DE102008024496B4 - Flammenmelder - Google Patents
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Abstract
Description
- Stand der Technik
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flammenmelder.
- Wie in
1 gezeigt, umfasst der Flammenmelder aus dem Stand der Technik ein erstes Bandpassfilter53a zum Senden von Infrarotstrahlen, die eine Wellenlänge von beispielsweise ungefähr 4,4 bis 4,5 μm aufweisen und damit innerhalb eines Wellenlängenbands der CO2-Resonanzstrahlung liegen, ein erstes Infrarotstrahlen-Empfangselement (ein Infrarotstrahlen-Empfangssensor)53b zum Empfangen von Licht aus dem ersten Bandpassfilter53a , ein zweites Bandpassfilter54a zum Senden von Infrarotstrahlen, die eine Wellenlänge von ungefähr 5,0 μm aufweisen und damit in Nachbarschaft zu dem Wellenlängenband der CO2-Resonanzstrahlung liegen, und ein zweites Infrarotstrahlen-Empfangselement (ein Infrarotstrahlen-Empfangssensor)54b zum Empfangen von Licht aus dem zweiten Bandpassfilter54a . Ein gemeinsames Schutzglas52 aus einem Glied mit einer Infrarotdurchlässigkeit wie etwa einem Saphirglas ist an der Vorderfläche des ersten Bandpassfilters53a und des zweiten Bandpassfilters54a vorgesehen. - Bei einer derartigen Konfiguration wird eine Sensorausgabe auf der Basis des in dem ersten Bandpassfilter
53a gesetzten Infrarotstrahls von ungefähr 4,4 bis 4,5 μm durch das erste Infrarotstrahlen-Empfangselement53b erzeugt. Weiterhin wird eine Sensorausgabe auf der Basis des in dem zweiten Bandpassfilter54a gesetzten Infrarotstrahls von ungefähr 5,0 μm durch das zweite Infrarotstrahlen-Empfangselement54b erzeugt. Die Sensorausgabe aus dem ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement53b und die Sensorausgabe aus dem zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement54b werden jeweils durch Verstärker55 und56 verstärkt, wobei dann ein Komparator57 die Sensorausgaben vergleicht, um eine Flamme zu erfassen. - Wie in
2 gezeigt, ist die relative Intensität einer Flamme in dem in dem ersten Bandpassfilter53a gesetzten Wellenlängenband (ersten Wellenlängenband) von ungefähr 4,4 bis 4,5 μm am höchsten, während die relative Intensität der Flamme in dem in dem ersten Bandpassfilter54a gesetzten Wellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) von ungefähr 5,0 am kleinsten ist. Dementsprechend kann eine Flamme erfasst werden, wenn die Sensorausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement53b größer als die Sensorausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement54b ist. - In diesem Fall lässt das in dem Schutzglas
52 verwendete Saphirglas Licht von ungefähr 0,3 bis 7,6 μm durch. Weil das in dem Schutzglas52 verwendete Saphirglas neben den Infrarotstrahlen auch das sichtbare Licht und infrarotnahe Strahlen durchlässt, werden das sichtbare Licht und die infrarotnahen Strahlen direkt auf das erste Bandpassfilter53a und das zweite Bandpassfilter54a emittiert. In diesem Fall wird in dem ersten Bandpassfilter53a und in dem zweiten Bandpassfilter54a die optische Energie (d. h. die optische Energie des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen) außerhalb des Durchlässigkeitsbands zu Wärme gewandelt und damit als sekundäre Strahlung in die Umgebung emittiert. - Wie in
1 gezeigt, weist der bekannte Flammenmelder das Problem auf, dass der bekannte Flammenmelder unter Umständen auch das sichtbare Licht und die infrarotnahen Strahlen erfasst, die ursprünglich nicht durch die Bandpassfilter durchgelassen wurden, weil das erste Infrarotstrahlen-Empfangselement53b und das zweite Infrarotstrahlen-Empfangselement54b die sekundäre Strahlung erfassen. - Insbesondere können in der Installationsumgebung des Flammenmelders Faktoren wie etwa Sonnenlicht, Kunstlicht oder ähnliches auftreten, die einen Fehlalarm auslösen. Weil weiterhin die Flamme durch das sichtbare Licht und die infrarotnahen Strahlen des Sonnenlichts, Kunstlichts usw. beeinflusst werden kann, besteht außerdem die Gefahr, dass die Flamme nicht mit guter Genauigkeit erfasst werden kann.
