(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火災を感知し、その感知に基づく感知信号を出力するセンサと、
該センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第１の増幅部と、
切替スイッチを有し、前記第１の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、前記切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、前記所定の増幅度よりも低い増幅度で前記増幅信号を増幅する第２の増幅部と、
該第２の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、前記切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、
前記第１の増幅部は、前記センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第１のフィルタと、該第１のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第１のアンプと、該第１のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第２のフィルタとで構成され、
前記第２の増幅部は、リアクタンス成分を含んでいないことを特徴とする火災感知器。
【請求項２】
前記切替スイッチを切り替えたときの過渡応答時間が前記火災判別部のサンプリング間隔よりも短いことを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、炎の赤外線を感知して火災を判別する火災感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の感知器として、煙濃度が低くなるとセンサ（散乱光式煙感知器）の感度を上げ、煙濃度が高くなるとその感度を下げるようにしたものがある。例えば、各感度で設定された範囲において煙濃度が変化し、その感度では後段側のＡ／Ｄ変換器などのダイナミックレンジを超える場合、これを閾値で判別し、次の感度設定データに切り替えることで、ダイナミックレンジを再び利用するようにしている。また、この感知器の他の例として、増幅器の帰還抵抗を変えて増幅率を変化させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
増幅器の帰還抵抗を変えて増幅率を変化させる回路として例えば図２に示すものがある。この図は赤外線を感知するセンサ１１を備えた火災感知器の回路図で、そのセンサ１１が炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を出力すると、感知信号に含まれる１Ｈｚ〜１０Ｈｚの赤外線の信号がＨＰＦ１２、ＬＰＦ１４及びＨＰＦ１５によって選択されると共に、前段のアンプ１３により増幅され、次段のアンプ１６に出力される。アンプ１６に入力された増幅信号は、帰還抵抗Ｒ１側に接続された切替スイッチＳ１とＨＰＦ１７の抵抗Ｒ９側に接続された切替スイッチＳ２とのオン／オフの組合せに応じた増幅度で増幅され、後段のアンプ１９によりさらに増幅されて出力される。このアンプ１９から出力される増幅信号は、ＨＰＦ１７、ＨＰＦ１８及びＬＰＦ２０の各フィルタによって、増幅された赤外線の信号が選択されたものである。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−１０７１８号公報（第３頁−第４頁、第１図−第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、Ａ／Ｄ変換器などのダイナミックレンジを効率よく利用するようにした場合、感度を切り替えた後、信号が飽和していないか、また信号が小さ過ぎないかの状態を確認しなければならず、問題があれば感度を元に戻すなどの複雑な判断が必要となっていた。また、切替スイッチＳ１、Ｓ２の切り替えによるアンプ１６の過渡応答が安定してから、その増幅信号を読み込まなければならず、その間、火災判断ができなかった。
【０００６】
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、感度を切り替えた後の状態を確認することなく、また、センサからの増幅信号の増幅度切替前後で増幅信号を連続的に処理し、正確に火災判別ができる火災感知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る火災感知器は、火災を感知し、その感知に基づく感知信号を出力するセンサと、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第１の増幅部と、切替スイッチを有し、第１の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、所定の増幅度よりも低い増幅度で増幅信号を増幅する第２の増幅部と、第２の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、第１の増幅部は、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第１のフィルタと、この第１のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第１のアンプと、第１のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第２のフィルタとで構成され、第２の増幅部は、リアクタンス成分を含んでいない。
