CN1003350B - 带有红外线敏感型火焰检测器的自动灭火机 - Google Patents

Abstract

自动灭火机有一个火灾检测器，能够接收来自检测区域初始火焰的红外线。该火灾检测器与其红外线穿透滤波器和聚光镜组件的红外线入射角对应，使红外线的入射量均等，这样就可以向多个光敏元件中的一个射入红外线，从而来辨别火灾检测器的检测输出和火焰晃动的相应变化。一旦检测输出超出了火灾检测器的预定值，喷口受控对准火焰方向，同时打开灭火罐，灭火剂从罐内，经喷口射向火焰。光敏元件的感光量大小，不受滤波器和聚光镜的组件远近的影响。可正确地检测，并不会由于其它红外线源造成误动作，只有在出现火灾时才产生有效的动作。

Description

带有红外线敏感型火焰检测器的自动灭火机

本发明涉及一种自动灭火机，更确切地说是涉及一种改进的自动灭火机，该灭火机具有一个用于接收和检测火灾初始（不管初始火灾位置远近）所发射红外线的装置，并能使灭火喷射器，自动对准火焰初始位置将其扑灭。

这种型式的自动灭火机包括安装在建筑物室内天花板等处的火焰检测器和灭火剂喷射器组成;这样，当火焰检测器测试到火灾初始位置时，使开启灭火剂罐，由喷射器的喷口向室内喷出灭火剂，进行有效的灭火。

传统自动灭火机的典型例子是一种所谓洒水灭火系统，一般配以一个烟敏感器或一个热敏感器，或者烟和热敏感器都有，并且配以许多安装在不同位置上的喷头，因此，一旦烟敏感器或者热敏感器发出检测信号，这些喷头就将朝室内各个方向喷出大量的灭火液体实行灭火。以上存在的问题是：一方面，如要提高敏感器的灵敏度，就会出现由吸烟时的烟或房间里的热气等造成的误动作，致使错误的喷酒灭火剂，另一方面，如果将烟敏感器或热敏感器的灵敏度设置得当室内烟雾量相当大的时候才开始工作，这将使由这些敏感器发出的检测信号相应就晚，与这些敏感器相连接的洒水器的动作也就晚，即灭火动作晚，灭火时间相应延长。此外，使用这种方式需要安装许多洒水器，同时必须铺设与供水管和洒水器动作有关的各种设备，这样就使得施工复杂，费用增加。

为了克服上述缺点，本发明人已经提出了日本专利号为1，035，605的自动灭火机，该机包括一个红外线敏感型火焰检测器，其中有许多收光元件，以及红外线穿透滤波器和聚光透镜的组件，用来在一个收光元件上按照起火位置接受火灾的火焰中的红外线，此外还有与灭火剂罐相连的设备以及沿X轴、Y轴移动的装置，用来使一个喷射器对准起火的位置，并使灭火剂罐打开喷射灭火剂;还有响应火焰检测器输出信号，使灭火剂罐打开的装置。

所以，在火灾开始时，经过滤波器的红外线就由聚光镜射在某一个收光元件上，得到一个火灾初始位置的指示信号，并将其送入一个使喷射口转向起火位置的装置，以及开启灭火剂罐的装置;从而喷射器被控制并指向火灾位置，同时，灭火剂罐打开，自动进行灭火操作。该日本专利中的灭火机的优点是，可以迅速检测早期开始时火灾的小火苗，该机使用单独一个灭火剂喷射装置，因此，可以简化布置，显著降低了安装费用;不过，这种灭火机的缺点是对于从所检测的火灾以外的其他光、热源发出的红外线也有反应，而这是不希望的，比如对太阳光、电灯光、或其他热源都有反应，因此会引起灭火动作的误操作。

曾做过克服上述自动灭火机之缺陷的努力，即通过由火灾火焰的固有闪烁所引起的红外线亮度的各种各样的检测，以致鉴别来自初始火灾的红外线和其他光源的红外线，并且通过这种努力已经得到了基本满意的结果。鉴于初始火灾火焰在规模上逐渐发展，还做了一种努力，即鉴别来自一炉火或其他光源的那些恒定火焰的初始火灾火焰。另一方面由于通过各个光接收元件的变化鉴别电平所处理的红外线量结果不同，以及来自检测器的火焰之距离也不同，所以发生火灾火焰的规模是千变万化的，而且这种测量可能使所需电路装配（用于处理检测器的输出信号）变得复杂化，制造成本非常高。

因此本发明的目的是：提高早期检测火灾初始火焰的能力，并根据火焰具有的闪烁特点，辨别来自火焰的红外线和非火焰红外线，以防止误动作出现。而且，它结构简单，无论检测范围内的什么地方发生火灾，都能使各收光元件保持稳定的红外线射入量，从而提供出费用低廉的自动灭火机的电路装置。

采用本发明的自动灭火机，就可以实现上述这个目的。该自动灭火机设有一个火焰检测器，该检测器可用其中之一收光元件来接收红外线，这种收光元件与进入红外线穿透滤波器和聚光透镜的组件的光线的入射角相应;通过收光元件中对检测输出的信号处理装置和根据火焰闪烁，辨别强弱的信号处理装置，灭火剂喷口沿着垂直旋转轴和水平旋转轴转动，受控转向火焰，然后，信号处理装置输出的信号使连接喷口的灭火剂罐开启，灭火剂从灭火罐经喷口喷出，准确地将初始火灾的位置的火灾熄灭。这种自动灭火机包括了使火焰检测器对各收光元件的红外线的入射量保持稳定的装置。

根据对以下图示实施例的详细说明，可更明确地理解本发明的其它目的和特点。

对附图的简单说明

图1所示是本发明的带有红外线敏感型火焰检测器的自动灭火机的示意图。

图2是图1的自动灭火装置的部分扩大侧视图。

图3A是图1的自动灭火机的火焰检测器的扩大断面图。

图3B是图3A所示的火焰检测器的红外线穿透滤波器和聚光镜的组件的平面图。

图4是图1或图2的自动灭火装置的灭火剂喷口的扩大断面图。

图5是图3A和图3B的火焰检测器的检测状态的说明图。

图6A至图6C是图3A和图3B的火焰检测器的动作说明图。

图7是图1和图2的自动灭火机的火焰检测器的检测输出信号处理装置的部分电路框图。

图8A和图8B是图7中信号处理器的部分输出波形图。

图9是本发明的自动灭火机的其它实施例的火焰检测器的断面示意图。

图10是图9的火焰检测器的收光排的平面示意图。

通过对附图中所推荐的有关实施例来阐述本发明时，必须明确一点，本发明并不是局限于图中所示的特殊实施例，而是包括在权利要求范围内，所可能包括的所有变化，改进和等效的设计。

参照图1至图5，本发明的自动灭火机包括，有一个检测/喷射装置10，以及在外罩11内并列横向排列着一火焰检测器12和灭火剂喷口13。在火焰检测器12的底部，有一个开口14，其中开口14上安装有红外线穿透滤波器15和聚光镜16以及支撑架17的组件18。另外，在组件18里，支撑架17有圆形开口19，滤波器15有与开口19的直径相同的圆形透光区20。在中心位置相互错开的开口19和透光区20和聚光镜16之间，滤波器15和支撑架17被安置成孔眼。在火焰检测器12内，有一个由一组收光元件组成的收光排21并用支撑架22固定，这样就在包括该收光排的平面上形成一个检测区DA并且如图5所示，确定了一个相对于从聚光镜16中心线延申垂直小于90°的角。收光排21通过接口板23将收光元件的检测信号输送给作为信号处理装置一部分的信号调整电路24。在这种情况下，红外线经过聚光镜16和滤波器14，射到收光排21上某个收光元件上，这个元件是由红外线入射角决定的。但因支撑架17的开口19和滤波器15的透光区域20之间中心错位，所以，如图5表示，在室内天花板适当位置装上检测喷射装置10后，在各个收光元件上所收到的红外线量基本相同。换句话说，根据聚光透镜16和收光排21之间的位置关系以及根据收光排的元件之检测能力，在设定的检测区域DA内，来自任何方位的任何某一收光元件所收到的红外线入射量可以保持恒定。

检测喷射装置10的灭火剂喷射口13，在装置11内装有能够旋转的喷射体25，喷射体25与安装在装置11一侧的喷口驱动电机26的输出轴相连接，在至少90°旋转角的范围内转动，并且可以停止在所指定的位置上。另外，喷射体25由任何具有喷射口28和导入口29的喷射孔27组成，喷射口28的外端稍有扩大，随着电机26驱动使喷射体25旋转，并使喷射口28移向开口方向，在罩11内的凹座30中，由底部表面到侧面，在大于90度的旋转角范围内开放，根据组件18和收光排21之间的位置关系而设定的检测区DA的位置关系，在喷射体25内所做的导入口29，在断面处形成扇面，以便连接外罩11顶部的灭火剂导入口31，这样基本覆盖90°角范围内喷射体25的全部旋转部分。这样安排，使灭火剂喷口13可以基本根据检测区DA的角度范围放出灭火剂。

一方面，通过位于在壳体32内的一轴向旋转接头33把检测/喷射装置10安装到自动灭火机壳体32的下部表面，以便使该喷射装置10随着旋转接头33旋转，而该接头33被连接到灭火剂传输管34，该传输管从壳体32上部向外延伸，该传输管下部紧紧地连接到喷射装置外壳11内的一导入口31。另外，如有必要，可用适当的加强元件，将齿轮35轴向地固定在传输管34的底部位置上，齿轮35与小齿轮37相咬合，安装在壳体32内驱动马达装置36的输出轴上。这种结构的组成，使得当电机36转动时，借助小齿轮37和齿轮35，检测喷出装置可沿着喷口驱动电机26的旋转轴线和直角轴线，做360°的转动。壳体32本身，如图所示，除下方露出室内以外（或只使传输管的延长部分露出）其余部分都藏在天花板38内，再用安装螺栓固定在建筑物上部间壁墙39上。

在壳体32上端延出部分，灭火剂供应管40的一端与传输管34相连接，另一端与灭火罐41的喷出相连结，根据信号调整电路24和控制电路42的信号输出指令，驱动致动器43，灭火罐41开启，因此，如果借助致动器43开启灭火罐41，经灭火剂供应管40和传输管34，受到适当加压的灭火罐41内的灭火剂，被压送到喷射体25，由喷射孔27的喷出部分28喷射出来。

存贮在灭火罐41内的灭火剂，无论是液体剂还是粉末剂都可以。甚至高压水也行。另外，还可以将灭火罐41藏在房间的墙壁内，将灭火剂供应管40由室内侧壁墙向上部间壁墙伸出，与灭火剂传输管34联通。

另一方面，信号调整电路24和控制电路42在壳体32以外的位置上（如图1所示），但这两个电路，却可以安装在壳体32内。以致接收来自火焰检测器12上收光排21的检测信号，以及烟或热敏悉装置44的检测输出，安装到天花板38上，用于连接火焰检测器12的适当位置上，敏悉装置44的后级输出先于检测器12的前级输出。信号处理装置34提供输出到致动器43，喷射驱动马达26和电机36以致马达26和36供电旋转喷射体25和检测喷射装置10，使它们在规定旋转角范围内旋转。

参照图7和图8，输出控制信号的信号修整电路24，该电路24包括：由于火灾火焰固有的闪烁，如图8A中波形a所示的不均匀波形，因此波形整形电路45到45将各收光元件21到21的检测输出变成矩形脉冲输出b，如图8B所示。

波形整形电路45，45，……45的脉冲输出信号，输出给计数器46，46，……46，当脉冲数达到各计数器预定值时，各计数器的输出信号，通过“或”门电路47，输给喷口驱动电机26，电机26开始转动。另一方面，相邻的两个波形整形电路45，45，……45的输出信号，供给“与”门电路48，48，……48，即，由相邻二个整形电路发出输出信号时，与两个波形整形电路相应的其中一个“与”门电路，提供输出给存储电路49和另一个的“或”门路50。该“或”门电路50的输出信号提供给脉冲发生电路51，由脉冲发生电路51把其预定值的输出信号，输给各计数器46，46，……46，同时，向存储电路49输出清除存储信号，存储电路49又给出输出信号指示喷口驱动电机26停止状态的输出信号。另外由脉冲发生电路51发出使壳体驱动电机36停止的信号，（由烟敏感器和热敏感器44的输入信号而停转）。

本发明的自动灭火机的工作原理是：在检测区DA内（如图5所示），发生火灾时，首先由烟或热敏感器44检测出来，然后将一驱动信号传给壳体驱动电机36，驱动电机36工作。随着电机36的转动，带动检测/喷射装置10转动。当火焰检测器对准火灾初始位置时，换句话说，火焰进入收光排21的检测区DA时，收光元件的检测输出便处于低电平状态（如图8A的a），如果小于波形整形电路的预定值时，波形整形电路就无输出（如图8B的a），但是如果检测输出处于高电平状态（如图8A的b至n）整形电路就会输出矩形脉冲波。（如图8B的b到n）这样，像炉火等小的火焰，就不被检测。另一方面，当光接收元件接收到诸如没有闪烁的高电平的红外线或像太阳光那样的不均匀的光时，虽然整个电路有输出信号，但是，不输出矩形脉冲，所以计数器不计数，以及具有任何不闪烁的红外线都不被检测。只有初始火灾火焰才能作为检测对象。

另外，尤其在滤波器和聚光镜的组件18里，支撑架17的开口19不是对齐的，而是在他们的中心，从滤波器15的透光区域20偏移，当检测区域DA的最近位置FIMN发生火灾时，对收光元件红外线的入射量最小，反之，在最远位置FIMF发生火灾时位最大。这样，它们相互的中心位置无需调整，各在偏正位上，即：对检测区DA的最远位置FIMF来说，支撑架17的开口19的中心，相对在前方的位置上，另一方面，滤波器15的透光区域20的中心，相对在后方的位置上。因此来自检测区DA的最近位置FIMN的火焰红外线，便可穿过组件18。该组件18办于（如图6A所示）开口19和透光区域20之间最小重叠状态。在检测区DA里，火焰发生的位置，相应地远离组件18，在组件18里，开口19和透光区域20之间的重叠面积逐渐增大（参照图6B），来自检测区最远位置FIMF火焰的红外线也可穿过组件18，此时，组件18处于（如图6C所示）开口19和透光区域20完全重合的状态。因此，在检测区DA的任何位置里发生火灾，其火焰产生的红外线对收光元件的入射量都可以保持稳定，不会发生诸如把最远位置FIMF的相对的大火焰，误认为小火焰，把最近位置FIMN的相对的小火焰，误认为大火焰的问题，能够准确地检测火焰。

本发明还有各种各样的设计变更的可能。例如：在滤波器和聚光镜的组件18里，不使支撑架17的开口19和滤波器15的透光区域20之间移动位置（如图9图10所示），在收光元件121的感光面上，安装感光量控制板121a，并且在该控制板121a的、与收光元件相对的位置上，组成直径孔逐渐变小的透孔群，这样也可保持来自检测区DA内的火焰的红外线入射量的均等。

Claims (11)

1、一个自动灭火机包括一个火焰检测器，该检测器由收光元件，红外线滤波器和聚光透镜构成，一个受检测输出信号控制的灭火剂喷射装置，其特征在于：该火焰检测器包括一个位于收光元件上能使来自检测器的检测区内任何位置的火焰所发出的红外线归一到基本恒定的装置。

2、根据权利要求1中所述的自动灭火机，其特征在于保持恒定的装置包括一个在上述红外线穿透滤波器和聚光透镜组件的支撑架里的开口，其中心对于距离该火焰检测器的上述检测区域最远的位置是靠前的，还包括一个红外线穿透滤波器的透光区，其中心对于该检测区最远的位置是靠后的。

3、根据权利要求1中所述的自动灭火机，其特征在于上述恒定装置包括一个红外线射入量控制板复盖在上述收光元件的受光表面上，并且具有开孔相对于该检测区的上述最远位置逐渐增加其直径。

4、根据权利要求1中所述的自动灭火机，其中上述收光元件被安装成一排的形式。

5、根据权利要求2中所述的自动灭火机，上述信号处理器包括根据火焰闪烁鉴别各种上述输出信号部分的强度的装置。

6、根据权利要求1中所述的自动灭火机，一个受检测输出信号控制的灭火剂喷射装置，其特征在于该信号处理器包括根据火焰闪烁鉴别各种上述输出信号部分的强度的装置。

7、一个自动灭火机包括一个火焰检测器，该检测器由收光元件，红外线滤波器，聚光透镜和一个通过收光元件的检测输出信号控制的灭火剂喷射装置，以及经喷射口朝着火焰方向喷射灭火剂的灭火罐构成，其特征在于被安装成一排的收光件所形成的收光排和滤波器-聚光镜的组件限定了一个包括收光排通过的垂直面的检测区域，并从收光排正下方的第一位置到相对于火灾检测器的第二位置之间的夹角，上述喷射器可以在检测区域内火灾发生的任何位置喷射灭火剂，并且上述火焰检测器还包括在其检测区域内火灾发生的任何位置所发出的红外线归一到基本恒定的装置。

8、根据权利要求7中所述的自动灭火机，其特征在于上述恒定的装置包括：上述红外线穿透滤波器和聚光镜的组件的支撑架上有一个开口。其中心位于所述检测区域和进入所述滤波器中的红外线穿透区的第二位置是靠前的，以及位于相应第二位置的中心是靠后的。

9、根据权利要求7中所述的自动灭火机，其特征在于上述火焰检测器和喷射器被安装在同一个罩体内构成检测/喷射装置。

10、根据权利要求9中所述的自动灭火机，其特征在于上述喷射器包括在该罩体内的可旋转地喷射柱体并具有一个用于灭火剂喷射的开口，该开口装在一个敞开的凹座内。

11、根据权利要求10中所述的自动灭火机，其特征在于上述喷射柱体沿水平轴方向由第一台电机驱动旋转，并且该检测/喷射装置沿垂直轴方向由第二台电机驱动旋转，上述第一台电机和第二台电机构成上述喷射器的方向控制装置。

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