JP6501220B2 - 火災感知器および火災検知システム - Google Patents

Description

本発明は、火災発生を感知するために警戒区域ごとに設置される火災感知器、および複数の火災感知器と接続され、それぞれの火災感知器から火災信号を受信することで、火災発生区域を特定してアナウンスする火災検知システムに関する。

火災による物理現象を感知する火災感知器としては、煙感知器、熱感知器などが挙げられる。従来の煙感知器としては、赤外発光ダイオードが発した赤外光が、検煙チャンバー内に照射され、検煙チャンバー内に煙があると、煙に赤外光が当たって散乱し、その散乱光を受光フォトダイオードが受光することにより、煙を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、熱感知器としては、サーミスタなどの熱検出素子を使用したものがある。

そして、受信機は、それぞれの警戒区域ごとに設置された種々の火災感知器から火災信号を受信することで、火災の発生および発生区域を迅速に検知し、必要に応じて、表示や音声により警報を発することができる構成を備えている。

特開平６−１３８０３１号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
煙感知器や熱感知器などの従来の火災感知器には、火災感知動作に必要な電力を外部から供給する必要がある。従って、火災感知器を警戒区域ごとに共通線を介して送り配線して、作動した感知器の電気的な接点が閉じることにより起こる感知器回線の電圧等の電気的な変化（短絡）に基づいて火災を判断する「Ｐ型システム」においては、電力供給の制約から、火災感知器の設置台数が限定されてしまうといった問題があった。

また、火災感知器としては、煙検出、熱検出以外にも、燃焼時に発生するＣＯ（一酸化炭素）ガス濃度を高精度に検出するガスセンサが着目されており、このようなガスセンサを含むマルチセンサを用いることで、火災の検知精度を向上させることが望まれている。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｐ型システムにおける火災感知器の設置台数の制限を実質的になくした上で、マルチセンサによる検出精度の向上を実現することのできる火災感知器および火災検知システムを得ることを目的とする。

本発明に係る火災感知器は、監視対象空間内における一酸化炭素濃度を検出するとともに一酸化炭素濃度に応じて起電力を発生する電気化学式ガスセンサで構成されたガス検知器と、ガス検知器により発生した起電力を一定の電圧を有する電源に変換する定電圧回路と、定電圧回路から電源の供給を受け、火災による物理現象を感知することで火災の発生の有無を検出する感知部と、定電圧回路から電源の供給を受け、感知部により火災の発生が検出された際に、閉状態となる接点信号を出力する火災信号出力部とを備えるものである。

また、本発明に係る火災検知システムは、本発明の火災感知器がＰ型システムとして複数接続された受信機を備える火災検知システムであって、受信機は、複数の火災感知器に対して電源供給を行うことなく、火災により発生するＣＯガスにより起動した後に、感知部で火災を検知することで接点信号が閉状態となった火災感知器を、抵抗値の違いから特定し、特定した火災感知器の設置区域において火災が発生したことを報知するものである。

本発明によれば、ガス検知機能と電池機能を備えたガスセンサを用いて火災感知器を構成することで、Ｐ型システムにおける火災感知器の設置台数の制限を実質的になくした上で、マルチセンサによる検出精度の向上を実現することのできる火災感知器および火災検知システムを得ることができる。

本発明の実施の形態１における火災検知システムの全体構成図である。 本発明の実施の形態１における火災検知システムに適用される火災感知器の内部構成図である。

以下、本発明の火災感知器および火災検知システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における火災検知システムの全体構成図である。本実施の形態１における火災検知システムは、受信機１０に対して、警戒区域ごとに感知器回線３０を介して、複数の火災感知器２０、終端抵抗４０等が接続されて構成されている。

本実施の形態１における火災検知システムは、Ｐ型システムを想定しており、感知器回線３０には、感知器回線３０の断線を監視するための微弱電流が流れている。ここで、火災を検知することで作動した火災感知器２０は、短絡状態となることで、受信機１０に対して、火災発生を知らせることとなる。

