JP2013171560A - 炎監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視対象とする炎を確実に判定可能とし、紫外線検出管の故障や劣化を判定して誤報の要因を容易に特定可能とする。
【解決手段】発振部１０から所定周期毎に同期パルス信号に同期した高電圧を紫外線検出部１２の紫外線検出管２６に出力し、紫外線検出管２６は高電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合に放電動作して紫外線検出パルス信号を出力する。炎判定部１４は、紫外線検出パルス信号の連続出力数が所定の炎判定閾値と一致した場合に炎を判定して炎判定信号を出力する。障害判定部１６は、紫外線検出パルス信号を所定の障害判定時間に亘りカウントとし、当該カウント値（放電回数）に基づいて紫外線検出管２６の障害（放電停止故障や劣化）を判定して障害判定信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、炎から放射される紫外線を検知して警報する炎監視装置に関する。

従来、炎から放射される紫外線を検知して警報する炎監視装置が知られており、放火センサや炎感知器として使用している。

このような炎監視装置は、炎検出部として紫外線検出管を使用している。紫外線検出管は、紫外線を透過するガラス管の中に陽極と陰極を配置して特殊なガスを封入しており、陽極と陰極の間に所定の高電圧を加えた状態で、炎から放射される特有の波長帯域となる１８５〜２６０ナノメートルの紫外線が入射すると、光電子の放出によりなだれ的な放電を起こす。この紫外線検出管の放電を電気的に紫外線検出パルス信号として取り出してカウントすることで紫外線量を検出し、検出した紫外線量が所定の閾値を超えた場合に炎を判定し、炎判定信号を警報装置や受信機に送信して警報するようにしている。このような紫外線検出管は例えばＵＶトロン（Ｒ）として市販されているものを使用できる。

また炎監視装置は監視対象とする炎に応じて検出感度を調整する。例えば放火センサとして使用する場合は、ライタのような微小な炎を判定して警報するため、炎判定の閾値を下げて検出感度を高めに設定している。また建物内に設置して炎感知器として使用する場合は、喫煙に伴うライタの炎を判定して誤報することを防止するため、炎判定の閾値を上げて検出感度を低めに設定している。

特開平６−３２５２６９号公報 特開平３−１７４６９９号公報 特開平６−２９０３７５号公報 特開２００９−１１９１６５号公報

ところで、炎監視装置に設けた紫外線検出管は、製造上のばらつき等により紫外線が入射しなくとも高電圧を加えた状態で自己放電を起こしており、誤報の一因となっている。

また炎監視装置を設置して使用期間が長くなると、紫外線検出管の劣化により自己放電の回数が増加していく傾向があり、これも誤報の一因となっている。

また紫外線検出管は、炎から発生した紫外線以外の自然界にある因子によって放電を起こす。この因子としては、太陽光、溶接の光、プラズマ、放射線、宇宙線などがある。太陽光は一般的には放電を起こさないとされているが、反射等による光を受けると放電を起こす場合がある。また宇宙線は宇宙空間から到来し、ある頻度で紫外線検出管を通過して放電を起こす。このような自然界の因子による紫外線検出管の放電はバックグランドノイズとして不可避であり、誤報の要因となっている。

炎監視装置の誤報に対しては、炎判定結果に蓄積をかけることによって防止している。炎判定結果に蓄積を備えた場合は、炎の判定結果が所定回数連続して得られた場合に炎判定を確定する。

しかしながら、炎監視装置を放火センサとして使用する場合には、放火犯が放火しようとしてライタに火を付けた時の微少な炎を迅速に捉える必要があり、そのときに判定結果に蓄積時間を長く設定すると、短時間しか入射しない紫外線を確実に検出することができなくなる。このため放火センサとして使用する炎監視装置は、蓄積を十分にかけることができず、自己放電やバックグランドノイズなどにより誤報が出やすいという問題が残されている。

また、炎監視装置は、紫外線検出管の自己放電、劣化による自己放電回数の増加、自然界に存在する因子による放電といった様々の要因で警報を発生する可能性があり、このような要因で警報を出力した場合に設置現場に出向いて調査しても、その真因を追究することができないために適切な対応をとることができず、炎監視装置の信頼性を損ないかねないという問題がある。

この問題を解決するため、炎監視装置に自己診断部を設けたものがある（特許文献２）。自己診断部は、数分間隔（実際にはばらつきがあり、特定できない）で行われる紫外線検出管の自己放電を検出することで、正常に機能しているか否かを判定する。即ち、一定時間の間隔で自己放電の回数を入力し、一定回数以上であれば紫外線検出管は正常と判定し、一定回数未満であれば紫外線検出管が異常と判定している。

