JPS642235Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、火災に伴つて発生する熱又は煙の検
出やガス漏れ等を検出する検出器において、検出
領域の環境変化による物理的変化に応じて多段階
に変化する信号を送出する多段階信号送出検出器
に関する。

従来、この種の多段階信号を送出する機能を有
する検出器としては、例えば火災感知器を例にと
ると特開昭54−159199公報に開示されたものがあ
る。

この火災感知器は第１図に示すように、イオン
化式煙検出部１の検出状態により導通抵抗が変化
する電界効果トランジスタ（以下「FET」とい
う）２のドレイン端子電圧を検出電圧としてコン
パレータ３のマイナス入力端子に入力し、コンパ
レータ３のプラス入力端子に対する定常監視状態
での基準電圧を、抵抗R₁とR₂の分圧電圧で設定
し、更に煙濃度の増加に応じて基準電圧を変更す
るため、抵抗R₂と並列に、抵抗Rt₁，Rt₂，……
Rt_oとサイリスタSCR₁，SCR₂，……SCR_oの各々
を直列接続し、サイリスタSCR₁〜SCR_oを順次タ
ーンオンすることで、基準電圧を段階的に下げる
回路を設けている。このようなサイリスタSCR₁
〜SCR_oの順次制御は、コンパレータ３の出力を
ダイオードD₁，D₂，……，D_oを介して接続した
ゲート回路で行なわれ、ゲート回路に設けた抵抗
R₄及びコンデンサC₁，C₂，……，C_oでなる各時
定数回路の時定数をR₄C₁＜R₄C₂＜…＜R₄C_oに定
めておくと、コンパレータ３の出レベル出力でサ
イリスタSCR₁〜SCR_oが順次ターンオンしてコン
パレータ３の基準電圧を段階的に下げる。

すなわち、イオン化式煙検出部１の検出状態に
応じFET２の検出電圧が低下し、抵抗R₁とR₂の
分割電圧で設定されている基準電圧を下回るとコ
ンパレータ３が反転してＨレベル出力を生じ、抵
抗R₃を介してトランジスタ４をオンすることで
図示されていない受信機に信号を送出する。同時
にサイリスタSCR₁〜SCR_oのゲート回路に設けた
コンデンサC₁〜C_oの充電を抵抗R₄を介して開始
し、時定数が最も小さいコンデンサC₁の充電に
よりサイリスタSCR₁が最初にターンオンする。
サイリスタSCR₁がターンオンすると、抵抗R₂に
抵抗Rt₁が並列接続され、そのためコンパレータ
３の基準電圧がFET２の検出電圧以下に下り、
このためコンパレータ３の出力は再びＬレベルに
戻る。更に、煙濃度が増えてFET２の検出電圧
が下り、抵抗R₂とRt₁との並列接続による基準電
圧を下回ると再びコンパレータ３が反転してＨレ
ベル出力を生じ、サイリスタSCR₁はすでにター
ンオンしているので、コンデンサC₂の充電でサ
イリスタSCR₂がターンオンし、同様にして基準
電圧を下げ、煙濃度の増加に応じ順次サイリスタ
SCR₃〜SCR_oをターンオンすることで、検出濃度
に応じた段階的な信号送出を行う。

ところで、上記の火災感知器では煙濃度が増加
しているときには、コンパレータ３のＨレベル出
力に基づいたサイリスタSCR₁〜SCR_oの順次制御
で基準電圧を下げ、煙濃度の増加に応じた段階的
な信号送出を行なうことができるが、途中で煙濃
度が下つても基準電圧はターンオンしているサイ
リスタで定まる基準電圧のままとなつているの
で、濃度低下に応じた段階的な信号送出を行なう
ことができず、そのため、増加及び減少する煙濃
度の変化に追従した段階的な信号送出ができない
という問題点があつた。

本考案は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、検出領域の物理的変化に応じて
段階的な信号送出を行なえるようにするため、基
準レベルの異る複数の比較器を設け、検出信号に
応じた比較器の出力数に対応して段階的に変化す
る信号電圧を送出することにより上記問題点を解
決することを目的とする。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第２図は本考案の一実施例を示した回路ブロツ
ク図である。

