JP4603299B2 - 熱感知器 - Google Patents
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Description
まず、本発明の基本的概念について説明する。本発明は、監視領域の温度を監視するための熱感知器に関する。ここで、熱感知器の具体的な監視領域や監視目的は任意であるが、以下の各実施例では、一般家屋やオフィスビルの室内に設置されて火災発生の有無を監視する熱感知器について説明する。ただし、本発明は、監視領域の温度を測定する温度センサの如き熱感知器にも同様に適用できるものである。
次に、本発明に係る熱感知器の各実施例について説明する。ただし、これら各実施例によって本発明が限定されるものではない。
最初に、本実施例1に係る熱感知器の概要を説明する。図1は、熱感知器の構成を機能概念的に例示する構成図である。この図1に示すように、熱感知器1は、強誘電性物質としてのセラミック素子2、温度算定部3、温度補正部4、切替え部5、記憶部6、及び、制御部7を備えて構成されている。このうち、セラミック素子2は、温度検出用素子である。このセラミック素子2の具体的構成は任意であるが、例えば、鉛、ジルコニウム、チタン、あるいは、不純物を合成して焼結した薄膜セラミック素子2を用いることができ、その表面に銀等を蒸着して電極として用いることができる。また、温度算定部3は、セラミック素子2の誘電率に基づいて、監視領域の温度を算定する温度算定手段である。
次に、温度算定部3の要部の具体的構成と、この温度算定部3による温度算定について説明する。図2は、熱感知器の要部の回路図である。この図2に示すように、温度算定部3の要部を構成する電気回路は、複数のトランジスタTR1〜TR3、抵抗R1〜R5、及び、コンパレータIC1とを図示のように接続して構成されている。この温度算定部3には、セラミック素子2と、切替え部(切替えスイッチ)5とが図示のように接続されている。このような構成において、切替え部5をON(接続状態)にすると、セラミック素子2が温度算定部3の要部回路に接続される。
次に、温度補正部4の構成と、この温度補正部4による温度補正について説明する。図2において、セラミック素子2の両端は図示しない温度補正部4に接続されており、切替え部5をOFF(非接続状態)にすることにより、セラミック素子2から出力される焦電電流を出力電圧に変換して検出し、この出力電圧を温度補正部4にて測定できる。この出力電圧は、セラミック素子2の温度変化分に応じて変化することから、この出力電圧を用いてセラミック素子2の温度を補正できる。この補正の具体的ロジックは任意であるが、例えば、後述する図4のフローチャートにも示すように、下記式1のように算定できる(ここで、Tgは補正後の温度、Tsは補正前の温度、Nはセラミック素子2からの出力電圧、Hは補正係数)。
次に、上記のような温度補正の効果について説明する。ここでは、熱感知器1を用いて、所定規格により定められている作動試験における階段上昇試験を行った場合を例にとって説明する。この階段上昇試験においては、室温より30℃高い風速85cm/sの気流に熱感知器1を投入した時に、30秒以内で作動することが求められる。図5は、温度算定部による温度算定結果を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は温度算定部3にて測定された温度(未補正の温度)を示す。この図5に示すように、熱感知器1を気流に投入してから徐々に温度が上昇しているものの、投入から30秒経過しても温度が作動閾値(ここでは約53℃)に至らないため、熱感知器1が作動しないので、試験に不合格になってしまう。
次に、温度算定部11の要部の具体的構成と、この温度算定部11による温度算定について説明する。図9は、熱感知器の要部の回路図である。この図9に示すように、温度算定部11は、複数の抵抗R6、R7、コンデンサC1、C2、ダイオードD1、D2、発振器IC2、及び、コンパレータIC3とを図示のように接続して構成されている。この温度算定部11には、セラミック素子2と、切替え部5とが図示のように接続されている。このような構成において、切替え部5をON(接続状態)にすると、セラミック素子2が温度算定部11に接続される。
以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、本願に係る熱感知器1、10が従来の熱感知器によりも小型化されていない場合においても、強誘電性物質を用いた熱感知の熱応答性が高められている限りにおいて、本願課題の一部が解決されている。
また、前記各実施例で自動的に行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を手動で行っても良く、逆に、手動で行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を公知技術又は上述した思想に基づいて自動化しても良い。また、各実施例において示した制御部7や制御部7内の各処理ブロックは、実際には、CPU及びこのCPUにて読み出され実行されるコンピュータプログラムとして構成することができ、あるいは、ハードワイヤードロジックにて構成することができる。また、上述した各電気的構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。この他、前記文書中や図面中で示した処理手順、又は、制御手順については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
実施例1、2においては、強誘電性物質としてセラミック素子2を用いたが、この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の如き高分子強誘電体や、チタン酸バリウムや硫酸グリシンの如き結晶体を利用できることは上述の通りである。また、上記各実施例1、2においては、一つのセラミック素子2を温度算定と温度補正との両方に用いているが、温度算定用のセラミック素子と温度補正用のセラミック素子とを個別的に設けても良い。この場合には、切替え部5が不要になる。また、セラミック素子2に加えて強誘電性物質以外の他の検出素子を用いることもでき、セラミック素子2にて算定及び補正した温度に対して、他の検出素子の検出結果を利用してさらに補正を行っても良い。
上述した温度算定部3、11の回路構成は、あくまで一例であり、任意の異なる回路構成を採用できる。また、温度測定原理としては、少なくとも強誘電性物質の誘電率変化に基づいたものであれば良く、強誘電性物質の誘電率変化に伴う様々な現象を測定することによって行うことができる。
上述した温度補正部4による温度補正処理は、あくまで一例であり、任意の異なる処理で補正を行うことができる。例えば、強誘電性物質の出力電圧を温度変化値に直接的に乗じるのではなく、測定温度に対して強誘電性物質の出力電圧に基づいた重み付けを行うことにより、温度補正を行っても良い。
2 セラミック素子
3、11 温度算定部
4 温度補正部
4a 第1の補正部
4b 第2の補正部
4c 第3の補正部
5 切替え部
6 記憶部
7 制御部
TR1〜TR3 トランジスタ
R1〜R7 抵抗
IC1、IC3 コンパレータ
C1、C2 コンデンサ
D1、D2 ダイオード
IC2 発振器
Claims (5)
- 監視領域の温度を監視するための熱感知器であって、
強誘電性物質と、
前記強誘電性物質の誘電率に基づいて、前記監視領域の温度を算定する温度算定手段と、
前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて、前記温度算定手段にて算定された温度に対する補正を行う温度補正手段と、
を備えたことを特徴とする熱感知器。 - 前記温度補正手段は、
前記温度算定手段にて算定された温度に基づいて、前記監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する第1の補正手段と、
前記第1の補正手段にて算定された前記温度変化値に対して、前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて補正を行う第2の補正手段と、
前記第2の補正手段にて補正された温度変化値を、前記温度算定手段にて算定された温度に加えることにより、補正後の温度を算定する第3の補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱感知器。 - 前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する充電時間に基づいて、前記温度算定を行うこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の熱感知器。 - 前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する発振周波数に基づいて、前記温度算定を行うこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の熱感知器。 - 前記温度算定手段と前記温度補正手段とのいずれか一方を前記強誘電性物質に対して選択的に接続する切替え手段、
を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の熱感知器。
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