JP2013214330A

JP2013214330A - 煙検出器

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Publication number: JP2013214330A
Application number: JP2013151147A
Authority: JP
Inventors: Manabu Doi; 学土肥
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: JPWO2010041476A1; EP3352153A1; US20110194111A1; US8941505B2; AU2009301879A1; JP5624652B2; CN102171733A; EP2336993A4; EP2336993B1; JP5667670B2; WO2010041476A1; EP2336993A1; EP3352153B1; CN102171733B; JP5396394B2; JP2013235609A; AU2009301879B2

Abstract

【課題】２波長の光による煙の散乱光に基づいて煙の種別を正確に判断することが可能な煙検出器の提供。
【解決手段】煙検出器として、所定の長波長を有する第１の光を発する長波長発光素子と第１の光が煙に照射されて生じた第１の散乱光を受光する長波長受光素子とを第１散乱角で配置し、所定の短波長を有する第２の光を発する短波長発光素子と第２の光が煙に照射されて生じた第２の散乱光を受光する短波長受光素子とを第２散乱角で配置する。そのうえで、長波長発光素子及び前記短波長発光素子を同一の発光電流により同時に発光させて長波長受光素子と短波長受光素子にて取得された長波長受光信号及び短波長受光信号に基づいて煙の種類を判断するように構成する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、互いに異なる２波長の光による煙の散乱光により、この煙の種別を判断する煙検出器に関する。
本願は、２００８年１０月９日に、日本に出願された特願２００８−２６２６０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

煙の種類を判別する従来の煙検出器としては、相対的に長波長の光を発する投光素子と、相対的に短波長の光を発する別の投光素子とを使用した煙検出器がある。

この種の煙検出器では、交互に異なるタイミングで上記各投光素子を発光させるとともに、これら投光素子からの光が煙粒子に照射されることにより発生する散乱光を受光素子で受光し、そして、この受光素子から出力される受光信号を投光素子別に取得し、さらには、これら受光信号に基づいて演算を行うことにより、煙の種別を判断する。

特開平１１−０２３４５８号公報

しかしながら、このような従来の煙検出器による煙種別の判断方法では、赤外ＬＥＤと青色ＬＥＤとを互いに異なるタイミングで発光駆動させている一方、煙は刻々と流動しているため、全く同じ煙に対する受光信号を得ることができず、正確に煙の種別を判断することが困難であった。
この問題を補うためには、異なるタイミングで得られた受光信号に対し、あたかも同じタイミングで得られた受光信号となるかのように補正することが考えられるが、そのためには複雑な補正計算を施さなければならいないという新たな問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、２波長の光による煙の散乱光に基づいて煙の種別を正確に判断することが可能な煙検出器の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（１）本発明の煙検出器は、所定の長波長を有する第１の光を発する長波長発光素子と、この長波長発光素子から発せられる前記第１の光が煙に照射されて生じた第１の散乱光を受光する長波長受光素子とを、第１散乱角をもって配置した第１散乱光検出部と；前記長波長よりも短い所定の短波長を有する第２の光を発する短波長発光素子と、この短波長発光素子から発せられる前記第２の光が前記煙に照射されて生じた第２の散乱光を受光する短波長受光素子とを、前記第１散乱角とは異なる第２散乱角をもって配置した第２散乱光検出部と；前記長波長発光素子及び前記短波長発光素子を同一の発光電流により同時に発光させる発光制御部と；前記長波長受光素子からの長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの前記短波長受光信号を取得する検出処理部と；前記長波長受光信号及び前記短波長受光信号に基づいて前記煙の種類を判断する煙種別判断部と；を備える。

（２）上記（１）に記載の煙検出器では、前記煙種別判断部が、（ｉ）予め判明している１種類以上の煙について取得された既知の長波長受光信号を既知の短波長受光信号で除算した第１の出力比を閾値として設定し、（ｉｉ）未知の煙について前記受光処理部で取得された前記長波長受光信号を前記短波長受光信号で除算した第２の出力比を求め、（ｉｉｉ）この第２の出力比を前記閾値と比較することで前記煙の種類を判定する構成を採用してもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の煙検出器では、前記第１散乱光検出部の前記長波長発光素子の位置に対して、前記第２散乱光検出部の前記短波長発光素子の位置が、所定の軸線を中心とした水平回りにずらして配置されていてもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の煙検出器では、フラットな露出面を有する検出器本体を更に備え；前記長波長発光素子と前記長波長受光素子と前記短波長発光素子と前記短波長受光素子との各々を、前記露出面内に埋設配置し；前記露出面が面する外部検煙空間に対して、前記長波長発光素子からの前記第１の光と前記短波長発光素子からの前記第２の光とを照射して、前記外部検煙空間内の前記煙に照射されて生じた前記第１の散乱光及び前記第２の散乱光を発生させ；前記第１の散乱光を前記長波長受光素子で受光するとともに、前記第２の散乱光を前記短波長受光素子で受光する；構成を採用してもよい。なお、前記露出面には、当該面に埋設配置された各発光素子および受光素子を保護する透光性カバーを装着してもよい。

本発明の煙検出器によれば、相対的に長波長の光を発する発光素子と相対的に短波長の光を発する発光素子とを同じタイミングで発光させることで、同一の煙に対して長波長光及び短波長光のそれぞれによる散乱光の受光信号が得られるので、より正確に煙の種類を識別することができる。

ここで、煙粒子が比較的小さい場合（例えば、綿灯芯による発煙燃焼の場合）は、青色ＬＥＤによる短波長（例えば４７０ｎｍ）の光による散乱光成分が相対的に多くなる。これに対し、煙粒子が比較的大きな水蒸気や濾紙による発煙燃焼の場合は、逆に、赤外ＬＥＤによる長波長（例えば８７０ｎｍ）の光による散乱光成分が相対的に多くなる。

また、本発明の煙検出器の別の形態では、長波長光の散乱角に対して短波長光の散乱角が充分に大きくなるように（例えば、長波長光の散乱角４０°に対して短波長光の散乱角が９０°と充分大きくなるように）設定する。これにより、長波長光及び短波長光による散乱光成分への影響の度合いを高くし、再検証を行うことなく、同一発光電流による同時発光のみで、正確に煙の種別を判断することができる。よって、再検証を行う必要がない分、処理負担を軽減して高速に判断することができる。

本発明の煙検出器の第１実施形態を示す図であって、図１ＢのＡ−Ａ断面図である。同煙検出器の下面図である。同煙検出器の外観を示す斜視図である。同煙検出器の散乱光検出構造を模式的に示す説明図である。同煙検出器の散乱光検出構造を模式的に示す説明図である。同煙検出器の散乱光検出構造を模式的に示す説明図である。同実施形態における感知器回路のブロック図である。綿灯芯の発煙燃焼による粒子径の小さな煙に対する、長波長の散乱光成分の影響と短波長の散乱光成分の影響とを示す説明図である。濾紙の発煙燃焼による煙や水蒸気など、粒子径の大きな煙に対する、長波長の散乱光成分の影響と短波長の散乱光成分の影響とを示す説明図である。再検証で青色ＬＥＤの発光電流を減少させる、図４に示す信号処理部による煙種別判断処理を示したフローチャートである。本発明の煙検出器の第２実施形態を示す図であって、上記第１実施形態の説明で図４に示した、再検証で赤外ＬＥＤの発光電流を減少させる信号処理部による煙種別判断処理を示すフローチャートである。本発明の煙検出器の第３実施形態を示す図であって、上記第１実施形態の説明で図４に示した、出力比変化率を判断し、再検証で青色ＬＥＤの発光電流を減少させる信号処理部による煙種別判断処理を示すフローチャートである。本発明の煙検出器の第４実施形態を示す図であって、上記第１実施形態の説明で図４に示した、出力比変化率を判断し、再検証で赤外ＬＥＤの発光電流を減少させる信号処理部による煙種別判断処理を示すフローチャートである。本発明の煙検出器の第５実施形態を示す図であって、再検証をせずに煙種別を判断する感知器回路のブロック図である。同実施形態で、赤外ＬＥＤに対して青色ＬＥＤの配置位置をずらした場合の散乱光検出構造を示す説明図である。同実施形態で、赤外ＬＥＤに対して青色ＬＥＤの配置位置をずらした場合の他の散乱光検出構造を示す説明図である。同実施形態で、赤外ＬＥＤに対して青色ＬＥＤの配置位置をずらした場合のさらに他の散乱光検出構造を示す説明図である。図１１Ａ〜図１１Ｃの各散乱光検出構造における、青色ＬＥＤのずらし角に対する濾紙及び綿灯芯による出力比の測定結果を示す表である。図１０に示した信号処理部による煙種別判断処理を示すフローチャートである。本実施形態の信号処理部に設けられた外乱光処理部のブロック図である。同外乱光処理部よる発光動作及び受光動作を示すタイムチャートである。外乱光周期が長い場合の発光タイミングの設定を示すタイムチャートである。外乱光周期が短い場合の発光回数の増加を示すタイムチャートである。上記外乱光処理部による発光制御処理を示すフローチャートである。図１８に示す発光制御処理の続きを示すフローチャートである。

