JP2010238012A

JP2010238012A - 火災検出器

Info

Publication number: JP2010238012A
Application number: JP2009086016A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Yamagishi; 貴俊山岸
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP5183553B2

Abstract

【課題】監視範囲内の火源を早期に検出する火災検出器を得る。
【解決手段】火災検出器（Ｓ）は、特定の帯域に感度を有する紫外線センサ（２）および赤外線センサ（１ａ、１ｂ）を備え、回転軸（５）を中心に旋回し、監視範囲を監視する火災検出器において、上記紫外線センサおよび上記赤外線センサは、同一の監視範囲を向くように設けられ、上記赤外線センサの水平方向視野角（β）が、上記紫外線センサの水平方向視野角（α）より広く設定されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、火災検出器に関し、特に旋回させることによって広い範囲を監視する火災検出器に関する。

従来、紫外線センサと赤外線センサを、監視範囲の同一方向を監視できるように筐体内に並べて設けて、所定の範囲にわたって、その筐体を旋回させることによって広い範囲を監視する火災検出器があった。この火災検出器は、まず初めに筐体を水平方向に旋回させ、紫外線センサが火源候補を検出すると、その時点で筐体の旋回を停止させる。次に、紫外線センサが火源候補を検出した方向を向いている状態で、赤外線センサを動作させる。そして、一定時間の間に赤外線センサが所定量の赤外線を検出すると、その方向に火源があると判断する（例えば、特許文献１参照）。

ところで、紫外線センサと赤外線センサを比較すると、紫外線センサのほうがセンサの特性上、火源に対する応答速度が速い。よって、両センサを同一速度で旋回させる場合、その旋回速度を紫外線センサの応答速度に対応させて早く旋回させると、赤外線センサの応答速度が追いつかず、赤外線センサによる火源検出が正確に行えなくなる。

特開２００６−３３８４１９号公報

このため、従来の火災検出器では、まず紫外線センサで監視範囲に存在する火源候補を検出する段階と、その紫外線センサが検出した火源候補が本物の火災であるか否かを赤外線センサによって判断する段階の、２段階の処理動作が必要となり、火源の検出に時間が掛かっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、監視範囲内の火源を早期に検出する火災検出器を得ることを目的とする。

この発明に係る火災検出器は、特定の帯域に感度を有する紫外線センサおよび赤外線センサを備え、回転軸を中心に旋回し、監視範囲を監視する火災検出器において、上記紫外線センサおよび上記赤外線センサは、同一の監視範囲を向くように設けられ、上記赤外線センサの水平方向視野角が、上記紫外線センサの水平方向視野角より広く設定されている。

この発明に係る火災検出器によれば、紫外線センサの水平方向の視野角より赤外線センサの水平方向の視野角、即ち旋回する方向の視野角を広く設定した。このため、紫外線センサの応答速度に合わせた早い旋回速度で赤外線センサを旋回させることが可能となり、早い旋回速度でも監視範囲の火源を正確に検出することができ、よって火源を早期に検出できるという効果を奏する。

この発明の実施の形態に係る火災検出器の構成を示す構成図である。筐体内の様子を示す概念図である。火災検出器の赤外線センサの構造を示す断面図である。赤外線センサと紫外線センサの視野の様子を示す平面図である。火災検出器を監視範囲に対して水平に旋回させた状態を示した平面図である。図５の旋回角度が９０度から１００度の間の紫外線センサ２、および赤外線センサ１ａ、１ｂからの出力状態を簡易的に示した図である。

本発明の実施形態を図１〜６により説明する。
図１に示すように火災検出器Ｓの筐体４には、赤外線センサ１ａ、１ｂ、紫外線センサ２、および検出部３が備えられている。筐体４は回転軸５に固定され、旋回装置６によって回転軸５が回転することで、筐体４が所定の範囲にわたって旋回するよう構成されている。筐体４の旋回角度は、旋回装置６に設けられた角度センサ７によって計測される。

