CN1005679B - 带有红外线敏感型火焰检测器的自动灭火机 - Google Patents

Abstract

一个自动灭火机中装有一个火灾检测器，该检测器可在其监视区域内接受来自许多光敏元件之的红外线，该光敏元件与通过一个红外线穿透滤波器和聚光透镜的组件的红外线入射角相对应，检测器的监测输出变化是鉴别火灾火焰扰动的结果，当检测输出高于预定值时，可控制驱动一个喷射口，使共指向火焰方向，并向火焰喷射灭火剂，仅仅在火灾初期便可进行准备的监测和有效的灭火，从而防止任何因其它红外线源而引起的误动作。

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，该灭火机具有接收和检测来自火焰初始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;这样，当火焰检测器测试到火焰初始位置时，便开启灭火剂罐，由喷射器的喷响室内喷出灭火剂，进行有效灭火。

传统自动灭火机的典型例子是一种被称之为洒水灭火系统，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洒头，因此，一旦烟敏感器或者热敏感器发出检测信号，这些喷洒头就将朝室内各个方向喷出大量的灭火液体实行灭火，然而，实际上的洒水灭火系统是不完善的，常常不需要在如此之大的范围内洒水，另外，这种系统需要安装相应的复杂的灭火剂输送管和致动器，从而使安装费用增高，外观也不美。

为了克服上述缺点，本发明人已经提出了日本专利申请号为1，035，605的自动灭火机，该机包括一个红外线敏感型火焰监测器，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焰火焰中的红外线，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，在火焰开始时，经过滤波器的红外线就通过聚光镜射在某一个收光元件上，得到一个火焰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。该日本专利的灭火机的优点是，该机可以使用单独一灭火剂喷射装置，因此，可以简化安装，明显地降低了安装费用;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，而这是所不希望的，比如太阳光、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。

因此，本发明的主要目的是，提出一种自动灭火机，保持了结构简单，价格低廉，并且还能够鉴别不仅是火灾的红外线，而且还可鉴别各种各样的火焰（除火灾以外的各种红外线源），以致可以防止任何错误操作，其可靠性明显得到改进。

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，该检测器是靠多个收光元件之一来接收红外线，该收光元件与进入红外线穿透波器和聚光透镜组件的红外线入射角相符合，受由火焰检测器的检测输出信号控制的灭火剂喷射器，便转向火灾初始的火焰，所以当火焰检测器的输出信号高于预定值时，接通灭火剂罐的喷射器就会被打开，灭火剂从罐中经喷口射向火焰，在处理火焰检测器检测信号的装置上设有一个进一步按其固有的闪烁的形式，鉴别火焰大小变化的装置。

通过以下的附图，以及对推荐的实施例进行的详细描述，将进一步清楚本发明的其它目的和优点。

对附图的简单说明：

图1为本发明中一个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为图1的自动灭火机部分放大的侧视图。

图3为图1中自动灭火机内火焰检测器监视检测区域的说明图。

图4为图1中自动灭火机内火焰检测器输出信号的监测过程实施例的方框图。

图5A表示受光排上收光元件输出信号的波形图，以及图4中信号处理器的输出波形图。

图5B为图4中信号处理器内波形整形电路输出信号的波形图。

图6为图4所示框图电路的详细结构图。

通过对附图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，改进和等效安装。

参照图1-3，本发明的自动灭火机包括：一检测/喷射装置10，一含有火焰检测器12以及并排地水平排列的一灭火剂喷射器13的单独装置11，该火焰检测器12在其底部有一开口14，其中装有一红外线穿透滤波器15，一聚光透镜16和支撑着滤波器和透镜的环形支撑架17的组件18。在火焰检测器12内还装着一个受光排19，该受光排由列成行的多个收光元件组成，从而可以使投入聚光透镜16的红外线，将按其所聚集的入射角，通过红外线穿透滤波器15投射到某个收光元件上，由于此种排列，一个检测区域DA将由聚光透镜16和受光排19之间的位置关系以及收光元的检测能力来决定。

