(57)【要約】    【課題】増幅器の低消費電流化に伴って更にトータル的な消費電流の低減を図る。    【解決手段】炎検出器は、炎からの放射エネルギーを検出する火災検出素子１と、火災検出素子１の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出する第１火災判定用素子２と、火災検出素子１からの火災検出信号を増幅する第１増幅器４と、第１火災判定用素子の出力信号を増幅する第２増幅器５と、第１火災判定用素子２に対する電源供給ラインに設けられたスイッチ１０と、第１増幅器４からの火災検出信号が所定レベル未満でスイッチ１０をオフして第１火災判定用素子２に対する電源供給を停止し、所定レベル以上でスイッチ１０をオンして第１火災判定用素子２に電源を供給する。ＣＰＵ７は、第１増幅器４からの火災検出信号が所定レベル未満でスイッチ１０をオフして電源供給停止により消費電流を低減し、所定レベル以上でスイッチ１０をオンして第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３に電源を供給する。    【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炎からの放射エネルギーを検出する火災検出素子と、
前記火災検出素子の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出する第１火災判定用素子と、
前記火災検出素子から出力される火災検出信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１火災判定用素子の出力信号を増幅する第２増幅器と、
前記第１火災判定用素子に対する電源供給ラインに設けられたスイッチと、
前記第１増幅器から出力される火災検出信号が所定レベル未満で前記スイッチをオフして前記第１火災判定用素子に対する電源供給を停止し、前記所定レベル以上で前記スイッチをオンして前記第１火災判定用素子に電源を供給するスイッチ制御部と、
を備えたことを特徴とする炎検出器。
【請求項２】
炎からの放射エネルギーを検出する火災検出素子と、
前記火災検出素子の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出する第１火災判定用素子と、
前記火災検出素子から出力される火災検出信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１火災判定用素子の出力信号を増幅する第２増幅器と、
前記第１火災判定用素子の出力に接続された負荷抵抗と、
前記負荷抵抗の抵抗値を切替えるスイッチと、
前記第１増幅器から出力される火災検出信号が所定レベル未満で前記スイッチを前記負荷抵抗の抵抗値の大きい位置に切替え、前記所定レベル以上で前記スイッチを前記負荷抵抗の抵抗値の小さい位置に切替えるスイッチ制御部と、
を備えたことを特徴とする炎検出器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の炎検出器に於いて、更に、前記火災検出素子及び前記第１火災判定用素子と異なる放射エネルギーを検出する第２火災判定用素子、前記第２火災判定用素子の出力信号を増幅する第３増幅器、前記第２火災判定用素子に対する電源供給ラインに設けられるスイッチを設けたことを特徴とする炎検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外に設置されて火災による炎を検出して警報する炎検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火災による炎を検出する炎検出器としては、火災検出素子（長波長素子ともいう）と火災判定用素子（短波長素子ともいう）を備えた２波長方式が知られている。
【０００３】
また従来の炎検出器は火災報知設備の検出器として使用されている。即ち、火災報知設備に設けた受信機からの信号線に火災感知器に加え、必要に応じて炎検出器を接続し、炎検出器で火災による炎を検出した場合は、火災発報信号を受信機に送出し、受信機から火災警報を出すようにしている。
【０００４】
一方、近年にあっては、火災報知設備に使用される炎検出器以外に、電池とスピーカを内蔵し、火災による炎を検出してスピーカにより音声警報を出力する炎検出器が考えられている。このような炎検出器は例えば放火の恐れがある家屋の外壁面等に設置され、炎を検出してスピーカから音声警報を出力して異常を知らせる。この炎検出器にあっては、電池寿命として少なくとも５年が要求されており、そのため通常監視状態における消費電流を低減することが大きな課題となる。
【０００５】
