JP7336891B2

JP7336891B2 - 中継器及び火災報知システム

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Publication number: JP7336891B2
Application number: JP2019116838A
Authority: JP
Inventors: 敦竹下; 修一村尾; 寛丸松橋; 康則辻岡
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd; Idec Corp
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd; Idec Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: JP2021002306A

Description

本発明は、火災感知器等の端末機器と火災受信機との間で送受される信号を中継する中継器及びこの中継器を備えた火災報知システムに関する。

従来、火災受信機と、防爆機能を有する火災感知器とを備えた防災設備が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５－１５５８２４号公報

特許文献１には、火災感知器に防爆機能を持たせるとよいことが記載されているが、その具体的技術を開示していない。ここで、火災受信機は、建物の監視室などの人が存在する非危険場所に設置され、防爆機能が求められる火災感知器等の端末機器は、危険場所に設置される。危険場所に設置される端末機器に接続される配線にも、防爆機能が求められ、防爆機能を確保するための配線の敷設工事には種々の条件が課せられる。防爆機能を確保するための敷設工事には高価な材料及び高度な専門知識が求められ、防爆機能を有さない敷設工事と比べて、敷設工事に要するコストが大きい。また、防爆機能を有する配線は、防爆機能を有さない配線と比べて高価である。危険場所に設置される端末機器の数が多い大規模システムとなると、防爆機能を確保するための配線及びその敷設工事に係るコストの増加はより顕著となり、システム全体の施工コストの大幅な増加につながる。

本発明は、上記のような課題を背景としたものであり、危険場所に設置される端末機器に接続される敷設工事のコストを低減できる中継器及び火災報知システムを提供するものである。

本発明に係る中継器は、火災受信機と第１配線を介して接続され、かつ端末機器と第２配線を介して接続され、前記火災受信機と前記端末機器との間で送受される信号を中継する中継器であって、前記第１配線が接続される第１端子と、前記第２配線が接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に介在し、外部から電源供給を受けて動作して前記第２配線を本質安全防爆回路とする保護回路とを備えたものである。
本発明に係る火災報知システムは、火災受信機と、端末機器と、前記火災受信機と第１配線を介して接続され、かつ前記端末機器と第２配線を介して接続され、前記火災受信機と前記端末機器との間で送受される信号を中継する中継器と、電源部とを備え、前記中継器は、前記第１配線が接続される第１端子と、前記第２配線が接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に介在し、外部から電源供給を受けて動作して前記第２配線を本質安全防爆回路とする保護回路とを備え、前記電源部は、前記保護回路に電源を供給するものである。

本発明によれば、火災受信機と端末機器との間に介在する中継器は、外部から電源供給を受けて、端末機器に接続される第２配線を本質安全防爆回路とする。中継器は、外部から電源供給を受けるため、危険場所に設置される端末機器の近くに設置することができる。中継器を危険場所の端末機器の近くに設置することで、中継器と端末機器とを接続し防爆機能が要求される第２配線を短くすることができ、第２配線の敷設に係るコストを低減することができる。

実施の形態１に係る火災報知システム１００の構成を説明する図である。実施の形態１に係る中継器１０の本質安全防爆に関する構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す装置は、本発明の装置の一例を示すものであり、図面に示された装置によって本発明の装置が限定されるものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る火災報知システム１００の構成を説明する図である。火災報知システム１００は、火災受信機１と、中継器１０と、端末機器とを備える。本実施の形態では、端末機器として、火災感知器２と、発信機３と、ブザー５とを例示する。発信機３には、非常電話用の送受話器４が着脱される。ＩＥＣ６００７９では、危険場所（Hazardous Area）が定義されており、この危険場所に端末機器である火災感知器２と、発信機３と、送受話器４と、ブザー５とが設置される。危険場所に設置される火災感知器２、発信機３、送受話器４及びブザー５は、それぞれ、防爆構造を有する装置である。火災受信機１及び中継器１０は、非危険場所に設置される。なお、図１では示していないが、火災受信機１には、非危険場所に設置される火災感知器等の端末機器も接続されうる。

