(57)【要約】【課題】火災の有無以外の動作状態を判定しながらも、火災判定のみを行う場合に比べて回路構成が複雑になったり判定に要する時間が長くなったりすることのない煙感知器を提供する。【解決手段】判定回路１０は、検知空間内の煙濃度に相当する検出値を記憶手段８内の判定レベルと比較することにより検知空間内の煙の有無を判定する。記憶手段８に記憶されている判定レベルには、検知空間内に煙がない状態での検出値に相当する基準レベルと、基準レベルより高く設定された火災判定レベルと、基準レベルより低く設定された故障判定レベルとが含まれている。判定回路１０は、検出値が火災判定レベル以上であれば火災と判定し、検出値が故障判定レベル未満であれば故障と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知空間内に向けて間欠的に光を出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置された受光部と、受光部での受光強度に基づいて検知空間内の煙濃度に相当する検出値を求める検出処理部と、検出値に基づいて火災の有無を判定する判定処理部とを備え、判定処理部は、複数段階の判定レベルを記憶する記憶手段と、検出値を判定レベルと比較する判定手段とを有し、判定レベルは、検知空間内に煙がない状態での検出値に相当する基準レベルと、基準レベルより高く設定され火災の判定基準となる火災判定レベルと、火災判定レベルより低く設定され基準レベルと火災判定レベルとの少なくとも一方を用いて算出される状態判定レベルとを含み、判定手段は、検出値が火災判定レベル以上であれば火災と判定し、検出値が火災判定レベル未満であれば、検出値と状態判定レベルとの大小関係に応じて所定の動作状態を判定することを特徴とする煙感知器。
【請求項２】
前記状態判定レベルは、前記基準レベルより低く設定される故障判定レベルを含み、前記判定手段は、前記検出値が故障判定レベル未満であれば前記動作状態を故障と判定することを特徴とする請求項１記載の煙感知器。
【請求項３】
前記故障判定レベルは、前記基準レベルを用いて算出されることを特徴とする請求項２記載の煙感知器。
【請求項４】
前記状態判定レベルは、前記基準レベルより高く設定される汚れ判定レベルを含み、前記判定手段は、前記検出値が汚れ判定レベル以上で且つ火災判定レベル未満であれば前記動作状態を検知空間内に汚れ有りと判定するものであって、所定のタイミングで汚れの有無を確認して規定値以上の頻度で汚れ有りと判定されれば、記憶手段内の前記火災判定レベルを高くする補正を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の煙感知器。
【請求項５】
前記汚れ判定レベルは、前記基準レベルと前記火災判定レベルとの両方を用いて算出されることを特徴とする請求項４記載の煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災時に発生する煙を感知し発報する煙感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の煙感知器Ａとして、図４に示すようにハウジング２０内に検知空間Ｘを有し、この検知空間Ｘに向けて間欠的に光を出力するＬＥＤ（発光部）７と、ＬＥＤ７からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換するフォトダイオード（受光部）ＰＤとを備えたものが知られている。この煙感知器Ａでは、検知空間Ｘ内に煙が流入すると、ＬＥＤ７からの光が検知空間Ｘ内の煙で拡散反射されることによりフォトダイオードＰＤでのＬＥＤ７からの光の受光量が増加し、フォトダイオードＰＤから出力される電流量が煙濃度に応じて増加する（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の煙感知器Ａにおいては、ハウジング２０内に収納された検知回路１に、フォトダイオードＰＤでの受光強度に基づいて検知空間Ｘ内の煙濃度に相当する検出値を求める検出処理部と、当該検出値を所定の火災判定レベルと比較する判定処理部とが設けられている。そして、検出値が火災判定レベル以上であれば検知空間Ｘ内の煙濃度が規定値以上であると判定し、火災の発生を発報するように構成されている。
【０００４】
ところで、上述した構成の煙感知器Ａでは、検知空間Ｘ内に流入した煙だけでなく、検知空間Ｘの内周面に堆積した塵埃等の汚れによっても検出値が増加する。すなわち、検知空間Ｘの内周面に汚れが付着すると、当該汚れによってもＬＥＤ７からの光が拡散反射されてフォトダイオードＰＤで受光されることとなり、検出値の増加につながる。この場合、計測される検出値は実際の煙濃度に相当する値よりも高くなるので、検知空間Ｘ内の煙濃度が規定値未満であるにもかかわらず検出値が火災判定レベルに達し、誤って火災の発生を発報する（いわゆる非火災報を生じる）可能性がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の発明では、検知空間Ｘ内の煙の有無を判定する際に、検知空間Ｘ内の汚れに起因した検出値の変化量である汚れ状態レベルを検出し、当該汚れ状態レベルを検出値から減算する補正を行い、補正後の検出値に基づいて火災判定（煙の有無の判定）を行う構成を採用している。
