(57)【要約】プレート間に空気誘電体を有するキャパシタが、キャパシタのプレート上を通過する誘電性空気中の煙および他の汚染物質の存在を検出するために使用されてもよい。典型的な火災からの煙は、主に、周囲空気中に拡散する未燃炭素から成り、火災の熱に伴って上昇する。炭素粒子の誘電率は、清浄な空気の誘電率の約１０〜１５倍である。空気中への炭素粒子の追加は、炭素粒子を含む空気が通過する空気誘電体を有するキャパシタの静電容量の変化を測定することによって測定するために十分に大きい空気の誘電率の変化をもたらす。
2015529903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出器であって、前記煙検出器は、
複数のプレートを有する空気誘電体キャパシタであって、清浄な空気が前記複数のプレートの表面上を流動するとき、前記空気誘電体キャパシタは、第１の静電容量値を有し、煙が前記複数のプレート上を流動する前記空気中にあるとき、前記空気誘電体キャパシタは、第２の静電容量値を有する、空気誘電体キャパシタと、
前記空気誘電体キャパシタに結合された静電容量測定回路であって、前記静電容量測定回路は、前記空気誘電体キャパシタの静電容量値を測定する、静電容量測定回路と、
前記静電容量測定回路に結合されたアラーム回路であって、前記測定された静電容量値が実質的に前記第２の静電容量値であるとき、前記アラーム回路は、前記静電容量測定回路によって作動させられ、前記測定された静電容量値が実質的に前記第１の静電容量値であるとき、前記アラーム回路は、作動させられない、アラーム回路と
を備える、煙検出器。
【請求項２】
前記第２の静電容量値は、前記第１の静電容量値よりも大きい、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項３】
前記静電容量測定回路は、前記空気誘電体キャパシタが前記第１の静電容量値から前記第２の静電容量値に変化する制限時間をさらに備え、変化しなければ、前記アラーム回路は、作動しない、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項４】
前記静電容量測定回路は、充電時間測定ユニット（ＣＴＭＵ）回路である、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項５】
前記アラーム回路は、シャットダウン回路をさらに備える、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項６】
前記静電容量測定回路および前記アラーム回路に結合されたデジタルプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項７】
前記デジタルプロセッサは、マイクロコントローラである、請求項６に記載の煙検出器。
【請求項８】
前記静電容量測定回路、前記アラーム回路、および前記デジタルプロセッサは、集積回路ダイ上に加工されている、請求項６に記載の煙検出器。
【請求項９】
前記デジタルプロセッサに結合された温度センサと、前記デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、前記第１の静電容量値および第２の静電容量値の温度により誘発された変化を補償するために使用される温度補償ルックアップテーブルとをさらに備える、請求項６に記載の煙検出器。
【請求項１０】
前記デジタルプロセッサに結合された湿度センサと、前記デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、前記第１の静電容量値および第２の静電容量値の湿度により誘発された変化を補償するために使用される湿度補償ルックアップテーブルとをさらに備える、請求項６に記載の煙検出器。
【請求項１１】
前記アラーム回路によって作動させられる可聴アラートをさらに備える、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項１２】
前記アラーム回路によって作動させられる視覚アラートをさらに備える、請求項１に記載の煙検出器。
【請求項１３】
空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出器であって、前記煙検出器は、
複数のプレートを有する空気誘電体キャパシタであって、清浄な空気が前記複数のプレートの表面上を流動するとき、前記空気誘電体キャパシタは、第１の静電容量値を有し、煙が前記複数のプレート上を流動する前記空気中にあるとき、前記空気誘電体キャパシタは、第２の静電容量値を有する、空気誘電体キャパシタと、
前記空気誘電体キャパシタに結合された静電容量変化検出回路であって、前記静電容量変化検出回路は、前記空気誘電体キャパシタが前記第１の静電容量値から前記第２の静電容量値に変化する場合を決定する、静電容量変化検出回路と、
