JPS5920160B2 - イオン化式火災感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はリーク電流による誤動作を防止したイオン化
式火災感知器に関する。

イオン化式火災感知器の誤動作の大きな原因の１つとし
てリーク電流がある。

これはイオン化式火災感知器の内外各イオン室のインピ
ーダンスが１０１０〜１０１２オーム程度もあるため、
イオン室内の１対の電極間を高抵抗で絶縁する絶縁物や
内外イオン室の電圧変化を検出するＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）の各リード線間を絶縁する絶縁物がじんあ
いや湿気などにより汚染されると、この汚染により絶縁
物の絶縁性が劣化してしまい、絶縁物の表面にリーク電
流が流れる。このイオン室の電極間やＦＥＴのリード線
間に流れるリーク電流は外部イオン室に煙が入つた場合
と同じ効果となり、ＦＥＴは導通を深めてスイッチング
回路を動作させ、これによりイオン化式火災感知器は誤
報を生じる。このリーク電流による誤動作のうち、イオ
ン室の電極間に流れるリーク電流に関しては、電極間に
ガード電極を設けたり、あるいは絶縁物をラビリンス構
造とするなどしてその沿面距離を長くすることなどによ
り、すでに対策が行なわれ十分な効果をあげている。し
かしＦＥＴのリーク電流に関しては、各リード線の間隔
が数Ｕｌ程度であるためガード電極を設けたり沿面距離
を長くしたりすることができず、このためＦＥＴをじん
あいが比較的に入りにくい内部イオン室内に設けるよう
にしてある。しかしＦＥＴを内部イオン室内に設けても
湿気に対しては何ら有効でなく、従つてＦＥＴのリーク
電流に関しては有効な対策が行なわれていないのが現状
である。この発明は上記の点にかんがみ、動作時に煙を
検出して正常に動作したのかあるいはＦＥＴにリーク電
流が流れて動作したのかを判別し、煙を検出して動作し
た時にのみ火災信号を出力することができるイオン化式
火災感知器を得ることを目的とするものである。

まずこの発明の原理を第１図〜第４図により説明する。

比較用インピーダンス素子である煙の進入しない内部イ
オン室ＣＨｌと煙が進入する外部イオン室ＣＨ２とを第
１図に示す極性で電源（図示せず）に直列接続して内部
イオン室ＣＨ，のＶ−１（電圧一電流）特性１１と外部
イオン室ＣＨ２の−１特性１２を測定すると第２図に示
す特性となり、内外両イオン室ＣＨ，とＣＨ２との直列
接続点の電位、つまりインピーダンス変換用のＦＥＴの
ゲート電位は１１と１２の交点の電圧Ｖ。となる。そし
て外部イオン室ＣＨ２に例えば濃度１０％の煙が入ると
この煙によりイオン室ＣＨ２内のイオン電流が減少して
特性は１２から１３に変化し、接続点の電位はＶ１にな
る。またＦＥＴのリード線間、例えばドレインとゲート
との間にリーク電流ｉが流れると、この・リーク電流１
は内部イオン室ＣＨｌに並列に存在することになり、Ｆ
ＥＴから内部イオン室ＣＨｌ側を考えた場合、内部イオ
ン室ＣＨ，にはイオン電流とリーク電流との和の電流が
流れることになり、その特性はリーク電流が多いと１１
から１４に変化して接続点の電位は１に達する。ところ
で、第３図に示すようにＦＥＴに印加する電圧の極性を
変えずに内部イオン室ＣＨｌと外部イオン室ＣＨ２の直
列回路に印加する電圧のみを逆転し、この状態において
各イオン室ＣＨｌとＣＨ２の−１特性を測定してみたと
ころ第４図に示す特性が得られた。

つまり外部イオン室ＣＨ２内に煙が存在せずかつＦＥＴ
にリーク電流が流れていない時の内部イオン室ＣＨｌの
特性はｌ／、外部イオン室ＣＨ２の特性はＩ！で接続点
の電位はＪであるが、外部イオン室ＣＨ２に濃度１０％
の煙が入つた場合にはその特性はＩＪから１３５に変化
して接続点の電位はＪより低いＶ２となるのに対し、Ｆ
ＥＴのトンイン・ソース間にリーク電流１が流れるとこ
の電流１は第１図の場合と異なり外部イオン室ＣＨ２に
並列に流れて外部イオン室ＣＨ２の特性はＩＪから１５
に変化し接続点の電位は。′より高くなることが分つた
。この発明は上記事実に着眼して、内部イオン室や抵抗
体などの比較用インピーダンス素子と外部イオン室との
直列回路の直列接続点の電位変化を検出する電界効果ト
ランジスタの検出出力が第１の所定の煙濃度レベルに達
した時に直列回路の印加電圧の極性を転極させ、この直
列回路の極性が転極された時の電界効果トランジスタの
検出出力が第２の所定の煙濃度レベル以上であるか否か
を判別することにより、所定濃度の煙を検出して動作状
態となつたのかまたは電界効果トランジスタのリーク電
流によつて動作状態となつたのかを判別するようにした
ことを特徴とするイオン化式火災感知器を得るものであ
る。

