JPH08110990A

JPH08110990A - 感知装置および火災検出方法

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Publication number: JPH08110990A
Application number: JP27457294A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kimura; 徹男木村; Seiichi Tanaka; 征一田中; Ryukichi Hashimoto; 隆吉橋本; Narimasa Takahashi; 成政高橋; Akio Sakurazawa; 明夫櫻沢
Original assignee: Nittan Co Ltd
Current assignee: Nittan Co Ltd
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-30
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JP3165337B2

Abstract

(57)【要約】【目的】炎と感知装置との間に障害物があるような場
合にも、火災，特に着炎火災を確実に検出することが可
能である。【構成】検出素子，例えば有機半導体素子Ｘ１は、有
炎火災時に発生するガス(特に二酸化窒素)に対して特性
値，例えば抵抗値が変化する性質を有している。検出素
子Ｘ１がｐ型半導体として振舞う場合には、その抵抗値
は、有炎火災時に発生する二酸化窒素に対して減少す
る。この性質を利用し、例えば、素子Ｘ１の抵抗値を抵
抗値抽出器１１で抽出し、抵抗減少判別器１２で抵抗値
が減少したかを判別し、抵抗値が減少したときには、情
報出力回路１４から火災発生信号Ｙを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災，特に有炎火災
（着炎燃焼）を検出するための感知装置および火災検出
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、火災を検出する感知装置として、
熱式感知器，光電式煙感知器，イオン化式煙感知器，炎
式感知器が知られている。このような検知装置の性能
は、実大火災試験によって評価される。例えばＩＳＯで
規定されている火災は６種類(ＴＦ１〜ＴＦ６)あり、実
大火災試験において、上述した４種類の感知装置(感知
器)の６種類の火災に対する性能(感度)は、各々の感知
器の検出原理により、次表のようになっている。

【０００３】

【表１】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本願の発明
者は、上記６種の火災ＴＦ１〜ＴＦ６のうち、特にＴＦ
１，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６のような有炎火災(着炎火
災)に着目した。すなわち、ＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ５，
ＴＦ６のような着炎火災が発生したときには、一般に、
火災の進展が早く、緊急に避難を要するので、特に、こ
のような着炎火災を確実に捉える感知装置が火災検知に
とって重要であると考えられる。

【０００５】表１を参照すると、ＴＦ１，ＴＦ４，ＴＦ
５，ＴＦ６のような着炎火災を検出できる感知装置とし
て、炎式感知器が挙げられる。

【０００６】しかしながら、炎式感知器は、直接炎から
放射される紫外線あるいは赤外線エネルギーを受け取る
必要があり、炎と感知器の間に障害物があると、感度が
著しく低下し、炎を良好に検出することができないとい
う欠点があった。

【０００７】本発明は、炎と感知装置との間に障害物が
あるような場合にも、火災，特に着炎火災を確実に検出
することの可能な感知装置および火災検出方法を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明は、有炎火災時に発生するガス
(特に二酸化窒素)に対して所定の特性値が変化する素子
を用いて、火災の発生を検出するようになっている。こ
れにより、炎と感知装置との間に障害物があるような場
合にも、火災，特に着炎火災を確実に検出することがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】本願の発明者は、火災センサの性能評価を
行なうためのＩＳＯで決められた実大火災試験から発生
する化学物質に着目して、実験を行なった。この結果、
次表のような分析結果を得た。

【００１１】

【表２】

【００１２】上記の分析結果から、ＴＦ１，ＴＦ４，Ｔ
Ｆ５，ＴＦ６のような有炎火災(着炎火災)時には、一酸
化窒素，二酸化窒素のような、所謂、ＮＯｘのガスが発
生することが判明し、従って、感知装置がこの特定のガ
スを検出する機能を有していれば、着炎火災を確実に捉
えることができることを見出した。換言すれば、着炎火
災時に発生する特定のガスを検出する検出素子(センサ
素子)を開発するか、見出し、この検出素子を用いて感
知装置を構成すれば、炎と感知装置との間に障害物があ
っても有炎火災を確実に検出できることを見出した。

【００１３】ところで、二酸化窒素ガスをｐｐｂオーダ
で高感度に検出できる検出素子(センサ素子)としてはフ
タロシアニンを主成分とした有機半導体素子がある。

【００１４】図１(ａ)，(ｂ)は有機半導体素子の一例を
示す図であり、図１(ａ)は平面図、図１(ｂ)は図１(ａ)
のＡ−Ａ線における断面図である。図１(ａ)，(ｂ)を参
照すると、この有機半導体素子は、例えば、基質(ガラ
ス，アルミナ，シリコン基板など)１００上に、銅，
鉛，ニッケル，コバルト，亜鉛等の金属フタロシアニン
を主体としたフタロシアニン層１０１が蒸着形成され、
フタロシアニン層１０１上に、金，白金等からなる２つ
の櫛形電極１０２，１０３が蒸着形成されて構成されて
いる。ここで、基質１００は、例えば大きさが３ｍｍ×
３ｍｍ程度、厚さが約１ｍｍ程度のものであり、また、
フタロシアニン層１０１の厚さは、例えば１０ｎｍ〜数
１００ミクロン程度のものである。なお、素子の大きさ
については、これをさらに小さくすることも可能であ
り、また、電極１０２，１０３は直接基質１００上に蒸
着されても良く、これによって素子の小型化を図ること
も可能である。

【００１５】一般に、このようなフタロシアニン類の有
機半導体素子は、ｐ型半導体素子として振る舞い、この
素子を二酸化窒素ガスに晒すと、この素子の電極１０
２，１０３間の抵抗値が減少することが知られている。
すなわち、鉛フタロシアニン，ニッケルフタロシアニ
ン，コバルトフタロシアニンのようなｐ型半導体として
機能する有機半導体では、二酸化窒素ガスが電子アクセ
プターガスとして働き、抵抗値が減少する。

【００１６】また、鉛フタロシアニン，ニッケルフタロ
シアニン，コバルトフタロシアニンなどに、酸化ルテニ
ウム（ＲｕＯ₂），パラジウム(Ｐｄ)等が添加(混入)さ
れた有機半導体は、ｎ型半導体として振る舞い、このよ
うな素子では、二酸化窒素ガスに晒すと、抵抗値が増加
する。

【００１７】また、図１(ａ)，(ｂ)のセンサ素子におい
て、フタロシアニン層１０１のかわりに、半導体レベル
の電気伝導度をもつ金属酸化物の層１０１'を形成し
て、センサ素子を無機半導体素子として構成することも
でき、センサ素子をこのような無機半導体素子として構
成する場合にも、上述した有機半導体素子と同様の性質
をもたせることができる。

【００１８】すなわち、金属酸化物として、酸化スズ，
酸化亜鉛，酸化鉄等やこれらを主成分としたものを用い
る場合、この金属酸化物は、二酸化窒素ガスに晒すと、
抵抗値が増加し、ｎ型半導体として振舞う。

【００１９】一方、金属酸化物として、酸化銅，酸化ク
ロム，酸化ニッケル等やこれらを主成分としたものを用
いる場合、この金属酸化物は、二酸化窒素ガスに晒す
と、抵抗値が減少し、ｐ型半導体として振舞う。

【００２０】なお、基質１００上に、フタロシアニン層
１０１のかわりに、上述のような金属酸化物の層１０
１'を形成する場合にも、金属酸化物層１０１'の厚さ
を、フタロシアニン層１０１の場合と同様、例えば１０
ｎｍ〜数１００ミクロン程度のものにすることができ
る。また、無機半導体素子の大きさを、有機半導体素子
と同様、３ｍｍ×３ｍｍ程度、さらにこれよりも小さく
することができ、また、電極１０２，１０３は、直接基
質１００上に蒸着されても良く、これによって、有機半
導体素子と同様に、素子の小型化を図ることができる。

【００２１】本願の発明者は、このような検出素子(有
機半導体素子，無機半導体素子)に各種火災から発生す
るガスを晒し、そのときの素子の抵抗値の変化を調べ
た。次表(表３)には、その結果が示されている。

【００２２】

【表３】

【００２３】この実験結果から、本願の発明者は、検出
素子(センサ素子)がｐ型のものである場合、素子の抵抗
値は、有炎火災のガスに晒されると減少することがわか
った。また、検出素子(センサ素子)がｎ型のものである
場合、素子の抵抗値は、有炎火災のガスに晒されると増
加することがわかった。すなわち、これらの素子では、
有炎火災から生じるガスは主に電子アクセプター性ガス
として反応することがわかった。

