JP2606767B2

JP2606767B2 - 炎感知装置

Info

Publication number: JP2606767B2
Application number: JP3254657A
Authority: JP
Inventors: 愼太郎野村; 克裕秋元
Original assignee: Nittan Co Ltd
Current assignee: Nittan Co Ltd
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH0567280A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災時等に発生する炎
をセンサにより感知し検出する炎感知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、火災時等に発生する炎の紫外線
（波長１８０〜２６０ｎｍ）を紫外線センサを用いて感
知する炎感知装置が知られており、この種の炎感知装置
では、紫外線センサが紫外線照射量に比例して放電を繰
り返すことを利用して炎を感知するようになっていた。
具体的には、紫外線センサからの放電パルス数を計数す
るのに一定の計数時間を設け、この計数時間当りの放電
パルス数が所定レベルを超えたことを検出することによ
って炎を感知するようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、火災時等に
発生する炎の状態は、燃焼状態や環境の影響等により変
化する。例えば、強い炎が短期間発生する場合や、これ
とは反対に弱い炎の量が長期間にわたって発生する場合
等がある。

【０００４】上述した従来の炎感知装置において、計数
時間は、任意所望の値に設定されるが、これを短かく設
定したときには、強い炎が発生する状態を検出すること
はできるものの、弱い炎が長期間にわたって発生する状
態については、これを検出することができない。

【０００５】これに対し、上記計数時間を長く設定した
ときには、弱い炎が長期間にわたって発生する状態を検
出することができるものの、強い炎が発生したときにこ
れを早期に検出することができず、また、ノイズ等の影
響を受け易く、炎の誤検出の頻度が高くなるなどの欠点
があった。

【０００６】本発明は、火災時等に発生する炎の状態が
燃焼条件や環境の影響等によって変わる場合にも、これ
を確実にかつ早期に検出することの可能な炎感知装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１，２記載の発明は、時間軸を所定の時間間
隔で区間に分割し、センサから出力される信号を区間ご
とに積算する積算手段と、積算手段により最新の区間で
積算値が求められたときに、最新の区間での積算値とと
もに、過去の区間での積算値をも考慮して炎の発生判断
を行なう演算手段とを備えており、前記演算手段は、最
新の区間のみを区間数が“１”、最新の区間から数えて
過去のｍ番目の区間までを区間数が“ｍ”というよう
に、区間数を規定し、区間数ごとに積算値を求め、該積
算値に基づき、区間数ごとに炎の発生判断を行なうよう
になっており、この際、区間数ごとに求められた積算値
はその区間数に応じて重み付けがなされるようになって
いることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、さらに、過
去の区間での積算値を保持する保持手段が設けられてお
り、過去の区間での積算値は、保持手段に、新しい区間
のものから順に保持され、前記演算手段によって読出さ
れるようになっていることを特徴としている。

【０００９】

【００１０】また、請求項４記載の発明は、前記重み付
けが積算値に対して閾値レベルを設けることによってな
され、該閾値レベルは、区間数が少ない程、高く設定さ
れるようになっていることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５，６記載の発明は、センサ
から出力される信号を積算する積算手段と、前記積算手
段が積算を開始した時点から時間を計数する時間計数手
段と、積算値の複数の閾値レベルの各々に対応させて所
定の時間区間が設定されている時間区間設定手段と、積
算値がある閾値レベルに達したときに前記時間計数手段
により計数された時間と該閾値レベルに対応して設定さ
れている時間区間とを比較し、該比較結果に基づいて炎
の発生判断を行なう演算手段とを備えていることを特徴
としている。

【００１２】また、請求項７記載の発明では、前記演算
手段は、積算値がある閾値レベルに達したときに前記時
間計数手段により計数された時間が該閾値レベルに対応
して設定されている時間区間よりも短かいときに炎の発
生として判断するようになっていることを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】請求項１，２記載の炎感知装置では、時間軸を
所定の時間間隔で区間に分割して、センサから出力され
る信号（例えばパルスの個数）を区間ごとに積算値（例
えばカウント値）として計数し、演算手段においては、
最新の区間でカウント値が計数されたときに、最新の区
間で計数されたカウント値とともに、過去の区間で計数
されたカウント値をも考慮して炎の発生判断を行なう。
すなわち、最新の区間のみを区間数が“１”、最新の区
間から数えて過去のｍ番目の区間までを区間数が“ｍ”
というように、区間数を規定し、区間数ごとにカウント
値を求め、該カウント値に基づき、区間数ごとに炎の発
生判断を行なう。この場合に、区間数ごとに求められた
カウント値はその区間数に応じて重み付けがなされる。

【００１４】この際、請求項３記載のように、過去の区
間で計数されたカウント値を保持する保持手段が設けら
れているときには、過去の区間で計数されたカウント値
は、保持手段に新しい区間のものから順に保持され、上
記演算手段によって読出される。

