JP2015103196A - 火災検出装置および火災検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パネル等の面状の監視対象物の異常発熱状態を、安価で簡易な構成を用いて迅速に検出することのできる火災検出装置および火災検出方法を得る。【解決手段】面状の監視対象物の異常発熱状態を検知する火災検出装置であって、監視対象物（１０，１１）の一面に配置され、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバ（２０）と、プラスティック光ファイバを介して所定光量の光信号を送受信する光送受信部（３０）と、監視対象物の異常発熱に起因して、プラスティック光ファイバが溶融することによって光送受信部による受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合に、監視対象物が異常発熱状態であると判断する監視制御部（４０）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光パネル等の面状の監視対象物の発熱に起因して発生する火災を検知することのできる火災検出装置および火災検出方法に関する。

一般的な住宅用太陽発電システムでは、住宅の屋根に、直並列に接続された太陽電池モジュールからなる太陽電池アレイ（以下では、この太陽電池アレイのことを太陽光パネルと称す）が設置されている。そして、太陽光パネルからの出力は、中継端子箱を介してパワーコンディショナに接続されており、所望の電力が得られるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１０２９０号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
このような太陽光発電システムが普及する一方で、太陽光発電システムに起因する火災（例えば、太陽光パネルを構成する太陽電池モジュールの製品不良、経年劣化、施工不良などによる異常発熱や火災）の増加が問題となっている。太陽光パネルは、光が照射されれば、常に発電するため、太陽光パネル内の故障が火災発生につながることがある。

従って、このような太陽光パネル等の面状の監視対象物の発熱を迅速に検出することが重要となる。例えば、赤外線カメラなどを用いれば、このような発熱の監視が可能である。しかしながら、赤外線カメラを用いる構成では、システム全体が高価となり、太陽光パネルの異常発熱を有効かつ安価に監視することが実現困難であった。今後、さらに太陽光パネルが普及することを考慮すると、安価で簡易な構成を用いて異常発熱状態を検知することが望まれている。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、太陽光パネル等の面状の監視対象物の異常発熱状態を、安価で簡易な構成を用いて迅速に検出することのできる火災検出装置および火災検出方法を得ることを目的とする。

本発明に係る火災検出装置は、面状の監視対象物の異常発熱状態を検知する火災検出装置であって、監視対象物の一面に配置され、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバと、プラスティック光ファイバを介して所定光量の光信号を送受信する光送受信部と、監視対象物の異常発熱に起因して、プラスティック光ファイバが溶融することによって光送受信部による受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合に、監視対象物が異常発熱状態であると判断する監視制御部とを備えるものである。

また、本発明に係る火災検出方法は、面状の監視対象物の一面に配置された、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバを用いて、監視対象物の異常発熱状態を検知する火災検出方法であって、プラスティック光ファイバを介して所定光量の光信号を送受信する光送受信ステップと、監視対象物の異常発熱に起因して、プラスティック光ファイバが溶融することによって光送受信ステップによる受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合に、監視対象物が異常発熱状態であると判断する監視制御ステップとを備えるものである。

本発明によれば、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバを太陽光パネルに近接して配置し、プラスティック光ファイバを介した光信号の送受信状態から太陽光パネルの異常発熱状態の有無をモニタすることにより、住宅用太陽発電システム等に用いられる太陽光パネルの異常発熱状態を、安価で簡易な構成を用いて迅速に検出することのできる火災検出装置および火災検出方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における面状監視対象物の異常発熱状態を検知するための火災検出装置の全体構成図である。 本発明の実施の形態１における火災検出装置で用いられるプラスティック光ファイバ２０の温度特性の一例を示した図である。