本発明の煙検出器の各実施形態を以下に説明するが、説明に際しては、同一構成要素には同一符号を付してその重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る煙検出器の構造を示す図であり、図１Ａが図１ＢのＡ−Ａ断面図を、図１Ｂが下側から見た下面図を示している。

図１Ａに示すように、本実施形態の煙検出器は、その露出面がフラットであり、検煙空間を外部に形成するいわゆるフラット型煙検出器である。本実施形態のフラット型煙検出器は、感知器本体１０の内部下側にホルダ１２を収納している。ホルダ１２の下側には、フラットな露出面１２ａが形成されている。そして、この露出面１２ａに形成された開口２１ａ〜２１ｄを有する各収納穴内に、２組の、発光素子及び受光素子からなる散乱光検出部を設けている。

ホルダ１２の露出面１２ａは、薄い透光性カバー２４で覆われている。これにより、開口２１ａ〜２１ｄを被覆して、それらの内部に粉塵等が入らないようにしている。ホルダ１２の裏側（上側）には回路基板２６が組み込まれている。この回路基板２６には、散乱光式の煙検出方法に基づいて火災発生の有無及び煙の種類を判断するための感知器回路が実装されている。

本実施形態のフラット型感知器には、長波長の光による散乱光を検出する第１散乱光検出部と、短波長の光による散乱光を検出する第２散乱光検出部とが設けられている。
第１散乱光検出部は、例えば８７０ｎｍの長波長の光を発する長波長発光素子である赤外ＬＥＤ１４と、この赤外ＬＥＤ１４から発せられる光が煙に照射されて生じた散乱光を受光するフォトダイオードを用いた長波長受光素子１６とを備えている。赤外ＬＥＤ１４及び長波長受光素子１６は、第１散乱角θ１（例えばθ１＝４０°）をもって配置されている。

第２散乱光検出部は、例えば４７０ｎｍの短波長の光を発する短波長発光素子としての青色ＬＥＤ１８と、この青色ＬＥＤ１８から発せられる光が煙に照射されて生じた散乱光を受光する短波長受光素子２０とを備えている。青色ＬＥＤ１８及び短波長受光素子２０は、上記第１散乱角θ１＝４０°とは異なる第２散乱角θ２（例えばθ２＝５０°）をもって配置されている。

煙の粒子径が比較的小さい、例えば綿灯芯の発煙燃焼の場合には、青色ＬＥＤ１８による例えば４７０ｎｍといった短波長の光による散乱光成分が相対的に多くなる。これに対し、煙の粒子径が比較的大きな、水蒸気や濾紙による発煙燃焼の場合には、逆に、赤外ＬＥＤ１４による例えば８７０ｎｍといった長波長の光による散乱光成分が相対的に多くなる。

煙による散乱光の検出は、例えば前記第１散乱光検出部を例にとると、まず、ホルダ１２内に設けられている赤外ＬＥＤ１４から発せられる長波長の光は、開口２１ａ及び透明カバー２４を介して、露出面１２ａの下側にある外部検煙空間２２に照射される。そして、火災による煙が外部検煙空間２２内に入り込むと、赤外ＬＥＤ１４から発せられた光が煙粒子に照射されて散乱し、この散乱光が透光性カバー２４及び開口２１ｂを介して、ホルダ１２内に設けられた長波長受光素子１６に入射する。その結果、長波長受光素子１６は、長波長の光が煙粒子に照射されたことにより発生する散乱光の受光に応じた受光信号を出力する。

上記動作内容は、青色ＬＥＤ１８及び短波長受光素子２０を備えた前記第２散乱光検出部についても同様であり、図１Ｂから明らかなように、第１散乱光検出部と第２散乱光検出部は、平面視した場合の光軸方向が、露出面１２ａの中心軸線ＣＬにおいて交差するように所定角度ずらして配置されている。

上記構成を有する本実施形態のフラット型煙検出器では、感知器本体１０に従来のようなラビリンス構造を持つ検煙部を設けておらず、代わりに、赤外ＬＥＤ１４と、青色ＬＥＤ１８と、長波長受光素子１６と、短波長受光素子２０とをホルダ１２内に埋め込んで収納するとともに、開口２１ａ〜２１ｄを、透光性カバー２４を介して外部に露出させている。その結果、ラビリンス構造の検煙部を設けずに済む分、このフラット型煙検出器の高さ寸法を小さくすることができるので、従来に比べ大幅な薄型化を達成している。

図２は、本実施形態のフラット型煙検出器の外観を示す斜視図である。図１Ａ〜図２に示すように、感知器本体１０は、滑らかに湾曲した皿状の円盤形状を持ち、その中央にフラットな露出面１２ａが設けられている。そして、この露出面１２ａに、図１Ａ及び図１Ｂに示した赤外ＬＥＤ１４と、青色ＬＥＤ１８と、長波長受光素子１６と、短波長受光素子２０とを内部に収納した開口２１ａ〜２１ｄの開口端部が形成されている。

図３Ａ〜図３Ｂは、本実施形態のフラット型煙検出器における散乱光検出構造を模式的に示した説明図である。図３Ａは、前記第１散乱光検出部及び前記第２散乱光検出部を、露出面１２ａと平行な平面空間上に重ねて配置した状態を示している。
ここで、第１散乱光検出部は、発光点Ｐ１と、検出点Ｑ１と、受光点Ｒ１とを持つ破線の三角形で示されている。発光点Ｐ１と検出点Ｑ１とを結ぶ直線の延長線と、検出点Ｑ１と受光点Ｒ１とを結ぶ直線とがなす角度である第１構成角θ１は、例えばθ１＝４０°とされている。
また、第２散乱光検出部は、発光点Ｐ２と、検出点Ｑ２と、受光点Ｒ２とを持つ実線の三角形で示されている。発光点Ｐ２と検出点Ｑ２とを結ぶ直線の延長線と、検出点Ｑ２と受光点Ｒ２とを結ぶ直線とがなす角度である第２散乱角θ２は、例えばθ２＝５０°とされている。

これら第１散乱光検出部及び第２散乱光検出部を、実際に図１Ａ〜図２に示すように配置する場合、発光点Ｐ１，Ｐ２は同一位置に配置することができず、また受光点Ｒ１，Ｒ２も同一位置に配置することができないため、図３Ｂに示すように、水平回り（前記中心軸線ＣＬ回り）に所定角度回動させてずらした位置に配置することになる。

更に、第１散乱光検出部及び第２散乱光検出部の検出点Ｑ１，Ｑ２を一致させるために、図３Ｃに示すように、例えば露出面１２ａに対してより高い位置にある検出点Ｑ２を持つ実線の第２散乱光検出部側の底辺部分を、中心位置（前記中心軸線ＣＬの位置）から水平方向に平行移動させてずらし、さらに、この状態で検出点Ｑ２を検出点Ｑ１側に向けて倒すことで、検出点Ｑ１，Ｑ２の位置を一致させることができる。

