱を受けた際に熱的な絶縁性を確保してそれぞれ配置されていることになる。
【００４４】
図３は図１の構造を備えた本発明の火災熱感知器１０における差動式熱感知を行う熱感知回路のブロック図である。図３において、低温検出部１６は、その温度検出素子２２−３によって温度Ｔｃに応じた出力を生ずる。また高温検出部１８−１，１８−２は、その温度検出素子２２−１，２２−２により、温度Ｔｈ１，Ｔｈ２に応じた検出出力を生ずる。なお、以下の説明では出力信号の代わりに検出温度によって回路を説明する。
【００４５】
温度差検出部２４−１は、高温検出部１８−１の検出温度Ｔｈ１から低温検出部１６の検出温度Ｔｃを減算して温度差ΔＴ１を出力する。温度差検出部２４−２は、高温検出部１８−２の検出温度Ｔｈ２から低温検出部１６の検出温度Ｔｃを差し引いて温度差ΔＴ２を出力する。
【００４６】
加算器２５は、温度差検出部２４−１，２４−２の出力した温度差ΔＴ１，ΔＴ２を加算して、（ΔＴ１＋ΔＴ２）を差動式熱感知のための温度差信号として火災判断部２８に出力する。火災判断部２８には火災を判断するための所定の閾値が設定されており、加算器２５からの出力（ΔＴ１＋ΔＴ２）がこの閾値を超えると火災と判断し、火災信号を出力する。
【００４７】
図４は本発明による熱感知回路の他の実施形態であり、図３にあっては２つの温度差ΔＴ１，ΔＴ２の加算を行っているが、この実施形態にあっては平均値を演算するようにしたことを特徴とする。
【００４８】
即ち、温度差検出部２４−１，２４−２は図３の実施例と同じであるが、続いて平均演算部２６が設けられ、２つの温度差ΔＴ１とΔＴ２の平均値（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２を演算し、この温度差の平均値を火災判断部２８に入力して、予め定めた火災判断の閾値と比較し、閾値を超えたときに火災信号を出力する。
【００４９】
この図３または図４に示す１つの低温検出部１６と２つの高温検出部１８−１，１８−２の検出温度から得られる２つの温度差ΔＴ１，ΔＴ２の加算もしくは平均演算を行うことによって、本発明の火災熱感知器にあっては、火災時に発生した熱気流の方向性に依存することなく差動式熱感知を行うことができる。その理由を説明すると次のようになる。
【００５０】
図５（Ａ）は図１に示した本発明の火災熱感知器１０の固定部材１２上に設けた低温検出部１６及び２つの高温検出部１８−１，１８−２の平面図であり、高温検出部１８−１、低温検出部１６及び高温検出部１８−２の並び方向に対し、矢印で示す気流方向２７から熱気流を加え、そのときの温度差ΔＴ１，ΔＴ２を測定した測定結果を図５（Ｂ）に示している。
【００５１】
この気流方向２７からの熱気流が当った際には、気流方向２７の風上の位置となる高温検出部１８−１と低温検出部１６による温度差ΔＴ１の方が、気流方向２７の風下の位置にあたる高温検出部１８−２と低温検出部１６の温度差ΔＴ２より温度上昇の度合いが速くまた大きくなっている。また図５（Ｂ）にあっては、２つの温度差ΔＴ１とΔＴ２を加算した（ΔＴ１＋ΔＴ２）の特性を破線で示している。
【００５２】
図６（Ａ）は固定部材１２上に配列している高温検出部１８−１、低温検出部１６及び高温検出部１８−２の並び方向に対し、矢印で示す図５で示した場合と異なる気流方向２７からの熱気流を加えた場合の高温検出部１８−１，１８−２と低温検出部１６の温度差ΔＴ１と温度差Ｔ２の測定結果を図６（Ｂ）に示している。
【００５３】
この場合、気流方向２７の風上の位置となる高温検出部１８−１と低温検出部１６の温度差ΔＴ１は、気流方向２７に対し図５に比べ更に風下の位置となる高温検出部１８−２と低温検出部１６の温度差ΔＴ２との温度差が更に開いている。
【００５４】
このように図５及び図６の気流方向２７の変化に対し、低温検出部１６に対する位置の異なる２つの高温検出部１８−１，１８−２との温度差ΔＴ１，ΔＴ２は、気流方向により温度上昇の度合いが変化しており、気流方向に依存していることがわかる。
【００５５】
このような本発明の火災熱感知器に対する気流方向を変えて温度差及び温度差の加算値を測定する処理を繰り返したところ、本願発明者は、低温検出部１６を挟んで高温検出部１８−１，１８−２を１８０°の軸対象となる位置に配置すると、気流方向の変化に対しそれぞれの温度差ΔＴ１，ΔＴ２は変化するが、２つの温度差の加算値（ΔＴ１＋ΔＴ２）は図５（Ｂ）と図６（Ｂ）の破線の特性のように一定となり、気流方向に依存しないことを見出すことができた。
【００５６】
本発明はこのように２つの温度差の加算値（ΔＴ１＋ΔＴ２）は気流方向に依存しないという画期的な知見に基づいてなされたもので、図３の熱感知回路のように温度差の加算値（ΔＴ１＋ΔＴ２）を求めて閾値と比較することで差動式熱感知を行うか、あるいは図４のように２つの温度差の平均値（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２を演算して閾値と比較することにより差動式熱感知を行うものである。
【００５７】
図７は図３の温度差の加算値（ΔＴ１＋ΔＴ２）を用いた場合の差動式熱感知の国内検定規格を評価するための直線上昇試験と階段上昇試験における作動試験及び不作動試験に対する火災熱感知器１０の応答特性図である。
【００５８】
まず階段上昇試験にあっては、ステップ的に気流温度を＋２０℃上昇させる試験であり、階段上昇作動試験３１のような特性が得られる。この階段上昇作動試験３１は３０秒以内に作動する条件を満たせばよい。一方、階段上昇試験の不作動試験にあっては、気流温度をステップ的に＋１０℃上昇させる試験であり、この場合には階段上昇不作動試験３０の特性が得られた。不作動試験は＋１０℃の上昇で１分以上不作動であればよい。