火災受信機１と火災感知器２等の端末機器とは、中継器１０を介して配線接続されている。火災受信機１と中継器１０とを接続する配線を第１配線、中継器１０と端末機器とを接続する配線を第２配線と称する。図１の例では、火災感知器２と接続される第２配線３５及びこれに対応した第１配線３１と、発信機３と接続される第２配線３６、３７及びこれらに対応した第１配線３２、３３と、ブザー５と接続される第２配線３８及びこれに対応した第１配線３４とが設けられている。複数の火災感知器２が火災受信機１に設けられる場合には、第２配線３５に、複数台の火災感知器２が接続される。発信機３の配線についても同様のことが当てはまる。複数台のブザー５が設けられる場合には、一対の第１配線３４と第２配線３８がブザー５と同数設けられ、それぞれのブザー５が第１配線３４と第２配線３８とを介して火災受信機１に接続される。第１配線３１～３４及び第２配線３５～３８は、それぞれ、一対の正導体と負導体とで構成されている。

火災受信機１は、火災が検出された場合に、ブザー５またはライトなどの報知装置、防火扉またはシャッターなどの防排煙装置、または消火設備などに、火災の発生を知らせる信号を出力して、これらの装置を動作させる。本実施の形態の火災受信機１は、中継器１０に電源を供給する電源部６を備えている。電源部６は、図示しない商用電源から受電したＡＣ１００Ｖ等の電圧をそれよりも低いＤＣ２４Ｖ等に変換した所定の電圧を電源線４０に印加することによって、中継器１０に電源電圧を供給する。

中継器１０は、火災受信機１と端末機器である火災感知器２、発信機３及びブザー５との間に設置され、火災受信機１と端末機器との間で送受される信号を中継する装置である。本実施の形態の中継器１０は、第１保護回路１１と、第２保護回路１２と、第３保護回路１３と、第４保護回路１４と、電源監視回路１５とを備える。第１保護回路１１、第２保護回路１２、第３保護回路１３及び第４保護回路１４は、詳細は後述するが、第２配線３５～３８を本質安全防爆回路とする機能を有する回路である。電源監視回路１５は、詳細は後述するが、電源線４０を介して電源部６から供給される電圧を、本質安全防爆構造に適合する回路を介して、第１保護回路１１、第２保護回路１２、第３保護回路１３及び第４保護回路１４に供給する。

火災感知器２は、火災に伴う物理変化を検知すると、火災であることを示す発報電流を第２配線３５に流す。火災感知器２は、たとえば、熱感知器、煙感知器、又はガス感知器である。

発信機３は、押しボタンを有する装置であり、通路の壁等に設置される。火災を発見した人によって発信機３の押しボタンが押されると、発信機３は、火災であることを示す発報電流を第２配線３６に流す。発信機３には電話ジャックが設けられており、この電話ジャックには非常電話用の送受話器４が接続される。送受話器４は、火災受信機１に接続される非常電話用の電話親機８との間で音声通話を行うためのものである。発信機３と中継器１０とを接続する第２配線３７、及び中継器１０と火災受信機１とを接続する第１配線３３は、音声信号を送受信する配線である。

ブザー５は、警報音を出力する装置である。ブザー５は、第２配線３８と中継器１０と第１配線３４とを介して、火災受信機１に接続される。

図２は、実施の形態１に係る中継器１０の本質安全防爆に関する構成を説明する図である。図１で示したように、中継器１０は第１保護回路１１、第２保護回路１２、第３保護回路１３及び第４保護回路１４を有しているが、図２では第１保護回路１１を例に中継器１０の本質安全防爆機能を説明する。

図２において、図１で示した第１配線３１は、正導体３１ａと負導体３１ｂとして示されている。正導体３１ａ及び負導体３１ｂのそれぞれには、第１端子３１１ａ、３１１ｂが接続されている。また、図１で示した第２配線３５は、正導体３５ａと負導体３５ｂとして示されている。正導体３５ａ及び負導体３５ｂのそれぞれに、第２端子３５１ａ、３５１ｂが接続されている。また、図１で示した電源線４０は、正導体４０ａと負導体４０ｂとして示されている。正導体４０ａ及び負導体４０ｂのそれぞれには、電源端子４０１ａ、４０１ｂが接続されている。