まず構成を説明すると、１はイオン化式煙検出
部で内部電極、中間電極及び外部電極から構成さ
れ、中間電極を負荷抵抗R₉と直列接続したFET
２のゲートに接続し、煙濃度に応じてFET２の
導通抵抗を制御することにより、煙濃度の増加に
応じて減少する検出電圧VsをFET２のドレイン
端子より取り出している。

FET２の検出電圧Vsはコンパレータ１０，１
２，１４の各マイナス入力端子に与えられ、この
コンパレータ１０，１２，１４のプラス入力端子
には、R₁₀，R₁₁，R₁₂及びR₁₃の分圧電圧で定ま
る基準電圧Vr₁，Vr₂，Vr₃，Vr₁＞Vr₂＞Vr₃が入
力されている。従つてコンパレータ１０，１２，
１４は、FET２の検出電圧Vsが基準電圧Vr₁〜
Vr₃のそれぞれを下回る毎に反転してＨレベル出
力を生じ、煙濃度の増加に対し三段階に亘つて順
次出力するようになる。

ここで、コンパレータ１０，１２，１４を用い
て三段階の煙濃度検出感度を設定しているのは、
コンパレータ１０がＨレベル出力を生ずる一段階
目の煙濃度検出感度（一種）では火災の予備的警
報を行ない、コンパレータ１２がＨレベル出力を
生ずる二段階目の煙濃度検出感度（二種）では、
火災と判断して火災警報を行ない、更にコンパレ
ータ１４がＨレベル出力を生ずる三段階目の煙濃
度検出感度（三種）では、消火システムや防排煙
扉等の機器を連動して作動させる火災検出機能を
持たせるためである。

又、コンパレータ１０〜１４に対する電源供給
は、消費電力を低減するために発振回路１６の発
振パルスＫにより間歇的な電源供給が行なわれて
おり、従つてコンパレータ１０，１２，１４は発
振パルスＫが加えられる毎に検出電圧Vsの比較
判別動作を行なう。

コンパレータ１０，１２，１４の各出力は、デ
レイフリツプフロツプ回路（以下〓Ｄ−FF〓と
いう）２０，２２，２４のデータ端子Ｄに入力さ
れ、Ｄ−FF２０，２２，２４のクロツク端子CL
のそれぞれには遅延回路１８を介して発振回路１
６よりの発振パルスＫを入力している。このＤ−
FF２０，２２，２４の動作は、発振パルスＫに
同期して行なわれ、データ端子ＤにＨレベル入力
がある時に発振パルスＫが入力するとＤ−FF２
０，２２，２４がセツトされてＱ出力をＨレベル
とし、このセツト数にデータ端子ＤがＬレベルと
なつた状態で発振パルスＫが入力するとＤ−FF
２０，２２，２４はリセツトされてＱ出力をＬレ
ベルにする。又、Ｄ−FF２０，２２，２４のク
ロツク端子CLに供給する発振パルスＫを所定時
間遅延させる遅延回路１８は、発振パルスＫによ
る電源供給でコンパレータ１０，１２，１４がパ
ルス駆動されて検出電圧Vsの比較判別出力を生
ずるまでの時間遅れに対し、発振パルスＫの同期
を取るために設けており、インバータN₁，N₂
と、抵抗R₁₄，R₁₅及びコンデンサC₁₀でなる時定
数回路で構成されている。

Ｄ−FF２０，２２，２４の各出力Ｑは、逆流
防止用のダイオードD₁₀，D₁₂及びD₁₄のそれぞれ
を介して抵抗R₂₀，R₂₂及びR₂₄の一端に接続さ
れ、この抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄の他端は、共通接続
され、更に抵抗R₂₆と直列接続されている。

この抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄，R₂₆でなる回路部が
コンパレータ１０，１２，１４の三段階に亘る煙
濃度検出出力に応じて段階的に変化する電圧を発
生するための電圧発生回路部を構成しており、抵
抗R₂₀，R₂₂，R₂₄が第１の抵抗であり、抵抗R₂₆
が第２の抵抗となる。この電圧発生回路部の発生
電圧は、抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄と抵抗R₂₆との接続
点Ｐより取出されてインピーダンス変換手段とし
て作動するボルテージホロワ２６のプラス入力端
子に入力しており、ボルテージホロワ２６は帰還
抵抗R₂₈を負帰還接続したオペアンプでなり、Ｐ
点の入力電圧をインピーダンス変換してそのまま
信号電圧Vscとして受信機に送出する。又各回路
部に対する電源供給は、定電圧回路２８により一
定電圧＋Vccが供給されている。

ここで抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄，R₂₆でなる電圧発
生回路部の発生電圧としては、まずコンパレータ
１０がＨレベル出力を生ずる一段階目の煙濃度検
出状態においては、Ｄ−FF２０のＱ＝Ｈレベル
出力によりダイオードD₁₀を介して抵抗R₂₀とR₂₆
の直列回路に電源電圧＋Vccが供給され、そのた
めボルテージホロワ２６を介して出力するＰ点の
電圧Vsc₁は、 Vsc₁＝Vcc×R₂₆／R₂₀＋R₂₆ ……(1) で与えられる。

次にコンパレータ１０，１２がＨレベル出力を
生ずる二段階目の煙濃度検出状態においては、Ｄ
−FF２０及び２２のＱ＝Ｈレベル出力によりダ
イオードD₁₀，D₁₂のそれぞれを介して抵抗R₂₀，
R₂₂のそれぞれを介して抵抗R₂₆に電源電圧＋Vcc
が供給され、この時ボルテージホロワ２６より出
力されるＰ点の電圧Vsc₂は、 Vsc₂＝Vcc×R₂₆／R₂₆＋R₂₀R₂₂／R₂₀＋R₂₂ ……(2) となる。更に、コンパレータ１０，１２，１４の
それぞれがＨレベル出力を生ずる三段階目の煙濃
度検出状態では、Ｄ−FF２０，２２，２４のＱ
＝Ｈレベル出力に基づいて抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄の
それぞれを介して電源電圧＋Vccが抵抗R₂₆に供
給され、この時ボルテージホロワ２６を介して送
出される電圧Vsc₃は、 Vsc₃＝Vcc×
R₂₆／R₂₆＋R₂₀R₂₂R₂₄／R₂₀R₂₂＋R₂₂＋R₂₄＋R₂₄R₂₀ ……(3) となる。すなわち、前記第(1)式〜第(3)式から明ら
かなように、Vsc₁＞Vsc₂＞Vsc₃となることから、
煙濃度の増加に対し段階的に増加する信号電圧
Vsc₁，Vsc₂及びVsc₃を順次送出し、一方、信号
電圧Vsc₃を送出した後に煙濃度が低下した時に
は段階的に減少する信号電圧Vsc₃，Vsc₂及び
Vsc₁を送出するように構成している。

更に、信号電圧Vscを段階的に切換えるＤ−
FF２０，２２，２４において、Ｄ−FF２０の
出力は、次段のＤ−FF２０のリセツト端子Ｒに
接続され、又Ｄ−FF２０の出力は最終段のＤ
−FF２４のリセツト端子Ｒに接続されており、
このようなリセツト接続により前段に位置するＤ
−FFがセツトされない限り後段のＤ−FFはデー
タ端子にＨレベル入力があつてもセツトされず。
例えば煙濃度が急激に増加してコンパレータ１
０，１２のそれぞれがＨレベル出力を生じた時に
も、まずＤ−FF２０がセツトされて第１段階の
信号電圧Vsc₁を送出させ、この第１段階の信号
電圧Vsc₁の送出後にＤ−FF２２がセツトされて
第２段階の信号電圧Vsc₂を送出するようになり、
そのため第２段階は第３段階に達するようなノイ
ズによりコンパレータ１０，１２，１４が同時に
作動しても第１段目のＤ−FF２０しか作動せず、
ノイズによる誤動作に対しては第１段階目の火災
の予備的警報しか行なわないように構成してい
る。

