(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置と、前記制御装置に接続された通信リンクと、前記通信リンクに接続された少なくとも第１と第２の煙感知器を有する警報システムであって、
前記感知器は、それぞれの感知器の隣接領域において感知された状態を示す信号を送信し、
前記第１と第２の感知器は、共通の領域を有し、且つ、
前記制御装置は：
前記共通の領域において前記第１の感知器から受信した信号が前記第１の感知器に入った、空気によって運ばれる煙でない物質を示すものであるか否かを決定する手段と；
前記共通の領域にある前記第２の感知器が警報状態を示す信号を前記制御装置に送信するか否かを決定する他の手段と；
警報状態の存在を示す手段と、
を有することを特徴とする警報システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１の感知器から受信した前の信号値を記憶する記憶装置を有することを特徴とする請求項１に記載の警報システム。
【請求項３】
前記決定する手段は、前記記憶装置に記憶された前の信号値を分析し、且つ、火災状態を示す傾向に応答して、前記警報状態の存在を示す手段をイネーブルすることを特徴とする請求項２に記載の警報システム。
【請求項４】
前記傾向が火災状態を示さない場合、警報表示は遅らされることを特徴とする請求項３に記載の警報システム。
【請求項５】
前記制御装置は、空気によって運ばれる煙でない物質を示す非火災状態がその感知器に存在するという決定をするために、前記第１の感知器からの信号及び予め記憶された傾向情報に応答する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の警報システム。
【請求項６】
前記制御装置は、空気によって運ばれる煙でない物質が前記第１と第２の感知器の一方に入ったという決定をするために、少なくとも前記第１と第２の感知器からの信号に応答する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の警報システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の感知器から受信した信号を用いて、警報状態が存在するか否かを判断し、且つ、前記第１の感知器からの信号が、時間に関して急激な増加をするならば、前記制御装置は、火災の警報状態が前記第１の感知器に存在するという決定をする前に、または、特定の火災状態が前記第１の感知器に存在しないという決定をする前に、更に、前記第２の感知器からの信号の処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の警報システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第２の感知器からの信号が所定の時間の間所定のレベルより低いままならば、特定の火災警報状態が前記第１の感知器に存在しないことを表示することを特徴とする請求項７に記載の警報システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第２の感知器からの信号が所定の時間の間所定のレベルより高くならないならば、特定の火災警報状態が前記第１の感知器に存在せず、且つ、メンテナンスが必要であることを表示することを特徴とする請求項７に記載の警報システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の状態センサーから受け取った電気信号の誤り検出に関し、特に、本発明は、煙や火災のような周囲状態を示す電気信号における非煙の変化による誤り警報を最小にする処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
警報状態の検出のためのいろいろなシステムは知られている。このようなシステムの１つの特定の形状は、共通の譲渡人に譲渡されたTice他に与えられた米国特許第4,916,423 号に示された形式の煙または火災検知システムであり、レファレンスによって、ここに取り込まれる。
このシステムの検出器の１つ以上からの入力を受け取ると、このシステムに関連した制御装置は、火災状態が関心のある１以上の領域に存在するか否かに関して判断をすることができる。いろいろな技術がこの判断をする目的のために、過去に用いられている。
光電煙感知器やイオン化型煙感知器のような煙のセンサーは、周囲の煙の検知されたレベルを示す出力を与えるように意図されている。周囲のノイズ、たとえば、各々の感知器に入ることができる埃の粒子や虫は、煙の存在と関連のない状態にあるセンサーからの出力信号に変化を生じる。これらのノイズの出力は、それぞれの感知器の感度が非常に高いならば、誤った警報を発生する。このような誤った警報は望ましくない。