第１保護回路１１は、火災感知器２の状態を検出して検出結果を火災受信機１に出力する構成として、状態検出部２１と、アイソレータ２２と、状態出力部２３とを有する。ここで、火災感知器２の状態としては、平常状態、断線状態、火災状態の３種類がある。平常状態は、火災感知器２が火災を検知しておらず、かつ断線も生じていない状態である。平常状態では、後述する電源監視回路１５から第２配線３５に所定の電圧が印加されている。断線状態は、第２配線３５又は第２配線３５に接続される火災感知器２内の回路に断線が生じている状態である。火災状態は、火災感知器２が火災を検知した状態である。火災状態では、第２配線３５に設けられた火災感知器２内の接点が閉じられる。

状態検出部２１は、第２配線３５（正導体３５ａ及び負導体３５ｂ）の電圧を検出する電圧検出回路を有し、検出した電圧の値に基づいて、火災感知器２が、平常状態、断線状態、火災状態のいずれかであるかを検出する。

アイソレータ２２は、入力側である状態検出部２１と出力側である状態出力部２３との間に介在し、両者を電気的に絶縁しながら信号を伝達する回路である。アイソレータ２２は、たとえば、電気信号を光又は磁力に変換し、かつ光又は磁力を電気信号に変換するフォトカプラ又はアイソレータＩＣ（Integrated Circuit）等を有し、信号伝達のために電力を必要とする。アイソレータ２２への電源供給は、絶縁に対して状態出力部２３側が電源部６（図１参照）によって行われ、状態検出部２１側が電源監視回路１５によって行われる。

状態出力部２３は、アイソレータ２２を介して入力された状態検出部２１の検出結果に応じて、第１配線３１（正導体３１ａ、負導体３１ｂ）に所定の電流を出力する。

また、第１保護回路１１は、火災受信機１から送信される復旧信号に基づいて火災状態から平常状態へ復旧するための構成として、復旧検出部２４と、アイソレータ２５と、復旧出力部２６とを有する。火災感知器２が火災を検出した火災状態において、火災受信機１に対して火災からの復旧操作が行われると、火災復旧信号が火災受信機１から出力される。

復旧検出部２４は、第１配線３１（正導体３１ａ、負導体３１ｂ）の電圧を監視し、電圧の変化として検出される火災受信機１からの復旧信号を取得する。火災受信機１は、例えば第１配線３１の電圧を１秒間、所定の電圧に低下させ、この電圧の変化が復旧信号となる。

アイソレータ２５は、入力側である復旧検出部２４と出力側である復旧出力部２６との間に介在し、両者を電気的に絶縁しながら信号を伝達する回路である。アイソレータ２５は、たとえば、フォトカプラ又はアイソレータＩＣ等を有し、信号伝達のために電力を必要とする。アイソレータ２５への電源供給は、絶縁に対して復旧検出部２４側が電源部６（図１参照）によって行われ、復旧出力部２６側が電源監視回路１５によって行われる。

復旧出力部２６は、アイソレータ２５を介して入力された復旧検出部２４からの復旧信号を、第２配線３５（正導体３５ａ、負導体３５ｂ）に所定の電圧又は電流として出力する。第２配線３５に接続された火災感知器２は、復旧信号を取得すると、火災状態から平常状態になる。なお、復旧信号として第２配線３５への電力供給を所定時間停止して、火災感知器２への電源供給を遮断することで、火災感知器２をリセットするようにしてもよい。

電源監視回路１５は、ＤＣ／ＡＣ変換部２７と、絶縁トランス２８と、電源出力部２９とを有し、電源部６（図１参照）から供給される電源を、第１保護回路１１に供給する。ＤＣ／ＡＣ変換部２７は、電源端子４０１ａ及び４０１ｂに接続され、電源部６（図１参照）から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、絶縁トランス２８に入力する。絶縁トランス２８は、入力側と出力側とを電気的に絶縁しながら、入力された電圧を出力側である電源出力部２９に供給する。電源出力部２９は、整流回路を有し、交流電圧を直流電圧に変換して、第２配線３５（正導体３５ａ、負導体３５ｂ）に出力する。なお、電源出力部２９は、本質安全防爆構造に適合する回路となっている。

