JP2880315B2 - 火災検出システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災発生による空間内
での温度上昇と上昇気流を超音波の伝搬性状の変化で検
出するようにした火災検出システムに関し、特にアトリ
ウム等の天井が高く比較的大きな空間の床面付近で発生
する火災を早期に検出できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大型建物の室内や大空間での火災
を検出するため、図６に示すように火源ａから発生する
上昇気流ｂにより天井ｅ付近に蓄積した熱ｃや煙ｄを検
出できるように天井ｅ付近にセンサーｈを設置してい
る。火災によって発生する熱を検知するものとしては、
天井ｅに設置したセンサーｈの周囲の温度の上昇率が一
定の上昇率以上になった場合に作動する差動式分布型感
知器がある。また火災によって発生する煙を検知するも
のとしては、光電管の発光部ｉと受光部ｊを５〜１００
ｍ離れた壁面ｆに設置し、常時光を照射しておき、発生
した煙が発光部ｉと受光部ｊ間の光軸を遮り、到達する
光量があるレベルまで減少すると作動する光電分離型煙
感知器がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の差動式分布型熱
感知器及び、光電分離型煙感知器は、火災によって発生
する上昇気流によって天井付近に蓄積する熱や煙をとら
える形式であるので、設置箇所が天井付近に限定され
る。このため天井高の高い空間では熱や煙が天井付近に
蓄積するのに時間がかかり、火災の検出が遅れ、火災が
成長して被害が大きくなってしまうという問題があっ
た。またアトリウム等の天井が高く比較的大きな空間の
床面付近での火災を早期に検出するためには、床面に近
い位置で火災による現象を検知する必要がある。しかし
センサーが直接熱にさらされる必要のある差動式分布型
熱感知器ではセンサーを取付けるところがないので使用
は不可能である。また光電分離型煙感知器は、非火災報
を防ぐため空間内にある程度煙が蓄積した時点で作動
し、煙草の煙のような局部的な煙では作動しないように
なっているので、低い位置に設置すると逆に火災の検出
が遅れるという問題があった。そこで本発明は、アトリ
ウム等の天井が高く比較的大きな空間において、火源と
なる床面付近に近接した低い位置で火源周囲の温度上昇
と上昇気流を超音波を利用して検知することにより、床
面付近で発生した火災を初期の段階で、誤認を生じるこ
となく検出できるようにすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
した火災検出システムであり第１発明は、空間をはさん
で送波器と受波器とを対向配置し、超音波パルス信号発
生器により送波器から一定間隔で断続的に超音波パルス
信号を発生して受波器で受信するようにし、サンプリン
グ手段により受波器で受信された超音波パルス信号の振
幅波形をサンプリングし、受信されたパルスの振幅波形
を波形比較手段により平常時のパルス波形と比較し、比
較の結果から検知制御手段が、上昇気流の有無を判断し
て火災発生信号を発するようにした。第２発明の火災検
出システムは、空間をはさんで送波器と受波器とを対向
配置し、超音波パルス信号発生器により送波器から一定
間隔で断続的に超音波パルス信号を発生して受波器で受
信するようにし、カウンタ手段により超音波パルス信号
が送波器から受波器に受信されるまでの時間を計数し、
カウンタ手段の出力に基づき、演算手段が空間の温度を
検出し、検知制御手段が演算手段の出力に基づき、空間
温度と温度勾配が所定の値になったときに火災信号を発
生するようにした構成と、上記第１発明のシステム要素
とを備えて、温度上昇の検知手段と、上昇気流の検知制
御手段との両出力をシステム制御手段に入力し、システ
ム制御手段により情報の処理とシステム全体の制御をす
るようにした。

【０００５】

【作用】上記の火災検出システムは、火災発生の検出を
要する空間に超音波パルス信号を送波器から受波器へ伝
搬し、火災に基づく温度上昇や上昇気流により超音波パ
ルス信号の伝搬性状が変化することを利用して、火災を
検出する。このため、超音波パルス信号の送波器と受波
器を床面に近い低い位置に設置でき、アトリウム等の天
井が高く比較的大きな空間の底部で発生する火災を早期
に誤認なく検出できる。また送波器と受波器との間を線
状に監視するので広い範囲の監視が可能である。

【０００６】超音波パルス信号の送波器と受波器間の伝
搬時間は、空間温度により影響を受け、空気中の音波の
伝搬速度Ｃ（ｍ／ｓ）は気圧Ｐと気温Ｔ（℃）との間
に、 Ｃ＝３３１．５（Ｐ）^1/2 ＋ｔ／２７３------- 式
（１）の関係である。よって、上記式に基づき送波器と
受波器間距離と、超音波パルス信号の伝搬時間とを測定
してパルスの伝搬速度を求め、その速度から空間温度を
求めることができる。そして火災発生時には空間温度の
上昇勾配が大きくなるので、一定値以上になると火災発
生を意味することになり、検知制御手段が信号を発す
る。また上昇気流がある場合、そこを通過する超音波パ
ルス信号は影響を受けるのでその振幅波形は平常時と異
なったものとなり、その相異の状態から上昇気流を検出
し、それが火災発生に相当する状態になると、検知制御
手段が火災発生信号を発する。