【００５９】
次に直線上昇試験における作動試験にあっては、例えば１０℃／分の割合で温度上昇を行い、この場合、直線上昇作動試験３２に示す特性が得られた。この直線上昇作動試験３２にあっては、試験開始から４．５分以内に作動すればよい。また直線上昇の不作動試験にあっては、気流温度を２℃／分で上昇させ、この場合、直線上昇不作動試験３４に示す特性が得られた。この直線上昇不作動試験３４は試験開始から１５分以上不作動であればよい。
【００６０】
このため、図７で直線上昇試験と階段上昇試験のそれぞれについての作動試験及び不作動試験の検定規格を満足する閾値の設定範囲３５が確保でき、これによって本発明の火災熱感知器は国内検定規格を容易にクリアすることが確認された。
【００６１】
図８は図１の構造をとる本発明の火災熱感知器における差動式熱感知を行う熱感知回路の具体的な実施形態を示した回路図である。
【００６２】
図８において、熱感知回路は、低温検出回路部４０と高温検出回路部４２を備える。低温検出回路部４０には中央の低温検出部に設けられる温度検出素子２２−３として２つのトランジスタＱ１１，Ｑ２１を備えている。また高温検出回路部４２は２つの高温検出部のそれぞれに設けられる温度検出素子２０−１，２０−２として２つのトランジスタＱ１２，Ｑ２２を備えている。
【００６３】
低温検出回路部４０のトランジスタＱ１１，Ｑ２１はダーリントン接続され、同様に高温検出回路部４２のトランジスタＱ１２，Ｑ２２もダーリントン接続されている。また低温検出回路部４０の２つのトランジスタＱ１１，Ｑ２１のベース・エミッタ間電圧は回路的に加算され、同様に高温検出回路部４２のトランジスタＱ１２，Ｑ２２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅも回路的に加算されており、これによってベース・エミッタ接合の温度係数を通常の２倍とし、温度差出力を大きくとることができる。
【００６４】
低温検出回路部４０と高温検出回路部４２はオペアンプ４４に入力接続される。オペアンプ４４から見て低温検出回路部４０と高温検出回路部４２はブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路における４つのインピーダンス要素は
（Ｒ１）
（Ｒ２）
（Ｑ１１，Ｑ２１，Ｒ３，Ｒ５）
（Ｑ１２，Ｑ２２，Ｒ４）
の４つで構成されている。
【００６５】
オペアンプ４４の出力はコンパレータ４６に入力される。コンパレータ４６には、火災判断のための基準電圧（閾値電圧）が与えられている。この回路はＶ１，Ｖ２の２電源で動作し、回路電圧１０ボルト、中点電圧５ボルトの電源供給を受けている。
【００６６】
高温検出回路部４２に設けているトランジスタＱ１２は、抵抗Ｒ８，Ｒ９の分圧電圧によるバイアスを受けている。また低温検出回路部４０に設けているトランジスタＱ１１も、抵抗Ｒ６，Ｒ７の分圧電圧によるバイアスを受けている。更に低温検出回路部４０の抵抗Ｒ５は各トランジスタのばらつきを吸収するための調整抵抗である。
【００６７】
次に図８の熱感知回路の動作を説明する。まず火災監視状態にある常温状態、即ち室温状態にあっては、低温検出回路部４０の抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１１，Ｑ２１及び抵抗Ｒ３，Ｒ５を流れる電流と、高温検出回路部４２の抵抗Ｒ２、トランジスタＱ１２，Ｑ２２、抵抗Ｒ４に流れる電流が平衡しており、このためオペアンプ４４の入力には電位差が生じていない。
【００６８】
この状態で火災時に発生する熱気流からの熱を受けると、図１の高温検出部１８−１，１８−２に熱が伝わり、高温検出部１８−１，１８−２に設けている高温検出回路部４２のトランジスタＱ１２，Ｑ２２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅがトランジスタの持っているベース・エミッタ接合の温度係数（Ｖｔｃ）、例えば−２．３ｍＶ／℃で変化する。
【００６９】
このためトランジスタＱ１２，Ｑ２２のベース電流が増加し、これに伴って高温検出回路部４２に流れる電流が増大してオペアンプ４４のマイナス入力端子の電圧が低下する。このためオペアンプ４４は、入力間に生じた電位差を差動増幅してコンパレータ４６に出力する。
【００７０】
即ち、オペアンプ４４の出力電圧をＶｄとすると、温度差が生じたときの出力Ｖｄは中間電圧５ボルトに対して以下に示す電圧値となる。
【００７１】
Ｖｄ＝（低温点温度−高温点温度）×｛（Ｒ６＋Ｒ７｝／Ｒ７｝×Ｖｔｃ
となる。
【００７２】
ここで図８の高温検出回路部４２にあっては、トランジスタＱ１２，Ｑ２２をダーリントン接続しているため、ベース・エミッタ間接合の温度係数はトランジスタ１つの場合に比べ２倍の値を取ることになる。
【００７３】
次に高温検出回路部４２に設けているトランジスタのばらつきを吸収するための調整抵抗Ｒ５について説明する。図８の実施形態にあっては、１つの基準電圧を利用して且つ感知器の動作点を部品のばらつきも考慮した上で、抵抗Ｒ５という１つの調整点で調整できるようにしている。
【００７４】
まず低温検出回路部４０及び高温検出回路部４２を構成する抵抗Ｒ１〜Ｒ５、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２は、各素子そのもののばらつきを持っているため、調整していない場合にはオペアンプ４４の出力が中点電位の５ボルトにはならない。
【００７５】
