JP6858613B2 - 火災警報器 - Google Patents

Description

本発明は、火災時の煙を検知して火災警報を発報する火災警報器に関する。

従来の火災警報器が、例えば、下記特許文献１に記載されている。同文献に記載の火災警報器には、発光素子（同文献の「赤外ＬＥＤ素子」）から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子（同文献の「ホトダイオード素子」）で検知して出力信号を出力する煙検知部と、火災警報を発報可能な警報部（同文献の「ブザー」）と、出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になると警報部に火災警報を発報させる制御部（同文献の「煙感知警報回路」）と、が備えられている。

特開２００２−１９７５５８号公報

ところで、上記従来の技術では、煙検知部の検知領域に塵埃等の異物が侵入する場合がある。その場合、火災による煙が発生していなくても、異物による散乱光が受光素子で検知されるため、煙検知部の出力信号が嵩増しされてしまう。このため、煙濃度が警報濃度に達するよりも早いタイミングで火災警報が発報されるおそれがあった。

上記実情に鑑み、煙検知部の検知領域への異物の侵入の有無に関わらず適切なタイミングで火災警報を発報できる火災警報器が要望されている。

本発明の火災報知器は、
発光素子から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子で検知して出力信号を出力する煙検知部と、
火災警報を発報可能な警報部と、
前記出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になると前記警報部に前記火災警報を発報させる制御部と、
煙濃度が零の状態に対応付けられた基準値よりも前記出力値が大きくなり、かつ、前記出力値の変動が規定範囲に収まる状態が監視期間だけ継続すると、前記検知領域に異物が侵入しているとみなす異物判定を行う判定部と、
前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分に基づいて前記警報閾値の値を増加させる補正処理、及び、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分に基づいて前記出力値の値を減少させる補正処理のうち少なくともいずれか一方を実行する補正部と、が備えられ、
前記補正部は、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分が許容値以上になると、前記補正処理を実行しないように構成されているものである。

本発明によれば、煙検知部の出力信号に基づく出力値を監視することで検知領域への埃等の異物の侵入の有無を判定するようになっている。煙と異物には煙検知部の出力信号の特性に違いがあり、火災による煙の場合には出力信号が徐々に増加するのに対して、異物の場合には出力信号は増加したまま略一定となる。この点に着目して、煙濃度が零の状態に対応付けられた基準値よりも出力値が大きくなり、かつ、出力値の変動が規定範囲に収まる状態が監視期間だけ継続したことで、検知領域に異物が侵入しているとみなす異物判定を的確に行うことができる。
異物判定が行われていない場合には、煙検知部の出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になると警報部から火災警報が発報される。
一方、異物判定が行われた場合には、煙検知部の出力信号には、検知領域に侵入した異物による散乱光の分が嵩増しされているので、そのままでは、火災時に、煙濃度が警報濃度に達していない早いタイミングで火災警報が発報されてしまう。

このため、異物判定が行われた場合には、異物判定が行われた際の基準値に対する出力値の増加分に基づいて警報閾値の値を増加させる補正処理、及び、異物判定が行われた際の基準値に対する出力値の増加分に基づいて出力値の値を減少させる補正処理のうち少なくともいずれか一方を実行するようにしている。これにより、煙検知部の出力信号が検知領域に侵入した異物による散乱光の分が嵩増しされていたとしても、その嵩増し分を打ち消すように、火災警報の発報タイミングを遅らせることが可能となり、実際の煙濃度が警報濃度に達した適切なタイミングで火災警報を発報させることができるようになる。
加えて、検知領域内に異物が多くなると、異物が妨げとなって煙が検知領域に侵入し難くなり、火災警報の発報が遅れるおそれがある。このため、出力値の増加分が許容値を超えると、補正処理は行わないようになっている。
よって、本発明であれば、煙検知部の検知領域への異物の侵入の有無に関わらず適切なタイミングで火災警報を発報できるものとなる。

本発明において、
前記補正部は、前記発光素子が放出する光の強度を小さくすることで前記出力値の値を減少させるように構成されていると好適である。

上記構成によれば、発光素子が放出する光の強度を小さくすると、受光素子の出力信号のレベルも小さくなる。これにより、警報閾値と比較される出力値を小さくできる。その結果、実際の煙濃度が警報濃度に達する前の早いタイミングで火災警報が行われることを回避できる。

本発明において、
前記補正部は、前記受光素子の検知感度を低下させることで前記出力値を減少させるように構成されていると好適である。

上記構成によれば、受光素子の検知感度を低化させることにより、出力値が小さくなる。これにより、警報閾値と比較される出力値を小さくできる。その結果、実際の煙濃度が警報濃度に達する前の早いタイミングで火災警報が行われることを回避できる。