また、本発明に係る火災感知器は、切替スイッチを切り替えたときの過渡応答時間が火災判別部のサンプリング間隔よりも短くなっている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択して増幅する第１の増幅部と、切替スイッチを有し、第１の増幅部からの増幅信号を所定の増幅度で増幅し、切替スイッチの接続状態が切り替えられたとき、所定の増幅度よりも低い増幅度で増幅信号を増幅する第２の増幅部と、第２の増幅部からの増幅信号に基づいて火災の有無を判別し、その増幅信号が所定のレベル幅内に入っていないときは、切替スイッチの接続状態を切り替える火災判別部とを有する火災感知器において、第１の増幅部を、センサの感知信号から所定の周波数成分の信号を選択する複数の第１のフィルタと、この第１のフィルタによって選択された所定の周波数成分の信号を増幅する第１のアンプと、第１のアンプにより増幅された所定の周波数成分の増幅信号を通過させる複数の第２のフィルタとで構成し、第２の増幅部をリアクタンス成分を含んでいない構成としたので、増幅度の切替前後において増幅信号を連続的に処理でき、火災か否かの判断ができない期間をなくすことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の実施の形態に係る火災感知器の構成を示す回路図である。
図１に示す火災感知器は、赤外線を感知するセンサ１、回路全体のバイアス電圧を供給する電源２、センサ１の感知信号から所定の周波数成分（赤外線の周波数）を選択して増幅する第１の増幅部３、増幅度を切り替える切替スイッチＳ１を有する第２の増幅部４、及び第２の増幅部４の出力から火災の有無を判別する制御回路部５を備えている。センサ１は、例えば炭酸ガス共鳴帯のセンサからなり、予め設定された警戒区域内で出火すると、その炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を出力する。センサ１によって感知される赤外線は、炎のちらつきによって主に周波数が１Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲内で変化する。
【００１０】
第１の増幅部３は、センサ１の出力端に設けられたハイパスフィルタ（Ｃ４，Ｒ６）３１（以下、「ＨＰＦ３１」とする）、非反転端子（＋）がＨＰＦ３１の出力端と接続された第１のアンプ３２、第１のアンプ３２の出力端（ＯＵＴ）と反転端子（−）との間に設けられたローパスフィルタ（Ｃ１，Ｒ３）３３（以下、「ＬＰＦ３３」とする）、第１のアンプ３２の反転端子と電源２の出力端との間に設けられたＨＰＦ（Ｒ７，Ｃ５）３４、第１のアンプ３２の出力端とアース側との間に設けられたＬＰＦ（Ｒ８，Ｃ６）３５、このＬＰＦ３５の出力端とアース側との間に設けられたＨＰＦ（Ｃ３，Ｒ１０）３６、ＨＰＦ３６の出力端に設けられたＨＰＦ（Ｃ２，Ｒ９）３７を備えている。
【００１１】
ＨＰＦ３１、ＬＰＦ３３及びＨＰＦ３４によって第１のバンドパスフィルタが構成され、各フィルタ及び第１のアンプ３２によってセンサ１の感知信号に含まれる１Ｈｚ〜１０Ｈｚの赤外線の信号が選択されて増幅される。また、第１のアンプ３２の出力端側に設けられたＬＰＦ３５、ＨＰＦ３６及びＨＰＦ３７によって第２のバンドパスフィルタが構成され、各フィルタにより、増幅された赤外線の信号（増幅信号）のみが通過する。第１のアンプ３２の増幅度は例えば２０倍に設定されている。
【００１２】
第２の増幅部４は、反転端子がＨＰＦ３７の出力端と接続され、非反転端子（＋）が電源２の出力端と接続された第２のアンプ４１、この第２のアンプ４１の出力端と反転端子との間に設けられた並列接続の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２、帰還抵抗Ｒ１と第２のアンプ４１の出力端との間に挿入された切替スイッチＳ１、反転端子が抵抗Ｒ５を介して第２のアンプ４１の出力端と接続され、非反転端子が電源２の出力端と接続され、さらに、出力端と反転端子との間に帰還抵抗Ｒ４が接続された第３のアンプ４２を備えている。前記の切替スイッチＳ１は、通常オフ状態で、後述する切替信号が入力されたときにオンする。
【００１３】
第２のアンプ４１は、例えば、切替スイッチＳ１がオフ状態のとき高増幅度（例えば１６倍）となり、第１アンプ３２によって２０倍に増幅された増幅信号（赤外線の信号）を１６倍して３２０倍に増幅し、切替スイッチＳ１がオンされたときは低増幅度（例えば１倍）となり、第１のアンプ３２からの増幅信号（２０倍）をそのまま出力する。第３のアンプ４２は、増幅度が例えば１６倍に設定されており、第２のアンプ４１の増幅信号が第１のアンプ３２との合計で３２０倍のときは５１２０倍（３２０×１６）に増幅し、第の２アンプ４１の増幅信号が１倍のときは３２０倍（２０×１６）に増幅する。切替スイッチＳ１の切り替えによる増幅信号の過渡応答時間は、ＬＰＦ、ＨＰＦを構成しているリアクタンス成分に影響を与えないために極めて短い。これにより、後述の所定間隔でのサンプリング時間内で過渡応答が終了し、連続したサンプリングを行うことができる。
【００１４】