次に第３図の信号波形図を参照して第２図の実
施例の動作を説明する。

今、火災によりイオン化式煙検出部１の煙濃度
が第３図に示すように徐々に増加し、その後に減
少したとすると、FET２の検出電圧Vsは煙濃度
の変化に反比例した検出電圧Vsとなる。このよ
うな検出電圧Vsの変化に対し、コンパレータ１
０，１２，１４の基準電圧Vr₁〜Vr₃は段階的に
減少するように設定されており、各基準電圧Vr₁
〜Vr₃を下回る時刻t₁，t₂，t₃のそれぞれでコンパ
レータ１０，１２，１４が反転して順次Ｈレベル
出力を生じ、一方、時刻t₃を過ぎて検濃度が減少
することにより検出電圧Vsが基準電圧Vr₃〜Vr₁
を順次上回る時刻t₄，t₅，t₆のそれぞれにおいて
Ｈレベル出力を生じていたコンパレータ１４，１
２，１０は順次反転してＬレベル出力に戻る。こ
のようなコンパレータ１０，１２，１４の動作は
発振回路１６の発振パルスＫに同期して行なわ
れ、時刻t₁で検出電圧Vsが基準電圧Vr₁を下回つ
た後に最初に出力される発振パルスＫに同期して
コンパレータ１０がＨレベル出力を生じ、遅延回
路１８を介して与えられる発振パルスＫと共にＤ
−FF２０に入力され、そのためＤ−FF２０がセ
ツトされてＱ＝Ｈレベル出力を生ずる。Ｄ−FF
２０のＱ＝Ｈレベル出力によりダイオードD₁₀を
介して抵抗R₂₀と抵抗R₂₆の直列回路に電源電圧
＋Vccが印加され、Ｐ点の電圧は前記第(1)式で与
えられ、ボルテージホロワ２６を介して信号電圧
Vsc₁を送出する。

次に時刻t₂で検出電圧Vsが基準電圧Vr₂を下回
つて最初に発振パルスＫが印加されると、この発
振パルスＫの供給によりコンパレータ１０及び１
２が反転してＨレベル出力を生じ、遅延回路１８
を介して得られる発振パルスＫに同期してＤ−
FF２２がセツトされ、Ｄ−FF２０のＱ＝Ｈレベ
ル出力によりすでに電源電圧＋Vccを供給してい
る抵抗R₂₀に加えて抵抗R₂₂を介しても電源電圧
＋Vccが供給され、そのため前記第(2)式で与えら
れるＰ点の電圧がボルテージホロワ２６を介して
信号電圧Vsc₂として送出される。更に、時刻t₃で
検出電圧Vsが基準電圧Vr₃を下回ると時刻t₃以後
の最初の発振パルスＫに同期してコンパレータ１
０，１２，１４のそれぞれがＨレベル出力を生
じ、コンパレータ１４のＨレベル出力によりＤ−
FF２４もセツトされ、抵抗R₂₀，R₂₂，R₂₄のそれ
ぞれを介して電源電圧＋Vccが供給されることで
ボルテージホロワ２６は前記第(3)式で与えられる
信号電圧Vsc₃を送出するようになる。

このように、煙濃度の増加に対してVsc₁〜
Vsc₃のように段階的に増加する信号電圧の送出
が行なわれ、受信機側においては信号電圧Vsc₁
の受信に基づいて火災の予備的な警報を行ない、
次に受信される信号電圧Vsc₂に基づいて火災警
報を行ない、更に信号電圧Vsc₃の受信に基づい
て消火設備あるいは防火扉等を連動作動させるよ
うになる。

次に時刻t₃を過ぎて煙濃度が減少を始めると、
検出電圧Vsが基準電圧Vr₃〜Vr₁を順次上回る時
刻t₄〜t₆以降における最初の発振パルスＫに同期
して順次Ｄ−FF２４，２２，２０がリセツトさ
れ、煙濃度の低下に応じてVsc₃，Vsc₂，Vsc₁の
順に段階的に減少する信号電圧を送出するように
なる。