【０００３】
一般に、初期に警告をだすために用いられる光電煙センサーは、光源と光感知レシーバを用いる。光源、レシーバおよびバッフリングの設計および配置は、煙や他の粒子が光りビームの領域に存在しないかぎり、通常、光源から著しい光がレシーバに達しないものである。もし、煙や他の粒子がこの領域に存在するならば、それらは、光の光子を散乱し、いくらかの光がレシーバに到達するようにする。
初期に警告しない煙感知システムにおいては、警報を発生するためにセンサに必要な煙の濃度は、通常周りに存在する埃、ファイバーおよび他の煙でない粒子の濃度と比較して、かなり大きく、従って、これらのシステムは、これらの粒子によって生じた誤りの徴候に敏感でない。初期に警告する煙感知システムにおいては、煙の低いレベルによって得られた信号が、この形式のシステムが一般に用いられる環境において、空気で運ばれる煙でない粒子によって得られる信号と匹敵されるかも知れない。
【０００４】
従来の早い警報システムにおいて、煙センサーに存在する空気中の非煙粒子を除去するために、フィルターが用いられた。一般に、フィルターの存在は、センサーがフィルターを通して空気を排出するファンあるいは他の手段を有することを必要とする。従来の感知器に用いられる機械的ファンやフィルターは、高価であり、定期的なメンテナンスを必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ファンやフィルターを必要としない早い警報システムに用いることができる感知器の必要性がある。追加的な機械的要素を組み込む必要性をさけながら、誤りの徴候を最小にすることが、このようなシステムの経費を著しく増大することなく達成されることが好ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による火災感知器および警報システムは、制御装置と多くの初期に警報する煙センサーを有する。これらの煙センサーの各々は、その領域における煙粒子の密度を測る。各々のセンサーは、煙濃度の電気的表示である信号を制御装置へ送る。この制御装置は、少なくとも幾つかのセンサーからの信号を処理し、警報状態にあるか否かを判断する。
煙でない空気によって運ばれる粒子によって引き起こされる誤りの指示は、拒否されなければならないので、システムが煙りの非常に低いレベルを検知するように設計される。
煙と繊維状の粒子、例えば、けばや糸くづあるいは人間の毛の間の識別能力は、本発明を具体化する以外に、システムの重大な利点である。制御装置において信号処理ソフトウェアと結合された、煙センサーの設計によって、本システムがこれらの繊維状粒子を検出することができる。この設計の特徴は、システムがこのような繊維の存在によって引き起こされる誤り警報を最小にする。
【０００７】
本システムは、少なくとも２つの煙センサーが各部屋や囲まれた空間に据え付けられることが必要である。誤りの読み取りを生じる十分大きな繊維状の粒子は、単一の煙センサーに入る可能性は小さいが、重大である。このような粒子が同時に２つのセンサーに入る可能性は非常に小さいので、重大ではない。
制御装置が煙り警報を示す第１のセンサーからの信号を識別すると、それは、信号を解析し、読み取りが繊維状の粒子をも示しているか否かを判断する。もし、第１のセンサーからの読み取りが繊維状の粒子を示しているなら、制御装置は同じ部屋にあるとわかっている第２の感知器からの読み取りを解析する。
もし、所定の時間期間中に、煙の小さなレベルを示す、第２のセンサーからの読み取りが受信されないなら、制御装置は、第１のセンサーにおける信号が繊維状の粒子、あるいは他の幾らかの非煙現象によって生じたことの表示をする。メンテナンスやトラブルの信号を発生することができる。
【０００８】
本発明の他の多くの利点や特徴は、本発明の以下の詳細な説明やその実施の形態、特許請求の範囲、および図面から容易に明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、多くの異なる形状の実施の形態ができるけれども、本願の開示が本発明の原理の説明として考慮されるべきであり、本発明を図示された特定の実施形態に限定する意図でないという理解で本発明の特定の実施形態を図面に示し、詳細に説明する。
図１は、本発明によるシステム１０のブロック図を示す。このシステム１０は、制御装置１２を有し、この制御装置は、プログラム可能なプロセッサ１４と記憶装置１６で実現される。この記憶装置１６は、プロセッサ１４によって使用される制御プログラムとデータ記憶領域を有する。
制御装置１２は、双方向通信リンク２０によって、符号２２で一般に示される複数の周囲の状態センサー、即ち感知器に接続される。複数の、例えばセンサー22a,22b,...22nのような数22は、隣接領域における特定の周囲の状態を検知するためである。システム１０は出力のビジュアルディスプレイ装置15ａ及びオペレータ制御装置、即ちキーボード15ｂのような入力装置を有するオペレータディスプレイ装置も有する。
