(57)【要約】【課題】受光素子の出力の精度の低下を抑えることができる煙感知器及び煙検知システムを得る。【解決手段】発光素子と、発光素子の投光軸と交差する受光軸を有する受光素子と、煙濃度がゼロの状態における受光素子の出力を基準値とし、基準値に対する受光素子の出力の変化率に基づいて得た補償値を用いて、受光素子の出力を補償する制御部とを備え、制御部は、電源が投入される度に、受光素子の補償値を決定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子の投光軸と交差する受光軸を有する受光素子と、
煙濃度がゼロの状態における前記受光素子の出力を基準値とし、前記基準値に対する前記受光素子の出力の変化率に基づいて得た補償値を用いて、前記受光素子の出力を補償する制御部とを備え、
前記制御部は、電源が投入される度に、前記受光素子の前記補償値を決定する
煙感知器。
【請求項２】
前記制御部は、電源が投入されたときとは別に、定期的に前記受光素子の前記補償値を決定し、
電源が投入されたときに決定される前記補償値の第１最大値は、前記定期的に決定される前記補償値の第２最大値よりも大きい値である
請求項１記載の煙感知器。
【請求項３】
前記発光素子は、第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記受光素子の前記受光軸に対する前記第１発光素子の投光軸の角度と、前記受光素子の前記受光軸に対する前記第２発光素子の投光軸の角度とは、異なる
請求項１または請求項２に記載の煙感知器。
【請求項４】
煙感知器と、前記煙感知器に接続された受信機とを備えた煙検知システムであって、
前記煙感知器は、
発光素子と、
前記発光素子の投光軸と交差する受光軸を有する受光素子とを有し、
前記受信機は、
煙濃度がゼロの状態における前記受光素子の出力を基準値とし、前記基準値に対する前記受光素子の出力の変化率に基づいて得た補償値を用いて、前記受光素子の出力を補償する制御部を備え、
前記制御部は、電源が投入される度に、前記受光素子の前記補償値を決定する
煙検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とを備えた光電式の煙感知器及び煙検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子から光を出射し、煙の粒子により生じる散乱光を受光素子で受光することで煙を検知する光電式煙感知器が知られている。光電式煙感知器は、検煙室内、発光素子及び受光素子に汚れが付着するなどの理由により、受光素子の感度に経時変化が生じうる。そこで、受光素子の感度の経時変化によって生じる煙の検知精度の低下を抑制するために、受光素子の感度の変化を補う補償処理を行う技術が提案されている（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２０１３−３７６０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に記載の煙感知器では、受光素子の感度と受光素子の使用時間とを対応させた特性を用いて、受光素子の感度を補償している。この特許文献１では、使用時間が長くなると受光素子が収容された検煙室内への埃等の堆積量が多くなり、それに伴って検煙室内の散乱光が増えて受光素子の受光強度が上昇するとして、使用時間に応じて受光素子の感度を補償している。
【０００５】
ところが、煙感知器が設置されている部屋のレイアウト変更などによって、煙感知器の設置場所が変更されると、設置場所の明るさによっては同じ煙濃度であっても受光素子の出力が変わる虞がある。また、受光素子の出力が補償されている状態で煙感知器の設置環境が変更された場合に、煙感知器の電源遮断に伴って補償量がリセットされたとすると、電源投入後には実際には補償が必要であるにもかかわらず補償のない状態になる。そうすると、受光素子の感度が低下した状態で、火災の監視が行われてしまう。
【０００６】
また、使用時間に応じて受光素子の感度の補償量を大きくしている状態で煙感知器の清掃が行われて埃等が取り除かれると、煙感知器の受光素子の実際の感度は、初期状態、すなわち埃等が堆積していない状態の感度に戻る。しかし、受光素子の感度は補償されてしまうため、実際の煙濃度を正確に検出できないおそれがあった。また、煙感知器の清掃が行われたときに煙感知器の電源遮断によって感度の補償量がリセットされたとすると、清掃が不十分であった場合には、補償が必要であるにもかかわらず受光素子の感度が補償されなくなり、煙濃度を正確に検出できなくなってしまう。
【０００７】
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、受光素子の出力の精度の低下を抑えることができる煙感知器及び煙検知システム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】
【０００８】
本発明に係る煙感知器は、発光素子と、前記発光素子の投光軸と交差する受光軸を有する受光素子と、煙濃度がゼロの状態における前記受光素子の出力を基準値とし、前記基準値に対する前記受光素子の出力の変化率に基づいて得た補償値を用いて、前記受光素子の出力を補償する制御部とを備え、前記制御部は、電源が投入される度に、前記受光素子の前記補償値を決定するものである。
【０００９】
本発明に係る煙検知システムは、煙感知器と、前記煙感知器に接続された受信機とを備えた煙検知システムであって、前記煙感知器は、発光素子と、前記発光素子の投光軸と交差する受光軸を有する受光素子とを有し、前記受信機は、煙濃度がゼロの状態における前記受光素子の出力を基準値とし、前記基準値に対する前記受光素子の出力の変化率に基づいて得た補償値を用いて、前記受光素子の出力を補償する制御部を備え、前記制御部は、電源が投入される度に、前記受光素子の前記補償値を決定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、煙感知器の受光素子の受光強度を変化させる外的要因が変化した場合でも、電源投入後には受光素子の出力の精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る煙感知器の構造を説明する図である。
