JP4816526B2 - Fire detector - Google Patents
Fire detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP4816526B2 JP4816526B2 JP2007069092A JP2007069092A JP4816526B2 JP 4816526 B2 JP4816526 B2 JP 4816526B2 JP 2007069092 A JP2007069092 A JP 2007069092A JP 2007069092 A JP2007069092 A JP 2007069092A JP 4816526 B2 JP4816526 B2 JP 4816526B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound source
- wave
- receiving element
- frequency
- sound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Description
本発明は、火災感知器に関するものである。 The present invention relates to a fire detector.
従来から、火災時などに発生する煙を感知する火災感知器として、散乱光式煙感知器(たとえば特許文献1参照)や、減光式煙感知器(たとえば特許文献2参照)が知られている。ここにおいて、散乱光式煙感知器は、発光ダイオード素子よりなる投光素子から監視空間に照射された光の煙粒子による散乱光をフォトダイオードよりなる受光素子で受光するように構成されたものであり、監視空間に煙粒子が存在すれば散乱光が生じることによって受光素子での受光量が増大するから、受光素子での受光量の増加量に基づいて煙粒子の存否を検知できる。一方、減光式煙感知器は、投光素子から照射された光を受光素子により直接受光するように構成されたものであり、投光素子と受光素子との間の監視空間に煙粒子が存在すれば受光素子の受光量が減少するから、受光素子での受光量の減光量に基づいて煙粒子の存否を検知できる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a fire detector that detects smoke generated in the event of a fire, a scattered light type smoke detector (see, for example, Patent Document 1) and a dimming smoke detector (see, for example, Patent Document 2) are known. Yes. Here, the scattered light type smoke detector is configured to receive light scattered by smoke particles of light irradiated to the monitoring space from a light projecting element made of a light emitting diode element by a light receiving element made of a photodiode. In addition, if smoke particles are present in the monitoring space, the amount of light received by the light receiving element is increased due to the generation of scattered light. Therefore, the presence or absence of smoke particles can be detected based on the amount of increase in the amount of light received by the light receiving element. On the other hand, the dimming smoke detector is configured so that light emitted from the light projecting element is directly received by the light receiving element, and smoke particles are present in the monitoring space between the light projecting element and the light receiving element. If it is present, the amount of light received by the light receiving element is reduced, and therefore the presence or absence of smoke particles can be detected based on the amount of light received by the light receiving element.
ところで、散乱光式煙感知器は、迷光対策としてラビリンス体を設ける必要があるので、空気の流れが少ない場合には、火災発生時に監視空間へ煙粒子が侵入するまでの時間が長くなり、応答性に問題があった。また、減光式煙感知器においては、火災が発生していないにもかかわらずバックグランド光の影響で発報してしまう(非火災報が発生してしまう)ことがあるという問題があった。また、分離型の減光式煙感知器は、投光素子と受光素子との光軸を高精度に軸合わせする必要があり、施工に手間がかかるという問題があった。
上述した光電式の火災感知器の問題点を解決するために、本願出願人は、超音波を用いて煙の存否を検知する火災感知器を提案している(図2参照)。 In order to solve the problems of the photoelectric fire detector described above, the present applicant has proposed a fire detector that detects the presence or absence of smoke using ultrasonic waves (see FIG. 2).
この火災感知器は、超音波を送波可能な音源部1と、音源部1を制御する制御部2と、音源部1から送波された超音波の音圧を検出する受波素子3と、受波素子3の出力に基づいて火災の有無を判別する信号処理部4とを備える。信号処理部4は、受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて音源部1と受波素子3との間の監視空間の煙濃度を推定する煙濃度推定手段41と、推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断する煙式判断手段42とを有する。すなわち、監視空間に煙粒子が入り込むと音源部1からの超音波は受波素子3に到達するまでに音圧が低下し、受波素子3の出力の減衰量は監視空間の煙濃度に略比例して増加するので、この減衰量に基づき煙濃度を推定することで、火災の有無を判断することができる。
The fire detector includes a
この超音波式の火災感知器では、光電式の火災感知器で問題となるバックグランド光の影響をなくすことができ、散乱光式煙感知器に必要なラビリンス体を不要とすることができて火災発生時に監視空間へ煙粒子が拡散しやすくなるから、散乱光式煙感知器に比べて応答性を向上でき、また、減光式煙感知器に比べて非火災報の低減が可能になる。 This ultrasonic fire detector can eliminate the influence of background light, which is a problem with photoelectric fire detectors, and eliminates the need for a labyrinth that is required for scattered light smoke detectors. Smoke particles easily diffuse into the monitoring space in the event of a fire, improving responsiveness compared to scattered light smoke detectors and reducing non-fire reports compared to dimming smoke detectors. .
ところで、上述した超音波式の火災感知器においては、煙濃度の変化量に対する受波素子3の出力の変化量は比較的小さく、SN比が小さいという問題がある。そこで、音源部1から送波させる超音波の周波数を高くすることが考えられる。超音波の周波数を高くすれば、監視空間の煙濃度が一定でも超音波の音圧の低下量が大きくなり、SN比の改善につながる。
By the way, in the ultrasonic fire detector described above, there is a problem that the change amount of the output of the
しかし、一般的な受波素子3(マイクロホン)は高い周波数(たとえば、200kHz)の超音波には対応しておらず、超音波の周波数が高くなるほど感度が低下するので、音源部1から送波させる超音波の周波数を高くしても、受波素子3の感度が低下することにより、結局SN比は改善されない。
However, the general wave receiving element 3 (microphone) does not support high-frequency (for example, 200 kHz) ultrasonic waves, and the sensitivity decreases as the ultrasonic frequency increases. Even if the frequency of the ultrasonic wave to be increased is increased, the sensitivity of the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、音源部と受波素子との間の監視空間における超音波の減衰量に基づいて火災の有無を判別する構成において、SN比を向上させた火災感知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and improves the SN ratio in a configuration in which the presence or absence of a fire is determined based on the amount of ultrasonic attenuation in the monitoring space between the sound source unit and the receiving element. The purpose is to provide a fire detector.
請求項1の発明では、超音波を送波可能な音源部と、音源部を制御する制御部と、音源部から送波された疎密波の音圧を検出する受波素子と、受波素子の出力に基づいて火災の有無を判断する信号処理部とを備え、信号処理部は、受波素子の出力の基準値からの減衰量に基づいて音源部と受波素子との間の監視空間の煙濃度を推定する煙濃度推定手段と、煙濃度推定手段にて推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断する煙式判断手段とを有し、音源部は、前記受波素子が感度を有する固定周波数よりも高い第1周波数の第1の超音波を送波する第1音源と、第1周波数よりも前記固定周波数だけ高い第2周波数の第2の超音波を送波する第2音源とを有し、制御部は、第1音源と第2音源との両方から監視空間に超音波を同時に送波させるように音源部を制御することで、監視空間において第1の超音波と第2の超音波とを互いに干渉させて前記固定周波数の疎密波であるビート波を生じさせ、受波素子は前記ビート波の音圧を検出することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a sound source unit capable of transmitting an ultrasonic wave, a control unit for controlling the sound source unit, a wave receiving element for detecting sound pressure of a dense wave transmitted from the sound source unit, and a wave receiving element A signal processing unit for determining the presence or absence of a fire based on the output of the signal, the signal processing unit is a monitoring space between the sound source unit and the receiving element based on the attenuation from the reference value of the output of the receiving element A smoke density estimation means for estimating the smoke density of the smoke, and a smoke type judgment means for judging the presence or absence of a fire by comparing the smoke density estimated by the smoke density estimation means with a predetermined threshold, , A first sound source that transmits a first ultrasonic wave having a first frequency higher than a fixed frequency at which the receiving element has sensitivity, and a second super frequency that has a second frequency higher than the first frequency by the fixed frequency. A second sound source that transmits sound waves, and the control unit transmits ultrasonic waves from both the first sound source and the second sound source to the monitoring space. By controlling the sound source unit so as to transmit simultaneously, the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave interfere with each other in the monitoring space to generate a beat wave which is a sparse wave of the fixed frequency, and the received wave The element is characterized by detecting a sound pressure of the beat wave.
