JP3919403B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイコンを用いて火災状態などに対応した煙濃度のアナログデータを受信機に出力する光電式煙感知器に関し、特に検出手段内の経時的な汚損による受光素子からの検出値の変化に対して自己補償機能を有する光電式煙感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、検出手段内に収納された発光素子を周期的に駆動して受光素子からの検出値を取り込み、マイコン処理により火災状態を判定し、また、煙濃度を演算する光電式煙感知器はよく知られている。
【０００３】
具体的には、検出手段において、煙による散乱光を受光する受光素子の検出信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換してマイコンに取り込み、取り込んだデジタルデータを対応する煙濃度値に変換してアナログデータとして送出するものである。
【０００４】
この種の光電式煙感知器においては、検出手段の内壁や発光素子および受光素子などが汚損すると、検出感度が変化する上に汚損物質の色によって検出値の検出レベルが変動する。
【０００５】
したがって、検出手段が汚損状態であると判定された場合には、火災の誤検出を防止するために、清掃を行い元の状態に戻す必要があるが、清掃が不可能なときには、検出手段を取り換えるなどの処置を施す必要がある。
【０００６】
図６および図７は従来の光電式煙感知器を概略的に示す機能ブロック図および回路ブロック図である。図６において、１０は発光素子１１および受光素子１２を含む検出手段である。
【０００７】
発光素子１１および受光素子１２の間には遮へい板１３が介在されており、また、発光素子１１、受光素子１２および遮へい板１３は、反射防止光学系を構成するラビリンス内壁１４内に収納されている。
【０００８】
発光素子１１からの出射光Ｌ１のうち、受光素子１２に対する直接光は、遮へい板１３により遮られている。したがって、受光素子１２は、出射光Ｌ１のうちの散乱光Ｌ２のみを受光し、ラビリンス内壁１４内の煙濃度の検出値Ｄを、検出手段１０の検出信号として出力する。
【０００９】
２０はマイコンを含む制御手段であり、煙濃度の検出値Ｄに基づいて、検出手段１０内の煙濃度に対応したアナログデータＥを出力する。検出手段１０および制御手段２０からなる光電式煙感知器は、ビルなどの建物内において、複数の必要箇所に設置されている。
【００１０】
各光電式煙感知器の検出データ（アナログデータＥ）は、伝送回路２４を介した信号伝送により、それぞれ、中央局の受信機３０に入力される。
【００１１】
制御手段２０には、発光素子１１を駆動するための駆動パルスＰを出力する駆動部２１と、検出値ＤをデジタルデータＤｄに変換するＡ／Ｄ変換器２２と、検出値ＤのデジタルデータＤｄを煙濃度値ＶＫｅに変換するための特性関数テーブル２３Ｔを有する煙濃度演算部２３と、変換された煙濃度値ＶＫｅをアナログデータＥとしてコード出力する伝送回路２４とを備えている。
【００１２】
特性関数テーブル２３Ｔには、煙濃度と変化する検出値の検出レベルとの関係について、後述するように、正の一次関数（直線）によって近似された特性関数が格納されている。
【００１３】
図７において、１０〜１３、２０、Ｌ１およびＬ２は、前述（図６参照）と同様のものである。４０は制御手段２０の本体を構成するＣＰＵを含むマイコンであり、図６内のＡ／Ｄ変換器２２および煙濃度演算部２３などを構成している。
【００１４】
４１は図６内の駆動部２１に対応した発光回路であり、マイコン４０の制御下で発光素子１１に給電を行い、発光素子１１のパルス発光制御を行う。４２は受光素子１２に接続された受光回路、４３は受光回路４２からの検出信号を増幅してマイコン４０に入力する増幅回路である。
【００１５】
４４はマイコン４０にクロックパルスＣＫを入力する発振回路である。４５はマイコン４０に接続されたＥＥＰＲＯＭであり、アドレスなどの設定データを格納する。
【００１６】
４６は異常発生時の警報手段として機能する確認灯、４７はマイコン４０の制御下で確認灯４６を駆動する点灯回路である。
【００１７】
４８は受信回路であり、外部の受信機３０（図６参照）などからの受信信号をマイコン４０に入力する。また、４９は送信回路であり、マイコン４０からの出力信号を外部に送信する。受信回路４８および送信回路４９は、図６の伝送回路２４に相当する。
【００１８】
５０は定電圧回路であり、制御手段２０内のマイコン４０および各回路４１〜４９に給電を行う。５１はダイオードブリッジであり、制御手段２０と受信機３０（図６参照）とを信号線（図示せず）を介して接続するときに、端子を無極性化するように作用する。
【００１９】
図８は駆動パルスＰに対応した受光素子１２の検出値を示す波形図であり、発光素子１１に対する駆動パルスＰの出力時に、煙濃度がゼロの場合の受信波形を示している。
【００２０】
図８に示すように、駆動パルスＰには、火災検出用の第１パルスＰ１とこの第１パルスＰ１よりも発光素子１１の出力レベルが高い故障検出用の第２パルスＰ２とが含まれる。
【００２１】
なお、ここでは詳細に示さないが、第２パルスＰ２は、第１パルスＰ１に加えて、発光素子１１の発光量を増加させるための出力を合わせて出力している。また、受光用の増幅回路４３の増幅率を増大させることによって、第２パルスＰ２を生成することもできる。
【００２２】
各パルスＰ１およびＰ２の出力周期τは等間隔（たとえば、２秒）に設定されており、故障検出用の第２パルスＰ２は、４パルス毎に１回（８秒毎に）生成される。
【００２３】
従来の光電式煙感知器は、図６および図７に示されるように構成されており、検出手段１０において、図８に示される駆動パルスＰに応じて、出射光Ｌ１の発光および散乱光Ｌ２の受光が繰り返され、受光素子１２から検出値Ｄが出力される。
【００２４】
また、制御手段２０は、受光回路４２、増幅回路４３およびＡ／Ｄ変換器２２を介して検出値Ｄを取り込み、特性関数テーブル２３Ｔの特性関数にしたがって、煙濃度値に対応したアナログデータＥを、煙濃度演算部２３から送信回路を介して受信機３０に出力する。
【００２５】
このとき、駆動パルスＰに含まれる第２パルスＰ２により、８秒に１回は、発光素子１１が高出力で出射光Ｌ１を発生し、受光素子１２は、検出手段１０のノイズレベル検出用の検出値Ｄを出力する。
【００２６】
なお、検出値Ｄの検出レベルが変化しても、特性関数テーブル２３Ｔの特性関数は初期値のままであり、補正されることはない。
【００２７】
国際基準のＦＤＫ３８Ｕにおいては、国内基準のＦＤＫ０３８−Ｘと同様に、約２秒の出力周期τで火災検出または故障検出が行われ、故障検出は、４回に１回の割合（約８ｘ秒周期）で行われている。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光電式煙感知器では、検出値の検出レベルの変化に対して検出値に何らの補正や補償を施していないので、実際に検出値の検出レベルが変化した場合には、正確な煙濃度を示すアナログデータＥを出力することができず、受信機３０において火災状態を正確に判定することができなくなる可能性があるという問題点があった。
【００２９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、経時的な汚損による受光素子からの検出値の検出レベルの変化に対して、その検出値を自己補償する機能を設けることにより、汚損の有無に拘わらず正確な煙濃度値を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ラビリンス内壁内に収納された発光素子および受光素子を含み、ラビリンス内壁内の煙濃度の検出値を出力する検出手段と、この検出手段からの検出値を特性関数にしたがって煙濃度値に変換するための煙濃度演算部を含み、煙濃度に対応したアナログデータを出力する制御手段を備えた光電式煙感知器において、制御手段には、前記煙濃度がゼロのときの検出値をゼロ検出値として記憶するためのゼロ検出値記憶部と、ゼロ検出値の変化割合を求める変化割合演算部と、この変化割合演算部で求められた変化割合に応じて前記特性関数を補償するための補償演算部を含み、この補償演算部で求められた変化割合に応じて、特性関数の補償が、前記ゼロ検出値の変化割合が１．０の近傍の領域に設定された補償範囲内にある場合に、煙濃度の検出値の検出レベルの変化を相殺するように行われるものである。
【００３１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値が変化割合として求められ、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、検出値を増大するように特性関数が補償されるものである。
【００３２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値の初期値からの変化量を初期値で除算した絶対値が変化割合として求められ、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合の増大に応じて、検出値を増大するように特 性関数が補償されるものである。
【００３３】
また、請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合に応じて検出値を補正するとともに、ゼロ検出値の初期値からの変化量を加算または減算することにより、特性関数を補償するための補償値が設定されるものである。
【００３４】
また、請求項５に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値を変化割合として求め、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、特性関数の傾きが初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されるものである。
【００３５】
また、請求項６に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値の初期値からの変化量を初期値で除算した絶対値を変化割合として求め、補償演算部では、変化割合の増大に応じて、特性関数の傾きを初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されるものである。
【００３６】
また、請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合に応じて特性関数の傾きを補正するとともに、ゼロ検出値の初期値からの変化量をゼロ検出値に加算またはそれから減算することにより、補償後の特性関数が設定されるものである。
【００３７】
また、請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７までのいずれかの光電式煙感知器において、制御手段には、検出値をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を含み、煙濃度演算部では、デジタルデータが煙濃度値に変換されるものである。
【００３８】
また、請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８までのいずれかの光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値の変化割合が１．０近傍の所定の補償範囲内であることを判定する補償範囲判定手段を含み、変化割合が補償範囲を逸脱した場合には故障情報が生成されるものである。
【００３９】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が所定の補償範囲内であることを示す状態が所定時間継続した場合に、所定時間にわたってゼロ検出値を平均化処理した値が最終的な変化割合として用いられるものである。