しかしながら、自己診断により紫外線検出管の異常を判定できても、放電停止故障を直接判定できない点で問題がある。これは放電回数が一定回数未満となって紫外線検出管の異常を判定しても、自己放電が１回でもあれば炎からの紫外線が入射した場合に放電して正しく炎を判定できる可能性が残されており、必ずしも異常とはいえず、放電停止故障を直接判定できない点で、異常判定の精度が低いといえる。

また紫外線検出管は経年変化により劣化が進むと自己放電の回数が増加し、誤報を出しやすくなるが、誤報の要因が紫外線検出管の劣化にあることが分からず、適切な対応ができないという問題が残されている。

本発明は、監視対象とする炎を確実に判定可能とする、特に微小で短時間な炎を監視する放火監視にも好適な炎監視装置を提供することを目的とする。

また本発明は、紫外線検出管の放電停止故障や劣化などの障害を判定して警報することで適切に対応可能とする炎監視装置を提供することを目的とする。

本発明は、炎監視装置に於いて、
所定周期（Ｔ２）毎に同期パルス信号を発生する発振部と、
紫外線検出管を備え、発振部の信号に基づく電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合の紫外線検出管の放電動作により紫外線検出パルス信号を出力する紫外線検出部と、
紫外線検出パルス信号の連続出力数（Ｎ）が所定の炎判定閾値（Ｎｔｈ）と一致した場合に炎と判定して炎判定信号を出力する炎判定部と、
紫外線検出パルス信号を所定の障害判定時間に亘りカウントし、当該カウント値に基づいて紫外線検出部の障害を判定して障害判定信号を出力する障害判定部と、
を設けたことを特徴とする。

ここで、発振部で発生する同期パルス信号の周期（Ｔ２）は、監視対象とする炎からの紫外線が継続して入射する所定の炎継続時間（Ｔ１）を、炎判定閾値（Ｎｔｈ）で割った周期（Ｔ１／Ｎｔｈ）とする。

障害判定部は、カウント値が零の場合に、紫外線検出管の放電停止故障を判定して出力する。

障害判定部は、カウント値が零より大きく且つ障害判定時間に亘り紫外線検出パルス信号を連続出力した場合の最大カウント値未満の範囲に設定した所定の障害判定閾値以上の場合に、紫外線検出管の劣化を判定して出力する。

障害判定部は、障害判定閾値を複数段階に設定してカウント値と比較することにより、紫外線検出管の劣化の度合を判定して出力する。

本発明によれば、紫外線検出管が所定周期（Ｔ２）毎に同期パルス信号に同期した電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合に放電動作して出力する紫外線検出パルス信号の出力数（Ｎ）が、所定の炎判定閾値（Ｎｔｈ）と一致した場合に炎を判定して炎判定信号を出力するようにしたため、炎判定信号（炎判定結果）の蓄積を必要とすることなく、監視対象とする所定の炎継続時間をもつ炎を確実に判定して警報することができる。

また紫外線検出管の特性や劣化による自己放電、或いは自然界の因子に起因したバックグランドノイズによるノイズ放電は、単発的なもので炎からの紫外線が入射した場合のように連続的な放電にならないことが多く、自己放電やノイズ放電による紫外線検出パルス信号の出力数は炎判定閾値（Ｎｔｈ）に達しないため、炎と誤判定することを確実に防止できる。

また発振部で発生する同期パルス信号の周期（Ｔ２）は、監視対象とする炎からの紫外線が継続して入射する所定の炎継続時間（Ｔ１）を、炎判定閾値（Ｎｔｈ）で割った周期（Ｔ１／Ｎｔｈ）とすることで、監視対象とする炎の大きさ（炎継続時間）に対応した適正な検出感度に設定して確実に炎を判定することができる。

例えば放火監視の場合、ライタの点火による炎は５００ミリ秒程度の炎継続時間であり、紫外線検出パルス信号の連続出力数に対する炎判定閾値Ｎｔｈを例えばＮｔｈ＝４とした場合、同期パルス信号の周期Ｔ２はＴ２＝５００／４＝１２５ミリ秒となり、炎継続時間５００ミリ秒の炎からの紫外線入射による紫外線検出管の４回の連続した放電動作から炎を判定することで、監視対象とする炎継続時間に対応した適正な検出感度による炎判定ができる。

この場合、炎の監視距離を維持したまま、炎判定閾値Ｎｔｈを例えばＮｔｈ＝５に変更すれば、検出感度を炎継続時間６２５ミリ秒の炎に設定したことになる。また炎判定値をＮｔｈ＝３に変更すれば、検出感度を炎継続時間３７５ミリ秒の炎に設定したこととなる。このように監視対象とする炎の炎継続時間に対応した検出感度に簡単に設定することができる。

