JP5161753B2 - 煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、火災時に発生する煙を感知し発報する煙感知器に関するものである。

従来から、この種の煙感知器Ａとして、図１１（ａ）に示すようにハウジング２０内に検知空間を有し、この検知空間に向けて間欠的に光を出力するＬＥＤ（発光部）６と、ＬＥＤ６からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換するフォトダイオード（受光部）ＰＤとを備えたものが知られている（たとえば特許文献１参照）。この煙感知器Ａでは、検知空間内に煙が流入すると、ＬＥＤ６からの光が検知空間内の煙で拡散反射されることによりフォトダイオードＰＤでのＬＥＤ６からの光の受光量が増加し、フォトダイオードＰＤから出力される電流量が増加する。

ＬＥＤ６およびフォトダイオードＰＤは、ＬＥＤ６の前方に配置された投光レンズ２３およびフォトダイオードＰＤの前方に配置された受光レンズ２４と共に光学ブロック２５を構成する。ハウジング２０は、下面に開口部が形成され当該開口部に向けてＬＥＤ６からの光が出射されるように光学ブロック２５を収納したボディ２６と、上面開口の有底円筒状であってボディ２６の開口部を覆うようにボディ２６に結合されるカバー２７とを備えている。カバー２７の周壁には煙を取り込むための開口窓が形成されており、カバー２７内に前記検知空間が形成される。ここでカバー２７内には、検知空間への虫の侵入を防止する防虫網２８、および検知空間への外乱光の入射を防止するラビリンス２１が検知空間を包囲するように配置される。ラビリンス２１は、蛍光灯や白熱灯などからの様々な外乱光の入射を防止するとともに、検知空間内に煙がない状態でＬＥＤ６の光がフォトダイオードＰＤに入射することを防止するために入り組んだ光路を持つ複雑な構造を採用している。

この種の煙感知器Ａにおいては、図１１（ｂ）に示すように、ハウジング２０内に収納された回路ブロック１に、フォトダイオードＰＤからの入力電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換回路（ＩＶ変換回路）２が設けられている。さらに、電流電圧変換回路２の出力電圧を増幅回路１２とフィルタ回路１３とを通して判定処理部である発報判定回路１４に入力し、前記出力電圧の変化量が所定の火災判定レベルを超えると発報回路１５（ブザー等）で発報するように構成されている。なお、回路ブロック１には、各回路に電源供給する電源回路１６と、他の発報手段等を連動させる連動回路１７と、ＬＥＤ６と直列接続されたトランジスタＴｒ１（図１２参照）を含みＬＥＤ６を周期的にパルス発光させるＬＥＤ駆動回路１８とが設けられている。

ここで用いられる電流電圧変換回路２は、たとえば図１２に示すように演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に変換抵抗Ｒ２を接続してなる変換部３を有し、この反転入力端子に入力電流Ｉｉｎが入力されると、入力電流Ｉｉｎの変動に応じて電圧値が変動する出力電圧Ｖｏｕｔを出力端子Ｔｏｕｔに出力するように構成される。図１２の例では、非反転入力端子に基準電圧Ｖｓが印加されているので、変換抵抗Ｒ２の抵抗値をｒ２とすれば出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｓ−（Ｉｉｎ×ｒ２）で表される。要するに電流電圧変換回路２は、フォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光していない定常状態での出力電圧Ｖｏｕｔを動作点として、入力電流Ｉｉｎの変動に応じて動作点を基準に出力電圧Ｖｏｕｔを変動させることとなる。

また、近年では、設置が簡単であることから、電池を電源とした煙感知器Ａの需要が増えている。電池を煙感知器Ａの電源とする場合には、煙感知器Ａの平均消費電力を抑えて電池の長寿命化を図るため、煙感知器Ａを間欠駆動させる必要がある。この場合には、図１３（ａ）に示す電流電圧変換回路２への電源供給も間欠的に行われることとなる。そのため、ＬＥＤ６は図１３（ｂ）のように電流電圧変換回路２への電源供給が行われている間にパルス状の光を出力する。ここで、検知空間に煙が流入してフォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光すると、図１３（ｃ）に実線で示すように電流電圧変換回路２の出力電圧Ｖｏｕｔの変化量ΔＶは大きくなり図中の火災判定レベルに達することとなる。一方、検知空間に煙がなければ、図１３（ｃ）に破線で示すように出力電圧の変化量ΔＶは小さくなり、火災判定レベルに達することはない。

ところで、図１２のような電流電圧変換回路２では、図１４（ａ）に示すように演算増幅器ＯＰ１のダイナミックレンジが、演算増幅器ＯＰ１の電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間に規定されており、上述した出力電圧Ｖｏｕｔはこのダイナミックレンジの範囲内で変動する。そのため、入力電流Ｉｉｎがある大きさ以上になると出力電圧Ｖｏｕｔが飽和してしまう。

たとえば上述した煙感知器Ａにおいては、ラビリンス２１を設けてあるものの、検知空間を外部から完全には遮断することはできないので、フォトダイオードＰＤに対して僅かながら外乱光が入射することがある。通常、外乱光は時間的変動が小さく、フォトダイオードＰＤがこの外乱光を受光することによりフォトダイオードＰＤからは時間的変動の小さい電流（以下、「低周波成分」という）が出力されることになる。そして、入力電流Ｉｉｎに含まれる低周波成分がある大きさ以上になると、出力電圧Ｖｏｕｔが飽和する可能性がある。特に、上述のように電池を煙感知器Ａの電源とする場合には、演算増幅器ＯＰ１の電源電圧が低く演算増幅器ＯＰ１のダイナミックレンジが比較的狭いため、出力電圧Ｖｏｕｔが飽和しやすい。

すなわち、入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれていなければ、図１４（ａ）のように出力電圧Ｖｏｕｔの動作点は基準電圧Ｖｓとなるから、入力電流Ｉｉｎの変動があれば出力電圧Ｖｏｕｔもこの変動に追従して変動するが、これに対して、入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれていると、図１４（ｂ）に示すように出力電圧Ｖｏｕｔの動作点が低下し、入力電流Ｉｉｎが増加した場合に出力電圧Ｖｏｕｔが途中で飽和してしまう可能性がある。特に、低周波成分が大きく、図１４（ｃ）のように出力電圧Ｖｏｕｔの動作点がグランドＧＮＤ付近にまで低下している場合には、入力電流Ｉｉｎの変動によらず出力電圧Ｖｏｕｔが飽和状態にあり、入力電流Ｉｉｎの増加を出力電圧Ｖｏｕｔが追従することはない。

たとえば変換抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を１ＭΩ、基準電圧Ｖｓを１Ｖとすると、入力電流Ｉｉｎが１μＡで変換抵抗Ｒ２の両端間の電圧降下は１Ｖとなり、その結果、電流電圧変換回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが０Ｖとなって飽和する。この状態では、フォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光して電流電圧変換回路２にパルス状の入力電流Ｉｉｎが入力されても、電流電圧変換回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは飽和しているからこれ以上変動することはなく、出力電圧Ｖｏｕｔの変化量ΔＶが火災判定レベルに達することなく失報となる可能性がある。

