JP2018165953A - 火災警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】煙検知部への異物の侵入による火災警報の誤報を回避できる火災警報器を提供する。【解決手段】発光素子１１から放出された光を検知領域２０に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子１２で検知して出力信号を出力する煙検知部２と、火災信号に基づいて火災警報を発報可能な警報部３と、出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になった際に、過去の所定期間での出力値の増加率が設定率未満である条件を含んだ煙条件を満たすと火災判定を行い、出力値が警報閾値以上になった際に、過去の所定期間での出力値の増加率が設定率以上である条件を含んだ異物条件を満たすと火災判定を行わない判定部４Ｃと、判定部４Ｃによる火災判定に基づいて警報部３に火災信号を出力する制御部４Ｂと、が備えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、火災時の煙を検知して火災警報を発報する火災警報器に関する。

従来の火災警報器が、例えば、下記特許文献１に記載されている。同文献に記載の火災警報器には、発光素子（同文献の「赤外ＬＥＤ素子」）から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子（同文献の「ホトダイオード素子」）で検知して出力信号を出力する煙検知部と、火災警報を発報可能な警報部（同文献の「ブザー」）と、出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になると、警報部に火災警報を発報させる制御部（同文献の「煙感知警報回路」）と、が備えられている。

特開２００２−１９７５５８号公報

ところで、上記従来の技術では、煙検知部の検知領域に塵埃等の異物が侵入する場合がある。その場合、火災による煙が発生していなくても、異物による散乱光が受光素子で検知されて、火災警報の誤報に繋がるおそれがあった。

上記実情に鑑み、煙検知部への異物の侵入による火災警報の誤報を回避できる火災警報器が要望されている。

本発明の火災報知器は、
発光素子から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子で検知して出力信号を出力する煙検知部と、
火災信号に基づいて火災警報を発報可能な警報部と、
前記出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になった際に、過去の所定期間での前記出力値の増加率が設定率未満である条件を含んだ煙条件を満たしていると火災判定を行い、前記出力値が前記警報閾値以上になった際に、過去の前記所定期間での前記出力値の増加率が前記設定率以上である条件を含んだ異物条件を満たしていると前記火災判定を行わない判定部と、
前記判定部による前記火災判定に基づいて前記警報部に火災信号を出力する制御部と、が備えられているものである。

本発明によれば、煙検知部の出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になった場合に、出力値の増加が煙によるものの場合には、出力値が徐々に増加するため、出力値が警報閾値以上になった際の過去の所定期間での出力値の増加率が設定率未満となることで、火災が発生していることを少なくとも仮判定できる。一方、煙検知部の出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になった場合に、出力値の増加が異物によるものの場合には、出力値が急激に増加するため、出力値が警報閾値以上になった際の過去の所定期間での出力値の増加率が設定率以上となることで、火災が発生していないことを少なくとも仮判定できる。このため、煙検知部へ異物が侵入して出力値が警報閾値以上になった場合に、即座に火災警報が発報されてしまう事態を回避できる。

このように、本発明であれば、煙検知部への異物の侵入による火災警報の誤報を回避できるものとなる。

本発明において、
前記煙条件に、前記出力値が前記警報閾値以上になってから前記出力値が前記警報閾値以上である状態が継続期間だけ継続した条件が含まれていると好適である。

上記構成によれば、煙検知部に火災による煙が侵入した場合には、火災の進行に伴い煙濃度が増加してゆくので、出力値が警報閾値以上になった状態が継続する。このため、出力値が警報閾値以上になってから、過去の所定期間での出力値の増加率が設定率未満であり、出力値が警報閾値以上である状態が継続期間だけ継続していると、火災の煙であることをより正確に判定できる。一方、出力値が警報閾値以上になってから、過去の所定期間での出力値の増加率が設定率未満であり、出力値が継続期間内に警報閾値未満になると、火災以外の煙（例えば、煙草による煙や調理による煙等の一時的に生じるもの）であり、火災警報が不要であると判定できる。

本発明において、
前記制御部は、前記所定期間以下の長さの設定周期毎に、前記煙検知部から前記出力信号を逐次取得するように構成されていると好適である。

上記構成によれば、適切に設定された設定周期毎に出力信号を取得するので、煙の揺らぎ等の要因が排除され、出力信号に基づく出力値の増加率を適切に求めることが可能となる。

本発明において、
前記異物条件を満たすと、前記警報閾値の値を増加させる補正処理を実行する補正部が備えられていると好適である。

上記構成によれば、煙検知部への異物が侵入したと判定した後に、警報閾値を増加させることで、煙検知部へ異物が侵入していたとしても、火災による煙が生じた際に、実際の煙濃度が警報濃度に達したタイミングで、適切に火災警報を発報させることができる。

