JP2021114331A

JP2021114331A - 煙感知器

Info

Publication number: JP2021114331A
Application number: JP2021075464A
Authority: JP
Inventors: 克裕鈴木; Katsuhiro Suzuki; 裕司青山; Yuji Aoyama
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: JP2019032594A; JP6878197B2; JP7166386B2

Abstract

【課題】種々の煙に対し火災の判定を行う際の判定精度の劣化を抑制することのできる、複数の発光素子を用いて判定する煙感知器を提供する。【解決手段】煙感知器１は、検煙空間に向けて可視光領域の赤色光を出射する第１発光素子１１と、検煙空間に向けて第１発光素子１１と同一の赤色光を出射する第２発光素子１２と、第１発光素子１１の光軸に対し鋭角に配置され、第２発光素子１２の光軸に対し鈍角に配置された受光素子１３と、第１発光素子１１の発光により受光素子１３において受光された第１出力信号Ｓ１と、第２発光素子１２の発光により受光素子１３において受光された第２出力信号Ｓ２とに基づいて火災の判定を行う制御部２０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の発光素子を用いて煙等の種類を判定する煙感知器に関する。

従来から、発光素子から光を出射し、煙の粒子から発生する散乱光を受光素子により受光することにより、煙を検知して火災を検出する光電式煙感知器が知られている。光電式煙感知器が検知の対象とする煙は一様でなく、煙の種類により検煙部における散乱光発生の特性が異なる。そこで、異なる波長毎に散乱光強度を検出し、煙等の種類を判定しつつ火災を判定する光電式煙感知器が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許文献１、２には、２つの第１発光素子及び第２発光素子と、第１発光素子及び第２発光素子からの光により煙から発する前方散乱光と後方散乱光とを受光する受光素子とを備えた光電式煙感知器が開示されている。このうち、特許文献１においては、第１発光素子は近赤外光（波長９００ｎｍ）を出射し、第２発光素子は青色光（波長５００ｎｍ）を出射する。そして、第１発光素子と受光素子との角度を鋭角（３０°）に設定し、第２発光素子と受光素子との角度を鈍角（１２０°）に設定して散乱光を受光することが開示されている。また、特許文献３には、近赤外光（波長９５０ｎｍ）の光を出射する１つの投光部と、２つの受光部とを有し、２つの受光部が煙の前方散乱光と後方散乱光とを受光する光電式煙感知器が開示されている。

特開２００４−３２５２１１号公報特開２００１−２３６５７５号公報特開平１１−１６０２３８号公報

しかしながら、特許文献１のように、異なる波長の光を出射する発光素子が用いられている場合、発光素子の温度による出力変化や経年劣化の特性が異なることに起因して、火災検知の精度が劣化する場合がある。また、特許文献１、３のように、発光素子として近赤外光が用いられる場合、黒煙に対する感度が低く、火災検知の精度が劣化する場合がある。

そこで、本発明は、火災検知の精度の劣化を抑えることができる煙感知器を提供することを目的とする。

本発明に係る煙感知器は、検煙空間に向けて可視光領域の赤色光を出射する第１発光素子と、検煙空間に向けて第１発光素子と同一の赤色光を出射する第２発光素子と、第１発光素子の光軸に対し鋭角に配置され、第２発光素子の光軸に対し鈍角に配置された受光素子と、第１発光素子の発光により受光素子において受光された第１出力信号と、第２発光素子の発光により受光素子において受光された第２出力信号とに基づいて火災の判定を行う制御部とを備える。

なお、制御部は、第１出力信号と第２出力信号との出力比から補正係数を求め、求めた補正係数を用いて第１出力信号を補正し、補正後の第１出力信号を用いて火災の判定を行ってもよい。

また、制御部は、出力比と補正係数との関係を示す補正テーブルを有し、補正テーブルには、出力比に対する補正係数が第１補正係数に設定された第１領域と、出力比に対する補正係数が第１補正係数より大きい第２補正係数に設定された第２領域と、第１領域と第２領域との間に設定され、出力比が大きくなるにつれて第１補正係数から第２補正係数へ変化する遷移領域とが設定されてもよい。

さらに、遷移領域の補正係数は出力比に比例して大きくなってもよい。

また、補正テーブルには、第１領域よりも出力比が小さい領域において、補正係数が第１補正係数より小さい非火災補正係数に設定された非火災領域が設定されていてもよい。

本発明に係る煙感知器によれば、第１発光素子と第２発光素子とが同一の可視光領域の赤色光を出射することにより、黒煙に対する感度を確保しつつ、第１発光素子と第２発光素子とが温度による出力変化や経年劣化がほぼ同一になるため、火災検知の精度の劣化を抑えることができる。

