JP7325195B2

JP7325195B2 - 加煙試験装置

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Publication number: JP7325195B2
Application number: JP2019036698A
Authority: JP
Inventors: 弘道江幡; 定隆湯地; 裕介野田
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2023-08-14
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: JP2020140545A

Description

本発明は、筐体内の試験空間に煙を供給して煙感知器の感度を試験する加煙試験装置に関する。

従来、オフィス等の建物内には火災報知設備が設置されており、火災が発生した場合に、火災により発生した煙を煙感知器で検知して発報信号を受信機に送って火災警報を出力させ、消火、避難、消防活動を行うことができるようにしている。

火災報知設備は、建物への設置後、定期的に点検が行われており、煙感知器については、天井面に設置された煙感知器を取外し、点検の際に持ち込んだ感度試験装置を使用して所定の煙濃度で火災発報することを確認する感度試験を行い、感度試験の済んだ煙感知器を天井面に取り付けた後に、可搬式の加煙試験器を使用して火災発報することを確認する動作試験を行っている。

以降、感度試験装置と加煙試験器をまとめて加煙試験装置と呼ぶ。

このような従来の加煙試験装置は、スプレーにより煙状微粒子を含む試験用ガス（擬似煙）を発生させるもの（特許文献１）や、試験油を浸透させた浸透材を電気ヒータにより加熱して油煙を発生させて、この油煙を送風装置により強制的に上昇させるもの（特許文献２）が提案されている。

しかしながら、スプレー式の加煙試験装置にあっては、フロンガスを使用しているため環境負荷が大きく、また、今後は代替フロンの入手困難や価格高騰などの問題がある。代替ガスとしてＬＰＧを使用することもできるが、ＬＰＧは可燃性であり、低温で使用できないなどの問題がある。

また、油煙式の加煙試験装置にあっては、煙を放出し始めてから煙濃度が上昇して煙感知器が試験発報するまで時間がかかる問題がある。

この問題を解決するため、加煙試験装置内に、カートリッジ構造の発煙部を設け、発煙部は筒体内にヒータと発煙剤となる水溶性液体が含浸された液体供給部を備え、試験を行う場合には送風部から筒体内に空気を送り、ヒータによる加熱で気化した発煙剤を霧化して擬似煙（以下、「煙」という）を放出させて煙感知器の感度試験や動作を行うようにしている（特許文献３，４）。

このようなカートリッジ構造の発煙部によれば、発煙剤の気化により霧化した煙を発生させるものであるため、動作を開始すると短時間で煙が放出され、一定の速度で連続的に煙を発生させることが可能となり、作業現場において効率良く煙感知器の感度試験を進めることができる。

しかし、従来のカートリッジ構造の発煙部は、発煙に使用する水溶性液体の量が少なく、頻繁に発煙体を交換する必要があるという問題がある。

この問題を解決するため、本願発明者にあっては、容器に発煙剤を収納し、不燃性の芯材に含侵させた状態でヒータによる加熱で煙を発生させる発煙部を設けた加煙試験装置を提案しており、容器に試験に必要な十分な量の発煙剤を入れておくことができ、使用により発煙剤が減少した場合には簡単に補充することができ、作業効率を向上可能としている。

特開２０１７－２２８０１９号公報特開２０１６－１９７４４２号公報特開平２０１３－１２７７６６号公報特開平２０１３－１２７７６５号公報

しかしながら、容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、ヒータにより発煙剤を加熱して煙を発生させる発煙部を設けた加煙試験装置にあっては、発煙部から一定速度で煙を連続的に放出しており、筐体内の試験空間に煙感知器の感度試験に必要な煙濃度以上に過剰に煙が供給され、容器に収納された発煙剤の消費がその分早まり、無駄に発煙剤を使用している問題がある。

また、従来の発煙部は、容器を透明にして発煙剤の量を肉眼で確認できるようにしているが、加煙試験装置による試験中に、発煙剤の減り具合を外部から確認することができないため、発煙剤を使い切ってもそのことに気づかず、このためヒータによる芯材の加熱温度が上昇し、所謂空焚き状態となることで芯材が焦げて使えなくなってしまう問題もある。

本発明は、感度試験に必要な煙濃度を保つことで発煙剤の消費を抑えると共に、発煙剤がなくなった場合の異常加熱による空焚きを未然に防止可能とする加煙試験装置を提供することを目的とする。

（加煙試験装置１）
本発明は、煙感知器に煙を供給して当該煙感知器を試験する加煙試験装置であって、
容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、芯材に含侵された発煙剤をヒータの通電により加熱して煙を発生させる発煙部と、
容器に収納された発煙剤の液面が所定レベル以下に低下するか又は当該所定レベルを下回ったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段と、
ヒータに対する通電量を制御し、液面低下検知信号が出力されたときに通電を停止する制御部と、
を備え、
液面低下検知手段は、
容器の上方から下方に向けて配置され、先端が当該容器の底部又は底部近傍に位置する第１の電極棒と、
容器の上方から下方に向けて配置され、先端が当該容器に収納された発煙剤の液面の所定レベルに位置する第２の電極棒と、
第１の電極棒と第２の電極棒との間に所定の検知電圧を印加し、当該検知電圧が所定値を上回ったときに液面低下検知信号を出力する検知回路部と、
を備えたことを特徴とする。

