JP2003296848A

JP2003296848A - 炎検知器

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Publication number: JP2003296848A
Application number: JP2002094414A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sato; 康弘佐藤
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3867965B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コストと消費電流とを増加せずに、受光ガラ
スの汚損検出精度を上げることができる炎検知器を提供
することを目的とするものである。【解決手段】受光ガラスの外部に配置されている汚れ
検出用発光素子が発光し、上記受光ガラスの内側に配置
されている汚れ検出用受光素子が受光し、上記受光素子
が受光した受光量に基づいて、上記受光ガラスの汚れ量
を検出する炎検知器において、上記汚れ検出用発光素子
が発光する光の中心周波数と、上記汚れ検出用受光素子
の受光中心周波数とを整合させる周波数整合手段を有す
る炎検知器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炎検知器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トンネル内に設置されている従来の炎検
知器は、受光ガラスの外部に設けられている汚れ検出用
発光素子を発光させ、受光ガラスの内側に配置されてい
る汚れ検出用受光素子が上記発光を受光し、上記受光出
力信号Vと、受光ガラスが汚れていない状態における初
期受光出力信号V０とに基づいて、受光ガラスの光学的
減光率ＤＬ（＝１−Ｖ／Ｖ０）を算出する。そして、上
記算出された受光ガラスの光学的減光率ＤＬに基づい
て、上記受光ガラスの汚れ量を把握している。上記受光
ガラスの光学的減光率が所定のレベル（汚れレベルＤ
Ｓ）以上になると、炎検知器を清掃する。

【０００３】上記汚れ検出用受光素子による受光は、汚
れ検出用受光素子と狭帯域フィルタと増幅回路と平滑化
回路とによって構成されている受光回路によって、所定
の周波数（たとえば５００Ｈｚ）付近を受光中心周波数
として受光出力を得る。

【０００４】また、汚れ検出用発光素子による発光は、
汚れ検出用発光素子と発光回路とによって構成されてい
る試験回路によって、その発光中心周波数を、受光回路
の受光中心周波数（たとえば５００Ｈｚ）に固定し、発
光する。これによって、受光ガラスの汚損検出試験時に
おける外光の影響を除去するようにしている。

【０００５】つまり、数Ｈｚの周波数成分の発光の太陽
光、商用電源周波数（たとえば５０Ｈｚ）の発光の照明
灯等の発光を、たとえば５００Ｈｚ付近を受光中心周波
数とする狭帯域フィルタを用いることで、上記受光回路
は除去でき、上記発光回路の発光成分のみの受光出力を
得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２は、受光回路にお
ける増幅率の周波数特性を示す図である。

【０００７】しかし、上記従来例において、狭帯域フィ
ルタの中心周波数（つまり受光回路の受光中心周波数）
は、それを構成する電気部品の公差によって、図２に示
すように、たとえば、５００Ｈｚになるように設計して
も期待値通りにはならず、たとえば３００Ｈｚ、８００
Ｈｚというように、バラツキを持つ。このために、発光
回路の中心周波数と受光回路の中心周波数とがずれ、こ
の中心周波数のずれによって、受光回路の受光出力が減
少する。

【０００８】ここで、狭帯域フィルタのバラツキを調整
するためのハードウェアを設けると、コストが増加し、
また、消費電流が増加するという問題がある。

【０００９】一方、受光ガラスの汚損検出精度を上げる
には、Ｓ／Ｎを高くする必要があり、発光出力を上げる
ことが考えられるが、このようにすると、中心周波数の
ずれの影響もあり、消費電流が大きく増加するという問
題がある。

【００１０】本発明は、コストと消費電流とを増加せず
に、受光ガラスの汚損検出精度を上げることができる炎
検知器を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、受光ガラスの
外部に配置されている汚れ検出用発光素子が発光し、上
記受光ガラスの内側に配置されている汚れ検出用受光素
子が受光し、上記受光素子が受光した受光量に基づい
て、上記受光ガラスの汚れ量を検出する炎検知器におい
て、上記汚れ検出用発光素子が発光する光の中心周波数
と、上記汚れ検出用受光素子の受光中心周波数とを整合
させる周波数整合手段を有する炎検知器である。

