(57)【要約】【課題】強誘電性物質を用いた熱感知器の熱応答性を高めること。【解決手段】監視領域の温度を監視するための熱感知器１であって、強誘電性物質としてのセラミック素子２と、セラミック素子２の誘電率に基づいて、監視領域の温度を算定する温度算定部３と、セラミック素子２の出力電圧に基づいて、温度算定部３にて算定された温度に対する補正を行う温度補正部４とを備える。温度補正部４は、必要に応じて、監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する第１の補正部４ａ、温度変化値に対してセラミック素子２の出力電圧に基づいて補正を行う第２の補正部４ｂ、及び、補正された温度変化値を温度算定部３にて算定された温度に加えることにより、補正後の温度を算定する第３の補正部４ｃを備える。【選択図】        図１
2005352870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の温度を監視するための熱感知器であって、
強誘電性物質と、
前記強誘電性物質の誘電率に基づいて、前記監視領域の温度を算定する温度算定手段と、
前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて、前記温度算定手段にて算定された温度に対する補正を行う温度補正手段と、
を備えたことを特徴とする熱感知器。
【請求項２】
前記温度補正手段は、
前記温度算定手段にて算定された温度に基づいて、前記監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する第１の補正手段と、
前記第１の補正手段にて算定された前記温度変化値に対して、前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて補正を行う第２の補正手段と、
前記第２の補正手段にて補正された温度変化値を、前記温度算定手段にて算定された温度に加えることにより、補正後の温度を算定する第３の補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱感知器。
【請求項３】
前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する充電時間に基づいて、前記温度算定を行うこと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の熱感知器。
【請求項４】
前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する発振周波数に基づいて、前記温度算定を行うこと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の熱感知器。
【請求項５】
前記温度算定手段と前記温度補正手段とのいずれか一方を前記強誘電性物質に対して選択的に接続する切替え手段、
を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視領域の温度を監視するための熱感知器に関し、特に、監視領域の温度やその変化率を測定することによって監視を行う熱感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、監視領域における火災発生等を監視するための熱感知器が提案されている。この熱感知器は、その感知原理に基づいて、差動式熱感知器と定温式熱感知器とに大別される。
【０００３】
このうち、差動式熱感知器は、監視領域における温度の上昇率に基づいて火災検出を行うものであり、例えば、ダイヤフラムを用いた差動式熱感知器が提案されている。このダイヤフラム利用型の差動式熱感知器では、火災による温度上昇に伴ってチャンバー内の空気が急激に膨張すると、ダイヤフラムが変形する。従って、このダイヤフラムの変形の有無を検出することで、温度上昇率が所定値以上になったことを検知し、監視領域において火災が発生したものと判断して警報信号を出力する。
【０００４】
また、定温式熱感知器は、監視領域における温度に基づいて火災検出を行うものであり、例えば、サーミスタを用いたものや、バイメタルを用いたものが提案されている。例えば、サーミスタ利用型の定温式熱感知器は、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタの特性を利用したもので、サーミスタの抵抗値に基づいて監視領域の温度を測定し、この温度が所定温度以上になった場合には、監視領域において火災が発生したものと判断して警報信号を出力する（例えば、特許文献１参照）。また、バイメタル利用型の定温式熱感知器は、温度に応じて所定方向に変形するバイメタルの特定を利用したもので、所定温度以上になった場合にバイメタルの変形量が大きくなって電気的接点を閉じることで、監視領域において火災が発生したものと判断して警報信号を出力する（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、ダイヤフラム利用型の差動式熱感知器においては、温度の上昇率を正確に測定するために、ある程度の膨張スペースを持ったチャンバーが必要になる。また、バイメタル利用型の定温式熱感知器においては、バイメタルの変形スペースを確保することが必要になる。したがって、これら従来の熱感知器は、小型化が困難であった。
