JP4112425B2 - 火災警報器及び火災判定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般住宅に設置される火災警報器に関し、特に、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器に関する。さらに、本発明は、そのような火災警報器において使用される火災判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、住宅（一戸建て住宅と共同住宅とを含む）の火災の現状について説明する。火災による死者は１年間で約千人に及び、その８割強は住宅火災において発生している。直接の死亡原因の４割はＣＯ（一酸化炭素）による中毒と窒息であり、３．５割は火傷である。しかし、火傷を原因とするものの内の相当の割合は、まず、ＣＯ中毒によって運動機能障害を起こして動けなくなり、逃げ遅れて火にまかれて火傷を負ったものと考えられる。
【０００３】
死亡場所は、８割が居室（寝室を含む）である。一方、最も火を使う場所である台所は１割程度である。これは、台所で出火した場合のほとんどは、居住者が起きて活動（調理）しているため、消火活動を行ったり、逃げることができるためである。しかし、居室、特に寝室の場合は、居住者が寝ている場合もあり、活動能力が低下しており、迅速に対応できずに逃げ遅れることが多い。
【０００４】
また、着火物の２割が布団、１割が衣類で、この２つが着火物の１位と２位を占めている。布団や衣類が燻って燃えている状態を燻焼という。そして、発火源の２割がたばこであり、１．５割がストーブである。寝たばこの場合には、まず、布団や衣類に着火して燻焼する。燻焼では炎はほとんど出ないため火災の発生に気付きにくいが、煙やＣＯ濃度は徐々に増加している。そして、この燻焼中にＣＯ濃度が増加して、ＣＯ中毒を起こす。特に、泥酔した状態で寝たばこをしていた場合には、酔いによって火災の発生に気付くのが遅れると共に、すぐに動けないため、逃げ遅れやすい。
【０００５】
このような状況に鑑みると、居室に火災警報器を設置する必要性が高いといえる。しかし、現状では、居室における火災警報器の普及率はゼロに等しい。オフィスビルや大規模集合住宅には、消防法にのっとった火災警報器の設置が義務付けられているが、一戸建て住宅や小規模の集合住宅には、火災警報器の設置が推奨されているものの義務付けられていないため、普及率は上がっていない。
【０００６】
火災警報器において用いられている検知方式としては、熱式や煙式、炎式等の各々の単独式、又は、複数の方式を組み合わせた複合式がある。単独式においては、熱式の場合には温度、煙式の場合には減光率換算量、炎式の場合には紫外線又は赤外線の受光量の値が、設定レベル値（閾値）以上となれば警報を発する。また、複合式においては、検出された複数の値の積（例えば、温度×減光率換算量）を用いているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
台所での火災を除く火災全般に対しては、従来、単独の煙式の警報器が推奨されている。現在使用されている代表的な煙式の火災警報器は、内面が黒く塗られたケーシング内に発光素子と受光素子を配置したものである。ケーシング内に煙が侵入すると、煙によって光が散乱するため、その散乱光を検知して煙の発生を報じる。
【０００８】
煙式の火災警報器を居室に設置した場合に、ケーシングの内面に綿ゴミやほこり等が堆積して、光がそのような堆積物で反射して散乱光を発してしまい、誤報が発生することがある。また、タバコの煙に対しても反応して、誤報が発生することもある。なお、台所においては、焼き魚等の調理の際に発生する煙や水蒸気に反応するため、煙式の火災警報器を設置することは認められていない。
【０００９】
一方、火災発生時に煙と共に発生するＣＯを検知して、ＣＯ濃度が閾値を超えると警報を発する警報器が、ＩＳＯにおいて提案されている。ＣＯ濃度の閾値は、ＥＵの火災試験基準ＴＦ３の実験に基づいて決定されており、その閾値は５０ｐｐｍ以下とかなり低い値である。日常的に使用される燃焼器具（ガスストーブや灯油ファンヒータ等の燃焼を伴う器具）から発生するＣＯ濃度は、この値よりも高くなることもあり得るため、ＣＯ濃度閾値を５０ｐｐｍに設定した場合には、このような燃焼器具を使用しただけで警報を発してしまうおそれがある。
【００１０】
即ち、警報器を設置した部屋において燃焼器具が作動しているか否かによって、その部屋の雰囲気中のＣＯ濃度が異なるために、警報器に設定するＣＯ濃度の閾値を一定にした場合には、上述のように誤報が発生するおそれがある。このため、居室にＣＯ検知型の火災警報器を設置する場合には、その部屋の環境を考慮した上で、火災警報器に設定するＣＯ濃度の閾値を適切な値に決定する必要がある。また、燃焼器具の作動の他にも、電気式熱源の有無、エアコンの有無、タバコを吸う人がいるか否か等により、部屋内の温度、ＣＯ濃度、煙濃度が異なることが予想される。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２１６５７９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、一般住宅（特に一戸建て住宅）に設置されることを想定し、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係る火災警報器は、火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を報知する火災警報器であって、警報を発生する警報部と、温度を検出する第１のセンサと、ＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出する第２のセンサと、第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に、警報を発生するように警報部を制御する判定部と、第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する判定条件設定部とを具備し、判定条件設定部が、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、温度差が設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて設定変更を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る火災判定方法は、屋内に設置された火災警報器において、火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を判定する方法であって、第１のセンサを用いて温度を検出すると共に、第２のセンサを用いてＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出するステップ（ａ）と、第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｂ）と、第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更するステップ（ｃ）と、第２のセンサによって得られた検出値と変更後の閾値とを比較し、変更後の継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｄ）とを具備し、ステップ（ｃ）において、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、温度差が設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて設定変更を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成した本発明によれば、温度を検出する第１のセンサによって得られた検出値に基づいて燃焼器具作動中か否かを判断し、ＣＯ濃度又は煙濃度の判定に用いる閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更するようにしたので、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
まず、火災初期の燻焼火災における温度、ＣＯ濃度、煙濃度（減光率換算量）の経時変化について、以下に示す種々の環境下における温度、ＣＯ濃度、煙濃度の経時変化と比較しながら説明する。
▲１▼部屋の中で、ガスコンロ、石油ストーブ、ガスファンヒータ等の燃焼器具が作動している環境下
▲２▼部屋の中で、燃焼器具は作動していないが、ＩＨ調理器、ホットプレート、床暖房装置、電気ストーブ等の非燃焼器具が熱源として作動している環境下
▲３▼部屋の中で喫煙している環境下
▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下
【００１７】
図１は、燻焼火災及び種々の条件下における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