ここで高温検出回路部４２の抵抗Ｒ２、トランジスタＱ１２，Ｑ２２及び抵抗Ｒ４の直列回路に印加されている電圧は合計１０ボルトであり、オペアンプ４４のマイナス入力端子にはトランジスタＱ１２のベース電圧よりコレクタ、ベース間電圧Ｖｃ分だけ高い電圧がかかることになる。トランジスタＱ１２のベース電圧は抵抗Ｒ８，Ｒ９による分圧回路で、中点電圧である５ボルトよりＲ８／（Ｒ８＋Ｒ９）で按分した値ほど必ず低くなる。
【００７６】
この状態で抵抗Ｒ５を調整することで、低温検出回路部４０の抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１１，Ｑ２１、抵抗Ｒ３，Ｒ５に流れる電流を可変できるので、抵抗Ｒ５の値を調整することによってオペアンプ４４のプラス入力端子に加わる電圧を調整し、各素子のブリッジ回路の平衡状態を保つことができる。
【００７７】
図８の実施形態にあっては、オペアンプ４４の出力にコンパレータ４６が接続されており、コンパレータ４６の基準電圧は中点電位５ボルトが与えられており、この中点電位５ボルトとオペアンプ４４の出力を比較している。
【００７８】
いま抵抗Ｒ５を調整することにより例えばオペアンプ４４の出力を４ボルトに設定し、オペアンプ４４の増幅度を約４３倍に設定した場合、高温検出部と低温検出部の温度差に１℃温度差がつくと、前式より
Ｖｄ＝（−２．３ミリボルト）×（−２）×４３＝０．２ボルト
となり、温度差１℃につき０．２ボルト、オペアンプ４４の出力が変化することになる。
【００７９】
このため高温検出部と低温検出部の温度差が５℃以上になるとオペアンプ４４の出力が５ボルト以上となるため、コンパレータ４６の基準電圧５ボルトを超えることでコンパレータ４６の出力が反転し、出力端子５０から火災検出信号を外部に出力することができる。
【００８０】
図９は図８の熱感知回路に設けた低温検出回路部４０及び高温検出回路部４２に設けているトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２の低温検出部１６及び高温検出部１８−１，１８−２に対する実装状態の説明図である。
【００８１】
図９（Ａ）において、中央の低温検出部１６と、その両側に配置された高温検出部１８−１，１８−２との間には、２つのトランジスタを樹脂モールドにより内蔵したパッケージ構造を持つ複合トランジスタ３６−１，３６−２を実装している。
【００８２】
図９（Ｂ）は複合トランジスタ３６−１を取り出しており、２つのトランジスタＱ１１，Ｑ１２が実装されており、この２つのトランジスタＱ１１とＱ１２は図８の低温検出回路部４０と高温検出回路部４２のそれぞれ一方のトランジスタとして使用される。
【００８３】
複合トランジスタ３６−１に内蔵されたトランジスタＱ１１，Ｑ１２は、接続端子となるリード３８−１１〜３８−１６を持ち、このうちトランジスタＱ１１のコレクタを接続したリードがコレクタリード３８−１４であり、またトランジスタＱ１２のコレクタを接続したリードがコレクタリード３８−１３となっている。
【００８４】
このような複合トランジスタ３６−１としては、例えば（株）東芝製のＨＮ１Ｃ０１Ｆを使用することができる。この（株）東芝製の複合トランジスタ３６−１はコレクタリード３８−１３，３８−１４上にトランジスタＱ１１，Ｑ１２を着設しており、コレクタリード３８−１４，３８−１３を図９（Ａ）のように低温検出部１６及び高温検出部１８−１に接続することで、その集熱器に加わる熱を直接、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタに伝えることができる。
【００８５】
一方、エミッタリード上にトランジスタが着設されているよう複合トランジスタを用いる場合には、エミッタリード端子を低温検出部１６及び高温検出部１８−１、１８−２に接続すれば良い。要は、トランジスタが着設されているリード端子を高温検出部又は低温実検出部に直接接続すれば良い。なお、本願の説明では、トランジスタがコレクタリード端子に着設されている場合について動作説明を行う。
【００８６】
図９（Ａ）の低温検出部１６と高温検出部１８−２の間に実装している複合トランジスタ３６−２も、複合トランジスタ３６−１と同じ構造を持つ。
【００８７】
このような２つの複合トランジスタ３６−１，３６−２を使用することで、図８の低温検出回路部４０と高温検出回路部４２にあっては、複合トランジスタ３６−１のトランジスタＱ１１を低温側、Ｑ１２を高温側に設け、また複合トランジスタ３６−２のトランジスタＱ２１を低温側に設け、トランジスタＱ２２を高温側に設けている。
【００８８】
トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、それぞれ低温側と高温側となる位置に配置されているが、樹脂モールドにより１つのパッケージ回路として収められている。このため高温側の温度が上昇すると、集熱器は熱的に絶縁されているが複合トランジスタ３６−１の樹脂モールドを通る熱の流れが生じ、高温側のトランジスタＱ１２の温度上昇に追従して低温側のトランジスタＱ１１の温度上昇が行われ、複合トランジスタ３６−１による熱の流れで高温側と低温側の温度上昇率を略同じにする作用が得られる。
【００８９】
この点は図９（Ａ）の低温検出部１６と高温検出部１８−２の間にトランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタを接続している複合トランジスタ３６−２についても同様である。
【００９０】