そこで、電流電圧変換回路２として、入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれている場合に、出力端子Ｔｏｕｔと入力端子Ｔｉｎとの間にフィードバックをかけて前記低周波成分による出力電圧Ｖｏｕｔの飽和を抑制できるようにしたものが提案されている。

この電流電圧変換回路２は、上述した変換部３に加えて、図１５に示すように変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔを受けて出力電圧Ｖｏｕｔの積分値成分に相当する積分電圧Ｖｄｃを出力する積分回路８と、積分回路８の出力と変換部３の入力端子Ｔｉｎとの間に挿入された分流用抵抗Ｒ１とを備える。これにより、積分電圧Ｖｄｃの大きさに応じた電流を入力電流Ｉｉｎから引き抜いて分流用抵抗Ｒ１に流すことにより、出力電圧Ｖｏｕｔへの積分値成分の影響を抑制することができるので、入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれている場合には、この低周波成分が入力電流Ｉｉｎから減算されることによって、出力電圧Ｖｏｕｔへの低周波成分の影響を抑制できる。

この電流電圧変換回路２において、分流用抵抗Ｒ１に流れる電流の大きさは、分流用抵抗Ｒ１の両端間の電位差と分流用抵抗Ｒ１の抵抗値とで決まる。分流用抵抗Ｒ１の両端間の電位差は、入力電流Ｉｉｎに含まれる低周波成分の大きさに応じて変化するので、変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔが飽和するほど大きな低周波成分が入力電流Ｉｉｎに含まれている場合には、分流用抵抗Ｒ１の両端間の電位差も飽和することとなり、それ以上の電流を分流用抵抗Ｒ１に流すことができなくなる。このときの電流が、出力電圧Ｖｏｕｔへの影響を抑制可能な低周波成分の大きさの上限となる。

ただし、上述した煙感知器Ａではラビリンス２１により検知空間への外乱光の入射が防止されているので、入力電流Ｉｉｎに含まれる低周波成分が前記上限を超えるほど強い外乱光がフォトダイオードＰＤで受光されることはなく、上記構成の電流電圧変換回路２を採用すれば出力電圧Ｖｏｕｔの飽和を十分防止することができる。
特許第２７８３９４５号公報（第１−２頁）

ところで、上述した構成の電流電圧変換回路２では、万一、前記上限を超えた低周波成分を含む入力電流Ｉｉｎが入力されると、図１４（ｂ）、（ｃ）に示したように出力電圧Ｖｏｕｔの動作点が低下し出力電圧Ｖｏｕｔが飽和してしまう可能性がある。分流用抵抗Ｒ１として抵抗値の小さいものを用いれば、分流用抵抗Ｒ１により多くの電流を引き抜くことで、出力電圧Ｖｏｕｔへの影響を抑制可能な低周波成分の大きさの上限を広げることができるが、分流用抵抗Ｒ１自体の熱雑音が大きくなる。分流用抵抗Ｒ１の熱雑音が大きくなれば、電流電圧変換回路２の入力換算ノイズも大きくなるため、当該ノイズと検出対象である信号成分との比であるＳＮ比が低下するという問題があるので、分流用抵抗Ｒ１の抵抗値はある程度大きく設定せざるを得ない。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔが飽和してしまう可能性が残ることとなり、たとえば以下の問題を生じる。

すなわち、上述した煙感知器Ａにおいては、検知空間への外乱光の入射を防止するラビリンス２１の構造が複雑であり、ラビリンス２１の製造にかかるコストが煙感知器Ａ全体の低コスト化の妨げとなっているので、ラビリンス２１の構造を極力簡素化、あるいはラビリンス２１自体を省略することで、煙感知器Ａの低コスト化を図ることが要望されている。しかし、ラビリンス２１を簡素化あるいは省略すると、フォトダイオードＰＤで受光される外乱光が強くなり、入力電流Ｉｉｎに含まれる低周波成分が出力電圧Ｖｏｕｔへの影響を抑制可能な低周波成分の大きさの上限を超え、結果的に、出力電圧Ｖｏｕｔが飽和してしまうことがある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、受光部への外乱光の入射を防止する手段を簡素化あるいは省略することができる煙感知器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、検知空間に向けて所定のセンシング期間にパルス状の光を出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置され、光を受光して電流に変換する受光部と、受光部から入力端子に入力される入力電流を当該入力電流の変動に応じて電圧値が変動する出力電圧に変換して出力端子から出力する変換部を有した電流電圧変換回路と、前記出力電圧に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する判定処理部とを備え、電流電圧変換回路が、前記出力電圧のうち受光部が発光部からの光を受光したときに生じるパルス状の検出信号の周波数より低い第１カットオフ周波数以下の低周波成分を出力する第１の帰還回路と、回路グランドと前記入力端子との間に挿入され第１の帰還回路の出力に制御端子が接続されることで、第１の帰還回路の出力に応じた大きさの電流を入力電流から引き抜く分流用トランジスタとを有することを特徴とする。

この構成によれば、第１カットオフ周波数以下の低周波成分を分流用トランジスタに引き抜くことができるので、分流用抵抗に電流を引き抜く場合に比べて大きな低周波成分を引き抜くことが可能となる。したがって、受光部で受光される外乱光が強く入力電流に含まれる低周波成分が比較的大きい場合でも、変換部の出力端子に生じる出力電圧への前記低周波成分の影響を抑制することができる。その結果、受光部への外乱光の入射を防止する手段を簡素化あるいは省略することが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電流電圧変換回路が、前記出力電圧のうち前記検出信号の周波数より低い第２カットオフ周波数以下の低周波成分に相当する電圧を出力する第２の帰還回路と、第２の帰還回路の出力と前記入力端子との間に挿入され第２の帰還回路の出力に応じた大きさの電流を入力電流から引き抜く分流用抵抗とを有することを特徴とする。

この構成によれば、第２カットオフ周波数以下の低周波成分を分流用抵抗に引き抜くことができるので、低周波成分を分流用トランジスタのみに引き抜く場合に比べて、出力電圧への影響を抑制可能な低周波成分の大きさの上限を広げることができる。したがって、より大きな低周波成分が入力電流に含まれる場合でも、変換部の出力端子に生じる出力電圧への前記低周波成分の影響を抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１の帰還回路が、前記センシング期間においては第２カットオフ周波数より低く、センシング期間以外の期間においては第２カットオフ周波数より高くなるように第１カットオフ周波数を切り換える周波数切替手段を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１の帰還回路は、第１カットオフ周波数を切り替える周波数切替手段を有するので、センシング期間以外の期間においては、比較的広範囲の低周波成分を分流用トランジスタに引き抜きながらも、センシング期間においては、検出信号が分流用トランジスタに引き抜かれてしまうことを回避できる。また、センシング期間においても、第２カットオフ周波数以下の低周波成分であれば第２の帰還回路によって分流用抵抗に引き抜くことができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第１の帰還回路が前記出力電圧の積分値成分を出力する積分回路を有し、前記周波数切替手段が、積分回路の出力と前記分流用トランジスタの制御端子との間に挿入された第１のスイッチを有するサンプルホールド回路を具備し、前記センシング期間においては第１のスイッチをオフすることでサンプルホールド回路を作動させ、保持された積分回路の出力電圧を分流用トランジスタの制御端子に印加することを特徴とする。