図１に示すように、燻焼火災の場合には、温度は火災発生後もほとんど上昇しないが、ＣＯ濃度と煙濃度は、火災発生後徐々に上昇している。即ち、ＣＯ濃度や煙濃度の上昇により燻焼火災を検知できることが分かる。ここで、ＣＯ濃度が閾値（例えば、７５ｐｐｍ）を越えた時間が所定時間（例えば、３分以上）続いた場合、又は、煙濃度（減光率換算量）が閾値（例えば、５％）を越えた時間が所定時間（例えば、３分以上）続いた場合には、燻焼火災と判断できる。以下においては、このようにして定められた各濃度の閾値を基準閾値といい、各濃度が閾値を越えた継続時間の基準値を基準継続時間という。
【００１８】
この燻焼火災が進行すると、本格的な火災に移行する。図２は、燻焼火災が本格的な火災に移行した場合における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。このグラフにおいては、図１のグラフよりも長い期間に渡る変化を示している。図２の（Ａ）に示すように、燻焼火災の間は温度変化が小さいが、ある時間ｔ３で発炎すると、その後、温度は５０℃以上に急激に上昇する。また、図２の（Ｂ）に示すように、燻焼火災の間はＣＯ濃度が徐々に上昇するが、発炎後、ＣＯ濃度は急激に上昇する。なお、ＣＯ濃度は、ある濃度で飽和した後、下降する。また、図２の（Ｃ）に示すように、煙濃度は、燻焼火災から本格的な火災に移行した後も上昇を続ける。
【００１９】
再び図１を参照すると、▲１▼部屋の中でガスコンロ等の燃焼器具が作動している環境下においては、温度は、燃焼器具が作動を開始した後、ある時間が経過してから急激に上昇する。また、燃焼によりＣＯと煙が発生するので、ＣＯ濃度と煙濃度は、燃焼器具が作動を開始してから徐々に上昇している。この時のＣＯ濃度と煙濃度の上昇率は、燻焼火災時の上昇率より大きい。従って、ＣＯ濃度と煙濃度の値も、燻焼火災時の値より大きい。即ち、燃焼器具が作動すると、ＣＯ濃度や煙濃度は、燻焼火災時に発生するこれらの濃度の基準閾値以上となってしまうので、上述の基準閾値や基準継続時間をそのまま火災警報器に設定した場合には、誤報が発生してしまうことになる。
【００２０】
図１に示すように、▲２▼部屋の中でＩＨ調理器等の非燃焼器具が熱源として作動している環境下においては、非燃焼器具が作動を開始しても温度はほとんど上昇しない。ＣＯ濃度と煙濃度は、全く上昇しない。また、▲３▼部屋の中で喫煙している環境下においては、温度は全く上昇しない。ＣＯ濃度は、喫煙開始後、ある時間が経過してから少しずつ上昇し、煙濃度は喫煙開始直後から上昇し始める。
【００２１】
一方、▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下においては、温度は、エアコンの作動開始後、ある時間が経過してから設定温度に向けて上昇（暖房運転の場合）又は下降（冷房運転の場合）し、設定温度を維持する。ただし、コンプレッサのオン・オフ制御等の影響を受けて、設定温度の近傍において温度が周期的に上下変動する。ＣＯ濃度と煙濃度は、全く上昇しない。
【００２２】
図１から、燻焼火災時のＣＯ濃度変化及び煙濃度変化は、▲２▼部屋の中で非燃焼器具が熱源として作動している環境下、▲３▼部屋の中で喫煙している環境下、▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下のそれぞれにおけるＣＯ濃度変化及び煙濃度変化とは異なっていることが分かる。即ち、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、ＣＯがほとんど発生しないので、ＣＯ濃度が基準閾値を超えた場合には、火災の発生であると判断できる。また、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、煙の発生も比較的少ないので、煙濃度が基準閾値を超えた場合にも、火災の発生であると判断できる。従って、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、上述のＣＯ濃度又は煙濃度の基準閾値や基準継続時間に準拠して画一的な判断をしても、問題は起こらない。
【００２３】
しかしながら、▲１▼部屋の中で燃焼器具が作動している環境下においては、その燃焼器具から発生するＣＯや煙によって、ＣＯ濃度や煙濃度は、燻焼火災を検出するための基準閾値以上となる。このため、燃焼器具が作動している環境下において上記の基準閾値を警報器に設定すると、誤報が発生してしまうことになる。
【００２４】
そこで、ＣＯ濃度や煙濃度がある値以上となった場合には、それが燻焼火災によって発生したものか、燃焼器具の作動によって発生したものかを区別する必要がある。図１から分かるように、燻焼火災の場合には、燃焼器具が作動している環境下におけるよりも温度の上昇率が小さい。従って、ＣＯ濃度や煙濃度がある値以上となった場合に、そのＣＯや煙が燃焼器具の作動により発生したものか、あるいは、燻焼火災により発生したものかを区別するためには、温度の変化特性の差をみれば良いといえる。
【００２５】
上述のように、燃焼器具が作動している環境下においては、燻焼火災でなくともＣＯや煙が増加している。そのような環境下において燻焼火災が起こった場合には、燃焼器具の作動によって発生したＣＯや煙の量以上のＣＯや煙が存在することになるので、燻焼火災、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常増加を検知する際に、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を引き上げることが妥当である。例えば、ＣＯ濃度の閾値を、７５ｐｐｍから１００ｐｐｍに引き上げる。また、煙濃度の閾値を、５％から１０％に引き上げる。
【００２６】
しかし、このように閾値を引き上げると、それだけ人体への危険性も高まることになる。そこで、閾値を引き上げた場合には、継続時間を短く設定することが望ましい。例えば、ＣＯ濃度の継続時間を、３分から１分に短くする。また、煙濃度の継続時間も、３分から１分に短くする。このように継続時間を短く設定することにより、人体に危険を及ぼすような事態を避けることができる。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る火災警報器について説明する。本発明に係る火災警報器は、上記の考え方に基づいて構成されたものである。
図３は、本発明の一実施形態に係る火災警報器の構成を示すブロック図である。図３に示すように、火災警報器１は、屋内雰囲気の温度を検出する温度センサ２と、屋内雰囲気中のＣＯを検出するＣＯセンサ３と、屋内雰囲気中の煙を検出する煙センサ４と、火災警報器１の設置場所を設定するために用いられる切換スイッチ５と、これらのセンサの出力信号に基づいて火災発生等を判定する制御部６と、制御部６の判定結果に従って警報を発する警報部７と、他の火災警報器との間で信号の送受信を行う送受信部８とを備えている。
【００２８】
ここで、ＣＯセンサ３と煙センサ４との内の一方は省略しても良い。しかしながら、ＣＯセンサ３と煙センサ４との両方を備えることにより、煙はあまり発生しないがＣＯを発生する火災の場合、あるいは、その逆の場合に、十分に対処することができる。また、１つの住宅において複数の火災警報器を設置することが想定されていない場合には、送受信部８を設ける必要はない。
【００２９】
温度センサ２としては、例えば、サーミスタ、熱電対、半導体等を使用できる。ＣＯセンサ３としては、例えば、接触燃焼式、半導体式、電気化学式、光学式等のセンサを使用できる。煙センサ４としては、例えば、減光率換算量を測定するような一般的な煙センサを使用できる。これらのセンサの出力信号は、制御部６に送られる。
【００３０】
制御部６は、各種センサの出力信号をＡＤ変換するＡＤコンバータ６１と、判定条件を設定する判定条件設定部６２と、設定された判定条件に従って火災の発生等を判定する判定部６３とを含んでいる。判定条件設定部６２及び判定部６３は、典型的には、マイコンと付随するソフトウェア（プログラム）とによって構成される機能ブロックとして実現されるが、一般的な論理回路及び記憶回路を組み合わせて構成するようにしても良い。
【００３１】
判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値等に基づいて、判定部６３において用いられる判定条件を設定する。また、火災警報器１には、火災警報器の設置場所が台所か否かによって判定条件を変更するために用いられる切換スイッチ５が備えられている。判定条件設定部６２は、切換スイッチ５の設定に従って、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値、又は、継続時間を設定する。
【００３２】
通常、台所には換気扇が備えられており、調理中には換気扇が運転されて、室内の空気が入れ替わっている。このため、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を上げた状態で継続時間を長くしても、人体への影響は少ないと考えられる。そこで、切換スイッチ５によって設置場所が台所に設定されている場合には、判定条件設定部６２が、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を高く設定する。さらに、設置場所が台所に設定されている場合には、継続時間を長く設定することが望ましい。例えば、設置場所が台所に設定されている場合には、設置場所が居室等に設定されている場合に対して、ＣＯ濃度及び煙濃度の閾値を２倍とし、ＣＯ濃度の継続時間は５倍とする。
