JP4989109B2

JP4989109B2 - 火災報知器

Info

Publication number: JP4989109B2
Application number: JP2006146948A
Authority: JP
Inventors: 光輝西田; 佳典西上; 浩笠原; 修平黒田
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP2007317007A

Description

本発明は、煙を検知する煙検知部と、前記煙検知部が検知した出力に基づく煙濃度が、所定の閾値以上となった時点から蓄積時間の計測を開始するとともに、前記煙濃度が前記閾値以上である状態が所定時間の間継続した場合に、警報部が火災警報を発するように制御する制御部と、を備えた火災報知器に関する。

この種の火災報知器では、例えば特許文献１に示されるように、煙検知部の検知結果が予め設定した検知レベルを超えてもすぐに火災警報を発しないようにしている。つまり、タバコの煙や湯気などの火災とは無関係な現象に反応して、非火災時に火災警報を発することが無いように、煙検知部の検知結果が所定の閾値を超えた時点から蓄積時間を計測し、検知結果が所定の閾値を超えた状態で所定の所定時間に達したら火災警報を発するようにしている。

特開平７−１８２５７３号公報

ところで、非火災時に火災警報を発することを防止する観点からは、上述の所定時間は長い方が好ましい。一方、火災時に素早く警報を発するためには、上述の所定時間は短い方が好ましい。

しかし、上述の火災報知器では、火災と非火災とに関係なく、煙濃度が所定の閾値を越えた状態が所定時間を経過してから火災警報を発していた。このため、火災時に素早く警報を発する観点から、所定時間を短く設定する必要があり、非火災時に火災警報が発せられることを十分に防止できない場合があるという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、火災時には素早く火災警報を発しつつ、非火災時には火災警報を発することを防止することができる火災報知器を提供することにある。

本発明の第１特徴構成は、煙を検知する煙検知部と、火災警報を発する警報部と、前記煙検知部が検知した出力に基づく煙濃度が、所定の閾値以上となった時点から蓄積時間の計測を開始するとともに、前記煙濃度が前記閾値以上である状態が所定時間の間継続した場合に、警報部が火災警報を発するように制御する制御部と、を備え、前記所定時間は、前記煙濃度が前記閾値以上となる前から予め設定されており、前記制御部が、少なくとも前記煙濃度が前記閾値以上になった時点以降から所定の解析時間における前記煙濃度の変化量の平均値と標準偏差との相関を、予め作成してある火災時及び非火災時の前記平均値と前記標準偏差との相関図と対比することにより、前記蓄積時間が前記所定時間に達する前に、火災と非火災とを予測し、火災であると予測した場合の前記所定時間の短縮及び、非火災であると予測した場合の前記所定時間の延長のうちの少なくとも何れか一方の制御を行う点にある。

本構成によれば、制御部が、少なくとも前記所定時間中の所定の解析時間における前記煙濃度の変化量の平均値と標準偏差との相関を、予め作成してある火災時及び非火災時の前記平均値と前記標準偏差との相関図と対比することにより、前記蓄積時間が前記所定時間に達する前に、火災と非火災とを予測し、火災であると予測した場合の前記所定時間の短縮及び、非火災であると予測した場合の前記所定時間の延長のうちの少なくとも何れか一方の制御を行う。この結果、火災の可能性が高い場合には所定時間を短くし素早く火災警報を発する機能及び、火災の可能性が低い場合には所定時間を長くし火災警報の発令を防止する機能のうちの少なくとも何れか一方を有することとなる。
また、本構成によれば、少なくとも所定時間中の煙濃度の変化量の平均値と標準偏差との相関に基づいて所定時間を制御するので、例えば蓄積時間の開始前の煙濃度のみに基づいて所定時間を制御する場合と比較して、より火災と非火災とで平均値と標準偏差との相関が異なる時点で火災と非火災とを予測することとなる。この結果、火災と非火災とを確実に予測して、所定時間を適切に制御することができる。上述の結果、所定時間を適切に制御し、火災時には素早く火災警報を発しつつ、非火災時には火災警報を発することを防止することができる火災報知器を提供することができる。

また、制御部が、前記変化量の平均値と標準偏差との相関に基づいて火災と非火災とを確実に予測し、所定時間を適切に制御することができる。

（火災報知器）
図１は本実施形態に係る火災報知器１の構成を示すブロック図である。
この火災報知器１は、煙濃度を検知する煙検知部３と、火災報知器１を制御する制御部２と、火災警報を発する警報部４とを有する。