この構成によれば、センシング期間においては、第１のスイッチがオフすることで積分回路の出力と分流用トランジスタの制御端子との間が遮断されるから、積分回路に発生するフリッカ雑音等の定常雑音が入力に影響することを防止でき、ＳＮ比が向上する。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記変換部の前記入力端子と前記出力端子との間には第２のスイッチが接続されており、第２のスイッチが、前記第１のスイッチがオンのときにオンすることを特徴とする。

この構成によれば、第２のスイッチがオンすることにより変換部の入力端子と出力端子との間の利得が低下し、第１のスイッチがオンすることによる系の発振を抑制することができる。

請求項６の発明は、請求項４の発明において、前記第１のスイッチが、オフ抵抗の値が、前記分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間の抵抗値よりも小さく設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１のスイッチがオフするセンシング期間においても、第１のスイッチのオフ抵抗を通して微小電流を流すことができるから、分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間に生じる漏れ電流により分流用トランジスタの制御端子の電位が低下することを防止することができる。したがって、分流用トランジスタの制御端子の電位が低下することによる出力電圧の変動を抑制することができる。

請求項７の発明は、請求項３の発明において、前記第１の帰還回路が前記出力電圧の積分値成分を出力する積分回路を有し、前記周波数切替手段が、前記分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間に接続されたコンデンサと、積分回路の出力と分流用トランジスタの制御端子との間に接続された抵抗および第３のスイッチの並列回路とを有するローパスフィルタ回路を具備し、前記センシング期間においては第３のスイッチをオフすることでローパスフィルタ回路を作動させることを特徴とする。

この構成によれば、第３のスイッチがオフするセンシング期間においても、抵抗を通して電流を流すことができるから、分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間に生じる漏れ電流により分流用トランジスタの制御端子の電位が低下することを防止することができる。したがって、分流用トランジスタの制御端子の電位が低下することによる出力電圧の変動を抑制することができる。また、センシング期間における第１カットオフ周波数を精度よく設定することができるので、検出信号が分流用トランジスタに引き抜かれない範囲で、第１カットオフ周波数を高く設定することができ、センシング期間においても、比較的広範囲の低周波成分を分流用トランジスタに引き抜くことが可能になる。

請求項８の発明は、請求項３の発明において、前記第１の帰還回路が、第１の抵抗とコンデンサとで決まる時定数を有する積分回路を有し、前記周波数切替手段が、第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗および第４のスイッチの直列回路を具備し、前記センシング期間においては第４のスイッチをオフすることを特徴とする。

この構成によれば、サンプルホールド回路を設ける場合に比べて、回路の小型化、低消費電力化を図ることができる。また、センシング期間における第１カットオフ周波数を精度よく設定することができるので、検出信号が分流用トランジスタに引き抜かれない範囲で、第１カットオフ周波数を高く設定することができ、センシング期間においても、比較的広範囲の低周波成分を分流用トランジスタに引き抜くことが可能になる。

請求項９の発明は、請求項２ないし請求項８のいずれかの発明において、前記第２の帰還回路が、前記入力電流に対して逆位相の電圧を出力するアクティブフィルタからなり、前記第１の帰還回路が、入力電流に対して同位相の電圧を出力するアクティブフィルタからなることを特徴とする。

この構成によれば、第１および第２の帰還回路がアクティブフィルタで実現されているので、低周波成分に対して高利得を持つことができ、低周波成分による出力電圧の変動を確実に抑制することができる。

請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかの発明において、前記分流用トランジスタが複数個設けられており、各分流用トランジスタと前記入力端子との間にそれぞれ挿入された選択用スイッチと、前記第１の帰還回路の出力が大きくなるほどオンする選択用スイッチの個数が増えるように、第１の帰還回路の出力に応じて選択用スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、分流用トランジスタに引き抜く電流が大きくなるほど、電流の引き抜きに使用される分流用トランジスタの個数が増えるので、大電流の引き抜きを可能としながらも、各分流用トランジスタにおけるチャネル幅（Ｗ）とチャネル長（Ｌ）との比（Ｗ／Ｌ）を小さく抑えて、分流用トランジスタ１個当たりの定常雑音を小さく抑えることができる。

請求項１１の発明は、請求項９の発明において、前記第１の帰還回路と前記第２の帰還回路とが演算増幅器を共用しており、演算増幅器を第１の帰還回路に用いる動作モードと、演算増幅器を第２の帰還回路に用いる動作モードとを切り替えるモード切替手段を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１の帰還回路と第２の帰還回路とが演算増幅器を共用しているから、各帰還回路にそれぞれ演算増幅器を設ける場合に比べて、回路の小型化を図ることができる。

請求項１２の発明は、請求項９の発明において、前記第１の帰還回路の電源電圧が他の回路の電源電圧よりも高く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１の帰還回路の電源電圧が他の回路の電源電圧と同じである場合に比べて、第１の帰還回路の出力の上限値が高くなり、したがって、分流用トランジスタに引き抜くことができる電流の大きさの上限を広げることができる。

本発明は、第１カットオフ周波数以下の低周波成分を分流用トランジスタに引き抜くことができるので、受光部で受光される外乱光が強く入力電流に含まれる低周波成分が比較的大きい場合でも、変換部の出力端子に生じる出力電圧への前記低周波成分の影響を抑制することができる。その結果、受光部への外乱光の入射を防止する手段を簡素化あるいは省略することが可能になるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の煙感知器Ａは、図１２に示した従来構成と同様にハウジング２０内に検知空間を有し、この検知空間に向けて間欠的にパルス状の光を出力する発光部と、発光部からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換する受光部と、受光部からの入力電流に基づいて検知空間内の煙を検知する回路ブロック１とを備えている。この煙感知器Ａでは、検知空間内に煙が流入すると、発光部からの光が検知空間内の煙で拡散反射されることにより受光部での発光部からの光の受光量が増加し、受光部から出力される電流量が増加する。ここで例示する煙感知器Ａは電池を電源としており、平均消費電力を抑えて電池の長寿命化を図るために間欠駆動する。

本実施形態の回路ブロック１は、受光部から入力される入力電流を当該入力電流の変動に応じて電圧値が変動する出力電圧に変換して出力する電流電圧変換回路と、電流電圧変換回路の出力電圧に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する判定処理部（図１１（ｂ）の発報判定回路１４）とを備えている。