このようにして２つの検出点Ｑ１，Ｑ２を一致させることにより、発光点Ｐ１，Ｐ２から光を同時に発光させたとき、これら光を同一位置にある煙に当ててそれぞれの散乱光を生じさせ、さらにはこれら散乱光を受光点Ｒ１，Ｒ２で受光することが可能となる。

図４は、本実施形態における前記感知器回路のブロック図を示す。この図４に示すように、本実施形態の感知器回路は、ＣＰＵを用いた信号処理部２８と、この信号処理部２８に接続された、長波長発光駆動回路３０と、短波長発光駆動回路３２と、長波長増幅回路３４と、短波長増幅回路３６と、記憶部３８と、発振部４０とを備えている。

長波長発光駆動回路３０は、長波長発光素子である赤外ＬＥＤ１４を発光駆動する。長波長増幅回路３４は、煙による長波長の散乱光を長波長受光素子１６で受光した際にこの長波長受光素子１６から送り出される長波長受光信号ＰＤ１１を、信号処理部２８に入力する。

短波長発光駆動回路３２は、短波長発光素子である青色ＬＥＤ１８を発光駆動する。短波長増幅回路３６は、煙による短波長の散乱光を短波長受光素子２０で受光した際にこの短波長受光素子２０から送り出される受光信号を増幅して短波長受光信号ＰＤ１２を生成し、これを信号処理部２８に入力する。

信号処理部２８には、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として、第１検出処理部４２と、第２検出処理部４４と、煙種別判断部４６と、閾値設定部４８と、火災判断部５０とが設けられている。

第１検出処理部４２は、長波長発光駆動回路３０及び短波長発光駆動回路３２に対して、発振部４０で発信されたクロックに基づいて生成した発光パルスを同時に出力することで、赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一電流値の発光電流により同時に発光させる。長波長発光駆動回路３０及び短波長発光駆動回路３２による発光駆動は、例えば１秒周期で間欠的に行われる。１回の発光駆動は、例えば３ｋＨｚの発光パルスを５回連続して出力することで行われる。

この第１検出処理部４２によって赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一発光電流により同時発光させることにより、長波長受光素子１６及び短波長受光素子２０のそれぞれが煙に照射されて生じた散乱光成分を受光する。そして、長波長受光素子１６から送信される受光信号は、長波長増幅回路３４で増幅されて長波長受光信号ＰＤ１１として第１検出処理部４２に入力される。また、短波長受光素子２０から送信される受光信号は、短波長増幅回路３６で増幅されて短波長受光信号ＰＤ１２となり、同じく第１検出処理部４２に入力される。

第１検出処理部４２による長波長及び短波長の光の同時発光駆動で出力された長波長受光信号ＰＤ１１及び短波長受光信号ＰＤ１２を用いることで、煙種別判断部４６は、煙の種類を推定することが可能である。しかしながら、１回の推定判断では煙の種類を誤る可能性があることから、本実施形態では、再検証のために第２検出処理部４４による検出処理を実行する。

すなわち、第２検出処理部４４は、赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８のいずれか一方の発光電流を他方に対して異なるように変化させた上で同時発光させ、長波長受光信号ＰＤ２１及び短波長受光信号ＰＤ２２を取得する。本実施形態では、第２検出処理部４４は、赤外ＬＥＤ１４の発光電流をそのままにする一方、青色ＬＥＤ１８の発光電流を赤外ＬＥＤ１４の発光電流よりも低くして同時発光させることで、検証のための長波長受光信号ＰＤ２１及び短波長受光信号ＰＤ２２を取得している。

煙種別判断部４６は、第１検出処理部４２が取得した長波長受光信号ＰＤ１１及び短波長受光信号ＰＤ１２と、第２検出処理部４４が取得した長波長受光信号ＰＤ２１及び短波長受光信号ＰＤ２２とに基づき、長波長受光信号の割合が多ければ「粒子径の大きな煙」と判断し、短波長受光信号の割合が多ければ「粒子径の小さな煙」と判断する。

すなわち、煙種別判断部４６による煙の種別判断は、第１検出処理部４２が取得した長波長受光信号ＰＤ１１の出力を短波長受光信号ＰＤ１２の出力で除算した出力比であるＲａを、Ｒａ＝ＰＤ１１／ＰＤ１２として求める。同様に、第２検出処理部４４が取得した、例えば青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させた場合における、長波長受光信号ＰＤ２１の出力を短波長受光信号ＰＤ２２の出力で除算した出力比であるＲｂを、Ｒｂ＝ＰＤ２１／ＰＤ２２として求める。そして、このようにして求めた２つの出力比Ｒａ，Ｒｂに基づいて煙種別を判断する。

火災判断部５０は、第１検出処理部４４が取得した長波長受光信号ＰＤ１１又は短波長受光信号ＰＤ１２の少なくともいずれか一方が所定の火災判断閾値を超えた場合に火災発生と判断し、火災検出信号を図示されない受信機などに送出する。

また、本実施形態のフラット型煙検出器では、図１Ａ及び図１Ｂに示した前記外部検煙空間２２内の煙に光を照射して生じた散乱光を検出するためにフラット型としたが、このフラット型の採用に伴う外乱光の影響を抑制除去するために、第１検出処理部４２及び第２検出処理部４４のそれぞれに、外乱光処理部４５が設けられている。この外乱光処理部４５については後述する。

図５Ａ及び図５Ｂは、図４に示した前記煙種別判断部４６による判断処理で用いる、煙の種類に対する長波長散乱光成分及び短波長散乱光成分の影響を示した一覧表である。

図５Ａは、相対的に粒子径が小さい煙である、綿灯芯の燃焼発煙に対する長波長受光量ＰＤ１と、短波長受光量ＰＤ２と、これらの出力比ＰＤ１／ＰＤ２を示している。この図５Ａには、青色ＬＥＤ１８及び赤外ＬＥＤ１４の発光電流が同一の場合と、青色ＬＥＤ１８の発光電流を赤外ＬＥＤ１４の発光電流よりも減少させた場合と、赤外ＬＥＤ１４の発光電流を青色ＬＥＤ１８の発光電流よりも減少させた場合と、が示されている。

図５Ａに示すように、粒子径の小さい、綿灯芯の燃焼発煙による煙の場合には、青色ＬＥＤ１８による例えば４７０ｎｍといった短波長の光による散乱光成分（短波長受光量ＰＤ２）が多くなる。よって、発光電流同一の場合、綿灯芯の燃焼発煙による煙に伴う散乱光成分が多くなると、青色ＬＥＤ１８の発光に伴う短波長受光量ＰＤ１２が大きく、赤外ＬＥＤ１４の発光に伴う長波長受光量ＰＤ１１が小さくなる。したがって、この場合の出力比Ｒａ＝ＰＤ１１／ＰＤ１２は、１未満の値を取ることになる。

次に、再検証のために青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させた上で同時発光させた場合、赤外ＬＥＤ１４による長波長受光量ＰＤ１にほとんど変化がなく、発光電流同一の場合と同じになる一方、青色ＬＥＤ１４による短波長受光量ＰＤ２では、発光電流の減少に伴う光量の低下で散乱光成分が減少し、短波長受光量ＰＤ２が小さい値に変化する。この結果、出力比Ｒｂ＝ＰＤ２１／ＰＤ２２は、発光電流同一の場合に１未満であったものが、分母側の値が小さくなることで１以上の値に変化する。

したがって、発光電流同一により赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同時発光させたときの出力比Ｒａが１未満となり、なおかつ次に青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させたときの出力比Ｒｂが１以上となる検出結果が得られた場合（即ち、Ｒａ＜１かつＲｂ≧１の関係が得られた場合）には、綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さい煙であると判断することができる。

