JP6935442B2 - 火災報知システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、火災報知システムに関する。
火災報知システムは、煙を検出するものと、熱を検出するものとに大別することができる。煙を検出する火災報知システムは、屋内の天井等に配置されており、一定量以上の煙を検出して警報を発する。近年、火災報知システムとして、より高性能化したものが求められている。
本発明の実施形態は、高性能な火災報知システムを提供する。
実施形態の火災報知システムは、燃焼ガス検出センサと、第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、燃焼ガス検出センサ及び第１のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器とを備える。
以下に、図面を参照しながら種々の実施形態について説明する。各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比等は実際と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
以下、実施形態の火災報知システムについて説明する。
以下、実施形態の火災報知システムについて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第１の実施形態の火災報知システム１は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを備える。コントローラ３０は、閾値制御部３１ａと、比較部３２とを備える。
燃焼ガス検出センサ１０は、燃焼ガスを検出すると、コントローラ３０の比較部３２に検出信号を出力する。ここで、燃焼ガスは、物質が燃焼して発生する、気体中に浮遊している粒子、例えばススや金属などの粒子を示す。このような燃焼ガスは、第１のガスを含み得る。第１のガスは、火災の際に発生する可能性が低い燃焼ガスの粒子をいう。
第１のケミカルセンサ２０は、第１のガスを検出すると、コントローラ３０の閾値制御部３１ａに検出信号を出力する。閾値制御部３１ａは、閾値を比較部３２に出力する。コントローラ３０の比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と、閾値制御部３１ａからの閾値とに基づいて、警報器４０に作動信号を出力するか、あるいは出力しない。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２からの作動信号に基づいて作動する。
図１は、第１の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第１の実施形態の火災報知システム１は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを備える。コントローラ３０は、閾値制御部３１ａと、比較部３２とを備える。
燃焼ガス検出センサ１０は、燃焼ガスを検出すると、コントローラ３０の比較部３２に検出信号を出力する。ここで、燃焼ガスは、物質が燃焼して発生する、気体中に浮遊している粒子、例えばススや金属などの粒子を示す。このような燃焼ガスは、第１のガスを含み得る。第１のガスは、火災の際に発生する可能性が低い燃焼ガスの粒子をいう。
第１のケミカルセンサ２０は、第１のガスを検出すると、コントローラ３０の閾値制御部３１ａに検出信号を出力する。閾値制御部３１ａは、閾値を比較部３２に出力する。コントローラ３０の比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と、閾値制御部３１ａからの閾値とに基づいて、警報器４０に作動信号を出力するか、あるいは出力しない。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２からの作動信号に基づいて作動する。
図２は、第１の実施形態の火災報知システムに組込まれる燃焼ガス検出センサの横断面を示す図である。図２に示すように、燃焼ガス検出センサ１０は、発光素子１１と、受光素子１２とを備えている。発光素子１１及び受光素子１２の間には、発光素子１１の照射光１３が受光素子１２に直接に入射することを防止する第１の遮光板１４ａと、外部から燃焼ガス検出センサ１０内へ光が入射するのを防止する複数の第２の遮光板１４ｂとが設けられている。複数の第２の遮光板１４ｂの外周には、発光素子１１、受光素子１２、及び第１の遮光板１４ａを囲む、つまり検出領域を囲む、環状のフィルタ１５が配置されている。ここで、検出領域は、発光素子１１、受光素子１２、第１の遮光板１４ａ、及び第２の遮光板１４ｂを含む領域をいう。フィルタ１５の外周には、外枠１６が所望の間隔をあけて配置されている。
発光素子１１は、発光素子１１の照射光１３が受光素子１２に直接に入射しないように、受光素子１２と対向する位置から例えば時計回りに所望の角度ずらして配置されている。発光素子１１は、例えば、発光ダイオードであり、数秒間隔で照射光１３を点滅する。受光素子１２は、発光素子１１からの照射光１３が入射される。
第１の遮光板１４ａは、例えば、照射光１３を吸収する黒色の遮光材料から形成される。このような遮光材料は、例えば、カーボンブラックを含むポリプロピレン、ポリエチレンである。複数の第２の遮光板１４ｂは、例えば、第１の遮光板１４ａと同じ材料から形成される。
フィルタ１５は、例えば、１０μｍ〜１００μｍ等の孔径を有する複数の孔が開口され、後述する燃焼ガス（粒子）１７よりもサイズが大きい埃や虫等が、外部から燃焼ガス検出センサ１０の検出領域内に侵入することを防ぐ。
外枠１６は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は対紫外線性を有するポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂から形成される。
以下に、燃焼ガス検出センサ１０の燃焼ガスの検出について図３を参照して説明する。図３は、第１の実施形態の火災報知システムに組込まれる燃焼ガス検出センサの検出の一例を示す図である。
（Ｓ１）：火災報知システム１の設置空間に燃焼ガスが発生すると、燃焼ガスは燃焼ガス検出センサ１０のフィルタ１５を通って検出領域内に侵入する。（Ｓ２）：発光素子１１の点灯時において、照射光１３が検出領域内の燃焼ガス１７によって散乱する。（Ｓ３）：受光素子１２は散乱光１８を受光する。受光素子１２で受光された散乱光１８の強度は、検出領域に侵入した燃焼ガス１７の量に相関し、燃焼ガスの量が多いほど、受光される散乱光１８の強度が増大する。（Ｓ４）検出された散乱光１８の強度は、コントローラ３０の比較部３２に検出信号として出力される。
（Ｓ１）：火災報知システム１の設置空間に燃焼ガスが発生すると、燃焼ガスは燃焼ガス検出センサ１０のフィルタ１５を通って検出領域内に侵入する。（Ｓ２）：発光素子１１の点灯時において、照射光１３が検出領域内の燃焼ガス１７によって散乱する。（Ｓ３）：受光素子１２は散乱光１８を受光する。受光素子１２で受光された散乱光１８の強度は、検出領域に侵入した燃焼ガス１７の量に相関し、燃焼ガスの量が多いほど、受光される散乱光１８の強度が増大する。（Ｓ４）検出された散乱光１８の強度は、コントローラ３０の比較部３２に検出信号として出力される。
上述した燃焼ガス検出センサは、光電式スポット型である。燃焼ガス検出センサは、光電式スポット型に限定されず、光電式分離型の燃焼ガス検出センサ、又はイオン化式の燃焼ガス検出センサであってもよい。
光電式分離型の燃焼ガス検出センサは、例えば、空間内に光ビームを放出する送光部と、当該送光部と対向して配置された受光部とを備える。この空間は、送光部と受光部の間に位置する空間をいう。空間内で送光部から光ビームを受光部に向けて放出し、空間内に火災に伴って燃焼ガスが発生した時に、光ビームの強度が燃焼ガスにより減衰する。光ビームの強度の減衰は、燃焼ガスの量に相関し、燃焼ガス量が多いほど、光ビームの強度の減衰度合いが大きくなり、その検出信号を第１の実施形態の同様に利用する。
イオン化式の燃焼ガス検出センサは、例えば、α線により空気を電離してイオンを発生し、イオン発生空間に燃焼ガスが侵入すると、電離したイオンに燃焼ガスが吸着してイオン量が低下する。このため、イオン発生空間の電流値を燃焼ガスの侵入前後で測定してイオン電流値の変化を検出し、その検出信号を第１の実施形態と同様に利用する。
光電式分離型の燃焼ガス検出センサは、例えば、空間内に光ビームを放出する送光部と、当該送光部と対向して配置された受光部とを備える。この空間は、送光部と受光部の間に位置する空間をいう。空間内で送光部から光ビームを受光部に向けて放出し、空間内に火災に伴って燃焼ガスが発生した時に、光ビームの強度が燃焼ガスにより減衰する。光ビームの強度の減衰は、燃焼ガスの量に相関し、燃焼ガス量が多いほど、光ビームの強度の減衰度合いが大きくなり、その検出信号を第１の実施形態の同様に利用する。