赤外線センサ１ａ、１ｂおよび紫外線センサ２は、図１に示すように、火災検出器Ｓの中心線Ｃ上であって、筐体４に垂直方向に一列に並べて固定されている。赤外線センサ１ａ、１ｂは、図３に示すように、それぞれ赤外線検出素子９、赤外線検出素子９の前面に配置されるバンドパスフィルタ１０、赤外線検出素子９に入射する赤外線を部分的に遮り、視野角を決める視野制限部１１、赤外線検出素子９からの出力信号が出力される信号線１２を備える。

赤外線センサ１ａ、１ｂは、それぞれ異なる特定の帯域に感度を有している。例えば、赤外線センサ１ａでは、バンドパスフィルタ１０としてサファイアを使用しており、例えば４．４μｍを中心とした周波数帯の赤外線を検出する。また、赤外線センサ１ｂでは、バンドパスフィルタ１０としてゲルマニウムを使用しており、例えば３．９μｍを中心とした周波数帯の赤外線を検出する。

赤外線センサ１ａ、１ｂの水平方向、即ち旋回する方向の視野角は、視野制限部１１によって、例えば１０度に制限されている。なお、ここで言う視野角とは、外部からの光が赤外線センサ１ａ、１ｂへ入射される角度の範囲を意味する。また本実施例では、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角を１０度としたが、この値は１度から１００度の範囲内で適宜定めればよい。

紫外線センサ２は、図１に示すように、赤外線センサ１ａ、１ｂ同様筐体４に固定されており、さらにその前面には、垂直方向に接するように一列に並べられた例えば８個の紫外線検出素子８を有する。紫外線検出素子８は、特定の帯域、例えば１５０ｎｍ〜２６０ｎｍの紫外線の帯域に感度を有する。

紫外線検出素子８の水平方向、即ち旋回する方向の視野角は、赤外線センサ１ａ、１ｂと同様図示しない視野制限部１１によって例えば１度に設定されている。なお、上述の例では紫外線センサ２の水平方向の視野角は１度としたが、この値は０．１度から１０度の範囲内で適宜定めれば良い。
また本実施例では、赤外線センサ１ａ、１ｂ、および紫外線センサ２の視野角を、視野制限部１１によって制限したが、赤外線センサ１ａ、１ｂ、および紫外線センサ２の前面にレンズ等の光学系を設け、所定の視野角になるようにしても良い。

紫外線センサ２と赤外線センサ１ａ、１ｂの水平方向の視野角の比は、１：１０である。なお、視野角の比は、１：１．１〜１：１００、好ましくは１：５〜１：２０である。

図４は、紫外線センサ２および赤外線センサ１ａ、１ｂの視野を示す平面図である。
紫外線センサ２の視野Ｕは、火災検出器Ｓを頂点として扇状に広がっており、視野角αは１度である。一方、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野Ｉａ、Ｉｂは、火災検出器Ｓを頂点として扇状に広がっており、視野角βは１０度で、紫外線センサ２の視野角αよりも広く設定されている。また図４に示すように、紫外線センサ２の視野Ｕおよび赤外線センサ１ａ、１ｂの視野Ｉａ、Ｉｂは重なっている。

より詳しく述べると、赤外線センサ１ａ、１ｂは、図１に示すように、火災検出器Ｓの中心線Ｃ上であって、筐体４に垂直方向に一列に並べて固定されているので、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野Ｉａ、Ｉｂは完全に重なる。
また、紫外線センサ２と赤外線センサ１ａ、１ｂも筐体４に垂直方向に一列に並べて固定されているので、紫外線センサ２の視野Ｕおよび赤外線センサ１ａ、１ｂの視野Ｉａ、Ｉｂは重なる。具体的には、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角βの二等分線（中心線）と紫外線センサ２の視野角αの二等分線（中心線）は、それぞれ火災検出器Ｓの中心線Ｃと重なるように設けられている。

次に、図２を使用して検出部３の構成について説明する。
検出部３は、赤外線センサ１ａ、１ｂおよび紫外線センサ２のアナログ出力を増幅する増幅器１５、増幅されたアナログ出力をデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換器１６、各センサの出力を予め定めた周期で取り込み、火源候補の位置および火源候補が本物の火災であるか否かを判断するＭＰＵ１７を有する。