本発明に係る煙感知器の検煙部の実施の形態を示す模式図である。本発明に係る煙感知器の実施の形態を示すブロック図である。種々の煙に対する第１の組み合わせ（赤・赤）及び第２の組み合わせ（青・赤）の出力比と度数分布との関係を示すグラフである。図２の記憶部に記憶された補正テーブルの一例を示すグラフである。種々の煙に対する第１の組み合わせ（赤・赤）及び第２の組み合わせ（青・赤）出力比と度数分布との関係を示すグラフである。第１の組み合わせ（赤・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。第２の組み合わせ（青・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。ろ紙をくん焼させたときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間推移を示すグラフである。ヘプタン・トルエン混合燃料（黒煙）が燃焼したときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間変化を示すグラフである。樹脂及び紙等が収容されたゴミ箱が燃焼したときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間変化を示すグラフである。ＣＳ計で計測した種々の煙の種類の煙濃度に対し、第１の組み合わせ（赤・赤）による補正後の第１出力信号、第２の組み合わせ（青・赤）による補正後の第１出力信号及び近赤外光の前方散乱光を受光した際の第１出力信号をプロットし、その回帰直線を示すグラフである。図２の記憶部に記憶された補正テーブルの変形例を示すグラフである。第１の組み合わせ（赤・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。

図１は、本発明に係る煙感知器の実施の形態の模式図であり、図２は本発明に係る煙感知器の実施の形態を示すブロック図である。図１及び図２の煙感知器１は、検煙部２内に形成された検煙空間２ａに向けて光を出射し、検煙空間２ａ内に存在する煙からの散乱光を受光して煙を検出する光電式煙感知器である。煙感知器１は、第１発光素子１１と、第２発光素子１２と、受光素子１３と、制御部２０とを有する。

第１発光素子１１及び第２発光素子１２は、例えばＬＥＤからなっており、検煙空間２ａに向けて光を出射する。この第１発光素子１１及び第２発光素子１２は、交互に発光するように制御部２０により制御されている。第１発光素子１１及び第２発光素子１２は、ともに検煙空間２ａ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１１及び第２発光素子１２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。

受光素子１３は、例えばフォトダイオードからなっており、第１発光素子１１及び第２発光素子１２の光により生じる煙からの散乱光を受光する。受光素子１３は、第１発光素子１１の光軸に対する第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１２の光軸に対する第２角度θ２が鈍角（例えば１１０°）になる位置にある。さらに、受光素子１３は、第１発光素子１１と第２発光素子１２とが出射する光が直接は入射しない位置に設けられている。したがって、受光素子１３は、第１発光素子１１の光により生じる煙の前方散乱光と、第２発光素子１２の光により生じる煙の後方散乱光とを交互に受光する。なお、第１角度θ１は鋭角であればよく、より好ましくは５０度〜７０度の角度範囲から適宜選択する。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度の角度範囲から適宜選択する。そして、受光素子１３は、第１発光素子１１の光により生じた煙からの散乱光の受光量を第１出力信号Ｓ１として出力し、第２発光素子１２の光により生じた煙からの散乱光の受光量を第２出力信号Ｓ２として出力する。

図２の制御部２０は、受光素子１３から出力された第１出力信号Ｓ１及び第２出力信号Ｓ２を用いて火災であるかを判定するものであって、信号補正部２１、火災判定部２２、記憶部２３、送信部２４を有する。信号補正部２１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。ここで、記憶部２３には、出力比Ｒと補正係数Ｃｆとの関係を示す補正テーブルが記憶されており、信号補正部２１は、補正テーブルを参照して出力比Ｒから補正係数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。

火災判定部２２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２３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、火災判定部２２は、補正後の第１出力信号ＳＣ１がしきい値より大きい場合に火災が発生したと判定し、送信部２４から火災受信機へ火災信号が送信される。