このような２つのトランジスタを内蔵した複合トランジスタ３６−１，３６−２による熱の流れによる高温側と低温側の温度上昇率を概ね同じにすることにより、図７における直線上昇不作動試験において、時間の経過に対しその特性が一定値に飽和する特性を得ることができる。
【００９１】
すなわち、直線上昇不作動試験において高温側と低温側の温度上昇率が異なると、特に高温側の上昇率に対し低温側の上昇率が低い場合に直線上昇不作動試験の特性が時間の経過に伴って増加し、不作動試験の検定条件を満足できなくなるが、本発明にあっては複合トランジスタによる高温側から低温側への熱の流れによる温度上昇率の均一化により直線不作動試験の特性を飽和させるという理想的な性能を実現することができる。
【００９２】
図１０は図８の熱感知回路に使用しているトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２の実装形態の他の実施形態であり、この実施形態にあっては単独のトランジスタを使用している。
【００９３】
図１０（Ａ）は単独のトランジスタを使用した実装状態であり、中央の低温検出部１６にはトランジスタ５２−３，５２−４の２つがそのコレクタＣのリードを接続している。また高温検出部１８−１にはトランジスタ５２−１のコレクタリードＣを接続し、高温検出部１８−２にはトランジスタ５２−２のコレクタリードＣを接続している。
【００９４】
図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のトランジスタ５２−１を取り出しており、コレクタベース、エミッタに対応してコレクタリードＣ、ベースリードＢ、エミッタリードＥが引き出されている。
【００９５】
このように単一のトランジスタ５２−１〜５２−４を使用した場合にも、図８の熱感知回路の低温検出回路部４０で低温検出部１６にコレクタリードＣを接続している２つのトランジスタ５２−３，５２−４に対応するトランジスタＱ１１，Ｑ２１をダーリントン接続し、また高温検出部１８−１，１８−２にコレクタリードＣを接続しているトランジスタ５２−１，５２−２をトランジスタＱ１２，Ｑ２２としてダーリントン接続することになる。
【００９６】
図１１は本発明の熱感知回路の他の実施形態であり、低温検出回路部４０、高温検出回路部４２及びオペアンプ４４までの部分を図１に示した固定部材１２側に実装し、図８におけるコンパレータ４６以降の回路については感知器ベースなどに別途設けるようにした場合の実施形態である。
【００９７】
このような図１１の熱感知回路部を、図１（Ｂ）のような低温検出部１６、高温検出部１８−１，１８−２を設けた固定部材１２と一体に実装することで、それ自体によって小型の火災熱感知器を構成し、更には、増幅器までを近傍に設けているので、外来ノイズに対する信頼性を向上することができる。
【００９８】
図１２は図１１と同様、コンパレータ４６以降の回路を分離した小型の火災熱感知器における熱感知回路の他の実施形態である。この実施形態にあっては、低温検出回路部４０に設けている２つのトランジスタＱ１１，Ｑ２１はダーリントン接続ではなく並列接続としている。
【００９９】
同様に、高温検出回路部４２に設けている２つのトランジスタＱ１２，Ｑ２２もダーリントン接続ではなく並列接続としている。この並列接続の場合には、差動熱感知のための低温検出回路部４０及び高温検出回路部４２におけるベース・エミッタ接合の温度係数は、トランジスタ１つ当りの温度係数、例えば−２．３ｍＶ／℃の値を取ることになる。このような並列接続による回路構成では、電源電圧の変動や外来ノイズに対する影響を受けにくく、安定した回路動作を実現できる。
【０１００】
なお図１２のトランジスタＱ１１，Ｑ１２は複合トランジスタ３６−１に内蔵されており、またトランジスタＱ２１，Ｑ２２は複合トランジスタ３６−２に内蔵されており、図９に示した実装構造をとるものであるが、それぞれ個別のトランジスタとして図１０に示す実装構造をとるようにしてもよい。
【０１０１】
また、図１２のトランジスタＱ１１，Ｑ２１及びトランジスタＱ２１，Ｑ２２のそれぞれの並列接続を、図８に示したオペアンプ４４の出力段の回路を含むダーリントン接続の部分に置き換えるようにしてもよいことはもちろんである。
【０１０２】
図１３は図１の実施形態における温度検出素子として熱電対を使用した場合の実施形態である。この実施形態にあっては、高温検出部１８−１，１８−２の集熱器２０−１，２０−２に熱電対５４−１，５４−２を接続し、また中央の低温検出部１６の集熱器２０−３に２つの熱電対５４−３，５４−４を設置している。もちろん、熱電対以外にダイオードやサーミスタを用いてもよい。
【０１０３】
図１４は図１の低温検出部１６の両側に２つの高温検出部１８−１，１８−２を設けた構造における固定部材１２の他の実施形態である。この実施形態にあっては固定部材１２は十分な厚みを持った部材であるが、高温検出部１８−１，１８−２の集熱器２０−１，２０−２と熱的な絶縁性を確保するため、突起等の構造体５６により集熱器２０−１，２０−２と固定部材１２の接触面積を減らした形状で支持している。
【０１０４】
また低温検出部１６の集熱器２０−３に接続した蓄熱器２３については、集熱器２０−３の面を高温検出部１８−１，１８−２の集熱器２０−１，２０−２の位置と概ね合わせるため、収納部５８を内側に形成し、この中に突起等の構造体５６により熱的な絶縁をもって配置している。
【０１０５】
図１５は固定部材の他の実施形態であり、図１４の構造について、高温検出部１８−１，１８−２を設けると共に、傾斜面とし、側方からの熱気流を受け易くしたことを特徴とする。
【０１０６】