従来、炎検出器の消費電流を低減する方法としては、増幅器の電源をオン、オフ制御する方法がある。即ち、火災検出素子からの火災検出信号を増幅する増幅器の出力信号が所定レベル未満の場合は、火災判定用素子からの検出信号を増幅する増幅器に対する電源供給をスイッチのオフにより遮断して増幅器の消費電流を低減し、火災検出信号が所定レベル以上になったらスイッチをオンして増幅器に電源を供給して火災信号を増幅して非火災か否か判断し、非火災でなければ火災信号を出力するようにしている（特許文献１）。
【０００６】
また炎検出器に設けたＣＰＵの消費電流を低減するため、火災検出信号が所定レベル以上になることを判別してＣＰＵに割込みをかけて火災判断処理を行うようにし、火災検出信号が所定レベル未満にある通常監視状態ではＣＰＵに火災判断処理を行わせないようにして消費電流を低減している（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−２９８２４３号公報
【特許文献２】特許第３０４５６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の炎検出器における消費電流を低減するための方法にあっては、５年を超える電池寿命を保証できるように十分に消費電流を低減することができない問題がある。
【０００８】
即ち、必要な場合に増幅器に電源を供給するようにして通常監視に増幅器を停止して消費電流を低減する方法にあっては、近年、回路技術の進歩により、消費電流が非常に小さい増幅器が出現し、増幅器の電源をオン、オフ制御しても、消費電流の低減は極く僅かであり、現実的とはいえない。
【０００９】
またＣＰＵの動作を制御することで消費電流を低減する方法は、ＣＰＵ自体の消費電流を低減する点では効果的であるが、炎検出器はＣＰＵ以外に検出素子、増幅器といった回路部品を使用しており、炎検出器としてのトータル的な低消費電流化を図ることが困難であった。
【００１０】
本発明は、増幅器の低消費電流化に伴って更にトータル的な消費電流の低減を図るようにして炎検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】
【００１１】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明の炎検出器は、炎からの放射エネルギーを検出する火災検出素子と、火災検出素子の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出する第１火災判定用素子と、火災検出素子から出力される火災検出信号を増幅する第１増幅器と、第１火災判定用素子の出力信号を増幅する第２増幅器と、第１火災判定用素子に対する電源供給ラインに設けられたスイッチと、第１増幅器から出力される火災検出信号が所定レベル未満でスイッチをオフして第１火災判定用素子に対する電源供給を停止し、所定レベル以上でスイッチをオンして第１火災判定用素子に電源を供給するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の炎検出器の別の形態にあっては、炎からの放射エネルギーを検出する火災検出素子と、火災検出素子の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出する第１火災判定用素子と、火災検出素子から出力される火災検出信号を増幅する第１増幅器と、第１火災判定用素子の出力信号を増幅する第２増幅器と、第１火災判定用素子の出力に接続された負荷抵抗と、負荷抵抗の抵抗値を切替えるスイッチと、第１増幅器から出力される火災検出信号が所定レベル未満でスイッチを負荷抵抗の抵抗値の大きい位置に切替え、所定レベル以上で前記スイッチを負荷抵抗の抵抗値の小さい位置に切替えるスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、更に、火災検出素子及び第１火災判定用素子と異なる放射エネルギーを検出する第２火災判定用素子、第２火災判定用素子の出力信号を増幅する第３増幅器、第２火災判定用素子に対する電源供給ラインに設けられるスイッチを設け、所謂３波長式としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低消費電流化が図られた増幅器に比べ消費電流の大きな火災判定用素子に対する電源供給が通常監視時に停止されるか、或いは負荷抵抗を高抵抗に切替えていることで、炎検出器のトータル的な消費電流を例えば増幅器の電源をオン、オフ制御した場合に比べ半分以下に低減することができ、火災報知設備における炎検出器の端末接続数を増やすことができ、また電池駆動の炎検出器にあっては、電池の長寿命化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は火災判定用素子の電源をオンオフ制御する本発明の炎検出器の実施形態を示した回路ブロック図である。図１において、本発明の炎検出器は火災検出素子１、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３を備えており、いわゆる三波長方式を例にとっている。
