JPS63211496A - 火災判断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、火災による煙量と火災で生じた熱気流による
煙の流速に基づいて火災を判断する火災判断装置に関す
る。

（従来技術） 従来の煙感知器にあっては、火災により発生した煙量、
即ち煙濃度を検出して火災を判断するようにしており、
火災と判断するための閾値レベルを火災以外の原因によ
る煙の検出で誤報を起こさないような適切なレベルに設
定している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、火災を早期に発見するためには、火災と判断
、するための閾値レベルを低い目に設定して煙検出感度
を高める必要があるが、煙量のみから火災を判断する従
来の煙感知器にあっては、火災判断の閾値レベルを下げ
ると火災以外の原因による煙、例えばタバコや調理の際
に生ずる煙についても火災時と同様に判断して誤報を発
生し、信頼性が低下するという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、煙検出感度を上げても火災時の煙と火災以外の原
因による煙とを区別して正確な火災判断ができるように
した火災判断装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては・火災時には
、熱気流によって煙の流速がタバコや調理等による火災
以外の原因による煙の流速に比べ高速となる点に着目し
、煙量を検出すると同時に煙の流速を検出し、煙量と流
速の２つの検出情報に基づいて火災を判断するようにし
たものである・（作用） このような本発明の構成によれば、タバコや調理による
煙は室内の自然対流により運ばれることから、火災時に
比べ煙の流速が低く、一方、火災時におっては、熱気流
の発生で火災により発生した煙は急速に拡散することか
ら、火災と判断する煙量に達したとしても、流速が低い
ときには、火災以外の原因による煙と判断して火災警報
を出さず、これによって火災により発生する煙と火災以
外の原因により発生した煙とを区別して正確な火災判断
を行なうことができる。

（実施例） Ｍ１図は本発明の一実施例を示したブロック図である。

まず構成を説明すると、１は煙濃度センサであり、例え
ば減光式若しくは散乱光式の煙ｍｒｌＪセンサが用いら
れ、煙量に比例した煙濃度信号ｄをアナログ的に出力す
る。

２は煙の流速を検出する流速センサでおり、この流速セ
ンサ２としては、後の説明で明らかにするように、煙の
移動に伴う周波数情報を検出する所謂空間フィルタを伴
なったセンサが用いられる。

勿論、流速センサ２としては公知のエアーフローメータ
やカルマン渦を利用した流速センサ等を用いてもよい。

３は煙濃度センサ１で検出された煙濃度ｄと流速センサ
２で検出された煙の流速Ｖとに基づいて火災を判断する
火災判断部であり、この火災判断部３における煙濃度ｄ
と流速■に基づいた火災判断としては次のいずれかの判
断方式を取る。

（Ａ）煙濃度ｄと流速Ｖのそれぞれを設定した閾値と比
較し、比較結果の論理積をもって火災を判断する。

（Ｂ）煙濃度ｄと流速Ｖとのｔ！）算により面積５（＝
ｄＸｖ）を演算し、この演算面積が予め設定した閾値面
積Ｓｒ以上となったときに火災と判断する。

（Ｃ）煙濃度ｄと流速Ｖとにより２次元ベクトルを作り
、このベクトルが予め設定した２次元の限界値を越えた
ときに火災と判断する。

（Ｄ）煙濃度ｄ及び流速Ｖの増加傾向（微分値）に基づ
く前記（Ａ＞と同様にして火災を判断する。

これら（Ａ）〜（Ｄ＞に示す火災判断については以下の
実施例において具体的に説明される。

火災判断部３に続いては警報部４が設けられ、警報部４
は火災判断部３による煙濃度ｄと流速■に基づく火災判
断出力を受けて表示器５に火災警報表示を行なうと共に
、音声警報器６を作動して音声合成により火災音声警報
を出すようにしている。

勿論、第１図の火災判断装置を火災センサと受信機に分
けて構成する場合には、例えば火災センサには煙濃度セ
ンサ１、流速センサ２及び火災判断部３を組込み、火災
判断部３で得られた判断結果を伝送回線を介して受信機
に設置された警報部４に送出するようにしてもよい。更
に、火災センサには煙濃度センサ１及び流速センサ２の
みを設け、受信機側に設けた火災判断部３において火災
センサから送られた煙濃度ｄと流速■に基づいて火災判
断を行なうようにしてもよい。

第２図は第１図の実施例における煙濃度センサ１及び流
速センサ２を１つのセンサとして実現した煙濃度及び流
速検出装置を示したもので、所謂空間フィルタの原理を
利用して煙濃度と流速の両方を検出できるようにしてい
る。