電源監視回路１５はさらに、電源線４０（正導体４０ａ、負導体４０ｂ）の電源電圧を監視し、電源電圧の低下を検出した場合には、火災受信機１に異常を知らせる移報信号を出力する。

図２に説明したように、第１保護回路１１は、第１配線３１に接続される第１端子３１１ａ、３１１ｂと、第２配線３５に接続される第２端子３５１ａ、３５１ｂとの間に介在し、両端子間を絶縁することによって、第２配線３５を本質安全防爆回路としている。

図１に示した第２保護回路１２は、第１保護回路１１と同様の構成を有し、第１保護回路１１と同様に電源監視回路１５を介して電源部６から電源供給を受ける。

第３保護回路１３は、第１配線３３と第２配線３７との間に介在して、両者を絶縁することで第２配線３７を本質安全防爆回路とする点で、第１保護回路１１と同じ機能を有する。第３保護回路１３は、第１保護回路１１と同様に電源監視回路１５を介して電源部６から電源供給を受ける。第３保護回路１３は、音声信号を送受信する第１配線３３と第２配線３７とを接続する回路である。第３保護回路１３は、第１保護回路１１の状態検出部２１、状態出力部２３、復旧検出部２４及び復旧出力部２６に相当する構成を備えていない。第３保護回路１３は、火災受信機１に接続される電話親機８と発信機３に接続される送受話器４との間で送受信される音声信号を、第１配線３３と第２配線３７との間で伝達する回路を有する。この回路は、第１配線３３から第２配線３７への音声信号を絶縁状態で伝達するアイソレータと、第２配線３７から第１配線３３への音声信号を絶縁状態で伝達するアイソレータとを有している。ここで、危険場所に設置される送受話器４においては、使用できる電圧値に制限がある。このため、第３保護回路１３は、音声信号の電圧レベルを変換する変換回路を有する。第３保護回路１３の変換回路にて、音声信号の電圧値を増幅又は減少させる。このようにすることで、電圧値に制限のある送受話器４を使用する人に使用できる電圧値に制限がない電話親機８からの音声が聞こえるようにし、かつ送受話器４に入力された音声が電話親機８を使用する人に聞こえるようにすることができる。

第４保護回路１４は、第１配線３４と第２配線３８との間に介在して、両者を絶縁することで第２配線３８を本質安全防爆回路とする点で、第１保護回路１１と同じ機能を有する。第４保護回路１４は、第１保護回路１１と同様に電源監視回路１５を介して電源部６から電源供給を受ける。第４保護回路１４は、火災受信機１からブザー５へ出力されるブザー音出力信号を伝達する第１配線３４と第２配線３８とを接続する回路である。第４保護回路１４は、第１保護回路１１の状態検出部２１、状態出力部２３、復旧検出部２４及び復旧出力部２６に相当する構成を備えていない。第４保護回路１４は、第１配線３４から入力されるブザー音出力信号を、アイソレータを介して第１配線３４から第２配線３８へ伝達する回路を有する。

次に、火災報知システム１００の動作を説明する。危険場所に設置された火災感知器２の監視領域にて、火災が発生したとする。火災感知器２は、火災の発生を検出して、第２配線３５に火災信号を送信する。第２配線３５に接続された中継器１０は、第１保護回路１１を介して第１配線３１に火災信号を出力する。中継器１０において、第２配線３５から第１配線３１への信号の伝達は、アイソレータ２２を介して行われる。