イオン化式の燃焼ガス検出センサは、例えば、α線により空気を電離してイオンを発生し、イオン発生空間に燃焼ガスが侵入すると、電離したイオンに燃焼ガスが吸着してイオン量が低下する。このため、イオン発生空間の電流値を燃焼ガスの侵入前後で測定してイオン電流値の変化を検出し、その検出信号を第１の実施形態と同様に利用する。
図４は、第１の実施形態の火災報知システムに組込まれる第１のケミカルセンサの縦断面を示す図である。図５は、第１の実施形態の火災報知システムに組込まれる第１のケミカルセンサの平面図である。
第１のケミカルセンサ２０は、基板２１を備えている。基板２１の表面２１ａ上には、感応膜２２と、感応膜２２の一端に接続されたソース電極２３と、感応膜２２の他端に接続されたドレイン電極２４が設けられている。ソース電極２３とドレイン電極２４との間、及び感応膜２２の表面２２ａには、絶縁体層２５ａを介してゲート電極２５が後述する液膜２８に浸漬されている。基板２１の表面２１ａ上には、壁部２６が立設され、壁部２６は平面視において感応膜２２の周囲を囲み、かつソース電極２３及びドレイン電極２４の外周面を覆っている。ここで、平面視は、感応膜２２の表面２２ａ側の上方から第１のケミカルセンサ２０を見ることをいう。感応膜２２の表面２２ａには、第１の受容体２７が接続されている。感応膜２２の表面２２ａには、第１の受容体２７を覆うように、液体を含む液膜２８が配置されている。本実施形態に係る「覆う」とは、少なくとも一部を覆うことを示す。液膜２８には、第１のガス２９が取り込まれる。
なお、第１のケミカルセンサ２０は、第１の受容体２７が液膜２８によって濡れている状態を維持するために、液膜２８として吸湿性を有するイオン液体を備えていてもよい。第１の受容体２７が液膜２８によって濡れている状態は、第１の受容体２７が液膜２８によって覆われている状態を示す。
また、第１の受容体２７が感応膜２２に接続されている状態は、第１の受容体２７が感応膜２２に化学結合により接続している状態であってもよく、感応膜２２の表面２２ａ上に配置されている状態であってもよい。
なお、第１のケミカルセンサ２０は、第１の受容体２７が液膜２８によって濡れている状態を維持するために、液膜２８として吸湿性を有するイオン液体を備えていてもよい。第１の受容体２７が液膜２８によって濡れている状態は、第１の受容体２７が液膜２８によって覆われている状態を示す。
また、第１の受容体２７が感応膜２２に接続されている状態は、第１の受容体２７が感応膜２２に化学結合により接続している状態であってもよく、感応膜２２の表面２２ａ上に配置されている状態であってもよい。
以下、第１のケミカルセンサ２０について詳細に説明する。
基板２１は、例えば、矩形の板状である。基板２１は、例えば、シリコン、ガラス、セラミックス、高分子材料又は金属等から形成されている。基板２１の大きさは、限定されるものではないが、例えば、１〜１０ｍｍ×１〜１０ｍｍ×０．１〜０．５ｍｍ（幅×長さ×厚さ）である。
基板２１は、例えば、矩形の板状である。基板２１は、例えば、シリコン、ガラス、セラミックス、高分子材料又は金属等から形成されている。基板２１の大きさは、限定されるものではないが、例えば、１〜１０ｍｍ×１〜１０ｍｍ×０．１〜０．５ｍｍ（幅×長さ×厚さ）である。
基板２１は、例えば、表面２１ａ側に絶縁膜（図示せず）を備えてもよい。絶縁膜は、例えば、酸化シリコン、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、高分子材料、又は有機分子の自己組織化膜等の電気的に絶縁性の材料から形成されている。基板２１は、表面２１ａ側に設けられた絶縁膜と、ゲート電極として機能する導体層とを備えてもよい。この場合、絶縁層の厚さは、絶縁性を損なわない範囲で出来る限り薄い方がよく、例えば数ｎｍ程度とすることが好ましい。このような薄膜は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によって形成することが可能である。
感応膜２２は、そこに接続している物質の構造や電荷の状態などが変化した時に物性が変化する膜である。感応膜２２は、例えば、電気抵抗が変化する物質から形成されている。感応膜２２は、炭素原子１個分の厚さを有する単層のグラフェンの膜である。グラフェン膜は、複数層で設けられてもよい。感応膜２２の大きさは、限定されるものではないが、例えば、１〜５００μｍ×１〜５００μｍ（幅×長さ）とすることができる。実用的には１０〜１００μｍ×１０〜１００μｍであれば製造が容易である。
感応膜２２は、例えば、高分子、ケイ素（Ｓｉ）、シリサイド等の導体の膜若しくはそのナノワイヤ、或いはグラフェン、カーボンナノチューブ、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）若しくは二セレン化タングステン（ＷＳｅ２）等の材料等から形成されていてもよい。
ソース電極２３、ドレイン電極２４、及びゲート電極２５は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属、或いは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛の酸化物半導体）、導電性高分子等の導電性物質から形成されている。
ソース電極２３、ドレイン電極２４、及びゲート電極２５は、電源（図示せず）と電気的に接続している。ソース電極２３及びドレイン電極２４は、例えば、一定のゲート電圧下、電源から電圧（ソース・ドレイン電圧（Ｖｓｄ））が印加されると、ソース電極２３から感応膜２２を介してドレイン電極２４に電流（ソース・ドレイン電流（Ｉｓｄ））が流れる。この時、グラフェンの膜である感応膜２２は、ソース電極２３及びドレイン電極２４に対してチャネルとして機能する。ゲート電極２５は、ゲート電圧を変化させてソース・ドレイン電流を変化させる。
絶縁体層２５ａは、例えば、シリコン、ガリウム、アルミニウム及びインジウムの酸化物、窒化物、又は酸窒化物から形成されている。
壁部２６は、例えば、電気的に絶縁性の材料から形成されている。壁部２６の絶縁性材料は、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリジメチルシロキサン、フッ素樹脂等の高分子物質、又は酸化シリコン、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等の無機絶縁膜、あるいは有機分子の自己組織化膜等である。
第１の受容体２７は、例えば、生体物質である。第１の受容体２７には、例えば、嗅覚受容体の断片を用いることができる。第１の受容体２７は、第１のガス２９と結合する部位の配列を含む嗅覚受容体の断片である。例えば、そのような配列は、嗅覚受容体の細胞外に位置するリガンド結合部位を含む。第１の受容体２７は、例えば、嗅覚受容体のデータベースからそのリガンド結合部位のアミノ酸配列を得て、そのアミノ酸配列を有するオリゴペプチドを合成することによって製造できる。第１の受容体２７は第１のガス２９と結合するものであればよく、例えば、リガンド結合部位の配列を部分的に改変したものであってもよく、新たな配列を付加したものであってもよい。第１の受容体２７は、例えば、嗅覚受容体として、動物の嗅覚受容体を用いることができる。動物は、例えば、脊椎動物又は昆虫等である。例えば、ヒト、ハエ、マウス、線虫等の嗅覚受容体を用いることができる。
また、第１の受容体２７は、第１のガス２９と結合するものであればよく、例えば、抗体や核酸アプタマであってもよく、分子インプリントのような人工物であってもよい。第１の受容体２７が、分子インプリントのような人工物である場合、当該第１の受容体２７は、乾燥によって変性又は損傷し難い。
また、第１の受容体２７は、第１のガス２９と結合するものであればよく、例えば、抗体や核酸アプタマであってもよく、分子インプリントのような人工物であってもよい。第１の受容体２７が、分子インプリントのような人工物である場合、当該第１の受容体２７は、乾燥によって変性又は損傷し難い。
第１の受容体２７は、例えば、第１の受容体２７及び／又は感応膜２２に修飾基を付加し、両者を化学合成により結合することによって、感応膜２２に接続することができる。また、第１の受容体２７は、感応膜２２の表面２２ａ上に配置することによっても感応膜２２に接続することができる。
なお、感応膜２２の表面２２ａには、第１の受容体２７に加えて、ブロッキング剤（図示せず）が、表面２２ａ上を覆うように配置されていてもよい。ブロッキング剤は、例えば、タンパク質、有機分子、脂質膜、ペプチド、核酸等を用いることができる。このようなブロッキング剤を備えることにより、第１のガス２９とは異なる粒子（例えば、夾雑物の粒子）が感応膜２２の表面に結合することを防止することができる。