このように第２図の実施例においては、検出領
域の火災により発生する煙の濃度変化に見合つた
信号を段階的に送出することができ、又煙濃度を
多段階で判別する複数のコンパレータをパルス駆
動していることから消費電流を少くすることがで
き、煙濃度の増加に応じて動作するコンパレータ
の数が増えることで消費電流は多くなるが、コン
パレータに供給する駆動パルスのパルス幅を短く
することにより消費電流の大幅な増加は防止でき
る。更にコンパレータをパルス駆動していても受
信機側への信号送出はＤ−FFのセツト出力に基
づいて継続的に行なわれることからコンパレータ
を駆動する発振パルスのパルス幅を短くしても受
信機に送出する信号電圧に何らの影響も及ぼさな
い。

第４図は、本考案の他の実施例を示した回路ブ
ロツク図であり、この実施例は、煙検出部として
散乱光式煙検出部を使用し、煙濃度の変化に比例
する検出電圧を得るようにしたことを特徴とす
る。

まず、構成を説明すると、火災感知器の検煙領
域に向けて配置された発光ダイオード３０及び受
光ダイオード３２を有し、発光ダイオード３０は
抵抗R₃₀を介して発振回路１６に接続して発振パ
ルスＫによりパルス駆動するようにしており、検
煙領域に煙が流入すると発光ダイオード３０より
のパルス光による散乱光が受光ダイオード３２に
入射するようになる。受光ダイオード３２の発光
信号はオペアンプ３４で増幅され、コンデンサ
C₃₀及び抵抗R₃₂でなる微分回路で微分され、抵抗
R₃₁を介してコンパレータ１０，１２，１４のプ
ラス入力端子に検出電圧Vsとして入力されてい
る。ここで検出電圧Vsは煙濃度の増加に比例す
る電圧であることから、検出電圧Vsが基準電圧
を上回つたときに各コンパレータ１０，１２，１
４がＨレベル出力を生ずるように、プラス入力端
子のそれぞれに検出電圧Vsを入力し、マイナス
入力端子に抵抗R₁₀〜R₁₃の分圧電圧で定まる基
準電圧Vr₁〜Vr₃，Vr₁＜Vr₂＜Vr₃を入力してい
る。

すなわち、最も小さい基準電圧Vr₁を入力した
コンパレータ１０が一段階目の煙濃度検出を行な
い、次に大きい基準電圧Vr₂を設定したコンパレ
ータ１２が２段階目の煙濃度検出を行ない、最も
大きい基準電圧Vr₃を設定したコンパレータ１４
が三段階目の煙濃度検出を行なうようになる。コ
ンパレータ１０，１２，１４の出力側に設けられ
たＤ−FF２０，２２，２４及び抵抗R₂₀，R₂₂，
R₂₆でなる電圧発生回路部は、第２図の実施例と
同様でありＰ点の発生電圧をインピーダンス変換
して受信機に送出する手段としては、トランジス
タ４０を用いている。従つて、Ｐ点における発生
電圧は前記第(1)〜(3)式による発生電圧Vsc₁〜
Vsc₃であるが、トランジスタ４０より送出され
る電圧としてはトランジスタ４０のベースエミツ
タ間電圧V_BEをＰ点の発生電圧Vscから差し引い
た電圧となる。

次に第４図の実施例の動作を説明するに、発光
ダイオード３０は発振回路１６の発振パルスＫに
より間欠的に発光しており、煙の流入がないとき
には受光ダイオード３２に光の入射はなく検出電
圧Vsはゼロボルトとなり、コンパレータ１０〜
１４の出力もＬレベルでトランジスタ４０はオフ
している。この状態で火災による煙が流入する
と、受光ダイオード３２で受光される散乱光が増
加し煙濃度の増加に応じて検出電圧Vsも増加す
る。

従つて検出電圧Vsがコンパレータ１０，１２，
１４の基準電圧Vr₁〜Vr₃を順次上回ると発振パ
ルスＫに同期したタイミングでコンパレータ１
０，１２，１４が順次Ｈレベル出力を生じ、Ｄ−
FF２０，２２，２４が順次セツトされることで
トランジスタ４０は段階的に増加する信号電圧を
受信機に送出し、一方、煙濃度が減少したときに
は煙濃度の減少に応じてコンパレータ１４，１
２，１０が順次Ｌレベル出力に戻るので、Ｄ−
FF２４，２２，２０の順に順次リセツトされ、
トランジスタ４０は段階的に減少する信号電圧を
送出するようになる。