（加煙試験装置２）
煙感知器に煙を供給して当該煙感知器を試験する加煙試験装置であって、
容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、芯材に含侵された発煙剤をヒータの通電により加熱して煙を発生させる発煙部と、
容器に収納された発煙剤の液面が所定レベル以下に低下するか又は当該所定レベルを下回ったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段と、
ヒータに対する通電量を制御し、液面低下検知信号が出力されたときに通電を停止する制御部と、
を備え、
液面低下検知手段は、
容器に収納された発煙剤の液面の所定レベルに位置する当該容器の外周面に配置され、容器内に光を照射する発光部と、
発光部に水平方向で対向する容器の外周面に配置され、発光部から照射された光が入射したときに受光信号を出力する受光部と、
受光信号が所定値以上に増加するか又は当該所定値を上回ったときに液面低下検知信号を出力する検知回路部と、
を備えたことを特徴とする。

（液面低下の報知）
制御部は、液面低下検知信号が出力されたときに、残量低下を示す旨の報知を行う。

（異常過熱検知による空焚き防止）
また、加煙試験装置は、ヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度が所定レベル以上に上昇するか又は所定レベルを上回ったときに異常過熱検知信号を出力するヒータ異常過熱検知手段を備え、
制御部は、異常過熱検知信号が出力されたときにヒータに対する通電を停止する。

（煙濃度による通電量の制御）
また、加煙試験装置は、試験空間の煙濃度を検知して煙濃度信号を出力する煙濃度検知手段を備え、
制御部は、煙濃度信号に応じて所定の設定煙濃度を保つようにヒータに対する通電量を制御する。

（雰囲気温度による通電量の制御）
また、加煙試験装置は、ヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度を検知して温度検知信号を出力する温度検知手段を備え、
制御部は、温度検知信号に応じて所定の設定温度を保つようにヒータに対する通電量を制御する。

（基本的な効果）
本発明は、試験対象となる煙感知器に煙を供給して煙感知器を試験する加煙試験装置であって、容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、芯材に含侵された発煙剤をヒータの通電により加熱して煙を発生させる発煙部と、ヒータに対する通電量を制御する制御部と、が設けられたため、発煙量の制御や空焚きの防止を行うことができる。

（空焚きの抑止）
加煙試験装置は、ヒータによる空焚き又は空焚きの予兆に関する事象を検出したときに、制御部を介してヒータに対する通電を停止して空焚きを抑止する空焚き抑止部が設けられため、容器に収納している発煙剤の残量が少なくなるとヒータに対する通電が自動的に停止され、発煙剤を使い切ることでヒータによる芯材の加熱温度が上昇して芯材が焦げて使えなくなるといった所謂空焚きを防止し、芯材の交換や清掃等を必要とすることがなく、発煙部の耐用性を高めることができる。

（液面低下の検出）
空焚き抑止部は、容器に収納した発煙剤の液面が所定レベル以下に低下するか又は所定レベルを下回ったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段を備え、制御部は、液面低下検知信号を受信するとヒータに対する通電を停止するようにしたため、容器に収納している発煙剤の残量が少なくなった状態を確実に検知し、ヒータの通電遮断により空焚きを確実に防止できる。

（液面低下の報知）
加煙試験装置は、液面低下検知手段から液面低下検知信号が出力されたときに、残量低下を示す旨の報知を行うようにしたため、利用者は例えば表示灯の点灯又は点滅等により、発煙剤の残量が少なくなったことを知り、発煙剤を使い切る前に補充することができる。また、このときの表示灯の点灯又は点滅は、ヒータの通電停止による空焚き抑止が行われた旨を報知しており、利用者は、煙が発生しなくなった原因は故障ではなく、空焚き抑止による動作であることを知って、故障と誤認することなく、発煙剤を補充する対応をとることができる。

（異常過熱検知による空焚き防止）
また、別の実施形態の加煙試験装置の空焚き抑止部は、ヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度が所定レベル以上に上昇するか又は所定レベルを上回ったときに異常過熱検知信号を出力するヒータ異常過熱検知手段を備え、制御部は、液異常過熱検知信号を受信するとヒータに対する通電を停止するようにしたため、煙濃度を設定煙濃度に保つ煙濃度制御中にヒータの通電量が増加して異常加熱となった場合には、強制的にヒータに対する通電が遮断され、ヒータの異常加熱による発煙部の損傷を未然に防止し、安全に煙を発生させることができる。

（煙濃度による通電量の制御）
また、制御部は試験空間の煙濃度を検知して所定の設定煙濃度を保つようにヒータに対する通電量を制御するようにしたため、発煙量を適正とするように発煙部からの発煙量が制御され、発煙剤を無駄に消費することなく、煙感知器の感度試験に必要な量の煙を発生することができ、発煙剤を無駄なく使用して感度試験を行うことができる。

（雰囲気温度による通電量の制御）
また、制御部はヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度を検知して所定の設定温度を保つようにヒータに対する通電量を制御するようにしたため、ヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度から発煙量を概ね推定し、発煙量を適正とするように発煙部からの発煙量が制御され、発煙剤を無駄に消費することなく、煙感知器の感度試験に必要な量の煙を発生することができ、発煙剤を無駄なく使用して感度試験を行うことができる。また、ヒータ又はヒータ近傍の雰囲気温度が異常過熱したときは発煙を停止させることができる。

