JP5667670B2 - 煙検出器 - Google Patents
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Description
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。
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。
(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;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第1長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの第1短波長受光信号を取得する第1検出処理部と;前記長波長受光素子からの第2長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの第2短波長受光信号を取得する第2検出処理部と;前記第1長波長受光信号と、前記第2長波長受光信号と、前記第1短波長受光信号と、前記第2短波長受光信号とに基づいて、前記煙の種別を判断する煙種別判断部と;を備える。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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 (10)
- 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;
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第1長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの第1短波長受光信号を取得する第1検出処理部と;
前記長波長受光素子からの第2長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの第2短波長受光信号を取得する第2検出処理部と;
前記第1長波長受光信号と、前記第2長波長受光信号と、前記第1短波長受光信号と、前記第2短波長受光信号とに基づいて、前記煙の種別を判断する煙種別判断部と;
を備えることを特徴とする煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記長波長発光素子及び前記短波長発光素子のいずれか一方の駆動電流を変更する駆動電流可変制御部を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、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駆動させ;
前記第1検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第1長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第1短波長受光信号とを取得し;
前記発光制御部が、前記長波長発光素子及び前記短波長発光素子のいずれか一方の発光電流を変化させた上で同時に発光させ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号及び前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号を取得し;
前記煙種別判断部が、前記第1長波長受光信号と前記第2長波長受光信号と前記第1短波長受光信号と前記第2短波長受光信号とに基づいて、相対的に長波長受光信号の割合が多ければ前記煙の粒子径が所定値以上に大きいと判断する一方、短波長受光信号の成分が相対的に多ければ前記煙の粒子径が前記所定値よりも小さいと判断する;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記短波長発光素子に流す発光電流を、前記長波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比を求め、(ii)前記第1出力比が1未満であれば前記煙の粒子径が所定値よりも小さいと推定し、(iii)この推定後に、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比を求め、(iv)この第2出力比が1以上であれば前記推定結果が正しいとして確定させる;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記短波長発光素子に流す発光電流を前記長波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比を求め、(ii)この第1出力比が1以上であれば前記煙の粒子径が所定値よりも大きいと推定し、(iii)この推定後に、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比を求め、(iv)この第2出力比が1以上であれば前記推定結果が正しいとして確定させる;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記長波長発光素子に流す発光電流を前記短波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比を求め、(ii)この第1出力比が1未満であれば前記煙の粒子径が所定値よりも小さいと推定し、(iii)この推定後に、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比を求め、(iv)この第2出力比が1未満であれば前記推定結果が正しいとして確定させる;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記長波長発光素子に流す発光電流を前記短波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比を求め、(ii)この第1出力比が1以上であれば前記煙の粒子径が所定値よりも大きいと推定し、(iii)この推定後に、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比を求め、(iv)この第2出力比が1未満であれば前記推定結果が正しいとして確定させる;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記短波長発光素子に流す発光電流を前記長波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比と、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比とを求め、(ii)前記第1出力比から前記第2出力比への変化率が所定の閾値以上の場合には前記煙の粒子径が所定値よりも小さいと判定する一方、前記変化率が前記閾値未満の場合には前記煙の粒子径が前記所定値よりも大きいと判断する;
ことを特徴とする請求項1に記載の煙検出器。 - 前記発光制御部が、前記長波長発光素子に流す発光電流を前記短波長発光素子に流す発光電流よりも低くした上で前記同時発光を行わせ;
前記第2検出処理部が、前記長波長受光素子からの前記第2長波長受光信号と前記短波長受光素子からの前記第2短波長受光信号とを取得し;
前記煙種別判断部が、(i)前記第1長波長受光信号を前記第1短波長受光信号で除算した第1出力比と、前記第2長波長受光信号を前記第2短波長受光信号で除算した第2出力比とを求め、(ii)前記第1出力比から前記第2出力比への変化率が所定の閾値未満の場合には前記煙の粒子径が所定値よりも小さいと判定する一方、前記変化率が前記閾値以上の場合には前記煙の粒子径が前記所定値よりも大きいと判断する;
ことを特徴とする請求項1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3から9のいずれか一項に記載の煙検出器。
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