一方、受信機１０は、制御部１１、表示部１２、および音響部１３を備えて構成されている。受信機１０内の制御部１１は、平常時の終端抵抗４０による抵抗値に対し、短絡状態となった火災感知器２０を含む警戒区域を感知器回線３０の抵抗値の変化を読み取ることで特定し、特定した警戒区域で火災が発生したと判断する。さらに、制御部１１は、火災が発生した区域を知らせるために、表示部１２、音響部１３を介して、アナウンスを行うことができる。この結果、建物内にいる人に、火災が発生した区域を特定した上で、火災の発生を知らせることができる。

ここで、本実施の形態１における各火災感知器２０は、ガス検出と煙（熱）検出を兼ね備えたマルチセンサとして構成されるとともに、火災感知器２０自身が動作するために必要な電力を外部から供給する必要がない構成を備えていることを技術的特徴としている。そこで、次に、このような技術的特徴を有する火災感知器２０の内部構成について、図面を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における火災検知システムに適用される火災感知器２０の内部構成図である。複数の火災感知器２０は、他の火災感知器と混在してもよいし、いずれも同一構成としてもよい。

図２に示した本実施の形態１における火災感知器２０は、ＣＯガス検知器２１、定電圧回路２２、検煙部２３、火災信号出力部２４、および確認灯２５、火災信号出力部２４および確認灯２５を制御する制御部２６を備えて構成されている。なお、図２では、火災信号出力部２４と確認灯２５は、直列接続で示しているが、並列接続でもよい。

ＣＯガス検知器２１は、直並列されたガスセンサ２１ａを備えて構成されている。ここで、ガスセンサ２１ａは、電気化学式のガスセンサであり、燃焼時に発生するＣＯガスに反応して、起電力を発生することができる。そして、本実施の形態１における火災感知器２０では、火災感知器単体としての動作に必要な電力として、火災感知器２０内に設けたＣＯガス検知器２１の起電力を使用することで、外部からの電力供給を不要としている。

このため、火災感知器２０は、平常時には火災検出動作を行わず、火災により発生するＣＯガスに反応して、ガスセンサ２１ａによる起電力が発生することで起動し、火災検出動作を開始する。

なお、火災感知器２０として必要な電力量に応じて、ガスセンサ２１ａの直並列数を適切に設定することができる。すなわち、ガスセンサ２１ａの直列接続数により電圧不足をなくし、ガスセンサ２１ａの並列接続数により電流不足をなくすように、ガスセンサ２１ａの直並列数を決めることができる。

次に、ガスセンサ２１ａが、燃焼時に発生するＣＯガスに反応して、起電力を発生する原理について、簡単に説明する。ガスセンサ２１ａは、貴金属触媒による検知極および対極と、それらの極に挟まれたイオン伝導体とで構成されている。そして、ＣＯなどの検知対象ガスが存在すると、検知極では、触媒上で空気中の水蒸気と、下式（１）で示される反応が発生する。
ＣＯ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２ ＋ ２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻ （１）

検知極と対極を電気的に接続すると、検知極で発生したプロトン（Ｈ^＋）は、イオン伝導体を介して対極に到達する。一方、プロトンと同時に発生した電子（ｅ⁻）は、外部の電線を介して対極に到達する。そして、対極上では、プロトンおよび電子と、空気中の酸素との間で、下式（２）の反応が発生する。
（１／２）Ｏ２ ＋２Ｈ^＋ ２ｅ⁻ → Ｈ_２Ｏ （２）

すなわち、ガスセンサ２１ａは、上述した反応式（１）、（２）からなる、下式（３）で示す全電池反応で構成された、ガスを活物質とする電池とみなすことができる。
ＣＯ ＋ （１／２）Ｏ_２ →ＣＯ_２ （３）

従って、検知極と対極を電気的に接続し、その出力電流を測定することで、ＣＯガス濃度の定量的な計測が可能となる。そして、本実施の形態１では、ガスセンサ２１ａが有するこのような電池としての働きを利用して、ガスセンサ２１ａを直並列接続して構成されたＣＯガス検知器２１を、火災感知器２０自体の電力供給源として活用している。

図２の説明に戻り、定電圧回路２２は、ＣＯガス検知器２１で生成された電力を所定の電圧に変換し、検煙部２３、火災信号出力部２４、および確認灯２５を制御する制御部２６に供給する。