なお、送信部２４から送信されるのは火災信号ではなく、補正後の煙濃度をアナログ値として送信しても良い。その場合、該アナログ値を受信した火災受信機で火災を判別する。また、制御部２０は、上述のように、常時第１発光素子１１及び第２発光素子１２を交互に発光させて出力比Ｒを取得する場合に限定されない。たとえば、制御部２０は、第１発光素子１１を常時発光させ、受光素子１３における受光量が火災判定のしきい値より小さい設定値を超えたか否かを監視する。設定値は記憶部２３に記憶されている。そして、制御部２０は、受光量が設定値を超えたとき、第１発光素子１１及び第２発光素子１２が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。

ここで、火災が発生したとき、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。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、第１発光素子１１及び第２発光素子１２の波長及び第１角度θ１及び第２角度θ２によって煙の種類に対する感度が異なり、出力比Ｒも煙の種類に応じた値になる。このため、どのような種類の煙が発生しても火災を検知できるように、波長と第１角度θ１及び第２角度θ２と種類の煙に応じた補正係数Ｃｆとを設定する必要がある。そこで、ろ紙のくん焼煙（白色煙）と、綿灯芯のくん焼煙（白色煙と黒色煙との中間的な灰色煙）と、ケロシンの燃焼煙（黒色煙）とを用いて実験を行い、波長と第１角度θ１及び第２角度θ２の条件と補正係数Ｃｆについて、下記のように検証を行った。

下記の表１は、ＣＳ計による減光率１０％／ｍとした各種煙の雰囲気中に発光素子及び受光素子が設置され、波長と散乱角度とを変えた場合の出力を示すものである。煙は、ろ紙のくん焼煙の煙（白色煙）と、綿灯芯のくん焼煙の煙（白色煙と黒色煙との中間的な煙）と、ケロシンの燃焼煙のような煙（黒色煙）とである。また、ろ紙のくん焼煙の場合の出力を１としたときの綿灯芯のくん焼煙の場合の出力またはケロシンの燃焼煙の場合の出力の相対値を相対感度として算出した。そして、４６５ｎｍ（青色光）、６５５ｎｍ（赤色光）及び９４０ｎｍ（近赤外光）の３種類の波長の光について、散乱角度を変化させながら相対感度を測定した。

表１において、青色光と赤色光と近赤外光とを比較した場合、青色光は赤色光及び近赤外光に比べて黒い煙（ケロシン）に対して感度が高い。また、青色光は、ろ紙のくん焼の煙（白い煙）よりも綿灯芯のくん焼の煙（灰色の煙）に対して高感度である。赤色光はろ紙と綿灯芯に対する感度が同程度である。また、赤色光は黒い煙に対する感度は青色光よりは低く、近赤外光よりは高い。近赤外光は黒い煙に対する感度が最も低く、綿灯芯に対する感度も低いことがわかる。

下記表２は、綿灯芯のくん焼の煙（灰色の煙）について、波長及び散乱角度を変化させながら測定された第１出力信号Ｓ１と第２出力信号との出力比Ｒ（＝Ｓ２／Ｓ１）を示している。

下記表３は、ケロシンの煙（黒煙）について、波長及び散乱角度を変化させながら測定された第１出力信号Ｓ１と第２出力信号との出力比Ｒ（＝Ｓ２／Ｓ１）を示している。

なお、ろ紙のくん焼の煙（白い煙）については、表１からわかるように、出力比Ｒは１になる。表１〜表３からわかるように、近赤外光が鋭角に配置され、青色光が鈍角に配置された場合（表２、３における９４０ｎｍ：６０°〜８０°の前方散乱光と４６５ｎｍ：９０°〜１２０°の後方散乱光の組み合わせの場合）、白煙の出力比Ｒが１であるのに対し、表３の黒煙の出力比Ｒは２より大きいため、白煙と黒煙との判別を行うことができる。しかしながら、表２の綿灯芯の煙（灰色煙）について、黒鉛と同程度の出力比Ｒとなってしまい、灰色煙と黒煙との判別が困難となる。近赤外線光の前方散乱光による第１出力信号は、灰色煙と黒煙とで大きく異なることから、補正係数Ｃｆを用いて信号を補正する必要があるため、灰色煙と黒煙との判別が必要である。

赤色光が鋭角に配置され、青色光が鈍角に配置された場合（表２、３における６５５ｎｍ：６０°〜８０°の前方散乱光と、４６５ｎｍ：９０°〜１２０°の後方散乱光の組み合わせの場合）、白煙の出力比Ｒが１であるのに対し、表３の黒煙の出力比Ｒは２より大きいため、白煙と黒煙との判別を行うことができる。また、表２の綿灯芯の煙についても出力比Ｒが白煙と黒煙との間の値になっており、白煙と灰色煙と黒煙とのいずれも判別ができる。