本発明において、
前記補正部は、前記異物判定が行われてから、前記出力値が前記基準値に戻った状態が前記監視期間だけ継続すると、前記補正処理をキャンセルするように構成されていると好適である。

上記構成によれば、何らかの理由により検知領域から異物が排除された場合に、補正処理をキャンセルすることで、火災時において実際の煙濃度が警報濃度に達しているにも関わらず火災警報が発報されない状況が生じることを回避できる。

本発明において、
前記補正部は、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分が許容値以上になると、前記警報部にメンテナンス警報を発報させると好適である。

上記構成によれば、増加分が許容値を超えると、検知領域内に侵入した異物が多過ぎたり、故障していたりすることが推定されるので、その場合に報知を行うことで利用者に早期にメンテンスが必要なことを知らせることができる。

火災警報器の全体を示す図である。 火災警報器における煙検知部の内部構造、及び、制御構成を示す図である。 煙の場合と異物の場合との夫々について、時間経過に応じた検知領域内における光の散乱強度の変化を示す図である。 検知領域への異物の侵入がない場合と検知領域への異物の侵入がある場合との夫々について、煙濃度と出力値との対応関係を模式的に示す図である。 時間経過に応じた出力値と警報閾値との関係を模式的に示す図である。 火災警報を行う際の流れを示すフローチャートである。 別実施形態における時間経過に応じた出力値と警報閾値との関係を模式的に示す図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。図１では、一例として壁設置タイプの火災警報器を示している。火災警報器は、設置箇所周辺の煙濃度を計測し、その計測結果に基づいて火災警報を行う。

図１に示すように、火災警報器には、箱状の筐体１、煙を光で検知する光学検知式の煙検知部２、火災警報を発報可能な警報部３、煙検知部２や警報部３の制御を行う制御装置４、手動操作により火災警報を停止可能なスイッチ５等が備えられている。煙検知部２、警報部３、制御装置４、スイッチ５は、夫々、筐体１に内蔵される基板６に支持されている。

図２に示すように、煙検知部２には、発光信号に基づいて光を放出する発光素子１１、発光素子１１から放出された光が煙粒子で散乱された散乱光を検知する受光素子１２等が備えられている。発光素子１１は、例えばＬＥＤ素子で構成されている。受光素子１２は、例えば、フォトダイオード素子で構成されている。

また、煙検知部２には、筐体１に支持され、周方向に沿って複数のスリット１３が形成されている外枠１４、外枠１４内に配置される円盤状の基材１５、基材１５の外周部に支持される円周状に配置された複数のラビリンス壁１７、発光素子１１から放出された光が受光素子１２に直接入射することを阻止する遮光部材１８、ラビリンス壁１７と基材１５との間に位置する網目状の防虫網１９等が備えられている。基材１５に、発光素子１１、受光素子１２、ラビリンス壁１７、遮光部材１８等が支持されている。ラビリンス壁１７の内側の領域が検知領域２０となっている。

発光素子１１は、受光素子１２の対角位置よりも角度をずらして配置されている。また、遮光部材１８は、発光素子１１と受光素子１２との間に配置され、発光素子１１と受光素子１２とを結ぶ直線上に位置している。また、外枠１４とラビリンス壁１７により、検知領域２０へ外部の光が入り込まないようになっている。

図２に示すように、煙検知部２は、火災時等において、スリット１３、防虫網１９、ラビリンス壁１７間の隙間を通して、検知領域２０に煙粒子を取り込むようになっている。

検知領域２０に煙粒子が取り込まれていない状態では、受光素子１２は、発光素子１１が光を放出しても、基本的に光を検知しないようになっている。一方、火災時等において、検知領域２０に煙粒子が取り込まれると、煙検知部２は、発光素子１１から放出された光を検知領域２０に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子１２で検知して出力信号を出力するようになっている。

図３に示すように、煙検知部２の出力信号の値の大きさは、検知領域２０における光の散乱し易さである散乱強度を示すものとなっている。図４に示すように、煙検知部２の出力信号は、基本的に、設置箇所周辺の煙濃度と連動して変化する相関関係を有している。図３、図４に示すように、出力信号に基づく出力値Ｖの警報閾値ＶＴと、煙濃度の警報濃度と、散乱強度の警報強度とは、対応関係を有している。一方、煙検知部２の検知領域２０に埃等の異物が侵入した場合には、検知領域２０において発光素子１１の光が異物で散乱されて、その散乱光が受光素子１２で検知されるため、出力信号の値が嵩増しされる。このため、検知領域２０に埃等の異物が侵入していない場合とは、出力信号と煙濃度との相関関係が異なるものになる。

図２に示すように、警報部３には、火災警報音を発することが可能なブザー３Ａ、色や明滅等の点灯状態の変化により火災警報表示を行うことが可能なランプ３Ｂが備えられている。

