(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電変換素子を駆動電源として用いた住宅用火災警報器の動作を火災の発生初期段階においても可能として、早期に火災の検出が行えるようにするとともに、火災の発生を周囲に報知する場合において、利用者が突然の報知に対して驚き戸惑い避難行動や消火行動を十分に行えなくなることを防止する。【解決手段】周囲の温度を検出し該検出した温度に応じた信号を出力する温度センサー２と、該温度センサーの出力信号に基づいて火災が発生したことを判定する火災判定処理部３と、該火災の発生を外部に報知する報知部４と、少なくとも前記火災判定処理部に電源を供給する熱電変換素子及び蓄電部とを備えたことを特徴として住宅用火災警報器１を提供した。【選択図】      図１
2008046885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の温度を検出し該検出した温度に応じた信号を出力する温度センサーと、該温度センサーの出力信号に基づいて火災が発生したことを判定する火災判定処理部と、該火災の発生を外部に報知する報知部と、少なくとも前記火災判定処理部に電源を供給する熱電変換素子及び蓄電部とを備えたことを特徴とする住宅用火災警報器。
【請求項２】
周囲の温度を検出し該検出した温度に応じた信号を出力する温度センサーと、該温度センサーの出力信号に基づいて火災が発生したことを判定する火災判定処理部と、該火災の発生を外部に報知する報知部と、少なくとも前記火災判定処理部に電源を供給する熱電変換素子及び電池とを備えたことを特徴とする住宅用火災警報器。
【請求項３】
前記蓄電部は前記熱電変換素子と電気的に接続され、該熱電変換素子の発電した電力を蓄電するよう設けられたことを特徴とする請求項１記載の住宅用火災警報器。
【請求項４】
前記火災判定処理部は、
周囲の温度が、火災が発生したと判定する周囲の温度よりも低く設定された所定の温度に達した場合には、周囲に対して注意を喚起するための注意信号を前記報知部に出力し、該報知部から周囲に向けて周囲の温度が上昇していることの注意情報を報知することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の住宅用火災警報器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、住宅用火災警報器に係り、特に、該住宅用火災警報器の駆動電源として熱電変換素子を利用した住宅用火災警報器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に住宅用火災警報器はその駆動電源として，商用電源や電池を使用している。特に駆動電源として電池を用いる場合、電池はその電圧が時間の経過とともに低下するので、住宅用火災警報器に電圧低下の警報回路を設け、使用中の電池の交換を促すように構成されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、熱、炎、煙により火災が発生したことを感知し、電気信号を出力する火災検出回路と、該火災検出回路から出力された電気信号が所定の基準値以上のときに警報信号を出力する火災判断回路と、該火災判断回路からの警報信号を受けて警報駆動信号を出力する警報器駆動回路と、該警報器駆動回路からの警報駆動信号により駆動される警報器と、火災検出回路、火災判断回路、警報器駆動回路及び警報器を駆動させるための電池電源と、電池電源の電圧を検出し、検出値が所定値以下のときにのみ電池電源の電圧を出力する電圧監視回路及び電圧監視回路が出力する電池電源の電圧に基づき周期的に警報信号を発生させて警報器駆動回路に出力する警報信号発振回路からなる電圧低下警報回路とを備えて構成されている。
【０００４】
駆動電源として電池を用いた住宅用火災警報器において、該住宅用火災警報器に設けられた電圧低下警報回路の駆動により電圧低下の警報が発生した場合には、該住宅用火災警報器に設けられている電池の交換が必要となるが、一般的に前記住宅用火災警報器は天井や壁の上方に取り付けられているため、前記電池を交換する場合、その交換作業は容易ではなかった。特に、高齢者にとっては電池交換に際して、脚立などの踏み台に上って行う作業は転倒するおそれがあり危険が伴うという課題があった。
【０００５】
また、商用電源で駆動する住宅用火災警報器を設置するにあたっては、設置場所に電源線の敷設が必要となり、該電源線の敷設にかかるコストが大きく気軽には住宅用火災警報器を設置しにくいという課題や、特に建物の新築時ではなく後付により住宅用火災警報器を設置する場合には、設置そのものが困難であるという課題があった。