火災警報器の全体を示す図である。 火災警報器における煙検知部の内部構造、及び、制御構成を示す図である。 検知領域への異物の侵入がない場合と検知領域への異物の侵入がある場合との夫々について、煙濃度と出力値との対応関係を模式的に示す図である。 煙検知部に煙が侵入した場合における時間経過に応じた出力値の増加態様を示す図である。 煙検知部に異物が侵入した場合における時間経過に応じた出力値の増加態様を示す図である。 火災警報を行う際の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。図１では、一例として壁設置タイプの火災警報器を示している。火災警報器は、設置箇所周辺の煙濃度を計測し、その計測結果に基づいて火災警報を行う。

図１に示すように、火災警報器には、箱状の筐体１、煙を光で検知する光学検知式の煙検知部２、火災警報を発報可能な警報部３、煙検知部２や警報部３の制御を行う制御装置４、手動操作により火災警報を停止可能なスイッチ５等が備えられている。煙検知部２、警報部３、制御装置４、スイッチ５は、夫々、筐体１に内蔵される基板６に支持されている。

図２に示すように、煙検知部２には、発光信号に基づいて光を放出する発光素子１１、発光素子１１から放出された光が煙粒子で散乱された散乱光を検知する受光素子１２等が備えられている。発光素子１１は、例えばＬＥＤ素子で構成されている。受光素子１２は、例えば、フォトダイオード素子で構成されている。

また、煙検知部２には、筐体１に支持され、周方向に沿って複数のスリット１３が形成されている外枠１４、外枠１４内に配置される円盤状の基材１５、基材１５の外周部に支持される円周状に配置された複数のラビリンス壁１７、発光素子１１から放出された光が受光素子１２に直接入射することを阻止する遮光部材１８、ラビリンス壁１７と基材１５との間に位置する網目状の防虫網１９等が備えられている。基材１５に、発光素子１１、受光素子１２、ラビリンス壁１７、遮光部材１８等が支持されている。ラビリンス壁１７の内側の領域が検知領域２０となっている。

発光素子１１は、受光素子１２の対角位置よりも角度をずらして配置されている。また、遮光部材１８は、発光素子１１と受光素子１２との間に配置され、発光素子１１と受光素子１２とを結ぶ直線上に位置している。また、外枠１４とラビリンス壁１７により、検知領域２０へ外部の光が入り込まないようになっている。

図２に示すように、煙検知部２は、火災時等において、スリット１３、防虫網１９、ラビリンス壁１７間の隙間を通して、検知領域２０に煙粒子を取り込むようになっている。

検知領域２０に煙粒子が取り込まれていない状態では、受光素子１２は、発光素子１１が光を放出しても、基本的に光を検知しないようになっている。一方、火災時等において、検知領域２０に煙粒子が取り込まれると、煙検知部２は、発光素子１１から放出された光を検知領域２０に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子１２で検知して出力信号を出力するようになっている。

煙検知部２の出力信号の値の大きさは、検知領域２０における光の散乱し易さである散乱強度を示すものとなっている。煙検知部２の出力信号は、基本的に、設置箇所周辺の煙濃度と連動して変化する相関関係を有している。出力信号に基づく出力値Ｖの警報閾値ＶＴと、煙濃度の警報濃度と、散乱強度の警報強度とは、対応関係を有している。一方、図５に示すように、煙検知部２の検知領域２０に埃等の異物が侵入した場合には、検知領域２０において発光素子１１の光が異物で散乱されて、その散乱光が受光素子１２で検知されるため、出力信号の値が嵩増しされる。このため、検知領域２０に埃等の異物が侵入していない場合とは、出力信号と煙濃度との相関関係が異なるものになる。

図２に示すように、警報部３には、火災警報音を発することが可能なブザー３Ａ、色や明滅等の点灯状態の変化により火災警報表示を行うことが可能なランプ３Ｂが備えられている。

〔制御構成について〕
図２に示すように、制御装置４には、煙検知部２の出力信号を調整して出力値Ｖに変換する出力調整部４Ａ、煙検知部２の出力値Ｖに基づいて警報部３を制御する制御部４Ｂ、異物侵入等の条件の判定を行う判定部４Ｃ、火災警報に関するパラメータの補正を行う補正部４Ｄ等が備えられている。

出力調整部４Ａは、受光素子１２（煙検知部２）の出力信号を調整して出力値Ｖを出力するようになっている。この場合、出力信号の調整には、例えば、出力信号にゲインを乗算したり、出力信号の値を加減算したりすること等が含まれる。

