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技術 熱感知器

出願人 能美防災株式会社
発明者 森田英聖増山誠八武崎雄介
出願日 2007年8月31日 (11年4ヶ月経過) 出願番号 2007-225444
公開日 2009年3月19日 (9年9ヶ月経過) 公開番号 2009-059145
状態 特許登録済
技術分野 火災警報装置 火災感知器
主要キーワード 故障判定精度 故障判定閾値 温度差分 検出電圧レベル 差分値演算 温度換算 故障判定処理 換算表
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年3月19日)のものです。
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図面 (11)

課題

温度換算表を使用せずに、また、複雑な温度換算式を使用せずに、さらに、必要最小限の設定のみで、温度検出素子故障判定を高精度に行うことができる熱感知器を提供することを目的とする。

解決手段

筐体の外部に設けられている外部温度検出素子と第1の抵抗との直列回路であり、第1の検出電圧を出力する外部温度検出回路を設け、筐体の内部に設けられている内部温度検出素子と第2の抵抗との直列回路であり、第2の検出電圧を出力する内部温度検出回路を設け、通常監視時における第1の検出電圧、第2の検出電圧の1次または2次関数である故障判定閾値と、第1の検出電圧または第2の検出電圧との比較の結果に応じて、外部温度検出素子または内部温度検出素子の故障を判定する熱感知器である。

概要

背景

従来の熱感知器として、ハードウェアにある程度の機能を持たせ、安価なCPUと組み合わせて故障判定を行うものが知られ、トランジスタ等の部品によって検出回路を構成する(たとえば、特許文献1参照)。
特開昭63−184915号公報

概要

温度換算表を使用せずに、また、複雑な温度換算式を使用せずに、さらに、必要最小限の設定のみで、温度検出素子の故障判定を高精度に行うことができる熱感知器を提供することを目的とする。筐体の外部に設けられている外部温度検出素子と第1の抵抗との直列回路であり、第1の検出電圧を出力する外部温度検出回路を設け、筐体の内部に設けられている内部温度検出素子と第2の抵抗との直列回路であり、第2の検出電圧を出力する内部温度検出回路を設け、通常監視時における第1の検出電圧、第2の検出電圧の1次または2次関数である故障判定閾値と、第1の検出電圧または第2の検出電圧との比較の結果に応じて、外部温度検出素子または内部温度検出素子の故障を判定する熱感知器である。

目的

本発明は、温度換算表を使用せずに、また、複雑な温度換算式を使用せずに、さらに、必要最小限の設定のみで、温度検出素子の故障判定を高精度に行うことができる熱感知器を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

筐体の外部に設けられている外部温度検出素子と上記外部温度検出素子と直列接続されている第1の抵抗とから構成され、上記外部温度検出素子と上記第1の抵抗との接続点を第1の出力端子とし、上記第1の出力端子が第1の検出電圧を出力する外部温度検出回路と;筐体の内部に設けられている内部温度検出素子と上記内部温度検出素子と直列接続されている第2の抵抗とから構成され、上記内部温度検出素子と上記第2の抵抗との接続点を第2の出力端子とし、上記第2の出力端子が第2の検出電圧を出力する内部温度検出回路と;上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧とを所定周期毎に取り込み、上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧との差分を演算する差分値演算手段と;通常監視時における上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧の1次または2次関数として計算される故障判定閾値を演算する故障判定閾値演算手段と;上記故障判定閾値と、上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧とを比較する比較手段と;上記比較手段による比較の結果に応じて、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子の故障を判定する故障判定手段と;を有することを特徴とする熱感知器

請求項2

請求項1において、上記故障判定閾値をEthとし、上記外部温度検出素子、上記内部温度検出素子の特性に基づいて決まる係数をそれぞれ、C1、C2とし、通常監視時における第1の検出電圧をVA1とし、通常監視時における第2の検出電圧をVB1とすると、故障判定閾値Eth=C1×VA1+C2、または、故障判定閾値Eth=C1×VB1+C2であり、故障判定閾値Ethと、通常監視時の第1の検出電圧VA1または第2の検出電圧VB1または第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分(VA1−VB1,VB1−VA1)と、を比較し、その大小関係から、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子が正常または異常であることを判定することを特徴とする熱感知器。