加煙試験装置のうち感度試験装置の概略を示した説明図図１の感度試験装置における発煙装置の組込み部分を側面から見た一部断面で示した説明図発煙部を制御する制御部の機能構成を示した説明図発煙部の構造を示した説明図図３の煙濃度制御部、空焚き抑止部及び過熱抑止部の機能構成を示したブロック図図５の煙濃度制御部によるヒータ駆動信号のデューティ制御を示したタイムチャート液面低下を光学的に検知する液面低下検出器を備えた発煙装置の実施形態を示した説明図

［感度試験装置］
図１は感度試験装置の概略を示した説明図であり、図１（Ａ）は正面を示し、図２（Ｂ）は操作パネルを引き出した状態の平面を示す。また、図２は感度試験装置における発煙装置の組み込み部分を側面から見た一部断面で示した説明図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の感度試験装置１００は、筐体１０２の内部に試験空間１０１を持ち、開閉蓋１０４の内側の筐体１０２内に配置された取付台１３８に試験対象となる煙感知器１４０の取付べ一ス１４２が配置されている。

感度試験装置正面の右下隅には取手により引き出し自在に発煙ケース１１０が配置され、検煙ケース１１０には、後の説明で明らかにする発煙部１０が組み込まれており、発煙剤として機能する水溶性液体の加熱気化により霧化した煙を模した水蒸気を発生させる。

発煙ケース１１０の近傍には循環ファン１０６が配置され、発煙ケース１１０から試験空間１０１に送り込まれた煙を循環ファン１０６で左側に送っている。循環ファン１０６で送られた煙は整流板１０８により試験空間１０１の上方に送られ、この上方空間には取付ベース１４２に装着した煙感知器１４０が位置し、また、試験空間１０１の煙濃度を検知する煙濃度検知器２６が設置されている。

感度試験装置１００の前面下側には、引出し構造をもつ操作パネル１１６が収納されている。操作パネル１１６は図１（Ｂ）に示すように、電源スイッチ１２２が設けられており、電源スイッチ１２２をオンすると電源灯１３０が点灯し、取付ベース１４２に取付けられている煙感知器１４０に規定の電源電圧が供給され、この電源電圧は感知器電圧計１３４に表示される。

感知器供給電圧は電圧調整ツマミ１２４により調整することができる。試験空間１０１に供給されている煙が煙感知器１４０に流入して所定の煙濃度に達すると、煙感知器１４０が試験発報し、発報表示灯１３２が点灯される。

発煙ケース１１０は図２に示すように、箱型のケース内に発煙部１０を収納しており、発煙部１０は容器に収納された発煙剤をヒータにより加熱して気化させることにより霧化した煙を発生させる。またケース内には制御基板１５０が配置され、制御基板１５０に発煙部１０の制御部１８が実装されており、図１（Ｂ）の操作パネル１１６に設けた電源スイッチ１２２をオン操作した場合に、制御部１８は煙濃度検知器２６により検知された煙濃度を所定の設定煙濃度に保つようにヒータの通電量を制御して煙を発生させる煙濃度制御を行う。

また、発煙ケース１１０の上側のパネル面には表示灯３４ａが設けられ、制御部１８により発煙部１０の容器に収納している発煙剤の液面低下を検知してヒータの通電を遮断停止する空焚き抑止を行ったときに、表示灯３４ａが例えば点灯し、容器に収納された発煙剤の残量が低下した旨を示す報知が行われる。

また、表示灯３４ａは、制御部１８により発煙部１０のヒータの異常加熱を判別して通電を遮断停止する過熱抑止を行ったときに、表示灯３４ａが例えば点滅し、過熱抑止の動作が行われたことを示す報知が行われる。

感度試験装置１００による煙感知器１４０の試験作業は、警戒区域の天井面に設置されている多数の煙感知器を順次取外して試験する作業となるが、感度試験装置１００に組み込まれた発煙部１０は、制御部１８が動作して発煙部１０のヒータ２０の通電により煙を発生して試験空間１０１に循環ファン２０６で送り込まれ、試験空間１０１の煙濃度は制御部１８の煙濃度制御により所定の設定煙濃度を保つように制御されており、取付ベース１４２に取付けた試験対象となる煙感知器１４０が試験発報される。

このとき煙感知器１４０が例えば煙濃度１０％／ｍで火災発報する２種感度であったとすると、試験空間１０１の煙濃度は設定煙濃度１０％／ｍ又はそれより高い所定の設定煙濃度に制御されており、濃度計１３６により試験発報したときの試験空間１０１の煙濃度が１０％／ｍ以上となっていることを確認することで、２種感度で正しく試験発報したと判断して感度試験を終了する。

［制御部の概要］
図３は発煙部を制御する制御部の機能構成を示した説明図である。図３に示すように、制御部１８は電源スイッチ１２２をオン操作した場合、電源部１２から直流電源の供給を受けた定電圧回路１６による定電圧電源の供給を受けて動作する。

制御部１８は、ハードウェアとしてＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等で構成され、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として煙濃度制御部２８、空焚き抑止部３０及び過熱抑止部３２が設けられている。

