JP2539845B2 - 火災検出装置 - Google Patents

火災検出装置

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JP2539845B2 JP62233289A JP23328987A JP2539845B2 JP 2539845 B2 JP2539845 B2 JP 2539845B2 JP 62233289 A JP62233289 A JP 62233289A JP 23328987 A JP23328987 A JP 23328987A JP 2539845 B2 JP2539845 B2 JP 2539845B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、焦電型赤外線センサを用いた火災検出装
置に関し、特に複数の波長帯の赤外線強度を各々測定し
て火災を検出する火災検出装置における光の透過/遮断
を行なうチョッパに利用して有効な技術に関する。
[従来の技術] 従来、複数の波長帯の赤外線強度を各々測定して火災
を検出する火災検出装置においては、検知する波長帯の
数と同数の赤外線センサと、検知したい波長帯の赤外線
を透過するバンドパスフィルタ(赤外線フィルタ)とを
組合せ、それぞれの赤外線センサで別々の波長帯を監視
する方式が採用されていた。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のような複数のセンサを用いる方式にあっては、
各赤外線センサが同一軸上に配置されていないため、特
に焦電型赤外線センサを使用した装置では、入射する赤
外線をチョッピング(断続)させる必要があるので、チ
ョッパとセンサを高精度に位置合わせしないとチョッピ
ングタイミングがずれて検出誤差が大きくなるという欠
点がある。また赤外線をセンサに集光させる光学系も複
雑になるという欠点がある。
なお、複数の波長帯の赤外線を検出する場合に、一枚
の回転板に複数のフィルタを設け、一つのセンサで検出
を行なうようにした火災検出器に関する発明も提案され
ている(特公昭58−6995号)。
しかし、上記先願発明にあって、複数のフィルタを有
する回転板の構造が明らかでなく、実用化が困難であ
る。また、円板にスリットもしくは穴を開け、そこにフ
ィルタを嵌め込む方式が最も一般的な構造として考えら
れるが、その場合には、回転板の構造が複雑で精度も十
分に上げられないという問題点がある。
この発明は上記のような問題点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、複数の波長耐の赤外線
強度を各々測定して火災を検出する火災検出装置におい
て、一つの赤外線センサで複数の波長帯の赤外線を検出
でき、しかも構造が簡単で精度も高いチョッパを提供す
ることにある。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するためこの発明は、一枚の赤外線に
対して透明な円板を検出したい波長帯と同数の扇形に分
割し、各扇形領域上に所望の波長帯の赤外線透過膜と赤
外線吸収膜を交互に形成しその円板の後方に赤外線セン
サを配置し、円板をモータによって所定の速度で回転さ
せて入射光をチョッピングしながら各波長帯の赤外線を
検出するようにした。
また、円板の周縁には上記扇形領域や赤外線透過部に
対応してスリットもしくは切欠きを設けるとともに、そ
れに対応してスリットや切欠きを検出するセンサを配置
するようにした。
[作用] 上記した手段によれば、一枚の円板上に赤外線透過部
と収納部が交互に設けられているため構造が簡単である
とともにそのような被膜を蒸着または印刷によって形成
できるため精度を向上させることができる。また、円板
に形成されたスリットや切欠きを検出することにより、
透過する波長帯の識別を行なえるとともに、赤外線吸収
部によるチョッピング動作と同期して赤外線センサの出
力を検出することができるようになる。
[実施例] 第1図には、本発明に係るチョッパの一実施例が、ま
た第2図にはそのチョッパを使用した火災検出装置の一
実施例が示されている。
この実施例のチョッパは第1図に示すように、円形を
なし、中心角が90゜をなす4つのスリットA,B,C,Dに分
割され、さらに各扇形領域A,B,C,Dは10個の細長い扇形
領域A0〜A9,B0〜B9,C0〜C9,D0〜D9に分割されている。
上記扇形領域に分割される円板1は、石英板のような
透明な材料で形成され、その表面に細長い扇形をなす赤
外線透過膜と赤外線吸収膜が交互に形成される。すなわ
ち、第1図において符号A0〜D9で示される扇形領域のう
ち、奇数の小文字が添記された領域A1,A3,‥‥A9;B1,
B3,‥‥B9;C1,C3,‥‥C9;D1,D3,‥‥D9には赤外線吸収
膜が形成される。赤外線吸収膜は、例えば円板1上に印
刷によって黒色塗料を塗布したり、あるいは赤外線吸収