赤色光が鋭角及び鈍角の双方に配置された場合（表２、３における６５５ｎｍ：６０°〜８０°の前方散乱光と、６５５ｎｍ：９０°〜１２０°の後方散乱光の組み合わせの場合）、白煙の出力比Ｒが１であるのに対し、表３の黒煙の出力比Ｒは１より大きく２より小さいため、白煙と黒煙との判別を行うことができる。一方、表２の綿灯芯の煙に対しては出力比Ｒがほぼ１になり、出力比によるろ紙の煙との判別は困難になる。しかしながら、赤色光の前方散乱光による第１出力信号がろ紙の煙の場合も綿灯芯の煙の場合も同程度に大きいため、煙の種類を識別して補正係数の設定をしなくても、火災の判別を行うことができる。即ち、赤色光が鋭角及び鈍角の双方に配置された場合は、白煙および灰色煙と、黒煙とを判別できれば良い。

近赤外光が鋭角及び鈍角の双方に配置された場合（表２、３における９４０ｎｍ：６０°〜８０°の前方散乱光と、９４０ｎｍ：９０°〜１２０°の後方散乱光の組み合わせの場合）、白煙の出力比Ｒが１であるのに対し、表３の黒煙の出力比Ｒは１より大きく２より小さいため、白煙と黒煙との判別を行うことができる。しかしながら、表２の綿灯芯の煙に対しては出力比Ｒがほぼ１になり、出力比Ｒによるろ紙の煙との判別は困難になる。但し、近赤外光の場合、綿灯芯の煙に対する感度（出力値）が低いためにろ紙の煙と判別して補正係数Ｃｆにより補正を行う必要があるが、表２のように綿灯芯の煙を識別することができない。

以上の表１〜３から、第１発光素子１１及び第２発光素子１２の波長の組み合わせとして、２つの組み合わせが考えられる。すなわち、第１の組み合わせ（赤・赤）として、第１発光素子１１及び第２発光素子１２のいずれも可視光領域の赤色光（波長６５５ｎｍ）を出射し、第１発光素子１１が前方散乱光を発生させ第２発光素子１２が後方散乱光を発生させるような位置に配置にすることが考えられる。第２の組み合わせ（青・赤）として、第１発光素子１１が可視光領域の赤色光（波長６５５ｎｍ）を出射し前方散乱光を発生させる位置に配置され、第２発光素子１２が青色光（波長４６５ｎｍ）を出射し後方散乱光を発生させるような位置に配置にすることが考えられる。なお、青色光の波長が４６５ｎｍである場合について例示しているが、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の範囲内にピーク波長を有する光であればよい。

次に、各煙の種類を考慮した補正係数Ｃｆの設定について説明する。図３は種々の煙に対する第１の組み合わせ（赤・赤）及び第２の組み合わせ（青・赤）の出力比と度数分布との関係を示すグラフである。図３において、ろ紙のくん焼煙（白煙）と、綿灯芯のくん焼煙（灰色煙）と、ヘプタン・トルエンの燃焼煙（黒煙）とについて、第１の組み合わせ（赤・赤）と第２の組み合わせ（青・赤）で出力比Ｒが算出されたときの度数分布が示されている。第１の組み合わせ（赤・赤）において、ろ紙のくん焼煙（白煙）と、綿灯芯のくん焼煙（灰色煙）は出力比Ｒが１．０５倍の近傍になり、ヘプタン・トルエンの燃焼煙（黒煙）は出力比Ｒが２．０５倍の近傍になる。第２の組み合わせ（青・赤）において、ろ紙のくん焼煙（白煙）は出力比Ｒが０．９５倍の近傍になる傾向があり、綿灯芯のくん焼煙（灰色煙）は出力比Ｒが１．５倍の近傍になり、ヘプタン・トルエンの燃焼煙（黒煙）は出力比Ｒが２．２５倍の近傍になる。

ここで、表１〜３に示すように、赤色光であっても青色光であっても、白煙と灰色煙に対する感度は黒煙の感度より高い。例えば、黒色煙がヘプタン・トルエンの燃焼煙である場合、ヘプタン・トルエンの燃焼煙（黒煙）に対する相対感度は、ろ紙のくん焼煙（白煙）に対する相対感度の１／５〜１／４になる。そこで、補正係数Ｃｆによる補正が行われる際には、第１出力信号Ｓ１がＣＳ計による測定値に追従するように、黒煙である場合の補正係数Ｃｆを大きくなるように設定する必要がある。