中継器１０から第１配線３１へ出力された火災信号は、火災受信機１によって受信される。火災信号を受信した火災受信機１は、火災の発生を、音声と表示のいずれか又は両方を用いて報知する。また、火災受信機１は、ブザー５を鳴動させるべく、ブザー音出力信号を第１配線３４に出力する。第１配線３４に接続された中継器１０は、第４保護回路１４を介してブザー音出力信号を第２配線３８に出力する。中継器１０において、第１配線３４から第２配線３８への信号の伝達は、アイソレータを介して行われるため、第２配線３８は本質安全防爆機能が確保される。第２配線３８に出力されたブザー音出力信号は、ブザー５によって受信される。ブザー５は、ブザー音出力信号を受信すると、ブザー音を出力する。これにより、危険場所に火災の発生が報知される。

続けて、火災受信機１を監視している人により、火災受信機１に対して復旧操作が加えられたとする。そうすると、火災受信機１から第１配線３１へ、復旧信号が出力される。第１配線３１を介して復旧信号を取得した中継器１０は、第１保護回路１１を介して復旧信号を第２配線３５に出力する。中継器１０において、第１配線３１から第２配線３５への信号の伝達は、アイソレータ２５を介して行われるため、第２配線３５は本質安全防爆機能が確保される。復旧信号を取得した火災感知器２は、火災状態から平常の監視状態に復帰する。なお、本実施の形態では、火災受信機１から火災感知器２へ復旧信号を送信することを説明したが、火災感知器２の復旧方法はこの例に限定されない。中継器１０が、状態検出部２１の検出結果に基づいて、火災感知器２が火災を検知しているか否かを検出し、火災感知器２が火災を感知しなくなった場合に、復旧出力部２６から火災感知器２へ復旧信号を送信してもよい。

次に、危険場所に設置された発信機３の押しボタンが押された場合の火災報知システム１００の動作を説明する。危険場所にて火災を発見した人が、発信機３の押しボタンを押したとする。発信機３の押しボタンが押されると、発信機３は、第２配線３６に火災信号を送信する。第２配線３６に接続された中継器１０は、第２保護回路１２を介して火災信号を第１配線３２に出力する。中継器１０において、第２配線３６から第１配線３２への信号の伝達は、アイソレータを介して行われる。

中継器１０から第１配線３２へ出力された火災信号は、火災受信機１によって受信される。火災信号を受信した火災受信機１の動作は、火災感知器２によって火災が検出された場合と同じである。

次に、危険場所に設置された発信機３に接続された送受話器４と、火災受信機１の電話親機８との間で双方向通話を行う場合の動作を説明する。発信機３の電話ジャックに、送受話器４が接続されたとする。そうすると、送受話器４からの着信を示す着信信号が、発信機３を介して第２配線３７に出力される。第２配線３７に接続された中継器１０は、第３保護回路１３を介して着信信号を第１配線３３に出力する。中継器１０において、第２配線３７から第１配線３３への信号の伝達は、アイソレータを介して行われる。

第１配線３３を介して着信信号を取得した火災受信機１は、音声と表示のいずれか又は両方によって着信を報知する。火災受信機１に電話親機８が接続されることで、電話親機８と送受話器４との間で双方向通話が可能となる。電話親機８と送受話器４との間で送受される音声信号は、中継器１０によって中継される。中継器１０は、第１配線３３から第２配線３７への音声信号を絶縁状態で伝達するアイソレータと、第２配線３７から第１配線３３への音声信号を絶縁状態で伝達するアイソレータとを有している。このため、第２配線３７は本質安全防爆機能が確保される。

以上のように本実施の形態の火災報知システム１００は、火災受信機１と、端末機器である火災感知器２と、火災受信機１と火災感知器２との間で送受される信号を中継する中継器１０とを備える。本実施の形態の中継器１０は、火災受信機１と第１配線３１を介して接続され、かつ端末機器である火災感知器２と第２配線３５を介して接続される。この中継器１０は、第１配線３１が接続される第１端子３１１ａ、３１１ｂと、第２配線３５が接続される第２端子３５１ａ、３５１ｂとを有する。また中継器１０は、第１端子３１１ａ、３１１ｂと第２端子３５１ａ、３５１ｂとの間に介在し、外部から電源供給を受けて動作して第２配線３５を本質安全防爆回路とする第１保護回路１１を備える。第１保護回路１１は、中継器１０の外部から電源供給を受け、自機内に電源を有さないため、中継器１０を危険場所に近づけて設置することが可能となる。中継器１０を危険場所の近くに設置することで、中継器１０と端末機器である火災感知器２とを接続する第２配線３５を短くすることができる。危険場所に敷設される第２配線３５には防爆機能が求められ、第２配線３５の敷設に係るコストは、防爆機能を有さない配線の敷設に係るコストと比べて大きい。本実施の形態によれば、防爆機能が求められる第２配線３５を短くすることができるため、第２配線３５の敷設に係るコストを低減することができる。