【０００６】
このような背景技術に基づき、出願人は、熱電変換素子を駆動電源とする住宅用火災警報器を開発し、該住宅用火災警報器内に設けられ、火災が発生したことを判定する火災判定処理部に向けて該熱電変換素子による発電電力を供給するよう構成した住宅用火災警報器の開発を行っている。
【特許文献１】特開平９−５４８８５号  図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記熱電変換素子を駆動電源とする住宅用火災警報器においては、例えば住居内で火災が発生した場合、該火災が発生している付近の空気が熱せられ、前記住宅用火災警報器の周囲温度が上昇することにより、該住宅用火災警報器に設けられた熱電変換素子の高温側と低温側に温度差が生じ、該温度差に応じて所定の起電力が発生し、該起電力を前記火災判定処理部に供給することで該住宅用火災警報器を駆動させている。
【０００８】
しかしながら、火災が発生した場合、特に火災発生初期の段階において、周囲の温度がさほど上昇していないような場合においては、前記熱電変換素子における高温側と低温側の温度差が十分に得られず、該熱電変換素子の発電量が前記火災判定処理部の駆動電力よりも不足する場合があり、火災発生初期の段階において火災の検出処理を行わせようとしても該検出処理ができない場合があるという課題があった。
【０００９】
また、住宅用火災警報器の動作において、該住宅用火災警報器が火災の発生を検出した場合に、警報を突発的に報知すると、突然の警報の報知に住居人が驚き、次に何をしてよいか戸惑う場合があるという課題があった。
【００１０】
そこで本件の発明の目的とするところは，熱電変換素子を駆動電源として用いた住宅用火災警報器の動作を火災の発生初期段階においても可能として、早期に火災の検出が行えるようにするとともに、火災の発生を周囲に報知する場合において、利用者が突然の報知に対して驚き戸惑い避難行動や消火行動を十分に行えなくなることを防止することができ、ひいては利用者にとって、安全で、非常に使い勝手がよい住宅用火災警報器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために，本発明の請求項１では，周囲の温度を検出し該検出した温度に応じた信号を出力する温度センサーと、該温度センサーの出力信号に基づいて火災が発生したことを判定する火災判定処理部と、該火災の発生を外部に報知する報知部と、少なくとも前記火災判定処理部に電源を供給する熱電変換素子及び蓄電部とを備えたことを特徴として住宅用火災警報器を提供したものである。
【００１２】
これにより、前記熱電変換素子の高温側と低温側において温度差があまり生じていない場合においては、蓄電部の電力を利用することにより、火災発生の初期段階において住宅用火災警報器の駆動を可能とすることができるものである。
【００１３】
また周囲の温度を検出し該検出した温度に応じた信号を出力する温度センサーと、該温度センサーの出力信号に基づいて火災が発生したことを判定する火災判定処理部と、該火災の発生を外部に報知する報知部と、少なくとも前記火災判定処理部に電源を供給する熱電変換素子及び電池とを備えたことを特徴として構成してもよい。
【００１４】
これにより、前記熱電変換素子の高温側と低温側において温度差があまり生じていない場合においては、電池の電力を利用することにより、火災発生の初期段階において住宅用火災警報器の駆動を可能とすることができるものである。
【００１５】
また、前記蓄電部は前記熱電変換素子と電気的に接続され、該熱電変換素子の発電した電力を蓄電するよう設けられたことを特徴として構成してもよい。
【００１６】
これにより、日常生活や、日中の居室内の温度変化などにより、前記熱電変換素子の高温側と低温側において温度差が生じて該熱電変換素子が発電を行う場合には、該発電量が前記火災判定処理部を駆動するほどの発電量ではない場合であっても、前記蓄電部への蓄電を継続させ、火災の発生に備え、火災が発生した際には、該蓄電部に蓄電された電力もしくは前記熱電変換素子ならびに前記蓄電部の電力を基にして、少なくとも火災判定処理部への電力供給を行うことができるものである。
【００１７】
また、前記火災判定処理部は、周囲の温度が、火災が発生したと判定する周囲の温度よりも低く設定された所定の温度に達した場合には、周囲に対して注意を喚起するための注意信号を前記報知部に出力し、該報知部から周囲に向けて周囲の温度が上昇していることの注意情報を報知することを特徴として構成してもよい。
【００１８】