この構成によれば、音源部は、受波素子が感度を有する固定周波数よりも高い第1周波数の第1の超音波を送波する第1音源と、第1周波数よりも前記固定周波数だけ高い第2周波数の第2の超音波を送波する第2音源とを有し、制御部が、第1音源と第2音源との両方から監視空間に超音波を同時に送波させるように音源部を制御することで、監視空間において第1の超音波と第2の超音波とを互いに干渉させて前記固定周波数の疎密波であるビート波を生じさせ、受波素子において前記ビート波の音圧を検出するので、音源部から送波される第1および第2の各超音波の周波数を比較的高く設定しながらも、受波素子で受波するビート波の周波数を比較的低くすることができる。すなわち、音源部から送波させる超音波の周波数を高くすることで監視空間の浮遊粒子による超音波の減衰率を向上させつつ、受波素子で受波させる疎密波の周波数を低くすることにより受波素子の感度を向上させることができ、結果的にSN比が向上するという利点がある。 According to this configuration, the sound source unit transmits the first ultrasonic wave having the first frequency higher than the fixed frequency at which the receiving element has sensitivity, and is higher than the first frequency by the fixed frequency. A second sound source that transmits a second ultrasonic wave having a second frequency, and the control unit transmits the ultrasonic wave simultaneously from both the first sound source and the second sound source to the monitoring space. To control the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave to interfere with each other in the monitoring space to generate a beat wave that is a sparse wave of the fixed frequency, and the sound pressure of the beat wave is received at the receiving element. Since the frequency of the first and second ultrasonic waves transmitted from the sound source unit is set to be relatively high, the frequency of the beat wave received by the receiving element can be relatively low. it can. In other words, by increasing the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the sound source unit, the attenuation rate of the ultrasonic wave due to suspended particles in the monitoring space is improved, and the frequency of the dense wave received by the receiving element is decreased. There is an advantage that the sensitivity of the wave element can be improved, and as a result, the SN ratio is improved.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第1音源と前記第2音源とが周波数の異なる複数種の超音波をそれぞれから送波可能であって、前記信号処理部が、前記監視空間に存在する浮遊粒子の種別および煙濃度に応じた前記音源部の出力周波数と前記受波素子の出力の基準値からの減衰量との関係データを記憶した記憶手段と、前記音源部から送波された各周波数の超音波ごとの前記受波素子の出力と記憶手段に記憶されている関係データとを用いて前記監視空間に浮遊している粒子の種別を推定する粒子種別推定手段とを有し、前記煙濃度推定手段が、粒子種別推定手段にて推定された粒子が煙粒子のときに特定周波数の超音波に対する前記受波素子の出力の基準値からの減衰量に基づいて前記監視空間の煙濃度を推定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first sound source and the second sound source can transmit a plurality of types of ultrasonic waves having different frequencies, and the signal processing unit is Storage means for storing relational data between the output frequency of the sound source unit according to the type of suspended particles present in the monitoring space and the smoke concentration and the attenuation amount from the reference value of the output of the receiving element, from the sound source unit Particle type estimation means for estimating the type of particles floating in the monitoring space using the output of the receiving element for each ultrasonic wave transmitted at each frequency and the relational data stored in the storage means; And the smoke concentration estimation means is based on an attenuation amount from a reference value of the output of the receiving element with respect to an ultrasonic wave of a specific frequency when the particle estimated by the particle type estimation means is a smoke particle. Estimating smoke density in the surveillance space And features.
この構成によれば、信号処理部では、粒子種別推定手段において、音源部から送波された各周波数の超音波ごとの受波素子の出力と記憶手段に記憶されている関係データとを用いて監視空間に浮遊している粒子の種別を推定し、粒子種別推定手段にて推定された粒子が煙粒子のときに、煙濃度推定手段において、特定周波数の超音波に対する受波素子の出力の基準値からの減衰量に基づいて監視空間の煙濃度を推定するので、粒子種別識別手段において監視空間に浮遊している粒子の種別を推定することで、たとえば煙粒子と湯気とを識別可能となるから、散乱光式煙感知器および減光式煙感知器に比べて湯気に起因した非火災報を低減することが可能となり、台所や浴室での使用にも適する。 According to this configuration, in the signal processing unit, the particle type estimation unit uses the output of the receiving element for each ultrasonic wave of each frequency transmitted from the sound source unit and the relational data stored in the storage unit. Estimate the type of particles floating in the monitoring space, and when the particles estimated by the particle type estimation means are smoke particles, the smoke concentration estimation means uses the output standard of the receiving element for ultrasonic waves of a specific frequency. Since the smoke concentration in the monitoring space is estimated based on the amount of attenuation from the value, it is possible to identify, for example, smoke particles and steam by estimating the type of particles floating in the monitoring space in the particle type identifying means. Therefore, it is possible to reduce non-fire reports caused by steam as compared with the scattered light smoke detector and the reduced light smoke detector, and it is also suitable for use in the kitchen or bathroom.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記記憶手段は、前記関係データとして前記音源部の出力周波数と前記受波素子の出力の基準値からの減衰量を基準値で除した減衰率との関係データを記憶していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the storage means is an attenuation obtained by dividing an attenuation amount from the reference value of the output frequency of the sound source unit and the output of the receiving element by the reference value as the relation data. It stores the relationship data with the rate.
この発明によれば、前記音源部の出力周波数に応じて前記受波素子の出力の基準値が変動する場合でも、前記音源部の出力周波数と基準値の変動の影響が除去された減衰率との関係データを用いることにより、基準値の変動の影響を受けずに前記監視空間に浮遊している粒子の種別を推定することができる。 According to the present invention, even when the reference value of the output of the receiving element varies according to the output frequency of the sound source unit, the attenuation rate from which the influence of the variation of the output frequency of the sound source unit and the reference value is removed, and By using the relationship data, it is possible to estimate the type of particles floating in the monitoring space without being affected by the fluctuation of the reference value.
請求項4の発明は、請求項2または請求項3の発明において、前記第1音源と前記第2音源とがそれぞれ前記複数種の超音波を送波可能な単一の音波発生素子からなり、前記制御部が各音波発生素子からそれぞれ複数種の超音波が順次送波されるように前記音源部を制御することを特徴とする。
The invention of
この構成によれば、第1音源と第2音源とのそれぞれに各種の超音波を送波可能な音波発生素子を複数個備える場合に比べて、音源部の小型化、低コスト化が可能となる。 According to this configuration, it is possible to reduce the size and cost of the sound source unit as compared with the case where each of the first sound source and the second sound source includes a plurality of sound wave generating elements capable of transmitting various ultrasonic waves. Become.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明において、前記音源部が、発熱体部への通電に伴う発熱体部の温度変化により空気に熱衝撃を与えることで超音波を発生するものであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the sound source unit according to any one of the first to fourth aspects of the present invention is characterized by applying a thermal shock to the air due to a change in temperature of the heat generating unit accompanying energization of the heat generating unit. It is characterized by generating sound waves.
この構成によれば、音源部は平坦な周波数特性を有しており、発生させる超音波の周波数を広範囲にわたって変化させることができる。 According to this configuration, the sound source unit has a flat frequency characteristic, and the frequency of the generated ultrasonic wave can be changed over a wide range.
請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記音源部が、ベース基板の一表面側に前記発熱体部が形成されるとともに、ベース基板の前記一表面側で前記発熱体部とベース基板との間に設けられて前記発熱体部とベース基板とを熱絶縁する多孔質層からなる熱絶縁層を有してなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the sound source section includes the heating element section formed on the one surface side of the base substrate, and the heating element section and the base on the one surface side of the base substrate. It is characterized by having a thermal insulation layer comprising a porous layer provided between the substrate and thermally insulating the heating element and the base substrate.
この構成によれば、熱絶縁層が多孔質層からなるので、熱絶縁層が非多孔質層からなる場合に比べて、熱絶縁層の断熱性が向上して発熱体部への入力電圧に対する超音波の音圧の比が高くなり、低消費電力化を図ることができる。 According to this configuration, since the heat insulating layer is made of a porous layer, the heat insulating property of the heat insulating layer is improved compared to the case where the heat insulating layer is made of a non-porous layer. The ratio of the sound pressure of the ultrasonic wave becomes high, and low power consumption can be achieved.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記音源部から送波され前記受波素子で受波される超音波の伝搬経路上には、筒状に形成され前記第1音源と前記第2音源との両方からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める筒体が配設されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, a cylindrical shape is formed on a propagation path of an ultrasonic wave transmitted from the sound source unit and received by the receiving element. In addition, a cylindrical body that narrows a diffusion range of the ultrasonic wave by passing ultrasonic waves from both the first sound source and the second sound source through the internal space is provided.
この構成によれば、筒状に形成され第1音源と第2音源との両方からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める筒体が、音源部から送波され受波素子で受波される超音波の伝搬経路上に配設されているので、音源部からの超音波は筒体内を通ることで拡散が抑制され、音源部と受波素子との間における超音波の拡散による音圧の低下を抑制することができる。したがって、煙濃度の変化量に対する受波素子の出力の変化量が比較的大きくなり、SN比が向上する。 According to this configuration, the cylindrical body that is formed in a cylindrical shape and narrows the diffusion range of the ultrasonic wave by passing the ultrasonic waves from both the first sound source and the second sound source through the internal space is transmitted from the sound source unit. Since it is arranged on the propagation path of the ultrasonic wave received by the wave receiving element, diffusion of the ultrasonic wave from the sound source part is suppressed by passing through the cylinder, and between the sound source part and the wave receiving element. A decrease in sound pressure due to the diffusion of ultrasonic waves can be suppressed. Therefore, the change amount of the output of the wave receiving element with respect to the change amount of the smoke density becomes relatively large, and the SN ratio is improved.
請求項8の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記第1音源と前記受波素子との間には、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され前記第1音源からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める第1の筒体が設けられ、前記第2音源と前記受波素子との間には、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され前記第2音源からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める第2の筒体が設けられており、第1および第2の筒体がそれぞれの放射側端面から放射される超音波を前記受波素子の手前で互いに干渉させるように配置されていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, a cylindrical shape in which one end surface in the longitudinal direction is opened as a radiation side end surface between the first sound source and the receiving element. A first cylinder that narrows the diffusion range of the ultrasonic wave by passing the ultrasonic wave from the first sound source through the internal space, and between the second sound source and the receiving element, A second cylindrical body is provided which is formed in a cylindrical shape having one end face in the longitudinal direction opened as a radiation side end face, and narrows the diffusion range of the ultrasonic wave by passing the ultrasonic wave from the second sound source through the internal space. The first and second cylinders are arranged so that the ultrasonic waves radiated from the respective radiation side end faces interfere with each other in front of the receiving element.