煙検知部３としては、煙検知機能を有する例えば散乱光式煙センサを用いることができる。散乱光式煙センサは、発光部と受光部（ともに図示しない）とを有し、発光部からの光が煙粒子にあたると生じる散乱現象を利用して、受光部の受光素子が散乱光を受けて生じる光電流の変化を検出する。
なお、煙検知部３としては、上述のものに限られず、例えば透過光式煙センサを用いても良い。透過光式煙センサは、受光部の受光素子が透過光を受けて生じる光電流の変化を検出する。

制御部２は、煙検知部３が検知した出力に基づく煙濃度が、所定の閾値（以下、適宜「警報レベル」とも称する）以上となった時点から蓄積時間ｔの計測を開始するとともに、前記煙濃度が警報レベル以上である状態が所定の蓄積時間Ｔの間継続した場合に、警報部４が火災警報を発するように制御する。また、制御部２は、少なくとも前記煙濃度が警報レベル以上になった時点から所定時間（以下、適宜「解析時間」とも称する）における煙濃度の変化量の経時変化の挙動に基づいて、蓄積時間Ｔに達する前に、火災と非火災とを予測する。そして、火災であると予測した場合の蓄積時間Ｔの短縮及び、非火災であると予測した場合の蓄積時間Ｔの延長のうちの少なくとも何れか一方の制御を行う。

制御部２は、濃度判定手段２１・計時手段２２・蓄積時間制御手段２３・火災／非火災判定手段２４・表示管理手段２５を有する。濃度判定手段２１は、煙検知部３の検知結果に基づく煙濃度が警報レベル以上か否かを判定する。計時手段２２は、蓄積時間ｔを計測する。蓄積時間制御手段２３は、前記経時変化の挙動に基づいて蓄積時間を制御する。また、表示管理手段２５は、火災／非火災判定手段２４が火災であると判定した際に、警報部４に対して火災信号を発する。

警報部４は、例えばスピーカとＬＥＤなどを備える。警報部４は、火災／非火災判定手段２４が火災であると判定した場合に、表示管理手段２５からの警報信号により、スピーカからの音声や、ＬＥＤの点滅など聴覚的・視覚的な火災警報を発する。

（火災報知器の動作）
次に、この火災報知器１の動作を図２に基づいて説明する。
煙濃度判定手段２１は、煙検知部３が煙を検知すると（♯１のＹ分岐）、検知レベルに基づく煙濃度が所定の閾値（警報レベル）以上か否かを判定する（♯２）。煙濃度が警報レベル未満の場合には（♯２のＮ分岐）、蓄積時間ｔ及び後述するフラグＦを０にセットし（♯８）、再び検知レベルの読み込みを行う（♯１）。一方、煙濃度が警報レベル以上である場合には（♯２のＹ分岐）、蓄積時間ｔの計測を開始する（♯３）。

その後、フラグＦが０か否かを判定する（♯４）。ここで、フラグＦ＝０は、後述する蓄積時間制御処理が未だ行われていないことを示し、フラグＦ＝１は、蓄積時間制御処理が既に行われていることを示す。
フラグＦ＝０の場合には（♯４のＹ分岐）、蓄積時間制御処理が未だ行われていないので、蓄積時間制御処理を行い、蓄積時間Ｔを短縮又は延長する（♯５）。一方、フラグＦ＝１の場合は（♯４のＮ分岐）、既に蓄積時間制御処理が行われているので、蓄積時間制御処理は行わず、蓄積経過時間ｔの計測を継続する。

蓄積時間ｔが所定の蓄積時間Ｔに達すると（♯６のＹ分岐）、火災警報を発する。一方、蓄積時間ｔが所定の蓄積時間Ｔに達していない場合は（♯６のＮ分岐）、上述の♯１〜♯４，♯６の処理を繰り返す。また、蓄積時間ｔが所定の蓄積時間Ｔに達する前に煙濃度が警報レベル未満になった場合には（♯２のＮ分岐）、蓄積時間ｔ及びフラグＦを０にセットし（♯８）、再び煙の検知を行う（♯１）。

（蓄積時間制御処理）
次に図３に基づいて、蓄積時間制御処理について説明する。蓄積時間制御処理は、煙濃度の変化量の経時変化の挙動に基づいて、火災か非火災かを予測し、火災であると予測した場合には蓄積時間Ｔを短縮し、非火災であると予測した場合には、蓄積時間Ｔを延長する処理である。
蓄積時間制御処理に入ると、解析時間の計測を開始するとともに（♯５１）、煙濃度を読み込み記憶する。例えば、前回読み込んだ煙濃度との差を求めることにより煙濃度の変化量を算出し、煙濃度の変化量の経時変化を記憶する（♯５２）。解析時間が所定の解析時間Ｔａ未満であれば（♯５３のＮ分岐）、解析時間Ｔａに達するまで、上述の操作を繰り返し、煙濃度の変化量の経時変化を記憶する。解析時間Ｔａに達すると（♯５３のＹ分岐）、前記変化量の経時変化の挙動に基づいて、火災か非火災かの予備判定を行う（♯５４）。予備判定において、火災であると予測された場合には（♯５５のＹ分岐）、蓄積時間ＴをＴ−ｄＴ１に短縮する（♯５６）。一方、非火災であると予測された場合には（♯５５のＮ分岐）、蓄積時間ＴをＴ＋ｄＴ２に延長する（♯５７）。また、蓄積時間制御処理が行われたことを示すためにフラグＦを１にセットする（♯５８）。