【００１２】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の一
実施例である炎検知器ＦＤ１の構成を示すブロック図で
ある。

【００１３】炎検知器ＦＤ１は、トンネルの壁面に設置
され、受光ガラスＧ１と、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２
と、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２とを有する。

【００１４】受光ガラスＧ１は、ラグビーボール状また
は半球状のガラスである。

【００１５】太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２は、受光ガラ
スＧ１の内部に設けられた、火災検出用の短波長検出素
子である。

【００１６】焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２は、受光ガラ
スＧ１の内部に設けられた火災検出用の長波長検出素子
である。

【００１７】太陽電池ＰＤ２１と焦電素子ＰＥ２１と
は、右側火災検出部を構成している。また、太陽電池Ｐ
Ｄ２２と焦電素子ＰＥ２２とは、左側火災検出部を構成
している。

【００１８】右側火災検出部を構成する太陽電池ＰＤ２
１と焦電素子ＰＥ２１とは、炎を検出する素子であり、
焦電素子ＰＥ２１の特性は、長波長側にピークを有し、
太陽電池ＰＤ２１の特性は、短波長側にピークを有す
る。そして、これらの出力の組み合わせによって、炎を
検出する。

【００１９】左側火災検出部も、上記右側火災検出部と
同様である。

【００２０】また、右側火災検出部用の汚れ検出用発光
素子として、発光素子ＬＥＤ１１が設けられ、発光素子
ＬＥＤ１１が、グローブＧ２の内部に設けられている。

【００２１】左側火災検出部用の汚れ検出用発光素子と
して、発光素子ＬＥＤ１２が、設けられ、発光素子ＬＥ
Ｄ１２が、グローブＧ３の内部に設けられている。

【００２２】また、右側火災検出部の汚れ検出用受光素
子としての太陽電池ＰＤ１１が、受光ガラスＧ１の内部
に設けられている。さらに、左側火災検出部の汚れ検出
用受光素子としての太陽電池ＰＤ１２が、受光ガラスＧ
１の内部に設けられている。

【００２３】発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２が発光
し、上記発光を受光ガラスＧ１を介して、太陽電池ＰＤ
１１、ＰＤ１２が受光し、上記受光量に基づいて、受光
ガラスＧ１の汚れ量を検出する。

【００２４】受光ガラスＧ１が汚れていない状態におけ
る太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２のそれぞれの初期出力信
号V０（ＰＤ１１）、Ｖ０（ＰＤ１２）と、汚損検出試
験時のそれぞれの出力信号V（ＰＤ１１）、Ｖ（ＰＤ１
２）とによって、受光ガラスＧ１の汚れ量ＤＬ（＝１−
Ｖ／ＶＯ）が算出される。

【００２５】次に、炎検知器ＦＤ１の回路構成について
説明する。

【００２６】炎検知器ＦＤ１は、受光ガラスＧ１と、グ
ローブＧ２、Ｇ３と、太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２、Ｐ
Ｄ２１、ＰＤ２２と、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２と、
発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２と、マイクロコンピュ
ータＭＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｅ２ＰＲＯＭと、
送受信部と、定電圧部とを有する。

【００２７】また、各素子ＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２
１、ＰＤ２２、ＰＥ２１、ＰＥ２２に対して、狭帯域フ
ィルタ、増幅部、平滑回路が設けられ、これらによって
それぞれ受光回路が構成されている。

【００２８】なお、素子ＰＤ２１、ＰＤ２２、ＰＥ２
１、ＰＥ２２に対する狭帯域フィルタは、炎のゆらぎ
（たとえば８Ｈｚ）周波数付近に、中心周波数を有し、
素子ＰＤ１１、ＰＤ１２に対する狭帯域フィルタは、各
素子の出力信号に含まれる外光の成分を除去するため、
たとえば５００Ｈｚ付近に、中心周波数を有する。発光
素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２に対して発光回路が設けら
れ、これらによって試験回路を構成している。