【０００６】
また、サーミスタを用いた定温式熱感知器においては、監視領域の熱が設置面や感知器本体に奪われて温度感知精度が低下することを防ぐため、サーミスタを設置面や感知器本体から極力離して監視領域中に露出等させるように配置していた。したがって、この点も、従来の熱感知器の小型化を妨げる一因になっていた。
【０００７】
ここで、従来から、電気特性が温度によって変化するセラミック素子等を用いて熱感知を行うことも提案されていた。なかでも、強誘電体と同様の電気特性を示す強誘電性物質は、その温度が変化すると焦電効果によって焦電電流を出力するため、この焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧の変化に基づいて、温度変化を検出することが可能になる。これは強誘電性物質が、人体検出用素子等に応用されていることからも明らかである（例えば、特許文献３参照）。また、強誘電性物質の誘電率は、温度に応じた一定の値を取ることから、この誘電率に基づいて温度を測定することが可能になる。さらに、このような強誘電性物質を薄膜化すれば、ダイヤフラムのような膨張スペースやバイメタルのような変形スペースを必要としないことから、熱感知器を小型化できる可能性がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４３１７０号公報
【特許文献２】実開平６−３０８９１号公報
【特許文献３】特開２００４−２１５０６号公報
【特許文献４】特開平３−２６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このように強誘電性物質を温度や温度変化率の測定に用いることが提案されていたものの、これを単に熱感知器に組み込んだ場合には、依然として種々の問題が生ずる可能性があった。例えば、強誘電性物質を単体で配置した場合の誘電率の熱応答性は比較的高いにも関わらず、これを熱感知器に単に適用しただけでは、火災の熱が天井や感知器の筐体等に吸収されてしまう問題があるため、結果として熱感知を迅速に行うことができない。つまり、熱容量の大きな感知器自体の温度を測っていることとなり、迅速な熱感知ができなかった。
【００１０】
従って、即応性を求められる熱感知器には、強誘電性物質を直ちに適用できない場合があった。例えば、火災報知のための熱感知器に関しては、国の法令等によって様々な規格が設けられており、その一つに作動試験がある。この作動試験においては、熱感知器を所定の熱環境下に投入した場合、投入してから一定時間以内に熱感知器が作動することが求められる。しかしながら、熱感知器に単に強誘電性物質を組み込んだ場合には、上述のような理由によって熱感知器全体としての熱応答性が低くなり得るため、作動試験を通過しない可能性があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、強誘電性物質を用いた熱感知器の熱応答性を高めること等を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の熱感知器は、監視領域の温度を監視するための熱感知器であって、強誘電性物質と、前記強誘電性物質の誘電率に基づいて、前記監視領域の温度を算定する温度算定手段と、前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて、前記温度算定手段にて算定された温度に対する補正を行う温度補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の熱感知器は、請求項１に記載の熱感知器において、前記温度補正手段は、前記温度算定手段にて算定された温度に基づいて、前記監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する第１の補正手段と、前記第１の補正手段にて算定された前記温度変化値に対して、前記強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて補正を行う第２の補正手段と、前記第２の補正手段にて補正された温度変化値を、前記温度算定手段にて算定された温度に加えることにより、補正後の温度を算定する第３の補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の熱感知器は、請求項１又は２に記載の熱感知器において、前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する充電時間に基づいて、前記温度算定を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の熱感知器は、請求項１又は２に記載の熱感知器において、前記温度算定手段は、前記誘電率に応じて変化する発振周波数に基づいて、前記温度算定を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の熱感知器は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱感知器において、前記温度算定手段と前記温度補正手段とのいずれか一方を前記強誘電性物質に対して選択的に接続する切替え手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る熱感知器は、強誘電性物質を温度検知素子に用いることで熱感知器を小型化できるという効果を奏する。