【００４０】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかの光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値の変化割合に対する補償値を固定的に格納する補償値設定部が含まれるものである。
【００４１】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１１の光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値に応じて補償値を修正するための修正値を設定する修正値設定手段が含まれるものである。
【００４２】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１２の光電式煙感知器において、修正値設定手段には、修正値を格納するための修正値記憶手段を含み、修正値は、外部からの入力操作により変更可能に構成されているものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を概略的に示す機能ブロック図であり、但し、図６および図７に示される従来の光電式煙感知器の構成と同様のものについては、同一符号を付し、対応するものについては符号の後に「Ａ」を付して、それぞれ説明を省略する。
【００４４】
なお、図１に示されない構成は図６および図７に示される従来の光電式煙感知器の構成と同様であり、回路構成は図７に示される通りである。さらに、発光素子１１に印加される駆動パルスＰのタイミングは、図８に示されるところと同様であり、煙濃度と検出手段１０からの検出値の検出レベルとの関係は、図９〜図１３に示されている。
【００４５】
図１において、この発明の制御手段２０Ａは、従来の光電式煙感知器の駆動部２１、Ａ／Ｄ変換器２２、煙濃度演算部２３Ａおよび伝送回路２４の他に、ゼロ検出値演算部２５、初期ゼロ検出値記憶部２６、変化割合演算部２７および補償演算部２８を備えている。
【００４６】
ゼロ検出値演算部２５は、第１パルスＰ１（図８参照）に応答した検出値ＤのデジタルデータＤｄに基づいて、煙濃度Ｋｅがゼロのときの検出値をゼロ検出値ＶＮとして演算する。初期ゼロ検出値記憶部２６は、ゼロ検出値ＶＮの初期値（汚損前の値）を初期ゼロ検出値ＶＮ０として記憶する。
【００４７】
変化割合演算部２７は、ゼロ検出値ＶＮおよび初期ゼロ検出値ＶＮ０に基づいて、たとえば、両者の比（＝ＶＮ／ＶＮ０）、または、初期ゼロ検出値ＶＮ０からのゼロ検出値ＶＮの変化量を初期値ＶＮ０で除算（正規化）した値の絶対値（＝｜（ＶＮ−ＶＮ０）／ＶＮ０｜）を、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮとして求める。
【００４８】
補償演算部２８では、変化割合ΔＶＮに応じて、検出値ＤのデジタルデータＤｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換に際し、検出レベルの変化を補償するための補償値Ｃを演算する。
【００４９】
補償演算部２８において設定された補償値Ｃを煙濃度演算部２３Ａに入力することにより、変化割合ΔＶＮに応じて煙濃度Ｋｅの検出値Ｄの検出レベルの変化（図１１、図１３参照）を相殺するように、煙濃度演算部２３Ａにおいて、検出値ＤのデジタルデータＤｄを煙濃度値ＶＫｅに変換する。
【００５０】
この場合、補償演算部２８では、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮの増大に応じて、検出値ＤのデジタルデータＤｄが増大側に補正されるように補償値Ｃが設定される。
【００５１】
また、補償演算部２８には、変化割合ΔＶＮに応じて設定された補償値Ｃを固定的に格納する補償値設定部２８Ｔを有する。
【００５２】
ここで、検出手段１０の感度の変化について具体的に説明する。まず、図９〜図１３を参照しながら、汚損のパターン別について説明する。図９〜図１３は煙濃度Ｋｅ[％／ｍ]に対する検出値Ｄの検出レベルＶｄの変化傾向を汚損パターン毎に分けて示す説明図である。なお、一点鎖線が汚損前（初期）の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示し、実線が汚損後の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示している。
【００５３】
図９は白色系物質または黒色系物質により各素子１１、１２の表面（レンズ）が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ１の変化傾向を示している。
【００５４】
図１０は白色系物質によりラビリンス内壁１４が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向を示し、図１１は白色系物質により検出手段１０内の全体（各素子１１、１２、ラビリンス内壁１４）が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向を示している。さらに、図１１の検出レベルＶｄ３の変化傾向は、図９および図１０の関数を合成した合成関数により近似させることができる。
【００５５】
また、図１２は黒色系物質によりラビリンス内壁１４が汚損された場合の検出レベルＶｄ２の変化傾向、図１３は黒色系物質により検出手段１０内の全体が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向を示している。
図１３の検出レベルＶｄ３の変化傾向は、図９および図１２の関数を合成した合成関数により近似させることができる。
【００５６】
図９〜図１３において、汚損前（初期）の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示す一点鎖線と汚損後の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示す実線は、図に示されるように直線をなし、正の一次関数によって近似されるものである。なお、ここでは、実際のデータ変換に使用されない、煙濃度Ｋｅが負の領域の場合を便宜的に破線で示し、この関数の直線全体を示している。従来の光電式煙感知器の煙濃度演算部において、検出値Ｄを煙濃度値に変換するためにこのような関数を特性関数として利用している。
【００５７】
図９において、発光素子１１および受光素子１２の汚損により、光の透過量は減少するので、煙濃度に対する汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ１の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損物質の色にかかわらず、汚損前（一点鎖線）よりも直線の傾き（検出感度）が低下する。
【００５８】
図１０において、ラビリンス内壁１４の白色汚損により、光の反射量（ノイズレベル）が一定値だけ増加するので、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の（変化傾向）関数（一点鎖線）よりも高いレベルにシフトする。
【００５９】
図１１において、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出レベルＶｄ３の関数（一点鎖線）よりも傾きが減少するものの、煙濃度Ｋｅがゼロのときの検出レベルＶｄ３が高い位置にシフトするので、ゼロ検出値ＶＮは、初期のゼロ検出値ＶＮ０よりも大きい。
【００６０】
図１２において、ラビリンス内壁１４の黒色汚損により、光の反射量（ノイズレベル）が一定値だけ減少するので、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出レベルＶｄ２の関数（一点鎖線）よりも低いレベルにシフトする。
【００６１】
図１３において、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の（変化傾向）関数（実線）は、汚損前の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向すなわち関数（一点鎖線）よりも傾きが減少し且つ低いレベルにシフトし、ゼロ検出値ＶＮは、初期のゼロ検出値ＶＮ０よりも低い位置にある。
【００６２】
図２は、検出手段１０内の全体が白色媒体（前述の図１１に対応）により汚損されている場合における、煙濃度Ｋｅ[％／ｍ]に対する検出値Ｄの検出レベルＶｄの特性関数の変化および補償演算手順を示す説明図である。
【００６３】
図２において、一点鎖線Ｙ０は汚損前（初期）の検出レベルＶｄの変化傾向を示す初期特性関数であり、実線Ｙｄは汚損後（現在）の検出レベルＶｄの変化傾向を示す特性関数である。また、二点鎖線Ｙｃ１は、煙濃度演算部において、補償演算部で設定される補償値を用いて補正された特性関数であり、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに応じた一定増幅率で検出レベルＶｄを増加側に補正した場合を示している。
【００６４】
図２に示されるように、特性関数Ｙｃ１（二点鎖線）の傾きは、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）の傾きと一致するように補償される（弧状矢印参照）。さらに、この傾き補償演算後の特性関数Ｙｃ１は、ゼロ検出値ＶＮｃと初期ゼロ検出値ＶＮ０との差が平行移動補償され、初期特性関数Ｙ０のレベルに一致する（垂直矢印）。
【００６５】
図３は、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮ（＝ＶＮ／ＶＮ０）に対する各検出レベルの特性関数の傾き変化割合ΔＡの関係を示す特性図である。ここでは、演算を簡略化するために、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮをＶＮ／ＶＮ０で定義し、特性関数の傾き変化割合ΔＡをＡ／Ａ０（Ａ０は初期の特性関数Ｙ０の傾き、Ａは汚損後の特性関数Ｙｄの傾き）で定義した場合を示している（図２参照）。
【００６６】
図３において、変化割合ΔＶＮが初期値（基準値βとなることができる）「１．０」（ＶＮ＝ＶＮ０：特性関数ＹｄとＹ０との交点）から逸脱して減少側および増加側に大きくなればなるほど、汚損後の各特性関数Ｙｄの傾きＡの変化割合ΔＡは減少することが分かる。
【００６７】
ここで、変化割合ΔＶＮをＸ軸、傾き変化割合ΔＡをＹ軸とし、ΔＶＮ≦１．０における傾きの変化割合ΔＡの関数（直線）をＹ１、ΔＶＮ≧１．０における傾きの変化割合ΔＡの関数（直線）をＹ２とすれば、各関数Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ、以下の（１）式、（２）式により近似させることができる。
【００６８】
Ｙ１＝ ０．１Ｘ＋０．９ ・・・（１）
Ｙ２＝−０．１Ｘ＋１．１ ・・・（２）
【００６９】
なお、変化割合ΔＶＮが初期値「１．０」の近傍の領域が、補償範囲として設定され、変化割合ΔＶＮが初期値「１．０」から比較的大きく逸脱した領域は、感度補償処理とは別に故障判別処理が実行される故障範囲として設定される。
【００７０】
また、ここでは詳細に示されないが、故障範囲における故障判別には時間的要素が付加され、故障と判断される場合には、感度補償処理が実行されずに、検出手段１０の故障状態を報知して交換を促されることになる。
【００７１】