制御回路部５は、例えば、第３アンプ４２の出力端と接続されたＡ／Ｄ変換器５１、及び火災判別部機能を有するマイコン５２を備えている。このマイコン５２は、Ａ／Ｄ変換器５１に第３のアンプ４２の増幅信号（５１２０倍）が入力されると、その増幅信号のデジタル値（例えば電圧）を所定間隔（２０ｍＳ〜１００ｍＳ）毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。増幅信号のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは切替信号を切替スイッチＳ１に出力してオフ状態からオンにする。その切替スイッチＳ１のオンにより、３２０倍の増幅信号がＡ／Ｄ変換器５１に入力されると、前記と同様にその増幅信号のデジタル値を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。
【００１５】
５１２０倍の増幅信号又は３２０倍の増幅信号のデジタル値が所定のレベルを超えて、その状態が所定時間継続しているときは火災発生と判断して、その旨を受信機（図示せず）に通知する。増幅信号を５１２０倍から３２０倍に切り替えているのは、炎の赤外線量の増加によって飽和状態になったときであり、また逆に３２０倍から５１２０倍に切り替えるときは、赤外線量の減少によって炎と判別しにくくなったときである。これは、炎のちらつきによる赤外線の強弱を連続的に認識するためである。
【００１６】
次に、前記のように構成された火災感知器の動作を説明する。
予め設定された警戒区域内で出火すると、センサ１がその炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を第１の増幅部３に出力する。この時、感知信号に含まれる１Ｈｚ〜１０Ｈｚの赤外線の信号がＨＰＦ３１、ＬＰＦ３３及びＨＰＦ３４によって選択されると共に、第１のアンプ３２により２０倍に増幅され、第２のバンドパスフィルタを構成するＬＰＦ３５→ＨＰＦ３６→ＨＰＦ３７を順に通過して第２の増幅部４の第２のアンプ４１に至る。この第２のアンプ４１は、切替スイッチＳ１がオフ状態であるため、第１のアンプ３２からの増幅信号（赤外線の信号）を１６倍して３２０倍に増幅し、第３のアンプ４２に出力する。第３のアンプ４２は、第２のアンプ４１の増幅信号が入力されると、さらに１６倍して５１２０倍に増幅し、制御回路部５のＡ／Ｄ変換器５１に出力する。
【００１７】
一方、マイコン５２は、Ａ／Ｄ変換器５１に５１２０倍に増幅された増幅信号が入力されると、増幅信号のデジタル値（例えば電圧）を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。デジタル値が所定のレベルを超えているときは、所定時間経過したどうかを判定し、その状態が所定時間継続されたときは、火災発生と判断してその旨を受信機に通知する。また、サンプリングした増幅信号（５１２０倍）のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは、飽和状態になっていると判断して、切替信号を切替スイッチＳ１に出力し、オフ状態からオンに切り替える。その切替スイッチＳ１がオンになってから、リアクタンス成分を含まない第２のアンプ４１が安定するまでの時間は、次のサンプリング時間よりも短いので、サンプリングの抜けが発生せず、連続的なデータ取得ができる。
【００１８】
この時、第２のアンプ４１は、増幅度が１６倍から１倍と低くなり、第１のアンプ３２からの増幅信号（２０倍）をそのままの状態で第３アンプ４２に出力する。第３のアンプ４２は、第２のアンプ４１からの増幅信号が入力されると、その増幅信号を１６倍して３２０倍に増幅し、Ａ／Ｄ変換器５１に出力する。マイコン５２は、Ａ／Ｄ変換器５１に３２０倍に増幅された増幅信号が入力されると、前記と同様に、増幅信号のデジタル値（例えば電圧）を所定間隔毎にサンプリングし、デジタル値が前述した所定のレベル幅内に入っているか否かを判定する。デジタル値が所定のレベルを超えているときは、所定時間経過したどうかを判定し、その状態が所定時間継続されたときは、火災発生と判断してその旨を受信機に通知する。また、サンプリングした増幅信号（３２０倍）のデジタル値が所定のレベル幅内にないときは、その増幅度では炎と判別しにくくなっていると判断して、切替信号を切替スイッチＳ１に出力し、オン状態からオフに切り替える。
【００１９】
以上のように実施の形態によれば、第１の増幅部３側にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）を組合せてなる第１及び第２のバンドパスフィルタを設け、第２の増幅部４側に第２のアンプ４１の増幅度を切り替える切替スイッチＳ１を設けて、増幅度の異なる増幅信号を選択できるようにしたので、第２の増幅部４側の過渡応答時間をサンプリング間隔よりも短くすることが可能になり、このため、増幅度の切替前後において増幅信号を連続的に処理でき、火災か否かの判断ができない期間をなくすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る火災感知器の構成を示す回路図である。
【図２】従来の火災感知器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  センサ、２  電源、３  第１の増幅部、３１  ＨＰＦ、３２  第１のアンプ、３３  ＬＰＦ、３４  ＨＰＦ、３５  ＬＰＦ、３６  ＨＰＦ、３７  ＨＰＦ、４  第２の増幅部、４１  第２のアンプ、４２  第３のアンプ、Ｓ１  切替スイッチ、５  制御回路部、５１  Ａ／Ｄ変換器、５２  マイコン。
【図１】
0004781146.tif 000002
【図２】
0004781146.tif 000003