上述の蓄積時間制御処理を行うことにより、火災の可能性が高い場合には蓄積時間を短くし、火災の可能性が低い場合には蓄積時間を長くすることができる。この結果、火災時には素早く火災警報を発しつつ、非火災時には火災警報を発することを防止することができる。
また、蓄積時間中の煙濃度の変化量の経時変化の挙動に基づいて蓄積時間を制御しているので、例えば蓄積時間の開始前の煙濃度のみに基づいて蓄積時間を制御する場合と比較して、火災の場合の煙濃度の挙動と非火災の場合の煙濃度の挙動との相違がより顕著な時点で火災と非火災とを予測することとなる。この結果、火災と非火災とを確実に予測して、蓄積時間を適切に制御することができる。上述の結果、蓄積時間を適切に制御し、火災時には素早く火災警報を発しつつ、非火災時には火災警報を発することを防止することができる。

なお、上述の例では蓄積時間Ｔの延長及び短縮の両方を行う例を示したが、何れか一方のみを行ってもよい。また、短縮する時間ｄＴ１と延長する時間ｄＴ２とは、同じ時間であってもよく、異なる時間であってもよい。
また、蓄積時間の開始後の煙濃度の変化量に基づいて蓄積時間制御処理を行う例を示したが、蓄積時間の開始前から蓄積時間中に渡っての煙濃度の変化量に基づいて蓄積時間制御処理を行ってもよい。この場合、例えば濃度判定部２１が、煙濃度が警報レベルより低い所定値以上であると判定した時点から蓄積時間制御処理を開始してもよい。また、煙濃度が警報レベルに達する以前から煙濃度（若しくは煙濃度の変化量）の経時変化を記憶しておき、煙濃度が警報レベルに達した後に、前記経時変化を呼び出して、蓄積時間制御処理を行ってもよい。

また、蓄積時間の開始後の煙濃度の変化量に基づいて蓄積時間制御処理を行う場合、必ずしも、煙濃度が警報レベルに達した時点から蓄積時間制御処理を行なわなくてもよい。ただし、蓄積時間の経過前に火災と非火災とを予測する必要がある。このため、煙濃度が警報レベルに達した後、早期に蓄積時間制御処理を開始することが好ましい。

（蓄積時間制御処理の実施例）
次に、蓄積時間制御処理の具体例について説明する。初期の蓄積時間は特に限定はされないが、本実施例では４０秒に設定してある。また、警報レベルは１０％／ｍとした。なお、この測定において、煙検知部３として散乱光式煙センサを用い、検知周期を１ｓとして測定を行った。
また、本実施例では、煙濃度変化量の解析時間を、蓄積時間開始時点（即ち、煙濃度が警報レベルに達した時点）から２０秒間とし、２０秒を経過した時点で火災か非火災を判断する。

火災として布団燻焼火災及びてんぷら油火災を例に、非火災として湯気を例に実験を行った。図４は、各事例における煙濃度の経時変化を、煙濃度が火災警報レベルを超えた時間をゼロとして表したものである。また、図５は、煙濃度の変化量の経時変化を、煙濃度が火災警報レベルを超えた時間をゼロとして表したものである。
これらの図において、実線は布団燻焼火災の結果を、点線はてんぷら油火災の結果を、一点鎖線は湯気の結果を示す。布団燻焼火災の場合は、煙濃度が緩やかに略一定の増加速度で増加した。てんぷら油火災の場合は、煙濃度が略一定の増加速度で急激に上昇し、約２０秒後に発火して、煙濃度が略一定になった。湯気の場合は、煙濃度が激しく増減を繰り返した。
上述の図から、布団燻焼火災やてんぷら油火災などの火災と比べて、湯気による非火災の場合は、煙濃度やその変化量の変動が大きいことが分かる。したがって、煙濃度の変化量の経時変化に基づいて火災と非火災とを予測する予備判定を行うことができる。

