CN110619730B - 火灾探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火灾探测器，在具备热传感器和烟传感器的感烟探测器中，能够将热传感器的检测结果还有效地利用于基于热的火灾检测之外。火灾探测器具备：热传感器；第一烟传感器；第二烟传感器；以及控制部，在来自所述热传感器的输出的上升率小于阈值的情况下，使所述第二烟传感器的动作停止，在来自所述热传感器的输出的上升率大于阈值的情况下，启动所述第二烟传感器，基于来自所述第一烟传感器和所述第二烟传感器的输出而检测烟浓度。

Description

火灾探测器

技术领域

本发明涉及一种具备热传感器和烟传感器的火灾探测器。

背景技术

以往具有警报器，该警报器具备火灾检测的结构不同的传感器即热传感器和烟传感器作为火灾检测传感器(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-132761号公报

在上述专利文献1所记载的警报器中，在热传感器的检测结果超过阈值的情况下，或者在烟传感器的检测结果超过阈值的情况下，判定为火灾。即，在专利文献1的警报器中，热传感器和烟传感器独立地检测火灾，热传感器的检测结果和烟传感器的检测结果对相互的检测结果不给予影响。

另外，具备烟传感器的探测器通常被设置在天花板或天花板附近的壁上，但烟到达天花板或天花板附近是因火灾的热产生的上升气流而引起的。因此，在烟传感器检测到烟时，可以说产生了由热引起的上升气流。因此，探测器的热传感器虽然没有达到能够根据检测出的热量来判定是火灾的程度，但是能够检测热的上升。这样，热传感器和烟传感器是检测因火灾而产生的不同的物理量的传感器，但热传感器的检测结果可以说给出了烟传感器的检测结果的启示。虽说是这样，但是在上述专利文献1所记载的警报器中，热传感器的检测结果与烟传感器的检测结果还是被独立地处理，期望进一步有效地利用热传感器或烟传感器的检测结果。

发明内容

本发明是以上述那样的课题为背景而完成的，提供一种在具备热传感器和烟传感器的感烟探测器中，能够有效地利用热传感器的检测结果的火灾探测器。

用于解决课题的技术方案

本发明的火灾探测器具备：热传感器；第一烟传感器；第二烟传感器；以及控制部，在来自所述热传感器的输出的上升率小于阈值的情况下，使所述第二烟传感器的动作停止，在来自所述热传感器的输出的上升率大于阈值的情况下，启动所述第二烟传感器，基于来自所述第一烟传感器和所述第二烟传感器的输出而检测烟浓度。

发明效果

根据本发明，能够利用热传感器的检测结果而降低具备两个烟传感器的火灾探测器的消耗电力。

附图说明

图1是实施方式的火灾检测***及火灾探测器的功能框图。

图2是说明实施方式的火灾探测器的火灾检测处理的流程图。

图3是说明实施方式的火灾探测器的各部分的动作例的时序图。

附图标记说明

1、第一发光元件；2、第二发光元件；3、受光元件；4、控制部；5、存储器；6、发报部；7、热传感器；10、火灾探测器；20、火灾信号接收机。

具体实施方式

实施方式

(火灾探测器10的结构)

图1是实施方式的火灾检测***及火灾探测器10的功能框图。火灾探测器10具备第一发光元件1、第二发光元件2、受光元件3、控制部4、存储器5、发报部6和热传感器7。火灾探测器10经由信号线与火灾信号接收机20连接，火灾探测器10向火灾信号接收机20输出关于有无发生火灾的信号。在本实施方式中，由一个或多个火灾探测器10和火灾信号接收机20构成火灾检测***。

本实施方式的火灾探测器10具有光电式的烟传感器，该光电式的烟传感器朝向形成在框体内的检烟空间射出光，并接收由存在于检烟空间内的烟产生的散射光来检测烟。在本实施方式中，第一发光元件1和受光元件3作为检测由烟产生的物理量的变化的第一烟传感器发挥作用，第二发光元件2和受光元件3作为检测由烟产生的物理量的变化的第二烟传感器而发挥功能。另外，本实施方式的火灾探测器10具有检测由于火灾而产生的热的热传感器7。这样，本实施方式的火灾探测器10是检测由于火灾而产生的热和烟的探测器。

