JP3739084B2

JP3739084B2 - 火災熱感知器

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Publication number: JP3739084B2
Application number: JP2001299253A
Authority: JP
Inventors: 佳里黛; 幸雄山内; 裕史島
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: US6917296B2; EP1298618B1; US20030063005A1; DE60214641T2; JP2003109141A; EP1298618A2; EP1298618A3; DE60214641D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対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】
図１３は感熱素子として２素子のサーミスタを用いた火災熱感知器の構造例を示す（特開平１−２９７７９５）。このタイプの火災熱感知器では、一方のサーミスタ１０１を気流中に露出しているため熱応答が速く、高温検出部として機能する。これに対し他方のサーミスタ１０２はカバー内に収納されているため、熱応答が遅くなり、低温検出部として機能する。
【０００４】
火災による熱気流を受けた場合、サーミスタ１０１の検出温度は熱応答が速いために急激に変化するが、サーミスタ１０２の検出温度は熱応答が遅れるために緩やかに上昇し、これによって十分な大きさの温度差信号が得られ、所定の閾値を越えたときに火災と判断できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の差動式火災熱感知器にあっては、２つの温度検出点の内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ため、火災時の急激な温度変化による温度差の出力と、日常的な緩やかな温度変化による温度差の出力とがレベル的に区別できにくく、両者を区別するために信号処理が必要になる問題がある。
【０００６】
図１４は従来の差動式火災熱感知器の原理構造であり、高温検出部の温度検出素子２０１は熱気流を直接受ける位置に配置され、低温検出部の温度検出素子２０２はガード２０３に囲まれた熱気流が遮られた位置に配置されている。
【０００７】
図１５は図１４の周囲温度Ｔａに急激な温度上昇を加えた場合の高温検出部温度Ｔｈ、低温検出部温度Ｔｃ及び温度差ΔＴの変化を表している。この場合には、高温検出部温度Ｔｈは急激に上昇し、低温検出部温度Ｔｃの温度上昇が遅れる。その結果、大きい温度差ΔＴが得られる
図１６は図１４の周囲温度Ｔａに緩やか温度上昇を加えた場合の高温検出部温度Ｔｈ、低温検出部温度Ｔｃ及び温度差ΔＴの変化を表している。この場合には、高温検出部温度Ｔｈが周囲温度Ｔａと共に上昇し、低温検出部温度Ｔｃの温度上昇は遅れる。このため図１６の急激な温度変化を加えた場合と同様の大きい温度差ΔＴが得られる。
【０００８】
しかしながら、温度差ΔＴが所定の閾値レベルＴＨを超えたときに火災と判断する差動式熱感知を行っている場合、図１６の日常的に起きる緩やかな温度変化についても、温度差ΔＴが閾値レベルＴＨを超えることになる。そこで、急激な温度上昇を緩やかな温度変化と区別して検出するためには、急激な温度上昇については図１５の温度特性Ｆ（ΔＴ）ような信号処理が必要となり、また緩やかな温度変化については図１６の温度特性Ｆ（ΔＴ）ような信号処理が必要となり、その分、差動式の熱感知回路が複雑になる。
【０００９】
また２つの温度検出素子２０１，２０２が水平方向に非対称の位置関係になるため、低温検出部の温度検出素子２０２の熱応答が熱気流の方向により異なり、そのため温度差に基づく差動式熱感知が熱気流の方向に大きく依存するという問題もある。
【００１０】