制御部４Ｂは、所定期間Ｔ以下の長さの設定周期ＳＴ毎に発光素子１１に発光信号を出力し、発光素子１１から設定周期ＳＴ毎に光を放出させるようになっている。説明を加えると、制御部４Ｂは、所定期間Ｔ以下の長さの設定周期ＳＴ毎に、煙検知部２の受光素子１２から出力信号を逐次取得するように構成されている。本実施形態では、設定周期ＳＴは、所定期間Ｔと同じになっている。

また、制御部４Ｂは、受光素子１２の出力信号に基づく出力調整部４Ａから入力する出力値Ｖを警報閾値ＶＴと比較し、少なくとも、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから火災信号を出力して警報部３に火災警報を発報させるようになっている。

判定部４Ｃは、図３、図４、図６に示すように、煙検知部２の出力信号に基づく出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になった際に、過去の所定期間Ｔでの出力値Ｖの増加率ΔＲが設定率ＲＴ未満である条件を含んだ煙条件を満たしていると火災判定を行い、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になった際に、過去の所定期間Ｔでの出力値Ｖの増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上である条件を含んだ異物条件を満たしていると火災判定を行わないようになっている。

図３、図６に示すように、煙条件には、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上である状態が継続期間Ｑだけ継続したという条件が含まれている。

図４、図６に示すように、異物条件には、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗに収まる状態が監視期間Ｒだけ継続したという条件が含まれている。

〔補正部について〕
補正部４Ｄは、異物条件を満たすと、警報閾値ＶＴの値を増加させる補正処理を実行するようになっている。具体的には、本実施形態では、補正部４Ｄは、煙濃度が零の状態に対応付けられた出力値Ｖの基準値Ｖ０に対する異物条件を満たした際の出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいてパラメータとしての警報閾値ＶＴの値を増加させて新たな警報閾値ＶＴを設定する補正処理を実行するようになっている。説明を加えると、警報閾値ＶＴに、出力値Ｖの増加分ΔＴを加えたものが新たな警報閾値ＶＴとして設定される。

図６を用いながら、火災警報が発報されるタイミングについて説明する。まず、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になったか否かが判定される（♯１）。出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になると（♯１：はい）、次に、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になった時点の過去の所定期間Ｔにおける増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上であるか否かが判定される（♯２）。

図３、図６に示すように、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になった時点の過去の所定期間Ｔにおける増加率ΔＲが設定率ＲＴ未満であると（♯２：いいえ）、次に、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上である状態が継続期間Ｑだけ継続したか否かが判定される（♯３）。出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上である状態が継続期間Ｑ継続しない状態で出力値Ｖが警報閾値ＶＴ未満になると（♯３：いいえ）、火災以外の煙等であるとして終了する。一方、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上である状態が継続期間Ｑ継続すると（♯３：はい）、煙条件を満たしたとみなされ、火災判定を行い（♯４）、警報部３により火災警報が発報される（♯５）。

一方、図４、図６に示すように、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になった時点の過去の所定期間Ｔにおける増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上であると（♯２：はい）、次に、出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗに収まる状態が監視期間Ｒだけ継続したか否かが判定される（♯６）。出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗに収まる状態が監視期間Ｒだけ継続しないと（♯６：いいえ）、終了する。一方、出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗに収まる状態が監視期間Ｒだけ継続すると（♯６：はい）、異物条件を満たしたと判定され、火災判定を行わず（♯７）、火災警報を行わない。

そして、煙濃度が零の状態に対応付けられた出力値Ｖの基準値Ｖ０に対する異物条件を満たした際の出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいてパラメータとしての警報閾値ＶＴの値を増加させて新たな警報閾値ＶＴを設定する補正処理（♯８）が実行される。これにより、今までの警報閾値ＶＴに出力値Ｖの増加分ΔＴを加えた値が新たな警報閾値ＶＴとして設定される。これにより、煙検知部２に異物が侵入している場合に、パラメータの補正処理を行わない場合には、異物による出力値Ｖの嵩増しにより火災警報が早過ぎるタイミングで発報されるが、警報閾値ＶＴの値を増加させるパラメータの補正処理を行うことにより、火災警報が発報されるタイミングを遅らせて、実際の煙濃度が警報濃度に達してから適切に火災警報が発報されるようにできる。これにより、火災警報の誤報が発生することを回避できる。

このように、出力値Ｖの所定期間Ｔにおける増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上であるか否かを、煙検知部２への異物の侵入の有無の判断材料にしてあるので、煙の場合には火災警報の発報を早くしたり、異物の場合には火災警報の発報を遅くしたりすることが可能となり、火災警報を発報するタイミングを適正化すると共に、火災警報の誤報が生じることを適切に回避できる。

〔別実施形態〕
以下、上記実施形態の一部を変更した別実施形態について説明する。各実施形態は、矛盾が生じない限り、複数選択して組み合わせてよい。なお、本発明の範囲は、各実施形態で示した内容に限られるものではない。

