(57)【要約】【課題】複数の情報を用いて多角的な検知を行うことを可能としながら、大型化・複雑化することなく、省電力で合理的な構成を実現する検知装置を提供する。【解決手段】煙及び検知対象ガスの少なくとも一方を検知する検知装置であって、外部光を遮断しつつ煙及び検知対象ガスの少なくとも一方を含む外気を内部に流通可能な暗室１０に、検知対象ガスの吸収波長を含む検査光を照射する発光素子１１と、検査光が煙により散乱されて生じる散乱光を受光する煙検知用受光素子１２とを有する煙検知手段と、発光素子１１と、検査光が検知対象ガスを透過した透過光を受光するガス検知用受光素子２１とを備えたガス検知手段とを設ける。【選択図】図１
2009229414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙及び検知対象ガスの少なくとも一方を検知する検知装置であって、
外部光を遮断しつつ前記煙及び前記検知対象ガスの少なくとも一方を含む外気を内部に流通可能な暗室に、
前記検知対象ガスの吸収波長を含む検査光を照射する発光素子と、前記検査光が前記煙により散乱されて生じる散乱光を受光する煙検知用受光素子とを有する煙検知手段と、
前記発光素子と、前記検査光が前記検知対象ガスを透過した透過光を受光するガス検知用受光素子とを備えたガス検知手段と
を設けた検知装置。
【請求項２】
前記ガス検知手段は、第１素子及び第２素子を備えるとともに、前記検知対象ガスが導入されるガス導入部を前記第１素子と前記第２素子との間に備えてなり、前記発光素子から照射された前記検査光を前記第１素子から入射させて、前記検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を前記第２素子との間で選択的に連続反射させるとともに、その入射光又は反射光の一部を前記第２素子から透過して出射させる選択反射部を有しており、前記ガス検知素子は、前記第２素子からの出射光を前記透過光として受光する請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記発光素子から出射された前記検査光が、前記散乱用受光素子に直接到達することを防止する遮光壁を設けた請求項１又は２に記載の検知装置。
【請求項４】
前記発光素子は、所定以上の帯域幅を有する光を前記検査光として照射する固体発光素子である請求項１〜３の何れか一項に記載の検知装置。
【請求項５】
前記発光素子は、前記検査光としてパルス光を照射する請求項１〜４の何れか一項に記載の検知装置。
【請求項６】
前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、
前記発光素子から照射される前記検査光を前記検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、前記分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部と、前記分割器によって分割された検査光の前記煙による散乱光が入射される前記煙検知用受光素子とを備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の検知装置。
【請求項７】
前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、
前記発光素子から照射される前記検査光の前記選択反射部への光路を前記検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、前記切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部と、前記切替器によって切り替えられた検査光の前記煙による散乱光が入射される前記煙検知用受光素子とを備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の検知装置。
【請求項８】
前記煙検知手段は、前記煙検知用受光素子が受光する前記散乱光の強度に基づいて、前記煙を検知する請求項１〜７の何れか一項に記載の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙及び検知対象ガスの少なくとも一方を検知する検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火災発生時の煙又は煙濃度を検知する警報装置（すなわち、火災警報装置）は、例えば一般住宅においては、キッチン、寝室、階段等に設置される。このような住宅用の火災警報装置として、例えば、光散乱を利用して煙濃度を検知するタイプのものが従来から知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載される警報装置は、火災に伴って発生する煙の濃度を検知するものである。この警報装置は、発光素子、受光素子、遮光部材、およびラビリンス等から構成されている。煙検知の原理は次のとおりである。