液膜２８は、感応膜２２の表面２２ａに第１の受容体２７を覆うように配置される。液膜２８は、例えば、水、生理水、緩衝液等の水溶性の液体、又はイオン液体であり、第１のガス２９を第１の受容体２７へと運ぶ媒体として働く。また、液膜２８は、第１の受容体２７を覆うように配置されているため、第１の受容体２７の乾燥による変性又は損傷を防ぐことができる。
液膜２８は、例えば０．５μｍ以上１０．０μｍ以下の厚さを有する。液膜２８の厚さは、例えば、図４において感応膜２２の表面２２ａから液膜２８と気体との界面までの最短距離をいう。液膜２８の厚さが０．５μｍ未満である場合、第１のガス２９の第１の受容体２７への到達距離が短くなり、ケミカルセンサの感度が向上し得るものの、液膜２８が乾燥して、第１の受容体２７の乾燥による変性又は損傷を防ぐことができない虞がある。一方、液膜２８の厚さが１０．０μｍを超える場合、気体試料９に含まれる第１のガス２９の第１の受容体２７への到達距離が長くなり、第１のガス２９が第１の受容体２７に到達し難くなるため、ケミカルセンサの感度が低下する虞がある。液膜２８の厚さは、例えば、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。
第１のガス２９は、火災の際に発生する可能性が低い燃焼ガスの粒子をいう。第１のガス２９は、例えば、気体中に含まれ、動物の嗅覚受容体のリガンドとなり得る物質でもあり得る。第１のガス２９は、例えば、調理の際（肉等を焼いた時）に発生するタンパク質の分解生成物、煙草の燃焼成分、殺虫・殺菌のための燻煙剤成分、又は大麻の燃焼成分である。調理の際に発生するタンパク質の分解生成物は、例えば、２，３−ジメチルピラジン、ＭＰＭ等の含窒素有機化合物である。煙草の燃焼成分は、例えば、ニコチン及びその誘導体である。殺虫・殺菌のための燻煙剤成分は、例えば、メトキシアゾン、ｄ・ｄ−Ｔ−シフェノトリンである。大麻の燃焼成分は、例えば、テトラヒドロカンナビノール、カンナビジオール、又はそれらの誘導体である。
以下に、第１のケミカルセンサ２０の第１のガスの検出について図６を参照して説明する。
（Ｓ１）：火災報知システム１の設置空間に第１のガス２９が発生すると、当該液膜に接触する。第１のガス２９は、液膜２８に接触し、さらに液膜２８に入り込む（図６の（ａ）、（ｂ））。その後、第１のガス２９は第１の受容体２７に結合する（図６の（ｃ））。一方、他のガス６１（夾雑物、又は第２のガス）は、第１の受容体２７に結合しない（図６の（ｄ））。第１のガス２９と第１の受容体２７との結合（図６の（ｃ））によって感応膜２２の物性が変化する。ここで、物性とは、例えば感応膜の電気抵抗等である。
（Ｓ１）：火災報知システム１の設置空間に第１のガス２９が発生すると、当該液膜に接触する。第１のガス２９は、液膜２８に接触し、さらに液膜２８に入り込む（図６の（ａ）、（ｂ））。その後、第１のガス２９は第１の受容体２７に結合する（図６の（ｃ））。一方、他のガス６１（夾雑物、又は第２のガス）は、第１の受容体２７に結合しない（図６の（ｄ））。第１のガス２９と第１の受容体２７との結合（図６の（ｃ））によって感応膜２２の物性が変化する。ここで、物性とは、例えば感応膜の電気抵抗等である。
（Ｓ２）：物性の変化を電気的信号の変化として検出する。電気的信号は、例えば、電流値、電位値、電気容量値又はインピーダンス値等である。電気信号の変化とは、例えば、電気的信号の増加、減少、消失、又は特定時間内での積算値の変化等である。上述したグラフェン電界効果型トランジスタ（グラフェンＦＥＴとも称する）を用いる場合、物性の変化は、例えば、ゲート電圧及びドレイン電圧として一定電圧を印加した際の、ソース・ドレイン間電流値の変化として検出できる。あるいは、ソース・ドレイン間電流値を一定に維持している際の、ゲート電圧値の変化として検出してもよい。電気信号の変化の情報は、例えば、電気的に接続されたデータ処理部などに送られ、記憶され、処理される。
（Ｓ３）：電気信号の変化は、コントローラ３０の後述する閾値制御部３１ａに検出信号として出力される。例えば、第１のケミカルセンサ２０は、電気的信号の変化が生じた場合、第１のガス２９が存在すると判断して、コントローラ３０の比較部３２に検出信号を出力する。他方、第１のケミカルセンサ２０は、電気的信号の変化が生じない場合には、第１のガス２９が存在ないと判断して、コントローラ３０の閾値制御部３１ａに検出信号を出力しない。
前述した第１のケミカルセンサは、グラフェンＦＥＴ型のケミカルセンサであるが、グラフェンＦＥＴに限られるものではない。第１のケミカルセンサは、第１の受容体２７のような生体物質、抗体、核酸アプタマ、分子インプリントのような人工物を用いる場合であれば、例えば、他の電荷検出素子、表面プラズモン共鳴素子（ＳＰＲ）、表面弾性波（ＳＡＷ）素子、圧電薄膜共振（ＦＢＡＲ）素子、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）素子、又はＭＥＭＳカンチレーバー素子等のケミカルセンサとすることができる。
このような第１のケミカルセンサ２０は、当該第１のケミカルセンサ２０の液膜２８の表面上を覆うフィルタをさらに備えることができる。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filtres）であり、第１のガスよりもサイズが大きい埃や虫等が、外部から第１のケミカルセンサ２０内への侵入を防ぎ、第１のケミカルセンサ２０の検出性能の低下を防止することができる。
また、第１のケミカルセンサ２０は、図７に示すように、燃焼ガス検出センサ１０内に配置されていることが好ましい。第１のケミカルセンサ２０を燃焼ガス検出センサ１０内に配置することにより、一体型の火災報知システム１として、ビル、工場、家屋内の所望の位置に取り付けることが可能になる。
コントローラ３０は、図１に示すように閾値制御部３１ａと、比較部３２とを備えている。
閾値制御部３１ａは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号が入力され、かつ燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される比較部３２に設定した閾値を出力する。閾値は、燃焼ガス検出センサ１０による検出が前述したように散乱光の強度であるため、散乱光の強度に相関した閾値が予め設定される。閾値の設定にあたって、燃焼ガス検出センサ１０による散乱光の強度は燃焼ガスによって増大することを考慮に入れる。このようなことから閾値制御部３１ａは、第１のガスに加えて煙を考慮に入れた基準閾値を設定し、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ａに入力された時、基準閾値よりも高い閾値になるように制御する。ここで、コントローラ３０の閾値制御部３１ａの動作について下記表１に示す。
閾値制御部３１ａは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号が入力され、かつ燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される比較部３２に設定した閾値を出力する。閾値は、燃焼ガス検出センサ１０による検出が前述したように散乱光の強度であるため、散乱光の強度に相関した閾値が予め設定される。閾値の設定にあたって、燃焼ガス検出センサ１０による散乱光の強度は燃焼ガスによって増大することを考慮に入れる。このようなことから閾値制御部３１ａは、第１のガスに加えて煙を考慮に入れた基準閾値を設定し、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ａに入力された時、基準閾値よりも高い閾値になるように制御する。ここで、コントローラ３０の閾値制御部３１ａの動作について下記表１に示す。
比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と閾値制御部３１ａからの閾値がそれぞれ入力される。すなわち、比較部３２は閾値制御部３１ａからの閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とを比較して、検出信号の値が閾値を超えた時に、比較部３２から警報器４０にその作動信号を出力する。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２から作動信号が入力されると、ベル音等の警報音を発する。
一般の火災報知システムは、第１のガス、例えば、肉等を焼いたときに発生する燃焼ガスを検出して実際には火災が起きていないにも関わらず警報を発する可能性、すなわち誤作動を引き起こす可能性がある。
