JP6846088B2 - 熱感知器 - Google Patents
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本発明は、熱感知器に於いて、
感知器筐体に受熱面を露出して配置され、受熱面と冷却面との温度差に応じた発電電圧を出力する発電用熱電素子と、
発電用熱電素子の冷却面に吸熱面を直接又は熱媒体を介して間接的に接触して配置された冷却用熱電素子と、
発電用熱電素子から発電電圧が得られた場合に冷却用熱電素子に通電して発電用熱電素子の冷却面の温度を所定温度を保つように制御する定温制御部と、
発電用熱電素子からの発電電圧に基づいて火災を検出する火災検出部と、
が設けられたことを特徴とする。
定温制御部は、
発電用熱電素子の冷却面側の温度を検出する温度センサと、
発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を出力する電源部と、
電源部からの電源電圧の供給を受けて動作し、温度センサにより検出した発電用熱電素子の冷却面の温度を所定の冷却目標温度に保つように冷却用熱電素子を制御するフィードバック制御部と、
が設けられる。
定温制御部は、
発電用熱電素子の冷却面側に配置された温度により抵抗値が変化する温度抵抗素子と、
発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を温度抵抗素子を経由して冷却用熱電素子に供給して発電用熱電素子の冷却面を冷却させる電源部と、
が設けられる。
火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力する。
火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力する。
本発明は、熱感知器に於いて、感知器筐体の受熱面を露出して配置され、受熱面と冷却面との温度差に応じた発電電圧を出力する発電用熱電素子と、発電用熱電素子の冷却面に吸熱面を直接又は熱媒体を介して間接的に接触して配置された冷却用熱電素子と、発電用熱電素子から発電電圧が得られた場合に冷却用熱電素子に通電して冷却面の温度を所定温度を保つように制御する定温制御部と、発電用熱電素子からの発電電圧に基づいて火災を検出する火災検出部とが設けられたため、火災又は試験による熱気流を受けた場合、発電用熱電素子の冷却面側は、定温制御部による冷却用熱電素子の通電による冷却を受けて、所定の一定温度に保たれて変化せず、冷却面の一定温度と受熱面の公称作動温度との温度差に対応した発電電圧が得られたときに火災を検出することができ、公称作動温度による火災検出を高精度で行うことができる。
また、定温制御部は、発電用熱電素子の冷却面側の温度を検出する温度検出器と、発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を出力する電源部と、電源部からの電源電圧の供給を受けて動作し、温度検出器により検出した発電用熱電素子の冷却面の温度を所定の冷却目標温度に保つように冷却用熱電素子を制御するフィードバック制御部とが設けられたため、発電用熱電素子の冷却面側を冷却用熱電素子の作動により一定温度に保つ制御が正確に行われて安定し、公称作動温度による火災検出を高精度で行うことができる。
また、定温制御部は、発電用熱電素子の冷却面側に配置された温度により抵抗値が変化する温度抵抗素子と、発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を温度抵抗素子を経由して冷却用熱電素子に供給して発電用熱電素子の冷却面を冷却させる電源部とが設けられたため、温度抵抗素子として例えばサーミスタを用いた場合、サーミスタは温度上昇に応じて抵抗値が低下することから、熱気流を受けて発電用熱電素子の冷却面側の温度が上昇するとサーミスタの値が低下し、抵抗値が低下した分、冷却用熱電素子に流れる駆動電流が増加して吸熱面の温度が低下して発電用熱電素子の冷却面側の温度が下がり、温度が下がるとサーミスタの抵抗値が増加して冷却用熱電素子の駆動電流が低下して吸熱面の温度が増加し、この繰り返しにより発電用熱電素子の冷却面側の温度を簡単な構成により安定化させることができる。
また、火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力するようにしたため、受信機からの感知器回線に接続した場合に、受信機から感知器回線を介して熱感知器に電源を供給する必要がなく、熱感知器から火災発報信号を受信機に送って火災警報を出力させることができる。
また、火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力するようにしたため、熱感知器自身で火災を検出して警報音の出力と警報表示を行う住宅用火災警報器としての使用を可能とし、電池電源を必要としないことから電池切れを管理することなく、長期間に亘る住宅での火災監視を可能とする。
図1は熱感知器の第1実施形態を示した説明図であり、図1(A)は横から見た断面を示し、図1(B)は回路収納部を外した状態の平面を示す。
図1に示すように、本実施形態の熱感知器10は、合成樹脂製の感知器筐体12の下面にペルチェ素子を用いた薄型矩形の発電用熱電素子14が受熱面14aを外部に露出して固定配置されている。発電用熱電素子14の裏側の冷却面14bには熱媒体15が接触配置されている。
図2は図1の熱感知器に設けられた感知器回路の実施形態を示したブロック図である。
図2に示すように、熱感知器10の感知器回路には火災検出部32が設けられ、発電用熱電素子14で発電された発電電圧Vgenが供給されており、発電電圧Vgenが予め定めた定温式熱感知器として予め設定された公称作動温度に対応した火災閾値Vfに達した場合に火災を検出する。