したがって、補償演算部２８には、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮが所定の補償範囲内であることを判定する補償範囲判定手段を含み、変化割合ΔＶＮが感度補償範囲を逸脱している場合（故障範囲内）には、故障情報を生成して故障報知を実行し、感度補償を実行しない。
【００７２】
次に、図２、図３、図７〜図１３とともに、図４および図５のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１である光電式煙感知器の動作について説明する。図４において、まず、制御手段２０Ａは、駆動パルスＰ（図８参照）のタイミングから、故障検出周期であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００７３】
もし、故障検出用の第２パルスＰ２の出力タイミングであって、故障検出周期である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償値決定ルーチン（図５参照）を実行し（ステップＳ２）、図４のルーチンを終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ１において、故障検出周期ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、火災検出用の第１パルスＰ１（図８参照）の出力タイミングであり、制御手段２０Ａに相当するマイコン４０（図７参照）は、発光回路４１に第１パルスＰ１を出力する。
【００７５】
これにより、制御手段２０Ａは、発光素子１１を発光させて、受光素子１２からの検出値ＤをＡ／Ｄ変換器２２を介して取り込み、続いて、補償フラグＦＣがセットされるべきか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００７６】
もし、補償フラグＦＣがセットされるべき（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償演算部２８は、実線の特性関数Ｙｄから二点鎖線の特性関数Ｙｃ１（図２参照）のような傾きに、特性関数の傾き補償演算（ステップＳ４）を実行する。
【００７７】
また、補償演算部２８は、図２に示されるように、平行移動補償値を演算して（ステップＳ５）、傾きの補償された二点鎖線の特性関数Ｙｃ１を一点鎖線の特性関数Ｙ０の位置へと平行移動補償演算を実行する（ステップＳ６）。
【００７８】
たとえば、ステップＳ４においては、工場出荷時における感度設定時のゼロ検出値の初期値ＶＮ０（図１０や図１２に示されるように、ラビリンス内壁の白色汚損により増加する一定値より低く、黒色汚損により減少する一定値より高い）を基準として、現場設置状態でのゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに基づいて傾き補償値を求め、今回の検出値の検出レベルＶｄの感度補償を行う。
【００７９】
これにより、図２のように、汚損により低下した特性関数Ｙｄ（実線）の傾きは、二点鎖線Ｙｃ１のように補正され、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）の傾きとほぼ一致することとなる。
【００８０】
ステップＳ５においては、初期ゼロ検出値ＶＮ０と傾き補償値を用いて平行移動補償値（増幅率）を演算する。
【００８１】
また、ステップＳ６においては、傾き補償後の検出レベルＶｄの特性関数Ｙｃ１（図２参照）を平行移動補償値で補正し、ゼロ検出値ＶＮｃを減少側にシフトして、初期ゼロ検出値ＶＮ０（図２参照）に完全に一致させることができる。
【００８２】
これにより、検出値Ｄに基づくデジタルデータＤｄは、初期の特性関数Ｙ０に一致した特性関数に補正されるので、煙濃度演算部２３ＡにおけるデジタルデータＤｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換を初期の特性関数Ｙ０（一次関数）に基づいて正確に行うことができる。
【００８３】
このとき、図２にように、煙濃度ＫｅをＸ軸、検出レベルＶｄをＹ軸に設定すれば、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）、汚損後の特性関数Ｙｄ（実線）は、それぞれ、以下の（３）式、（４）式のように表すことができる。
【００８４】
Ｙ０＝Ａ０・Ｘ＋ＶＮ０ ・・・（３）
Ｙｄ＝ Ａ・Ｘ＋ＶＮ ・・・（４）
【００８５】
また、傾き補償後の特性関数Ｙｃ１（二点鎖線）は、以下の（５）式のように表される。
【００８６】
Ｙｃ１＝Ａ０・Ｘ＋ＶＮｃ ・・・（５）
【００８７】
さらに、平行移動補償後の特性関数Ｙｃ２は、上記（３）式に近似し、初期の特性関数Ｙ０と一致することが分かる。
【００８８】
ここで、初期ゼロ検出値ＶＮ０（定数）は、煙の存在しない状態での検出レベルＶｄ（ノイズレベル）であり、傾きＡ０およびＡは、煙濃度Ｋｅの変化に対する検出レベルＶｄの感度（変化割合）に相当する。
【００８９】
図４において、ステップＳ４〜Ｓ６の補償処理は、経年変化によるゼロ検出値ＶＮの変動（主に汚れによる）があるときに、変化割合ΔＶＮを減少させるような補償値Ｃを設定することにより実行される。
【００９０】
こうして求められた補償値Ｃを、ゼロ検出値ＶＮを減算（または、加算）した値との積に利用し、その後、煙濃度Ｋｅへの変換が実行される。以下、ゼロ検出値ＶＮを減算した場合を例にとって説明する。
このとき、図２において、初期の特性関数Ｙ０（直線）が原点を通るように補正された値を用いる。
【００９１】
すなわち、煙濃度演算部２３Ａは、補償値Ｃによる補償演算後（ステップＳ４〜Ｓ６）の検出レベルＶｄｃから初期ゼロ検出値ＶＮ０を減算した値（Ｖｄｃ−ＶＮ０）を用いて、特性関数テーブル２３Ｔを用いて煙濃度値ＶＫｅに変換する（ステップＳ７）。
【００９２】
以下、伝送回路２４は、煙濃度値ＶＫｅをアナログデータＥとして変換し、受信機３０に出力する。こうして、第１パルスＰ１に応答した通常の煙濃度検出処理を終了する。
【００９３】
このように、通常の煙濃度Ｋｅは、補償後の検出レベルＶｄｃ（デジタルデータレベル）からゼロ検出値ＶＮ０を減算した値を用いて特性関数テーブルに適用して求めることができる。
【００９４】
次に、図５を参照しながら、駆動パルスＰが故障検出周期（第２パルスＰ２）を示す場合の補償値決定ルーチン（図４内のステップＳ２）について説明する。まず、現時点で既に故障状態であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、故障状態でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、火災状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００９５】
もし、ステップＳ１１またはＳ１２のいずれかにおいて、故障状態または火災状態である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償値Ｃの演算を実行せずに、補償値演算用の変数（ゼロ検出積算値ＶＮｉ、補償カウンタ値ＣＮＴ）を０クリアして（ステップＳ１３）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００９６】
一方、ステップＳ１２において、火災状態でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、補償値Ｃを演算するために、まず、ゼロ検出積算値ＶＮｉを今回の検出レベルＶｄを加算した値に更新し（ステップＳ１４）、補償カウンタ値ＣＮＴをインクリメントする（ステップＳ１５）。
【００９７】
次に、補償カウンタ値ＣＮＴが基準更新時間α（たとえば、１２時間程度）に達したか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＣＮＴ＜α（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、そのまま、図５の処理ルーチンを終了する。
【００９８】
一方、ステップＳ１６において、ＣＮＴ≧α（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ゼロ検出積算値ＶＮｉおよび補償カウンタ値ＣＮＴを用いて、以下の（６）式のように、ゼロ検出平均値ＶＮｍを求める（ステップＳ１７）。
【００９９】
ＶＮｍ＝ＶＮｉ／ＣＮＴ ・・・（６）
【０１００】
続いて、変化割合演算部２７では、ゼロ検出平均値ＶＮｍおよび初期ゼロ検出値ＶＮ０を用いて、以下の（７）式のように、変化割合ΔＶＮを求める（ステップＳ１８）。
【０１０１】
ΔＶＮ＝ＶＮｍ／ＶＮ０ ・・・（７）
【０１０２】
次に、変化割合ΔＶＮの初期値（＝１）から離れた分の絶対値が補償開始用の基準値β以上か否かを判定し（ステップＳ１９）、｜１−ΔＶＮ｜＜β（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、補償フラグＦＣをクリアして（ステップＳ２０）、ステップＳ１３に進む。
【０１０３】
一方、ステップＳ１９において、｜１−ΔＶＮ｜≧β（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償フラグＦＣを「１」にセットして（ステップＳ２１）、変化割合ΔＶＮを用いて、補償値演算部２８内の特性関数変換テーブル２３Ｔから傾き補償値Ｃ１を決定する（ステップＳ２２）。
【０１０４】
なお、ステップＳ１８の演算処理において、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮを、初期ゼロ検出値ＶＮ０からの変化量の絶対値として直接求めてもよい。この場合、変化割合ΔＶＮと基準値βとを直接比較することができる。
【０１０５】
このとき、補償演算部２８は、汚損後の変化割合ΔＶＮと傾き変化割合ΔＡとの関係（図３内の直線的な比例関係）に注目して、直接傾きを補償できるような対応テーブルをＲＯＭ内に作成し、そこから傾き補償値Ｃ１を選択してもよい。
【０１０６】
なお、補償開始用の基準値βは、任意に設定され得るが、極めて０に近い値に設定して、少ない変化で補償が開始されるようにするのがよい（図３参照）。
【０１０７】
最後に、変化割合ΔＶＮから決定された傾き補償値Ｃ１が誤差を含む場合を考慮して、ステップＳ２２に続いて、傾き補償値Ｃ１の修正処理（ステップＳ２３）を実行し、ステップＳ１３に進む。
【０１０８】
すなわち、ステップＳ２３においては、初期ゼロ検出値ＶＮ０および傾き補償値Ｃ１を用いて、傾き補償値Ｃ１をさらに補償するための修正値Ｃ２を設定し、この修正値Ｃ２を用いて傾き補償値Ｃ１を修正し、最終的な感度補償値とする。
【０１０９】
なお、傾き補償値Ｃ１の微調整に用いられる修正値Ｃ２は、たとえば、外部からの入力操作により最適値に設定し、補償演算部２８内のＥＥＰＲＯＭ内にあらかじめ格納するのがよい。なお、修正値Ｃ２は、変化割合ΔＶＮとは無関係な一定値である。
【０１１０】
このように、変化割合ΔＶＮから求められた感度補償値は、補償演算部２８内のメモリに記憶される。したがって、次の第１パルスＰ１に応答した検出タイミングにおいて、補償された検出レベルＶｄｃに基づいて正確な煙濃度値ＶＫｅを求めることができる。
【０１１１】
このとき、前述の（５）式による傾き補償後の特性関数Ｙｃ１は、（４）式から、以下の（８）式のように近似されるものである。
【０１１２】
Ｙｃ１＝（Ａ・Ｘ＋ＶＮ）×Ｃ１×Ｃ２ ・・・（８）
【０１１３】
（８）式において、ゼロ検出値ＶＮは、ゼロ検出平均値ＶＮｍから既知であるが、汚損後の傾きＡは未知であるため、傾き補償値Ｃ１およびその修正値Ｃ２を用いて補償される。
【０１１４】
なお、前述の（３）式内の傾きＡ０および初期ゼロ検出値ＶＮ０はそれぞれの初期値として既知であり、（４）式内のゼロ検出値ＶＮには検出レベルＶｄのゼロ検出平均値ＶＮｍが相当する。