また、温度補正を行うことで熱感知器全体としての熱応答性を高めることができる。しかも、一つの強誘電性物質で温度算定と温度補正とを行うことができ、熱感知器の小型化や製造コストの低減を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る熱感知器は、第１の補正手段による温度算定、第２の補正手段による温度変化値補正、及び、第３の補正手段による補正後温度の算定を順次行うことにより、簡易かつ迅速に温度補正を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る熱感知器は、誘電率に応じて変化する充電時間に基づいて温度算定を行うことにより、充電時間を測定することで温度算定を行うことができ、簡易かつ迅速に温度算定を行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る熱感知器は、誘電率に応じて変化する発振周波数に基づいて温度算定を行うことにより、発振周波数を測定することで温度算定を行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係る熱感知器は、切替え手段によって温度算定手段と温度補正手段とのいずれか一方を強誘電性物質に対して選択的に接続でき、一つの強誘電性物質を用いて温度算定と温度補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る熱感知器の実施例を詳細に説明する。まず、〔Ｉ〕本発明の基本的概念を説明した後、〔II〕本発明の実施例について説明し、〔III〕最後に、本発明の実施例に対する変形例について説明する。
【００２３】
〔Ｉ〕本発明の基本的概念
まず、本発明の基本的概念について説明する。本発明は、監視領域の温度を監視するための熱感知器に関する。ここで、熱感知器の具体的な監視領域や監視目的は任意であるが、以下の各実施例では、一般家屋やオフィスビルの室内に設置されて火災発生の有無を監視する熱感知器について説明する。ただし、本発明は、監視領域の温度を測定する温度センサの如き熱感知器にも同様に適用できるものである。
【００２４】
ここで、熱感知器の検出素子として、強誘電性物質、すなわち、電圧を加えることによって自発分極の方向を自由に変化させ、ゼロ電圧でもその分極方向を持続させることのできる誘電体を用いる。本発明では、この強誘電性物質の誘電率が温度に応じて変化すること、及び、強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧が焦電効果によって温度に応じて変化することを利用する。より具体的には、最初に、強誘電性物質の誘電率に基づいて監視領域の温度を算定する。次に、算定された温度を、強誘電性物質から出力される焦電電流又は当該焦電電流を電圧変換してなる出力電圧に基づいて補正する。このことにより、火災の熱が天井や熱感知器の筐体等に吸収された場合においても、強誘電性物質にて測定した実温度を、熱吸収がない場合に測定されたであろう温度（予測温度）に補正でき、熱応答性の高い熱感知を行うことができる。特に、同一の強誘電性物質を用いて、温度算定と温度補正とを行うことができること、及び、強誘電性物質は薄膜状にも形成できることから、感知器を小型化できる。このような機能を奏し得る限りにおいて、強誘電性物質の具体的構成は任意であるが、例えば、薄膜セラミック素子の如きセラミック強誘電体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の如き高分子強誘電体、あるいは、チタン酸バリウムや硫酸グリシンの如き結晶体を利用できる。なお、以下の各実施例では、強誘電性物質としてセラミック素子を用いた例について説明する。
【００２５】
〔II〕本発明の実施例
次に、本発明に係る熱感知器の各実施例について説明する。ただし、これら各実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
まず最初に、実施例１について説明する。本実施例１に係る熱感知器は、概略的に、（１）強誘電性物質、温度算定手段、及び、温度補正手段を備えたこと、（２）温度補正手段は、第１の補正手段、第２の補正手段、及び、第３の補正手段を備えたこと、（３）温度算定手段は、誘電率に応じて変化する当該強誘電性物質の充電時間に基づいて、温度算定を行うこと、及び、（４）温度算定手段と温度補正手段とのいずれか一方を強誘電性物質に対して選択的に接続する切替え手段を備えたこと、等を主たる特徴とする。
【００２７】
〔熱感知器の概要〕
最初に、本実施例１に係る熱感知器の概要を説明する。図１は、熱感知器の構成を機能概念的に例示する構成図である。この図１に示すように、熱感知器１は、強誘電性物質としてのセラミック素子２、温度算定部３、温度補正部４、切替え部５、記憶部６、及び、制御部７を備えて構成されている。このうち、セラミック素子２は、温度検出用素子である。このセラミック素子２の具体的構成は任意であるが、例えば、鉛、ジルコニウム、チタン、あるいは、不純物を合成して焼結した薄膜セラミック素子２を用いることができ、その表面に銀等を蒸着して電極として用いることができる。また、温度算定部３は、セラミック素子２の誘電率に基づいて、監視領域の温度を算定する温度算定手段である。