- Dieses Problem tritt auch in einem Flammenmelder mit nur einer Wellenlänge zum Erfassen von Flamen auf der Basis von Infrarotstrahlen von ungefähr 4,4 bis 4,5 μm oder in einem Flammenmelder mit mehreren Wellenlängen auf.
- Die in dem Patentdokument 1 angegebene Technik soll dieses Problem lösen (d. h. einen Einfluss (wie etwa einen Fehleralarm) aufgrund von sekundärer Strahlung verhindern). In dem Patentdokument 1 ist ein Film zum Abschneiden des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen auf der Rückfläche des Schutzglases aufgebracht, um das Einfallen des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter zu verhindern.
- Patentdokument 1:
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-98372 A - Wenn das Schutzglas wie in dem Patentdokument 1 eine Funktion zum Abschneiden des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen aufweist, um das Einfallen des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter zu verhindern, kann ein Einfluss (wie etwa ein Fehlalarm) aufgrund der sekundären Strahlung verhindert werden. Es ergibt sich jedoch das Problem, dass sich die Empfindlichkeit zum Erfassen einer Flamme verschlechtern kann, weil eine Dämpfung des durch das Schutzglied durchgelassenen Lichts auftritt, wodurch die Menge des durch das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter hindurchgehenden Lichts reduziert wird.
- Die Druckschrift
US 2003/0102434 A1 - Die Druckschrift
US 6 239 433 B1 beschreibt Sensoren, in denen ein Feld aus Detektoren verwendet ist, um gewisse Ereignisse in einer Umgebung zu erfassen. Dazu ist beispielsweise ein Sensor direkt auf einer integrierten Leseschaltung montiert und er weist ein Feld aus pyroelektrischen Infrarot-Detektoren auf. - Die Druckschrift
US 4 455 487 beschreibt ein automatisches System zur Erfassung von Feuer, das sich durch eine sehr geringe Rate für Fehlalarme auszeichnet, wobei zwei Erfassungskanäle verwendet sind, wobei einer durch einen Infrarot-Detektor und ein weiterer durch einen Ultraviolett-Detektor gespeist wird. - Die Druckschrift
US 6 255 651 B1 beschreibt einen Detektor, der zur Verwendung als Feuermelder geeignet ist. Der Detektor besitzt zwei Kanäle, die eine Unterscheidung zwischen Energie, das aus einem Feuer empfangen wird, und Energie, die aus einem „falschen Feuer” erhalten wird, ermöglichen. Ein falsches Feuer wird manchmal erfasst als Folge von Strahlung, die aus einem sogenannten „kalten” Schwarzkörper-Strahler aufgenommen wird. - Die Druckschrift
US 4 160 163 beschreibt ein Flammenerkennungssystem, in welchem die Infrarotstrahlung von resonant erzeugten Linien von Kohlendioxyd für die Auswertung entsprechender Signale ausgenutzt wird. - Zusammenfassung
- Es ist deshalb eine Aufgabe wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einen Flammenmelder anzugeben, der eine Flamme mit guter Genauigkeit erfassen kann, während er einen Einfluss (wie etwa einen Fehlalarm) aufgrund der sekundären Strahlung verhindert, ohne die Empfindlichkeit für das Erfassen einer Flamme zu verschlechtern.
- Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Flammenmelder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das Licht mit einer homogenen Energie in einem Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und in einem Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters ist insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm..
- Die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters kann schmäler als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters sein.
- Die Dämpfungsrate des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts kann größer (höher) sein als die Dämpfungsrate des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts.
- Die zweite Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements kann höher als die erste Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements sein.
- Die zweite Verstärkung, mit der die zweite Ausgabe bzw. das zweite Signal verstärkt werden kann, ist größer (höher) als die erste Verstärkung, mit der die erste Ausgabe bzw. das erste Signal verstärkt wird.
- Der Pegel der zweiten Ausgabe bzw. des zweiten Signals bzw. Ausgangssignals kann um einen vorbestimmten Pegel höher als der Pegel der ersten Ausgabe bzw. des ersten Signals bzw. Ausgangssignals sein.
- Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Flamme mit guter Genauigkeit erfasst werden, wobei ein Einfluss (wie etwa ein Fehlalarm) aufgrund einer sekundären Strahlung verhindert werden kann, ohne das die Empfindlichkeit für das Erfassen einer Flamme vermindert wird.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Die oben genannten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
-
1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines bekannten Flammenmelders zeigt. -
2 ist ein Diagramm, das die relative Intensität eines Wellenlängenspektrums für verschiedene Wärmequellen zeigt. -
3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Flammenmelders gemäß der Erfindung zeigt. -
4 ist ein Diagramm, das das Konfigurationsbeispiel des Flammenmelders gemäß der Erfindung schematisch erläutert. -
5 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Durchlassmengen-Einstelleinrichtung zeigt. -
6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Durchlassmengen-Einstelleinrichtung zeigt. -
7(a) bis7(d) sind Diagramme, die ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Durchlassmengen-Einstelleinrichtung zeigen. -
8 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Ausgabeeinstellungseinrichtung zeigt. -
9 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Ausgabeeinstellungseinrichtung zeigt. -
10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Ausgabeeinstellungseinrichtung zeigt. -
11 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel der Ausgabeeinstellungseinrichtung zeigt. -
12 ist ein Diagramm, das eine Beziehung der Empfindlichkeitseinstellung erläutert. -
13 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeitseinstellung erläutert. -
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Verfahren der Empfindlichkeitseinstellung zeigt. -
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel erläutert, in dem der Flammenmelder gemäß der Erfindung eine Flamme erfasst. -
16 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel erläutert, in dem der Flammenmelder gemäß der Erfindung eine Flamme erfasst. -
17 ist ein Diagramm, das das Verhindern eines Einflusses (wie etwa eines Fehlalarms) aufgrund einer sekundären Strahlung in dem Flammenmelder gemäß der Erfindung erläutert. -
18 ist ein weiteres Diagramm, das das Verhindern eines Einflusses (wie etwa eines Fehlalarms) aufgrund einer sekundären Strahlung in dem Flammenmelder gemäß der Erfindung erläutert. -
19 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Flammenmelders gemäß der Erfindung zeigt. - Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
- Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
-
3 und4 sind Diagramme, die ein Konfigurationsbeispiel eines Flammenmelders gemäß der Erfindung zeigen. - Wie in
3 gezeigt, umfasst der Flammenmelder gemäß der Erfindung einen Hauptkörper (ein Gehäuse)1 , ein Schutzglas2 für eine Öffnung des Hauptkörpers1 sowie ein erstes Elementgehäuse3 und ein zweites Elementgehäuse4 , die in dem Hauptkörper1 angeordnet sind. - In diesem Fall ist das Schutzglas
2 aus einem Glied wie etwa einem Saphirglas mit einer Infrarotdurchlässigkeit ausgebildet. - In dem ersten Elementgehäuse
3 sind ein erstes Bandpassfilter3a , das Licht mit einer für eine Flamme spezifischen Infrarotwellenlänge auswählt und durchlässt (zum Beispiel lässt das erste Bandpassfilter3a Infrarotstrahlen mit einem Wellenlängenband (ersten Wellenlängenband) von ungefähr 4,4 bis 4,5 μm durch, das einem Wellenlängenband der CO2-Resonanzstrahlung entspricht), und ein erstes Infrarotstrahlen-Empfangselement3b vorgesehen, das das Licht aus dem ersten Bandpassfilter3a durchlässt (wobei das Licht aus dem ersten Bandpassfilter3a das durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassene Licht und eine sekundäre Strahlung aus dem ersten Bandpassfilter3a umfasst). - In dem zweiten Elementgehäuse
4 sind ein zweites Bandpassfilter4a , das Licht mit einer Infrarotwellenlänge auswählt und durchlässt, die nicht die für eine Flamme spezifische Infrarotwellenlänge ist (zum Beispiel lässt das zweite Bandpassfilter4a Infrarotstrahlen mit einem Wellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) von ungefähr 5,0 μm durch, das in Nachbarschaft zu einem Wellenlängenband der CO2-Resonanzstrahlung ist), und ein zweites Infrarotstrahlen-Empfangselement4b vorgesehen, das das Licht aus dem zweiten Bandpassfilter4a durchlässt (wobei das Licht aus dem zweiten Bandpassfilter4a das durch das erste Bandpassfilter4a durchgelassene Licht und eine sekundäre Strahlung aus dem zweiten Bandpassfilter4a umfasst). - Das erste Bandpassfilter