【０００７】

【実施例】本発明の第１実施例を図により説明する。本
発明の第１実施例では、図１に示す温度上昇の検知手段
と、図２に示す上昇気流の検知制御手段との両検出手段
を兼ね備えた構成である。温度上昇の検知手段は、図１
に示すように、超音波パルス信号発生器１は一定間隔で
断続的に超音波パルス信号を発生するようになってお
り、それからの超音波パルス信号ｋを送波させる送波器
２が火災監視対象となる室の壁面ｆの低い位置に取付け
られ、空間Ａをはさんだ他の壁面ｆに受波器３が送波器
２に対向して配置される。そして送波器２から送波され
た超音波パルス信号ｋは受波器３に受信され、その受信
信号をカウンタ手段４に出力する。カウンタ手段４は超
音波パルス信号発生器１からも発信信号を受け、送波器
２から受波器３を介してカウンタ手段４に入力された信
号との両受信時間の差により、送波器２と受波器３との
間のパルス伝搬時間を検出できるようになっている。カ
ウンタ手段４の出力は演算手段５に入力され、演算手段
５は前記式（１）により空間Ａの間隔と伝搬時間とから
演算して、空間Ａの平均温度を次々に検出するようにな
っている。演算手段５は、その出力を検知制御手段６に
入力し検知制御手段６は次々に入力される温度データを
リングバッファに記憶し、現時点の温度ならびに温度の
上昇勾配（時刻変動）が所定の値以上となった場合、火
災発生信号を発するようになっている。

【０００８】一方、上昇気流の検知手段は、図２に示す
ように、上記構成と同様に超音波パルス信号発生器１に
より、送波器２から受波器３に超音波パルス信号が伝搬
されるようになっている。受波器３が受信した超音波パ
ルス信号ｋはサンプリング手段７に入力され、サンプリ
ング手段７は入力信号を比較しやすい波形に変換処理し
て、波形比較手段８に入力する。波形比較手段８には、
平常時のパルス波形が入力され、サンプリング手段７か
ら入力された波形が平常時の波形と振幅の大小が比較さ
れて、両者の相違が検知制御手段１０に入力される。検
知制御手段１０は波形比較の結果をリングバッファに記
憶し、波形の大きい場合や波形の変化が一定時間続いた
場合、送波器２と受波器３との間の空間Ａに火災による
上昇気流が発生したと判断し、火災発生信号を発するよ
うになっている。

【０００９】第１実施例は、図１に示す構成で空間Ａの
温度上昇を検出するシステムと、図２に示す構成の空間
Ａでの上昇気流を検出するシステムとの両者を備えた火
災検出システムであり、かかる構成を図３、４、５に示
した。超音波パルス信号発生器１と送波器２と受波器３
とは一組のみとして温度上昇と上昇気流の検出システム
に兼用させた。図３では、前記説明と同一の構成、作用
となるものは同一番号を付してある。またこの第１実施
例では、温度上昇検出用の検知制御手段６の出力はシス
テム制御手段１１に入力する。また上昇気流検出用の検
知制御手段１０の出力もシステム制御手段１１に入力さ
せる。そして大きな室内の多数の箇所の温度上昇と上昇
気流を検出するため、図４に示すように送波器２と受波
器３との組を多数配置（系統１、２・・・）し、受波器
３の受波信号から図３に示す検出システムで火災を検出
するようになっていて、それらの各系統の火災検出信号
はシステム制御装置１１に入力される。

【００１０】システム制御手段１１は、超音波パルス信
号発生器１に対しパルス信号の発生間隔の設定、各系統
のカウンタ手段４に対し送波器２と受波器３間の距離の
設定、波形サンプリング手段７の波形記憶手段９に対し
検出時又は平常時の受信パルスの振幅波形の取込み等の
システム全体の制御を行なうとともに、また各系統から
の情報を処理し最終的に火災発生の有無の判断、発生位
置の特定を行い、警報信号を発生するようになってい
る。本発明の第２実施例は、上記第１実施例の構成で使
用した上昇気流検出手段を火災検知システムとして独立
させた構成である。すなわち、第２実施例の火災検知シ
ステムでは、図２に示すように、一定間隔で断続的に超
音波パルス信号を発生させるようにした超音波パルス信
号発生器１により、送波器２から受波器３に超音波パル
ス信号が伝搬されるようになっている。受波器３が受信
した超音波パルス信号ｋはサンプリング手段７に入力さ
れ、サンプリング手段７は入力信号を比較しやすい波形
に変換処理して、波形比較手段８に入力する。波形比較
手段８には、平常時のパルス波形が入力され、サンプリ
ング手段７から入力された波形が平常時の波形と振幅の
大小が比較されて、両者の相違が検知制御手段１０に入
力される。検知制御手段１０は波形比較の結果をリング
バッファに記憶し、波形の大きい場合や波形の変化が一
定時間続いた場合、送波器２と受波器３との間の空間Ａ
に火災による上昇気流が発生したと判断し、火災発生信
号を発するようになっている。