図４は図２の記憶部に記憶された補正テーブルの一例を示すグラフである。なお、図４において、点線は第１の組み合わせ（赤・赤）の補正テーブルを示し、実線は第２の組み合わせ（青・赤）の補正テーブルを示している。図４に示すように、出力比Ｒに対する補正係数Ｃｆが第１補正係数Ｃｆ１（例えば１）に設定された第１領域ＲＲ１と、出力比Ｒに対する補正係数Ｃｆが第１補正係数Ｃｆ１より大きい第２補正係数Ｃｆ２（例えば４）に設定された第２領域ＲＲ２と、第１領域ＲＲ１と第２領域ＲＲ２との間に設定され、出力比Ｒが大きくなるにつれて第１補正係数Ｃｆ１から第２補正係数Ｃｆ２へ変化する遷移領域ＴＲとを有している。

遷移領域ＴＲの補正係数Ｃｆは、例えば下記の式（１）のシグモイド関数のように設定されている。式（１）において、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄは所定の定数である。

なお、第１の組み合わせ（赤・赤）と第２の組み合わせ（青・赤）とでは、遷移領域ＴＲの出力比Ｒの範囲及び上記式（１）におけるパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄの値が異なる。これは、黒煙を検知した際の出力比Ｒが、波長による感度の違いにより、第１の組み合わせ（赤・赤）と第２の組み合わせ（青・赤）とでは、異なる値になることに起因する。例えば、第１の組み合わせ（赤・赤）の遷移領域ＴＲは、出力比１．３〜１．６の範囲に設定され、第２の組み合わせ（青・赤）の遷移領域ＴＲは、出力比１．６〜２．３の範囲に設定される。

また、遷移領域ＴＲが式（１）のシグモイド関数で設定される場合について例示しているが、これに限定されない。図５は図２の記憶部に記憶された補正テーブルの別の一例を示すグラフである。図５のように、出力比Ｒに比例して補正係数Ｃｆが大きくなるような１次関数に設定されてもよい。

図６は、第１の組み合わせ（赤・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。図７は、第２の組み合わせ（青・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。図６及び図７に示すように、第１出力信号Ｓ１が大きい白煙もしくは灰色の煙に対しては、第１補正係数Ｃｆ１（例えば１）が設定される。一方、黒煙に対しては、第１補正係数Ｃｆ１よりも大きい第２補正係数Ｃｆ２（例えば４）が設定される。

そして、図２の信号補正部２１は、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を算出する。この際、信号補正部２１は、例えば補正後の第１出力信号ＳＣ１＝Ｃｆ×Ｓ１を用いて補正後の第１出力信号ＳＣ１を算出する。なお、信号補正部２１は、第１出力信号Ｓ１が設定しきい値（例えば１．０％／ｍに対応する値）より大きい場合について、補正係数Ｃｆによる補正を行ってもよい。これは、煙濃度が低い状態では出力比Ｒが不安定に変化し、それに伴い補正係数Ｃｆが不安定に変動するため、第１出力信号Ｓ１が設定しきい値未満の場合には、補正を行わず、火災の判定に悪影響を及ぼすのを防止するためである。

以下に、図４〜図７の補正テーブルを用いて第１出力信号Ｓ１を補正した場合、第１の組み合わせ（赤・赤）が、第２の組み合わせ（青・赤）よりも種々の燃焼物について、補正後の第１出力信号ＳＣ１をＣＳ計による測定値に追従させ、精度の高い火災の判定を行うことができることについて説明する。

図８は、ろ紙をくん焼させたときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間推移を示すグラフである。なお、ろ紙のくん焼煙（白煙）の場合、第１の組み合わせ（赤・赤）及び第２の組み合わせ（青・赤）の双方ともに、補正係数Ｃｆは１付近であり、第１出力信号Ｓ１と補正後の第１出力信号ＳＣ１とは同じ値になる。図８に示すように、補正後の第１出力信号ＳＣ１は、ＣＳ計で測定された煙濃度にほぼ追従していることがわかる。