【００２４】図２(ａ)には、ｐ型半導体として機能する
検出素子の電子アクセプター性ガスに対する応答特性Ｒ
ＳＰ１が示されている。なお、図２(ａ)の応答特性ＲＳ
Ｐ１は、図２(ｂ)のように、検出素子と直列に抵抗２０
０を設け、検出素子と抵抗２００に電源２０１によって
所定電圧Ｅを印加した状態で、素子を時刻ｔ₁から時刻
ｔ₂まで電子アクセプター性ガスである二酸化窒素ガス
に晒したときの素子の抵抗値の変化を、抵抗２００の電
圧降下Ｖとして得たものである。

【００２５】このように本発明は、有炎火災(着炎火災)
時に特定のガス(二酸化窒素ガス)が発生することを見出
し、この特定のガスが特定のセンサ素子(有機半導体素
子，無機半導体素子)の抵抗値を変化させることから、
この特定のセンサ素子を用いることで、有炎火災(着炎
火災)を確実に検出することを意図している。換言すれ
ば、従来の炎式感知器のように、炎から直接放射される
紫外線あるいは赤外線エネルギーを受け取るのではな
く、炎から発生する特定のガスを検出することで、炎と
センサ素子との間に障害物があっても、炎から発生する
特定のガスを確実に検出し、これにより、有炎火災を確
実に検出するようにしている。

【００２６】図３は本発明に係る感知装置の構成例を示
す図である。図３を参照すると、この感知装置は、少な
くとも１つの有機半導体素子あるいは無機半導体素子の
センサ素子からなる検知部１と、検知部１の所定の特性
値の変化を監視し、該所定の特性値の変化に応じた情報
を出力する特性値監視部２とを有している。

【００２７】また、図３の構成例では、センサ素子にｐ
型半導体素子が用いられているとし、特性値監視部２
は、検知部１の所定部分の抵抗値を上記所定の特性値と
して抽出する抵抗値抽出器１１と、抽出された抵抗値に
基づき抵抗値が減少したかを判別する抵抗減少判別器１
２と、抵抗減少判別器１２からの判別結果に応じた所定
の情報として、火災発生信号を出力する情報出力回路１
４とを備えている。

【００２８】図４は図３の感知装置の第１の具体的な構
成例を示す図である。図４の感知装置では、検知部１に
１つの検出素子Ｘ１が用いられている。ここで、検出素
子Ｘ１には、有機半導体である鉛フタロシアニンや金属
酸化物である酸化ニッケルのようなｐ型半導体としての
機能を有するものが用いられている。

【００２９】また、抵抗値抽出器１１は、検出素子Ｘ１
に直列に接続される抵抗３１と、検出素子Ｘ１と抵抗３
１に所定電圧Ｅを印加する電源３２と、バッファ３３と
により構成されており、検出素子Ｘ１の抵抗値を、抵抗
３１の端子間の電圧Ｖとして抽出するようになってい
る。なお、バッファ３３は、検出素子Ｘ１のインピーダ
ンスが極めて高いことから、抵抗３１の端子間の電圧Ｖ
をインピーダンス変換して出力するために設けられてい
る。

【００３０】また、抵抗減少判別器１２は、例えば、抵
抗３４とコンデンサ３５とからなるＲＣ時定数回路と、
抵抗３６と抵抗３７とからなる電圧分割回路と、ＲＣ時
定数回路のコンデンサ３５の端子間電圧Ｖ₁が−側端子
に加わり、また、電圧分割回路の抵抗３７の端子間電圧
Ｖ₂が＋側端子に加わって、＋側端子の電圧Ｖ₂が−側端
子の電圧Ｖ₁よりも高いときに、論理値“１”の判別結
果を出力するコンパレータ３８とにより構成されてい
る。

【００３１】ここで、抵抗３４，３６，３７の抵抗値Ｒ
₁，Ｒ₂，Ｒ₃、および、コンデンサ３５の容量値Ｃ₁は、
抵抗減少判別器１２が、所定期間Δｔ以内で所定量ΔＶ
以上の電圧Ｖの増加のみを検出できるよう(所定時間Δ
ｔ以内で所定量ΔＲ以上の素子Ｘ１の抵抗値の減少のみ
を検出できるよう)、適宜な値に設定されている。すな
わち、抵抗値Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃および容量値Ｃ₁は、所定時
間Δｔ以内に所定量ΔＶだけ過渡的に増加する図５(ａ)
に示すような電圧Ｖに対しては、電圧Ｖ₁と電圧Ｖ₂とが
図５(ｂ)に示す関係を満たし、また、所定量ΔＶ増加す
るのに所定時間Δｔ以上かかる図６(ａ)に示すような電
圧Ｖに対しては、電圧Ｖ₁と電圧Ｖ₂とが図６(ｂ)に示す
ように、常にＶ₂＜Ｖ₁の関係を満たし、また、所定量Δ
Ｖ以上には増加しない図７(ａ)に示すような電圧Ｖに対
しても、電圧Ｖ₁と電圧Ｖ₂とが図７(ｂ)に示すように、
常にＶ₂＜Ｖ₁の関係を満たすような適宜の値に設定され
ている。

【００３２】なお、電圧Ｖが、図８(ａ)に示すように減
少する場合(素子Ｘ１の抵抗値が増加する場合)には、図
８(ｂ)に示すように、抵抗３４，３６，３７の抵抗値Ｒ
₁，Ｒ₂，Ｒ₃，コンデンサ３５の容量値Ｃ₁と無関係に、
常に、電圧Ｖ₁は電圧Ｖ₂よりも高くなる。

【００３３】このように、抵抗３４，３６，３７の抵抗
値Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，コンデンサ３５の容量値Ｃ₁が適切に
設定されていることにより、抵抗減少判別器１２のコン
パレータ３８の＋側素子に加わる電圧Ｖ₂は、電圧Ｖが
所定時間Δｔ以内に所定量ΔＶ以上増加したときにのみ
(電圧Ｖの変化が図５(ａ)のようになる場合にのみ)、電
圧Ｖ₁よりも大きくなり、従って、コンパレータ３８か
らは、この場合にのみ、論理値“１”が出力されるよう
になっている(図５(ｃ))。

【００３４】すなわち、電圧Ｖが所定時間Δｔ以内に所
定量ΔＶ以上増加しないときには、電圧Ｖ₂は電圧Ｖ₁よ
りも常に小さく、従って、コンパレータ３８から論理値
“１”が出力されることはない。これにより、例えば雑
ガスの影響や経年変化などにより電圧Ｖが緩やかに変動
する場合などに(電圧Ｖが図６(ａ)のように変化すると
きに)、コンパレータ３８からは論理値“１”が出力さ
れることはないので(図６(ｃ))、誤検出がなされるのを
有効に防止できる。また、電圧Ｖがノイズ的に僅かに増
加した場合などのときにも(電圧Ｖが図７（ａ）のよう
に変化するときにも)、コンパレータ３８からは論理値
“１”が出力されることはないので(図７(ｃ))、誤検出
がなされるのを有効に防止できる。

【００３５】また、電圧Ｖが図８(ａ)のように減少する
場合にも、電圧Ｖ₂は図８(ｂ)に示すように電圧Ｖ₁より
も常に小さく、従って、コンパレータ３８から論理値
“１”が出力されることはない(図８(ｃ))。

【００３６】次に、このような構成の感知装置の動作を
図４に示した第１の具体的な構成例に基づいて説明す
る。

【００３７】検出素子Ｘ１として、例えば、ｐ型半導体
の機能をもつ鉛フタロシアニンなどの有機半導体素子や
酸化ニッケルなどの金属酸化物素子(無機半導体素子)が
用いられる場合、この検出素子Ｘ１が有炎火災から生ず
る燃焼ガスのうちの電子アクセプター性ガスに晒される
と、その抵抗値が急激に減少し、抵抗値抽出器１１の抵
抗３１の端子間電圧Ｖは、図２(ａ)の応答特性ＲＳＰ１
のように急激に増加する。すなわち、検出素子Ｘ１がい
かなるガスにも晒されていないときの抵抗３１の端子間
電圧をＶ₀とするとき、抵抗３１の端子間電圧Ｖは、素
子Ｘ１が例えば時刻ｔ₁に有炎火災から生ずる電子アク
セプター性ガスに晒されるときには、図５(ａ)に示すよ
うに、Ｖ₀から開始して所定時間Δｔ以内に所定量ΔＶ
以上増加する。この端子間電圧Ｖは、バッファ３３を介
して抵抗減少判別器１２に加わる。

【００３８】応答特性ＲＳＰ１のこのような立上り時に
は、抵抗減少判別器１２では、ＲＣ時定数回路のコンデ
ンサ３５の端子間電圧Ｖ₁，電圧分割回路の抵抗３７の
端子間電圧Ｖ₂が図５(ｂ)に示すように変化し、これに
より、コンパレータ３８からは、図５(ｃ)に示すよう
に、論理値“１”の信号が出力される。この結果、情報
出力回路１４からは、火災発生信号Ｙが出力される。