図１６は固定部材１２の他の実施形態であり、この実施形態は中央に１つの高温検出部１８を設け、その両側に低温検出部１６−１，１６−２を設けたことを特徴とする。この場合の固定部材１２の構造は、高温検出部１８については傾斜面６２により突出させ、その両側に蓄熱器２３−１，２３−２を収納部５６−１，５６−２に収納した状態で配置している。
【０１０７】
このように低温検出部１６−１，１６−２を固定部材１２の端部に設ける場合、熱気流から受ける熱エネルギーは低温検出部１６−１，１６−２により初め吸引され、中心に位置する高温検出部１８の温度上昇が充分得られないため、高温検出部１８を斜面６２より突出させることが望ましい。
【０１０８】
なお低温検出部１６−１，１６−２及び高温検出部１８は集熱器２０−１，２０−２，２０−３を有し、それぞれに温度検出素子２２−１，２２−２，２２−３を設けている。
【０１０９】
図１７は固定部材の他の実施形態であり、固定部材として発泡ウレタンのような発泡性樹脂部材１２−１を用いたことを特徴とする。固定部材として機能する発泡性樹脂部材１２−１は十分に小さい熱拡散率であり、この場合には高温検出部１８−１，１８−２及び低温検出部１６のそれぞれを、発泡性樹脂部材１２−１内に集熱器２０−１〜２０−３のそれぞれの正面を露出させた状態で埋め込み固定している。
【０１１０】
図１８は固定部材の他の実施形態であり、この場合には固定部材としてプリント基板１２−２を使用したことを特徴とする。このようにプリント基板１２−２を使用した場合には、高温検出部１８−１，１８−２及び低温検出部１６以外に、熱感知回路を構成する他の回路部品６４を同時に実装することができる。
【０１１１】
図１９は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、この実施形態にあっては１つの高温検出部と２つの低温検出部を設けたことを特徴とする。
【０１１２】
図１９（Ａ）において、固定部材１２上には中央の高温検出部１８を挟んで、その両側の軸対象となる位置に低温検出部１６−１，１６−２を配置している。この場合の固定部材１２側に対する各検出部の構造は例えば図１６のような構造をとり、低温検出部１６−１，１６−２には蓄熱器２３−１，２３−２が接続されている。
【０１１３】
この場合の差動式熱感知のための熱感知回路は図１９（Ｂ）のようになる。即ち、温度差検出部２４−１で高温検出部１８の検出温度Ｔｈと低温検出部１６−１の温度Ｔｃ１との温度差ΔＴ１を検出し、また温度差検出部２４−２で高温検出部１８の検出温度Ｔｈと低温検出部１６−２の低温検出部Ｔｃ２の温度差ΔＴ２を検出し、平均演算部２６で温度差の平均値を演算している。もちろん、平均演算部２６の代わりに加算器を設け、２つの温度差の加算値を演算してもよい。
【０１１４】
このように高温検出部１８の両側に軸対象に低温検出部１６−１，１６−２を設けた場合にも、それぞれの温度差ΔＴ１，ΔＴ２の加算または平均をとることで、気流の方向に依存しない差動式熱感知を行うことができる。
【０１１５】
図２０は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、この実施形態にあっては１つの低温検出部に対し４つの高温検出部を設けるようにしたことを特徴とする。
【０１１６】
図２０（Ａ）は固定部材１２の平面図であり、中央の低温検出部１６に対し、これを挟んで軸対象となる直交する２方向の位置に高温検出部１８−１，１８−３と高温検出部１８−２，１８−４を配置している。
【０１１７】
この場合の熱感知回路は図２０（Ｂ）のようになり、温度差検出部２４−１〜２４−４で４つの高温検出部１８−１〜１８−４の検出温度Ｔｈ１〜Ｔｈ４と１つの低温検出部１６の検出温度Ｔｃとのそれぞれの温度差ΔＴ１〜ΔＴ４を求め、平均値演算回路２６で平均値を算出している。
【０１１８】
なお図２０にあっては、低温検出部１６を挟んで軸対象となる直交する２方向の位置に合計４つの高温検出部１８−１〜１８−４を配置しているが、高温検出部は直交しない配置としても良いし、又、高温検出部の数は更に６つ、８つというように増やしてもよい。
【０１１９】
また図２０の実施形態とは逆に、中央に１つの高温検出部を設け、その周囲に軸対象に４つまたはそれ以上の低温検出部を配置してもよい。但し、低温検出部は比較的サイズの大きな蓄熱器を設けることから、実際に実現できる低温検出部の数は制約を受けることになる。
【０１２０】
図２１は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、この実施形態にあっては低温検出部と高温検出部を２以上同数ずつ設けるようにしたことを特徴とする。
【０１２１】
図２１（Ａ）において、固定部材１２上には、低温検出部１６−１，１６−２と高温検出部１８−１，１８−２が同じ円の周囲上に向かい合うように配置されている。即ち２つの低温検出部１６−１，１６−２は、円の周上で且つ円の中心を通る中心線上に相互に配置される。また２つの高温検出部１８−１，１８−２も円の周上で中心を通る中心線上に相互に配置される。この場合、各検出部が位置する周の円は、同じ円でもよいし半径の異なる同心円であってもよい。
【０１２２】
この場合の熱感知回路は図２１（Ｂ）のようになる。即ち２つの低温検出部１６−１，１６−２の平均値を平均値演算部２６−１で求め、また２つの高温検出部１８−１，１８−２の平均値を平均値演算部２６−２で求め、そして温度差検出部２４で高温側の平均値Ｔｈと低温側の平均値Ｔｃとの温度差ΔＴを検出して出力する。もちろん、平均値の代わりに加算値を求めても良い。
【０１２３】
図２２は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、この実施形態にあっては１つの低温検出部に対し複数の高温検出部を略軸対象に設けたことを特徴とする。