第２図において、７は発光部であり、例えば６つの発光
素子７ａ〜７ｆが直線状に配列される。

８は煙通流空間９を介して発光部７に対向配置した受光
部でおり、受光部８には発光部７の発光素子７ａ〜７ｆ
に対向して受光素子８ａ〜８ｆが設けられており、矢印
１０で示す方向から煙通流空間９に煙が流入すると、煙
の移動に応じて流入側に位置する受光素子８ａから流出
側に位置する受光素子８ｆに対する各発光素子からの光
量が煙により順次減衰されるようになる。

この第２図に示した受光部７と発光部８で成る検出装置
は、所謂空間フィルタとしての配置をもち且つ第３図に
発光素子７ａ〜７ｆと受光素子８ａ〜８ｆを取り出して
示すように、受光素子８ａ〜８ｆの受光電流は（＋）と
（−）の符号が付されたように交互に逆極性に増幅され
る。

第４図は第２，３図に示した検出装置に基づいて煙濃度
ｄ、及び流速Ｖを検出するためのセンサ回路を示した回
路図である。

第４図において、１２は第１の受光回路であり、第３図
に（十）符号を付して示した受光素子３ａ。

５Ｃ，８ｅを有し、受光素子８ａ、３ｃ　、　８ｅのカ
ソード側を共通接続した電源−ｖｂに接続し、７ノード
側も共通接続して抵抗Ｒ１を介してオペアンプ１４の反
転入力端子に接続すると共に可変抵抗ＶＲ１を介して電
源子ＶＣの印加を受けている。

いま、受光素子８ａ、　８ｃ　、　８ｄが、発光素子か
ら直接光を受けているときには、受光素子Ｂａ。

８Ｃ、８ｄが導通状態となって抵抗Ｒ１に流れる電流は
可変抵抗ＶＲ１に流れる電流と等しくなっている。従っ
て、オペアンプ１４の帰還抵抗には電流が流れず、オペ
アンプ１４の出力電圧、即ち受光出力はＯｖになってい
る。ここで、煙により受光量が減少すると、受光素子８
ａの電流の減少した量と等しい可変抵抗ＶＲ１の電流の
一部がオペアンプ１４の帰還抵抗に流れ、オペアンプ１
４の受光出力をマイナス側に増加する。

尚、可変抵抗ＶＲ１は煙が入っていない状態で受光出力
をＯｖにするための調整手段となる。また第１の受光回
路１２は第４ａ図（Ａ＞の回路に置き換えることもでき
る。

１３は第２の受光回路であり、第３図に（−）符号を付
して示した受光素子８ｂ、８ｄ、８ｆを有し、受光素子
３ｂ、３ｄ　、３ｆのアノード側を共通接続して電源＋
ｖｂの印加を受け、カソード側をは共通接続すると共に
抵抗Ｒ２を介してオペアンプ１５の反転入力端子に接続
し、更に可変抵抗ＶＲ２を介して電源−ＶＣの印加を受
けている。

このため、受光素子８ｂ、８ｄ　、８ｆ　、発光素子か
らの光を直接受けたときには受光素子８ｂ、８ｄ、８ｆ
が導通状態となって抵抗Ｒ２に流れる電流は可変抵抗Ｖ
Ｒ２に流れている電流と等しくなっており、オペアンプ
１５の帰還抵抗には電流が流れず、オペアンプ１５の受
光出力はＯＶになっている。ここで煙により受光素子８
ｂの受光量が減少すると可変抵抗ＶＲ２の電流のうち受
光素子８ｂの電流の減少した分と等しい電流がオペアン
プ１５の帰還抵抗に流れ、受光出力をプラス側に増加さ
せる。

尚、第２の受光回路１３の可変抵抗ＶＲ２も煙が入って
いないときの受光出力をＯＶにとなるように調整する手
段であり、更に、受光回路１３は第４ａ図の（Ｂ）の回
路に置き換えることができる。

更に、受光素子にバラツキがあっても各受光素子からの
受光電流が同じとなるように、それぞれ対向した発光素
子７ａ〜７ｆと受光素子８ａ〜８ｆの光量を予め調整し
ておくことが望ましい。

オペアンプ１４．１５の受光出力ａ、ｂは更に抵抗Ｒ３
，Ｒ４を介して加算され−でオペアンプ１６に入力され
、オペアンプ１６より煙の流速Ｖに応じた周波数信号を
出力する。オペアンプ１６からの流速■に比例した周波
数の信号は流速変換回路２３で流速Ｖに変換され、具体
的には周波数を電圧信号に変換するＦ−Ｖ変換回路が用
いられる。