【００３３】
台所は、燃焼器具（ガスコンロ等）によって煙やＣＯガスが多く発生する環境であり、煙式の火災警報器を設置することができず、ＣＯを検知する方式の火災警報器を設置する場合にも誤報の発生が懸念される。しかしながら、本実施形態に係る火災警報器によれば、煙の検出又はＣＯの検出を温度の検出と組み合わせて行うので、誤報が発生するおそれが低減される。さらに、火災警報器の設置場所を設定するための切換スイッチ５を設けたことにより、台所に設置された場合にも、誤報の発生を一段と少なくすることができる。
【００３４】
判定部６３は、判定条件設定部６２によって設定された判定条件に従い、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値に基づいて、火災の発生、あるいは、ＣＯ濃度又は煙濃度の異常上昇を判定する。
【００３５】
このような判定における１つの具体例について説明する。判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値に基づいて、判定部６３において用いられる閾値及び継続時間を設定する。判定部６３は、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値と、設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って所定の比較結果が継続した場合に、警報を発生するように警報部７を制御する。例えば、判定部６３は、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値がそれぞれの継続時間に渡ってそれぞれの閾値を超えた場合に、警報部７に警報を発生させる。ここで、判定条件設定部６２は、温度センサ２によって検出された温度の変化量が設定値Ｘを超えた場合に、閾値を高く設定すると共に、継続時間を短く設定する。
【００３６】
次に、本実施形態における温度の変化量の求め方の一例について説明する。
本実施形態においては、温度の変化量を求めるために、最新の１５分の時間内で１分毎にサンプリングして得られた１５個の温度データを用いる。まず、エアコンのオン・オフ制御等により生じる温度のピ−クやディップの影響を避けるために、１５個の温度データの中から、最も高い値を有する温度データと、最も低い値を有する温度データとを除外する。そして、残った１３個の温度データの中から、上位４個の温度データの平均値（高温度）Ｔｍａｘ４と、下位４個の温度データの平均値（低温度）Ｔｍｉｎ４とを求める。さらに、高温度Ｔｍａｘ４と低温度Ｔｍｉｎ４との温度差ΔＴ４を求める。本実施形態においては、これらの高温度Ｔｍａｘ４、低温度Ｔｍｉｎ４、温度差ΔＴ４を用いることにより、以下に述べるように判定条件を変更している。
【００３７】
図１から分かるように、燻焼火災の場合には温度の上昇率が小さく、燃焼器具が作動している場合には温度の上昇率が高い。従って、温度が上昇しているときに、温度差ΔＴ４が小さい場合は、燻焼火災であると予想され、温度差ΔＴ４が大きい場合は、燃焼器具が作動していると予想される。そこで、判定条件設定部６２は、温度が上昇中であると判定され、かつ、温度差ΔＴ４が設定値Ｘを超えた場合に、閾値を高く設定すると共に、継続時間を短く設定する。例えば、ＣＯ濃度の閾値を、７５ｐｐｍから１２５ｐｐｍに引き上げ、煙濃度の閾値を、７．５％から１０％に引き上げる。また、ＣＯ濃度の継続時間を、３分から１分に短くし、煙濃度の継続時間も、１分から０．５分に短くする。
【００３８】
これにより、燃焼器具の作動によって火災発生が誤報されることを防いでいる。しかしながら、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値が、変更後の継続時間に渡って変更後の閾値を超えた場合には、ＣＯ濃度又は煙濃度が異常に上昇して人体にとって危険な状態となっているので、警報部７に警報を発生させる。
【００３９】
上記の判定において、温度の変化量と比較される設定値Ｘは、温度上昇が燃焼器具によるものなのかエアコンによるものなのかによって変更することが望ましい。エアコンが作動している場合には、室内の温度が設定値となるように制御されるので、室内があまり高温になることはないと考えられる。そこで、設定値Ｘを、高温度Ｔｍａｘ４の値によって変更する。
【００４０】
例えば、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃を超えたら、燃焼器具が作動している可能性が高いので、判定条件設定部６２は、設定値Ｘを１度と小さめに設定する。その結果、温度差ΔＴ４が１度を超えた場合に、温度が上昇中であると判定されると、閾値が高く設定される。一方、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であれば、エアコンが作動していることも考えられるので、判定条件設定部６２は、設定値Ｘを２度と大きめに設定する。その結果、温度が上昇中であると判定されても、温度差ΔＴ４が２度を超えない限り、閾値が高く設定されない。
【００４１】
ここで、温度が上昇中であるか否かの判定方法について説明する。温度センサ２が温度を検出することによって得られた１５個の温度データの内で、最初の５個の温度データの中から最も高い値を有する温度データと最も低い値を有する温度データとを除外した３個の温度データの平均値（初期平均値）ＴＰを求める。また、１５個の温度データの内で、最後の５個の温度データの中から最も高い値を有する温度データと最も低い値を有する温度データとを除外した３個の温度データの平均値（終期平均値）ＴＲを求める。
【００４２】
次に、初期平均値ＴＰと終期平均値ＴＲとを比較し、ＴＲ＞ＴＰである場合には、１５分の間で温度が上昇中であると判定する。燃焼器具が作動している環境下においては、温度が必ず上昇するので、ＴＲ＞ＴＰとなる。言い換えれば、ＴＲ≦ＴＰである場合には、燃焼器具が作動していないと言える。特に、ＴＲ＜ＴＰとなるのは、エアコンを冷房運転しているような場合である。従って、ＴＲ≦ＴＰである場合には、燃焼器具が作動しているかエアコンが作動しているかを区別する必要がないので、誤動作を防止するために設定値Ｘを大きめに設定している。
【００４３】
なお、不完全燃焼を起こす燃焼器具が作動している場合には、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとがほぼ同じであるが、エアコンが作動している環境下において燻焼火災が発生した場合には、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとが異なる。従って、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとが、所定の間隔（例えば１５分）以上にずれている場合には、閾値と継続時間を変更せず、標準の閾値と継続時間を使用するようにしても良い。
【００４４】
図４は、図３の火災警報器の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、温度とＣＯ濃度とを検出する場合について説明する。
まず、ステップＳ１において、温度センサ２が温度を検出することにより得られた最新１５分間における１分毎の温度データを上述のように処理して、高温度Ｔｍａｘ４を求め、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であるか否かを判定する。高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であればステップＳ２に移行し、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃を超えていればステップＳ３に移行する。
【００４５】
ステップＳ２において、温度差ΔＴ４が２℃以下か否かを判定する。温度差ΔＴ４が２℃以下であれば、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、温度差ΔＴ４が２℃を超えていれば、燃焼器具が作動している可能性があると判断して、ステップＳ４に移行する。
【００４６】
ステップＳ３において、温度差ΔＴ４が１℃以下か否かを判定する。温度差ΔＴ４が１℃以下であれば、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、温度差ΔＴ４が１℃を超えていれば、燃焼器具が作動している可能性があると判断して、ステップＳ４に移行する。
【００４７】
ステップＳ４において、初期平均値ＴＰと終期平均値ＴＲを比較する。ＴＲ＞ＴＰでなければ、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、ＴＲ＞ＴＰであれば、燃焼器具が作動していると判断して、ステップＳ１５に移行する。
【００４８】