3a und das zweite Bandpassfilter4a sind zum Beispiel aus einem Siliciummaterial (als Basismaterial) ausgebildet. - Zum Beispiel kann ein pyrolelektrischer Infrarotsensor als erstes Infrarotstrahlen-Empfangselement
3b und als zweites Infrarotstrahlen-Empfangselement4b verwendet werden. Ein pyroelektrischer Infrarotsensor ist ein Sensor, der eine von allen Objekten ausgestrahlte Infrarotenergie unter Verwendung einer pyroelektrischen Eigenschaft einer pyroelektrischen Substanz erfasst. Weil der pyroelektrische Infrarotsensor einen breiten Bereich der Wellenlängenempfindlichkeit und weitere hervorragende Eigenschaften wie etwa eine nicht-Wellenlängenabhängigkeit aufweist, können verschiedene Temperatursensoren vorgesehen werden, indem einfach unterschiedliche optische Filter verwendet werden. Beispiele für das Material eines pyroelektrischen Sensors sind Materialien der PZT-Serie (Bleizirkonattitanat), Materialien der LiTaO3-Serie (Tantalsäurelithium), PVF2 und PbTaO3. - Wie in
4 gezeigt, wird die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b zum Beispiel durch eine Verstärkungseinheit (wie etwa einen Operationsverstärker)5 verstärkt und wird die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b zum Beispiel durch eine Verstärkungseinheit (wie etwa einen Operationsverstärker)6 verstärkt. Die entsprechenden Ausgaben werden in eine Verarbeitungseinheit7 eingegeben. - Die Verarbeitungseinheit
7 vergleich die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b (in dem Beispiel von4 die Ausgabe der Verstärkungseinheit5 ) mit der Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b (in dem Beispiel von4 mit der Ausgabe der Verstärkungseinheit6 ), um eine Flamme zu erfassen. - Um gemäß der Erfindung die Flamme mit einer guten Genauigkeit zu erfassen und gleichzeitig einen Einfluss (wie etwa einen Fehlalarm) aufgrund einer sekundären Strahlung zu verhindern, ohne dass die Empfindlichkeit für das Erfassen einer Flamme vermindert wird, ist eine Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung vorgesehen, die dafür sorgt, dass die Menge des durch das zweite Bandpassfilter
4a durchgelassenen Lichts kleiner als die Menge der durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts ist, wenn Licht mit einer homogenen Energie in einem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in einem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere Licht mit einer homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. Weiterhin ist eine Ausgabeeinstellungseinrichtung8 vorgesehen, die die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement4b einstellt, sodass der Pegel der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b gleich dem Pegel der Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b ist, wenn das Licht mit der homogenen Energie in einem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in einem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. - Wie in
5 gezeigt, kann die Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung derart konfiguriert sein, dass die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters4a schmäler als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a ist. Alternativ hierzu kann wie in6 gezeigt die Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung derart konfiguriert sein, dass die Dämpfungsrate des Lichts des zweiten Bandpassfilters4a größer (höher) als die Dämpfungsrate des Lichts des ersten Bandpassfilters3a ist. - Die halbe Bandbreite verweist auf eine Filtereigenschaft und bezieht sich auf eine Wellenlängenbreite des durchgelassenen Lichts. Wenn die halbe Bandbreite breiter ist, wird das Licht in einem breiteren Wellenlängenband durchgelassen. Wenn die halbe Bandbreite dagegen schmäler ist, wird das Licht in einem begrenzten Wellenlängenband durchgelassen. Insbesondere ist die halbe Bandbreite als eine Wellenlängendifferenz zwischen der kürzesten Wellenlänge und der längsten Wellenlänge definiert, die der Hälfte des höchsten Werts der Intensität in dem Durchlasswellenlängenband entspricht.