本実施の形態では、中継器１０に電源を供給する電源部６が火災受信機１に設けられた例を示した。このようにすることで、火災受信機１と併せて電源部６を設置できるため、電源部６の設置に係る作業が容易となる。しかし、電源部６は火災受信機１とは独立した装置に設けられていてもよい。

また、本実施の形態では、火災受信機１及び中継器１０に対して火災感知器２、発信機３及びブザー５が１台ずつ接続される例を示したが、これらの台数は複数であってもよい。たとえば複数台の火災感知器２が設けられる場合には、第２配線３５に複数の火災感知器２が接続される。複数の火災感知器２で検出した火災信号が、共通の第２配線３５を介して中継器１０に伝達され、中継器１０から第１配線３１を介して火災信号が火災受信機１に伝達される。

また、本実施の形態では、火災受信機１は、複数の火災感知器２からの火災信号を共通の信号として第１配線３１及び第２配線３５を介して受信するいわゆるＰ型の火災受信機であるものとして説明した。しかし、火災受信機１は、火災感知器２からの火災信号を固有の伝送信号として取得する、いわゆるＲ型の火災受信機であってもよい。この場合、火災感知器２の状態（平常状態、断線状態、火災状態）を示す信号、復旧信号、及びブザー音出力信号は、伝送信号として火災受信機１に入出力される。

１火災受信機、２火災感知器、３発信機、４送受話器、５ブザー、６電源部、８電話親機、１０中継器、１１第１保護回路、１２第２保護回路、１３第３保護回路、１４第４保護回路、１５電源監視回路、２１状態検出部、２２アイソレータ、２３状態出力部、２４復旧検出部、２５アイソレータ、２６復旧出力部、２７ＤＣ／ＡＣ変換部、２８絶縁トランス、２９電源出力部、３１第１配線、３１ａ正導体、３１ｂ負導体、３２第１配線、３３第１配線、３４第１配線、３５第２配線、３５ａ正導体、３５ｂ負導体、３６第２配線、３７第２配線、３８第２配線、４０電源線、４０ａ正導体、４０ｂ負導体、１００火災報知システム、３１１ａ第１端子、３１１ｂ第１端子、３５１ａ第２端子、３５１ｂ第２端子、４０１ａ電源端子、４０１ｂ電源端子。

Claims

火災受信機と第１配線を介して接続され、かつ端末機器と第２配線を介して接続され、前記火災受信機と前記端末機器との間で送受される信号を中継する中継器であって、
前記第１配線が接続される第１端子と、
前記第２配線が接続される第２端子と、
前記第１端子と前記第２端子との間に介在し、外部から電源供給を受けて動作して前記第２配線を本質安全防爆回路とする保護回路とを備えた
中継器。
火災受信機と、
端末機器と、
前記火災受信機と第１配線を介して接続され、かつ前記端末機器と第２配線を介して接続され、前記火災受信機と前記端末機器との間で送受される信号を中継する中継器と、
電源部とを備え、
前記中継器は、
前記第１配線が接続される第１端子と、
前記第２配線が接続される第２端子と、
前記第１端子と前記第２端子との間に介在し、外部から電源供給を受けて動作して前記第２配線を本質安全防爆回路とする保護回路とを備え、
前記電源部は、前記保護回路に電源を供給する
火災報知システム。
前記火災受信機は、前記保護回路に電源を供給する前記電源部を備えた
請求項２に記載の火災報知システム。