初めに、発光素子から検知光が出射される。この検知光は通常は受光素子には入射しないようになっている。ここで、火災等によって発生した煙粒子が警報装置の内部に侵入すると、発光素子から出射された検知光は当該煙粒子によって散乱され、散乱光の一部が受光素子に入射する。そして、受光素子に入射する散乱光の光量が設定値を超えると（すなわち、受光素子が一定値以上の煙濃度を検知すると）、警報装置は火災が発生したと判断し、利用者に対して警報音等による警報発報を行う。
【０００４】
また、別のタイプの警報装置として、火災発生時に生成するガスを検出するガスセンサを備えた警報装置も従来から知られている（例えば、特許文献２を参照）。
火災の初期段階においては、一酸化炭素が大量に生成する場合がある。また、ガスの不完全燃焼によっても一酸化炭素が発生する。このような状況において、利用者は一酸化炭素中毒を起こす危険性がある。そこで、特許文献２に記載される警報装置では、人体に有害な一酸化炭素をいち早く検知し、利用者に対して警報音等による警報発報を行う。なお、この種の警報装置は、検知対象ガスに対して感応性を有する金属酸化物半導体（感応部）を備えた半導体式のガスセンサとして構成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６０２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−６５６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、住宅等における火災検知の迅速性やその精度を向上させるためには、複数の情報を用いて多角的な検知を行うことが望ましい。例えば、「火災に伴って発生する煙」と、「不完全燃焼によって生成する一酸化炭素」とを同時に検知することができれば、火災をいち早く且つ正確に検知することができるため、利用者の安全性を向上させることができる。このような理由から、上述の特許文献１の警報装置と特許文献２の警報装置とを組み合わせた装置構成が考え得る。
【０００７】
ところが、特許文献１の警報装置は検知光の光散乱を利用した光学式の警報装置であり、特許文献２の警報装置は金属酸化物半導体を利用したガス感応式の警報装置である。このような検知方式が全く異なる二つの警報装置をそのまま組み合わせた場合、夫々の検知方式に応じた検知部を備える必要があるため、装置が大型化・複雑化することになる。
近年は、キッチン等に設置する検知装置（警報装置）として、火災検知用の煙検知機能、不完全燃焼検知用の一酸化炭素検知機能、及びガス漏れ検知用の都市ガス（主にメタンガス）検知機能を一体に備え、省電力でコンパクトな構成の装置を実現することが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の情報を用いて多角的な検知を行うことを可能としながら、大型化・複雑化することなく、省電力で合理的な構成を実現する検知装置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】
【０００９】
本発明に係る検知装置の特徴構成は、煙及び検知対象ガスの少なくとも一方を検知する検知装置であって、外部光を遮断しつつ前記煙及び前記検知対象ガスの少なくとも一方を含む外気を内部に流通可能な暗室に、前記検知対象ガスの吸収波長を含む検査光を照射する発光素子と、前記検査光が前記煙により散乱されて生じる散乱光を受光する煙検知用受光素子とを有する煙検知手段と、前記発光素子と、前記検査光が前記検知対象ガスを透過した透過光を受光するガス検知用受光素子とを備えたガス検知手段とを設けたことにある。
【００１０】
本構成の検知装置において、煙の検知は、当該煙に対して検査光を照射し、その散乱光を煙検知用受光素子で受光することにより行われる。一方、検知対象ガスの検知は、特定のガス分子が特定波長の光を吸収する性質を利用することにより行われる。すなわち、検知対象ガスに対して検査光を照射し、検知対象ガスを通過した前記特定波長の光をガス検知用受光素子で受光する。このように、本構成の検知装置では、ガス検知及び煙検知の両方とも検査光を利用して行っている。従って、これらの検知に使用する検査光を共通化すれば、二つの異なる方式での火災検知において同一の光源を使用することができる。