また紫外線検出パルス信号を所定の障害判定時間、例えば５分に亘りカウントして放電回数を求め、この放電回数に基づいて紫外線検出管の障害を判定して障害判定信号を出力して警報するようにしたため、放電回数が零となって紫外線検出管の放電が停止する放電停止故障（紫外線検出管、発振回路又は高電圧発生回路の故障）、及び自己放電の回数が増加する紫外線検出管の劣化を知ることができ、障害発生に対する適切な対応が可能となる。

また、誤報が出た場合には、障害判定の結果を見ることで、誤報の要因が紫外線検出管の劣化かによるものか否かが分かり、誤報の要因を知ることで適切な対策をとることを可能とし、炎監視装置の信頼性を向上することができる。

放火センサとして使用する本発明による炎監視装置の実施形態を示したブロック図 監視対象とする炎の紫外線入射とこれに対し炎判定閾値を変えた場合の紫外線検出管の放電動作を示した説明図 図１の炎監視装置の動作を示したタイムチャート図 発振パルス信号周期を固定したまま炎判定閾値を変えた場合の監視対象とする炎の炎継続時間と紫外線検出管の放電動作の関係を示した説明図 図１の炎判定と障害判定をコンピュータ回路のプログラムの実行で場合の処理動作を示したフローチャート 炎感知器として使用する本発明による炎監視装置の他の実施形態を示したブロック図

［炎監視装置の構成］
図１は本発明による炎監視装置の実施形態を示したブロック図であり、放火センサとして炎を監視する場合を例にとっている。

図１において、本発明の炎監視装置は、発振部１０、紫外線検出部１２、炎判定部１４、障害判定部１６、電池電源１８及び無線通信部２０で構成する。

電池電源１８は例えばリチウム電池を使用し、例えばＤＣ５Ｖを各部に供給して動作している。

発振部１０は発振回路２２と高電圧発生回路２４を備える。発振部１０は所定周期Ｔ２で例えばパルス幅が数マイクロ秒の同期パルス信号ａを発生し、高電圧発生回路２４に出力する。高電圧発生回路２４は昇圧回路などを使用し、同期パルス信号ａに同期して３００〜５００Ｖの範囲で設定した高電圧を紫外線検出部１２に出力する。なお、発振回路２２からの同期パルス信号ａは炎判定部１４及び障害判定部１６にも供給して動作させるが、図示を省略している。

紫外線検出部１２は紫外線検出管２６を備える。紫外線検出管２６は紫外線を透過するガラス管の中に陽極と陰極を配置して特殊なガスを封入しており、例えば市販のUVトロン（Ｒ）を使用する。紫外線検出管２６の陽極端子には抵抗Ｒ１を介して高電圧発生回路２４の出力を接続し、陰極端子には抵抗Ｒ２とコンデンサＣを並列接続し、陰極端子と抵抗Ｒ２の間から炎判定部１４に紫外線検出パルス信号ｂを出力するように接続している。

紫外線検出管２６は発振部１０から同期パルス信号ａに同期して高電圧を印加した状態で且つ外部から所定の放電開始レベルを超える強度の紫外線を入射した場合に放電を起こし、抵抗Ｒ１、紫外線検出管２６及び抵抗Ｒ２となる経路で放電電流をパルス的に流し、抵抗Ｒ２の両端に発生した紫外線検出パルス信号ｂを炎判定部１４に出力する。

紫外線検出管２６は紫外線の入射がなくとも高電圧を印加した場合にある時間間隔で自己放電を起こす。この自己放電の時間間隔は、使用する紫外線検出管毎に異なり、一般的に数分オーダーといわれているが、ばらつきがある。

また紫外線検出管２６は劣化が進むと、自己放電の回数が増加していく。更に紫外線検出管２６は紫外線の入射がなくとも高電圧を印加した状態で、太陽光、溶接の光、プラズマ、放射線、宇宙線といった自然界にある因子を受けて放電を起こす。この自然界にある因子による放電はバックグランドノイズとなることから、以下、ノイズ放電という。

このように紫外線検出管２６は、炎からの紫外線入射による本来の紫外線検出による放電以外に、自己放電やノイズ放電があり、自己放電やノイズ放電は不確定な放電であり、放電により出力する紫外線検出パルス信号ｂには自己放電やノイズ放電によるものが含まれており、そのまま処理しても、炎を正確に判定することができない状況にある。

炎判定部１４は紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数Ｎが所定の炎判定閾値Ｎｔｈと一致した場合に炎と判定して炎判定信号ｃを無線通信部２０へ出力し、警報装置へ送信して警報させる。このため炎判定部１４は、ゲート回路２８、シフトレジスタ３０及び連続数判定部３２を備える。

ゲート回路２８は発振回路２２からの同期パルス信号ａにより動作し、紫外線検出パルス信号ｂが入力した場合に論理レベル１のビット信号を出力し、紫外線検出パルス信号ｂの入力がない場合は、論理レベル０のビット信号を出力する。

