(57)【要約】【課題】熱センサと煙センサとを備えた煙感知器において、熱センサの検知結果を、熱による火災の検知の他にも活用することのできる火災感知器を得る。【解決手段】熱センサと、第１煙センサと、第２煙センサと、前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合に前記第２煙センサの動作を停止させ、前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも大きい場合に前記第２煙センサを起動して、前記第１煙センサ及び前記第２煙センサからの出力に基づいて煙濃度を検知する制御部とを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱センサと、
第１煙センサと、
第２煙センサと、
前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合に前記第２煙センサの動作を停止させて、前記第１煙センサからの出力に基づいて煙濃度を検知し、前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも大きい場合に前記第２煙センサを起動して、前記第１煙センサ及び前記第２煙センサからの出力に基づいて煙濃度を検知する制御部とを備えた
火災感知器。
【請求項２】
前記制御部は、
前記熱センサの出力が熱火災閾値より高い場合には火災と判定し、
前記熱センサの出力が熱火災閾値より低い場合には前記熱センサからの出力の前記上昇率が前記閾値より大きいかを判定する
請求項１記載の火災感知器。
【請求項３】
メモリを備え、
前記制御部は、前記熱センサからの出力の前記上昇率が前記閾値よりも小さい場合には、前記メモリへの書き込み処理、前記メモリからの読み出し処理、又は故障判定処理を行う
請求項１又は請求項２に記載の火災感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱センサと煙センサとを備えた火災感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火災検知の仕組みの異なるセンサである熱センサと煙センサとを、火災検知センサとして備えた警報器がある（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の警報器では、熱センサの検知結果が閾値を超えた場合、または煙センサの検知結果が閾値を超えた場合に、火災と判定している。すなわち特許文献１の警報器では、熱センサと煙センサとが独立に火災を検知しており、熱センサの検知結果と煙センサの検知結果とは互いの検知結果に影響を与えていない。
【０００５】
ところで、煙センサを備えた感知器は、通常、天井あるいは天井近くの壁に設置されるが、煙が天井あるいは天井近くに達するのは、火災の熱による上昇気流に起因するものである。したがって、煙センサが煙を検知するときには、熱による上昇気流が生じているといえる。このため、感知器の熱センサは、検知した熱量によって火災であると判定できるほどではないものの、熱の上昇を検知しうる。このように熱センサと煙センサとは、火災によって生じる異なる物理量を検知するものであるが、熱センサの検知結果は、煙センサの検知結果を示唆するものであるといえる。そうであるにもかかわらず、上記特許文献１に記載の警報器では、熱センサの検知結果と煙センサの検知結果とが独立して扱われており、熱センサまたは煙センサの検知結果をさらに活用することが望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、熱センサと煙センサとを備えた煙感知器において、熱センサの検知結果を活用することのできる火災感知器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る火災感知器は、熱センサと、第１煙センサと、第２煙センサと、前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合に前記第２煙センサの動作を停止させ、前記熱センサからの出力の上昇率が閾値よりも大きい場合に前記第２煙センサを起動して、前記第１煙センサ及び前記第２煙センサからの出力に基づいて煙濃度を検知する制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱センサの検知結果を利用して、２つの煙センサを備えた火災感知器の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る火災検知システム及び火災感知器の機能ブロック図である。
【図２】実施の形態に係る火災感知器の火災検知処理を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る火災感知器の各部の動作例を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態．
（火災感知器１０の構成）