【００３９】このように、この感知装置では、有炎火災
から生ずる燃焼ガスのうちの電子アクセプター性ガスに
晒されるとき、これを確実に検知し、火災発生信号Ｙを
迅速に出力することができる。

【００４０】以上の説明からわかるように、この感知装
置を用いることにより、有炎火災(完全燃焼の有炎火
災，不完全燃焼の有炎火災の両方を含む)が発生する場
合、炎と感知装置との間に障害物があっても、火災発生
信号Ｙが出力されるので、これにより、有炎火災の発生
を確実に検出することができる。

【００４１】また、この感知装置は、小型化が可能な有
機半導体素子，無機半導体素子を用いており、また信号
処理回路も簡単な構成であるので、全体として小型化，
低コスト化を図ることができる。

【００４２】図９は図３の感知装置の第２の具体的な構
成例を示す図である。図９の感知装置では、検知部１
に、ｐ型半導体として機能する第１の検出素子Ｘ２とｎ
型半導体として機能する第２の検出素子Ｘ３との２つの
検出素子を用い、これら２つの検出素子Ｘ２，Ｘ３を直
列に接続し、その接続交点ＣＳの電圧変化を検知するよ
う構成されている。すなわち、図４の構成例と比べ、抵
抗３１のかわりにｎ型半導体の検出素子Ｘ３が設けられ
た構成となっている。なお、ｐ型半導体として機能する
第１の検出素子Ｘ２としては、鉛フタロシアニンなどの
有機半導体素子や酸化ニッケルなどの金属酸化物素子
(無機半導体素子)などが用いられ、また、ｎ型半導体と
して機能する検出素子Ｘ３には、酸化ルテニウムとパラ
ジウムが混入したフタロシアニンのなどの有機半導体素
子や酸化スズなどの金属酸化物素子(無機半導体素子)が
用いられる。この場合、ｎ型半導体素子として機能する
第２の検出素子Ｘ３の電子アクセプター性ガスに対する
応答特性は、図２(ａ)にＲＳＰ２として示すように、ｐ
型半導体素子の応答特性ＲＳＰ１と逆になる。

【００４３】図９の感知装置では、有炎火災から生ずる
燃焼ガスのうちの電子アクセプター性ガスに晒されると
き、ｐ型半導体として機能する第１の検出素子Ｘ２は抵
抗値が減少する一方、ｎ型半導体として機能する第２の
検出素子Ｘ３は抵抗値が増加する。

【００４４】従って、電子アクセプター性ガスに晒され
るときに２つの検出素子Ｘ２，Ｘ３の抵抗変化によって
接続交点ＣＳから得られる電圧変化は、図４の感知装置
において抵抗３１の端子間に得られる電圧変化に比べ
て、倍加され、ガス検知をより高感度に行なうことがで
きる。また、第２の検出素子Ｘ３として、温度変化によ
り、第１の検出素子Ｘ２と同様の抵抗変化をするものを
用いる場合には、温度による抵抗の変化は、素子Ｘ２と
素子Ｘ３との両者においてバランスがとれ、これによ
り、温度変化によっては交点ＣＳにおける電圧が影響さ
れず(変化せず)、ガス検出の信頼性を向上させることが
できる。また、素子Ｘ２，Ｘ３の湿度によるリークがあ
る場合にも、素子Ｘ２の湿度による特性が素子Ｘ３の湿
度によりリーク特性とほぼ同じものである場合には、湿
度によるリークがあっても、これによっては接続交点Ｃ
Ｓにおける電圧が影響されず(変化せず)、ガス検出の信
頼性を向上させることができる。

【００４５】なお、図４または図９の感知装置では、素
子Ｘ１，素子Ｘ２にｐ型半導体を用いたが、素子Ｘ１，
素子Ｘ２に、酸化ルテニウムとパラジウムが混入したフ
タロシアニン(有機半導体)や金属酸化物である酸化スズ
のようなｎ型半導体としての機能を有するものを用いる
こともできる(この場合、図９の感知装置では、素子Ｘ
３にｐ型半導体のものを用いる)。このときには、図３
の構成において、抵抗減少判別器１２のかわりに、図１
０に示すような抵抗増加判別器１３を用いる。図１０の
抵抗増加判別器１３は、抵抗４２と抵抗４０とコンデン
サ４３とからなるＲＣ時定数回路と、ＲＣ時定数回路の
抵抗４０の端子間電圧(すなわち，コンデンサ４３の端
子間電圧)Ｖ₃が＋側に加わり、また、電圧Ｖが電圧Ｖ₄
として−側に加わって、＋側端子の電圧Ｖ₃が−側端子
の電圧Ｖ₄よりも高いときに、論理値“１”の判別結果
を出力するコンパレータ４４とにより構成されている。

【００４６】ここで、抵抗４０，４２の抵抗値Ｒ₅，
Ｒ₆、および、コンデンサ４３の容量値Ｃ₂は、抵抗増加
判別器１３が、所定期間Δｔ以内で所定量ΔＶ'以上の
電圧Ｖの減少のみを検出できるよう(所定時間Δｔ以内
で所定量ΔＲ'以上の素子Ｘ１の抵抗値の増加のみを検
出できるよう)、適宜な値に設定されている。すなわ
ち、抵抗値Ｒ₅，Ｒ₆および容量値Ｃ₂は、所定時間Δｔ
以内に所定量ΔＶ'だけ過渡的に減少する図１１(ａ)に
示すような電圧Ｖに対しては、電圧Ｖ₃と電圧Ｖ₄とが図
１１(ｂ)に示す関係を満たし、また、所定量ΔＶ'減少
するのに所定時間Δｔ以上かかる図１２(ａ)に示すよう
な電圧Ｖに対しては、電圧Ｖ₃と電圧Ｖ₄とが図１２(ｂ)
に示すように、常にＶ₃＜Ｖ₄の関係を満たし、また、所
定量ΔＶ'以上には減少しない図１３(ａ)に示すような
電圧Ｖに対しても、電圧Ｖ₃と電圧Ｖ₄とが図１３(ｂ)に
示すように、常にＶ₃＜Ｖ₄の関係を満たすような適宜の
値に設定されている。

【００４７】なお、電圧Ｖが、図１４(ａ)に示すよう
に、増加する場合(素子Ｘ１の抵抗値が減少する場合)に
は、図１４(ｂ)に示すように、抵抗４０，４２の抵抗値
Ｒ₅，Ｒ₆，コンデンサ４３の容量値Ｃ₂と無関係に、常
に、電圧Ｖ₄は電圧Ｖ₃よりも高くなる。

【００４８】このように、抵抗４０，４２の抵抗値
Ｒ₅，Ｒ₆，コンデンサ４３の容量値Ｃ₂が適切に設定さ
れていることにより、抵抗増加判別器１３のコンパレー
タ４４の＋側端子に加わる電圧Ｖ₃は、電圧Ｖが所定時
間Δｔ以内に所定量ΔＶ'以上減少したときにのみ(電圧
Ｖの変化が図１１(ａ)のようになる場合にのみ)、電圧
Ｖ₄よりも大きくなり、従って、コンパレータ４４から
は、この場合にのみ、論理値“１”が出力されるように
なっている(図１１(ｃ))。

【００４９】このように、検出素子Ｘ１，Ｘ２がｎ型半
導体素子である場合には、有炎火災から生ずる燃焼ガス
のうちの電子アクセプター性ガスに晒されるときに、そ
の抵抗値が急激に増加し、抵抗値抽出器１１の抵抗３１
の端子間電圧Ｖは、図２(ａ)の応答特性ＲＳＰ２のよう
に急激に減少するので、抵抗増加判別器１３により、有
炎火災の発生を確実に検知し、火災発生信号Ｙを迅速に
出力することができる。

【００５０】また、図４または図９の感知装置におい
て、例えば抵抗３１または素子Ｘ３の抵抗値が素子Ｘ１
または素子Ｘ２の抵抗値に比べて非常に小さい場合に
は、信号(電圧)Ｖは非常に小さなものとなり、信号(電
圧)Ｖを十分に検出することができなくなる。従って、
素子Ｘ１または素子Ｘ２に直列接続される抵抗３１また
は素子Ｘ３としては、素子Ｘ１または素子Ｘ２の抵抗値
になるべく近い抵抗値をもつものを用いるのが良い。

【００５１】具体的には、素子Ｘ１またはＸ２がｐ型半
導体のものである場合、その抵抗は、櫛型電極の形状
(櫛間の間隔や櫛の長さなど)等に応じて、１０⁷Ω〜１
０¹¹Ω程度であり、従って、抵抗３１または素子Ｘ３と
しては、素子Ｘ１または素子Ｘ２の抵抗値が１０⁷Ω程
度であれば、１０⁷Ωになるべく近い抵抗値のものを用
い、また、素子Ｘ１またはＸ２の抵抗値が１０¹¹Ω程度
であれば、１０¹¹Ωになるべく近い抵抗値のものを用い
るのが良い。