一方、第１の実施形態の火災報知システム１は、このような燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを含み、ビル、工場、家屋等の建物内に設置される。第１の実施形態の火災報知システム１は、第１のケミカルセンサ２０が、第１のガス２９を検出すると、その検出信号をコントローラ３０の閾値制御部３１ａに出力する。第１のケミカルセンサ２０の検出信号が入力された閾値制御部３１ａは、設定された基準閾値よりも高い閾値になるように制御し、その高い閾値を比較部３２に出力する。この比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力され、高い閾値と比較する。このとき、検出信号と比較される閾値は基準閾値に比べて十分に高い値であるため、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は、当該閾値を超えることがない。その結果、比較部３２から警報器４０へのその作動信号が出力されず、第１のガスによる警報器４０の誤作動を低減させることができる。
一方、第１の実施形態の火災報知システム１は、このような燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを含み、ビル、工場、家屋等の建物内に設置される。第１の実施形態の火災報知システム１は、第１のケミカルセンサ２０が、第１のガス２９を検出すると、その検出信号をコントローラ３０の閾値制御部３１ａに出力する。第１のケミカルセンサ２０の検出信号が入力された閾値制御部３１ａは、設定された基準閾値よりも高い閾値になるように制御し、その高い閾値を比較部３２に出力する。この比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力され、高い閾値と比較する。このとき、検出信号と比較される閾値は基準閾値に比べて十分に高い値であるため、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は、当該閾値を超えることがない。その結果、比較部３２から警報器４０へのその作動信号が出力されず、第１のガスによる警報器４０の誤作動を低減させることができる。
また、第１の実施形態の火災報知システム１において、第１のケミカルセンサ２０が、第１のガス２９を検出しなくなると、コントローラ３０の閾値制御部３１ａへの検出信号の出力が停止する。このとき、閾値制御部３１ａは閾値を元の基準閾値に復帰するように制御する。その結果、閾値制御部３１ａからの基準閾値の信号が比較部３２に出力され、当該比較部３２に燃焼ガス検出センサ１０から検出信号が出力されると、比較部３２において基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とが比較される。この比較において、検出信号の値が基準閾値を超えると、比較部３２が警報器４０にその作動信号が出力されてベル音等の警報音を発する。従って、第１のケミカルセンサ２０が第１のガスの検出が停止すると、閾値制御部３１ａで基準閾値に復帰させるため、燃焼ガスを検出でき、実際の火災検出に迅速に対応できる。従って、高性能な火災報知システムを提供できる。
なお、第１のケミカルセンサ２０は、図４に示す例に限られない。第１のケミカルセンサ２０に、第１の受容体２７として分子インプリントのような人工物を用いる場合、図８に示すように壁部と液膜を省略した第１のケミカルセンサを形成することができる。
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第２の実施形態の火災報知システム２は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを備える。コントローラ３０は、制御部３３ａと、比較部３４とを備える。図９において、図１と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
図９は、第２の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第２の実施形態の火災報知システム２は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを備える。コントローラ３０は、制御部３３ａと、比較部３４とを備える。図９において、図１と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
制御部３３ａは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号が入力され、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下させる信号を出力する。このようなことから制御部３３ａは、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下させるように制御する。
比較部３４は、基準閾値を有し、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される。すなわち、比較部３４は基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とを比較して、検出信号の値が閾値を超えた時に、比較部３４から警報器４０にその作動信号を出力する。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３４から作動信号が入力されると、ベル音等の警報音を発する。
第２の実施形態の火災報知システム２は、このような燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０とを含み、ビル、工場、家屋等の建物内に設置される。第２の実施形態の火災報知システム２は、第１のケミカルセンサ２０が、第１のガス２９を検出すると、その検出信号をコントローラ３０の制御部３３ａに出力する。第１のケミカルセンサ２０の検出信号が入力された制御部３３ａは、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下させる信号を出力する。この比較部３４は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力され、基準閾値と比較する。このとき、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は基準閾値に比べて十分に低い値であるため、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は、当該閾値を超えることがない。その結果、比較部３４から警報器４０へのその作動信号が出力されず、第１のガスによる警報器４０の誤作動を低減させることができる。
また、第２の実施形態の火災報知システム２において、第１のケミカルセンサ２０が、第１のガス２９を検出しなくなると、コントローラ３０の制御部３３ａへの検出信号の出力が停止する。このとき、制御部３３ａは、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を元の受光感度に復帰するように制御する。その結果、比較部３４に燃焼ガス検出センサ１０から検出信号が出力されると、比較部３４において基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とが比較される。この比較において、検出信号の値が基準閾値を超えると、比較部３４が警報器４０にその作動信号が出力されてベル音等の警報音を発する。従って、第１のケミカルセンサ２０が第１のガスの検出が停止すると、制御部３３ａで燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２の受光感度を元の受光感度に復帰させるため、燃焼ガスを検出でき、実際の火災検出に迅速に対応できる。従って、高性能な火災報知システムを提供できる。
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第３の実施形態の火災報知システム３は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを備える。コントローラ３０は、閾値制御部３１ｂと、比較部３２とを備える。図１０において、図１と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
第２のケミカルセンサ５０は、第２のガスを検出すると、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂに検出信号を出力する。ここで、第２のガスは、火災の際に発生する可能性が高い燃焼ガスの粒子をいう。上述した燃焼ガスは、この第２のガスを含み得る。コントローラ３０の比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と、閾値制御部３１ｂからの閾値とに基づいて、警報器４０に作動信号を出力するか、あるいは出力しない。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２からの作動信号に基づいて作動する。