【０１２４】
図２２（Ａ）の固定部材１２上には中央の低温検出部１６に対し２つの高温検出部１８−１，１８−２が反対側の高温検出部１８−３に対して配置されているが、完全な軸対象ではなく略近似的な軸対象となっている。このように完全な軸対象でなくとも略軸対象であれば、気流の方向に対する依存性を十分に低減できる。
【０１２５】
この場合の熱感知回路は図２２（Ｂ）のようになり、２つの高温検出部１８−１，１８−２の平均値を平均値演算部２６−１で求め、そして温度差検出部２４−１，２４−２で、それぞれ平均値演算部２６−１で求められた平均値と低温検出部１６との温度差、及び高温検出部１８−３と低温検出部１６の温度差を検出して、続いて平均値演算部２６−２で平均値を求めている。
【０１２６】
もちろん、平均値演算部２６−２の代わりに加算器で温度差の加算値を求めてもよい。図２２の変形実施形態として、逆に中央に高温検出部を設け、これを挟んで略軸対象となる位置に３つの低温検出部を配置してもよい。
【０１２７】
図２３は火災熱感知器の他の例であり、図２３（Ａ）のように３つの低温検出部１６−１〜１６−３を直線上に配置し、中心の低温検出部１６−２を略中心とする略円周上に６つの高温検出部１８−１〜１８−６を配置している。
【０１２８】
この場合の熱感知回路は図２３（Ｂ）のようになり、平均値演算部２６−１で３つの低温検出部１６−１〜１６−３の検出温度から平均値を求め、平均値演算部２６−２で６つの高温検出部１８−１〜１８−６の検出温度の平均値を求め、温度差検出部２４で温度差ΔＴを求めている。
【０１２９】
この図２３の実施形態にあっても、低温検出部と高温検出部を逆にした配置としてもよい。
【０１３０】
図２４は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、低温検出部における集熱器と蓄熱器を一体化したことを特徴とする。この実施形態は、固定部材１２の低温検出部１６に対し軸対象となる位置に２つの高温検出部１８−１，１８−２を設けており、低温検出部１６の集熱器と蓄熱器が一体化された集熱蓄熱器６８として構成されている。これにより、部品点数を低減し、構造を簡単にすることができる。
【０１３１】
図２５は本発明の火災熱感知器の他の実施形態であり、低温検出部の蓄熱器として複合構造のものを用いたことを特徴とする。即ち、高温検出部１８−１，１８−２の間の低温検出部１６の蓄熱器２３として、この実施形態にあっては金属７０とセラミック７２の複合部材を使用している。
【０１３２】
もちろん、蓄熱器２３を構成する複合部材は金属とセラミックに限定されず、又、複合材料そのものを利用することも可能である。すなわち、蓄熱器として熱拡散率の値が１０^-6〜１０^-3［ｍ²／Ｓ］となるように適宜材質調整を行うことにより、低温検出部の温度上昇の速さを調整できるため、差動式熱感知器としての動作安定性（非火災報の低減など）を向上させることが可能である。
【０１３３】
図２６は低温検出部の蓄熱器にアルミ電解コンデンサを使用した実施形態である。即ち、固定部材１２上に形成された低温検出部１６の集熱器２０−３に対し、蓄熱器として機能するに十分な熱拡散特性と容量を持った例えばアルミ電解コンデンサ７４を接続している。
【０１３４】
図２７は低温検出部の蓄熱器にＬＥＤを使用した実施形態である。低温検出部１６の集熱器２０−３に対しＬＥＤ７６を接続している。このＬＥＤ７６は単に蓄熱器として機能するのみならず、火災検出時に発光駆動される発報表示灯として使用してもよい。
【０１３５】
ＬＥＤ７６は固定部材１２の裏面側に配置されているが、固定部材１２は十分に薄いことから、火災検出時にＬＥＤ７６を点灯すると、その光が固定部材１２を通して外部に十分に出され、外部から火災感知器の発報動作をＬＥＤ７６の点灯または点滅で知ることができる。
【０１３６】
なお上記の実施形態にあっては、火災熱感知器単独として使用する場合を例にとっているが、例えば既存の光電式煙感知器に本発明の火災熱感知器を設けて複合型火災感知器として使用することもできる。また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、軸対象となる少なくとも２つの位置の温度差を検出して加算又は平均をとることで、熱気流の向きに関わらず感度を一定にすることができ、気流の方向に依存しない信頼性の高い差動式熱感知による火災検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による火災熱感知器の基本的な実施形態の説明図
【図２】図１の熱伝導路を電気的な等価回路で表した説明図
【図３】温度差加算を求める本発明の熱感知器回路のブロック図
【図４】温度差平均を求める本発明の熱感知器回路のブロック図
【図５】気流方向に対する温度差の測定説明図
【図６ 】別の気流方向に対する温度差の測定説明図
【図７】本発明の火災熱感知器における作動試験及び不作動試験の特性図
【図８】本発明の熱感知回路の具体的実施形態の回路図
【図９】１対のトランジスタがパッケージングされた複合トランジスタを使用した温度検出素子の実装説明図
【図１０】単体トランジスタを使用した温度検出素子の実装説明図
【図１１】トランジスタをダーリントン接続した小型感知器用の熱感知回路の回路図
【図１２】トランジスタを並列接続した小型感知器用の熱感知回路の回路図
【図１３】温度検出素子に熱電対を使用した実施形態の説明図
【図１４】固定部材に低温検出部を収納配置した実施形態の説明図