図１は、実施の形態に係る火災検知システム及び火災感知器１０の機能ブロック図である。火災感知器１０は、第１発光素子１、第２発光素子２、受光素子３、制御部４、メモリ５、発報部６、及び熱センサ７を備える。火災感知器１０は、火災受信機２０に信号線を介して接続されており、火災感知器１０は火災受信機２０に対して火災発生の有無に関する信号を出力する。本実施の形態では、１又は複数の火災感知器１０と火災受信機２０とで、火災検知システムを構成している。
【００１１】
本実施の形態の火災感知器１０は、筐体内に形成された検煙空間に向けて光を出射し、検煙空間内に存在する煙によって生じる散乱光を受光して煙を検知する光電式の煙センサを有する。本実施の形態では、第１発光素子１と受光素子３とが煙によって生じる物理量の変化を検知する第１煙センサとして機能し、第２発光素子２と受光素子３とが煙によって生じる物理量の変化を検知する第２煙センサとして機能する。また、本実施の火災感知器１０は、火災によって生じる熱を検知する熱センサ７を有する。このように本実施の形態の火災感知器１０は、火災による熱と煙とを検知するものである。
【００１２】
第１発光素子１及び第２発光素子２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、検煙空間に向けて光を出射する。第１発光素子１及び第２発光素子２は、ともに検煙空間に向けて可視光領域の赤色光（例えば波長６５５ｎｍ）を出射する。なお、第１発光素子１及び第２発光素子２は、波長６５５ｎｍの赤色光を出射するものに限定されず、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にピーク波長を有する光を出射するものであればよい。第１発光素子１及び第２発光素子２は、たとえば増幅率が可変のアンプを有しており、アンプの増幅率に応じた強度で第１発光素子１及び第２発光素子２から光が出射される。なお、第１発光素子１と第２発光素子２は、同一波長ではなく、異なる波長であってもよい。
【００１３】
受光素子３は、光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する。受光素子３は、例えばフォトダイオードである。受光素子３は、第１発光素子１及び第２発光素子２が出射する光が直接は入射しない位置に、配置されている。すなわち、第１発光素子１の光軸を第１投光軸、第２発光素子２の光軸を第２投光軸、受光素子３の光軸を受光軸とすると、第１投光軸と受光軸とが交差し、かつ第２投光軸と受光軸とが交差する。受光素子３は、第１発光素子１及び第２発光素子２から出射された光が煙の粒子に反射して生じる散乱光を受光する。
【００１４】
受光素子３は、平面的に見て、第１発光素子１の第１投光軸に対する受光軸の角度θ１（散乱角）が鋭角（例えば６０度）になる位置にあり、第２発光素子２の第２投光軸に対する受光軸の角度θ２（散乱角）が鈍角（例えば１１０度）になる位置にある。角度θ１と角度θ２とは異なる。したがって、受光素子３は、第１発光素子１が光を出射している際には、第１発光素子１の光により生じる煙の前方散乱光を受光する。また、第２発光素子２が光を出射している際には、受光素子３は、第２発光素子２の光により生じる煙の後方散乱光を受光する。角度θ１は鋭角であればよく、より好ましくは５０度〜７０度の範囲の値である。また、角度θ２は鈍角であればよく、より好ましくは１００度〜１２０度の範囲の値である。
【００１５】
受光素子３は、第１発光素子１の光により生じた煙からの散乱光の受光強度の値を第１出力信号Ｓ１として出力し、第２発光素子２の光により生じた煙からの散乱光の受光強度の値を第２出力信号Ｓ２として出力する。
【００１６】
制御部４は、第１発光素子１、第２発光素子２、受光素子３及び熱センサ７の起動状態と停止状態とを切り替える制御を行う。ここで起動状態とは、電力が供給されている状態をいう。また制御部４は、第１発光素子１及び第２発光素子２の発光動作を制御する。また制御部４は、受光素子３から出力された第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換して得た煙濃度を用いて、火災発生の有無を判定する。火災発生の有無の判定に用いられる火災閾値等のデータは、メモリ５に記憶されている。火災が発生していると判定した場合には、制御部４は、発報部６を制御して火災発生を示す信号を火災受信機２０に送信する。
【００１７】
ここで、制御部４は、専用のハードウェア、またはメモリに格納されるプログラムを実行するＭＰＵ（Micro Processing Unit）で構成される。制御部４が専用のハードウェアである場合、制御部４は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御部４が実現する各機能のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能を一つのハードウェアで実現してもよい。制御部４がＭＰＵの場合、制御部４が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、内部メモリに格納される。ＭＰＵは、内部メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部４の各機能を実現する。内部メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。また、メモリ５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。発報部６は、火災信号を火災受信機２０へ送信する信号送信回路である。