【０１１５】
（８）式の特性関数Ｙｃ１は、平行移動によりＶＮ＝ＶＮ０となるように補償されるが、この平行移動補償後の特性関数Ｙｃ２は、（８）式内のＶＮ×Ｃ１×Ｃ２がＶＮ０と一致すればよいから、以下の（９）式のように近似されることができる。
【０１１６】
Ｙｃ２＝Ｙｃ１＋（ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２） ・・・（９）
【０１１７】
（９）式において、ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２は、以下の（１０）式のように変形することができる。
【０１１８】
ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２＝ＶＮ０×（１−ΔＶＮ×Ｃ１×Ｃ２） ・・・（１０）
【０１１９】
（１０）式から明らかなように、すべてのパラメータが既知の値であり、以上の補償演算により、最終的な感度補償後の直線Ｙｃ２は、以下の（１１）式のように近似されることができる。
【０１２０】
Ｙｃ２＝（Ｃ１×Ｃ２×Ａ）Ｘ＋ＶＮ０ ・・・（１１）
【０１２１】
（１１）式において、傾き（Ｃ１×Ｃ２×Ａ）が以下の（１２）式の関係を満たせば、初期特性関数Ｙ０と同一の特性関数に補償されたことになる。
【０１２２】
Ｃ１×Ｃ２×Ａ＝Ａ０ ・・・（１２）
【０１２３】
なお、傾き補償値Ｃ１の更新時間αは、たとえば、ＥＥＰＲＯＭ内の２つのパラメータＫ１、Ｋ２により決定され、Ｋ１＝１００、Ｋ２＝５４とすると、更新時間αは、８[秒]×１００×５４＝４３２００[秒]＝１２[時間]毎となる。
【０１２４】
更新時間αは、８[秒]から８[秒]×２５５×２５５＝５２０２００[秒]＝１４４．５[時間]までの範囲で可変設定することができる。
【０１２５】
また、感度補償を開始する変化割合ΔＶＮの基準値βも、ＥＥＰＲＯＭ内のパラメータＫ３に応じて可変設定することができる。たとえば、Ｋ３＝９５とすれば、５％以上の変化があった場合、すなわち、変化割合ΔＶＮ≦９５[％]となった場合に、感度補償を開始するように設定することができる。
【０１２６】
変化割合ΔＶＮは、０％〜１００％までの範囲で可変設定することができる。また、種々のパラメータ値は、ＥＥＰＲＯＭ内に記憶される。
【０１２７】
また、図５内のステップＳ１１〜Ｓ１３から明らかなように、断線や上下限故障などが発生した故障状態の場合、または、確認灯４６（図７参照）が点灯駆動された火災状態の場合には、傾き補償値Ｃ１の更新処理は行われない。
【０１２８】
この場合、傾き補償値Ｃ１は、火災状態または故障状態になる直前の値に保持され、正常復帰した時点で直前の値により補償され、その後、正常状態が更新時間αだけ持続すれば、傾き補償値Ｃ１は更新されることになる。
【０１２９】
また、傾き補償値Ｃ１は、制御手段２０Ａがリセットされると消失し、再び更新時間αが経過するまで補償は実行することができない（ＥＥＰＲＯＭ内に補償値が書き込まれない）。
【０１３０】
このように、補償演算部２８は、検出手段１０内の発光素子１１および受光素子１２が汚損してゼロ検出値ＶＮが初期ゼロ検出値ＶＮ０から変動した場合に、検出レベルＶｄを増大方向に補正するための傾き補償値Ｃ１および修正値Ｃ２を設定する。
【０１３１】
また、煙濃度演算部２３Ａは、補償後の検出レベルＶｄｃから初期ゼロ検出値ＶＮ０を減算した値から煙濃度値ＶＫｅに変換し、伝送回路２４を介してアナログデータＥを出力する。
【０１３２】
したがって、受信機３０は、検出手段１０が汚損された後においても、高精度の煙濃度値ＶＫｅを示すアナログデータＥに基づいて、信頼性の高い煙濃度を判別し続けることができる。
【０１３３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、補償演算部２８は、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに応じて、汚損後の特性関数Ｙｄが実質的に初期の特性関数Ｙ０と一致するように、検出レベルＶｄの値を増大させるための補償値を演算したが、煙濃度値ＶＫｅへの変換用の特性関数の傾きを減少させるための補償値を演算してもよい。
【０１３４】
この場合、補償演算部２８は、変化割合ΔＶＮの増大に応じて、検出レベルＶｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換用の特性関数の傾きを、初期の傾きＡ０よりも小さい値に補償するための補償値Ｃを演算することになる。
【０１３５】
また、補償演算部２８は、変化割合ΔＶＮに応じて特性関数の傾きを補正するとともに、ゼロ検出値ＶＮの変化量を加算（または、減算して、平行移動）することにより、補償後の特性関数を汚損後の検出レベルＶｄに対応させることができる。
【０１３６】
また、上記実施の形態１では、代表的に、白色汚損後の検出レベルＶｄの変化（図２参照）を補償する場合について説明したが、黒色汚損後の検出レベルＶｄの変化（図１３参照）を補償する場合も同様の補償処理により、信頼性を向上させることができる。
【０１３７】
また、上記各実施の形態では、伝送回路２４を用いてアナログデータＥを出力する（いわゆる、アナログ式の）火災感知器について説明したが、煙濃度値ＶＫｅを直接火災判別に用いてもよく、その判別結果を伝送回路２４から出力するようにしてもよい。
【０１３８】
さらに、この発明は、容易に理解できるように好適な実施の形態に基づいて開示されたが、これらの形態は、この発明の技術思想の下において、適当な変更ならびに修正が当然なされ得るものである。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の光電式煙感知器によれば、ラビリンス内壁内の煙濃度の検出値を出力する検出手段と、この検出手段からの検出値を煙濃度値に変換するための特性関数テーブルを有する煙濃度演算部を含み、煙濃度に対応したアナログデータを出力する制御手段を備えた光電式煙感知器において、制御手段には、煙濃度がゼロのときの検出値をゼロ検出値として記憶するためのゼロ検出値記憶部と、このゼロ検出値の変化割合を求める変化割合演算部と、この変化割合演算部において求められた変化割合に応じて、特性関数を補償するための補償演算部を含み、この補償演算部における特性関数の補償が、煙濃度の検出値の検出レベルの変化を相殺するように行われるので、自己補償により検出手段 の汚損の有無に拘わらず、正確な煙濃度を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器が得られる。
【０１４０】
なお、請求項２から請求項１３に係る発明によれば、それぞれ請求項１に係る発明を確実に実施できるところの、自己補償により、検出手段の汚損の有無に拘わらず、正確な煙濃度を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の制御手段を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の制御手段による補償演算手順を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の検出値の検出レベルの変化割合と各特性関数の関係を示す特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器による通常時の煙濃度検出動作を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器による故障検出時の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】 従来の光電式煙感知器を概略的に示す機能ブロック図である。
【図７】 従来の光電式煙感知器を概略的に示す回路ブロック図である。
【図８】 一般的な発光素子に対する駆動パルスを示す波形図である。
【図９】 光電式煙感知器の検出手段の素子の汚損後の煙濃度の検出レベルの変化を示す説明図である。
【図１０】 ラビリンス内壁の白色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１１】 検出手段内の光学系全体の白色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１２】 ラビリンス内壁の黒色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１３】 検出手段内の光学系全体の黒色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 検出手段、１１ 発光素子、１２ 受光素子、１４ ラビリンス内壁、２０Ａ 制御手段、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３Ａ 煙濃度演算部、２３Ｔ 特性関数テーブル、２６ ゼロ検出値記憶部、２７ 変化割合演算部、２８ 補償演算部、２８Ｔ 補償値設定部、４０ マイコン、４６ 確認灯、４８ 受信回路、４９ 送信回路、Ｄ 検出値、Ｅ アナログデータ、Ｋｅ 煙濃度、Ｐ 駆動パルス、Ｖｄ 検出レベル、ＶＫｅ 煙濃度値、ＶＮ ゼロ検出値、ＶＮ０ 初期ゼロ検出値、ΔＶＮ 変化割合、Ｙｄ 特性関数、Ｙ０ 初期特性関数、Ｓ２ 補償値決定ルーチン、Ｓ４ 特性関数の傾き補償演算を実行するステップ、Ｓ６ 特性関数の平行移動補償演算を実行するステップ、Ｓ７ 煙濃度値にテーブル変換するステップ、Ｓ１８ ゼロ検出値を平均化処理して変化割合を求めるステップ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイコンを用いて火災状態などに対応した煙濃度のアナログデータを受信機に出力する光電式煙感知器に関し、特に検出手段内の経時的な汚損による受光素子からの検出値の変化に対して自己補償機能を有する光電式煙感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、検出手段内に収納された発光素子を周期的に駆動して受光素子からの検出値を取り込み、マイコン処理により火災状態を判定し、また、煙濃度を演算する光電式煙感知器はよく知られている。
【０００３】
具体的には、検出手段において、煙による散乱光を受光する受光素子の検出信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換してマイコンに取り込み、取り込んだデジタルデータを対応する煙濃度値に変換してアナログデータとして送出するものである。
【０００４】
この種の光電式煙感知器においては、検出手段の内壁や発光素子および受光素子などが汚損すると、検出感度が変化する上に汚損物質の色によって検出値の検出レベルが変動する。
【０００５】
したがって、検出手段が汚損状態であると判定された場合には、火災の誤検出を防止するために、清掃を行い元の状態に戻す必要があるが、清掃が不可能なときには、検出手段を取り換えるなどの処置を施す必要がある。
【０００６】
図６および図７は従来の光電式煙感知器を概略的に示す機能ブロック図および回路ブロック図である。図６において、１０は発光素子１１および受光素子１２を含む検出手段である。
【０００７】
発光素子１１および受光素子１２の間には遮へい板１３が介在されており、また、発光素子１１、受光素子１２および遮へい板１３は、反射防止光学系を構成するラビリンス内壁１４内に収納されている。
【０００８】
発光素子１１からの出射光Ｌ１のうち、受光素子１２に対する直接光は、遮へい板１３により遮られている。したがって、受光素子１２は、出射光Ｌ１のうちの散乱光Ｌ２のみを受光し、ラビリンス内壁１４内の煙濃度の検出値Ｄを、検出手段１０の検出信号として出力する。
【０００９】