物質を蒸着することにより形成することができる。
一方、扇形の上記赤外線吸収部に挾まれた偶数の小文
字が添記された領域A0,A2,‥‥A8;B0,B2,‥‥B8;C0,C2,
‥‥C8;D0,D2,‥‥D8;には、ZnSとGeの多層膜が形成さ
れたフィルタ部とされている。ZnS/Geの多層膜は、適当
なマスクを用いて蒸着したり、あるいは全面的にZnS/Ge
多層膜を形成した後、エッチングにより所定の扇形にパ
ターニングして形成することができる。ZnS/Ge多層膜は
それぞれの膜の厚みおよびその比によって透過する赤外
線の波長帯が異なる。そこで、この実施例は4分割され
た大きな扇形領域A,B,C,Dごとにその赤外線透過膜の厚
みおよびその比を変えるようにしている。
つまり、扇形領域A0,A2,A4,‥‥A8に形成されるZnS/G
e多層膜はある同一の厚みおよびその比であるが、A0〜A
8の多層膜の厚みおよびその比とB0〜B8の多層膜の厚み
およびその比、C0〜C8の多層膜の厚みおよびその比、お
よびD0〜D8の多層膜の厚みおよびその比はそれぞれ異な
っている。これによって、例えば扇形領域A0,A2,‥‥A8
は波長1.4〜1.8μmの赤外線を、扇形領域B0,B2,‥‥B8
は波長1.9〜2.6μmの赤外線を、扇形領域C0,C2,‥‥C8
は波長3.0〜4.0μmの赤外線を、扇形領域D0,D2,‥‥D8
は波長4.3〜5.0μmの赤外線をそれぞれ透過するように
各ZeS/Ge多層膜が形成される。
なお、赤外線吸収部に形成される被膜は、予め所定の
扇形に切断した金属膜を円板1上に等間隔で貼り付ける
ようにしてもよい。
上記のように赤外線に対して透明な円板1上に赤外線
透過膜と吸収膜が円周方向に添って交互に形成されてい
るため、円板を回転させることにより、円板に向かって
入射した赤外線を断続的に透過させるチョッピング作用
を行なわせることができ、円板の後方に配置された焦電
型赤外線センサによる赤外線の強度の検出が可能とな
る。
なお、円板1の大きさは、赤外線センサの窓部の大き
さと、円板の分割数すなわち扇形領域の数との関係で、
第1図に破線で示すごとく赤外線センサの窓部Sが扇形
領域の幅の内側に入るように決定してある。また、赤外
線吸収部とフィルタ部との幅は同一にして、赤外線が透
過する時間と遮断される時間とが等しくなるようにして
ある。これによってその後の信号処理が簡素化される。
さらに、この実施例のチョッパにおいては、フィルタ
部すなわち赤外線透過部が形成された扇形領域A0,A2,‥
‥A8〜D0,D2,‥‥D8に対応して、円板1の外周に切欠き
2が形成されており、この切欠き2を光センサ、光イン
タラプタ等で検出することによりチョッピングに同期し
た信号を取り出すことができる。
また、4分割された扇形領域A,B,C,D内の最初のフィ
ルタ部(赤外線透過部)A0,B0,C0,D0の外縁部に、スリ
ット3がそれぞれ形成されている。このスリット3を検
出することによりフィルタの識別すなわちいずれの波長
帯の赤外線を検出中であるのかを知ることができる。
なお、上記切欠き2はフィルタ部に対応して設けるか
わりに、赤外線吸収部に対応して円板1の外周に形成す
るようにしてもよい。また、切欠き2とスリット3の役
割を逆にして、切欠き2を4分割された扇形領域A,B,C,
Dに対して1つずつ形成し、スリット3を赤外線透過部A
0,A2,‥‥A8〜D0,D2,‥‥D8または赤外線吸収部A1,A3,
‥‥A9〜D1,D3,‥‥D9に設けるようにしても良い。
次に、上記チョッパを使用した火災検出装置の実施例
を第2図を用いて説明する。
第2図に示すように、扇形のフィルタ部10aと赤外線
透過部10bが交互に形成されてなるチョッパ10が、中心
に設けられた貫通孔4(第1図参照)にてモータ11の回
転軸11a先端に固定され、チョッパ10の後方外側寄りに
焦電型赤外線センサ12が配置されている。また、チョッ
パ10の外方には、2個の(複数の)光センサ、フォトイ
ンタラプタのような非接触式の回転検出器13が配置され
ている。この検出器13は、前記実施例のチョッパの外周
部に形成された切欠き2とスリット3を各々別々に検出
できるようにされている。
上記赤外線センサ12の出力は増幅器14に供給され、こ
の増幅器14によってセンサ出力を増幅する。増幅された
センサ出力はA/D変換器15に供給されてディジタル値に
変換され、それがマイクロコンピュータのような制御装
置16に入力され、センサに入射した赤外線の強度が算出
される。マイクロコンピュータ16には、回転検出器13か
らの信号が入力されており、回転検出器13がチョッパ10
の外周の切欠き2を検出した信号に基づいて増幅器14に
対してマイクロコンピュータ16からサンプリングクロッ
クSCが与えられて赤外線センサ12の出力がサンプリング
される。これによって、チョッパ10によるチョッピング
に同期してセンサの出力を増幅することができる。
なお、マイクロコンピュータ16により制御されるドラ