ステップＳ５において、図３に示す切換スイッチ５によって設定されている火災報知器の設置場所が台所であるか否かについて判定する。火災報知器の設置場所が台所以外（以下においては、居室とする）である場合にはステップＳ６に移行し、火災報知器の設置場所が台所である場合にはステップＳ１６に移行する。
【００４９】
ステップＳ６においては、ＣＯ濃度の閾値を居室用の基準閾値（例えば、７５ｐｐｍ）に設定し、継続時間を居室用の基準継続時間（例えば、３分間）に設定する。また、ステップＳ１６においては、ＣＯ濃度の閾値を台所用の基準閾値（例えば、１５０ｐｐｍ）に設定し、継続時間を台所用の基準継続時間（例えば、１５分間）に設定する。
【００５０】
同様に、ステップＳ１５において、切換スイッチ５によって設定されている火災報知器の設置場所が台所であるか否かについて判定する。火災報知器の設置場所が居室である場合にはステップＳ２６に移行し、火災報知器の設置場所が台所である場合にはステップＳ３６に移行する。
【００５１】
ステップＳ２６においては、居室用として、ＣＯ濃度の閾値を高濃度（例えば、１２５ｐｐｍ）に設定し、継続時間を短時間（例えば、１分間）に設定する。また、ステップＳ３６においては、台所用として、ＣＯ濃度の閾値を高濃度（例えば、２５０ｐｐｍ）に設定し、継続時間を短時間（例えば、５分間）に設定する。
【００５２】
次に、ステップＳ７において、ＣＯセンサ３によって得られたＣＯ濃度の検出値が、ステップＳ６、Ｓ１６、Ｓ２６、又はＳ３６において設定された閾値を超えたか否かを判定する。ＣＯ濃度の検出値が閾値を超えていれば、ステップＳ８に移行し、ＣＯ濃度の検出値が閾値を超えていなければ、ステップＳ１に戻る。
【００５３】
ステップＳ８において、ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が、ステップＳ６、Ｓ１６、Ｓ２６、又はＳ３６において設定された継続時間以上か否かを判定する。ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が継続時間以上であれば、火災が発生したものと判定し、ステップＳ９において、警報部７に警報を発生させる。一方、ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が継続時間に達しなければ、ステップＳ１に戻る。
【００５４】
ここで、例えば、電気式熱源の１つであるホットプレートを使用して食品を焦がした場合や、タバコを吸い続けている場合には、ＣＯや煙が発生する。しかしながら、これらの場合には温度があまり上昇しないので、図４に示すフローチャートにおいてステップＳ６又はＳ１６に進み、ＣＯ濃度の閾値は基準閾値に設定され、継続時間は基準継続時間に設定される。
【００５５】
次に、１つの住宅の複数の部屋に、本実施形態に係る複数の警報器が設置される場合について説明する。
図３に示すように、火災警報器１には、他の部屋に設置された他の火災警報器との間で信号の送受信を行うための送受信部８が備えられている。送受信部８は、例えば、ＡＣ電源のコンセントに接続されているＡＣラインに、微弱なＲＦ（無線周波数帯域）信号を送信すると共に、他の部屋に設置された他の火災警報器から送信されたＲＦ信号をＡＣラインを介して受信することにより、信号の送受信を行う。あるいは、ＡＣラインを介さず、無線により信号の送受信を行うようにしても良い。
【００５６】
送受信部８が接続されている制御部６の判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値と、他の火災警報器が温度を検出することにより得られた検出値とに基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する。
【００５７】
近年においては、高断熱・高気密の住宅が普及しているので、１つの住宅の複数の部屋においては、温度変化に高い相関が見られる。そこで、複数の部屋に設置された複数の火災警報器の温度センサで温度を検出することにより求められた温度変化量を用いて判定する。
【００５８】
例えば、複数の部屋における温度変化量が一定範囲内（例えば３度以内）の場合には、温度が上昇して温度変化量（温度差ΔＴ４）が設定値Ｘを超えても、暖房機（エアコン等）が作動していると判断して、閾値及び継続時間を変更しない。一方、複数の部屋における温度変化量が一定範囲内でない場合には、温度が上昇して温度変化量（温度差ΔＴ４）が設定値Ｘを超えた場合には、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方を変更する。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、火災警報器を設置する部屋の使用形態（燃焼器の有無やエアコンの有無等）に関わらず、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することができる。特に、従来は台所に設置することが認められていなかった煙式の火災警報器においても、温度を検出する温度センサによって得られた検出値に基づいて、煙濃度の判定に用いる閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更することにより、改良された煙式の火災警報器が台所にも設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燻焼火災及び種々の条件下における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
【図２】燻焼火災が本格的な火災に移行した場合における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る火災警報器の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の火災警報器の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 火災警報器
２ 温度センサ
３ ＣＯセンサ
４ 煙センサ
５ 切換スイッチ
６ 制御部
７ 警報部
８ 送受信部
６１ ＡＤコンバータ
６２ 判定条件設定部
６３ 判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般住宅に設置される火災警報器に関し、特に、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器に関する。さらに、本発明は、そのような火災警報器において使用される火災判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、住宅（一戸建て住宅と共同住宅とを含む）の火災の現状について説明する。火災による死者は１年間で約千人に及び、その８割強は住宅火災において発生している。直接の死亡原因の４割はＣＯ（一酸化炭素）による中毒と窒息であり、３．５割は火傷である。しかし、火傷を原因とするものの内の相当の割合は、まず、ＣＯ中毒によって運動機能障害を起こして動けなくなり、逃げ遅れて火にまかれて火傷を負ったものと考えられる。
【０００３】
死亡場所は、８割が居室（寝室を含む）である。一方、最も火を使う場所である台所は１割程度である。これは、台所で出火した場合のほとんどは、居住者が起きて活動（調理）しているため、消火活動を行ったり、逃げることができるためである。しかし、居室、特に寝室の場合は、居住者が寝ている場合もあり、活動能力が低下しており、迅速に対応できずに逃げ遅れることが多い。
【０００４】
また、着火物の２割が布団、１割が衣類で、この２つが着火物の１位と２位を占めている。布団や衣類が燻って燃えている状態を燻焼という。そして、発火源の２割がたばこであり、１．５割がストーブである。寝たばこの場合には、まず、布団や衣類に着火して燻焼する。燻焼では炎はほとんど出ないため火災の発生に気付きにくいが、煙やＣＯ濃度は徐々に増加している。そして、この燻焼中にＣＯ濃度が増加して、ＣＯ中毒を起こす。特に、泥酔した状態で寝たばこをしていた場合には、酔いによって火災の発生に気付くのが遅れると共に、すぐに動けないため、逃げ遅れやすい。
【０００５】
このような状況に鑑みると、居室に火災警報器を設置する必要性が高いといえる。しかし、現状では、居室における火災警報器の普及率はゼロに等しい。オフィスビルや大規模集合住宅には、消防法にのっとった火災警報器の設置が義務付けられているが、一戸建て住宅や小規模の集合住宅には、火災警報器の設置が推奨されているものの義務付けられていないため、普及率は上がっていない。
【０００６】
火災警報器において用いられている検知方式としては、熱式や煙式、炎式等の各々の単独式、又は、複数の方式を組み合わせた複合式がある。単独式においては、熱式の場合には温度、煙式の場合には減光率換算量、炎式の場合には紫外線又は赤外線の受光量の値が、設定レベル値（閾値）以上となれば警報を発する。また、複合式においては、検出された複数の値の積（例えば、温度×減光率換算量）を用いているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