【００１８】
熱センサ７は、火災感知器１０の周囲の熱量の変化を検知するセンサである。熱センサ７は、例えば、サーミスタ、熱電対、赤外線センサ、又はペルチェ素子である。
【００１９】
なお、本実施の形態では、第１煙センサ及び第２煙センサとして、光電式煙センサを例示しているが、煙センサの具体的構成はこの例に限定されない。第１煙センサおよび第２煙センサとして、イオン化式煙センサを採用してもよい。
【００２０】
次に、煙に基づいて火災を検知する煙検知処理と、熱に基づいて火災を検知する熱検知処理のそれぞれを説明する。
【００２１】
（煙検知処理）
制御部４は、第１発光素子１が発光したときに受光素子３から出力される第１出力信号Ｓ１、又はこの第１出力信号Ｓ１を補正した第１出力信号ＳＣ１から得られる煙濃度と、火災判定用の閾値である火災閾値とを対比することにより、火災が発生しているか否かを検知する。
【００２２】
ここで、第１出力信号Ｓ１を補正して第１出力信号ＳＣ１を得る処理について、説明する。火災が発生したときには、１種類の煙のみが発生するのではなく、白煙、灰色煙、黒煙等、燃焼物に応じて種々の種類の煙が発生する。また、火災感知器１０が設置される室内には、火災による煙ではなく湯気が発生する場合もある。火災感知器１０は、これら種々の煙のいずれが発生しても火災を検知して発報する必要がある一方で、湯気が発生した場合には火災と判定しないようにする必要がある。そして、第１出力信号Ｓ１と第２出力信号Ｓ２との出力比Ｒ（＝第１出力信号Ｓ１／第２出力信号Ｓ２）は、煙の種類及び湯気であるか否かに応じた値になる。すなわち出力比Ｒにより、煙の種類及び湯気であるか否かが判定できる。
【００２３】
白煙及び灰色煙が火災感知器１０の検煙空間内にある場合の受光素子３の受光強度は、黒煙が検煙空間内にある場合の受光素子３の受光強度よりも大きい。言い換えると、黒煙が検煙空間内にある場合には、受光素子３の受光強度が相対的に小さい。このため、黒煙、白煙及び灰色煙とで同じ火災閾値を用いるとすると、黒煙の場合には火災が発生していると判定しにくい。また、湯気が検煙空間内にある場合には、非火災であると判定する必要がある。これらのことから、出力比Ｒすなわち煙等の種類に基づいて、第１出力信号Ｓ１を補正して補正後の第１出力信号ＳＣ１を得て、この補正後の第１出力信号ＳＣ１を用いて火災の判定を行う。
【００２４】
メモリ５には、煙の種類及び湯気であるか否かを判定する指標となる出力比Ｒと、補正係数Ｃｆとを対応づけた補正テーブル又は計算式が記憶されている。制御部４は、補正テーブル又は計算式を参照して、算出した出力比Ｒに対応する補正係数Ｃｆを取得し、取得した補正係数Ｃｆを用いて第１出力信号Ｓ１を補正し、補正後の第１出力信号ＳＣ１を生成する。たとえば、補正後の第１出力信号ＳＣ１は、補正後の第１出力信号ＳＣ１＝Ｃｆ×第１出力信号Ｓ１、のようにして得る。ＣＳ計（減光率計）による測定値に追従した補正後の第１出力信号ＳＣ１を得るべく、黒煙である場合の補正係数Ｃｆは、白煙及び灰色煙である場合の補正係数Ｃｆよりも大きい値である。また、湯気の場合には、非火災であると判定する必要があるため、湯気の場合の補正係数Ｃｆは、補正後の第１出力信号ＳＣ１の値の方が補正前の第１出力信号Ｓ１の値よりも小さくなるような値とする。補正後の第１出力信号ＳＣ１は、煙濃度に相当する値を示すので、第１出力信号ＳＣ１の値を煙濃度と称する。
【００２５】
制御部４は、補正後の第１出力信号ＳＣ１の値すなわち煙濃度が火災閾値よりも大きい場合に、火災が発生していると判定する。火災が発生していると判定した場合には、発報部６から火災受信機２０へ火災信号が送信される。
【００２６】
なお、発報部６から火災信号を送信するのではなく、補正後の第１出力信号ＳＣ１に対応する煙濃度をアナログ値として送信してもよい。その場合、発報部６からのアナログ値を受信した火災受信機２０で火災を判別する。また、ここでは第１出力信号Ｓ１を補正することを説明したが、第１出力信号Ｓ１を補正することに代えて、火災の判定に用いる火災閾値を補正してもよい。
【００２７】
制御部４が出力比Ｒを取得するタイミングについて説明する。例えば、制御部４は、第１発光素子１及び第２発光素子２を周期的に交互に発光させて、継続的に出力比Ｒを取得することができる。そのほか、制御部４は、第１発光素子１を常時発光させ、受光素子３からの出力が火災閾値よりも小さい値として設定された設定値を超えたか否かを監視する。この設定値は、メモリ５に記憶されている。そして、制御部４は、受光素子３からの出力が設定値を超えたときに、第１発光素子１及び第２発光素子２を交互に発光させて出力比Ｒを取得するようにしてもよい。
【００２８】
（熱検知処理）
制御部４は、熱センサ７から出力される信号により表される熱量と、熱による火災判定用の熱火災閾値とを対比することにより、火災が発生しているか否かを検知する。
【００２９】
（火災検知処理）