本発明は、温度差信号について火災による急激な温度変化と日常の緩やかな温度変化を信号処理により区別する必要なく、且つ熱気流の方向依存性を低減するる差動式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の火災熱感知器にあっては、熱気流を直接受ける位置に配置され、周囲温度の上昇に対し速い熱応答を示す温度検出素子を設けて温度を検出する高温検出部と、熱気流を直接受けない位置に配置され、周囲温度の上昇に対し遅れた熱応答を示す温度検出素子を設けて温度を検出する低温検出部と、を備え、低温検出部と高温検出部の検出温度に基づいて差動式熱感知を行う火災熱感知器に於いて、高温検出部の温度検出素子と低温検出部の温度検出素子とを一体化した樹脂部材を設け、低温検出部へは、高温検出部から樹脂部材を通して熱エネルギーが流れ込むことを特徴とする。
【００１２】
このような本発明の火災熱感知器の構造は、高温検出部に多くの熱エネルギーが流れ込み、これに比較して低温検出部への熱エネルギーが流入が少ない点は、従来構造と共通しているが、本発明の構造では、高温検出部から樹脂部材を通って低温検出部へ熱エネルギーが流れる点が相違している。
【００１３】
このため火災による急激な温度上昇では短時間で温度が上昇するため、樹脂部材を通って短時間に低温検出部へ流れる熱エネルギー量は少ない。これにより急激に温度が上昇した時に大きな温度差が得られ、その後、温度差が低下するという微分的な特性が得られる。
【００１４】
一方、日常の緩やかな温度上昇では長時間かけて温度が上昇するため、樹脂部材を通って低温検出部へ流れる熱エネルギーにより低温検出部の温度上昇が周囲温度の上昇に追従する。これにより温度差は緩やかに増加した後に一定値に飽和し、火災判断の閾値を超えることのない特性が得られる。
【００１５】
更に、火災による急激な温度上昇で高温検出部から樹脂部材を通って低温検出部へ流れる熱エネルギーにより、低温検出部の気流の方向に対する温度変化の相違が緩和され、温度差の熱気流による方向依存性を低減できる。
【００１６】
ここで、高温検出部の温度検出素子を備えた樹脂部材の高温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を直接受ける位置に配置され、低温検出部の温度検出素子を備えた樹脂部材の低温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を直接受けことのないガードされた位置に配置される。
【００１７】
また高温検出部の温度検出素子を備えた樹脂部材の高温検出部位及び低温検出部の温度検出素子を備えた樹脂部材の低温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を直接受ける位置に配置され、樹脂部材の低温検出部位には熱容量の大きな蓄熱器を接触配置するようにしても良い。
【００１８】
本発明の火災熱感知器は、更に、高温検出部の検出温度と低温検出部の検出温度との温度差から火災を判断する熱感知回路を備え、温度検出素子としてトランジスタを使用した場合、熱感知回路は、低温検出部のトランジスタと高温検出部の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ようにする。
【００１９】
温度検出素子としては、トランジスタ以外にダイオード、サーミスタ又は熱電対を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は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である。図１において、本発明の火災熱感知器１０は、天井面などの取り付け面１１に装着する本体１２上にガード１４形成し、ガード１４の開口部にセンサ部１５を配置している。
【００２１】
センサ部１５は、低温検出部を構成する温度検出素子１６と高温検出部を構成する温度検出素子１８を、エポキシ樹脂などの合成樹脂を使用した樹脂部材２０によりモールド成型などして一体化している。
【００２２】
センサ部１５における低温検出部を構成する温度検出素子１６側は、ガード１４の内部となる火災による熱気流２２が直接当たらない位置に配置されており、このため温度検出素子１６は周囲温度の上昇に対し熱応答が遅れることで低温検出部として機能する。
【００２３】
これに対しセンサ部１５の温度検出素子１８側はガード１４の外部に露出して配置され、熱気流２２を直接受ける。このため温度検出素子１８は、周囲温度の上昇に対し速い熱応答を示す高温検出部として機能することになる。