【００１５】

【００１６】また、請求項４記載のように、上記重み付
けは、カウント値に対して閾値レベルを設けることによ
ってなされ、該閾値レベルは、区間数が少ない程、高く
設定される。

【００１７】また、請求項５，６記載の炎感知装置で
は、積算値（例えばカウント値）の複数の閾値レベルの
各々に対応させて所定の時間区間を設定しておき、カウ
ント値がある閾値レベルに達したときにそのときまでの
時間とこの閾値レベルに対応して設定されている時間区
間とを比較して、炎の発生判断を行なう。

【００１８】このとき、請求項７記載のように、演算手
段は、カウンタ値がある閾値レベルに達したときに前記
時間計数手段により計数された時間が該閾値レベルに対
応して設定されている時間区間よりも短かいときに炎の
発生として判断する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係る炎感知装置の一実施例のブ
ロック図である。図１を参照すると、本実施例の炎感知
装置は、紫外線センサ１と、紫外線センサ１の感度を調
整する感度調整部２と、紫外線が入射することによって
紫外線から出力される放電パルスに基づいて信号処理を
行ない、炎が発生したか否かを検出する信号処理部３
と、炎の発生が検出されたときに火災などの警報や表示
等の出力を行なう出力部４とを備えている。

【００２０】図２は信号処理部３の構成例を示す図であ
り、この信号処理部３は、時間軸を所定の時間間隔で区
間に分割し、紫外線センサ１から出力される放電パルス
の個数を上記分割された区間ごとにカウント値として計
数する区間計数部５と、区間計数部５において計数のな
された各区間ごとのカウント値が保持されるカウント値
保持部６と、区間計数部５において最新の区間でカウン
ト値が計数されたときに、最新の区間で計数されたカウ
ント値とともにカウント値保持部６に保持されている過
去の区間で計数されたカウント値をも考慮して炎の発生
判断を行なう演算部７とを有している。

【００２１】図３（ａ）乃至（ｄ）は信号処理部３の処
理概要を示す図である。信号処理部３の区間計数部５
は、図３（ａ）に示すように、例えば、紫外線センサ１
からの放電パルスの個数が所定レベルに達した時点ｔ_a
で区間の分割処理を開始し、図３（ｂ）に示すように、
この時点ｔ_aから一定の時間間隔ごとに区間をＴ₁，
Ｔ₂，…，Ｔ_iのように時間軸に沿って分割し、図３
（ｃ）に示すように、各区間Ｔ₁，Ｔ₂，…，Ｔ_iごとに
カウント値ＣＮＴ₁，ＣＮＴ₂，…，ＣＮＴ_iを計数する
ようになっている。この際に、最新の区間Ｔ_iでカウン
ト値ＣＮＴ_iが計数されているときに、カウント値保持
部６には、それ以前に計数された各区間Ｔ₁，Ｔ₂，…，
Ｔ_i-1でのカウント値ＣＮＴ₁，ＣＮＴ₂，…，ＣＮＴ_i-1
が例えば図４に示すように、最新の区間Ｔ_iから遡った
順に，すなわちＣＮＴ_i-1，ＣＮＴ_i-2，…の順に保持さ
れている。

【００２２】また、演算部７は、図３（ｄ）に示すよう
に、最新の区間Ｔ_iから数えて過去のｍ番目の区間まで
を区間数が“ｍ”というように区間数を規定し、例え
ば、区間数ｍを“１”，“２”，…，“Ｍ”と変化させ
て各区間数ごとに炎の発生判断を行なうようになってい
る。すなわち、最新の１区間Ｔ_i（ｍ＝１）のカウント
値ＣＮＴ_iだけに基づき炎の発生を判断し、またこれと
は別に、最新の区間Ｔ_iとその１つ前の区間Ｔ_i-1との２
つの区間（ｍ＝２）におけるカウント値ＣＮＴ_i，ＣＮ
Ｔ_i-1に基づき炎の発生を判断するというように、最大
の区間数Ｍまで区間数ｍを変化させ、各区間数ｍ（ｍ＝
１，２，…，Ｍ）ごとに炎の発生を判断するようになっ
ている。なお、最大の区間数をＭとする場合、カウント
値保持部６には、最新の区間Ｔ_iから（Ｍ−１）区間遡
った区間Ｔ_i-M+1までのカウント値が保持されていれば
良く、従って、カウント値保持部６に保持されているカ
ウント値を旧い順に消去しても良い。

【００２３】また、演算部７は、区間数ごとに炎の発生
を判断する際、区間数に応じてカウント値の重み付けを
するようになっている。区間数に応じたカウント値の重
み付けをするため、信号処理部３にはさらに重み設定部
８が設けられている。