これにより、火災発生の初期段階において、まずは周囲に対して注意を喚起することにより、利用者は異変に気付くことができ、然るべき行動を取りやすくなるとともに、なおも火災が発生したことを周囲に対して警報すべき状態になった場合には、周囲に警報を報知することができるため、突然の警報発生により、利用者を驚かせることなく、火災の発生を報知でき、ひいては利用者にとって、安全で、非常に使い勝手がよい住宅用火災警報器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱電変換素子を駆動電源として用いた住宅用火災警報器の動作を火災の発生初期段階においても可能として、早期に火災の検出が行えるようにするとともに、火災の発生を周囲に報知する場合において、利用者が突然の報知に対して驚き戸惑い避難行動や消火行動を十分に行えなくなることを防止することができ、ひいては利用者にとって、安全で、非常に使い勝手がよい住宅用火災警報器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下，本発明の実施の形態について，図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
図１はこの発明の第一の実施例を示したブロック図である。
【００２２】
図１において、１は住宅用火災警報器、２は温度センサー、３は火災判定処理部、４は報知部、５は熱電変換素子、６は蓄電部である。
【００２３】
温度センサー２はサーミスタを用いて構成したものである。該温度センサー２は、周囲の温度に応じて抵抗値が変化するため、後述する火災判定処理部にて、該抵抗値を周囲温度に応じた信号として検出することにより周囲温度を求出することができる。前記温度センサー２として、本実施例で用いているサーミスタの他、温度変化に伴い電圧信号が変化する熱電対や、半導体を用いた温度センサーなどを用いて構成してもよい。
【００２４】
火災判定処理部３は、前記温度センサー２からの出力を受けて周囲温度を演算により求出し、所定の温度を閾値として段階的に、後述する報知部に対して報知信号を出力するものである。前記所定の温度は、本実施例においては２つ設定してあり、第一の所定の温度は４５度とし、第二の所定の温度は６５度と設定している。
【００２５】
周囲温度が、第一の所定の温度に達した場合には、前記住宅用火災警報器１が設置されている周囲において通常状態に比べて温度上昇が著しいと判定し、周囲に対して注意を喚起するべく、報知部に対して注意信号を出力する。
【００２６】
周囲温度が、第二の所定の温度に達した場合には、前記住宅用火災警報器１が設置されている周囲において温度上昇が異常であると判定し、周囲に対して火災の発生を報知するべく、報知部に対して警報信号を出力する。なお、前記段階的に出力する報知信号は、適宜所定の温度を定め、２つ以上の所定の温度を設定して段階的に報知信号を出力させるように構成してもよい。
【００２７】
報知部４は、前記火災判定処理部３から報知信号（注意信号もしくは警報信号）を受信した場合に、周囲に向けて注意を喚起したり、火災が発生したことを報知する。本実施例では、該報知部４はブザーを用いて構成している。ブザー音の発し方を、注意信号の場合と、警報信号の場合とで変化させており、注意信号の場合には警報信号の場合よりも、音量を小さく、なおかつ鳴動時間を短く設定し、利用者に対して、まずは、注意を喚起することができるように構成している。
【００２８】
前記報知部４は、このほか、スピーカを用いて構成し、前記火災判定処理部に音声処理回路を設けて音声にて火災が発生したことを周囲に向けて報知するように構成してもよいし、ＬＥＤやＥＬパネルを用いて発光させることにより火災が発生したことを周囲に向けて報知するように構成してもよい。
【００２９】
熱電変換素子５は、該熱電変換素子５の一側面及び他側面に温度差が生ずる場合、ゼーベック効果により発電する素子であり、二種類の導体または半導体を接続した構造としている。該熱電変換素子５で生ずる起電力は、前記火災判定処理部３に供給されるように接続している。
【００３０】
該熱電変換素子５は、その一側面（高温側）が居室内の空気に接するように住宅用火災警報器１の外面に露出しており、他側面側（低温側）は居室内の空気に接しないように、住宅用火災警報器１の器体内側方向に位置するように設けられている。
【００３１】
具体的には、住宅用火災警報器１の外観は、略円柱状をしており、その中央付近には温度センサー２と、熱電変換素子５が設けられている。なお、前記熱電変換素子の配置については、本実施例においては住宅用火災警報器１の器体を天井面に取り付ける状態において、該器体の下面中央部に配設したが、この他、住宅用火災警報器１の器体側面に複数の熱電変換素子を並設し、各々の出力端を接続し、発生する起電力を増加できるように設けてもよい。