発煙部１０は、容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、芯材に含浸された発煙剤をヒータ２０の通電により加熱して煙を発生させるものであり、温度検知手段として機能する温度検知器２２と、液面低下検知手段として機能する液面低下検知器２４が設けられている。また、図１に示したように、試験空間には煙濃度検知器２６が設けられている。

煙濃度検知器２６は発煙部１０により放出された試験空間の煙濃度を検知して制御部１８に煙濃度検知信号Ｅ０を出力する。制御部１８の煙濃度制御部２８は、煙濃度検知器２６で検知された試験空間の煙濃度検知信号Ｅ０を入力し、試験対象とする煙感知器の設定感度（１種感度、２種感度、又は３種感度）に対応した所定の設定煙濃度を保つようにヒータ２０に対する通電量をヒータ駆動信号Ｅ６の出力により制御する。

煙濃度制御部２８による設定煙濃度は、１種感度のときは例えば５％ｍ、２種感度のときは例えば１０％／ｍ、３種感度のときは例えば１５％／ｍとする。このため制御部１８に対しては操作部３５が設けられ、煙濃度制御部２８に対し操作部３５の操作により必要とする設定煙濃度を切替え設定する機能が設けられる。

発煙部１０の液面低下検知器２４は、容器に収納している発煙剤の残量が所定残量以下となる液面低下を検知して液面低下検知信号Ｅ８を制御部１８に出力する。制御部１８の空焚き抑止部３０は、液面低下検知器２４により出力される液面低下検知信号Ｅ８を入力し、ヒータ２０に対する通電を停止して空焚きを抑止する制御を行う。

発煙部１０の温度検知器２２は、ヒータ２０の加熱温度を検知して温度検知信号Ｅ７を制御部１８に出力する。制御部１８の過熱抑止部３２は、温度検知器２２による検知温度が所定の過熱閾値温度以上か又は過熱閾値温度を超えたときに、ヒータ２０に対する通電を停止して過熱を抑止する制御を行う。なお、過熱とは異常加熱を意味する。

制御部１８には、更に、表示部３４が設けられる。表示部３４としては、例えば図１に示したようにＬＥＤの表示灯３４ａが設けられ、制御部１８は、空焚き抑止部３０が液面低下検知器２４からの液面低下検知信号Ｅ８によりヒータ通電を遮断停止したときに、表示灯３４ａを例えば点灯し、容器に収納されている発煙剤の残量が低下した旨を示す報知が行われる。

このため表示部３４の表示灯３４ａが点灯した場合、利用者は発煙剤の残量低下を知って発煙剤を補充する対応をとることができ、また、故障ではなく、空焚き抑止によるヒータ２０の通電停止で発煙が停止したことを知ることができる。

また、制御部１８は、過熱抑止部３２が温度検知器２２からの温度検知信号Ｅ７によりヒータ通電を遮断停止したときに、表示灯３４ａを例えば点滅し、ヒータ２０による異常加熱の抑止動作が行われた旨を示す報知が行われ、ヒータ２０の異常加熱による発煙部１０の損傷を未然に防止し、安全に煙を発生させる。

なお、表示部３４による発煙剤の残量低下と異常加熱の報知は、表示灯３４ａとして２色ＬＥＤを使用し、異なった表示色により残量低下と異常過熱を表示しても良い。

［発煙部］
図４は発煙部の構造を示した説明図であり、図４（Ａ）に側面を示し、図４（Ｂ）に平面を示す。

図４に示すように、発煙部１０は、発煙剤４０が収納されるカップ状の透明な容器３６を有し、容器３６の上部開口は蓋部材として機能する回路基板３８が接着固定されることで閉鎖されている。

回路基板３８には、一対の液漏れ防止キャップ４４が配置される。液漏れ防止キャップ４４には紐状の芯材４２の両端を通し、芯材４２の先端を容器３６に収納された発煙剤４０に浸漬させ、毛細管現象により発煙剤４０を吸い上げ、芯材４２に発煙剤４０を含浸させている。

芯材４２としては、不燃性のガラス繊維、シリカ繊維、ステンレス撚り線等を使用する。また、発煙剤４０としては、親水性を有し保水性が高い成分、例えば、グリセリン、プロピレングリコール等の成分のうち少なくとも一成分を含む人体に無害な水溶性液体が用いられる。

回路基板３８の上面に位置する芯材４２の水平露出部分にはヒータ２０が巻き回されている。ヒータ２０はニクロム線、白金線等の金属線であり、例えば線径０．２～０．４ｍｍのヒータ線を芯材４２にコイル状に巻き回し、コイル内径は１．０～３．０ｍｍでコイル長さは１０ｍｍ以下としている。ヒータ２０はリード線を介して図３の制御部１８に接続され、加熱制御される。

ヒータ２０はコイル両端を回路基板３８に起立した一対のコイル支持ポール４６にねじ４８により固定して支持しており、回路基板３８の回路パターンにコイル支持ポール４６を介してコイル両端が電気的に接続されている。回路基板３８の右端の端子部５４にはリード線５０が接続され、リード線５０はコネクタ５２により図３に示した制御部１８に接続され、試験空間の煙濃度を設定煙濃度に保つようにヒータ２０の通電量を制御する煙濃度制御が行われる。