- Damit die Dämpfungsrate für das Licht des zweiten Bandpassfilters
4a größer (höher) als die Dampfungsrate für das Licht des ersten Bandpassfilters3a ist, muss das zweite Bandpassfilter4a eine Funktion zum Dämpfen der Menge des durchgelassenen Lichts in wenigstens einem Teil der Durchlasswellenlänge (des zweiten Wellenlängenbands) des zweiten Bandpassfilters4a aufweisen. In dem Beispiel von6 wird die Menge des durchgelassenen Lichts in dem gesamten Wellenlängenband des Durchlasswellenlängenbands (zweiten Wellenlängenbands) des zweiten Bandpassfilters4a gedämpft. Wie in7(a) bis (d) gezeigt, kann die Menge des durchgelassenen Lichts wenigstens in dem Teil der Durchlasswellenlänge (des zweiten Wellenlängenbands) des zweiten Bandpassfilters4a gedämpft werden. Außerdem wird in den Beispielen von7(c) und (d) die Menge des durchgelassenen Lichts in einem Teil des Wellenlängenbands auf „0” gedämpft. Das Beispiel von7(d) weist im wesentlichen die gleiche Konfiguration auf wie die Konfiguration, in der die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters4a schmäler als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a ist. - Die Ausgabeeinstellungseinrichtung
8 gestattet, dass die Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b höher ist als die Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b , um die Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts zu versetzen (zu kompensieren), wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. Insbesondere kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b mit einer Verstärkung verstärken, die größer (höher) als die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b ist, um die Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a gelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilters3a gelassenen Lichts zu versetzen (zum kompensieren), wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. -
8 und9 sind Diagramme, die spezifische Konfigurationsbeispiele zeigen, wenn die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 die oben beschriebene Konfiguration aufweist (d. h. die Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b höher gesetzt ist als die Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b ). - Wie in
8 gezeigt, ist die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert, um die Verstärkungen der Verstärker5 und6 in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b in der Konfiguration von4 einzustellen (zu erhöhen). In dem Beispiel von9 ist die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert, um die Verstärkung des Verstärkers6 in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b in der Konfiguration von4 einzustellen (zu erhöhen). - In dem Fall der Konfigurationen von
8 und9 kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert sein, um die Verstärkungen der Verstärker5 und6 manuell in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b einzustellen. Alternativ hierzu kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert sein, um die Verstärkungen der Verstärker8 und9 automatisch in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b einzustellen (zum Beispiel unter der Steuerung einer CPU). - Als weiteres Konfigurationsbeispiel kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung
8 derart konfiguriert sein, dass die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b zuvor um eine vorbestimmte Kompensationsgröße größer als die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b gesetzt wird, um eine Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts zu versetzen (zu kompensieren), wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. -
10 und11 sind Diagramme, die spezifische Konfigurationsbeispiele zeigen, in denen die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 wie oben beschrieben konfiguriert ist (d. h. für den Fall, dass die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b zuvor um eine vorbestimmte Kompensationsgröße größer als die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b gesetzt wird). - Wie in
10 gezeigt, ist die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert, um einen vorbestimmten Kompensationswert der Verarbeitungseinheit7 in Übereinstimmung mit den Ausgaben des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b in der Konfiguration von4 einzustellen. In dem Beispiel von11 ist die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 derart konfiguriert, dass ein Addierer10 den vorbestimmten Kompensationswert zu der Ausgabe des Verstärkers6 auf einer Seite addiert, auf der die Ausgabe aus dem Verstärker6 eines Komparators9 der Verarbeitungseinheit7 eingegeben wird. - In dem Fall der Konfigurationen von