シフトレジスタ３０は炎判定閾値Ｎｔｈに対応したシフト段数を備え、同期パルス信号ａにより動作し、ゲート回路２８からのビット信号を順次入力してシフトする。

連続数判定部３２はシフトレジスタ３０の各シフト段のビット信号を入力し、全てのビット信号が論理レベル１となった場合、即ち紫外線検出部１２から出力している紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数Ｎが炎判定閾値Ｎｔｈに一致した場合、炎を判定して炎判定信号ｃを無線送信部２０へ出力して送信させる。連続数判定部３２としては、シフトレジスタ３０の各シフト段のビット信号を並列入力して論理積を出力するＡＮＤゲートが使用できる。

なお、炎判定部１４は、ゲート回路２８、シフトレジスタ３０及び連続数判定部３２の構成に限定されず、紫外線検出部１２から出力する紫外線検出パルス信号ｂの出力が炎判定閾値Ｎｔｈと比較することで炎と判定できれば、適宜の構成とすることができる。

障害判定部１６はタイマ回路３４、カウンタ３６、カウント判定部３８を備える。カウンタ３６は、タイマ回路３４で設定する所定の障害判定時間Ｔ３毎に、ゲート回路２８から出力する紫外線検出パルス信号ｂに対応した論理レベル１のビット信号をカウントし、これより紫外線検出管２６の放電回数Ｋを検出する。

カウント判定部３８はカウンタ３６でカウントした放電回数Ｋを入力して発振回路２２、高電圧発生回路２４及び又は紫外線検出管２６の故障に伴う放電停止故障、並びに紫外線検出管２６の劣化を判定し、故障判定信号ｄまたは劣化判定信号ｅを無線通信部２０に出力して警報装置へ送信させる。

なお、障害判定部１６は、タイマ回路３４、カウンタ３６及びカウント判定部３８の構成に限定されず、紫外線検出部１２から出力する紫外線検出パルス信号ｂに基づき障害判定時間Ｔ３毎に放電回数Ｋを検出し、検出した放電回数Ｋから発振回路２２、高電圧発生回路２４及び又は紫外線検出管２６の故障に伴う放電停止故障、並びに紫外線検出管２６の劣化を判定できれば、適宜の構成とすることができる。

［炎判定の原理と炎判定閾値の決め方］
（原理説明）
次に本発明による炎判定の原理を、放火監視のためにライタによる微小な炎を判定する場合を例にとって説明する。

放火監視にあっては、例えば数メートルの監視距離となる位置で、ライタを点けた場合の炎を判定することが要求される。ここで、監視対象とする炎からの紫外線が紫外線検出管２６に継続して入射する時間を、炎継続時間Ｔ１と定義する。ライタにより放火する場合、ライタを何回か点けたり消したりして火をつけようとすることが想定されるため、ライタの１回の着火による炎の炎継続時間Ｔ１は、監視距離を数メートル、例えば５メートルに設定した場合、概ね数百ミリ秒程度となり、例えば炎継続時間Ｔ１をＴ１＝５００ミリ秒とする。

本発明は、炎継続時間Ｔ１を複数の時間に分割し、各分割時間で紫外線検出管２６による紫外線検出動作（高電圧の印加）を行い、紫外線検出管２６が各分割時間で放電し、これが連続した場合に炎を判定する。この炎判定は、実質的に、監視対象とする炎の炎継続時間を検出して炎を判定することを意味する。

このため炎継続時間Ｔ１の分割数が、紫外線検出パルス信号の連続出力数Ｎから炎を判定するための炎判定閾値Ｎｔｈとなり、炎継続時間Ｔ１を炎判定閾値Ｎｔｈで割った値（Ｔ１／Ｎ）が、発振部１０で発振する同期パルス信号ａの周期Ｔ２となる。

（炎判定閾値の決め方）
炎継続時間Ｔ１の分割数、即ち炎判定閾値Ｎｔｈは、紫外線検出管２６の自己放電や自然界を要因としたノイズ放電が単発的であることから、少なくとも２分割（Ｎｔｈ＝２）とすれば、炎による本来の放電を、自己放電やノイズ放電から区別できる。しかし、分割数が少ないと自己放電やノイズ放電によって炎を誤判定する度合いが高くなることから、分割数を３分割（Ｎｔｈ＝３）、４分割（Ｎｔｈ＝４）、５分割（Ｎｔｈ＝５）というように増やすことで、炎を誤判定する度合いを下げることができる。

一方、誤判定を抑制するために分割数を増加すると、発振回路２２で発生する同期パルス信号ａの周期が短くなり、同期パルス信号ａを供給して動作している回路部の動作回数が増加し、消費電流が増加して電池寿命が短くなる。そこで、炎の誤判定と消費電流の増加を考慮して最適な分割数、即ち炎判定閾値Ｎｔｈを決める。