第一发光元件1及第二发光元件2例如是LED(Light EmittingDiode)，朝向检烟空间射出光。第一发光元件1和第二发光元件2均朝向检烟空间射出可见光区域的红色光(例如波长655nm)。另外，第一发光元件1及第二发光元件2并不限定于射出波长655nm的红色光的发光元件，只要是射出在波长600nm～700nm的范围内具有峰值波长的光的发光元件即可。第一发光元件1及第二发光元件2例如具有放大率可变的放大器，以与放大器的放大率对应的强度从第一发光元件1及第二发光元件2射出光。另外，第一发光元件1和第二发光元件2也可以不是同一波长，而是不同的波长。

受光元件3接收光并输出与其受光强度对应的信号。受光元件3例如是光电二极管。受光元件3被配置在第一发光元件1及第二发光元件2射出的光不直接入射的位置。即，若将第一发光元件1的光轴设为第一投光轴，将第二发光元件2的光轴设为第二投光轴，将受光元件3的光轴设为受光轴，则第一投光轴与受光轴交叉，且第二投光轴与受光轴交叉。受光元件3接收从第一发光元件1及第二发光元件2射出的光被烟的粒子反射而产生的散射光。

受光元件3在俯视时位于受光轴相对于第一发光元件1的第一投光轴的角度θ1(散射角)成为锐角(例如60度)的位置，且位于受光轴相对于第二发光元件2的第二投光轴的角度θ2(散射角)成为钝角(例如110度)的位置。角度θ1与角度θ2不同。因此，在第一发光元件1射出光时，受光元件3接收由第一发光元件1的光产生的烟的前方散射光。另外，在第二发光元件2射出光时，受光元件3接收由第二发光元件2的光产生的烟的后方散射光。角度θ1为锐角即可，更优选为50度～70度的范围的值。另外，角度θ2为钝角即可，更优选为100度～120度的范围的值。

受光元件3将由第一发光元件1的光产生的来自烟的散射光的受光强度的值作为第一输出信号S1输出，将由第二发光元件2的光产生的来自烟的散射光的受光强度的值作为第二输出信号S2输出。

控制部4进行切换第一发光元件1、第二发光元件2、受光元件3和热传感器7的启动状态和停止状态的控制。在此，启动状态是指被供给电力的状态。另外，控制部4控制第一发光元件1及第二发光元件2的发光动作。另外，控制部4使用通过A/D变换器对从受光元件3输出的第一输出信号S1以及第二输出信号S2进行A/D变换而得到的烟浓度，判定有无发生火灾。用于判定有无发生火灾的火灾阈值等数据被存储于存储器5。在判断为发生了火灾的情况下，控制部4控制发报部6，将表示火灾发生的信号向火灾信号接收机20发送。

这里，控制部4由专用的硬件或者执行存储在存储器中的程序的MPU(MicroProcessing Unit)构成。在控制部4是专用的硬件的情况下，控制部4例如相当于单一电路、复合电路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、或者它们的组合。控制部4实现的各功能可以分别通过单独的硬件来实现，也可以通过一个硬件来实现各功能。在控制部4为MPU的情况下，控制部4所执行的各功能通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件和固件被描述为程序，并且被存储在内部存储器中。MPU通过读出并执行被存储在内部存储器中的程序来实现控制部4的各功能。内部存储器例如是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器。另外，存储器5例如是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器。发报部6是向火灾信号接收机20发送火灾信号的信号发送电路。

热传感器7是检测火灾探测器10周围的热量的变化的传感器。热传感器7例如是热敏电阻、热电偶、红外线传感器或珀耳帖元件。

另外，在本实施方式中，作为第一烟传感器及第二烟传感器，例示了光电式烟传感器，但烟传感器的具体结构并不限定于该例。作为第一烟传感器和第二烟传感器，也可以采用离子化式烟传感器。

接着，对基于烟检测火灾的烟检测处理和基于热检测火灾的热检测处理分别进行说明。

(烟检测处理)