この構成によれば、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され第1音源からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める第1の筒体が第1音源と受波素子との間に設けられ、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され第2音源からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める第2の筒体が第2音源と受波素子との間に設けられているので、第1音源および第2音源からの各超音波は第1および第2の各筒体内を通ることで拡散が抑制され、音源部と受波素子との間における超音波の拡散による音圧の低下を抑制することができる。しかも、第1および第2の筒体の外側でビート波を生じさせるので、受波素子で受波するビート波の周波数が低い場合にも、各筒体の内周面の粘性抵抗が原因でビート波が減衰してしまうことはない。したがって、煙濃度の変化に対する受波素子の出力の変化量が大きくなり、SN比が向上する。 According to this configuration, the first cylindrical body is formed in a cylindrical shape whose one end surface in the longitudinal direction is opened as a radiation side end surface, and narrows the diffusion range of the ultrasonic wave by passing the ultrasonic wave from the first sound source through the internal space. Is provided between the first sound source and the wave receiving element, and is formed in a cylindrical shape with one end surface in the longitudinal direction opened as a radiation side end surface. By passing the ultrasonic wave from the second sound source through the internal space, Since the second cylinder that narrows the diffusion range is provided between the second sound source and the receiving element, each ultrasonic wave from the first sound source and the second sound source passes through the first and second cylinders. The diffusion is suppressed by passing, and the decrease in the sound pressure due to the diffusion of the ultrasonic wave between the sound source unit and the receiving element can be suppressed. In addition, since the beat wave is generated outside the first and second cylinders, even when the frequency of the beat wave received by the receiving element is low, the viscous resistance of the inner peripheral surface of each cylinder is caused. The beat wave will not be attenuated. Therefore, the amount of change in the output of the wave receiving element with respect to the change in smoke density is increased, and the SN ratio is improved.
請求項9の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記第1音源および前記第2音源の一方と前記受波素子との間には、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され前記一方からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める筒体が設けられており、筒体が放射側端面から放射される超音波を、前記第1音源および前記第2音源の他方から送波される超音波と前記受波素子の手前で干渉させるように配置されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in one of the first to sixth aspects of the present invention, one end surface in the longitudinal direction radiates between one of the first sound source and the second sound source and the receiving element. A cylindrical body that is formed in a cylindrical shape that is opened as a side end surface and that narrows the diffusion range of the ultrasonic wave by passing ultrasonic waves from the one side through the internal space is provided. The acoustic wave is arranged so as to interfere with an ultrasonic wave transmitted from the other of the first sound source and the second sound source and before the receiving element.
この構成によれば、第1音源および第2音源の一方と受波素子との間には、長手方向の一端面が放射側端面として開口した筒状に形成され一方からの超音波を内部空間に通すことで当該超音波の拡散範囲を狭める筒体が設けられているので、前記一方からの超音波は筒体内を通ることで拡散が抑制され、音源部と受波素子との間における超音波の拡散による音圧の低下を抑制することができる。また、第1音源および第2音源の他方から送波される超音波については、筒体を設けたことによる制限を受けることなく周波数を設定することができるので、第1周波数と第2周波数との差に相当する固定周波数を自由に設定することができる。つまり、受波素子での受波感度の高い周波数に、ビート波の周波数を合わせることができる。 According to this configuration, between one of the first sound source and the second sound source and the receiving element, one end surface in the longitudinal direction is formed in a cylindrical shape opened as a radiation side end surface, and ultrasonic waves from one side are transmitted into the internal space. Since the cylindrical body that narrows the diffusion range of the ultrasonic wave is provided by passing through the ultrasonic wave, diffusion of the ultrasonic wave from the one side is suppressed by passing through the cylindrical body, and the ultrasonic wave between the sound source unit and the receiving element is suppressed. A decrease in sound pressure due to the diffusion of sound waves can be suppressed. Further, since the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the other of the first sound source and the second sound source can be set without being restricted by the provision of the cylindrical body, the first frequency and the second frequency A fixed frequency corresponding to the difference can be freely set. That is, the frequency of the beat wave can be matched with the frequency having high wave receiving sensitivity at the wave receiving element.
本発明は、音源部から送波させる第1および第2の各超音波の周波数の高くすることで監視空間の浮遊粒子による超音波の減衰率を向上させつつ、受波素子で受波させるビート波の周波数を低くすることにより受波素子の感度を向上させることができ、結果的にSN比が向上するという効果がある。 The present invention improves the attenuation rate of ultrasonic waves due to suspended particles in the monitoring space by increasing the frequency of each of the first and second ultrasonic waves transmitted from the sound source unit, and beats received by the wave receiving element. The sensitivity of the wave receiving element can be improved by lowering the wave frequency, and as a result, the SN ratio is improved.
(実施形態1)
本実施形態の火災感知器は、図2に示すように、超音波を送波可能な音源部1と、音源部1を制御する制御部2と、音源部1から送波された疎密波(後述するビート波)の音圧を検出する受波素子3と、受波素子3の出力に基づいて火災の有無を判断する信号処理部4とを備えている。ここにおいて、音源部1と受波素子3とは、図3に示すように、円盤状のプリント基板からなる回路基板5の一表面側において互いに離間して対向配置されており、回路基板5に制御部2および信号処理部4が設けられている。受波素子3の周辺には、音源部1以外で発生した疎密波が受波素子3に入射するのを阻止する遮音板からなる遮音壁6が設けられている。また、回路基板5の上記一表面には、音源部1から送波された超音波の反射を防止する吸音層(図示せず)が設けられているので、音源部1から送波された超音波が回路基板5で反射して受波素子3に入射するのを防止することができて、反射波の干渉を防止することができ、特に、音源部1から送波させる超音波として連続波を用いる場合に有効である。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 2, the fire detector according to the present embodiment includes a
本実施形態では、音源部1として、後述のように空気に熱衝撃を与えることで超音波を発生させる音波発生素子を用いることで、圧電素子に比べて残響時間が短い超音波を送波するようにし、且つ、受波素子3として共振特性のQ値が圧電素子に比べて十分に小さく受波信号に含まれる残響成分の発生期間が短い静電容量型のマイクロホンを用いている。
In the present embodiment, a sound wave generating element that generates an ultrasonic wave by applying a thermal shock to air as described later is used as the
ここにおいて、音源部1は、図4に示すように、単結晶のp形のシリコン基板からなるベース基板11の一表面(図4における上面)側に多孔質シリコン層からなる熱絶縁層(断熱層)12が形成され、熱絶縁層12の表面側に発熱体部として金属薄膜からなる発熱体層13が形成され、ベース基板11の上記一表面側に発熱体層13と電気的に接続された一対のパッド14,14が形成されている。なお、ベース基板11の平面形状は矩形状であって、熱絶縁層12、発熱体層13それぞれの平面形状も矩形状に形成してある。また、ベース基板11の上記一表面側において熱絶縁層12が形成されていない部分の表面にはシリコン酸化膜からなる絶縁膜(図示せず)が形成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the
上述の音源部1では、発熱体層13の両端のパッド14,14間に通電して発熱体層13に急激な温度変化を生じさせると、発熱体層13に接触している空気(媒質)に急激な温度変化(熱衝撃)が生じる(つまり、発熱体層13に接触している空気に熱衝撃が与えられる)。したがって、発熱体層13に接触している空気は、発熱体層13の温度上昇時には膨張し発熱体層13の温度下降時には収縮するから、発熱体層13への通電を適宜に制御することによって空気中を伝搬する超音波を発生させることができる。要するに、音源部1を構成する音波発生素子は、発熱体層13への通電に伴う発熱体層13の急激な温度変化を媒質の膨張収縮に変換することにより媒質を伝搬する超音波を発生する。