電流電圧変換回路２は、図２に示すように、入力端子Ｔｉｎから入力される入力電流Ｉｉｎを当該入力電流Ｉｉｎの変動に応じて電圧値が変動する出力電圧Ｖｏｕｔに変換して出力端子Ｔｏｕｔから出力する変換部３と、変換部３の出力する出力電圧Ｖｏｕｔのうち所定の第２カットオフ周波数ｆｃ２以下の低周波成分の大きさに応じた電圧を出力する第２の帰還回路４と、第２の帰還回路４の出力と変換部３の入力端子Ｔｉｎとの間に挿入された分流用抵抗Ｒ１とを備えている。さらに、本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔのうち所定の第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分の大きさに応じた電圧を出力する第１の帰還回路５と、第１の帰還回路５の出力の大きさに応じた電流を入力電流Ｉｉｎから引き抜く分流用トランジスタＱ１とが設けられている。

変換部３は、図１に示すように、図１５に示した従来構成と同様に演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に変換抵抗Ｒ２が接続され、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に基準電圧Ｖｓが印加された構成を有する。変換部３の入力端子Ｔｉｎには、受光部としてのフォトダイオードＰＤ（図１１参照）が接続されており、フォトダイオードＰＤから入力電流Ｉｉｎが入力される。ここに、本実施形態の変換部３は、変換抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１を有しローパスフィルタとしても機能しており、所定のカットオフ周波数ｆｃ０以下の入力電流Ｉｉｎのみを通すように変換抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との回路定数が設定される。このカットオフ周波数ｆｃ０は、変換抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２とコンデンサＣ１の定数ｃ１とを用いてｆｃ０＝１／（２π×ｒ２×ｃ１）で表され、少なくともフォトダイオードＰＤが発光部としてのＬＥＤ６（図１１参照）からの光を受光したときに生じるパルス状の入力電流（以下、検出信号という）Ｉｉｎを通すように設定される。

したがって、電流電圧変換回路２は、フォトダイオードＰＤからの入力電流Ｉｉｎがゼロの状態での出力電圧Ｖｏｕｔ（ここでは基準電圧Ｖｓ）を動作点として、入力電流Ｉｉｎの変動に応じて動作点を基準に出力電圧Ｖｏｕｔを変動させることとなる。

第２の帰還回路４は、変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔを反転増幅する反転増幅回路７と、反転増幅回路７で反転増幅された出力電圧Ｖｏｕｔを積分し出力電圧Ｖｏｕｔの積分値成分に相当する積分電圧Ｖｄｃを出力する第２の積分回路８とを有する。

第２の積分回路８は、反転増幅回路７の出力に抵抗Ｒ３を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子を接続し、この演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサＣ２を接続して構成され、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２とで決まる時定数を有するローパスフィルタとして機能する。この積分回路８は、少なくともフォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光したときに生じる検出信号を遮る（つまり、検出信号の周波数より低い）第２カットオフ周波数ｆｃ２を有するように時定数が設定される。

反転増幅回路７は、積分回路８の出力を変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔに対して同相とするためのものであって、変換部３の出力端子Ｔｏｕｔに抵抗Ｒ４を介して演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子を接続し、この演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ５を接続して構成される。なお、両演算増幅器ＯＰ２，ＯＰ３の非反転入力端子には基準電圧Ｖｓが印加される。

しかして、フォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光したときに生じる検出信号と低周波成分とが変換部３の入力電流Ｉｉｎに含まれている場合に、第２の積分回路８から出力される積分電圧Ｖｄｃは前記低周波成分に相当する電圧となる。このとき、入力電流Ｉｉｎは変換部３にて一旦位相が反転され、さらに反転増幅回路７および積分回路８でもそれぞれ１回ずつ位相が反転されるため、積分回路８の出力には入力電流Ｉｉｎと逆位相の積分電圧Ｖｄｃが現れる。ここで、変換部３の入力端子Ｔｉｎには基準電圧Ｖｓが印加されているので、分流用抵抗Ｒ１の両端間には、基準電圧Ｖｓから積分電圧Ｖｄｃを減算した電位差が生じることになる。すなわち、積分電圧Ｖｄｃの大きさに応じた電流を分流用抵抗Ｒ１に流すことにより入力電流Ｉｉｎから引き抜くことができるので、入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれている場合には、この低周波成分が入力電流Ｉｉｎから減算されることによって出力電圧Ｖｏｕｔから取り除かれる。

なお、分流用抵抗Ｒ１として抵抗値の小さいものを用いれば、分流用抵抗Ｒ１自体の熱雑音が大きくなり、電流電圧変換回路２の入力換算ノイズも大きくなるため、当該ノイズと検出対象であるフォトダイオードＰＤからの信号成分（入力電流Ｉｉｎ）との比であるＳＮ比が低下するという問題があるので、分流用抵抗Ｒ１の抵抗値はある程度大きく設定される。

ところで、本実施形態の煙感知器Ａにおいては、第１の帰還回路５は、変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔを積分する第１の積分回路９と、第１の積分回路９の出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路１０とを有している。

第１の積分回路９は、出力端子Ｔｏｕｔに抵抗Ｒ６を介して演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子を接続し、この演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサＣ３を接続して構成され、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３とで決まる時定数を有するローパスフィルタとして機能する。この積分回路９は、上述した第２の積分回路８の第２カットオフ周波数ｆｃ２よりも高い第１カットオフ周波数ｆｃ１（つまりｆｃ２＜ｆｃ１）を有するように時定数が設定される。なお、演算増幅器ＯＰ４の非反転入力端子には基準電圧Ｖｓが印加される。

分流用トランジスタＱ１は、入力端子Ｔｉｎと回路グランドとの間に挿入され、第１の積分回路９の出力に応じた電流を変換部３の入力端子Ｔｉｎから回路グランドに流すものであって、ここではＮチャネルのＭＯＳＦＥＴで構成されている。この分流用トランジスタＱ１は、ドレインを変換部３の入力端子Ｔｉｎに接続するとともにソースを回路グランドに接続し、ゲートがサンプルホールド回路１０を介して積分回路９の出力（演算増幅器ＯＰ４の出力端子）に接続された形で設けられている。

サンプルホールド回路１０は、積分回路９の出力と分流用トランジスタＱ１のゲートとの間に挿入された常閉形の第１のスイッチＳＷ１と、分流用トランジスタＱ１のゲートと回路グランドとの間に接続されたコンデンサＣ４とを有し、第１のスイッチＳＷ１を所定のタイミングでオフすることにより、当該所定のタイミングでの積分回路９の出力をコンデンサＣ４の出力電圧として維持する。