【００５２】ところで、上述のような各検出素子は、通
常の環境下において、雑ガスの吸着，脱離により、抵抗
値が緩やかに変化する。図４または図９の感知装置で
は、前述したように、抵抗減少判別器１２(あるいは抵
抗増加判別器１３)において、抵抗値が所定の時間内に
所定量変化する場合のみを検知し、従って、抵抗値の緩
やかな変化は検知せず、このような雑ガスからの影響を
受けないように構成されているが、これのかわりに、抵
抗減少判別器１２(あるいは抵抗増加判別器１３)での処
理に先立って、雑ガスからの影響による素子Ｘ１または
Ｘ２の抵抗値の緩やかな変化に基づく電圧の緩やかな変
化を、相殺できるような機構が設けられていても良い。

【００５３】より具体的に、図４の感知装置では、素子
Ｘ１に直列に接続されている抵抗３１は、固定抵抗値の
ものであるので、この抵抗３１の両端の電圧Ｖは、素子
Ｘ１の抵抗値が雑ガスからの影響によって緩やかに変化
するときに、これに応じて緩やかに変化し、これがノイ
ズ成分となる。また、図９の感知装置では、素子Ｘ２が
例えばｐ型半導体のものであるとき、これに直列に接続
されている素子Ｘ３はｎ型半導体のものであるので、交
点ＣＳの電圧Ｖは、素子Ｘ２，素子Ｘ３の抵抗値が雑ガ
スからの影響によって緩やかに変化するとき、その約２
倍の変化率で変化し、これがノイズ成分となる。

【００５４】従って、感知装置としては、素子Ｘ１また
はＸ２の抵抗値が急激に変化するときにのみ、急激に変
化する電圧Ｖを出力し、素子Ｘ１またはＸ２の抵抗値が
緩やかに変化するときには、これに影響されずにほとん
ど変化しないほぼ一定の電圧Ｖが出力されるような機構
(すなわち、電圧Ｖにノイズ成分として重畳しないよう
な機構)を設け、これにより、判別処理に先立ってノイ
ズの影響を予め相殺するようにしても良い。

【００５５】図１５は雑ガス等によるノイズの影響を相
殺するようにした感知装置の具体的な構成例を示す図で
ある。なお、図１５には、図３の感知装置において、特
に、検知部１と抵抗値抽出器１１に対応する構成が示さ
れている。図１５の構成例では、検知部１に、例えばｐ
型半導体として機能する１つの検出素子(Ｘ１またはＸ
２と同様の検出素子)Ｘ４が用いられている。また、抵
抗値抽出器１１として、検出素子Ｘ４に直列に接続され
るアナログスイッチ(トランスミッションゲート)７１
と、抵抗７２とコンデンサ７３とからなる第１のＲＣ時
定数回路と、抵抗７５とコンデンサ７６とからなる第２
のＲＣ時定数回路と、抵抗７８と抵抗７９とからなる電
圧分割回路と、検出素子Ｘ４とアナログスイッチ７１に
電源から所定電圧Ｅを与えた状態で、検出素子Ｘ４とア
ナログスイッチ７１との接続交点ＣＳの電圧Ｖがゲート
電圧として加わり、電源からの所定電圧Ｅがドレインに
加わり、また、ソース側が抵抗８０を介して接地されて
おり、ソース電圧が検出電圧Ｖ’として最終的に抽出さ
れる電界効果型トランジスタ(ＦＥＴ)８１と、トランジ
スタ８１のソース電圧Ｖ’が＋側端子に加わり、また、
電圧分割回路の抵抗７９の端子間電圧Ｖ₆が−側端子に
加わって、ソース電圧Ｖ’と抵抗７９の端子間電圧Ｖ₆
との差電圧(Ｖ’−Ｖ₆)を第１のＲＣ時定数回路を介し
てアナログスイッチ７１のコントロール電圧として出力
する差分回路(コンパレータ)８２と、第１のＲＣ時定数
回路の抵抗７２と並列に接続され、第２のＲＣ時定数回
路の抵抗７５の端子間電圧Ｖ₇がコントロール電圧とし
て加わるアナログスイッチ(トランスミッションゲート)
８３とを有している。

【００５６】図１５の構成例では、素子Ｘ４とアナログ
スイッチ７１との接続交点ＣＳの電圧Ｖが電界効果型ト
ランジスタ８１のゲートに加わり、この電界効果型トラ
ンジスタ８１のドレイン，ソース間に電流が流れると
き、ゲート，ソース間の電圧降下をＶ_gsとすると、ソー
ス電圧Ｖ’は、(Ｖ−Ｖ_gs)となる。このソース電圧Ｖ’
は、差分回路８２の＋側端子に加わり、差分回路８２か
らは、ソース電圧Ｖ’と差分回路８２の−側端子電圧Ｖ
₆との差電圧(Ｖ’−Ｖ₆)が出力される。

【００５７】いま、検出素子Ｘ４の抵抗値が雑ガスなど
の影響によって時間的に緩やかに変化し、接続交点ＣＳ
の電圧Ｖが、例えば図１６(ａ)に符号Ｖ_r1あるいは符号
Ｖ_r2で示すように時間的に緩やかに変化するときには、
ソース電圧Ｖ’もこれを反映して時間的に緩やかに変化
する。差分回路８２の−側端子電圧Ｖ₆は、電源電圧Ｅ
を一定の比で分割したものであり、一定値となっている
ので、差分回路８２からの差電圧(Ｖ’−Ｖ₆)も接続交
点ＣＳの電圧Ｖを反映して時間的に緩やかに変化する。

【００５８】この場合、抵抗７２とコンデンサ７３とか
らなる第１のＲＣ時定数回路は、差分回路８２からの差
電圧(Ｖ’−Ｖ₆)が緩やかに変化するものであるので、
これをほぼ直流電圧のものとして波形変形せずにアナロ
グスイッチ７１にコントロール電圧Ｖ_CNTとして加え
る。この結果、接続交点ＣＳの電圧Ｖが図１６(ａ)に符
号Ｖ_r1あるいは符号Ｖ_r2で示すように、時間的に緩やか
に増加し、あるいは減少するときには、アナログスイッ
チ７１のコントロール電圧Ｖ_CNTも、図１６(ｂ)に示す
ように、図１６(ａ)の符号Ｖ_r1あるいは符号Ｖ_r2で示す
電圧波形を反映した電圧Ｖ_CNT1あるいはＶ_CNT2となり、
アナログスイッチ７１は、その入出力間の電圧(抵抗
値)，すなわち接続交点ＣＳの電圧Ｖを減少させ、ある
いは増加させるように働く。

【００５９】換言すれば、図１５の構成例では、接続交
点ＣＳの電圧Ｖが緩やかに変化するとき、所定の時間遅
延後、接続交点ＣＳの電圧Ｖを、その変化の方向とは、
反対の方向に変化させる(電圧Ｖが増加するときには減
少させ、電圧Ｖが減少するときには増加させる)フィー
ドバック制御ループによって、接続交点ＣＳの電圧Ｖが
ほぼ一定の電圧となるようにしている。従って、素子Ｘ
４の抵抗値が雑ガスの影響を受けて時間的に緩やかに変
化するときにも、接続交点ＣＳの電圧Ｖは、このフィー
ドバック制御により、符号Ｖ_Cで示すように、ほぼ一定
のものとなり、ソース電圧Ｖ’をも、ほぼ一定のものに
することができ、これを抽出結果(検出電圧)として出力
することができる。

【００６０】一方、検出素子Ｘ４が電子アクセプター性
ガスに晒されて、その抵抗値が、急激に減少し、接続交
点ＣＳの電圧Ｖが図１７(ａ)に符号Ｖ_r1で示すように、
時間的に急激に変化するときには、これを反映して、ソ
ース電圧Ｖ’も時間的に急激に変化し、また、差分回路
８２からの差電圧(Ｖ’−Ｖ₆)も時間的に急激に変化す
る。

【００６１】この場合、第１のＲＣ時定数回路は、時間
的に急激に変化する差電圧(Ｖ’−Ｖ₆)をそのＲＣ時定
数で緩和し、緩やかな波形に変形してアナログスイッチ
７１にコントロール電圧Ｖ_CNTとして加える。この結
果、アナログスイッチ７１のコントロール電圧Ｖ
_CNTは、図１７(ｂ)に符号Ｖ_CNT1で示すようになり、ア
ナログスイッチ７１は、このコントロール電圧によって
その入出力間の電圧(抵抗値)を変化させても、図１７
(ａ)に示すような急激な電圧変化には追従しない。従っ
て、接続交点ＣＳの電圧Ｖの急激な変化は、アナログス
イッチ７１の抵抗値変化によってはほとんど影響を受け
ず、ソース電圧Ｖ’も、ほぼ図１７(ａ)を反映した時間
的に急激に変化するものとなり、これを抽出結果(検出
電圧)として出力することができる。

