JP2019008720A - 熱感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電素子を用いることにより電源を必要とせず、差動式感知器としての適切な感知感度に調整可能とする。【解決手段】熱感知器１０は、感知器筐体１２の受熱面を露出して配置された熱電素子１４の冷却面に接触して熱媒体１６が配置され、調整ねじ２０による熱媒体１６の移動により熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積が変更されることで熱交換量が調整され、熱電素子１４の受熱面と冷却面との温度差に応じた発電電圧に基づき火災検出部が火災を検出する。製造段階での作動試験及び不作動試験の際に、調整ねじ２０により熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積の変更により熱交換量を調整し、熱電素子１４の温度差の時間的な変化を調整して発電量の制御することで、差動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度に調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱電素子を用いることで電源を必要とすることなく火災を検出する熱感知器に関する。

従来、電源を必要とすることなく火災を検出する熱感知器としては、ダイヤフラムを用いた差動式熱感知器が知られている。

ダイヤフラムを用いた差動式熱感知器は、所定容量の内部空間を有する容器として感圧室が設けられ、感圧室の一部には弾力性のある薄い金属板で作られたダイヤフラムが取り付けられると共にリーク孔が設けられ、リーク孔を通して感圧室と外部との間で空気の出入りが出来るようになっている。火災が発生した場合には、感知器の周囲の急激な温度上昇に伴って、感圧室内の空気がリーク孔から漏れる以上に急激に膨脹し、ダイヤフラムを押し上げて接点が閉じられ、発報信号として受信機に伝えられる（特許文献１，２）。

しかしながら、差動式熱感知器は、機械的な動作を伴うため、生産時に細かい調整が必要であり、また、ダイヤフラムを用いた感圧室を設けることから筐体内に大きな配置スペースが必要となって大型化し、熱感知器を薄型化してデザイン性を向上させることが困難であった。

一方、電源を必要とすることなく火災を検出して警報する火災警報器としてペルチェ素子として知られた熱電素子を用いた火災警報器が知られている（特許文献３〜５）。

この火災警報器は、例えば，熱電素子の受熱面を外部に露出させると共に熱電素子の反対側の冷却面に金属基板を接触させ、火災による熱気流を受けたときの熱電素子の受熱面と冷却面との温度差により起電力が生じることから、この起電力によりブザーやＬＥＤを作動して火災警報を出力させるようにしている。

特開２０００−１９４９６７号公報 特開２００１−１３４８６２号公報 特開２００７−３１０７９５号公報 特開平７−４４７８４号公報 実開昭５９−１５１９４号公報

ところで、従来の差動式熱感知器にあっては、火災を精度よく検出する感知感度とするため、法的に定められた作動試験及び不作動試験を満たす必要がある。

差動式熱感知器の作動試験は、例えば１種の場合、室温より２０度高い風速７０センチメートル毎秒の垂直気流に投入したとき、３０秒以内に火災信号を発信すること、及び、室温から１０度毎分の割合で直線的に上昇する水平気流を加えたとき、４．５分以内に火災信号を発信すること、を満たす必要がある。

また、差動式熱感知器の不作動試験は、室温より１０度高い風速５０センチメートル毎秒の垂直気流に投入したとき、１分以内で作動しないこと、及び、室温から２度毎分の割合で直線的に上昇する水平気流を加えたとき、１５分以内に作動しないこと、を満たす必要がある。

しかしながら、熱電素子を用いた従来の火災警報器にあっては、起電力を確保するため、火災による熱を受けた場合に熱電素子の冷却側をより低温に保つ構造は示されているが、熱電素子の起電力（発電量）を制御し、差動式熱感知器に要求される作動試験及び不作動試験を満たす適正な感度とするものはない。そのため、夏場等の周囲温度が上昇するような場合に誤報を出してしまう恐れがあった。

また、設計段階で前述した作動試験及び不作動試験を満たす金属基板が冷却側に配置されていたとしても、熱電素子の温度差に対する起電力特性のばらつきや組立時の寸法的誤差から所定の作動試験及び不作動試験を満たさなくなる場合があり、この点も解決課題として残されている。

本発明は、熱電素子を用いることにより電源を必要とせず、差動式感知器としての適切な感知感度に調整可能な熱感知器を提供することを目的とする。

（熱感知器）
本発明は、熱感知器に於いて、
感知器筐体の受熱面を露出して配置された熱電素子と、
熱電素子の冷却面に接触して配置された熱媒体と、
熱電素子の受熱面と冷却面との温度差に応じた起電力に基づき火災を検出する火災検出部と、
が設けられ、
差動式熱感知器として動作する感度を有したことを特徴とする。

