JPH0894454A - 熱感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱感知器に関し、定温出力の精度を向上させ
ることを目的とする。 【構成】 熱応答性が遅い第１の温度検出素子２３と熱
応答性が速い第２の温度検出素子２４と抵抗２５を直列
に接続した直列回路２６と、第１の基準電圧発生手段２
７で発生した第１の基準電圧（ＶＣ）と、前記第１の温
度検出素子２３と前記第２の温度検出素子２４の接続点
（Ａ１）の電圧（ＶＡ１）が入力する第１の比較器３０
と、前記第１の温度検出素子２３と前記第２の温度検出
素子２４の接続点（Ａ２）を電圧に比例した第２の基準
電圧（ＶＢ１）と、前記第２の温度検出素子２４と前記
抵抗２５の接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）が入力する第２
の比較器３５を備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、差動出力と定温出力を
行う熱感知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱感知器としては、例え
ば図４に示すようなものが知られている。この熱感知器
は温度変化に追従して抵抗値が変化する、熱応答性の遅
いサーミスタ素子と熱応答性の速いサーミスタ素子を使
用することにより、監視区域内の温度が予め設定された
危険温度に達したとき発報する定温機能と、予め決めら
れた温度上昇率を超えて監視区域内の温度が急上昇した
場合を検出して発報する差動機能の両機能を備えてい
る。

【０００３】図４において、１はプラスの接続端子、２
はマイナスの接続端子であり、これらの接続端子１，２
は中央監視室などに設置された受信機（図示せず）から
延設された伝送線路に接続され、伝送線路を介して受信
機から電源が供給されるとともに火災発報を返送するよ
うにしている。接続端子１，２間には図示しない定電圧
回路によって一定の電圧にされた電源電圧が供給されて
いる。

【０００４】３，４はともに温度上昇によって抵抗値が
減少する負の温度特性を有するサーミスタ素子であり、
一方のサーミスタ素子３は熱時定数が大きいので熱応答
性が遅く、他方のサーミスタ素子４は熱時定数が小さい
ので熱応答性が速い。熱応答性の遅いサーミスタ素子３
と熱応答性の速いサーミスタ素子４と抵抗５は直列に接
続され、直列回路６を構成している。

【０００５】また、抵抗７と抵抗８と抵抗９は直列に接
続され、基準電圧発生回路１０を構成している。抵抗７
と抵抗８の接続点（Ｃ）においては、第１の基準電圧
（ＶＣ）を発生させ、抵抗８と抵抗９の接続点（Ｂ）に
おいては、第２の基準電圧（ＶＢ）を発生させる。

【０００６】基準電圧発生回路１０で発生させた第１の
基準電圧（ＶＣ）は第１の比較器１１のプラス入力端子
に入力し、熱応答性の遅いサーミスタ素子３と熱応答性
の速いサーミスタ素子４の間の接続点（Ａ１）の電圧
（ＶＡ１）は第１の比較器１１のマイナス入力端子に入
力する。温度が急速に上昇すると、図５のＤに示すよう
に、接続点（Ａ１）の電圧（ＶＡ１）は急速に低下す
る。電圧（ＶＡ１）が第１の基準電圧（ＶＣ）より低く
なると、第１の比較器１１の出力は“Ｈ”レベルとな
り、予め決められた温度上昇率を超えて監視区域内の温
度が急上昇したことを検出して発報が行われる。

【０００７】緩慢に温度が上昇する場合には、図６のＥ
に示すように、接続点（Ａ１）の電圧（ＶＡ１）はゆる
やかに低下する。１２は第２の比較器であり、第２の比
較器１２のマイナス入力端子には基準電圧発生回路１０
で発生させた第２の基準電圧（ＶＢ）が入力し、プラス
入力端子には熱応答性の速いサーミスタ素子４と抵抗５
の接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）が入力する。

【０００８】温度が急速に上昇すると、図５のＦに示す
ように、接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）は急速に上昇す
る。温度が緩慢に上昇する場合には、図６のＧに示すよ
うに、接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）は、ゆるやかに上昇
する。図５は温度上昇率が高い場合の差動出力と定温出
力を示す図である。図５において、前述したように、Ｄ
はサーミスタ素子３とサーミスタ素子４の接続点（Ａ
１）の電圧（ＶＡ１）を示し、温度が急速に上昇すると
きは、電圧（ＶＡ１）は急速に低下する。電圧（ＶＡ
１）が抵抗７と抵抗８の接続点（Ｃ）の第１の基準電圧
（ＶＣ）より低下すると、第１の比較器１１の出力は
“Ｈ”レベルとなり、差動出力が得られる。この場合に
は、予め決められた温度上昇率をこえて監視区域内の温
度が急上昇した場合を検出し、差動出力により発報が行
われる。