10 und11 kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert sein, um den vorbestimmten Wert der Verarbeitungseinheit7 manuell in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b einzustellen. Alternativ hierzu kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 konfiguriert sein, um den vorbestimmten Wert der Verarbeitungseinheit7 automatisch in Übereinstimmung mit der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b einzustellen (zum Beispiel unter der Steuerung einer CPU). - Im Folgenden wird eine Operation des Flammenmelders mit der oben beschriebenen Konfiguration gemäß der Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist die Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung der Einfachheit halber derart konfiguriert, dass die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters
4a schmäler ist als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a . Außerdem gestattet die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 , dass die Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b höher ist als die Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b (insbesondere verstärkt sie die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b zu einer Verstärkung, die größer (höher) als diejenige der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b ist), um die Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts zu versetzen (zu kompensieren), wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. - In diesem Flammenmelder ist die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters
4a kleiner als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a , wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einen Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. Deshalb wird die Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts kleiner als die durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts. Deshalb wird die Menge des durch das zweite Infrarotstrahlen-Empfangselement4b empfangenen Lichts kleiner als die Menge des durch das erste Infrarotstrahlen-Empfangselement3b empfangenen Lichts, sodass die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b kleiner als die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b wird. Um also die Ausgabe aus dem zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement4b gleich derjenigen aus dem ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement3b vorzusehen, muss die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b größer als diejenige des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b eingestellt werden. -
12 zeigt die Beziehung der Empfindlichkeitseinstellung, mit der die Ausgabe aus dem zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement4b gleich der Ausgabe aus dem ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement3b vorgesehen wird, wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. - Wie in
13 gezeigt, wird die Empfindlichkeitseinstellung durchgeführt, indem die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b auf eine Verstärkung verstärkt wird, die größer (höher) als die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b ist, um die Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts zu versetzen (zu kompensieren), wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in dem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. -
14 zeigt ein Beispiel der Empfindlichkeitseinstellung. In dem Beispiel von14 wird eine Lichtquelle zum Emittieren eines Einstellungsbezugslichts verwendet. Die Empfindlichkeitseinstellung wird durchgeführt, indem gestattet wird, dass das Einstellungsbezugslicht auf der Lichtquelle auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt, und indem die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b auf eine Verstärkung verstärkt wird, die größer (höher) als diejenige der Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b ist, um eine Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts zu versetzen (zu kompensieren). - Weil in dem Flammenmelder, der der Empfindlichkeitseinstellung von
13 und14 unterworfen wird, wie in15 gezeigt die Wellenlänge des Lichts aus einer Flamme in einem Infrarotstrahl eines Wellenlängenbands der CO2-Resonanzstrahlung von beispielsweise 4,4 bis 4,5 enthalten ist, ist die Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts größer als die Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts, wenn eine Flamme erzeugt wird. Weil weiterhin die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilter4a schmäler ist als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a , ist die Menge des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts viel größer als die Menge des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts. Weil also wie in16 gezeigt die Ausgabe des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b viel größer als die Ausgabe des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b ist, wird die Ausgabe aus dem Verstärker5 größer als die Ausgabe aus dem Verstärker6 , auch wenn die Verstärkung des Verstärkers6 größer (höher) gesetzt ist als die Verstärkung des Verstärkers5 . Bei einer derartigen Konfiguration ist die Ausgabe aus dem Komparator eine „1” (hoch), sodass die Flamme zuverlässig erfasst wird. - In einem Fall, in dem ein Basismaterial des ersten Bandpassfilters