また、再検証のために、赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させて同時発光させてもよい。この場合、粒子径の小さな綿灯芯の燃焼発煙により生じた煙により長波長光を低下させても、粒子径が小さいために短波長の散乱光成分への影響が少ないことから、長波長受光量及び短波長受光量共に発光電流同一の際とほとんど変化がなく、出力比Ｒｂは同じく１未満の値となる。したがって、発光電流同一での出力比Ｒａが１未満で、なおかつ、再検証のための赤外ＬＥＤ１４の減少による同時発光での出力比Ｒｂが同じく１未満であった場合（即ち、Ｒａ＜１かつＲｂ＜１の場合）には、綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙と判断することができる。

図５Ｂは、逆に、濾紙の燃焼発煙のように粒子径の大きな煙に対する長波長受光量ＰＤ１と、短波長受光量ＰＤ２と、出力比ＰＤ１／ＰＤ２と、の関係を示している。粒子径の大きな例えば濾紙の燃焼発煙による煙については、逆に、赤外ＬＥＤ１４による例えば８７０ｎｍといった長波長の光による散乱光成分が大きくなる。

したがって、濾紙の燃焼発煙により生じた煙の場合には、発光電流同一による同時発光で得られた長波長受光信号ＰＤ１は相対的に大きく、かつ短波長受光信号ＰＤ２は相対的に小さい関係にあり、このときの出力比Ｒａは１以上の値となる。

次に、再検証のために、例えば青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させて同時発光させたとすると、粒子径の大きな濾紙の燃焼発煙による煙では、短波長の光を減少させても散乱光に対する影響がほとんどないため、発光電流同一の場合と同様に、長波長受光量及び短波長受光量のそれぞれ大小関係を維持しており、そのときの出力比Ｒｂは、発光電流同一の場合と同様に１以上となる。

したがって、発光電流同一で同時発光させて得られた出力比Ｒａが１以上でかつ、再検証のために青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少して同時発光させて得られた出力比Ｒｂも同じく１以上であった場合（即ち、Ｒａ≧１かつＲｂ≧１の関係が得られた場合）には、濾紙の燃焼発煙や水蒸気などによる粒子径の大きな煙であると判断することができる。

また、再検証に際しては、赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させて行うようにしてもよい。この場合には、長波長光の減少により、長波長受光信号ＰＤ１における散乱光の受光成分が減少して受光量が小さい値に変化する。したがって、この場合の出力比Ｒｂは、発光電流同一の際の１以上から、再検証の際には１未満に変化する。

このため、発光電流同一で同時発光させた場合の出力比Ｒａが１以上でかつ、再検証のために赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させて同時発光させた場合の出力比Ｒｂが１未満であった場合（即ち、Ｒａ≧１かつＲｂ＜１の関係が得られた場合）には、濾紙の燃焼発煙などによる、粒子径が大きな煙と判断することができる。

図６は、再検証に際して、青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させる前記信号処理部２８（図４参照）による煙種別判断処理を示すフローチャートである。
この図６に示すように、まずステップＳ１で処理回数を示すカウンタｉ，ｊをそれぞれ０にリセットした後、ステップＳ２で赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一発光電流で同時に発光させる。

続くステップＳ３で、ステップＳ２での同時発光に伴う散乱光を受光することにより得られた長波長受光量ＰＤ１１及び短波長受光量ＰＤ１２を読み込む。
続くステップＳ４では、例えば長波長受光量ＰＤ１１が、予め定めた、火災発生の恐れを示すプリアラームに相当する閾値を超えたか否かをチェックする。

ステップＳ４の結果、長波長受光量ＰＤ１１がプリアラームに相当する閾値を超えていた場合には、ステップＳ５に進み、ステップＳ３で読み込んだ長波長受光量ＰＤ１１及び短波長受光量ＰＤ１２に基づき、出力比ＲａをＲａ＝ＰＤ１１／ＰＤ１２として算出する。

続くステップＳ６では、算出した出力比Ｒａが１未満か否かをチェックする。その結果が１未満であれば、ステップＳ７に進んで、図５Ａに示した綿灯芯の燃焼発煙による粒子径の小さな煙であると推定する。一方、出力比Ｒａが１以上であった場合には、ステップＳ１５に進み、図５Ｂに示したような濾紙の燃焼発煙などの粒子径の大きな煙であると推定する。

ステップＳ７での煙種別の推定が済んだ後、ステップＳ８に進んで再検証のために青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少して同時発光を行わせる。
そして、ステップＳ９で、前記ステップＳ３と同様に、長波長受光量ＰＤ２１及び短波長受光量ＰＤ２２を読み込む。

続くステップＳ１０では、出力比ＲｂをＲｂ＝ＰＤ１／ＰＤ２として算出する。
続くステップＳ１１では、出力比Ｒｂが１以上か否かをチェックする。
その結果が１以上であればステップＳ１２に進んでカウンタｉを＋１とする。
続くステップＳ１３では、ｉ＝５か否かをチェックし、ｉ＝５に達するまで、ステップＳ２からの処理を繰り返す。そして、ｉ＝５に達したら、ステップＳ１４に進み、綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙であると断定する。即ち、ステップＳ７の推定結果が、ステップＳ１４で正しいものと断定される。

一方、ステップＳ６で出力比Ｒａが１以上と判断されてかつ、ステップＳ１５で粒子径の大きな煙であると推定された場合にも、前記ステップＳ７〜Ｓ１４と同様のステップＳ１６〜Ｓ２２の処理を行う。すなわち、同じく青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させて同時発光させ、検証のための長波長受光量ＰＤ２１と短波長受光量ＰＤ２２を読み込み、出力比Ｒｂ＝ＰＤ２１／ＰＤ２２を求める。そして、ステップＳ１９で出力比Ｒｂが１以上であれば、ステップＳ２０に進んでカウンタｊを＋１とし、ステップＳ２１でｊ＝５に達するまで、ステップＳ１〜Ｓ６，Ｓ１５〜Ｓ２０の処理を繰り返す。そして、カウンタｊ＝５に達したら、ステップＳ２２に進み、濾紙などの粒子径の大きな煙と断定する。即ち、ステップＳ１５で推定した粒子径の大きな煙との推定結果を、ステップＳ２２で正しいものとして断定する。

［第２実施形態］
本発明の煙検出器の第２実施形態を以下に説明するが、以下の説明では、主に上記第１実施形態との相違点について説明する。
図７は、再検証で赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させた場合の、図４に示した前記信号処理部２８による煙種別判断処理を示すフローチャートである。
この図７の処理におけるステップＳ３１〜Ｓ５２は、図６に示したステップＳ１〜Ｓ２２に対応している。ただし、この図７に示す本実施形態の処理は、ステップＳ３８，Ｓ４６で青色ＬＥＤ１８ではなく赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少して同時発光させている点と、ステップＳ４１，Ｓ４９で再検証の際に求めた出力比Ｒｂが１未満となる条件を判別している点と、が上記第１実施形態とは相違する。

具体的には、ステップＳ３１〜Ｓ４４の処理により、図５Ａに示した発光電流同一の際の出力比の条件と、再検証の際に赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させた際の出力比Ｒｂの条件との成立を判断している。なお、ステップＳ３７での推定を、ステップＳ４４で、綿灯芯などの燃焼発煙による粒子径の小さな煙であると断定している。

また、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理と、ステップＳ４５〜Ｓ５２の処理とにより、図５Ｂで示した発光電流同一の際の出力比Ｒａが１以上となる条件の成立と、再検証の際に赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させた際の出力比Ｒｂが１未満となる条件との成立を判断している。なお、ステップＳ４５での推定を、ステップＳ５２で、濾紙などの燃焼発煙による粒子径の大きな煙であると断定している。
なお、ここに述べた出力比等の数値は説明の簡単のために仮想的な条件を設定して例示したものであり、各デバイスの特性や受光部の増幅率、その他の条件によって変わり得る。この点については以下も同様である。