检测喷射装置10的灭火剂喷射器13包括一个柱形喷射体20，它可以在装置11内轴向旋转，并与装置11侧壁上固定的喷射器驱动电机21的输出轴连接，并使柱形喷射体20能在至少90度角的范围内旋转，并且在该范围内的所需角的位置停止，柱形喷射体20内所设置径向孔的开口22可在凹槽23内移动，该槽设在装置11内，其下部有一个开口，当电机21驱动柱形喷射体20时，该槽的侧壁表面所对应喷射体20的旋转范围大于90度角。

另一方面，检测/喷射装置10安装在自动灭火机的壳体24的底部表面，经轴向旋转接头25固定在壳体24内，使得检测喷射装置10可随连接头旋转，而旋转接头25被联接到灭火剂输送管26上，使其在壳体24的上端向外延伸，并在其下端（图上未示出）紧密地连接到喷射体20上以便供送灭火剂。在壳体24内，有一个齿轮27被轴向装到输送管26或旋转接头25的下端，如果需要还可以通过一个适当的固定件来连接，齿轮27与安装在壳体24中的传动电机28的输出轴上的一个小齿轮29相啮。这种设计，使得电机28的转动通过小齿轮29和齿轮27（喷口驱动电机21转轴垂直的轴）驱使检测喷射装置绕与喷口驱动电机21转轴相垂直的中心线旋转360度。最好是将壳体24本身放在顶板30内，使壳体24的底面露出，或者仅仅让灭火剂输送管26的下端伸出轴向旋转接头25并通过顶板的下部，而壳体24用螺栓固定在建筑物天花板31的顶面上。

灭火剂输送管26从壳体24上部伸出，连接到灭火剂供应管32的一端，灭火剂供应管32的另一端与灭火剂罐33相联接。该罐33可以由一个致动器35来打开，而致动器35是由信号处理器34的输出信号控制的，这一点将在下面说明，当灭火剂罐33被致动器35打开后，罐33内保持一定压力的灭火剂便通过灭火剂供应管32和输送管26迅速到柱形喷射体20，并由喷射器22射出。罐33中的灭火剂即可为液态又可为粉粒状，并且在这里“灭火剂”的概念还包括高压水。在下面描述的实施例中，罐33放在房间内，而灭火剂供应管32经过房间的侧壁和上壁，从罐33伸出并联接到灭火剂输送管26上。人们将会了解到，检测喷射装置10所提供的检测区域DA实际上是房间的整个空间，而只需要一条灭火剂供应管32，与传统的洒水灭火系统相比，可以大大地简化安装工作。

在图1中信号处理器34被放在壳体24外面，但也可以设在壳体24里面，用以接收从火焰检测器12的受光排19来的检测信号;以及在顶板30上适当位置安装的烟敏感器的检测输出，而烟敏感器36后级输出要比火焰检测器12的前级输出优先送入信号处理器34。

信号处理器34提供输出到致动器35，以及喷口驱动电机21和装置驱动电机28，使得电机21和电机28控制柱形喷射体20和检测喷射装置10，在其各自的座标轴相应的位置上转动，将灭火剂喷向所需的位置上。

现在通过附图4-6说明信号处理器34的装置。信号处理器34包括波形整形电路40₁，40₂，……40_n，它们分别处理受光排19（由收光元件构成），上光电检测器19₁，19₂，……19_n的检测输出。当光电检测器的输出高于预定值时，滤形整形电路40分别发出矩形脉冲。由于火焰本身的闪烁，使得受光排19上各个光电检测器将接收各种强度的红外线，另一方面，每一个光电接受器所受到的光量是变化的。例如在图5A（a）中，红外线入射到光电检测器上的量很低，所以在图5B（a）中对应的波形整形电路便没有输出，所以象炉火等少量红外线发出的波将不被检测，因为在光电检测器上其红外线强度是微弱的。

