JP2006146738A - 複合式火災警報器 - Google Patents

Abstract

【課題】 煙濃度やＣＯ濃度が緩慢に上昇する燻焼火災では早期に火災を感知し、煙濃度やＣＯ濃度が急激に上昇する非火災現象に対し作動しにくくする複合式火災警報器を提供する。
【解決手段】 本警報器１のマイコン２は、煙感知部３の煙濃度が２．５％／ｍに達すると、５％／ｍに達するまでの経過時間を計測し、この計測した経過時間に応じて反比例する蓄積時間を設定し、経過時間に応じて煙感知部３及びＣＯ感知部４の感知時における動作レベルを設定し、動作レベルが予め設定された閾値以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のときは、この状態が蓄積時間経過するまで継続されたとき火災報と判断し、蓄積時間経過する前にその動作レベルが閾値より低くなったときは非火災報と判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、煙センサ及びＣＯセンサが内蔵された複合式火災警報器に関するものである。

この種の警報器として、感熱センサ、煙センサ、ＣＯセンサ等を備えたものがある。この従来の警報器は、感熱センサにより検知された熱量が閾値を超えたときに初期火災と判断し、その熱量が閾値以下であっても煙センサにより検知された煙の量が閾値を超えていた場合、前記と同様に初期火災と判断し、熱量及び煙量がそれぞれ閾値以下のときは非火災と判断する。初期火災と判断したときは、ＣＯセンサにより検知されたＣＯ濃度が第１閾値を超えているかどうかを判定し、ＣＯ濃度が第１閾値を超えたときに本格火災と判断する（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３２５５２６号（第３頁、図１及び図３）

前述した従来の警報器は、煙とＣＯが同時に発生する木材や布団等の燻焼火災の場合では早期に火災と判断するが、煙とＣＯが同時に急激に増えるタバコ等の場合でも火災と判断してしまい、誤作動を起こすことがあった。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、煙濃度やＣＯ濃度が緩慢に上昇する燻焼火災では早期に火災感知するようにし、煙（湯気も含む）とＣＯを検知しても短時間で各濃度が低下した場合では作動しにくくする複合式火災警報器を提供することを目的とする。

本発明に係る複合式火災警報器は、煙感知部及びＣＯ感知部を有する複合式火災警報器において、煙感知部の出力或いはＣＯ感知部の出力が第１レベルに達すると、第２レベルに達するまでの経過時間を計測する時間計測手段と、経過時間に応じて煙感知部及びＣＯ感知部の感知時における動作レベルを設定する動作レベル設定手段と、動作レベルが予め設定された閾値以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のとき火災報と判断する火災・非火災判別手段とを備えたものである。

本発明においては、煙感知部の出力或いはＣＯ感知部の出力が第１レベルに達すると、第２レベルに達するまでの経過時間を計測し、この経過時間に応じて煙感知部及びＣＯ感知部の感知時における動作レベルを設定し、そして、動作レベルが予め設定された閾値以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のとき火災報と判断するようにしたので、緩慢煙やＣＯが立ち上がる燻焼火災では早期に火災を検知することを可能にし、また、タバコ等の煙や湯気をＣＯと共に感知しても作動しにくくして非火災報における誤報を少なくできる。

図１は本発明の実施の形態に係る複合式火災警報器の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の複合式火災警報器１は、時間計測部２１、蓄積時間設定部２２、感知レベル設定部２３、データ選択部２４、火災・非火災判別部２５、第１変更部２６、第２変更部２７及び表示手段の表示管理部２８の各機能を有するマイコン２と、煙感知部３と、ＣＯ感知部４と、ＬＥＤ５と、スピーカ６とを備えている。

このマイコン２は、例えば煙感知部３の出力（煙濃度）が第１レベル（例えば２．５％／ｍ）に達すると、第２レベル（例えば５％／ｍ）に達するまでの経過時間ｔを計測する。その後、動作レベル及び蓄積時間Ｔが設定されているかどうかをフラグＳを通じて判定する。フラグＳが「０」のときは、予め経過時間ｔに応じて設定されたデータ値としての係数ｎ値を、計測した経過時間ｔから選択し、その経過時間ｔに応じて変化する蓄積時間Ｔ（第１蓄積時間）、具体的には、予め設定された例えば４５秒（第１時間）から経過時間ｔを減算して得られる蓄積時間Ｔ（第１蓄積時間）を設定する。

そして、ＣＯ感知部４の出力が例えば１０ppm （第３レベル）より低いときは、経過時間ｔから選択した係数ｎ値を例えば１／１０（所定のデータ値）に再設定すると共に、先に算出した蓄積時間Ｔに代えて例えば４０秒（第２蓄積時間）の蓄積時間Ｔを再設定する。さらに、ＣＯ感知部４の出力が１０ppm （第３レベル）よりも小さい例えば４ppm （第４レベル）より低く、経過時間ｔが予め設定された例えば１０秒（第２時間）以下のときは、再設定した蓄積時間Ｔ（４０秒）に代えて例えば６０秒（第３蓄積時間）の蓄積時間Ｔを設定する。

その後は、経過時間ｔに応じて煙感知部３及びＣＯ感知部４の感知時における動作レベルを設定する。具体的には、先に選択或いは再設定した係数ｎ値（又は１／１０）でＣＯ感知部４の出力を加工し、かつその値と煙感知部３の出力とから煙感知部３及びＣＯ感知部４の感知時における動作レベルを設定する。つまり、下記に示す演算式に基づいて煙感知部３及びＣＯ感知部４の感知時における動作レベルを設定する。
Ｘ＋Ｙ＊ｎ
この式のＸは煙感知部３の感知レベル、ＹはＣＯ感知部４の感知レベルに基づくＣＯ濃度、ｎは前述したように経過時間ｔに応じて設定された係数である。

そして、設定した動作レベルが予め設定された閾値の例えば「６２」以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のときは、この状態が蓄積時間経過するまで継続されたとき火災報と判断し、蓄積時間Ｔ経過する前にその動作レベルが閾値より低くなったときは非火災報と判断する。火災報と判断した際には、ＬＥＤ５を例えば点灯し、かつスピーカ６を通じて火災発生を音声で知らせる。

次に、本実施の形態の複合式火災警報器の動作を図２及び図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
マイコン２は、煙感知部３とＣＯ感知部４のそれぞれの感知レベルを読み込んで（Ｓ１）、まず、煙感知部３の感知レベルに基づく煙濃度が予め設定された２．５％／ｍ以上かどうかを判定する（Ｓ２）。煙濃度が２．５％／ｍ未満のときは、経過時間ｔ、フラグＳ、動作時間Ｔｄ及び蓄積時間Ｔをそれぞれ「０」にセットし（Ｓ５）、再び、煙感知部３の感知レベル及びＣＯ感知部４の感知レベルの読み込みに入る（Ｓ１）。一方、煙感知部３の感知に基づく煙濃度が２．５％／ｍに達したときは、経過時間ｔの計測を開始し（Ｓ３）、その煙濃度が５％／ｍまで高くなったかどうかを判定する（Ｓ４）。煙感知部３の煙濃度が５％／ｍ未満のときは、動作時間Ｔｄを「０」にセットし（Ｓ６）、Ｓ１に戻る。動作時間Ｔｄは、後述する動作レベルが閾値以上のときの継続時間である。

このＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６の動作は、煙感知部３の煙濃度が２．５％／ｍ以上で、かつ５％／ｍ以上になるまで繰り返し行い、経過時間ｔをカウントアップしながら計測を継続する。この動作を繰り返し行っているうちに、煙感知部３の煙濃度が低下し２．５％／ｍ未満になったときは非火災報と判断して、計測中の経過時間ｔを「０」にクリアすると共に、フラグＳ、動作時間Ｔｄ及び蓄積時間Ｔをそれぞれ「０」にセットする（Ｓ５）。また、煙感知部３の煙濃度が５％／ｍ以上になるとフラグＳが「１」になっているかどうかを判定する（Ｓ７）。フラグＳが「１」になっているときは、前述したように動作レベル及び蓄積時間Ｔが設定されていると判断してＳ９に進むが、フラグＳが「０」のときは、動作レベル及び蓄積時間Ｔが設定されていないと判断して、図３のフローチャートに示す係数ｎ・蓄積時間設定処理に入る。

まず、フラグＳを「１」にセットし（Ｓ８１）、先に計測した経過時間ｔから係数ｎ値を選択する（Ｓ８２）。このＳ８２で示すように、経過時間ｔが５秒以下の場合、係数ｎ値を１／１０とし、経過時間ｔが５秒を超え、かつ１０秒以下の場合、係数ｎ値を１／７とし、経過時間ｔが長くなるにつれ係数ｎ値が大きくなるようにしている。経過時間ｔが短い場合、火災の可能性が低いので、殆ど煙感知部３の感知レベル（Ｘ）が動作レベルとなるように、ＣＯ感知部４の感知によるＣＯ濃度を係数ｎ値で小さくしている。これは、濃度が急激に立ち上がるが、短い時間で空気中に消滅するタバコの煙や調理時の湯気の現象を考慮したものである。また、経過時間ｔが長い場合は、火災の可能性が高いので、煙感知部３の感知レベル（Ｘ）とＣＯ感知部４の感知レベルによるＣＯ濃度（Ｙ）の加算値が動作レベルになるようにしている。これは、特に煙の濃度が低いが、時間の経過に伴って増加する布団等の燻焼火災の現象を考慮したものである。

係数ｎ値の選択後は、予め設定された４５秒から経過時間ｔを減算して蓄積時間Ｔを算出する（Ｓ８３）。なお、経過時間ｔが４０秒以上のときは、火災発生の可能性が高いため、蓄積時間Ｔを５秒とする。その後は、Ｓ１で読み込んだＣＯ感知部４の感知レベルに基づくＣＯ濃度が１０ppm より低いかどうかを判定する（Ｓ８４）。ＣＯ濃度が１０ppm より高いときは、火災発生の可能性ありと判断し、この処理を終了してＳ９（図２）に進む。また、ＣＯ濃度が１０ppm より低いときは、調理時（肉、野菜、魚焼き、パン焼き等）に発生したＣＯと推定して、先に選択した係数ｎ値を予め設定された１／１０に再設定し、蓄積時間Ｔを４０秒に再設定する（Ｓ８５）。係数ｎ値と蓄積時間Ｔの再設定後は、ＣＯ感知部４のＣＯ濃度が４ppm より低いかどうか、計測した経過時間ｔが１０秒以下かどうかを判定する（Ｓ８６）。ＣＯ濃度が４ppm より低く、経過時間ｔが１０秒以下のときは、湯沸かしや炊飯時に発生した湯気とこの湯気に含まれているＣＯによるものと判断して、蓄積時間Ｔを４０秒から６０秒に更新し（Ｓ８７）、この処理を終了してＳ９（図２）に進む。

前記の処理が終了すると、Ｓ１で読み込んだ煙の感知レベル（Ｘ）、ＣＯの感知レベルに基づくＣＯ濃度（Ｙ）、及び経過時間ｔに応じて選択した係数ｎ値を予め設定された演算式（Ｘ＋Ｙ＊ｎ）に代入して動作レベルを算出する（Ｓ９）。この演算式によって算出される動作レベルは、ＣＯ濃度が０ppm の場合、煙感知部３の感知レベルが動作レベルとなる。動作レベルの算出後は、予め設定された閾値（例えば６２）以上かどうかを判定する（Ｓ１０）。ここで、動作レベルが「６２」以上であると、閾値以上と判断して、動作レベルが閾値以上のときの煙感知部３及びＣＯ感知部４の動作時間Ｔｄのカウントアップによる計測を開始する（Ｓ１１）。そして、その動作時間ＴｄがＳ８の処理で設定した蓄積時間Ｔ以上かどうかを判定する（Ｓ１２）。動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔを経過していないときは、Ｓ１に戻って前述した一連の動作を繰り返す。この場合、Ｓ７においては、フラグＳが「１」になっているので、設定した係数ｎ値と蓄積時間Ｔは保持されて、Ｓ１に戻った際に読み込んだ煙感知レベル及びＣＯ濃度を演算式Ｘ＋Ｙ＊ｎに代入して動作レベルの算出を繰り返す。

Ｓ１〜Ｓ４→Ｓ７→Ｓ９〜Ｓ１２を繰り返し行っているときに、算出した動作レベルが閾値「６２」未満になると、前述したように調理時の湯気、或いはタバコの煙などによる非火災現象と判断して、計測した動作時間Ｔｄを「０」にクリアし（Ｓ１５）、Ｓ１に戻る。また、Ｓ１１において計測した動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔ以上になると（Ｓ１２）、火災報と判断して、ＬＥＤ５を点灯して火災表示し（Ｓ１３）、スピーカ６を通じて火災発生を音声で知らせ（Ｓ１４）、Ｓ１に戻る。

次に、本実施の形態の複合式火災警報器による実験結果について図４を用いて説明する。なお、本警報器を天井に設置した場合である。
実験１として換気なしの布団燻焼の場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．６％／ｍになったときの実験開始からの時間が１７６０秒で、さらに５％／ｍ以上の５．２％／ｍになったときの時間が１８２９秒であった。この場合、経過時間ｔが４０秒を超える６９秒（１８２９−１７６０）であるため、係数ｎ値が１に設定され、蓄積時間Ｔは経過時間ｔが４０秒を超える６９秒であるため５秒が設定される。この時は、動作レベルが閾値以上で、その状態の動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔの５秒以上となり、実験開始から１８８０秒で、ＬＥＤ５が点灯し、スピーカから火災発生の旨が音声で発せられた。

実験２として換気ありの布団燻焼の場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．６％／ｍになったときの実験開始からの時間が１８１２秒で、さらに５％／ｍ以上になったときの時間が１９１４秒であった。この場合、経過時間ｔが４０秒を超える１０２秒（１９１４−１８１２）であるため、係数ｎ値が１に設定され、蓄積時間Ｔは経過時間ｔが４０秒を超える６９秒であるため５秒が設定される。この時は、動作レベルが閾値以上で、その状態の動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔの５秒以上となり、実験開始から１９４０秒で、前記と同様に、ＬＥＤ５が点灯し、スピーカから火災発生の旨が音声で発せられた。

実験３としてタバコの煙の場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．６％／ｍになったときの実験開始からの時間が４２３秒で、さらに５％／ｍ以上になったときの時間が４２９秒であった。この場合、経過時間ｔが６秒（４２９−４２３）となり、その６秒から係数ｎ値が１／７に、蓄積時間Ｔが３９秒（４５−６）と算出されるが、ＣＯ濃度が１０ppm より低い０ppm であるため係数ｎ値が０．１（１／１０）に、蓄積時間Ｔが４０秒に再設定される。この時は、動作レベルが閾値未満であったため、不作動（非火災報）となった。

実験４として肉＋野菜炒めの調理の場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．８％／ｍになったときの実験開始からの時間が６００秒で、さらに５％／ｍ以上の５．２％／ｍになったときの時間が６７２秒であった。この場合、経過時間ｔが４０秒を超える７２秒（６７２−６００）であるため、係数ｎ値が１に、蓄積時間Ｔが５秒に設定されるが、ＣＯ濃度が４ppm 以上で１０ppm より低い７ppm であるため係数ｎ値が０．１（１／１０）に、蓄積時間Ｔが４０秒に再設定される。この時は、動作レベルが閾値未満であったため、不作動（非火災報）となった。

実験５として肉を焼いて煙を発生させた場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．６％／ｍになったときの実験開始からの時間が２４６秒で、さらに５％／ｍ以上になったときの時間が２６３秒であった。この場合、経過時間ｔが１７秒（２６３−２４６）となり、その１７秒から係数ｎ値が１／５に、蓄積時間Ｔが２８秒（４５−１７）と算出されるが、ＣＯ濃度が４ppm より低い３ppm であるため係数ｎ値が０．１（１／１０）に、蓄積時間Ｔが６０秒に再設定される。この時は、動作レベルが閾値以上で、その状態の動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔの６０秒以上となり、実験開始から４４６秒で、ＬＥＤ５が点灯し、スピーカから火災発生の旨が音声で発せられた。

実験６として魚を焼いた場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．７％／ｍになったときの実験開始からの時間が５０７秒で、さらに５％／ｍ以上になったときの時間が５６７秒であった。この場合、経過時間ｔが６０秒（５６７−５０７）であるため、係数ｎ値が１に、蓄積時間Ｔは経過時間ｔが４０秒を超える６０秒であるため５秒が設定されるが、ＣＯ濃度が４ppm より低い２ppm であるため係数ｎ値が０．１（１／１０）に、蓄積時間Ｔが６０秒に再設定される。この時は、動作レベルが閾値未満であったため、不作動（非火災報）となった。

実験７として複数の喫煙者による煙の場合は、煙濃度が２．５％／ｍ以上の２．７％／ｍになったときの実験開始からの時間が２７２秒で、さらに５％／ｍ以上の５．９％／ｍになったときの時間が２７８秒であった。この場合、経過時間ｔが６秒（２７８−２７２）となり、その６秒から係数ｎ値が１／７に、蓄積時間Ｔが３９秒（４５−６）と算出される。この時は、動作レベルが閾値以上で、その状態の動作時間Ｔｄが蓄積時間Ｔの３９秒以上となり、実験開始から４００秒で、ＬＥＤ５が点灯し、スピーカから火災発生の旨が音声で発せられた。

以上のように本実施の形態によれば、煙感知部３の煙濃度が２．５％／ｍに達すると、５％／ｍに達するまでの経過時間ｔを計測し、フラグＳが「０」のときは、経過時間ｔに応じて設定された係数ｎ値を、計測した経過時間ｔから選択し、その経過時間ｔに応じて変化する蓄積時間Ｔ（４５−ｔ）を設定し、そして、ＣＯ感知部４の濃度が１０ppm より低いときは、経過時間ｔから選択した係数ｎ値を例えば１／１０に再設定すると共に、先に設定した蓄積時間Ｔに代えて４０秒の蓄積時間Ｔを再設定し、さらに、ＣＯ感知部４の濃度が４ppm より低く、経過時間ｔが１０秒以下のときは、再設定した蓄積時間Ｔの４０秒に代えて６０秒を設定し、その後は、先に選択或いは再設定した係数ｎ値でＣＯ感知部４の濃度を加工し、かつその値と煙感知部３の感知レベルとから煙感知部３及びＣＯ感知部４の感知時における動作レベルを設定し、そして、設定した動作レベルが閾値「６２」以上かどうかを判定し、動作レベルが閾値以上のときは、この状態が蓄積時間Ｔ経過するまで継続されたとき火災報と判断し、蓄積時間Ｔ経過する前にその動作レベルが閾値より低くなったときは非火災報と判断するようにしたので、緩慢煙やＣＯが立ち上がる燻焼火災では早期に火災を検知することが可能になり、また、タバコ等の煙や湯気をＣＯと共に感知しても短時間で各濃度が低下した場合では作動しにくくなり、非火災報における誤報を少なくできる。

なお、前記の実施の形態では、煙感知部３の煙濃度が２．５％／ｍから５％／ｍに達するまでの経過時間ｔを計測するようにしたが、これに代えて、ＣＯ感知部４のＣＯ濃度を読み込んで所定のＣＯ濃度間の経過時間ｔを計測するようにしてもよい。また、動作レベルが閾値を超えた場合に、ＬＥＤ点滅や音声による注意報を発するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る複合式火災警報器の概略構成を示すブロック図である。 本実施の形態の複合式火災警報器の動作を示すフローチャートである。 係数ｎ・蓄積時間設定処理の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態の複合式火災警報器による実験結果を示すデータ図である。

符号の説明

１ 複合式火災警報器、２ マイコン、２１ 時間計測部、２２ 蓄積時間設定部、
２３ 動作レベル設定部、２４ データ選択部、２５ 火災・非火災判別部、２６ 第１変更部、２７ 第２変更部、２８ 表示管理部、３ 煙感知部、４ ＣＯ感知部、５ ＬＥＤ、６ スピーカ。

Claims (5)

1. 煙感知部及びＣＯ感知部を有する複合式火災警報器において、
   煙感知部の出力或いはＣＯ感知部の出力が第１レベルに達すると、第２レベルに達するまでの経過時間を計測する時間計測手段と、
   前記経過時間に応じて前記煙感知部及びＣＯ感知部の感知時における動作レベルを設定する動作レベル設定手段と、
   前記動作レベルが予め設定された閾値以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のとき火災報と判断する火災・非火災判別手段と
   を備えたことを特徴とする複合式火災警報器。
2. 前記時間計測手段により計測された経過時間に応じて変化する第１蓄積時間を設定する蓄積時間設定手段を備え、
   前記火災・非火災判別手段は、前記動作レベルが予め設定された閾値以上かどうかを判定し、その動作レベルが閾値以上のときは、この状態が前記第１蓄積時間経過するまで継続されたとき火災報と判断し、前記第１蓄積時間経過する前にその動作レベルが閾値より低くなったときは非火災報と判断することを特徴とする請求項１記載の複合式火災警報器。
3. 予め経過時間に応じてデータ値が設定され、前記時間計測手段により計測された経過時間からデータ値を選択するデータ選択手段を備え、
   前記動作レベル設定手段は、前記データ選択手段により選択されたデータ値で前記ＣＯ感知部の出力を加工し、かつその値と前記煙感知部の出力とから前記煙感知部及びＣＯ感知部の感知時における動作レベルを設定することを特徴とする請求項１又は２記載の複合式火災警報器。
4. 前記ＣＯ感知器の出力が第３レベルより低いとき設定変更を指示する第１変更手段を備え、
   前記動作レベル設定手段は、前記設定変更の指示を受けたとき、前記ＣＯ感知部の出力を所定のデータ値で加工し、
   前記蓄積時間設定手段は、前記設定変更の指示を受けたとき、前記第１蓄積時間に代えて第２蓄積時間を設定することを特徴とする請求項２又は３記載の複合式火災警報器。
5. 前記ＣＯ感知器の出力が前記第３レベルよりも低い第４レベル以下で、前記経過時間が予め設定された第２時間より短いときに蓄積時間の設定変更を指示する第２変更手段を備え、
   前記蓄積時間設定手段は、前記設定変更の指示を受けたとき、前記第２蓄積時間より長い第３蓄積時間を設定することを特徴とする請求項４記載の複合式火災警報器。
   

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