台所での火災を除く火災全般に対しては、従来、単独の煙式の警報器が推奨されている。現在使用されている代表的な煙式の火災警報器は、内面が黒く塗られたケーシング内に発光素子と受光素子を配置したものである。ケーシング内に煙が侵入すると、煙によって光が散乱するため、その散乱光を検知して煙の発生を報じる。
【０００８】
煙式の火災警報器を居室に設置した場合に、ケーシングの内面に綿ゴミやほこり等が堆積して、光がそのような堆積物で反射して散乱光を発してしまい、誤報が発生することがある。また、タバコの煙に対しても反応して、誤報が発生することもある。なお、台所においては、焼き魚等の調理の際に発生する煙や水蒸気に反応するため、煙式の火災警報器を設置することは認められていない。
【０００９】
一方、火災発生時に煙と共に発生するＣＯを検知して、ＣＯ濃度が閾値を超えると警報を発する警報器が、ＩＳＯにおいて提案されている。ＣＯ濃度の閾値は、ＥＵの火災試験基準ＴＦ３の実験に基づいて決定されており、その閾値は５０ｐｐｍ以下とかなり低い値である。日常的に使用される燃焼器具（ガスストーブや灯油ファンヒータ等の燃焼を伴う器具）から発生するＣＯ濃度は、この値よりも高くなることもあり得るため、ＣＯ濃度閾値を５０ｐｐｍに設定した場合には、このような燃焼器具を使用しただけで警報を発してしまうおそれがある。
【００１０】
即ち、警報器を設置した部屋において燃焼器具が作動しているか否かによって、その部屋の雰囲気中のＣＯ濃度が異なるために、警報器に設定するＣＯ濃度の閾値を一定にした場合には、上述のように誤報が発生するおそれがある。このため、居室にＣＯ検知型の火災警報器を設置する場合には、その部屋の環境を考慮した上で、火災警報器に設定するＣＯ濃度の閾値を適切な値に決定する必要がある。また、燃焼器具の作動の他にも、電気式熱源の有無、エアコンの有無、タバコを吸う人がいるか否か等により、部屋内の温度、ＣＯ濃度、煙濃度が異なることが予想される。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２１６５７９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、一般住宅（特に一戸建て住宅）に設置されることを想定し、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係る火災警報器は、火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を報知する火災警報器であって、警報を発生する警報部と、温度を検出する第１のセンサと、ＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出する第２のセンサと、第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に、警報を発生するように警報部を制御する判定部と、第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する判定条件設定部とを具備し、判定条件設定部が、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、温度差が設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて設定変更を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る火災判定方法は、屋内に設置された火災警報器において、火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を判定する方法であって、第１のセンサを用いて温度を検出すると共に、第２のセンサを用いてＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出するステップ（ａ）と、第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｂ）と、第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更するステップ（ｃ）と、第２のセンサによって得られた検出値と変更後の閾値とを比較し、変更後の継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｄ）とを具備し、ステップ（ｃ）において、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、温度差が設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて設定変更を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成した本発明によれば、温度を検出する第１のセンサによって得られた検出値に基づいて燃焼器具作動中か否かを判断し、ＣＯ濃度又は煙濃度の判定に用いる閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更するようにしたので、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
まず、火災初期の燻焼火災における温度、ＣＯ濃度、煙濃度（減光率換算量）の経時変化について、以下に示す種々の環境下における温度、ＣＯ濃度、煙濃度の経時変化と比較しながら説明する。
▲１▼部屋の中で、ガスコンロ、石油ストーブ、ガスファンヒータ等の燃焼器具が作動している環境下
▲２▼部屋の中で、燃焼器具は作動していないが、ＩＨ調理器、ホットプレート、床暖房装置、電気ストーブ等の非燃焼器具が熱源として作動している環境下
▲３▼部屋の中で喫煙している環境下
▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下
【００１７】
図１は、燻焼火災及び種々の条件下における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
図１に示すように、燻焼火災の場合には、温度は火災発生後もほとんど上昇しないが、ＣＯ濃度と煙濃度は、火災発生後徐々に上昇している。即ち、ＣＯ濃度や煙濃度の上昇により燻焼火災を検知できることが分かる。ここで、ＣＯ濃度が閾値（例えば、７５ｐｐｍ）を越えた時間が所定時間（例えば、３分以上）続いた場合、又は、煙濃度（減光率換算量）が閾値（例えば、５％）を越えた時間が所定時間（例えば、３分以上）続いた場合には、燻焼火災と判断できる。以下においては、このようにして定められた各濃度の閾値を基準閾値といい、各濃度が閾値を越えた継続時間の基準値を基準継続時間という。
【００１８】
この燻焼火災が進行すると、本格的な火災に移行する。図２は、燻焼火災が本格的な火災に移行した場合における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。このグラフにおいては、図１のグラフよりも長い期間に渡る変化を示している。図２の（Ａ）に示すように、燻焼火災の間は温度変化が小さいが、ある時間ｔ３で発炎すると、その後、温度は５０℃以上に急激に上昇する。また、図２の（Ｂ）に示すように、燻焼火災の間はＣＯ濃度が徐々に上昇するが、発炎後、ＣＯ濃度は急激に上昇する。なお、ＣＯ濃度は、ある濃度で飽和した後、下降する。また、図２の（Ｃ）に示すように、煙濃度は、燻焼火災から本格的な火災に移行した後も上昇を続ける。
【００１９】
再び図１を参照すると、▲１▼部屋の中でガスコンロ等の燃焼器具が作動している環境下においては、温度は、燃焼器具が作動を開始した後、ある時間が経過してから急激に上昇する。また、燃焼によりＣＯと煙が発生するので、ＣＯ濃度と煙濃度は、燃焼器具が作動を開始してから徐々に上昇している。この時のＣＯ濃度と煙濃度の上昇率は、燻焼火災時の上昇率より大きい。従って、ＣＯ濃度と煙濃度の値も、燻焼火災時の値より大きい。即ち、燃焼器具が作動すると、ＣＯ濃度や煙濃度は、燻焼火災時に発生するこれらの濃度の基準閾値以上となってしまうので、上述の基準閾値や基準継続時間をそのまま火災警報器に設定した場合には、誤報が発生してしまうことになる。
【００２０】
図１に示すように、▲２▼部屋の中でＩＨ調理器等の非燃焼器具が熱源として作動している環境下においては、非燃焼器具が作動を開始しても温度はほとんど上昇しない。ＣＯ濃度と煙濃度は、全く上昇しない。また、▲３▼部屋の中で喫煙している環境下においては、温度は全く上昇しない。ＣＯ濃度は、喫煙開始後、ある時間が経過してから少しずつ上昇し、煙濃度は喫煙開始直後から上昇し始める。
【００２１】
一方、▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下においては、温度は、エアコンの作動開始後、ある時間が経過してから設定温度に向けて上昇（暖房運転の場合）又は下降（冷房運転の場合）し、設定温度を維持する。ただし、コンプレッサのオン・オフ制御等の影響を受けて、設定温度の近傍において温度が周期的に上下変動する。ＣＯ濃度と煙濃度は、全く上昇しない。
【００２２】