【００２４】
次に図１の火災熱感知器１０において、火災による熱気流２２を受けたときの熱エネルギーの流れの様子を説明する。火災による熱気流２２を取り付け面１１に略並行する方向から本発明の火災熱感知器１０が受けると、センサ部１５の高温検出部側の温度検出素子１８に対しては多くの熱エネルギーが流れ込む。
【００２５】
これに対し低温検出部となる温度検出素子１６側にあっては、熱気流２２はガード１４で遮られ、更に樹脂材料２０を伝わってくることから熱エネルギーの流れ込みが少ない。
【００２６】
このような高温検出部の温度検出素子１８及び低温検出部の温度検出素子１６に対する熱エネルギーの流れ込みは、図１４に示した従来構造と基本的に同じであるが、本発明の構造にあっては更に、温度検出素子１８を設けているセンサ部１５の高温検出部側から樹脂部材２０を通って、温度検出素子１６を設けている低温検出部側へ矢印Ａで示す熱エネルギーが流れる。
【００２７】
火災時の急激な周囲温度の上昇時にあっては、短時間で温度が上昇するため、短時間に高温検出部側から低温検出部側へ流れる矢印Ａの熱エネルギー量は少ない。このため、樹脂部材２０で直接繋いでいない場合と略同じ温度検出素子１８で検出した高温検出部の検出温度Ｔｈと、温度検出素子１６で検出した低温検出部の検出温度Ｔｃとの温度差ΔＴ（Ｔｈ−Ｔｃ）の特性が得られる。
【００２８】
これに対し日常の緩やかな温度上昇にあっては、長時間かけて周囲温度が上昇するため、この間に樹脂部材２０を通って高温検出部側から低温検出部側へ流れる矢印Ａの熱エネルギー量は多い。このため、樹脂部材２０で直接、高温検出部と低温検出部を繋いでいることにより、低温検出部に設けている温度検出素子１６による検出温度Ｔｃについても周囲温度の上昇に追従することになる。
【００２９】
図２は図１の実施形態における差動式熱感知のための熱感知回路のブロック図である。この熱感知回路は温度差検出部２４と火災判断部２６で構成される。温度差検出部２４は、樹脂部材２０により繋いでいる高温検出部の温度検出素子１８の検出温度Ｔｈと低温検出部の温度検出素子１６の検出温度Ｔｃとの温度差ΔＴを
ΔＴ＝Ｔｈ−Ｔｃ
として検出する。
【００３０】
温度差検出部２４で検出された温度差ΔＴは、火災判断部２６に出力される。実際の回路では温度差検出部２４からの検出温度差ΔＴは例えば電圧信号である。火災判断部２６は温度差検出部２４からの温度差ΔＴに対応した検出信号と予め定めた火災と判断するための閾値を比較し、温度差ΔＴの検出信号が閾値を超えたときに火災と判断し、火災検出信号を外部の受信機側に出力する。
【００３１】
図３は図１の実施形態において、周囲温度Ｔａに急激な温度上昇を加えた場合の高温検出部温度Ｔｈ、低温検出部温度Ｔｃ及び温度差ΔＴの変化を表わしている。
【００３２】
図３において、時刻ｔ０で周囲温度Ｔａを階段的変化となるように急激に上昇させた場合、高温検出部温度Ｔｈは周囲温度Ｔａに追従し、急激に上昇する。これに対し低温検出部温度Ｔｃは、周囲温度Ｔａの急激な温度変化に対し温度上昇が最初は大きく遅れるが、時間の経過に伴って周囲温度Ｔａに追従するようになる。
【００３３】
このため、高温検出部温度Ｔｈと低温検出部温度Ｔｃから算出される温度差ΔＴは、周囲温度Ｔａが急激に上昇した直後にあっては大きく上昇し、その後、減少する微分的な特性となる。
【００３４】
図４は周囲温度Ｔａに緩やかな温度変化を加えた場合の高温検出部温度Ｔｈ、低温検出部温度Ｔｃ及び温度差ΔＴの変化を表わしている。
【００３５】
図４において、時刻ｔ０で周囲温度Ｔａを一定の温度上昇勾配で緩やかに増加させる。この周囲温度Ｔａの緩やかな増加に対し、高温検出部温度Ｔｈは若干の遅れをもって追従する温度変化となる。また低温検出部温度Ｔｃにあっても、高温検出部側から低温検出部側に樹脂部材２０を通って矢印Ａのように熱エネルギーが流れ込むことで、周囲温度Ｔａにある程度の遅れをもって追従する変化となる。これにより高温検出部温度Ｔｈと低温検出部温度Ｔｃから算出される温度差ΔＴは、時間の変化と共に緩やかに増加し、その後、一定値に飽和する特性となる。
【００３６】