各个波形整形电路40₁，40₂，……40_n的脉冲输出被送入对应的计算器41₁，41₂，……41_n中，整形电路40₁，40₂，……40_n各自相邻的两对整形电路输出到一个“与”门电路42₁，42₂……42_n-1（“与”门电路的两对输入将在以后说明）。当波形整形电路中任何一个输出的脉冲数目达到预定值时，与其对应的一个计数器41₁，41₂，……41_n将其输出送入第一个“或”门电路43给喷口驱动电机21通以电流。“与”门电路42₁，42₂，……42_n-1的任何一个输出被送入存储器44和第二个“或”门电路45。这样，存储器44将保存“与”门电路42₁，42₂，……42;_n-1任何一端的输出，由两个相邻的光电检测器表示一个信号，并且表示出火灾开始的位置，同时将输出送入接触器46，其联接着相应的若干个“与”门电路。接触器46的活动触点被连接到由电机21转动的喷射体20的周围。这样，当活动接点碰到对应的已经有输出特殊的对应固定触点时，存储器44将输出一个信号到电机21使之停转，直到存储器再向灭火剂罐33上的致动器35中的电磁线圈47送入输出信号，使供电电路48的输出为电磁线圈47通上电流。

联接“与”门电路42₁，42₂，……42_n-1输出的第二个“或”门电路45输出到脉冲发生器49，脉冲发生器的一个输出端通往计数器41₁，41₂，……41_n用以确定出预定量值，这就是各个计数器的计数时间。这样，在计数器预置时间内。可以算出波形整形电路的输出脉冲数，而当一种强红外线入射（如反射的阳光）时，任何一个光电检测器都不会使使波形整形电路40₁，40₂，……40_n有输出。换言之，波形整形电路的输出至少将有极大的波形宽度，以致在各计数器上不计数，因此计数器不会产生输出，所以，火焰检测器的检测目的就是忽略任何其它红外线光源（除了火灾初始信号。

脉冲发生器49发出一个输出脉冲到存储器44使其清0，另外输出到电机驱动电路50使装置驱动电机28停转，直到由“与”门电路接受了输出。另一方面，电机驱动电路50根据来自烟敏感器36的检测输出使得装置驱动电机28通入电流，或者当人们发觉火灾刚开始便按下紧急情况按钮51以产生输出，以便用烟敏感器36更早的检测火灾。

根据本发明简单介绍一下自动灭火机的操作。如果图3中的检测区域DA出现了火灾开始信号，由烟敏感器36检测出，同时将输出送入电机驱动电路50，给装置驱动电机28通入电流。当检测喷射装置10转动，使火焰检测器12直接对准火灾初始的位置时，换句话说，当火焰检测器12被转到来自火焰开始射入受光排19上的光电检测器组的红外线位置时，由波形整形电路40₁，40₂，……40_n和计数器41₁，41₂，……41_n进行鉴别，这种对来自光电检测器的鉴别不是对一些火炉，阳光等等的小光束所发射的恒定电平的红外线光束的检测。在此之后，计数器的输出被送到“或”门电路43，用以提供一个驱动信号到喷口驱动电机21，使柱形喷体20转动。

当初始火灾的火焰变得相当大时，光电检测波形输出也将明显增加〔参赋附图5A（b）-（n）〕，波形整形电路的脉冲输出数量也将增加，与此同时，红外线光束将发展投射到受光排19内两个相邻的光电检测器上。与这两个光电检测器对应的某个“与”门电路便产生输出，并将该输出经第二个“或”门电路45送到脉冲发生器49，以便其响应脉冲发生器49的输出，电机驱动电路50使得装置驱动电机28停转，火焰检测器12将停在指向凹座23的位置上，包括喷射器13朝着火灾开始的位置。

当信号表示出火灾初始位置时，“与”门电路的输出也送入存储器44，喷射体20响应该信号而转动，当接触器46的活动接触点进入与之对应的特殊“与”门电路的固定接触点时，喷射体20将在喷射口22所指的火灾开始处的位置角上停止。在这个时候灭火剂罐33致动器35上的电磁线圈47通入电流，使灭火剂经喷射口朝着火焰喷射，并将其扑灭。

在这个实施例中，检测喷出装置10能够在垂直的X轴上的360度范围内转动，实际上这就是装置驱动电机28的旋转轴，当火焰检测器12的旋转范围被设置与喷射口22完全相同时，火焰检测器12能在其检测区域DA的任何位置发现任何开始发生的火灾。另一方面，柱形喷射体20能够在水平的Y轴上的90度范围内转动，这就是喷口驱动电机21的旋转轴。其结果是，喷射口22实际上是沿X轴和Y轴方向控制的，可以朝检测区域DA的任何位置喷射灭火剂。

人们已经看到了根据本发明的自动灭火机预期的目的，要加一句话的是，火焰检测器12能检测出比炉火等稍微大一点的火灾信号，这就是说，本发明制成的火焰检测器能鉴别早期开始的火灾，当烟敏感器的灵敏度设置得足够高时，就可能尽快的灭火，与传统的洒水灭火系统比较，在这种系统中使用烟敏感器或热敏感器，当把这些敏感器的灵敏度调得足够高时，由于香烟的烟、室内升高的温度等均可以引起系统的误动作，而错误的执行早期火灾检测和灭火。然而，在本发明中增加敏感器灵敏度仅仅使检测/喷射装置10通过装置驱动电机28立即转动，而火焰检测器不动作，直到其鉴别出火灾发出的红外线超过预定值;因此可以有效的防止误动作。

本发明可以有多种多样的改进设计。例如，火焰检测器12的受光排19的测量范围，以及灭火剂喷射器13喷射体20和喷射口22的操作范围，一般被认为是90度，而代替这种范围可以相应地设计为180度。进而，甚至检测喷射装置10的操作范围大体上也可以设计为180度。另一方面，火焰检测器12内受光排19上的受光元件目前以行排列，其也可以用交错开的多行排列。在设置烟敏感器的位置上可以用热敏感器或对烟和热都敏感的敏感器所代替。同样，烟敏感器36也可以增加的红外线检测器所代替，它们由火焰检测器12相同的聚光透镜组件，以及检测器内整个区域所排列的多个收光元件组成，另一方面，可以使检测喷射装置10时颏都在旋转，而不需要其它敏感器，受光排19的检测范围将最好是180度。

Claims (5)

1、一个自动灭火机装有：一个火焰检测器，该检测器是靠多个收光元件之一来接收来自初始火焰的红外线。该收光元件与通过一个红外线穿透滤波器和聚光透镜组件的红外线入射角相对应，一个灭火剂喷射装置，由一个喷射定向装置控制，该定向装置响应一个信号处理器的第一次输出信号，而该信号处理器则响应上述火焰检测器的检测位置输出，使其对准上述火焰初始的方向，由该信号处理器的第二次输出信号打开与上述喷射装置相连的灭火剂罐，使灭火剂从罐中出来经过喷射装置喷向初始火焰，其特征是：

可以鉴别各种由于上述火焰初始闪烁在其检测位置上的光强变化，提供第二次输出的信号处理器包括一个含有联接收光元件的鉴别装置以及将收光元件排列成一行构成了一个受光排的火焰检测器。

2、根据权利要求1中所述的自动灭火机中，其特征在于鉴别装置包括一个联接到上述收光元件上的装置，当受检测的位置输出超过一预定值时，就会产生一个矩形脉冲作为第一次输出，该输出被用来计算在预定时间内的脉冲数目，当计算的脉冲数达到预定值时就会发出第二次输出信号。

3、根据权利要求1和2中所述的自动灭火机，其特征在于上述火焰检测器的收光元件排列成一行构成了一个受光排，该信号处理器的脉冲发生器包括：一组与上述收光元件分别联接的波形整形电路，该信号处理器的计数装置包括一组与每一个所述波形整形电路分别联接的计数器，并且该信号处理器还包括，所述的信号处理装置有一组“与”门电路，该电路分别接收来自根据相邻两个光接收元件的两个所述的波形整形电路的输出信号，并且有一个脉冲发生器接受上述“与”门电路的输出以及产生一个设置预定计数时间的输出。

4、根据权利要求1的自动灭火机，其特征在于该喷射装置包括一个在垂直轴向转动的壳体，并在该壳体内有一个在水平轴向转动的喷射装置，上述导向装置包括第一台电机在上述水平轴上驱动喷射体和第二台电机在上述垂直轴方向驱动壳体，在预定的输入通上电流时，上述第一台电机和第二台电机用上述“与”门电路的输出使其停转。

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