図１から、燻焼火災時のＣＯ濃度変化及び煙濃度変化は、▲２▼部屋の中で非燃焼器具が熱源として作動している環境下、▲３▼部屋の中で喫煙している環境下、▲４▼部屋に設置されているエアコンが作動している環境下のそれぞれにおけるＣＯ濃度変化及び煙濃度変化とは異なっていることが分かる。即ち、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、ＣＯがほとんど発生しないので、ＣＯ濃度が基準閾値を超えた場合には、火災の発生であると判断できる。また、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、煙の発生も比較的少ないので、煙濃度が基準閾値を超えた場合にも、火災の発生であると判断できる。従って、▲２▼〜▲４▼の環境下においては、上述のＣＯ濃度又は煙濃度の基準閾値や基準継続時間に準拠して画一的な判断をしても、問題は起こらない。
【００２３】
しかしながら、▲１▼部屋の中で燃焼器具が作動している環境下においては、その燃焼器具から発生するＣＯや煙によって、ＣＯ濃度や煙濃度は、燻焼火災を検出するための基準閾値以上となる。このため、燃焼器具が作動している環境下において上記の基準閾値を警報器に設定すると、誤報が発生してしまうことになる。
【００２４】
そこで、ＣＯ濃度や煙濃度がある値以上となった場合には、それが燻焼火災によって発生したものか、燃焼器具の作動によって発生したものかを区別する必要がある。図１から分かるように、燻焼火災の場合には、燃焼器具が作動している環境下におけるよりも温度の上昇率が小さい。従って、ＣＯ濃度や煙濃度がある値以上となった場合に、そのＣＯや煙が燃焼器具の作動により発生したものか、あるいは、燻焼火災により発生したものかを区別するためには、温度の変化特性の差をみれば良いといえる。
【００２５】
上述のように、燃焼器具が作動している環境下においては、燻焼火災でなくともＣＯや煙が増加している。そのような環境下において燻焼火災が起こった場合には、燃焼器具の作動によって発生したＣＯや煙の量以上のＣＯや煙が存在することになるので、燻焼火災、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常増加を検知する際に、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を引き上げることが妥当である。例えば、ＣＯ濃度の閾値を、７５ｐｐｍから１００ｐｐｍに引き上げる。また、煙濃度の閾値を、５％から１０％に引き上げる。
【００２６】
しかし、このように閾値を引き上げると、それだけ人体への危険性も高まることになる。そこで、閾値を引き上げた場合には、継続時間を短く設定することが望ましい。例えば、ＣＯ濃度の継続時間を、３分から１分に短くする。また、煙濃度の継続時間も、３分から１分に短くする。このように継続時間を短く設定することにより、人体に危険を及ぼすような事態を避けることができる。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る火災警報器について説明する。本発明に係る火災警報器は、上記の考え方に基づいて構成されたものである。
図３は、本発明の一実施形態に係る火災警報器の構成を示すブロック図である。図３に示すように、火災警報器１は、屋内雰囲気の温度を検出する温度センサ２と、屋内雰囲気中のＣＯを検出するＣＯセンサ３と、屋内雰囲気中の煙を検出する煙センサ４と、火災警報器１の設置場所を設定するために用いられる切換スイッチ５と、これらのセンサの出力信号に基づいて火災発生等を判定する制御部６と、制御部６の判定結果に従って警報を発する警報部７と、他の火災警報器との間で信号の送受信を行う送受信部８とを備えている。
【００２８】
ここで、ＣＯセンサ３と煙センサ４との内の一方は省略しても良い。しかしながら、ＣＯセンサ３と煙センサ４との両方を備えることにより、煙はあまり発生しないがＣＯを発生する火災の場合、あるいは、その逆の場合に、十分に対処することができる。また、１つの住宅において複数の火災警報器を設置することが想定されていない場合には、送受信部８を設ける必要はない。
【００２９】
温度センサ２としては、例えば、サーミスタ、熱電対、半導体等を使用できる。ＣＯセンサ３としては、例えば、接触燃焼式、半導体式、電気化学式、光学式等のセンサを使用できる。煙センサ４としては、例えば、減光率換算量を測定するような一般的な煙センサを使用できる。これらのセンサの出力信号は、制御部６に送られる。
【００３０】
制御部６は、各種センサの出力信号をＡＤ変換するＡＤコンバータ６１と、判定条件を設定する判定条件設定部６２と、設定された判定条件に従って火災の発生等を判定する判定部６３とを含んでいる。判定条件設定部６２及び判定部６３は、典型的には、マイコンと付随するソフトウェア（プログラム）とによって構成される機能ブロックとして実現されるが、一般的な論理回路及び記憶回路を組み合わせて構成するようにしても良い。
【００３１】
判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値等に基づいて、判定部６３において用いられる判定条件を設定する。また、火災警報器１には、火災警報器の設置場所が台所か否かによって判定条件を変更するために用いられる切換スイッチ５が備えられている。判定条件設定部６２は、切換スイッチ５の設定に従って、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値、又は、継続時間を設定する。
【００３２】
通常、台所には換気扇が備えられており、調理中には換気扇が運転されて、室内の空気が入れ替わっている。このため、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を上げた状態で継続時間を長くしても、人体への影響は少ないと考えられる。そこで、切換スイッチ５によって設置場所が台所に設定されている場合には、判定条件設定部６２が、ＣＯ濃度や煙濃度の閾値を高く設定する。さらに、設置場所が台所に設定されている場合には、継続時間を長く設定することが望ましい。例えば、設置場所が台所に設定されている場合には、設置場所が居室等に設定されている場合に対して、ＣＯ濃度及び煙濃度の閾値を２倍とし、ＣＯ濃度の継続時間は５倍とする。
【００３３】
台所は、燃焼器具（ガスコンロ等）によって煙やＣＯガスが多く発生する環境であり、煙式の火災警報器を設置することができず、ＣＯを検知する方式の火災警報器を設置する場合にも誤報の発生が懸念される。しかしながら、本実施形態に係る火災警報器によれば、煙の検出又はＣＯの検出を温度の検出と組み合わせて行うので、誤報が発生するおそれが低減される。さらに、火災警報器の設置場所を設定するための切換スイッチ５を設けたことにより、台所に設置された場合にも、誤報の発生を一段と少なくすることができる。
【００３４】
判定部６３は、判定条件設定部６２によって設定された判定条件に従い、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値に基づいて、火災の発生、あるいは、ＣＯ濃度又は煙濃度の異常上昇を判定する。
【００３５】
このような判定における１つの具体例について説明する。判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値に基づいて、判定部６３において用いられる閾値及び継続時間を設定する。判定部６３は、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値と、設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って所定の比較結果が継続した場合に、警報を発生するように警報部７を制御する。例えば、判定部６３は、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値がそれぞれの継続時間に渡ってそれぞれの閾値を超えた場合に、警報部７に警報を発生させる。ここで、判定条件設定部６２は、温度センサ２によって検出された温度の変化量が設定値Ｘを超えた場合に、閾値を高く設定すると共に、継続時間を短く設定する。
【００３６】
次に、本実施形態における温度の変化量の求め方の一例について説明する。
本実施形態においては、温度の変化量を求めるために、最新の１５分の時間内で１分毎にサンプリングして得られた１５個の温度データを用いる。まず、エアコンのオン・オフ制御等により生じる温度のピ−クやディップの影響を避けるために、１５個の温度データの中から、最も高い値を有する温度データと、最も低い値を有する温度データとを除外する。そして、残った１３個の温度データの中から、上位４個の温度データの平均値（高温度）Ｔｍａｘ４と、下位４個の温度データの平均値（低温度）Ｔｍｉｎ４とを求める。さらに、高温度Ｔｍａｘ４と低温度Ｔｍｉｎ４との温度差ΔＴ４を求める。本実施形態においては、これらの高温度Ｔｍａｘ４、低温度Ｔｍｉｎ４、温度差ΔＴ４を用いることにより、以下に述べるように判定条件を変更している。
【００３７】