以下、この発明の１実施例を第５図により説明すると、
比較用インピーダンス素子である内部イオン室ＣＨｌと
外部イオン室ＣＨ２の中間電極１にゲートが接続された
ＦＥＴのドレインは正端子２に接続され、ソースは抵抗
Ｒ，を通じて負端子３に接続される。

またＦＥＴのソースは第１の判別回路と第２の判別回路
に接続される。第１の判別回路は、第１の比較器Ｃ１と
必要に応じて設けられる単安定マルチバイブレータＭ１
と注意信号出力用のスイツチング回路ＳＷ，とより構成
され、そして比較器Ｃ，の非反転入力はＦＥＴのソース
に、また基準用の反転入力は正端子２と負端子３の間に
接続された基準信号用の可変抵抗Ｒ２の可動端子に接続
される。また比較器Ｃ１の出力は単安定マルチバイブレ
ータＭ１に、その出力はスイツチング回路ＳＷｌと転極
回路を構成する直列接続されたインバータＮｌ，Ｎ２の
Ｎ１とに接続される。またマルチバイブレータＭ１の出
力はＡＮＤ回路Ａ，と動作時間がマルチバイブレータＭ
，より短かい単安定マルチバイブレータＭ２に接続され
このマルチバイブレータＭ２の出力はインバータＮ３を
介してＡＮＤ回路Ａ，に接続される。上記第２の判別回
路は、第２比較器Ｃ２とインバータＮ４とＡＮＤ回路Ａ
２と火災信号出力用のスイツチング回路ＳＷ２とより構
成され、比較器Ｃ２の非反転入力はＦＥＴのソースに反
転入力は正端子２と負端子３の間に接続された基準信号
用の可変抵抗Ｒ３の可動端子に接続される。また比較器
Ｃ２の出力はインバータＮ４に、その出力は上記ＡＮＤ
回路Ａ１の出力とともにＡＮＤ回路Ａ２に、その出力は
自己保持機能を有するスイツチング回路ＳＷ２に接続さ
れる。また上記転極回路のうちインバータＮ１の出力は
内部イオン室ＣＨ，の内部電極４に、インバータＮ２の
出力は外部イオン室ＣＨ２の外部電極５に接続されてイ
オン化式火災感知器ＤＥが構成される。なお６は中間電
極１に設けられた放射線源、７は外部電極５に設けられ
た外部イオン室ＣＨ２の煙流入口、ＲＥは受信機、８は
小電流の注意信号を受信する高感度リレー、９は大電流
の火災信号を受信する低感度リレー、Ｌ１は注意灯、Ｌ
２は火災表示灯である。なお第１の比較器Ｃ１はＦＥＴ
のゲート電位が第２図のＶ。

である正常時には動作せず、外部イオン室ＣＨ２に所定
濃度の煙、例えば１０％の煙が入りＦＥＴのゲート電位
が第２図の１に達した時に動作するように、また第２の
比較器Ｃ２は正常時は動作せず、内部イオン室ＣＨｌと
外部イオン室ＣＨ２の直列回路の極性が転極状態となつ
た時に外部イオン室ＣＨ２の煙濃度が１０％以下でＦＥ
Ｔのゲート電位が第４図の２以上で動作するように、換
言すれば煙濃度が１０％以上であると不動作となるよう
に、可変抵抗Ｒ２とＲ３が調整されている。次にこのイ
オン化式火災感知器ＤＥの動作を説明する。

外部イオン室ＣＨ２に煙が存在せずＦＥＴにリーク電流
が存在しない正常時には、第１と第２の比較器Ｃ１とＣ
２はいずれも不動作状態にあり、単安定マルチバイブレ
ータＭ１とＭ２も不動作状態にある。

この結果インバータＮｌ，Ｎ２とＮ４は高電位の出力を
生じ、インバータＮ２は低電位の出力となつていて、内
部イオン室ＣＨｌの電極４には正のまた外部イオン室Ｃ
Ｈ２の電極５には負の極性の電圧が印加されている。ま
たＡＮＤ回路Ａｌ，Ａ２とスイツチング回路ＳＷｌ，Ｓ
Ｗ２は不動作状態にある。火災の発生により外部イオン
室ＣＨ２に煙が入るかまたはＦＥＴのリード線間にリー
ク電流が流れてＦＥＴのゲート電位が第２図に示すＶ１
に達すると比較器Ｃ１が動作して出力を生じ、単安定マ
ルチバイブレータＭ，が動作して出力を生じる。

このマルチバイブレータＭ１の出力によりスイツチング
回路ＳＷｌが動作して信号線１１，１２に注意信号であ
る少電流が流れ、この注意信号により高感度リレー８が
動作してそのメーク接点８１が閉成され注意灯Ｌ１が点
灯する。またマルチバイブレータＭ１の出力によりマル
チバイブレータＭ２が動作してインバータＮ３が低出力
にされ、これによりＡＮＤ回路Ａ２の不動作状態が保持
される。またマルチバイブレータＭ１の出力により転極
回路のインバータＮ１が低出力にインバータＮ２が高出
力になり、電極４と５の印加電圧の極性が転極される。
この転極はＦＥＴのリーク電流によつて生じた場合には
、転極によりＦＥＴのソース電位は２より高くなり比較
器Ｃ２が動作して出力を生じる。

この比較器Ｃ２の出力によりインバータＮ４が低出力と
なる。そしてマルチバイブレータＭ２が動作時間を経過
してＯ出力となるとインバータＮ３が高出力となり、こ
のインバータＮ３の出力とまだ動作を継続しているマル
チバイブレータＭ１の出力とによりＡＮＤ回路Ａ１が動
作して出力を出じる。しかしＡＮＤ回路Ａ２はインバー
タＮ４が低出力であるため動作せず、スイツチング回路
ＳＷ２は動作しない。そして単安定マルチバイブレータ
Ｍ，が動作時間を経過して低出力になると、インバータ
Ｎ１が高出力にＮ２が低出力になつて内部電極４と外部
電極５の極性が転極の前の状態に戻るとともに、スイツ
チング回路ＳＷｌが動作を停止しリレー８が復旧して注
意灯Ｌ，が消灯する。この時、ＦＥＴにまだリーク電流
が流れていると比較器Ｃ１が再たび動作して上記動作を
繰り返して注意灯Ｌ１を点滅させ、感知器ＤＥがリーク
電流により誤動作状態にあることを報知する。しかし上
記転極が外部イオン室ＣＨ２に所定濃度の煙が入つたこ
とにより生じた場合には、転極によりＦＥＴのゲート電
位が低下して２以下となる。

このため比較器Ｃ２は動作せず、マルチバイブレータＭ
２が動作時間を経過してＯ出力となるとインバータＮ３
が高出力を生じる。このインバータＮ３の出力とまだ動
作を継続しているマルチバイブレータＭ，の出力とによ
りＡＮＤ回路Ａ１が動作して出力を生じる。このＡＮＤ
回路Ａ１の出力とイソバータＮ４の高出力とによりＡＮ
Ｄ回路Ａ２が動作してスイツチング回路ＳＷ２が動作す
る。このスイツチング回路ＳＷ２の動作により信号線１
１，１２に大電流が流れて受信機Ｒｅの低感度リレー９
が動作し、そのブレーク接点９２の開放により注意灯Ｌ
，が消灯されるとともにメーク接点９１が閉成されて火
災表示灯Ｌ２が点灯し火災の発生を表示する。上記実施
例では、直列回路を構成する内部イオン室ＣＨ，と外部
イオン室ＣＨ２の特性が、転極前の検出すべき所定煙濃
度における直列接続点の電位１が転極後の所定煙濃室に
おける直列接続点の電位２より低い場合について説明し
たが、直列回路の特性が転極前の所定煙濃度における直
列接続点の電位Ｖ１が転極後の所定煙濃度における電位
２よりも高くなるように選ばれている場合には、第２の
比較器Ｃ２は抵抗Ｒ３から，より低いＶ２の基準電位が
与えられているので正常時は動作状態となつて出力を生
じている。