制御部１８の煙濃度制御によりヒータ２０に通電されると、発煙剤４０が含浸された芯材４２が加熱され、ヒータ２０の芯材４２に対する接触部分が変霧器（アトマイザー）として機能し、芯材４２に含浸されているグリセリン、プロピレングリコール等の成分を含む水溶性液体としての発煙剤４０が気化され、煙となって放出される。

また、回路基板３８には発煙剤注入口キャップ４５が設けられ、注射器等を使用することにより、発煙剤注入口キャップ４５を介して容器３６内に発煙剤４０を注入して補充できるようにしている。なお、容器３６の側面には、発煙剤４０の量を示す目盛を設けても良い。

（液面低下検知）
検煙部１０には、容器３６に収納した発煙剤４０の液面４０ａが所定の液面低下検知レベルＬｍｉｎ以下に低下して残量が規定値以下となったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段として機能する液面低下検知器２４Ａが設けられる。

液面低下検知器２４Ａは、回路基板３８に配置された検知回路部２５から容器３６の内の下方に向けて第１の電極棒２５ａと第２の電極棒２５ｂを配置しており、第１の電極棒２５ａの先端は容器３６の底部又は底部に近い位置とし、第２の電極棒２５ｂの先端は、発煙剤４０の残量が所定残量以下となる所定の液面低下検知レベルＬｍｉｎに位置するようにしている。

検知回路部２５は、第１の電極棒２５ａと第２の電極棒２５ｂの間に所定の検知電圧を印加しており、発煙剤４０の液面４０ａが液面低下検知レベルＬｍｉｎより高いときは、第１の電極棒２５ａと第２の電極棒２５ｂは発煙剤３６を介して導通しており、検知回路部２５は電極間の検知電圧が所定の閾値以下となることで、液面低下検知信号Ｅ８は出力しない。

これに対し発煙に伴う発煙剤４０の消費により液面４０ａが下がり、液面低下検知レベルＬｍｉｎを下回ると、第２の電極棒２５ｂが発煙剤４０に接触しなくなることで第１の電極棒２５ａとの間の導通が断たれ、これにより検知電圧が増加し、検知電圧が所定の閾値を上回ることで液面低下を検知し、液面低下検知信号Ｅ８を出力する。

液面低下検知器２４Ａの検知回路部２５は、回路パターンを介してリード線５０に接続され、リード線５０のコネクタ５２により図３に示した制御部１８に接続され、制御部１８の空焚き抑止部３０に対し液面低下検知信号Ｅ８を出力し、制御部１８により空焚き抑止制御が行われる。

（異常過熱検知）
検煙部１０の回路基板３８に支持されたヒータ２０の近傍の基板上には温度検知器２２が配置されており、回路パターンを介してリード線５０に接続され、リード線５０のコネクタ５２により図３に示した制御部１８に接続される。温度検知器２２としては、サーミスタ、熱電対等の温度センサが使用される。また、温度検知器２２は、回路基板３８ではなく、ヒータ２０が巻かれた芯材４２の部分に埋め込み又は差し込むように配置しても良い。

温度検知器２２は制御部１８の過熱抑止部３２に対し温度検知信号Ｅ７を出力し、加熱温度が所定の過熱閾値温度以上に増加したとき又は過熱閾値温度を上回ったときに、ヒータ２０に対する通電を遮断停止する過熱抑止制御が行われる。

［煙濃度制御と空焚き抑止］
図５は図１の煙濃度制御部、空焚き抑止部及び過熱抑止部の機能構成を示したブロック図、図６は図３の煙濃度制御部によるヒータ駆動信号のデューティ制御を示したタイムチャートであり、図６（Ａ）は検知される煙濃度Ｓを示し、図６（Ｂ）はフィードバック信号Ｅ１と三角波信号Ｅ２を示し、図６（Ｃ）はＰＷＭ信号Ｅ３を示す。

（煙濃度制御部）
図３の制御部１８に設けられた煙濃度制御部２８、空焚き抑止部３０及び過熱抑止部３２は、図５に示す制御機能を備える。なお、制御部１８はＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等で構成されおり、図５の機能はプログラムの実行による機能、例えばデジタルシグナルプロセッサの機能として実現される。

図５に示すように、図３に示した煙濃度制御部２８は、フィードバック回路部５６、ＰＷＭ回路部（パルス幅変調回路部：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）５８及びヒータ駆動部６０で構成され、ＰＷＭ回路部５８とヒータ駆動部６０との間に、過熱抑止部３２と空焚き抑止部３０が設けられている。なお、過熱抑止部３２と空焚き抑止部３０は順番を入れ替えても良い。

フィードバック回路部５６には誤差アンプ６６と基準電圧源６８が設けられ、試験空間の設定煙濃度Ｓｒｅｆを基準電圧源６８の基準電圧Ｅｒｅｆ１により設定している。なお、基準電圧源６８の基準電圧Ｖｒｅｆ１は、試験対象となる煙感知器の感度に対応して異なる基準電圧、即ち、１種感度のときは例えば５％ｍに対応した基準電圧、２種感度のときは例えば１０％／ｍに対応した基準電圧、３種感度のときは例えば１５％／ｍに対応した基準電圧に切替えられる。

