JP6242102B2 - 火災報知設備 - Google Patents

Description

本発明は、火災報知設備に関するものである。

従来の火災報知設備は、例えば中央監視室に配設された火災受信機から、感知器回線が各部屋に延設され、感知器回線に複数の火災感知器が接続されている。火災感知器は、火災を検知するとスイッチング動作を行い、火災信号として感知器回線の電圧を低下させて感知器回線に流れる電流を増加させる。火災受信機は、感知器回線に流れる電流を監視することにより、正常、火災発生および感知器回線の配線の断線を判定する。（例えば、特許文献１参照）

このような火災報知設備は、Ｐ型火災報知設備と呼ばれ、火災の熱による空気の膨張を利用して金属接点を閉じて感知器回線を短絡させる火災感知器や、熱や煙など火災の兆候をとらえる検出部の出力が所定値を超えたときに保持回路により感知器回線の電圧を低下させ続ける自己保持型の火災感知器が設置されている。
Ｐ型火災報知設備の火災受信機は、所定時間継続して感知器回線の電流が増加したときに火災感知器からの火災通知を受信したと判断することにより、落雷などによる瞬間的なサージ電流を火災感知器からの火災通知と誤判断しないようにしている。さらに、火災受信機は、火災感知器から火災の通知を受信すると、所定時間経過後に感知器回線の電源を一旦遮断し、通電し直すことで火災感知器を再起動させる蓄積復旧を行った後、所定時間内に再び火災感知器が火災信号を発したときに火災を確定するいわゆる蓄積動作を行い、たばこ等の一過性の非火災の要因によって火災と誤報しないようになっている。

近年では、マイコン等の制御回路を搭載し、火災の検知以外の機能として、例えば火災検知素子の劣化を判断する機能や、稼働時間を測定して交換を促す機能など、様々な機能を搭載し高機能化した火災感知器がある。様々な機能を搭載した火災感知器では、同じ感知器回線に接続された他の火災感知器が火災を検知して蓄積復旧が完了するまで、すなわち他の火災感知器が感知器回線を短絡させたり電圧を低下させたりしている間、火災感知器の内部電源が低下して誤作動や動作停止しないようにコンデンサを搭載し動作を安定させている。
高機能な火災感知器では、新たな機能や複数の機能を搭載しようとするときに、高速クロックにより制御回路の動作を速くしたり、付属回路が増えたりすることにより、消費電流が大きくなることがある。そのため、火災感知器の動作を安定させるために、より大きな容量のコンデンサを搭載する必要がある。

また、煙をとらえる火災感知器である光電式煙感知器においては、煙を検出するための発光素子を発光させるときにコンデンサから電流を供給することにより、発光時に増加する電流によって火災受信機が誤作動しないようにしている。高機能化した火災感知器に限らず、光電式煙感知器においては、コンデンサの容量を大きくすればするほど発光時に感知器回線に流れる電流の瞬間的な増加を低減することができるため大きな容量のコンデンサを搭載することが望ましい。

特開平６−１７６２８９号公報

しかしながら、火災感知器に大きな容量のコンデンサを搭載すると、電源投入時等のコンデンサが充電されていない状態でのコンデンサの充電電流の増加により火災受信機が誤動作してしまうと言う問題があった。また、それを防ぐためにコンデンサの充電電流を大きく制限するとコンデンサの充電に時間がかかり、火災感知器の起動が遅くなるため、火災の検知が遅くなったり、他の機能の動作に問題が生じたりするという問題が発生してしまう。

本発明に係る火災報知設備は、火災受信機と、該火災受信機から延設された感知器回線と、感知器回線に接続され電源供給されるとともに感知器回線の電流を増加させて火災を通知する火災感知器とを備え、火災受信機が火災閾値を超える感知器回線の電流の増加を遅延時間にわたり検出すると火災を検出する火災報知設備において、火災感知器は、コンデンサと、コンデンサへの充電を遅延時間よりも短い時間で所定回数断続的に行う内部通電部を備えたことを特徴とする。

本発明に係る火災報知設備の内部通電部は、コンデンサの充電を所定回数断続的に行い、コンデンサの充電電流が火災閾値よりも小さくなった後にコンデンサを連続して充電することを特徴とする。
本発明に係る火災報知設備の内部通電部は、電源投入時、蓄積復旧および復旧時にコンデンサの充電を断続的に行うことを特徴とする。

本発明によれば、火災感知器の動作安定用のコンデンサの容量を大きくしても、コンデンサ充電電流により火災受信機が誤動作せず、また火災感知器の動作開始が早くできるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る火災報知設備の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る火災受信機の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る火災感知器の動作の一例を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態に係る感知器回線２０に流れる電流量の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る火災報知設備の一例を示す概略構成図である。

火災報知設備１は、建物（例えば、ホテル、マンションなどの集合住宅、オフィスビル、商業施設など）の各部屋や共用部などに設置される火災感知器３０と、火災感知器３０の検出結果に基づいた警報を行うＰ型火災受信機１０（以下、火災受信機１０と呼ぶ）とが、感知器回線２０によって接続されている。火災感知器３０は、スイッチング動作により、感知器回線２０の線間電圧を所定電圧に低下させて、感知器回線２０に流れる電流を増加させることで火災受信機１０に火災を通知するものである。感知器回線２０の末端には、終端抵抗４０が接続されている。

ここで、図１においては、火災受信機から延設される一対の感知器回線２０のみ図示しているが、複数の感知器回線２０を火災受信機から延設するようにしても良い。また、２台の災感知器３０のみ図示しているが、感知器回線２０には所定数以内（例えば３０台）の火災感知器３０を接続することができる。

（火災受信機の構成）
火災受信機１０は、回線電源部１１、受信抵抗１２、状態判定部１３、蓄積部１４、受信機制御部１５および復旧部１６を備える。
回線電源部１１は、図示しない商用電源から供給された交流電圧を電源電圧として例えば直流１２Ｖに変換して、復旧部１６を介して感知器回線２０に通電し、感知器電源を供給する。

受信抵抗１２は、感知器回線２０に回線電源部１１から供給され、コモン線２１、各火災感知器３０および終端抵抗４０、ライン線２２を経由して流れる電流が流れ、両端に電圧（以下、受信電圧と呼ぶ）を発生させ、電流を電圧に変換する。

なお、感知器回線２０の線間電圧（コモン線２１とライン線２２間の電圧）と受信電圧は、回線電源部１１から供給される電源電圧が、コモン線２１−ライン線２２間インピーダンス（抵抗値）である［感知器回線２０の線間インピーダンス］：［受信抵抗］に分割される。すなわち、電源電圧が線間電圧と受信電圧に分割されるため、受信電圧は、電源電圧から線間電圧を引いた値となる。ここで、感知器回線２０の線間インピーダンスは、感知器回線２０に接続されている火災感知器３０のインピーダンスと終端抵抗４０のインピーダンスとの合成インピーダンスである。

状態判定部１３は、感知器回線２０の平常、火災、断線を判断するための火災閾値および断線閾値を有している。状態判定部１３は、受信抵抗１２で変換された受信電圧を各閾値と比較して、感知器回線２０の状態を判定することで、火災感知器回線２０の異常を検出し、また、火災感知器３０からの火災検出の通知（信号）を受信する。各閾値は、断線閾値＜火災閾値の関係となっている。なお、状態判定部１３は、ノイズによる瞬間的な感知器回線２０の変化を判定しないように、感知器回線２０が所定時間（遅延時間と呼ぶ）にわたり同じ状態を継続したときに判定を確定し、異常や火災を検出する遅延動作を行う。

蓄積部１４は、たばこ等の一過性の非火災の要因により火災受信機１０が火災と誤報しないようする。蓄積部１４は、火災感知器３０からの火災の通知が初回である場合には、所定時間経過後に感知器回線２０への電源電圧の通電を一旦オフ（遮断）し、オン（通電）し直すことで火災感知器を再起動させる蓄積復旧の制御を行い、蓄積復旧の制御後の所定時間内である再火災確認中に再び火災感知器３０から火災の通知を受信したときに、火災を確定するいわゆる蓄積動作を行う。

受信機制御部１５は、火災が確定すると、図示しない表示灯およびブザーを制御し、
火災の発生を知らせる警報動作を行う。受信機制御部１５は、火災の警報の他に異常や蓄積動作中を知らせる警報動作を行っても良い。

復旧部１６は、感知器回線２０への回線電源部１１の電源電圧の通電をオン・オフするものであり、平常時はオンして感知器回線２０に電源を通電し、図示しない復旧スイッチが操作されたとき、および蓄積復旧時に所定時間オフして感知器回線２０の感知器電源を遮断する。

（火災感知器の構成）
火災感知器には、煙感知器、熱感知器、炎感知器等があるが、ここでは火災時に発生する煙を検知して火災を検出する光電式煙感知器を例に説明する。
火災感知器３０は、電源部３１、内部通電部３２、コンデンサ３３、発光部３４、受光部３５、火災検出部３６および通信部３７を備える。

電源部３１は、定電圧回路等を有し、火災受信機１０の回線電源部１１から感知器回線２０に通電された感知器電源電圧を例えば５Ｖに変換して、内部電源として内部通電部３２を介して火災感知器３０の各部に供給する。
内部通電部３２は、電源部３１と火災感知器３０の各部との接続をオン・オフし、内部電源の供給を制御する。

コンデンサ３３は、電源部３１から供給される内部電源で充電されて電荷を蓄え、後述する発光部３４が発光するときに蓄えた電荷を電流として供給することで、感知器回線２０に流れる電流が瞬間的に大きく増加しないように抑制する。また、コンデンサ３３は、感知器回線２０の電圧が低下して電源部３１から供給される内部電源の電圧が低下した、あるいは内部電源が供給されなくなったときに電荷を放出して火災感知器３０の各部に供給する。これにより火災感知器３０は、ノイズや雷等による商用電源の瞬停により短時間の電源供給が絶たれても安定して動作することができる。なお、火災感知器３０が蓄積動作中も動作を継続する機能を搭載したものにおいては、コンデンサ３３の容量は、少なくとも同じ感知器回線に接続されている他の火災感知器３０が火災を検知して感知器回線２０の電圧を低下させてから蓄積復旧するまでの時間、火災感知器３０が安定して動作できるものとする。

発光部３４および受光部３５は、図示しない煙を検出するための検煙部の暗室に配置され、発光部３４が所定の時間毎に発光して暗室内に光を照射し、暗室内に煙が流入すると煙によって光が散乱され、受光部３５でその散乱光を受光して受光量を受光電圧信号に変換する。暗室内に流入した煙が多いほど散乱光が多くなり受光量が多くなる。なお、火災感知器３０の消費電流が通常は数十μＡであるのに対して、煙を検出時には発光部３４を発光させるために数百ｍＡと通常の１万倍程度の電流を流す必要がある。

火災検出部３６は、受光部３５の受光電圧信号が火災レベルに達しているか否かにより火災の判定を行い、火災検出する。
通信部３７は、火災検出部３６が火災を検出したときに、感知器回線２０の電圧を所定の電圧である火災電圧に低下させて、感知器回線２０に平常時よりも多くの電流を流し、感知器回線２０に火災信号を出力して、火災受信機１０に火災が発生したことを通知する。
また、通信部３７は、感知器回線２０の線間電圧が所定の電圧以下に低下したときに、火災受信機１０が蓄積復旧または復旧されたことを検出する。

（火災受信機の動作）
図２に基づき火災受信機１０の動作を説明する。
火災受信機１０は、電源が投入されると回線電源部１１により、復旧部１６を介して、感知器回線２０に感知器電源１２Ｖを供給する（Ｓ１０１）。
感知器回線２０に流れる電流は、断線時＜平常時＜火災時となっており、火災受信機１０は、感知器回線２０に流れる電流を判定することにより火災発生や断線発生を判断する。
受信抵抗１２は、感知器回線２０の状態監視のために、感知器回線２０に流れる電流を受信抵抗により受信電圧に変換する（Ｓ１０２）。

状態判定部１３は、受信電圧が遅延時間Ｔ１にわたり火災閾値４Ｖ以上であるかを判定する（Ｓ１０３）。これにより、火災感知器３０が、火災受信機１０への火災検出の通知として感知器回線２０の線間電圧を低下させ、平常時の自身の消費電流より多い火災電流を流しているか否かを判定する。状態判定部１３は、遅延時間Ｔ１にわたり火災閾値以上である場合には、火災感知器３０から火災の発生が通知されたと判定し、蓄積部１４に火災検出を通知する。蓄積部１４は、再火災確認中の火災検出か、すなわち蓄積復旧後の火災検出か否かを判断する（Ｓ１０４）。

蓄積部１４は、再火災確認中の火災検出ではないと判断すると、１０秒後に復旧部１６に蓄積復旧を通知し、復旧部１６は回線電源部１１と感知器回線２０との接続を１秒間切り離す蓄積復旧動作を行い、火災感知器３０に供給される感知器電源を遮断して火災感知器３０の復旧（平常状態へ戻す）を行う（Ｓ１０５）、その後、所定時間内に再び火災を検出するか確認する再火災確認動作を行う（Ｓ１０６）。その後、Ｓ１０２に戻る。

蓄積部１４は、Ｓ１０４で再火災確認中であれば、火災感知器３０がたばこ等の一過性の原因により火災を検出したのではなく、本当の火災であると判断して受信機制御部１５に火災確定を通知する。受信機制御部１５は、火災確定の通知により図示しない表示灯およびブザーにより火災の発生を知らせる火災警報動作を行う（Ｓ１０７）。その後、受信機制御部１５は、図示しない復旧スイッチが操作され復旧入力されたか否かを判断し（Ｓ１０８）、復旧入力されなければＳ１０７に戻り警報動作を継続する。受信機制御部１５は、復旧が入力されると復旧部１６に復旧を通知し、復旧部１６は回線電源部１１と感知器回線２０との接続を１秒間切り離す復旧動作により、火災感知器３０に供給される感知器電源を遮断して火災感知器３０を復旧（平常状態へ戻す）する（Ｓ１０９）。その後、Ｓ１０２に戻る。

状態判定部１３は、Ｓ１０３の判定結果が火災閾値未満である場合には、受信電圧が遅延時間Ｔ１にわたり断線閾値以下であるかを判定する（Ｓ１１０）。状態判定部１３は、Ｓ１１０の判定結果が遅延時間Ｔ１にわたり断線閾値以下である場合には、終端抵抗４０が脱落し、感知器回線３０に流れる電流が減少した、つまり、火災感知器３０が断線したと判断し、受信機制御部１５に断線発生を通知する。受信機制御部１５は、断線発生の通知を受けると、図示しない表示灯およびブザーにより断線の発生を知らせる断線警報動作を行う（Ｓ１１１）。その後、Ｓ１０２に戻る。

状態判定部１３は、Ｓ１１０の判定結果が断線閾値を超える場合には、平常と判断して、受信機制御部１５に平常を通知する。受信機制御部１５は、平常の通知を受けると、火災または断線警報動作行っている場合には、警報を停止する（Ｓ１１２）。その後、Ｓ１０２に戻る。火災受信機１０は、上記の動作により、火災、断線および平常の判断を繰り返し行う。

（火災感知器の動作）
図３に基づき火災感知器３０の一例である光電式煙感知器の動作を説明する。
火災感知器３０は、感知器回線２０を介して火災受信機１０から感知器電源が供給されると、電源部３１で変換された内部電源が供給開始される（Ｓ３０１）。内部通電部３２は、火災受信機１０の遅延時間Ｔ１より短い時間Ｔ２の間、オンしてコンデンサ３３を充電する。その後、内部通電部３２は時間Ｔ３の間、オフする（Ｓ３０２）。 次に、内部通電部３２は、オン・オフした回数が所定回数（例えば、５回）になるまでＳ３０２の動作を繰り返し、断続的にコンデンサ３３を充電する（Ｓ３０３）。その後、内部通電部３２はコンデンサ３３を連続的に充電するためにオンし続ける（Ｓ３０４）。

ここで、図４に基づき火災感知器３０の動作Ｓ３０１からＳ３０４における感知器回線２０に流れる電流量について説明する。水平の点線は、それ以上の電流が感知器回線２０に流れると火災受信機１０が火災の通知と判定する電流値である。Ｓ３０１では、内部通電部３２がオフしているため、電流は流れておらず、このときコンデンサ３３は全く充電されていない空の状態となっている。次に、Ｓ３０２動作により内部通電部３２がオンするとコンデンサ３３が充電され、コンデンサ３３が充電されると徐々に充電電流が減っていく（抵抗を介してコンデンサ３３の充電を行った場合）。Ｓ３０２の動作５回目の途中までは、内部通電部３２がオンすると、コンデンサ３３の充電により、火災受信機１０が火災の通知と判定する電流値を超えている。しかしながら、内部通電部３２がオンしている時間Ｔ２は、火災受信機１０の遅延時間Ｔ１より短く設定されているため、火災受信機１０が火災の通知と判定を確定することはない。火災受信機１０が火災の通知と判断しないＳ３０２の動作を５回終了後は、コンデンサ３３の充電電流が火災受信機１０の火災閾値よりも小さくなるため、コンデンサ３３の充電を連続して行うＳ３０４動作によって徐々に充電電流が減っていく。
なお、Ｔ３は、Ｔ２＋Ｔ３＞Ｔ１となるように設定されている。また、コンデンサ３３の充電が長い時間行われるようにするためＴ３は短ければ短いほど良い。しかしながらあまり短くするとＴ１とＴ２の時間が近づくため、ここではＴ３をＴ１の３０％の時間として設定している。

火災感知器３０は、コンデンサ３３が充電されると、煙検出動作を開始させ、発光部３４を発光させ、散乱光を受光した受光部３５で受光量に応じて受光電圧信号に変換する（Ｓ３０５）。火災検出部３６は、受光電圧信号が火災レベル以上であるかを判定する（Ｓ３０６）。火災検出部３６は、Ｓ３０６で火災レベル以上である場合には、火災検出し、通信部３７は、感知器回線２０を所定の電圧である火災電圧５Ｖに低下させ、平常時よりも多い電流を感知器回線２０に流す。これにより、火災感知器３０は、火災受信機の受信抵抗１２で発生する受信電圧を大きくすることで、火災受信機に火災の検出を通知する（Ｓ３０７）。その後、Ｓ３０８へ進む。Ｓ３０６で火災検出部３６が、受光電圧信号が火災レベル未満であると判定した場合にもＳ３０８へ進む。

通信部３７は、感知器回線２０の線間電圧が所定電圧以下に１秒間低下したときに蓄積復旧または復旧を検出する（Ｓ３０８）。火災感知器３０は、蓄積復旧または復旧を検出すると火災検出通知をしている場合には、火災検出通知を停止する（Ｓ３０９）。ここで、感知器回線を短絡させる他の火災感知器が火災を検出した後に、蓄積復旧または復旧が発生した場合には、感知器電源供給開始したときと同様にコンデンサ３３が空である可能性がある。そのため、Ｓ３０２に戻り、再び断続的にコンデンサ３３を充電する。なお、Ｓ３０８で蓄積復旧または復旧を検出しなかった場合は、Ｓ３０５に戻り火災の検出を継続する。

以上のように本実施の形態に係る火災報知設備１は、火災受信機１０の遅延動作時間内で火災受信機１０の火災閾値を超える電流を断続的に流して、火災感知器３０が有するコンデンサ３３の充電を行い、コンデンサ３３の充電を急速に行うことで、火災感知器３０のコンデンサ３３の容量が大きくなっても、煙検出等の動作開始を早くすることができる。特に、火災受信機１０が蓄積動作機能を備える場合には、蓄積復旧後の火災感知器３０の動作開始が早ければ、火災を早く正確に判断することができる。

１ 火災報知設備、１０ 火災受信機、１１ 回線電源部、１２ 受信抵抗、１３ 状態判定部、１４ 蓄積部、１５ 受信機制御部、１６ 復旧部、２０ 感知器回線、２１ コモン線、２２ ライン線、３０ 火災感知器、３１ 電源部、３２ 内部通電部、３３ コンデンサ、３４ 発光部、３５ 受光部、３６ 火災検出部、３７ 通信部、４０ 終端抵抗

Claims (3)

1. 火災受信機と、該火災受信機から延設された感知器回線と、該感知器回線に接続され電源供給されるとともに前記感知器回線の電流を増加させて火災を通知する火災感知器とを備え、前記火災受信機が火災閾値を超える前記感知器回線の電流の増加を遅延時間にわたり検出すると火災を検出する火災報知設備において、
   前記火災感知器は、コンデンサと、該コンデンサへの充電を前記遅延時間よりも短い時間で所定回数断続的に行う内部通電部を備えたことを特徴とする火災報知設備。
2. 前記内部通電部は、前記コンデンサの充電を所定回数断続的に行い、前記コンデンサの充電電流が前記火災閾値よりも小さくなった後に前記コンデンサを連続して充電することを特徴とする請求項１に記載の火災報知設備。
3. 前記内部通電部は、電源投入時、蓄積復旧および復旧時にコンデンサの充電を断続的に行うことを特徴とする請求項１に記載の火災報知設備。
   

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