次に、本発明の動作について説明する。
図５は、火災検出器Ｓを監視範囲Ｅに対して水平に旋回させた状態を示す平面図面で、火災検出器Ｓが旋回するにあたって、時間経過に伴う各センサ１ａ，１ｂ，２の視野Ｉａ，Ｉｂ，Ｕの状態を示している。監視範囲Ｅは、火災検出器Ｓを中心として、０度から１８０度までの範囲であり、この範囲を、例えば１秒間に１０度の旋回速度で旋回させ、１８秒をかけて１８０度の旋回を行う場合について説明する。
なお、１例として、旋回角度ｒが９０度から１００度の間に、火源Ｆが存在することを示している。ここで、旋回角度ｒとは、０度を基準として、０度からどれだけ火災検出器Ｓが旋回しているかを示す角度であって、その値は、角度センサ７で検出され、火源Ｆの位置特定を判断する情報として使用される。

図６は、図５の旋回角度ｒが９０度から１００度の間の紫外線センサ２、および赤外線センサ１ａ、１ｂからの出力状態を簡易的に示したもので、図６（ａ）が紫外線センサ２の出力、図６（ｂ）が赤外線センサ１ａ、１ｂの出力である。
各センサ１ａ、１ｂ、２の出力は、検出部３が所定の周期で取り込み、予め設定された閾値と比較する。そして、所定の閾値以上である場合には、その出力を黒塗りの状態で示した。

ここで、紫外線センサ２のサンプリング周波数は、４０Ｈｚに設定され、赤外線センサのサンプリング周波数は、４Ｈｚに設定されている。従って、旋回角度ｒが９０度から１００度の間は、旋回速度が１０度／ｓｅｃとなっているから、１秒で旋回可能であり、その１秒の間に、前述したサンプリング周波数の場合、紫外線センサ２は４０回信号を取り込むことができ、赤外線センサ１ａ、１ｂは４回の信号を取り込むことができる。

図６で示される各センサから得られる出力図は、旋回速度と各センサのサンプリング周波数に大きく関連しており、サンプリング周波数の低い赤外線センサ１ａ、１ｂでも、旋回速度を遅くすることで、紫外線センサ２と同じように、監視範囲Ｅを細かく監視した高解像度の出力図を得ることができる。しかし、そのようにすると、広い監視範囲Ｅ全体を監視するのには、時間がかかってしまい、早期に火源Fを検出することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、紫外線センサ２に対応した旋回速度で、火災検出器Ｓを旋回させるようにする。この「紫外線センサ２に対応した旋回速度」とは、紫外線センサ２から得られる出力図から十分に火源候補の位置を特定できる旋回速度であればよく、サンプリング周波数が高く設定される紫外線センサ２であれば、それだけ旋回速度は速くすることができる。

図６に示すように、赤外線センサ１ａ、１ｂは、応答速度が遅く、サンプリング周波数が低いことから、１０度の監視範囲Ｅでは４回の出力、１８０度全体の監視範囲Ｅでは７２回の出力しか得ることができない。これに対して、紫外線センサ２は、１０度の監視範囲Ｅでは４０回の出力、１８０度全体の監視範囲Ｅでは７２０回の出力を得ることができる。つまり、紫外線センサ２では高解像度の出力図を得ることができ、監視範囲Ｅのどこに火源候補があるのかを細かく特定することができる。ただし、この紫外線センサ２は、火源F以外の紫外線を検出することによっても動作するので、この紫外線センサ２だけの出力図をもとに、火源候補が本物の火災であるかどうかを判断することは難しい。

そこで、本実施形態では、赤外線センサ１ａ、１ｂを同時に使用することで、火源候補が本物の火災であるか否かを判断させるようにしている。例えば、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角βが、紫外線センサ２の視野角αと同じであって、狭い監視視野角（１度）の場合を考える。この場合、サンプリング周波数の低さから、旋回速度が早いままであると、赤外線センサ１ａ、１ｂの出力図は、歯抜け状態となって監視範囲Ｅ全体をカバーできないものとなってしまう。

