JP3632908B2 - 火災警報器、火災警報処理方法及び火災警報処理プログラムを格納した記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災警報器、特に、熱感知型の火災警報器に関し、詳しくは、温度補償機能を有するガス検知部又は同機能を有する煙検知部などを実装した複合型警報器であって、火災警報の信頼性向上を意図した火災警報器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、サーミスタ等の温度検知素子は、周囲温度の変化に伴って抵抗値等の物理的特性を変化させる素子であり、熱感知型の火災警報器は、かかる特性を有する温度検知素子を利用して火災を判定する。すなわち、熱感知型の火災警報器は、温度検知素子の両端電圧を温度検知電圧として取り出し、その温度検知電圧が、火災発生時の環境温度相当の基準電圧を上回ったときに、所要の火災警報を発するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱感知型の火災警報器は、単一の温度検知素子しか備えていないために、その温度検知素子に何らかのトラブルが発生した場合は、もはや温度検知を行うことができず、又は、不正確な温度検知しか行うことができず、前者にあって失報を、また、後者にあっては誤報を招くという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、近年、熱感知型の火災警報器にガス検知部や煙検知部などを組み込んだ複合型警報器が用いられるようになってきた点、および、これらのガス検知部や煙検知部は温度補償機能を有している点、並びに、その温度補償機能の構成要素の一つが温度検知素子である点に着目し、温度補償機能の温度検知素子を利用して、火災判定機能の擬似的な多重化を実現し、以て、火災警報の信頼性向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱感知型の火災検知部を具備するとともに、任意の内部回路の温度補償を行うための温度補償電圧を発生する温度補償部を具備する火災警報器において、前記火災検知部から出力された火災検知電圧に基づいて火災を判定する主火災判定部と、前記温度補償電圧に基づいて火災を判定する従火災判定部と、を備えたことを特徴とする。
この発明では、火災検知電圧に基づく主たる火災判定に加え、温度補償電圧に基づく従たる火災判定が行われる。
又は、好ましい態様は、さらに、前記火災検知電圧の異常を判定する異常判定手段を備え、該異常判定手段で前記火災検知電圧の異常が判定されたときに、前記主火災判定部の判定結果に代えて、前記従火災判定部の判定結果を採用するようにしたことを特徴とする。
又は、好ましい態様は、前記異常判定手段は、前記火災検知電圧と前記温度補償電圧との差が所定値以上開いている場合に、前記火災検知電圧の異常を判定することを特徴とする。
又は、好ましい態様は、前記温度補償部は、ガス検知部又は煙検知部の検知素子の温度依存性を補償するための温度補償電圧を発生することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、火災とガス漏れを検知する複合型警報器を例にして、図面を参照しながら説明する。
図１は、複合型警報器（以下、単に「警報器」という。）の一例構成図である。発明の要旨に記載の火災警報器に相当する警報器１は、壁や天井などに取り付け可能な任意形状のケース内部に、火災検知部２やガス漏れ検知部３、各検知部からの検知電圧に基づいて火災判定処理やガス漏れ判定処理等を行う中央制御部６、その判定結果に従って各種警報ランプを駆動するランプ駆動部７、同判定結果に従って音声警報を発生し、拡声器１２に出力する音声警報部１１、及び、各部に電源を供給する電源部１３などを実装して構成している。ここで、図示の警報ランプは、電源ランプ８、火災警報ランプ９及びガス漏れ警報ランプ１０の三種類であるが、これに限定されない。警報種別に対応した適切な種類の警報ランプを備えていればよい。
【０００７】