控制部4通过将烟浓度与作为火灾判定用的阈值的火灾阈值进行对比，来检测是否发生了火灾，该烟浓度根据在第一发光元件1发光时从受光元件3输出的第一输出信号S1或者修正了该第一输出信号S1而成的第一输出信号SC1得到。

在此，对修正第一输出信号S1而得到第一输出信号SC1的处理进行说明。在发生了火灾时，不是仅产生1种烟，而是根据燃烧物而产生白烟、灰色烟、黑烟等各种种类的烟。另外，在设置火灾探测器10的室内，也有时会产生热气，而不是因火灾而产生的烟。火灾探测器10一方面需要在产生这些各种烟的任一种时检测火灾并发报，另一方面，需要在产生热气的情况下，不判定为火灾。并且，第一输出信号S1与第二输出信号S2的输出比R(＝第一输出信号S1/第二输出信号S2)成为与烟的种类以及是否为热气相对应的值。即，根据输出比R，能够判定烟的种类以及是否为热气。

白烟及灰色烟处于火灾探测器10的检烟空间内的情况下的受光元件3的受光强度大于黑烟处于检烟空间内的情况下的受光元件3的受光强度。换言之，在黑烟处于检烟空间内的情况下，受光元件3的受光强度相对较小。因此，若在黑烟、白烟及灰色烟中使用相同的火灾阈值，则在黑烟的情况下难以判定为发生了火灾。另外，在热气处于检烟空间内的情况下，需要判定为不是火灾。由此，基于输出比R即烟等的种类，修正第一输出信号S1而得到修正后的第一输出信号SC1，使用该修正后的第一输出信号SC1进行火灾的判定。

在存储器5中存储有将成为判定烟的种类及是否为热气的指标的输出比R与修正系数Cf对应起来的修正表或计算式。控制部4参照修正表或计算式，取得与计算出的输出比R对应的修正系数Cf，使用所取得的修正系数Cf来修正第一输出信号S1，生成修正后的第一输出信号SC1。例如，修正后的第一输出信号SC1以修正后的第一输出信号SC1＝Cf×第一输出信号S1的方式得到。为了得到追随基于CS计(减光率计)的测定值的修正后的第一输出信号SC1，黑烟的情况下的修正系数Cf是比白烟及灰色烟的情况下的修正系数Cf大的值。另外，在热气的情况下，需要判定为不是火灾，因此，热气的情况下的修正系数Cf是使修正后的第一输出信号SC1的值比修正前的第一输出信号S1的值小的值。修正后的第一输出信号SC1表示相当于烟浓度的值，因此将第一输出信号SC1的值称为烟浓度。

控制部4在修正后的第一输出信号SC1的值即烟浓度大于火灾阈值的情况下，判定为发生了火灾。在判定为发生了火灾的情况下，从发报部6向火灾信号接收机20发送火灾信号。

另外，也可以不是从发报部6发送火灾信号，而是将与修正后的第一输出信号SC1对应的烟浓度作为模拟值发送。在该情况下，由接收到来自发报部6的模拟值的火灾信号接收机20判别火灾。另外，在此说明了对第一输出信号S1进行修正的情况，但也可以代替修正第一输出信号S1，而修正在火灾的判定中使用的火灾阈值。

对控制部4取得输出比R的时刻进行说明。例如，控制部4能够使第一发光元件1及第二发光元件2周期性地交替发光而持续地取得输出比R。除此之外，控制部4使第一发光元件1始终发光，监视来自受光元件3的输出是否超过被设定为小于火灾阈值的值的设定值。该设定值被存储在存储器5中。并且，控制部4也可以在来自受光元件3的输出超过设定值时，使第一发光元件1及第二发光元件2交替发光来取得输出比R。

(热检测处理)

控制部4通过对比由从热传感器7输出的信号表示的热量和基于热的火灾判定用的热火灾阈值，来检测是否发生了火灾。

(火灾检测处理)

接着，说明本实施方式的火灾探测器10的火灾检测的动作。图2是说明实施方式的火灾探测器10的火灾检测处理的流程图。在通常的监视状态下，热传感器7和第一烟传感器处于启动状态，第二烟传感器处于停止状态(S10)。在本实施方式中，作为第一烟传感器而发挥功能的第一发光元件1以及受光元件3处于启动状态，第二发光元件2处于停止状态。停止状态的第二发光元件2不被供给电力。