そこで、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角βを紫外線センサ２の視野角αより広く設定することで、紫外線センサ２に対応した旋回速度で火災検出器Ｓが早く旋回しても十分に監視範囲Ｅをカバーできるようにしてある。この場合、赤外線センサ１ａ、１ｂでは、サンプリング周波数が低いことから、解像度の粗い出力図しか得られないが、おおよその位置で火源候補があるかどうかは判断することができる。よって、紫外線センサ２の高解像度の出力図と赤外線センサ１ａ、１ｂの低解像度の出力図との論理積を検出部３で演算することで、監視範囲Ｅの火源Ｆ及びその位置を検出することが可能となる。

図６（ａ）において、紫外線センサ２の出力は、４０／４０秒間の中の「１５」から「２５」回目の部分で、所定の閾値以上の紫外線を検出している。また、図６（ｂ）において、赤外線センサは、４／４秒間の中の「２」回目と「３」回目の部分で、所定の閾値以上の赤外線を検出している。検出された火源候補が本物の火災である場合、実施例の赤外線センサを用いた場合のセンサ出力比は、３．９μｍ＜４．４μｍとなり、一般的な光源や高温物体とは異なる出力比が得られる。よって、これらの出力の比を分析することで、本物の火災であると判断することが可能となる。以上の結果から、紫外線センサ２の「１５」から「２５」回目のサンプリング周波数に対応した旋回角度ｒの場所に火源Ｆがあると判断することが可能となり、また、この「１５」から「２５」回目の出力が、本物の火災であると判断できる。
なお、火源Ｆの位置が特定できれば、その後必要に応じて別途設けた消火装置の放水範囲を決定し、火源Ｆに放水を行うようにしてもよい。

本実施例では、検出された火源候補が本物の火災であると判断するために、赤外線センサ１ａ、１ｂの出力比を利用したが、さらに、紫外線センサ２の出力値を利用しても良い。
また、本実施例では、赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角βの二等分線（中心線）と紫外線センサ２の視野角αの二等分線（中心線）を、それぞれ火災検出器Ｓの中心線Ｃと重なるように設け、各センサの監視範囲が同一方向となるように設けたが、各センサは同一の監視範囲を監視していれば良く、各センサの中心線は必ずしも重なっていなくとも良い。

本発明は、紫外線センサ２より赤外線センサ１ａ、１ｂの旋回方向での視野を広くしたので、紫外線センサ２の応答速度に合わせた旋回速度で赤外線センサ１ａ、１ｂを旋回させることが可能となり、監視範囲Ｅの火源Ｆを早期に検出することができる。
また、監視波長が異なる２種類の赤外線センサ１ａ、１ｂを備えたので、より正確に火源候補が本物の火災であると判断できる。
また、紫外線センサ２、赤外線センサ１ａ、１ｂを垂直に一列に並べて設け、且つ１つの中心軸によって同一方向に同一速度で旋回走査できるので、火災検出器の機構を簡単にすることができる。

Ｓ火災検出器、１ａ、１ｂ赤外線センサ、２紫外線センサ、３検出部、４筐体、５回転軸、６旋回装置、７角度センサ、Ｃ中心線、８紫外線検出素子、９赤外線検出素子、１０バンドパスフィルタ、１１視野制限部、１２信号線、１５増幅器、１６Ａ／Ｄ変換器、Ｕ紫外線センサ２の視野、Ｉａ、Ｉｂ赤外線センサ１ａ、１ｂの視野、α 紫外線センサ２の視野角、β 赤外線センサ１ａ、１ｂの視野角、Ｘ防護領域、Ｅ監視範囲、Ｗ壁面、Ｆ火源。

Claims

特定の帯域に感度を有する紫外線センサおよび赤外線センサを備え、回転軸を中心に旋回し、監視範囲を監視する火災検出器において、
上記紫外線センサおよび上記赤外線センサは、同一の監視範囲を向くように設けられ、上記赤外線センサの水平方向視野角が、上記紫外線センサの水平方向視野角より広く設定されていることを特徴とする火災検出器。
上記赤外線センサは、異なる帯域に感度を有する２つ以上の赤外線センサからなることを特徴とする請求項１に記載の火災検出器。
上記紫外線センサおよび上記赤外線センサが垂直に一列に並べられ、且つ同一方向に同一速度で旋回されることを特徴とする請求項１記載の火災検出器。