イバ17がモータ11を駆動して、チョッパ10を一定の速度
で回転させるようになっている。
上記実施例では、回転検出器13がスリット3を検出し
た信号により、どの波長帯の赤外線を検出しているか常
時把握することができる。
また、この実施例のチョッパには、4分割された扇形
領域がさらに分割されて、同一波長帯について5組のフ
ィルタ部10aと赤外線透過部10bが設けられているため、
監視する波長帯の赤外線の強度とともにその強度が増加
したか、現象したかを、チョッパが90゜回転する間に知
ることができる。しかも、チョッパが一回転する間に4
つの波長対帯の赤外線の強度を検出することができる。
そのため、それらの検出値を比較することで、火災が発
生したか否かを迅速に判定することができる。
また、第3図に示すように、赤外線センサの出力を増
幅した後に、フォトインタラプタ(2)の信号によって
同期検波し、A/D変換を行なってもよい。第3図では、
フォトインタラプタ(1)がスリット3を検出した信号
によりカウンタを動作させ、各波長帯の信号をそれぞれ
のメモリに蓄えている。
メモリに蓄えられたデータ及び現在のデータは一定時
間ごとに比較回路によって設定値と比較され火災と判断
された場合に警報を出力する。
なお、上記実施例では、チョッパを4分割して各々の
扇形領域に5組のフィルタ部と赤外線透過部を設けてい
るが、フィルタ部と赤外線透過部の組の数は5組に限定
されるものでなく、2組以上であれば良い。
また、チョッパの分割数は4個に限定されず、監視し
た波長帯の数に応じて分割すればよい。
さらに、実施例では、赤外線に対して透明な円板上に
蒸着や印刷技術によって赤外線透過膜や吸収膜を形成す
ると説明したが、フィルタ部と遮断部を形成した扇形の
基板を4枚つなぎ合わせることでチョッパを構成するよ
うにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明は、一枚の透明な円板を
検出したい波長帯と同数の扇形に分割し、各扇形領域上
に所望の波長帯の赤外線透過膜と赤外線吸収膜を交互に
形成しその円板の後方に赤外線センサを配置し、円板を
モータによって所定の速度で回転させて入射光をチョッ
ピングしながら各波長帯の赤外線を検出するようにした
ので、一枚の円板上に赤外線透過部と吸収部が交互に設
けられているため複数の赤外線センサを使用する方式よ
りも構造が簡単であるとともに、そのような被膜を蒸着
または印刷によって形成できるためチョッパの精度を向
上させることができる。
また、円板の周縁には上記扇形領域や赤外線透過部に
対してスリットもしくは切欠きを設けるとともに、それ
に対応してスリットや切欠きを検出するセンサを配置す
るようにしたので、円板に形成されたスリットや切欠き
を検出することにより、透過する波長帯の識別を行なえ
るとともに、赤外線吸収部によるチョッピング動作と同
期して赤外線センサの出力を検出することができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る赤外線検出式火災検出装置用のチ
ョッパの一実施例を示す正面図、 第2図および第3図はそのチョッパを用いた火災検出装
置の実施例を示す概略構成図である。 1……円板、2……切欠き、3……スリット、10……チ
ョッパ、10a……フィルタ部(赤外線透過部)、10b……
赤外線遮断部、11……モータ、12……赤外線センサ、13
……回転検出器、14……増幅器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の波長帯の赤外線強度を焦電型赤外線
    センサを用いて各々測定して火災を検出する火災検出装
    置において、赤外線に対して透明な円板を監視したい波
    長帯の数と同数の扇形領域に分割し、各扇形領域にはそ
    れぞれ2組以上のフィルタ部と赤外線遮断部とを交互に
    円周方向に沿って設けてなるチョッパを、一つの焦電型
    赤外線センサの前方に配置してモータによって回転さ
    せ、上記フィルタ部および赤外線遮断部によって上記焦
    電型赤外線センサへ入射する赤外線をチョッピングさせ
    るとともに、上記フィルタ部は各扇形領域毎に透過波長
    帯を異ならしめるように構成したことを特徴とする火災
    検出装置。
  2. 【請求項2】上記円板の外縁部には、上記扇形領域に対
    応して、スリットまたは切欠きが設けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の火災検出装置。
  3. 【請求項3】上記円板の外縁部には、上記フィルタ部も
    しくは赤外線遮断部に対応して、切欠きまたはスリット
    が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の火災検出装置。
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