【００２４】この重み付けは、例えば、区間数ｍに応じ
てその平均カウント値に対する炎発生判断用の閾値レベ
ルを変えることによってなされる。例えば、区間数ｍが
“１”のときには（すなわち１区間Ｔ_iだけの判断時に
は）、閾値レベルを大きく設定し、区間数ｍが“１”よ
りも大きくなるにつれて、閾値レベルを徐々に下げる。
なお、この例のように重み付けとして閾値レベルを区間
数ｍに応じ可変に設定した場合、強い炎が発生するとき
のように、１つの区間におけるカウント値が非常に大き
くなり、大きく設定された閾値レベルを超えるときに
は、演算部７は、区間数ｍが“１”における判断により
炎の発生を早期に検知できるようになっている。またこ
れとは反対に、弱い炎が長期間発生するときのように、
平均カウント値は差程大きくはないが、複数の区間にわ
たりこれが継続するときにも、演算部７は、区間数ｍが
“１”以上における判断により、炎の発生を検知できる
ようになっている。

【００２５】ところで、本願の発明者は、上記のような
構成の炎感知装置を案出するに当り、以下の実験を試み
た。すなわち、火皿で液体燃料（例えばノルマルヘプタ
ン）を燃焼させた場合，および実際の炎に比べて安定し
て紫外線を放射すると考えられる低圧水銀ランプを点灯
した場合の各々について、紫外線センサからの放電パル
スを一定時間サンプリングし、表１，表２に示す実験結
果を得た。表１は火皿で液体燃料（ノルマルヘプタン）
を燃焼させてその炎を紫外線センサに入射させたときに
紫外線センサから出力される経過時間当りの放電パルス
の個数のカウント値を示しており、表２は低圧水銀ラン
プを点灯してその光を紫外線センサに入射させたときに
紫外線センサから出力される経過時間当りの放電パルス
の個数のカウント値を示している。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１からわかるように、火皿で液体燃料
（ノルマルヘプタン）を燃焼させるときには、着火後１
分（６０秒）程度経過すると、放電パルス数のカウント
値の時間平均は、ほぼ一定のものに安定する。但し、カ
ウント値はその時間平均の周りにかなりのばらつきをも
っている。着火後１分（６０秒）から２分（１２０秒）
間のカウント値を統計処理すると、４秒間当りの平均カ
ウント値は“２２．１”カウント，標準偏差σは“４．
５”カウントとなった。

【００２９】また、表２からわかるように、安定した光
を放射すると考えられる低圧水銀ランプにおいても、パ
ルス数のカウント値のばらつきは、火皿で液体燃料を燃
焼させた場合のカウント値のばらつきと変わらない。こ
の結果から、パルス数のカウント値のばらつきは、紫外
線センサ特有の原理的なものであって、現状ではこのよ
うなばらつきを改善することはできないことがわかっ
た。

【００３０】ここで、炎感知装置を実際に製品化しよう
とする場合に、満たされなければならない規格の主な項
目としては、決められた火皿で燃焼させたときに、設定
した試験距離で一定時間（例えば１５秒）以内に作動
（炎検知）することと、規格（作動距離）の２倍の距離
で作動しないこと（すなわち、３０秒以上作動（炎検
知）しないこと）との２つ項目が挙げられる。

【００３１】そこで、本願の発明者は、以下に示すよう
な炎の検出判断プロトコルを案出した。すなわち、炎の
検出判断プロトコルとして、１）カウント値があるレベ
ルに達した時点に開始する炎判定モードを設けること、
２）炎判定モードの開始より一定時間毎に判定区間を設
けること、３）炎判定モードは１５秒よりも短かい時間
をもって１つの区間とし、カウント値が所定の閾値レベ
ル以上であるとき炎判定モードを継続させること、を案
出した。

【００３２】具体的には、１つの区間を約４秒程度と
し、３つの区間で炎判定モードを構成し、炎の検知判断
を行なうカウント値を各区間数ごとに重み付けする。

【００３３】例えば、火皿で液体燃料を燃焼させた場合
の表１に示した実験結果に基づいて、重み付けをする場
合、第１の炎判断は、閾値レベルＭＡＸ₁を｛平均カウ
ント値（２２．１）＋３×σ（３×４．５）｝≒３６カ
ウントに設定し、最新の１区間において積算されたカウ
ント値がこの閾値レベルＭＡＸ₁以上になったか否かに
よって行なう。

【００３４】また、第２の炎判断は、閾値レベルＭＡＸ
_２を｛〔平均カウント値（２２．１）＋σ（４．５）〕
×２｝≒５４カウントに設定し、最新の１区間と前回の
区間で積算されたカウント値が閾値レベルＭＡＸ_２以上
となったか否かによって行なう。すなわち、１区間当り
に換算すると、１区間当りのカウント値がＭＡＸ _２／２
（≒２７カウント）以上となったか否かによって行な
う。

【００３５】また、第３の炎判断は、閾値レベルＭＡＸ
_３を｛平均カウント値（２２．１）×３｝≒６６カウン
トに設定し、最新の１区間と前２回の区間で積算された
カウント値が閾値レベルＭＡＸ_３以上となったか否かに
よって行なう。すなわち、１区間当りに換算すると、１
区間当りのカウント値がＭＡＸ _３／３（≒２２カウン
ト）以上となったか否かによって行なう。