【００６２】このように、図１５の構成例では、素子Ｘ
４の抵抗値が緩やかに変化するときには、ほぼ一定の電
圧Ｖ’を抽出結果として出力することができ、素子Ｘ４
の抵抗値が急激に変化するときには、これに応じた急激
に変化する電圧Ｖ’を抽出結果として出力することがで
きるので、雑ガスなどによるノイズの影響を受けずに、
検出素子Ｘ４の特定のガスによる抵抗値変化のみを電圧
変化として信頼性良く得ることができる。

【００６３】また、図１５の構成例では、アナログスイ
ッチ７１として、ＣＭＯＳのトランスミッションゲート
を用いることができ、この場合、アナログスイッチ７１
の抵抗値を平均的に１０⁷Ω〜１０¹¹Ω程度のものにす
ることができる。従って、アナログスイッチ７１とし
て、使用される検出素子Ｘ４の抵抗値とほぼ同程度の抵
抗値をもつものを用いれば、平常状態時において、接続
交点ＣＳの電圧Ｖを電源電圧Ｅの１／２程度の電圧値
(Ｅ／２程度)にすることができる。なお、このときに
は、差分回路８２の−側端子電圧Ｖ₆が(Ｅ／２−Ｖ_gs)
となるように、電圧分割回路の抵抗７８および抵抗７９
を設定しておく必要がある。

【００６４】このように、図１５の構成例では、検出素
子Ｘ４とほぼ同程度の抵抗値をもつアナログスイッチ７
１が用いられることにより、信号(電圧)Ｖを十分に大き
なものとすることができ、抽出結果である信号(電圧)
Ｖ’を、これを検出させるのに十分な大きなものにする
ことができる。

【００６５】なお、上述のような電圧検出(抵抗値抽出)
動作は、電源を投入後、所定の時間が経過し、回路全体
がほぼ定常的な状態になった後(交点ＣＳの電圧がほぼ
Ｅ／２程度になった後)なされるのが良い。

【００６６】この場合、電源投入後、回路全体が安定し
た状態になるまでの時間(すなわち、交点ＣＳの電圧Ｖ
がＥ／２程度となるまでの時間)は、第１のＲＣ時定数
回路によって定まり、この時間は、なるべく短かい方が
良い。図１５の構成例において、第１のＲＣ時定数回路
の抵抗７２と並列に接続されているアナログスイッチ
(トランスミッションゲート)８３は、電源投入後、交点
ＣＳの電圧Ｖを、短時間のうちに、ほぼＥ／２程度にす
るために設けられている。

【００６７】すなわち、電源が定常的に供給されている
状態では、アナログスイッチ８３のコントロール電圧
は、所定値以下となっており、アナログスイッチ８３は
オフの状態となっているが、電源が投入された直後は、
抵抗７５とコンデンサ７６とからなる第２のＲＣ時定数
回路によって、アナログスイッチ８３のコントロール電
圧は過渡的に所定の電圧値以上となり、アナログスイッ
チ８３がオンになる(アナログスイッチ８３が導通状態
となる)。この結果、第１のＲＣ時定数回路の抵抗７２
両端はほぼ短絡状態となり、これにより、コンデンサ７
３は急速に充電され、この電圧がアナログスイッチ７１
のコントロール電圧として加わることで、交点ＣＳの電
圧を迅速にＥ／２程度にすることができる。

【００６８】なお、上記アナログスイッチ８３は、その
コントロール電圧Ｖ₇によってオン・オフ作動するもの
であり、トランスファ領域で作動させるアナログスイッ
チ７１とは、その作動の態様を異にしている。

【００６９】また、上記構成例において、アナログスイ
ッチ７１は、その両端間の電圧(抵抗値)をコントロール
電圧によって、可変制御する電圧制御型可変素子(可変
抵抗器)として機能し、このような電圧制御型可変素子
として機能するものであれば、アナログスイッチ７１に
限らず、任意の素子を用いることができる。

【００７０】また、電圧制御型可変素子のかわりに、電
流制御型可変素子(可変抵抗器)を用いることもできる。
図１８は電圧制御型可変素子のかわりに電流制御型可変
素子を用いた感知装置の具体例を示す図である。なお、
図１８において図１５と対応する箇所には同じ符号を付
している。

【００７１】図１８の構成例では、電流制御型可変素子
として、フォトカプラ８５が用いられている。より詳細
に、図１８の構成例では、検出素子Ｘ４には、フォトカ
プラ８５のフォトトランジスタ８６が直列に接続されて
いる。また、抵抗７２とコンデンサ７３とからなる第１
のＲＣ時定数回路の出力段には、インピーダンス変換回
路９０を介してフォトカプラ８５の発光ダイオード８７
が接続されている。なお、インピーダンス変換回路９０
は、演算増幅器８８と所定の抵抗値をもつ抵抗８９とに
より構成されている。

【００７２】図１８の構成例では、検出素子Ｘ４の抵抗
値が、雑ガスなどの影響によって、時間的に緩やかに変
化し、接続交点ＣＳの電圧Ｖが図１６(ａ)に符号Ｖ_r1あ
るいは符号Ｖ_r2で示すように、時間的に緩やかに変化す
るときには、第１のＲＣ時定数回路は、これをほぼ直流
電圧のものとして波形変形せずに、インピーダンス変換
回路９０を介して、フォトカプラ８５の発光ダイオード
８７に加える。すなわち、この場合、発光ダイオード８
７に加わる電圧(発光ダイオード８７に供給される電流)
は、図１６(ｂ)に示したと同様に、図１６(ａ)の符号Ｖ
_r1あるいは符号Ｖ_r2で示す電圧波形を反映したものとな
り、発光ダイオード８７から出射する光の光量の変化
も、この電圧波形を反映したものとなる。これにより、
発光ダイオード８７から出射する光を受光するフォトト
ランジスタ８６に流れる電流(フォトトランジスタ８６
の抵抗値)は、図１６(ａ)の符号Ｖ_r1あるいは符号Ｖ_r2
で示す電圧波形を反映して変化し(すなわち電流が緩や
かに増加するか、あるいは緩やかに減少し)、この結
果、接続交点ＣＳの電圧Ｖを減少させ、あるいは増加さ
せて、接続交点ＣＳの電圧Ｖ，ソース電圧Ｖ’がほぼ一
定の電圧となるようフィードバック制御することができ
る。

【００７３】一方、検出素子Ｘ４の抵抗値が、急激に減
少し、接続交点ＣＳの電圧Ｖが図１７(ａ)に符号Ｖ_r1で
示すように、時間的に急激に変化するときには、第１の
ＲＣ時定数回路は、これに追従しない。従って、発光ダ
イオード８７に加わる電圧は、図１６(ｂ)に示したと同
様に、緩やかな波形のものとなり(図１７(ｂ)参照)、発
光ダイオード８７から出射する光の光量も緩やかに変化
する。これにより、フォトトランジスタ８６に流れる電
流(フォトトランジスタの抵抗値)も、緩やかに変化し、
この結果、接続交点ＣＳの電圧Ｖの急激な変化は、フォ
トトランジスタ８６に流れる電流の変化によってほとん
ど影響を受けず、ソース電圧Ｖ’も、ほぼ図１７(ａ)を
反映した急激に変化するものとなる。

【００７４】このように、図１８の構成例においても、
図１５の構成例と同様に、素子Ｘ４の抵抗値が緩やかに
変化するときには、ほぼ一定の電圧Ｖ’を抽出結果とし
て出力することができ、素子Ｘ４の抵抗値が急激に変化
するときには、これに応じた急激に変化する電圧Ｖ’を
抽出結果として出力することができるので、雑ガスなど
によるノイズの影響を受けずに、検出素子Ｘ４の特定の
ガスによる抵抗値変化のみを電圧変化として信頼性良く
得ることができる。なお、図１８の構成例では、電流制
御型可変素子(抵抗器)として、フォトカプラ８５を用い
たが、上述のような電流制御型可変素子として機能する
ものであれば、フォトカプラ８５に限らず、任意の素子
を用いることができる。

【００７５】上述の説明からわかるように、図３の構成
例において、抵抗値抽出器１１としては、図１５あるい
は図１８の構成のものを用いることができる。この場
合、電圧制御型可変素子(アナログスイッチ)７１，電流
制御型可変素子(フォトカプラ)８５は、抽出用素子とし
て機能する。抵抗値抽出器１１に図１５あるいは図１８
の構成のものが用いられる場合には、抵抗減少判別器１
２(あるいは抵抗増加判別器１３)としては、図４，図９
に示したような構成のもの(あるいは図１０に示したよ
うな構成のもの)を用いることもできるし、あるいは、
図４，図９，図１０に示したような構成に比べて、より
簡単な構成のものを用いることもできる。