上述の構成により、積分回路９が変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔを積分することで、変換部３の出力電圧Ｖｏｕｔのうち第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分が積分回路９の出力に現れることとなる。このとき、入力電流Ｉｉｎは変換部３にて一旦位相が反転され、さらに積分回路９でも位相が反転されるため、積分回路９の出力には入力電流Ｉｉｎと同相の低周波成分が現れる。ここで、積分回路９の出力はサンプルホールド回路１０を介して分流用トランジスタＱ１のゲートに印加されるから、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１がオンの状態では、分流用トランジスタＱ１のドレイン−ソース間には積分回路９の出力（出力電圧Ｖｏｕｔの低周波成分）の大きさに応じた電流が流れることとなる。したがって、入力電流Ｉｉｎに含まれる第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分を分流用トランジスタＱ１に引き抜くことができ、電流電圧変換回路２全体としては前記低周波成分の利得を下げることができる。

ここにおいて、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１をオフにすると、積分回路９の出力と分流用トランジスタＱ１のゲートとの間は遮断されるものの、積分回路９の出力はコンデンサＣ４の両端電圧として維持されるから、分流用トランジスタＱ１のドレイン−ソース間には、スイッチＳＷ１がオフする直前の積分回路９の出力の大きさに応じた電流を流し続けることができる。言い換えれば、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１がオフすることによりサンプルホールド回路１０が作動すると、分流用トランジスタＱ１のドレイン−ソース間に流すことができる電流の周波数の上限値（第１カットオフ周波数ｆｃ１）は低下するが、直流成分については引き続き分流用トランジスタＱ１に引き抜くことで出力電圧Ｖｏｕｔから取り除くことができる。

本実施形態においては、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１をオフするタイミングを、煙感知器ＡのＬＥＤ６がパルス状の光を出力し検知空間内に流入した煙の有無を検出する期間（以下、センシング期間という）に合わせて設定してある。すなわち、本実施形態の煙感知器Ａは、上記センシング期間中にフォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光したときに生じる検出信号を電圧に変換し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力するためのものであるから、上記センシング期間における前記検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれてしまうことがないように、センシング期間にはスイッチＳＷ１をオフとする。

さらに詳しく説明すると、第１の積分回路９の第１カットオフ周波数ｆｃ１は、第２の積分回路８の第２カットオフ周波数ｆｃ２に比べると前記検出信号の周波数の近くに設定されているから、スイッチＳＷ１がオンの状態では、前記検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれ、電流電圧変換回路２全体として前記検出信号の利得が低減する可能性がある。そこで、本実施形態では上記センシング期間にスイッチＳＷ１をオフしてサンプルホールド回路１０を作動させることで、前記検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれることを回避し、電流電圧変換回路２全体として前記検出信号の利得を高く確保する。

ここで、上述したように煙感知器Ａを間欠駆動する場合には、電流電圧変換回路２への電源供給も間欠的に行われ、電流電圧変換回路２への電源供給が行われている期間内に上記センシング期間が設定される。サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１をオフするのはセンシング期間のみとし、電流電圧変換回路２への電源供給が開始してからセンシング期間が開始するまでの間、およびセンシング期間が終了してから電流電圧変換回路２への電源供給が停止するまでの間にはスイッチＳＷ１をオンさせる。

しかして、スイッチＳＷ１がオフされるセンシング期間には、第１の帰還回路５の出力はスイッチＳＷ１がオフする直前の値に固定されるので、入力電流Ｉｉｎに含まれる揺らぎのない直流成分に関しては分流用トランジスタＱ１に継続して引き抜くことができるが、入力電流Ｉｉｎに含まれる揺らぎのある低周波成分に関しては、当該低周波成分が第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分であっても、分流用トランジスタＱ１に引き抜くことはできない。

ただし、センシング期間においても、第２カットオフ周波数ｆｃ２以下の低周波成分に関しては、第２の帰還回路４の出力として取り出すことにより分流用抵抗Ｒ１に引き抜くことを可能としている。

以上説明した構成の煙感知器Ａによれば、センシング期間以外の期間において、入力電流Ｉｉｎのうち第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分は第１の帰還回路５を通してフィードバックされ、分流用トランジスタＱ１に引き抜かれることとなるから、たとえ入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれていても、出力電圧Ｖｏｕｔの動作点は基準電圧Ｖｓに落ち着くこととなる。また、センシング期間においては、入力電流Ｉｉｎのうち第２カットオフ周波数ｆｃ２以下の低周波成分は第２の帰還回路４を通してフィードバックされ、分流用抵抗Ｒ１に引き抜かれることとなるから、たとえ入力電流Ｉｉｎに低周波成分が含まれていても、出力電圧Ｖｏｕｔの動作点は基準電圧Ｖｓに落ち着くこととなる。このとき、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１がオフし、第１の帰還回路５の出力がセンシング期間直前の値にホールドされるので、検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれることはなく、検出信号に相当する出力電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。

すなわち、入力電流Ｉｉｎの低周波成分を引き抜く手段として分流用抵抗Ｒ１と分流用トランジスタＱ１とを用いたことにより、分流用抵抗Ｒ１のみで低周波成分を引き抜く場合に比べて、より大きな電流成分の引き抜きに対応することができる。しかも、第１カットオフ周波数ｆｃ１を高めに設定することで、センシング期間以外の期間においては出力電圧Ｖｏｕｔから比較的広範囲の低周波成分を取り除きつつも、サンプルホールド回路１０のスイッチＳＷ１のオンオフ切り替えによって、センシング期間においては、検出対象となる検出信号を減衰させないようにすることができる。

また、第２の帰還回路４の第２カットオフ周波数ｆｃ２よりも第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１を高く設定してあるから、電流電圧変換回路２への電源供給が開始すると、第２の帰還回路４よりも先に第１の帰還回路５の出力が応答する。そのため、第２の帰還回路４を遮断する手段等を付加することなく、第１カットオフ周波数ｆｃ１以下の低周波成分の大部分を分流用トランジスタＱ１に引き抜くことができ、結果的に、電流電圧変換回路２の小型化を図ることができる。

しかも、センシング期間に第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１を低下させる周波数切替手段としてサンプルホールド回路１０を用いることで、センシング期間には、積分回路９の出力と分流用トランジスタＱ１との間が遮断されるから、積分回路９で発生する雑音（フリッカ雑音等）が入力電流Ｉｉｎに影響することはなく、ＳＮ比の向上を図ることができるという利点もある。

上記構成の電流電圧変換回路２の具体例を示すと、銅鉄形安定器を用いて商用電源（６０Ｈｚの交流電源とする）で点灯する蛍光灯からの光をフォトダイオードＰＤが受光しても、前記蛍光灯の光の点滅の影響で電流電圧変換回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが変動することがないように、第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１は少なくとも１２０Ｈｚより高く設定される。さらに、第２の帰還回路４の第２カットオフ周波数ｆｃ２も１２０Ｈｚより高く設定することで、スイッチＳＷ１がオフとなるセンシング期間においても、第２の帰還回路４を通して前記蛍光灯の光の影響を受けた１２０Ｈｚ以下の低周波成分がフィードバックされ、当該低周波成分を分流用抵抗Ｒ１に引き抜くようにしてある。