【００１０】
制御装置１２も複数のシステム出力を有する。これらの出力は、耳で聞いたり、目で見たりできる警報器を作動させるために用いられる。更に、制御装置１２は、煙の移動を制御するように、ビルディングにおける通気、即ち空気取り扱いシステムに結合される。
代表的な形式の感知器は、イオン型あるいは光電型の煙感知器を有する。温度感知器ばかりでなく他の形式の周囲の状態センサーは、本発明によるシステムにおいて用いることができる。
特に、本システム１０は、１つ以上の領域、例えば連続していても、あるいは連続していなくてもよい領域R1、R2をモニターする。２つ以上の感知器22-1,22-2,...22-kは、領域R1に配置される。検出器22-1'...22-k' 領域R2に配置される。領域R1、R2は、例えば実質的に閉じた部屋である。
【００１１】
図２は、システム１０と一緒に用いることができる感知器22ｉのブロック図の代表例である。この感知器22ｉは、センサー素子３０を有する。この素子３０は、特定の周囲の状態、例えば、煙、温度、赤外線放射等を感知し、ライン３２上にそれらを示す電気システムを生成する。
図２を参照すると。ライン３２を介して、センサー３０からの出力が感知器の局部的な制御素子４０に結合される。この制御素子４０は、ディジタル回路か、アナログ回路のいずれかで実現される。ディジタル形状の場合、制御素子４０は、ハードワイヤードロジックで実現されるか、プログラムされたマイクロプロセッサを組み込むことができる。この制御回路４０は、インターフェース回路４２を介して、システム制御装置１２と通信リンク２０を介して、双方向通信をすることができる。
【００１２】
本発明による方法は、システム制御装置１２か制限のない感知器の局部的制御素子４０において実行される。ハードワイヤード回路によるか、制限のないプログラムされたプロセッサによって実行される。
図３は、従来の光電チャンバーPA-10 の断面図を示す。このチャンバーは、内部に感知するボリュームPA-14 を有するハウジングPA-12 を含む。
光の放射源PA-16 がハウジングに設けられ、光のビームPA-18 を内部の光感知領域PA-14 へ放射するように向けられる。図３に示されるように、放射された光ビームPA-18 は、それが領域PA-14を横切るにしたがって、幾らかコニカル状に広がった形状を示す。光ビームPA-18 は、ハウジングPA-12 の方へ向けられ、そこで吸収される。
【００１３】
光電センサーPA-20 は、ビームPA-18 の軸から外れている。センサーPA-20 は、ボリュームPA-14 にある粒子状の物質によって散乱される、ビームPA-18 からの光がそこへ入射し、それによって、出力の電気信号を生じる。
素子PA-22 とPA-24 は、センサーPA-20 に入る光の量を制限する。
チャンバーPA-10 の形状に対して煙の粒子が検出される領域である、効果的な感知する光のボリュームは、0.064立方インチのオーダーである。
図４は、本発明による22ｉのような代表的な煙感知器の煙感知チャンバーの断面図である。ハウジング３０は、例えば、３インチあるいはそれ以下のオーダーの直径を有する。例えば、2.5 インチあるいはそれ以下のオーダーのハウジングが用いられる。
【００１４】
強度の強いコヒーレント光源30-1、例えば、レーザーあるいはレーザーダイオードは、ハウジング、またはチャンバー３０に配置される。光源はパルス化され、それが周期的間隔で短いパルスの光を(数秒ごとに)放射するようにする。
レンズ30-2は、光を小さいが強いビーム30-3にフォーカスする。光ビーム30-3は、それがチャンバーの反対側にある光トラップ30-4に到達するまで、感知器のチャンバーをとおして連続する。光トラップは、ほとんどの光を吸収し、中央のチャンバー領域から離れて僅かな量を反射する。
好ましくは、レンズ30-2と共同しているソース30-1は、0.0022立方インチのオーダーの効果的なビーム、あるいは光感知ボリュームを有するビーム30-3を生成する。このビームのボリュームは、従来の感知器のそれの３パーセントのオーダーである。
【００１５】
従って、ごみの粒子はビーム30-3の直径とボリュームに比較して大きい。光ビーム30-3の大きさばかりでなく感知ビームのボリュームの大きさも周囲のごみの粒子間の一般的な距離よりも小さい。
後で述べるように、この減少したボリュームは、感知器３０を小さくし、おそらくごみが誘発する出力信号を発生する。
前に、適した早期に警報を出す感知器を説明した。図５に示されているように、このような煙感知器は、散乱した放射エネルギー30-8のコレクタあるいはバッフルも有する。
