(57)【要約】【課題】煙濃度が急激に増減しても、誤報や失報が発生しない煙感知器を提供することを目的とする。【解決手段】検煙空間で、第１の発光パルス幅で光を発生する第１の発光素子と、上記検煙空間で、上記第１の発光素子の光軸とは異なる光軸を具備し、上記第１の発光パルス幅よりも狭いパルス幅である第２の発光パルス幅の光を発生し、上記第１の発光パルス幅の時間内に発光し、上記第１の発光素子が発生する光と同じ波長分布を具備する光を発生する第２の発光素子と、上記第１の発光素子の光軸との交差角度と、上記第２の発光素子の光軸との交差角度とが異なる受光素子と、上記受光素子の出力信号を、上記第１の発光素子が発光した光の成分と上記第２の発光素子が発光した成分とに分離する分離手段と、上記分離手段が出力した各出力値に基づいて火災判別する火災判別手段とを有する光電式煙感知器である。【選択図】図１
2008250851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検煙空間で、第１の発光パルス幅で光を発生する第１の発光素子と；
上記検煙空間で、上記第１の発光素子の光軸とは異なる光軸を具備し、上記第１の発光パルス幅よりも狭いパルス幅である第２の発光パルス幅の光を発生し、上記第１の発光パルス幅の時間内に発光し、上記第１の発光素子が発生する光と同じ波長分布を具備する光を発生する第２の発光素子と；
上記第１の発光素子の光軸との交差角度と上記第２の発光素子の光軸との交差角度とが異なる受光素子と；
上記受光素子の出力信号を、上記第１の発光素子が発光した光の成分と上記第２の発光素子が発光した成分とに分離する分離手段と；
上記分離手段が出力した各出力値に基づいて火災判別する火災判別手段と；
を有することを特徴とする光電式煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電式煙感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光電式煙感知器として、２つの発光素子を互いに異なるタイミング（別々の時刻）で発光させ、一方の発光素子が発光した光による受光量と、他方の発光素子が発光した光による受光量との比を求め、この求めた比に基づいて火災判断する光電式煙感知器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２９６６５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来例は、２つの発光素子を別々の時刻で発光するので、厳密にはオンタイムの受光出力比を検出することができない。
【０００４】
したがって、ラビリンス内に虫等が侵入し、この虫等が素早く動き回った場合や、煙濃度が急激に上下するとき等には、時間に対する出力の変動が大きくなる。このために、２つの発光素子の発光周期のタイムラグによって受光出力比が大きくなり、誤作動または失報になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、煙濃度が急激に増減しても、誤報や失報が発生し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】
【０００６】
本発明は、検煙空間で、第１の発光パルス幅で光を発生する第１の発光素子と、上記検煙空間で、上記第１の発光素子の光軸とは異なる光軸を具備し、上記第１の発光パルス幅よりも狭いパルス幅である第２の発光パルス幅の光を発生し、上記第１の発光パルス幅の時間内に発光し、上記第１の発光素子が発生する光と同じ波長分布を具備する光を発生する第２の発光素子と、上記第１の発光素子の光軸との交差角度と上記第２の発光素子の光軸との交差角度とが異なる受光素子と、上記受光素子の出力信号を、上記第１の発光素子が発光した光の成分と上記第２の発光素子が発光した成分とに分離する分離手段と、上記分離手段が出力した各出力値に基づいて火災判別する火災判別手段とを有する光電式煙感知器である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検煙空間内の煙濃度が急激に増減しても、誤報や失報が発生しないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の実施例１である光電式煙感知器１００の回路構成を示すブロック図である。
【００１０】
図２は、実施例１において、光電式煙感知器１００の信号処理を示す図である。
【００１１】
光電式煙感知器１００は、検煙空間１０を具備するケースＣ１と、第１の発光素子１１と、第２の発光素子１２と、受光素子１３と、信号処理回路２０と、制御回路３０と、送受信回路４０と、無極性化回路５０と、作動表示灯回路６０と、定電圧回路７０とを有する。
【００１２】