この点に関し、本構成の検知装置では、光源として、検知対象ガスの吸収波長を含む検査光を照射する発光素子を採用している。従って、検知対象ガスに対して、確実に検知対象ガスの吸収波長を有する光を照射することができる。また、検知対象ガスと同時に煙が発生している場合には、発光素子から照射される検査光は当該煙により散乱されるので、前記のガス検知と併せて煙検知も行うことができる。
このように、本構成の検知装置では、複数の情報を用いて多角的な検知（すなわち、ガス検知及び煙検知）を行うことを可能としながら、光源を共通化することができる。その結果、装置構成が大型化・複雑化することなく、省電力で合理的な検知装置を実現することができる。
【００１１】
本発明に係る検知装置では、前記ガス検知手段は、第１素子及び第２素子を備えるとともに、前記検知対象ガスが導入されるガス導入部を前記第１素子と前記第２素子との間に備えてなり、前記固体発光素子から照射された前記検査光を前記第１素子から入射させて、前記検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を前記第２素子との間で選択的に連続反射させるとともに、その入射光又は反射光の一部を前記第２素子から透過して出射させる選択反射部を有しており、前記ガス検知素子は、前記第２素子からの出射光を前記透過光として受光してもよい。
【００１２】
本構成の検知装置は、検知対象ガスが導入されるガス導入部を間に備える第１素子及び第２素子を備えるものであるが、発光素子から照射された検査光を第１素子から入射させて、検知対象ガスの吸収波長に対応する成分の光を第２素子との間で選択的に連続反射させる。そして、第２素子はこの工程の最中に、入射光又は反射光の一部を透過して出射させる。これにより、検査光の光路長を大きく確保することができるとともに、第２素子から入射光又は反射光が出射される回数が多くなるので、高精度の強度減衰曲線を得ることができる。そして、このような高精度の強度減衰曲線を用いれば、検知対象ガスの濃度を高精度に検知することができる。
【００１３】
本発明に係る検知装置では、前記発光素子から出射された前記検査光が、前記散乱用受光素子に直接到達することを防止する遮光壁を設けてもよい。
【００１４】
本構成の検知装置によれば、遮光壁を設けたことにより、不要な光を遮断すると同時に、検知されるべき散乱光のみを確実に散乱用受光素子へと導くことができるので、煙検知の精度が向上する。
【００１５】
本発明に係る検知装置では、前記発光素子は、所定以上の帯域幅を有する光を前記検査光として照射する固体発光素子であってもよい。
【００１６】
本構成の検知装置によれば、光源として、検知対象ガスの吸収波長を含み、所定以上の帯域幅を有する光を検査光として照射する固体発光素子を用いているので、検知対象ガスに対して、確実に吸収波長を有する十分な強度の光を照射することができる。
【００１７】
本発明に係る検知装置では、前記発光素子は、前記検査光としてパルス光を照射してもよい。
【００１８】
本構成のように、発光素子が照射する検査光としてパルス光を採用すると、キャビティリングダウン分光法によって検知対象ガスの濃度検知を行う場合に、解析に好適な減衰曲線（ガス導入部にガスが存在しない場合の減衰曲線を含む）を得ることができる。
【００１９】
本発明に係る検知装置では、前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、前記発光素子から照射される前記検査光を前記検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、前記分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部と、前記分割器によって分割された検査光の前記煙による散乱光が入射される前記煙検知用受光素子とを備えてもよい。
【００２０】
検知装置においてガス検知を行う場合、単一の装置で複数種のガス検知及び煙検知を行うことが求められることも多い。
この点に関し、本構成の検知装置では、複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備えており、さらに、固体発光素子から照射される検査光を検知対象ガスの数に応じて分割する分割器と、分割器によって分割された検査光が夫々選択的に入射される選択反射部と、分割器によって分割された検査光の煙による散乱光が入射される煙検知用受光素子とを備えている。このため、単一の固体発光素子（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して同時に濃度検知を行うことが可能となる。また、ガス検知と同時に煙検知も行うことができる。
【００２１】