［第３実施形態］
本発明の煙検出器の第３実施形態を以下に説明するが、以下の説明では、主に上記第１実施形態との相違点について説明する。
図８は、出力比変化率を判断して再検証で青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させる、図４に示した前記信号処理部２８による煙種別判断処理を示すフローチャートである。

この図８のステップＳ６１〜Ｓ６８は、図６に示したステップＳ６及びステップＳ７を除く、ステップＳ１〜Ｓ１０と同じ処理である。すなわち、赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一発光電流により同時発光させてから出力比Ｒａを算出し、また再検証のために青色ＬＥＤ１８の電流を減少させて同時発光させたときの出力比Ｒｂを算出している。

このようにしてステップＳ６５及びＳ６８で出力比Ｒａ，Ｒｂが求められた後、ステップＳ６９に進んで出力比Ｒａから出力比Ｒｂへの変化率を求め、さらにはこの変化率が閾値以上か否かを判定している。

ここで、出力比の変化率は図５Ａ及び図５Ｂで説明したように、次のようになる。
（１）綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙では、再検証のために青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少させた場合、出力比Ｒａから出力比Ｒｂへの変化率は大きい。
（２）濾紙の燃焼発煙による煙などの粒子径の大きな煙では、発光電流が同一の場合の出力比Ｒａから青色ＬＥＤ１８の発光電流を減少したときの出力比Ｒｂへの変化率は小さい。

したがって、図８のステップＳ６９で出力比の変化率が閾値以上と大きい場合には、ステップＳ７０に進んでカウンタｉを＋１とした後、ステップＳ７１に進む。ステップＳ７１では、カウンタｉ＝５に達するまで、ステップＳ６２からＳ７０までの処理を繰り返し、ｉ＝５に達したら、ステップＳ７２に進んで前記（１）の判断結果に従い、綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙であると判断する。

一方、ステップＳ６９で出力比の変化率が閾値未満であった場合には、ステップＳ７３でカウンタｊを＋１とした後、ステップＳ７４に進んでｊ＝５に達するまで、ステップＳ６２からＳ７３までの処理を繰り返す。そして、ステップＳ７４でｊ＝５に達したら、ステップＳ７５に進み、前記（２）式に従い、濾紙の燃焼発煙などによる粒子径の大きな煙であると判断する。

［第４実施形態］
本発明の煙検出器の第４実施形態を以下に説明するが、以下の説明では、主に上記第３実施形態との相違点について説明する。
図９は、出力変化率を判断し、再検証で赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させる、図４に示した前記信号処理部２８による煙種別判断処理を示すフローチャートである。

図９におけるステップＳ８１〜Ｓ９５の処理は、図８で示したステップＳ６１〜Ｓ７５の処理に対応している。ただし、本実施形態は、ステップＳ８６で再検証する際に青色ＬＥＤ１８ではなく赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させて同時発光させている点と、ステップＳ８９における出力比Ｒａから出力比Ｒｂへの変化率の閾値との比較処理の点とが、上記第３実施形態と相違している。

図９に示す、再検証の際に赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させる場合については、図５Ａ及び図５Ｂに示した再検証時の赤外ＬＥＤ１４の発光電流減少のときの出力比Ｒｂの関係から、次のように判断することができる。
（１）綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙については、発光電流同一時の出力比Ｒａから赤外ＬＥＤ１４の発光電流減少時の出力比Ｒｂへの変化率が小さい。
（２）濾紙の燃焼発煙による煙や水蒸気などの粒子径の大きな煙については、発光電流同一時の出力比Ｒａから赤外ＬＥＤ１４の発光電流減少による出力比Ｒｂへの変化率が大きい。

したがって、図９のステップＳ８９では、発光電流を同一として求めたステップＳ８５の出力比Ｒａから、ステップＳ８６で赤外ＬＥＤ１４の発光電流を減少させて同時発光により求めるステップＳ８８で算出した出力比Ｒｂへの出力変化率が閾値以上であるか否かが判定される。その結果、出力変化率が閾値未満であった場合には、前記（１）式の条件が成立したものとして、ステップＳ９０に進んでカウンタｉを＋１とし、ステップＳ９１でｉ＝５に達するまで、ステップＳ８２からステップＳ９０までの処理を繰り返した後、ステップＳ９２に進んで、綿灯芯の燃焼発煙などによる粒子径の小さな煙であると判断する。

一方、ステップＳ８９で、出力比Ｒａから出力比Ｒｂへの出力変化率が閾値以上であった場合には、前記（２）式の条件が成立したものとして、ステップＳ９３に進んでカウンタｊを＋１とし、ステップＳ９４でｊ＝５に達するまで、ステップＳ８２からステップＳ９３までの処理を繰り返した後、ステップＳ９５に進んで、濾紙の燃焼発煙による煙などの粒子径の大きな煙であると判断する。

このように、上記第３実施形態の図８や上記第４実施形態の図９に示した、出力比の変化率に基づいた煙種別の判断では、図６及び図７に示した出力比Ｒａ，Ｒｂが１以上か１未満かを比較判断して煙種別を判断している場合に比べて、比較判断処理を、より簡単に行うことができる。

［第５実施形態］
本発明の煙検出器の第５実施形態を以下に説明するが、以下の説明では、主に上記第１実施形態との相違点について説明する。
図１０は、再検証をせずに煙種別を判断する本実施形態のブロック図である。図１０に示すように、本実施形態の感知器回路は、ＣＰＵを用いた信号処理部２８を備え、この信号処理部２８に対して、図４に示した上記第１実施形態と同様に、長波長発光駆動回路３０と、短波長発光駆動回路３２と、長波長増幅回路３４と、短波長増幅回路３６と、記憶部３８と、発信部４０とが接続されている。

長波長発光駆動回路３０及び短波長発光駆動回路３２は、赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８のそれぞれを発光駆動する。また、長波長増幅回路３４及び短波長増幅回路３６は、長波長受光素子１６及び短波長受光素子２０からの受光信号を増幅して、信号処理部２８に対して長波長受光信号ＰＤ１及び短波長受光信号ＰＤ２を出力する。

信号処理部２８には、ＣＰＵによるプログラムの実行で実現される機能として、検出処理部５２と、煙種別判断部５４と、閾値設定部５６と、火災判断部５０とが設けられている。

検出処理部５２は、赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一発光電流により同時発光させて、長波長受光素子１６及び短波長受光素子２０それぞれからの受光信号を長波長増幅回路３４及び短波長増幅回路３６で増幅して得られた、長波長受光信号ＰＤ１及び短波長受光信号ＰＤ２を取得する。煙種別判断部５４は、長波長受光信号ＰＤ１及び短波長受光信号ＰＤ２に基づいて煙の種類を判断する。

煙種別判断部５４は、予め判明している１または複数種類の煙について取得された長波長受光信号と短波長受光信号との出力比を、閾値設定部５６に設定している。そして、煙種別判断部５４は、前記閾値の設定を受けて、未知の煙について検出処理部５２で取得された長波長受光信号ＰＤ１と短波長受光信号ＰＤ２との出力比Ｒａ＝ＰＤ１／ＰＤ２を算出し、閾値設定部５６により設定された前記閾値と比較して煙の種類を判定する。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、本実施形態で、赤外ＬＥＤ１４に対する青色ＬＥＤ１８の相対的な配置位置をずらした場合の散乱光検出構造を示している。
図１１Ａは、赤外ＬＥＤ１４及び長波長受光素子１６を備えた第１散乱光検出部と、青色ＬＥＤ１８及び短波長受光素子２０を備えた第２散乱光検出部とを備えた構造において、発光側の赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８をほぼ同一位置に配置した場合を示す。

前記第１散乱光検出部における散乱角θ１は、θ１＝４０°とすることで、長波長の光が煙粒子に照射されたことにより発生する散乱光成分に基づく受光出力が顕著に大きくなる。また、前記第２散乱光検出部における散乱角θ２は、θ２＝９０°とθ１よりも大きくすることで、短波長の光が煙粒子に照射されたことにより発生する散乱光成分に基づく受光出力が、長波長の光による影響を受けにくくなる。