ところで、図１においては、変換部３の変換抵抗Ｒ２に並列接続された第２のスイッチＳＷ２が設けられている。このスイッチＳＷ２は、第１のスイッチＳＷ１と同一のタイミングでオフする常閉形のスイッチであって、以下に説明する機能を有する。

すなわち、仮に第１のスイッチＳＷ１のみが設けられていると、第１のスイッチＳＷ１がオンしたときに、第１の帰還回路５のカットオフ周波数ｆｃ１が高周波側にシフトするので、図３（ａ）に示す電流電圧変換回路２全体の利得の周波数特性においては、第１のスイッチＳＷ１がオンしたときに実線で示すように低周波側の利得がつぶれ、変換部３のカットオフ周波数ｆｃ０と第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１との間に利得のピークが生じ、系が発振しやすい状態となる。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔが発振しやすい状態にあるので、図４（ｃ）に破線で示すように出力電圧Ｖｏｕｔが低いときに第１のスイッチＳＷ１がオフされてしまうと、結果的に出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりが遅れるという問題がある。

これに対して、変換抵抗Ｒ２と並列に接続される第２のスイッチＳＷ２を設けた本実施形態では、第２のスイッチＳＷ２を第１のスイッチＳＷ１と共に電源投入時からセンシング期間開始時点までオンすることで、図３（ｂ）に示すように第１のスイッチＳＷ１がオンしている間には変換抵抗Ｒ２の両端が接続されて変換部３の利得がつぶされ、上述した利得のピークをなくすことができる。これにより、第１のスイッチＳＷ１がオンすることによる系の発振を抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、第１および第２の各帰還回路４，５の積分回路８，９としてパッシブ回路ではなく演算増幅器ＯＰ２，ＯＰ４を有したアクティブ回路を採用しているので、低周波成分に対して高利得を持つことができ、演算増幅器ＯＰ２，ＯＰ４のオープンゲインまで帰還をかけることができる。すなわち、パッシブフィルタを用いた構成では、第１の帰還回路５が作動したときに、出力電圧Ｖｏｕｔには電圧降下（降下量は利得によって異なる）が発生し、その後、サンプルホールド回路１０が作動すると、第２の帰還回路４が作動して出力電圧Ｖｏｕｔが同様に変動し、結果的に、当該変動が最終出力にも現れる。そのため、当該変動中に検出信号の誤検出を生じることがある。なお、前記変動を抑えるために検出信号の発生するタイミングの直前までサンプルホールド回路１０を作動させないことも考えられるが、この場合、回路全体の消費電流が増加する。これに対して、本実施形態ではアクティブフィルタを用いているから、低周波成分による出力電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制し、出力電圧Ｖｏｕｔの飽和を確実に回避することができる。

ここで、第１の帰還回路５の電源電圧は、電流電圧変換回路２における帰還回路５以外の回路の電源電圧よりも高くすることが望ましい。これにより、第１の帰還回路５の出力電圧（つまり、分流用トランジスタＱ１のゲート電圧）を大きくとることができ、したがって、比較的大きな入力電流Ｉｉｎを分流用トランジスタＱ１に引き抜くことが可能となる。その結果、比較的大きな振幅の低周波成分が入力電流Ｉｉｎに含まれる場合でも、当該低周波成分を出力電圧Ｖｏｕｔから取り除くことができ、出力電圧Ｖｏｕｔへの影響を抑制可能な低周波成分の大きさの上限が一層大きくなるという利点がある。

また、第１のスイッチＳＷ１がオフしてサンプルホールド回路１０が作動しているセンシング期間内であっても、分流用トランジスタＱ１のゲートと回路グランドとの間に生じる漏れ電流の影響により分流用トランジスタＱ１のゲート電圧が時間経過に伴って徐々に低下することがある。このとき、分流用トランジスタＱ１のドレイン−ソース間に引き抜かれる電流も徐々に低下するので、これに伴い出力電圧Ｖｏｕｔが変動する可能性がある。この対策として、第１のスイッチＳＷ１に、オフ抵抗が分流用トランジスタＱ１のゲート−ソース間の抵抗値よりも小さくなる素子（たとえばアナログスイッチ）を用いることが考えられる。これにより、スイッチＳＷ１がオフであるセンシング期間においても、スイッチＳＷ１のオフ抵抗を介して流れる微小電流によって、前記漏れ電流によるゲート電圧の低下を抑制することができ、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を抑制することができる。

以上説明したように本実施形態の煙感知器Ａは、フォトダイオードＰＤに対して強い外乱光が入射することにより大きな低周波成分を含んだ入力電流Ｉｉｎが変換部３の入力端子Ｔｉｎに入力された場合でも、変換部３の出力端子Ｔｏｕｔに生じる出力電圧Ｖｏｕｔへの前記低周波成分の影響を抑制することができる。したがって、ラビリンス２１を簡素化し、図５に示すように煙感知器Ａの薄型化等を図ることが可能となる。図５の煙感知器Ａは、ハウジング２０の前方（ハウジング２０を天井に取り付けた場合の下方）を検知空間として、フォトダイオードＰＤがこの検知空間に流入する煙で拡散反射したＬＥＤ６からの光を受光することで煙を感知する。

（実施形態２）
本実施形態の煙感知器Ａは、図６に示すように分流用トランジスタＱ１を複数個設けた点が実施形態１の煙感知器Ａと相違する。

すなわち、本実施形態では、入力端子Ｔｉｎと回路グランドとの間に複数個の分流用トランジスタＱ１が並列に接続され、第１の帰還回路５の出力は各分流用トランジスタＱ１のゲートにそれぞれ接続されている。ここで、各分流用トランジスタＱ１のドレインと入力端子Ｔｉｎとの間には、選択用スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，・・・がそれぞれ挿入されており、各選択用スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，・・・のオンオフ制御はスイッチ制御回路１１にて行うように構成されている。

スイッチ制御回路１１は、分流用トランジスタＱ１のゲートに印加される第１の帰還回路５の出力を監視し、帰還回路５の出力が大きくなるほどオンする選択用スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，・・・の個数が増えるように、帰還回路５の出力の大きさに応じて選択用スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，・・・をオンオフ制御する。したがって、入力電流Ｉｉｎから引き抜く電流が大きくなるほど、入力端子Ｔｉｎと回路グランドとの間に並列接続される分流用トランジスタＱ１の個数が増え、電流の引き抜きに使用される分流用トランジスタＱ１の個数が多くなる。

要するに、入力電流Ｉｉｎから電流を引き抜く分流用トランジスタＱ１において、対応可能な電流値を大きくするためには、チャネル幅（Ｗ）とチャネル長（Ｌ）との比（Ｗ／Ｌ）を大きくとる必要があるが、Ｗ／Ｌを大きくすると、引き抜く電流量が同じであっても分流用トランジスタＱ１の熱雑音が大きくなってしまう。これに対して、本実施形態では、各分流用トランジスタＱ１のＷ／Ｌを小さく抑え、熱雑音を小さく抑えながらも、大電流を引き抜く際には複数個の分流用トランジスタＱ１を並列接続することによって、比較的大きい電流に対応できるという利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の煙感知器Ａは、第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１を切り替える周波数切替手段として、図７に示すようにサンプルホールド回路１０に代えてローパスフィルタ回路１０’を設けた点が実施形態１の煙感知器Ａと相違する。