本発明に係る検知装置では、前記検知対象ガスが複数種ある場合において、前記複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備え、前記発光素子から照射される前記検査光の前記選択反射部への光路を前記検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、前記切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される前記選択反射部と、前記切替器によって切り替えられた検査光の前記煙による散乱光が入射される前記煙検知用受光素子とを備えてもよい。
【００２２】
検知装置においてガス検知を行う場合、単一の装置で複数種のガス検知及び煙検知を行うことが求められることも多い。
この点に関し、本構成の検知装置では、複数種の検知対象ガスに対応する選択反射部を備えており、さらに、固体発光素子から照射される検査光の選択反射部への光路を検知対象ガスに応じて切り替える切替器と、切替器によって切り替えられた検査光が夫々選択的に入射される選択反射部と、切替器によって切り替えられた検査光の煙による散乱光が入射される煙検知用受光素子とを備えている。このため、単一の固体発光素子（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して択一的に濃度検知を行うことが可能となる。また、ガス検知と択一的に煙検知を行うこともできる。
【００２３】
本発明に係る検知装置では、前記煙検知手段は、前記煙検知用受光素子が受光する前記散乱光の強度に基づいて、前記煙を検知してもよい。
【００２４】
煙粒子によって散乱された散乱光の強度は、煙粒子の数（すなわち、煙濃度）と相関関係があり、煙濃度の上昇に従って散乱光の強度も増加する。
そこで、本構成の検知装置では、煙検知用受光素子が受光する散乱光の強度に基づいて、煙の検知を行っている。これにより、煙が発生したか否かを良好に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の検知装置に関する実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明の検知装置の一例である警報装置について説明する。
ただし、本発明の検知装置は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による警報装置１００の内部構成を概略的に示した平断面図である。警報装置１００は、火災により発生した煙、及び検知対象ガスの一つである一酸化炭素（検知対象ガス）を検知可能な複合型の火災警報装置として構成される。
【００２７】
警報装置１００は、その内部に、外部光を遮断しつつ煙及び検知対象ガスである一酸化炭素の少なくとも一方を含む外気を内部に流通可能な暗室１０を有する。この暗室１０には、発光素子１１、煙検知用受光素子１２、及びガス検知用受光素子２１が設けられる。本実施形態では、発光素子１１と煙検知用受光素子１２とが煙検知手段を構成し、発光素子１１とガス検知用受光素子２１とがガス検知手段を構成する。
【００２８】
発光素子１１は、一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）を含む検査光を照射する光源として構成され、例えば、広帯域の光を出力可能な固体発光素子が採用される。固体発光素子の例としては、スーパールミネッセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）が挙げられる。ＳＬＥＤは、所定以上の帯域幅を有するパルス光を出力する。
【００２９】
例えば、火災により煙が発生し、この煙が暗室１０の内部に侵入した場合、発光素子１１から出射される検査光は当該煙によって散乱される。そして、煙による散乱光は、煙検知用受光素子１２によって受光される。
【００３０】
煙検知用受光素子１２は、発光素子１１から出射される検知光の光軸上にはなく、検知光が散乱された散乱光のみが入射可能な位置に配置されている。このような配置のため、暗室１０の内部に煙粒子が存在しない通常の状態においては、発光素子１１から出射された検知光は基本的には煙検知用受光素子１２には入射しない。ただし、発光素子１１の種類等によっては出射光が若干拡散し、この拡散成分が煙検知用受光素子１２に入射するおそれがある。そこで、発光素子１１から出射された検知光が煙検知用受光素子１２に直接到達することを確実に防止するため、発光素子１１と煙検知用受光素子１２との間には遮光壁１３が設けられている。
【００３１】
