JP2894750B2 - 炎検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、家庭内火炎、火事、各種産業火炎等を正
確、かつ迅速に検出するための炎検出装置に関し、炎か
ら発せられる特有の赤外線成分を検出すると同時に炎か
ら発せられる紫外線成分をも検出することによって、炎
以外の赤外線発出要因からの外乱による装置誤動作を防
止し、炎検出精度を向上させた信頼性の高い炎検出装置
に関する。

更に、本発明は紫外線センサー特有の自己放電現象を
センサー自体の自己診断機能に適用して紫外線センサー
の機能保全を図り、以て炎検出の性能を向上を図るよう
にした炎検出装置に関する。

〔従来の技術〕

可燃物が空気中で酸化燃焼する時に発生する炎からの
放射線には、可燃物の種類により定まる特有の放射線成
分が含まれている。これらの放射線成分に就き、横軸を
放射線の波長（μｍ）、縦軸を相対強度（％）にとって
第６図に図示したスペクトル曲線Ａから分かるように、
全ての酸化燃焼物に特有のスペクトルとして酸化の際に
発生する炭酸ガスより発せられる4.4μｍ付近にピーク
を有する赤外線が有る。

このような4.4μｍ付近の赤外線を検出して炎を検出
する炎検出装置は既に提案されている。

上記のように単に4.4μｍ付近の赤外線を検出する炎
検出装置は、第６図の曲線Ｂで示すように、例えば太陽
光線で熱せられた100℃位のトタン屋根等の炎を発して
いない高温物体等から発せられる4.4μｍ付近の赤外線
をも恰も火炎として検出し、炎検出の信号を発生する誤
動作をする場合が有るという問題点がある。

これらの誤動作を防止するために、例えば特開昭58−
84388号公報に開示されているように、炎から放出され
る赤外線と紫外線との両者を検出し、その比率を算出し
て炎を検出する炎検出装置が提案されている。

又、従来より、炎検出装置の自己診断機能としては、
紫外線及び赤外線波長の放射線を放射するランプを内蔵
することで、このランプを装置診断の目的で定期的に作
動させ、このランプの発出する放射線を用いて炎検出装
置の検出機能の自己診断を行う方法が行われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しながら、上述した赤外線と紫外線との比率検出方
式の炎検出装置においては、環境状況の変化、例えば、
空気中に煙が浮遊していると、煙により紫外線の検出量
が減衰し、赤外線と紫外線の比率が変化するため、実際
は炎からの放射線であるにもかかわらず失報してしまう
という誤動作があり、必ずしも赤外線検出式の従来の火
炎検出器の欠点を完全に解消するには至っていない問題
点があった。

また、上記特開昭公報に開示の火炎検出器は、紫外線
検出に、例えば紫外線検出管を用いているが、この紫外
線検出管は紫外線透過ガラスの破損や検出管周囲にガス
漏れが発生すると、紫外線の検出ができず、故に炎検出
が困難になるという問題があった。

本発明は、上述の問題点を解決し、炎を発しない高温
物体から放射される放射線が有ってもそれを応動して誤
動作を起こさず、周囲の環境状況による検出精度の低下
を防止し、また、検出部の状態を自己診断することので
きる炎検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の発明の目的に鑑みて、本発明は、炎が発する放
射線を検出する炎検出装置において 放射線源が発する放射線に含まれた赤外線量を検出す
る赤外線検出部と、 前記放射線に含まれる紫外線量を検出する紫外線検出
部と、 前記赤外線検出部が、炎に特有な赤外線を一定時間継
続して検出したときに信号を発信する第１の信号処理部
と、 前記紫外線検出部が、一定時間継続して紫外線を検出
した場合に信号を発信する第２の信号処理部と、 前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部から同
時に信号を受信した場合に炎と判定する同時性判定部
と、 前記紫外線検出部による自己放電の有無を検出するこ
とにより前記紫外線検出部の動作状態を診断する自己診
断部と、 前記同時性判定部が前記放射線源を炎と判定した場合
または前記自己診断部が紫外線検出部の異常を検出した
場合に警報信号を発信する警報出力部と、 を具備し、かつ 前記自己診断部は、前記紫外線検出部の自己放電に応
動する信号を計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手
段の計数作用時に、設定時間毎に所定の診断起動信号を
発生するタイマ手段と、前記診断起動信号を前記タイマ
手段から入力される都度、前記カウンタ手段の計数した
計数値から紫外線自己放電回数が所定値以上か以下かを
判定して紫外線の機能の正否を判定する判定手段とから
成る炎検出装置を提供するものである。