図１０は、第３の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第３の実施形態の火災報知システム３は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを備える。コントローラ３０は、閾値制御部３１ｂと、比較部３２とを備える。図１０において、図１と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
第２のケミカルセンサ５０は、第２のガスを検出すると、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂに検出信号を出力する。ここで、第２のガスは、火災の際に発生する可能性が高い燃焼ガスの粒子をいう。上述した燃焼ガスは、この第２のガスを含み得る。コントローラ３０の比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と、閾値制御部３１ｂからの閾値とに基づいて、警報器４０に作動信号を出力するか、あるいは出力しない。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２からの作動信号に基づいて作動する。
図１１は、第３の実施形態の火災報知システムに組込まれる第２のケミカルセンサの縦断面を示す図である。図１２は、第３の実施形態の火災報知システムに組込まれる第２のケミカルセンサの平面図である。第２のケミカルセンサ５０は、第１のケミカルセンサ２０と比較し第１の受容体２７の代わりに、第２の受容体５７を備えること以外は、第１のケミカルセンサ２０と同じである。図１１及び１２において、図４及び５と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
第２の受容体５７は、例えば、生体物質である。第２の受容体５７には、例えば、嗅覚受容体の断片を用いることができる。第２の受容体５７は、第２のガス５９と結合する部位の配列を含む嗅覚受容体の断片である。例えば、そのような配列は、嗅覚受容体の細胞外に位置するリガンド結合部位を含む。第２の受容体５７は、例えば、嗅覚受容体のデータベースからそのリガンド結合部位のアミノ酸配列を得て、そのアミノ酸配列を有するオリゴペプチドを合成することによって製造できる。第２の受容体５７は第２のガス５９と結合するものであればよく、例えば、リガンド結合部位の配列を部分的に改変したものであってもよく、新たな配列を付加したものであってもよい。第２の受容体５７は、例えば、嗅覚受容体として、動物の嗅覚受容体を用いることができる。動物は、例えば、脊椎動物又は昆虫等である。例えば、ヒト、ハエ、マウス、線虫等の嗅覚受容体を用いることができる。
また、第２の受容体５７は、第２のガス５９と結合するものであればよく、例えば、抗体や核酸アプタマであってもよく、分子インプリントのような人工物であってもよい。第２の受容体５７が、分子インプリントのような人工物である場合、当該第２の受容体５７は、乾燥によって変性又は損傷し難い。
また、第２の受容体５７は、第２のガス５９と結合するものであればよく、例えば、抗体や核酸アプタマであってもよく、分子インプリントのような人工物であってもよい。第２の受容体５７が、分子インプリントのような人工物である場合、当該第２の受容体５７は、乾燥によって変性又は損傷し難い。
第２の受容体５７は、例えば、第２の受容体５７及び／又は感応膜２２に修飾基を付加し、両者を化学合成により結合することによって、感応膜２２に接続することができる。第１の受容体２７は、例えば、第１の受容体２７及び／又は感応膜２２に修飾基を付加し、両者を化学合成により結合することによって、感応膜２２に接続することができる。また、第２の受容体５７は、感応膜２２の表面２２ａ上に配置することによっても感応膜２２に接続することができる。
第２のガス５９は、火災の際に発生する可能性が高い燃焼ガスの粒子をいう。第２のガス５９は、例えば、気体中に含まれ、動物の嗅覚受容体のリガンドとなり得る物質である。第２のガス５９は、例えば、木材やビル等が燃えた時に発生する芳香族化合物、脂肪族化合物、又はアルデヒド化合物である。
当該芳香族化合物は、例えば、ベンゼン、トルエン、アセトフェノン、ベンジルアルコール、４−エチル−メトキシフェノール、２−メトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、２−メチルフェノール、３−メチルフェノール、４−メチルフェノール、ナフタレン等である。
当該脂肪族化合物は、例えば、イソペンタン、ペンタン、１−ペンテン、プロパン、ヘキサン等である。
当該アルデヒド化合物は、例えば、プロピオンアルデヒド、フルフリルアルデヒド、Ｎ−ブチルアルデヒド、Ｎ−バレルアルデヒド、２−ヒドロキシベンズアルデヒド、２−ヒドロキシ−５−メチルベンゼンアルデヒド等である。
当該芳香族化合物は、例えば、ベンゼン、トルエン、アセトフェノン、ベンジルアルコール、４−エチル−メトキシフェノール、２−メトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、２−メチルフェノール、３−メチルフェノール、４−メチルフェノール、ナフタレン等である。
当該脂肪族化合物は、例えば、イソペンタン、ペンタン、１−ペンテン、プロパン、ヘキサン等である。
当該アルデヒド化合物は、例えば、プロピオンアルデヒド、フルフリルアルデヒド、Ｎ−ブチルアルデヒド、Ｎ−バレルアルデヒド、２−ヒドロキシベンズアルデヒド、２−ヒドロキシ−５−メチルベンゼンアルデヒド等である。
以下に、第２のケミカルセンサ５０の第２のガスの検出について図１３を参照して説明する。
（Ｓ１）：火災報知システム２の設置空間に第２のガス５９が発生すると、当該液膜に接触する。第２のガス５９は、液膜２８に接触し、さらに液膜２８に入り込む（図１３の（ａ）、（ｂ））。その後、第２のガス５９は第２の受容体５７に結合する（図１３の（ｃ））。一方、他のガス６３（夾雑物、又は第１のガス）は、第２の受容体５７に結合しない（図１３の（ｄ））。第２のガスと第２の受容体５７との結合（図１３の（ｃ））によって感応膜２２の物性が変化する。ここで、物性とは、例えば感応膜の電気抵抗等である。
（Ｓ１）：火災報知システム２の設置空間に第２のガス５９が発生すると、当該液膜に接触する。第２のガス５９は、液膜２８に接触し、さらに液膜２８に入り込む（図１３の（ａ）、（ｂ））。その後、第２のガス５９は第２の受容体５７に結合する（図１３の（ｃ））。一方、他のガス６３（夾雑物、又は第１のガス）は、第２の受容体５７に結合しない（図１３の（ｄ））。第２のガスと第２の受容体５７との結合（図１３の（ｃ））によって感応膜２２の物性が変化する。ここで、物性とは、例えば感応膜の電気抵抗等である。
（Ｓ２）：物性の変化を電気的信号の変化として検出する。電気的信号は、例えば、電流値、電位値、電気容量値又はインピーダンス値等である。電気信号の変化とは、例えば、電気的信号の増加、減少、消失、又は特定時間内での積算値の変化等である。上述したグラフェンＦＥＴを用いる場合、物性の変化は、例えば、ゲート電圧及びドレイン電圧として一定電圧を印加した際の、ソース・ドレイン間電流値の変化として検出できる。あるいは、ソース・ドレイン間電流値を一定に維持している際の、ゲート電圧値の変化として検出してもよい。電気信号の変化の情報は、例えば、電気的に接続されたデータ処理部などに送られ、記憶され、処理される。
（Ｓ３）：電気信号の変化は、コントローラ３０の後述する閾値制御部３１ｂに検出信号として出力される。例えば、第２のケミカルセンサ５０は、電気的信号の変化が生じた場合、第２のガス５９が存在すると判断して、コントローラ３０の比較部３２に検出信号を出力する。他方、第２のケミカルセンサ５０は、電気的信号の変化が生じない場合には、第２のガス５９が存在ないと判断して、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂに検出信号を出力しない。
前述した第２のケミカルセンサは、グラフェンＦＥＴ型のケミカルセンサであるが、グラフェンＦＥＴに限られるものではない。第２のケミカルセンサは、第２の受容体５７のような体物質、抗体、核酸アプタマ、分子インプリントのような人工物を用いる場合であれば、例えば、他の電荷検出素子、表面プラズモン共鳴素子（ＳＰＲ）、表面弾性波（ＳＡＷ）素子、圧電薄膜共振（ＦＢＡＲ）素子、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）素子、又はＭＥＭＳカンチレーバー素子等のケミカルセンサとすることができる。
このような第２のケミカルセンサ５０は、当該第２のケミカルセンサ５０の液膜２８の表面上を覆うフィルタをさらに備えることができる。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filtres）であり、第２のガスよりもサイズが大きい埃や虫等が、外部から第２のケミカルセンサ５０内への侵入を防ぎ、第２のケミカルセンサ５０の検出性能の低下を防止することができる。