【０００９】前述したＦはサーミスタ素子４と抵抗５の
接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）を示し、電圧（ＶＡ）は温
度の急速な上昇により、急速に上昇していることを示し
ているが、第２の基準電圧（ＶＢ）を超えるタイミング
は差動出力より遅いことを示している。図６は温度上昇
率が低い場合の差動出力と定温出力を示す図である。

【００１０】図６において、前述したＧは接続点（Ａ）
の電圧（ＶＡ）を示し、電圧（ＶＡ）は温度が緩慢に上
昇する場合にはゆっくり上昇する。電圧（ＶＡ）が第２
の基準電圧（ＶＢ）を超えると、第２の比較器１２は出
力が“Ｈ”レベルとなり、定温出力が得られる。監視区
域内の温度が予め設定された危険温度、例えば６０度に
達したことを検出し、定温出力により発報が行われる。

【００１１】前述したＥは接続点（Ａ１）の電圧（ＶＡ
１）を示し、電圧（ＶＡ１）は温度が緩慢に上昇するた
め、ゆっくり低下する。図６は電圧（ＶＡ１）が第１の
基準電圧（ＶＣ）より低下して差動出力が行われるタイ
ミングは定温出力より遅れることを示している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱感知器にあっては、図７に示すように、サ
ーミスタ素子２個分の個体のバラツキによって接続点
（Ａ）の電圧（ＶＡ）が点線で示すように、変化するた
め、第２の基準電圧（ＶＢ）と交差する定温点がずれ、
矢印Ｈに示すような定温点の誤差が生じる。

【００１３】また、温度上昇率の違いによって（ＶＡ
Ａ）に示すように電圧（ＶＡ）が変化するため、矢印
（Ｉ）で示すような定温点に対する誤差が生じる。本発
明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、定温動作における誤差を小さくし、定温出力の
精度を向上させることができる熱感知器を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、熱応答性が遅い第１の温度検出素子と熱
応答性が速い第２の温度検出素子と抵抗を直列に接続し
た直列回路と、第１の基準電圧発生手段で発生した第１
の基準電圧と、前記第１の温度検出素子と前記第２の温
度検出素子の接続点の電圧が入力する第１の比較器と、
前記第１の温度検出素子と前記第２の温度検出素子の接
続点の電圧に比例した第２の基準電圧と、前記第２の温
度検出素子と前記抵抗の接続点の電圧が入力する第２の
比較器を備えている。

【００１５】また、本発明は、前記第１の温度検出素子
と前記第２の温度検出素子の接続点に接続されたバッフ
ァアンプと該バッファアンプに直列に接続された一対の
抵抗よりなる第２の基準電圧発生手段によって前記第２
の基準電圧を発生させる。また、本発明で用いる前記一
対の抵抗の抵抗値が十分大きいときは、前記バッファア
ンプを不要とした。

【００１６】また、本発明は、前記第２の基準電圧をＡ
／Ｄ変換器の基準電圧Ｖref として入力するとともに、
前記第２の温度検出素子と前記抵抗の接続点の電圧を前
記Ａ／Ｄ変換器に入力するようにした。

【００１７】

【作用】このような構成を備えた本発明の熱感知器によ
れば、第１の温度検出素子と第２の温度検出素子の接続
点の電圧に比例する第２の基準電圧をつくり、この第２
の基準電圧と、第２の温度検出素子と抵抗の接続点の電
圧を比較して、定温出力を得るようにしたため、温度検
出素子の個体のバラツキによる誤差は２個分から１個分
に減少し、また、温度上昇率の違いによる誤差もなくな
り、定温出力の精度を向上させることができる。

【００１８】また、第２の基準電圧をＡ／Ｄ変換器の基
準電圧として入力し、第２の温度検出素子と抵抗の接続
点の電圧をＡ／Ｄ変換器に入力するようにしたため、定
温出力されるディジタル値の精度を向上させることがで
きる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は本発明の一実施例を示す図であ
る。図１は本発明の一実施例を示す回路図である。図１
において、２１はプラスの接続端子、２２はマイナスの
接続端子であり、これらのプラスの接続端子２１とマイ
ナスの接続端子２２は、中央監視室などに設置された受
信機（図示せず）から延設された伝送線路に接続され、
また、接続端子２１，２２内に図示しない定電圧回路に
よってつくり出された一定の電圧が電源電圧として供給
されている。

【００２０】２３は温度上昇によって抵抗値が減少する
負の温度特性を有する第１のサーミスタ素子（第１の温
度検出素子）であり、第１のサーミスタ素子２３は熱時
定数が大きいので熱応答性が遅い特性を有する。２４は
同じく温度上昇によって抵抗値が減少する負の温度特性
を有する第２のサーミスタ素子（第２の温度検出素子）
であり、第２のサーミスタ素子２４は熱時定数が小さい
ので熱応答性が速い特性を有する。