【００１６】
火災検出素子１は例えば炎から発せられるＣＯ2共鳴放射帯である中心波長４．５μｍの放射エネルギーを検出して、火災検出信号を出力する。第１火災判定用素子２は火災検出素子１の検出波長帯域と異なる放射エネルギーを検出し、また第２火災判定用素子３は火災検出素子１及び第１火災判定用素子２と異なる放射エネルギーを検出し、それぞれ非火災報の低減を目的とした検出信号（以下「非火災検出信号」という）を出力する。
【００１７】
火災検出素子１の出力側には増幅器（第１増幅器）４が設けられ、火災検出信号を増幅して出力する。第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３の出力にもそれぞれ第２増幅器５及び第３増幅器６は設けられ、それぞれ非火災検出信号を増幅して出力する。第１増幅器４、第２増幅器５及び第３増幅器６が常時電源が供給されて動作しており、増幅器１台あたりの通常監視時の消費電流は０．５μＡ程度と非常に小さい。
【００１８】
第１増幅器４、第２増幅５及び第３増幅器６の出力はＣＰＵ７のＡＤ入力端子に接続されている。また第１増幅器４の出力はコンパレータ８に与えられている。コンパレータ８は第１増幅器４から出力される火災検出信号を所定の閾値と比較し、この閾値以上となった時にＣＰＵ７に対し割り込み信号を出力してＣＰＵ７に火災判断処理を実行させる。このためＣＰＵ７は火災検出信号が所定の閾値未満の場合には火災判断処理を行なうことなく、その分ＣＰＵ７の負荷が軽減することで消費電流が抑えられている。
【００１９】
この実施形態の炎検出器は電池９を電源として内蔵した実施形態を例にとっており、電池９からの電源供給は第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３以外については直接行なわれているが、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３についてはスイッチ１０を介して行なわれている。
【００２０】
スイッチ１０はＣＰＵ７からのスイッチ制御信号Ｅ２によりオンオフ制御される。通常監視時、スイッチ制御信号Ｅ２によりスイッチ１０は図示のとおりオフ状態となっており、このため第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３に対する電源供給は行なわれず、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３による消費電流はない。
【００２１】
コンパレータ８で第１増幅器４からの火災検出信号が所定の閾値以上となって割り込み入力により火災判断処理が開始されると、ＣＰＵ７はスイッチ制御信号Ｅ２によりスイッチ１０をオンし、このとき第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３に電源が供給されて非火災検出信号が出力されることになる。
【００２２】
コンパレータ８からの割り込み入力で火災判断処理を開始したＣＰＵ７は、第１増幅器４からの火災検出信号をＡＤ変換によりサンプリングすると同時に第２増幅器５及び第３増幅器６からの非火災検出信号についてもＡＤ変換によりサンプリングし、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上であり、且つ非火災検出信号が所定の非火災検出レベル未満であれば火災と判断し、火災信号Ｅ１を出力する。
【００２３】
一方、火災検出信号が火災断定レベル以上であっても同時に非火災検出信号のいずれか一方または両方が非火災判断レベル以上であれば、この場合は非火災と判断し、火災信号Ｅ１の出力は行なわない。
【００２４】
図２は図１の実施形態につき火災判定用素子を第１火災判定用素子２の１つとした場合の消費電流を算出するための回路ブロック図である。
【００２５】
図２において、火災検出素子１の出力には負荷抵抗Ｒ１１が接続され、この抵抗値は例えば４７ｋΩである。また第１火災判定用素子２の出力にも負荷抵抗Ｒ１２が接続され、この場合の抵抗値も例えば４７ＫΩとしている。ここで火災検出素子１に通常監視に流れる消費電流ｉ１は電池９の電源電圧を３ボルト、火災検出素子１の出力により負荷抵抗Ｒ１１に加わる電圧を１．２５ボルトとすると
ｉ１＝１．２５Ｖ／４７ＫΩ＝２６．５μＡ
となる。
【００２６】
これは通常監視時にはスイッチ１０がオフしていることから通常監視時の素子部における消費電流となる。一方、火災検出信号が所定の閾値以上となった火災判断処理の際にはスイッチ１０がオンして第１火災判定用素子２に電源が供給され、この場合の消費電流ｉ２は
ｉ２＝２６．５μＡ×２＝５３μＡ
となる。次に第１増幅器４及び第２増幅器５における消費電流ｉ３は増幅器１台当たり０．５μＡとすると、
ｉ３＝０．５μＡ×２＝１μＡ
となる。
【００２７】