前記静電容量変化検出回路に結合されたアラーム回路であって、前記静電容量変化検出回路が、前記第１の静電容量値が前記第２の静電容量値に変化したことを示すと、前記アラーム回路は、作動させられ、そうでなければ、前記アラーム回路は、作動させられない、アラーム回路と
を備える、煙検出器。
【請求項１４】
前記第２の静電容量値は、前記第１の静電容量値よりも大きい、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項１５】
前記静電容量変化検出回路は、前記空気誘電体キャパシタが前記第１の静電容量値から前記第２の静電容量値に変化する制限時間をさらに備え、変化しなければ、前記アラーム回路は、作動させられない、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項１６】
前記静電容量変化検出回路は、容量電圧分割器（ＣＶＤ）回路である、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項１７】
前記静電容量変化検出回路は、容量感知モジュール（ＣＳＭ）回路である、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項１８】
前記静電容量変化検出回路は、
周波数発生回路であって、前記空気誘電体キャパシタをその周波数決定回路の一部として使用する周波数発生回路と、
前記周波数発生回路に結合された周波数弁別回路であって、前記周波数弁別回路は、前記空気誘電体キャパシタが前記第１の静電容量値にあるとき、第１の出力を有し、前記空気誘電体キャパシタが前記第２の静電容量値にあるとき、第２の出力を有する、周波数弁別回路と
を備える、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項１９】
前記アラーム回路は、シャットダウン回路をさらに備える、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項２０】
前記静電容量変化検出回路および前記アラーム回路に結合されたデジタルプロセッサをさらに備える、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項２１】
前記デジタルプロセッサは、マイクロコントローラである、請求項２０に記載の煙検出器。
【請求項２２】
前記静電容量変化検出回路、前記アラーム回路、および前記デジタルプロセッサは、集積回路ダイ上に加工されている、請求項２０に記載の煙検出器。
【請求項２３】
前記デジタルプロセッサに結合された温度センサと、前記デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、前記第１の静電容量値および第２の静電容量値の温度により誘発された変化を補償するために使用される温度補償ルックアップテーブルとをさらに備える、請求項２０に記載の煙検出器。
【請求項２４】
前記デジタルプロセッサに結合された湿度センサと、前記デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、前記第１の静電容量値および第２の静電容量値の湿度により誘発された変化を補償するために使用される湿度補償ルックアップテーブルとをさらに備える、請求項２０に記載の煙検出器。
【請求項２５】
前記アラーム回路によって作動させられる可聴アラートをさらに備える、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項２６】
前記アラーム回路によって作動させられる視覚アラートをさらに備える、請求項１３に記載の煙検出器。
【請求項２７】
空気中の煙を検出する方法であって、前記方法は、
清浄な空気を空気誘電体キャパシタの複数のプレート上に流動させるステップと、
前記清浄な空気が前記空気誘電体キャパシタの前記複数のプレート上を流動する場合に前記空気誘電体キャパシタの静電容量値を決定するステップと、
前記流動する空気中の煙を示す、前記空気誘電体キャパシタの前記静電容量値の増加を検出するステップと、
前記空気誘電体キャパシタの前記静電容量値の前記増加が検出される場合に煙アラームを生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２８】
空気中の煙を検出する方法であって、前記方法は、
空気を空気誘電体キャパシタの複数のプレート上に流動させるステップと、
前記空気誘電体キャパシタの静電容量値の増加が生じる場合を検出し、それによって、前記流動する空気中の煙を示すステップと、
前記空気誘電体キャパシタの前記静電容量値の前記増加が検出される場合に煙アラームを生成するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本開示は、煙検出デバイスに関し、より具体的には、煙がキャパシタプレート間を通過する場合のセンサキャパシタ内の空気誘電体の誘電率の変化を使用する煙検出デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