【００２１】第１のサーミスタ素子２３と第２のサーミ
スタ素子２４と抵抗２５は直列に接続され、直列回路２
６を構成している。２７は第１の基準電圧発生手段とし
ての第１の基準電圧発生回路であり、直列に接続された
抵抗２８と抵抗２９より構成される。第１の基準電圧発
生回路２７は、抵抗２８と抵抗２９の接続点（Ｃ）にお
いて第１の基準電圧（ＶＣ）を発生させる。

【００２２】３０は第１の比較器であり、第１の比較器
３０のプラス入力端子には第１の基準電圧（ＶＣ）が入
力し、マイナス入力端子には第１のサーミスタ素子２３
と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ１）の電圧
（ＶＡ１）が入力する。接続点（Ａ１）の電圧（ＶＡ
１）は、温度上昇率が高いときは、図５のＤに示すよう
に、急速に低下し、温度上昇率が低いときは、図６のＥ
に示すように、ゆるやかに低下する。

【００２３】温度上昇率が高いときは、電圧（ＶＡ１）
は急速に低下し、第１の基準電圧（ＶＣ）より低くなる
と、第１の比較器３０の出力は“Ｈ”レベルとなり、差
動出力が得られる。すなわち、予め決められた温度上昇
率を超えて監視区域内の温度が急上昇したことを検出
し、発報が行われる。これが差動機能である。

【００２４】３１は第２の基準電圧発生手段としての第
２の基準電圧発生回路であり、バッファアンプ３２と抵
抗３３と抵抗３４を直列に接続した直列回路により構成
される。バッファアンプ３２の入力側は、第１のサーミ
スタ素子２３と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ
２）に接続され、出力側には抵抗３３と抵抗３４が直列
に接続されている。接続点（Ａ２）の電圧はバッファア
ンプ３２に入力し、バッファアンプ３２によって同電位
の電圧に変換された後に、その電圧は抵抗３３と抵抗３
４により分圧される。この分圧された電圧が第２の基準
電圧となる。すなわち、抵抗３３と抵抗３４の接続点
（Ｂ１）の電圧が第２の基準電圧（ＶＢ１）となる。第
２の基準電圧発生回路３１は、第１のサーミスタ素子２
３と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の電圧
に比例した第２の基準電圧（ＶＢ１）をつくり出す。

【００２５】３５は第２の比較器であり、第２の比較器
３５のマイナス入力端子には第１のサーミスタ素子２３
と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の電圧に
比例した第２の基準電圧（ＶＢ１）が入力し、プラス入
力端子には第２のサーミスタ素子２４と抵抗２５の接続
点（Ａ）の電圧（ＶＡ）が入力する。第２の基準電圧
（ＶＢ１）は、図２のＪに示され、第１のサーミスタ素
子２３と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の
電圧が低下すると、その電圧低下に比例して、図２のＫ
に示すように、低下する。

【００２６】また、第２のサーミスタ素子２４と抵抗２
５の接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）は、図２のＬに示すよ
うに、温度の上昇に応じて上昇し、また、温度上昇の違
いにより、Ｍに示すように、上昇率は低下する。次に、
動作を説明する。温度が急速に上昇する温度上昇率が高
いときは、第１のサーミスタ素子２３と第２のサーミス
タ素子２４の接続点（Ａ１）の電圧（ＶＡ１）は、図５
のＤに示すように、急速に低下する。電圧（ＶＡ１）が
第１の基準電圧（ＶＣ）より低下すると、第１の比較器
３０の出力は“Ｈ”レベルとなり、差動出力が得られ
る。

【００２７】この場合には、予め決められた温度上昇率
を超えて監視区域内の温度が急上昇したことを検出し、
差動出力により、発報が行われる。次に、第２のサーミ
スタ素子２３と抵抗２４の接続点（Ａ）の電圧（ＶＡ）
は、図２のＬに示され、第１のサーミスタ素子２３と第
２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の電圧に比例
した第２の基準電圧（ＶＢ１）は、図２のＪに示され、
電圧（ＶＡ）が第２の基準電圧（ＶＢ１）を超えると、
第２の比較器２５の出力は“Ｈ”レベルとなり、６０度
の定温出力が得られる。

【００２８】この場合、第２の基準電圧（ＶＢ１）とし
て、第１のサーミスタ素子２３と第２のサーミスタ素子
２４の接続点（Ａ２）の電圧に比例する電圧を第２の基
準電圧（ＶＢ）として用いているので、熱応答性が遅い
第１のサーミスタ素子２３の個体のバラツキによるずれ
がなくなり、熱応答性の速い第２のサーミスタ素子２４
の個体のバラツキによるずれのみとなる。したがって、
サーミスタ素子１個分の個体のバラツキによるずれ（誤
差）は、矢印Ｎに示すように小さくなる。