請求項3

請求項1において、上記故障判定閾値をEthとし、上記外部温度検出素子、上記内部温度検出素子の特性に基づいて決まる係数をそれぞれ、C3、C4、C5とし、通常監視時における第1の検出電圧をVA1とし、通常監視時における第2の検出電圧をVB1とすると、故障判定閾値Eth=C3×VA12+C4×VA1+C5または、故障判定閾値Eth=C3×VB12+C4×VB1+C5であり、故障判定閾値Ethと、通常監視時の第1の検出電圧VA1または第2の検出電圧VB1または第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分(VA1−VB1,VB1−VA1)とを比較し、その大小関係から、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子が正常または異常であることを判定することを特徴とする熱感知器。

請求項4

請求項1〜請求項3のいずれか1項において、初期設定時に、上記第1の検出電圧の初期値と、上記第2の検出電圧の初期値とを格納する初期値格納手段を有し、上記故障判定閾値演算手段は、上記第1の検出電圧の初期値と上記第2の検出電圧の初期値との差分と、上記故障判定閾値とを加算する手段であることを特徴とする熱感知器。

請求項5

請求項2〜請求項4のいずれか1項において、通常監視時の第1の検出電圧または第2の検出電圧が所定値を超えると、上記故障判定閾値の計算式切り替えることを特徴とする熱感知器。

技術分野

0001

本発明は、熱感知器に関する。

背景技術

0002

従来の熱感知器として、ハードウェアにある程度の機能を持たせ、安価なCPUと組み合わせて故障判定を行うものが知られ、トランジスタ等の部品によって検出回路を構成する(たとえば、特許文献1参照)。
特開昭63−184915号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかし、上記従来例では、部品点数が増えれば、部品の定数等のばらつきが増加し、検出精度が低下し、また、回路構成自体も複雑になる。

0004

外部温度検出素子による検出温度と、内部温度検出素子による検出温度とに基づいて、外部温度検出素子、内部温度検出素子の故障を判定する場合、各検出電圧を温度に換算し、両者の温度を比較して故障判定する。

0005

検出電圧を温度に換算する場合、CPU等に換算表等を記憶し、この記憶した換算表を使用する方法か、換算式によって、検出電圧を温度に変換する方法が挙げられる。

0006

しかし、換算表を使用する上記方法では、記憶する換算表のメモリ容量分だけ、CPUの容量が消費されるという問題がある。一方、換算式によって検出電圧を温度に変換する上記方法では、換算式が複雑であるので、安価なCPUでは処理が非常に複雑であり、高性能CPUでは処理は簡単だが高価であるという問題がある。

0007

また、上記いずれの方法でも、初期設定時の環境温度を基準としなければ、初期状態温度検出素子間での温度差が生じ、この温度差分だけ、故障判定精度が低下するという問題がある。

0008

本発明は、温度換算表を使用せずに、また、複雑な温度換算式を使用せずに、さらに、必要最小限の設定のみで、温度検出素子の故障判定を高精度に行うことができる熱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

0009

本発明は、筐体の外部に設けられている外部温度検出素子と上記外部温度検出素子と直列接続されている第1の抵抗とから構成され、上記外部温度検出素子と上記第1の抵抗との接続点を第1の出力端子とし、上記第1の出力端子が第1の検出電圧を出力する外部温度検出回路と、筐体の内部に設けられている内部温度検出素子と上記内部温度検出素子と直列接続されている第2の抵抗とから構成され、上記内部温度検出素子と上記第2の抵抗との接続点を第2の出力端子とし、上記第2の出力端子が第2の検出電圧を出力する内部温度検出回路と、上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧とを所定周期毎に取り込み、上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧との差分を演算する差分値演算手段と、通常監視時における上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧の1次または2次関数として計算される故障判定閾値を演算する故障判定閾値演算手段と、上記故障判定閾値と、上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧とを比較する比較手段と、上記比較手段による比較の結果に応じて、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子の故障を判定する故障判定手段とを有することを特徴とする熱感知器である。

発明の効果

0010

本発明によれば、CPUの容量を節約することができ、また、温度検出素子の故障判定処理を簡素化することができるという効果を奏する。

0011

また、本発明によれば、外部温度検出素子と内部温度検出素子とを初期設定時の検出電圧を含めて、故障判定閾値を演算すれば、温度検出機能高精度化することができるという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態