このため図３の火災時に相当する急激な温度上昇の際の温度差ΔＴに対し、図４の日常的な緩やかな温度変化における温度差ΔＴがレベル的に区別でき、図４の緩やかな温度変化における温度差ΔＴを超えるレベルに図３の急激な温度変化による温度差ΔＴによる火災判断の閾値を設定することで、日常の緩やかな温度上昇では作動せず、火災時の急激な温度変化の際にのみ作動する差動式熱感知を確実に行うことができる。
【００３７】
図５は本発明による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に蓄熱器を設けたことを特徴とする。図５（Ａ）において、センサ部１５は、図１の実施形態と同様、樹脂部材２０の中に低温検出部の温度検出素子１６と高温検出部の温度検出素子１８を樹脂モールドにより一体化して収納している。
【００３８】
またセンサ部１５の温度検出素子１６を設けている低温検出部側には、熱容量の大きな物質で作られた蓄熱器２８が接触固定されている。センサ部１５の高温検出部となる温度検出素子１８側及び低温検出部となる温度検出素子１６側は共に外部に露出されており、火災による熱気流２２を直接受ける。
【００３９】
このように火災による熱気流２２を直接受けた際、高温検出部側の温度検出素子１８は樹脂部材２０の中に収納されているだけであることから、周囲温度の上昇に対し速い熱応答を示す。これに対し低温検出部検出部側の温度検出素子１６にあっては、樹脂部材２０を介して近傍に熱容量の大きな蓄熱器２８が設けられているため、熱エネルギーは蓄熱器２８に吸収され、周囲温度の上昇に対し遅れた熱応答を示すことになる。
【００４０】
同時に高温検出部の温度検出素子１８と低温検出部の温度検出素子１６は樹脂部材２０によるモールドで一体化されているため、熱気流２２を受けた際に高温検出部側から低温検出部側に向けて矢印Ａのような熱エネルギーの流れが生ずる。
【００４１】
このため図５の実施形態にあっても、図１のガード１４を設けた実施形態と同様、周囲温度の急激な温度変化に対し、図３に示す高温検出部温度Ｔｈと低温検出部温度Ｔｃの変化が得られ、周囲温度Ｔａが急激に変化したときに大きく上昇し、その後、減少する温度差ΔＴの特性が得られる。
【００４２】
一方、日常の緩やかな温度変化にあっては、図４に示す周囲温度Ｔａを直線的に緩やかに増加させた場合と同様、高温検出部温度Ｔｈと同様に、ある遅れをもって低温検出部温度Ｔｃが追従し、その温度差ΔＴは緩やかに増加した後に一定値に飽和する特性となる。
【００４３】
したがって図５の実施形態の構造にあっても、急激な温度上昇と緩やかな温度変化とを区別できる差動感知のための温度差ΔＴを検出することができる。
【００４４】
低温検出部に設けられる蓄熱器としては、感知器本体や温度検出素子を固定している回路基板も蓄積器として機能させることができる。すなわち低温検出部からそれらの構造部材に流れる熱エネルギー量をコントロールして、低温検出部が周囲の温度上昇に対して遅れて熱応答を示すようにしても良い。
【００４５】
低温検出部から感知器本体又は回路基板に流れる熱エネルギー量のコントロールは、低温検出部とそれら構造体との接触面や配線の太さ、長さを適宜調整することで可能である。
【００４６】
図６は図２に示した熱感知回路の具体的な実施形態を示した回路図である。図６において、熱感知回路は、低温検出回路部３０と高温検出回路部３２を備える。低温検出回路部３０には低温検出部に設けられる温度検出素子１６としてトランジスタＱ１を備えている。また高温検出回路部３２は高温検出部に設けられる温度検出素子１８としてトランジスタＱ２を備えている。
【００４７】
図７は温度検出素子１６，１８としてトランジスタを使用した場合の感知器構造である。図７（Ａ）において、樹脂部材２０には低温検出部の温度検出素子としてトランジスタ１６ａが収納され、高温検出部温度検出素子としてトランジスタ１８aを収納している。具体的には図７（Ｂ）のように、プリント基板４２上にトランジスタ１６a、１８aを実装した状態で樹脂部材２０をモールド成型して一体化している。
【００４８】
再び図６を参照するに、低温検出回路部３０と高温検出回路部３２はオペアンプ３４に入力接続される。オペアンプ３４から見て低温検出回路部３０と高温検出回路部３２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）
（Ｑ１，Ｒ３）
（Ｑ２，Ｒ４，Ｒ５）
の４つで構成されている。
【００４９】