勿論、タバコの煙等の流入により一時的に検出
電圧Vsが増加した場合には、検出電圧Vsが二段
階目あるいは三段階目の煙濃度検出を行なう基準
電圧Vr₂，Vr₃を上回つてコンパレータ１０，１
２もしくはコンパレータ１０，１２，１４が同時
にＨレベル出力を生じても、第一段階目の煙検出
に応じてセツトされるＤ−FF２０がセツトされ
ない限り二段階目及び三段階目のＤ−FF２２，
２４のリセツト解除が行なわれないのでＤ−FF
２０のセツト出力のみによる信号電圧を送出し、
非火災報に対しては予備的な警報のみを行なうよ
うになる。

この第４図の実施例においても煙濃度の変化に
見合つた信号電圧を段階的に送出することがで
き、又発光ダイオード及びコンパレータをパルス
駆動していることから消費電流が大幅に低減さ
れ、発光ダイオード及びコンパレータの駆動パル
ス幅を短くしてもＤ−FF２０，２２，２４のセ
ツト出力により信号送出を行なつているので、送
出する信号電圧に何らの影響も及ぼさない。

尚、上記の実施例においては、煙濃度の検出段
階を三段階として信号送出を行なうようにしてい
るが、信号送出の段階は、三段階に限定されず、
必要に応じて三段階以上の任意の段階数に設定す
ることができる。又上記の実施例は、火災感知器
を例に取るものであつたが、イオン化式煙検出部
もしくは光電式煙検出部をガス濃度に応じた検出
電圧を生ずるガス漏れ検出部におき換えることに
より、ガス濃度に応じて段階的に変化する信号送
出を行なうことができる。

以上説明してきたように、本考案によれば、基
準レベルの異なる複数の比較器を設けて火災もし
くはガス漏れ検出信号を比較判別し、検出信号の
変化に応じた比較器の出力数に対応したフリツプ
フロツク回路のセツト、リセツト動作により信号
電圧を発生する抵抗回路の抵抗値を切換えて検出
信号の変化に応じて段階的に変化する信号電圧を
送出するようにしたため、検出領域における環境
の物理的変化に見合つた信号を受信機側に送出す
ることができるので受信機側で検出領域で生じた
火災もしくはガス漏れがどのような状態又はどの
程度であるかが容易に判別できる。例えば火災に
ついては段階的な信号送出において予備的警報、
火災警報更に消火設備との連動制御を行なわせる
ことができ、検出領域における異常事態の発生に
対し、適確な措置を効ずることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の火災感知器の回路図、第２図は
本考案の一実施例を示した回路図、第３図は第２
図の実施例における各部の信号波形を示した波形
図、第４図は本考案の他の実施例を示した回路図
である。 R₁〜R₃₂……抵抗、D₁₀〜D₁₄……ダイオード、
１……イオン化式煙検出部、２……FET、１０，
１２，１４……コンパレータ、１６……発振回
路、１８……遅延回路、２０，２２，２４……Ｄ
−FF、２６……ボルテージホロワ、２８……定
電圧回路、３０……発光ダイオード、３２……受
光ダイオード、３４……オペアンプ、４０……ト
ランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 検出領域の環境の物理的変化を検出し、該物理
   的変化に応じた検出信号を出力する検出回路と、 該検出回路の検出信号を入力する判別基準レベ
   ルの異なつた複数の比較器を有する比較回路と、 該比較回路の各比較器出力毎に一端を接続し他
   端を共通接続した第１の抵抗と、該第１の抵抗に
   直列接続した第２の抵抗でなる電圧発生回路と、 該電圧発生回路における第１の抵抗と第２の抵
   抗との接続点を入力して検出信号に応じ多段階的
   に変化する信号を出力するインピーダンス変換手
   段と により構成したことを特徴とする多段階信号送出
   検出器。