誤差アンプ６６から出力されるフィードバック信号（誤差信号）Ｅ１は、試験空間の煙濃度を検知する煙濃度検知器２６からの煙濃度検知信号Ｅ０による検知濃度Ｓが基準電圧Ｖｒｅｆ１による設定煙濃度Ｓｒｅｆにより低い場合はレベルが増加し、煙濃度検知器２６からの煙濃度検知信号Ｅ０による検知濃度Ｓが基準電圧Ｖｒｅｆ１による設定煙濃度Ｓｒｅｆに近づくとレベルが低下するように変化する。

ＰＷＭ回路部５８は三角波発生器７２とＰＷＭコンパレータ７０で構成される。三角波発生器７２は、図６（Ｂ）に示すように、所定周期で繰り返す三角波信号Ｅ２を発生しており、ＰＷＭコンパレータ７０はフィードバック信号Ｅ１と三角波信号Ｅ２を比較し、図６（Ｃ）に示すＰＷＭ信号Ｅ３を出力する。

ＰＷＭ信号Ｅ３は、フィードバック信号Ｅ１のレベルが高い場合はデューティ比が高く、フィードバック信号Ｅ１のレベルが低下してくるとデューティ比が低下して行く。

図３の電源スイッチ１２２をオン操作した直後にあっては、試験空間の煙濃度Ｓは０％／ｍにあり、フィードバック回路部５６からのフィードバック信号Ｅ１は最大であり、ＰＷＭ信号Ｅ３のデューティ比は例えば８０％以上の高い値となり、ヒータ駆動部６０はＰＷＭ信号Ｅ３のデューティ比に応じてヒータ２０に通電し、ヒータ２０の加熱により芯材４２に含侵されている発煙剤４０が加熱されて煙が放出され始め、図６（Ａ）に示すように設定煙濃度Ｓｒｅｆに向かって検知した煙濃度Ｓが上昇する。

ヒータ２０の加熱による発煙で煙濃度Ｓが増加すると、フィードバック信号Ｅ１のレベルが低下を始め、ＰＷＭ信号Ｅ３のデューティ比も低下を始め、設定煙濃度Ｓｒｅｆに達するとＰＷＭ信号Ｅ３のデューティ比は例えば２０～３０％の値を維持するようになる。

このような煙濃度制御により試験空間の煙濃度Ｓを検知して設定煙濃度Ｓｒｅｆを保つようにヒータ２０に対する通電量をＰＷＭ制御したため、検煙空間の煙濃度を試験対象とする煙感知器の設定感度に対応した所定の設定煙濃度に正確に制御することができ、特に、容器に収納した発煙剤は、設定煙濃度を保つのに必要な量だけ発生することで、発煙剤を無駄なく使用することができ、煙感知器の感度試験を効率良くすすめることができる。

なお、ＰＷＭ回路部５８に替えて、フィードバック信号Ｅ１をヒータ駆動部６０にそのまま出力することで、ヒータ２０の加熱制御により試験空間の煙濃度を設定煙濃度に保つ制御を行っても良い。

（過熱抑止部）
図５に示すように、ＰＷＭ回路部５８と空焚き抑止部３０との間に設けられた過熱抑止部３２は、コンパレータ７４と通電遮断部として機能するＡＮＤゲート７６を備える。コンパレータ７４には基準電圧源７３により所定の過熱閾値温度Ｔｒｅｆ２に対応した基準電圧Ｅｒｅｆ２が設定され、温度検知器２２からの温度検知信号Ｅ７と比較し、温度検知信号Ｅ７が基準電圧Ｅｒｅ２未満のときコンパレータ７４の出力はＬレベルにあり、温度検知信号Ｅ７が基準電圧Ｅｒｅｆ２以上になるとコンパレータ７４の出力はＨレベルに立上り、加熱異常を判定する。

ＡＮＤゲート７５の一方の入力端子にはＰＷＭ信号Ｅ３を入力し、ＡＮＤゲート７５の他方の入力端子にコンパレータ７４の出力信号を反転入力している。

温度検知器２２で検知したヒータ２０の通電による温度Ｔが過熱閾値温度Ｔｒｅｆ２未満のとき、コンパレータ７４の出力信号はＬレベルにあり、反転入力によりＡＮＤゲート７５は許容状態にあり、ＰＷＭ信号Ｅ３は過熱抑止部３２をそのまま通過してヒータ駆動部６０にヒータ駆動信号Ｅ６として入力され、試験空間の煙濃度を設定煙濃度に保つヒータ２０の通電制御が行われている。

発煙部１０の芯材４２に対する容器３６からの発煙剤４０の吸込み量が何らかの原因で不足し、ヒータ２０による加熱温度が異常に上昇すると、温度検知信号Ｅ７が基準電圧Ｅｒｅｆ２以上となり、コンパレータ７４が加熱異常を判定して出力信号をそれまでのＬレベルからＨレベルに変化させる。このためＡＮＤゲート７５はコンパレータ７４からのＨレベルに変化した信号を反転入力して禁止状態となり、信号Ｅ５の出力を遮断し、ヒータ２０の通電加熱を遮断停止する。