図１１Ｂは、赤外ＬＥＤ１４の配置を固定する一方、この赤外ＬＥＤ１４に対して青色ＬＥＤ１８を水平面の右回り（前記中心軸線ＣＬを中心とする右回り）に、ずれ角α＝３０°でずらした散乱光検出構造を示す。

図１１Ｃは、赤外ＬＥＤ１４に対して青色ＬＥＤ１８を水平面の右回り（前記中心軸線ＣＬを中心とする右回り）に、ずれ角α＝６０°でずらした散乱光検出構造を示す。

これら図１１Ａ〜図１１Ｃに示す、ずれ角α＝０°，３０°，６０°の異なる散乱光検出構造につき、粒子径の大きな濾紙の燃焼発煙による煙と、粒子径の小さな綿灯芯の燃焼発煙による煙とを検出した場合の出力比ＰＤ２／ＰＤ１の測定結果を、図１２に示す。

図１２において、発光素子のずれ角α＝０°の場合、濾紙出力比ＰＤ２／ＰＤ１は０．１で、綿灯芯出力比ＰＤ２／ＰＤ１は０．２であり、両者の出力比の比は１対２となっている。

これに対し、発光素子ずれ角αがα＝３０°になると、濾紙出力比は０．１のままであるが、綿灯芯出力比は０．２６と増加し、濾紙対綿灯芯の出力比の比は１対２．６となる。

更に、発光素子ずれ角α＝６０°の場合には、濾紙出力比が０．１２とわずかに増加し、これに対し、綿灯芯出力比は０．４４と大きく増加しており、濾紙と綿灯芯の出力比の比は１対３．７となる。

図１０に示した本実施形態では、図１２に示すような既知の煙に対する出力比を閾値として用いることで、未知の煙の種別を判断する。

図１３は、図１２に示した、発光素子ずれ角α＝０°における濾紙出力比ＰＤ２／ＰＤ１＝０．１と綿灯芯出力比ＰＤ２／ＰＤ１＝０．２とを閾値として用いた場合の、図１０に示した前記信号処理部２８による煙種別判断処理を示すフローチャートである。

この図１３に示すように、まずステップＳ１０１でカウンタｉ，ｊ，ｋを０にリセットした後、ステップＳ１０２に進んで赤外ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１８を同一発光電流で同時に発光させる。そして、ステップＳ１０３で長波長受光量ＰＤ１及び短波長受光量ＰＤ２を読み込んだ後、ステップＳ１０４に進んで長波長受光量ＰＤ１がプリアラームに相当する閾値以上であることを条件としてステップＳ１０５に進み、出力比ＰＤ１／ＰＤ２を算出する。

続くステップＳ１０６では、図１２に示したα＝０°における綿灯芯出力比０．２を閾値として比較し、０．２以上であれば、ステップＳ１０７に進んでカウンタｉを＋１とする。そして、ステップＳ１０８で、ｉ＝５に達するまで、ステップＳ１０２からステップＳ１０７までの処理を繰り返した後、ステップＳ１０９で綿灯芯の燃焼発煙による煙と判断する。

一方、ステップＳ１０６で出力比が閾値０．２未満であった場合には、ステップＳ１１０に進み、図１２に示した発光素子ずれ角α＝０°における濾紙出力比０．１を閾値として比較し、閾値である０．１以上であれば、ステップＳ１１１に進んでカウンタｊを＋１とする。その後、ステップＳ１１２で、ｊ＝５に達するまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６，Ｓ１１０〜Ｓ１１２の処理を繰り返す。その後、ステップＳ１１３に進んで濾紙の燃焼発煙による煙と判断する。

ステップＳ１１０での出力比が閾値０．１未満だった場合には、ステップＳ１１４に進んでカウンタｋを＋１とする。その後、ステップＳ１１５でｋ＝５に達するまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６，Ｓ１１０，Ｓ１１４の処理を繰り返す。その後、ステップＳ１１６に進んで綿灯芯及び濾紙以外の燃焼発煙による煙と判断する。

図１３のフローチャートは、図１２に示した発光素子ずれ角α＝０°の場合を例に取っているが、図１１Ｂのα＝３０°、図１１Ｃのα＝６０°についても、それぞれ図１２に示す閾値を用いた同様の処理により煙の種類を判断することができる。

特に、図１１Ｃに示すα＝６０°の場合には、濾紙と綿灯芯の出力比の比が１対３．７と十分に大きく、この場合の濾紙出力比及び綿灯芯出力比を閾値とした比較判断を行えば、煙の種類が綿灯芯の燃焼発煙による煙なのか又は濾紙の燃焼発煙による煙なのかをより正確に判断することができる。

次に、図４に示した前記信号処理部２８の第１検出処理部４２及び第２検出処理部４４、更には図１０に示した前記信号処理部２８の検出部５２のそれぞれに設けられている外乱光処理部４５について説明する。

外乱光処理部４５は、図１Ａ〜図２に示したように、本実施形態の煙検出器が、ラビリンス構造の検煙空間を持たないフラット型であるため、ノイズ光に対する対策を講じない場合には、その設置後に、蛍光灯などの外乱光による光が長波長受光素子１６及び短波長受光素子２０にノイズ光として入射して、煙による散乱光に基づく火災及び煙種別の判断が誤動作する可能性がある。このようなノイズ光による煙種別及び火災発生の誤判断を防止するために、長波長受光信号及び短波長受光信号に含まれるノイズ光の影響を抑制除去する処理を行う。

図１４は、図４及び図１０に示した前記信号処理部２８に設けられている外乱光処理部４５の機能構成を、赤外ＬＥＤ１４及び長波長受光素子１６を備えた第１散乱光検出部を例にとって取り出して示したブロック図である。

この図１４に示すように、ＣＰＵを用いた信号処理部２８には、外乱光処理部４５が設けられている。この外乱光処理部４５には、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として、発光制御部６６と外乱光周期検出部６８とが設けられている。

長波長発光駆動回路３０は、信号処理部２８に設けられている発光制御部６６からの発光制御指示を受けて、所定の発光周期Ｔ１１毎に、所定の発光周波数ｆ１（例えばｆ１＝３ｋＨｚ）により、所定回数（例えば５回）ずつ、赤外ＬＥＤ１４を発光駆動させる処理を繰り返す。

赤外ＬＥＤ１４の発光駆動により得られた煙の散乱光は、長波長受光素子１６で受光されて電気信号に変換される。長波長増幅回路３４には、バンドバスフィルタ６２と受光アンプ６４とが設けられている。

バンドパスフィルタ６２は、長波長発光駆動回路３０による発光駆動周波数ｆ１を中心周波数とする通過周波数帯域を持っており、発光周波数に応じた受光信号を通過させて受光アンプ６４に入力する。

受光アンプ６４は、微弱な長波長受光素子１６からの受光信号を増幅して信号処理部２８に出力する。信号処理部２８は、受光アンプ６４からの受光出力をデジタルデータに変換するＡＤ変換部（図示せず）を備えている。

信号処理部２８に設けた発光制御部６６は、発光周期Ｔ１１ごとに、発光周波数ｆ１で所定発光回数（例えば５回）、赤外ＬＥＤ１４を発光駆動する制御を、長波長発光駆動回路３０に対して行っている。

外乱光周期検出部６８は、長波長発光駆動回路３０により赤外ＬＥＤ１４を発光駆動していない発光周期内の期間、受光アンプ６４の受光信号から、外乱光の周期Ｓ１を検出する。

外乱光周期検出部６８で検出された外乱光周期Ｓ１は、発光制御部６６に読み込まれる。発光制御部６６は、発光周期の開始タイミングを、検出した外乱光の周期を外したタイミングに変更する発光制御を行い、これによって蛍光灯などのノイズによる外乱光が赤外ＬＥＤ１４の発光に重複して誤報を招くのを防止している。