（熱交換量調整機構）
熱感知器は、熱電素子と前記熱媒体との熱交換量を調整する熱交換量調整機構が設けられる。

（接触面積の選択）
熱交換量調整機構は、熱電素子と熱媒体との接触面積を選択更して熱交換量を調整する。

（熱伝導層の熱伝導率による熱交換量調整）
熱容量調整機構は、熱電素子と熱媒体の間に熱伝導層を形成し、熱伝導層の熱伝導率を選択して熱交換量を調整する。

（熱容量調整機構）
熱媒体の熱容量を調整する熱容量調整機構により差動式熱感知器として動作する感度を有する。

（熱媒体の質量選択）
熱容量調整機構は、感度に応じた熱媒体の質量の選択により熱容量を調整する。

（熱媒体ブロックの組み合わせによる質量選択）
熱容量調整機構は、１又は複数の熱媒体ブロックの組み合わせによる前記熱媒体の質量の選択により熱容量を調整する。

（熱媒体液による質量選択）
熱感知器は、熱媒体として熱媒体液を充填する容器を備え、
熱容量調整機構は、容器の中に充填する熱媒体液の量による質量の選択により熱媒体の熱容量を調整する。

（熱媒体の比熱選択）
熱容量調整機構は、感度に応じた熱媒体の比熱の選択により熱容量を調整する。

（火災発報信号の出力）
火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力する。

（熱感知器自身の火災警報）
火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力する。

（基本的な効果）
本発明は、熱感知器に於いて、感知器筐体の受熱面を露出して配置された熱電素子と、熱電素子の冷却面に接触して配置された熱媒体と、熱電素子の受熱面と冷却面との温度差に応じた起電力に基づき火災を検出する火災検出部とが設けられ、差動式熱感知器として動作する感度を有するようにしたため、作動試験及び不作動試験を満たし、電源を必要としないメリットを生かした適切な感知感度を有する差動式の熱感知器を実現可能とする。

（熱交換量調整機構の効果）
また、熱感知器は、熱電素子と前記熱媒体との熱交換量を調整する熱交換量調整機構が設けられため、差動式熱感知器に要求される所定の作動試験及び不作動試験を満たすことができなかった場合に、熱交換量調整機構により熱電素子と熱媒体との熱交換量を調整することで、熱電素子の温度差の時間的な変化を調整することによる発電量の制御で、作動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度に調整することができ、電源を必要としないメリットを生かした適切な感知感度を有する差動式の熱感知器を実現可能とする。

（接触面積変更による熱交換量調整の効果）
また、調整機構は、熱電素子と熱媒体との接触面積を変更して熱交換量を調整するようにしたため、作動試験または不作動試験による熱気流を受けた場合、熱電素子に対する熱媒体の接触面積を増やすことにより、熱電素子の高温側温度と低温側温度との温度差を大きくし、これにより発電量を大きくして感知感度を高める調整が可能となり、また、熱電素子に対する熱媒体の接触面積を減らすことにより熱電素子の高温側温度と低温側温度との温度差を小さくし、これにより発電量を小さくして感知感度を低くする調整が可能となり、作動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度をもつ動作精度の高い熱感知器が得られる。

（熱伝導層の熱伝導率による熱交換量調整の効果）
また、熱容量調整機構は、熱電素子と熱媒体の間に熱伝導層を形成し、熱伝導層の熱伝導率を選択して熱交換量を調整するようにしたため、熱媒体の質量や材質を変更することなく、熱伝導層の熱伝導率を変えることにより、簡単且つ容易に熱媒体の熱交換量を調整できる。

（熱容量調整機構の効果）
また、熱媒体の熱容量を調整する熱容量調整機構により差動式熱感知器として動作する感度を有するようにしたため、差動式熱感知器に要求される所定の作動試験及び不作動試験を満たすことができなかった場合に、熱容量調整機構により熱媒体の熱容量を調整することで、熱電素子の温度差の時間的な変化を調整することによる発電量の制御で、作動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度に調整することができ、電源を必要としないメリットを生かした適切な感知感度を有する差動式の熱感知器を実現可能とする。

熱容量の調整機構については熱媒体の素材によって調整するため、特に１種・２種の感度の違う感知器を製造する際において、熱媒体の交換だけで感度の異なる感知器を製造可能となり部品の共通化を図ることができる。これに加えて熱交換量調整機構により適正な感度となるよう細かい調整を行うことが製造上好適である。