0012

発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。

0013

図1は、熱感知器100を示す図である。

0014

熱感知器100は、外部温度検出回路10と、内部温度検出回路20と、CPU30と、スイッチSW1と、電源40とを有する。

0015

外部温度検出回路10は、筐体の外部に設けられているサーミスタ1と、サーミスタ1と直列接続されている第1の抵抗R1とによって構成され、サーミスタ1と第1の抵抗R1との接続点を第1の出力端子T1とし、第1の出力端子T1が第1の検出電圧VA1を出力する。なお、サーミスタ1は、外部温度検出素子の例である。

0016

内部温度検出回路20は、筐体の内部に設けられているサーミスタ2と、サーミスタ2と直列接続されている第2の抵抗R2とによって構成され、サーミスタ2と第2の抵抗R2との接続点を、第2の出力端子T2とし、第2の出力端子T2が、第2の検出電圧VB1を出力する。なお、サーミスタ2は、内部温度検出素子の例である。

0017

また、サーミスタ1、サーミスタ2の代わりに、ダイオード、トランジスタ等、温度で抵抗値が変化する温度検出素子を使用するようにしてもよい。

0018

CPU30は、差分値演算手段の例であり、また、故障判定閾値演算手段の例であり、さらに、故障判定手段の例である。

0019

上記差分値演算手段は、通常監視時における第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1とを取り込み、第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分ΔVを演算する。このとき、第1の検出電圧が正常であれば基準として、ΔV=VB1−VA1とし、第2の検出電圧が正常であれば基準として、ΔV=VA1−VB1とする。

0020

上記故障判定閾値演算手段は、上記第1の検出電圧VA1または上記第2の検出電圧VB1の1次または2次関数として計算される故障判定閾値を演算する。

0021

上記故障判定手段は、上記故障判定閾値と、上記第1の検出電圧VA1または上記第2の検出電圧VB1または、双方の差(VA1−VB1またはVB1−VA1)とを比較することによって、サーミスタ1またはサーミスタ2の故障を判定する手段である。

0022

また、CPU30は、初期設定時における第1の検出電圧VA0と、初期設定時における第2の検出電圧VB0とを取り込み、図示しない格納手段に記憶する。

0023

スイッチSW1は、温度検出回路10、20への電源供給を制御するスイッチである。

0024

ここで、故障判定閾値Ethは、以下の1次式で計算される。

0025

故障判定閾値Eth=C1×VB1+C2+VA0−VB0 … 式(1)
図2は、サーミスタ1とサーミスタ2とが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超えない場合における検出電圧レベルの特性図である。

0026

図3は、サーミスタ1とサーミスタ2とが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超えない場合における検出電圧レベル差の特性図である。

0027

図4は、サーミスタ2のみが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超える場合における検出電圧レベル差の特性図である。

0028

図5は、サーミスタ2のみが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超える場合に、異常判定閾値とサーミスタ2の検出電圧レベルとの関係を示す特性図である。

0029

式(1)におけるC1、C2を、図2図5に示す例によって求める。

0030

図2に示す例おいて、サーミスタ1の検出電圧レベルは、温度0度で約4.2V、温度20度で約4.8V、サーミスタ2の検出電圧レベルは、温度0度で約3.1V、温度20度で約3.8Vである。したがって、図3に示す例において、サーミスタ1とサーミスタ2との検出電圧レベル差は、温度0度で約1.1V、温度20度で約1.0Vであり、略直線軌跡である。

0031

一方、サーミスタ1とサーミスタ2との検出温度の差が、たとえば20度を超えると、いずれかのサーミスタが異常であると判断する。ここで、サーミスタ2が正常に機能し、サーミスタ1に異常が発生したと仮定すると、図1に示す例において、サーミスタ2が20度であると判定すれば、そのときの検出電圧レベル(約3.8V)とサーミスタ1が正常時の0度における検出電圧レベル(約4.2V)との差を求める。同様に、サーミスタ2が10度であると判定すれば、その検出電圧レベル(約3.5V)とサーミスタ1が−10度での検出電圧レベル(約3.9V)との差を求め、軌跡を描くと、図3に示すように、略直線になる。

0032

図5は、図4に示す例において、横軸をサーミスタ2の検出電圧レベルに置き換えた特性であり、故障判定閾値が、サーミスタ2の検出レベルの1次関数(Eth≒−0.1×VB1+0.8)で示され、傾きC1=−0.1、切片C2=0.8を有することが読み取れる。

0033

そして、通常監視時における第1の検出電圧VA1を、故障判定閾値Ethと比較し、この比較結果に基づいて、サーミスタ1の故障の有無を判定する。

0034

上記式(1)を計算する前提は、内部温度検出回路20に設けられているサーミスタ2が正常であることである。外部温度検出回路10に設けられているサーミスタ1が正常であることを前提とすれば、
故障判定閾値Eth=C1×VA1+C2+VB0−VA0 … 式(2)
である。

0035

図6は、上記実施例の動作を示すフローチャートである。

0036

式(1)と式(2)とにおいて、故障判定閾値Ethを精度よくするために、初期設定時における第1の検出電圧VA0と第2の検出電圧VB0との差分を加算するが、加算しなくてもよい。

0037

S1で、外部温度検出回路10の初期検出電圧VA0と、内部温度検出回路20の初期検出電圧VB0とを測定し、初期検出電圧VA0とVB0とを、図示しないメモリに格納し、S2で、スイッチSW1をONする。そして、S3で、通常監視時における第1の検出電圧VA1と、通常監視時における第2の検出電圧VB1とを測定する。

0038

S4で、故障判定閾値Eth=C1×VB1+C2+VA0−VB0を演算し、S5で、求めた故障判定閾値Ethと、第1の検出電圧VA1とを比較する。

0039

図7は、実施例1における故障判定領域の例を示す図である。

0040

つまり、図7は、第1の検出電圧VA1と故障判定閾値Eth(VA1−VB1)との関係を示す図である。

0041

図7に示す例では、横軸(VA1)が右に行くほど、検出温度が高くなる。また、横軸(VA1−VB1)は、サーミスタ2とサーミスタ1との検出電圧レベルの差を示し、仮に、サーミスタ2に異常が発生すると、VB1が小さくなるので、VA1−VB1の差分は、双方が正常な状態よりも大きくなる。すなわち、故障判定閾値Ethよりも上側に位置する。たとえば、双方のサーミスタが正常であれば、VA1=VB1=100であるのに対して、サーミスタ2に異常が発生すると、VB1=50になれば、正常時VA1−VB1=0、異常発生時VA1−VB1=50となる。なお、図7に示す例では、VA1を基準としているので、閾値の上が異常であり、下が正常であるが、VB1を基準とすれば、判定領域は、反転する。

0042

通常監視時における第1の検出電圧VA1が故障判定閾値Ethよりも大きければ、S6で、サーミスタ2が正常であると判定する。一方、通常監視時における第1の検出電圧VA1が故障判定閾値Eth未満であれば、S7で、サーミスタ2が故障であると判定し、異常表示処理を行い、さらに、故障判定閾値分だけ火災閾値を低くしてサンプリングを実行する。または、正常であるサーミスタのデータのみを使用し、火災判定を実施する。異常が発生していても、何らかの方法で火災を検出できるような動作モードに切り替える処理を行う。そして、S8で、スイッチSW1をOFFし、S9で、次のサンプリングまで待機する。

0043

なお、故障判定閾値Ethと、第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分とを比較するようにしてもよい。

0044

図8は、本発明の実施例1の変形例である熱感知器200を示す図である。

0045

熱感知器200は、熱感知器100において、サーミスタ1と抵抗R1との配置が逆に接続され、外部温度検出回路11を構成し、サーミスタ2と抵抗R2との配置が逆に接続され、内部温度検出回路21を構成している例である。熱感知器200においても、熱感知器100と同様の動作を行う。

0046

図9は、本発明の実施例1の変形例である熱感知器300を示す図である。

0047

熱感知器300は、熱感知器100において、サーミスタ1と抵抗R1との配置が逆に接続され、外部温度検出回路11を構成している例である。熱感知器300においても、熱感知器100と同様の動作を行う。

0048

図10は、本発明の実施例1の変形例である熱感知器400を示す図である。

0049

熱感知器400は、熱感知器100において、サーミスタ2と抵抗R2との配置が逆に接続され、内部温度検出回路21を構成している例である。熱感知器400においても、熱感知器100と同様の動作を行う。

0050

実施例2は、基本的には、実施例1と同じであり、故障検出閾値Ethを以下の2次式で計算することのみが実施例1と異なる。

0051

故障検出閾値Eth=C3×VA12+C4×VA1+C5+VB0−VA0 … 式(3)
または、
故障検出閾値Eth=C3×VB12+C4×VB1+C5+VA0−VB0 …式(4)
なお、C3、C4、C5は、サーミスタ1、サーミスタ2の特性に基づいて決まる係数である。