In the above-described
上述の音源部1は、ベース基板11としてp形のシリコン基板を用いており、熱絶縁層12を多孔度が略60〜略70%の多孔質シリコン層からなる多孔質層により構成しているので、ベース基板11として用いるシリコン基板の一部をフッ化水素水溶液とエタノールとの混合液からなる電解液中で陽極酸化処理することにより熱絶縁層12となる多孔質シリコン層を形成することができる(ここで、陽極酸化処理により形成された多孔質シリコン層は、結晶粒径がナノメータオーダの微結晶シリコンからなるナノ結晶シリコンを多数含んでいる)。多孔質シリコン層は、多孔度が高くなるにつれて熱伝導率および熱容量が小さくなるので、熱絶縁層12の熱伝導率および熱容量をベース基板11の熱伝導率および熱容量に比べて小さくし、熱絶縁層12の熱伝導率と熱容量との積をベース基板11の熱伝導率と熱容量との積に比べて十分に小さくすることにより、発熱体層13の温度変化を空気に効率よく伝達することができ発熱体層13と空気との間で効率的な熱交換が起こり、且つ、ベース基板11が熱絶縁層12からの熱を効率よく受け取って熱絶縁層12の熱を逃がすことができて発熱体層13からの熱が熱絶縁層12に蓄積されるのを防止することができる。なお、熱伝導率が148W/(m・K)、熱容量が1.63×106J/(m3・K)の単結晶のシリコン基板を陽極酸化して形成される多孔度が60%の多孔質シリコン層は、熱伝導率が1W/(m・K)、熱容量が0.7×106J/(m3・K)であることが知られている。本実施形態では、熱絶縁層12を多孔度が略70%の多孔質シリコン層により構成してあり、熱絶縁層12の熱伝導率が0.12W/(m・K)、熱容量が0.5×106J/(m3・K)となっている。
In the
発熱体層13は、高融点金属の一種であるタングステンにより形成してあるが、発熱体層13の材料はタングステンに限らず、たとえば、タンタル、モリブデン、イリジウム、アルミニウムなどを採用してもよい。また、上述の音源部1では、ベース基板11の厚さを300〜700μm、熱絶縁層12の厚さを1〜10μm、発熱体層13の厚さを20〜100nm、各パッド14の厚さを0.5μmとしてあるが、これらの厚さは一例であって特に限定するものではない。また、ベース基板11の材料としてSiを採用しているが、ベース基板11の材料はSiに限らず、たとえば、Ge、SiC、GaP、GaAs、InPなどの陽極酸化処理による多孔質化が可能な他の半導体材料でもよく、いずれの場合にも、ベース基板11の一部を多孔質化することで形成した多孔質層を熱絶縁層12とすることができる。
The
上述のように音源部1は、一対のパッド14,14を介した発熱体層13への通電に伴う発熱体層13の温度変化に伴って超音波を発生するものであり、発熱体層13へ与える駆動電圧波形あるいは駆動電流波形からなる駆動入力波形をたとえば周波数がf1の正弦波波形とした場合、理想的には、発熱体層13で生じる温度振動の周波数が駆動入力波形の周波数f1の2倍の周波数f2となり、駆動入力波形f1の略2倍の周波数の超音波を発生させることができる。すなわち、上述の音源部1は、圧電素子のように機械的振動により超音波を発生する場合に比べて、平坦な周波数特性を有しており、発生させる超音波の周波数を広範囲にわたって変化させることができる。また、上述の音源部1では、たとえば正弦波波形の半周期の孤立波を駆動入力波形として一対のパッド14,14間へ与えることによって、残響の少ない略1周期の単パルス状の超音波を発生させることも可能である。また、音源部1は、熱絶縁層12が多孔質層により構成されているので、熱絶縁層12が非多孔質層(たとえば、SiO2膜など)からなる場合に比べて、熱絶縁層12の断熱性が向上して超音波発生効率が高くなり、低消費電力化を図れる。
As described above, the
音源部1を制御する制御部2は、図示していないが、音源部1に駆動入力波形を与えて音源部1を駆動する駆動回路と、当該駆動回路を制御するマイクロコンピュータからなる制御回路とで構成されている。
Although not shown, the
また、上述の受波素子3を構成する静電容量型のマイクロホンは、図5に示すように、シリコン基板に厚み方向に貫通する窓孔31aを設けることで形成された矩形枠状のフレーム31と、フレーム31の一表面側においてフレーム31の対向する2つの辺に跨る形で配置されるカンチレバー型の受圧部32とを備えている。ここにおいて、フレーム31の一表面側には熱酸化膜35と熱酸化膜35を覆うシリコン酸化膜36とシリコン酸化膜36を覆うシリコン窒化膜37とが形成されており、受圧部32の一端部がシリコン窒化膜37を介してフレーム31に支持され、他端部が上記シリコン基板の厚み方向においてシリコン窒化膜37に対向している。また、シリコン窒化膜37における受圧部32の他端部との対向面に金属薄膜(たとえば、クロム膜など)からなる固定電極33aが形成され、受圧部32の他端部におけるシリコン窒化膜37との対向面とは反対側に金属薄膜(たとえば、クロム膜など)からなる可動電極33bが形成されている。なお、フレーム31の他表面にはシリコン窒化膜38が形成されている。また、受圧部32は、上記各シリコン窒化膜37,38とは別工程で形成されるシリコン窒化膜により構成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the capacitive microphone constituting the
図5に示した構成の静電容量型のマイクロホンからなる受波素子3では、固定電極33aと可動電極33bとを電極とするコンデンサが形成されるから、受圧部32が疎密波の圧力を受けることにより固定電極33aと可動電極33bとの間の距離が変化し、固定電極33aと可動電極33bとの間の静電容量が変化する。したがって、固定電極33aおよび可動電極33bに設けたパッド(図示せず)間に直流バイアス電圧を印加しておけば、パッドの間には疎密波の音圧に応じて微小な電圧変化が生じるから、疎密波の音圧を電気信号に変換することができる。
In the
ところで、信号処理部4は、受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて音源部1と受波素子3との間の監視空間の煙濃度を推定する煙濃度推定手段41と、煙濃度推定手段41にて推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断する煙式判断手段42と、音源部1が超音波を送波してから当該超音波に相当する疎密波が受波素子3に受波されるまでの時間差に基づいて音速を求める音速検出手段43と、音速検出手段43で求めた音速に基づいて上記監視空間の温度を推定する温度推定手段44と、温度推定手段44で推定された温度と規定温度とを比較して火災の有無を判断する熱式判断手段45とを有している。信号処理部4は、マイクロコンピュータにより構成されており、上記各手段41〜45は、上記マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現されている。また、信号処理部4は、受波素子3の出力信号をアナログ−ディジタル変換するA/D変換器などが設けられている。
By the way, the
煙濃度推定手段41は、音源部1からの疎密波の音圧を検出する受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて煙濃度を推定するものであるが、音源部1から送波される超音波の周波数が一定であれば、上記減衰量は上記監視空間の煙濃度に略比例して増加するので、あらかじめ測定した煙濃度と減衰量との関係データに基づいて煙濃度と減衰量との関係式を求めて記憶しておけば、上記関係式を用いて減衰量から煙濃度を推定することができる。また、煙式判断手段42は、煙濃度推定手段41にて推定された煙濃度が上記閾値未満の場合には「火災無し」と判断する一方で、上記閾値以上の場合には「火災有り」と判断して火災感知信号を制御部2へ出力する。ここで、制御部2は、煙式判断手段42からの火災感知信号を受信すると、音源部1から可聴域の音波からなる警報音が発生するように音源部1への駆動入力波形を制御する。したがって、音源部1から警報音を発生させることができるので、警報音を出力するスピーカなどを別途に設ける必要がなく、火災感知器全体の小型化および低コスト化が可能となる。
The smoke density estimation means 41 estimates the smoke density based on the attenuation from the reference value of the output of the
また、音速検出手段43は、音源部1と受波素子3との間の距離と上記時間差とを用いて音速を求める。また、温度推定手段44は、周知の大気中の音速と絶対温度との関係式を利用して音速から上記監視空間の温度を推定する。熱式判断手段45は、温度推定手段44にて推定された温度が上記規定温度未満の場合には「火災無し」と判断する一方で、上記規定温度以上の場合には「火災有り」と判断して火災感知信号を制御部2へ出力する。ここで、制御部2は、熱式判断手段45からの火災感知信号を受信した場合にも、音源部1から可聴域の音波からなる警報音が発生するように音源部1への駆動入力波形を制御する。なお、音速検出手段43は、煙濃度を推定するために音源部1から送波させる超音波とは別に、所定周波数の疎密波を定期的に送波させ当該疎密波が受波素子3に受波されるまでの時間差に基づいて音速を求めるようにしてもよいし、煙濃度を推定するために音源部1から送波させる超音波を用いて音速を求めるようにしてもよい。
The sound speed detection means 43 obtains the sound speed using the distance between the
ところで、音源部1から送波される超音波の周波数を高くすれば、監視空間の煙濃度が一定でも超音波の音圧の低下量が大きくなり、SN比の改善につながるので、本実施形態では、音源部1から送波させる超音波の周波数を比較的高く設定してある。ただし、一般的な受波素子3は高い周波数(たとえば、200kHz)の超音波には対応しておらず、超音波の周波数が高くなるほど感度が低下するという問題があるので、本実施形態では以下の構成を採用することによりこの問題を解決している。
By the way, if the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the
すなわち、本実施形態の音源部1は、図1(a)に示すように第1周波数の超音波(以下、第1の超音波ともいう)を送波する第1音源SP1と、図1(b)に示すように第1周波数よりも高い第2周波数の超音波(以下、第2の超音波ともいう)を送波する第2音源SP2とを有している。第1音源SP1および第2音源SP2はいずれも受波素子3に対向する形で同一面に並設される。ここで、第2周波数は第1周波数よりも所定の固定周波数だけ高く設定されており、固定周波数は少なくとも第1周波数よりも低く設定されている。さらに、制御部2は、第1音源SP1と第2音源SP2との両方から監視空間に超音波を同時に送波させるように第1音源SP1および第2音源SP2を制御する。これより、第1音源SP1と第2音源SP2との各々から送波された超音波は、監視空間の媒質(空気)の非線形性によって互いに干渉し、図1(c)のように両超音波の周波数の差に相当する周波数(固定周波数)を有した疎密波であるビート波を発生する。なお、図1中の「A」,「B」はそれぞれ第1の超音波、第2の超音波を表し、「C」はビート波を表している。つまり、監視空間においては、第1の超音波(図1(a)の「A」)と第2の超音波(図1(b)の「B」)とが1次波として入射されると、第2周波数と第1周波数との差である固定周波数のビート波(図1(c)の「C」)が2次波として発生する。
That is, the
一方、受波素子3としては上述した固定周波数の疎密波に対して十分な感度を有するものを採用しており、受波素子3は、第1音源SP1や第2音源SP2の各々から送波された超音波そのものの音圧を検出するのではなく、上記ビート波の音圧を検出する。したがって、本実施形態の構成によれば、音源部1から送波させる第1および第2の各超音波の周波数(つまり第1周波数、第2周波数)を比較的高く設定しながらも、受波素子で受波するビート波の周波数(つまり固定周波数)を低く設定することができる。
On the other hand, as the
以下に、本実施形態の具体例を挙げる。音速cが340m/s、音源部1と受波素子3との間の距離Lが34mmのとき、第1音源SP1から送波させる第1の超音波の周波数を200kHzに設定し、第2音源SP2から送波させる第2の超音波の周波数を220kHzに設定する。ここで、制御部2はたとえば100周期程度ずつの超音波を第1音源SP1および第2音源SP2からそれぞれ連続的に送波させるように音源部1を制御する。この場合、監視空間においては、第1周波数(=200kHz)と第2周波数(=220kHz)との差である固定周波数(=20kHz)のビート波が発生する。したがって、受波素子3においては20kHzの疎密波の音圧を検出することになり、一般的な受波素子3(上述した静電容量型のマイクロホンに限らず、たとえばエレクトレットコンデンサマイクなども含む)でも十分な感度で音圧の検出が可能である。ここにおいて、音源部1から送波される超音波は200kHzおよび220kHzであるから、監視空間に煙粒子があれば200kHz相当の周波数の超音波と同等の音圧低下が生じ、受波素子3の出力の減衰量は比較的大きくなる。
Specific examples of this embodiment will be given below. When the speed of sound c is 340 m / s and the distance L between the
なお、本実施形態では、煙式判断手段42や熱式判断手段45から出力される火災感知器信号を制御部2へ出力するようにしているが、制御部2に限らず、たとえば、外部の通報装置へ出力するようにしてもよい。
In this embodiment, the fire detector signal output from the