一方、オペアンプ１５の受光出力すはオペアンプ１７で
反転され、抵抗Ｒ５を介して得られるオペアンプ１４の
出力ａと抵抗Ｒ６を介して加算され、更にオペアンプ１
８により増幅され、更に煙濃度変換回路２４で煙濃度ｄ
信号に変換される。

尚、オペアンプ１８の出力電圧と煙濃度変換回路の出力
電圧が同じ値となるように設定されていれば、煙濃度変
換化回路２４は不要であり、オペアンプ１８の出力が直
接に煙濃度ｄ信号となる。

次に、第４図の回路における周波数ｆに基づく流速Ｖの
検出と煙濃度ｄの検出を説明すると次のようになる。

今、第３図に示すように、煙通流空間９に対しある大き
さをもった煙２０が通流したとすると、第４図のオペア
ンプ１４からは第５図（ａ＞に示す受光出力が受光素子
３ａ、　８Ｃ，３ｅの配置位置に応じたタイミングで得
られ、また、オペアンプ１５からは第５図（ｂ）に示す
受光出力が受光素子８ｂ、８ｄ、８ｆの配置位置に応じ
たタイミングで得られる。このようにオペアンプ１４，
１５から得られた受光出力は、オペアンプ１６に加算入
力され、その結果、オペアンプ１６からは第５図（Ｃ）
′に示すオペアンプ１４と１５の出力を加算した受光出
力が得られ、第５図（Ｃ）に示すオペアンプ１６の出力
信号の周波数ｆが煙通流空間９を通過した煙２０の流速
Ｖに比例した周波数となる。従って、オペアンプ１６か
ら得られた受光信号の周波数ｆを流速変換回路２３でＦ
−Ｖ変換することにより流速■を表わす検出電圧を得る
ことができる。

一方、煙濃度ｄについては第５図（ｂ＞に示すオペアン
プ１５の出力がオペアンプ１７で反転されて第５図（ａ
＞に示すオペアンプ１４からの受光出力と同極性に変換
され、その復に加算してオペアンプ１８より出力するよ
うになることから、オペアンプ１８の出力は第１及び第
２の受光回路１２．１３の煙による減衰量に比例した合
成出力となり、この出力から煙濃度変換回路２４によっ
て全減衰量に基づく煙濃度ｄ信号を得る。

第６図は第２，３図に示した煙濃度ｄ及び流速Ｖを同時
に検出する検出装置の他の実施例を示したもので、実際
の火災時には煙の拡散方向が任意の方向となることから
、センサ２２内に直交した十字形の煙通流空間９を設け
、４箇所に分かれた煙通流空間９のそれぞれに第２，３
図に示したと同様な受光部７Ａ〜７Ｄ及び８Ａ〜８Ｄを
対向配置するようにしている。

次に、第１図の実施例に示した火災判断部３の具体的な
実施例を説明する。

第７図は第４図に示したセンサ回路から得られた流速■
及び煙濃度ｄに基づいて火災を判断する火災゛判断部の
一実施例を示したもので、この実施例は煙濃度ｄと流速
Ｖのそれぞれを設定閾値と比較した後に比較出力の論理
積をもって火災を判断するようにしたことを特徴とする
。

即ち、コンパレータ２５に対しては流速変換回路２３か
ら流速Ｖ信号が与えられ、またコンパレータ２５には基
準電圧源２６によって流速閾値が設定されており、この
流速閾値を越える流速Ｖが得られたときにコンパレータ
２５はＨレベル出力を生ずる。

一方、第４図の煙濃度変換回路２４で得られた煙濃度ｄ
信号はコンパレータ２８に与えられ、基準電圧源３０に
より設定された煙濃度の閾値と比較され、この閾値を越
える煙濃度ｄが得られたときにコンパレータ２８はＨレ
ベル出力を生ずる。

コンパレータ２５及び２８の出力はＡＮＤゲート３２に
入力され、ＡＮＤゲート３２は流速Ｖ及び煙濃度ｄの両
方が予め定めた閾値を越えたとき火災判断出力を生ずる
ようになる。

第８図は第１図の実施例に示した火災判断部３の他の実
施例を示したブロック図であり、この実施例は煙濃度ｄ
と流速■の掛算による面積に基づいて火災を判断するよ
うにしたことを特徴とする。

即ら、第４図のセンサ回路の受光出力に基づいて得られ
た煙濃度ｄと流速■は掛算器３４に与えられて面積Ｓ＝
　（ｄｘｖ）が求められる。掛算器３４で演算された煙
濃度ｄと流速Ｖに基づく面積Ｓは面積判断部３６に与え
られ、予め設定した閾値面積Ｓｒと比較し、掛算器３４
からの演算面積Ｓが閾値面積Ｓｒを越えたときに火災判
断出力を生ずるようにしている。