煙検出器は、概して、高入力インピーダンス演算増幅器に結合された放射性イオン源を含む、イオン化チャンバを使用する。しかしながら、高温で動作すると、演算増幅器の入力漏れ電流が増加する。これは、イオン化チャンバ煙検出機能の全体的性能に影響を及ぼす。また、イオン化チャンバは、放射性材料を含み、その放射性材料は、製造の間、これらの放射性材料の保管および取扱に関する規制要件に準拠する必要がある。放射性イオン源を含むイオン化チャンバを有する煙検出器は、その中に含まれる放射性要素（イオン源）により、より厳しい政府の規制管理下にますます置かれつつある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（概要）
したがって、煙検出センサの一部として放射性イオン化チャンバを必要としない煙検出器を用いて、火災からの煙を検出する方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態によると、空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出器は、複数のプレートを有する空気誘電体キャパシタであって、清浄な空気が複数のプレートの表面上を流動するとき、空気誘電体キャパシタは、第１の静電容量値を有し、煙が複数のプレート上を流動する空気中にあるとき、空気誘電体キャパシタは、第２の静電容量値を有する、空気誘電体キャパシタと、空気誘電体キャパシタに結合された静電容量測定回路であって、静電容量測定回路は、空気誘電体キャパシタの静電容量値を測定する、静電容量測定回路と、静電容量測定回路に結合されたアラーム回路であって、測定された静電容量値が実質的に第２の静電容量値であるとき、アラーム回路は、静電容量測定回路によって作動させられ、測定された静電容量値が実質的に第１の静電容量値であるとき、アラーム回路は、作動させられない、アラーム回路とを備えてもよい。
【０００５】
さらなる実施形態によると、第２の静電容量値は、第１の静電容量値を上回る。さらなる実施形態によると、空気誘電体キャパシタが第１の静電容量値から第２の静電容量値に変化する制限時間があり、変化しなければ、アラーム回路は、作動しない。さらなる実施形態によると、静電容量測定回路は、充電時間測定ユニット（ＣＴＭＵ）回路である。さらなる実施形態によると、アラーム回路は、シャットダウン回路を有する。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサが、静電容量測定回路およびアラーム回路に結合される。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、マイクロコントローラである。さらなる実施形態によると、静電容量測定回路、アラーム回路、およびデジタルプロッサは、集積回路ダイ上に加工される。
【０００６】
さらなる実施形態によると、温度センサが、デジタルプロセッサに結合され、温度補償ルックアップテーブルが、デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、第１の静電容量値および第２の静電容量値の温度により誘発された変化を補償するために使用される。さらなる実施形態によると、湿度センサが、デジタルプロセッサに結合され、湿度補償ルックアップテーブルが、デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、第１の静電容量値および第２の静電容量値の湿度により誘発された変化を補償するために使用される。さらなる実施形態によると、可聴アラートが、アラーム回路によって作動させられる。さらなる実施形態によると、視覚アラートが、アラーム回路によって作動させられる。
【０００７】
別の実施形態によると、空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出器は、複数のプレートを有する空気誘電体キャパシタであって、清浄な空気が複数のプレートの表面上を流動するとき、空気誘電体キャパシタは、第１の静電容量値を有し、煙が複数のプレート上を流動する空気中にあるとき、空気誘電体キャパシタは、第２の静電容量値を有する、空気誘電体キャパシタと、空気誘電体キャパシタに結合された静電容量変化検出回路であって、静電容量変化検出回路は、空気誘電体キャパシタが第１の静電容量値から第２の静電容量値に変化する場合を決定する、静電容量変化検出回路と、静電容量変化検出回路に結合されたアラーム回路であって、静電容量変化検出回路が、第１の静電容量値が第２の静電容量値に変化したことを示すと、アラーム回路は、作動させられ、そうでなければ、アラーム回路は、作動させられない、アラーム回路とを備えてもよい。
【０００８】