【００３２】
このように設けることにより、前記熱電変換素子の一側面と他側面において、該一側面は居室内の空気に接することで該居室内の温度変化に応じて温度変化を敏感にとらえ、該他側面は居室内の空気に接しないことで前記居室内の温度変化には鈍感となることにより、居室内の温度変化ならびに火災発生時における熱電変換素子の両側面（高温側と低温側）において温度差を得やすくなり、前記熱電変換素子に発生する起電力の大きさをより大きくでき、前記火災判定処理部の駆動電源を得やすく設けることができる。
【００３３】
蓄電部６は、自己放電の小さい大容量のコンデンサを用いて構成している。製品の出荷時において予め充電を行っておくことにより、住宅用火災警報器１使用時に火災判定処理部に電源を供給することができるようにしている。
【００３４】
前記熱電変換素子５及び前記蓄電部６は、火災判定処理部３に接続され、該火災判定処理部３に対して電源を供給するよう設けられている。
【００３５】
なお、前記熱電変換素子５及び前記蓄電部６のうち、選択的に前記火災判定処理部３に対して電源を供給することができるように、電圧比較回路などを用いて、前記熱電変換素子５と蓄電部６の出力電圧を比較し、前記火災判定処理部３の駆動電圧よりも高く、なおかつ、該電圧が高い側のものを前記火災判定処理部３に供給するように構成してもよい。このように構成することにより、熱電変換素子５により十分な発電が得られる場合には、該熱電変換素子５の起電力を用いて住宅用火災警報器１を駆動させ、前記熱電変換素子５の発電が十分得られない場合には、前記蓄電部６の電力を用いて前記住宅用火災警報器１を駆動させることができ、蓄電部６の電力を有効に利用することができる。
【００３６】
次に、図２、図３を用いて住宅用火災警報器１の動作について説明を行う。
【００３７】
まず、図３には、熱電変換素子５の高温側と低温側の温度差（デルタＴ）を横軸とし、該温度差（デルタＴ）に対応する起電圧を縦軸としたグラフを示している。ここで、前記火災判定処理部３が起動する電圧をＶ１とし、該電圧Ｖ１に相当する温度差を温度差デルタＴ１としている。
【００３８】
次に、図２には、住宅用火災警報器１の動作フローを示している。住宅用火災警報器１は通常状態においては蓄電部６の電力を利用して周囲の温度監視を行っている（ステップＳ００１）。このときの火災判定処理部３は、低消費電力モードで動作を行っている。
【００３９】
火災判定処理部３は、周囲温度が第一の所定の温度に達しているかどうか比較を行う（ステップＳ００２）。ここで、第一の所定の温度に達していない場合には、再度温度の監視を継続して行い、第一の所定の温度に達している場合には、次のステップに進む。
【００４０】
なお、火災判定処理部３の駆動において、前記熱電変換素子５の起電力が前記気電圧Ｖ１に達している場合には前記火災判定処理部３には、前記熱電変換素子５からの電力が供給される。
【００４１】
次に、前記第一の所定の温度に達している場合には、報知信号（注意信号）を報知部に向けて出力する（ステップＳ００３）。該注意信号を受信した報知部４はブザーを鳴動させ、周囲に対して、通常時に比べて温度が著しく上昇していることの注意を喚起する。
【００４２】
続いて、火災判定処理部３は温度の監視を開始し、周囲温度が第二の所定の温度に達しているかどうか比較を行う（ステップＳ００４）。ここで、第一の所定の温度に達していない場合には、再度温度の監視を継続して行い、第一の所定の温度に達している場合には、次のステップに進む。
【００４３】
次に、前記第二の所定の温度に達している場合には、報知信号（警報信号）を報知部に向けて出力する（ステップＳ００５）。該警報信号を受信した報知部４はブザーを鳴動させ、周囲に対して、周囲温度が異常であり、火災が発生していることを警報する。
【００４４】
なお、前記注意を喚起した場合、ならびに、警報を発生した場合において、利用者が住宅用火災警報器１をリセットした場合には該注意の喚起、ならびに警報の発生を停止し、温度の監視状態に戻る。
【００４５】
次に本発明の第二の実施例について説明を行う。
【００４６】
図４は、本発明の住宅用火災警報器１の第二の実施例を示したブロック構成図である。第一の実施例における蓄電部６の部分を電池７により置き換えて構成したもので、動作等は同様である。前記電池７には、公称容量が大きく、終止電圧が高いリチウム電池を使用している。
【００４７】
次に本発明の第三の実施例について説明を行う。
【００４８】
図５は、本発明の住宅用火災警報器１の第三の実施例を示したブロック構成図である。第一の実施例において熱電変換素子５の出力を火災判定処理部３並びに蓄電部６に向けて出力するように構成したものである。