このため図２の場合における炎検出器のスイッチ１０がオンした場合の総合消費電流ｉ４は
ｉ４＝５３μＡ＋１μＡ＝５４μＡ
となる。またスイッチ１０がオンしている通常監視時の消費電流ｉ５は
ｉ５＝２６．５μＡ＋１μＡ＝２７．５μＡ
となる。
【００２８】
図３は特許文献１に対応した従来の増幅器電源をオン、オフ制御する場合の消費電流を算出するための回路ブロック図である。図３において、火災検出素子１とその負荷抵抗Ｒ１１及び第１火災判定用素子２とその負荷抵抗Ｒ１２、ＣＰＵ７及び電池９は図２と同じであるが、増幅器１４、１５は特許文献１の従来技術とあることから、その消費電流が１０μＡ程度、比較的大きくなっている。
【００２９】
またこの従来相当回路にあっては増幅器１４、１５と電池９からのプラス側の電源ラインとの間にスイッチ１１０、１１１を設けており、スイッチ１１０、１１１はＣＰＵ７からのスイッチ制御信号Ｅ２、Ｅ３によりオン、オフ制御される。通常監視時、スイッチ１１１はオンして増幅器１４に電源を供給しており、スイッチ１１０はオフとなって増幅器１５に対する電源供給は停止している。ＣＰＵ７において火災判断処理が行なわれると、スイッチ制御信号Ｅ２によりスイッチ１１０はオンし、増幅器１５に電源を供給して動作させることとなる。
【００３０】
この図３の従来の相当回路における消費電流は次のようになる。まず火災検出素子１及び第１火災判定用素子２に対しては常時電源が供給されていることから、その消費電流ｉ１１は
ｉ１１＝（１．２５Ｖ／４７Ｋ）×２＝２６．５μＡ×２＝５３μＡ
となる。
【００３１】
一方、増幅器１４、１５にあっては1台当たり１０μＡであることからスイッチ１１０、１１１がオンしているときの消費電流ｉ１２は
ｉ１２＝１０μＡ×２＝２０μＡ
となる。
【００３２】
このためスイッチ１１０、１１１の両方がオンしている状態での図３の従来相当回路における総合消費電流ｉ１３は
ｉ１３＝５３μＡ＋２０μＡ＝７３μＡ
となる。またスイッチ１１０がオフしている通常監視時の消費電流ｉ１４は
ｉ１４＝５３μＡ＋１０μＡ＝６３μＡ
となる。
【００３３】
そこで図２の本発明における通常監視時の消費電流ｉ５＝２７．５μＡと図３の従来相当回路における通常監視時の消費電流ｉ１４＝６３μＡを比較してみると、本発明の方が従来の発明に比べ、その４割程度に消費電流が抑えられており、これによって炎検出器のトータル的な消費電流を低減し、電池９により駆動した場合の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
また図１の実施形態にあっては、電池９による駆動を例にとるものであったが、火災報知設備の感知器回線に接続される炎検出器にあっては電池９にかえて、感知器回線による電源供給が行なわれることになり、この場合には消費電流の低減によって感知器回線に接続する端末数を増加させることができる。
【００３５】
図４は火災判定用素子の負荷抵抗を切り替え制御する本発明の炎検出器の他の実施形態を示した回路ブロック図である。
【００３６】
図４において、この実施形態の炎検出器は火災検出素子１、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３を備えた三波長方式を例にとっており、火災検出素子１、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３に対応して低消費電流化された第１増幅器４、第２増幅器５及び第３増幅器６を設け、第１増幅器４、第２増幅器５及び第３増幅器６の出力をＣＰＵ７のＡＤ入力に接続している。
【００３７】
また第１増幅器４からの火災検出信号はコンパレータ８に出力され、コンパレータ８は所定の閾値と比較し閾値以上となったときにＣＰＵ７に割り込み入力をかけ、火災判断処理を開始させるようにしている。またこの実施形態は電池９による電源供給を例にとっているが、感知器回線に接続することによる電源供給であってもよい。
【００３８】
火災検出素子１の出力には負荷抵抗Ｒ１が接続され、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３については抵抗値が切り替え可能な負荷抵抗回路が設けられる。第１火災判定用素子２の出力には高抵抗Ｒ２が接続されると共に、高抵抗Ｒ２と並列に低抵抗Ｒ３とスイッチ１０の直列回路が接続される。
【００３９】
また第２火災判定用素子３についても高抵抗Ｒ４が接続されるとともに、高抵抗Ｒ４と並列に低抵抗Ｒ５とスイッチ１０の直列回路が並列に接続される。スイッチ１０はＣＰＵ７からのスイッチ制御信号Ｅ２によりオン、オフ制御される。即ち、第１増幅器４からの火災検出信号がコンパレータ８における所定の閾値未満から通常監視時においてスイッチ１０はオフしており、このため第１火災判定用素子２の負荷抵抗は高抵抗Ｒ２となり、第２火災判定用素子３の負荷抵抗は高抵抗Ｒ４となっている。
【００４０】