0052

つまり、上記実施例は、筐体の外部に設けられている外部温度検出素子と上記外部温度検出素子と直列接続されている第1の抵抗とから構成され、上記外部温度検出素子と上記第1の抵抗との接続点を第1の出力端子とし、上記第1の出力端子が第1の検出電圧を出力する外部温度検出回路と、筐体の内部に設けられている内部温度検出素子と上記内部温度検出素子と直列接続されている第2の抵抗とから構成され、上記内部温度検出素子と上記第2の抵抗との接続点を第2の出力端子とし、上記第2の出力端子が第2の検出電圧を出力する内部温度検出回路と、上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧とを所定周期毎に取り込み、上記第1の検出電圧と上記第2の検出電圧との差分を演算する差分値演算手段と、通常監視時における上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧の1次または2次関数として計算される故障判定閾値を演算する故障判定閾値演算手段と、上記故障判定閾値と、上記第1の検出電圧または上記第2の検出電圧とを比較する比較手段と、上記比較手段による比較の結果に応じて、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子の故障を判定する故障判定手段とを有することを特徴とする熱感知器の例である。

0053

この場合、上記故障判定閾値をEthとし、上記外部温度検出素子、上記内部温度検出素子の特性に基づいて決まる係数をそれぞれ、C1、C2とし、通常監視時における第1の検出電圧をVA1とし、通常監視時における第2の検出電圧をVB1とすると、
故障判定閾値Eth=C1×VA1+C2、
または、故障判定閾値Eth=C1×VB1+C2
であり、故障判定閾値Ethと、通常監視時の第1の検出電圧VA1または第2の検出電圧VB1または第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分(VA1−VB1,VB1−VA1)と、を比較し、その大小関係から、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子が正常または異常であることを判定する。

0054

また、上記故障判定閾値をEthとし、上記外部温度検出素子、上記内部温度検出素子の特性に基づいて決まる係数をそれぞれ、C3、C4、C5とし、通常監視時における第1の検出電圧をVA1とし、通常監視時における第2の検出電圧をVB1とすると、
故障判定閾値Eth=C3×VA12+C4×VA1+C5
または、故障判定閾値Eth=C3×VB12+C4×VB1+C5
であり、故障判定閾値Ethと、通常監視時の第1の検出電圧VA1または第2の検出電圧VB1または第1の検出電圧VA1と第2の検出電圧VB1との差分(VA1−VB1,VB1−VA1)とを比較し、その大小関係から、上記外部温度検出素子または上記内部温度検出素子が正常または異常であることを判定する。

0055

さらに、初期設定時に、上記第1の検出電圧の初期値と、上記第2の検出電圧の初期値とを格納する初期値格納手段を有し、上記故障判定閾値演算手段は、上記第1の検出電圧の初期値と上記第2の検出電圧の初期値との差分と、上記故障判定閾値とを加算する手段である。

0056

しかも、通常監視時の第1の検出電圧または第2の検出電圧が所定値を超えると、上記故障判定閾値の計算式を切り替える。

図面の簡単な説明

0057

本発明の実施例1である熱感知器100を示す図である。
サーミスタ1とサーミスタ2とが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超えない場合における検出電圧レベルの特性図である。
サーミスタ1とサーミスタ2とが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超えない場合における検出電圧レベル差の特性図である。
サーミスタ2のみが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超える場合における検出電圧レベル差の特性図である。
サーミスタ2のみが正常に機能し、双方の検出温度の差が閾値(たとえば20度)を超える場合に、異常判定閾値とサーミスタ2の検出電圧レベルとの関係を示す特性図である。
実施例1の動作を示すフローチャートである。
実施例1における故障判定領域の例を示す図である。
本発明の実施例1の変形例である熱感知器200を示す図である。
本発明の実施例1の変形例である熱感知器300を示す図である。
本発明の実施例1の変形例である熱感知器400を示す図である。

符号の説明

0058

100、200、300、400…熱感知器、
10、11…外部温度検出回路、
20、21…内部温度検出回路、
1、2…サーミスタ、
R1、R2…抵抗、
30…CPU、
40…電源、
Eth…故障判定閾値、
C1、C2、C3、C4、C5、…サーミスタ1、2の特性に基づいて決まる係数、
VA1…通常監視時における第1の検出電圧、
VB1…通常監視時における第2の検出電圧、
VA0…初期設定時における第1の検出電圧、
VB0…初期設定時における第2の検出電圧。

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