ローパスフィルタ回路１０’は、第１の積分回路９の出力と分流用トランジスタＱ１のゲートとの間に挿入された抵抗Ｒ７と、分流用トランジスタＱ１のゲートと回路グランドとの間に接続されたコンデンサＣ５と、抵抗Ｒ７に並列接続された常閉形の第３のスイッチＳＷ３とを有している。このローパスフィルタ回路１０’は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ５とで決まる所定のカットオフ周波数以下の低周波成分を通過させるものである。

上記構成により、第３のスイッチＳＷ３がオンの状態では、積分回路９の出力が分流用トランジスタＱ１に直接印加され、一方、第３のスイッチＳＷ３がオフの状態では、積分回路９の出力がローパスフィルタ回路１０’を通して分流用トランジスタＱ１に印加されることとなる。したがって、第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１は、第３のスイッチＳＷ３がオフすることで低下する。

本実施形態においては、ローパスフィルタ回路１０’のスイッチＳＷ３をオフするタイミングを、煙感知器ＡのＬＥＤ６がパルス状の光を出力し検知空間内に流入した煙の有無を検出する期間（センシング期間）に合わせて設定してある。すなわち、本実施形態の煙感知器Ａは、上記センシング期間中にフォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光したときに生じる検出信号を電圧に変換し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力するためのものであるから、上記センシング期間における前記検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれてしまうことがないように、センシング期間にはスイッチＳＷ３をオフとする。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態の煙感知器Ａは、第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１を切り替える周波数切替手段として、図８に示すようにサンプルホールド回路１０に代えて第１の積分回路９に第２の抵抗Ｒ８および第４のスイッチＳＷ４の直列回路を設けた点が実施形態１の煙感知器Ａと相違する。

抵抗Ｒ８と常閉形の第４のスイッチＳＷ４との直列回路は、第１の積分回路９の第１の抵抗Ｒ６と並列に接続されている。これにより、第４のスイッチＳＷ４がオンの状態では、積分回路９の第１カットオフ周波数ｆｃ１は抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３とで決まる時定数によって決定し、一方、第４のスイッチＳＷ４がオフの状態では、積分回路９の第１カットオフ周波数ｆｃ１は抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３とで決まる時定数によって決定する。したがって、第１の帰還回路５の第１カットオフ周波数ｆｃ１は、第４のスイッチＳＷ４がオフすることで低下する。

本実施形態においては、第１の積分回路９のスイッチＳＷ４をオフするタイミングを、煙感知器ＡのＬＥＤ６がパルス状の光を出力し検知空間内に流入した煙の有無を検出する期間（センシング期間）に合わせて設定してある。すなわち、本実施形態の煙感知器Ａは、上記センシング期間中にフォトダイオードＰＤがＬＥＤ６からの光を受光したときに生じる検出信号を電圧に変換し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力するためのものであるから、上記センシング期間における前記検出信号が分流用トランジスタＱ１に引き抜かれてしまうことがないように、センシング期間にはスイッチＳＷ４をオフとする。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態５）
本実施形態の煙感知器Ａは、図９に示すように第２の帰還回路４と第１の帰還回路５とで、演算増幅器ＯＰ２を兼用するようにした点が実施形態１の煙感知器Ａと相違する。

すなわち、本実施形態では、第２の帰還回路４の演算増幅器ＯＰ２を第１の帰還回路５に兼用したものであって、第２の帰還回路４を作動させる動作モードと第１の帰還回路５を作動させる動作モードとを切り替えるための複数のスイッチ（モード切替手段）ＳＷ５〜ＳＷ１０を備えている。具体的に説明すると、演算増幅器ＯＰ２の出力端子と分流用抵抗Ｒ１との間にはスイッチＳＷ５が挿入され、出力端子Ｔｏｕｔと抵抗Ｒ３との間にはスイッチＳＷ６が挿入され、出力端子Ｔｏｕｔと反転増幅回路７の入力（抵抗Ｒ４）との間にはスイッチＳＷ７が挿入され、反転増幅回路７の出力と抵抗Ｒ３との間にはスイッチＳＷ８が挿入されている。さらに、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続されている抵抗Ｒ３と並列に、抵抗Ｒ６’とスイッチＳＷ９との直列回路が接続されており、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間にはコンデンサＣ３が接続され、当該コンデンサＣ３と並列に、コンデンサＣ２’とスイッチＳＷ１０との直列回路が接続されている。

ここで、スイッチＳＷ６，ＳＷ９は、図１０に示すように第１のスイッチＳＷ１と同時にオンすることで第１の帰還回路５を作動させるものであって、このとき、その他のスイッチＳＷ５，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ１０はオフする。この状態では、出力端子Ｔｏｕｔは、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ６’との並列回路を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続され、演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、分流用トランジスタＱ１のゲートに接続され、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間にはコンデンサＣ３が接続されることとなる。

一方、スイッチＳＷ５，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ１０は、図１０に示すように同時にオンすることで第２の帰還回路４を作動させるものであって、このとき、その他のスイッチＳＷ１，ＳＷ６，ＳＷ９はオフする。この状態では、出力端子Ｔｏｕｔは反転増幅回路７と抵抗Ｒ３とを介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続され、演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、分流用抵抗Ｒ１に接続され、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間にはコンデンサＣ３およびコンデンサＣ２’の並列回路が接続されることとなる。

要するに、いずれの状態でも、反転増幅回路ＯＰ２は積分回路を構成するものの、そのカットオフ周波数は、スイッチＳＷ１，ＳＷ６，ＳＷ９がオンの状態では抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ６’の並列回路とコンデンサＣ３とで第１カットオフ周波数ｆｃ１に設定され、スイッチＳＷ５，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ１０がオンの状態ではコンデンサＣ３およびコンデンサＣ２’の並列回路と抵抗Ｒ３とで第２カットオフ周波数ｆｃ２に設定される。

以上説明した本実施形態の構成によれば、演算増幅器ＯＰ２を第２の帰還回路４と第１の帰還回路５とで兼用しているから、各帰還回路４，５にそれぞれ個別に演算増幅器を設ける場合に比べて、小型化、低消費電力化を図ることが可能になる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