【０００６】
ただし、特許文献１記載の発明においては、汚れ状態レベルを検出する処理と火災判定の処理とを別々に行っており、火災判定を行う度に毎回、汚れ状態レベルを検出し且つ当該汚れ状態レベルを検出値から減算する補正処理が必要となるので、火災判定に必要な処理が多くなるという問題がある。
【０００７】
一方、煙感知器Ａとしては、上述したような検知空間Ｘ内の汚れの有無や煙感知器Ａ自体の故障の有無などの状態を、動作状態として判定する機能を持ったものも提案されている。この煙感知器Ａでは、ユーザが、火災発生の有無の他、各種動作状態も確認することができるので、これらの動作状態に基づいて適切な措置（検出値の補正や煙感知器の修理など）を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−３３４３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この種の煙感知器Ａでは、各種動作状態を判定する回路がそれぞれ火災判定用の回路と別に必要であるため回路構成が複雑になることや、動作状態を判定する処理を火災判定の処理とは別に行うため、火災判定のみを行う場合に比べて判定に要する時間が長くなることが問題になる。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、火災の有無以外の動作状態を判定しながらも、火災判定のみを行う場合に比べて回路構成が複雑になったり判定に要する時間が長くなったりすることのない煙感知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明では、検知空間内に向けて間欠的に光を出力する発光部と、発光部からの直接光は入射せず検知空間内に流入した煙により拡散反射された発光部からの光が入射する位置に配置された受光部と、受光部での受光強度に基づいて検知空間内の煙濃度に相当する検出値を求める検出処理部と、検出値に基づいて火災の有無を判定する判定処理部とを備え、判定処理部は、複数段階の判定レベルを記憶する記憶手段と、検出値を判定レベルと比較する判定手段とを有し、判定レベルは、検知空間内に煙がない状態での検出値に相当する基準レベルと、基準レベルより高く設定され火災の判定基準となる火災判定レベルと、火災判定レベルより低く設定され基準レベルと火災判定レベルとの少なくとも一方を用いて算出される状態判定レベルとを含み、判定手段は、検出値が火災判定レベル以上であれば火災と判定し、検出値が火災判定レベル未満であれば、検出値と状態判定レベルとの大小関係に応じて所定の動作状態を判定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、判定手段は、検出値が火災判定レベル以上であれば火災と判定し、検出値が火災判定レベル未満であれば、検出値と状態判定レベルとの大小関係に応じて所定の動作状態を判定するので、検出値を判定レベルと比較する１回の処理で火災の有無と動作状態との両方を判定することができる。したがって、火災の有無以外の動作状態を判定しながらも、火災判定のみを行う場合に比べて回路構成が複雑になったり判定に要する時間が長くなったりすることがないという利点がある。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記状態判定レベルが、前記基準レベルより低く設定される故障判定レベルを含み、前記判定手段が、前記検出値が故障判定レベル未満であれば前記動作状態を故障と判定することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、光学系の異常などにより検出値が正常範囲から外れた場合に、故障と判定することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記故障判定レベルが、前記基準レベルを用いて算出されることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、故障判定レベルを単独で設定する必要がなく、判定レベルの設定の手間が省けるという利点がある。