図２は、ライタによる炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒の炎を対象に、炎判定閾値Ｎｔｈを、Ｎｔｈ＝２，３，４，５とした場合の炎判定を示した説明図である。

まず監視対象とするライタによる炎から紫外線検出管２６に入射する紫外線は、所定の放電開始レベルを上回る時刻ｔ１〜ｔ２の時間が炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒となる。

炎判定閾値Ｎｔｈ＝２とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２は、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒を炎判定閾値Ｎｔｈ＝２で割ることで、Ｔ２＝２５０ミリ秒となる。紫外線検出管２６は、時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、２５０ミリ秒の間隔で２回連続して放電し、紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝２に一致することを検知して、炎を判定する。

また、炎判定閾値Ｎｔｈ＝３とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝約１６７ミリ秒となり、紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、約１６７ミリ秒の間隔で３回連続して放電し、紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝３に一致することを検知して、炎を判定する。

また、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１２５ミリ秒となる。紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、１２５ミリ秒の間隔で４回連続して放電し、紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致することを検知して、炎を判定する。

さらに、炎判定閾値Ｎｔｈ＝５とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１００ミリ秒となる。紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、１００ミリ秒の間隔で５回連続して放電し、紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝５に一致することを検知して、炎を判定する。

なお、実際には、炎から放射された放電開始レベルを超える紫外線が入射する時刻ｔ１〜ｔ２の炎継続時間Ｔ１と、同期パルス信号ａの周期Ｔ２で決まる紫外線検出管２６の放電可能タイミング（高電圧印加タイミング）との間には、時間ずれを生ずる。しかし、この時間ずれがあっても、炎判定閾値Ｎｔｈに対応した数の同期パルス信号ａは、炎継続時間Ｔ１の中に必ず納まり、炎継続時間Ｔ１のあいだ紫外線が入射すれば、炎判定閾値Ｎｔｈで決まる回数の連続放電を行うことができる。

ここで、炎判定閾値をＮｔｈ＝２とした場合、即ち炎判定の連続放電回数を２回とした場合には、単発的に発生する紫外線検出管２６の自己放電やノイズ放電により、炎を誤判定する度合いが高くなる問題がある。

そこで、炎判定閾値Ｎｔｈを増し、炎判定の連続回数を増加すれば炎を誤判定する度合いは低下する。しかし、例えばＮｔｈ＝５として炎判定の連続放電回数を５回とした場合には、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１００ミリ秒と短くなり、同期パルス信号を受けて動作する回路部の動作回数が増加し、これに伴い消費電流が増加する問題がある。

そこで、炎の誤判定と消費電流の増加の両方を考慮し、炎判定閾値Ｎｔｈを適切に設定する。ここでは、炎誤判定の回避を重視して例えばＮｔｈ＝４に決める。従って、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒とするライタの炎を監視対象として、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に決めた場合、同期パルス信号の周期Ｔ２は、Ｔ２＝１２５ミリ秒となる。

具体的には、発振回路２２で発生する同期パルス信号ａの周期Ｔ２をＴ２＝１２５ミリ秒に設定し、シフトレジスタ３０を炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に対応した４段のシフトレジスタとし、更に、連続数判定部３２を４入力のＡＮＤゲートとする。

（炎監視動作）
図３は、図１の実施形態について、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４、同期パルス信号の周期Ｔ２＝１２５ミリ秒とした場合の炎監視動作を示したタイムチャートである。

図３（Ａ）は紫外線検出管２６に外部から入射する紫外線強度であり、放電開始レベルを超える強度の紫外線が入力している状態で、図３（Ｂ）の周期Ｔ２で発生している同期パルス信号ａによる高電圧を印加すると、紫外線検出管２６が放電を起こし、図３（Ｃ）に示す紫外線検出パルス信号ｂを出力する。

時刻ｔ１は放電開始レベルを超える紫外線の入射がないのに紫外線検出パルス信号ｂを出力していることから、これは紫外線検出管２６の自己放電である。この場合、図３（Ｄ）に示すシフトレジスタ３０の内容は「１０００」であり、連続数判定部３２による論理積出力はビット０となり、炎とは判定しない。

時刻ｔ２〜ｔ３にあっては、ライタの炎から放電開始レベルを超える強度の紫外線が入射し、発振パルス信号ａに同期して紫外線検出管２６が連続的に放電し、紫外線検出パルス信号を４つ連続して出力する。このためシフトレジスタ３０の内容は、「１０００」、「１１００」、「１１１０」、「１１１１」と変化し、４回目の連続放電によるシフトレジスタ３０からの入力に基づき連続数判定部３２による論理積出力はビット１となり、炎を判定する。