さらなる実施形態によると、第２の静電容量値は、第１の静電容量値を上回る。さらなる実施形態によると、静電容量変化検出回路はさらに、空気誘電体キャパシタが、１の静電容量値から第２の静電容量値に変化する制限時間を備え、変化しなければ、アラーム回路は、作動しない。さらなる実施形態によると、静電容量変化検出回路は、容量電圧分割器（ＣＶＤ）回路である。さらなる実施形態によると、静電容量変化検出回路は、容量感知モジュール（ＣＳＭ）回路である。
【０００９】
さらなる実施形態によると、静電容量変化検出回路は、周波数発生回路であって、空気誘電体キャパシタをその周波数決定回路の一部として使用する周波数発生回路と、周波数発生回路に結合された周波数弁別回路であって、周波数弁別回路は、空気誘電体キャパシタが第１の静電容量値にあるとき、第１の出力を有し、空気誘電体キャパシタが第２の静電容量値にあるとき、第２の出力を有する、周波数弁別回路とを備えてもよい。さらなる実施形態によると、アラーム回路はさらに、シャットダウン回路を備える。
【００１０】
さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサが、静電容量変化検出回路およびアラーム回路に結合される。さらなる実施形態によると、デジタルプロセッサは、マイクロコントローラである。さらなる実施形態によると、静電容量変化検出回路、アラーム回路、およびデジタルプロセッサは、集積回路ダイ上に加工される。さらなる実施形態によると、温度センサが、デジタルプロセッサに結合され、温度補償ルックアップテーブルが、デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、第１の静電容量値および第２の静電容量値の温度により誘発される変化を補償するために使用される。さらなる実施形態によると、湿度センサが、デジタルプロセッサに結合され、湿度補償ルックアップテーブルが、デジタルプロセッサに結合されたメモリ内に記憶され、第１の静電容量値および第２の静電容量値の湿度により誘発される変化を補償するために使用される。さらなる実施形態によると、可聴アラートが、アラーム回路によって作動させられる。さらなる実施形態によると、視覚アラートが、アラーム回路によって作動させられる。
【００１１】
なおも別の実施形態によると、空気中の煙を検出する方法は、清浄な空気を空気誘電体キャパシタの複数のプレート上に流動させるステップと、清浄な空気が空気誘電体キャパシタの複数のプレート上を流動するとき、空気誘電体キャパシタの静電容量値を決定するステップと、流動する空気中の煙を示す、空気誘電体キャパシタの静電容量値の増加を検出するステップと、空気誘電体キャパシタの静電容量値の増加が検出される場合に煙アラームを生成するステップとを含んでもよい。
【００１２】
さらに別の実施形態によると、空気中の煙を検出する方法は、空気を空気誘電体キャパシタの複数のプレート上に流動させるステップと、空気誘電体キャパシタの静電容量値の増加が生じる場合を検出し、それによって、流動する空気中の煙を示すステップと、空気誘電体キャパシタの静電容量値の増加が検出される場合に煙アラームを生成するステップと含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示のより完全な理解は、付随の図面と関連して検討される以下の説明を参照することによって得られ得る。
【図１】図１は、本開示の教示による、空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出装置の概略ブロック図を図示する。
【図２】図２は、本開示の特定の例示的実施形態による、環気プレナム内の煙センサとして使用される空気誘電体キャパシタの概略側面立面図および概略正面立面図を図示する。
【図３】図３は、本開示の別の特定の例示的実施形態による、天井装着式煙検出器内の煙センサとして使用される空気誘電体キャパシタの概略正面図および概略立面図を図示する。
【図４】図４は、本開示のさらに別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略ブロック図を図示する。
【図５】図５は、本開示のなおも別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略流れ図を図示する。
【図６】図６は、本開示のさらに別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略流れ図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、種々の修正および代替形態が可能であるが、その特定の例示的実施形態が、図面に示され、本明細書に詳細に説明される。しかしながら、特定の例示的実施形態の本明細書における説明は、本開示を本明細書に開示される特定の形態に限定することを意図するものではなく、対照的に、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される全修正および均等物を網羅するものとすることを理解されたい。
【００１５】
（詳細な説明）