図９は、ヘプタン・トルエン混合燃料（黒煙）が燃焼したときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間変化を示すグラフである。図９において、ＣＳ計による測定値は時間経過とともに上昇していく。これに対し、補正前の第１出力信号Ｓ１は、時間が経過してもわずかな増加しか見られない。一方、補正後の第１出力信号ＳＣ１は、ＣＳ計による測定値とほぼ同じように、煙濃度の上昇とともに大きくなっていく。このように、第１の組み合わせ（赤・赤）及び第２の組み合わせ（青・赤）において、煙の種類に対する波長の感度を補正係数Ｃｆにより補正し、補正後の第１出力信号ＳＣ１に火災の状況を精度良く反映することがわかる。

図１０は、樹脂及び紙等が収容されたゴミ箱が燃焼したときの煙濃度及び補正後の第１出力信号の時間変化を示すグラフである。なお、今回のようなゴミ箱を燃焼させる場合、出火時は黒煙が発生し、時間が経つにつれて黒煙と白煙とが混合した状態になる傾向がある。図１０に示すように、ＣＳ計による測定値は火災の発生から主に黒煙が発生している期間（例えば０〜６４０秒）までは、煙濃度は時間経過とともに上昇していく。その後、黒煙と白煙とが混合し始めると、煙濃度はほぼ横ばいを示す。これに対し、補正前の第１出力信号Ｓ１は、時間が経過してもわずかな増加しか見られない。一方、第１の組み合わせ（赤・赤）による補正後の第１出力信号ＳＣ１は、ＣＳ計による測定値とほぼ同じ煙濃度の検出結果になっている。

しかしながら、第２の組み合わせ（青・赤）による補正後の第１出力信号ＳＣ１は、ＣＳ計の煙濃度に追従していないとともに、変動幅が大きくなってしまう。具体的には、補正前の第１出力信号Ｓ１が上昇しているにも拘わらず、補正後の第１出力信号ＳＣ１が低下していく。これは、以下の理由による。それは、白煙に対する感度が青色光よりも赤色光の方が高いためである。白煙が発生している状態において、青色光は白煙に対して感度が低いため閾値を下回ることがあるが、赤色光は白煙に対して感度が高いため常に閾値を超えることになる。青色光が閾値を下回ることがあるので、第２の組み合わせ（青・赤）による補正後の第１出力信号ＳＣ１の変動幅は大きくなる。

図１１は、ＣＳ計で計測した種々の煙の種類の煙濃度に対し、第１の組み合わせ（赤・赤）による補正後の第１出力信号、第２の組み合わせ（青・赤）による補正後の第１出力信号及び近赤外光の前方散乱光を受光した際の第１出力信号をプロットし、その回帰直線を示すグラフである。図１１において、第１出力信号がＣＳ計の直線に近いほど良い結果であることを意味する。図１１からわかるように、第１の組み合わせ（赤・赤）による補正後の第１出力信号ＳＣ１が、ＣＳ計と一致するライン付近に位置している。なお、第２の組み合わせ（青・赤）による補正後の第１出力信号ＳＣ１は、精度が良い結果が得られるケースと、精度が悪い結果が得られるケースとがあり、ばらつきがあることがわかった。

上記実施の形態によれば、第１発光素子１１及び第２発光素子１２がともに赤色光である第１の組み合わせ（赤・赤）にすることにより、時間の経過に従って白色煙から黒色煙に変化するような煙に対しても、精度の高い火災の判定を行うことができる。また、第１発光素子１１と第２発光素子１２が同じＬＥＤ等を用いることができるため、発光素子の経年劣化の特性がほぼ同じになり、火災検知の精度が劣化することを抑制することができる。

さらに、煙の種類に対する波長の感度を補正係数Ｃｆで補正することにより、補正後の第１出力信号ＳＣ１は火災の状況を精度良く反映したものにすることができる。特に、図４〜図７に示すような出力比Ｒに応じて補正係数Ｃｆが設定された補正テーブルを用いたとき、煙の種類が時間経過に従って変化しても、その変化の前後を通じ、ＣＳ計による測定値に基づき設定される基準感度と同程度の感度を保つことができる。

なお、図４〜図８の補正テーブルにおいて、出力比Ｒに応じて補正係数Ｃｆが第１領域ＲＲ１、遷移領域ＴＲ、第２領域ＲＲ２に区分されている場合について例示しているが、湯気等の煙以外の粒子による散乱光が発生したことを出力比Ｒから判別し、補正後の第１出力信号ＳＣ１による火災判定結果が確実に非火災であると判定されるように、補正係数Ｃｆを小さく設定するようにしてもよい。