２０はマイコンを含む制御手段であり、煙濃度の検出値Ｄに基づいて、検出手段１０内の煙濃度に対応したアナログデータＥを出力する。検出手段１０および制御手段２０からなる光電式煙感知器は、ビルなどの建物内において、複数の必要箇所に設置されている。
【００１０】
各光電式煙感知器の検出データ（アナログデータＥ）は、伝送回路２４を介した信号伝送により、それぞれ、中央局の受信機３０に入力される。
【００１１】
制御手段２０には、発光素子１１を駆動するための駆動パルスＰを出力する駆動部２１と、検出値ＤをデジタルデータＤｄに変換するＡ／Ｄ変換器２２と、検出値ＤのデジタルデータＤｄを煙濃度値ＶＫｅに変換するための特性関数テーブル２３Ｔを有する煙濃度演算部２３と、変換された煙濃度値ＶＫｅをアナログデータＥとしてコード出力する伝送回路２４とを備えている。
【００１２】
特性関数テーブル２３Ｔには、煙濃度と変化する検出値の検出レベルとの関係について、後述するように、正の一次関数（直線）によって近似された特性関数が格納されている。
【００１３】
図７において、１０〜１３、２０、Ｌ１およびＬ２は、前述（図６参照）と同様のものである。４０は制御手段２０の本体を構成するＣＰＵを含むマイコンであり、図６内のＡ／Ｄ変換器２２および煙濃度演算部２３などを構成している。
【００１４】
４１は図６内の駆動部２１に対応した発光回路であり、マイコン４０の制御下で発光素子１１に給電を行い、発光素子１１のパルス発光制御を行う。４２は受光素子１２に接続された受光回路、４３は受光回路４２からの検出信号を増幅してマイコン４０に入力する増幅回路である。
【００１５】
４４はマイコン４０にクロックパルスＣＫを入力する発振回路である。４５はマイコン４０に接続されたＥＥＰＲＯＭであり、アドレスなどの設定データを格納する。
【００１６】
４６は異常発生時の警報手段として機能する確認灯、４７はマイコン４０の制御下で確認灯４６を駆動する点灯回路である。
【００１７】
４８は受信回路であり、外部の受信機３０（図６参照）などからの受信信号をマイコン４０に入力する。また、４９は送信回路であり、マイコン４０からの出力信号を外部に送信する。受信回路４８および送信回路４９は、図６の伝送回路２４に相当する。
【００１８】
５０は定電圧回路であり、制御手段２０内のマイコン４０および各回路４１〜４９に給電を行う。５１はダイオードブリッジであり、制御手段２０と受信機３０（図６参照）とを信号線（図示せず）を介して接続するときに、端子を無極性化するように作用する。
【００１９】
図８は駆動パルスＰに対応した受光素子１２の検出値を示す波形図であり、発光素子１１に対する駆動パルスＰの出力時に、煙濃度がゼロの場合の受信波形を示している。
【００２０】
図８に示すように、駆動パルスＰには、火災検出用の第１パルスＰ１とこの第１パルスＰ１よりも発光素子１１の出力レベルが高い故障検出用の第２パルスＰ２とが含まれる。
【００２１】
なお、ここでは詳細に示さないが、第２パルスＰ２は、第１パルスＰ１に加えて、発光素子１１の発光量を増加させるための出力を合わせて出力している。また、受光用の増幅回路４３の増幅率を増大させることによって、第２パルスＰ２を生成することもできる。
【００２２】
各パルスＰ１およびＰ２の出力周期τは等間隔（たとえば、２秒）に設定されており、故障検出用の第２パルスＰ２は、４パルス毎に１回（８秒毎に）生成される。
【００２３】
従来の光電式煙感知器は、図６および図７に示されるように構成されており、検出手段１０において、図８に示される駆動パルスＰに応じて、出射光Ｌ１の発光および散乱光Ｌ２の受光が繰り返され、受光素子１２から検出値Ｄが出力される。
【００２４】
また、制御手段２０は、受光回路４２、増幅回路４３およびＡ／Ｄ変換器２２を介して検出値Ｄを取り込み、特性関数テーブル２３Ｔの特性関数にしたがって、煙濃度値に対応したアナログデータＥを、煙濃度演算部２３から送信回路を介して受信機３０に出力する。
【００２５】
このとき、駆動パルスＰに含まれる第２パルスＰ２により、８秒に１回は、発光素子１１が高出力で出射光Ｌ１を発生し、受光素子１２は、検出手段１０のノイズレベル検出用の検出値Ｄを出力する。
【００２６】
なお、検出値Ｄの検出レベルが変化しても、特性関数テーブル２３Ｔの特性関数は初期値のままであり、補正されることはない。
【００２７】
国際基準のＦＤＫ３８Ｕにおいては、国内基準のＦＤＫ０３８−Ｘと同様に、約２秒の出力周期τで火災検出または故障検出が行われ、故障検出は、４回に１回の割合（約８ｘ秒周期）で行われている。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光電式煙感知器では、検出値の検出レベルの変化に対して検出値に何らの補正や補償を施していないので、実際に検出値の検出レベルが変化した場合には、正確な煙濃度を示すアナログデータＥを出力することができず、受信機３０において火災状態を正確に判定することができなくなる可能性があるという問題点があった。
【００２９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、経時的な汚損による受光素子からの検出値の検出レベルの変化に対して、その検出値を自己補償する機能を設けることにより、汚損の有無に拘わらず正確な煙濃度値を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ラビリンス内壁内に収納された発光素子および受光素子を含み、ラビリンス内壁内の煙濃度の検出値を出力する検出手段と、この検出手段からの検出値を特性関数にしたがって煙濃度値に変換するための煙濃度演算部を含み、煙濃度に対応したアナログデータを出力する制御手段を備えた光電式煙感知器において、制御手段には、前記煙濃度がゼロのときの検出値をゼロ検出値として記憶するためのゼロ検出値記憶部と、ゼロ検出値の変化割合を求める変化割合演算部と、この変化割合演算部で求められた変化割合に応じて前記特性関数を補償するための補償演算部を含み、この補償演算部で求められた変化割合に応じて、特性関数の補償が、前記ゼロ検出値の変化割合が１．０の近傍の領域に設定された補償範囲内にある場合に、煙濃度の検出値の検出レベルの変化を相殺するように行われるものである。
【００３１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値が変化割合として求められ、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、検出値を増大するように特性関数が補償されるものである。
【００３２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値の初期値からの変化量を初期値で除算した絶対値が変化割合として求められ、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合の増大に応じて、検出値を増大するように特 性関数が補償されるものである。
【００３３】
また、請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合に応じて検出値を補正するとともに、ゼロ検出値の初期値からの変化量を加算または減算することにより、特性関数を補償するための補償値が設定されるものである。
【００３４】
また、請求項５に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値を変化割合として求め、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、特性関数の傾きが初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されるものである。
【００３５】
また、請求項６に係る発明は、請求項１の光電式煙感知器において、変化割合演算部では、ゼロ検出値の初期値からの変化量を初期値で除算した絶対値を変化割合として求め、補償演算部では、変化割合の増大に応じて、特性関数の傾きを初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されるものである。
【００３６】
また、請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合に応じて特性関数の傾きを補正するとともに、ゼロ検出値の初期値からの変化量をゼロ検出値に加算またはそれから減算することにより、補償後の特性関数が設定されるものである。
【００３７】
また、請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７までのいずれかの光電式煙感知器において、制御手段には、検出値をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を含み、煙濃度演算部では、デジタルデータが煙濃度値に変換されるものである。
【００３８】
また、請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８までのいずれかの光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値の変化割合が１．０近傍の所定の補償範囲内であることを判定する補償範囲判定手段を含み、変化割合が補償範囲を逸脱した場合には故障情報が生成されるものである。
【００３９】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９の光電式煙感知器において、補償演算部では、ゼロ検出値の変化割合が所定の補償範囲内であることを示す状態が所定時間継続した場合に、所定時間にわたってゼロ検出値を平均化処理した値が最終的な変化割合として用いられるものである。
【００４０】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０までのいずれかの光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値の変化割合に対する補償値を固定的に格納する補償値設定部が含まれるものである。
【００４１】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１１の光電式煙感知器において、補償演算部には、ゼロ検出値に応じて補償値を修正するための修正値を設定する修正値設定手段が含まれるものである。
【００４２】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１２の光電式煙感知器において、修正値設定手段には、修正値を格納するための修正値記憶手段を含み、修正値は、外部からの入力操作により変更可能に構成されているものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を概略的に示す機能ブロック図であり、但し、図６および図７に示される従来の光電式煙感知器の構成と同様のものについては、同一符号を付し、対応するものについては符号の後に「Ａ」を付して、それぞれ説明を省略する。
【００４４】
なお、図１に示されない構成は図６および図７に示される従来の光電式煙感知器の構成と同様であり、回路構成は図７に示される通りである。さらに、発光素子１１に印加される駆動パルスＰのタイミングは、図８に示されるところと同様であり、煙濃度と検出手段１０からの検出値の検出レベルとの関係は、図９〜図１３に示されている。
【００４５】
図１において、この発明の制御手段２０Ａは、従来の光電式煙感知器の駆動部２１、Ａ／Ｄ変換器２２、煙濃度演算部２３Ａおよび伝送回路２４の他に、ゼロ検出値演算部２５、初期ゼロ検出値記憶部２６、変化割合演算部２７および補償演算部２８を備えている。
【００４６】