【図２】実施の形態に係る煙検知システム及び煙感知器の機能ブロック図である。
【図３】実施の形態に係る補償処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態．
（煙感知器の構成）
図１は、実施の形態に係る煙感知器の構造を説明する図である。煙感知器１は、外郭を構成する筐体２と、筐体２の内部に形成された検煙空間３と、第１発光素子４と、第２発光素子５と、受光素子６とを備える。煙感知器１は、筐体２内に形成された検煙空間３に向けて光を出射し、検煙空間３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出する光電式煙感知器である。
【００１３】
第１発光素子４及び第２発光素子５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、検煙空間３に向けて光を出射する。第１発光素子４及び第２発光素子５は、ともに検煙空間３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４及び第２発光素子５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。
【００１４】
受光素子６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６は、例えばフォトダイオードである。受光素子６は、第１発光素子４及び第２発光素子５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４の光軸を第１投光軸４Ａ、第２発光素子５の光軸を第２投光軸５Ａ、受光素子６の光軸を受光軸６Ａとすると、第１投光軸４Ａと受光軸６Ａとが交差し、かつ第２投光軸５Ａと受光軸６Ａとが交差する。受光素子６は、第１発光素子４及び第２発光素子５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。
【００１５】
受光素子６は、第１発光素子４の第１投光軸４Ａに対する受光軸６Ａの第１角度θ１が鋭角（例えば６０°）になる位置にあり、第２発光素子５の第２投光軸５Ａに対する受光軸６Ａの第２角度θ２が鈍角（例えば１１０°）になる位置にある。第１角度θ１と第２角度θ２とは異なる。したがって、受光素子６は、第１発光素子４が光を出射している際には、第１発光素子４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５が光を出射している際には、受光素子６は、第２発光素子５の光により生じる煙の後方散乱光とを受光する。第１角度θ１は鋭角であればよく、より好ましくは５０度〜７０度の角度範囲の値である。また、第２角度θ２は鈍角であればよく、より好ましくは１００度〜１２０度の角度範囲の値である。
【００１６】
そして、受光素子６は、第１発光素子４の光により生じた煙からの散乱光の受光強度を第１出力信号Ｓ１として出力し、第２発光素子５の光により生じた煙からの散乱光の受光強度を第２出力信号Ｓ２として出力する。
【００１７】
図２は、実施の形態に係る煙検知システム及び煙感知器の機能ブロック図である。煙感知器１は、第１発光素子４、第２発光素子５、受光素子６、制御部７、記憶部８、及び発報部９を備える。煙感知器１は、火災受信機２０に伝送線を介して接続されており、煙感知器１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、煙感知器１と火災受信機２０とで、煙検知システムを構成している。
【００１８】
制御部７は、第１発光素子４及び第２発光素子５の発光動作を制御する。また制御部７は、受光素子６から出力された第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２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データは、記憶部８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７は、発報部９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。
【００１９】
ここで、制御部７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７が専用のハードウェアである場合、制御部７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７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７がＭＰＵの場合、制御部７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、メモリに格納される。ＭＰＵは、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７の各機能を実現する。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、記憶部８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。
【００２０】
（煙検知処理）