【００２９】マイクロコンピュータＭＰＵは、炎検知器
ＦＤ１の全体の制御を行うものであり、Ａ／Ｄ変換部、
演算部、汚損検出部、火災判定部によって構成されてい
る。ＲＯＭは、後述するフローチャートのプログラムの
記憶領域である。ＲＡＭは、作業領域と記憶領域とであ
る。Ｅ２ＰＲＯＭは、書き換え可能な記憶領域である。
送受信部ＴＲＸは、防災受信機ＲＥとの間で、各種信号
の送受信を行う。定電圧部は、各部に安定した電源を供
給する。

【００３０】太陽電池ＰＤ１１の出力信号から、狭帯域
フィルタが、上記所定の周波数の信号成分を抽出し、こ
の抽出された信号成分が、増幅部で増幅され、平滑回路
で平滑化され、Ａ／Ｄ変換部でＡ／Ｄ変換される。

【００３１】太陽電池ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２の
出力信号、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２の出力信号につ
いても、上記と同様である。

【００３２】発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２は、発光
回路によって、太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２の受光回路
の受光中心周波数に整合して発光する。

【００３３】なお、図１に示すように、炎検知器ＦＤ
１、炎検知器ＦＤ１と同様の炎検知器ＦＤ２、…、ＦＤ
ｎと、防災受信機ＲＥとが、信号線および電源線等を含
む配線Ｌを介して、各種信号の送受信を行うことによっ
て、Ｒ型伝送方式のトンネル防災システムを構成する。

【００３４】次に、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤ
ｎの動作について説明する。

【００３５】図３は、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、Ｆ
Ｄｎの動作を示すフローチャートである。

【００３６】なお、炎検知器ＦＤ１の動作のみについて
説明するが、炎検知器ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作も、炎
検知器ＦＤ１の動作と同様である。

【００３７】まず、監視動作については、起動後、ＲＡ
Ｍ等を初期設定（Ｓ１）した後に、設定入力がないので
（Ｓ２）、汚損検出機能設定を行わず、監視動作を実行
する（Ｓ３）。

【００３８】監視動作（Ｓ３）では、所定の検出周期の
タイミングにおいて、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２、焦
電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２のそれぞれの出力信号Ｖ（Ｐ
Ｄ２１）、Ｖ（ＰＤ２２）、Ｖ（ＰＥ２１）、Ｖ（ＰＥ
２２）をサンプリングし、ＲＡＭに格納する。ＭＰＵ
は、これら出力信号の組み合わせ（右側火災検出部は、
Ｖ（ＰＤ２１）と、Ｖ（ＰＥ２１）との組み合わせ、左
側火災検出部は、Ｖ（ＰＤ２２）とＶ（ＰＥ２２）との
組み合わせ）に基づいて、炎を検出した場合は、防災受
信機ＲＥからの要求に従い、火災信号やこれら出力信号
を送信する。

【００３９】また、所定の汚損検出周期のタイミングに
おいて、発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２を発光させ、
上記発光を太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２が受光し、この
出力信号Ｖ（ＰＤ１１）、Ｖ（ＰＤ１２）を、ＲＡＭに
格納し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納された受光ガラスＧ１が汚
れていない状態における初期出力信号V０（ＰＤ１
１）、Ｖ０（ＰＤ１２）を読み出し、受光ガラスＧ１の
光学的減光率ＤＬ（＝１−Ｖ（ＰＤ１１）／Ｖ０（ＰＤ
１１）、１−Ｖ（ＰＤ１２）／Ｖ０（ＰＤ１２））を算
出し、上記受光ガラスの光学的減光率ＤＬが、所定のレ
ベル（汚れレベルＤＳ）以上であれば、防災受信機ＲＥ
からの要求に基づいて、汚れ検知信号や、これら出力信
号を送信する。