ゼロ検出値演算部２５は、第１パルスＰ１（図８参照）に応答した検出値ＤのデジタルデータＤｄに基づいて、煙濃度Ｋｅがゼロのときの検出値をゼロ検出値ＶＮとして演算する。初期ゼロ検出値記憶部２６は、ゼロ検出値ＶＮの初期値（汚損前の値）を初期ゼロ検出値ＶＮ０として記憶する。
【００４７】
変化割合演算部２７は、ゼロ検出値ＶＮおよび初期ゼロ検出値ＶＮ０に基づいて、たとえば、両者の比（＝ＶＮ／ＶＮ０）、または、初期ゼロ検出値ＶＮ０からのゼロ検出値ＶＮの変化量を初期値ＶＮ０で除算（正規化）した値の絶対値（＝｜（ＶＮ−ＶＮ０）／ＶＮ０｜）を、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮとして求める。
【００４８】
補償演算部２８では、変化割合ΔＶＮに応じて、検出値ＤのデジタルデータＤｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換に際し、検出レベルの変化を補償するための補償値Ｃを演算する。
【００４９】
補償演算部２８において設定された補償値Ｃを煙濃度演算部２３Ａに入力することにより、変化割合ΔＶＮに応じて煙濃度Ｋｅの検出値Ｄの検出レベルの変化（図１１、図１３参照）を相殺するように、煙濃度演算部２３Ａにおいて、検出値ＤのデジタルデータＤｄを煙濃度値ＶＫｅに変換する。
【００５０】
この場合、補償演算部２８では、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮの増大に応じて、検出値ＤのデジタルデータＤｄが増大側に補正されるように補償値Ｃが設定される。
【００５１】
また、補償演算部２８には、変化割合ΔＶＮに応じて設定された補償値Ｃを固定的に格納する補償値設定部２８Ｔを有する。
【００５２】
ここで、検出手段１０の感度の変化について具体的に説明する。まず、図９〜図１３を参照しながら、汚損のパターン別について説明する。図９〜図１３は煙濃度Ｋｅ[％／ｍ]に対する検出値Ｄの検出レベルＶｄの変化傾向を汚損パターン毎に分けて示す説明図である。なお、一点鎖線が汚損前（初期）の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示し、実線が汚損後の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示している。
【００５３】
図９は白色系物質または黒色系物質により各素子１１、１２の表面（レンズ）が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ１の変化傾向を示している。
【００５４】
図１０は白色系物質によりラビリンス内壁１４が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向を示し、図１１は白色系物質により検出手段１０内の全体（各素子１１、１２、ラビリンス内壁１４）が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向を示している。さらに、図１１の検出レベルＶｄ３の変化傾向は、図９および図１０の関数を合成した合成関数により近似させることができる。
【００５５】
また、図１２は黒色系物質によりラビリンス内壁１４が汚損された場合の検出レベルＶｄ２の変化傾向、図１３は黒色系物質により検出手段１０内の全体が汚損された場合の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向を示している。
図１３の検出レベルＶｄ３の変化傾向は、図９および図１２の関数を合成した合成関数により近似させることができる。
【００５６】
図９〜図１３において、汚損前（初期）の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示す一点鎖線と汚損後の検出値Ｄの検出レベルの変化傾向を示す実線は、図に示されるように直線をなし、正の一次関数によって近似されるものである。なお、ここでは、実際のデータ変換に使用されない、煙濃度Ｋｅが負の領域の場合を便宜的に破線で示し、この関数の直線全体を示している。従来の光電式煙感知器の煙濃度演算部において、検出値Ｄを煙濃度値に変換するためにこのような関数を特性関数として利用している。
【００５７】
図９において、発光素子１１および受光素子１２の汚損により、光の透過量は減少するので、煙濃度に対する汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ１の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損物質の色にかかわらず、汚損前（一点鎖線）よりも直線の傾き（検出感度）が低下する。
【００５８】
図１０において、ラビリンス内壁１４の白色汚損により、光の反射量（ノイズレベル）が一定値だけ増加するので、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の（変化傾向）関数（一点鎖線）よりも高いレベルにシフトする。
【００５９】
図１１において、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出レベルＶｄ３の関数（一点鎖線）よりも傾きが減少するものの、煙濃度Ｋｅがゼロのときの検出レベルＶｄ３が高い位置にシフトするので、ゼロ検出値ＶＮは、初期のゼロ検出値ＶＮ０よりも大きい。
【００６０】
図１２において、ラビリンス内壁１４の黒色汚損により、光の反射量（ノイズレベル）が一定値だけ減少するので、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ２の変化傾向すなわち関数（実線）は、汚損前の検出レベルＶｄ２の関数（一点鎖線）よりも低いレベルにシフトする。
【００６１】
図１３において、汚損後の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の（変化傾向）関数（実線）は、汚損前の検出値Ｄの検出レベルＶｄ３の変化傾向すなわち関数（一点鎖線）よりも傾きが減少し且つ低いレベルにシフトし、ゼロ検出値ＶＮは、初期のゼロ検出値ＶＮ０よりも低い位置にある。
【００６２】
図２は、検出手段１０内の全体が白色媒体（前述の図１１に対応）により汚損されている場合における、煙濃度Ｋｅ[％／ｍ]に対する検出値Ｄの検出レベルＶｄの特性関数の変化および補償演算手順を示す説明図である。
【００６３】
図２において、一点鎖線Ｙ０は汚損前（初期）の検出レベルＶｄの変化傾向を示す初期特性関数であり、実線Ｙｄは汚損後（現在）の検出レベルＶｄの変化傾向を示す特性関数である。また、二点鎖線Ｙｃ１は、煙濃度演算部において、補償演算部で設定される補償値を用いて補正された特性関数であり、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに応じた一定増幅率で検出レベルＶｄを増加側に補正した場合を示している。
【００６４】
図２に示されるように、特性関数Ｙｃ１（二点鎖線）の傾きは、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）の傾きと一致するように補償される（弧状矢印参照）。さらに、この傾き補償演算後の特性関数Ｙｃ１は、ゼロ検出値ＶＮｃと初期ゼロ検出値ＶＮ０との差が平行移動補償され、初期特性関数Ｙ０のレベルに一致する（垂直矢印）。
【００６５】
図３は、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮ（＝ＶＮ／ＶＮ０）に対する各検出レベルの特性関数の傾き変化割合ΔＡの関係を示す特性図である。ここでは、演算を簡略化するために、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮをＶＮ／ＶＮ０で定義し、特性関数の傾き変化割合ΔＡをＡ／Ａ０（Ａ０は初期の特性関数Ｙ０の傾き、Ａは汚損後の特性関数Ｙｄの傾き）で定義した場合を示している（図２参照）。
【００６６】
図３において、変化割合ΔＶＮが初期値（基準値βとなることができる）「１．０」（ＶＮ＝ＶＮ０：特性関数ＹｄとＹ０との交点）から逸脱して減少側および増加側に大きくなればなるほど、汚損後の各特性関数Ｙｄの傾きＡの変化割合ΔＡは減少することが分かる。
【００６７】
ここで、変化割合ΔＶＮをＸ軸、傾き変化割合ΔＡをＹ軸とし、ΔＶＮ≦１．０における傾きの変化割合ΔＡの関数（直線）をＹ１、ΔＶＮ≧１．０における傾きの変化割合ΔＡの関数（直線）をＹ２とすれば、各関数Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ、以下の（１）式、（２）式により近似させることができる。
【００６８】
Ｙ１＝ ０．１Ｘ＋０．９ ・・・（１）
Ｙ２＝−０．１Ｘ＋１．１ ・・・（２）
【００６９】
なお、変化割合ΔＶＮが初期値「１．０」の近傍の領域が、補償範囲として設定され、変化割合ΔＶＮが初期値「１．０」から比較的大きく逸脱した領域は、感度補償処理とは別に故障判別処理が実行される故障範囲として設定される。
【００７０】
また、ここでは詳細に示されないが、故障範囲における故障判別には時間的要素が付加され、故障と判断される場合には、感度補償処理が実行されずに、検出手段１０の故障状態を報知して交換を促されることになる。
【００７１】
したがって、補償演算部２８には、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮが所定の補償範囲内であることを判定する補償範囲判定手段を含み、変化割合ΔＶＮが感度補償範囲を逸脱している場合（故障範囲内）には、故障情報を生成して故障報知を実行し、感度補償を実行しない。
【００７２】
次に、図２、図３、図７〜図１３とともに、図４および図５のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１である光電式煙感知器の動作について説明する。図４において、まず、制御手段２０Ａは、駆動パルスＰ（図８参照）のタイミングから、故障検出周期であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００７３】
もし、故障検出用の第２パルスＰ２の出力タイミングであって、故障検出周期である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償値決定ルーチン（図５参照）を実行し（ステップＳ２）、図４のルーチンを終了する。
【００７４】
一方、ステップＳ１において、故障検出周期ではない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、火災検出用の第１パルスＰ１（図８参照）の出力タイミングであり、制御手段２０Ａに相当するマイコン４０（図７参照）は、発光回路４１に第１パルスＰ１を出力する。
【００７５】
これにより、制御手段２０Ａは、発光素子１１を発光させて、受光素子１２からの検出値ＤをＡ／Ｄ変換器２２を介して取り込み、続いて、補償フラグＦＣがセットされるべきか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００７６】
もし、補償フラグＦＣがセットされるべき（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償演算部２８は、実線の特性関数Ｙｄから二点鎖線の特性関数Ｙｃ１（図２参照）のような傾きに、特性関数の傾き補償演算（ステップＳ４）を実行する。
【００７７】
また、補償演算部２８は、図２に示されるように、平行移動補償値を演算して（ステップＳ５）、傾きの補償された二点鎖線の特性関数Ｙｃ１を一点鎖線の特性関数Ｙ０の位置へと平行移動補償演算を実行する（ステップＳ６）。
【００７８】