在监视状态下，判定由第一烟传感器检测到的烟浓度是否大于火灾阈值(S11)。在此，在该步骤S11的烟浓度的判定中使用的是第一输出信号S1的值。在烟浓度大于火灾阈值的情况下(S11：是)，发出发生火灾的通报(S17)。另一方面，在烟浓度不大于火灾阈值的情况下(S11：否)，判定热传感器7的输出是否大于热火灾阈值(S12)。

在热传感器7的输出大于热火灾阈值的情况下(S12：是)，发出发生火灾的通报(S17)。另一方面，在热传感器7的输出不大于热火灾阈值的情况下(S12：否)，进入步骤S13。

在步骤S13中，判定热传感器7的输出的上升率是否大于阈值(S13)。热传感器7的输出的上升率以每单位时间的温度上升量求得。阈值例如可以设为3℃/60秒。在热传感器7的输出的上升率不大于阈值的情况下(S13：否)，返回步骤S10。

另一方面，在热传感器7的输出的上升率大于阈值的情况下(S13：是)，第二烟传感器成为启动状态(S14)。在本实施方式中，作为第二烟传感器而发挥功能的受光元件3已经作为第一烟传感器而处于启动状态，因此第二烟传感器从停止状态变为启动状态。

接着，判定烟的种类和是否为热气(S15)。如上所述，根据第一输出信号S1和第二输出信号S2的输出比R来判定烟的种类。

接着，判定由第一烟传感器检测到的烟浓度是否大于火灾阈值(S16)。在此，在该步骤S16的烟浓度的判定中使用的是修正后的第一输出信号SC1的值。修正后的第一输出信号SC1是通过根据在步骤S15中判定出的烟的种类而求出的修正系数Cf来修正第一输出信号S1而得到的。在烟浓度大于火灾阈值的情况下(S16：是)，发出发生火灾的通报(S17)。另一方面，在烟浓度不大于火灾阈值的情况下(S16：否)，返回步骤S10。

这样，在本实施方式中，在监视状态时，热传感器7和第一烟传感器处于启动状态，第二烟传感器处于停止状态。

图3是说明实施方式的火灾探测器10的各部分的动作例的时序图。在图3中，示出了热传感器7的输出的变化、和对第一烟传感器、第二烟传感器、热传感器7以及存储器5的访问的动作的时刻。在图3的例子中，到时间t为止的期间是通常的监视状态。即，第一烟传感器和热传感器7处于启动状态，第二烟传感器处于停止状态(参照图2的步骤S10)。

在此，启动状态的第一烟传感器周期性地进行烟浓度的检测动作，输出与检测到的值对应的第一输出信号S1。具体而言，第一发光元件1周期性地发光，从受光元件3输出与第一发光元件1发光时的受光强度对应的第一输出信号S1。受光元件3既可以在第一发光元件1发光的时刻周期性地启动，也可以始终启动。另外，启动状态的热传感器7周期性地检测周围的热量的变化，输出与检测到的值对应的信号。

在第二烟传感器处于停止状态的期间，主要进行火灾检测以外的处理。具体而言，间歇地进行控制部4对存储器5的访问。对存储器5的访问包括将暂时保存在控制部4的内部存储器中的数据写入存储器5、或者为了将存储在存储器5中的数据用于控制部4的处理而读出到内部存储器等动作。成为从存储器5读出以及向存储器5写入的对象的数据例如是对火灾探测器10的动作履历、第一烟传感器以及第二烟传感器的灵敏度的偏差进行补偿的灵敏度补偿值、火灾检测次数、火灾探测器10的启动时间等。

除了对存储器5的访问以外，或者取而代之，控制部4也可以进行故障判定处理。例如，在将设置于第一发光元件1的放大器的放大率增大到故障判定用的状态下，使第一发光元件1发光，控制部4取得此时的受光元件3的输出信号。控制部4能够根据取得的输出信号的值是否为预先决定的范围的值，判定控制部4的A/D转换器是否发生故障。