【００７６】図１９，図２０には、抵抗値抽出器１１に
図１５あるいは図１８の構成のものが用いられるとした
ときの、抵抗減少判別器１２，抵抗増加判別器１３の構
成例がそれぞれ示されている。図１９を参照すると、こ
の抵抗減少判別器１２は、抵抗９５と抵抗９６とからな
る電圧分割回路と、抵抗９６の両端間の固定電圧Ｖ₈と
ソース電圧Ｖ’とを比べ、ソース電圧Ｖ’が固定電圧Ｖ
₈よりも大きくなるときに火災発生信号Ｙを出力するコ
ンパレータ３８とを有している。

【００７７】また、図２０を参照すると、この抵抗増加
判別器１３は、抵抗９７と抵抗９８とからなる電圧分割
回路と、抵抗９７の両端間の固定電圧Ｖ₉とソース電圧
Ｖ’とを比べ、ソース電圧Ｖ’が固定電圧Ｖ₉よりも小
さくなるときに火災発生信号Ｙを出力するコンパレータ
４４とを有している。

【００７８】ここで、固定電圧Ｖ₈，Ｖ₉は、例えば、図
２１(ａ)，(ｂ)にそれぞれ示すように設定されている。
すなわち、図２１(ａ)，(ｂ)のように、電圧Ｖ’の所定
量ΔＶ以上の増加あるいは減少だけを検出するように、
抵抗９５，９６，抵抗９７，９８の抵抗値が設定されて
いる。

【００７９】このように、図１５あるいは図１８の構成
では、雑ガス等の影響で検出素子Ｘ４の抵抗値が緩やか
に変化しても、ソース電圧Ｖ’はほぼ一定に保持される
ので、抵抗減少判別器１２，抵抗増加判別器１３には、
図１９，図２０にそれぞれ示したような簡単な構成のも
のを用いることができる。

【００８０】また、上述のような各検出素子は、検出可
能なガスに対して高い感度を有し、例えば、二酸化窒素
に対してｐｐｂのオーダーで検出可能なものもあるため
に、環境に浮遊する雑ガスからの影響を受けて、火災発
生信号Ｙが出力されてしまうことが考えられる。このよ
うな事態を防止するために、抵抗減少判別器１２(ある
いは抵抗増加判別器１３)の後段に、図２２のような情
報出力回路１４を設けることもできる。図２２の情報出
力回路１４は、従来公知となっている感知器，例えば通
常の煙感知器４６の出力と、コンパレータ３８の出力
(あるいは、コンパレータ４４の出力)との論理積をそれ
ぞれとり、火災発生信号Ｙを出力する論理積回路４８を
有している。このように、例えば通常の煙感知器４６の
出力との論理積をとり、通常の煙感知器４６から所定の
出力結果が出力されたときにのみ、抵抗減少判別器１２
(あるいは抵抗増加判別器１３)からの判別結果に基づい
て、火災発生信号Ｙを出力することによって、環境に浮
遊する雑ガスからの影響を低減させ、検出の信頼性を向
上させることもできる。

【００８１】また、上述した各構成例では示されていな
いが、各検出素子の抵抗値は数桁のオーダーで変化する
ものもあるので、抵抗値抽出器１１において、ログアン
プ等によりダイナミックレンジの拡大を図ったり、ある
いは、自動利得調整器により信号処理のし易いレンジに
信号をたえず維持するようになっていても良い。また、
抵抗減少判別器１２，抵抗増加判別器１３については、
図４，図９，図１０，図１９，図２０に示した構成は、
単なる一例であって、これ以外の構成のものにすること
も可能である。

【００８２】図２３は図３に示した感知装置を用いた防
災システム(例えば火災警報システム)の構成例を示す図
である。この防災システムでは、受信機５１から延びて
いる線路Ｌに図３に示したような感知装置５２が接続さ
れている。ここで、受信機５１は、中央処理装置５３
と、感知装置５２との間での伝送制御を行なう伝送制御
部５４と、警報を出力する警報出力部５５とを有してい
る。また感知装置５２は、例えばビル内の所定の場所に
設置されているとする。

【００８３】このような構成の防災システムでは、受信
機５１の警報出力部５５が図２４に示すように、火災の
発生を報知する火災発生報知部５６を備えている場合、
有炎火災が発生すると、感知装置５２からの火災発生信
号Ｙによって受信機５１の警報出力部５５の火災発生報
知部５６は、火災(有炎火災)が発生したことをオペレー
タ等に知らせたり、有炎火災であるときに必要な警報制
御を行なうことができる。より具体的には、消火機器の
制御を迅速に行ない、また避難誘導を直ちに行なうこと
ができる。

【００８４】また、上述の実施例，構成例では、感知装
置が図３に示すような構成のものであるとし、火災発生
信号Ｙを出力するように構成されているが、この感知装
置の特性値監視部２が、図３の構成において抵抗値抽出
器１１のみを有するように、構成されていても良い。す
なわち、抵抗値の抽出結果を最終出力として出力するよ
うに、感知装置を構成することもできる。より具体的に
は、図４，図９の構成におけるバッファ３３のアナログ
出力信号Ｖ，あるいは図１５，図１８の構成におけるソ
ース電圧(アナログ出力信号)Ｖ’が最終出力として出力
されるよう、感知装置を構成することもできる。この場
合、この感知装置を上述のような防災システムに用いる
とき、図３の特性値監視部２の抵抗減少判別器１２(あ
るいは抵抗増加判別器１３)，情報出力回路１４の各機
能を受信機５１にもたせることもできる。すなわち、図
４，図９の構成におけるバッファ３３のアナログ出力信
号Ｖ，あるいは図１５，図１８の構成におけるソース電
圧(アナログ出力信号)Ｖ’を受信機５１に送信し、受信
機５１において火災判別等を行なわせることもできる。

【００８５】また、図２５は図３に示したような感知装
置が組み込まれた電子機器の構成例を示す図である。図
２５の電子機器は、機器の各部分に電力を供給する電源
部６１と、図３に示したような感知装置５２と、感知装
置５２の情報出力回路１４からの信号に応じて電源部６
１を制御する電源制御部６２と、情報出力回路１４から
信号に応じて警報を出力する警報出力部６３とを有して
いる。

【００８６】図２６はこのような電子機器の具体例を示
す図あり、図２６の例では、電源制御部６２にラッチン
グリレー６４が用いられ、ラッチングリレー６４には、
感知装置５２の情報出力回路１４からの火災発生信号Ｙ
が入力するようになっている。すなわち、火災発生信号
Ｙがラッチングリレー６４に入力するとき、ラッチング
リレー６４が駆動し、機器の各部への電源部６１からの
電源供給を遮断するようになっている。なお、電源制御
部６２にラッチングリレー以外のものを用いることも可
能である。例えば、火災発生信号Ｙが入力した時点から
所定の期間、電源部６１からの電源供給を遮断するよう
な構成のものを用いることも可能である。

【００８７】また、図２６の例では、警報出力部６３に
は、火災発生信号Ｙが入力するようになっており、信号
Ｙにより火災の発生を報知するようになっている。

【００８８】このような構成の電子機器では、機器内で
有炎火災が発生する場合に、この有炎火災から発生する
ガスに晒されるように感知装置５２の検知部１(少なく
とも１つの有機半導体素子あるいは無機半導体素子)が
配置されるとき、機器内において、有炎火災が発生して
も、火災発生信号Ｙによって機器の各部への電源供給を
断にすることができ、また、火災発生信号Ｙによって、
警報出力部６３では、例えば図２３の防災システムの受
信機５１の警報出力部５５と同様に、火災が発生したこ
とをオペレータ等に知らせたり、必要な警報制御を行な
うことができる。

【００８９】また、有機半導体素子，無機半導体素子を
用いた本発明の感知装置は、前述のように、従来の感知
器よりも小型化が可能であるので、機器内に特別な場所
を設けずに設置でき、消費電流も少なく、素子自身のコ
ストも安く、量産品の機器にはコストの負担をかけず
に、防災機能を実現できる。特に、有機半導体，無機半
導体自体の小型化が可能であることから、電子機器の所
要の回路等が実装されている電気回路基板上に検出素子
を実装することによって、感知装置が組み込まれる場合
にも、機器の小型化を維持することができる。

【００９０】なお、上述の各実施例，構成例では、有機
半導体素子にフタロシアニン類(例えば、金属置換フタ
ロシアニン類、金属酸化物を添加した金属置換フタロシ
アニン類)を用いるとして説明したが、有機半導体素子
はフタロシアニン類に限定されるものでなく、フタロシ
アニン類の他にも、例えば、イオンをドープしたポリピ
ロール等の導電性ポリマー類などの有機半導体素子をも
用いることもでき、導電性ポリマー類などを用いる場合
にも、前述したと同様の効果を得ることができる。