たとえば、ステップＳ４においては、工場出荷時における感度設定時のゼロ検出値の初期値ＶＮ０（図１０や図１２に示されるように、ラビリンス内壁の白色汚損により増加する一定値より低く、黒色汚損により減少する一定値より高い）を基準として、現場設置状態でのゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに基づいて傾き補償値を求め、今回の検出値の検出レベルＶｄの感度補償を行う。
【００７９】
これにより、図２のように、汚損により低下した特性関数Ｙｄ（実線）の傾きは、二点鎖線Ｙｃ１のように補正され、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）の傾きとほぼ一致することとなる。
【００８０】
ステップＳ５においては、初期ゼロ検出値ＶＮ０と傾き補償値を用いて平行移動補償値（増幅率）を演算する。
【００８１】
また、ステップＳ６においては、傾き補償後の検出レベルＶｄの特性関数Ｙｃ１（図２参照）を平行移動補償値で補正し、ゼロ検出値ＶＮｃを減少側にシフトして、初期ゼロ検出値ＶＮ０（図２参照）に完全に一致させることができる。
【００８２】
これにより、検出値Ｄに基づくデジタルデータＤｄは、初期の特性関数Ｙ０に一致した特性関数に補正されるので、煙濃度演算部２３ＡにおけるデジタルデータＤｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換を初期の特性関数Ｙ０（一次関数）に基づいて正確に行うことができる。
【００８３】
このとき、図２にように、煙濃度ＫｅをＸ軸、検出レベルＶｄをＹ軸に設定すれば、初期の特性関数Ｙ０（一点鎖線）、汚損後の特性関数Ｙｄ（実線）は、それぞれ、以下の（３）式、（４）式のように表すことができる。
【００８４】
Ｙ０＝Ａ０・Ｘ＋ＶＮ０ ・・・（３）
Ｙｄ＝ Ａ・Ｘ＋ＶＮ ・・・（４）
【００８５】
また、傾き補償後の特性関数Ｙｃ１（二点鎖線）は、以下の（５）式のように表される。
【００８６】
Ｙｃ１＝Ａ０・Ｘ＋ＶＮｃ ・・・（５）
【００８７】
さらに、平行移動補償後の特性関数Ｙｃ２は、上記（３）式に近似し、初期の特性関数Ｙ０と一致することが分かる。
【００８８】
ここで、初期ゼロ検出値ＶＮ０（定数）は、煙の存在しない状態での検出レベルＶｄ（ノイズレベル）であり、傾きＡ０およびＡは、煙濃度Ｋｅの変化に対する検出レベルＶｄの感度（変化割合）に相当する。
【００８９】
図４において、ステップＳ４〜Ｓ６の補償処理は、経年変化によるゼロ検出値ＶＮの変動（主に汚れによる）があるときに、変化割合ΔＶＮを減少させるような補償値Ｃを設定することにより実行される。
【００９０】
こうして求められた補償値Ｃを、ゼロ検出値ＶＮを減算（または、加算）した値との積に利用し、その後、煙濃度Ｋｅへの変換が実行される。以下、ゼロ検出値ＶＮを減算した場合を例にとって説明する。
このとき、図２において、初期の特性関数Ｙ０（直線）が原点を通るように補正された値を用いる。
【００９１】
すなわち、煙濃度演算部２３Ａは、補償値Ｃによる補償演算後（ステップＳ４〜Ｓ６）の検出レベルＶｄｃから初期ゼロ検出値ＶＮ０を減算した値（Ｖｄｃ−ＶＮ０）を用いて、特性関数テーブル２３Ｔを用いて煙濃度値ＶＫｅに変換する（ステップＳ７）。
【００９２】
以下、伝送回路２４は、煙濃度値ＶＫｅをアナログデータＥとして変換し、受信機３０に出力する。こうして、第１パルスＰ１に応答した通常の煙濃度検出処理を終了する。
【００９３】
このように、通常の煙濃度Ｋｅは、補償後の検出レベルＶｄｃ（デジタルデータレベル）からゼロ検出値ＶＮ０を減算した値を用いて特性関数テーブルに適用して求めることができる。
【００９４】
次に、図５を参照しながら、駆動パルスＰが故障検出周期（第２パルスＰ２）を示す場合の補償値決定ルーチン（図４内のステップＳ２）について説明する。まず、現時点で既に故障状態であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、故障状態でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、火災状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００９５】
もし、ステップＳ１１またはＳ１２のいずれかにおいて、故障状態または火災状態である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償値Ｃの演算を実行せずに、補償値演算用の変数（ゼロ検出積算値ＶＮｉ、補償カウンタ値ＣＮＴ）を０クリアして（ステップＳ１３）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００９６】
一方、ステップＳ１２において、火災状態でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、補償値Ｃを演算するために、まず、ゼロ検出積算値ＶＮｉを今回の検出レベルＶｄを加算した値に更新し（ステップＳ１４）、補償カウンタ値ＣＮＴをインクリメントする（ステップＳ１５）。
【００９７】
次に、補償カウンタ値ＣＮＴが基準更新時間α（たとえば、１２時間程度）に達したか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＣＮＴ＜α（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、そのまま、図５の処理ルーチンを終了する。
【００９８】
一方、ステップＳ１６において、ＣＮＴ≧α（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ゼロ検出積算値ＶＮｉおよび補償カウンタ値ＣＮＴを用いて、以下の（６）式のように、ゼロ検出平均値ＶＮｍを求める（ステップＳ１７）。
【００９９】
ＶＮｍ＝ＶＮｉ／ＣＮＴ ・・・（６）
【０１００】
続いて、変化割合演算部２７では、ゼロ検出平均値ＶＮｍおよび初期ゼロ検出値ＶＮ０を用いて、以下の（７）式のように、変化割合ΔＶＮを求める（ステップＳ１８）。
【０１０１】
ΔＶＮ＝ＶＮｍ／ＶＮ０ ・・・（７）
【０１０２】
次に、変化割合ΔＶＮの初期値（＝１）から離れた分の絶対値が補償開始用の基準値β以上か否かを判定し（ステップＳ１９）、｜１−ΔＶＮ｜＜β（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、補償フラグＦＣをクリアして（ステップＳ２０）、ステップＳ１３に進む。
【０１０３】
一方、ステップＳ１９において、｜１−ΔＶＮ｜≧β（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補償フラグＦＣを「１」にセットして（ステップＳ２１）、変化割合ΔＶＮを用いて、補償値演算部２８内の特性関数変換テーブル２３Ｔから傾き補償値Ｃ１を決定する（ステップＳ２２）。
【０１０４】
なお、ステップＳ１８の演算処理において、ゼロ検出値の変化割合ΔＶＮを、初期ゼロ検出値ＶＮ０からの変化量の絶対値として直接求めてもよい。この場合、変化割合ΔＶＮと基準値βとを直接比較することができる。
【０１０５】
このとき、補償演算部２８は、汚損後の変化割合ΔＶＮと傾き変化割合ΔＡとの関係（図３内の直線的な比例関係）に注目して、直接傾きを補償できるような対応テーブルをＲＯＭ内に作成し、そこから傾き補償値Ｃ１を選択してもよい。
【０１０６】
なお、補償開始用の基準値βは、任意に設定され得るが、極めて０に近い値に設定して、少ない変化で補償が開始されるようにするのがよい（図３参照）。
【０１０７】
最後に、変化割合ΔＶＮから決定された傾き補償値Ｃ１が誤差を含む場合を考慮して、ステップＳ２２に続いて、傾き補償値Ｃ１の修正処理（ステップＳ２３）を実行し、ステップＳ１３に進む。
【０１０８】
すなわち、ステップＳ２３においては、初期ゼロ検出値ＶＮ０および傾き補償値Ｃ１を用いて、傾き補償値Ｃ１をさらに補償するための修正値Ｃ２を設定し、この修正値Ｃ２を用いて傾き補償値Ｃ１を修正し、最終的な感度補償値とする。
【０１０９】
なお、傾き補償値Ｃ１の微調整に用いられる修正値Ｃ２は、たとえば、外部からの入力操作により最適値に設定し、補償演算部２８内のＥＥＰＲＯＭ内にあらかじめ格納するのがよい。なお、修正値Ｃ２は、変化割合ΔＶＮとは無関係な一定値である。
【０１１０】
このように、変化割合ΔＶＮから求められた感度補償値は、補償演算部２８内のメモリに記憶される。したがって、次の第１パルスＰ１に応答した検出タイミングにおいて、補償された検出レベルＶｄｃに基づいて正確な煙濃度値ＶＫｅを求めることができる。
【０１１１】
このとき、前述の（５）式による傾き補償後の特性関数Ｙｃ１は、（４）式から、以下の（８）式のように近似されるものである。
【０１１２】
Ｙｃ１＝（Ａ・Ｘ＋ＶＮ）×Ｃ１×Ｃ２ ・・・（８）
【０１１３】
（８）式において、ゼロ検出値ＶＮは、ゼロ検出平均値ＶＮｍから既知であるが、汚損後の傾きＡは未知であるため、傾き補償値Ｃ１およびその修正値Ｃ２を用いて補償される。
【０１１４】
なお、前述の（３）式内の傾きＡ０および初期ゼロ検出値ＶＮ０はそれぞれの初期値として既知であり、（４）式内のゼロ検出値ＶＮには検出レベルＶｄのゼロ検出平均値ＶＮｍが相当する。
【０１１５】
（８）式の特性関数Ｙｃ１は、平行移動によりＶＮ＝ＶＮ０となるように補償されるが、この平行移動補償後の特性関数Ｙｃ２は、（８）式内のＶＮ×Ｃ１×Ｃ２がＶＮ０と一致すればよいから、以下の（９）式のように近似されることができる。
【０１１６】
Ｙｃ２＝Ｙｃ１＋（ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２） ・・・（９）
【０１１７】
（９）式において、ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２は、以下の（１０）式のように変形することができる。
【０１１８】
ＶＮ０−ＶＮ×Ｃ１×Ｃ２＝ＶＮ０×（１−ΔＶＮ×Ｃ１×Ｃ２） ・・・（１０）
【０１１９】
（１０）式から明らかなように、すべてのパラメータが既知の値であり、以上の補償演算により、最終的な感度補償後の直線Ｙｃ２は、以下の（１１）式のように近似されることができる。
【０１２０】
Ｙｃ２＝（Ｃ１×Ｃ２×Ａ）Ｘ＋ＶＮ０ ・・・（１１）
【０１２１】
（１１）式において、傾き（Ｃ１×Ｃ２×Ａ）が以下の（１２）式の関係を満たせば、初期特性関数Ｙ０と同一の特性関数に補償されたことになる。
【０１２２】
Ｃ１×Ｃ２×Ａ＝Ａ０ ・・・（１２）
【０１２３】
なお、傾き補償値Ｃ１の更新時間αは、たとえば、ＥＥＰＲＯＭ内の２つのパラメータＫ１、Ｋ２により決定され、Ｋ１＝１００、Ｋ２＝５４とすると、更新時間αは、８[秒]×１００×５４＝４３２００[秒]＝１２[時間]毎となる。
【０１２４】
更新時間αは、８[秒]から８[秒]×２５５×２５５＝５２０２００[秒]＝１４４．５[時間]までの範囲で可変設定することができる。
【０１２５】
また、感度補償を開始する変化割合ΔＶＮの基準値βも、ＥＥＰＲＯＭ内のパラメータＫ３に応じて可変設定することができる。たとえば、Ｋ３＝９５とすれば、５％以上の変化があった場合、すなわち、変化割合ΔＶＮ≦９５[％]となった場合に、感度補償を開始するように設定することができる。
【０１２６】
変化割合ΔＶＮは、０％〜１００％までの範囲で可変設定することができる。また、種々のパラメータ値は、ＥＥＰＲＯＭ内に記憶される。
【０１２７】
また、図５内のステップＳ１１〜Ｓ１３から明らかなように、断線や上下限故障などが発生した故障状態の場合、または、確認灯４６（図７参照）が点灯駆動された火災状態の場合には、傾き補償値Ｃ１の更新処理は行われない。
【０１２８】
この場合、傾き補償値Ｃ１は、火災状態または故障状態になる直前の値に保持され、正常復帰した時点で直前の値により補償され、その後、正常状態が更新時間αだけ持続すれば、傾き補償値Ｃ１は更新されることになる。