【図１５】固定部材の配置面を傾斜させた実施形態の説明図
【図１６】高温検出部を挟んで２つの低温検出部を固定部材に収納配置した実施形態の説明図
【図１７】固定部材に発泡樹脂部材を使用した実施形態の説明図
【図１８】固定部材のプリント基板を使用した実施形態の説明図
【図１９】高温検出部で挟んで低温検出部を軸対称に配置した実施形態の説明図
【図２０】低温検出部を中心に４つの高温検出部を周上に配置した実施形態の説明図
【図２１】低温検出部と高温検出部を２つずつ配置した実施形態の説明図
【図２２】低温検出部で挟んで高温検出部を略軸対称に配置した実施形態の説明図
【図２３】低温温検出部と高温検出部を３つ以上配置した例の説明図
【図２４】集熱器と蓄熱器を一体化した実施形態の説明図
【図２５】複合材質の蓄熱器を用いた実施形態の説明図
【図２６】蓄熱器にアルミ電解コンデンサを使用した実施形態の説明図
【図２７】蓄熱器にＬＥＤを使用した実施形態の説明図
【図２８】従来の熱電対式熱感知器の説明図
【図２９】２素子のサーミスタを用いた従来例の説明図
【図３０】微細加工を応用した従来の熱感知器の説明図
【符号の説明】
１０：火災熱感知器
１１：取付面
１２：固定部材
１４：外カバー
１６、１６−１〜１６−３：低温検出部
１８，１８−１，１８−２：高温検出部
２０−１〜２０−３：集熱器
２２−１〜２２−３：温度検出素子
２３，２３−１，２３−２：蓄熱器
２４，２４−１〜２４−４：温度差検出部
２５：加算器
２６，２６−１，２６−２：平均演算部：
２７：気流方向
３６−１，３６−２：複合トランジスタ
３８−１３，３８−１４：コレクタリード
４０：低温検出回路部
４２：高温検出回路部
４４，４８：オペアンプ
４６：コンパレータ
５０：出力端子

Claims (15)

1. 火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された複数の集熱器と、
   前記複数の集熱器の一部に蓄熱器と温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する１つの低温検出部と、
   前記複数の集熱器の残りに温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する２つの高温検出部と、
   前記低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路と、
   を備え、前記低温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る中心線上に前記２つの高温検出部の集熱器が相互に配置されることを特徴とする火災熱感知器。
2. 請求項１記載の火災熱感知器に於いて、
   前記１つの低温検出部および２つの高温検出部の温度検出素子として、一対のトランジスタを樹脂モールドした２つの複合トランジスタを有し、前記１つの低温検出部の集熱器には前記２つの複合トランジスタの各々一方のトランジスタが着設されたリードフレーム端子を接続し、前記２つの高温検出部の集熱器に前記２つの複合トランジスタの他方のトランジスタが着設されたリードフレーム端子をそれぞれ接続し、
   前記熱感知回路は、前記低温検出部に接続したトランジスタと前記高温検出部に接続したトランジスタを含むブリッジ回路を構成して前記高温検出部と低温検出部との温度差に応じた差分出力を得ることを特徴とする火災熱感知器。
3. 請求項１記載の火災熱感知器に於いて、
   前記１つの低温検出部の温度検出素子として２つのトランジスタを有すると共に前記２つの高温検出部の温度検出素子として２つのトランジスタを有し、前記１つの低温検出部の集熱器とトランジスタが着設されたリードフレーム端子とが接するように２つのトランジスタを接続し、前記２つの高温検出部の集熱器とトランジスタが着設されたリードフレーム端子とが接するように残り２つのトランジスタを各々接続し、
   前記熱感知回路は、前記低温検出部に接続したトランジスタと前記高温検出部に接続したトランジスタを含むブリッジ回路を構成して前記高温検出部と低温検出部との温度差に応じた差分出力を得ることを特徴とする火災熱感知器。
4. 請求項２又は３記載の火災熱感知器に於いて、前記熱感知回路は、前記低温検出部側にコレクタ接続した２つのトランジスタのダーリントン接続と、前記高温検出部側にコレクタ接続した２つのトランジスタのダーリントン接続を含むブリッジ回路を構成して前記高温検出部と低温検出部との温度差に応じた差分出力を得ることを特徴とする火災熱感知器。
5. 請求項２又は３記載の火災熱感知器に於いて、前記熱感知回路は、前記低温検出部にコレクタ接続した２つのトランジスタの並列接続と、前記高温検出部にコレクタ接続した２つのトランジスタの並列接続を含むブリッジ回路を構成して前記高温検出部と低温検出部との温度差に応じた差分出力を得ることを特徴とする火災熱感知器。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記熱感知回路は、前記２つの高温検出部の各出力と１つの低温検出部との温度差に応じた差分出力から、各差分出力の加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする火災熱感知器。
7. 火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された少なくとも複数の集熱器と、
   前記複数の集熱器の一部に蓄熱器と温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する２つの低温検出部と、