次に、本実施の形態の火災感知器１０の火災検知に係る動作を説明する。図２は、実施の形態に係る火災感知器１０の火災検知処理を説明するフローチャートである。通常の監視状態において、熱センサ７及び第１煙センサは起動状態であり、第２煙センサは停止状態である（Ｓ１０）。本実施の形態では、第１煙センサとして機能する第１発光素子１および受光素子３が起動状態であり、第２発光素子２が停止状態である。停止状態の第２発光素子２には、電力は供給されない。
【００３０】
監視状態では、第１煙センサにより検知される煙濃度が、火災閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１１）。ここで、このステップＳ１１の煙濃度の判定に用いられるのは、第１出力信号Ｓ１の値である。煙濃度が、火災閾値よりも大きい場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、火災の発生が発報される（Ｓ１７）。他方、煙濃度が火災閾値よりも大きくない場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、熱センサ７の出力が、熱火災閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１２）。
【００３１】
熱センサ７の出力が熱火災閾値よりも大きい場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、火災の発生が発報される（Ｓ１７）。他方、熱センサ７の出力が熱火災閾値よりも大きくない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１３に進む。
【００３２】
ステップＳ１３では、熱センサ７の出力の上昇率が、閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１３）。熱センサ７の出力の上昇率は、単位時間あたりの温度上昇量で求められる。閾値は例えば、３℃／６０秒とすることができる。熱センサ７の出力の上昇率が、閾値よりも大きくない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。
【００３３】
他方、熱センサ７の出力の上昇率が、閾値よりも大きい場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第２煙センサが起動状態とされる（Ｓ１４）。本実施の形態では、第２煙センサとして機能する受光素子３は、既に第１煙センサとして起動状態であるので、第２煙センサが停止状態から起動状態とされる。
【００３４】
続けて、煙の種類および湯気であるか否かが判定される（Ｓ１５）。煙の種類は、上述したように第１出力信号Ｓ１と第２出力信号Ｓ２との出力比Ｒに基づいて、判定される。
【００３５】
続けて、第１煙センサにより検知される煙濃度が、火災閾値よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１６）。ここで、このステップＳ１６の煙濃度の判定に用いられるのは、補正後の第１出力信号ＳＣ１の値である。補正後の第１出力信号ＳＣ１は、ステップＳ１５で判定された煙の種類に応じて求められる補正係数Ｃｆで、第１出力信号Ｓ１を補正することによって得られる。煙濃度が、火災閾値よりも大きい場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、火災の発生が発報される（Ｓ１７）。他方、煙濃度が火災閾値よりも大きくない場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。
【００３６】
このように、本実施の形態では、監視状態の際には熱センサ７と第１煙センサとが起動状態であり、第２煙センサは停止状態である。
【００３７】
図３は、実施の形態に係る火災感知器１０の各部の動作例を説明するタイミングチャートである。図３では、熱センサ７の出力の変化と、第１煙センサ、第２煙センサ、熱センサ７、およびメモリ５へのアクセスの動作のタイミングとを示している。図３の例では、時間ｔに至るまでの間は、通常の監視状態である。すなわち、第１煙センサ及び熱センサ７が起動状態であり、第２煙センサが停止状態である（図２のステップＳ１０参照）。
【００３８】
ここで、起動状態の第１煙センサは、周期的に煙濃度の検知動作を行い、検知した値に応じた第１出力信号Ｓ１を出力する。具体的には、第１発光素子１が周期的に発光し、第１発光素子１が発光したときの受光強度に応じた第１出力信号Ｓ１が受光素子３から出力される。受光素子３は、第１発光素子１が発光するタイミングで周期的に起動してもよいし、常に起動していてもよい。また、起動状態の熱センサ７は、周期的に周囲の熱量の変化を検知し、検知した値に応じた信号を出力する。
【００３９】
第２煙センサが停止状態である間は、主に火災検知以外の処理が行われる。具体的には、制御部４によるメモリ５へのアクセスが間欠的に行われる。メモリ５へのアクセスとは、制御部４の内部メモリに一時的に保存されているデータを、メモリ５へ書き込む、あるいはメモリ５に記憶されているデータを、制御部４での処理に用いるために内部メモリに読み出す、などの動作を含む。メモリ５からの読み出しおよびメモリ５への書き込みの対象となるデータは、例えば、火災感知器１０の動作履歴、第１煙センサ及び第２煙センサの感度のズレを補償する感度補償値、火災検知回数、火災感知器１０の起動時間などである。