3a und des zweiten Bandpassfilters4a , ein Film usw. aus im wesentlichen dem gleichen Material (wenn das Durchlassband schmal ist) wie in17 gezeigt ausgebildet sind, wird eine sekundäre Strahlung mit beinahe der gleichen optischen Energie aus dem ersten Bandpassfilter3a und dem zweiten Bandpassfilter4a emittiert, wenn Licht (wie etwa Sonnenlicht) mit einem Wellenlängenband einfällt, das nicht durch das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a durchgelassen wird. Weil die sekundäre Strahlung aus dem ersten Bandpassfilter3a und dem zweiten Bandpassfilter4a direkt auf das erste Infrarotstrahlen-Empfangselement3b und das zweite Infrarotstrahlen-Empfangselement4b fällt, empfangen das erste Infrarotstrahlen-Empfangselement3b und das zweite Infrarotstrahlen-Empfangselement4b das Licht mit der homogenen Energie und geben den gleichen Ausgabewert aus. Weil in diesem Fall die Verstärkung des Verstärkers6 durch die oben beschriebene Empfindlichkeitseinstellung größer (höher) gesetzt ist als die Verstärkung des Verstärkers5 , wird wie in18 gezeigt die Ausgabe aus dem Verstärker6 größer als die Ausgabe aus dem Verstärker5 . Dementsprechend ist die Ausgabe aus dem Komparator eine „0” (niedrig). Bei einer derartigen Konfiguration kann erkannt werden, ob es sich nicht um eine Flamme handelt, wodurch ein Einfluss (Fehlalarm) aufgrund der sekundären Strahlung verhindert werden kann. - Gemäß der Erfindung kann wie in dem oben beschriebenen Patentdokument 1 verhindert werden, dass der Melder aufgrund der sekundären Strahlung aus den Bandpassfiltern in der Vorderfläche der Infrarotstrahlen-Empfangselemente fälschlich betrieben wird. In der in dem Patentdokument 1 angegebenen Technik weist ein Schutzglas eine Funktion zum Abschneiden des sichtbaren Lichts und der infrarotnahen Strahlen auf, sodass das sichtbare Licht und die infrarotnahen Strahlen nicht auf das erste Bandpassfilter oder das zweite Bandpassfilter einfallen. Dementsprechend ergibt sich das Problem, dass das auf das erste Bandpassfilter
3a und das zweite Bandpassfilter4a einfallende Licht gedämpft wird. Weil gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch das Licht des vorbestimmten Wellenlängenbands (ersten Wellenlängenbands) in dem ersten Bandpassfilter3a nicht gedämpft, sondern durchgelassen wird, wird die Empfindlichkeit für die Erfassung einer Flamme nicht wie in dem Patentdokument 1 verschlechtert, sondern kann die Flamme mit einer größeren Genauigkeit erfasst werden. - In der oben beschriebenen Ausführungsform stellt die Ausgabeeinstellungseinrichtung
8 die Verstärkungen der Verstärker5 und6 wie in8 und9 gezeigt ein. Alternativ hierzu kann die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 den Kompensationswert der Verarbeitungseinheit7 wie in10 gezeigt einstellen. Die Ausgabeeinstellungseinrichtung8 kann jedoch auch die Verstärkungen der Verstärker5 und6 und zusätzlich den Kompensationswert der Verarbeitungseinheit wie in19 gezeigt einstellen. In den Beispielen von4 ,8 ,9 ,10 und19 sind die Verstärker5 und6 einzeln vorgesehen, wobei die Verarbeitungseinheit7 jedoch auch zusätzlich die Funktion der Verstärker5 und6 erfüllen kann. Die Erfindung kann außerdem in verschiedenen anderen Formen modifiziert werden. - Mit anderen Worten ist Erfindung hinsichtlich der Ausgabeeinstellungseinrichtung
8 nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern es kann eine beliebige Einheit verwendet werden, solange die Einheit die Ausgaben des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements3b und des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements4b derart einstellt, dass die Ausgabe aus dem ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement3b gleich der Ausgabe aus dem zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement4b ist, wenn das Licht mit der homogenen Energie in einem Durchlasswellenlängenband (ersten Wellenlängenband) des ersten Bandpassfilters3a und in einem Durchlasswellenlängenband (zweiten Wellenlängenband) des zweiten Bandpassfilters4a (insbesondere das Licht mit der homogenen Energie ohne Wellenlängenabhängigkeit in einem Wellenlängenband von beispielsweise 4,0 bis 5,0 μm) auf das erste Bandpassfilter3a und das zweite Bandpassfilter4a fällt. - In der oben beschriebenen Ausführungsform weist die Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung die beispielhaften Konfigurationen von
5 ,6 ,7(a) bis7(d) auf. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Es kann eine beliebige Einheit als Durchlassmengen-Einstellungseinrichtung verwendet werden, solange die Einheit derart konfiguriert ist, dass die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters4a schmäler als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters3a ist und die Dämpfungsrate des durch das zweite Bandpassfilter4a durchgelassenen Lichts größer (höher) als die Dämpfungsrate des durch das erste Bandpassfilter3a durchgelassenen Lichts ist. - Die Erfindung kann auf ein Feueralarmsystem oder ähnliches angewendet werden.
Claims (9)
- Flammenmelder, der umfasst: ein erstes Bandpassfilter mit einem Durchlasswellenlängenband zum Auswählen und Durchlassen von Licht mit einer für eine Flamme spezifischen Infrarotwellenlänge, wobei das erste Bandpassfilter erstes Licht empfängt und zweites Licht aus dem ersten Licht durchlässt, ein erstes Infrarotstrahlen-Empfangselement zum Empfangen des zweiten Lichts, das den ersten Bandpassfilter durchlaufen hat, und zur Ausgabe eines ersten Signals, das die Menge des empfangenen zweiten Lichts kennzeichnet, ein zweites Bandpassfilter mit einem Durchlasswellenlängenband zum Auswählen und Durchlassen von Licht mit einer Infrarotwellenlänge, die nicht die für eine Flamme spezifische Infrarotwellenlänge ist, wobei das zweite Bandpassfilter das erste Licht empfängt und drittes Licht aus dem ersten Licht durchlässt, ein zweites Infrarotstrahlen-Empfangselement zum Empfangen des dritten Lichts aus dem zweiten Bandpassfilter und zur Ausgabe eines zweiten Signals, das die Menge des empfangenen dritten Lichts kennzeichnet, eine Einstellungseinheit, die den Pegel des ersten und/oder zweiten Signals einstellt, einen Komparator, der das erste Signal aus dem ersten Infrarotstrahlen-Empfangselement mit dem zweiten Signal aus dem zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselement vergleicht, um eine Flamme zu erfassen, wobei wenn Licht mit einer homogenen Energie im Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und im Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter fällt, die Menge des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts kleiner als die Menge des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts ist, und die Einstellungseinheit den Pegel des ersten Signals und/oder des zweiten Signals in einem Maße einstellt, dass der Pegel des ersten Signals gleich dem Pegel des zweiten Signals wird, wenn Licht mit einer homogenen Energie im Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und im Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter fällt.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die halbe Bandbreite des zweiten Bandpassfilters schmäler ist als die halbe Bandbreite des ersten Bandpassfilters.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungsrate des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts größer ist als die Dämpfungsrate des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die Einstellungseinheit den Pegel des ersten Signals und des zweiten Signals einstellt durch Einstellung einer ersten Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements und einer zweiten Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements, wobei die Einstellungseinheit die zweite Empfindlichkeit höher als die erste Empfindlichkeit einstellt, um eine Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts aufzuheben, wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und in dem Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter fällt.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, der weiterhin einen ersten Verstärker mit einer ersten Verstärkung und einen zweiten Verstärker mit einer zweiten Verstärkung aufweist, wobei die Einstellungseinheit den Pegel des ersten und zweiten Signals einstellt durch Einstellung der ersten Verstärkung, mit der der erste Verstärker das erste Signal verstärkt, und der zweiten Verstärkung, mit der der zweite Verstärker das zweite Signal verstärkt, wobei die Einstellungseinheit die zweite Verstärkung größer als die erste Verstärkung einstellt, um eine Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts aufzuheben, wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und in dem Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter fällt.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die Einstellungseinheit den Pegel des ersten und zweiten Signals durch Einstellung eines Korrekturpegels einstellt, wobei der Pegel des zweiten Signals um den Korrekturpegel höher als der Pegel des ersten Signals gesetzt wird, um eine Differenz zwischen der Menge des durch das zweite Bandpassfilter durchgelassenen Lichts und der Menge des durch das erste Bandpassfilter durchgelassenen Lichts aufzuheben, wenn das Licht mit der homogenen Energie in dem Durchlasswellenlängenband des ersten Bandpassfilters und in dem Durchlasswellenlängenband des zweiten Bandpassfilters auf das erste Bandpassfilter und das zweite Bandpassfilter fällt.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die zweite Empfindlichkeit des zweiten Infrarotstrahlen-Empfangselements höher ist als die erste Empfindlichkeit des ersten Infrarotstrahlen-Empfangselements.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei der weiterhin einen ersten Verstärker mit einer ersten Verstärkung und einen zweiten Verstärker mit einer zweiten Verstärkung aufweist, wobei die Einstellungseinheit den Pegel des ersten und zweiten Signals einstellt durch Einstellung der ersten Verstärkung, mit der der erste Verstärker das erste Signal verstärkt, und der zweiten Verstärkung, mit der der zweite Verstärker das zweite Signal verstärkt, wobei die zweite Verstärkung größer ist als die erste Verstärkung.
- Flammenmelder nach Anspruch 1, wobei die Einstellungseinheit den Pegel des zweiten Signals um einen vorbestimmten Pegel höher setzt als den Pegel des ersten Signals.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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