時刻ｔ４，ｔ５は自然界のバックグランドノイズにより紫外線検出管２６がノイズ放電した場合であり、いずれも単発的な放電動作となり、シフトレジスタ３０の内容は「１０００」、「１００１」であり、連続数判定部３２による論理積出力はビット０となり、炎とは判定しない。

（障害判定動作）
次に障害判定部１６の動作を説明する。障害判定部１６に設けたタイマ回路３４は所定の障害判定時間Ｔ３毎にカウンタ３６のリセットスタートを行う。この障害判定時間Ｔ３は、例えばＴ３＝５分に設定する。

カウンタ３６は障害判定時間Ｔ３の間、ゲート回路２８から出力される紫外線検出パルス信号ｂに対応した論理レベル１のビット信号をカウントして紫外線検出管２６の放電回数Ｋを検出し、カウント判定部３８に出力する。ここで、カウンタ３６は、紫外線量を検出するものではなく、あくまで紫外線検出管２６の紫外線による放電、自己放電及び自然界を要因とするノイズ放電を合わせた放電回数Ｋを検出する。

なお、従来の炎監視装置にあっては、タイマ回路３４とカウンタ３６と同じ構成により、所定時間毎に放電回数をカウントし、このカウント値を紫外線量と看做し、所定の炎判定閾値以上となることを検知した場合に炎を判定しているが、本発明にあっては、前述の原理説明で詳述したように、このような炎判定は行っていない点で、炎判定の方法が基本的に相違していることが理解できる。

カウント判定部３８は、カウント値として入力した放電回数Ｋから紫外線検出管２６の放電が停止する放電停止故障、並びに紫外線検出管２６の劣化を判定する。ここで、紫外線検出管２６の放電停止故障には、紫外線放電管２６の故障以外に、放電動作に必要な同期パルス信号ａを発生する発振回路２２の故障、高電圧を発生する高電圧発生回路２４の故障が含まれる。

カウント判定部３８は、カウントした放電回数ＫがＫ＝０の場合、放電停止故障を判定し、故障判定信号ｄを無線通信部２０に出力して警報装置へ送信させる。

なお、従来の炎監視装置に設けた自己診断部にあっては、放電回数が一定回数以上である場合、紫外線放電管２６は正常と判定し、一定回数未満である場合は紫外線放電管２６が異常であると判定しているが、紫外線放電管２６が全く放電しなくなる放電停止故障を直接判定していない点で相違する。これは放電回数が一定回数未満となって紫外線検出管２６の異常を判定しても、放電回数が１回でもあれば紫外線検出管２６は放電動作可能な状態にあり、炎からの紫外線が入射した場合に正しく炎を判定して警報する可能性が残されており、本発明のように放電停止故障を判定していない点で、障害判定の精度が低いといえる。

またカウント判定部３８は、カウントした放電回数Ｋが所定の劣化判定閾値Ｋｔｈ以上の場合、紫外線検出管２６の劣化を判定する。劣化判定閾値Ｋｔｈは、１回以上で、且つ、障害判定時間Ｔ３＝５分の最大放電回数Ｋｍａｘとなる２４００回未満の範囲に設定する。この場合、炎監視装置の出荷時または設置時の放電回数を自己放電及びノイズ放電を含む最小放電回数Ｋｍｉｎとし、この最小放電回数Ｋｍｉｎを超える範囲に劣化判定閾値Ｋｔｈを設定することが望ましい。

また劣化判定閾値は多段階に設定しても良い。例えば劣化閾値をＫｔｈ＝８００、Ｋｔｈ２＝１６００と２段階に設定し、
Ｋｍｉｎ＜Ｋ≦８００
８００＜Ｋ≦１６００
１６００＜Ｋ＜２４００
の３つの劣化範囲に分け、放電回数の増加に応じて、劣化の度合いを、各範囲に対応して低、中、高に分けて判定する。

このように劣化判定閾値を多段階に設定することで、紫外線検出管２６の自己放電回数の増加から劣化の度合を判定して警報することができ、紫外線検出管２６の交換などの修理を、劣化により誤報が多発する前に適切に行うことを可能とする。

また炎監視装置の誤報に対し現場に出向いて調査する場合に、障害判定部１６の判定結果やカウンタ３６でカウントしている放電回数Ｋを確認することで、誤報の原因が放電検出管２６の劣化に起因するものであるか、それ以外のバックグランドノイズによるものかを容易に判断することができ、誤報の原因を絞り込むことを可能とする。

［炎判定閾値の変更］
本発明の炎監視装置にあっては、図１に示したように、例えば炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４、同期パルス信号の周期Ｔ２＝１２５ミリ秒として炎判定を行っているが、同期パルス信号ａの周期をＴ２＝１２５ミリ秒に固定したまま、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４を、例えばＮｔｈ＝３またはＮｔｈ＝５に変更した場合の炎判定を、図４を参照して説明すると次のようになる。