【００９１】また、上述の実施例では、無機半導体とし
て、酸化ニッケル，酸化スズなどの金属酸化物を用いて
いるが、無機半導体としては、酸化ニッケル，酸化スズ
などの混合物を用いても良いし、あるいは、これらの金
属酸化物にＰｔ，Ｐｄ，Ｒｕなどの貴金属触媒やアルミ
ナ，シリカ等のバインダを加えたものを用いることもで
きる。

【００９２】さらに、水蒸気は電子ドナー性のガスとし
て振る舞うことが知られているので、湿度の影響を低減
するためにフタロシアニンに疎水性の官能基をつけた有
機半導体素子を用いることもできる。また、アルカンと
フタロシアニンを溶剤に混合させ、この溶剤を基質に塗
布することで、耐湿性の向上を図ることもできる。

【００９３】また、上述の実施例では、検出素子とし
て、その構造が図１(ａ)，(ｂ)に示したようなものとな
っているが、前述したように、基質１００上に、櫛形電
極１０２，１０３を形成し、その上に、フタロシアニン
層１０１を蒸着形成して、検出素子を構成することも可
能である(図２７(ａ)，(ｂ)参照)。

【００９４】また、上述の実施例では、検出素子とし
て、その電極構造が図１(ａ)，(ｂ)，あるいは図２７
(ａ)，(ｂ)に示したような櫛形電極型式のものとなって
いる場合を例にとって説明したが、図１(ａ)，(ｂ)，図
２７(ａ)，(ｂ)以外にも種々の変形が可能である。例え
ば、素子が円形形状などの場合には、電極形状を図２８
に示すような同心円形状のものとすることができる。ま
た、検出素子としては、その構造が櫛形電極型式のもの
に限らず、種々の型式のものを用いることができる。図
２９(ａ)，(ｂ)，(ｃ)には、従来の各種のガスセンサが
示されており、本発明の検出素子の構造を、例えば図２
９(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に示されるような従来のガスセンサ
の構造と同様のものにすることもできる。なお、図２９
(ａ)あるいは図２９(ｂ)の構造では、白金などの電極２
０２，２０３間に感ガス半導体と溶剤との混合ペースト
２０１を注入し、２つの電極２０２，２０３を混合ペー
ストで包み込んで、固め、焼結して、素子を形成するこ
とができる。また、図２９(ｃ)の構造では、電極２０
２，２０３間に感ガス半導体２０４を注入し、これを圧
力で固めて、素子を形成することができる。

【００９５】また、検出素子が図１(ａ)，(ｂ)，図２７
(ａ)，(ｂ)，図２８のような構造になっている場合にお
いて、さらに、所望の目的等に応じて、櫛形電極の構造
を変形することも可能である。例えば、図３０には、感
知装置の機能試験を行なうのに適した櫛形電極構造が示
されている。すなわち、図３０の検出素子では、１つの
櫛形電極９１と、該櫛形電極９１にそれぞれ対向して配
置されている２つの櫛形電極９２，９３との合計３つの
櫛形電極が半導体に対して設けられており、２つの電極
９２，９３は、図３１に示すように、切換手段(スイッ
チ)９４によって、互いに接続されたり切離されたりす
るようになっている。

【００９６】このような構造の検出素子では、電極９２
と電極９３の間に設けられている切換手段(スイッチ)９
４を開，閉することによって感知装置の機能試験を行な
うことができる。すなわち、感知装置は、電極９１と電
極９３との間の抵抗値を監視し、この抵抗値の変化を検
知して所定の検出結果を出力するようになっており、通
常の動作モード時には、スイッチ９４を例えば閉に保持
し、電極９２を電極９３に電気的に接続した状態にして
おく。この場合には、櫛形電極は、実質的に図１(ａ)，
(ｂ)，図２７(ａ)，(ｂ)に示したと同様の構造となり、
この検出素子の電極９１と電極９３(および電極９２)と
の間の電位差(電圧)に基づいて、所定の物理現象(例え
ば火災現象)の検知動作を行なうことができる。なお、
通常の動作モード時に、スイッチ９４を開に保持した状
態にしておいても良い。

【００９７】また、試験モード時には、スイッチ９４を
開から閉に、あるいは閉から開に切り換え、電極９２を
電極９３から電気的に切り離しあるいは接続し、このと
きの電極９１と電極９３との間の抵抗値の変化を検知す
ることで、感知装置の機能試験を行なうことができる。

【００９８】より詳細には、図３０の電極構造では、電
極９２と電極９３とがともに対称となっており、素子自
体の抵抗がどのように変化しようとも、電極９１，電極
９２間の抵抗値と電極９１，電極９３間の抵抗値とは、
ほぼ等しい。従って、電極９１，電極９２間の抵抗値を
Ｒ，電極９１，電極９３間の抵抗値をＲとするとき、ス
イッチ９４が閉になっている場合の電極９１と電極９３
との間の抵抗値は、図３２(ａ)からわかるように、Ｒ／
２となっている。この状態で、スイッチ９４を開にし、
電極９２を電極９３から電気的に切り離すと、電極９１
と電極９３との間の抵抗値は、図３２(ｂ)からわかるよ
うに、Ｒとなり、２倍となる。すなわち、スイッチ２４
を閉から開に切り換えることによって、検出素子の抵抗
値を、見かけ上、急激に増加させることができ、このと
きに、感知装置が例えば図３の構成において抵抗減少判
別器１２のかわりに抵抗増加判別器１３が設けられてい
る場合には、この感知装置から火災発生信号Ｙが出力さ
れるか否かを調べることにより、この感知装置が正常か
否かを試験することができる。また、スイッチ９４が開
になっている状態で(電極９１，９３間の抵抗値がＲと
なっている状態で)、スイッチ９４を閉にし、電極９２
を電極９３に電気的に接続すると、電極９１と電極９３
との間の抵抗は、Ｒ／２となり、１／２倍となる。すな
わち、スイッチを開から閉に切り換えることによって、
検出素子の抵抗値を、見かけ上、急激に減少させること
ができ、このときに、感知装置が例えば図３の構成のも
のである場合(抵抗減少判別器１２が設けられている場
合)には、この感知装置から火災発生信号Ｙが出力され
るか否かを調べることにより、この感知装置が正常か否
かを試験することができる。

【００９９】なお、図３０の例では、電極９２と電極９
３とが対称となっているが、電極９２と電極９３とは、
これらを電気的に接続したり、切り離したりするときに
電極９１と電極９３との間の抵抗値を急激に変化させる
機能をもつものであれば良く、従って、必ずしも対称に
する必要はなく、また、上記機能を有するものであれば
任意の形状，構造のものにすることができる。

【０１００】例えば、図３３(ａ)に示すような構造のも
のにすることもできるし、素子が円形形状などの場合、
図２８に対応させて、図３３(ｂ)に示すような同心円構
造のものにすることもできる。

【０１０１】また、図３０の例では、合計３つの電極９
１，９２，９３としているが、必要に応じ、さらに多く
の電極とすることもできる。例えば、電極９１を２つに
分割して合計４つの電極としたり、電極９２，９３をさ
らに分割することも可能である。

【０１０２】また、図３０の例では、電極が櫛形構造に
なっているとして説明したが、電極９１と電極９２，９
３とが対向している構造であれば、これが櫛形でない場
合にも、同様にして試験を行なうことができる。

【０１０３】また、上述の各実施例，構成例では、有炎
火災(着炎燃焼)の発生を検知するための素子として、有
機半導体素子あるいは無機半導体素子を用いているが、
本発明は、有機半導体素子，無機半導体素子に限定され
るものではない。すなわち、本発明で用いられる素子と
しては、基本的には、有炎火災から生ずる燃焼ガスのう
ち、電子アクセプター性ガス（例えば二酸化窒素ガス）
に対して特性値が変化する素子であれば良く、従って、
このような性質を有するものであれば、有機半導体素
子，無機半導体素子以外の素子をも用いることができ
る。例えば有機半導体と無機半導体とを混合した素子を
用いることもできる。

【０１０４】また、上述の実施例，構成例では、素子の
特性値として素子の抵抗値を挙げたが、電子アクセプタ
ー性ガス（例えば二酸化窒素ガス）に対して変化するも
のであれば、抵抗値以外のものをも用いることもでき
る。例えば、電子アクセプター性ガス（例えば二酸化窒
素ガス）に対して容量値が変化する素子の場合、この素
子の容量値を素子の特性値として用いることができる。
素子の特性値として、例えば素子の容量値を用いる場
合、特性値監視部２には、容量値変化を検知するための
発振回路などを用いることができる。