コンパレータ８で火災検出信号が所定の閾値以上となってＣＰＵ７が割り込み入力により火災判断処理を開始すると、スイッチ制御信号Ｅ２によりスイッチ１０がオンすると、第１火災判定用素子２の負荷抵抗は高抵抗Ｒ２と低抵抗Ｒ３の並列抵抗値となる。同様に第２火災判定用素子３の負荷抵抗も高抵抗Ｒ４と低抵抗Ｒ６の並列抵抗値となって、負荷抵抗が低下する。
【００４１】
このため負荷抵抗が高抵抗Ｒ２、Ｒ４のみとなる通常監視時にあっては、第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３に流れる消費電流は小さい値に抑えられており、これによって炎検出器のトータル的な通常監視時の消費電流を低減するようにしている。
【００４２】
図５は図４の実施形態につき火災判定用素子を第１火災判定用素子２の１つとした場合の消費電流を算出するための回路ブロック図である。図５において、火災検出素子１の負荷抵抗Ｒ１は４７ＫΩであり、第１火災判定用素子２の出力側に設けている高抵抗Ｒ２は１ＭΩ、低抵抗Ｒ３は５０ＫΩとしている。
【００４３】
図５において、まず火災検出素子１の消費電流ｉ２１は
ｉ２１＝１．２５Ｖ／４７ＫΩ＝２６．５μＡ
となる。また通常監視時、即ちスイッチ１０がオフの時の火災判定用素子２の消費電流ｉ２２は
ｉ２２＝１．２５Ｖ／１ＭΩ＝１．２５μＡ
となる。
【００４４】
このため素子部における通常監視時の消費電流ｉ２３は
ｉ２３＝２６．５μＡ＋１．２５μＡ＝２７．７５μＡ
となる。またスイッチ１０がオンした場合の消費電流ｉ２４は
ｉ２４＝２６．５μＡ×２＝５３μＡ
となる。
【００４５】
一方、第１増幅器４と第２増幅器５の通常監視時の消費電流ｉ２５は
ｉ２５＝０．５μＡ×２＝１μＡ
となる。このためスイッチ１０がオンした場合の総合消費電流ｉ２６は
ｉ２６＝５３μＡ＋１μＡ＝５４μＡ
となる。また通常監視時となるスイッチ１０がオフ状態での消費電流ｉ２７は
ｉ２７＝２７．７５μＡ＋１μＡ＝２８．７５μＡ
となる。
【００４６】
この図５の実施形態における通常監視時の消費電流ｉ２７＝２８．７５μＡを図３の従来相当回路における消費電流ｉ１４＝６３μＡと対比してみると、図２の場合の消費電流とは若干多くなるが、従来に対しその４５％程度を占めるにとどまり、同様にして炎検出器のトータル的な消費電流を低減し、電池電源を使用した場合の長寿命化と感知器回線に接続した場合の接続端末数の増加を図ることができる。
【００４７】
尚、図２、図４にあっては図１、２の各実施形態における三波長方式における２つの第１火災判定用素子２及び第２火災判定用素子３につき、そのうちの１つの第１火災判定用素子２を説明を簡単にするためにとりだして消費電流を計算しているが、もう１つの火災判定用素子３を考慮しても、通常監視時にあってはスイッチ１０のオフにより火災検出素子には消費電流が流れないか、もしくは高抵抗Ｒ２、Ｒ４により１．２５μＡ×２＝２．５μＡだけの消費電流が流れるにとどまり、火災判定用素子の数が増加したとしても、従来の消費電流の大きな例えば図３の増幅器１４、１５に対する電源供給をオン、オフ制御した場合の消費電流に比べ、十分に消費電流を低減することができる。
【００４８】
なお、本発発明は上記の実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、火災検出素子としてＣＯ2共鳴放射帯の中心波長４．５μｍの赤外線素子を例に挙げたが、紫外線検出素子等に置き換えることも可能である。また紫外線検出素子を火災検出素子として用い、ＣＯ2共鳴放射帯の中心波長を検出する素子を火災判定用素子として用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】火災判定用素子の電源をオンオフ制御する本発明の炎検出器の実施形態を示した回路ブロック図
【図２】図１につき火災判定用素子を１つとした場合の消費電流を算出するための回路ブロック図
【図３】従来の増幅器電源をオンオフ制御する場合の消費電流を算出するための回路ブロック図
【図４】火災判定用素子の負荷抵抗を切替制御する本発明の炎検出器の他の実施形態を示した回路ブロック図
【図５】図４につき火災判定用素子を１つとした場合の消費電流を算出するための回路ブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１：火災検出素子
２：第１火災判定用素子
３：第２火災判定用素子
４：第１増幅器
５：第２増幅器
６：第３増幅器
７：ＣＰＵ
８：コンパレータ
９：電池
１０：スイッチ
【図１】
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【図２】
2005309927.tif 000004
【図３】
2005309927.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005309927.tif 000007