【００３６】そして、最新の区間におけるカウント値
が、閾値レベルＭＩＮ｛例えば平均カウント値−２×
σ｝以下になったときに、カウンタをクリアし、炎判定
モードを終了する。

【００３７】このような炎判定モードは、図１に示した
構成の炎感知装置によって実現され、この場合、信号処
理部３の重み設定部８には、ＭＡＸ₁，ＭＡＸ₂，ＭＡＸ
₃，ＭＩＮを重みとして、予め設定しておき、最大の区
間数Ｍを“３”にして演算部７で演算処理を行なわせる
ようにすれば良い。

【００３８】次に図１に示した構成の炎感知装置の動作
を図５，図６のフローチャートを用いて説明する。な
お、以下では、上述したような炎判定モードが実現され
るように信号処理部３が構成されているとし、重み設定
部８には、重みとしてＭＡＸ₁，ＭＡＸ₂，ＭＡＸ₃，Ｍ
ＩＮが予め設定され、演算部７では、最大の区間数Ｍを
“３”として演算処理がなされるものとする。また、信
号処理部３には、動作モードとして、上記炎判定モード
の他にも、装置の故障の確認を行なう確認モードが付加
されているとする。

【００３９】実際の動作を行なわせるに先立って、オペ
レータは、紫外線センサ１の感度を調整して、紫外線セ
ンサ１に一定の光量の紫外線が入射するときに、紫外線
センサ１から一定個数の放電パルスが出力されるように
設定する。具体的には、この調整は、紫外線センサ１へ
の印加電圧を調節することによってなされる。このよう
な調整を終了後、ステップＳ１では、実際の炎感知動作
を開始するため、信号処理部３を初期化する。例えば所
定のカウンタ，カウント値保持部６をクリアし、また区
間番号ｉを“１”に初期設定する。

【００４０】しかる後、ステップＳ２では、動作モード
が確認モードか否かを判断する。確認モードであるとき
には、ステップＳ３，Ｓ４において、紫外線センサ１か
らの放電パルスの個数を所定期間カウントし、ステップ
Ｓ５で、そのカウント値に対するランクを出力する。な
お、上記期間としては、炎判定モード時に使用される区
間の長さを用いることができる。

【００４１】次いで、ステップＳ６では、上記ランクが
適正であるか否かを判断し、適正であるときには、ステ
ップＳ７において出力部４にその旨を通知し、例えばＬ
ＥＤを点灯させて再びステップＳ３に戻る。これに対
し、ステップＳ６でランクが適正なものではないと判断
され、カウント値が例えば“０”の状態にあるときに
は、ステップＳ８において故障カウンタを“１”だけ歩
進させ、ステップＳ９において、故障カウンタのカウン
ト値が所定のレベル（故障レベル）に達したか否かを判
断する。この結果、故障カウンタのカウント値が故障レ
ベルに達したときには、ステップＳ１０において故障で
ある旨を出力部４に通知する。これにより出力部４では
故障用のＬＥＤを点灯させ、また故障出力を行なう。

【００４２】一方、ステップＳ２において、動作モード
が確認モードではなく、炎判定モードであると判断され
たときには、ステップＳ１１において、紫外線センサ１
からの放電パルスの個数を所定期間，すなわち１つの区
間Ｔ_i内でカウントし、図６に示す炎判断処理を行な
う。

【００４３】すなわち、現在、１つの区間Ｔ_iでカウン
トされた放電パルスの個数がカウント値ＣＮＴ_iとして
得られた場合、ステップＳ１２では、今回の１区間Ｔ_i
におけるカウント値ＣＮＴ_iが閾値レベルＭＡＸ₁よりも
大きいか否かを判断し、ＭＡＸ₁よりも大きいときに
は、ステップＳ２０で、炎を検知した旨を出力する。

【００４４】これに対し、ステップＳ１２において、今
回の区間Ｔ_iにおけるカウント値ＣＮＴ_iが閾値レベルＭ
ＡＸ₁よりも小さいときには、ステップＳ１３に進み、
今回の１区間Ｔ_iだけでなく、前回の区間Ｔ_i-1において
すでにカウントされカウント値保持部６に保持されてい
るカウント値ＣＮＴ_i-1をも考慮して判断をする。すな
わち、ステップＳ１３では、今回の区間Ｔ_iと前回の区
間Ｔ_i-1との合計カウント値（ＣＮＴ_i＋ＣＮＴ_i-1）が
閾値レベルＭＡＸ₂よりも大きいか否かを判断し、閾値
レベルＭＡＸ₂よりも大きいときには、ステップＳ２０
で、炎を検知した旨を出力する。