【００４０】
メモリ５へのアクセスに加えて、あるいはこれに代えて、制御部４が故障判定処理を行ってもよい。例えば、第１発光素子１に設けられているアンプの増幅率を故障判定用に大きくした状態で、第１発光素子１を発光させ、このときの受光素子３の出力信号を制御部４が取得する。制御部４は、取得した出力信号の値が、予め定められた範囲の値であるか否かにより、制御部４のＡ／Ｄ変換器が故障しているか否かを判定することができる。
【００４１】
図３では、熱センサ７の出力の上昇率、すなわち単位時間あたりの熱センサ７の出力の上昇量が、閾値を超えたときを、時間ｔで表している。時間ｔに続いて、第２煙センサが起動状態になる。起動状態の第２煙センサは、周期的に煙濃度の検知動作を行い、検知した値に応じた第２出力信号Ｓ２を出力する。第２煙センサが起動状態の間は、メモリ５へのアクセスは行われない。すなわち、第２煙センサとメモリ５へのアクセスは、同時には行われない。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、熱センサ７からの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合には、第２煙センサの動作を停止させる。第２煙センサの動作を停止させることで、火災感知器１０の消費電力を低減させることができる。火災感知器１０は、監視中に消費できる電力が予め定められていることもあるが、本実施の形態のように第２煙センサを停止することで、消費電力が定められた値を超えるのを防ぐことができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、第１出力信号Ｓ１と第２出力信号Ｓ２との出力比Ｒに基づいて、煙の種類を判定する。このため、煙の種類に応じて精度よく火災の判定を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、熱センサ７からの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合には、第１煙センサの出力に基づいて煙濃度を検知する。このため、煙濃度の検知による火災監視が途切れることはない。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、熱センサ７からの出力の上昇率が閾値よりも小さい場合には、第２煙センサの動作を停止させる一方で、メモリ５への書き込み処理、読み出し処理、及び故障判定処理の少なくともいずれかを行う。第２煙センサの動作を停止しているので、メモリ５への書き込み処理等を行っても、火災感知器１０全体の消費電力が過大となることを抑制することができる。
【００４６】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、上記実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。例えば、火災感知器１０の制御部４が火災検知処理を行うことを説明したが、火災受信機２０が火災検知処理を行ってもよい。この場合には、火災感知器１０は、受光素子３からの出力を伝送線を介して火災受信機２０に送り、火災受信機２０は、取得した受光素子３の出力を補正し、補正後の出力を用いて、火災発生の有無を判定する。このようにしても、上記実施の形態で説明した作用効果を得ることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、熱を検知する熱センサ７の出力が火災の検知に用いられている例を示した。すなわち実施の形態では、熱センサ７の検知結果を熱による火災の検知に用いることに加えて、第２煙センサの動作の停止制御にも活用している。しかし、熱センサ７の出力を、火災の検知に用いないこともできる。この場合には、第１煙センサ及び第２煙センサの出力に基づいて火災の検知が行われる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、熱センサ７からの出力の上昇率と閾値との対比結果に応じて、第２煙センサの動作を停止させるか否かが決定される例を説明した。熱センサ７からの出力の上昇率に代えて、熱センサ７からの出力を、第２煙センサの動作を停止させるか否かの決定に用いてもよい。この場合、熱センサ７からの出力の値が、閾値よりも小さい場合に、第２煙センサの動作を停止させる。熱センサ７からの出力の値と対比する閾値は、熱火災閾値よりも小さい値である。このようにしても、第２煙センサの動作を停止させることで、火災感知器１０の消費電力を低減させることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  第１発光素子、２  第２発光素子、３  受光素子、４  制御部、５  メモリ、６  発報部、７  熱センサ、１０  火災感知器、２０  火災受信機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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