〔制御構成について〕
図２に示すように、制御装置４には、煙検知部２の出力信号を調整して出力値Ｖに変換する出力調整部４Ａ、煙検知部２の出力値Ｖに基づいて警報部３を制御する制御部４Ｂ、異物侵入の判定を行う判定部４Ｃ、火災警報に関するパラメータの補正を行う補正部４Ｄ等が備えられている。

出力調整部４Ａは、受光素子１２（煙検知部２）の出力信号を調整して出力値を出力するようになっている。この場合、出力信号の調整には、例えば、出力信号にゲインを乗算したり、出力信号の値を加減算したりすること等が含まれる。

制御部４Ｂは、所定期間Ｔ以下の長さの設定周期ＳＴ毎に発光素子１１に発光信号を出力し、発光素子１１から設定周期ＳＴ毎に光を放出させるようになっている。説明を加えると、制御部４Ｂは、所定期間Ｔ以下の長さの設定周期ＳＴ毎に、煙検知部２の受光素子１２から出力信号を逐次取得するように構成されている。本実施形態では、設定周期ＳＴは、所定期間Ｔと同じになっている。

また、制御部４Ｂは、受光素子１２の出力信号に基づく出力調整部４Ａから入力する出力値Ｖを警報閾値ＶＴと比較し、出力値Ｖが警報閾値ＶＴを超えると警報部３に火災警報を発報させるようになっている。

判定部４Ｃは、受光素子１２の出力信号に基づく出力調整部４Ａから入力する出力値Ｖを監視しており、煙濃度が零の状態に対応付けられた基準値Ｖ０よりも出力値Ｖが大きくなり、かつ、出力値Ｖの変動が規定範囲Ｗに収まる状態が監視期間Ｒだけ継続すると、検知領域２０に異物が侵入しているとみなす異物判定を行うようになっている。

〔補正部について〕
補正部４Ｄは、異物判定が行われた場合に、パラメータを操作して、制御部４Ｂが警報部３に火災警報を発報させるタイミングを異物判定が行われていない場合よりも遅らせる補正処理を実行するようになっている。具体的には、補正部４Ｄは、図５に示すように、異物判定が行われた場合に、補正処理として、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいてパラメータとしての警報閾値ＶＴの値を増加させるように構成されている。

また、補正部４Ｄは、異物判定が行われてから、図５に示すように、出力値Ｖが基準値Ｖ０となった状態が監視期間Ｒだけ継続すると、補正処理をキャンセルするように構成されている。

また、補正部４Ｄは、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴが許容値ＶＭ以上であると、補正処理を行わないように構成されている。また、補正部４Ｄは、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴが許容値ＶＭを超えると、警報部３にメンテナンス警報を発報させる。

図６を用いながら、火災警報が発報されるタイミングについて説明する。まず、煙検知部２の検知領域２０への異物侵入がない場合には（♯１：いいえ）、単純に、制御部４Ｂに入力される出力値Ｖが警報閾値ＶＴを超えると（♯２：はい）、待機時間待ってから火災警報が発報される（♯３）。

一方、煙検知部２の検知領域２０に異物が侵入し、異物判定が行われると（♯１：はい）、出力値Ｖが基準値Ｖ０よりも大きい状態で一定となる。そして、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴが許容値ＶＭ未満であると（♯４：いいえ）、基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに対応する分だけ警報閾値ＶＴの値を増加させる補正処理が行われる（♯５）。つまり、異物で出力値Ｖが嵩上げされた分だけ、警報閾値ＶＴも同様に嵩上げする（図５参照）。そして、補正処理後の警報閾値ＶＴと出力値Ｖが比較され、出力値Ｖが警報閾値ＶＴを超えると（♯２：はい）、待機時間待ってから火災警報が発報される（♯３）。これにより、実際の煙濃度が警報濃度に達する前に火災警報が発報させることが回避され、実際の煙濃度が警報濃度に達した適切なタイミングで火災警報を発報させることができる。

一方、♯４において、基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴが、許容値ＶＭに達している場合は（♯４：はい）、検知領域２０内に相当程度の異物が侵入しており、異物により検知領域２０への火災時の煙の取り込みが上手く行われなかったり、故障していたりするおそれがある。その場合は、補正部４Ｄは、パラメータを操作する補正処理を行わず、利用者へメンテナンス警報を行う（♯６）。これにより、火災が発生しているのにも関わらず、火災警報が行われないとう事態が発生することを回避できる。

このように、煙検知部２への異物の侵入具合を適切に判定し、その判定結果に基づいて適切なタイミングで火災警報を行うことが可能になるので、火災警報の誤報が生じることを好適に回避できる。