このような過熱抑止制御により、ヒータ２０による異常加熱で発煙部１０がダメージを受けないようにし、発煙部１０の耐用性を高めることができる。

（空焚き抑止部）
図５に示すように、過熱抑止部３２とヒータ駆動部６０との間に設けられた空焚き抑止部３０は、通電遮断部として機能するＡＮＤゲート７６を備え、ＡＮＤゲート７６の一方の入力端子に過熱抑止部３２からの信号Ｅ４を入力し、ＡＮＤゲート７６の他方の入力端子に液面低下検知器２４からの液面低下検知信号Ｅ８を反転入力している。

発煙部１０に設けた図４に示す容器３６に収納している発煙剤４０の液面４０ａが液面低下検知レベルＬｍｉｎにより高いとき、液面低下検知信号Ｅ８はＬレベルとなり、液面低下検知信号Ｅ８の反転入力によりＡＮＤゲート７６は許容状態にあり、ＰＷＭ信号Ｅ３は空焚き抑止部３０をそのまま通過してヒータ駆動部６０にヒータ駆動信号Ｅ５として入力され、試験空間の煙濃度を所定の設定煙濃度に保つヒータ２０の通電制御が行われている。

発煙部１０からの発煙により容器３６の発煙剤４０が消費され、液面４０ａが低下して液面低下検知レベルＬｍｉｎを下回ると、液面低下検知器２４が液面低下を検知して液面低下検知信号Ｅ８をそれまでのＬレベルからＨレベルに変化させる。このためＡＮＤゲート７６はＨレベルに変化した液面低下検知信号Ｅ８の反転入力により禁止状態となり、ヒータ駆動部６０に対するヒータ駆動信号Ｅ５の出力を遮断し、ヒータ２０の加熱を停止する。

このような空焚き抑止制御により、容器３６に収納している発煙剤４０の残量が少なくなって発煙剤４０を使い切ることで、ヒータ２０による芯材４２の加熱温度が上昇して芯材４２が焦げて使えなくなるといった所謂空焚きを防止し、芯材４２の交換や清掃等を必要とすることがなく、発煙部１０の耐用性を高めることができる。

なお、過熱抑止部３２と空焚き抑止部３０の構成は、コンパレータ７４の出力と液面低下検知信号Ｅ８をＯＲゲートに入力し、ＯＲゲートの出力をＡＮＤゲートに反転入力すると共にＰＷＭ信号Ｅ３を同じＡＮＤゲートに入力し、このＡＭＤゲートの出力をヒータ駆動部６０に入力することで、一体化しても良い。

［光学的に液面低下を検知する液面低下検知器］
図７は液面低下を光学的に検知する液面低下検知器を備えた発煙装置の実施形態を示した説明図であり、図７（Ａ）に発煙部を示し、図７（Ｂ）に容器に設けた液面低下検知器の平面から見た断面を示す。

図７に示すように、発煙部１０の構造は図４の実施形態と同じであり、液面低下検知器２４Ｃは液面低下を光学的に検知するようにしている。

透明な容器３６の液面低下検知レベルＬｍｉｎに対応して、容器３６の外周面には液面低下検知器２４Ｃの発光部８８と受光部９０が対向して接着等により固定されている。発光部８８はＬＥＤとし、また、受光部９０はフォトダイオードとする。

容器３６に収納された発煙剤４０は所定の色に着色されており、発光部８８から光軸８８ａで示すビーム光が発煙剤４０を透過する際に、着色により減衰して受光部９０に入射する。

発光部８８と受光部９０に対しては検知回路部９２が設けられ、検知回路部９２には発光部８８を例えば間欠的に発光駆動する発光回路９４と、受光部９０からの受光信号を増幅し、所定の閾値レベル以上に増加するか又は所定の閾値レベルを超えたときに液面低下検知信号Ｅ８を出力する受光回路９６が設けられる。

容器３６に収納された発煙剤４０が液面低下検知レベルＬｍｉｎを超えているとき、発光部８８からのビーム光は、着色された発煙剤４０を通過する間に減衰され、受光部９０からの受光信号は所定の閾値レベル未満又は所定の閾値レベル以下にある。

これに対し容器３６に収納された発煙剤４０の液面４０ａが液面低下検知レベルＬｍｉｎを下回ると受光部９０からの受光信号が増加し、所定の閾値レベル以上に増加するか、又は閾値レベルを超えたことを判別して液面低下検知信号Ｅ８を出力する。

このような光学的に液面低下を検知する液面低下検知器２４Ｃによれば、着色した発煙剤４０の液面４０ａの変化に伴う受光信号の増加から簡単且つ確実に液面低下を検知することができ、また、発光部８８及び受光部９０は発煙剤４０に接触しない構造であることから、高い耐用性が得られる。

［本発明の変形例］
（煙濃度上昇試験）
上記の実施形態は、試験空間の煙濃度を所定の設定煙濃度に保つように制御することで試験を行っていたが、これに限らない。例えば、所定の速度で発煙を行い、試験対象の煙感知器が動作したときの煙濃度を記録する試験を行うようにしても良い。なお、この場合においても種々の空焚き抑制は行われる。

（制御部）
上記の実施形態は、制御部１８に煙濃度制御部２８、空焚き抑止部３０及び過熱抑止部３２を設けているが、煙濃度制御部２８のみを設けるようにしても良い。

（液面低下検知器）
本発明の発煙装置で使用する液面低下検知器は、上記の実施形態に限定されず、容器に収納した発煙剤の液面が所定レベル以下に低下したことを検知できるものであれば、適宜の機構又は構造を用いることができる。例えば、液面の変化をフロート（浮き部材）で機械的に検知し、所定のレベル以下に低下した時にスイッチを作動させる機構としても良い。