【００２９】一方、温度上昇率の違いにより、電圧（Ｖ
Ａ）が図２のＭに示すように変化した場合には、第２の
基準電圧（ＶＢ１）も第１のサーミスタ素子２３と第２
のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の電圧に比例し
て、図２のＫに示すように変化する。したがって、Ｍと
Ｋの交点Ｏにおいて、６０度の定温出力が得られる。こ
のように、温度上昇率が違う場合でも６０度で定温出力
が得られ、発報温度は変化しない。その結果、定温出力
の精度を向上させることができる。

【００３０】次に、図３は本発明の他の実施例を示す図
である。本実施例においては、アナログ信号の定温出力
をデジタル信号に変換している。図３において、第２の
サーミスタ素子２４と抵抗２６の接続点（Ａ）の電圧
（ＶＡ）をＣＰＵ３６内に設けたＡ／Ｄ変換器３７に入
力し、第１のサーミスタ素子２３と第２のサーミスタ素
子２４の接続点（Ａ２）の電圧に比例する接続点（Ｂ
１）の第２の基準電圧（ＶＢ１）をＡ／Ｄ変換器３７の
基準電圧（Ｖref ）としている。

【００３１】従来においては、基準電圧（Ｖref ）は一
定、例えば５Ｖであり、この５Ｖに対して、２５６ビッ
トを割り当ててＡ／Ｄ変換出力を得ていた。本実施例に
おいては、基準電圧（Ｖref ）は、第１のサーミスタ素
子２３と第２のサーミスタ素子２４の接続点（Ａ２）の
電圧に比例して変化する。例えば、基準電圧（Ｖref ）
が３Ｖに変化すると、この３Ｖに対して２５６ビットを
割り当ててＡ／Ｄ変換を行う。

【００３２】したがって、デジタル変換された定温出力
は、誤差が小さく、精度が良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、熱応答性が遅い第１の温度検出素子と熱応答性が速
い第２の温度検出素子の接続点に比例した第２の基準電
圧をつくり、この第２の基準電圧と第２の温度検出素子
と抵抗の接続点の電圧を比較して定温出力を得るように
したため、定温出力の精度を向上させることができる。

【００３４】また、第２の基準電圧をＡ／Ｄ変換器の基
準電圧として入力し、第２の温度検出素子と抵抗の接続
点の電圧をＡ／Ｄ変換器に入力した場合には、定温出力
として精度が良いデジタル値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図

【図２】定温出力の説明図

【図３】本発明の他の実施例を示す回路図

【図４】従来例を示す回路図

【図５】温度上昇率が高いときの動作説明図

【図６】温度上昇率が低いときの動作説明図

【図７】問題点を説明する説明図

【符号の説明】

２１，２２：接続端子 ２３：第１のサーミスタ素子（第１の温度検出素子） ２４：第２のサーミスタ素子（第２の温度検出素子） ２５，２８，２９，３３，３４：抵抗 ２６：直列回路 ２７：第１の基準電圧発生回路（第１の基準電圧発生手
段） ３０：第１の比較器 ３１：第２の基準電圧発生回路（第２の基準電圧発生手
段） ３２：バッファアンプ ３５：第２の比較器 ３６：ＣＰＵ ３７：Ａ／Ｄ変換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱応答性が遅い第１の温度検出素子と熱応
   答性が速い第２の温度検出素子と抵抗を直列に接続した
   直列回路と、 第１の基準電圧発生手段で発生した第１の基準電圧と、
   前記第１の温度検出素子と前記第２の温度検出素子の接
   続点の電圧が入力する第１の比較器と、 前記第１の温度検出素子と前記第２の温度検出素子の接
   続点の電圧に比例した第２の基準電圧と、前記第２の温
   度検出素子と前記抵抗の接続点の電圧が入力する第２の
   比較器を備えたことを特徴とする熱感知器。
2. 【請求項２】前記第１の温度検出素子と前記第２の温度
   検出素子の接続点に接続されたバッファアンプと該バッ
   ファアンプに直列に接続された一対の抵抗よりなる第２
   の基準電圧発生手段によって前記第２の基準電圧を発生
   させることを特徴とする請求項１記載の熱感知器。
3. 【請求項３】前記一対の抵抗の抵抗値が十分大きいとき
   は、前記バッファアンプを不要としたことを特徴とする
   請求項２記載の熱感知器。
4. 【請求項４】前記第２の基準電圧をＡ／Ｄ変換器の基準
   電圧Ｖref として入力するとともに、前記第２の温度検
   出素子と前記抵抗の接続点の電圧を前記Ａ／Ｄ変換器に
   入力したことを特徴とする請求項１〜４記載の熱感知
   器。