また、本実施形態では、第1音源SP1と第2音源SP2とを同一面に並べて音源部1を構成し、音源部1と監視空間を介して対向する形で受波素子3を配置した例を示したが、第1音源SP1と第2音源SP2とを監視空間を介して互いに対向させる形で配置し、監視空間における第1音源SP1と第2音源SP2との対向方向の中央部に受波素子3を配置するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the first sound source SP1 and the second sound source SP2 are arranged on the same plane to constitute the
以上説明した本実施形態の火災感知器では、煙濃度推定手段41において、受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて音源部1と受波素子3との間の監視空間の煙濃度を推定し、煙式判断手段42において、煙濃度推定手段41にて推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断するので、散乱光式煙感知器や減光式煙感知器のような光電式の火災感知器で問題となるバックグランド光の影響をなくすことができ、散乱光式煙感知器に必要なラビリンス体を不要とすることができて火災発生時に監視空間へ煙粒子が拡散しやすくなるから、散乱光式煙感知器に比べて応答性を向上でき、さらに、減光式煙感知器に比べて非火災報の低減が可能になる。
In the fire detector according to the present embodiment described above, the smoke density estimation means 41 determines the monitoring space between the
また、本実施形態では、音源部1が第1周波数の超音波を送波する第1音源SP1と、第2周波数の超音波を送波する第2音源SP2とを有し、制御部2が第1音源SP1と第2音源SP2との両方から監視空間に超音波を同時に送波させるように音源部1を制御することでビート波を生じさせ、受波素子3が前記ビート波の音圧を検出するようにしたので、音源部1から送波される各超音波の周波数(つまり第1周波数および第2周波数)を比較的高く設定しながらも、受波素子3で受波するビート波の周波数(つまり固定周波数)を比較的低く設定することができる。したがって、音源部1から送波される各超音波の周波数を比較的高くすることで監視空間の煙粒子による超音波の音圧の低下量を増加させつつ、受波素子3で受波する疎密波の周波数を低くすることで一般的な受波素子3でも十分な感度で音圧を検出することができ、結果的にSN比が向上するという利点がある。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態の火災感知器では、音速検出手段43において、音源部1が超音波を送波してから疎密波が受波素子3に受波されるまでの時間差に基づいて音速を求め、温度推定手段44において、音速検出手段43で求めた音速に基づいて上記監視空間の温度を推定し、熱式判断手段45において、温度推定手段44で推定された温度と規定温度とを比較して火災の有無を判断するので、別途に温度検出素子を用いることなく火災発生時の温度上昇によっても火災を感知することが可能となり、火災をより確実に感知することが可能になる。
Furthermore, in the fire detector according to the present embodiment, the sound speed detection means 43 obtains the sound speed based on the time difference from when the
(実施形態2)
本実施形態の火災感知器は、基本構成が実施形態1と略同じであり、図6に示すように筒状に形成された筒体7を音源部1と受波素子3との間に配設した点が実施形態1の火災感知器と相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The fire detector of the present embodiment has a basic configuration substantially the same as that of the first embodiment, and a cylindrical body 7 formed between the
筒体7は、長手方向の両端面が閉塞された直管状の角筒であって、図6に示すように長手方向の一端面(図6における左端面)に音源部1(つまり第1音源SP1および第2音源SP2)が配置されるとともに、他端面(図6における右端面)に受波素子3が配置されており、内部空間を通して音源部1からの超音波を伝搬させる。この筒体7を設けたことにより、音源部1から送波される超音波は、筒体7の内部空間を通ることで拡散が抑制され、したがって音源部1と受波素子3との間における超音波の拡散による音圧の低下を抑制することができる。なお、この構成では筒体7内が監視空間となるので、たとえば筒体7の長手方向に沿う側面には内部に煙等を案内する孔(図示せず)が形成される。
The cylindrical body 7 is a straight tubular rectangular tube whose both end faces in the longitudinal direction are closed. As shown in FIG. 6, the sound source unit 1 (that is, the first sound source) is disposed on one end face in the longitudinal direction (left end face in FIG. 6). The SP1 and the second sound source SP2) are disposed, and the
さらに、本実施形態では、筒体7は長手方向の両端面が閉じられた周知の音響管と同様に、固有の共振周波数を有する。つまり、筒体7の長手方向の寸法をLとするときに、L=(n/2)×λの関係(ただし、nは自然数)を満たす波長λに対応する周波数f(波の伝搬速度をcとしてf=c/λで表される)が筒体7の共振周波数となる。したがって、L=(n/2)×λの関係を満たす超音波の連続波が長手方向の端面から筒体7内に入射すると、当該超音波の少なくとも一部が筒体7の長手方向の両端面で反射を繰り返すことにより、反射波と音源部1からの直接波とが重なって共振し、筒体7の内部において前記超音波の音圧が増大する。そこで、本実施形態は制御部2において、筒体7に固有の前記共振周波数の超音波を第1音源SP1および第2音源SP2から送波させるように音源部1を制御することにより、筒体7内で共振を生じさせ音源部1からの超音波の音圧を増大させるようにしてある。この場合、筒体7内で共振を生じさせるために、L/λを超える複数周期(以下、m周期という)の超音波を音源部1から送波させる必要があるので、制御部2は、m(>L/λ)周期の超音波の連続波を音源部1から送波させるように音源部1を制御する。言い換えると、音源部1から超音波を連続して送波させる送波時間tp(つまりtp=m×λ/c)が、筒体7の長手方向の両端間を超音波が伝搬するのに要する伝搬時間ts(つまりts=L/c)よりも大きくなる(つまりtp>ts)ように制御部2で音源部1を制御する。受波素子3は、筒体7内で共振が発生して超音波の音圧が飽和したタイミングでビート波の音圧を検出する。通常、音源部1からの超音波の送波が終了した時点で超音波の音圧が飽和するので、一例として音源部1からの超音波の送波を終了するのと同時に受波素子3においてビート波の音圧を検出することが考えられる。
Further, in the present embodiment, the cylindrical body 7 has a specific resonance frequency in the same manner as a known acoustic tube whose both end faces in the longitudinal direction are closed. In other words, when the longitudinal dimension of the cylindrical body 7 is L, the frequency f (wave propagation velocity) corresponding to the wavelength λ satisfying the relationship of L = (n / 2) × λ (where n is a natural number). (represented by f = c / λ as c) is the resonance frequency of the cylinder 7. Therefore, when a continuous wave of ultrasonic waves satisfying the relationship of L = (n / 2) × λ is incident into the cylindrical body 7 from the end face in the longitudinal direction, at least a part of the ultrasonic wave is at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body 7 By repeating the reflection on the surface, the reflected wave and the direct wave from the
以下に、本実施形態の具体例を挙げる。音速cが340m/s、筒体7の長手方向の寸法Lが34mmのとき、L=(n/2)×λの関係を満たすには、第1音源SP1から送波させる第1の超音波の周波数(=c/λ)を200kHz(n=40)に設定し、第2音源SP2から送波させる第2の超音波の周波数を220kHz(n=44)に設定すればよい。ここで、上述したようにm(>L/λ)周期の超音波の連続波を音源部1から送波させるように音源部1を制御する必要があるので、制御部2はたとえば100周期程度ずつの超音波を第1音源SP1および第2音源SP2からそれぞれ連続的に送波させるように音源部1を制御する。この場合、監視空間においては、第1周波数(=200kHz)と第2周波数(=220kHz)との差である固定周波数(=20kHz)のビート波が発生する。したがって、受波素子3においては20kHzの疎密波の音圧を検出することになり、一般的な受波素子3でも十分な感度で音圧の検出が可能である。ここにおいて、音源部1から送波される超音波は200kHzおよび220kHzであるから、監視空間に煙粒子があれば200kHz相当の周波数の超音波と同等の音圧低下が生じ、受波素子3の出力の減衰量は比較的大きくなる。
Specific examples of this embodiment will be given below. When the speed of sound c is 340 m / s and the longitudinal dimension L of the cylindrical body 7 is 34 mm, the first ultrasonic wave transmitted from the first sound source SP1 is satisfied in order to satisfy the relationship of L = (n / 2) × λ. Is set to 200 kHz (n = 40), and the frequency of the second ultrasonic wave transmitted from the second sound source SP2 is set to 220 kHz (n = 44). Here, as described above, since the
なお、本実施形態では、筒体7の長手方向の一端面に第1音源SP1と第2音源SP2とを並べて配置し、筒体7の長手方向の他端面に受波素子3を配置した例を示したが、図7に示すように第1音源SP1と第2音源SP2とを筒体7の長手方向の各端面にそれぞれ配置し、筒体7の長手方向に沿う側面における中央部に受波素子3を配置するようにしてもよい。
In the present embodiment, the first sound source SP1 and the second sound source SP2 are arranged side by side on one end surface in the longitudinal direction of the cylindrical body 7, and the
以上説明した本実施形態の火災感知器では、音源部1と受波素子3との間の超音波の伝搬経路に筒体7を設けたことにより、音源部1から送波される超音波は、筒体7の内部空間を通ることで拡散が抑制され、音源部1と受波素子3との間における超音波の拡散による音圧の低下を抑制することができるので、監視空間中に煙粒子がない状態において受波素子3で受波されるビート波の音圧を高く維持でき、煙濃度の変化量に対する受波素子3の出力の変化量が比較的大きくなり、その結果、SN比が向上するという効果がある。
In the fire detector of the present embodiment described above, the ultrasonic wave transmitted from the
また、本実施形態では、筒体7内で共振を生じさせ音源部1からの超音波の音圧を増大させているので、音源部1と受波素子3との間における音圧の低下をより一層抑制することができ、煙濃度の変化量に対する受波素子3の出力の変化量が大きくなってSN比が一層向上する。しかも、共振により筒体7の長手方向の端面で反射を繰り返す超音波においては、実効的な送波距離が反射の回数に応じて延長され、実質、超音波は筒体7の長手方向の寸法Lの数倍の送波距離を経て受波素子3に到達する。このことも煙濃度の変化量に対する受波素子3の出力の変化量の増大に寄与しており、非共振の単パルス状の超音波が受波素子3で受波される場合に比較して超音波の減衰量は数倍に増大する。
Further, in the present embodiment, resonance is caused in the cylindrical body 7 and the sound pressure of the ultrasonic wave from the
なお、その他の構成および機能は実施形態1と同様である。 Other configurations and functions are the same as those in the first embodiment.