【００２８】
また、温度補正部４は、セラミック素子２の出力電圧に基づいて、温度算定部３にて算定された温度に対する補正を行う温度補正手段である。この温度補正部４は、第１の補正部４ａ、第２の補正部４ｂ、及び、第３の補正部４ｃを備えて構成されている。このうち、第１の補正部４ａは、温度算定部３にて算定された温度に基づいて、監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する第１の補正手段である。また、第２の補正部４ｂは、第１の補正部４ａにて算定された温度変化値に対して、セラミック素子２の出力電圧に基づいて補正を行う第２の補正手段である。そして、第３の補正部４ｃは、第２の補正部４ｂにて補正された温度変化値を、温度算定部３にて算定された温度に加えることにより、監視領域の補正後の温度を算定する第３の補正手段である。
【００２９】
また、切替え部５は、セラミック素子２に対する、温度算定部３と温度補正部４との接続を選択的に切替える切替え手段である。この切替え部５を設けることにより、セラミック素子２の誘電率変化を利用した温度算定部３による温度算定と、セラミック素子２の焦電効果を利用した温度補正部４による温度補正とを、１つのセラミック素子２を利用しつつ選択に切替えて行うことができる。
【００３０】
また、記憶部６は、各種測定値や閾値を記憶するための記憶手段であり、任意の記憶素子や記憶媒体、例えば、フラッシュメモリやＥＰＲＯＭ (Erasable Programmable Read Only Memory)の如き不揮発性記憶媒体を用いることができる。また、制御部７は、温度補正部４にて補正された温度に基づく火災発生の有無の判断等を行う制御手段である。この制御部７の具体的構成は任意であるが、例えば、所定の記憶媒体に記憶されたプログラムを呼出して解析・実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）として構成することができる。
【００３１】
なお、セラミック素子２、温度算定部３、温度補正部４、切替え部５、第１の補正部４ａ、第２の補正部４ｂ、第３の補正部４ｃは、それぞれ、特許請求の範囲における、セラミック素子、温度算定手段、温度補正手段、切替え手段、第１の補正手段、第２の補正手段、第３の補正手段に対応する。
【００３２】
このように構成された熱感知器１において、火災検出は以下のように行われる。すなわち、制御部７にて制御された切替え部５を介して、セラミック素子２が温度算定部３に接続される。この状態において、監視領域の温度に応じて変化したセラミック素子２の温度が、このセラミック素子２の誘電率に基づいて、温度算定部３にて算定される。次いで、制御部７にて切替え部５が制御され、セラミック素子２の接続先が温度算定部３から温度補正部４に切替えられる。この状態において、先に算定された温度が、焦電効果にて変化するセラミック素子２の出力電圧に基づいて、温度補正部４による温度補正処理によって補正される。このように補正された温度と、記憶部６に予め記憶された閾値とが、制御部７にて比較され、補正された温度が閾値を上回る場合には、監視領域で火災があったと判定され、発報出力が行われる。以下、この熱感知器１の構成及び処理のうち、特に温度算定と温度補正に関する部分について詳述する。
【００３３】
〔温度算定部の構成と温度算定〕
次に、温度算定部３の要部の具体的構成と、この温度算定部３による温度算定について説明する。図２は、熱感知器の要部の回路図である。この図２に示すように、温度算定部３の要部を構成する電気回路は、複数のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、及び、コンパレータＩＣ１とを図示のように接続して構成されている。この温度算定部３には、セラミック素子２と、切替え部（切替えスイッチ）５とが図示のように接続されている。このような構成において、切替え部５をＯＮ（接続状態）にすると、セラミック素子２が温度算定部３の要部回路に接続される。
【００３４】
この状態において、セラミック素子２、抵抗Ｒ５、及び、トランジスタＴＲ３によって放電回路が構成され、このトランジスタＴＲ３のベース端子に放電トリガが与えられると、セラミック素子２が抵抗Ｒ５を介して放電する。また、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２と抵抗Ｒ１とによって定電流回路が構成されており、図示しない入力部から入力を受けると、定電流が抵抗Ｒ２を介してセラミック素子２に供給され、このセラミック素子２が充電される。このようにセラミック素子２が充電され、コンパレータＩＣ１への入力比が、抵抗Ｒ３、Ｒ４の分圧比によって決定される閾値を超えた場合に、コンパレータＩＣ１の出力がHighになる。
【００３５】
従って、セラミック素子２の放電後であって入力部からの入力があった時点から、コンパレータＩＣ１の出力がHighになった時点までの経過時間を測定することによって、セラミック素子２が閾値を超える程度に充電された時間を測定できる。このセラミック素子２の充電時間は、セラミック素子２の誘電率にほぼ一意に対応しており、さらにこの誘電率はセラミック素子２の温度にほぼ一意に対応しているため、セラミック素子２の充電時間に基づいて温度を測定できる。
【００３６】
図３は、セラミック素子２の温度変化と充電時間との関係を示す図である。この図３に示すように、入力部から矩形波を入力した場合において、セラミック素子２の温度が上昇すると、充電波形における充電初期の立ち上がりが徐々に鈍くなり、これに伴って充電波形が閾値を超えるまでの時間（充電時間）が長くなる。従って、この充電時間に基づいて温度を決定できる。ここで、記憶部６には、充電時間と温度との関係を特定するテーブルが記憶されており、温度算定部３は、このテーブルを参照し、充電時間に対応する温度を決定できる。なお、充電時間と温度との関係の具体的数値は実験等によって容易に求めることができるので、ここでは省略する。
【００３７】
〔温度補正部の構成と温度補正〕
次に、温度補正部４の構成と、この温度補正部４による温度補正について説明する。図２において、セラミック素子２の両端は図示しない温度補正部４に接続されており、切替え部５をＯＦＦ（非接続状態）にすることにより、セラミック素子２から出力される焦電電流を出力電圧に変換して検出し、この出力電圧を温度補正部４にて測定できる。この出力電圧は、セラミック素子２の温度変化分に応じて変化することから、この出力電圧を用いてセラミック素子２の温度を補正できる。この補正の具体的ロジックは任意であるが、例えば、として算定できる（ここで、Ｔｇは補正後の温度、Ｔｓは補正前の温度、Ｎはセラミック素子２からの出力電圧、Ｈは補正係数）。
【００３８】
この算定式を適用した温度補正の具体的な処理について説明する。図４は、温度補正処理のフローチャートである。この図４に示すように、温度補正部４は、温度算定部３にて温度が算定された場合、これを補正後温度の初期値として記憶部６に記憶させる（ステップＳ１）。
【００３９】
そして、温度補正部４の第１の補正部４ａは、温度算定部３にて算定された温度に基づいて、監視領域の所定時間毎の温度変化値を算定する。より具体的には、温度算定部３にて算定された補正前の温度と、その直前に算定された補正前の温度の差分を算定することで、温度変化値を算定する（ステップＳ２）。
【００４０】
次いで、第２の補正部４ｂは、第１の補正部４ａにて算定された温度変化値に対して、セラミック素子２の出力電圧に基づいて補正を行う。より具体的には、第１の補正部４ａにて算定された温度変化値に対して、セラミック素子２の出力電圧を乗じる（ステップＳ３）。このことにより、セラミック素子２の出力電圧が大きい場合、すなわち、セラミック素子２の温度変化が大きい場合には、温度変化値を大きくでき、熱応答性を高めることができる。また、この時、第２の補正部４ｂは、温度変化値に対して補正係数Ｈを乗じる。この補正係数Ｈは、熱感知器１の構造によって変わる係数であり、熱感知器１の構造に基づく熱応答性の違いを打ち消すための係数であって、具体的には実験等に基づいて決定できる。
【００４１】
最後に、第３の補正部４ｃは、第２の補正部４ｂにて補正された温度変化値を、温度算定部３にて算定された温度に加えることにより、監視領域の補正後の温度を算定する。より具体的には、第２の補正部４ｂにて算定された補正後の温度変化値を、その直前に算定された補正後の温度に加算することで、補正後の温度を算定する（ステップＳ４）。これにより、温度補正処理が終了する。
【００４２】
〔補正効果〕
次に、上記のような温度補正の効果について説明する。ここでは、熱感知器１を用いて、所定規格により定められている作動試験における階段上昇試験を行った場合を例にとって説明する。この階段上昇試験においては、室温より３０℃高い風速８５ｃｍ／ｓの気流に熱感知器１を投入した時に、３０秒以内で作動することが求められる。図５は、温度算定部による温度算定結果を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は温度算定部３にて測定された温度（未補正の温度）を示す。この図５に示すように、熱感知器１を気流に投入してから徐々に温度が上昇しているものの、投入から３０秒経過しても温度が作動閾値（ここでは約５３℃）に至らないため、熱感知器１が作動しないので、試験に不合格になってしまう。
【００４３】
そのため、上述したように、温度補正部４による温度補正を行う。図６は、出力電圧変化を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は出力電圧変化率を示す。この図６に示すように、セラミック素子２の出力電圧変化は、熱感知器１を気流に投入した直後において急峻であり、それ以降、徐々に低下する。このような特性の出力電圧変化を用いて、上述した処理によって行われた温度補正結果を図７に示す。この図７において、図５との比較からも明らかなように、熱感知器１の熱応答性が向上されており、熱感知器１を気流に投入した直後に、温度が急激に上昇するように補正されている。この結果、投入から３０秒以内に温度が作動閾値に至り、熱感知器１が作動するため、試験条件を満たすことができる。
【００４４】
このように本実施例に係る熱感知器１によれば、セラミック素子２を温度検知素子に用いることで熱感知器１を小型化できる。また、温度補正を行うことで熱感知器１全体としての熱応答性を高めることができる。しかも、一つのセラミック素子２で温度算定と温度補正とを行うことができ、熱感知器１の小型化や製造コストの低減を図ることができる。また、温度算定部３と温度補正部４とのセラミック素子２に対する接続を切替え部５で容易に切替えることができ、温度算定及び温度補正を一層簡易で迅速に行うことができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、実施例２に係る熱感知器について説明する。本実施例２に係る熱感知器は、概略的に、実施例１と同様の特徴を有するが、誘電率に応じて変化する充電時間に基づいて温度算定を行うのではなく、誘電率に応じて変化する発振周波数に基づいて温度算定を行うこと、等を主たる特徴とする。図８は、本実施例２に係る熱感知器の構成を機能概念的に例示する構成図である。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例１と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００４６】
本実施２に係る熱感知器１０は、図８に示すように、セラミック素子２、温度算定部１１、温度補正部４、切替え部５、記憶部６、及び、制御部７を備えて構成されている。このうち、温度算定部１１は、セラミック素子２の誘電率に基づいて、監視領域の温度を算定する温度算定手段であり、特許請求の範囲における「温度算定手段」に対応する。
【００４７】
〔温度算定部の構成と温度算定〕
次に、温度算定部１１の要部の具体的構成と、この温度算定部１１による温度算定について説明する。図９は、熱感知器の要部の回路図である。この図９に示すように、温度算定部１１は、複数の抵抗Ｒ６、Ｒ７、コンデンサＣ１、Ｃ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、発振器ＩＣ２、及び、コンパレータＩＣ３とを図示のように接続して構成されている。この温度算定部１１には、セラミック素子２と、切替え部５とが図示のように接続されている。このような構成において、切替え部５をＯＮ（接続状態）にすると、セラミック素子２が温度算定部１１に接続される。
【００４８】
この状態において、セラミック素子２、抵抗Ｒ７、及び、発振器ＩＣ２によってＲＣ発振回路が構成されている。また、コンデンサＣ１、Ｃ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ６、及び、コンパレータＩＣ３によって、周波数／電圧コンバータ（Ｆ／Ｖコンバータ）が構成されている。そして、ＲＣ発振回路からの発振出力がＦ／Ｖコンバータに入力され、発振出力の周波数に応じた電圧がＦ／Ｖコンバータから出力される。ここで、セラミック素子２の誘電率に応じてＲＣ発振回路から出力される発振波形の周波数が変化することから、Ｆ／Ｖコンバータからの出力値が変化するので、この出力値に基づいて温度を測定できる。
【００４９】
図１０は、セラミック素子２の温度変化と発振周波数との関係を示す図である。この図１０に示すように、セラミック素子２の温度が上昇すると、ＲＣ発振回路の発振周波数が徐々に低くなり、これに伴ってＦ／Ｖコンバータからの出力値が大きくなる。ここで、記憶部６には、Ｆ／Ｖコンバータからの出力値と温度との関係を特定するテーブルが記憶されており、温度算定部１１は、このテーブルを参照し、Ｆ／Ｖコンバータからの出力値に対応する温度を決定できる。なお、温度変化と発振周波数との関係の具体的数値は実験等によって容易に求めることができるので、ここでは省略する。
【００５０】
本実施例２において、その他の構成及び処理は実施例１と同様である。すなわち、セラミック素子２の温度が温度算定部１１にて算定され、この温度が温度補正部４による温度補正処理によって補正される。このように補正された温度と、記憶部６に予め記憶された閾値とが、制御部７にて比較され、補正された温度が閾値を上回る場合には、監視領域で火災があったと判定され、発報出力が行われる。
【００５１】
このように本実施例に係る熱感知器１０によれば、実施例１と同様の効果を、異なる方式、すなわち、セラミック素子２の誘電率変化に伴う発振周波数変化に基づいて温度算定を行うことで得ることができる。
【００５２】
〔III〕実施例に対する変形例
以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００５３】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、本願に係る熱感知器１、１０が従来の熱感知器によりも小型化されていない場合においても、強誘電性物質を用いた熱感知の熱応答性が高められている限りにおいて、本願課題の一部が解決されている。
【００５４】
（制御について）
また、前記各実施例で自動的に行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を手動で行っても良く、逆に、手動で行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を公知技術又は上述した思想に基づいて自動化しても良い。また、各実施例において示した制御部７や制御部７内の各処理ブロックは、実際には、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにて読み出され実行されるコンピュータプログラムとして構成することができ、あるいは、ハードワイヤードロジックにて構成することができる。また、上述した各電気的構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。この他、前記文書中や図面中で示した処理手順、又は、制御手順については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００５５】
（強誘電性物質について）
実施例１、２においては、強誘電性物質としてセラミック素子２を用いたが、この他にも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の如き高分子強誘電体や、チタン酸バリウムや硫酸グリシンの如き結晶体を利用できることは上述の通りである。また、上記各実施例１、２においては、一つのセラミック素子２を温度算定と温度補正との両方に用いているが、温度算定用のセラミック素子と温度補正用のセラミック素子とを個別的に設けても良い。この場合には、切替え部５が不要になる。また、セラミック素子２に加えて強誘電性物質以外の他の検出素子を用いることもでき、セラミック素子２にて算定及び補正した温度に対して、他の検出素子の検出結果を利用してさらに補正を行っても良い。
【００５６】
（温度測定について）
上述した温度算定部３、１１の回路構成は、あくまで一例であり、任意の異なる回路構成を採用できる。また、温度測定原理としては、少なくとも強誘電性物質の誘電率変化に基づいたものであれば良く、強誘電性物質の誘電率変化に伴う様々な現象を測定することによって行うことができる。
【００５７】
（温度補正について）
上述した温度補正部４による温度補正処理は、あくまで一例であり、任意の異なる処理で補正を行うことができる。例えば、強誘電性物質の出力電圧を温度変化値に直接的に乗じるのではなく、測定温度に対して強誘電性物質の出力電圧に基づいた重み付けを行うことにより、温度補正を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る熱感知器は、監視領域の温度を測定して火災報知等を行うことに有用であり、特に、小型の熱感知器で熱応答性の高い温度測定を行うことに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る熱感知器の構成を機能概念的に例示する構成図である。
【図２】熱感知器の要部の回路図である。
【図３】セラミック素子の温度変化と充電時間との関係を示す図である。
【図４】温度補正処理のフローチャートである。
【図５】温度算定部による温度算定結果を示す図である。
【図６】出力電圧変化を示す図である。
【図７】温度補正結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例２に係る熱感知器の構成を機能概念的に例示する構成図である。
【図９】熱感知器の要部の回路図である。
【図１０】セラミック素子の温度変化と発振周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１、１０  熱感知器
２  セラミック素子
３、１１  温度算定部
４  温度補正部
４ａ  第１の補正部
４ｂ  第２の補正部
４ｃ  第３の補正部
５  切替え部
６  記憶部
７  制御部
ＴＲ１〜ＴＲ３  トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ７  抵抗
ＩＣ１、ＩＣ３  コンパレータ
Ｃ１、Ｃ２  コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
ＩＣ２  発振器
【図１】
2005352870.tif 000003
【図２】
2005352870.tif 000004
【図３】
2005352870.tif 000005
【図４】
2005352870.tif 000006
【図５】
2005352870.tif 000007
【図６】
2005352870.tif 000008
【図７】
2005352870.tif 000009
【図８】
2005352870.tif 000010
【図９】
2005352870.tif 000011
【図１０】
2005352870.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月12日(2004.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
〔温度補正部の構成と温度補正〕
次に、温度補正部４の構成と、この温度補正部４による温度補正について説明する。図２において、セラミック素子２の両端は図示しない温度補正部４に接続されており、切替え部５をＯＦＦ（非接続状態）にすることにより、セラミック素子２から出力される焦電電流を出力電圧に変換して検出し、この出力電圧を温度補正部４にて測定できる。この出力電圧は、セラミック素子２の温度変化分に応じて変化することから、この出力電圧を用いてセラミック素子２の温度を補正できる。この補正の具体的ロジックは任意であるが、例えば、後述する図４のフローチャートにも示すように、下記式１のように算定できる（ここで、Ｔｇは補正後の温度、Ｔｓは補正前の温度、Ｎはセラミック素子２からの出力電圧、Ｈは補正係数）。
【数１】
2005352870.tif 000013