プレート間に空気誘電体を有するキャパシタは、本開示の教示によると、キャパシタのプレート上を通過する誘電性空気中の煙および他の汚染物質の存在を検出するために使用されてもよい。典型的な火災からの煙は、主に、周囲空気中に拡散する未燃炭素から成り、火災の熱に伴って上昇する。炭素粒子の誘電率は、清浄な空気の誘電率の約１０〜１５倍である。空気中への炭素粒子の追加は、炭素粒子を含む空気が通過する、空気誘電体を有するキャパシタの静電容量の変化を測定することによって測定するために十分に大きい空気の誘電率の変化をもたらす。例えば、空気中の炭素粒子のわずかな濃度、例えば、４００ＰＰＭさえ、誘電率を約１．０００５４（清浄な空気）から約１．００４９４に変化させ、それによって、２２ピコファラッドキャパシタの静電容量を約０．４４％（０．０９６７ピコファラッド＝９６．７フェムトファラッド）増加させる。
【００１６】
湿度および温度変動は、空気の誘電率に有意な変化をもたらし得るが、外部湿度および温度センサを用いて補償され得る。環境湿度および温度変化による誘電率変動は、概して、キャパシタのプレート間の空気中の汚染物質（炭素粒子等）の量の突然の変化より長期にわたる。したがって、包絡線検波または平均化プロセスが、湿度および／または温度変化による静電容量の低速ドリフトを無視するが、センサキャパシタの空気誘電体中に突然現れる炭素粒子による空気の誘電率のより突発的な（高速）変化を認識するために使用されてもよい。静電容量の変化を測定するための種々の技法が、使用されてもよく、あらゆる目的のために、本明細書において想定される。キャパシタ測定回路の通常の知識を有する者および本開示の利益を有する者は、それらのキャパシタ測定回路を煙検出装置内に容易に適用し得る。
【００１７】
ここで図面を参照すると、特定の例示的実施形態の詳細が、図式的に図示される。図面中の同様の要素は、同様の番号によって表され、類似要素は、異なる小文字の添え字を伴って、同様の番号によって表される。
【００１８】
図１を参照すると、本開示の教示による、空気誘電体キャパシタを煙センサとして使用する煙検出装置の概略ブロック図が描写される。概して、番号１０２によって表される空気誘電体キャパシタは、第１の伝導性プレート１１０と、第２の伝導性プレート１１２と、その間の絶縁空気誘電体とを備える。キャパシタ１０２は、金属プレート、伝導性箔で被覆された印刷回路基板等から作製されてもよい。静電容量測定回路１０４は、第１の伝導性プレート１１０および第２の伝導性プレート１１２に結合され、第１の伝導性プレート１１０と第２伝導性プレート１１２との間の空気誘電体の誘電率の変化によって生じるキャパシタ１０２の静電容量値を決定するために使用される。容量変化検出回路１０６は、静電容量測定回路１０４によって測定される静電容量の変化を検出するために使用されてもよい。アラームおよび／またはシャットダウン回路１０８が、容量変化検出回路１０６に結合され、アラームを発報し、かつ／または機器をシャットダウンする、例えば、可聴および視覚アラートの発報、空調送風機のシャットダウン等を行うように適合されてもよい。
【００１９】
キャパシタ１０２の静電容量Ｃは、伝導性プレート１１０および１１２の面積Ａ＝長さ×幅と、相互に対向するプレート１１０および１１２の間の距離ｄと、その間の誘電体（空気）の誘電率εとの関数であり、式Ｃ＝εＡ／ｄに従う。複数のプレートが追加されるにつれて（図２および３参照）、静電容量は、比例的に、例えば、Ｃ＝εＡ／ｄ＊（プレート数−１）と増加する。好ましくは、キャパシタ１０２は、静電容量測定回路１０４の正確な静電容量測定分解能範囲内の静電容量値を有し得る。キャパシタ１０２はまた、特定の用途、例えば、環気ダクト装着式（図２）、天井搭装着式アラーム（図３）等のために物理的に構成され得る（例えば、プレートの数、プレート間隔、形状等）。
【００２０】
静電容量測定回路１０４は、必要な静電容量分解能を有する、任意の１つ以上の静電容量測定回路であってもよい。例えば、限定されないが、充電時間測定ユニット（ＣＴＭＵ）が、非常に正確な静電容量測定のために使用されてもよい。ＣＴＭＵは、ＭｉｃｒｏｃｈｉｐアプリケーションノートＡＮ１２５０およびＡＮ１３７５（ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍから利用可能）、ならびに共有に係る米国特許ＵＳ７，４６０，４４１  Ｂ２号「Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａ  ｌｏｎｇ  ｔｉｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ」およびＵＳ７，７６４，２１３  Ｂ２号「Ｃｕｒｒｅｎｔ−ｔｉｍｅ  ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」（両方とも、Ｊａｍｅｓ  Ｅ．  Ｂａｒｔｌｉｎｇによる）においてより完全に説明されており、これらの全ては、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００２１】