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記状態判定レベルが、前記基準レベルより高く設定される汚れ判定レベルを含み、前記判定手段が、前記検出値が汚れ判定レベル以上で且つ火災判定レベル未満であれば前記動作状態を検知空間内に汚れ有りと判定するものであって、所定のタイミングで汚れの有無を確認して規定値以上の頻度で汚れ有りと判定されれば、記憶手段内の前記火災判定レベルを高くする補正を行うことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、所定のタイミングで汚れの有無を確認して規定値以上の頻度で汚れ有りと判定されれば、記憶手段内の火災判定レベルを高くする補正を行うので、火災判定を行う度に減算補正を行う必要がある従来構成に比べて、補正の頻度が低くなる。したがって、検知空間内の汚れに起因した非火災報を防止しながらも、火災判定に必要な処理を従来よりも少なくすることができるという利点がある。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記汚れ判定レベルが、前記基準レベルと前記火災判定レベルとの両方を用いて算出されることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、汚れ判定レベルを単独で設定する必要がなく、判定レベルの設定の手間が省けるという利点がある。また、火災判定レベルを用いて汚れ判定レベルが算出されるので、火災判定レベルが補正されたときには汚れ判定レベルも補正されることとなり、検知空間内が汚れた際の汚れ判定レベルの補正も不要になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、判定手段が、検出値を判定レベルと比較する１回の処理で火災の有無と動作状態との両方を判定するので、火災の有無以外の動作状態を判定しながらも、火災判定のみを行う場合に比べて回路構成が複雑になったり判定に要する時間が長くなったりすることがないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態）
本実施形態の煙感知器Ａは、図４に示した従来構成と同様にハウジング２０内に検知空間Ｘを有し、この検知空間Ｘに向けて間欠的に光を出力するＬＥＤ（発光部）７と、ＬＥＤ７からの直接光が入射しない位置に配置され受光した光を電流に変換するフォトダイオード（受光部）ＰＤと、フォトダイオードＰＤからの入力電流に基づいて検知空間Ｘ内の煙を検知する検知回路１とを備えている。この煙感知器Ａでは、検知空間Ｘ内に煙が流入すると、ＬＥＤ７からの光が検知空間Ｘ内の煙で拡散反射されることによりフォトダイオードＰＤでのＬＥＤ７からの光の受光量が増加し、フォトダイオードＰＤから出力される電流量が増加する。ここで例示する煙感知器Ａは電池を電源としており、平均消費電力を抑えて電池の長寿命化を図るために間欠駆動する。
【００２２】
本実施形態の検知回路１は、図１に示すように、フォトダイオードＰＤから入力される入力電流に基づいて検知空間Ｘ内の煙濃度に相当する検出値を求める検出処理部２と、検出処理部２の後段に設けられ前記検出値に基づいて火災の有無を判定する判定処理部３とを備えている。
【００２３】
検出処理部２は、図１に示すように、入力端子から入力される入力電流を当該入力電流の変動に応じて電圧値が変動する出力電圧に変換して出力する電流電圧変換回路（Ｉ／Ｖ変換回路）４と、電流電圧変換回路４の出力に接続され前記出力電圧を増幅する電圧増幅回路５と、電圧増幅回路５の出力（以下、出力信号という）をデジタル値に変換するＡＤ変換器６とを有する。ＡＤ変換器６は、出力信号をサンプリング（標本化）し、量子化することによって、フォトダイオードＰＤがＬＥＤ７からの光を受光することに起因した出力信号の変動成分（検出値）をデジタル値として抽出する。この構成によれば、検出処理部２は、フォトダイオードＰＤからの入力電流がゼロの状態での出力信号の瞬時値を動作点とし、入力電流の変動に応じた出力信号の動作点からの変化量を検出値として後段の判定処理部３に出力する。
【００２４】
判定処理部３は、後述する判定レベルを記憶する記憶手段８と、ＡＤ変換器６の出力（検出値）に基づいて検知空間Ｘ内の煙の有無を判定する判定手段としての判定回路１０とを有する。判定回路１０は、前記検出値を記憶手段８内の所定の判定レベルと比較することにより検知室Ｘ内の煙の有無を判定する。
【００２５】
ここにおいて、記憶手段８に記憶されている判定レベルには、図２に示すように予め定められた基準レベル（検知空間Ｘ内に煙がない状態での検出値に相当する）と、基準レベルより高く設定され火災の判定基準となる火災判定レベルと、火災判定レベルより低く設定され火災以外の所定の動作状態の判定基準となる状態判定レベルとが含まれている。判定回路１０は、検出値と各判定レベルとの間の大小関係を比較することにより、火災の有無と、動作状態との両方を同時に判定する。
【００２６】