（１）上記実施形態では、煙条件に、出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上になってから出力値Ｖが警報閾値ＶＴ以上である状態が継続期間Ｑだけ継続したか否かの条件が含まれているが、これに限られず、煙条件に、このような条件が含まれていなくてもよい。例えば、基準値Ｖ０の時点と、基準値Ｖ０から値が増加した時点との比較による増加分ΔＴが設定率ＲＴ未満であれば、火災判定を行って、火災警報を発報させるようにしてもよい。これにより、火災の煙を迅速に検出し、早い段階で火災警報を発報させることができる。

（２）上記実施形態では、異物条件に、増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上になってから出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗ内に収まる状態が監視期間Ｒだけ継続した条件が含まれているものが例示されているが、これに限られず、異物条件に、このような条件が含まれていなくてもよい。例えば、過去の所定期間Ｔでの出力値Ｖの増加率ΔＲが設定率ＲＴ以上であれば、異物条件を満たすものとしてもよい。これにより、煙検知部２に異物が侵入したことを迅速に検知できるものとなる。

（３）上記実施形態では、設定周期ＳＴが所定期間Ｔと同じものを例示しているが、これに限られない。例えば、所定期間Ｔよりも設定周期ＳＴが短くてもよい。

（４）上記実施形態とは、異物条件を満たした際に上記補正処理とは、異なる補正処理を行ってもよい。

（４−１）例えば、補正部４Ｄは、補正処理として、異物条件を満たした際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいてパラメータとしての出力値Ｖの値を減少させるように構成されていてもよい。この場合、出力調整部４Ａにより今までの出力値Ｖから増加分ΔＴが差し引かれて新たな出力値Ｖが算出され、その新たな出力値Ｖが警報閾値ＶＴと比較されるものとなる。

（４−２）また、例えば、補正部４Ｄは、補正処理として、発光素子１１が放出する光の強度を小さくすることでパラメータとしての出力値Ｖの値を減少させるように構成されていてもよい。発光素子１１が放出する光の強度を小さくすることで、受光素子１２で検知される散乱光の強度も小さくなるので、結果的に、煙検知部２の出力信号が小さくなり、出力値Ｖの値も小さくなる。

（４−３）また、例えば、補正部４Ｄは、補正処理として、受光素子１２の検知感度を低下させることでパラメータとしての出力値Ｖを減少させるように構成されている。具体的には、出力調整部４Ａにおいて、受光素子１２の出力信号に乗算するゲインを小さくすることで、出力値Ｖの値を小さくできる。

（５）上記実施形態において、制御装置４を通信システム（例えば、Ｗｉｆｉユニット等の近距離無線通信、インターネット等の遠隔無線通信）に接続し、制御装置４の情報（例えば、煙検知部２への異物侵入の有無、補正処理の状況、火災警報の有無等）を遠隔地等の送信できるようにしていてもよい。

（６）上記実施形態では、防虫網１９が備えられているものを例示しているが、これに限られない。例えば、防虫網１９が備えられていなくてもよい。

本発明は、上記の壁設置タイプの他、天井取り付けタイプ等の種々のタイプの火災警報器に利用できる。

２ ：煙検知部
３ ：警報部
４Ｂ ：制御部
４Ｄ ：補正部
１１ ：発光素子
１２ ：受光素子
２０ ：検知領域
Ｑ ：継続期間
Ｒ ：監視期間
ＳＴ ：設定周期
Ｔ ：所定期間
Ｖ ：出力値
ＶＴ ：警報閾値
Ｗ ：規定範囲
ＲＴ ：設定率
ΔＲ ：増加率

Claims (4)

1. 発光素子から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子で検知して出力信号を出力する煙検知部と、
   火災信号に基づいて火災警報を発報可能な警報部と、
   前記出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になった際に、過去の所定期間での前記出力値の増加率が設定率未満である条件を含んだ煙条件を満たしていると火災判定を行い、前記出力値が前記警報閾値以上になった際に、過去の前記所定期間での前記出力値の増加率が前記設定率以上である条件を含んだ異物条件を満たしていると前記火災判定を行わない判定部と、
   前記判定部による前記火災判定に基づいて前記警報部に火災信号を出力する制御部と、が備えられている火災警報器。
2. 前記煙条件に、前記出力値が前記警報閾値以上になってから前記出力値が前記警報閾値以上である状態が継続期間だけ継続した条件が含まれている請求項１に記載の火災警報器。
3. 前記制御部は、前記所定期間以下の長さの設定周期毎に、前記煙検知部から前記出力信号を逐次取得するように構成されている請求項１または２に記載の火災警報器。
4. 前記異物条件を満たすと、前記警報閾値の値を増加させる補正処理を実行する補正部が備えられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の火災警報器。

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