特許 5872418 光電式分離型感知器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872418

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】光電式分離型感知器

(51)【国際特許分類】

   G08B 17/103 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   G08B17/103 B

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-178283(P2012-178283)

(22)【出願日】2012年8月10日

(65)【公開番号】特開2014-35743(P2014-35743A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年1月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233826

【氏名又は名称】能美防災株式会社

(72)【発明者】

【氏名】川添 智由

【審査官】 安井 雅史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２１８５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６３４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９１１８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｂ １７／００−１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子を有し、該発光素子から光を送光する送光部と、受光素子を有し、前記送光部から送光された光を受光する受光部とを備え、前記送光部と前記受光部とを分離配置する光電式分離型感知器において、
前記送光部は、第１パターン発光と第２パターン発光を有する光を一定の周期で、前記受光部に送光し、
前記受光部は、第１受光素子に接続される第１アンプと、第２受光素子に接続される第２アンプと、受光部タイマ部と、受光部制御回路とを有し、
前記受光部タイマ部は、所定時間経過後に第１アンプを起動し、
前記第１受光素子は、前記第１アンプの起動により第１パターン発光を受光し、
前記第１アンプは、前記第１受光素子が第１パターン発光を受光すると同時に停止し、
前記第２アンプは、前記第１受光素子が第１パターン発光を受光すると同時に起動して、前記第２受光素子が第２パターン発光を受光し、
前記第１パターン発光により、前記送光部と前記受光部とを同期させ、
前記第２パターン発光により、火災監視を行うことを特徴とする光電式分離型感知器。

【請求項2】

前記第２アンプは、前記第２受光素子が第２パターン発光を受光すると同時に停止し、
前記受光部タイマ部は、前記第２受光素子が第２パターン発光を受光すると同時に起動することを特徴とする請求項１記載の光電式分離型感知器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送光部と受光部とを分離配置し、送光部から送光（投光）された光線によって、煙等の発生による受光量の変化を受光部で検出することで煙監視を行う光電式分離型感知器に関し、特に、送光部と受光部とを接続する同期線を必要としない光電式分離型感知器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、火災等にて発生した煙を感知する煙感知器の一形態として、検出光の減光率に基づいて煙の感知を行う光電式分離型感知器が知られている。

【0003】

光電式分離型煙感知器は、検出光を送光する送光部と、この検出光を受光する受光部とを、監視領域を挟んで、分離して対向配置して構成している。そして、送光部から送光された検出光を、それぞれに対向して配置されている受光部にて受光し、この受光部において検出光の受光量の減光量や減光率を算定する。減光率が所定の基準値以上になった場合、受光部は、煙の発生（火災が発生）したものと判定し、制御線にて有線接続された火災受信機に対して、火災発生の旨を示す発報信号を出力する。

【0004】

ここで、検出光の光量の減光量を適切に判定するためには、送光部による検出光の送光タイミングと、受光部による検出光の受光タイミングとを、相互に同期させる必要がある。このため、従来は、これら送光部と受光部とを相互に同期線（制御線）にて有線接続し、この同期線を介して、送光部から受光部へ同期信号を出力していた。そして、受光部において、この同期信号にて特定される同期タイミングを基準とした所定の同期間隔で受光を行なうことで、送光部と受光部との同期を確立していた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０８−０９６２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の光電式分離型感知器の同期確立方法においては、同期用の制御線である同期線の敷設作業が必要になるため、光電式分離型感知器の取り付け作業の工程が増えると共に、同期線の敷設コストがかかっていた。この敷設コストは、送光部と受光部との相互間の距離が長い程、あるいは、送光部や受光部の設置数が多い程、増大していた。

【0007】

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、送光部と受光部との相互の同期を、同期線を用いることなく行うことができる、光電式分離型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】

【0008】

本発明は、発光素子を有し、該発光素子から光を送光する送光部と、受光素子を有し、前記送光部から送光された光を受光する受光部とを備え、前記送光部と前記受光部とを分離配置する光電式分離型感知器において、前記送光部は、第１パターン発光と第２パターン発光を有する光を一定の周期で、前記受光部に送光し、前記受光部は、第１受光素子に接続される第１アンプと、第２受光素子に接続される第２アンプと、受光部タイマ部と、受光部制御回路とを有し、前記受光部タイマ部は、所定時間経過後に第１アンプを起動し、前記第１受光素子は、前記第１アンプの起動により第１パターン発光を受光し、前記第１アンプは、前記第１受光素子が第１パターン発光を受光すると同時に停止し、前記第２アンプは、前記第１受光素子が第１パターン発光を受光すると同時に起動して、前記第２受光素子が第２パターン発光を受光し、前記第１パターン発光により、前記送光部と前記受光部とを同期させ、前記第２パターン発光により、火災監視を行うことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、第１パターン発光を第１受光素子が受光することで同期が確立され、その後、第２パターン発光を第２受光素子が受光することで火災を監視しているので、同期線が不要な光電式分離型感知器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る光電式分離型感知器の構成図である。

【図2】本発明に係る光電式分離型感知器の送光部と受光部のタイムチャートの例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態に係る光電式分離型感知器１００を、図１に基づいて説明する。
光電式分離型感知器１００は、送光部１と受光部２とによって構成され、送光部１と受光部２は分離配置されている。ここで、送光部１と受光部２との間の距離（監視距離）は、例えば、５ｍ〜１００ｍ程度である。

【0012】

［送光部１の構成］
送光部１は、送光部制御回路１０と、発光素子１２と、送光部タイマ部１８と、を備えている。送光部制御回路１０は、送光部タイマ部１８と、発光素子１２と、がそれぞれ接続されている。

【0013】

送光部タイマ部１８は経過時間を計測しており、発光素子１２の発光タイミングであることを知らせる発光タイミング信号を送光部制御回路１０に出力する。
そして、送光部制御回路１０は、発光タイミング信号を受信すると、発光素子１２に発光信号を出力して、発光素子１２が発光する。

【0014】

発光素子１２は、第１パターン発光ｐ１と、第２パターン発光ｐ２とを備えた光を、一定の周期で発光している。第２パターン発光ｐ２は火災を監視するためのサンプリング用の発光である。一方、第１パターン発光ｐ１は、送光部１から発光される第２パターン発光ｐ２の発光タイミングと、後述する受光部２の第２受光素子２３の受光タイミングを合わせるための発光、すなわち同期用発光である。

【0015】

つまり、発光素子１２は送光部タイマ部１８に従って、常に一定の周期でパルス状の発光を続けている。なお、発光素子１２は、例えば、近赤外線光発光素子で構成され、波長が約０．７μｍ〜２．５μｍである近赤外線光を発光する。また、発光素子１２は近赤外線光を送光するものでなくても良く、煙によって減衰する程度の波長を有する電磁波を送信（送光）する素子であれば何でも良い。

【0016】

［受光部２の構成］
受光部２は、受光部制御回路２０と、第１受光素子２１と、第１アンプ２２と、第２受光素子２３と、第２アンプ２４と、ピークホールド回路２５と、Ａ／Ｄ変換回路２６と、受光部タイマ部２８と、を備えている。

【0017】

受光部制御回路２０は、第１アンプ２２を介して第１受光素子２１と接続し、Ａ／Ｄ変換回路２６、ピークホールド回路２５、第２アンプ２４を介して第２受光素子２３と接続し、さらに受光部タイマ部２８と接続している。

【0018】

受光部タイマ部２８は、第１アンプ２２を起動させるタイミングであることを知らせる第１アンプ起動タイミング信号を受光部制御回路２０に出力する。そして、受光部制御回路２０は、第１アンプ起動タイミング信号を受信すると、第１アンプ起動信号を出力して、第１アンプ２２を起動させる。

【0019】

第１受光素子２１は、発光素子１２の第１パターン発光を受光するための素子で、第１パターン発光を確実に受光できるように、第１パターン発光を受光する前から第１アンプ２２が起動している。

【0020】

第２の発光素子２３は、発光素子１２の第２パターン発光を受光するための素子で、第２パターン発光を確実に受光できるように、第２パターン発光を受光する前から第２アンプ２４が起動している。第２アンプ２４は、第１発光パターンｐ１を第１受光素子２１が受光したときに、受光部制御回路２０から第２アンプ起動信号が出力されて、起動する。

【0021】

第１アンプ２２は、第２アンプ２４に比べて増幅率は大幅に低くなっている。それは、第１受光素子２１が受光したことを受光部制御回路２０で検知できれば足りるため、第１アンプ２２は第１受光素子２１の受光量を少しだけ増幅する程度で良い。そのため、第１アンプ２２は大きな電力を消費することがない。
一方、第２受光素子２３は火災監視用の受光素子であり、受光量に応じて火災か非火災かを判別する必要があるため、消費電力の大きい第２アンプ２４で大幅に増幅している。

【0022】

［発光及び受光の周期について］
以下、本発明の実施の形態に係る光電式分離型感知器１００の送光部１の発光周期及び当該発光を受光する受光部２の受光周期を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。なお、横軸が経過時間、縦軸がそれぞれの構成のＯＮ、ＯＦＦを示している。

【0023】

まず、送光部１の発光周期は、第１パターン発光ｐ１と第２パターン発光ｐ２を一定の時間間隔で繰り返している。つまり、発光素子１２は、送光部タイマ部１８の経過時間計測に従って、一定の周期の発光を繰り返している。

【0024】

第１パターン発光ｐ１は、後述する期間ｔ１の最後のタイミングで発光するものであり、例えば発光が１回５０μｓｅｃで４回、断続的に発光し、全体で、例えば０．４ｍｓｅｃである。
第２パターン発光ｐ２は、後述する期間ｔ２の最後のタイミングで発光するものであり、例えば５０μｓｅｃで１回の発光からなるものである。

【0025】

第１パターン発光ｐ１と第１パターン発光ｐ１、もしくは第２パターン発光ｐ２と第２パターン発光ｐ２の間隔は、例えば３１０４ｍｓｅｃである。そして、第１パターン発光ｐ１後から第２パターン発光ｐ２までの間隔は、例えば４ｍｓｅｃである。また、第２パターン発光ｐ２後から第１パターン発光ｐ１までの間隔は、例えば３１００ｍｓｅｃである。

【0026】

なお、以下の説明では、経過時間の説明を簡略化するために、第１パターン発光ｐ１及び第２パターン発光ｐ２のパルス幅は無視して説明していく。そのとき、第１パターン発光ｐ１及び第２パターン発光ｐ２の発光タイミングは、便宜上、パルス幅の終了時として扱うことにする。

【0027】

一方、受光部２の受光周期は、期間ｔ１、期間ｔ２、及び期間ｔ３からなり、この順で繰り返している。

【0028】

期間ｔ３は、受光部２の受光部タイマ部２８が起動している期間であり、受光部タイマ部２８は、発光素子１２の第２パターン発光ｐ２を受光したときに起動するものである。そして、受光部タイマ部２８が時間計測をして、所定時間、例えば３ｓｅｃ経過後に、第１アンプ２２を起動して、受光部タイマ部２８は停止する。つまり、期間ｔ３は、例えば３ｓｅｃである。

【0029】

期間ｔ１は、受光部２の第１アンプ２２が起動している期間であり、第１パターン発光ｐ１を受光するまで起動している。第１パターン発光ｐ１を受光すると、第１アンプ２２は停止し、第２アンプ２４が起動する。つまり、期間ｔ１は、第１パターン発光ｐ１を受光し損なわなければ、例えば１００ｍｓｅｃとなる。

【0030】

期間ｔ２は、受光部２の第２アンプ２４が起動している期間であり、第２パターン発光ｐ２を受光するまで起動している。第２パターン発光ｐ２を受光すると、第２アンプ２４は停止し、受光部タイマ部２８が起動する。つまり、期間ｔ２は、例えば４ｍｓｅｃである。

【0031】

つまり、受光周期は、期間ｔ１〜３が合わせて１つの周期となっている。また、受光周期は、発光周期を基準にしているので、発光周期と同様に３１０４ｍｓｅｃが１周期となっている。

【0032】

受光部タイマ部２８の経過時間計測と送光部タイマ部１８の経過時間計測とが一致していた場合、期間ｔ１が開始してから、１００ｍｓｅｃ経過時に第１受光素子２１が第１パターン発光ｐ１を受光することになる。つまり、期間ｔ１が開始してから１００ｍｓｅｃを予備の時間として設けているため、受光部タイマ部２８の経過時間計測が送光部タイマ部１８の経過時間計測と比べて１００ｍｓｅｃ遅れてしまった場合でも、問題なく第１受光素子２１が第１パターン発光ｐ１を受光できる。さらに、期間ｔ１は第１パターン発光ｐ１を受光するまで続くため、言い換えると第１受光素子２１が第１パターン発光ｐ１を受光するまで第１アンプ２２は起動し続けるため、受光部タイマ部２８の経過時間計測が送光部タイマ部１８の経過時間計測と比べて早まってしまった場合でも、問題なく第１受光素子２１が第１パターン発光ｐ１を受光できる。

【0033】

なお、期間ｔ２が期間ｔ１より短いのは、期間ｔ１において送光部１と受光部２とが同期されているため、送光部１が第２パターン発光を発光するタイミングに合わせて、受光部２の第２アンプ２４を起動させることができるので、大きな電力を消費する第２アンプ２４の起動時間を短くすることができる。

【0034】

［動作説明］
図１及び図２を参照して、本発明の光電式分離型感知器１００の動作例を説明する。
送光部１と受光部２の光軸調整をして設置後、最初の同期は期間ｔ１から始まり、第１アンプ２２が第１パターン発光ｐ１を受光するまで、常に起動している状態を続ける。最初の同期が終了してからは、通常の火災監視が始まる。

【0035】

通常の火災監視が開始されると、図２のように、期間ｔ１、期間ｔ２、期間ｔ３が１周期の受光周期が繰り返すことになる。なお、送光部１は送光部タイマ部１８の経過時間の計測に従って、一定のタイミングで発光を繰り返しており、その発光に合わせて、受光部２側が受光のタイミングを調整している。そのため、例えば期間ｔ１と、次の周期の期間ｔ１の時間が異なってくることもある。ここでは、光電式分離型感知器１００の監視時の動作について、期間ｔ３から、期間ｔ１、期間ｔ２の順に、受光タイミングを調整している受光部２を中心に説明していく。

【0036】

先ず、期間ｔ３は、送光部１による第２パターン発光ｐ２後から開始され、送光部１からは発光がない時間であるため、受光部制御回路２０は第１アンプ２２及び第２アンプ２４を起動しておらず、受光部タイマ部２８が起動している。期間ｔ３は、例えば３ｓｅｃであり、受光部２は受光部タイマ部２８で経過時間を計測している。

【0037】

そして、経過時間が３ｓｅｃに達したとき、つまり、期間ｔ１に移行するとき、受光部タイマ部２８から第１アンプ起動タイミング信号が受光部制御回路２０に出力され、受光部制御回路２０から第１アンプ起動信号を第１アンプ２２に出力して、第１アンプ２２を起動させ、送光部１から発光される第１パターン発光ｐ１の受光に備えている。つまり、受光部タイマ部２８から出力される第１アンプ起動タイミング信号がトリガとなって、第１アンプ２２が起動され、期間ｔ３から期間ｔ１へと移行する。そして、第１アンプ２２の起動と同時に、受光部タイマ部２８は停止し、時間計測はリセットされる。

【0038】

次に、期間ｔ１では、受光部２は第１アンプ２２が起動している状態であり、送光部１から発光される第１パターン発光ｐ１を受光できる状態となっている。
一方、送光部１は、送光部タイマ部１８に従って発光しており、第２パターン発光ｐ２から、例えば３１００ｍｓｅｃ経過後に、第１発光パターンｐ１の発光タイミングであることを知らせる発光タイミング信号を送光部制御回路１０に出力する。そして、送光部制御回路１０は、発光素子１２に第１パターン発光ｐ１の発光信号を出力し、発光素子１２から第１パターン発光ｐ１を発光させる。この第１パターン発光ｐ１のタイミングは、受光部２の受光周期における期間ｔ３の開始から３１００ｍｓｅｃ経過後に近く、言い換えると、期間ｔ１の開始から１００ｍｓｅｃ経過後に近くなっている。

【0039】

この第１パターン発光ｐ１を受光部２の第１受光素子２１が受光すると同時に、その受光出力（受光電圧）が第１アンプ２２により増幅されて受光部制御回路２０に入力される。第１受光素子２１からの受光出力がトリガとなり、受光部制御回路２０は、第２アンプ起動信号を出力して第２アンプ２４を起動させる。それと共に、受光部制御回路２０は、第１アンプ２２を停止する。つまり、第１パターン発光ｐ１の受光後、すぐに第２アンプ２４を起動するため、言い換えると、第１パターン発光ｐ１の受光によって、送光部１と受光部２を同期しているため、次の期間ｔ２は時間が短くて済むようになっている。