一方、発光素子１１から出射される光の光路上に煙粒子が存在すると、検知光は当該煙粒子によって散乱され、その散乱光の一部が煙検知用受光素子１２に入射する。この散乱光の強度は、煙粒子の数（すなわち、煙濃度）と相関関係があり、煙濃度の上昇に従って散乱光の強度も増加する。従って、煙粒子によって散乱された散乱光の強度を検知することにより、警報装置１００は火災が発生したか否かを判定することができる。例えば、図２に示すように、煙検知用受光素子１２が受光する散乱光の強度に対して閾値Ｓ１を設定しておき、散乱光強度がＳ１を超えた場合に、警報装置１００は火災が発生したと判断する。火災発生の判断は、警報装置１００に内蔵される処理部（図示せず）によって行われる。また、火災警報の発報は、音声、ブザー音、火災ランプの点灯等により行われる。
【００３２】
ところで、火災発生の初期段階では、煙よりも一酸化炭素が多く発生する場合がある。また、ガスの不完全燃焼によっても一酸化炭素が発生する。そこで、本実施形態の警報装置１００では、暗室１０の内部に一酸化炭素を検知するガス検知用受光素子２１を設けている。
火災等に伴って発生した一酸化炭素が暗室１０の内部に侵入すると、発光素子１１から出射された検査光は当該一酸化炭素によって吸収波長成分（１５６８ｎｍ）が吸収される。従って、この一酸化炭素を透過した透過光をガス検知用受光素子２１で受光し、前記吸収波長（１５６８ｎｍ）の強度変化を処理部（図示せず）でモニタリングすることにより、一酸化炭素の検知を行うことができる。なお、一酸化炭素の検知は、閾値等を用いて判断しても良いし、強度変化の微分演算又は積分演算から判断しても良い。
【００３３】
また、警報装置１００は、外気を内部の暗室１０に流通可能にするために、通気性構造物で外周を包囲され、さらにその外側はスリット１４ａが設けられた内カバー１４で保護されている。前記通気性構造物としては、例えば、メッシュサイズが０．５×０．５ｍｍの金網を周囲に備えた筒状部材１５が採用されるが、通気性構造については火災警報装置の設置環境等に応じて適宜変更可能である。また、内カバー１４に設けられるスリット１４ａのサイズについても、設置環境等に応じて適宜変更可能である。
【００３４】
さらに、警報装置１００には、例えば、断面視で屈折した形状のラビリンス１６が、暗室１０の周壁に沿う方向に環状に設けられる。ラビリンス１６は、煙検知及び一酸化炭素検知を可能にするための具体的構成である。このようなラビリンス１６を設けることにより、煙粒子及び一酸化炭素を内部の暗室１０に導入することを可能にする一方で、暗室１０の内部に外部光が侵入することを防止している。従って、煙検知用受光素子１２及びガス検知用受光素子２１は、発光素子１１に由来する光（すなわち、煙粒子による散乱光及び一酸化炭素の透過光）以外の光を検知することはない。
【００３５】
以上より、本実施形態の警報装置１００によれば、ガス検知及び煙検知に使用する発光素子（すなわち、検査光）を共通化しているので、多角的な検知（本実施形態では、煙検知及び一酸化炭素検知）を行うことを可能としながら、装置構成が大型化・複雑化することない。
また、ガス検知及び煙検知に共通の発光素子として、検知対象ガスの吸収波長を含む検査光を照射可能な固体発光素子を採用することで、省電力で合理的な警報装置を実現することができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による警報装置２００を模式的に示したブロック図である。警報装置２００は、例えば、火災等により発生した煙とともに、一酸化炭素及び都市ガス（主にメタン）を検知可能な複合型の火災警報装置として構成される。
【００３７】
警報装置２００は、発光素子１１、煙検知用受光素子１２、ガス検知用受光素子２１、選択反射部２２，２３、分割器２４、及び処理部２６を備える。
【００３８】
発光素子１１は、広帯域の光を出力可能な光源として構成され、固体発光素子の一つであるスーパールミネッセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）が採用される。発光素子１１から検査光として出力される光は、検知対象ガスであるメタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）、及び一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）を含み、所定以上の帯域幅を有するパルス光である。この検査光は、例えば、図３の左下に示すスペクトルを有する。
【００３９】