   前記複数の集熱器の残りに温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する１つの高温検出部と、
   前記低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路と、
   を備え、前記高温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る中心線上に前記２つの低温検出部の集熱器が配置され、前記熱感知回路は、前記１つの高温検出部の出力と２つの低温検出部の各出力の各差分から加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする火災熱感知器。
8. 火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された複数の集熱器と、
   前記複数の集熱器の一部に蓄熱器と温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する１つの低温検出部と、
   前記複数の集熱器の残りに温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する４つ以上の複数の高温検出部と、
   前記低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路と、
   を備え、前記低温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る複数の中心線上に複数の高温検出部の集熱器が相互に配置され、前記熱感知回路は、前記複数の高温検出部の出力と１つの低温検出部の各出力の各差分から加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする火災熱感知器。
9. 火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された複数の集熱器と、
   前記複数の集熱器の一部に蓄熱器と温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する４つ以上の複数の低温検出部と、
   前記複数の集熱器の残りに温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する１つの高温検出部と、
   前記低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路と、を備え、前記高温検出部の集熱器を略中心とする略円形の周上にあって、且つその略円形の概ね中心を通る複数の中心線上に複数の低温検出部の集熱器が配置され、前記熱感知回路は、前記１つ高温検出部の出力と複数の低温検出部の各出力との各差分から加算値または平均値を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする火災熱感知器。
10. 火災時に発生する熱気流から熱を受ける位置に熱的な絶縁性を確保して配置された複数の集熱器と、
    前記複数の集熱器の一部に蓄熱器と温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に緩やかに上昇する温度を測定して出力する低温検出部と、
    前記複数の集熱器の残りに温度検出素子を設けて前記熱気流から熱を受けた際に急速に上昇する温度を測定して出力する高温検出部と、
    前記低温検出部と高温検出部の出力に基づいて差動式熱感知を行う熱感知回路と、
    を備え、前記低温検出部と高温検出部を同数ずつ複数有し、前記複数の低温検出部の集熱器は略円形の周上で、かつその略円形状の概ね中心を通る中心線上に相互に配置され、前記複数の高温検出部は前記略円形状の周上、もしくはその同心の別の略円形状の周上で、かつその概ね略円形状の中心を通る中心線上に相互に配置され、前記熱感知回路は、前記複数の高温検出部の各出力の平均値と複数の低温検出部の各出力の平均値との差分を求めて差動式熱感知を行うことを特徴とする火災熱感知器。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記集熱器は、熱拡散率が１０ ^−６ ［ｍ ^２ ／ｓ］よりも小さな材質からなる検出部固定部材上に設置されることに よって熱的な絶縁性を確保することを特徴とする火災熱感知器。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記集熱器と前記蓄熱器の材質の熱拡散率が１０ ^−６ 〜１０ ^−３ ［ｍ ^２ ／ｓ］の範囲にあることを特徴とする火災熱感知器。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記集熱器は回路実装基板の電極パッドを用いたことを特徴とする火災熱感知器。
14. 請求項１乃至２又は請求項７乃至１３のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記温度検出素子として、熱電対、サーミスタ、ダイオードのいずれかを用いたことを特徴とする火災熱感知器。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載の火災熱感知器に於いて、前記蓄熱器は、電気信号回路の一部を形成する電子部品であることを特徴とする火災熱感知器。

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