（発煙剤）
また、発煙剤は増粘添加剤を混ぜても良い。これにより、容器から発煙剤が漏れることをさらに防止可能となる。

（加煙試験器）
上記の実施形態は感度試験装置を例にとるものであったが、天井面に設置された煙感知器に煙を供給することで試験を行う加煙試験器に、同様に適用することができる。

（その他）
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：発煙部
１２：電源部
１６：定電圧回路
１８：制御部
２０：ヒータ
２２：温度検知器
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ：液面低下検知器
２５，９２：検知回路部
２５ａ：第１の電極棒
２５ｂ：第２の電極棒
２６：煙濃度検知器
２８：煙濃度制御部
３０：空焚き抑止部
３２：過熱抑止部
３４：表示部
３４ａ：表示灯
３６：容器
３８：回路基板
４０：発煙剤
４０ａ：液面
４２：芯材
４４：液漏れ防止キャップ
４５：発煙剤注入口キャップ
４６：コイル支持ポール
４８：ねじ
５０：リード線
５２：コネクタ
５４：端子部
５６：フィードバック回路部
５８：ＰＷＭ回路部
６０：ヒータ駆動部
６６：誤差アンプ
６８，７３：基準電圧源
７０：ＰＷＭコンパレータ
７２：三角波発生器
７４：コンパレータ
７５，７６：ＡＮＤゲート
８８：発光部
９０：受光部
９４：発光回路
９６：受光回路
１００：感度試験装置
１０１：試験空間
１０２：筐体
１０４：開閉蓋
１０６：循環ファン
１１０：発煙ケース
１１６：操作パネル
１２２：電源スイッチ
１４０：煙感知器
１４２：取付ベース

Claims

煙感知器に煙を供給して当該煙感知器を試験する加煙試験装置であって、
容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、前記芯材に含侵された前記発煙剤をヒータの通電により加熱して煙を発生させる発煙部と、
前記容器に収納された前記発煙剤の液面が所定レベル以下に低下するか又は当該所定レベルを下回ったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段と、
前記ヒータに対する通電量を制御し、前記液面低下検知信号が出力されたときに前記通電を停止する制御部と、
を備え、
前記液面低下検知手段は、
前記容器の上方から下方に向けて配置され、先端が当該容器の底部又は底部近傍に位置する第１の電極棒と、
前記容器の上方から下方に向けて配置され、先端が当該容器に収納された前記発煙剤の液面の前記所定レベルに位置する第２の電極棒と、
前記第１の電極棒と前記第２の電極棒との間に所定の検知電圧を印加し、当該検知電圧が所定値を上回ったときに前記液面低下検知信号を出力する検知回路部と、
を備えたことを特徴とする加煙試験装置。
煙感知器に煙を供給して当該煙感知器を試験する加煙試験装置であって、
容器に収納された発煙剤を不燃性の芯材に含浸させ、前記芯材に含侵された前記発煙剤をヒータの通電により加熱して煙を発生させる発煙部と、
前記容器に収納された前記発煙剤の液面が所定レベル以下に低下するか又は当該所定レベルを下回ったときに液面低下検知信号を出力する液面低下検知手段と、
前記ヒータに対する通電量を制御し、前記液面低下検知信号が出力されたときに前記通電を停止する制御部と、
を備え、
前記液面低下検知手段は、
前記容器に収納された前記発煙剤の液面の前記所定レベルに位置する当該容器の外周面に配置され、容器内に光を照射する発光部と、
前記発光部に水平方向で対向する前記容器の外周面に配置され、前記発光部から照射された光が入射したときに受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号が所定値以上に増加するか又は当該所定値を上回ったときに前記液面低下検知信号を出力する検知回路部と、
を備えたことを特徴とする加煙試験装置。
請求項１又は２記載の加煙試験装置に於いて、
前記制御部は、前記液面低下検知信号が出力されたときに、残量低下を示す旨の報知を行うことを特徴とする加煙試験装置。
請求項１又は２記載の加煙試験装置に於いて、
前記ヒータ又は前記ヒータ近傍の雰囲気温度が所定レベル以上に上昇するか又は前記所定レベルを上回ったときに異常過熱検知信号を出力するヒータ異常過熱検知手段を備え、
前記制御部は、前記異常過熱検知信号が出力されたときに前記ヒータに対する通電を停止することを特徴とする加煙試験装置。
請求項１又は２記載の加煙試験装置に於いて、
試験空間の煙濃度を検知して煙濃度信号を出力する煙濃度検知手段を備え、
前記制御部は、前記煙濃度信号に応じて所定の設定煙濃度を保つように前記ヒータに対する通電量を制御することを特徴とする加煙試験装置。
請求項１又は２記載の加煙試験装置に於いて、
前記ヒータ又は前記ヒータ近傍の雰囲気温度を検知して温度検知信号を出力する温度検知手段を備え、
前記制御部は、前記温度検知信号に応じて所定の設定温度を保つように前記ヒータに対する通電量を制御することを特徴とする加煙試験装置。