【００１１】

【発明の効果】本発明では、火源となる床面に近接した
低い位置に設置された送波器と受波器の間の空間に超音
波パルス信号を伝搬し、空間を線状に監視して火災の発
生を検出するものであり、アトリウム等の天井の高い大
空間でも火災の早期検出が可能であり、火災による被害
を最小限にでき、設置位置が低いので設置及びメインテ
ナンスが容易である。また完全に拡散した煙を検知する
従来の光電分離型煙感知器と違い、火源付近での現象を
超音波パルス信号を線状に伝搬して検知するので火源位
置の特定がある程度可能である。超音波パルス信号とし
て音波を使用すれば、光ほど指光性が鋭くないので、従
来の光電分離型煙感知器と違い送信器と受信器の設置軸
が多少ずれていても良く設置が容易である。さらに平常
時は、アトリウム等の天井が高い空間の底部の温度監視
ができるので空調機の温度あるいは送風の制御用センサ
として適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度上昇検出システムの構成を表すブロック図
である。

【図２】上昇気流検出システムの構成を表すブロック図
である。

【図３】温度上昇検出システムと上昇気流検出システム
との両システムを備えた構成を表すブロック図である。

【図４】送波器と受波器の室への設置位置を示す平面図
である。

【図５】送波器と受波器の室への設置位置を示す断面図
である。

【図６】従来の火災感知器の設置例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 超音波パルス信号発生器 ２ 送波器 ３ 受波器 ４ カウンタ手段 ５ 演算手段 ６ 検知制御手段 ７ サンプリング手段 ８ 波形比較手段 ９ 波形記憶手段 １０ 検知制御手段 １１ システム制御手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定間隔で断続的に超音波パルス信号を
   発生する超音波パルス信号発生器と、超音波パルス信号
   発生器からの超音波パルス信号を空気中に放射する送波
   器と、送波器と対をなし監視対象となる空間を隔てて設
   置される送波器から発せられた超音波パルス信号を受信
   する受波器と、受波器で受信された超音波パルス信号の
   振幅波形をサンプリングするサンプリング手段と、予め
   平常時の受信パルス信号の振幅波形を記憶しておく波形
   記憶手段と、受信された超音波パルス信号の振幅波形と
   前記の記憶手段に記憶されている振幅波形の比較を行な
   う波形比較手段と、比較の結果から上昇気流の有無を判
   断し火災発生信号を発する検知制御手段とを備え、送波
   器と受波器との間の空間で発生した火災による上昇気流
   を超音波の伝搬性状の変化で検出することを特徴とする
   火災検出システム。
2. 【請求項２】一定間隔で断続的に超音波パルス信号を発
   生する超音波パルス信号発生器と、超音波パルス信号発
   生器からの超音波パルス信号を空気中に放射する送波器
   と、送波器と対をなし監視対象となる空間を隔てて設置
   され送波器から発せられた超音波パルス信号を受信する
   受波器と、超音波パルス信号の発生から受波器によって
   受信されるまでの時間を計数するカウンタ手段と、カウ
   ンタ手段によって計測された時間と予めセットされた対
   になる送波器間の距離から空間の温度を計算する演算手
   段と、演算された温度を記憶しその時点の温度の上昇勾
   配が所定の値となったとき火災発生信号を発する検知制
   御手段と、を備えた温度上昇検知部と、前記受波器で受
   信された超音波パルス信号の振幅波形をサンプリングす
   るサンプリング手段と、予め平常時の受信パルス信号の
   振幅波形を記憶しておく波形記憶手段と、受信された超
   音波パルス信号の振幅波形と前記の記憶手段に記憶され
   ている振幅波形の比較を行なう波形比較手段と、比較の
   結果から上昇気流の有無を判断し火災発生信号を発する
   検知制御手段と、を備えた上昇気流検知部と、前記温度
   上昇検知部と、前記上昇気流検知部とからの出力信号を
   受信し、システム全体の制御と情報処理を行なうシステ
   ム制御手段と、からなり、送波器と受波器との間の空間
   で発生した火災による温度上昇と上昇気流とを超音波の
   伝搬性状の変化で検出することを特徴とする火災検出シ
   ステム。