図４（Ａ）は、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４とした図１の実施形態の炎判定であり、監視対象とする炎の炎継続時間Ｔ１は、Ｔ１＝Ｔ２×Ｎｔｈ＝１２５×４＝５００ミリ秒となり、４回の連続放電から炎を判定している。

図４（Ｂ）は炎判定閾値を１つ減らしてＮｔｈ＝３とした場合であり、監視対象とする炎の炎継続時間Ｔ１は、Ｔ１＝１２５×３＝３７５ミリ秒となり、３回の連続放電から炎を判別している。

図４（Ｃ）は炎判定閾値を１つ増してＮｔｈ＝５とした場合であり、監視対象とする炎の炎継続時間Ｔ１は、Ｔ１＝１２５×５＝６２５ミリ秒となり、５回の連続放電から炎を判別している。

ここで、炎判定閾値をＮｔｈ＝３に減らした場合、監視距離に変化がなければ、炎継続時間Ｔ１が短くなったことは、検出可能な炎を小さくしたことを意味し、これは検出感度を上げたことになる。また、監視対象とする炎の大きさに変化がなければ、炎継続時間Ｔ１が短くなったことは、監視距離が長くなったことを意味する。監視距離が長くなると、同じ炎であっても、減衰により放電可能レベルを超える紫外線強度の時間が減るからである。

また、炎判定閾値をＮｔｈ＝５に増した場合、監視距離に変化がなければ、炎継続時間Ｔ１が長くなったことは、検出可能な炎を大きくしたことを意味し、これは検出感度を下げたことになる。また、監視対象とする炎の大きさに変化がなければ、炎継続時間Ｔ１が長くなったことは、監視距離が短くなったことを意味する。

このように本発明の炎監視装置にあっては、紫外線検出管２６の放電可能タイミングを設定する同期パルス信号の周期Ｔ２を固定した状態で、炎判定閾値Ｎｔｈ、即ち炎を判定するための放電連続回数を変更することで、検出感度や監視距離を簡単に変更することかできる。

［本発明の変形例］
（コンピュータ回路）
本発明の他の実施形態として、ＣＰＵ、メモリ及び各種の入出力ポートを備えたコンピュータ回路を設け、図１の炎判定部１５と障害判定部１６を、ＣＰＵによるプログラムの実行による機能で実現するようにしても良い。この場合、発振回路２２による同期パルス信号ａの発生もコンピュータ回路で行うことができる。

図５はコンピュータ回路を設けた場合の炎監視処理を示したフローチャートである。図５において、ステップＳ１（以下「ステップ」は省略）で発振回路２２（プログラム実行機能としても良い）による同期パルス信号ａの発生を判別するとＳ２に進み、紫外線検出管２６の放電による紫外線検出パルス信号ｂの有無を判別する。

Ｓ２で紫外線検出パルス信号有りを判別するとＳ３に進み、メモリにビット１を書き込み、Ｓ４でメモリから最新の連続Ｎｔｈビット、例えば連続４ビットを読み出し、全てビット１であることを判別するとＳ５に進み、炎を判定して無線通信部２０から炎判定信号を送信させる。Ｓ２で紫外線検出パルス信号なしを判別した場合は、Ｓ６に進んでビット０をメモリに書き込んでＳ７に進む。

Ｓ７にあっては、紫外線検出パルス信号のカウントして放電回数Ｋを求めながら障害判定時間Ｔ３の経過の有無を判別しており、障害判定時間Ｔ３の経過を判別するとＳ８に進み、障害判定処理を行う。

この障害判定処理は、放電回数ＫがＫ＝０であれば放電停止故障を判定して無線通信部２０から故障判定信号を送信させる。また放電回数Ｋが劣化閾値Ｋｔｈ以上であれば、紫外線検出管２６の劣化を判定し、無線通信部２０から劣化判定信号を送信させる。この場合の劣化判定は、閾値を多段階に設定し、劣化の度合いを判定するようにしても良い。

（炎感知器）
図６は炎感知器として使用する本発明の他の実施形態を示したブロック図である。図６において、炎監視装置は、受信機からの感知器回線を接続するため、無極性化部４０、定電圧部４２、伝送回路部４４及び作動表示灯４６を設けており、それ以外の発振部１０、紫外線検出部１２、炎判定部１４及び障害判定部１６は図１の実施形態と同様である。

無極性化回路部４０は受信機からの感知回線に対する端子Ｌ，Ｃの接続極性を無極性化している。炎監視装置は、受信機から例えばＤＣ２４Ｖの電圧供給を受け、定電圧部４２により例えばＤＣ５Ｖに変換して各部に供給している。