以下、本発明の火災検出装置および火災検出方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明は、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバを、太陽光パネルに代表される面状監視対象物に近接配置し、プラスティック光ファイバを介した光信号の送受信状態をモニタすることで、面状監視対象物の異常発熱状態を検出することを技術的特徴とするものである。
なお、以下の説明では、面状の監視対象物の代表例として、太陽光パネルを挙げて説明するが、その他の面状の監視対象物に対しても、同様に、安価で簡易な構成を用いて、異常発熱状態を迅速に検出することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における面状監視対象物の異常発熱状態を検知するための火災検出装置の全体構成図である。本実施の形態１における面状監視対象物として、図１では、複数の太陽電池モジュール１１を３×３で配列してなる太陽光パネル１０が、２つ配置されている場合を例示している。このような太陽光パネル１０が、取付具を介して住宅の屋根などに設置されることとなる。

また、図１では図示していないが、複数の太陽電池モジュール１１のそれぞれの背面には、隣接する太陽電池モジュール１１との配線接続を行うための端子箱（ジャンクションボックス）が設けられている。そして、太陽電池モジュール１１では、この端子箱が異常発熱しやすい箇所として挙げられる。

本実施の形態１における火災検出装置は、太陽光パネル１０を構成する全ての太陽電池モジュール１１を経由する配線ルートで張り巡らされたプラスティック光ファイバ２０と、プラスティック光ファイバ２０を介して光信号を送受信する光送受信部３０と、光送受信部３０による受信状態から複数の太陽電池モジュール１１の異常発熱状態の有無を監視する監視制御部４０とを備えて構成されている。

次に、基本的な検出原理について、説明する。本実施の形態１における火災検出装置に使用されるプラスティック光ファイバ２０としては、熱変形温度および融点が規定された市販のプラスティック製光ファイバを使用することができる。例えば、ポリメタクリル酸メチル系の物質を用いた光ファイバでは、熱変形温度８５℃、融点１６０℃であり、ポリカーボネートを用いた光ファイバでは、熱変形温度１２９℃、融点２３０℃である。この両者を比較すると、ポリカーボネートは、ポリメタクリル酸メチルに比べて耐熱性が高い。

プラスティック光ファイバ２０が正常な状態では、光送受信部３０から送信された光が許容範囲内の光量として受光されることとなる。すなわち、適正な透過率で光信号が送受信されることとなる。しかしながら、複数の太陽電池モジュール１１のいずれかで異常発熱状態が発生し、プラスティック光ファイバ２０の温度が、熱変形温度あるいは融点を超えてしまった場合には、光信号が適正な透過率では伝送されず、受光量が許容範囲を逸脱して低下する。

図２は、本発明の実施の形態１における火災検出装置で用いられるプラスティック光ファイバ２０の温度特性の一例を示した図である。具体的には、プラスティック光ファイバ２０をヒータ加熱し、その際の光の透過率を測定した結果である。この例では、約８０℃を過ぎるとプラスティック光ファイバ２０の透過率が悪化し始め（すなわち、受光量が低下し始め）、約１２０℃を過ぎると透過率が急激に悪化し（すなわち、受光量が急激に低下し）、最終的に、約１８０℃を越えると透過率が０％（すなわち、受光量が０）となる温度特性が示されている。

従って、監視制御部４０は、光送受信部３０から所定の強度を有する光を送信した際の受光量の大きさが、許容範囲よりも低下した場合には、複数の太陽電池モジュール１１のいずれかで異常発熱状態が発生したと推測することができる。監視制御部４０は、例えば、透過率（受光量）が８０％以下となった場合には、異常発熱状態が発生したと判断することができる。

なお、プラスティック光ファイバ２０の経年劣化による透過率の低下を踏まえると、監視制御部４０が、異常発熱状態が発生したと判断する閾値は、透過率８０％〜２０％程度に設定されることが好ましい。

また、監視制御部４０は、例えば、プラスティック光ファイバ２０の透過率が９０％以下となった場合には、異常発熱状態の前段階（異常発熱プレ状態）として判断するなど、多段階で異常発熱状態の検知を行ってもよい。