また、第２のケミカルセンサ５０は、図１４に示すように、燃焼ガス検出センサ１０内に配置されていることが好ましい。第２のケミカルセンサ５０を燃焼ガス検出センサ１０内に配置することにより、一体型の火災報知システム２として、ビル、工場、家屋内の所望の位置に取り付けることが可能になる。
さらに、第２のケミカルセンサ５０は、図１５に示すように、第１のケミカルセンサ２０とともに燃焼ガス検出センサ１０内に配置されていることがさらに好ましい。第２のケミカルセンサ５０を第１のケミカルセンサ２０とともに燃焼ガス検出センサ１０内に配置することにより、一体型の火災報知システム２として、ビル、工場、家屋内の所望の位置に取り付けることが可能になる。
さらに、第２のケミカルセンサ５０は、図１５に示すように、第１のケミカルセンサ２０とともに燃焼ガス検出センサ１０内に配置されていることがさらに好ましい。第２のケミカルセンサ５０を第１のケミカルセンサ２０とともに燃焼ガス検出センサ１０内に配置することにより、一体型の火災報知システム２として、ビル、工場、家屋内の所望の位置に取り付けることが可能になる。
コントローラ３０は、図１０に示すように閾値制御部３１ｂと、比較部３２とを備えている。
閾値制御部３１ｂは、第１のケミカルセンサ２０及び第２のケミカルセンサ５０からの検出信号がそれぞれ入力され、かつ燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される比較部３２に設定した閾値を出力する。閾値は、燃焼ガス検出センサ１０による検出が前述したように散乱光の強度であるため、散乱光の強度に相関した閾値が予め設定される。閾値の設定にあたって、燃焼ガス検出センサ１０による散乱光の強度は燃焼ガスのみならず、第２のガスによっても増大することを考慮に入れる。このようなことから閾値制御部３１ｂは、燃焼ガス及び第２のガスを考慮に入れた基準閾値を設定し、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値よりも高い閾値になるように制御する。
また、閾値制御部３１ｂは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値よりも低い閾値になるように制御する。
さらに、閾値制御部３１ｂは、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、かつ第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号がそれぞれ閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値を維持するように制御する。ここで、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂの動作について下記表２に示す。
閾値制御部３１ｂは、第１のケミカルセンサ２０及び第２のケミカルセンサ５０からの検出信号がそれぞれ入力され、かつ燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される比較部３２に設定した閾値を出力する。閾値は、燃焼ガス検出センサ１０による検出が前述したように散乱光の強度であるため、散乱光の強度に相関した閾値が予め設定される。閾値の設定にあたって、燃焼ガス検出センサ１０による散乱光の強度は燃焼ガスのみならず、第２のガスによっても増大することを考慮に入れる。このようなことから閾値制御部３１ｂは、燃焼ガス及び第２のガスを考慮に入れた基準閾値を設定し、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値よりも高い閾値になるように制御する。
また、閾値制御部３１ｂは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値よりも低い閾値になるように制御する。
さらに、閾値制御部３１ｂは、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、かつ第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号がそれぞれ閾値制御部３１ｂに入力された時、基準閾値を維持するように制御する。ここで、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂの動作について下記表２に示す。
比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号と閾値制御部３１ｂからの閾値がそれぞれ入力される。すなわち、比較部３２は閾値制御部３１ｂからの閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とを比較して、検出信号の値が閾値を超えた時に、比較部３２から警報器４０にその作動信号を出力する。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３２から作動信号が入力されると、ベル音等の警報音を発する。
第２の実施形態の火災報知システム２は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを含み、ビル、工場、家屋等の建物内に設置される。第２の実施形態の火災報知システム２は、第１のケミカルセンサ２０を含むため、第１の実施形態の火災報知システム１と同様に動作するとともに、第２のケミカルセンサ５０をさらに含むため以下のようにも動作する。
第２の実施形態の火災報知システム２は、第２のケミカルセンサ５０が、第２のガス５９を検出すると、その検出信号をコントローラ３０の閾値制御部３１ｂに出力する。第２のケミカルセンサ５０の検出信号が入力された閾値制御部３１ｂは、設定された基準閾値よりも低い閾値になるように制御し、その低い閾値を比較部３２に出力する。この比較部３２は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力され、低い閾値と比較する。このとき、検出信号と比較される閾値は基準閾値に比べて十分に低い値であるため、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は当該閾値を超え易い。その結果、比較部３２から警報器４０へのその作動信号が出力され、燃焼ガスを検出でき、実際の火災検出に迅速に対応できる。
また、第２の実施形態の火災報知システム２において、第２のケミカルセンサ５０が、第２のガス５９を検出しなくなると、コントローラ３０の閾値制御部３１ｂへの検出信号の出力が停止する。このとき、閾値制御部３１ｂは閾値を元の基準閾値に復帰するように制御する。その結果、閾値制御部３１ｂからの基準閾値の信号が比較部３２に出力され、当該比較部３２に燃焼ガス検出センサ１０から検出信号が出力されると、比較部３２において基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とが比較される。この比較において、検出信号の値が基準閾値を超えないと、比較部３２が警報器４０にその作動信号を出力しない。その結果、比較部３２から警報器４０へのその作動信号が出力されず、警報器４０の誤作動を低減させることができる。従って、高性能な火災報知システムを提供できる。
なお、第２のケミカルセンサ５０は、図１１に示す例に限られない。第２のケミカルセンサ５０に、第２の受容体５７として分子インプリントのような人工物を用いる場合、図１６に示すように壁部と液膜を省略した第２のケミカルセンサを形成することができる。
（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第４の実施形態の火災報知システム４は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを備える。コントローラ３０は、制御部３３ｂと、比較部３４とを備える。図１７において、図１、８と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
図１７は、第４の実施形態の火災報知システムの一例を示す図である。第４の実施形態の火災報知システム４は、燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを備える。コントローラ３０は、制御部３３ｂと、比較部３４とを備える。図１７において、図１、８と同様なものは同符号を付して説明を省略する。
制御部３３ｂは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号が入力され、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下させる信号を出力する。このようなことから制御部３３ａは、第１のケミカルセンサ２０で第１のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下させるように制御する。