また、静電容量測定回路１０４および容量変化検出回路１０６は、キャパシタ１０２の静電容量の変化だけを検出するための回路として組み合わせられてもよい。例えば、容量電圧分割器（ＣＶＤ）回路は、ＡＮ１２９８（ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍから利用可能）、ならびに共有に係る米国特許出願公開ＵＳ２０１０／０１８１１８０  Ａ１号「Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｏｆ  ａｎ  Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（ＡＤＣ）  ａｎｄ  ａ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ」（Ｄｉｅｔｅｒ  Ｐｅｔｅｒによる）に従って使用されてもよい。容量感知モジュール（ＣＳＭ）回路は、ＡＮ１１７１、ＡＮ１３１２、およびＡＮ１３３４（ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ．ｃｏｍから利用可能）、ならびに共有に係る米国特許出願公開ＵＳ２０１１／０００７０２８  Ａ１号「Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｎｏｉｓｅ  Ｉｍｍｕｎｉｔｙ」（Ｋｅｉｔｈ  Ｅ．  Ｃｕｒｔｉｓらによる）に従って使用されてもよく、これらの全ては、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００２２】
別の容量変化検出回路は、共有に係る米国特許出願公開ＵＳ２００８／０２７２８２６  Ａ１号「Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ／Ｗａｋｅ−Ｕｐ  ｏｆ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｉｎ  ａ  Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｌｅｅｐ  Ｍｏｄｅ  Ｗｈｅｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｏｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｈａｎｇｅ」（Ｚａｃｈａｒｉａｓ  Ｍａｒｔｈｉｎｕｓ  Ｓｍｉｔらによる）（あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる）においてより完全に説明されるような、キャパシタ１０２を周波数決定要素および周波数弁別回路のうちの１つとして使用する同調回路であってもよい。
【００２３】
ここで図２を参照すると、本開示の特定の例示的実施形態による、環気プレナム内の煙センサとして使用される空気誘電体キャパシタの概略側面立面図および概略正面立面図が、描写される。図２（ａ）は、マルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２の側面立面図を描写し、プレート上およびプレートを通る空気流の方向を示す。図２（ｂ）は、マルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２の正面立面図を描写し、空気流は、マルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２の正面に進む。本物理的構成は、給気および／または環気プレナム（図示せず）の内側あるいは環気または給気レジスタ（図示せず）に合うように適合されることができる。キャパシタ１０２のプレート１１０および１１２は、金属または任意の他の伝導性材料、例えば、伝導性箔で被覆された印刷回路基板であってもよい。
【００２４】
ここで図３を参照すると、本開示の別の特定の例示的実施形態による、天井装着式煙検出器内の煙センサとして使用される空気誘電体キャパシタの概略正面図および概略立面図が、描写される。図３（ａ）は、天井装着式煙検出器３２０内で使用され得るマルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２ａの正面図を描写する。図３（ｂ）は、天井３２２の下に装着された煙検出器３２０内のマルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２ａの立面図を描写し、マルチプレート空気誘電体キャパシタ１０２ａが位置する、煙検出器３２０の正面下側部分への空気流を示す。火災からの熱および煙が上昇すると、煙は、煙センサキャパシタ１０２ａのプレート１１０および１１２を通って流動する。煙検出器キャパシタ１０２ａのための本物理的構成は、住居および商業ビル内で使用される一般的煙検出器のいずれかの内側に合うように適合されてもよい。キャパシタ１０２ａのプレート１１０および１１２は、金属または任意の他の伝導性材料、例えば、伝導性箔で被覆された印刷回路基板であってもよい。