【００４５】これに対し、ステップＳ１３において、合
計カウント値（ＣＮＴ_i＋ＣＮＴ_i-1）が閾値レベルＭＡ
Ｘ₂よりも小さいときには、さらにステップＳ１４に進
み、今回の１区間Ｔ_iと前回の区間Ｔ_i-1のみならず、前
々回の区間Ｔ_i-2においてすでにカウントされカウント
値保持部６に保持されているカウント値ＣＮＴ_i-2をも
考慮して判断をする。すなわち、ステップＳ１４では、
今回の区間Ｔ_iと前回の区間Ｔ_i-1と前々回の区間Ｔ_i-2
との合計カウント値（ＣＮＴ_i＋ＣＮＴ_i-1＋ＣＮ
Ｔ_i-2）が閾値レベルＭＡＸ₃よりも大きいか否かを判断
し、閾値レベルＭＡＸ₃よりも大きいときには、ステッ
プＳ２０で、炎を検知した旨を出力する。

【００４６】これに対し、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ
１４のいずれにおいても、カウント値ＣＮＴ_i，（ＣＮ
Ｔ_i＋ＣＮＴ_i-1），（ＣＮＴ_i＋ＣＮＴ_i-1＋ＣＮ
Ｔ_i-2）がそれぞれ閾値レベルＭＡＸ₁，ＭＡＸ₂，ＭＡ
Ｘ₃よりも小さいときには、炎であるとの検知はなされ
ず、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、今回
の区間Ｔ_iにおけるカウント値ＣＮＴ_iが閾値レベルＭＩ
Ｎよりも小さいか否かを判断し、カウント値ＣＮＴ_iが
閾値レベルＭＩＮよりも小さくないときには、ステップ
Ｓ１６において、今回のカウント値ＣＮＴ_iをカウント
値保持部６にセーブし、炎判定モードを継続するため、
区間番号ｉを“１”歩進させて再びステップＳ１１に戻
る。これにより、次回の区間Ｔ_i+1についても同様の処
理がなされる。

【００４７】これに対し、ステップＳ１５において、今
回の区間Ｔ_iにおけるカウント値ＣＮＴ_iが閾値レベルＭ
ＩＮよりも小さいときには、炎の発生ではないと判断
し、ステップＳ１７においてカウンタ並びにカウント値
保持部６をクリアし、通常モードに復帰する。

【００４８】図７（ａ）乃至（ｄ），図８（ａ）乃至
（ｄ）は上記処理の具体例を示す図である。

【００４９】図７（ａ）乃至（ｄ）は強い炎が短時間発
生した場合の処理例を示す図であり、紫外線センサ１か
ら放電パルスが図７（ａ）のように出力されると、図７
（ｂ）に示すように、炎判定モードが開始し、炎判定モ
ードの開始時から４秒毎の間隔で図７（ｃ）に示すよう
に、区間Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３が設定される。この場合に、
紫外線センサ１からの放電パルスは主に最新の区間Ｔ_３
において検出され、この際に、放電パルスは所定時間当
りの個数が多く、この区間Ｔ_３におけるカウント値ＣＮ
Ｔ_３は閾値レベルＭＡＸ_１を超えるので、図７（ｄ）に
示すように、炎として検出され、その旨の出力がなされ
る。

【００５０】また、図８（ａ）乃至（ｄ）は弱い炎が長
時間発生した場合の処理例を示す図である。この場合に
は、図８（ａ）乃至（ｃ）からわかるように、紫外線セ
ンサ１からの放電パルスは所定時間当りの個数は少ない
ものの、最新の区間Ｔ₃，その１つ前の区間Ｔ₂，前々回
の区間Ｔ₁にわたって継続して検出され、合計カウント
値（ＣＮＴ₃＋ＣＮＴ₂＋ＣＮＴ₁）が閾値レベルＭＡＸ₃
を超えるので、図８（ｄ）に示すように、炎として検出
され、その旨の出力がなされる。

【００５１】このように上述の例においては、最新の区
間Ｔ₃におけるカウント値ＣＮＴ₃が閾値レベルＭＡＸ₁
を超えたとき、または１つ前の区間Ｔ₂をも含めたカウ
ント値（ＣＮＴ₃＋ＣＮＴ₂）が閾値レベルＭＡＸ₂を超
えたとき、または前々回の区間Ｔ₁をも含めたカウント
値（ＣＮＴ₃＋ＣＮＴ₂＋ＣＮＴ₁）が閾値レベルＭＡＸ₃
を超えたときのいずれの場合にも炎を検出するようにな
っている。これによって、強い炎が短時間発生するとき
にも、図７（ｄ）に示したように、これを早期に検出で
きる。また、所定時間当りのカウント値が炎とみなせる
か否か不明である場合にも、過去の区間におけるカウン
ト値をも考慮し炎判断時間を長くとることによって、こ
れが炎であるか否かを信頼性良く確実に判断することが
できる。従って、弱い炎が長時間発生する場合にも、図
８（ｄ）に示したようにこれを炎として確実に検出でき
る。このように、火災時等に発生する炎の状態が燃焼条
件や環境の影響等によって変わる場合にも、これを確実
にかつ早期に検出できる。

【００５２】この際に、過去の区間Ｔ₂，Ｔ₁におけるカ
ウント値ＣＮＴ₂，ＣＮＴ₁は、カウント値保持部６に保
持されており、上述の例では、これらと現在の区間Ｔ₃
におけるカウント値ＣＮＴ₃との単純な和をとることに
よって過去の区間Ｔ₂，Ｔ₁のカウント値ＣＮＴ₂，ＣＮ
Ｔ₁を考慮した判断がなされているが、単純な和に限ら
ず、現在の区間Ｔ₃におけるカウント値ＣＮＴ₃と過去の
区間Ｔ₂，Ｔ₁のカウント値ＣＮＴ₂，ＣＮＴ₁との傾向を
調べて炎の判断を行なうことも可能である。

【００５３】また、上述の例では、１区間Ｔ₃だけで判
断するときの閾値レベルＭＡＸ₃，２つの区間Ｔ₃，Ｔ₂
で判断するときの閾値レベルＭＡＸ₂，３つの区間Ｔ₃，
Ｔ₂，Ｔ₁で閾値レベルＭＡＸ₃をそれぞれ可変とし、判
断する区間数でカウント値の重み付けをすることによっ
て（具体的には、区間数が少ないほど閾値レベルを高く
することによって）放電パルスにばらつきが多い場合に
も、確率的に確実な炎判断を行なうことができる。

【００５４】なお、上述の例では、カウント値があるレ
ベルに達したときに炎判定モードを開始させるようにし
ているが、放電パルスが１個発生したときに炎判定モー
ドを開始させるようにしても良い。

【００５５】また、閾値レベルＭＡＸ₃，ＭＡＸ₂，ＭＡ
Ｘ₁の値については、これを表１に示す実験結果に基づ
き、その平均カウント値と標準偏差σとにより所定の値
に設定したが、これに限らず、これらを任意所望の値に
設定することが可能である。また、上述した第２の炎判
断では、２つの区間で積算した結果のカウント値がＭＡ
Ｘ₂以上となったか否かにより判断を行なっているが、
これのかわりに、２つの連続した各区間でのカウント値
がいずれもＭＡＸ₂／２以上であるか否かにより判断を
行なっても良い。同様に第３の炎判断においても、３つ
の連続した各区間でのカウント値がいずれもＭＡＸ₃／
３以上であるか否かにより判断を行なっても良い。

【００５６】さらに、上述の例では、最大の区間数Ｍを
“３”とし、３つの区間を用いて判断を行なっている
が、最大の区間数Ｍを“２”としても良いし、あるいは
“３”以上にしても良い。また、上述の例では、各区間
を同じ時間間隔で分割したが、各区間を異なった時間間
隔で分割するようにしても良い。例えば、交互に異なる
時間間隔で分割しても良い。

【００５７】また、信号処理部３を図２のかわりに、図
９のように構成することもできる。図９に示す信号処理
部３は、紫外線センサ１から出力される放電パルスの個
数をカウント値として計数するカウント値計数部１５
と、カウント値に対して複数の所定の閾値レベルが設定
されている閾値レベル部１６と、カウント値計数部１５
がカウント値の計数を開始した時点から時間を計数する
時間計数部１９と、上記複数の閾値レベルの各々に対応
させて所定の時間区間が設定されている時間区間設定部
２０と、カウント値がある閾値レベルに達したときに時
間計数部１９により計数された時間とこの閾値レベルに
対応して設定されている時間区間とを比較し、この比較
結果に基づいて炎の発生判断を行なう演算部１７とを有
している。

【００５８】信号処理部３がこのような構成になってい
る場合の動作について説明する。いま、図１０に示すよ
うに、複数の所定の閾値レベルとして、例えば前述した
ような３つの閾値レベルＭＡＸ_１（カウント値“３
２”），ＭＡＸ_２（カウント値“５４”），ＭＡＸ
_３（カウント値“６６”）が閾値レベル部１６に予め設
定され、また、各閾値レベルＭＡＸ_１，ＭＡＸ_２，ＭＡ
Ｘ_３に対応させて例えば時間区間Ｔ_１（４秒），Ｔ
_２（８秒），Ｔ_３（１２秒）が時間区間設定部２０に予
め設定されているとする。

【００５９】カウント値計数部１５は、例えば、紫外線
センサ１から出力される放電パルスの個数が単位当り所
定値以上となったときに、カウント値ＣＮＴの計数を開
始する。カウント値の計数が開始すると、これと同時
に、時間計数部１９による時間ｔの計数が開始する。

【００６０】カウント値ＣＮＴの計数において、カウン
ト値ＣＮＴが閾値レベルＭＡＸ_１（“３２”）に達した
ときには、第１の段階として、演算部１７は、これまで
に要した時間ｔを時間計数部１９から得て、この時間ｔ
が閾値レベルＭＡＸ_１（“３２”）に対応して設定され
ている時間区間Ｔ_１（４秒）よりも短かいか否かを比較
する。この結果、時間区間Ｔ_１（４秒）よりも短かいと
きには、短時間のうちに（この例では４秒以内のうち
に）紫外線センサ１から所定個数のパルスが出力された
ので、炎の発生を判断し、警報等を出力して処理を終了
する。