オペアンプ３４の出力はコンパレータ３６に入力される。コンパレータ３６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。この回路は低温検出部Ｖ１，Ｖ２の２電源で動作し、中点電圧５ボルト、回路電圧１０ボルトの電源供給を受けている。
【００５０】
低温検出回路部３０に設けているトランジスタＱ１は、抵抗Ｒ８，Ｒ９の分圧電圧によるバイアスを受けている。また高温検出回路部３２に設けているトランジスタＱ２も、抵抗Ｒ６，Ｒ７の分圧電圧によるバイアスを受けている。更に高温検出回路部３２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。
【００５１】
次に図６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３０の抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ３を流れる電流と、高温検出回路部３２の抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ４，Ｒ５に流れる電流が平衡しており、このためオペアンプ３４の入力には電位差が生じていない。
【００５２】
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の高温検出部に熱が伝わり、高温検出部に設けている温度検出素子１８である高温検出回路部３２のトランジスタＱ２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、例えば−２．３ｍＶ／℃で変化する。
【００５３】
このためトランジスタＱ２のベース電流が増加し、これに伴って高温検出回路部３２に流れる電流が増大してオペアンプ３４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３４は、入力間に生じた電位差を差動増幅してコンパレータ３６に出力する。
【００５４】
即ち、オペアンプ３４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
Ｖｄ＝（低温点温度−高温点温度）×｛（Ｒ７＋Ｒ６）／Ｒ７｝×Ｖｔｃ
となる。
【００５５】
次に高温検出回路部３２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６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。
【００５６】
まず低温検出回路部３０及び高温検出回路部３２を構成する抵抗Ｒ１〜Ｒ５、トランジスタＱ１，Ｑ２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３４の出力が中点電位の５ボルトにはならない。
【００５７】
ここで低温検出回路部３０の抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ３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３４のプラス入力端子にはトランジスタＱ１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Ｑ１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ボルトをＲ８／（Ｒ８＋Ｒ９）で按分した値ほど必ず低くなる。
【００５８】
この状態で抵抗Ｒ５を調整することで、高温検出回路部３２の抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ４，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３４のマイナス入力端子に加わる電圧を調整し、プラス入力端子に加わる電圧に一致するように調整することにより、各素子のばらつきを吸収することができる。
【００５９】
図６の実施形態にあっては、オペアンプ３４の出力にコンパレータ３６が接続されており、コンパレータ３６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３４の出力を比較している。