図１から分かるように、燻焼火災の場合には温度の上昇率が小さく、燃焼器具が作動している場合には温度の上昇率が高い。従って、温度が上昇しているときに、温度差ΔＴ４が小さい場合は、燻焼火災であると予想され、温度差ΔＴ４が大きい場合は、燃焼器具が作動していると予想される。そこで、判定条件設定部６２は、温度が上昇中であると判定され、かつ、温度差ΔＴ４が設定値Ｘを超えた場合に、閾値を高く設定すると共に、継続時間を短く設定する。例えば、ＣＯ濃度の閾値を、７５ｐｐｍから１２５ｐｐｍに引き上げ、煙濃度の閾値を、７．５％から１０％に引き上げる。また、ＣＯ濃度の継続時間を、３分から１分に短くし、煙濃度の継続時間も、１分から０．５分に短くする。
【００３８】
これにより、燃焼器具の作動によって火災発生が誤報されることを防いでいる。しかしながら、ＣＯセンサ３又は煙センサ４によって得られた検出値が、変更後の継続時間に渡って変更後の閾値を超えた場合には、ＣＯ濃度又は煙濃度が異常に上昇して人体にとって危険な状態となっているので、警報部７に警報を発生させる。
【００３９】
上記の判定において、温度の変化量と比較される設定値Ｘは、温度上昇が燃焼器具によるものなのかエアコンによるものなのかによって変更することが望ましい。エアコンが作動している場合には、室内の温度が設定値となるように制御されるので、室内があまり高温になることはないと考えられる。そこで、設定値Ｘを、高温度Ｔｍａｘ４の値によって変更する。
【００４０】
例えば、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃を超えたら、燃焼器具が作動している可能性が高いので、判定条件設定部６２は、設定値Ｘを１度と小さめに設定する。その結果、温度差ΔＴ４が１度を超えた場合に、温度が上昇中であると判定されると、閾値が高く設定される。一方、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であれば、エアコンが作動していることも考えられるので、判定条件設定部６２は、設定値Ｘを２度と大きめに設定する。その結果、温度が上昇中であると判定されても、温度差ΔＴ４が２度を超えない限り、閾値が高く設定されない。
【００４１】
ここで、温度が上昇中であるか否かの判定方法について説明する。温度センサ２が温度を検出することによって得られた１５個の温度データの内で、最初の５個の温度データの中から最も高い値を有する温度データと最も低い値を有する温度データとを除外した３個の温度データの平均値（初期平均値）ＴＰを求める。また、１５個の温度データの内で、最後の５個の温度データの中から最も高い値を有する温度データと最も低い値を有する温度データとを除外した３個の温度データの平均値（終期平均値）ＴＲを求める。
【００４２】
次に、初期平均値ＴＰと終期平均値ＴＲとを比較し、ＴＲ＞ＴＰである場合には、１５分の間で温度が上昇中であると判定する。燃焼器具が作動している環境下においては、温度が必ず上昇するので、ＴＲ＞ＴＰとなる。言い換えれば、ＴＲ≦ＴＰである場合には、燃焼器具が作動していないと言える。特に、ＴＲ＜ＴＰとなるのは、エアコンを冷房運転しているような場合である。従って、ＴＲ≦ＴＰである場合には、燃焼器具が作動しているかエアコンが作動しているかを区別する必要がないので、誤動作を防止するために設定値Ｘを大きめに設定している。
【００４３】
なお、不完全燃焼を起こす燃焼器具が作動している場合には、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとがほぼ同じであるが、エアコンが作動している環境下において燻焼火災が発生した場合には、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとが異なる。従って、温度の上昇タイミングとＣＯ濃度又は煙濃度の上昇タイミングとが、所定の間隔（例えば１５分）以上にずれている場合には、閾値と継続時間を変更せず、標準の閾値と継続時間を使用するようにしても良い。
【００４４】
図４は、図３の火災警報器の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、温度とＣＯ濃度とを検出する場合について説明する。
まず、ステップＳ１において、温度センサ２が温度を検出することにより得られた最新１５分間における１分毎の温度データを上述のように処理して、高温度Ｔｍａｘ４を求め、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であるか否かを判定する。高温度Ｔｍａｘ４が３５℃以下であればステップＳ２に移行し、高温度Ｔｍａｘ４が３５℃を超えていればステップＳ３に移行する。
【００４５】
ステップＳ２において、温度差ΔＴ４が２℃以下か否かを判定する。温度差ΔＴ４が２℃以下であれば、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、温度差ΔＴ４が２℃を超えていれば、燃焼器具が作動している可能性があると判断して、ステップＳ４に移行する。
【００４６】
ステップＳ３において、温度差ΔＴ４が１℃以下か否かを判定する。温度差ΔＴ４が１℃以下であれば、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、温度差ΔＴ４が１℃を超えていれば、燃焼器具が作動している可能性があると判断して、ステップＳ４に移行する。
【００４７】
ステップＳ４において、初期平均値ＴＰと終期平均値ＴＲを比較する。ＴＲ＞ＴＰでなければ、燃焼器具が作動していないと判断して、ステップＳ５に移行する。一方、ＴＲ＞ＴＰであれば、燃焼器具が作動していると判断して、ステップＳ１５に移行する。
【００４８】
ステップＳ５において、図３に示す切換スイッチ５によって設定されている火災報知器の設置場所が台所であるか否かについて判定する。火災報知器の設置場所が台所以外（以下においては、居室とする）である場合にはステップＳ６に移行し、火災報知器の設置場所が台所である場合にはステップＳ１６に移行する。
【００４９】
ステップＳ６においては、ＣＯ濃度の閾値を居室用の基準閾値（例えば、７５ｐｐｍ）に設定し、継続時間を居室用の基準継続時間（例えば、３分間）に設定する。また、ステップＳ１６においては、ＣＯ濃度の閾値を台所用の基準閾値（例えば、１５０ｐｐｍ）に設定し、継続時間を台所用の基準継続時間（例えば、１５分間）に設定する。
【００５０】
同様に、ステップＳ１５において、切換スイッチ５によって設定されている火災報知器の設置場所が台所であるか否かについて判定する。火災報知器の設置場所が居室である場合にはステップＳ２６に移行し、火災報知器の設置場所が台所である場合にはステップＳ３６に移行する。
【００５１】
ステップＳ２６においては、居室用として、ＣＯ濃度の閾値を高濃度（例えば、１２５ｐｐｍ）に設定し、継続時間を短時間（例えば、１分間）に設定する。また、ステップＳ３６においては、台所用として、ＣＯ濃度の閾値を高濃度（例えば、２５０ｐｐｍ）に設定し、継続時間を短時間（例えば、５分間）に設定する。
【００５２】
次に、ステップＳ７において、ＣＯセンサ３によって得られたＣＯ濃度の検出値が、ステップＳ６、Ｓ１６、Ｓ２６、又はＳ３６において設定された閾値を超えたか否かを判定する。ＣＯ濃度の検出値が閾値を超えていれば、ステップＳ８に移行し、ＣＯ濃度の検出値が閾値を超えていなければ、ステップＳ１に戻る。
【００５３】
ステップＳ８において、ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が、ステップＳ６、Ｓ１６、Ｓ２６、又はＳ３６において設定された継続時間以上か否かを判定する。ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が継続時間以上であれば、火災が発生したものと判定し、ステップＳ９において、警報部７に警報を発生させる。一方、ＣＯ濃度が閾値以上となった時間が継続時間に達しなければ、ステップＳ１に戻る。
【００５４】
ここで、例えば、電気式熱源の１つであるホットプレートを使用して食品を焦がした場合や、タバコを吸い続けている場合には、ＣＯや煙が発生する。しかしながら、これらの場合には温度があまり上昇しないので、図４に示すフローチャートにおいてステップＳ６又はＳ１６に進み、ＣＯ濃度の閾値は基準閾値に設定され、継続時間は基準継続時間に設定される。
【００５５】
次に、１つの住宅の複数の部屋に、本実施形態に係る複数の警報器が設置される場合について説明する。
図３に示すように、火災警報器１には、他の部屋に設置された他の火災警報器との間で信号の送受信を行うための送受信部８が備えられている。送受信部８は、例えば、ＡＣ電源のコンセントに接続されているＡＣラインに、微弱なＲＦ（無線周波数帯域）信号を送信すると共に、他の部屋に設置された他の火災警報器から送信されたＲＦ信号をＡＣラインを介して受信することにより、信号の送受信を行う。あるいは、ＡＣラインを介さず、無線により信号の送受信を行うようにしても良い。
【００５６】
送受信部８が接続されている制御部６の判定条件設定部６２は、温度センサ２によって得られた検出値と、他の火災警報器が温度を検出することにより得られた検出値とに基づいて、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する。
【００５７】
近年においては、高断熱・高気密の住宅が普及しているので、１つの住宅の複数の部屋においては、温度変化に高い相関が見られる。そこで、複数の部屋に設置された複数の火災警報器の温度センサで温度を検出することにより求められた温度変化量を用いて判定する。