上述のように、散乱した光粒子がセンサー30-7に到達することができる光ビームのボリュームは、センサーのボリュームと比較して小さい。この小さなボリュームは、効果的な散乱ボリューム（Effective Scattering Volume: ESV）と呼ばれる。
【００１６】
比較的大きく、まばらである埃や繊維状の粒子と比較して、煙の粒子は、小さく、数が多い。ＥＳＶは、その大きさは空気で運ばれる大きな埃の粒子間の一般的な距離と比べて小さいが、実際の火災における煙の粒子間距離と比べて大きいように、設計される。このように、２つ以上の大きな埃の粒子 (センサー30-7において重要な信号を与えるのに十分大きい) が同時にＥＳＶを占有することは、まったく起こりそうもない。空気で運ばれる粒子は、一定の移動をするので、たまの埃粒子は、埃粒子がＥＳＶの内外を通るにしたがって、センサー30-7において過渡信号を生じる。煙の粒子は、多くがＥＳＶ中にあるので、センサーにおいて比較的一定の信号を発生する。幾らかはＥＳＶから出るが、他のものは、内部を移動する。
【００１７】
繊維状の粒子は、埃と同様に働く（ＥＳＶを通過し、過渡的な信号のみを生じる）。しかし、それらは一つの大きさが非常に長いので、繊維の一端がセンサーの表面に接触し、多端がＥＳＶに侵入することが可能である。この状態は図５に示されている。繊維状の粒子Ｆがそこに図示されている感知器に入る。
繊維Ｆは空気で運ばれないので、長い時間の間この位置にとどまり、一定の信号をセンサー30-7と制御装置１２に与える。繊維状の粒子は、煙の粒子と比較すると、一般には非常に大きいので、それらの粒子は、それらの存在を検知するステップがとられない限り、誤り警報を生じる。
本システムおよび方法は、煙と繊維状の粒子間で区別する。第１の感知器から受信した信号が起こりうる火災を示すのに十分おおきいと、まずソフトウェアを介して制御プロセッサ１４は、その感知器に対して記憶装置１６に記憶されている前の測定値を分析する。もし、前の記憶された読み取りが火災状態、例えば、時間と共に比較的ゆっくりした増加を示すプロファイルを示すなら、その感知からの信号は、煙を示し、警報が制御装置１２によって、また制御装置１２において出される。他の火災のプロファイルが用いられることが理解されるであろう。例えば、第１の感知器からの出力信号の傾斜がプリセットされた値と比較されてもよい。代わりに、パターン認識技術が本発明の精神および範囲から逸脱することなく用いられる。
【００１８】
もし、その感知器から受信した信号が、非常に低いレベルから数秒で警報レベルまで比較的急な増加を示すなら、これは、おそらく繊維であり、警報表示は更なる分析のために、遅延される。もし、その感知器から受信した信号が、上述のように、繊維を表示するように決められるなら、制御装置１２は、同じ部屋か同じ物理的空間に配置されていることが知られている第２の感知器から受信した信号を分析する。例えば、もし、図１において、起こりうる繊維や煙の警報指示が感知器22-kから受信するなら、制御装置１２は、感知器22-l' や22-k' でなく、感知器22-lからの出力を調べる。もし、重要でない信号、更に非常に低い信号が所定の時間の間に（同じ部屋Ｒ１にある）感知器22-1から受信すると、これは、感知器22-kの信号が煙りでなく、繊維状の粒子によって発生されることの証拠である。もし、第２の感知器22-1の信号のこの欠如がおきると、制御装置１２は、警報を示さず、代わりに誤り状態が感知器22-kに存在し、感知器がチェックされ、クリーニングされなければならないことをそのディスプレイ15ａ上に表示する。もし、代わりに所定の時間の間、小さなアナログ信号が第２の感知器22-1から送られるなら、制御装置１２は、第１の感知器22-kのための警報状態を示すであろう。
【００１９】
領域Ｒ１にある他の感知器22-2、22-3からの出力が同じプロセスにおいて分析されることもできる。好適な分析時間は５秒から６０秒の範囲にある。
上述から、いろいろな変形や変更が本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われることが理解されるであろう。ここに示された特定の装置に限定されることを意図しなし、考えるべきでないことが解るであろう。勿論、特許請求の範囲に入るすべての変更によってカバーされることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】警報システムのブロック図である。
【図２】図１の警報システムに用いることができる感知器のブロック図である。
【図３】従来の光電感知器の断面図である。
【図４】光電感知器の断面図である。
【図５】繊維状素子を含む感知器の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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