（熱媒体の質量選択による効果）
また、熱容量調整機構は、感度に応じた熱媒体の質量の選択により熱容量を調整するようにしたため、熱容量は熱媒体の質量と比熱の積で決まることから、熱媒体の質量の選択により熱容量を調整可能とする。

（熱媒体ブロックの組み合わせによる質量選択の効果）
また、
熱容量調整機構は、１又は複数の熱媒体ブロックの組み合わせによる前記熱媒体の質量の選択により熱容量を調整するようにしたため、単位質量となる熱媒体ブロックの組み合わせ数の選択により熱媒体の質量を簡単且つ容易に決めて、熱媒体の熱容量を調整できる。

（熱媒体液による質量選択の効果）
また、熱感知器は、熱媒体として熱媒体液を充填する容器を備え、熱容量調整機構は、容器の中に充填する熱媒体液の量による質量の選択により熱媒体の熱容量を調整するようにしたため、容器に充填する熱媒体液により質量が決まり、熱媒体の熱容量を簡単且つ高精度に調整可能とする。

（熱媒体の比熱選択による効果）
熱容量調整機構は、感度に応じた熱媒体の比熱の選択により熱容量を調整するようにしたため、熱容量は熱媒体の質量と比熱の積で決まることから、熱媒体の比熱の選択（材料選択）により熱容量を調整可能とする。

（火災発報信号の出力による効果）
また、火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力するようにしたため、受信機からの感知器回線に接続した場合に、受信機から感知器回線を介して熱感知器に電源を供給する必要がなく、熱感知器から火災発報信号を受信機に送って火災警報を出力させることができる。

（熱感知器自身の火災警報による効果）
また、火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力するようにしたため、熱感知器自身で火災を検出して警報音の出力と警報表示を行う住宅用火災警報器としての使用を可能とし、電池電源を必要としないことから電池切れを管理することなく、長期間に亘る住宅での火災監視を可能とする。

接触面積により熱交換量を調整する熱感知器の第１実施形態を最大の感知感度とした調整状態で示した説明図 図１の熱感知器の感知感度を最小とした調整状態を示した説明図 図１の熱感知器に設けられる感知器回路を示したブロック図 図１の実施形態で熱気流を受けた場合の熱電素子の動作特性を示したタイムチャート 図１の熱感知器に設けられる感知回路の他の例を示したブロック図 熱媒体の放熱量により熱交換量を調整する熱感知器の第２実施形態を示した説明図 熱電素子と熱媒体の間に形成された熱伝導層の熱伝導率により熱交換量を 調整する熱感知器の第３実施形態を示した説明図 熱媒体の質量により熱容量を調整する熱感知器の第４実施形態を示した説明図 熱媒体ブロックの数により熱容量を調整する熱感知器の第５実施形態を示した説明図 熱媒体液の量により熱容量を調整する熱感知器の第６実施形態を示した説明図 熱媒体の比熱により熱容量を調整する熱感知器の第７実施形態を示した説明図

［熱感知器の第１実施形態］
図１は接触面積により熱交換量を調整する熱感知器の第１実施形態を最大の感知感度とした調整状態で示した説明図であり、図１（Ａ）は横から見た断面を示し、図１（Ｂ）は回路収納部を外した状態の平面を示す。

（熱感知器の構造）
図１に示すように、本実施形態の熱感知器１０は、合成樹脂製の感知器筐体１２の下面にペルチェ素子を用いた熱電素子１４が受熱面を外部に露出して固定配置され、熱電素子１４は平面から見ると例えば長方形の薄型板形状となっている。熱電素子１４の冷却面となる裏側の面には、熱媒体１６が接触配置されている。熱電素子１４は外部に露出した受熱面と熱媒体１６が接触配置された冷却面との温度差に応じた起電力を発生する。

熱媒体１６は熱伝導率の高い例えばアルミニウムで作られた矩形のブロック部材であり、縦・横・高さとして（Ｗ×Ｌ１×Ｈ）のサイズとし、感知器筐体１２の内部に形成された箱型の熱媒体収納部１８の中に長手方向に摺動自在に配置されている。

熱媒体１６は熱交換量調整機構により熱電素子１４との接触面積を変更して熱交換量を調整可能に設けられている。熱媒体１６の熱交換量調整機構は、右端から左方向に所定長さのねじ穴２２が形成され、ねじ穴２２に対し熱媒体収納部１８の右側の立壁に形成された通し穴２１を介して調整ねじ２０をねじ込んでおり、調整ねじ２０の頭部２０ａに相対した感知器筐体１２の部分には治具通し穴２４が形成され、通常は着脱自在なゴムキャップ２５により閉鎖されている。

また感知器筐体１２内には回路収納部２６が設けられ、回路収納部２６には熱電素子１４の発電電力の供給を受けて火災を検出する感知器回路が実装されている。

（感知感度の調整）
図１に示す熱媒体１６は、熱電素子１４の裏側の冷却面の全面に接触する面積が最大接触面積（Ｗ×Ｌ１）に調整されており、熱電素子１４と熱媒体１６の冷却面に対する熱交換量が最大となる状態に調整されている。

熱媒体１６と熱電素子１４との接触が最大接触面積（Ｗ×Ｌ１）となる調整状態で火災による熱気流又は試験による熱気流を熱電素子１４が受熱面で受けると、受熱面は熱気流による温度に加熱されて高温側となるが、熱電素子１４の冷却面は熱媒体１６と最大面積で接触していることから、そのときの室温状態に対する温度上昇の時間変化が大きく抑制され、この結果、熱電素子１４の受熱面と冷却面との温度差が大きくなり、温度差に起因した起電力による電圧も大きくなり、火災を検出するための感知感度が高い状態に調整されることになる。これにより熱電素子１４の発電量を大きくして感知感度を高める調整が可能となる。

図２は図１の熱感知器の感知感度を最小とした調整状態を示した説明図であり、図２（Ａ）は横から見た断面を示し、図２（Ｂ）は回路収納部を外した状態の平面を示す。

図２に示すように、ゴムキャップ２５は外し、治具通し穴２４からドライバーを差し込んで調整ねじ２０を緩める方向に回すことにより、熱媒体１６を左方向に摺動させ、図示のように熱媒体収納部１８の左側の立壁に当接した位置で、熱媒体１６の熱電素子１４の裏側の冷却面に接触する接触面積が最小接触面積（Ｗ×Ｌ２）に調整されており、熱電素子１４と熱媒体１６の冷却面に対する熱交換量が最小となる状態に調整されている。これにより熱電素子１４の発電量を小さくして感知感度を低くする調整が可能となる。

熱媒体１６と熱電素子１４との接触が最小接触面積（Ｗ×Ｌ２）となる調整状態で火災による熱気流又は試験による熱気流を熱電素子１４が受熱面で受けると、受熱面は熱気流による温度に加熱されて高温側となるが、熱電素子１４の冷却面は熱媒体１６と最小面積で接触していることから、そのときの室温状態に対する温度上昇の時間変化の抑制作用が低減され、この結果、熱電素子１４の受熱面と冷却面との温度差は最大接触面積の場合に比べると小さくなり、温度差に起因した起電力による電圧も小さくなり、火災を検出するための感知感度が低い状態に調整されることになる。

このため本実施形態の熱感知器１０を、例えば１種の差動式熱感知器としての感知感度に調整する場合には、作動試験として、室温より２０度高い風速７０センチメートル毎秒の垂直気流に投入したとき、３０秒以内に火災信号を発信し、且つ、室温から１０度毎分の割合で直線的に上昇する水平気流を加えたとき、４．５分以内に火災信号を発信するように、熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積を調整し、また、不作動試験として、室温より１０度高い風速５０センチメートル毎秒の垂直気流に投入したとき、１分以内で作動せず、且つ、室温から２度毎分の割合で直線的に上昇する水平気流を加えたとき、１５分以内に作動しないように熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積を調整する。

また、熱交換量調整機構は、熱電素子１４と熱媒体１６との接触面積を変更して熱交換量を調整するようにしたため、作動試験または不作動試験による熱気流を受けた場合、熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積を増やすことにより、熱電素子１４の高温側温度と低温側温度との温度差を大きくし、これにより発電量を大きくして感知感度を高める調整が可能となり、また、熱電素子１４に対する熱媒体１６の接触面積を減らすことにより熱電素子１６の高温側温度と低温側温度との温度差を小さくし、これにより発電量を小さくして感知感度を低くする調整が可能となり、作動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度をもつ動作精度の高い熱感知器１０が得られる。

なお、本実施形態の熱交換量調整機構は、熱電素子１４に接触している熱媒体１６の接触面積を変更させるものであれば、上記の実施形態に限定されず、適宜の機構構造が含まれる。

（感知器回路）
図３は図１の熱感知器に設けられる感知器回路を示したブロック図であり、図３（Ａ）は回路構成を示し、図３（Ｂ）は熱電素子の構造を示す。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態の感知器回路は、火災又は試験による熱気流を受けた場合に熱電素子１４の発電電力を電源として火災検出部３２が動作し、所定の発電電圧に達した場合にリレー３４を作動してリレー接点３５を閉じ、感知器端子３６ａ，３６ｂから外部に無電圧接点信号として火災発報信号を出力するようにしている。熱電素子１４は多数のＰＮ接合素子３０を直列接続した等価回路で表現される。

感知器端子３６ａ，３６ｂには受信機から引き出された感知器回線が接続されており、リレー接点３５の閉成により感知器回線間を低インピーダンスに短絡して回線電流を流すことで、発報信号を受信機に送信して火災警報を出力させることができる。この場合、通常の火災感知器のように受信機から感知回線を介して熱感知器１０に電源電圧を供給して動作させる必要がなく、受信機の電源容量を小さくすることができる。

（熱電素子の構造）
ペルチェ素子は、ペルチェ素子に電圧を印加するとその表裏に温度差を生じる素子であり、電子部品の冷却に用いられている。また、ペルチェ素子に温度差を付与するとゼーベック効果として知られた作用により起電力を生じ、本実施形態の熱電素子１４として用いることができる。

熱電素子１４として機能するペルチェ素子は、図３（Ｂ）に示すように、受熱側絶縁基板３８と冷却側絶縁基板４０のそれぞれの内側に、複数の電極４２，４４が所定の間隔をあけて交互にずらして相対するように配置され、電極４２，４４との間に交互にＰ型半導体４６とＮ型半導体４８が配置されている。

受熱側絶縁基板３８側に火災や試験による熱気流の熱が加わることによって、受熱側絶縁基板３８と冷却側絶縁基板４０との間に温度差が生じると発電作用により起電力が発生する。この発電作用は、マイナス端子５２が接続された電極４２からＰ型半導体４６に電子が流れ、Ｐ型半導体４６から電極４４に電子が流れる。

また、電極４４からＮ型半導体４８、Ｎ型半導体４８から電極４２に電子が流れる。このようにマイナス端子５２側からプラス端子５０側に向けて電極４２、Ｐ型半導体４６、電極４４、Ｎ型半導体４８の順番に電子が流れていくと、プラス端子５０とマイナス端子５２の間に起電力が発生し、プラス端子５０とマイナス端子５２の間に接続した図３（Ａ）に示す火災検出部３２に発電電圧を供給して動作させることができる。ペルチェ素子の発電電力は、加熱面と冷却面の温度差の二乗に比例する関係にある。

（熱電素子の温度差と発電電圧の調整）
図４は図１の実施形態で熱気流を受けた場合の熱電素子の動作特性を示したタイムチャートであり、図４（Ａ）に受熱面と冷却面の温度を示し、図４（Ｂ）に熱電素子の発電電圧を示す。

図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ０で熱感知器１０に熱気流を当とすると、熱電素子１４の受熱面の温度は直線７０ように上昇し、図１に示したように、熱媒体１６を最大面積で熱電素子１４に接触させた場合の冷却面の温度は、熱移動量が多いことから直線７２−１のように緩やかに上昇し、熱電素子１４の温度差となる直線７０と直線７２−１の温度差が早く大きくなり、所定の閾値温度ΔＴに達した時刻ｔ１で火災が検出される。

これに対し図２に示したように、熱媒体１６を最小面積で熱電素子１４に接触させた場合の冷却面の温度は、熱移動量が少ないことから点線で示す直線７２−２のように早く上昇し、熱電素子１４の温度差となる直線７０と直線７２−２の温度差は時間的に遅れて大きくなり、時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２で所定の閾値温度ΔＴに達して火災が検出される。

図４（Ｂ）は図１（Ａ）の温度差の二乗に比例して熱電素子１４が発電する発電電圧を示しており、図４（Ａ）の直線７０と直線７２−１の温度差による発電電圧は直線７４に示すように上昇し、時刻ｔ１で所定の閾値電圧Ｖｔｈに達したときに火災が検出される。

また、図４（Ａ）の直線７０と直線７２−２の温度差による電圧は直線７６に示すように、直線７４に比べて緩やかに上昇し、時刻ｔ２で所定の閾値電圧Ｖｔｈに達したときに火災が検出される。

図１の実施形態にあっては、熱交換量調整機構により発電素子１４に対する熱媒体１４の接触面積を図１の最大面積接触状態と図２の最小面積接触状態の範囲で調整することにより、図４（Ａ）に示す熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度特性を直線７２−１と直線７２−２の傾きの範囲で調整することができ、この結果、図４（Ｂ）に示すように、熱電素子１４の温度差に応じた電圧を、直線７４と直線７６の傾きの範囲で調整することができ、これにより差動式熱感知器に要求される作動試験及び不作動試験を満たす適切な感知感度をもつ動作精度の高い熱感知器１０が得られる。

（感知器回路の他の例）
図５は図１の熱感知器に設けられる感知回路の他の例を示したブロック図である。図５に示すように、本実施形態の感知器回路は、火災又は試験による熱気流を受けた場合に熱電素子１４の発電電力を電源として火災検出部３２が動作し、所定の発電電圧に達した場合にブザー５４を駆動して火災警報音を出力させ、また、ＬＥＤ５６を点灯、点滅又は明滅させることで火災警報表示を行うようにしている。

このように火災警報音と火災警報表示により火災警報を出力する本実施形態の熱感知器１０は、設置が義務付けられている住宅用火災警報器としての使用を可能とし、電池電源を必要としないことから電池切れを管理することなく、ほぼ永久的に住宅での火災監視を可能とする。

［熱感知器の第２実施形態］
図６は熱媒体の放熱により熱交換量を調整する熱感知器の第２実施形態を示した説明図であり、図６（Ａ）に熱交換量を小さくした場合を示し、図６（Ｂ）に熱交換量を大きくした場合を示す。

図６（Ａ）に示す熱感知器１０−１は、感知器筐体１２の下面にペルチェ素子を用いた熱電素子１４が受熱面を外部に露出して固定配置され、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面には、フラット熱媒体８０−１が接触配置され、熱電素子１４は外部に露出した受熱面とフラット熱媒体８０−１が接触配置された冷却面との温度差に応じた起電力を発生する。

フラット熱媒体８０−１は熱伝導率の高い例えばアルミニウムで作られた矩形のブロック部材であり、質量を小さくすることにより、熱電素子１４の冷却面との熱交換量を小さくしており、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

一方、図６（Ｂ）に示す熱感知器１０−２は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に放熱フィン付き熱媒体８０−２が接触配置され、放熱フィン付き熱媒体８０−２は図６（Ａ）のフラット熱媒体８０−１に比べ質量が大きく、且つ背面側に放熱フィン８２が一体に形成されている。

このように放熱フィン付き熱媒体８０−２は、放熱効率がよく且つ質量を大きくしたことで、熱電素子１４の冷却面との熱交換量を大きくしており、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くしている。

このように本実施形態の熱感知器に設けられた熱交換量調整機構は、熱媒体の放熱により熱電素子との熱交換量を選択して作動式熱感知器としての感度を調整することができる。

［熱感知器の第３実施形態］
図７は熱電素子と熱媒体の間に形成された熱伝導層の熱伝導率により熱交換量を調整する熱感知器の第３実施形態を示した説明図である。

図７に示すように、本実施形態の熱感知器１０は、感知器筐体１２の下面に受熱面を外部に露出して固定配置された熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、熱伝導層９６を介して熱媒体１６を接触配置しており、熱伝導層９６の熱伝導率を選択することで、熱媒体１６の熱交換量を調整している選択した場合には、熱電素子１４の冷却面と熱媒体１６の熱交換量が大きくなり、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くしている。

これに対し熱伝導層９６に熱伝導率の低い材料を選択した場合には、熱電素子１４の冷却面と熱媒体１６の熱交換量が小さくなり、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

また、本実施形態にあっては、熱伝導層９６の熱伝導率を変えることで、熱媒体１６の質量を変えることなく熱交換量を調整できる。

［熱感知器の第４実施形態］
図８は熱媒体の質量により熱容量を調整する熱感知器の第４実施形態を示した説明図であり、図８（Ａ）は熱媒体の質量を大きくした場合を示し、図８（Ｂ）は熱媒体質量を小さくした場合を示す。

本実施形態の熱感知器は、熱媒体の熱容量を調整する熱容量調整機構により差動式熱感知器として動作する感度を設定している。ここで、熱媒体の熱容量Ｃは、質量をｍ、比熱をｃとすると、
Ｃ＝ｍ×ｃ
となり、本実施形態は、熱媒体の質量ｍを変えることで熱容量Ｃを調整する。

図８（Ａ）に示す熱感知器１０−１の熱容量調整機構は、感知器筐体１２の下面に受熱面を外部に露出して固定配置された熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、大質量熱媒体８４−１が接触配置され、熱電素子１４は外部に露出した受熱面と大質量熱媒体８４−１が接触配置された冷却面との温度差に応じた起電力を発生する。

大質量熱媒体８４−１は例えばアルミニウムで作られた矩形のブロック部材であり、質量を大きくすることにより熱容量を大きくしており、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くている。

一方、図８（Ｂ）に示す熱感知器１０−２の熱容量調整機構は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、小質量熱媒体８４−２が接触配置されている。小質量熱媒体８４−２は、質量を小さくすることにより熱容量を小さくしており、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

［熱感知器の第５実施形態］
図９は熱媒体ブロックの数により熱容量を調整する熱感知器の第５実施形態を示した説明図であり、図９（Ａ）に熱媒体ブロックを５枚重ねた場合を示し、図９（Ｂ）に熱媒体ブロックを２枚重ねた場合を示す。

図９（Ａ）の熱感知器１０−１の熱容量調整機構は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、所定の単位質量をもつ熱媒体ブロック８６を５枚重ねて接触配置している。このように小熱媒体ブロック８６を５枚重ねて接触配置することで熱媒体としての質量を大きくしており、質量を大きくすることにより熱容量を大きくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くしている。

一方、図９（Ｂ）の熱感知器１０−２の熱容量調整機構は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、所定の単位質量をもつ熱媒体ブロック８６を２枚重ねて接触配置することで熱媒体としての質量を小さくしており、質量を小さくすることにより熱容量を小さくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

このように本実施形態にあっては、熱電素子１４の冷却面に対し積層配置する熱媒体ブロック８６の数を任意に決めることにより、簡単且つ容易に熱媒体の質量を選択して熱容量を調整し、差動式熱感知器として動作する場合の感度を設定することができる。

［熱感知器の第６実施形態］
図１０は熱媒体液の量により熱容量を調整する熱感知器の第６実施形態を示した説明図であり、図１０（Ａ）に熱媒体液の量を多くした場合を示し、図１０（Ｂ）に熱媒体液の量を少なくした場合を示す。

図１０（Ａ）の熱感知器１０−１の熱容量調整機構は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に、タンク８８が接触配置され、タンク８８の中に水や保冷剤等の熱媒体液９０を充填しており、図１０（Ａ）では熱媒体液９０を略満杯となるように充填している。

このようにタンク８８に熱媒体液９０を略満杯としたことで、熱媒体としての質量を大きくしており、質量を大きくすることにより熱容量を大きくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くしている。

一方、図１０（Ｂ）の熱感知器１０−２の熱容量調整機構は、熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に接触配置したタンク８８に少量の熱媒体液９０を充填しており、熱媒体液９０の質量を小さくすることにより熱容量を小さくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

このように本実施形態にあっては、熱電素子１４の冷却面に接触配置されたタンク８８に充填する熱媒体液９０の量を選択ことにより、簡単且つ容易に熱媒体の熱容量を調整して動式熱感知器として動作する場合の感度を任意に設定することができる。また、図８に示した熱媒体ブロック８６はその枚数により熱容量を段階的に設定するが、本実施形態は熱媒体液９０はその量により熱容量を連続的に変化させることができ、差動式熱感知器として動作する場合の感度の設定をより細かく且つ正確に行うことが可能となる。

［熱感知器の第７実施形態］
図１１は熱媒体の比熱により熱容量を調整する熱感知器の第７実施形態を示した説明図であり、図１１（Ａ）に比熱の大きな熱媒体を設けた場合を示し、図１１（Ｂ）に比熱の小さな熱媒体を設けた場合を示す。

本実施形態の熱容量調整機構は、前述したように、熱媒体の熱容量Ｃが質量ｍと比熱ｃの積で与えられることから、熱媒体の比熱を選択することで熱容量Ｃを調整するようにしたことを特徴とする。

このため図１１（Ａ）の熱感知器１０−１には、比熱が０．９１３と大きなアルミニウム製熱媒体９２を熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に接触配置し、一方、図１１（Ｂ）の熱感知器１０−２には、比熱が０．１３と小さい鉛製熱媒体９４を熱電素子１４の冷却面となる裏側の面に接触配置している。

このため図１１（Ａ）の熱感知器１０−１は、比熱の大きなアルミニウム製熱媒体９２を配置したことで熱容量を大きくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を小さくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を大きくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を高くしている。

これに対し図１１（Ｂ）の熱感知器１０−２は、比熱の小さな鉛製熱媒体９４を配置したことで熱容量を小さくし、火災による熱気流を受けた場合の熱電素子１４の冷却面の温度変化を大きくし、これにより熱電素子１４の受熱面と冷却面の温度差を小さくし、差動式熱感知器として動作する場合の感度を低くしている。

［本発明の変形例］
上記の実施形態に示した熱感知器の熱交換量調整機構及び熱容量調整機構は、これに限定されず、熱媒体の熱交換量又は熱容量を選択（変更）できるものであれば、適宜の機構構造が含まれる。

上記の実施形態は、天井面に設置される構造の熱感知器を例にとっているが、これに限定されず、例えば、壁掛け型なとの適宜の構造としても良い。

また、感知器回路としては、ブザーとＬＥＤによる火災警報機能に加え、火災発報信号を外部に出力するようにしても良い。

また、上記の実施形態は、リレーの作動により火災発報信号を外部に出力するようにしているが、熱電素子の発電電力で動作する無線通信部を設け、火災発報信号を無線送信するようにしても良い。

また、熱媒体の接触面積や体積を変更する調整機構は、例えば外部から熱媒体の移動量が分かるようにして、調整状態が確認できるようにしても良い。また、ドライバー等の治具を使用せずに、操作ノブなどを回すなどして直接操作により調整できるようにしても良い。

また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０，１０−１，１０−２：熱感知器
１２：感知器筐体
１４：熱電素子
１６：熱媒体
１６−１，１６−１１：第１熱媒体
１６−２，１６−１２：第２熱媒体
１８：熱媒体収納部
２０：調整ねじ
２２：ねじ穴
２４：治具通し穴
２５：ゴムキャップ
２６：回路収納部
２８：回路基板
３０：ＰＮ接合素子
３２：火災検出部
３４：リレー
３６：リレー接点
３８：受熱側絶縁基板
４０：冷却側絶縁基板
４２，４４：導体
４６：Ｐ型半導体
４８：Ｎ型半導体
５０：プラス端子
５２：マイナス端子
５４：ブザー
５６：ＬＥＤ
８０−１：フラット熱媒体
８０−２：放熱フィン付き熱媒体
８２：放熱フィン
８４−１：大質量熱媒体
８４−２：小質量熱媒体
８６：熱媒体ブロック
８８：タンク
９０：熱媒体液
９２：アルミニウム製熱媒体
９４：鉛製熱媒体
９６：熱伝導層

Claims (11)

1. 感知器筐体に受熱面を露出して配置された熱電素子と、
   前記熱電素子の冷却面に接触して配置された熱媒体と、
   前記熱電素子の前記受熱面と前記冷却面との温度差に応じた起電力に基づき火災を検出する火災検出部と、
   が設けられ、
   差動式熱感知器として動作する感度を有したことを特徴とする熱感知器。
   
2. 請求項１記載の熱感知器に於いて、
   前記熱感知器は、
   前記熱電素子と前記熱媒体との熱交換量を調整する熱交換量調整機構が設けられたことを特徴とする熱感知器。
   
3. 請求項２記載の熱感知器に於いて、
   前記熱交換量調整機構は、前記熱電素子と前記熱媒体との接触面積を選択して前記熱交換量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
4. 請求項２記載の熱感知器に於いて、
   前記熱容量調整機構は、前記熱電素子と前記熱媒体の間に熱伝導層を形成し、前記熱伝導層の熱伝導率を選択して前記熱交換量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
5. 請求項１記載の熱感知器に於いて、
   前記熱媒体の熱容量を調整する熱容量調整機構により前記差動式熱感知器として動作する感度を有することを特徴とする熱感知器。
   
6. 請求項５記載の熱感知器に於いて、
   前記熱容量調整機構は、前記感度に応じた前記熱媒体の質量の選択により前記熱容量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
7. 請求項５記載の熱感知器に於いて、
   前記熱容量調整機構は、１又は複数の熱媒体ブロックの組み合わせによる前記熱媒体の質量の選択により前記熱容量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
8. 請求項４記載の熱感知器に於いて、
   前記熱感知器は、前記熱媒体として熱媒体液を充填する容器を備え、
   前記熱容量調整機構は、前記容器の中に充填する熱媒体液の量による前記質量の選択により前記熱媒体の熱容量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
9. 請求項５記載の熱感知器に於いて、
   前記熱容量調整機構は、前記感度に応じた前記熱媒体の比熱の選択により前記熱容量を調整することを特徴とする熱感知器。
   
10. 請求項１記載の熱感知器に於いて、前記火災検出部は火災を検出した場合に火災発報信号を外部に出力することを特徴とする熱感知器。
    
11. 請求項１記載の熱感知器に於いて、前記火災検出部は火災を検出した場合に火災警報を出力することを特徴とする熱感知器。

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