(実施形態3)
本実施形態の火災感知器は、基本構成が実施形態2と略同じであり、筒体の構成が実施形態2の火災感知器と相違する。なお、実施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 3)
The fire detector of this embodiment has a basic configuration that is substantially the same as that of the second embodiment, and the configuration of the cylinder is different from that of the fire detector of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to
本実施形態では筒体として、図8に示すように長手方向の一端面が放射側端面71aとして開口し長手方向の他端面が第1音源SP1で覆われた第1の筒体71と、長手方向の一端面が放射側端面(図示せず)として開口し長手方向の他端面が第2音源SP2で覆われた第2の筒体72とを用いている。両筒体71,72はそれぞれの放射側端面71a(開口面)を受波素子3に向け、両放射側端面71aから放射される超音波が受波素子3の手前(受波素子3と放射側端面71aとの間)で互いに干渉するようにV字状に配置されている。これにより、第1音源SP1および第2音源SP2からそれぞれ送波される超音波は、各筒体71,72を通して放射側端面71aから放射され、受波素子3の手前で互いに交差することで媒質(空気)の非線形性によって互いに干渉してビート波を生じる。
In the present embodiment, as a cylindrical body, as shown in FIG. 8, the first
また、本実施形態では各筒体71,72の長手方向の一端面が開口しているので、各筒体71,72はそれぞれ長手方向の一端面が閉じられた周知の音響管と同様に、固有の共振周波数を有する。つまり、筒体71,72の長手方向の寸法をLとするときに、L=(1/4+n/2)×λの関係(ただし、n=0,1,2,3,…)を満たす波長λに対応する周波数f(=c/λ)が筒体71,72の共振周波数となる。したがって、L=(1/4+n/2)×λの関係を満たす超音波の連続波が長手方向の端面から筒体71,72内に入射すると、当該超音波の少なくとも一部が筒体71,72の長手方向の両端面で反射を繰り返すことにより、反射波と音源部1からの直接波とが重なって共振し、筒体71,72の内部において前記超音波の音圧が増大する。そこで、制御部2において、筒体71,72に固有の前記共振周波数の超音波が第1音源SP1および第2音源SP2から送波されるように音源部1を制御すれば、筒体71,72内で共振を生じさせ音源部1からの超音波の音圧を増大させることができる。この場合、筒体71,72内で共振を生じさせるために、制御部2は、m(>L/λ)周期の超音波の連続波を音源部1から送波させるように音源部1を制御する。言い換えると、音源部1から超音波を連続して送波させる送波時間tp(=m×λ/c)が、筒体71,72の長手方向の両端間を超音波が伝搬するのに要する伝搬時間ts(=L/c)よりも大きくなる(つまりtp>ts)ように制御部2で音源部1を制御する。なお、一方の端面を開口端とする場合、周知のように開口端よりも僅かΔLだけ外側に、超音波の音圧の節(つまり空気の移動速度の腹)が生じるので、共振周波数を求める際に用いる長さLを上記ΔLだけ補正(開口端の補正)すれば、より正確な共振周波数を求めることができる。
Further, in the present embodiment, since one end surface in the longitudinal direction of each
以下に、本実施形態の具体例を挙げる。音速cが340m/s、各筒体71,72の長手方向の寸法Lが34mmのとき、L=(1/4+n/2)×λの関係を満たすには、第1音源SP1から送波させる第1の超音波の周波数を202.5kHz(n=40)に設定し、第2音源SP2から送波させる第2の超音波の周波数を222.5kHz(n=44)に設定すればよい。ここで、上述したようにm(>L/λ)周期の超音波の連続波を音源部1から送波させるように音源部1を制御する必要があるので、制御部2はたとえば100周期程度ずつの超音波を第1音源SP1および第2音源SP2からそれぞれ連続的に送波させるように音源部1を制御する。この場合、監視空間においては、第1周波数(=202.5kHz)と第2周波数(=222.5kHz)との差である固定周波数(=20kHz)のビート波が発生する。したがって、受波素子3においては20kHzの疎密波の音圧を検出することになり、一般的な受波素子3でも十分な感度で音圧の検出が可能である。ここにおいて、音源部1から送波される超音波は202.5kHzおよび222.5kHzであるから、監視空間に煙粒子があれば200kHz相当の周波数の超音波と同等の音圧低下が生じ、受波素子3の出力の減衰量は比較的大きくなる。
Specific examples of this embodiment will be given below. When the speed of sound c is 340 m / s and the longitudinal dimension L of each of the
以上説明した本実施形態の構成によれば、第1および第2の各筒体71,72の外側でビート波を生じさせるので、受波素子3で受波するビート波の周波数が低い場合にも、各筒体71,72の内周面の粘性抵抗が原因でビート波が減衰してしまうことはない。すなわち、筒体71,72の断面積(管径)が小さい場合には、疎密波が筒体71,72中を通る際に筒体71,72の内周面の粘性抵抗により、ある周波数以下の疎密波の音圧が低下することがあるが、本実施形態の構成では、筒体71,72内を通る疎密波においては音圧が低下しないように高い周波数(つまり第1周波数および第2周波数)に設定することができる。したがって、煙濃度の変化に対する受波素子3の出力の変化量が大きくなり、SN比が向上する。
According to the configuration of the present embodiment described above, a beat wave is generated outside the first and
また、本実施形態では第1音源SP1と第2音源SP2とのそれぞれに筒体71,72を設ける例を示したが、図9に示すように第1音源SP1からの超音波を通す第1の筒体71のみを設けるようにし、当該筒体71の放射側端面71aから放射される超音波と第2音源SP2から送波される超音波とを、受波素子3の手前で干渉させるようにしてもよい。図9の例では、第1の筒体71の放射側端面71aと受波素子3との間に向けて、側方から第2音源SP2が超音波を放射するように、第1音源SP1と第2音源SP2と筒体71と受波素子3とが配置されている。この構成では、第2音源SP2から送波される超音波については、筒体71を設けたことによる制限を受けることなく周波数を設定することができるので、第1周波数と第2周波数との差に相当する固定周波数を自由に設定することができる。つまり、受波素子3での受波感度が最も高い周波数に、ビート波の周波数を合わせることができる。
Moreover, although the example which provides the
以下に図9の構成における具体例を挙げる。音速cが340m/s、筒体71の長手方向の寸法Lが34mmのとき、L=(1/4+n/2)×λの関係を満たすには、第1音源SP1から送波させる第1の超音波の周波数を202.5kHz(n=40)に設定すればよい。一方、第2音源SP2から送波させる第2の超音波の周波数においては、筒体71の共振周波数に合わせる必要はないので、受波素子3における感度の周波数特性に基づいて設定することが望ましい。つまり、受波素子3の感度がたとえば12kHzの疎密波に対して最大となる場合、第2周波数を第1周波数(=202.5kHz)よりも12kHz高い214.5kHzに設定することが望ましい。この場合、監視空間においては、第1周波数(=202.5kHz)と第2周波数(=214.5kHz)との差である固定周波数(=12kHz)のビート波が発生する。したがって、受波素子3においては12kHzの疎密波の音圧を検出することになり、感度が最大となる周波数で動作させることができる。
A specific example of the configuration of FIG. 9 is given below. In order to satisfy the relationship of L = (1/4 + n / 2) × λ when the sound velocity c is 340 m / s and the longitudinal dimension L of the
なお、図9の構成で第1音源SP1と第2音源SP2との関係は逆であってもよい。その他の構成および機能は実施形態2と同様である。 Note that the relationship between the first sound source SP1 and the second sound source SP2 in the configuration of FIG. 9 may be reversed. Other configurations and functions are the same as those of the second embodiment.