発光素子１１から出力された広帯域且つ高出力の検査光は、分割器２４に入射し、ここでメタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）を含む長波長成分、一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）を含む短波長成分、及び煙検知に用いる任意波長成分に３分割される。長波長成分と短波長成分との間の分割は、例えば、１６００ｎｍを境界として行われる。
【００４０】
分割器２４で分割された長波長成分の検査光は、選択反射部２２に入射する。選択反射部２２は、一対のメタン検知用のファイバーブラッグ格子（ＦＢＧ）２２（以下、単にＦＢＧ２２と称する）から構成される。ＦＢＧ２２は、選択波長が１６５３ｎｍ（半値幅：０．５〜１．０ｎｍ）に設定された第１素子２２ａ及び第２素子２２ｂから構成され、両素子２２ａ，２２ｂの間にガス導入部（メタン導入部）２２ｃが備えられる。第１素子２２ａは、発光素子１１から照射された検査光を入射させて、メタンの吸収波長（１６５３ｎｍ）に対応する成分の光を第２素子２２ｂとの間で選択的に連続反射させる。そして、この過程において、例えば、第１素子２２ａ及び第２素子２２ｂにおける反射率が９９．９％に設定されていると、入射光又は反射光の一部（０．１％）が第２素子２２ｂから透過して出射する。
分割器２４で分割された短波長成分の検査光は、選択反射部２３に入射する。選択反射部２３は、一対の一酸化炭素検知用のファイバーブラッグ格子（ＦＢＧ）２３（以下、単にＦＢＧ２３と称する）から構成される。ＦＢＧ２３は、選択波長が１５６８ｎｍ（半値幅：０．５〜１．０ｎｍ）に設定された第１素子２３ａ及び第２素子２３ｂから構成され、両素子２３ａ，２３ｂの間にガス導入部（一酸化炭素導入部）２３ｃが備えられる。第１素子２３ａは、発光素子１１から照射された検査光を入射させて、一酸化炭素の吸収波長（１５６８ｎｍ）に対応する成分の光を第２素子２３ｂとの間で選択的に連続反射させる。そして、この過程において、例えば、第１素子２３ａ及び第２素子２３ｂにおける反射率が９９．９％に設定されていると、入射光又は反射光の一部（０．１％）が第２素子２３ｂから透過して出射する。
【００４１】
ＦＢＧ２２の第２素子２２ｂ及びＦＢＧ２３の第２素子２３ｂから夫々出射した光は、キャビティリングダウン分光法を用いて、対応するガス検知用受光素子２１ａ、２１ｂで夫々検知される。ガス検知用受光素子２１ａ、２１ｂとしては、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード等を採用することができる。
【００４２】
次に、夫々のＦＢＧ２２，２３から出射された光の挙動について説明する。なお、以後の説明では、例として、ＦＢＧ２２の第２素子２２ｂから出射された長波長成分の検査光の挙動について説明するが、ＦＢＧ２３の第２素子２３ｂから出射される短波長成分の光の挙動についてもＦＢＧ２２の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００４３】
図４は、ＦＢＧ２２の第２素子２２ｂから出射された光の強度の経時変化を示すグラフである。なお、このグラフでは、時間に対して光強度を連続的な曲線で描画しているが、ＦＢＧ２２の第２素子２２ｂから出射される光は、第１素子２２ａと第２素子２２ｂとの間を連続的且つ選択的に反射しつつ、その反射過程において反射光の一部が第２素子２２ｂから経時的に出射されたものである。従って、第２素子２２ｂからの出射光は、実際には不連続な光であり、よって、ガス検知用受光素子２１ａで検知される光強度も不連続となる。ただし、この不連続な出射光における不連続区間の間隔は極めて短いため、図４のグラフでは便宜上連続的な曲線で示してある。
【００４４】
図４において、（ａ）はガス導入部２２ｃにメタンが存在しない（すなわち、空気が存在する）場合の挙動を示したものであり、（ｂ）はガス導入部２２ｃにメタンが存在する場合の挙動を示したものである。
（ａ）に示されるように、空気中を進行する光は、徐々に強度が減衰する。このときの減衰曲線は、以下の式（１）によって表される。
Ｉ（ｔ）＝Ｉ0ｅｘｐ（−（１／τ0）ｔ）  ・・・  （１）
【００４５】
上記式（１）において、Ｉ0は、ＦＢＧ２２の第１素子２２ａに入射し、反射することなく最初に第２素子２２ｂから出射した光の強度（初期の光強度）である。Ｉ（ｔ）は、第１素子２２ａと第２素子２２ｂとの間で連続的且つ選択的に反射を繰り返し、第２素子２２ｂから出射した時刻ｔにおける光の強度である。τ0は寿命時間（緩和時間）であり、光が伝播する媒体によって決まる値である。
上記式（１）で示されるように、空気中を進行する光の強度は、時間の経過（すなわち、光路長の増加）とともに指数関数的に減少する。
【００４６】
一方、（ｂ）に示されるように、メタン中を進行する光についても、時間とともに徐々に強度が指数関数的に減衰する。このときの減衰曲線は、以下の式（２）によって表される。