伝送回路部４４は、炎判定部１４から炎判定信号ｃを入力した場合、例えばスイッチング回路を動作して所定の炎判定電流（発報電流）を流すことで、受信機へ炎判定信号を送信する。このとき作動表示部４６にも電流が流れ、ＬＥＤなどの作動表示灯を点灯する。

また伝送回路４４は、障害判定部１６から故障判定信号ｄまたは劣化判定信号ｄを入力した場合、スイッチング回路を動作して炎判定電流とは異なる所定の故障判定電流または劣化判定電流を流すことで、受信機へ各判定信号を送信する。

また炎感知器として使用する場合には、監視距離を例えば２０〜３０メートルとし、また監視対象とする炎も火災により継続する比較的大きな炎であることから、これに対応した炎継続時間Ｔ１、炎判定閾値Ｎｔｈ、及び同期パルス信号の周期Ｔ２を決めて炎を判定する。

例えば図５に示したと同様に、同期パルス信号の周期Ｔ２をＴ２＝１２５ミリ秒に固定し、炎継続時間Ｔ１を、喫煙によるライタの炎を判定せずに、火災による炎を判定するため、例えばＴ１＝２５００ミリ秒（＝２．５秒）とした場合、炎判定閾値ＮｔｈをＮｔｈ＝２０に設定し、２０回の連続放電回数を検知して炎を判定する。

また別の炎感知器として使用するための炎判定としては、図１の炎判定を変更せず、連続数判定部３２による４回の連続放電回数の検知で火災を判定した場合（５００ミリ秒の炎判定）、この炎判定結果を蓄積し、４回連続して出力したことを検知した場合（２５００ミリ秒＝２．５秒の炎判定）に、炎判定を確定して炎判定信号を受信機に送信するようにしても良い。

なお、この場合の蓄積は、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒とする炎判定から見た場合に蓄積となるが、本来の火災感知器としての炎継続時間Ｔ１＝２５００ミリ秒の炎判定にあっては、蓄積とはならないことに留意する必要があり、本発明の炎判定は従来装置のような蓄積は行っていない。

（その他）
電池電源で動作する炎監視装置については、電池電圧が所定電圧以下に低下するローバッテリー障害を検知して警報させるようにしてもよい。

また、上記の実施形態の炎監視装置は、炎や故障を検出際に、外部の受信機等へ移報するものであったが、これに限らず、炎監視装置に警報手段を設けて表示や音声等で警報を行うようにしてもよい。

また本発明は、上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：発振部
１２：紫外線検出部
１４：炎判定部
１６：障害判定部
１８：電池電源
２０：無線通信部
２２：発振回路
２４：高電圧発生回路
２６：紫外線検出管
２８：ゲート回路
３０：シフトレジスタ
３２：連続数判定部
３４：タイマ回路
３６：閾値変更部
３８：カウンタ
４０：無極性化部
４２：定電圧部
４４：伝送回路部
４６：作動表示部

Claims (5)

1. 所定周期毎に同期パルス信号を発生する発振部と、
   紫外線検出管を備え、前記発振部の信号に基づく電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合の前記紫外線検出管の放電動作により紫外線検出パルス信号を出力する紫外線検出部と、
   前記紫外線検出パルス信号の連続出力数が所定の炎判定閾値と一致した場合に炎と判定して炎判定信号を出力する炎判定部と、
   前記紫外線検出パルス信号を所定の障害判定時間に亘りカウントし、当該カウント値に基づいて前記紫外線検出部の障害を判定して障害判定信号を出力する障害判定部と、
   を設けたことを特徴とする炎監視装置。
   
2. 請求項１記載の炎監視装置に於いて、
   前記発振部で発生する同期パルス信号の周期（Ｔ２）を、監視対象とする炎からの紫外線が継続して入射する所定の炎継続時間（Ｔ１）を、前記炎判定閾値（Ｎｔｈ）で割った周期（Ｔ１／Ｎｔｈ）とすることを特徴とする炎監視装置。
   
3. 請求項１記載の炎監視装置に於いて、
   前記障害判定部は、前記カウント値が零の場合に、前記紫外線検出管の放電停止故障を判定して出力することを特徴とする炎監視装置。
   
4. 請求項１記載の炎監視装置に於いて、
   前記障害判定部は、前記カウント値が、零を大きく且つ前記障害判定時間に亘り前記紫外線検出パルス信号を連続出力した場合の最大カウント値未満の範囲に設定した所定の障害判定閾値以上の場合に、前記紫外線検出管の劣化を判定して出力することを特徴とする炎監視装置。
   
5. 請求項４記載の炎監視装置に於いて、
   前記障害判定部は、前記障害判定閾値を複数段階に設定して前記カウント値と比較することにより、前記紫外線検出管の劣化の度合を判定して出力することを特徴とする炎監視装置。

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