図１５は、図１４に示した前記外乱光処理部４６による発光動作及び受光動作を示したタイムチャートである。図１５の（Ａ）は、図１４に示した前記信号処理部２８に設けられた発光制御部６６で生成する発光同期信号を示しており、発光周期Ｔ１１ごとに、所定の発光期間Ｔ１２に亘り、長波長発光駆動回路３０を駆動する。

図１５の（Ｂ）は、長波長発光駆動回路３０から赤外ＬＥＤ１４に出力される発光駆動信号を示している。この図１５の（Ｂ）に示すように、発光同期信号の発光期間Ｔ１２と同期して、発光周波数ｆ１＝３ｋＨｚの発光パルスを５つ、発光パルス列７０として出力し、赤外ＬＥＤ１４を５回、パルス発光させる。

図１５の（Ｃ）は、ゲート信号を示している。この図１５の（Ｃ）に示すように、図１５の（Ａ）に示した発光同期信号の発光期間中はＬ（Ｌｏｗ）レベルとなり、発光停止期間中はＨ（Ｈｉｇｈ）レベルとなっている。よって、このゲート信号は、受光処理における発光期間と発光停止期間とを区別するための信号として使用される。

図１５の（Ｄ）は、受光アンプ６４の出力であり、火災による煙の流入がない通常時の受光アンプ信号を示しており、発光周期Ｔ１１の中の発光停止期間の間に、蛍光灯などの照明による外乱光を受けて外乱光受光信号７２が周期的に出力されている。

図１５の（Ｅ）は、図１５の（Ｄ）に示した受光アンプ信号に対して所定の閾値を設定して外乱光を検出した外乱光検出信号を示している。図１４に示した上記実施形態では、図１５の（Ｅ）の外乱光検出信号について、外乱光の周期Ｓ１を検出し、この外乱光の周期Ｓ１を外すように発光周期の開始タイミングを設定する。

具体的には、図１５の時刻ｔ１〜ｔ２間の発光周期Ｔ１１で外乱光の周期Ｓ１を例えば３回の検出周期の平均値として求める。このようにして、外乱光の周期Ｓ１が検出されたならば、次の発光周期の開始位置となる時刻ｔ２で発光駆動を行った後、発光停止期間の最初の時刻ｔ３で外乱光検出信号が得られたときにタイマを起動させる。そして、検出している外乱光の周期Ｓ１の半分となるＳ１／２の時間が経過した時刻ｔ４のタイミングを発光周期の開始タイミングとして、それ以降の発光周期Ｔ１１による発光制御を行う。

このような外乱光の周期Ｓ１を外した発光周期の開始タイミングの変更により、発光周期Ｔ１１における発光期間Ｔ１２に対応した５回の発光駆動を、周期的に発生している外乱光と重複させないタイミングで行うことができる。よって、図１Ａ及び図１Ｂに示したように外部検煙空間２２内に流入した煙により生じた散乱光から火災を検出しても、外乱光を直接受けることによる誤報を確実に防止できる。

図１６は、外乱光周期が長い場合の発光開始タイミングの設定を示したタイムチャートである。図１６の（Ａ）は、外乱光の状態を示している。この図１６の（Ａ）に示すように、例えば外乱光７４が周期Ｓ１＝５ｍｓｅｃで発生したとする。このような外乱光７４の周期Ｓ１に対し、外乱光周期のほぼ中央のタイミングで、図１６の（Ｂ）に示すように発光駆動を行うことで、外乱光７４と発光パルス列７０との重複を回避することができる。

ここで、発光パルス列７０は発光周波数ｆ１＝３ｋＨｚとしており、１パルス当たりの周期は約３３０μｓｅｃであり、これを５回連続して出力することで、発光期間Ｔ１２はＴ１２＝２ｍｓｅｃとなっている。

図１６の（Ｃ）は、外乱光と、赤外ＬＥＤ１４の発光駆動による光が煙粒子に照射されたことにより発生する散乱光とが得られたときの受光アンプ６４の出力を示す。この図１６の（Ｃ）に示すように、外乱光７４の周期Ｓ１を外して発光パルス列７０の発光駆動を行っているため、受光アンプ出力には、外乱光受光信号７２と煙受光信号７０とが重なることなく区別できる状態で入力される。

図１６の（Ｄ）は、図１６の（Ｃ）に示した受光アンプ出力の上下の振幅成分を取り出したフィルタ出力結果を示している。このようなフィルタ出力につき、図１６の（Ｂ）に示した発光素子の発光期間Ｔ１２に同期したタイミングで、図１６の（Ｄ）のフィルタ出力を読み込むことで、外乱光受光信号が存在しても、煙受光信号に対応した煙出力７６を取得して火災や煙種別を判断することができる。

ここで、図１６の（Ｄ）に示すフィルタ出力は、図１４で示した信号処理部２８に設けられているＡＤ変換部（図示せず）により、図１６の（Ｃ）の受光アンプ出力信号のＡＤ変換データを処理することで生成できる。例えば、発光期間Ｔ１２に同期して、受光アンプ出力に含まれる煙受光信号をＡＤ変換して読み込み、ＡＤ変換したデータの最小値と最大値との差として、煙出力７６を求めれば良い。または、発光期間Ｔ１２に同期してＡＤ変換したデータについて、上ピーク及び下ピークを求め、それぞれの平均値の差として、煙出力７６を求めても良い。

図１７は、外乱光周期が短い場合における、図１４に示した前記外乱光処理部４５による処理を示したタイムチャートである。図１７の（Ａ）に示す外乱光の状態は、外乱光７４の周期が図１６の（Ａ）の場合に対して半分のＳ１＝２．５ｍｓｅｃとなっている。

このように周期Ｓ１が短い場合には、図１７の（Ｂ）の発光素子の駆動において、発光パルス列７０を、外乱光７４の周期を外したタイミングに変更しても、次の外乱光と発光パルスの後半部分とが重なり合ってしまう。

そこで、本実施形態では、外乱光の周期Ｓ１が例えばＳ１＝２．５ｍｓｅｃより短い場合には、発光素子の発光タイミングを、外乱光の周期Ｓ１を外したタイミングに変更すると同時に、発光回数を、初期設定の５回から例えば１０回に増やし、発光期間Ｔ１３を２倍のＴ１３＝２×Ｔ１２に延ばすようにしている。

このように、発光パルス列７０を例えばそれまでの５回から１０回に増やすことで、次の外乱光７４が、発光回数を長くした発光期間Ｔ１３の発光パルス列７０の中に埋め込まれた状態となる。よって、図１７の（Ｃ）に示す受光アンプ出力の振幅成分となる、図１７の（Ｄ）に示すフィルタ出力における発光期間Ｔ１３の最大値と最小値の差（または上ピークと下ピークとの平均値の差など）から煙出力７６を得ることで、外乱光の影響を希釈化できる。これにより、外乱光による誤報を防止することが可能となる。

図１８は、図１４に示した装置による外乱光処理を示すフローチャートであり、信号処理部２８に設けられている発光制御部６６及び外乱光周期検出部６８による制御処理を示す。

図１８に示すように、まずステップＳ１２１では、赤外ＬＥＤ１４を例えば発光周期Ｔ１１＝１ｓｅｃごとに発光期間Ｔ１２に亘り発光周波数ｆ１＝３ｋＨｚとなるように、５回連続して点灯させる。

続くステップＳ１２２では、赤外ＬＥＤ１４を発光させない発光停止期間における、受光アンプ６４の受光出力Ｖ１を測定する。そして、ステップＳ１２３では、受光入力レベルＶ１が所定の閾値（例えば０．２ボルト）未満であれば、外乱光はないものとして、ステップＳ１２１，Ｓ１２２の処理を繰り返す。

ステップＳ１２３で受光入力レベルＶ１が閾値０．２ボルト以上となった場合には、外乱光の受光ありと判断し、ステップＳ１２４に進んで外乱光によるノイズ周期Ｓ１の測定を行う。このノイズ周期Ｓ１の測定は、図１５の（Ｅ）に示したように、発光停止期間において外乱光受光信号７２から得られたノイズ検出信号の例えば３周期分の平均として求める。

