JP5877659B2 - 煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを有する煙感知器に関する。

従来、発光素子と受光素子とを有する光拡散式のセンサ部を備えた煙感知器が利用されてきた。発光素子からの光は、センサ部内に流入した煙によって散乱され、煙の濃度によって受光素子の検出結果が変化する。煙感知器は、このような発光素子からの光を受光素子が検出することで煙の濃度を検出する。しかしながら、特に、壁面に設置した煙感知器は、埃等の異物が上方から侵入しやすい環境にある。センサ部内に埃等が侵入すると、煙が無い時にも発光素子からの光が散乱され、誤感知する可能性がある。このような誤感知を防止する技術として下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の煙感知器は、発光素子から照射される光を、発光素子と受光素子との各軸心同士の交差地点を含む煙感知領域に向けて反射する反射板が、発光部に対して対向配置され、発光素子の軸心と受光素子の軸心とを含む平面が鉛直状となる設置状態において、反射板の上方に隣接する間隙と反射板の背後の空間とを反射板の反射面を介さずに連通接続させる埃導入経路を備えて構成される。

このように、発光素子に対して反射板を対向配置することで、発光素子から照射される光が煙感知領域に向けて反射され、煙感知領域に進入した煙による散乱光の輝度又は光量が増加する。また、反射板の上方に隣接する間隙から埃等が侵入した場合でも、埃は埃導入経路を介して反射板の背後の空間に移動するので、埃が反射面に付着又は堆積し難くなる。これにより、センサ部内に侵入した埃等に起因する感知能力の低下が抑制される。

特開２０１０−２０４７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の煙感知器は、上方に向けて開口する煙導入口が存在するので、センサ部内への埃の侵入を完全に抑えることができないこともある。そこで、侵入した埃に応じて、検出感度を補正することが考えられる。ここで、煙感知器は、天井に取り付ける場合と壁面に取り付ける場合とがある。センサ部内に埃等が侵入した場合、堆積する部位は取り付け形態により異なる。すなわち、天井に取り付ける場合、埃等は発光素子と受光素子との載置面に堆積するが、壁面に取り付ける場合には埃は発光素子又は受光素子に堆積することがある。このため、取り付け位置によって埃等に起因する感度の変化が異なるので、取り付け形態毎に煙感知器をラインナップしておく必要があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、取り付け位置に拘らず、適切に検出感度を補正することが可能な煙感知器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る煙感知器の特徴構成は、発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、設置形態として設置向きを示す状態情報を取得する状態情報取得部と、前記状態情報毎に前記受光素子の感度を補正する補正特性が予め記憶されている記憶部と、前記状態情報に対応する補正特性に基づき前記受光素子の感度を補正する感度補正部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、煙感知器の設置形態に応じた補正特性を備えているので、煙感知器の取り付け位置に拘らず、適切に検出感度を補正することが可能となる。

例えば、前記補正特性が、前記受光素子の感度と当該受光素子の使用時間との関係を示す感度特性であり、前記発光素子及び前記受光素子の使用時間を計測する計測部を備え、前記感度補正部は、前記感度特性に基づき補正する構成とすることが可能である。

このような構成とすれば、使用時間に応じて示される感度特性に基づき、受光素子の感度の補正を行うことができる。

或いは、前記補正特性が、煙が無い状態における前記受光素子の初期状態の出力を基準とした経年変化量である出力変化量と、前記受光素子の初期状態の感度を基準とした経年変化量である感度変化量と、の関係を示す変化量特性であり、前記煙が無い状態における現在の受光素子の出力と前記初期状態の受光素子の出力に対する前記現在の受光素子の出力との変化量を演算する出力変化量演算部と、前記演算された出力の変化量に基づいて、前記変化量特性から感度の変化量を演算する感度変化量演算部と、を備え、前記感度補正部は、前記変化量特性に基づき補正する構成とすることも可能である。