火災検知部２は、熱感知型の温度検知素子を備えている。すなわち、その最も原理的な構成は、図２（ａ）に示すように、電源電圧Ｅとグランド間に固定抵抗素子２ａと温度検知素子２ｂとを直列に接続したものであり、温度検知素子２ｂの両端電圧を温度検知電圧Ｖａとして取り出すというものである。温度検知素子２ｂは、周囲温度の変化に伴ってその物理的特性を変化させる素子のうち、たとえば、サーミスタ（正式名称：サーマリー・センシィティブ・レジスタ）を用いることができる。サーミスタの抵抗値は温度依存性があり、たとえば、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）タイプのサーミスタは、温度上昇とともに抵抗値が減少するという負の温度特性を持っているからである。
ＮＴＣタイプのサーミスタを図示の温度検知素子２ｂに用いた場合、温度検知電圧Ｖａは、周囲温度の上昇に伴って電圧値が減少するという特性を示すこととなる。したがって、温度検知電圧Ｖａが、火災発生時の環境温度相当の基準電圧（火災判定用しきい値電圧）を下回ったときに、火災の発生を判定することができる。
【０００８】
なお、温度検知素子としては、このほかにもＣＴＲ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）と呼ばれる感温抵抗素子、集電型赤外線センサ、白金線熱電対、赤外線用フォトダイオード、温度ヒューズ（マイクロテンプ）サーモペイント、ＩＣ化温度センサーなど様々なものが知られているが、要は、周囲温度の変化に伴って抵抗値等の物理的特性を変化させる素子であればよく、感度や応答特性及びコスト等を勘案して適切なものを温度検知素子２ｂに用いればよい。
【０００９】
一方、ガス漏れ検知部３は、ガス検知部４及び温度補償部５によって構成されており、これらの最も原理的な構成は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されている。図２（ｂ）において、ガス検知部４は、電源電圧Ｅとグランド間に固定抵抗素子４ａとガス検知素子４ｂとを直列に接続したものであり、ガス検知素子４ｂの両端電圧をガス検知電圧Ｖｂとして取り出すというものである。ガス検知素子４ｂは、周囲のガス濃度の変化に伴ってその物理的特性を変化させる素子のうち、たとえば、酸化反応型のガス検知素子を用いることができる。この検知素子は、都市ガス等の可燃性ガスの接触に伴って酸化反応が進行すると、その反応熱によって抵抗値が変化するという温度特性を持っており、したがって、ガス検知電圧Ｖｂが、爆発下限ガス濃度相当の基準電圧（ガス漏れ判定用しきい値電圧）を上回ったときに、ガス漏れを判定することができる。
【００１０】
ところで、ガス検知素子４ｂの両端電圧（ガス検知電圧Ｖｂ）は、ガス検知素子４ｂの抵抗値に依存し、その抵抗値は所要の温度特性を持つから、当然ながら、環境温度を加味した補正（温度補償）を欠かせない。極端な場合、火災発生時の火炎熱によってもガス検知電圧Ｖｂが変化し、補正を行わないと、ガス漏れが発生していないにも関わらずガス漏れの誤報を出してしまい、火災発生時の初期対処を誤らせてしまうからである。
【００１１】
温度補償部５は、上記補正に必要な温度補償電圧Ｖｃを生成するための構成要素である。すなわち、この温度補償部５は、ガス検知素子４ｂの近傍に配置されるものであり、その最も原理的な構成は、図２（ｃ）に示すように、電源電圧Ｅとグランド間に固定抵抗素子５ａと温度検知素子５ｂとを直列に接続し、温度検知素子４ｂの両端電圧を温度補償電圧Ｖｃとして取り出すようにしたものである。温度検知素子５ｂは、火災検知部２と同様に、周囲温度の変化に伴ってその物理的特性を変化させる素子のうち、たとえば、サーミスタを用いることができる。ＮＴＣタイプのサーミスタを用いた場合、温度補償電圧Ｖｃは、周囲温度の上昇に伴って電圧値が減少するという特性を示すこととなるから、この温度補償電圧Ｖｃを用いてガス漏れ判定用しきい値電圧を変更することにより、上記の不都合（ガス漏れの誤報）を回避することができる。
【００１２】