即ち、面積判断部３６には第９図に斜線部で示す閾値面
積Ｓｒが設定されており、ｉＩ）算器３４より煙濃度ｄ
と流速Ｖに基づいて閾値面積Ｓｒを越えるような演算面
積Ｓ１またはＳ２が得られたときに、火災判断出力を生
ずるようになる。

第１０図は第１図の火災判断部３の他の実施例を示した
ブロック図であり、この実施例にあっては、煙濃度と流
速によるベクトルに基づいて火災判断を行なうようにし
たことを特徴とする。

即ら、第４図のセンサ回路に基づいて得られた煙濃度ｄ
と流速Ｖはベクトル発生部３８に与えられており、ベク
トル発生部３８は第１１図に示す煙濃度ｄと流速■の２
次元空間におけるベクトルを発生するベクトル発生部３
８で発生されたベクトルはベクトル判断部４０に与えら
れており、ベクトル判断部４２は例えば第１１図の２次
元空間に直線４２で示すｄ＝−ａｖ＋ｂとなる閾値限界
を設定しており、ベクトル発生部３８で得られたベクト
ルが例えばベクトルＢ１に示すように限界４２に達しな
いときは火災判断出力を生じないが、ベクトルＢ２に示
すように直線４２で示す限界を突き破ったときには、火
災判断出力を生ずる。勿論、ベクトルから火災を判断す
る２次元空間の限界は、直線４２に限定されず、適宜の
曲線限界として設定しても良い。

更に、第１図に示した火災判断部３の他の実施例として
は、第４図のセンサ回路の出力に基づいて得られた煙濃
度ｄ及び流速■を微分して増加傾向を判断するようにし
てもよい。例えば第７図に示したと同様、煙濃度ｄ及び
流速■の微分値の両方が予め定めた閾値レベルを越えた
ときに火災と判断する。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、煙ω（煙濃度
）を検出すると同時に、煙の流速を検出し、煙量と流速
の２つの検出情報に基づいて火災を判断するようにした
ため、自然対流により運ばれるタバコや調理による煙等
の火災以外の原因による煙については、煙濃度が火災と
判断するレベルに達したとしても、煙の流速が低いこと
から、煙量と流速に基づく本発明の火災判断にあっては
誤報を生ずることがなく、熱気流により急速に拡散する
火災による煙についてのみ火災判断出力を出すことがで
き、その結果、正確な火災判断を行なうことができる。

また、煙量と流速から火災を判断するようにしているた
め、火災と判断するための煙量の閾値レベルを下げて検
出感度を高めたとしても、火災以外の原因による煙につ
いては火災判断を行なう流速の閾値レベルに達しないこ
とから誤報を生ずることがなく、火災を早期に発見する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２．
３図は流速及び煙濃度を同時に検出するセンサの説明図
、第４図は流速と煙濃度を同時検出するセンサ回路の一
実施例を示した回路図、第４ａ図は第４図の受光回路の
他の実施例を示した回路図、第５図は第４図のセンサ回
路の信号波形図、第６図は他のセンサ構造を示した説明
図、第７゜８図は本発明の火災判断部の具体的実施例を
示したブロック図、第９図は第８図の面積火災判断の説
明図、第１０図は火災判断の他の実施例を示したブロッ
ク図、第１１図は第１０図の実施例によるベクトル火災
判断の説明図である。 １：煙濃度センサ ２：流速センサ ３：火災判断部 ４：警報部 ５：表示器 ６：音声警報器 ７．７Ａ〜７Ｄ二発光部 ７ａ〜７ｆ：発光素子 ８．８Ａ〜８Ｄ：受光部 ８ａ〜８ｆ：受光素子 ９：煙通流空間 １２：第１の受光回路 １３：第２の受光回路 １４、’１５，１６，１７．’１８：オペアンプ２３：
流速変換回路 ２４：煙Ｓ度変換回路 ２５．２８：コンパレータ ２６．３０：基準電圧源 ３２：ＡＮＤゲート ３４：掛算器 ３６二面積判断部 ３８：ベクトル発生部 ４０：ベクトル判断部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 火災により発生する煙量を検出する煙検出手段と、火災
   により発生する煙の流速を検出する流速検出手段と、前
   記煙検出手段の検出煙量と前記流速検出手段の検出流速
   に基づいて火災を判断する火災判断手段とを備えたこと
   を特徴とする火災判断装置。