【００６０】
いま抵抗Ｒ５を調整することによりオペアンプ３４の出力を４ボルトに設定し、オペアンプ３４の増幅度を約８７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）×（−１）×８７＝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３４の出力が変化することになる。
【００６１】
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３４の出力が５ボルト以上となるため、コンパレータ３６の基準電圧５ボルトを超えることでコンパレータ３６の出力が反転し、出力端子４０から火災検出信号を外部に出力することができる。
【００６２】
図８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３０、高温検出回路部３２及びオペアンプ３４までの部分を図７のプリント基板４２に実装し、図６におけるコンパレータ３６以降の回路については図１の本体１２側に設けるようにした場合の実施形態である。
【００６３】
このように図８の熱感知回路を、図７のように樹脂部材２０でトランジスタ１６a、１８aをモールドして一体化したプリント基板４２に実装することで、図７（Ｂ）のユニットそれ自体で小型の火災熱感知器を構成することができる。
【００６４】
図９はセンサ部１５に設ける高温検出部及び低温検出部の温度検出素子として、ダイオード、サーミスタ、熱電対を用いた場合の実施形態である。
【００６５】
図９（Ａ）の実施形態にあっては、センサ部１５のプリント基板４２上に高温検出部の温度検出素子となるダイオード１８ｂを実装し、また所定距離を離して低温検出部の温度検出素子となるダイオード１６ｂを実装し、このダイオード１６ｂ，１８ｂをエポキシ樹脂などの樹脂材料でモールドして形成した樹脂部材２０により一体化している。
【００６６】
図９（Ｂ）は温度検出素子としてサーミスタを使用した場合であり、この場合にもプリント基板４２上に所定間隔を離して高温検出部のサーミスタ１８ｃと低温検出部のサーミスタ１６ｃを実装し、両者をエポキシ樹脂などの樹脂材料でモールドした樹脂部材２０により一体化している。
【００６７】
図９（Ｃ）は温度検出素子として熱電対を使用した場合である。この場合には低温検出部の熱電対１６ｄと高温検出部の熱電対１８ｄを、ある距離を離してエポキシ樹脂などの樹脂材料を用いたモールド成型により得られた樹脂部材２０により一体化している。
【００６８】
この図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すダイオード、サーミスタ、熱電対を温度検出素子に用いたセンサ部１５にあっては、図１のようにガード１４側に低温検出部側を配置するか、あるいは図５の実施形態のように低温検出部側に熱容量の大きな物質を用いた蓄熱器２８を接触配置することで、図３，図４のように火災の急激な温度変化と日常の緩やかな温度変化とを区別した温度差の検出ができる。
【００６９】
図１０は一対の温度検出素子としてトランジスタを収納したパッケージ素子をセンサ部に用いた実施形態の説明図である。図１０（Ａ）においてセンサ部１５には、温度検出素子として低温検出部のトランジスタ１６ａと高温検出部のトランジスタ１８ａが設けられており、２つのトランジスタ１６ａ，１８ａのコレクタ、エミッタ、ベースに対応して６つのリード端子４４ａ〜４４ｆを配置し、樹脂部材２０により一体にモールド成型してパッケージ素子を構成している。
【００７０】
ここで低温検出部のトランジスタ１６ａはリード端子４４ａ上にコレクタを直接接続して配置されており、エミッタリード４６ａをリード端子４４ｂに接続し、またベースリード４６ｂをリード端子４４ｄに接続している。
【００７１】
また高温検出部のトランジスタ１８ａはリード端子４４ｆ上にコレクタを直接接触させて配置されており、エミッタリード４６ｃをリード端子４４ｃに接続し、ベースリード４６ｄをリード端子４４ｅに接続している。
【００７２】