ここで、注目すべき点は、図示の警報器１にあっては、周囲温度の変化に伴って抵抗値等の物理的特性を変化させる素子（温度検知素子）がダブルで備えられていることにある。すなわち、火災検知部２の温度検知素子２ｂと温度補償部５の温度検知素子５ｂの二つ備えられている点にある。この発明は、かかる点に着目して案出されたものであり、火災警報上欠くことのできない最も重要な部品の一つである火災検知部２の温度検知素子２の擬似的な多重化構成を実現し、以て、火災検知部２の温度検知素子２に何らかのトラブルが発生した場合でも、火災警報の失報や誤報を回避して警報信頼性の向上を図るものである。
【００１３】
以下、この意図を達成するための技術的事項について、温度検知素子としてＮＴＣタイプのサーミスタを使う場合を例に具体的に説明する。
図３は、中央制御部６の内部ブロック図である。中央制御部６は、ＣＰＵ２１を備えており、このＣＰＵ２１にバス２２を介して、ＲＯＭ２３やＲＡＭ２４、入力ポート２５、出力ポート２６及びＥＰＲＯＭ２７（またはバッテリバックアップＲＡＭ）などを接続して構成している。入力ポート２５は、火災検知部２やガス検知部４及び温度補償部５からの出力電圧（火災検知電圧Ｖａ、ガス検知電圧Ｖｂ及び温度補償電圧Ｖｃ）をディジタル電圧に変換し、バス２２を介してＣＰＵ２１に伝える。ＣＰＵ２１は、これらのディジタル電圧（便宜的にＶａ、Ｖｂ及びＶｃで表す。）を取り込みつつ、ＲＯＭ２３に納められた制御プログラムをＲＡＭ２４に展開して実行し、火災判定処理、ガス漏れ判定処理及び温度補償処理などの上記制御プログラムによって規定された所要の処理を実行し、その実行結果に対応した信号（Ｄａ、Ｄｂ）を出力ポート２６を介して各部（ランプ駆動部７や音声警報部１１）に出力する。
【００１４】
図４は、中央制御部６においてソフトウェア的に実現される機能ブロックを模式的に示す図であり、この機能ブロックは、火災判定部６ａ、ガス漏れ判定部６ｂ、ガス漏れ判定補正部６ｃ及び警報発生部６ｄなどに分けることができる。火災判定部６ａは発明の要旨に記載の主火災判定部、従火災判定部及び異常判定手段に相当し、火災検知電圧Ｖａと火災判定しきい値電圧（火災検出用サーミスタの火災判定しきい値（ＳＬｂ）とガス検知素子温度補償用サーミスタの火災判定しきい値（ＳＬｃ）とがある。）とを比較して、火災検知電圧Ｖａが火災判定しきい値電圧を下回っている場合に火災発生を判定するものであり、また、ガス漏れ判定部６ｂはガス検知電圧Ｖｂとガス漏れ判定用しきい値電圧とを比較し、ガス検知電圧Ｖｂがガス漏れ判定用しきい値電圧を上回っている場合にガス漏れ発生を判定するものである。さらに、ガス漏れ判定補正部６ｃは温度補償電圧Ｖｃに基づいてガス漏れ判定用しきい値電圧を可変設定するものである。警報発生部６ｄは火災判定時やガス漏れ判定時に、適切な警報ランプを点灯させるための信号（Ｄａ）を発生し、及び、適切な音声警報フレーズの信号（Ｄｂ）を発生するものである。
【００１５】
さて、このような構成において、火災発生部６ａの「火災判定処理」は、たとえば、図５に示すようなフローチャートに従って逐次に実行される。温度検知素子としてＮＴＣタイプのサーミスタを使う場合を例とするこのフローチャートは、まず、その時点における火災検知電圧Ｖａを取り込み（ステップＳ１１）、次に、取り込んだＶａと故障判定しきい値（ＳＬａ）とを比較（ステップＳ１２）して、Ｖａ≧ＳＬａでなければ、次に、Ｖａと火災検知用サーミスタの火災判定用しきい値電圧（ＳＬｂ）とを比較（ステップＳ１３）し、Ｖａ≦ＳＬｂの場合に、火災警報を出力する（ステップＳ１４）という処理を繰り返し実行するものである。
【００１６】
ここで、ステップＳ１２で用いられるしきい値ＳＬａは、火災検知電圧Ｖａの異常判定用しきい値であり、たとえば、火災検知部２の温度検知素子２ａの断線故障を判定できるしきい値である。ＳＬａの好ましい値は、様々な実験を通して試行錯誤的に設定することができる。たとえば、一般の住宅の居室を考える場合、−３０℃などという温度は考えにくいため、−３０℃程度に相当する電圧値を故障判断のしきい値電圧とすることができる。
【００１７】
今、火災検知部２の構成を、前述の図２（ａ）の構成とした場合、温度検知素子２ｂに断線故障が発生すると、温度検出信号Ｖａはほぼ電源電圧Ｅ相当の電位レベルに引き上げられるため、ＳＬａを電源電圧Ｅよりも若干低めに設定しておくことにより、温度検知素子２ｂの断線故障を判定することができる。すなわち、この場合は、ＶａがＳＬａを下回るから、ステップＳ１１の判定結果が“ＹＥＳ”となって、温度検知素子２ｂのトラブルを判定することができ、以下に説明する火災判定代替処理を実行することができる。