第１の発光素子１１は、検煙空間１０で、第１の発光パルス幅Ｗ１で光を発生する。
【００１３】
第２の発光素子１２は、検煙空間１０で、第１の発光素子１１の光軸とは異なる光軸を具備し、第１の発光パルス幅Ｗ１よりも狭いパルス幅である第２の発光パルス幅Ｗ２の光を発生し、第１の発光パルス幅Ｗ１の時間内に発光する。
【００１４】
第１の発光素子１１、第２の発光素子１２は、互いに同一波長の赤外線を発光する、たとえばＬＥＤで構成されている。つまり、第１の発光素子１１が発生する光と、第２の発光素子１２が発光する光とは、同じ波長分布を具備する。
【００１５】
受光素子１３は、第１の発光素子１１の光軸との交差角度と、第２の発光素子１２の光軸との交差角度とが異なり（２つの発光素子１１、１２に対して、互いに異なる光軸角度を有し）、赤外線に感度を有する受光素子である。
【００１６】
信号処理回路２０は、増幅回路２１と、バンドパスフィルタ２２、２４と、Ａ／Ｄ変換器２３、２５とを有する。
【００１７】
増幅回路２１は、受光素子１３の出力信号を増幅する。
【００１８】
バンドパスフィルタ２２、２４は、増幅回路２１が出力した信号を、第１の発光素子１１が発光した光の成分と第２の発光素子１２が発光した成分とに分離する。バンドパスフィルタ２２の中心周波数ｆｃは、たとえば１００Ｈｚであり、バンドパスフィルタ２４の中心周波数ｆｃは、たとえば１ＫＨｚである。すなわち、フィルタの中心周波数が極端に低いと、外光等の影響を受けるので、中心周波数ｆｃを、たとえば１００Ｈｚと１ＫＨｚとに設定する。つまり、バンドパスフィルタ２２、２４は、分離手段の例である。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器２３、２５は、バンドパスフィルタ２２、２４が分離して出力したアナログ信号を検出レベルに変換する回路である。
【００２０】
制御回路３０は、ＣＰＵが含まれ、光電式煙感知器１００の全体を制御するともに、Ａ／Ｄ変換器２３、２５が出力した各検出レベルに基づいて火災判別する。制御回路３０は、火災判別手段の例である。つまり、制御回路３０は、受光信号をパルス幅の短い成分と長い成分とに分離した後に、Ａ／Ｄ変換し、検出レベルの成分比に基づいて火災判定を行う。
【００２１】
送受信回路４０は、図示しない火災受信機との間で信号を送受信するための回路である。作動表示灯回路６０は、光電式煙感知器１００の作動状態を外部から見て直ちに認識できるように、所定の表示灯を点灯させる等によって、光電式煙感知器１００の作動状態を表示する回路である。定電圧回路７０は、光電式煙感知器１００に設けられている各回路に所定の定電圧を供給する回路である。
【００２２】
次に、実施例１の動作について説明する。
【００２３】
図３は、実施例１において、正常監視時の出力信号と、検煙空間１０への煙等の侵入時の出力信号とを示す図である。
【００２４】
出力値（初期値）Ａ０は、検煙空間１０に煙や異物等が存在しない監視開始時と正常監視時とに、発光素子１１が発光したときにバンドパスフィルタ２２が出力した出力信号の値であり、出力値（サンプル値）Ａ１は、検煙空間１０へ煙等が侵入時に、発光素子１１が発光したときにバンドパスフィルタ２２が出力した出力信号の値である。
【００２５】
出力値（初期値）Ｂ０は、出力値Ａ０と同様に、発光素子１２が発光したときにバンドパスフィルタ２４が出力した出力信号の値であり、出力値（サンプル値）Ｂ１は、検煙空間１０へ煙等が侵入時に、発光素子１２が発光したときにバンドパスフィルタ２４が出力した出力信号の値である。
【００２６】
制御回路３０は、以下に示す３要素で火災判断を行う。
（１）Ａ１−Ａ０、
（２）Ｂ１−Ｂ０、
（３）（１）と（２）との関係（比率・差分等）。
【００２７】
図４は、実施例１の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、Ｓ１で、発光素子１１、１２を制御し、Ｓ２で、発光素子１１、１２に発光させて、受光素子１３が信号受光する。Ｓ３で、増幅回路２１が信号を増幅する。なお、受光信号を増幅する必要がない場合は増幅しない。
【００２９】
Ｓ４で、通過帯域が異なるバンドパスフィルタ２２、２４を通過した信号を、それぞれＡ／Ｄ変換器２３、２５が取り込む。つまり、増幅回路２１が増幅した信号を分離する。Ｓ５で、差の値Ｘ＝Ａ１（サンプル値）−Ａ０（初期値）、差の値Ｙ＝Ｂ１（サンプル値）−Ｂ０（初期値）を演算する。
【００３０】
Ｓ７で、差の値Ｘと閾値ＴＡ１とを比較し、差の値Ｘが閾値ＴＡ１以下であると判断されれば、Ｓ８で、差の値Ｙと閾値ＴＢ１とを比較し、差の値Ｙが閾値ＴＢ１以下であると判断されれば、Ｓ９で、正常である（非火災である）と判断する。
【００３１】