このような構成とすれば、煙が無い状態における現在の受光素子の出力を検出するだけで、現在の受光素子の感度を補正することが可能となる。このため、受光素子の感度の調整を行うために、実際に煙感知器に煙を供給する必要がない。したがって、受光素子の感度の調整に手間が掛からないので、必要に応じて適宜行うことができる。

第１実施形態に係る煙感知器の概略構成を模式的に示すブロック図である。 センサ部の概略構成を模式的に示した図である。 埃等の堆積形態について模式的に示した図である。 感度特性の一例を示す図である。 感度特性の一例を示す図である。 第２実施形態に係る煙感知器の概略構成を模式的に示すブロック図である。 変化量特性の一例を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明に係る煙感知器１００は、発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを有する光拡散式からなる。本煙感知器１００は、煙を感知すると共に、受光素子の感度を自動的に調整する機能を備えている。以下では、このような煙感知器１００について図面を用いて説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態に係る煙感知器１００の構成を模式的に示したブロック図である。煙感知器１００は、センサ部１と制御部２とから構成される。センサ部１は、発光素子１１、受光素子１２を備えて構成される。制御部２は、出力取得部２１、計数部２２、補正量演算部２３、状態情報取得部２４、記憶部２５、感度補正部２６、判定部２７、明示部２８の各機能部を備えて構成される。各機能部は、ＣＰＵを中核部材として煙の感知、及び煙感知器１００の感度の補正を行う種々の処理を行うための上述の機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

１．煙感知モード
まず、煙感知器１００による煙の感知について説明する。本実施形態では、煙感知器１００が煙を感知する状態を煙感知モードであるとして説明する。
図２には、センサ部１の概略構成を模式的に示した平面図が示される。センサ部１は、上述の発光素子１１及び受光素子１２と共に、煙導入口１３及び壁部１４を備えて構成される。また、センサ部１は円筒形状で構成され、発光素子１１、受光素子１２、煙導入口１３、壁部１４はこのような円筒形状の円筒空間Ａ内に設けられる。

発光素子１１は、円筒空間Ａ内に光を照射する。このような発光素子１１として、例えばＬＥＤを使用することが可能である。受光素子１２は、センサ部１の内部に流入した煙により散乱された発光素子１１からの光を受光する。このような受光素子１２として、例えばフォトダイオードを使用することが可能である。煙導入口１３は、円筒空間Ａの内周面に設けられ、煙が導入可能な開口部からなる。図２に示されるセンサ部１にあっては、煙導入口１３は複数設けられる。壁部１４は、ラビリンス状で隙間を有して複数形成され、円筒空間Ａ内への外部からの光を遮断する。このようなセンサ部１は公知であるので、動作形態の説明に関しては省略する。

次に、図１に戻り、制御部２について説明する。出力取得部２１は、受光素子１２の出力を取得する。煙を検知する検知モードにあっては、出力取得部２１により取得された受光素子１２の出力は、後述する判定部２７に伝達される。

判定部２７は、出力取得部２１により取得された現在の受光素子１２の出力が、判定閾値よりも大きいか否かを判定する。この判定閾値は、煙感知器１００の製造出荷状態において判定部２７に予め設定されている。判定部２７は、受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きい場合には、後述する明示部２８に対して当該出力が判定閾値より大きいことを示す判定結果を伝達する。一方、受光素子１２の出力が判定閾値以下である場合には、明示部２８に対して当該出力が判定閾値以下であることを示す判定結果を伝達する。

明示部２８は、判定部２７の判定結果に基づき煙を感知したことを明示する。すなわち、判定部２７により受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きいと判定された場合に明示する。この明示は、視覚的にＬＥＤ等を点灯させて明示することも可能であるし、スピーカから警報音を発して明示することも可能である。もちろん、その双方を用いて明示することも当然に可能である。また、明示部２８は受光素子１２の出力が判定閾値以下になった場合に明示を停止する。煙感知器１００は、このようにして煙の感知を行う。