【００１８】
火災判定代替処理は、まず、火災検知部２の温度検知素子２ｂに何らかのトラブルが発生したことを明示するための故障警報を出力する（ステップＳ１５）。この故障警報は、たとえば、電源ランプ８を点滅させるような警報態様であってもよく、さらに、“火災検知部に故障が発生しています”などという音声メッセージを出力する警報態様であってもよい。所要の故障警報を行うと、次に、温度補償電圧Ｖｃを取り込む（ステップＳ１６）。先に説明したように、この温度補償電圧Ｖｃは周囲温度に対応した電圧であり、上記の温度検出電圧Ｖａの代替として利用できる電圧であるから、この温度補償電圧Ｖｃと温度補償用サーミスタの火災判定しきい値（ＳＬｃ）とを比較（ステップＳ１７）して、Ｖｃ≦ＳＬｃの場合に、代替火災警報を出力する（ステップＳ１８）。ここで、ガス検知素子温度補償用サーミスタは警報器内部にあり、外部にある火災検知用サーミスタで検知される外気温よりも高くなるため、内部温度の上昇分を加味したしきい値を設ける必要がある。警報器の内部に発熱源（たとえば、トランス）がある場合、警報器内部は外気よりも１０℃程度高温となることが確認されている。したがって、火災検知用サーミスタの火災判定しきい値（ＳＬｂ）が、たとえば、６０℃に相当する電圧であれば、ガス検知素子温度補償用サーミスタの火災判定しきい値（ＳＬｃ）は７０℃に相当する電圧とすればよい。
【００１９】
このように、本実施の形態においては、火災検知部２の温度検知素子２ｂに何らかのトラブルが発生した場合に、温度補償部５の温度検知素子５ｂの両端電圧（温度補償電圧Ｖｃ）を代替利用して、火災判定を行うことができる。したがって、あたかも、火災検知部２の温度検知素子２ｂを多重化構成した如きの冗長性を持つ警報器１を実現することができ、火災警報の失報や誤報を回避して信頼性を大幅に改善することができるという格別の効果が得られるうえ、かかる効果を得るためには、ソフトウェアの一部手直しだけで済み、部品点数の増加を全く生じないという製造上の有益なメリットも得られる。
【００２０】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その意図する範囲において様々な変形例を含むことはもちろんである。たとえば、火災検知用サーミスタが劣化した場合、あるいは、埃等が著しく付着した場合を考える。このような場合、故障ではないが、火災を判定する素子として適切とは言えないため、上記の実施の形態と同様に、代替的にガス検知素子温度補償用サーミスタを火災判断に利用する。
図６は、上記実施の形態における「火災判定処理」の要部フローチャートであり、ステップＳ１２で火災検知電圧Ｖａが正常と判定された場合であっても、引き続き、温度補償電圧Ｖｃの読み込み（ステップＳ２１）と、ＶｃとＶａの差分（ΔＶ）演算（ステップＳ２２）とを行い、さらに、ΔＶが所定の基準値（Ｖｒｅｆ）以下でない場合に、火災検知電圧Ｖａが異常であると判断するようにしたものである。
これによれば、ΔＶ≦Ｖｒｅｆでない場合、すなわち、火災検知電圧Ｖａと温度補償電圧ＶｃがＶｒｅｆを越えて大きく相違している場合、たとえば、素子のばらつきも考慮して、２０℃以上の差がある場合には、火災検知電圧Ｖａが異常があると判断し、故障警報のステップＳ１５以降を実行するようにしたので、火災検知電圧Ｖａの異常判定を確実に行うことができるというメリットが得られる。したがって、実際の火災検出が遅れることなく、信頼性が向上する。
【００２１】
また、上記実施の形態では、ガス漏れ検知部を備えた複合型警報器を例にしたが、これ以外にも、たとえば、光電型の煙検知部を備えた複合型警報器であってもよい。光電式煙検知部の発光素子も、周囲温度に伴って発光輝度が変化する温度依存性を有しており、この温度依存性を補正（補償）するための、図２（ｃ）と類似構成の温度補償部を具備しているからである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、火災検知電圧に基づく主たる火災判定に加え、温度補償電圧に基づく従たる火災判定が行われる。したがって、たとえば、火災検知部の検知素子にトラブルが発生した場合でも、従たる火災判定によって判定動作を継続でき、火災警報の失報及び誤報を回避して火災警報の信頼性向上を図ることができる。