図１２は、図２の記憶部に記憶された補正テーブルの変形例を示すグラフであり、図１３は、第１の組み合わせ（赤・赤）における補正テーブルに種々の煙の出力比に対する度数分布を重ね合わせたグラフである。図１２及び図１３に示すように、補正テーブルには、第１領域ＲＲ１よりも出力比Ｒが小さい領域において、補正係数Ｃｆが第１補正係数Ｃｆ１より小さい非火災補正係数Ｃｆ０（例えば０．５）に設定された非火災領域ＲＲ０が設定されている。湯気等は白煙より粒子径が大きく、黒煙とは逆に出力比Ｒが１より小さくなる傾向がある。そこで、湯気の度数分布が大きい非火災領域ＲＲ０においては、非火災補正係数Ｃｆ０が設定される。これにより、湯気等の場合には、補正後の第１出力信号ＳＣ１は、補正前の第１出力信号Ｓ１より小さくなり、火災判定部２２が確実に非火災であると判定して判定精度の向上を図ることができる。

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１１及び第２発光素子１２と、１つの受光素子１３とを有する場合について例示しているが、第１発光素子１１及び第２発光素子１２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、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であってもよい。

１煙感知器、２検煙部、２ａ検煙空間、１１第１発光素子、１２第２発光素子、１３受光素子、２０制御部、２１信号補正部、２２火災判定部、２３記憶部、２４送信部、Ｃｆ補正係数、Ｃｆ０非火災補正係数、Ｃｆ１第１補正係数、Ｃｆ２第２補正係数、Ｒ出力比、ＲＲ０非火災領域、ＲＲ１第１領域、ＲＲ２第２領域、ＴＲ遷移領域、Ｓ１第１出力信号、Ｓ２第２出力信号、ＳＣ１補正後の第１出力信号、ａ、ｂ、ｃ、ｄパラメータ、θ１第１角度、θ２第２角度。

本発明に係る煙感知器は、検煙空間に向けて光を出射する第１発光素子と、検煙空間に向けて第１発光素子と同一波長の光を出射する第２発光素子と、第１発光素子の光軸に対し鋭角に配置され、第２発光素子の光軸に対し鈍角に配置された受光素子と、第１発光素子の発光により受光素子において受光された第１出力信号と、第２発光素子の発光により受光素子において受光された第２出力信号とに基づいて火災の判定を行う制御部とを備える。

なお、制御部は、第１出力信号を補正し、補正後の第１出力信号を用いて火災の判定を行ってもよい。

また、第１発光素子及び第２発光素子は、可視光領域の赤色光を出射してもよい。

本発明に係る煙感知器によれば、第１発光素子と第２発光素子とが同一波長の光を出射することにより、第１発光素子と第２発光素子とが温度による出力変化や経年劣化がほぼ同一になるため、火災検知の精度の劣化を抑えることができる。

Claims

検煙空間に向けて可視光領域の赤色光を出射する第１発光素子と、
検煙空間に向けて前記第１発光素子と同一の赤色光を出射する第２発光素子と、
前記第１発光素子の光軸に対し鋭角に配置され、前記第２発光素子の光軸に対し鈍角に配置された受光素子と、
前記第１発光素子の発光により前記受光素子において受光された第１出力信号と、前記第２発光素子の発光により前記受光素子において受光された第２出力信号とに基づいて火災の判定を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする煙感知器。
前記制御部は、前記第１出力信号と前記第２出力信号との出力比から補正係数を求め、求めた前記補正係数を用いて前記第１出力信号を補正し、補正後の前記第１出力信号を用いて火災の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の煙感知器。
前記制御部は、前記出力比と前記補正係数との関係を示す補正テーブルを有し、
前記補正テーブルには、
前記出力比に対する前記補正係数が第１補正係数に設定された第１領域と、
前記出力比に対する前記補正係数が前記第１補正係数より大きい第２補正係数に設定された第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に設定され、前記出力比が大きくなるにつれて前記第１補正係数から前記第２補正係数へ変化する遷移領域とが設定されている請求項２に記載の煙感知器。
前記遷移領域の前記補正係数は、前記出力比に比例して大きくなる請求項３に記載の煙感知器。
前記補正テーブルには、前記第１領域よりも出力比が小さい領域において、前記補正係数が前記第１補正係数より小さい非火災補正係数に設定された非火災領域が設定されている請求項３または４に記載の煙感知器。