【００４０】次に、汚損検出機能設定（Ｓ４）について
説明する。

【００４１】汚損検出機能設定は、起動後、ＲＡＭ等を
初期設定（Ｓ１）した後に、設定入力あり（Ｓ２）のと
きに実行する。たとえば、炎検知器ＦＤ１に設けられた
図示しない設定用スイッチを、起動時にオンすること
で、設定入力あり（Ｓ２）と判断する。

【００４２】図４は、上記実施例における汚損検出機能
設定（Ｓ４）を、具体的に示すフローチャートである。

【００４３】なお、以下の説明において、発光回路の発
光中心周波数（発光周波数）を３００〜８００Ｈｚまで
所定周波数、たとえば２Ｈｚづつずらして発光させ、そ
のときの受光回路の出力信号が最大となる周波数、つま
り、受光回路の受光中心周波数に、発光回路の発光中心
周波数を合わせるものとする。

【００４４】つまり、発光周波数ｆ＝３００〜８００Ｈ
ｚ、最小発光周波数ｆ０＝３００Ｈｚ、発光回数Ｎ＝２
５１、発光周波数間隔△ｆ＝２Ｈｚで、マイクロコンピ
ュータＭＰＵが、発光回路に対して、オン、オフ時間を
制御する出力を行うことによって、発光中心周波数を可
変することができる。

【００４５】まず、発光回数Ｎ＝０とし、発光素子ＬＥ
Ｄ１１側の発光回路の発光周波数ｆをｆ０（＝３００Ｈ
ｚ）に設定し（Ｓ１１）、発光素子ＬＥＤ１１を発光さ
せ（Ｓ１２）、太陽電池ＰＤ１１が受光し、受光出力信
号Ｖｒの値をＲＡＭに格納する（Ｓ１３）。

【００４６】そして、Ｎ＝Ｎ＋１とし、発光周波数ｆ
を、△ｆ（＝２Ｈｚ）だけずらし、ｆ→ｆ０＋Δｆに設
定し（Ｓ１４）、発光回数Ｎ≦２５０であれば、ステッ
プＳ１２に戻り、発光し、Ｎ＞２５０であれば（Ｎ＝２
５１のとき、ｆ＝８００Ｈｚ）、ステップＳ１６へ進む
（Ｓ１５）。

【００４７】Ｓ１６では、受光出力信号Ｖｒが最大であ
るときにおける発光周波数ｆを、発光素子ＬＥＤ１１側
の発光回路の発光周波数Ｆｒに設定し、Ｅ２ＰＲＯＭに
格納する（Ｓ１６）。

【００４８】次に、太陽電池ＰＤ１１の受光回路の出力
信号が規定値になるように、発光周波数が周波数Ｆｒに
設定された発光素子ＬＥＤ１１側の発光回路の発光電流
Ｉｒを調整し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納する（Ｓ１７）。

【００４９】これと同様に、Ｓ１１〜Ｓ１６における同
様の動作を、発光素子ＬＥＤ１２側の発光回路、太陽電
池ＰＤ１２の受光回路についても行い、その受光出力信
号Ｖｌが最大となる発光周波数Ｆｌを設定し、Ｅ２ＰＲ
ＯＭに格納する。また、太陽電池ＰＤ１２の受光回路の
出力信号が規定値になるように、発光周波数が周波数Ｆ
ｌに設定されている発光素子ＬＥＤ１２側の発光回路の
発光電流Ｉ１を調整し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納し（Ｓ１
７）、汚損検出機能設定を終了する（Ｓ１８）。上記規
定値は、汚損検出試験時の初期出力信号V０（ＰＤ１
１）、Ｖ０（ＰＤ１２）である。