Ｉ（ｔ）＝Ｉ0ｅｘｐ[−（１／τ0＋ρｎｃ）ｔ]  ・・・  （２）
【００４７】
上記式（２）において、ρはメタンの吸収断面積であり、ｎはメタンの密度であり、ｃは光路長である。ここで、括弧内の第一項（すなわち、１／τ0）は第２素子２ｂから出射した光の減衰に関連するファクターであり、第二項（すなわち、ρｎｃ）はメタンによる吸収に関連するファクターである。
このように、メタン中を進行する光は、メタンの吸収波長においてその一部が吸収されるため、減衰の度合いは空気中を進行する光よりも大きいものとなる。そして、上記式（２）のメタン吸収に関連する第二項において、ランベルト・ベール則（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ  ｌａｗ）を適用することができ、（ａ）の減衰曲線と（ｂ）の減衰曲線との関係で、両者の強度差が明確である時間ｔ又は時間帯Ｔの出射光の強度からメタンの濃度を得ることができる。
【００４８】
図５に示すように、式（１）で示される（ａ）の減衰曲線と、式（２）で示される（ｂ）の減衰曲線との差分を求め、この差分を経過時間に対してプロットする。
図５の差分曲線において、時間軸において極大値をとる時間ｔmaxは、空気中を通過する光の強度減衰曲線（ブランク）とメタン中を通過する光の強度減衰曲線との差が最大となる時間である。従って、この時間ｔmaxにおいて、あるいは時間ｔmaxを中心とする所定幅の時間帯ｔ2−ｔ1＝Ｔmaxにおいて、以下に説明する所定の演算を処理部２６で行うことにより、メタンの濃度がどの程度変化したかを知ることができる。
【００４９】
処理部２６は、メタンの濃度もしくは濃度に関係する情報を演算する。また、処理部２６は、出射光の強度が、メタンがガス導入部２ｃに存在しない場合の出射光の強度（ブランク）に対して所定の比率以下となった場合に、メタンが所定の濃度以上であると判定する判定手段２７を備える。
処理部２６は、例えば、コンピュータで構成される。判定手段２７は、例えば、コンピュータに組み込まれたプログラムで構成される。処理部２６が行う演算手法として、例えば、以下に説明する３つのパターンが挙げられる。
【００５０】
第１の演算手法として、時間ｔにおける出射光の強度（生データ）から直接メタン濃度を求める。この場合、処理部２６は、例えば、図６に示すように、時間ｔmaxを含む時間帯ｔ1〜ｔ2における光強度とメタン濃度との関係を示すマップを有している。ガス検知用受光素子２１ａから処理部２６に出射光に関する情報が入力されると、処理部２６は光強度を求めるとともに、判定手段２７は前記マップからメタンが所定の濃度以上であるか否かを判定する。あるいは、処理部２６は、図６中の矢印Ｐに示すように、前記マップを参照して、求めた光強度からメタン濃度を直接導出する。
また、処理部２６は、マップに加えて所定の閾値Ｓ２を有することもできる。この閾値Ｓ２は、光強度がブランクにおける光強度に対して所定の比率となるように設定される。図６に示す例では、閾値Ｓ２はブランクにおける光強度に対して０．７に設定されている。ガス検知用受光素子２１ａから処理部２６に光強度に関する情報が入力されると、判定手段２７は、処理部２６が求めた光強度を閾値Ｓ２と比較する。そして、当該光強度が閾値Ｓ２を下回った場合、メタンが所定濃度以上であると判定する。
閾値Ｓ２を用いて所定濃度以上のガスの有無を判定する場合は、光強度とメタン濃度との関係を示すデータは少なくとも閾値Ｓ２の前後だけあればよい。従って、マップ上に適切に閾値Ｓ２を設定すれば、マップのデータ量を少なくすることができる。また、閾値Ｓ２を時間ｔmaxに対して設けるようにすれば、閾値Ｓ２の設定幅が最大となるため好ましい。
【００５１】
第２の演算手法として、時間帯ｔ1〜ｔ2における出射光の強度微分値（微分データ）からメタン濃度を求める。この場合、処理部２６は、出射光の強度微分値とメタン濃度との関係を示すマップ（図示省略）を有している。判定手段２７が行う判定ロジックは、第１の演算手法で述べた説明と同様であるため省略する。
【００５２】
第３の演算手法として、時間帯ｔ1〜ｔ2における出射光の強度積分値（積分データ）からメタン濃度を求める。この場合、処理部２６は、出射光の強度積分値とメタン濃度との関係を示すマップ（図示省略）を有している。判定手段２７が行う判定ロジックは、第１の演算手法で述べた説明と同様であるため省略する。
【００５３】
上記第１の演算手法ないし第３の演算手法は、夫々単独で実行してもよいし、任意に組み合わせて総合的に濃度判定を行ってもよい。