次に、ステップＳ１２５で、ノイズ周期Ｓ１が２．５ｍｓｅｃ以下か否かをチェックし、２．５ｍｓｅｃを超える長いノイズ周期Ｓ１であった場合にはステップＳ１２６に進む。そしてこのステップＳ１２６では、ノイズ周期を外したタイミングで発光素子を発光駆動するように、周期Ｔ１１の発光開始タイミングを変更し、発光回数は５回のまま維持し、ステップＳ１２２からの処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１２５でノイズ周期Ｓ１が２．５ｍｓｅｃ以下であった場合にはステップＳ１２７に進み、赤外ＬＥＤ１４の発光回数をそれまでの５回から１０回に変更する。この場合、発光周期の開始タイミングは変更せずに、発光回数のみを５回から１０回に変更する。

続くステップＳ１２８では、タイマＴ１をＴ１＝０にリセットした後、ステップＳ１２９に進んでタイマＴ１が所定値６０を超えるか否かをチェックする。タイマＴ１が所定値６０を超えていない場合には、ステップＳ１３０に進んでタイマＴ１を＋１とする。そして、ステップＳ１２９でタイマＴ１が６０以上となるまで、ステップＳ１３０のタイマＴ１のカウントアップを繰り返す。

ここで、タイマの１回あたりのカウントアップ時間を１ｓｅｃとすると、ステップＳ１２８〜Ｓ１３０の処理によりタイマＴ１が６０ｓｅｃに達するまで、ステップＳ１２７による発光回数を１０回に変更した発光制御を継続することになる。

ステップＳ１２９でタイマＴ１が６０に達したことが判別されると、図１９のステップＳ１３１に進み、煙濃度が火災注意レベル（プリアラームレベル）に相当する煙濃度２．５％／ｍ以上か否かをチェックする。煙濃度が２．５％／ｍ以上（即ち、火災による煙の可能性有り）であれば、ステップＳ１３２に進んでタイマＴ２をＴ２＝０にリセットする。その後、ステップＳ１３３に進んでタイマＴ２が６０以上となるまで、ステップＳ１３４でタイマＴ２を＋１とする処理を繰り返す。

ここで、タイマＴ２の１回あたりのカウントアップ時間を１秒とすると、ステップＳ１３２〜Ｓ１３４の処理により、Ｔ２＝６０ｓｅｃごとにステップＳ１３１に戻って、煙濃度が２．５％／ｍを超えているか否かのチェックを繰り返すことになる。

ステップＳ１３２で煙濃度が２．５％／ｍ未満であることが判別されると、図１８のステップＳ１２１に戻り、それまで発光回数を１０回としていた発光制御を５回に戻し、ステップＳ１２２以降の処理を再び繰り返す。

なお、図１４に示した前記外乱光処理部４５は、外乱光の周期が短いために外乱光の周期を外して発光素子を発光駆動させることができない場合には、発光素子の発光回数を増加させ、外乱光との重複期間を超えて発光駆動させることで、外乱光と重複しない発光期間を生成して、外乱光の影響度合いを希釈している。しかしながら、それ以外として次のような手法を採用してよい。

（１）外乱光の周期が短すぎるために外乱光の周期を外して発光素子を発光駆動できない場合には、発光周期毎に所定回数発光させるための発光素子の発光周波数を変化させて、外乱光の影響が最も少ない発光周波数に変更する。

（２）外乱光の周期が短すぎるために外乱光の周期を外して発光素子を発光駆動できない場合は、発光素子を発光させずに発光周期分の外乱光受光信号を検出して保持し、発光素子を発光させる発光周期毎に得られた煙受光信号から検出保持している外乱光受光信号を差し引くことにより外乱光成分を除去する。

（３）煙用受光素子以外に外乱光用受光素子を設ける。そして、外乱光用受光素子で受光して増幅した外乱光受光信号を外乱光受光レベルが一致するように受光アンプのゲインを変更して補正した後に、煙用受光素子で受光して増幅した煙受光信号から外乱光受光信号を差し引いて外乱光成分を除去する。

なお、上記各実施形態は、ラビリンス構造の検煙空間を感知器本体に持たないフラット型煙検出器を例に取って説明したが、これのみに限らず、感知器本体にラビリンス構造の検煙空間を内蔵した構造の煙検出器についても、上記各実施形態による煙種別を判断するための構成及び方法をそのまま適用することができる。
また、上記各実施形態は、露出面をフラットに形成したフラット型煙検出器を例にとっているが、必ずしもフラットである必要はない。ここに示した「フラット型煙検出器」は、検煙空間が従来のようなラビリンス構造等で覆われておらず外部に露出しており、ラビリンス構造を設けていないため従来に比べて薄型化できる他の構成のものを含む。従って露出面は例えば緩やかな湾曲形状等であってもよい。

また、上記各実施形態は、火災による煙を検出する場合を例に取っているが、火災感知器としての利用のみならず、空気中に浮遊する微小な微粒子を検出する粒子感知器に適用してもよい。

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のみによる限定は受けない。

１０感知器本体
１２ホルダ
１４赤外ＬＥＤ
１６長波長受光素子
１８青色ＬＥＤ
２０短波長受光素子
２１ａ〜２１ｄ開口
２２外部検煙空間
２４透明カバー
２６回路基板
２８信号処理部
３０長波長発光駆動回路
３２短波長発光駆動回路
３４長波長増幅回路
３６短波長増幅回路
３８記憶部
４０発信部
４２第１検出処理部
４４第２検出処理部
４６，５４煙種別判断部
４８，５６閾値設定部
５０火災判断部
５２検出処理部
６２バンドパスフィルタ
６４受光アンプ
６６発光制御部
６８外乱光周期検出部

Claims

所定の長波長を有する第１の光を発する長波長発光素子と、この長波長発光素子から発せられる前記第１の光が煙に照射されて生じた第１の散乱光を受光する長波長受光素子とを、第１散乱角をもって配置した第１散乱光検出部と；
前記長波長よりも短い所定の短波長を有する第２の光を発する短波長発光素子と、この短波長発光素子から発せられる前記第２の光が前記煙に照射されて生じた第２の散乱光を受光する短波長受光素子とを、前記第１散乱角とは異なる第２散乱角をもって配置した第２散乱光検出部と；
前記長波長発光素子及び前記短波長発光素子を同一の発光電流により同時に発光させる発光制御部と；
前記長波長受光素子からの長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの前記短波長受光信号を取得する検出処理部と；
前記長波長受光信号及び前記短波長受光信号に基づいて前記煙の種類を判断する煙種別判断部と；
を備えたことを特徴とする煙検出器。
前記煙種別判断部が、（ｉ）予め判明している１種類以上の煙について取得された既知の長波長受光信号を既知の短波長受光信号で除算した第１の出力比を閾値として設定し、（ｉｉ）未知の煙について前記受光処理部で取得された前記長波長受光信号を前記短波長受光信号で除算した第２の出力比を求め、（ｉｉｉ）この第２の出力比を前記閾値と比較することで前記煙の種類を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の煙検出器。
前記第１散乱光検出部の前記長波長発光素子の位置に対して、前記第２散乱光検出部の前記短波長発光素子の位置が、所定の軸線を中心とした水平回りにずらして配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の煙検出器。
フラットな露出面を有する検出器本体を更に備え；
前記長波長発光素子と前記長波長受光素子と前記短波長発光素子と前記短波長受光素子との各々を、前記露出面内に埋設配置し；
前記露出面が面する外部検煙空間に対して、前記長波長発光素子からの前記第１の光と前記短波長発光素子からの前記第２の光とを照射して、前記外部検煙空間内の前記煙に照射されて生じた前記第１の散乱光及び前記第２の散乱光を発生させ；
前記第１の散乱光を前記長波長受光素子で受光するとともに、前記第２の散乱光を前記短波長受光素子で受光する；
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の煙検出器。