このような２つのトランジスタ１６ａ，１８ａを収納したパッケージ素子構造を持つセンサ部１５は、図１０（Ｂ）のようにプリント基板４２上にリード端子４４ａ〜４４ｆにより実装され、回路的には図６あるいは図８の熱感知回路を構成している。また火災熱感知器のセンサ部１５の組付け構造としては、図１のガード１４を用いた構造あるいは図５の蓄熱器２８を用いた構造のいずれかを使用する。
【００７３】
図１１は一対の温度検出素子としてダイオードを使用した場合のパッケージ素子によるセンサ部の実施形態である。この実施形態にあっては、図１１（Ａ）のように低温検出部のダイオード１６ｂと高温検出部のダイオード１８ｂを樹脂部材２０によるモールド成型で一体化してパッケージ素子構造としており、樹脂部材２０によるモールドに際しては４つのリード端子４８ａ〜４８ｄを一体にモールドしている。
【００７４】
低温検出部のダイオード１６ｂはリード端子４８ａ上に直接、例えばカソード側を接触させて配置され、アノード側はリード５０ｄによりリード端子４８ｂに接続される。また高温検出部側のダイオード１８ｂについても、例えばカソード側をリード端子４８ｄ上に直接接触させて実装し、アノード側はリード５０ｂによりリード端子４８ｃに接続している。
【００７５】
このようなセンサ部１５についても、図１１（Ｂ）のようにプリント基板４２上にリード端子４８ａ〜４８ｄによりダイオード１８ｂと１６ｄをモールド成型により一体化している樹脂部材２０によるパッケージ素子を装着しており、プリント基板４２に実装したセンサ部１５を図１または図５のように配置することで本発明の火災熱感知器を得ることができる。
【００７６】
この２つの温度検出素子としてパッケージ素子を構成する実施形態については、サーミスタ及び熱電対についても同様にして構成することができる。
【００７７】
図１２は本発明の別の実施形態であり、プリント基板４２の略中心位置に蓄熱着２８を有する低温検出部が設けられ、その周囲にリング状の集熱器４３による高温検出部を備えている。さらに、低温検出部の温度検出素子と高温検出部の温度検出素子を一体化する樹脂部材２０が設けられている。
【００７８】
この実施形態では、高温検出部に熱拡散率が１０^-6〜１０^-3［ｍ²／ｓ］の材質からなるリング状の集熱器４３を備えていることから、気流２２の方向が変わってもその温度上昇が変化を受けることがない。また、低温検出部の温度検出素子と高温検出部の温度検出素子を一体化する樹脂部材２０としては、図１０に示したような２つのトランジスタ１６ａ，１８ａを樹脂モールドした複合トランジスタなどが使用できる。
【００７９】
複合トランジスタ内に樹脂モールドされた２つのトランジスタ１６ａ，１８ａのうち、例えば一方のトランジスタ１６ａのリード端子４４ａを蓄熱器２８に接続して低温検出部用温度検出素子として、他方のトランジスタ１８ａのリード端子４４ｆを集熱器３４に接続して高温検出部用温度検出素子として配置し、図８に示すブリッジ回路を構成することにより、高温検出部と低温検出部の温度差に応じた出力を得ることができる。
【００８０】
なお、図７（Ｂ）、図９〜図１１において、熱気流２２は図面左から右方向に流れているが、右から左方向に熱気流が流れている場合、即ちプリント基板を通じて熱の授受が行われる場合であっても、直接熱気流が当ったときと同様の温度上昇が得られる。これはプリント基板の厚みが薄いために、基板が熱気流を受けると速やかに温度検出素子に伝熱されるためである。
【００８１】
また、上記の実施形態にあっては、火災熱感知器単体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。
【００８２】
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。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、高温検出部の温度検出素子から低温検出部の温度検出素子に熱エネルギーを伝えるように樹脂部材により一体化した構造により、火災時の急激な温度上昇に対しては低温検出部側の熱応答を十分に遅らせ、これに対し日常の緩やかな温度上昇の場合には低温検出部における熱応答の遅れが高温検出部から低温検出部への熱エネルギーの流れによりなくなって追従するようになり、これによって火災時の急激な温度変化の際の温度差を日常の緩やかな温度変化の際の温度差と区別して検出でき、温度差の検出信号について従来のような回路的な信号処理が必要なくなり、簡単な検出構造で容易に差動式熱感知を行うことができる。