なお、上記各実施形態では、フォトダイオードＰＤが光を受光したときに電流電圧変換回路２の入力端子Ｔｉｎに対して入力電流Ｉｉｎが流れ込む構成を前提として説明したが、入力端子Ｔｉｎに対する入力電流Ｉｉｎの向きを逆向きとし、フォトダイオードＰＤが光を受光したときに入力端子Ｔｉｎから入力電流Ｉｉｎが流れ出す構成を前提としてもよい。この場合、分流用抵抗Ｒ１および分流用トランジスタＱ１は入力端子Ｔｉｎから入力電流Ｉｉｎを引き抜くように機能するのではなく、入力端子Ｔｉｎに対して入力電流Ｉｉｎを加算するように機能する。具体的には、分流用トランジスタＱ１は、入力端子Ｔｉｎと基準電源との間に接続されたＰチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、第１の帰還回路５の出力に応じた電流を基準電源から入力端子Ｔｉｎに流すように構成される。

さらに、上記各実施形態では、受光部としてフォトダイオードＰＤを例示したが、この例に限るものではなく、たとえばＣｄＳやサーミスタなどの素子を受光部に用いることもできる。すなわち、本発明の煙感知器Ａは、フォトダイオードＰＤのように自ら光起電力を生じる素子だけでなく、ＣｄＳやサーミスタのように自ら光起電力を生じない受動素子からなる受光部にも対応可能である。

本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。 同上の構成を示すブロック図である。 同上の電流電圧変換回路の利得を示す特性図である。 同上の動作を示すタイミングチャートである。 同上の煙感知器を示す斜視図である。 本発明の実施形態２の構成を示す概略回路図である。 本発明の実施形態３の構成を示す概略回路図である。 本発明の実施形態４の構成を示す概略回路図である。 本発明の実施形態５の構成を示す概略回路図である。 同上の動作を示すタイミングチャートである。 従来の煙感知器を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は回路ブロックのブロックである。 同上の電流電圧変換回路を示す概略回路図である。 同上の動作を示すタイミングチャートである。 同上の出力電圧を示す説明図である。 他の従来例を示す概略回路図である。

符号の説明

２ 電流電圧変換回路
３ 変換部
４ 第２の帰還回路
５ 第１の帰還回路
６ ＬＥＤ（発光部）
８ 第２の積分回路
９ 第１の積分回路
１０ サンプルホールド回路
１０’ ローパスフィルタ回路
１１ スイッチ制御回路
Ａ 煙感知器
Ｃ５ コンデンサ
Ｉｉｎ 入力電流
ＯＰ２ 演算増幅器
ＰＤ フォトダイオード（受光部）
Ｑ１ 分流用トランジスタ
Ｒ１ 分流用抵抗
Ｒ６ 第１の抵抗
Ｒ７ 抵抗
Ｒ８ 第２の抵抗
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ
ＳＷ３ 第３のスイッチ
ＳＷ４ 第４のスイッチ
ＳＷ５〜ＳＷ１０ スイッチ（モード切替手段）
ＳＷ１１，ＳＷ１２ 選択用スイッチ
Ｔｉｎ 入力端子
Ｔｏｕｔ 出力端子
Ｖｏｕｔ 出力電圧

Claims (12)

1. 検知空間に向けて所定のセンシング期間にパルス状の光を出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置され、光を受光して電流に変換する受光部と、受光部から入力端子に入力される入力電流を当該入力電流の変動に応じて電圧値が変動する出力電圧に変換して出力端子から出力する変換部を有した電流電圧変換回路と、前記出力電圧に基づいて検知空間内の煙の有無を判定する判定処理部とを備え、電流電圧変換回路は、前記出力電圧のうち受光部が発光部からの光を受光したときに生じるパルス状の検出信号の周波数より低い第１カットオフ周波数以下の低周波成分を出力する第１の帰還回路と、回路グランドと前記入力端子との間に挿入され第１の帰還回路の出力に制御端子が接続されることで、第１の帰還回路の出力に応じた大きさの電流を入力電流から引き抜く分流用トランジスタとを有することを特徴とする煙感知器。
2. 前記電流電圧変換回路は、前記出力電圧のうち前記検出信号の周波数より低い第２カットオフ周波数以下の低周波成分に相当する電圧を出力する第２の帰還回路と、第２の帰還回路の出力と前記入力端子との間に挿入され第２の帰還回路の出力に応じた大きさの電流を入力電流から引き抜く分流用抵抗とを有することを特徴とする請求項１記載の煙感知器。
3. 前記第１の帰還回路は、前記センシング期間においては第２カットオフ周波数より低く、センシング期間以外の期間においては第２カットオフ周波数より高くなるように第１カットオフ周波数を切り換える周波数切替手段を有することを特徴とする請求項２記載の煙感知器。
4. 前記第１の帰還回路は前記出力電圧の積分値成分を出力する積分回路を有し、前記周波数切替手段は、積分回路の出力と前記分流用トランジスタの制御端子との間に挿入された第１のスイッチを有するサンプルホールド回路を具備し、前記センシング期間においては第１のスイッチをオフすることでサンプルホールド回路を作動させ、保持された積分回路の出力電圧を分流用トランジスタの制御端子に印加することを特徴とする請求項３記載の煙感知器。
5. 前記変換部の前記入力端子と前記出力端子との間には第２のスイッチが接続されており、第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオンのときにオンすることを特徴とする請求項４記載の煙感知器。
6. 前記第１のスイッチは、オフ抵抗の値が、前記分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間の抵抗値よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項４記載の煙感知器。
7. 前記第１の帰還回路は前記出力電圧の積分値成分を出力する積分回路を有し、前記周波数切替手段は、前記分流用トランジスタの制御端子と回路グランドとの間に接続されたコンデンサと、積分回路の出力と分流用トランジスタの制御端子との間に接続された抵抗および第３のスイッチの並列回路とを有するローパスフィルタ回路を具備し、前記センシング期間においては第３のスイッチをオフすることでローパスフィルタ回路を作動させることを特徴とする請求項３記載の煙感知器。
8. 前記第１の帰還回路は、第１の抵抗とコンデンサとで決まる時定数を有する積分回路を有し、前記周波数切替手段は、第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗および第４のスイッチの直列回路を具備し、前記センシング期間においては第４のスイッチをオフすることを特徴とする請求項３記載の煙感知器。
9. 前記第２の帰還回路は、前記入力電流に対して逆位相の電圧を出力するアクティブフィルタからなり、前記第１の帰還回路は、入力電流に対して同位相の電圧を出力するアクティブフィルタからなることを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の煙感知器。
10. 前記分流用トランジスタは複数個設けられており、各分流用トランジスタと前記入力端子との間にそれぞれ挿入された選択用スイッチと、前記第１の帰還回路の出力が大きくなるほどオンする選択用スイッチの個数が増えるように、第１の帰還回路の出力に応じて選択用スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の煙感知器。
11. 前記第１の帰還回路と前記第２の帰還回路とは演算増幅器を共用しており、演算増幅器を第１の帰還回路に用いる動作モードと、演算増幅器を第２の帰還回路に用いる動作モードとを切り替えるモード切替手段を備えることを特徴とする請求項９記載の煙感知器。
12. 前記第１の帰還回路の電源電圧は他の回路の電源電圧よりも高く設定されていることを特徴とする請求項９記載の煙感知器。
    

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