本実施形態では、状態判定レベルは、基準レベルより高く設定され、動作状態としての検知空間Ｘ内の汚れの有無を判定する際に判定基準となる汚れ判定レベルを含んでいる。すなわち、判定回路１０は、図３に示すように、検出値を各判定レベルと比較することで検出値が該当する領域を判定し（Ｓ１）、検出値が火災判定レベル以上の領域Ｂ（図２参照）に該当する場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）には検知空間Ｘ内に煙有り（火災と判断できる煙濃度に達している）と判定し、検出値が汚れ判定レベル以上で且つ火災判定レベル未満の領域Ｃ（図２参照）に該当する場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）には検知空間Ｘ内に汚れ有りと判定する。
【００２７】
さらに、本実施形態では、状態判定レベルに、基準レベルよりも低く設定され、動作状態として煙感知器Ａの故障を判定する際に判定基準となる故障判定レベルを含んでいる。判定回路１０は、検出値が故障判定レベル以上且つ汚れ判定レベル未満の領域Ａ（図２参照）に該当する場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）には正常と判定し、検出値が故障判定レベル未満の領域Ｄ（図２参照）に該当する場合（Ｓ４：Ｎｏ）には故障と判定する。これにより、光学系の異常などにより検出値が正常範囲から外れた場合に、故障と判定することができる。
【００２８】
ただし、ここでは１回の判定で発報等を行うのではなく、検出値が該当した領域Ａ〜Ｄに応じて各種のカウンタを動作させ、当該カウント値が規定値に達した時点で発報等を行うものとする。
【００２９】
具体的に説明すると、検出値が領域Ｂに該当する場合には、検出値が領域Ｂに該当すると判定される度に火災判定用のカウンタを動作させ（Ｓ５）、当該カウント値が規定値に達すると（Ｓ６：Ｙｅｓ）、煙有りという判断を確定し、火災発報を開始する（Ｓ７）。検出値が領域Ｄに該当する場合には、検出値が領域Ｄに該当すると判定される度に故障判定用のカウンタを動作させ（Ｓ８）、当該カウント値が規定値に達すれば（Ｓ９：Ｙｅｓ）、故障という判断を確定し、故障発報を開始する（Ｓ１０）。
【００３０】
また、検出値が領域Ｃに該当する場合には、検出値が領域Ｃに該当すると判定される度に汚れ判定用のカウンタを動作させ（Ｓ１１）、当該カウント値が規定値に達すると（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、汚れ有りという判断を確定し、記憶手段８内の火災判定レベルを高くする補正を行う（Ｓ１３）。つまり、煙感知器Ａにおいては、検知空間Ｘ内に流入した煙だけでなく、検知空間Ｘの内周面に堆積した塵埃等の汚れによっても、ＬＥＤ７からの光が拡散反射されてフォトダイオードＰＤで受光されることとなり検出値が増加するので、汚れによる検出値の増加に起因して非火災報を生じることがないように、検知空間Ｘ内に汚れが付着していると判断されたときには火災判定レベルを引き上げる補正を行う。このときの火災判定レベルの補正量（引き上げ量）は、汚れ判定レベルからの検出値のオーバー量（検出値と汚れ判定レベルとの差分）に応じて決定する。
【００３１】
ところで、判定回路１０における検出値と各判定レベルとの比較（Ｓ１）は、所定の周期（たとえば８秒周期）で行われる。ただし、検知空間Ｘ内の汚れに関しては短時間で付着するものではないので、検出値が領域Ｃに該当するか否かについては予め定められている補正周期（たとえば１時間）毎に判定するものとする。つまり、補正周期以外のタイミングでは、たとえ検出値が領域Ｃに該当すると判断されても汚れ判定用のカウンタを動作させることはなく正常と判定される。しかも、汚れ判定用のカウンタは、補正周期で検出値が領域Ｃ以外の領域に該当するとダウンカウントによりカウント値が減少する。しかして、判定回路１０は、補正周期毎に汚れの有無（つまり検出値が領域Ｃに該当するか否か）を確認して、規定値以上の頻度（たとえば１０回中８回の頻度）で汚れ有り（つまり検出値が領域Ｃに該当）と判定されれば、記憶手段８内の火災判定レベルを高くする補正を行う。
【００３２】
また、本実施形態では、判定回路１０が煙有りと判断した場合に、判定回路１０における検出値と各判定レベルとの比較判定の周期（以下、判定周期という）を定常時よりも短くすることで、検知空間Ｘ内に煙が流入してから火災発報を行うまでの時間を短くしている。すなわち、検出値が領域Ｂに該当し、火災判定用のカウンタが動作を開始すると、判定周期を短く変更（たとえば８秒周期から４秒周期に変更）する。
【００３３】
具体例としては、火災判定用のカウンタとして０〜５までのカウントが可能なものを用い、検出値が領域Ｂに該当することでカウント値が「０」から「１」になると判定周期を短くすることが考えられる。この場合、次の判定時に検出値が領域Ｂに該当することでカウント値が「１」から「２」、さらに次の判定時に検出値が領域Ｂに該当することでカウント値が「２」から「３」になると、火災発報を開始する。その後、検出値が領域Ｂに該当している間はカウント値「３」を維持し、検出値が領域Ｂから外れると、判定の度にカウント値を「４」、「５」、「０」の順に変化させる。カウント値が「４」、「５」の間は火災発報を継続するが、カウント値が「０」に戻ると、火災発報を終了するとともに判定周期を元の判定周期に変更（たとえば４秒周期から８秒周期に変更）する。