また、上記第１の演算手法ないし第３の演算手法では、出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値が、メタンがガス導入部２２ｃに存在しない場合の対応する出射光の強度、強度微分値、又は強度積分値に対して所定の比率以下となった場合に、メタンが所定の濃度以上であると判定しているが、所定以上の差となった場合にメタンが所定の濃度以上であると判定することも可能である。すなわち、比較演算であれば、任意の演算手法を採用することができる。
このように、本実施形態の警報装置２００においては、ガス導入部２２ｃに存在するメタンの濃度を、ＦＢＧ２２の第２素子２２ｂから経時的に出射する出射光の強度（生データ）、時間領域における当該出射光の強度微分値（微分データ）、時間領域における当該出射光の強度積分値（積分データ）の何れか一種以上から多角的に求めることができる。従って、精度の高いメタン濃度判定結果を得ることができる。
【００５４】
火災により発生した煙の検知は、発光素子１１から出射された検査光が煙によって散乱された散乱光を煙検知用受光素子１２が検知し、その散乱光の強度を処理部２６で判定することにより行われる。煙検知の原理については、第１実施形態による警報装置１００と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５５】
以上より、本実施形態の警報装置２００によれば、火災により発生した煙及び複数の検知対象ガスを確実且つ高精度に検知できるとともに、小型化・軽量化された長寿命の警報装置として実現することができる。
また、この警報装置２００は、単一の固体発光素子（光源）を有する装置でありながら、複数種の検知対象ガスに対して同時に濃度検知を行うことが可能であり、さらに、ガス検知と同時に煙検知も行うことができる。このように、多角的な検知（すなわち、複数種のガス検知及び煙検知）を行うことを可能としながら、光源を共通化することができため、装置構成が大型化・複雑化することなく、省電力で合理的な警報装置を実現することができる。
【００５６】
〔別実施形態〕
（１）単一の装置で複数種のガス検知を行う場合において、上記第２実施形態では、発光素子１１から出力された広帯域且つ高出力の検査光は、分割器２４により、メタンの吸収波長（１６５０ｎｍ）を含む長波長成分と、一酸化炭素の吸収波長（１５６０ｎｍ）を含む短波長成分と、煙検知に用いる任意波長成分とに３分割していた。ここで、上記分割器４に代えて、発光素子１から照射される検査光のＦＢＧ２２，２３への光路を検知対象ガスに応じて切り替える切替器（図示せず）を採用することも可能である。この場合も、上記実施形態と同様に、単一の発光素子（光源）を有する装置でありながら、火災により発生した煙及び複数種の検知対象ガスに対して検知を行うことが可能となる。また、切替器を採用する場合、検出器２１ａ、２１ｂを共通化することも可能である。
【００５７】
（２）上記第２実施形態は、二種類のガス及び煙を検知するものであるが、さらに多くのガス種を検知する装置構成とすることも可能である。この場合、発光素子１１から出力された検査光をガス種及び煙の数に応じて分割する分割器、又はガス種及び煙の数に応じて切り替える切替器を設ける。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態による警報装置の内部構成を概略的に示した平断面図
【図２】煙検知用受光素子が受光する散乱光の強度の経時変化の例を示すグラフ
【図３】第２実施形態による警報装置のブロック図
【図４】ＦＢＧの第２素子から出射された光の強度の経時変化を示すグラフ
【図５】図４における（ａ）の減衰曲線と（ｂ）の減衰曲線との差分を経過時間に対してプロットしたグラフ
【図６】時間ｔmaxを含む時間ｔ1〜ｔ2における光強度とメタン濃度との関係を示すマップ
【符号の説明】
【００５９】
１０    暗室
１１    発光素子
１２    煙検知用受光素子
１３    遮光壁
２１    ガス検知用受光素子
２２    ＦＢＧ（選択反射部）
２２ａ  第１素子
２２ｂ  第２素子
２２ｃ  ガス導入部
２３    ＦＢＧ（選択反射部）
２３ａ  第１素子
２３ｂ  第２素子
２３ｃ  ガス導入部
２４    分割器
２６    処理部
２７    判定手段
１００  警報装置（検知装置）
２００  警報装置（検知装置）
【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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【図６】
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