制御部７は、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）を算出し、算出した出力比Ｒに基づいて、第１出力信号Ｓ１を補正する。補正後の信号を、第１出力信号ＳＣ１と称する。そして、制御部７は、補正後の第１出力信号ＳＣ１を用いて、火災の判定を行う。記憶部８には、例えばＣＳ計（減光率計）による減光率１０％／ｍに対応する火災判定用のしきい値が記憶されている。そして、制御部７は、補正後の第１出力信号ＳＣ１の値が火災判定用のしきい値を超えている場合に、火災が発生していると判定する。
【００２１】
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、煙感知器１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。煙感知器１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、出力比Ｒ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。
【００２２】
白煙及び灰色煙が検煙空間３内にある場合の受光素子６の受光強度は、黒煙が検煙空間３内にある場合の受光素子６の受光強度よりも大きい。言い換えると、黒煙が検煙空間３内にある場合には、受光素子６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判定用のしきい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３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に基づいて、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。
【００２３】
記憶部８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７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。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。
【００２４】
制御部７は、補正後の第１出力信号ＳＣ１の値がしきい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９から火災受信機２０へ火災信号が送信される。
【００２５】
なお、発報部９から火災信号を送信するのではなく、補正後の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９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ＳＣ１を補正することを説明したが、火災判定用のしきい値を補正してもよい。
【００２６】
制御部７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７は、第１発光素子４及び第２発光素子５を常に交互に発光させて出力比Ｒを取得することができる。そのほか、制御部７は、第１発光素子４を常時発光させ、受光素子６における受光量が火災判定要のしきい値より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、記憶部８に記憶されている。そして、制御部７は、受光量が設定値を超えたとき、第１発光素子４及び第２発光素子５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。
【００２７】
（補償処理）
上述のように、受光素子６から出力される第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２を用いて火災の判定が行われるが、経時に伴って第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２の精度の低下が生じうる。例えば、検煙空間３内に埃等が付着して白色汚損が生じると、検煙空間３内における光の反射量が上昇し、受光素子６の受光強度が全体的に上昇する。また、検煙空間３内に埃等が付着して黒色汚損が生じると、検煙空間３内における光の反射量が減少し、受光素子６の受光強度が全体的に低下する。また、第１発光素子４、第２発光素子５及び受光素子６の表面に埃等が付着するなどして汚損が生じると、これらの素子の表面における光の透過量が減少し、受光素子６の受光強度が低下する。このように、実際の煙濃度が同じ条件であっても、外的要因によって受光素子６の受光強度は変化しうる。また、第１発光素子４、第２発光素子５及び受光素子６の経時劣化によっても、受光素子６の受光強度は変化しうる。このような受光素子６の受光強度の変化は、煙の検知の精度の低下につながる。そこで、本実施の形態では、このような経時又は外的要因による受光素子６の受光強度の変化を補う処理である、補償処理を行う。本実施の形態の補償処理では、受光素子６から出力された信号を補償し、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２を得る。すなわち、受光素子６の出力の補償後の値が、第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２である。説明のため、受光素子６の出力の補償前の値を、第１出力信号Ｓ０１、第２出力信号Ｓ０２と称する。
【００２８】
受光素子６の出力の補償処理は、本実施の形態では制御部７によって行われる。補償処理において制御部７は、煙濃度がゼロのときの受光素子６の出力を、基準値ＳＳと対比し、当該出力の基準値ＳＳに対する変化率に基づいて、受光強度の出力を補償するための補償値Ｃｐを得る。基準値ＳＳは、初期状態、すなわち埃等が堆積していない状態（例えば工場出荷時）における、煙濃度がゼロのときの受光素子６の出力である。本実施の形態では、第１発光素子４に対応する第１基準値ＳＳ１と、第２発光素子５に対応する第２基準値ＳＳ２とがある。また、第１発光素子４の出力の補償に用いられる第１補償値Ｃｐ１と、第２発光素子５の出力の補償に用いられる第２補償値Ｃｐ２とがある。第１基準値ＳＳ１に対する第１出力信号Ｓ０１の変化率が大きいほど、補償値Ｃｐの絶対値は大きな値となる。