【０１２９】
また、傾き補償値Ｃ１は、制御手段２０Ａがリセットされると消失し、再び更新時間αが経過するまで補償は実行することができない（ＥＥＰＲＯＭ内に補償値が書き込まれない）。
【０１３０】
このように、補償演算部２８は、検出手段１０内の発光素子１１および受光素子１２が汚損してゼロ検出値ＶＮが初期ゼロ検出値ＶＮ０から変動した場合に、検出レベルＶｄを増大方向に補正するための傾き補償値Ｃ１および修正値Ｃ２を設定する。
【０１３１】
また、煙濃度演算部２３Ａは、補償後の検出レベルＶｄｃから初期ゼロ検出値ＶＮ０を減算した値から煙濃度値ＶＫｅに変換し、伝送回路２４を介してアナログデータＥを出力する。
【０１３２】
したがって、受信機３０は、検出手段１０が汚損された後においても、高精度の煙濃度値ＶＫｅを示すアナログデータＥに基づいて、信頼性の高い煙濃度を判別し続けることができる。
【０１３３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、補償演算部２８は、ゼロ検出値ＶＮの変化割合ΔＶＮに応じて、汚損後の特性関数Ｙｄが実質的に初期の特性関数Ｙ０と一致するように、検出レベルＶｄの値を増大させるための補償値を演算したが、煙濃度値ＶＫｅへの変換用の特性関数の傾きを減少させるための補償値を演算してもよい。
【０１３４】
この場合、補償演算部２８は、変化割合ΔＶＮの増大に応じて、検出レベルＶｄから煙濃度値ＶＫｅへの変換用の特性関数の傾きを、初期の傾きＡ０よりも小さい値に補償するための補償値Ｃを演算することになる。
【０１３５】
また、補償演算部２８は、変化割合ΔＶＮに応じて特性関数の傾きを補正するとともに、ゼロ検出値ＶＮの変化量を加算（または、減算して、平行移動）することにより、補償後の特性関数を汚損後の検出レベルＶｄに対応させることができる。
【０１３６】
また、上記実施の形態１では、代表的に、白色汚損後の検出レベルＶｄの変化（図２参照）を補償する場合について説明したが、黒色汚損後の検出レベルＶｄの変化（図１３参照）を補償する場合も同様の補償処理により、信頼性を向上させることができる。
【０１３７】
また、上記各実施の形態では、伝送回路２４を用いてアナログデータＥを出力する（いわゆる、アナログ式の）火災感知器について説明したが、煙濃度値ＶＫｅを直接火災判別に用いてもよく、その判別結果を伝送回路２４から出力するようにしてもよい。
【０１３８】
さらに、この発明は、容易に理解できるように好適な実施の形態に基づいて開示されたが、これらの形態は、この発明の技術思想の下において、適当な変更ならびに修正が当然なされ得るものである。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の光電式煙感知器によれば、ラビリンス内壁内の煙濃度の検出値を出力する検出手段と、この検出手段からの検出値を煙濃度値に変換するための特性関数テーブルを有する煙濃度演算部を含み、煙濃度に対応したアナログデータを出力する制御手段を備えた光電式煙感知器において、制御手段には、煙濃度がゼロのときの検出値をゼロ検出値として記憶するためのゼロ検出値記憶部と、このゼロ検出値の変化割合を求める変化割合演算部と、この変化割合演算部において求められた変化割合に応じて、特性関数を補償するための補償演算部を含み、この補償演算部における特性関数の補償が、煙濃度の検出値の検出レベルの変化を相殺するように行われるので、自己補償により検出手段 の汚損の有無に拘わらず、正確な煙濃度を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器が得られる。
【０１４０】
なお、請求項２から請求項１３に係る発明によれば、それぞれ請求項１に係る発明を確実に実施できるところの、自己補償により、検出手段の汚損の有無に拘わらず、正確な煙濃度を示すアナログデータを出力可能な光電式煙感知器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の制御手段を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の制御手段による補償演算手順を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器の検出値の検出レベルの変化割合と各特性関数の関係を示す特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器による通常時の煙濃度検出動作を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１の光電式煙感知器による故障検出時の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】 従来の光電式煙感知器を概略的に示す機能ブロック図である。
【図７】 従来の光電式煙感知器を概略的に示す回路ブロック図である。
【図８】 一般的な発光素子に対する駆動パルスを示す波形図である。
【図９】 光電式煙感知器の検出手段の素子の汚損後の煙濃度の検出レベルの変化を示す説明図である。
【図１０】 ラビリンス内壁の白色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１１】 検出手段内の光学系全体の白色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１２】 ラビリンス内壁の黒色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【図１３】 検出手段内の光学系全体の黒色汚損後の煙濃度の検出値レベルの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 検出手段、１１ 発光素子、１２ 受光素子、１４ ラビリンス内壁、２０Ａ 制御手段、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３Ａ 煙濃度演算部、２３Ｔ 特性関数テーブル、２６ ゼロ検出値記憶部、２７ 変化割合演算部、２８ 補償演算部、２８Ｔ 補償値設定部、４０ マイコン、４６ 確認灯、４８ 受信回路、４９ 送信回路、Ｄ 検出値、Ｅ アナログデータ、Ｋｅ 煙濃度、Ｐ 駆動パルス、Ｖｄ 検出レベル、ＶＫｅ 煙濃度値、ＶＮ ゼロ検出値、ＶＮ０ 初期ゼロ検出値、ΔＶＮ 変化割合、Ｙｄ 特性関数、Ｙ０ 初期特性関数、Ｓ２ 補償値決定ルーチン、Ｓ４ 特性関数の傾き補償演算を実行するステップ、Ｓ６ 特性関数の平行移動補償演算を実行するステップ、Ｓ７ 煙濃度値にテーブル変換するステップ、Ｓ１８ ゼロ検出値を平均化処理して変化割合を求めるステップ。
Claims (13)
- ラビリンス内壁内に収納された発光素子および受光素子を含み、前記ラビリンス内壁内の煙濃度の検出値を出力する検出手段と、この検出手段からの検出値を特性関数にしたがって煙濃度値に変換するための煙濃度演算部を含み、煙濃度に対応したアナログデータを出力する制御手段を備えた光電式煙感知器において、
前記制御手段には、前記煙濃度がゼロのときの検出値をゼロ検出値として記憶するためのゼロ検出値記憶部と、
前記ゼロ検出値の変化割合を求める変化割合演算部と、
この変化割合演算部で求められた変化割合に応じて前記特性関数を補償するための補償演算部を含み、
この補償演算部における特性関数の補償が、前記ゼロ検出値の変化割合が１．０近傍の領域に設定された補償範囲内にある場合に、煙濃度の検出値の検出レベルの変化を相殺するように行われることを特徴とする光電式煙感知器。 - 前記変化割合演算部では、前記ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値が変化割合として求められ、前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、前記検出値を増大するように特性関数が補償されることを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。
- 前記変化割合演算部では、前記ゼロ検出値の初期値からの変化量を前記初期値で除算した絶対値が前記変化割合として求められ、前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合の増大に応じて、前記検出値を増大するように特性関数が補償されることを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合に応じて前記検出値を補正するとともに前記ゼロ検出値の初期値からの変化量を加算または減算することにより、特性関数を補償するための補償値が設定されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光電式煙感知器。
- 前記変化割合演算部では、前記ゼロ検出値をゼロ検出値の初期値で除算した値を変化割合として求め、前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合が１から増大または減少するにつれて、特性関数の傾きが初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。
- 前記変化割合演算部では、前記ゼロ検出値の初期値からの変化量を前記初期値で除算した絶対値を変化割合として求め、前記補償演算部では、前記変化割合の増大に応じて、特性関数の傾きを初期の傾きよりも小さい値となるように補償値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合に応じて特性関数の傾きを補正するとともに前記ゼロ検出値の初期値からの変化量をゼロ検出値に加算またはそれから減算することにより、補償後の特性関数が設定されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光電式煙感知器。
- 前記制御手段には、前記検出値をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器を含み、前記煙濃度演算部では、前記デジタルデータが前記煙濃度値に変換されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部には、前記ゼロ検出値の変化割合が１．０近傍の所定の補償範囲内にあることを判定する補償範囲判定手段を含み、前記変化割合が補償範囲を逸脱した場合には故障情報が生成されることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部では、前記ゼロ検出値の変化割合が所定の補償範囲内であることを示す状態が所定時間継続した場合に、前記所定時間にわたってゼロ検出値を平均化処理した値が最終的な変化割合として用いられることを特徴とする請求項９に記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部には、前記ゼロ検出値の変化割合に対する補償値を固定的に格納する補償値設定部が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の光電式煙感知器。
- 前記補償演算部には、前記ゼロ検出値に応じて補償値を修正するための修正値を設定する修正値設定手段が含まれることを特徴とする請求項１１に記載の光電式煙感知器。
- 前記修正値設定手段には、前記修正値を格納するための修正値記憶手段が含まれ、前記修正値は、外部からの入力操作により変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光電式煙感知器。
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