【００３４】
また、判定回路１０は、基準レベルと火災判定レベルとの少なくとも一方を用いて状態判定レベル（汚れ判定レベルおよび故障判定レベル）を算出し、算出された状態判定レベルを記憶手段８に記憶するレベル算出手段としての機能を有している。すなわち、判定レベルとして、基準レベルおよび火災判定レベルのみがたとえば工場出荷前に予め設定され、状態判定レベル（汚れ判定レベルおよび故障判定レベル）に関しては、判定回路１０にて自動的に算出されることとなる。
【００３５】
ここでは、基準レベルをＡＤ０、火災判定レベルをＡＤＦとしたときに、汚れ判定レベルは（ＡＤＦ−ＡＤ０）／４＋ＡＤ０で定義され、故障判定レベルは（ＡＤ０）／２で定義されるものとする。これにより、火災判定レベルや故障判定レベルを個別に設定する必要がなく、判定レベルの設定に掛かる手間が省けるという利点がある。しかも、上述のように火災判定レベルを用いて汚れ判定レベルを算出している場合には、汚れ有りという判断の確定時に、火災判定レベルが補正されることに伴い汚れ判定レベルも補正されることとなるので、検知空間Ｘ内が汚れた際の汚れ判定レベルの補正が不要になるという利点もある。要するに、汚れ有りとの判定が確定し火災判定レベルが引き上げられると、当該火災判定レベルから算出される汚れ判定レベルも自動的に引き上げられることとなる。また、煙感知器Ａの設置環境に応じて汚れ判定レベルおよび故障判定レベルを変更するなど、比較的柔軟に、汚れ判定レベルおよび故障判定レベルを設定することが可能である。
【００３６】
なお、汚れ判定レベルおよび故障判定レベルをどのように定義するかについては、上述したものに限るものではないが、一般的に、検出値の大きさは、回路の構成部品の温度特性などに起因して１０％程度のばらつきが見込まれるので、当該ばらつきの影響で故障と判定されることがないように、故障判定レベルに関しては基準レベルの８０％以下とすることが望ましい。
【００３７】
判定回路１０での判定結果は発報回路（図示せず）に送られ、火災発生時（つまり、煙有りとの判定時）、あるいは故障判定時（つまり、故障との判定時）には適宜の方法で報知される。なお、煙感知器Ａは上記判定結果を住宅情報盤などの外部装置に送るように構成されていてもよい。
【００３８】
以上説明した構成によれば、判定回路１０は、記憶手段８に記憶されている複数段階の判定レベルと検出値を比較することにより、検知空間Ｘ内の煙の有無を判定する処理と、動作状態（検知空間Ｘ内の汚れの有無および故障の有無）を判定する処理との両方を１回の処理で同時に行うことでき、従来のように動作状態を判定する処理と火災判定の処理とを別々に行う場合に比べて、処理時間の短縮を図ることができる。しかも、判定回路１０は、所定の補正周期毎に汚れの有無を確認して、規定値以上の頻度で汚れ有りと判定されれば火災判定レベルを高くする補正を行うので、煙の有無の判定を行う度に汚れ状態レベルを検出値から減算する必要がある従来構成に比べて、補正の頻度が低くなり、当該補正に伴う演算処理数を少なくすることができる。結果的に、検知空間Ｘ内の汚れに起因した非火災報を防止しながらも、検知空間Ｘ内の煙の有無の判定に必要な処理を従来よりも少なく抑えることができる。
【００３９】
また、従来の煙感知器においては、火災判定以外の各種判定（故障判定、汚れ判定等）を行うために、判定種別ごとに個別の回路を用いるものもあったが、本実施形態では、このような従来構成に比べて回路構成が簡単になり、煙感知器Ａの小型化、低消費電力化にもつながるという利点がある。
【００４０】
なお、検知空間Ｘ内の汚れ（検出値が領域Ｃに該当するか否か）については、上述したように予め定められている補正周期毎に判定する構成に限らず、たとえば煙感知機Ａの定期点検時のような適宜のタイミングで判定するものとし、規定値以上の頻度で汚れ有りと判定されれば記憶手段８内の火災判定レベルを高くする補正を行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態の検知回路を示す概略ブロック図である。
【図２】同上に用いる判定レベルを示す説明図である。
【図３】同上の動作を示すフローチャートである。
【図４】従来の煙感知器を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  検出処理部
３  判定処理部
８  記憶手段
１０  判定回路（判定手段）
Ａ  煙感知器
Ｘ  検知空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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