【００５０】そして、監視動作（Ｓ３）における汚損検
出試験時には、右側火災検出部側の発光素子ＬＥＤ１１
の発光回路は、発光周波数Ｆｒ、発光電流Ｉｒの条件
で、発光素子ＬＥＤ１１を発光させ、また、左側火災検
出部側の発光素子ＬＥＤ１２の発光回路は、発光周波数
Ｆｌ、発光電流Ｉ１の条件で、発光素子ＬＥＤ１２を発
光させる。

【００５１】なお、汚れ検出用受光素子として太陽電池
ＰＤ１１、ＰＤ１２を用いているが、これらを設けず
に、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２を、汚れ検出用受光素
子として使用するようにしてもよい。

【００５２】また、上記実施例は、炎検知器ＦＤ１、Ｆ
Ｄ２、…、ＦＤｎと、防災受信機ＲＥとが、１つの信号
線を介して、各種信号の送受信を行うＲ型伝送方式のト
ンネル防災システムであるが、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ
２、…、ＦＤｎと防災受信機ＲＥとが、個々の炎検知器
専用の信号線を介して、各種信号を送受信するＰ型伝送
方式のトンネル防災システムに、上記実施例を適用する
ようにしてもよい。

【００５３】さらに、発光回路と受光回路とを備えたそ
の他の火災感知器において、発光回路と受光回路との中
心周波数調整を実行するようにしてもよい。たとえば、
発光素子を発光させ、上記発光を受光素子で受光し、受
光素子の劣化を判断するような煙感知器等に、発光回路
と受光回路との中心周波数調整を実行するようにしても
よい。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、汚損検出限界における
光学的減光率の精度を上げる場合、そのコストが高くな
らず、また、その場合における消費電流が増加しないと
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である炎検知器ＦＤ１の構成
を示すブロック図である。

【図２】受光回路における増幅率周波数特性を示す図で
ある。

【図３】炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作を
示すフローチャートである。

【図４】上記実施例における汚損検出機能設定（Ｓ４）
を、具体的に示すフローチャートである。

【符号の説明】

ＦＤ１、ＦＤ２〜ＦＤｎ…炎検知器、Ｇ１…受光ガラス、ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２…汚れ検出用発光素子としての
発光素子、ＰＤ１１、ＰＤ１２…汚れ検出用受光素子としての太陽
電池、ＰＤ２１、ＰＤ２２…太陽電池、ＰＥ２１、ＰＥ２２…焦電素子、ＲＥ…防災受信機。

フロントページの続きＦターム(参考） 2G065 AA04 AB28 CA29 DA02 DA03 DA06 5C085 AA11 AB01 AC03 AC14 BA14 BA35 CA08 DA07 DA16 DA18 DA19 EA01 EA38 EA52 FA35 5G405 AA01 AB05 BA01 CA09 CA16 DA07 DA08 DA23 DA24 EA01 EA43 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光ガラスの外部に配置されている汚れ
検出用発光素子が発光し、上記受光ガラスの内側に配置
されている汚れ検出用受光素子が受光し、上記受光素子
が受光した受光量に基づいて、上記受光ガラスの汚れ量
を検出する炎検知器において、上記汚れ検出用発光素子が発光する光の中心周波数と、
上記汚れ検出用受光素子の受光中心周波数とを整合させ
る周波数整合手段を有することを特徴とする炎検知器。
【請求項２】請求項１において、上記汚れ検出用発光素子と、発光回路とによって構成さ
れている試験回路と；上記汚れ検出用受光素子と、狭帯
域フィルタと、増幅部と、平滑回路とによって構成され
ている受光回路と；を有し、上記周波数整合手段は、上
記発光回路に対して、オン、オフ時間を制御する出力を
行うことによって、上記試験回路の発光中心周波数を可
変させ、所定範囲内において、上記発光中心周波数を可
変させ、上記試験回路を発光させたときの、上記受光回
路の出力が最大となる発光中心周波数を、上記試験回路
の発光中心周波数に設定することを特徴とする炎検知
器。