このためインバータＮ４は所的濃度の煙が外部イオン室
ＣＨ２に進入して転極状態となつた時にのみ高出力とな
るので、このインバータＮ４の高出力により火災信号出
力回路ＳＷ２を直接制御することができ、単安定マルチ
バイブレータＭ２とインバータＮ３とＡＮＤ回路Ａｌ，
Ａ２とを省略することができる。なお上記実施例におい
て、比較用インピーダンス素子として内部イオン室ＣＨ
ｌの代りに抵抗などのインピーダンス素子を使用しても
よく、また注意信号を連続して出力させる場合にはスイ
ツチング回路ＳＷｌに自己保持機能を有するものを用い
、火災信号だけを出力させる場合には第１の判別回路か
らスイツチング回路ＳＷｌを省略すればよく、各電極１
，４，５間に第５図で点線で示すようにガード電極１０
を設けることもできる。また上記実施例では第１と第２
の比較器Ｃ１とＣ２が直列回路の転極の前後でそれぞれ
同じ濃度レベルの電位変化を検出するようにしたが、第
２の比較器Ｃ２の検出レベルを第１の比較器Ｃ１の検出
レベルより低く、つまり低濃度レベルの電位変化を検出
するようにすれば、ＦＥＴのリード線間に多少のリーク
電流が流れている状態でもリーク電流の影響を除去して
所定濃度の煙を検出することができる。この発明によれ
ば、外部イオン室に所定濃度の煙が入つたことにより動
作状態となつたのかあるいはＦＥＴにリーク電流が流れ
て動作状態となつたのかを感知器自体が比較用インピー
ダンス素子と外部イオン室との直列回路の極性を転極す
ることによつて判別し、所定濃度の煙を検出して動作状
態となつた時にのみ火災信号を出力するようにしたので
、リーク電流によつて誤動作するのを防止するイオン化
式火災感知器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明によるイオン化式火災感知器
の原理を説明する図で、第１図はその転極前の回路図、
第３図は転極後の回路図、第２図と第４図は第１図と第
３図における比較用インピーダンス素子と外部イオン室
の−１特性図である。 また第５図はこの発明によるイオン化式火災感知器の１
実施例の回路図である。ＤＥ・・・・・・イオン化式火
災感知器、ＲＥ・・・・・・受信機、ＣＨｌ・・・・・
・比較用インピーダンス素子、ＣＨ２・・・・・・外部
イオン室、１・・・・・・中間電極、４・・・・・・内
部電極、５・・・・・・外部電極、ＦＥＴ・・・・・・
電界効果トランジスタ、Ｃ１・・・・・・第１の比較器
、Ｃ２・・・・・・第２の比較器、ＳＷｌ・・・・・・
注意信号出力回路、ＳＷ２・・・・・・火災信号出力回
路、Ｎｌ，Ｎ２・・・・・・転極回路を構成するインバ
ータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比較用インピーダンス素子と煙が自由に出入りする
   外部イオン室との直列回路と、この直列回路の直列接続
   点の電位変化を検出する電界効果トランジスタとを有す
   るイオン化式火災感知器において、上記電界効果トラン
   ジスタの検出出力が第１の所定の煙濃度レベルに達した
   ことを判別する第１の判別回路と、この第１の判別回路
   により制御されて上記直列回路の印加電圧の極性を転極
   させる転極回路と、この転極回路により上記直列回路の
   極性が転極された際に上記電界効果トランジスタの検出
   出力が第２の所定の煙濃度レベル以上であるか否か判別
   する第２の判別回路とが設けられ、上記第１および第２
   の判別回路の出力の相違により所定濃度の煙を検出して
   動作したのかまたは電界効果トランジスタのリーク電流
   により動作したのか識別できるようにしたことを特徴と
   するイオン化式火災感知器。 ２ 第１の判別回路は第１の所定の煙濃度レベルを検出
   する第１の比較器からなり、第２の判別回路は第２の所
   定の煙濃度レベルを検出する第２の比較器とこの第２の
   比較器により動作される火災信号出力回路とからなる特
   許請求の範囲第１項記載のイオン化式火災感知器。 ３ 第１の判別回路は第１の所定の煙濃度レベルを検出
   する第１の比較器とこの第１の比較器により動作される
   注意信号出力回路とからなり、第２の判別回路は第２の
   所定の煙濃度レベルを検出する第２の比較器とこの第２
   の比較器により動作される火災信号出力回路とからなる
   特許請求の範囲第１項記載のイオン化式火災感知器。 ４ 第１の所定の煙濃度レベルと第２の所定の煙濃度レ
   ベルとが同一の煙濃度レベルである特許請求の範囲第１
   項ないし第３項いずれかに記載のイオン化式火災感知器
   。 ５ 第２の所定の煙濃度レベルが第１の所定の煙濃度レ
   ベルより低い煙濃度レベルである特許請求の範囲第１項
   ないし第３項いずれかに記載のイオン化式火災感知器。