【0040】

最後に、期間ｔ２では、第２アンプ２４が起動している状態であり送光部１から発光される第２パターン発光ｐ２を受光できる状態となっている。第２受光素子２３は、期間ｔ２が開始してから、例えば４ｍｓｅｃ経過後に送光部１から発光される第２パターン発光ｐ２を受光する。第２受光素子２３が受光した受光出力は、第２アンプ２４によって増幅し、ピークホールド回路２５によって受光出力のピーク値を直流に変換し、その電圧値をＡ／Ｄ変換回路２６にてデジタルデータに変換し、受光部制御回路２０にて減光率の計算を行う。これにより、火災の監視を行っている。

【0041】

そして、第２受光素子２３が第２パターン発光ｐ２を受光すると同時に、第２アンプ２４は停止すると共に、受光部タイマ部２８が起動して、期間ｔ３に移行する。

【0042】

すなわち、送光部１は一定の周期で２種類の発光を繰り返しており、その発光タイミングは、例えば、第１パターン発光ｐ１は期間ｔ３開始時から３１００ｍｓｅｃ後であり、第２パターン発光ｐ２は期間ｔ３開始時から３１０４ｍｓｅｃ後である。一方、受光部２は、期間ｔ１で第１パターン発光ｐ１を受光すると、すぐに第２アンプ２４を起動することで、送光部１と受光部２を同期させており、大きい電力を使う第２アンプ２４が起動する期間ｔ２の時間を短くしている。そして、送光部１は一定のタイミングで発光するのに対し、受光部２は期間ｔ１で送光部１側と同期してずれを小さくしつつ、同期後に生じた時間のずれは、送光部１から発光される前から第１アンプ２２又は第２アンプ２４を起動することで補っている。

【0043】

なお、期間ｔ１で第１受光素子２１が第１パターン発光ｐ１を受光できなかった場合、次の周期の第１発光パターンｐ１が発光されるまで第１アンプ２２を起動させておいても良い。そして、所定時間たっても第１発光パターンｐ１を受光できない場合は、光軸ずれや障害物進入等が考えられるため、警報を出すと良い。また、警報を出す前に、第２アンプ２４を一定時間、例えば期間ｔ１〜ｔ３の１周期分だけ起動して、第２パターン発光ｐ２が受光できなかったときに、光軸ずれ等の警報を出しても良い。

【0044】

また、受光部タイマ部２８は期間ｔ３だけに限らず、常に起動していてもよい。その場合、第１アンプ２２と第２アンプ２４の起動タイミングは受光部タイマ部２８の時間計測によるものでよく、第１パターン発光ｐ１を受光したときに受光部タイマ部２８の計測時間をリセットすることで、受光部タイマ部２８と送光部タイマ部１８の時間のずれをなくして、同期させることができる。

【0045】

［光電式分離型感知器１００の有する効果］
本発明に係る光電式分離型感知器１００は、第１パターン発光ｐ１で送光部１と受光部２とを同期させるため、送光部１と受光部２の間に、同期用の制御線である同期線を敷設することが不要になる。

【0046】

また、受光部２の第２アンプ２４は、複数（例えば、３段階）の増幅率が設定できるようになっており、送光部１と受光部２の距離によって施工時に増幅率を設定しておくものであるが、この増幅率を切り替えるプロトコルを有する発光を行うリモコンを用いれば、施工後でも足場を組むことなく、リモコン操作によって増幅率を切り替えることができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 送光部、２ 受光部、１０ 送光部制御回路、１２ 発光素子、１８ 送光部タイマ部、２０ 受光部制御回路、２１ 第１受光素子、２２ 第１アンプ、２３ 第２受光素子、２４ 第２アンプ、２５ ピークホールド回路、２６ Ａ／Ｄ変換回路、２８ 受光部タイマ部、１００ 光電式分離型感知器、ｐ１ 第１パターン発光、ｐ２ 第２パターン発光、ｔ１、ｔ２、ｔ３ 期間。

【図1】

【図2】