図2に示すように、熱感知器10の感知器回路には定温制御部24が設けられる。定温制御部24は電源部として機能するDC/DCコンバータ26、フィードバック制御部28及び熱媒体15に設けられた温度センサ30で構成される。温度センサ30としては、サーミスタ、PN接合素子、白金測温素子などが使用される。
図3は図1の熱感知器に設けられた発電用熱電素子と冷却用熱電素子の概略構造示した説明図である。
発電用熱電素子14として機能するペルチェ素子は、図3に示すように、受熱側絶縁基板42と冷却側絶縁基板44のそれぞれの内側に、複数の電極46,48が所定の間隔をあけて交互にずらして相対するように配置され、電極46,48との間に交互にP型半導体50とN型半導体52が配置されている。
冷却用熱電素子16として機能するペルチェ素子は、図3に示すように、吸熱側絶縁基板54と放熱側絶縁基板56のそれぞれの内側に、複数の電極58,60が所定の間隔をあけて交互にずらして相対するように配置され、電極58,60との間に交互にP型半導体62とN型半導体64が配置されており、発電用熱電素子14と同じ構造である。
図4は熱気流を受けたときの図2の感知器回路の動作を示したタイムチャートであり、図4(A)に発電用熱電素子14における熱受面14aと冷却面14bの温度変化を示し、図4(B)にDC/DCコンバータ26による冷却用熱電素子の冷却タイミングを示し、図4(C)に火災検出部32による火災検出のタイミングを示す。
図5は図1の熱感知器に設けられた感知器回路の実施形態を示したブロック図である。
図5に示すように、本実施形態の熱感知器10の感知器回路に設けられた火災検出部32は、図2の実施形態と同じであり、発電用熱電素子14で発電された発電電圧Vgenが定温式熱感知器としての公称作動温度に対応した火災閾値Tfに達した場合に火災を検出し、ブザー34を鳴動して火災警報音を出力させ、LED36を点灯、点滅又は明滅させて火災警報表示を行い、また、リレー38を作動してリレー接点40を閉じ、感知器端子42a,42bから外部に無電圧接点信号として火災発報信号を出力させる。
図5に示すように、熱感知器10の感知器回路に設けられた定温制御部24は、発電用熱電素子14の冷却面14a側に配置された熱媒体15に設けられたサーミスタ70と、発電用熱電素子14からの発電電圧Vgenが所定の起動電圧Vstに達した場合に所定の電源電圧Vcをサーミスタ70を経由して冷却用熱電素子16に供給して冷却させる電源部として機能するDC/DCコンバータ24で構成される。サーミスタ70は温度上昇に応じて抵抗値が低下する温度抵抗素子として機能する。また、サーミスタ30は発電用熱電素子14の冷却面14bに直接配置しても良い。
上記の実施形態は、発電用熱電素子の冷却面に熱媒体を介して冷却用熱電素子を配置しているが、これに限定されず、発電用熱電素子の冷却面に冷却用熱電素子を直接配置しても良い。
12:感知器筐体
14:発電用熱電素子
14a:受熱面
14b:冷却面
16:熱媒体
16:冷却用熱電素子
16a:吸熱面
16b:放熱面
18:熱媒体収納部
20:回路基盤
22:収納枠
24:定温制御部
26:DC/DCコンバータ
28:フィードバック制御部
30:温度センサ
32:火災検出部
34:ブザー
36:LED
38:リレー
40:リレー接点
42:受熱側絶縁基板
44:冷却側絶縁基板
46,48,58,60:導体
50,62:P型半導体
52,64:N型半導体
54:吸熱側絶縁基板
56:放熱側絶縁基板
66a,68a:プラス端子
66b,68b:マイナス端子
70:サーミスタ
Claims (5)
- 感知器筐体に受熱面を露出して配置され、前記受熱面と冷却面との温度差に応じた発電電圧を出力する発電用熱電素子と、
前記発電用熱電素子の冷却面に吸熱面を直接又は熱媒体を介して間接的に接触して配置された冷却用熱電素子と、
前記発電用熱電素子から発電電圧が得られた場合に前記冷却用熱電素子に通電して前記冷却面の温度を所定温度を保つように制御する定温制御部と、
前記発電用熱電素子からの発電電圧に基づいて火災を検出する火災検出部と、
が設けられたことを特徴とする熱感知器。
- 請求項1記載の熱感知器に於いて、
前記定温制御部は、
前記発電用熱電素子の前記冷却面側の温度を検出する温度センサと、
前記発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を出力する電源部と、
前記電源部からの電源電圧の供給を受けて動作し、前記温度センサにより検出した前記冷却面の温度を所定の閾値温度に保つように前記冷却用熱電素子を制御するフィードバック制御部と、
が設けられたことを特徴とする熱感知器。
- 請求項1記載の熱感知器に於いて、
前記定温制御部は、
前記発電用熱電素子の前記冷却面側に配置された温度により抵抗値が変化する温度抵抗素子と、
前記発電用熱電素子からの発電電圧が所定電圧に達した場合に所定の電源電圧を前記温度抵抗素子を経由して前記冷却用熱電素子に供給して前記発電用熱電素子の前記冷却面を冷却させる電源部と、
が設けられたことを特徴とする熱感知器。
- 請求項1記載の熱感知器に於いて、前記火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力することを特徴とする熱感知器。
- 請求項1記載の熱感知器に於いて、前記火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力することを特徴とする熱感知器。
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