２．感度補正モード
次に、本発明に係る煙感知器１００の感度補正について説明する。本実施形態では、煙感知器１００が感度を補正する状態を感度補正モードであるとして説明する。
計数部２２は、発光素子１１及び受光素子１２の使用時間を計測する。この発光素子１１及び受光素子１２の使用時間は、煙感知器１００の運転時間に対応する。計数部２２は、煙感知器１００への通電が開始されてから継続して使用時間を計測する。

状態情報取得部２４は、使用状態を示す状態情報を取得する。使用状態とは、煙感知器１００が使用されている状態であり、状態情報とは、設置場所、設置場所の広さ、設置場所の人数、設置形態の少なくとも一つ以上を示す情報である。設置場所とは、例えば寝室、キッチン、リビング等である。設置場所の広さとは、このような設置場所の広さである。設置場所の人数とは、通常その設置場所にいる人の数である。また、設置形態とは、天井に設置される形態と壁に設置される形態である。状態情報とは、このような情報のうち少なくとも一つの情報が相当する。

本実施形態では、状態情報が煙感知器１００の設置形態を示す情報であるとして説明する。煙感知器１００の設置形態とは、煙感知器１００が設置される形態である。煙感知器１００は、天井に設置される場合と壁に設置される場合とがある。天井に設置される場合は上述の円筒空間Ａの軸心は水平方向に設置され、壁に設置される場合は円筒空間Ａの軸心は鉛直方向に設置される。
なお、状態情報取得部２４は、上述の状態情報を、他の検出部（例えばセンサ）により自動で取得する構成とすることも可能であるし、或いは、ユーザによる設定スイッチのマニュアル操作に基づき取得する構成とすることも可能である。

記憶部２５には、状態情報毎に受光素子１２の感度を補正する補正特性が予め記憶されている。本実施形態では、補正特性とは、受光素子１２の感度と当該受光素子１２の使用時間との関係を示す感度特性である。

ここで、煙感知器１００が天井設置された場合について説明する。天井設置された場合には、図３（ａ）に示されるように、煙感知器１００内に侵入した埃等は円筒空間Ａの底面に堆積する。この場合、センサ部１に煙が無い状態における受光素子１２の出力は、発光素子１１からの光が円筒空間Ａの底面に堆積した埃等により散乱される。したがって、受光素子１２の出力は、図４に示されるように、使用時間（経過年数）に応じて上昇する。

また、天井設置された場合には、上述のように円筒空間Ａの底面に埃等が堆積するので、発光素子１１と受光素子１２とを直接結ぶ経路には埃等はない。このため、発光素子１１の発光強度に対する影響は少なく、また、受光素子１２の感度に対する影響は少ない。したがって、センサ部１に煙が進入した場合の受光素子１２の感度の変化量は埃等が無い場合と同等であるので、図５に示されるように感度の変化量は小さい。

次に、煙感知器１００が壁設置された場合について説明する。壁設置された場合には、図３（ｂ）に示されるように、煙感知器１００内に侵入した埃等は円筒空間Ａの内周面に堆積する。この場合、センサ部１に煙が無い状態における受光素子１２の出力は、発光素子１１からの光が円筒空間Ａの内周面に堆積した埃等により散乱されるので、埃等が侵入していない状態の出力に比べて上昇する。したがって、変化量特性は、図４に示されるように、使用時間（経過年数）に応じて上昇する。

また、壁設置された場合には、上述のように円筒空間Ａの内周面に埃等が堆積するので、発光素子１１と受光素子１２とを直接結ぶ経路に埃等が存在する場合がある。例えば発光素子１１に堆積した場合には発光素子１１の発光強度が低下する。したがって、センサ部１に煙が進入した場合の受光素子１２の感度の変化量は埃等が無い場合に比べて、変化量が大きくなる。

図４に示されるような煙が無い状態における受光素子１２の出力と使用時間との関係を示すマップや、図５に示されるような感度と使用時間との関係を示すマップが記憶部２５に予め記憶されている。このようなマップは、加速試験を行って取得することが可能である。