【００４９】
本実施例においては、熱電変換素子５の出力を蓄電部６に出力するように構成しており、蓄電部６は該熱電変換素子５の出力を受けて蓄電を行う。
【００５０】
先の図３のグラフにおいて、日常生活や日中の居室内の温度変化などにより、前記熱電変換素子５の高温側と低温側において温度差が生じて、該熱電変換素子５が発電を行う場合には、火災判定処理部３が起動する温度差デルタＴ１が得られない場合においても蓄電を継続して行うことにより、ある程度の蓄電が行われる。
【００５１】
火災判定処理部３が起動する温度差デルタＴ１を超える場合においては、該火災判定処理部３の駆動電力を補ってなお余剰電力が得られる場合には、蓄電部６に対して蓄電が行われる。
【００５２】
これにより、蓄電部６への蓄電により、温度監視のための電力や、火災発生時の回路の駆動電力を常に備えておくことができる。なお、充電制御回路を設けて、適宜充電の実施／停止などを制御したり、一定電圧以上の起電力が行われる場合には回路の保護のために充電を停止させるように構成してもよい。
【００５３】
また、本発明の住宅用火災警報器１において、熱電変換素子５の低温側に一端が接続されるとともに他端が該住宅用火災警報器１が取付けられている天井面の建材本体に設けられた例えばヒートシンクやヒートパイプなどの熱移送を行う熱移送手段を備えて構成してもよい。
【００５４】
前記ヒートパイプは金属管で構成され、該金属管内部に中空の筒が内装され、常温付近の温度で液化または気化する熱媒を封入している。小さな温度差でも多量の熱を移送できるため前記熱電変換素子の起電力発生のために都合がよい。
【００５５】
火災発生時における居室内の加熱された空気の温度と、天井面を形成している建材の温度もしくは天井内部の空気温度との間には温度差が生じやすく、該温度差を効率よく前記熱電変換素子に伝送することにより、該熱電変換素子の起電力をより得ることができる。
【００５６】
また、前記熱移送手段に代えて、例えば蓄熱材や保温材などの熱維持手段を用いたり、熱の移送及び維持効果を高めるために、前記熱移送手段及び前記熱維持手段を用いて構成してもよい。
【００５７】
なお、本発明は、開示した実施例に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、改良や設計変更は自由であり、例えば、住宅用火災警報器の器体形状は略円柱形状の他、多角形状として熱電変換素子を多数並設し易く構成してもよいし、報知部にかかる電力を削減するべく、該報知部を前記住宅用火災警報器の器体外に別途設けて、該器体と報知部の間を無線通信にて信号の授受を行うように構成してもよい。
【００５８】
また、火災判定処理部の駆動に際し、別途、一定上の温度になった場合にトリガ信号を出力するトリガ部を設けて、該トリガ部からの信号を受けて火災判定処理部を起動させるように設けることにより、通常時の消費電力をより低消費電力に保つことができるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明における住宅用火災警報器は、その施工に際して新たな配線の敷設や、一旦取り付けた後は電池の取替えが不要であるため、省施工及びメンテナンス性に優れた住宅用火災警報器として使用でき、新築住宅への取付けはもちろんのこと、既築住宅への取付けも容易で、なおかつ、利用者にとって、安全で、非常に使い勝手のよい住宅用火災警報器として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第一の実施例の住宅用火災警報器のブロック図である。
【図２】住宅用火災警報器の動作フローを示したフローチャートである。
【図３】熱電変換素子の温度差と起電圧の関係を示したグラフである。
【図４】第二の実施例の住宅用火災警報器のブロック図である。
【図５】第三の実施例の住宅用火災警報器のブロック図である。
【図６】従来の住宅用火災警報器を示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  住宅用火災警報器
２  温度センサー
３  火災判定処理部
４  報知部
５  熱電変換素子
６  蓄電部
７  電池
【図１】
2008046885.tif 000003
【図２】
2008046885.tif 000004
【図３】
2008046885.tif 000005
【図４】
2008046885.tif 000006
【図５】
2008046885.tif 000007
【図６】
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