(実施形態4)
本実施形態の火災感知器は、基本構成が実施形態1と略同じであり、図10に示すように制御部2および信号処理部4の構成が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 4)
The basic structure of the fire detector of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the configurations of the
ところで、本願発明者らは、音源部1と受波素子3との間の監視空間の浮遊粒子の種別に応じて図11に示すように音源部1の出力周波数と音圧の単位減衰率との関係が異なるという知見を得た。ここで、監視空間に浮遊粒子が存在しない状態で受波素子3にて受波される音圧(以下、基準音圧という)をI0、減光式煙濃度計(減光式煙感知器)での評価でx%/mとなる濃度の浮遊粒子が監視空間に存在する状態で受波素子3にて受波される音圧をIxとしたときに、(I0−Ix)/I0で表される値を音圧の減衰率と定義し、特にx=1のときの減衰率を単位減衰率と定義する。ここにおいて、基準音圧I0と音圧Ixとは、監視空間における浮遊粒子の有無を除いては同一の条件で検出されるものとする。図11中の「イ」は浮遊粒子が黒煙の煙粒子である場合の出力周波数と音圧の単位減衰率との関係を示す近似曲線(黒丸が測定データ)、「ロ」は浮遊粒子が白煙の煙粒子である場合の出力周波数と音圧の単位減衰率との関係を示す近似曲線(黒四角が測定データ)、「ハ」は浮遊粒子が湯気の粒子である場合の出力周波数と音圧の単位減衰率との関係を示す近似曲線(黒三角が測定データ)であり、ここに示す単位減衰率は、音源部1と受波素子3との間の距離を30cmに設定したときの各出力周波数ごとのデータである。また、図11における右端の各データは、出力周波数が82kHzのときのデータであり、出力周波数が82kHzのときのデータを1として各出力周波数の単位減衰率を規格化した結果を図12に示す。要するに、図12は、横軸が出力周波数、縦軸が相対的単位減衰率となっている。また、白煙の煙粒子のサイズは800nm程度、黒煙の煙粒子のサイズは200nm程度、湯気の粒子のサイズは数μm〜20μm程度である。
By the way, the inventors of the present application, as shown in FIG. 11, according to the type of suspended particles in the monitoring space between the
上述の知見に基づいて、本実施形態では、制御部2が、音源部1から周波数の異なる複数種の超音波が順次送波されるように音源部1を制御するようにし、信号処理部4は、少なくとも受波素子3の基準出力(基準音圧に対する受波素子3の出力)、上記監視空間に存在する浮遊粒子の種別および浮遊粒子濃度に応じた音源部1の出力周波数と受波素子3の出力の相対的単位減衰率との関係データ(上述の図12より抽出されるデータ)、煙粒子に関して特定周波数(たとえば、82kHz)における単位減衰率(上述の図11より抽出されるデータ)を記憶した記憶手段48と、音源部1から送波された各周波数の超音波ごとの受波素子3の出力と記憶手段48に記憶されている関係データとを用いて上記監視空間に浮遊している粒子の種別を推定する粒子種別推定手段46と、粒子種別推定手段46にて推定された粒子が煙粒子のときに特定周波数(たとえば、82kHz)の超音波に対する受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて上記監視空間の煙濃度を推定する煙濃度推定手段47と、煙濃度推定手段47にて推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断する煙式判断手段42とを有するようにしてある。
Based on the above knowledge, in the present embodiment, the
以下に、本実施形態の火災感知器の動作例を図13のフローチャートを参照して説明する。まず、音源部1から複数種の超音波を順次送波させ各超音波に対する受波素子3の出力を信号処理部4で計測する(ステップS11)。粒子種別推定手段46は、各出力周波数ごとに受波素子3の出力と記憶手段48に記憶されている基準出力とから音圧の減衰率を求め(ステップS12)、出力周波数が82kHzでの音圧の減衰率に対する20kHzでの音圧の減衰率の比を算出する(ステップS13)。記憶手段48には、音源部1の出力周波数と受波素子3の出力の相対的単位減衰率との上記関係データとして、出力周波数が82kHzでの相対的単位減衰率に対する20kHzでの相対的単位減衰率の比(図12の場合、白煙が0、黒煙が0.2、湯気が0.5となる)が記憶されており、粒子種別推定手段46は、算出した減衰率の比を記憶手段48に記憶されている関係データと比較し、関係データの中で減衰率の比が最も近い種別の粒子を監視空間に浮遊している粒子と推定する(ステップS14)。ここで、推定された粒子が煙粒子であれば煙濃度推定手段47での処理に移行する(ステップS15)。ここにおいて、白煙の場合には図14に示すように減光式煙濃度計で計測される煙濃度と音圧の減衰率との関係は直線で示すことのできるデータであり、他の粒子においても同様であるから、煙濃度推定手段47は、推定された粒子種別について特定周波数(たとえば、82kHz)の超音波に対する受波素子3の出力の減衰率の記憶手段48に記憶されている単位減衰率に対する比を算出し、その比の値がyの場合に監視空間の煙濃度が減光式煙濃度計での評価における煙濃度y%/mに相当すると推定する(ステップS16)。煙式判断手段42は、ステップS16で推定された煙濃度と所定の閾値(たとえば、減光式煙濃度計での評価で10%/mとなる煙濃度)とを比較し、推定された煙濃度が上記閾値未満の場合には「火災無し」と判断する一方で、上記閾値以上の場合には「火災有り」と判断して火災感知信号を制御部2へ出力する。
Below, the operation example of the fire detector of this embodiment is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. First, a plurality of types of ultrasonic waves are sequentially transmitted from the
上述の例では、粒子種別推定手段46は出力周波数が82kHzのときの減衰率と20kHzのときの減衰率とを用いているが、これらの出力周波数の組み合わせに限定するものではなく、異なる組み合わせの出力周波数を用いてもよい。さらに、より多くの出力周波数に対する減衰率を用いてもよく、その場合は粒子種別の推定の確度を向上させることができる。また、本実施形態では、煙濃度推定手段47が特定周波数として1周波数を対象としているが、特定周波数として複数の周波数を対象とし、各特定周波数ごとに推定した煙濃度の平均値を求めるようにしてもよく、この場合、煙濃度の推定の確度が向上する。なお、信号処理部4は、マイクロコンピュータにより構成されており、粒子種別推定手段46、煙濃度推定手段47、煙式判断手段42は、上記マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現されている。また、信号処理部4は、受波素子3の出力信号をアナログ−ディジタル変換するA/D変換器などが設けられている。
In the above example, the particle type estimation means 46 uses the attenuation rate when the output frequency is 82 kHz and the attenuation rate when the output frequency is 20 kHz. However, the present invention is not limited to the combination of these output frequencies, and different combinations are possible. An output frequency may be used. Furthermore, attenuation rates for more output frequencies may be used, and in that case, the accuracy of estimation of the particle type can be improved. In this embodiment, the smoke density estimation means 47 targets one frequency as the specific frequency, but targets a plurality of frequencies as the specific frequency, and obtains an average value of the smoke density estimated for each specific frequency. In this case, the accuracy of smoke density estimation is improved. The
また、本実施形態では第1音源SP1から送波させる第1の超音波について、周波数の異なる複数種の超音波が順次送波されるように音源部1を制御するようにしており、第1音源SP1からの第1の超音波と第2音源SP2からの第2の超音波との相対的な関係は不変としている。すなわち、第2音源SP2からは、常に第1周波数の第1の超音波よりも固定周波数だけ高い第2周波数の超音波が送波されるように制御部2で音源部1を制御する。言い換えれば、制御部2は、第1の超音波と第1の超音波よりも固定周波数だけ高い第2の超音波との複数種の組み合わせを、音源部1から順次送波させるように音源部1を制御する。
In the present embodiment, the
本実施形態では、第1音源SP1、第2音源SP2のそれぞれに実施形態1にて説明した音波発生素子を1つずつ用いており、上述の制御部2は、第1音源SP1および第2音源SP2へ与える駆動入力波形の周波数を順次変化させることにより、第1音源SP1および第2音源SP2の各々から周波数の異なる複数種の超音波を順次送波させる。ここにおいて、制御部2は、第1音源SP1から送波させる超音波の周波数を所定の周波数範囲(たとえば、20kHz〜82kHz)の下限周波数(たとえば、20kHz)から上限周波数(たとえば、82kHz)まで変化させる。このとき、第1音源SP1からの超音波よりも固定周波数(たとえば、12kHz)だけ高い周波数(たとえば、32kHz〜94kHz)が第2音源SP2から送波されるように、第2音源SP2からの超音波の周波数を下限周波数(たとえば、32kHz)から上限周波数(たとえば、94kHz)まで変化させる。なお、本実施形態では、第1音源SP1と第2音源SP2との各々から周波数の異なる4種類の超音波が順次送波されるように制御部2が音源部1を制御するように構成してあるが、音源部1から送波させる超音波の周波数は4種類に限らず複数種類であればよく、たとえば、2種類とすれば、3種類以上の超音波を順次送波させる場合に比べて、制御部2および信号処理部4の負担を軽減できるとともに制御部2および信号処理部4の簡略化を図れる。本実施形態では、上述のように第1音源SP1、第2音源SP2の各々に実施形態1にて説明した音波発生素子を用いることで、順次送波する超音波をそれぞれ周波数の異なる超音波とすることができるので、第1音源SP1、第2音源SP2の各々に共振周波数の異なる複数の圧電素子を用いて各圧電素子から連続波の超音波を送波させる場合に比べて低コスト化を図れる。
In the present embodiment, one sound wave generating element described in the first embodiment is used for each of the first sound source SP1 and the second sound source SP2, and the above-described
なお、本実施形態では、音源部1の出力周波数と受波素子3の出力の相対的単位減衰率との関係データを記憶手段48に記憶した例を示したが、そもそも監視空間に存在する浮遊粒子の種別に応じて音源部1の出力周波数ごとに変化するのは受波素子3の出力の基準値からの減衰量(I0−Ix)であるから、記憶手段48に記憶する上記関係データは、音源部1の出力周波数と受波素子3の出力の基準値からの減衰量との関係を示すデータであればよく、上述の相対的単位減衰率に代えて、たとえば、受波素子3の出力の基準値からの減衰量や、受波素子3の出力の基準値からの減衰量を基準値(I0)で除しただけの減衰率、あるいは単位減衰率を採用した関係データを記憶手段48に記憶するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the relationship data between the output frequency of the
以上説明した本実施形態の火災感知器では、粒子種別推定手段46において、音源部1から送波された各周波数の超音波ごとの受波素子3の出力と記憶手段48に記憶されている関係データとを用いて上記監視空間に浮遊している粒子の種別を推定し、粒子種別推定手段46にて推定された粒子が煙粒子のときに、煙濃度推定手段47において、特定周波数の超音波に対する受波素子3の出力の基準値からの減衰量に基づいて上記監視空間の煙濃度を推定し、煙式判断手段42において、煙濃度推定手段47にて推定された煙濃度と所定の閾値とを比較して火災の有無を判断するので、散乱光式煙感知器や減光式煙感知器のような光電式の火災感知器で問題となるバックグランド光の影響をなくすことができ、散乱光式煙感知器に必要なラビリンス体を不要とすることができて散乱光式煙感知器に比べて応答性を向上でき、また、減光式煙感知器に比べて非火災報の低減が可能になる。しかも、粒子種別推定手段46において上記監視空間に浮遊している粒子の種別を推定することで煙粒子と湯気とを識別可能となるから、散乱光式煙感知器および減光式煙感知器に比べて湯気に起因した非火災報を低減することが可能となり、台所や浴室での使用にも適する。また、粒子種別推定手段46において白煙の煙粒子と黒煙の煙粒子とを識別可能となるから、火災の性状の識別に役立てることも可能となる。また、火災感知器を設置している室内の掃除や天井裏の電気工事などの際に浮遊する粉塵と煙粒子との識別も可能になるから、粉塵などに起因した非火災報を低減することも可能となる。
