JP2011123666A

JP2011123666A - 光電式煙感知器

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Publication number: JP2011123666A
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Inventors: Takahiro Kawashima; 高広川島
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Abstract

【課題】汚損の状態に即した感度補正を行うことのできる光電式煙感知器を得る。
【解決手段】ゼロ検出値ＶＮとゼロ検出値ＶＮの初期値である初期ゼロ検出値を格納する記憶部６と、検出手段（ラビリンス内壁１、発光素子２、受光素子３）から出力される検出ＡＤ値の移動平均値を算出する移動平均値算出部５１と、検出手段の感度が初期状態より低下している場合であって、ゼロ検出値ＶＮに対する移動平均値の変化の割合が所定値を超えているときには、初期ゼロ検出値ＶＮ０を補正倍率Ｐで除算して新たなゼロ検出値ＶＮを算出するゼロ検出値更新部５２と、検出値と更新されたゼロ検出値ＶＮとの差分に、補正倍率Ｐを乗算して検出値を補正する検出ＡＤ値補正部５３と、補正された検出値を初期変換式に従って煙濃度データに変換する煙濃度演算部５４を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、煙濃度データ（煙濃度に対応するアナログ値をいう）を出力する光電式煙感知器に関し、特に検出手段の汚損により経時変化する検出値の補正機能を有する光電式煙感知器に関する。

従来、発光素子から照射された光の散乱光をラビリンス内に配置された受光素子で検出して煙を検知する、光電式煙感知器が知られている。
このような光電式煙感知器は、ラビリンス内の汚損等によって検出手段である受光素子の検出値が経年変化する。この経年変化が生じた場合であってもより正確に煙濃度を検知すべく、感度補正を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２５５２９１号公報（２頁、３頁、図５、図６）

上記特許文献１に記載の煙感知器の補正方法は、煙感知器の現在までの零点値と、新たに測定した零点値との差分を求める第１の過程と、その差分が補正限度幅内であれば、零点値を新たに得られた値に補正する第２の過程と、試験発報点値をその差分だけ補正した値に設定する第３の過程と、受光量と煙濃度間の変換特性を、補正後の零点値、試験発報点値とを結んだ変換特性に補正する第４の過程と、を有する。
この感度補正方法によれば、煙感知器の受光量と煙濃度間の変換特性（変換式）は、初期の変換式を平行移動した変換式に補正される。そして、この補正された変換式に従って、受光素子が受光した受光量が煙濃度に対応するアナログ値に変換される。

ところで、受光素子の検出値に生じる経年変化の要因としては、受光素子が配置されたラビリンスの内壁の汚損と、発光素子及び受光素子の汚損が挙げられる。

ラビリンス内に汚損が生じた場合には、発光素子の照射光の反射量（ノイズレベル）が所定量増加する。すなわち、同じ煙濃度の環境下では、汚損後は、汚損前よりも受光素子の受光量が所定量増加する。このため、煙濃度データに対応する受光量の特性関数は、汚損前よりも汚損後の方が検出レベルが上昇方向にシフトする。
したがって、汚損後は、変換式を、受光量の検知レベルを上昇させる方向に平行移動するよう補正することで、汚損の状態に即した変換式を得ることができる。

一方、発光素子及び受光素子に汚損が生じた場合には、受光素子の検出値が所定の割合で減少する。このため、煙濃度データに対応する受光量の特性関数は、汚損前よりも直線の傾きが低下する。
すなわち、従来技術のように、汚損前の変換式を平行移動して得た変換式では、発光素子と受光素子の汚損の状態に即した補正を行うことができなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、汚損の状態に即した感度補正を行うことのできる光電式煙感知器を得るものである。

本発明に係る光電式煙感知器は、検煙空間内に収納された発光素子及び受光素子を有し、前記発光素子の発光により生じる煙の散乱光を受光した前記受光素子の検出値を出力する検出手段と、前記検出手段が出力する検出値を変換式に従って煙濃度データに変換する煙濃度演算部と、を備えた光電式煙感知器において、煙濃度がゼロのときの前記受光素子の検出値であるゼロ検出値を格納するゼロ検出値記憶部と、前記ゼロ検出値の初期値である初期ゼロ検出値を格納する初期ゼロ検出値記憶部と、前記検出手段から出力される前記検出値の移動平均値を算出する移動平均値算出部と、前記検出手段の感度が初期状態より低下している場合であって、前記ゼロ検出値に対する前記移動平均値の変化の割合が所定値を超えているときには、前記初期ゼロ検出値を所定の補正係数で除算して新たなゼロ検出値を算出するゼロ検出値更新部と、前記検出値と前記ゼロ検出値更新部により更新されたゼロ検出値との差分に、前記所定の補正係数を乗算して前記検出値を補正する検出値補正部と、を備え、前記煙濃度演算部は、前記検出値補正部により補正された前記検出値を、前記変換式に従って煙濃度データに変換するものである。

本発明に係る光電式煙感知器の補正係数は、一定の値である基本補正係数をＮ乗して算出される値であり、前記Ｎは、前記ゼロ検出値更新部が前記新たなゼロ検出値を前回算出した際の値に１を加算した値である。

本発明に係る光電式煙感知器の基本補正係数は、前記Ｎの値を１ずつ増加させて算出される前記補正係数を用いて検出値を繰り返して補正した場合、補正後のそれぞれの所定の検出値に対応する前記煙濃度データの変化量がほぼ一定となるように設定されているものである。

本発明に係る光電式煙感知器は、前記検出手段の感度が初期状態より上昇している場合であって、前記ゼロ検出値と前記移動平均値との差分が所定量を超えているときには、前記ゼロ検出値更新部は、前記初期ゼロ検出値に所定の補正値を加算して新たなゼロ検出値を算出し、前記検出値補正部は、前記検出値から前記ゼロ検出値更新部により更新されたゼロ検出値を減算することにより前記検出値を補正するものである。

本発明に係る光電式煙感知器によれば、検出手段の感度が初期状態より低下している場合であって、ゼロ検出値に対する検出値の移動平均値の変化の割合が所定値を超えているときには、初期ゼロ検出値を所定の補正係数で除算して新たなゼロ検出値を算出するとともに、検出値と更新されたゼロ検出値との差分に前記した所定の補正係数を乗算して、検出値を補正する。このため、初期状態よりも直線の傾きが低下した特性関数（検出値と煙濃度データとの特性関数）に即した補正を行うことができる。すなわち、汚損の状態に即した検出値の補正を行うことができる。

本発明に係る光電式煙感知器によれば、補正係数は、一定の値である基本補正係数をＮ乗して算出される値であり、このＮは、新たなゼロ検出値を前回算出した際の値に１を加算した値としている。このため、検出値の補正を段階的に行うことができ、例えばノイズが重畳した場合であっても、急激な補正を行うことがない。

本発明に係る光電式煙感知器によれば、基本補正係数は、前記Ｎの値を１ずつ増加させて算出される補正係数を用いて所定の検出値を繰り返して補正した場合、補正後のそれぞれの所定の検出値に対応する煙濃度データの変化量がほぼ一定となるように設定されている。このため、検出値の補正の段階数と１段階当たりの煙濃度データの変化量とを乗算することで、検出値の補正に伴う煙濃度データの補正量を簡単に計算することができる。

実施の形態に係る光電式煙感知器の機能ブロック図である。実施の形態に係る光電式煙感知器の動作を示すメインフローチャートである。煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向を一次関数で近似した説明図である。図２の煙濃度算出メイン処理を説明するフローチャートである。図４の補正情報更新処理を説明するフローチャートである。図５の上昇補正中の場合の補正ステップ数更新処理を説明するフローチャートである。図６の補正ステップ数更新処理を説明する図である。図５の低下補正中の場合の補正ステップ数更新処理を説明するフローチャートである。図８の補正ステップ数更新処理を説明する図である。図５の補正未実施中の場合の補正ステップ数更新処理を説明するフローチャートである。図１０の補正ステップ数更新処理を説明する図である。図５のゼロ検出値ＶＮ更新処理を説明するフローチャートである。図４の検出値補正処理を説明するフローチャートである。

実施の形態．
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る光電式煙感知器１００を概略的に示す機能ブロック図である。
光電式煙感知器１００は、その内部に検煙空間を形成するラビリンス内壁１と、発光素子２と、受光素子３と、Ａ／Ｄ変換器４と、ＭＰＵ５と、記憶部６と、伝送回路７とを備える。

発光素子２は、駆動部８に制御されて、ラビリンス内壁１内（検煙空間内）に所定のパルス幅で光を発生させる。

受光素子３は、発光素子２の光軸に対して所定の光軸角度となる位置に設置されている。また、受光素子３は、検煙空間内の煙粒子によって生じた散乱光を受光し、その受光量に基づいて検出信号を出力する。
なお、本実施の形態において、本発明の検出手段は、ラビリンス内壁１、発光素子２、及び受光素子３に相当する。

Ａ／Ｄ変換器４は、受光素子３から出力された検出信号を増幅・周波数分離したアナログ信号を、検出レベルに変換する回路である。

ＭＰＵ５は、光電式煙感知器１００の全体の動作を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換された受光素子３の検出値（以下、検出ＡＤ値と称する）を、ラビリンス内壁１内の煙濃度に対応したアナログ値に変換する変換処理を行う。
移動平均値算出部５１は、Ａ／Ｄ変換器から出力された受光素子３の検出値の移動平均値を算出する。
ゼロ検出値更新部５２は、ラビリンス内壁１、発光素子２、受光素子３の汚損度合いに応じて、煙濃度がゼロのときの受光素子３の検出値であるゼロ検出値の補正を行う。
検出ＡＤ値補正部５３は、ラビリンス内壁１、発光素子２、受光素子３の汚損度合いに応じて、検出ＡＤ値の補正を行う。
煙濃度演算部５４は、記憶部６に格納された初期変換式（後述する）に従って、補正後の検出ＡＤ値を、煙濃度に対応するアナログ値（以下、煙濃度データと称する場合がある）に変換する。
煙濃度補正量算出部５５は、所定の検出ＡＤ値の補正量を、煙濃度データの補正量に変換する。

記憶部６は、ＭＰＵ５の動作を制御するプログラム及び各種データが格納される。
補正基準情報格納部６１には、初期変換式、初期ゼロ検出値ＶＮ０、上昇補正ステップ幅、低下補正ステップ係数、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量、及び低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量が、予め格納される。
補正情報格納部６２は、書き換え可能な領域であり、上昇補正ステップ数、低下補正ステップ数、ゼロ検出値ＶＮ、煙濃度補正量が格納される。
なお、補正基準情報格納部６１及び補正情報格納部６２に格納される各情報については、後述する。

伝送回路７は、図１に示す受信機２００との間で信号を送受信するための回路である。伝送回路７は、ＭＰＵ５が算出した煙濃度データを、受信機２００からの出力命令に応じて、受信機２００に対して送信する。

また、図１に示す受信機２００は、光電式煙感知器１００と伝送線により接続されていて、光電式煙感知器１００から煙濃度データを取得して、この煙濃度データに基づいて火災発生の有無を判断する。そして、火災発生を検知した場合には、同じく伝送線により受信機２００に接続された図示しない音響警報装置に警報を行わせるとともに、防火戸などを閉じさせて延焼を防ぐ。

（光電式煙感知器１００の動作）
図２は、実施の形態に係る光電式煙感知器１００の動作を示すメインフローチャートである。
まず、受光素子３が検出した検出ＡＤ値のサンプリング処理を行う（Ｓ１）。
次に、煙濃度算出メイン処理を行う（Ｓ２）。詳細は後述するが、この処理では、検出ＡＤ値を、ラビリンス内壁１、発光素子２並びに受光素子３の汚損状態に応じて補正し、煙濃度を示すアナログ値に変換する。
そして、受信機２００から煙濃度出力命令を受信した場合には（Ｓ３）、受信機２００に対して煙濃度データを送信し（Ｓ４）、煙濃度出力命令を受信していない場合には、ステップＳ５へ進む。
次に、受信機２００から、煙濃度補正量算出部５５によって算出された煙濃度データの補正量（以下、感度補正量とも称する）を出力すべき命令である、感度補正量出力命令を受信した場合には（Ｓ５）、受信機２００に対して感度補正量を送信し（Ｓ６）、感度補正量出力命令を受信していない場合には、ステップＳ１へと戻る。
光電式煙感知器１００は、このような一連の処理を繰り返し行う。

（感度特性の変化）
ここで、ラビリンス内壁１の汚損及び発光素子２並びに受光素子３の汚損と、検出ＡＤ値との関係について説明する。
図３（Ａ）は、検出ＡＤ値から煙濃度データへの変換式を一次関数で近似した説明図である。図３（Ａ）では、汚損が生じていない初期状態の変換式（以下、初期変換式と称する）を実線で示している。また、ラビリンス内壁１に汚損が生じた状態の検出ＡＤ値と煙濃度データとの関係を示す特性関数を一点鎖線で、発光素子２もしくは受光素子３に汚損が生じた状態の検出ＡＤ値と煙濃度データとの関係を示す特性関数を破線で示している。

（１）ラビリンス内壁１の汚損
ラビリンス内壁１の汚損の増加に伴い、発光素子の照射光の反射量（ノイズレベル）が一定量だけ増加するため、検出ＡＤ値は全体的に上昇する。このため、図３の一点鎖線で示すように、検出ＡＤ値と煙濃度データとの関係を示す特性関数は、初期変換式よりも上昇方向にシフト（平行移動）する。また、煙濃度がゼロのときの検出ＡＤ値（ゼロ検出値ＶＮ）は、汚損度合いに応じて上昇方向に一定量だけシフトする。

（２）発光素子２もしくは受光素子３の汚損
発光素子２もしくは受光素子３が汚損されると、汚損の増加に伴い、光の透過量が一定の割合で減少する。このため、図３（Ａ）に破線で示すように、検出ＡＤ値と煙濃度データとの関係を示す特性関数は、初期変換式よりも直線の傾きが低下する。また、ゼロ検出値ＶＮは、汚損度合いに応じて初期ゼロ検出値ＶＮ０よりも減少する。

このように、ラビリンス内壁１又は発光素子２もしくは受光素子３が汚損すると、検出ＡＤ値と、該検出ＡＤ値を煙濃度データへ変換する際の変換の特性関数には変化が生じる。したがって、より正確な煙濃度データを得るためには、検出ＡＤ値を補正した上で、煙濃度データへの変換を行う必要がある。このため、本実施の形態では、ラビリンス内壁１内に汚損が生じて感度が上昇している場合には、図３（Ａ）に一点鎖線で示すように特性関数が上昇方向に平行移動するため、移動した値だけ検出ＡＤ値を補正する。また、発光素子２や受光素子３に汚損が生じて感度が低下している場合には、図３（Ａ）に破線で示すように特性関数の傾きが変わるので、変化した傾きに相当する分だけ検出ＡＤ値を補正する。

（検出ＡＤ値の補正の概念）
ここで、図３を参照して、本実施の形態の感度低下時の検出ＡＤ値の補正概念を説明する。図３（Ｂ）は、感度低下時の検出ＡＤ値の補正の概念を説明する図である。
例えば、受光素子３の感度が低下して図３（Ｂ）に破線で示すような感度特性の状態にあるものとする。このときのゼロ検出値ＶＮを、初期ゼロ検出値ＶＮ０の１／Ｘⁿ（但し、ｘ＞１）倍と表現すると、あるタイミングで検出された検出ＡＤ値をＸⁿ倍することで、初期変換式上の値に換算することができる。本実施の形態では、このような概念で検出ＡＤ値を初期変換式上の値に補正する。なお、詳細は後述する図１３にて説明する。

（記憶部に格納される情報について）
次に、図１で示した補正基準情報格納部６１及び補正情報格納部６２に格納される情報を、図３を参照して説明する。
初期変換式は、検出ＡＤ値を煙濃度データに変換する際に用いる変換式であり、図３（Ａ）では実線で示している。
初期ゼロ検出値ＶＮ０は、煙濃度がゼロのときのアナログ値に対応する検出ＡＤ値である、ゼロ検出値の初期値である。この初期ゼロ検出値ＶＮ０は、初期変換式上にある。
上昇補正ステップ幅は、感度が上昇した際の検出ＡＤ値の補正において、補正を段階的に行う際の１段階当たりの補正量である。上昇補正ステップ幅は、図３（Ａ）に一点鎖線で示す変換式それぞれの、Ｙ軸方向における差分ΔＡＤであるといえる。
低下補正ステップ係数は、感度が低下した際の検出ＡＤ値の補正において、補正を段階的に行う際の１段階当たりの補正係数であり、本発明の基本補正係数に相当する。図３（Ａ）に破線で示す変換式は、初期変換式に対して、低下補正ステップ係数を所定回数累乗した値で除算することによって得られる。この低下補正ステップ係数は、図３（Ｂ）ではＸで表されている。
上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量ΔＳ１は、感度が上昇した際の検出ＡＤ値の１ステップ当たりの補正量を、煙濃度データの補正量（変化量）に変換したものである。上昇補正ステップ幅は固定値であるため、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量も固定値となる。そのため、図３（Ａ）に示すように、所定の検出ＡＤ値（基準検出ＡＤ値）を１ステップ分だけ補正したときの補正量に対応する、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量も固定値となる。
低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量ΔＳ２は、感度が低下した際の検出ＡＤ値の１ステップ当たりの補正量を、煙濃度データの補正量（変化量）に換算したものである。感度低下時の特性関数はそれぞれ傾きが異なるため、検出ＡＤ値を１ステップ分だけ補正したときの補正量に対応する煙濃度データの変化量は特性関数ごとに異なるが、これらの変化量がそれぞれ近似する値を低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量とする。言い換えると、図３（Ａ）に示される所定の検出ＡＤ値を１ステップ分だけ補正したときの補正量に対応する、低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度の変化量がほぼ同じ値となるように、低下補正ステップ係数を設定する。さらに、本実施の形態では、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量ΔＳ１と低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量ΔＳ２とがほぼ同じ値となるように、上昇補正ステップ幅の数値に合わせて低下ステップ補正係数を設定している。

上昇補正ステップ数は、感度が上昇したときに段階的に行う補正の、現在のステップ数（段階数）である。
低下補正ステップ数は、感度が低下したときに段階的に行う補正の、現在のステップ数である。図３（Ｂ）では、Ｎで表される。
ゼロ検出値ＶＮは、現在のゼロ検出値であり、図３（Ａ）においては各変換式とＹ軸との交点で表される。
煙濃度補正量は、感度上昇側あるいは感度低下側における所定の検出ＡＤ値の補正量を、煙濃度に対応するアナログ値の補正量に変換したものである。
なお、前述した図２のステップＳ６において、受信機２００に対して送信する感度補正量は、現在の補正ステップ数（上昇補正時および低下補正時）に対応した煙濃度補正量である。受信機２００は、上昇補正時および低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量の変化量が同じであるため、感度補正度合い（光電式煙感知器１００の汚損度合い）を的確にユーザに伝えることができる。
ここで、受信機２００に対して送信する感度補正量は、上昇補正時の感度補正量であるか、あるいは低下補正時の感度補正量であるかを、受信機２００が区別できる形態となっている。そのため、感度補正度合い（光電式煙感知器１００の汚損度合い）が感度上昇側あるいは感度低下側であるかを、的確にユーザに伝えることができる。

次に、検出ＡＤ値の補正処理を含む煙濃度算出処理について説明する。

（煙濃度算出メイン処理）
図４は、図２のステップＳ２で示した煙濃度算出処理を説明するフローチャートである。この煙濃度算出処理では、Ａ／Ｄ変換器４で変換された受光素子３の検出ＡＤ値を、ラビリンス内壁１及び発光素子２もしくは受光素子３の汚損の状態に応じて補正し、煙濃度に対応するアナログ値を算出する。

（Ｓ２１）
まず、検出値の移動平均値Ａ（ｘ）を算出する。具体的には、例えば、サンプリングした過去Ｎ回分の検出ＡＤ値の合計値をサンプリング数Ｎで除算し、これと同様の処理をＭ回繰り返して得た値の合計値をＭで除算することによって算出することができる。なお、移動平均の算出方法については特に限定するものではないが、上記したような算出処理を繰り返して例えば２４時間の移動平均を算出することができる。

（Ｓ２２）
続けて、補正情報更新のタイミングであるか否か判断する。後述するように本実施の形態に係る光電式煙感知器１００は検出ＡＤ値の補正を行うわけだが、補正を行うときの補正量などの補正情報は、補正を行う度に更新するのではなく、予め設定された所定タイミングで更新する。すなわち、所定の期間内は、同じ補正情報に基づいて検出ＡＤ値の補正を行う。これは、ラビリンス内壁１、受光素子３、発光素子２の汚損は一般には徐々に進行するものであるため、補正情報を毎回変更する必要性に乏しいからであり、このようにすることでＭＰＵ５の処理負担を軽減することができる。

（Ｓ２３）
補正情報の更新タイミングである場合には、補正情報更新処理を行う。
（Ｓ２４）
続けて、前回更新された補正情報に基づいて、検出ＡＤ値の補正処理、及び検出ＡＤ値を煙濃度に対応するアナログ値に変換する処理を行う。

次に、図４のステップＳ２３で説明した補正情報更新処理、及びステップＳ２４で説明した補正及び煙濃度算出処理について順に説明する。

図５は、図４のステップＳ２３で示した補正情報更新処理を説明するフローチャートである。

（Ｓ２３１）
まず、上昇補正実施中か否かを判断する。具体的には、記憶部６に格納された上昇補正ステップ数の値が０より大きいか否か判断し、大きい場合、すなわち上昇補正実施中の場合にはステップＳ２３３へ進む。上昇補正実施中でない場合には、ステップＳ２３２に進む。

（Ｓ２３２）
低下補正実施中か否かを判断する。具体的には、記憶部６に格納された低下補正ステップ数の値が０より大きいか否か判断し、大きい場合、すなわち低下補正実施中の場合はステップＳ２３４へ進む。低下補正実施中でない場合には、ステップＳ２３５に進む。

（Ｓ２３３、Ｓ２３４、Ｓ２３５）
検出ＡＤ値の移動平均値Ａ（ｘ）に応じた、補正ステップ数の更新処理を行う。補正ステップ数更新処理は、上昇補正中、低下補正中、補正未実施中のいずれの状態にあるかによって処理が異なる。以下、順に説明する。

まず、上昇補正中における補正ステップ数更新処理を説明する。
図６は、図５のステップＳ２３３に示した上昇補正中における補正ステップ数更新処理を説明するフローチャート、図７は、同じく補正ステップ数更新処理を説明する図である。

図６において、まず、図４のステップＳ２１で算出した移動平均値Ａ（ｘ）とゼロ検出値ＶＮの差分をＫとして算出し（Ｓ２３３１）、Ｋの値が０以上か否か判断する（Ｓ２３３２）。

Ｋの値が０未満の場合、すなわち、移動平均値Ａ（ｘ）がゼロ検出値ＶＮより小さい場合（図７のケース１参照）には、記憶部６に格納された上昇補正ステップ数をデクリメント（例えば、−１）する（Ｓ２３３３）。ここでは、移動平均値Ａ（ｘ）が現在のゼロ検出値ＶＮに満たないため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向が感度低下方向に向かっているといえるので、上昇補正ステップ数をデクリメントすることで感度上昇方向への補正量を減少させている。

Ｋの値が０以上の場合には、Ｋの値が記憶部６に予め格納された上昇補正ステップ幅以上か否か判断する（Ｓ２３３４）。
Ｋの値が０以上であって、かつ、Ｋの値が上昇補正ステップ幅未満である場合（図７のケース２参照）には、上昇補正ステップ数を変更せず、そのまま処理を終了する。ここでは、移動平均値Ａ（ｘ）と現在のゼロ検出値ＶＮとの差が上昇補正ステップ幅未満であるため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向にほとんど変化がないといえるので、現状通りの上昇補正ステップ数としている。

Ｋの値が０以上であって、かつ、Ｋの値が上昇補正ステップ幅以上である場合（図７のケース３参照）には、記憶部６に格納された上昇補正ステップ数をインクリメント（例えば、＋１）する（Ｓ２３３５）。ここでは、移動平均値Ａ（ｘ）とゼロ検出値ＶＮとの差が上昇補正ステップ幅以上であるため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向が感度上昇方向に向かっているといえるので、上昇補正ステップ数をインクリメントすることで補正量を増加させている。
このように、算出した移動平均値Ａ（ｘ）の値に応じて、上昇補正ステップ数を算出する。

次に、低下補正中における補正ステップ数更新処理を説明する。
図８は、図５のステップＳ２３４に示した低下補正中における補正ステップ数更新処理を説明するフローチャート、図９は、同じく補正ステップ数更新処理を説明する図である。

図８において、まず、図４のステップＳ２１で算出した移動平均値Ａ（ｘ）とゼロ検出値ＶＮの差分をＫ１として算出し（Ｓ２３４１）、Ｋ１の値が０以上か否か判断する（Ｓ２３４２）。

Ｋ１の値が０未満の場合、すなわち、移動平均値Ａ（ｘ）がゼロ検出値ＶＮより大きい場合（図９のケース１参照）には、記憶部６に格納された低下補正ステップ数をデクリメント（例えば、−１）する（Ｓ２３４３）。ここでは、移動平均値Ａ（ｘ）がゼロ検出値ＶＮより大きいため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向が感度上昇方向に向かっているといえるので、低下補正ステップ数をデクリメントすることで感度低下方向への補正量を減少させている。

Ｋ１の値が０以上の場合には、ゼロ検出値ＶＮと移動平均値Ａ（ｘ）の差分を移動平均値Ａ（ｘ）で割った値をＫ２として算出し（Ｓ２３４４）、Ｋ２の値が記憶部６に予め格納された低下補正ステップ係数以上か否か判断する（Ｓ２３４５）。
Ｋ２の値が低下補正ステップ係数未満である場合には（図９のケース２参照）、そのまま処理を終了する。ここでは、現在のゼロ検出値ＶＮに対する移動平均値Ａ（ｘ）の変化量が、低下補正ステップ係数よりも小さかったため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向にほとんど変化がないといえるので、現状通りの低下補正ステップ数としている。

Ｋ２の値が低下補正ステップ係数以上である場合には（図９のケース３参照）、記憶部６に格納された低下補正ステップ数をインクリメント（例えば、＋１）する（Ｓ２３４６）。ここでは、現在のゼロ検出値ＶＮに対する移動平均値Ａ（ｘ）の変化量が、低下補正ステップ係数以上であったため、図３で説明した煙濃度に対する検出ＡＤ値の変化傾向が感度低下方向に向かっているといえるので、低下補正ステップ数をインクリメントすることで感度低下方向に補正量を増加させる。
このように、算出した移動平均値Ａ（ｘ）の値に応じて、低下補正ステップ数を算出している。

次に、補正未実施中における補正ステップ数更新処理を説明する。
図１０は、図５のステップＳ２３５に示した補正未実施中における補正ステップ数更新処理を説明するフローチャート、図１１は、同じく補正ステップ数更新処理を説明する図である。

図１０において、まず、図４のステップＳ２１で算出した移動平均値Ａ（ｘ）と初期ゼロ検出値ＶＮ０とを比較する（Ｓ２３５１）。
そして、初期ゼロ検出値ＶＮ０が移動平均値Ａ（ｘ）未満の場合には、両者の差分が予め記憶部６に格納された上昇補正ステップ幅以上か否か判定し（Ｓ２３５２）、Ｙｅｓの場合は（図１１のケース１参照）、上昇補正ステップ数をインクリメント（例えば、＋１）する（Ｓ２３５３）。Ｎｏの場合は（図１１のケース２参照）、上昇補正ステップ数を変更せず、そのまま処理を終了する。
また、初期ゼロ検出値ＶＮ０が移動平均値Ａ（ｘ）より大きい場合には、初期ゼロ検出値ＶＮ０を移動平均値Ａ（ｘ）で割った値が、予め記憶部６に格納された低下補正ステップ係数以上か否か判定する（Ｓ２３５４）。そして、Ｙｅｓの場合は（図１１のケース４参照）、低下補正ステップ数をインクリメント（例えば、＋１）する（Ｓ２３５５）。Ｎｏの場合は（図１１のケース３参照）、低下補正ステップ数を変更せず、そのまま処理を終了する。
また、初期ゼロ検出値ＶＮ０と移動平均値Ａ（ｘ）が等しい場合には、上昇補正ステップ数と低下補正ステップ数のいずれも変更せず、そのまま処理を終了する。
このように、移動平均値Ａ（ｘ）と初期ゼロ検出値ＶＮ０との関係に基づいて、上昇方向あるいは低下方向に補正すべく、上昇補正ステップ数や低下補正ステップ数を算出している。

次に、図５において、上述した補正ステップ数更新処理（Ｓ２３３、Ｓ２３４、Ｓ２３５）が終了した後は、ゼロ検出値ＶＮ更新処理を行う（Ｓ２３６）。このゼロ検出値ＶＮ更新処理は、図６、図８、図１０で説明したゼロ検出値ＶＮを、現在の上昇補正ステップ数や低下補正ステップ数に応じた値に更新する処理である。以下、図１２に従って説明する。

図１２は、ゼロ検出値ＶＮ更新処理を説明するフローチャートである。
（Ｓ２３６１）
まず、記憶部６に格納された上昇補正ステップ数が０であるか否か判定する。
（Ｓ２３６２）
上昇補正ステップ数が０でない場合、すなわち、上昇補正中である場合には、ゼロ検出値ＶＮは、記憶部６に格納された上昇補正ステップ幅と上昇補正ステップ数とを乗算した値に初期ゼロ検出値ＶＮ０を加算した値とする。
（Ｓ２３６３）
上昇補正ステップ数が０である場合、低下補正ステップ数が０であるか否か判定する。
（Ｓ２３６４、Ｓ２３６５）
低下補正ステップ数が０でない場合、すなわち、低下補正中である場合には、低下補正ステップ係数を、低下補正ステップ数の数だけ掛け合わせ、補正倍率Ｐを求める（Ｓ２３６４）。なお、この補正倍率Ｐは、本発明の所定の補正係数に相当する。
そして、初期ゼロ検出値ＶＮ０を補正倍率Ｐで除算することにより、ゼロ検出値ＶＮを算出する（Ｓ２３６５）。
（Ｓ２３６６）
上昇補正ステップ数及び低下補正ステップ数が０の場合、すなわち、上昇補正も低下補正も行っていない場合には、ゼロ検出値ＶＮは、初期ゼロ検出値ＶＮ０とする。

以上、図４の煙濃度算出メイン処理における補正情報更新処理（Ｓ２３）について説明した。
次に、図４のステップＳ２４に示す補正及び煙濃度算出処理の詳細を説明する。この補正及び煙濃度算出処理は、ステップＳ２３で更新した補正情報に基づいて、検出ＡＤ値を補正し、補正後の検出ＡＤ値に基づいて、煙濃度に対応するアナログ値を算出する処理である。なお、記憶部６には、前述した補正情報更新処理において更新された、現在の上昇補正ステップ数又は低下補正ステップ数、及びゼロ検出値ＶＮが格納された状態である。

図１３は、検出ＡＤ値補正及び煙濃度算出処理を説明するフローチャートである。
（Ｓ２４１）
記憶部６に格納された上昇補正ステップ数が０であるか否か判定し、０でない場合にはステップＳ２４３へ、０である場合にはステップＳ２４２へ進む。
（Ｓ２４２）
記憶部６に格納された低下補正ステップ数が０であるか否か判定し、０でない場合にはステップＳ２４６へ、０である場合にはステップＳ２５０へ進む。

（Ｓ２４３、Ｓ２４４、Ｓ２４５）
ここで説明する一連の処理は、上昇補正ステップ数が０でない場合、すなわち、上昇補正中である場合の処理である。
まず、検出ＡＤ値とゼロ検出値ＶＮとの差分を求め、これを差分ＡＤ値とする（Ｓ２４３）。そして、予め記憶部６に格納された初期変換式に基づいて、差分ＡＤ値を煙濃度に対応するアナログ値に変換する（Ｓ２４４）。すなわち、ラビリンス内壁１が汚損してゼロ検出値ＶＮが上昇方向に変動した場合の検出ＡＤ値を、ゼロ検出値ＶＮとの差分を取ることによって補正し、その値を、初期変換式に基づいて煙濃度に対応するアナログ値に変換している。
続けて、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量と上昇補正ステップ数とを乗算して、煙濃度補正量を算出する（Ｓ２４５）。

（Ｓ２４６、Ｓ２４７、Ｓ２４８、Ｓ２４９）
ここで説明する一連の処理は、上昇補正ステップ数が０であって低下補正ステップ数が０でない場合、すなわち、低下補正中である場合の処理である。
まず、検出ＡＤ値とゼロ検出値ＶＮとの差分を求め、これを差分ＡＤ値とする（Ｓ２４６）。そして、差分ＡＤ値と補正倍率Ｐ（図１２のステップＳ２３６４参照）とを乗算する（Ｓ２４７）。続けて、予め記憶部６に格納された初期変換式に基づいて、差分ＡＤ値と補正倍率Ｐとを乗算した値を、煙濃度に対応するアナログ値に変換する（Ｓ２４８）。すなわち、受光素子３又は発光素子２が汚損してゼロ検出値ＶＮが低下方向に変動した場合の検出ＡＤ値を補正し、その値を、初期変換式に基づいて煙濃度に対応するアナログ値に変換している。
続けて、低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量と低下補正ステップ数を乗算して、煙濃度補正量を算出する（Ｓ２４９）。

（Ｓ２５０、Ｓ２５１、Ｓ２５２）
ここで説明する一連の処理は、上昇補正ステップ数及び低下補正ステップ数が０の場合、すなわち、上昇補正も低下補正も行っていない場合の処理である。
まず、検出ＡＤ値と初期ゼロ検出値ＶＮ０の差分を求め、これを差分ＡＤ値とする（Ｓ２５０）。そして、予め記憶部６に格納された初期変換式に基づいて、差分ＡＤ値を煙濃度に対応するアナログ値に変換する（Ｓ２５１）。また、煙濃度補正量は初期値（例えば、０）にする（Ｓ２５２）。

なお、ステップＳ２４５及びステップＳ２４９では、上昇補正ステップ数あるいは低下補正ステップ数と１ステップ当たりの煙濃度補正量とを乗算して現在の煙濃度補正量を算出することとしたが、補正ステップ数に対応する煙濃度補正量をテーブルとして予め記憶部６等に格納しておき、そのテーブルを参照して現在の煙濃度補正量を求めることもできる。

以上のように、本実施の形態に係る光電式煙感知器１００によれば、ラビリンス内壁１に汚損が生じてゼロ検出値が上昇方向にシフトした場合と、受光素子３や発光素子２に汚損が生じてゼロ検出値が低下方向にシフトした場合とで、異なる補正処理を行うようにした。そして、感度が低下した場合の補正処理においては、汚損時には検出ＡＤ値と煙濃度データの変換特性（変換式の傾き）が変わることを考慮して検出ＡＤ値を補正するようにした。すなわち、初期ゼロ検出値ＶＮ０を補正倍率Ｐ（低下補正ステップ係数＾低下補正ステップ数）で除算して新たなゼロ検出値を算出するとともに、検出ＡＤ値と更新されたゼロ検出値ＶＮとの差分に補正倍率Ｐを乗算して、検出値を補正するようにした。このため、汚損の状態に即した感度補正を行うことができ、より正確な煙濃度データを得ることができる。

また、上昇補正中、低下補正中、及び補正を行っていない場合のいずれであっても、予め記憶部６に格納された１つの初期変換式に基づいて、検出ＡＤ値から煙濃度に対応するアナログ値を算出することができる。このため、予め記憶部６に１つの初期変換式を格納しておけばよく、複数の変換式を格納する必要がないので、記憶容量を低減することができる。

また、補正ステップ数（上昇補正ステップもしくは低下補正ステップ数）を更新する際には、１段階ずつ変化させるようにした。このため、例えばノイズが重畳した場合であっても、補正量が急激に変化することがない。

また、低下補正で使用する低下補正ステップ係数は、１ステップ当たりの煙濃度補正量がほぼ等しい値となるようにして設定するようにした。このため、低下補正ステップ数と低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量とを乗算することで、煙濃度補正量を簡単に算出することができる。したがって、煙濃度補正量の算出に要するソフトウェアのプログラム量や処理時間を短縮することができる。
また、この煙濃度補正量は、現在の光電式煙感知器１００の汚損度合いを表すものであるともいえる。したがって、煙濃度補正量を受信機２００に送信し、受信機２００にてこの煙濃度補正量を所定の表示単位に換算して表示すれば、光電式煙感知器１００の汚損度合いを的確にユーザに伝えることができる。
ここで、本実施の形態では、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量と低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量とがほぼ等しい値となるように、上昇補正ステップ幅の数値に合わせて低下ステップ補正係数を設定した。このため、受信機２００は、上昇補正時および低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量の変化量が同じであるため、感度補正度合い（光電式煙感知器１００の汚損度合い）を的確にユーザに伝えることができる。このとき、補正基準情報格納部６１において、上昇補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量および低下補正時の１ステップ当たりの煙濃度補正量の両方を格納する必要がなくなる。
さらに、受信機２００に対して送信する感度補正量は、上昇補正時の感度補正量であるか、あるいは低下補正時の感度補正量であるかを、受信機２００が区別できる形態である。そのため、感度補正度合い（光電式煙感知器１００の汚損度合い）が感度上昇側あるいは感度低下側であるかを、的確にユーザに伝えることができる。

なお、上記説明では、検出ＡＤ値を補正し、その値を初期変換式を用いて煙濃度に対応するアナログ値に変換したが、これは、検出ＡＤ値を補正せずに初期変換式を同様にして補正したのと同義である。

また、上記説明では、検出ＡＤ値の補正を光電式煙感知器１００で行うこととしたが、同様の補正処理を受信機２００で行うこともできる。この場合は、光電式煙感知器１００で検出した検出ＡＤ値を受信機２００に送信し、受信機２００が、検出ＡＤ値を補正した上で煙濃度に対応するアナログ値に変換する。

また、光電式煙感知器１００がそれ自身で火災の有無を判断するようなものに本発明を適用することもでき、同様の効果を得ることができる。

１ラビリンス内壁、２発光素子、３受光素子、４Ａ／Ｄ変換器、５ＭＰＵ、６記憶部、７伝送回路、８駆動部、５１移動平均値算出部、５２ゼロ検出値更新部、５３検出ＡＤ値補正部、５４煙濃度演算部、５５煙濃度補正量算出部、６１補正基準情報格納部、６２補正情報格納部、１００光電式煙感知器、２００受信機。

Claims

検煙空間内に収納された発光素子及び受光素子を有し、前記発光素子の発光により生じる煙の散乱光を受光した前記受光素子の検出値を出力する検出手段と、
前記検出手段が出力する検出値を変換式に従って煙濃度データに変換する煙濃度演算部と、を備えた光電式煙感知器において、
煙濃度がゼロのときの前記受光素子の検出値であるゼロ検出値を格納するゼロ検出値記憶部と、
前記ゼロ検出値の初期値である初期ゼロ検出値を格納する初期ゼロ検出値記憶部と、
前記検出手段から出力される前記検出値の移動平均値を算出する移動平均値算出部と、
前記検出手段の感度が初期状態より低下している場合であって、前記ゼロ検出値に対する前記移動平均値の変化の割合が所定値を超えているときには、前記初期ゼロ検出値を所定の補正係数で除算して新たなゼロ検出値を算出するゼロ検出値更新部と、
前記検出値と前記ゼロ検出値更新部により更新されたゼロ検出値との差分に、前記所定の補正係数を乗算して前記検出値を補正する検出値補正部と、を備え、
前記煙濃度演算部は、前記検出値補正部により補正された前記検出値を、前記変換式に従って煙濃度データに変換する
ことを特徴とする光電式煙感知器。
前記補正係数は、一定の値である基本補正係数をＮ乗して算出される値であり、
前記Ｎは、前記ゼロ検出値更新部が前記新たなゼロ検出値を前回算出した際の値に１を加算した値である
ことを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
前記基本補正係数は、
前記Ｎの値を１ずつ増加させて算出される前記補正係数を用いて所定の検出値を繰り返して補正した場合、補正後のそれぞれの所定の検出値に対応する前記煙濃度データの変化量がほぼ一定となるように設定されている
ことを特徴とする請求項２記載の光電式煙感知器。
前記検出手段の感度が初期状態より上昇している場合であって、前記ゼロ検出値と前記移動平均値との差分が所定量を超えているときには、
前記ゼロ検出値更新部は、前記初期ゼロ検出値に所定の補正値を加算して新たなゼロ検出値を算出し、
前記検出値補正部は、前記検出値から前記ゼロ検出値更新部により更新されたゼロ検出値を減算することにより前記検出値を補正する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載の光電式煙感知器。