在图3中，用时间t表示热传感器7的输出的上升率，即每单位时间的热传感器7的输出的上升量超过阈值的时间。在时间t之后，第二烟传感器处于启动状态。启动状态的第二烟传感器周期性地进行烟浓度的检测动作，输出与检测到的值对应的第二输出信号S2。在第二烟传感器处于启动状态的期间，不进行对存储器5的访问。即，不同时进行对第二烟传感器和存储器5的访问。

这样，根据本实施方式，在来自热传感器7的输出的上升率小于阈值的情况下，使第二烟传感器的动作停止。通过使第二烟传感器的动作停止，能够降低火灾探测器10的消耗电力。火灾探测器10也有时被预先决定在监视中能够消耗的电力，但通过如本实施方式那样使第二烟传感器停止，能够防止消耗电力超过规定的值。

另外，根据本实施方式，基于第一输出信号S1和第二输出信号S2的输出比R来判定烟的种类。因此，能够根据烟的种类高精度地进行火灾的判定。

另外，根据本实施方式，在来自热传感器7的输出的上升率小于阈值的情况下，基于第一烟传感器的输出来检测烟浓度。因此，不会中断基于烟浓度的检测的火灾监视。

另外，根据本实施方式，在来自热传感器7的输出的上升率小于阈值的情况下，使第二烟传感器的动作停止，另一方面，进行向存储器5的写入处理、读出处理以及故障判定处理中的至少任一个。由于停止了第二烟传感器的动作，所以即使进行向存储器5的写入处理等，也能够抑制火灾探测器10整体的消耗电力变得过大。

本发明的实施方式并不限定于上述实施方式，能够对上述实施方式施加各种变更。例如，说明了火灾探测器10的控制部4进行火灾检测处理的情况，但火灾信号接收机20也可以进行火灾检测处理。在该情况下，火灾探测器10经由传送线将来自受光元件3的输出发送给火灾信号接收机20，火灾信号接收机20修正所取得的受光元件3的输出，使用修正后的输出来判定有无发生火灾。即使这样，也能够得到上述实施方式中说明的作用效果。

另外，在上述实施方式中，示出了检测热的热传感器7的输出用于火灾的检测的例子。即，在实施方式中，除了将热传感器7的检测结果用于基于热的火灾的检测之外，还有效地利用于第二烟传感器的动作的停止控制。但是，也能够不将热传感器7的输出用于火灾的检测。在该情况下，基于第一烟传感器及第二烟传感器的输出进行火灾的检测。

另外，在上述实施方式中，说明了根据来自热传感器7的输出的上升率与阈值的对比结果来决定是否使第二烟传感器的动作停止的例子。也可以代替来自热传感器7的输出的上升率，将来自热传感器7的输出用于决定是否使第二烟传感器的动作停止。在该情况下，在来自热传感器7的输出的值小于阈值的情况下，使第二烟传感器的动作停止。与来自热传感器7的输出的值对比的阈值是小于热火灾阈值的值。这样，通过使第二烟传感器的动作停止，也能够降低火灾探测器10的消耗电力。

Claims (3)

1.一种火灾探测器，其特征在于，

该火灾探测器具备：

热传感器；

第一烟传感器；

第二烟传感器；以及

控制部，在来自所述热传感器的输出的上升率小于阈值的情况下，使所述第二烟传感器的动作停止，基于来自所述第一烟传感器的输出而检测烟浓度，在来自所述热传感器的输出的上升率大于阈值的情况下，启动所述第二烟传感器，基于来自所述第一烟传感器和所述第二烟传感器的输出而检测烟浓度。

2.根据权利要求1所述的火灾探测器，其特征在于，

所述控制部

在所述热传感器的输出高于热火灾阈值的情况下，判定为火灾，

在所述热传感器的输出低于热火灾阈值的情况下，判定来自所述热传感器的输出的所述上升率是否大于所述阈值。

3.根据权利要求1或2所述的火灾探测器，其特征在于，

该火灾探测器具备存储器，

所述控制部在来自所述热传感器的输出的所述上升率小于所述阈值的情况下，进行向所述存储器的写入处理、来自所述存储器的读出处理、或故障判定处理。

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