Ｓ８で、差の値Ｙが閾値ＴＢ１よりも大きいと判断されれば、Ｓ１０で、比の値Ｙ／Ｘと閾値ＴＲ１とを比較し、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ１以下であると判断されれば、Ｓ１１で、正常である（非火災である）ことを、火災受信機に送信する。
【００３２】
Ｓ１０で、Ｙ／Ｘと閾値ＴＲ１とを比較し、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ１よりも大きいと判断されれば、Ｓ１２で、Ｙ／Ｘと閾値ＴＲ２とを比較し、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ２以下であると判断されれば、Ｓ１３で、火災が発生していることを、火災受信機に送信する。
【００３３】
Ｓ１２で、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ２よりも大きいと判断されれば、Ｓ１４で、虫等の異物が図２における検煙空間１０のｂ点付近に侵入した結果、発光素子１１によるＸの値が、発光素子１２によるＹより極端に小さくなり、検出結果が異常であることを、火災受信機に送信する。
【００３４】
一方、Ｓ７で、差の値Ｘが閾値ＴＡ１よりも大きいと判断されれば、Ｓ２１で、Ｙ／Ｘと閾値ＴＲ３とを比較し、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ３以下であると判断されれば、Ｓ２２で、虫等の異物が図２における検煙空間１０のａ点付近に侵入した結果、発光素子１２によるＹの値が、発光素子１１によるＸより極端に小さくなり、検出結果が異常であることを、火災受信機に送信する。
【００３５】
Ｓ２１で、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ３よりも大きいと判断されれば、Ｓ２３で、Ｙ／Ｘと閾値ＴＲ４とを比較し、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ４以下であると判断されれば、Ｓ２４で、火災が発生していることを、火災受信機に送信する。Ｓ２３で、Ｙ／Ｘが閾値ＴＲ４よりも大きいと判断されれば、Ｓ２５で、煙感知器１００の発光素子１２によるＹの検出回路に異常が発生し、検出結果が異常であることを、火災受信機に送信する。
【００３６】
よって、実施例１によれば、検煙空間内の煙濃度が急激に増減しても、また、検煙空間内に虫等の異物が侵入しても、発光素子１１による発光タイミングと発光素子１２による発光タイミングとが異なることによる誤報や失報が発生しない。
【００３７】
実施例１によれば、同一波長の２つの発光素子を異なる発光波形で同時に発光させ、波形分離した受光出力を解析するので、同時に、２種類の散乱光出力情報を得ることができ、従来の技術に比べて、火災検出時間が短い。
【００３８】
さらに、２つの発光素子の正確な受光出力比を得ることができ、誤報、失報を回避することができる。
【実施例２】
【００３９】
図５は、本発明の実施例２である光電式煙感知器２００の信号処理を示す図である。
【００４０】
光電式煙感知器２００の回路構成は、基本的には、光電式煙感知器１００と同じである。光電式煙感知器１００において、バンドパスフィルタ２２、２４の代わりに、デジタルフィルタ２７、２８が設けられ、Ａ／Ｄ変換器２３、２５の代わりに、Ａ／Ｄ変換器２６が設けられている点が、光電式煙感知器１００とは異なる。
【００４１】
デジタルフィルタ２７は、中心周波数ｆｃがたとえば、１００Ｈｚであり、発光素子１１が発光した光成分を抽出し、デジタルフィルタ２８は、中心周波数ｆｃが、たとえば１ＫＨｚであり、発光素子１２が発光した光成分を抽出する。
【００４２】
次に、実施例２の動作について説明する。
【００４３】
図６は、光電式煙感知器２００の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
実施例２の動作は、基本的には、図４に示す実施例１の動作と同じであるが、図４に示すフローチャートにおいて、Ｓ４、Ｓ５の処理代わりに、Ｓ３１、Ｓ３２の処理を実行する。つまり、Ｓ３１で、Ａ／Ｄ変換器２６が増幅回路２１の出力信号を検出レベルに変換し、Ｓ３２で、デジタルフィルタ２７が、中心周波数１００Ｈｚの信号（発光素子１１が発光した光成分）のみを通過させ、デジタルフィルタ２８が、中心周波数１ＫＨｚの信号（発光素子１２が発光した光成分）のみを通過させる。
【００４５】
実施例１と同様に、たとえばＳ４２で、Ｘ−ＹがＴＲ２よりも大きいと判断されれば、Ｓ１４で、虫等の異物が、図２に示す検煙区間１０のａ点付近に侵入した結果、発光素子１１を遮り、発光素子１２を反射しているので、検出結果が異常であることを、火災受信機に送信する。
【００４６】
また、たとえば、Ｓ４２で、Ｘ−ＹがＴＲ３より小さいと判断されれば、同様に、図２に示す検煙空間１０のｂ点付近に虫が侵入し、両発光素子を反射させていると認識する。
【００４７】
さらに、たとえばＳ５２で、Ｘ−ＹがＴＲ４より大きくＹがほぼ０であれば、発光素子１２が断線であると認識する。
【００４８】
実施例２においても、同一波長の２つの発光素子を異なる発光波形で同時に発光させ、受光出力を解析するので、同時に、２種類の散乱光出力情報を得ることができ、したがって、火災検出時間が短い。
【００４９】
さらに、２つの発光素子の正確な受光出力比を得ることができ、誤報、失報を回避することができる。
【実施例３】
【００５０】
図７は、本発明の実施例３の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
実施例３は、実施例１において、図４に示すＳ１０、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２３の処理において、「Ｘ／Ｙ」の代わりに、「Ｘ−Ｙ」の差分値を使用して演算処理する実施例である。この場合、閾値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４を、実情に応じて変更するようにしてもよい。
【実施例４】
【００５２】
図８は、本発明の実施例４の動作を示すフローチャートである。
【００５３】
実施例４は、実施例２において、図６に示すＳ１０、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２３の処理において、「Ｘ／Ｙ」の代わりに、「Ｘ−Ｙ」の差分値を使用して演算処理する実施例である。この場合、閾値ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４を、実情に応じて変更するようにしてもよい。
【００５４】
次に、上記実施例における光電式煙感知器の判定例について説明する。
【００５５】
図９は、本件の発明者が、光電式煙感知器の各種状態を判別できることをシミュレーションで確認した結果を示す図である。
【００５６】
本件の発明者は、正常時、煙粒子または異物の侵入時、故障時の受光波形から、以下の閾値によって、光電式煙感知器の各種状態を判別できることをシミュレーションで確認した。
【００５７】
図４、図６に示す比率を使用した場合は、次のとおりであり、このシミュレーション結果を、図９（１）に示してある。
【００５８】
この場合における条件は、Ｘｍａｘ＝２００、Ｙｍａｘ＝２００である。また、閾値として、ＴＡ１＝２０、ＴＢ１＝３０、ＴＲ１＝１．５、ＴＲ２＝１０、ＴＲ３＝１．５、ＴＲ４＝５とした。
【００５９】
図７、図８に示す差分を使用した場合は、次のとおりであり、このシミュレーション結果を、図９（２）に示してある。
【００６０】
この場合における条件は、Ｘｍａｘ＝２００、Ｙｍａｘ＝２００である。また、閾値として、ＴＡ１＝５０、ＴＢ１＝１０、ＴＲ１＝１５、ＴＲ２＝２０、ＴＲ３＝１０、ＴＲ４＝５０とした。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例１である光電式煙感知器１００を示すブロック図である。
【図２】実施例１において光電式煙感知器１００の信号処理を示す図である。
【図３】実施例１において、正常監視時の出力信号と、検煙空間１０への煙等の侵入時の出力信号とを示す図である。
【図４】実施例１の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２である光電式煙感知器２００の信号処理を示す図である。
【図６】光電式煙感知器２００の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例３の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例４の動作を示すフローチャートである。
【図９】本件の発明者が、光電式煙感知器の各種状態を判別できることをシミュレーションで確認した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…光電式煙感知器、
Ｃ１…ケース、
１０…検煙空間、
１１…第１の発光素子、
１２…第２の発光素子、
１３…受光素子、
２０…信号処理回路、
２１…増幅回路、
２２…バンドパスフィルタ、
２３…Ａ／Ｄ変換器、
２４…バンドパスフィルタ、
２５…Ａ／Ｄ変換器、
３０…制御回路、
４０…送受信回路。
【図１】
2008250851.tif 000003
【図２】
2008250851.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008250851.tif 000009
【図８】
2008250851.tif 000010
【図９】
2008250851.tif 000011