〔別実施形態〕
以下、上記実施形態に変更を加えた別実施形態について説明する。各別実施形態は、矛盾が生じない限り、上記実施形態に複数適用できる。なお、本発明の範囲は、各実施形態で示している内容に限られない。

（１）上記実施形態において異物判定が行われた際に、補正部４Ｄが上記補正処理とは異なる補正処理を行ってもよい。

（１−１）例えば、図７に示すように、補正部４Ｄは、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいてパラメータとしての出力値Ｖの値を減少させる補正処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、出力調整部４Ａにより、増加分ΔＴだけ差し引かれた出力値Ｖが警報閾値ＶＴと比較されるものとなる。

（１−２）また、例えば、補正部４Ｄは、補正処理として、発光素子１１が放出する光の強度を小さくすることでパラメータとしての出力値Ｖの値を減少させるように構成されていてもよい。発光素子１１が放出する光の強度を小さくすることで、受光素子１２で検知される散乱光の強度も小さくなるので、結果的に、煙検知部２の出力信号が小さくなり、出力値Ｖの値も小さくなる。

（１−３）また、例えば、補正部４Ｄは、補正処理として、受光素子１２の検知感度を低下させることでパラメータとしての出力値Ｖを減少させるように構成されている。具体的には、出力調整部４Ａにおいて、受光素子１２の出力信号に乗算するゲインを小さくすることで、出力値Ｖの値を小さくできる。

（２）上記実施形態では、補正部４Ｄが、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいて警報閾値ＶＴの値を増加させる補正処理、または、異物判定が行われた際の基準値Ｖ０に対する出力値Ｖの増加分ΔＴに基づいて出力値Ｖの値を減少させる補正処理を実行するものを例示しているが、これに限られない。補正部４Ｄが、これら２つの補正処理を両方とも実行するように構成されていてもよい。

（３）上記実施形態では、制御部４Ｂに入力される出力値Ｖが警報閾値ＶＴを超えると、例えば、待機時間待ってから火災警報を発報するものを例示しているが、これに限られない。例えば、制御部４Ｂに入力される出力値Ｖが警報閾値ＶＴを超えるとすぐに火災警報を発報してもよい。

（４）上記実施形態において、制御装置４を通信システム（例えば、Ｗｉｆｉユニット等の近距離無線通信、インターネット等の遠隔無線通信）に接続し、制御装置４の情報（例えば、異物判定の有無、補正処理の状況、火災警報の有無等）を遠隔地等の送信できるようにしていてもよい。

（５）上記実施形態では、防虫網１９が備えられているものを例示しているが、これに限られない。例えば、防虫網１９が備えられていなくてもよい。

本発明は、上記の壁設置タイプの他、天井取り付けタイプ等の種々のタイプの火災警報器に利用できる。

２ ：煙検知部
３ ：警報部
４Ｂ ：制御部
４Ｃ ：判定部
４Ｄ ：補正部
１１ ：発光素子
１２ ：受光素子
２０ ：検知領域
Ｒ ：監視期間
Ｖ ：出力値
Ｖ０ ：基準値
ＶＭ ：許容値
ＶＴ ：警報閾値
Ｗ ：規定範囲
ΔＴ ：増加分

Claims (5)

1. 発光素子から放出された光を検知領域に侵入した煙粒子で散乱させて、その散乱光を受光素子で検知して出力信号を出力する煙検知部と、
   火災警報を発報可能な警報部と、
   前記出力信号に基づく出力値が警報閾値以上になると前記警報部に前記火災警報を発報させる制御部と、
   煙濃度が零の状態に対応付けられた基準値よりも前記出力値が大きくなり、かつ、前記出力値の変動が規定範囲に収まる状態が監視期間だけ継続すると、前記検知領域に異物が侵入しているとみなす異物判定を行う判定部と、
   前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分に基づいて前記警報閾値の値を増加させる補正処理、及び、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分に基づいて前記出力値の値を減少させる補正処理のうち少なくともいずれか一方を実行する補正部と、が備えられ、
   前記補正部は、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分が許容値以上になると、前記補正処理を実行しないように構成されている火災警報器。
2. 前記補正部は、前記発光素子が放出する光の強度を小さくすることで前記出力値の値を減少させるように構成されている請求項１に記載の火災警報器。
3. 前記補正部は、前記受光素子の検知感度を低下させることで前記出力値を減少させるように構成されている請求項１または２に記載の火災警報器。
4. 前記補正部は、前記異物判定が行われてから、前記出力値が前記基準値に戻った状態が前記監視期間だけ継続すると、前記補正処理をキャンセルするように構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の火災警報器。
5. 前記補正部は、前記異物判定が行われた際の前記基準値に対する前記出力値の増加分が許容値以上になると、前記警報部にメンテナンス警報を発報させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の火災警報器。

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