また、制御部３３ｂは、第２のケミカルセンサ５０からの検出信号が入力され、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を増加させる信号を出力する。このようなことから制御部３３ａは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を増加させるように制御する。
さらに、制御部３３ｂは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号と第２のケミカルセンサ５０からの検出信号がそれぞれ入力されると、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下又は増加させる信号を出力しない。このようなことから制御部３３ａは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を維持するように制御する。
また、制御部３３ｂは、第２のケミカルセンサ５０からの検出信号が入力され、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を増加させる信号を出力する。このようなことから制御部３３ａは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を増加させるように制御する。
さらに、制御部３３ｂは、第１のケミカルセンサ２０からの検出信号と第２のケミカルセンサ５０からの検出信号がそれぞれ入力されると、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を低下又は増加させる信号を出力しない。このようなことから制御部３３ａは、第２のケミカルセンサ５０で第２のガスを検出し、その検出信号が燃焼ガス検出センサ１０に入力された時、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を維持するように制御する。
比較部３４は、基準閾値を有し、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力される。すなわち、比較部３４は基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とを比較して、検出信号の値が閾値を超えた時に、比較部３４から警報器４０にその作動信号を出力する。警報器４０は、コントローラ３０の比較部３４から作動信号が入力されると、ベル音等の警報音を発する。
第４の実施形態の火災報知システム４は、このような燃焼ガス検出センサ１０と、第１のケミカルセンサ２０と、コントローラ３０と、警報器４０と、第２のケミカルセンサ５０とを含み、ビル、工場、家屋等の建物内に設置される。第４の実施形態の火災報知システム４は、第１のケミカルセンサ２０を含むため、第２の実施形態の火災報知システム２と同様に動作するとともに、第２のケミカルセンサ５０をさらに含むため以下のようにも動作する。
第４の実施形態の火災報知システム４は、第２のケミカルセンサ５０が、第２のガス５９を検出すると、その検出信号をコントローラ３０の制御部３３ｂに出力する。第２のケミカルセンサ５０の検出信号が入力された制御部３３ｂは、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を増加させる信号を出力する。この比較部３４は、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号が入力され、基準閾値と比較する。このとき、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は基準閾値に比べて十分に高い値であるため、燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号は、当該閾値を超え易い。その結果、比較部３４から警報器４０へのその作動信号が出力され、燃焼ガスを検出でき、実際の火災検出に迅速に対応できる。
また、第４の実施形態の火災報知システム４において、第２のケミカルセンサ５０が、第２のガス５９を検出しなくなると、コントローラ３０の制御部３３ｂへの検出信号の出力が停止する。このとき、制御部３３ｂは、燃焼ガス検出センサ１０の受光素子１２に受光感度を元の受光感度に復帰するように制御する。その結果、比較部３４に燃焼ガス検出センサ１０から検出信号が出力されると、比較部３４において基準閾値と燃焼ガス検出センサ１０からの検出信号とが比較される。この比較において、検出信号の値が基準閾値を超えないと、比較部３４が警報器４０にその作動信号を出力しない。その結果、比較部３４から警報器４０へのその作動信号が出力されず、警報器４０の誤作動を低減させることができる。従って、高性能な火災報知システムを提供できる。
本発明のいつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の種々の形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
燃焼ガス検出センサと、
第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、
前記燃焼ガス検出センサ及び前記第１のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器と
を備える火災報知システム。
［２］
前記燃焼ガス検出センサ及び前記第１のケミカルセンサからそれぞれの検出信号が入力され、かつ前記警報器にその作動信号を出力するコントローラをさらに備える［１］に記載の火災報知システム。
［３］
燃焼ガス検出センサと、
第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、
第２のガスを検出する第２のケミカルセンサと、
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器と、を備える火災報知システム。
［４］
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサからそれぞれの検出信号が入力され、かつ前記警報器にその作動信号を出力するコントローラをさらに備える［３］に記載の火災報知システム。
［５］
前記コントローラは、前記第１のケミカルセンサが第１のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を上げるように制御する［２］又は［４］に記載の火災報知システム。
［６］
前記コントローラは、前記第２のケミカルセンサが第２のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を下げるように制御する［４］に記載の火災報知システム。
［７］
前記コントローラは、前記第１のケミカルセンサが第１のガスを検出し、その検出信号が入力され、かつ前記第２のケミカルセンサが第２のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を維持する［４］に記載の火災報知システム。
［８］
前記第１のガスは、タンパク質の分解生成物、煙草の燃焼成分、又は殺虫・殺菌のための燻煙剤成分である［１］〜［７］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［９］
前記第２のガスは、芳香族化合物、脂肪族化合物、又はアルデヒド化合物である［３］、［４］、［６］及び［７］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１０］
前記第１のケミカルセンサは、第１の感応膜と、前記第１の感応膜の表面に接続された第１の受容体とを備える［１］〜［９］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１１］
前記第２のケミカルセンサは、第２の感応膜と、前記第２の感応膜の表面に接続された第２の受容体とを備える［３］、［４］、［６］、［７］及び［９］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１２］
前記第１のケミカルセンサは、前記第１の感応膜及び前記第１の受容体上を覆うフィルタをさらに備える［１０］に記載の火災報知システム。
［１３］
前記第２のケミカルセンサは、前記第２の感応膜及び前記第２の受容体上を覆うフィルタをさらに備える［１１］に記載の火災報知システム。
［１４］
前記第１のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている［１］〜［１３］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１５］