検煙部２３は、火災による物理現象を感知する感知部であり、従来技術が適用できる。具体的には、光電式煙感知器の発光素子と受光素子による煙感知部を、この検煙部２３として用いることができる。

火災信号出力部２４は、検煙部２３により火災要因が検出された場合に、閉状態とする接点出力を有して構成されている。

また、確認灯２５は、火災信号出力部２４による接点出力が閉状態になった際に点灯する表示器であり、周囲の人に、動作状態をアナウンスすることができる。

なお、今までの説明では、光電式煙感知器の発光素子と受光素子による煙感知部（検煙部２３）を、火災による物理現象を感知する感知部として用いる場合について説明したが、放射線源を利用したイオン式の煙感知器、サーミスタなどの熱検出素子による熱感知部をこの感知部として用いることも可能である。

このような構成を備えることで、本実施の形態１における火災感知器および火災検知システムは、以下のような効果を得ることができる。
・ガスセンサ２１ａが有する電池機能により、火災感知器自体の電源供給を実現しており、火災感知器に対して、外部からの電力供給を不要としている。また、火災により発生するＣＯガスにより火災感知器が起動して、火災検出動作を開始する。この結果、火災が発生していない平常時には、火災感知器での消費電力を０とすることができ、１つの受信機に対する火災感知器の接続台数の制限を実質的になくすことができる。

・本来の火災検知の機能として、煙または熱の検知に加え、ＣＯガス検知を同時に行うことができ、安価、コンパクトな構成で、マルチセンサによる検出精度の向上を実現することができる。また、ＣＯガスと煙による火災検知の場合、ガスセンサ２１ａと検煙部２３の検出感度を適切に設定することにより、早期に煙の発生を検出することも可能となる。

・必要となる電力や、ガス検知能力に応じて、ガスセンサ２１ａの直並列数を適切に設定することで、種々の設置環境（監視対象空間）、用途に合わせて、適切な火災検知システムを構築することができる。なお、ガスセンサ２１ａは直並列での接続に限定されず、ガス検知能力に応じて、直列のみ、並列のみ、さらには１個のみで必要な電力が得られる場合には、そのように構成することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、ガス検知機能と電池機能を備えたガスセンサを用いて火災感知器を構成することで、火災感知器の設置台数の制限をなくした上で、マルチセンサによる検出精度の向上を実現することのできる火災感知器および火災検知システムを得ることができる。また、既存の火災感知器と混在可能であり、設置台数に制限がないため、電源容量等を見直す必要がなく、既存設備への増設が可能である。

１０ 受信機、１１ 制御部、１２ 表示部、１３ 音響部、２０ 火災感知器、２１ ＣＯガス検知器、２１ａ ガスセンサ、２２ 定電圧回路、２３ 検煙部、２４ 火災信号出力部、２５ 確認灯、２６ 制御部。

Claims (3)

1. 監視対象空間内における一酸化炭素濃度を検出するとともに前記一酸化炭素濃度に応じて起電力を発生する電気化学式ガスセンサで構成されたガス検知器と、
   前記ガス検知器により発生した前記起電力を一定の電圧を有する電源に変換する定電圧回路と、
   前記定電圧回路から前記電源の供給を受け、火災による物理現象を感知することで火災の発生の有無を検出する感知部と、
   前記定電圧回路から前記電源の供給を受け、前記感知部により火災の発生が検出された際に、閉状態となる接点信号を出力する火災信号出力部と
   を備える火災感知器。
2. 前記ガス検知器は、前記電気化学式ガスセンサを複数有して構成され、複数の電気化学式ガスセンサを、１列で直列接続する、１列で並列接続する、あるいは直並列接続することで構成されている
   請求項１に記載の火災感知器。
3. 請求項１または２に記載の火災感知器がＰ型システムとして複数接続された受信機を備える火災検知システムであって、
   前記受信機は、複数の火災感知器に対して電源供給を行うことなく、火災により発生するＣＯガスにより起動した後に、感知部で火災を検知することで接点信号が閉状態となった火災感知器を、抵抗値の変化から特定し、特定した前記火災感知器の設置区域において火災が発生したことを報知する
   火災検知システム。

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