【００５８】
例えば、複数の部屋における温度変化量が一定範囲内（例えば３度以内）の場合には、温度が上昇して温度変化量（温度差ΔＴ４）が設定値Ｘを超えても、暖房機（エアコン等）が作動していると判断して、閾値及び継続時間を変更しない。一方、複数の部屋における温度変化量が一定範囲内でない場合には、温度が上昇して温度変化量（温度差ΔＴ４）が設定値Ｘを超えた場合には、閾値及び継続時間の内の少なくとも一方を変更する。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、火災警報器を設置する部屋の使用形態（燃焼器の有無やエアコンの有無等）に関わらず、火災の発生、又は、ＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を初期において検知できると共に、誤報ができるだけ少なくなるように改良した火災警報器を提供することができる。特に、従来は台所に設置することが認められていなかった煙式の火災警報器においても、温度を検出する温度センサによって得られた検出値に基づいて、煙濃度の判定に用いる閾値及び継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更することにより、改良された煙式の火災警報器が台所にも設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燻焼火災及び種々の条件下における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
【図２】燻焼火災が本格的な火災に移行した場合における（Ａ）温度変化、（Ｂ）ＣＯ濃度変化、（Ｃ）煙濃度変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る火災警報器の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の火災警報器の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 火災警報器
２ 温度センサ
３ ＣＯセンサ
４ 煙センサ
５ 切換スイッチ
６ 制御部
７ 警報部
８ 送受信部
６１ ＡＤコンバータ
６２ 判定条件設定部
６３ 判定部
Claims (12)
- 火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を報知する火災警報器であって、
警報を発生する警報部と、
温度を検出する第１のセンサと、
ＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出する第２のセンサと、
前記第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に、警報を発生するように前記警報部を制御する判定部と、
前記第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、前記閾値及び前記継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する判定条件設定部と、
を具備し、前記判定条件設定部が、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、前記温度差が前記設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて前記設定変更を行うことを特徴とする火災警報器。 - 前記判定条件設定部が、燃焼器具作動中と判断した場合、及び、燃焼器具非作動中と判断した場合のそれぞれにおいて、さらに、火災警報器の設置場所が台所であるか否かを判断し、それぞれの判断に応じて前記設定変更を行うことを特徴とする請求項１記載の火災警報器。
- ＣＯと煙との内の他方を検出する第３のセンサをさらに具備し、
前記判定部が、前記第３のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って所定の比較結果が継続した場合に、警報を発生するように前記警報部を制御し、
前記判定条件設定部が、前記第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、前記閾値及び前記継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更する、
請求項１記載の火災警報器。 - 前記判定部が、前記第２又は第３のセンサによって得られた検出値がそれぞれの継続時間に渡ってそれぞれの閾値を超えた場合に、警報を発生するように前記警報部を制御する、請求項３記載の火災警報器。
- 前記判定条件設定部が、一連の期間において温度検出により得られた検出値の内の高い方の第ｉ番目から第（ｉ＋ｊ）番目までの平均値である高温値Ｔｍａｘｊと、低い方の第ｉ番目から第（ｉ＋ｊ）番目までの平均値である低温値Ｔｍｉｎｊとに基づいて、温度差ΔＴｊ＝Ｔｍａｘｊ−Ｔｍｉｎｊを求め、前記設定値をＸとして、ΔＴｊ＞Ｘであり、かつ、温度が上昇中であると判定された場合に、前記閾値を高く設定し、又は、前記継続時間を短く設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の火災警報器。
- 前記火災警報器が、一連の期間においてＮ回の温度検出を行い、
前記判定条件設定部が、Ｎ回の温度検出の内の最初のＭ回の温度検出によって得られた検出値の最高値と最低値を除外した平均値ＴＰと、最後のＭ回の温度検出によって得られた検出値の最高値と最低値を除外した平均値ＴＲとに基づいて、ＴＲ＞ＴＰである場合に温度が上昇中であると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の火災警報器。 - 前記火災警報器の設置場所が台所か否かによって判定条件を変更するために用いられる切換スイッチをさらに具備し、
前記判定条件設定部が、前記切換スイッチにおいて前記火災警報器の設置場所が台所であると設定されている場合に、そうでない場合よりも前記閾値を高く設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の火災警報器。 - 前記判定条件設定部が、前記切換スイッチにおいて前記火災警報器の設置場所が台所であると設定されている場合に、そうでない場合よりも前記継続時間を長く設定することを特徴とする請求項７記載の火災警報器。
- 屋内に設置された火災警報器において、火災の発生又はＣＯ濃度若しくは煙濃度の異常上昇を判定する方法であって、
第１のセンサを用いて温度を検出すると共に、第２のセンサを用いてＣＯ濃度と煙濃度との内の一方を検出するステップ（ａ）と、
前記第２のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｂ）と、
前記第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、前記閾値及び前記継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更するステップ（ｃ）と、
前記第２のセンサによって得られた検出値と変更後の閾値とを比較し、変更後の継続時間に渡って検出値が閾値を上回った場合に警報を発生するステップ（ｄ）と、
を具備し、ステップ（ｃ）において、一連の期間におけるサンプリングによって得られた高温側の測定温度に基づく高温値と低温側の測定温度に基づく低温値との温度差を求め、高温値が所定の温度を超えたか否かに対応して設定値を設定し、前記温度差が前記設定値を超え、かつ、温度が上昇中であると判定された場合には燃焼器具作動中と判断し、それ以外の場合には燃焼器具非作動中と判断し、それぞれの判断に応じて前記設定変更を行うことを特徴とする方法。 - ステップ（ｃ）が、燃焼器具作動中と判断した場合、及び、燃焼器具非作動中と判断した場合のそれぞれにおいて、さらに、火災警報器の設置場所が台所であるか否かを判断し、それぞれの判断に応じて前記設定変更を行うことを含む、請求項９記載の方法。
- ステップ（ａ）が、第３のセンサを用いてＣＯと煙との内の他方を検出することを含み、
ステップ（ｂ）が、前記第３のセンサによって得られた検出値と設定された閾値とを比較し、設定された継続時間に渡って所定の比較結果が継続した場合に警報を発生することを含み、
ステップ（ｃ）が、第１のセンサによって得られた検出値に基づいて、前記閾値及び前記継続時間の内の少なくとも一方の設定を変更することを含み、
ステップ（ｄ）が、第３のセンサによって得られた検出値と変更後の閾値とを比較し、変更後の継続時間に渡って所定の比較結果が継続した場合に警報を発生することを含む、
請求項９又は１０記載の方法。 - ステップ（ｂ）又は（ｄ）が、前記第２又は第３のセンサによって得られた検出値がそれぞれの継続時間に渡ってそれぞれの閾値を超えた場合に警報を発生することを含む、請求項９〜１１のいずれか１項記載の方法。
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