【００６１】これに対し、時間ｔが時間区間Ｔ_１（４
秒）よりも短かくないときには、この段階では、炎の発
生との判断はなされず、引き続き、カウント値ＣＮＴの
計数と時間ｔとの計数を続行させる。これにより、カウ
ント値ＣＮＴが次の閾値レベルＭＡＸ_２（“５４”）に
達したときには、第２の段階として、演算部１７は、同
様にして、これまでに要した時間ｔが閾値レベルＭＡＸ
_２（“５４”）に対応して設定されている時間区間Ｔ_２
（８秒）よりも短かいか否かを比較する。この結果、時
間区間Ｔ_２（８秒）よりも短かいときには、炎の発生を
判断し、警報等を出力して処理を終了する。

【００６２】これに対し、時間ｔが時間区間Ｔ_２（８
秒）よりも短かくないときには、この段階では、炎の発
生との判断はなされず、さらに引き続き、カウント値Ｃ
ＮＴの計数と時間ｔとの計数を続行させる。これによ
り、カウント値ＣＮＴが次の閾値レベルＭＡＸ_３（“６
６”）に達したときには、第３の段階として、演算部１
７は、同様にして、これまでに要した時間ｔが閾値レベ
ルＭＡＸ_３（“６６”）に対応して設定されている時間
区間Ｔ_３（１２秒）よりも短かいか否かを比較する。こ
の結果、時間区間Ｔ_３（１２秒）よりも短いときには、
ある一定時間継続して紫外線センサ１から所定個数のパ
ルスが出力されたと判断し、炎の発生を判断し、警報等
を出力して処理を終了する。

【００６３】これに対し、時間ｔが時間区間Ｔ_３（１２
秒）よりも短かくないときには、最終的に炎の発生と判
断せず、従って警報等を出力せずに全ての処理を終了
し、初期状態に戻る。

【００６４】このように、図９の信号処理部によって
も、図２の信号処理部と同様に、火災時等に発生する炎
の状態が燃焼条件や環境の影響等によって変わる場合に
も、これを確実にかつ早期に検出できる。具体的には、
強い炎が短時間発生するときには、上記第１の段階にお
いてこれを確実にかつ早期に検出することができ、ま
た、弱い炎が長時間発生する場合にも、第２，第３の段
階において、これを確実に検出することができる。

【００６５】ところで、以上の説明からもわかるよう
に、図９の信号処理部は図２の信号処理部３に対し、２
つのパラメータ，すなわちカウント値ＣＮＴと時間ｔと
の機能が逆になっている。すなわち、図２の信号処理部
では、時間軸を区間に分割し、区間内のカウント値が所
定の閾値レベルに達したか否かにより判断を行なってい
るのに対し、図９の信号処理部では、カウント値を閾値
レベルに分割し、カウント値が閾値レベルとなったとき
の時間が時間区間よりも短かいか否かにより判断を行な
っている。

【００６６】このように、カウント値ＣＮＴと時間ｔと
の機能を逆にすることにより、図９の信号処理部では、
さらに、図２の信号処理部に比べて、より早期に炎の発
生を検出することが可能となる。すなわち、図２の信号
処理部では、例えば強い炎が短時間に発生する場合にも
一定の時間区間（４秒間）を待った後でなければ、炎の
発生が検出されないが、図９の信号処理部では、上記の
ような場合、一定の時間区間（４秒間）の経過を待たず
に、この時間区間内において、カウント値が所定の閾値
レベルに達した時点で炎の発生を検出することができ
る。

【００６７】なお、上述の実施例では、炎感知用のセン
サとして紫外線センサを用いたが、紫外線センサ以外の
センサが用いられる場合であっても本発明を適用するこ
とができる。また、センサから出力される信号がパルス
以外のものであっても適用することができ、この場合に
は、上述したようなカウンタ値の計数は、より広義に、
信号を積算するものとして捉えることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１，２，４
記載の炎感知装置によれば、時間軸を所定の時間間隔で
区間に分割して、センサから出力される信号を区間ごと
に積算し、最新の区間で積算がなされたときに、演算手
段では、最新の区間での積算値とともに、過去の区間で
の積算値をも考慮して炎の発生判断を行なうようになっ
ているので、火災時等に発生する状態が燃焼条件や環境
の影響等によって変わる場合にも、これを確実に検出す
ることができる。すなわち、最新の区間のみを区間数が
“１”、最新の区間から数えて過去のｍ番目の区間まで
を区間数が“ｍ”というように、区間数を規定し、区間
数ごとに積算値が求め、該積算値に基づき区間数ごとに
炎の発生判断を行ない、この際、区間数ごとに求められ
た積算値は、その区間数に応じて重み付けされるように
なっているので、所定時間当りの積算値が異常に大きい
ときには、区間数が“１”での判断で強い炎が発生した
ことを早期に検出することができ、また、所定時間当り
の積算値が差程大きくはなく、炎の発生か否かを判断し
にくいときにも、区間数が“１”以上の長時間にわたる
判断で、これが炎の発生であるか否かを確実に検出する
ことができる。このように、区間数ごとに求められた積
算値は、その区間数に応じて重み付けがなされているの
で、積算値にばらつきが多い場合でも、確率的に確実な
判断を行なうことができる。

【００６９】また、請求項３記載の炎感知装置によれ
ば、さらに、過去の区間での積算値を保持する保持手段
が設けられており、過去の区間での積算値が、保持手段
に新しい区間のものから順に保持され、演算手段によっ
て読出されるようになっている場合には、過去の区間で
の積算値に対する処理を任意所望の仕方で容易に行なう
ことができ、現在の区間における積算値との和や傾向を
みて、正確な炎の発生判断を行なうことができる。

【００７０】

【００７１】

【００７２】また、請求項５，６，７記載の炎感知装置
によれば、積算値の複数の閾値レベルの各々に対応させ
て所定の時間区間を設定しておき、積算値がある閾値レ
ベルに達したときにそのときまでの時間とこの閾値レベ
ルに対応して設定されている時間区間とを比較して、炎
の発生判断を行なうようになっているので、炎の発生を
確実にかつ一層早期に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炎感知装置の一実施例のブロック
図である。

【図２】信号処理部の構成例を示す図である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）は信号処理部の処理概要を示
す図である。

【図４】カウント値保持部の構成例を示す図である。

【図５】図１に示す炎感知装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】図１に示す炎感知装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図７】（ａ）乃至（ｄ）は強い炎が短時間発生した場
合の処理例を示す図である。

【図８】（ａ）乃至（ｄ）は弱い炎が長時間発生した場
合の処理例を示す図である。

【図９】信号処理部の他の構成例を示す図である。

【図１０】閾値レベル部および時間区間設定部の一例を
示す図である。

【符号の説明】

１紫外線センサ２感度調整部３信号処理部４出力部５区間計数部６カウント値保持部７演算部８重み設定部１５カウント値計数部１６閾値レベル部１７演算部１９時間計数部２０時間区間設定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】時間軸を所定の時間間隔で区間に分割
し、センサから出力される信号を区間ごとに積算する積
算手段と、積算手段により最新の区間で積算値が求めら
れたときに、最新の区間での積算値とともに、過去の区
間での積算値をも考慮して炎の発生判断を行なう演算手
段とを備えており、前記演算手段は、最新の区間のみを
区間数が“１”、最新の区間から数えて過去のｍ番目の
区間までを区間数が“ｍ”というように、区間数を規定
し、区間数ごとに積算値を求め、該積算値に基づき、区
間数ごとに炎の発生判断を行なうようになっており、こ
の際、区間数ごとに求められた積算値はその区間数に応
じて重み付けがなされるようになっていることを特徴と
する炎感知装置。
【請求項２】前記積算手段は、センサから出力される
信号がパルスである場合に、該パルスの個数の区間ごと
のカウント値を積算値として計数するようになっている
ことを特徴とする請求項１記載の炎感知装置。
【請求項３】請求項１記載の炎感知装置において、さ
らに、過去の区間での積算値を保持する保持手段が設け
られており、過去の区間での積算値は、保持手段に新し
い区間のものから順に保持され、前記演算手段によって
読出されるようになっていることを特徴とする炎感知装
置。
【請求項４】請求項１記載の炎感知装置において、前
記重み付けは、積算値に対して閾値レベルを設けること
によってなされ、該閾値レベルは、区間数が少ない程、
高く設定されるようになっていることを特徴とする炎感
知装置。
【請求項５】センサから出力される信号を積算する積
算手段と、前記積算手段が積算を開始した時点から時間
を計数する時間計数手段と、積算値の複数の閾値レベル
の各々に対応させて所定の時間区間が設定されている時
間区間設定手段と、積算値がある閾値レベルに達したと
きに前記時間計数手段により計数された時間と該閾値レ
ベルに対応して設定されている時間区間とを比較し、該
比較結果に基づいて炎の発生判断を行なう演算手段とを
備えていることを特徴とする炎感知装置。
【請求項６】請求項５記載の炎感知装置において、前
記積算手段は、センサから出力される信号がパルスであ
る場合に、該パルスの個数の区間ごとのカウント値を積
算値として計数するようになっていることを特徴とする
炎感知装置。
【請求項７】請求項５記載の炎感知装置において、前
記演算手段は、積算値がある閾値レベルに達したときに
前記時間計数手段により計数された時間が該閾値レベル
に対応して設定されている時間区間よりも短かいときに
炎の発生として判断するようになっていることを特徴と
する炎感知装置。