【００２５】
ここで図４を参照すると、本開示のさらに別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略ブロック図が、描写される。煙検出システムは、デジタルプロセッサおよびメモリ４０６に結合された静電容量測定回路４０４および／または静電容量変化検出回路１０６を備えてもよい。デジタルプロセッサおよびメモリ４０６の出力（単数または複数）に結合されたアラーム／シャットダウンドライバ４０８（単数または複数）は、可聴および／または視覚アラート信号を駆動するために使用されてもよい。アラーム／シャットダウンドライバ４０８はまた、煙検出器が位置し得るプレナムに空気を押し入れる空調送風機の用途において、シャットダウン回路を駆動させてもよい。煙検出器キャパシタ４０２は、静電容量測定回路４０４、または静電容量測定回路４０４が中に組み込まれた静電容量変化検出回路１０６に結合される。
【００２６】
デジタルプロセッサ４０６はさらに、温度センサ４３２および／または湿度センサ４３４に結合され、例えば、煙センサキャパシタ４０２のための較正および補償データを含むルックアップテーブルを使用して、異なる温度および湿度条件下で変化し得る静電容量測定値を調節するためのいくつかのタイプの補償手段を有してもよい。加えて、デジタルプロセッサ４０６は、平滑化、時間平均化、雑音抑制、オーバーサンプリング、および／またはデジタル信号処理を有し、静電容量変化検出感度を向上させ、および／または雑音の拾い上げを低減させてもよい。静電容量測定回路４０４、デジタルプロセッサおよびメモリ４０６、ならびにアラーム／シャットダウンドライバ４０８（単数または複数）は、集積回路ダイ４３０上に加工されてもよい。集積回路ダイ４３０は、集積回路パッケージ（図示せず）内に封入されてもよい。
【００２７】
デジタルプロセッサ４０６は、例えば、限定ではないが、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等であってもよい。メモリは、揮発性および／または不揮発性メモリであってもよい。ソフトウェアおよび／またはファームウェア動作プログラムならびに温度および／または湿度補償テーブル（単数または複数）は、デジタルプロセッサ４０６に結合されたメモリ内に記憶されてもよい。温度および／または湿度補償テーブル（単数または複数）は、静電容量またはその変化を測定し、温度および／または湿度の関数として、任意の変化をその静電容量に相関させることによって、集積回路デバイス４３０の試験中に定義されてもよい。
【００２８】
図５を参照すると、本開示のなおも別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略流れ図が、描写される。ステップ５４２では、空気が、空気誘電体キャパシタのプレート上を通過する。ステップ５４４では、静電容量値が、空気誘電体キャパシタについて測定される。ステップ５４６では、測定された静電容量値が、以前に決定された記憶されている静電容量値を上回るかどうかが、決定される。現在測定されている静電容量値が、記憶されている静電容量値とほぼ同一の値である場合、現在測定されている静電容量は、ステップ５４８において記憶され、次いで、ステップ５４４が、繰り返され、新しい静電容量値が、測定される。しかしながら、現在測定されている静電容量値が、記憶されている静電容量値を上回る場合、煙アラームが、ステップ５５０において、生成される。
【００２９】
図６を参照すると、本開示のさらに別の特定の例示的実施形態による、煙検出システムの概略流れ図が、描写される。ステップ６４２では、空気が、空気誘電体キャパシタのプレート上を通過する。ステップ６４４では、パラメータ値が、空気誘電体キャパシタの静電容量によって決定される。ステップ６４６では、パラメータ値が、予期されるパラメータ値を上回るかどうかが、決定される。パラメータ値が、予期されるパラメータ値とほぼ同一の値である場合、ステップ６４４が、繰り返され、新しいパラメータ値が、測定される。しかしながら、現在測定されているパラメータ値が、予期されるパラメータ値と異なる場合、煙アラームが、ステップ６５０において、生成される。
【００３０】
本開示の実施形態が、本開示の例示的実施形態を参照することによって、描写、説明、および定義されたが、そのような参照は、本開示の限定を含意するものではなく、そのような限定は、推定されない。開示される主題は、当業者および本開示の利益を有する者に想起されるように、形態および機能において、多数の修正、改変、および均等物が可能である。本開示の描写および説明される実施形態は、実施例にすぎず、本開示の範囲の包括ではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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