前記第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている［３］、［４］、［６］、［７］、［９］、［１１］、及び［１３］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１６］
前記第１及び第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内にそれぞれ配置されている［３］、［４］、［６］、［７］、［９］、［１１］、［１３］及び［１５］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
燃焼ガス検出センサと、
第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、
前記燃焼ガス検出センサ及び前記第１のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器と
を備える火災報知システム。
［２］
前記燃焼ガス検出センサ及び前記第１のケミカルセンサからそれぞれの検出信号が入力され、かつ前記警報器にその作動信号を出力するコントローラをさらに備える［１］に記載の火災報知システム。
［３］
燃焼ガス検出センサと、
第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、
第２のガスを検出する第２のケミカルセンサと、
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器と、を備える火災報知システム。
［４］
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサからそれぞれの検出信号が入力され、かつ前記警報器にその作動信号を出力するコントローラをさらに備える［３］に記載の火災報知システム。
［５］
前記コントローラは、前記第１のケミカルセンサが第１のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を上げるように制御する［２］又は［４］に記載の火災報知システム。
［６］
前記コントローラは、前記第２のケミカルセンサが第２のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を下げるように制御する［４］に記載の火災報知システム。
［７］
前記コントローラは、前記第１のケミカルセンサが第１のガスを検出し、その検出信号が入力され、かつ前記第２のケミカルセンサが第２のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を維持する［４］に記載の火災報知システム。
［８］
前記第１のガスは、タンパク質の分解生成物、煙草の燃焼成分、又は殺虫・殺菌のための燻煙剤成分である［１］〜［７］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［９］
前記第２のガスは、芳香族化合物、脂肪族化合物、又はアルデヒド化合物である［３］、［４］、［６］及び［７］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１０］
前記第１のケミカルセンサは、第１の感応膜と、前記第１の感応膜の表面に接続された第１の受容体とを備える［１］〜［９］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１１］
前記第２のケミカルセンサは、第２の感応膜と、前記第２の感応膜の表面に接続された第２の受容体とを備える［３］、［４］、［６］、［７］及び［９］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１２］
前記第１のケミカルセンサは、前記第１の感応膜及び前記第１の受容体上を覆うフィルタをさらに備える［１０］に記載の火災報知システム。
［１３］
前記第２のケミカルセンサは、前記第２の感応膜及び前記第２の受容体上を覆うフィルタをさらに備える［１１］に記載の火災報知システム。
［１４］
前記第１のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている［１］〜［１３］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１５］
前記第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている［３］、［４］、［６］、［７］、［９］、［１１］、及び［１３］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
［１６］
前記第１及び第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内にそれぞれ配置されている［３］、［４］、［６］、［７］、［９］、［１１］、［１３］及び［１５］のいずれか１つに記載の火災報知システム。
１、２、３、４…火災報知システム
１０…燃焼ガス検出センサ
１１…発光素子
１２…受光素子
１３…照射光
１４ａ…第１の遮光板
１４ｂ…第２の遮光板
１５…フィルタ
１６…外枠
１７…燃焼ガス
１８…散乱光
２０…第１のケミカルセンサ
２１…基板
２２…感応膜
２３…ソース電極
２４…ドレイン電極
２５…ゲート電極
２５ａ…絶縁体層
２６…壁部
２７…第１の受容体
２８…液膜
２９…第１のガス
３０…コントローラ
３１ａ、３１ｂ…閾値制御部
３２、３４…比較部
３３ａ、３３ｂ…制御部
４０…警報器
５０…第２のケミカルセンサ
５７…第２の受容体
５９…第２のガス
６１、６３…他のガス
１０…燃焼ガス検出センサ
１１…発光素子
１２…受光素子
１３…照射光
１４ａ…第１の遮光板
１４ｂ…第２の遮光板
１５…フィルタ
１６…外枠
１７…燃焼ガス
１８…散乱光
２０…第１のケミカルセンサ
２１…基板
２２…感応膜
２３…ソース電極
２４…ドレイン電極
２５…ゲート電極
２５ａ…絶縁体層
２６…壁部
２７…第１の受容体
２８…液膜
２９…第１のガス
３０…コントローラ
３１ａ、３１ｂ…閾値制御部
３２、３４…比較部
３３ａ、３３ｂ…制御部
４０…警報器
５０…第２のケミカルセンサ
５７…第２の受容体
５９…第２のガス
６１、６３…他のガス
Claims (10)
- 燃焼ガス検出センサと、
第１のガスを検出する第１のケミカルセンサと、
第２のガスを検出する第２のケミカルセンサと、
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサの検出信号に基づいて作動する警報器と、
前記燃焼ガス検出センサ、前記第１のケミカルセンサ、及び前記第２のケミカルセンサからそれぞれの検出信号が入力され、かつ前記警報器にその作動信号を出力するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記第１のケミカルセンサが第１のガスを検出し、その検出信号が入力され、かつ前記第２のケミカルセンサが第２のガスを検出し、その検出信号が入力されたときに、前記コントローラに設定された基準閾値を維持する火災報知システム。 - 前記第１のガスは、タンパク質の分解生成物、煙草の燃焼成分、又は殺虫・殺菌のための燻煙剤成分である請求項１に記載の火災報知システム。
- 前記第２のガスは、芳香族化合物、脂肪族化合物、又はアルデヒド化合物である請求項１に記載の火災報知システム。
- 前記第１のケミカルセンサは、第１の感応膜と、前記第１の感応膜の表面に接続された第１の受容体とを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の火災報知システム。
- 前記第２のケミカルセンサは、第２の感応膜と、前記第２の感応膜の表面に接続された第２の受容体とを備える請求項１又は３に記載の火災報知システム。
- 前記第１のケミカルセンサは、前記第１の感応膜及び前記第１の受容体上を覆うフィルタをさらに備える請求項４に記載の火災報知システム。
- 前記第２のケミカルセンサは、前記第２の感応膜及び前記第２の受容体上を覆うフィルタをさらに備える請求項５に記載の火災報知システム。
- 前記第１のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の火災報知システム。
- 前記第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内に配置されている請求項１、３、５及び７のいずれか１項に記載の火災報知システム。
- 前記第１及び第２のケミカルセンサは、前記燃焼ガス検出センサ内にそれぞれ配置されている請求項１、３、５、７及び９のいずれか１項に記載の火災報知システム。
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