また、監視制御部４０は、例えば、プラスティック光ファイバ２０の透過率が９５％〜９０％の間である期間が一定期間以上続く場合には、プラスティック光ファイバ２０が経年劣化していると判断することも可能である。このとき、監視制御部４０は、プラスティック光ファイバ２０が経年劣化である旨を警報するように制御するか、または、警報せずに、経年劣化による透過率の低下に伴って、異常発熱状態と判断する閾値を低下させるように制御することが考えられる。

なお、上述したように、市販されているプラスティック製光ファイバは、上述したように、それぞれ固有の熱変形温度、および融点を持っている。従って、使用環境や用途に応じて、適切な温度特性を有するプラスティック光ファイバを選択することとなる。また、温度特性の異なるプラスティック光ファイバを併用することで、多段階で異常発熱状態の検知を行うことも可能である。

また、プラスティック光ファイバ２０の配線ルートは、それぞれの太陽電池モジュール１１に設けられている端子箱の近傍を通過する、あるいは端子箱に接するようにすることが考えられる。これにより、異常発熱しやすい箇所である端子箱における異常発熱状態を早期に検出できることとなる。

また、図１の例では、２つの太陽光パネル１０に含まれている合計１８個の太陽電池モジュール１１の異常発熱状態を１本のプラスティック光ファイバ２０で監視する場合を例示しているが、本発明は、このような構成に限定されない。監視対象の太陽電池モジュール１１あるいは太陽光パネル１０を複数のブロックに分け、ブロックごとに個別のプラスティック光ファイバ２０を配置することで、ブロック単位での異常発熱状態の監視を実行できる。

さらに、本実施の形態１における火災検出装置は、プラスティック光ファイバ２０を介した光信号の透過率に基づいて、面状の監視対象物の異常発熱状態の有無を監視している。従って、太陽光パネルを監視対象とする場合などでは、太陽光発電システムの高電力による電気的なノイズ等の影響を受けることなく、高精度で異常発熱状態を検出することができる。

１０ 太陽光パネル、１１ 太陽電池モジュール、２０ プラスティック光ファイバ、３０ 光送受信部、４０ 監視制御部。

Claims (4)

1. 面状の監視対象物の異常発熱状態を検知する火災検出装置であって、
   前記監視対象物の一面に配置され、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバと、
   前記プラスティック光ファイバを介して所定光量の光信号を送受信する光送受信部と、
   前記監視対象物の異常発熱に起因して、前記プラスティック光ファイバが溶融することによって前記光送受信部による受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合に、前記監視対象物が異常発熱状態であると判断する監視制御部と
   を備える火災検出装置。
2. 請求項１に記載の火災検出装置において、
   前記監視対象物は、複数の太陽電池モジュールで構成され、
   前記プラスティック光ファイバは、前記複数の太陽電池モジュールの全てを経由するように張り巡らされており、
   前記監視制御部は、受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合には、前記複数の太陽電池モジュールの少なくともいずれか１つが異常発熱状態であると判断する
   火災検出装置。
3. 請求項２に記載の火災検出装置において、
   前記複数の太陽電池モジュールのそれぞれは、隣接する太陽電池モジュールとの配線接続を行う端子箱を有しており、
   前記プラスティック光ファイバは、前記端子箱の近傍、または前記端子箱に接するルートで、前記複数の太陽電池モジュールの全てを経由するように張り巡らされている
   火災検出装置。
4. 面状の監視対象物の一面に配置された、所定の低融点で溶融するプラスティック光ファイバを用いて、前記監視対象物の異常発熱状態を検知する火災検出方法であって、
   前記プラスティック光ファイバを介して所定光量の光信号を送受信する光送受信ステップと、
   前記監視対象物の異常発熱に起因して、前記プラスティック光ファイバが溶融することによって前記光送受信ステップによる受光量が許容範囲内を逸脱して低下した場合に、前記監視対象物が異常発熱状態であると判断する監視制御ステップと
   を備える火災検出方法。

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