【００８４】
また高温検出部から低温検出部に対する熱エネルギーの流れによって、低温検出部の熱気流の方向に対する温度変化の相違が緩和され、熱気流による方向性を低減することができる。
【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】温度差に基づいて火災を判断する本発明の熱感知器回路のブロック図
【図３】周囲温度を急激に変化させた場合の本発明における高温検出部温度、低温検出部温度及び温度差の特性図
【図４】周囲温度を緩やかに変化させた場合の本発明における高温検出部温度、低温検出部温度及び温度差の特性図
【図５】低温検出部に蓄熱器を設けた本発明の他の実施形態を示した説明図
【図６】本発明の熱感知回路の具体的実施形態の回路図
【図７】温度検出素子にトランジスタを使用した実施形態の説明図
【図８】小型感知器用の熱感知回路の回路図
【図９】温度検出素子にダイオード、熱電堆、サーミスタを使用した各実施形態の説明図
【図１０】１対の温度検出素子としてトランジスタを収納したパッケージ素子を用いた実施形態の説明図
【図１１】１対の温度検出素子としてダイオードを収納したパッケージ素子を用いた実施形態の説明図
【図１２】温度検出素子として複合トランジスタを用いた実施形態の説明図
【図１３】２素子のサーミスタを用いた従来例の説明図
【図１４】従来の火災熱感知器の概略構造の説明図
【図１５】周囲温度を急激に変化させた場合の従来構造における高温検出部温度、低温検出部温度及び温度差の特性図
【図１６】周囲温度を緩やかに変化させた場合の従来構造における高温検出部温度、低温検出部温度及び温度差の特性図
【符号の説明】
１０：火災熱感知器
１１：取付面
１２：本体
１４：ガード
１５：センサ部
１６：低温検出部
１８：高温検出部
２０：樹脂部材
２２：熱気流
２４：温度差検出部
２６：火災判断部：
２８：蓄熱器
３０：低温検出回路部
３２：高温検出回路部
３４，３８：オペアンプ
３６：コンパレータ
４０：出力端子
４３：集熱器

Claims

熱気流を直接受ける位置に配置され、周囲温度の上昇に対し速い熱応答を示す温度検出素子を設けて温度を検出する高温検出部と、
熱気流を直接受けない位置に配置され、周囲温度の上昇に対し遅れた熱応答を示す温度検出素子を設けて温度を検出する低温検出部と、
を備え、前記低温検出部と前記高温検出部の検出温度に基づいて差動式熱感知を行う火災熱感知器に於いて、
前記高温検出部の温度検出素子と前記低温検出部の温度検出素子とを一体化した樹脂部材を設け、前記低温検出部へは、前記高温検出部から前記樹脂部材を通して熱エネルギーが流れ込むことを特徴とする火災感知器。
請求項１記載の火災熱感知器に於いて、前記高温検出部の温度検出素子を備えた前記樹脂部材の高温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を受ける位置に配置され、前記低温検出部の温度検出素子を備えた前記樹脂部材の低温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を直接受けることのないガードされた位置に配置されることを特徴とする火災熱感知器。
請求項１記載の火災熱感知器に於いて、前記高温検出部の温度検出素子を備えた前記樹脂部材の高温検出部位及び前記低温検出部の温度検出素子を備えた前記樹脂部材の低温検出部位は、火災により発生した熱気流の熱を受ける位置に配置され、前記樹脂部材の低温検出部位には熱容量の大きな蓄熱器を接触配置したことを特徴とする火災熱感知器。
請求項１記載の火災熱感知器に於いて、更に、高温検出部の検出温度と低温検出部の検出温度との温度差から火災を判断する熱感知回路を備え、
前記検出素子としてトランジスタを使用した場合、前記熱感知回路は、前記低温検出部のトランジスタと前記高温検出部の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出力を得ることを特徴とする火災熱感知器。
請求項１乃至３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、ダイオード、サーミスタ又は熱電対を用いたことを特徴とする火災熱感知器。