【００２９】
図３は、実施の形態に係る補償処理を説明するフローチャートである。図３では、第１発光素子４を発光させた場合の受光素子６の出力の補償処理を例示している。なお、前提として、第１基準値ＳＳ１及び第２基準値ＳＳ２は、記憶部８に記憶されている。また、第１基準値ＳＳ１に対する受光素子６の出力の変化率と第１補償値Ｃｐ１との関係を示すテーブル又は計算式が、記憶部８に記憶されている。また、第２基準値ＳＳ２に対する受光素子６の出力の変化率と第２補償値Ｃｐ２との関係を示すテーブル又は計算式が、記憶部８に記憶されている。
【００３０】
制御部７は、煙感知器１に電源が投入されたときに、補償処理を実行する。さらに本実施の形態では、制御部７は、定期的、例えば２４時間おきに、補償処理を実行する。
【００３１】
制御部７は、補償処理を開始すると、第１発光素子４を発光させる（Ｓ１０）。次に制御部７は、受光素子６から出力される補償前の第１出力信号Ｓ０１を取得する（Ｓ１１）。続けて制御部７は、当該補償処理を行っているタイミングである補償タイミングを判定する（Ｓ１２）。電源投入時である場合には、ステップＳ１３へ進み、定期的に補償処理を行うタイミングである場合には、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１３では、制御部７は、記憶部８に記憶された第１最大値を取得する。ステップＳ１４では、制御部７は、記憶部８に記憶された第２最大値を取得する。
【００３２】
ここで、第１最大値及び第２最大値は、いずれも第１補償値Ｃｐ１の最大値である。第１最大値と第２最大値とは異なる値であり、第１最大値の方が第２最大値よりも大きい値である。すなわち、電源投入時に行われる補償処理における第１補償値Ｃｐ１の最大値は、定期的に行われる補償処理における第１補償値Ｃｐ１の最大値よりも、大きい。
【００３３】
次に、制御部７は、ステップＳ１３又はステップＳ１４で取得した第１補償値Ｃｐ１の最大値の範囲内で、第１補償値Ｃｐ１を決定する（Ｓ１５）。第１最大値の方が第２最大値よりも大きいため、電源投入時に行われる補償処理で用いられる第１補償値Ｃｐ１は、定期的な補償処理における第１補償値Ｃｐ１よりも大きな値となりうる。
【００３４】
次に、制御部７は、第１出力信号Ｓ０１をステップＳ１５で決定した補償値を用いて補償し、第１出力信号Ｓ１を得る（Ｓ１６）。
【００３５】
図３では、第１発光素子４を発光させた場合の受光素子６の第１出力信号Ｓ０１を補償する場合を例示したが、第２発光素子５を発光させた場合についても同様の処理が実行される。その場合には、図３における第１発光素子、第１補償値、第１出力信号Ｓ０１及び第１出力信号Ｓ１を、それぞれ、第２発光素子、第２補償値、第２出力信号Ｓ０２及び第２出力信号Ｓ２と読み替えればよい。
【００３６】
以上のように本実施の形態によれば、電源が投入される度に、受光素子６の出力が補償される。このため、煙感知器１の電源が遮断されている間に、煙感知器１の設置環境又は煙感知器１の汚損状態等の外的要因が変化した場合でも、電源が投入された後には受光素子６の出力の精度が回復する。このため、受光素子６の出力の精度を維持することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、電源が投入されたときとは別に、定期的に受光素子６の出力が補償される。このため、煙感知器１に経年に伴う汚損又は劣化が生じた場合でも、受光素子６の出力の精度の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、電源が投入されたときの補償処理に用いられる補償値の第１最大値は、定期的な補償処理に用いられる補償値の第２最大値よりも大きい値である。経年による受光素子６の出力の精度の低下は徐々に進むのに対し、電源遮断後の電源投入時における煙感知器１の外的要因の変化は比較的大きくなりうる。このため、電源が投入されたときに用いられる補償値の第１最大値を相対的に大きい値とすることで、受光素子６の出力をより正確な値とすることができる。また、定期的な補償処理の際の補償値の第２最大値を相対的に小さい値とすることで、一時的な外乱によって受光素子６の出力に変動が生じた場合に、過度な補償が行われてしまうのを抑制することができる。
【００３９】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、２つの第１発光素子４及び第２発光素子５と、１つの受光素子６とを有する場合について例示しているが、第１発光素子４及び第２発光素子５が、例えば白色光等の所定の波長域を持った１つの発光素子から構成されていてもよい。この場合、受光素子が光学フィルタ等により異なる波長の散乱光を受光する構成にするとよい。
【００４０】
また、上記実施の形態では、煙感知器１の制御部７が補償処理を行うことを説明したが、火災受信機２０が補償処理を行ってもよい。この場合には、煙感知器１は、受光素子６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６の出力を補償し、補償後の出力を用いて、火災発生の有無を判定する。
【符号の説明】
【００４１】
１  煙感知器、２  筐体、３  検煙空間、４  第１発光素子、４Ａ  第１投光軸、５  第２発光素子、５Ａ  第２投光軸、６  受光素子、６Ａ  受光軸、７  制御部、８  記憶部、９  発報部、２０  火災受信機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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