図１に戻り、感度補正部２６は、状態情報に対応する補正特性に基づき受光素子１２の感度を補正する。状態情報は、状態情報取得部２４から伝達される。補正特性は、状態情報毎に記憶部２５に記憶されている感度特性である。したがって、感度補正部２６は、感度特性に基づき補正する。このような補正は、例えば、状態情報に基づき得られた感度の変化量に対応するだけ感度を上げるよう受光素子１２を制御しても良いし、或いは発光素子１１の出力を上げても良い。或いは、判定部２７が煙を感知したか否かを判定する判定閾値を補正しても良いし、公知の他の補正方法を用いることも可能である。このようにして、煙感知器１００は感度の補正を行う。

感度補正部２６が出力取得部２１から判定部２７に伝達された現在の受光素子１２の出力を補正する場合には、判定部２７は、感度補正部２６により補正された受光素子１２の出力が、判定閾値よりも大きいか否かを判定する。上記、煙感知モードで説明したように、判定部２７は、補正後の受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きい場合には、後述する明示部２８に対して判定結果を伝達する。明示部２８は、判定部２７により補正後の受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きいと判定された場合に明示する。

このように本発明によれば、煙感知器１００の使用状態に応じた補正特性を備えているので、煙感知器１０の取り付け位置に拘らず、適切に受光素子１２の検出感度を補正することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る煙感知器１００について説明する。上記第１実施形態では、煙感知器１００は当該煙感知器１００の使用時間を計測する計数部２２を備えていたが、本実施形態に係る煙感知器１００は計数部２２を備えていない点で異なる。以下、本実施形態に係る煙感知器１００について図面を用いて説明する。

図６は、本実施形態に係る煙感知器１００の構成を模式的に示したブロック図である。煙感知器１００は、センサ部１と制御部２とから構成される。センサ部１は、発光素子１１、受光素子１２を備えて構成される。制御部２は、出力取得部２１、出力変化量演算部３１、感度変化量演算部３２、記憶部２５、状態情報取得部２４、感度補正部２６、判定部２７、明示部２８の各機能部を備えて構成される。各機能部は、ＣＰＵを中核部材として煙の感知、及び煙感知器１００の感度の補正を行う種々の処理を行うための上述の機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

１．煙感知モード
煙感知器１００の煙感知モードについては、上記第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

２．感度補正モード
次に、本発明に係る煙感知器１００の感度補正モードについて説明する。
感度補正モードにあっては、出力取得部２１は、煙が無い状態における現在の受光素子１２の出力を取得する。煙が無い状態とは、受光素子１２の出力が上述の判定閾値以下である状態をいう。出力取得部２１は、このような状態における受光素子１２からの出力を取得する。感度補正モードにあっては、出力取得部２１により取得された受光素子１２の出力は、後述する出力変化量演算部３１に伝達される。

記憶部２５は、煙が無い状態における受光素子１２の初期状態の出力を基準とした出力変化量と、受光素子１２の初期状態の感度を基準とした感度変化量と、の関係を示す変化量特性が予め記憶されている。煙が無い状態とは、上述のように受光素子１２の出力が上述の判定閾値以下である状態である。初期状態の出力とは、煙感知器１００の特性が例えば経年変化等により変化する前の状態の出力である。すなわち、理想的には煙感知器１００又は受光素子１２の製造出荷状態の出力が相当する。このような出力は設計値として予め定まった値である。初期状態の出力を基準とした出力変化量とは、煙感知器１００又は受光素子１２に対して加速試験を行い、受光素子１２の出力の変化を調べ、上述の初期状態の出力に対して変化量で規定したものである。

初期状態の感度とは、煙感知器１００の特性が経年変化する前の状態の感度である。すなわち、この状態の感度は、理想的には煙感知器１００又は受光素子１２の製造出荷状態の感度が相当する。このような感度も設計値として予め定まった値である。初期状態の感度を基準とした感度変化量とは、煙感知器１００に対して加速試験を行い、感度の変化を調べ、上述の初期状態の感度に対して変化量で規定したものである。

変化量特性は、このような出力変化量と感度変化量との関係を示す特性である。ここで、本実施形態に係る変化量特性は、煙感知器１００の設置形態毎に記憶されている。設置形態とは煙感知器１００が設置される形態である。設置される形態とは、天井に設置される形態と壁に設置される形態である。このような変化量特性の一例が図７に示される。図７の例では、横軸を出力変化量とし、縦軸を感度変化量として示されている。記憶部２５には、このような変化量特性が予め記憶されている。

ここで、煙感知器１００が天井設置された場合について説明する。天井設置された場合には、図３（ａ）に示されるように、煙感知器１００内に侵入した埃等は円筒空間Ａの底面に堆積する。この場合、発光素子１１と受光素子１２とを直接結ぶ経路には埃等はない。このため、発光素子１１の発光強度に対する影響は少なく、また、受光素子１２の感度に対する影響は少ない。したがって、センサ部１に煙が進入した場合の受光素子１２の感度は埃等が無い場合と同等であるので、変化量は小さい。

一方、センサ部１に煙が無い状態における受光素子１２の出力は、発光素子１１からの光が円筒空間Ａの底面に堆積した埃等により散乱されるので、埃等が侵入していない状態の出力に比べて上昇する。したがって、変化量特性は、図７に示されるように、出力変化量に対して、感度変化量が大きく変化しない特性となる。

次に、煙感知器１００が壁設置された場合について説明する。壁設置された場合には、図３（ｂ）に示されるように、煙感知器１００内に侵入した埃等は円筒空間Ａの内周面に堆積する。この場合、発光素子１１と受光素子１２とを直接結ぶ経路に埃等が存在する場合がある。例えば発光素子１１に堆積した場合には発光素子１１の発光強度が低下する。したがって、センサ部１に煙が進入した場合の受光素子１２の感度の変化量は埃等が無い場合に比べて大きくなる。

一方、センサ部１に煙が無い状態における受光素子１２の出力は、発光素子１１からの光が円筒空間Ａの内周面に堆積した埃等により散乱されるので、埃等が侵入していない状態の出力に比べて上昇する。したがって、変化量特性は、図７に示されるように、出力変化量に対して、感度変化量が大きく変化する特性となる。
このようなセンサ部１に煙が無い状態における受光素子１２の出力と、煙感知器１００内に埃等が侵入した場合の受光素子１２の感度との関係は、本発明の発明者により初めて見出された。また、このような関係は、上述のように、センサ部１の使用時間に無関係であり、煙感知器１００の設置形態に依存することもわかった。

状態情報取得部２４は、使用状態を示す状態情報を取得する。使用状態とは、煙感知器１００が使用されている状態であり、状態情報とは、設置場所、設置場所の広さ、設置場所の人数、設置形態の少なくとも一つ以上を示す情報である。設置場所とは、例えば寝室、キッチン、リビング等である。設置場所の広さとは、このような設置場所の広さである。設置場所の人数とは、通常その設置場所にいる人の数である。また、設置形態とは、煙感知器１００が設置される形態である。状態情報とは、このような情報のうち少なくとも一つの情報が相当する。

出力変化量演算部３１は、初期状態の受光素子１２の出力に対する現在の受光素子１２の出力の変化量を演算する。初期状態の受光素子１２の出力は、上述の記憶部２５を参照して取得する。ここで、上述のように記憶部２５の変化量特性は、煙感知器１００の設置形態毎に記憶されているが、初期状態の受光素子１２の出力は、設置形態に拘らず一定である。現在の受光素子１２の出力は、上述の出力取得部２１から伝達される。出力変化量演算部３１は、これら２つの出力を参照し変化量を演算する。演算された変化量は、後述する感度変化量演算部３２に伝達される。

感度変化量演算部３２は、演算された出力の変化量に基づいて、変化量特性から感度の変化量を演算する。演算された出力の変化量とは、上述の出力変化量演算部３１から伝達される。変化量特性は、上述のように記憶部２５に設置形態毎に予め記憶されている。このため、感度変化量演算部３２は、状態情報取得部２４により検出された状態情報に応じた変化量特性を用いて感度の変化量を演算する。具体的には、感度変化量演算部３２は、検出された設置形態に対応する、記憶部２５に記憶されている変化量特性を参照し、出力変化量演算部３１から伝達された出力の変化量に対応する感度変化量を演算する。感度変化量演算部３２により演算された感度の変化量は、後述する感度補正部２６に伝達される。

感度補正部２６は、演算された感度の変化量に基づいて、現在の受光素子１２の感度を補正する。このような補正は、例えば、演算された感度の変化量に対応するだけ感度を上げるよう受光素子１２を制御しても良いし、或いは発光素子１１の出力を上げても良い。或いは、判定部２７が煙を感知したか否かを判定する判定閾値を補正しても良いし、公知の他の補正方法を用いることも可能である。このようにして、煙感知器１００は感度の補正を行う。

感度補正部２６が出力取得部２１から判定部２７に伝達された現在の受光素子１２の出力を補正する場合には、判定部２７は、感度補正部２６により補正された受光素子１２の出力が、判定閾値よりも大きいか否かを判定する。上記、煙感知モードで説明したように、判定部２７は、補正後の受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きい場合には、後述する明示部２８に対して判定結果を伝達する。明示部２８は、判定部２７により補正後の受光素子１２の出力が判定閾値よりも大きいと判定された場合に明示する。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、記憶部２５に記憶されている変化量特性を図４、図５、及び図７に例示した。これらは単なる例示であって、例えば横軸及び縦軸の関係を数式で記憶する形態とすることも当然に可能である。

上記第２実施形態では、感度の補正のタイミングについて説明しなかったが、このタイミングは、予め設定された時間が経過する毎に行う構成とすることも可能であるし、常に行う構成とすることも可能である。例えば、予め設定された時間が経過する毎に行う構成の場合には、煙感知器１００又は受光素子１２の運転時間を計数する計数部を備えると好適である。また、ユーザによりキャリブレーションスイッチ（図示せず）が押下されたタイミングで補正する構成とすることも当然に可能である。

本発明は、発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを有する煙感知器に利用可能である。

１１：発光素子
１２：受光素子
２２：計数部
２４：状態情報取得部
２５：記憶部
２６：感度補正部
３１：出力変化量演算部
３２：感度変化量演算部
１００：煙感知器

Claims (3)

1. 発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを有する煙感知器であって、
   設置形態として設置向きを示す状態情報を取得する状態情報取得部と、
   前記状態情報毎に前記受光素子の感度を補正する補正特性が予め記憶されている記憶部と、
   前記状態情報に対応する補正特性に基づき前記受光素子の感度を補正する感度補正部と、
   を備える煙感知器。
2. 前記補正特性が、前記受光素子の感度と当該受光素子の使用時間との関係を示す感度特性であり、
   前記発光素子及び前記受光素子の使用時間を計測する計測部を備え、
   前記感度補正部は、前記感度特性に基づき補正する請求項１に記載の煙感知器。
3. 前記補正特性が、煙が無い状態における前記受光素子の初期状態の出力を基準とした経年変化量である出力変化量と、前記受光素子の初期状態の感度を基準とした経年変化量である感度変化量と、の関係を示す変化量特性であり、
   前記煙が無い状態における現在の受光素子の出力と前記初期状態の受光素子の出力に対する前記現在の受光素子の出力との変化量を演算する出力変化量演算部と、
   前記演算された出力の変化量に基づいて、前記変化量特性から感度の変化量を演算する感度変化量演算部と、を備え、
   前記感度補正部は、前記変化量特性に基づき補正する請求項１に記載の煙感知器。

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