図６は、図１と同様の計測を各事例とも６回行って、各計測時の０〜２０ｓの間の煙濃度変化量の平均値と標準偏差とをプロットしたものである。
上述の図から明らかなように、火災と非火災とでは、平均値と標準偏差との相関関係が異なる。即ち、火災である布団燻焼では、平均値標準偏差ともに小さい値を示している。また、火災であるてんぷら油火災では、平均値は比較的大きな値を示し、標準偏差は比較的小さな値を示している。一方、非火災である湯気の場合は、平均値は小さな値を示し、標準偏差は大きな値を示している。この結果より、標準偏差が小さくなれば火災の可能性が高くなり、標準偏差が大きくかつ平均値が小さくなれば非火災の可能性が高くなることが分かる。
このため、図６において、火災領域と非火災領域とに分割し、解析時間中の煙濃度の変化量の平均値と標準偏差とが、図中の火災領域と非火災領域との何れに存在するかにより火災と非火災とを予測することができる。

上述の例では、煙濃度変化量の解析時間を、警報蓄積開始から２０秒間とし、２０秒を経過した時点で火災か非火災を判断している。このため、例えば、てんぷら油火災の場合は蓄積時間を、例えば２０秒間短縮して、予備判定の直後に警報を発することにより、迅速に火災警報を発することができる。一方、湯気の場合は、例えば蓄積時間を２０秒間延長することで、火災警報を発することなく自然に湯気が消えていくことが期待できる。

このように、蓄積時間内に煙濃度の変化量の経時変化の挙動を評価して火災と非火災との区別を行うことができる。そして、火災の場合は、蓄積時間を短縮して警報を早期に発するとともに、非火災の場合は蓄積時間の延長を行って火災警報の発令を防止することができる。

なお、上述の実施例において、必ずしも、煙濃度が警報レベルに達した時点から蓄積時間制御処理を行なわなくてもよい。ただし、てんぷら火災の場合、図４から明らかなように、発火後（約２０秒後）は煙濃度が略一定値になり、煙濃度の変化量の経時変化に基づく火災と非火災との判定が困難になる。従って、早期に蓄積時間制御処理を開始することが好ましい。

（蓄積時間制御の別の具体例）
図７は、図５の０〜２０秒間の周波数解析を行った周波数スペクトルである。図７において、実線は布団燻焼火災の結果を、点線はてんぷら油火災の結果を、一点鎖線は湯気の結果を示す。
周波数が０．２０〜０．４５Ｈｚの領域で火災（てんぷら油火災・布団燻焼火災）と非火災（湯気）との違いが顕著である。即ち、非火災である湯気の場合、火災である布団燻焼及びてんぷら油火災の場合と比較して振幅が大きくなっている。このため、例えば、周波数スペクトルを、周波数が０．２０〜０．４５Ｈｚの領域で積分し、その積分値が所定値以上であれば非火災であると予測し、積分値が所定値以下であれば火災であると予測することができる。

なお、上述の蓄積時間制御処理の具体例では、煙濃度の平均値と標準偏差に基づく例、及び周波数スペクトルに基づく例について説明した。しかし、蓄積時間制御処理は上述の例に限られるものではない。例えば、図５に示した煙濃度の変化量の経時変化から、変化量が所定の範囲内（本実施例においては例えば、−２０〜＋２０％／ｍ／ｓ）であれば蓄積時間Ｔを短縮し、変化量が上記範囲を越えれば蓄積時間Ｔを延長するなど上述以外であってもよい。

本発明に係る火災報知器を示すブロック図火災報知の動作を示すフローチャート蓄積時間制御処理を示すフローチャート煙濃度の経時変化を示す図煙濃度の変化量の経時変化を示す図煙濃度の変化量の平均値と標準偏差との相関を示す図煙濃度の変化量の周波数スペクトル

１火災報知器
２制御部
３煙検知部
４警報部
Ｔ蓄積時間
Ｔａ解析時間

Claims

煙を検知する煙検知部と、
火災警報を発する警報部と、
前記煙検知部が検知した出力に基づく煙濃度が、所定の閾値以上となった時点から蓄積時間の計測を開始するとともに、前記煙濃度が前記閾値以上である状態が所定時間の間継続した場合に、警報部が火災警報を発するように制御する制御部と、を備え、
前記所定時間は、前記煙濃度が前記閾値以上となる前から予め設定されており、
前記制御部が、少なくとも前記煙濃度が前記閾値以上になった時点以降から所定の解析時間における前記煙濃度の変化量の平均値と標準偏差との相関を、予め作成してある火災時及び非火災時の前記平均値と前記標準偏差との相関図と対比することにより、前記蓄積時間が前記所定時間に達する前に、火災と非火災とを予測し、火災であると予測した場合の前記所定時間の短縮及び、非火災であると予測した場合の前記所定時間の延長のうちの少なくとも何れか一方の制御を行う火災報知器。