In the fire detector of the present embodiment described above, in the particle
ところで、本実施形態では第1音源SP1と第2音源SP2との各々を単一の音波発生素子により構成し、制御部2が音源部1へ与える駆動入力波形の周波数を順次変化させることにより、音源部1から周波数の異なる複数種の超音波を順次送波させるようにしているが、互いに出力周波数の異なる複数の音波発生素子で第1音源SP1と第2音源SP2とをそれぞれ構成してもよい。この場合には、各音波発生素子として圧電素子のように機械的振動により超音波を発生する素子を用い、各音波発生素子をそれぞれの共振周波数で駆動することにより、音源部1から送波される超音波の音圧を高めてSN比の向上に寄与することができる。また、音源部1を構成する音波発生素子を受波素子3に兼用することも考えられ、この場合、音波発生素子から送波される超音波を当該音波発生素子に向けて反射する反射面が必要であるものの、素子数の低減による低コスト化を図ることができる。
By the way, in this embodiment, each of the first sound source SP1 and the second sound source SP2 is configured by a single sound wave generating element, and the frequency of the drive input waveform that the
なお、その他の構成および機能は実施形態1と同様であり、たとえば本実施形態の火災感知器においても、図2に示した実施形態1と同様、信号処理部4に、音速検出手段43、温度推定手段44、熱式判断手段45を設けてもよい。また、実施形態2、3と同様に、筒体を設けて音圧の低下を抑制してもよい。
Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment. For example, also in the fire detector of the present embodiment, the sound
ところで、上記各実施形態では、音源部1と制御部2と受波素子3と信号処理部4とを1枚の回路基板5に設けて図示しない器体内に収納してあるが、音源部1と制御部2とを備えた音源側ユニットと、受波素子3と信号処理部4とを備えた受波側ユニットとを別体として互いに対向配置する分離型の火災報知機を構成するようにしてもよい。この場合、筒体は音源側ユニットと受波側ユニットとの少なくとも一方に設けられるか、あるいは音源側ユニットおよび受波側ユニットとは別に設けられる。また、音源部1は上述の図3に示した構成の音波発生素子に限らず、たとえば、アルミニウム製の薄板を発熱体部として当該発熱体部への通電に伴う発熱体部の急激な温度変化による熱衝撃によって超音波を発生させるものでもよい。
By the way, in each of the above embodiments, the
さらにまた、信号処理部4は、定期的に、所定周波数(たとえば、上述の特定周波数と同じ82kHz)の超音波に対する受波素子3の出力に基づいて、音源部1の出力変動や受波素子3の感度変動がキャンセルされるように制御部2による音源部1の制御条件と受波素子3の出力の信号処理条件との少なくとも一方を変更するようにすれば、音源部1の出力変動や受波素子3の感度変動を定期的にキャンセルすることが可能となり、長期的な信頼性が高くなる。
Furthermore, the
また、上記各実施形態において、制御部2が、音源部1から防虫効果のある周波数の超音波を送波させるようにすれば、上記監視空間に虫が侵入するのを防止することができ、虫に起因した非火災報を低減できる。ここで、制御部2は、煙濃度を推定するために音源部1から送波させる周波数の超音波とは別に、防虫効果のある周波数の超音波を定期的に送波させるようにしてもよいし、煙濃度を推定するために音源部1から送波する超音波の周波数を防虫効果のある周波数に設定するようにしてもよい。
Moreover, in each said embodiment, if the
1 音源部
2 制御部
3 受波素子
4 信号処理部
7 筒体
11 ベース基板
12 熱絶縁層
13 発熱体層(発熱体部)
41 煙濃度推定手段
42 煙式判断手段
46 粒子種別推定手段
47 煙濃度推定手段
48 記憶手段
71 第1の筒体
71a 放射側端面
72 第2の筒体
A 第1の超音波
B 第2の超音波
C ビート波
SP1 第1音源
SP2 第2音源
DESCRIPTION OF
41 Smoke density estimation means 42 Smoke type judgment means 46 Particle type estimation means 47 Smoke density estimation means 48 Storage means 71
Claims (9)
Between one of the first sound source and the second sound source and the wave receiving element, one end surface in the longitudinal direction is formed in a cylindrical shape opened as a radiation side end surface, and ultrasonic waves from the one are passed through the internal space. In this way, a cylindrical body that narrows the diffusion range of the ultrasonic waves is provided, and the cylindrical body transmits ultrasonic waves radiated from the end surface on the radiation side from the other of the first sound source and the second sound source. The fire detector according to any one of claims 1 to 6, wherein the fire detector is disposed so as to interfere with the wave receiving element.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069092A JP4816526B2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Fire detector |
CN2007800172608A CN101449304B (en) | 2006-05-12 | 2007-05-01 | Smoke sensor of acoustic wave type |
US12/300,332 US8253578B2 (en) | 2006-05-12 | 2007-05-01 | Smoke sensor of the sound wave type including a smoke density estimation unit |
EP07742748A EP2034462A4 (en) | 2006-05-12 | 2007-05-01 | Smoke sensor of acoustic wave type |
PCT/JP2007/059313 WO2007132671A1 (en) | 2006-05-12 | 2007-05-01 | Smoke sensor of acoustic wave type |
TW096116448A TWI332643B (en) | 2006-05-12 | 2007-05-09 | Sound wave type smoke detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069092A JP4816526B2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Fire detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008234021A JP2008234021A (en) | 2008-10-02 |
JP4816526B2 true JP4816526B2 (en) | 2011-11-16 |
Family
ID=39906765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007069092A Expired - Fee Related JP4816526B2 (en) | 2006-05-12 | 2007-03-16 | Fire detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4816526B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4964398A (en) * | 1972-10-20 | 1974-06-21 | ||
JPS58135956A (en) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Monitoring method of smoke by sound wave |
JPS61180390U (en) * | 1985-04-24 | 1986-11-11 | ||
JPS6252699A (en) * | 1985-09-02 | 1987-03-07 | ニツタン株式会社 | Separation type sensor |
JPS63255800A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-24 | 礒井 誠二郎 | Alarm |
JP4396333B2 (en) * | 2004-03-11 | 2010-01-13 | パナソニック株式会社 | Disaster prevention alarm device |
-
2007
- 2007-03-16 JP JP2007069092A patent/JP4816526B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008234021A (en) | 2008-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8253578B2 (en) | Smoke sensor of the sound wave type including a smoke density estimation unit | |
JP5166991B2 (en) | Airborne particle measurement system | |
US8519854B2 (en) | Fire alarm system | |
JP5144457B2 (en) | Fire detector | |
JP2007000121A (en) | Apparatus for threatening small animal | |
JP4894723B2 (en) | Fire detector | |
JP4893397B2 (en) | Fire detector | |
JP4862533B2 (en) | Airborne particle measurement system | |
JP4950709B2 (en) | Fire detector | |
JP4894722B2 (en) | Fire detector | |
JP4816526B2 (en) | Fire detector | |
JP5049209B2 (en) | Fire detector | |
JP4894724B2 (en) | Fire detector | |
JP4816524B2 (en) | Fire detector | |
JP4826631B2 (en) | Sonic smoke detector | |
JP4950842B2 (en) | Airborne particle measurement system | |
JP5438596B2 (en) | Fire detector | |
JP4816525B2 (en) | Fire detector | |
JP5166827B2 (en) | Airborne particle measurement system | |
JP5438595B2 (en) | Fire detector | |
JP2007025910A (en) | Security system | |
Li et al. | Fiber fabry-perot sensors based acoustic detection of partial discharges in power transformers | |
JP2008180516A (en) | Flow measuring system, its program, ultrasonic flowmeter, and flow measuring method | |
ITUD980175A1 (en) | ACOUSTIC DEVICE FOR THE MEASUREMENT OF LIQUID LEVEL AND RELATED MEASUREMENT PROCEDURE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090924 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110802 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110815 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |