(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火災の感知に基づいて信号を出力するセンサと、
前記センサの出力信号を段階的に増幅し、増幅度の異なる複数の増幅信号を出力する、少なくとも第１増幅信号を出力する第１増幅部と該第１増幅部により増幅された第１増幅信号をさらに増幅して第２増幅信号を出力する第２増幅部とが含まれる複数段の増幅部と、
前記第１増幅部により増幅された第１増幅信号と前記第２増幅部により増幅された第２増幅信号のうち一方の増幅信号を選択して火災の有無を判別する火災判別部とを備え、
前記火災判別部は、第２増幅信号を選択して所定の切替レベルと比較し、第２増幅信号が前記切替レベルを超えるとき、第１増幅信号を使用して火災を判別し、第２増幅信号が前記切替レベルを超えないときは、それを使用して火災を判別し、
さらに、前記火災判別部は、第１増幅信号が前記切替レベルを超えるとき、前記複数段の増幅部の増幅度を高から低に切り替えるとともに、前記複数段の増幅部の増幅度を低に切り替えた後、第１増幅信号が前記切替レベルよりも低い復帰レベルより低下したとき、前記複数段の増幅部の増幅度を低から高に復帰させることを特徴とする火災感知器。
【請求項２】
前記複数段の増幅部の増幅度を高から低に切り替える前後、又は増幅度を低から高に復帰させる前後において、複数の増幅信号のうち１つが同じ増幅度であることを特徴とする請求項１に記載の火災感知器。
【請求項３】
前記複数段の増幅部は、前記複数段の増幅部の増幅度が低いとき、前記第１増幅部から第１増幅信号が前記火災判別部及び前記第２増幅部にそれぞれ出力され、前記第２増幅部からはさらに２のｎ乗倍に増幅された第２増幅信号が前記火災判別部に出力され、また、前記複数段の増幅部の増幅度が高いときは、前記第１増幅部から第１増幅信号を２のｎ乗倍に増幅した第１増幅信号が前記火災判別部及び前記第２増幅部にそれぞれ出力され、前記第２増幅部からはさらに２のｎ乗倍に増幅された第２増幅信号が前記火災判別部に出力されることを特徴とする請求項１又は２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、例えば、赤外線を感知して火災を判別する火災感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の火災感知器には、煙濃度が低くなるとセンサ（散乱光式煙感知器）の感度を上げ、煙濃度が高くなるとその感度を下げるようにしたものがある。例えば、各感度で設定された範囲において煙濃度が変化し、その感度では後段側のＡ／Ｄ変換器などのダイナミックレンジを超える場合、これを閾値で判別し、次の感度設定データに切り替えることで、ダイナミックレンジを再び利用するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平５−１０７１８号公報（第３頁、第１図−第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来の技術では、感度を切り替えた後に状況を確認しなければならず、問題があれば感度を元に戻すなどの複雑な判断が必要となる。
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、センサの感度が変化しても連続的にセンサの感知信号を読み込むことのできる火災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】
【０００４】
本発明に係る火災感知器は、火災の感知に基づいて信号を出力するセンサと、センサの出力信号を段階的に増幅し、増幅度の異なる複数の増幅信号を出力する、少なくとも第１増幅信号を出力する第１増幅部と該第１増幅部により増幅された第１増幅信号をさらに増幅して第２増幅信号を出力する第２増幅部とが含まれる複数段の増幅部と、第１増幅部により増幅された第１増幅信号と第２増幅部により増幅された第２増幅信号のうち一方の増幅信号を選択して火災の有無を判別する火災判別部とを備え、火災判別部は、第２増幅信号を選択して所定の切替レベルと比較し、第２増幅信号が切替レベルを超えるとき、第１増幅信号を使用して火災を判別し、第２増幅信号が切替レベルを超えないときは、それを使用して火災を判別し、さらに、火災判別部は、第１増幅信号が切替レベルを超えるとき、複数段の増幅部の増幅度を高から低に切り替えるとともに、複数段の増幅部の増幅度を低に切り替えた後、第１増幅信号が切替レベルよりも低い復帰レベルより低下したとき、複数段の増幅部の増幅度を低から高に復帰させる。
【０００５】
本発明に係る火災感知器は、複数段の増幅部の増幅度を高から低に切り替える前後、又は増幅度を低から高に復帰させる前後において、複数の増幅信号のうち１つが同じ増幅度である。
【０００６】
本発明に係る火災感知器は、複数段の増幅部は、前記複数段の増幅部の増幅度が低いとき、前記第１増幅部から第１増幅信号が前記火災判別部及び前記第２増幅部にそれぞれ出力され、前記第２増幅部からはさらに２のｎ乗倍に増幅された第２増幅信号が前記火災判別部に出力され、また、前記複数段の増幅部の増幅度が高いときは、前記第１増幅部から第１増幅信号を２のｎ乗倍に増幅した第１増幅信号が前記火災判別部及び前記第２増幅部にそれぞれ出力され、前記第２増幅部からはさらに２のｎ乗倍に増幅された第２増幅信号が前記火災判別部に出力される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、第２増幅信号を選択して所定の切替レベルと比較し、第２増幅信号が切替レベルを超えるとき、第１増幅信号を使用して火災を判別し、第２増幅信号が切替レベルを超えないときは、それを使用して火災を判別し、さらに、第１増幅信号が切替レベルを超えるとき、複数段の増幅部の増幅度を高から低に切り替えるとともに、複数段の増幅部の増幅度を低に切り替えた後、第１増幅信号が切替レベルよりも低い復帰レベルより低下したとき、複数段の増幅部の増幅度を低から高に復帰させる。これにより、センサの感知信号の変化に基づく増幅信号を連続的に読み込むことができるため、感知信号の変動パターンを認識し、所定の火災検出アルゴリズムにより正確に火災判別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施の形態を示す火災感知器のブロック構成図、図２は火災感知器の増幅信号と信号切替レベル又は増幅度切替レベルとの対比に基づく増幅信号の出力パターンの遷移を示す図である。
図１に示すセンサ１は、例えば炭酸ガス共鳴帯のセンサからなり、予め設定された警戒区域内で出火すると、その炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号を出力する。なお、その赤外線は、炎のちらつきにより周波数帯域が１Ｈｚ〜１０Ｈｚとなっている。ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２は、センサ１からの感知信号（１Ｈｚ〜１０Ｈｚ）を通過させ、その他の周波数帯域の信号を減衰させる。１段目のアンプ３は、ＢＰＦ２を通過した感知信号を例えば４０倍に増幅する。ＢＰＦ４は、アンプ３により増幅された感知信号を通過させる。
【００１３】
第１増幅部である２段目のアンプ５は、ＢＰＦ４からの感知信号が入力されると、例えば１段目のアンプ３と合わせて３２０倍の高増幅度で増幅し、３段目のアンプ６に出力すると共に、制御回路部１０に増幅信号ＨＡとして出力する。増幅度切替信号が入力されたときは、例えば１段目のアンプ３と合わせて２０倍の低増幅度に切り替え、３段目のアンプ６に出力すると共に、制御回路部１０に増幅信号ＬＡとして出力する。また、増幅度復帰信号が入力されたときは、再び３２０倍の高増幅度に復帰して、前記と同様に３段目のアンプ６に出力すると共に、制御回路部１０に増幅信号ＨＡとして出力する。低増幅度から高増幅度への切り替え時の増幅度の変化分は１６倍（２の４乗倍）となっている。
【００１４】
第２増幅部である３段目のアンプ６は、２段目のアンプ５により増幅された感知信号を例えば１６倍（２の４乗倍）に増幅する。１段目のアンプ３と２段目のアンプ５の増幅度が合わせて３２０倍のときは、アンプ全段の合計で５１２０倍に増幅して、制御回路部１０に増幅信号ＨＢとして出力し、１段目のアンプ３と２段目のアンプ５の増幅度が合わせて２０倍のときは、アンプ全段の合計で３２０倍に増幅し、制御回路部１０に増幅信号ＬＢとして出力する。
【００１５】
制御回路部１０は、増幅度の異なる複数の増幅信号ＨＡ、ＨＢ又はＬＡ、ＬＢを取り込んでデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、火災判別部の機能を有する例えばマイコン１２とを備えている。このマイコン１２には、例えば、２．２５Ｖの増幅度切替レベル及び０．７５Ｖの増幅度復帰レベルと、２．２５Ｖの信号切替レベルとがそれぞれ設定されている。増幅度切替レベル（２．２５Ｖ）は、高増幅度から低増幅度に切り替えするか否かを判定するための閾値であり、増幅度復帰レベル（０．７５Ｖ）は、低増幅度から高増幅度に復帰させるか否かを判定するための閾値である。従って、増幅度切替レベルと増幅度復帰レベルは１．５Ｖの差を設けてあり、火災時の赤外線量の変動により増幅度が頻繁に切り替わることがなく、常に所定間隔毎にサンプリングすることができる。また、信号切替レベル（２．２５Ｖ）は、増幅信号ＨＢからＨＡに切り替えるか否かを判定するための閾値である。
【００１６】
マイコン１２による火災判別については、動作説明時に詳述するが、図２に示すように各増幅信号を読み込んで選択し判別する。まず、増幅信号ＨＢ（５１２０倍）とＨＡ（３２０倍）のデジタル値（電圧）を所定間隔（例えば２０ｍＳ〜１００ｍＳ）毎にそれぞれサンプリングする。そして、ＨＢのデジタル値が信号切替レベル（２．２５Ｖ）を超えない場合、増幅信号ＨＢのデジタル値を選択する一方、ＨＢのデジタル値が信号切替レベル（２．２５Ｖ）を超えたときは、増幅信号ＨＡのデジタル値をサンプリングする。さらに、ＨＡのデジタル値が増幅度切替レベル（２．２５Ｖ）を超えると、増幅度切替信号を２段目のアンプ５に出力して、低増幅度の増幅信号ＬＢ（３２０倍）とＬＡ（２０倍）のデジタル値をそれぞれサンプリングする。そして、ＬＢのデジタル値が信号切替レベルを超えない場合、増幅信号ＬＢのデジタル値をサンプリングする一方、ＬＢのデジタル値が信号切替レベルを超えたときは、増幅信号ＬＡのデジタル値を選択する。さらに、ＬＡのデジタル値が減少して増幅度復帰レベル（０．７５Ｖ）よりも低くなった場合は、即座に増幅度復帰信号を２段目のアンプ５に出力して、増幅信号ＨＢとＨＡのデジタル値をそれぞれサンプリングする。そして、ＨＢのデジタル値が信号切替レベルを超えない場合、増幅信号ＨＢのデジタル値を選択する一方、ＨＢのデジタル値が信号切替レベルを超えたときは、ＨＡのデジタル値を選択する。このように、ＨＢとＨＡ又はＬＢとＬＡは常に同時にサンプリングされていて、これら２つの信号のうち、どちらを選んで残すかは信号切替レベルを用いて決めており、選択した増幅信号を用いて所定の火災検出アルゴリズムによって火災かどうかを判別する。
【００１７】
増幅信号をＨＢ→ＨＡ→ＬＢ→ＬＡと増幅度の低い信号に切り替えているのは、炎の赤外線量の増加によって飽和状態になったときであり、また逆にＬＡ→ＬＢ→ＨＡ→ＨＢと増幅度の高い信号に切り替えているのは、赤外線量の減少によって炎と判別しにくくなったときであり、赤外線量の増減、つまり、炎のちらつきによる赤外線の強弱を連続的に認識するためである。
【００１８】
次に、前記のように構成された火災感知器において、火災感知時の増幅信号の選択タイミングについて図３を参照しながら説明する。図３は実施の形態の火災感知器における増幅信号の選択タイミングを説明するための波形図である。
予め設定された警戒区域内で出火すると、センサ１がその炎の赤外線を感知し、赤外線量に基づく感知信号をＢＰＦ２に出力する。このＢＰＦ２は、予め設定された周波数帯域１Ｈｚ〜１０Ｈｚの赤外線の感知信号を通過させ、１段目のアンプ３に出力する。アンプ３は、ＢＰＦ２を介して入力された感知信号を例えば４０倍に増幅し、ＢＰＦ４を通じて２段目のアンプ５に出力する。そのアンプ５は、増幅度切替信号が入力されていないため、入力された感知信号を高増幅度の例えば３２０倍に増幅し、３段目のアンプ６に出力すると共に、制御回路部１０のＡ／Ｄコンバータ１１に増幅信号ＨＡとして出力する。３段目のアンプ６は、３２０倍に増幅された感知信号をさらに１６倍に増幅（５１２０倍）し、Ａ／Ｄコンバータ１１に増幅信号ＨＢとして出力する。
【００１９】
制御回路部１０のマイコン１２は、増幅信号ＨＡ、ＨＢがＡ／Ｄコンバータ１１に入力されると、それぞれデジタル値（電圧）を所定間隔（２０ｍｓ〜１００ｍｓ）毎にサンプリングすると共に、ＨＢのデジタル値と信号切替レベル（２．２５Ｖ）とを比較する。増幅信号ＨＢのデジタル値と信号切替レベルとを比較して、デジタル値が信号切替レベルを超えると、飽和レベル（３Ｖ）を超える可能性があると判断して、増幅信号ＨＢのデータを破棄し、増幅信号ＨＡを選択する。これは、炎のちらつきによって赤外線量が増加し、これに伴って増幅信号ＨＢのデジタル値が大きくなった場合である。
【００２０】
前記と同様に、増幅信号ＨＡのデジタル値が増幅度切替レベルを超えると、マイコン１２は、この場合も飽和レベル（３Ｖ）を超える可能性があると判断して、増幅度切替信号を２段目のアンプ５に出力する。増幅信号ＬＢとＨＡは同じ増幅度なので低増幅度に切替後のサンプリングでは、感知信号の増加によりＬＢが信号切替レベルを超えるので、増幅信号ＬＡが選択されることとなる。また、増幅度が低い状態で増幅信号ＬＢのデジタル値が増幅度復帰レベルより低くなったときは、増幅度が低い状態での赤外線量による炎の判別が困難と判断して、増幅度復帰信号が出力され、高増幅度に切り替わる。高増幅度に切り替わった後のサンプリングで、増幅信号ＨＢが信号切替レベルを超えるときは、増幅信号ＨＡのデジタル値を選択し、信号切替レベルを超えないときは、増幅信号ＨＢのデジタル値を選択する。選択された増幅信号のデジタル値は、ＬＡ、ＬＢ、ＨＡ、ＨＢの何れかからサンプリングされたかに応じて、それぞれの増幅度の逆数に比例した補正係数をデジタル値に乗じて連続データを得る。
【００２１】
以上のように実施の形態によれば、センサ１が炎の赤外線を感知すると、最も増幅度の高い増幅信号ＨＢで監視し、増幅信号ＨＢが飽和したときは増幅度の一段低い増幅信号ＨＡを読み込んで監視し、増幅信号ＨＡが飽和したときは、増幅度を高から低に切り替えて、増幅度の最も低い増幅信号ＬＡを読み込んで監視し、この増幅信号ＬＡのデジタル値が低下して炎の判別がしにくくなったときは、前記と逆に増幅度を段階的に上げた増幅信号を選択するようにして、増幅をヒステリシス的に切り替えるようにしたので、増幅度切替レベル付近で炎のちらつきによる赤外線量が変化しても連続的に読み込むことが可能になり、感知信号の変動パターンを認識し、所定の火災検出アルゴリズムにより正確に火災判別できる。
【００２２】
なお、前述した実施の形態では、１つの赤外線センサを備える単波長式の火災感知器を示しているが、複数の赤外線センサを備える多波長式の火災感知器にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態を示す火災感知器のブロック構成図である。
【図２】火災感知器の増幅信号と信号切替レベル又は増幅度切替レベルとの対比に基づく増幅信号の出力パターンの遷移を示す図である。
【図３】実施の形態の火災感知器における増幅信号の選択タイミングを説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  センサ、２  ＢＰＦ、３  １段目のアンプ、４  ＢＰＦ、５  ２段目のアンプ、６  ３段目のアンプ、１０  制御回路部、１１  Ａ／Ｄコンバータ、１２  マイコン。
【図１】
0004818775.tif 000002
【図２】
0004818775.tif 000003
【図３】
0004818775.tif 000004