また、好ましい態様によれば、火災検知電圧の異常が判定されたときに、主たる火災判定結果の代わりに、従たる火災判定結果を採用するので、上記判定動作の継続性を確実に得ることができる。
また、前記火災検知電圧と前記温度補償電圧との差が所定値以上開いている場合に前記火災検知電圧の異常を判定することにより、火災検知電圧の異常判定をより確実に行うことができる。
また、ガス検知部用又は煙検知部用の温度補償部から出力される温度補償電圧を火災判定に利用することにより、これらのガス検知部又は煙検知部を実装した複合型警報器の警報信頼性を大幅に向上することができ、当該複合型警報器の市場における優位性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合型警報器の一例構成図である。
【図２】火災検知部２、ガス検知部４及び温度補償部５の最も原理的な構成図である。
【図３】中央制御部６の内部ブロック図である。
【図４】中央制御部６においてソフトウェア的に実現される機能ブロックを模式的に示す図である。
【図５】火災発生部６ａにおいて実行される火災判定処理プログラムのフローチャートを示す図である。
【図６】火災発生部６ａにおいて実行される改良された火災判定処理プログラムの要部フローチャートを示す図である。
【符号の説明】
Ｖａ 火災検知電圧
Ｖｃ 温度補償電圧
１ 複合型警報器（火災警報器）
２ 火災検知部
４ ガス検知部
５ 温度補償部
６ａ 火災判定部（主火災判定部、従火災判定部、異常判定手段）

Claims (6)

1. 熱感知型の火災検知部を具備するとともに、
   任意の内部回路の温度補償を行うための温度補償電圧を発生する温度補償部を具備する火災警報器において、
   前記火災検知部から出力された火災検知電圧に基づいて火災を判定する主火災判定部と、
   前記温度補償電圧に基づいて火災を判定する従火災判定部と、
   を備えたことを特徴とする火災警報器。
2. さらに、前記火災検知電圧の異常を判定する異常判定手段を備え、
   該異常判定手段で前記火災検知電圧の異常が判定されたときに、前記主火災判定部の判定結果に代えて、前記従火災判定部の判定結果を採用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の火災警報器。
3. 前記異常判定手段は、前記火災検知電圧と前記温度補償電圧との差が所定値以上開いている場合に、前記火災検知電圧の異常を判定することを特徴とする請求項２記載の火災警報器。
4. 前記温度補償部は、ガス検知部又は煙検知部の検知素子の温度依存性を補償するための温度補償電圧を発生することを特徴とする請求項１記載の火災警報器。
5. 熱感知型の火災検知部から出力された火災検知電圧に基づいて火災を判定する第１ステップと、
   少なくとも前記火災検知部の近くに設けられた温度補償部から出力された温度補償電圧に基づいて火災を判定する第２ステップと、
   前記火災検知電圧の異常を判定する第３ステップとを含み、
   前記第３ステップで前記火災検知電圧の異常が判定されたときに、
   前記第１ステップの判定結果に代えて、前記第２ステップの判定結果を採用するようにしたことを特徴とする火災警報処理方法。
6. 熱感知型の火災検知部から出力された火災検知電圧に基づいて火災を判定する第１ステップと、
   少なくとも前記火災検知部の近くに設けられた温度補償部から出力された温度補償電圧に基づいて火災を判定する第２ステップと、
   前記火災検知電圧の異常を判定する第３ステップとを含み、
   前記第３ステップで前記火災検知電圧の異常が判定されたときに、
   前記第１ステップの判定結果に代えて、前記第２ステップの判定結果を採用するように構成されたプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体。

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