【０１０５】また、上述の実施例，構成例では、有炎火
災から生じる電子アクセプター性ガスに反応する素子に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、例
えば、有炎火災から生じる電子ドナー性ガスに反応する
というようなこれまでに述べた素子とは反対の特性をも
つ素子を用いることもできる。

【０１０６】また、図１５乃至図１８の感知装置(検出
装置)において、検出素子Ｘ４としては、特定のガスに
対してその特性値(例えば抵抗値)が急激に減少あるいは
増加する素子が用いられているとして説明したが、図１
５乃至図１８の感知装置(検出装置)は、検出素子が特定
の物理現象を検出したときにその特定値(例えば抵抗値)
が急激に減少あるいは増加するものであれば、上記検出
素子Ｘ４に限らず、一般的な任意の検出素子(例えば光
検出素子や温度検出素子など)にも同様に適用すること
ができて、検出素子のノイズによる影響を著しく低減
し、特定の物理現象のみを信頼性良く検出することがで
きる。

【０１０７】また、図３０乃至図３３の説明において
も、特徴のある電極構造および切換手段をもつ検出素子
として、特定のガスに対してその特定値(例えば抵抗値)
が急激に減少あるいは増加する検出素子Ｘ４が用いられ
ている場合について説明したが、この電極構造および切
換手段は、上記検出素子Ｘ４に限らず、一般的な任意の
半導体素子(例えば光検出素子，回転センサ，位置検出
素子，温度検出素子など)にも同様に適用できる。従っ
て、本発明の上述したような試験方法は、半導体素子の
第１の電極と第２の電極との間の状態変化を監視し、こ
の状態変化に基づいて所定の検出結果を出力するもので
あれば、火災検出装置のみならず、任意の検出装置の試
験に用いることができる。すなわち、任意の半導体素子
を組込んだ任意の検出装置の試験を信頼性良くかつ容易
に行なうことができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、有炎火災時に発生するガス(特に二酸化窒素ガス)に
対して所定の特性値が変化する素子を用いて、有炎火災
の発生を検出するようになっているので、有炎火災が生
じたときに、炎と検出素子との間に障害物があっても、
火災発生信号を確実に出力することができ、有炎火災を
確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いられる検出素子の一例を示
す図である。

【図２】ｐ型として振舞う検出素子のガスに対する応答
特性を説明するための図である。

【図３】本発明に係る感知装置の構成例を示す図であ
る。

【図４】図３の感知装置の第１の具体的な構成例を示す
図である。

【図５】抵抗減少判別器の動作例を示す図である。

【図６】抵抗減少判別器の動作例を示す図である。

【図７】抵抗減少判別器の動作例を示す図である。

【図８】抵抗減少判別器の動作例を示す図である。

【図９】図３の感知装置の第２の具体的な構成例を示す
図である。

【図１０】抵抗増加判別器の構成例を示す図である。

【図１１】抵抗増加判別器の動作例を示す図である。

【図１２】抵抗増加判別器の動作例を示す図である。

【図１３】抵抗増加判別器の動作例を示す図である。

【図１４】抵抗増加判別器の動作例を示す図である。

【図１５】感知装置の他の具体的な構成例を示す図であ
る。

【図１６】図１５の感知装置の動作を説明するための図
である。

【図１７】図１５の感知装置の動作を説明するための図
である。

【図１８】感知装置の他の具体的な構成例を示す図であ
る。

【図１９】抵抗減少判別器の他の構成例を示す図であ
る。

【図２０】抵抗増加判別器の他の構成例を示す図であ
る。

【図２１】図１９，図２０の判別器の動作を説明するた
めの図である。

【図２２】情報出力回路の変形例を示す図である。

【図２３】本発明の感知装置を用いた防災システムの構
成例を示す図である。

【図２４】受信機の警報出力部の一例を示す図である。

【図２５】本発明の感知装置が組み込まれた電子機器の
構成例を示す図である。

【図２６】図２５の電子機器の具体例を示す図である。

【図２７】本発明において用いられる検出素子の他の例
を示す図である。

【図２８】本発明において用いられる検出素子の他の例
を示す図である。

【図２９】検出素子の他の構造例を示す図である。

【図３０】本発明において用いられる検出素子の他の例
を示す図である。

【図３１】図３０の検出素子による感知装置の試験の仕
方を説明するための図である。

【図３２】図３１の切換手段を開，閉したときの素子の
見かけ上の抵抗を説明するための図である。

【図３３】本発明において用いられる検出素子の他の例
を示す図である。

【符号の説明】

１検知部２抵抗値監視部１１抵抗値抽出器１２抵抗減少判別器１３抵抗増加判別器１４情報出力回路５１受信機５２感知装置５３中央処理装置５４伝送制御部５５警報出力部６１電源６２電源制御部６３警報出力部Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３検出素子Ｙ火災発生信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋成政東京都渋谷区幡ケ谷１丁目11番６号ニッタン株式会社内 (72)発明者櫻沢明夫東京都渋谷区幡ケ谷１丁目11番６号ニッタン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有炎火災時に発生するガスに対して所定
の特性値が変化する素子を用いて、有炎火災の発生を検
出するようになっていることを特徴とする感知装置。
【請求項２】有炎火災時に発生する二酸化窒素に対し
て所定の特性値が変化する素子を用いて、有炎火災の発
生を検出するようになっていることを特徴とする感知装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の感知装置
において、前記素子は、金属置換フタロシアニン類，金
属酸化物を添加した金属置換フタロシアニン類，あるい
はイオンドープしたポリマー類などの有機半導体素子、
あるいは、半導体レベルの電気伝導度をもつ金属酸化物
などの無機半導体素子、あるいは、有機半導体と無機半
導体とを混合した素子であることを特徴とする感知装
置。
【請求項４】請求項１または請求項２記載の素子を有
する検知手段と、検知手段の素子の所定の特性値の変化
を監視し、所定の特性値の変化に応じた情報を出力する
特性監視手段とを備えていることを特徴とする感知装
置。
【請求項５】請求項４記載の感知装置において、前記
検知手段は、所定の導電型をもつ１つの素子からなり、
前記特性監視手段は、前記素子の特性値として前記素子
の抵抗値を抽出する抵抗値抽出手段を備えていることを
特徴とする感知装置。
【請求項６】請求項４記載の感知装置において、前記
検知手段は、所定の導電型をもつ第１の素子と、第１の
素子とは反対の導電型をもつ第２の素子とが直列に接続
されて構成されており、前記特性監視手段は、直列に接
続されている前記第１の素子と第２の素子との両方の抵
抗値を反映した抵抗値を所定の特性値として抽出する抵
抗値抽出手段を有していることを特徴とする感知装置。
【請求項７】請求項５記載の感知装置において、前記
抵抗値抽出手段は、前記素子と直列に接続された抽出用
素子の両端間の電位差を素子の特性値として抽出するよ
うになっており、前記抽出用素子は、その両端間の電位
差が時間的に緩やかに変化するときには、これに追従し
て抽出用素子の特性値が変化し、両端間の電位差の緩や
かな変化を相殺するように制御され、また、その両端間
の電位差が急激に変化することには、これに追従しない
ように制御され、その両端間の急激な変化のみが前記素
子の特性値として抽出されて出力されるようになってい
ることを特徴とする感知装置。
【請求項８】請求項５または請求項６記載の感知装置
において、前記特性監視手段は、さらに、前記抵抗値抽
出手段によって抽出した抵抗値が所定時間内に所定量減
少したかを判別する抵抗減少判別手段と、抽出した抵抗
値が所定時間内に所定量増加したかを判別する抵抗増加
判別手段との少なくともいずれか一方の判別手段を有
し、さらに、抵抗減少判別手段および／または抵抗増加
判別手段からの判別結果に基づいて、火災発生信号を出
力する情報出力手段を有していることを特徴とする感知
装置。
【請求項９】請求項８記載の感知装置において、前記
情報出力手段は、従来公知となっている任意の感知器か
らの検出結果と、前記抵抗減少判別手段および／または
前記抵抗増加判別手段からの判別結果とを組み合わせ
て、火災発生信号を出力するようになっていることを特
徴とする感知装置。
【請求項１０】請求項９記載の感知装置において、前
記情報出力手段は、従来公知となっている任意の感知器
から所定の検出結果が出力されたときにのみ、前記抵抗
減少判別手段，前記抵抗増加判別手段からの判別結果に
基づいて火災発生信号を出力するようになっていること
を特徴とする感知装置。
【請求項１１】有炎火災時に発生するガスに対して所
定の特性値が変化する素子を用いて、有炎火災の発生を
検出することを特徴とする火災検出方法。
【請求項１２】有炎火災時に発生する二酸化窒素に対
して所定の特性値が変化する素子を用いて、有炎火災の
発生を検出することを特徴とする火災検出方法。