また、本発明によると、炎が発する放射線を検出する
炎検出装置において、 放射線に含まれる紫外線量を検出する紫外線検出部
と、 前記紫外線検出部が、所定量以上の紫外線を検出した
場合に炎と判定し、信号を発信する信号処理部と、 前記紫外線検出部による自己放電の有無を検出するこ
とにより前記紫外線検出部の動作状態を診断する自己診
断部と、 前記信号処理部が前記放射線の発出源を炎と判定した
場合または前記自己診断部が紫外線検出部の異常を検出
した場合に警報信号を発信する警報出力部と、 を具備し、 前記自己診断部は、紫外線の自己放射に応動する信号
を計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手段の計数作
用時に、設定時間毎に所定の診断起動信号を発生するタ
イマ手段と、前記診断起動信号を前記タイマ手段から入
力される都度、前記カウンタ手段の計数した計数値から
紫外線自己放電回数が所定値以上か以下かを判定して紫
外線の機能の正否を判定する判定手段とからなる炎検出
装置を提供するものである。以下、本発明を添付図面に
示す実施例に基づいて、更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明による火炎検出装置の一実施例によ
る炎検出装置の構成を示すブロック図、第２図は、第１
図に示した炎検出装置の更に詳細な構成を示したブロッ
ク図、第３図は第１図、第２図の自己診断部の詳細な構
成を示したブロック図である。

先ず、第１図を参照すると、本発明の実施例による災
検出装置は、赤外線検出部１、紫外線検出部２、第１信
号処理部３、第２信号処理部４、同時性判定部５、自己
診断部６、警報出力部７にて構成される。

次に第２図を参照すると、上述の炎検出装置におい
て、赤外線検出部１は光学的バントパスフイルター（BP
Fと略記してある）11、焦電素子12、増幅部13を有して
構成され、紫外線検出部２は、例えば、市販の紫外線セ
ンサー（例えば、浜松フォトニクス製UVトロン）により
構成される。赤外線検出部系の第１信号処理部３は、環
境レベル認識部31、比較部32、蓄積部33を備えて構成さ
れる。

他方、紫外線検出部系の第２信号処理部４も、同様
に、環境レベル認識部41、比較部42、蓄積部43を備えて
構成される。

次に、上述した各構成手段の検出作用を説明する。

光学的バントパスフイルター11は、第６図に図示の波
長範囲の放射線を放射する炎の中4.4μｍ近傍の波長成
分のみを透過する光学的フィルター要素であり、簡単に
入手することができる。

焦電素子12は光学的バントパスフイルター11により選
択透過された放射線成分をその強度に相当する電気信号
に変換する光電要素である。

増幅器13は、上記焦電素子12で変換された電気信号を
増幅、出力するために設けられている。

環境レベル認識部31は、上記増幅器13からの信号の入
力によって例えば、継続した10分間の信号の平均を算出
し、記憶しており、故に、炎が無い状態でも炎検出装置
の付近、つまり、周囲環境の赤外線量を認識しており、
記憶値を逐次、比較部32へ出力する。ここで、同環境レ
ベル認識部31は上述から理解できるように、炎の無い場
合においても環境条件として例えば、赤外線分を発する
原因が周囲に存在すれば、その赤外線量を平均的に算出
し、記憶値を出力しているからあるレベルの赤外線出力
値を持ち、炎が生じたときには、選択された透過赤外線
量が、増加することになる。

比較部32は、増幅部13から入力された赤外線受光量
と、上記の環境レベル認識部31から入力された赤外線量
とを比較し、一定量以上の差異があれば増幅部13から入
力した信号を蓄積部33に出力する。

蓄積部33は、比較部32から入力された信号を一定時間
に渡って積分することにより、蓄積し、一定時間以上の
継続性があれば同時性判定部５に蓄積値を出力する。

他方、紫外線検出部２は、既述の紫外線センサーにて
構成され、受光した紫外線量に応じた電気信号を出力す
る。

環境レベル認識部41は、紫外線検出部２から入力した
紫外線量を示す信号を一定時間、例えば、10分間に渡る
紫外線量の平均量を演算し、記憶する。そして、記憶値
を後段の比較部42に信号を出力する。

このとき、比較部42は、紫外線検出部２から入力され
た紫外線量の信号と環境レベル認識部41から入力された
周囲環境の紫外線量を示す信号を比較し、紫外線量に一
定以上のレベル差があれば、蓄積部43に紫外線検出部２
から入力された信号を出力する。

蓄積部43は、上記比較部42から入力した信号を一定時
間に渡って積分蓄積し、一定時間以上の継続性があれば
同時性判定部５に出力する。

同時性判定部５は、蓄積部33及び蓄積部43とから入力
した信号が同時であれば、警報出力部７に信号を出力す
る。

自己診断部６に就いては後述する。

次に、第４図に示すフローチャートを参照して本炎検
出装置の動作を説明する。

炎検出装置は、電源の投入またはモードの設定により
起動する。

炎が監視範囲で発生すると、その炎の放射線中に含ま
れる4.4μｍを強く含む赤外線と、同じく同炎からの紫
外線が図示しない検出窓を介して赤外線検出部１の光学
的バンドパスフイルター11および紫外線検出部２に入射
する。光学的バンドパスフイルター11に入射した赤外線
のうち、炎に特有な4.4μｍ付近の赤外線は透過され、
焦電センサ12に入射する。そしてその赤外線強度に応じ
た電気信号S1が発生し、増幅部13に入力される。このと
き、増幅部13は焦電センサ12から入力した電気信号S1を
増幅し、環境レベル認識部31及び比較部32に電気信号S2
を出力する。

環境レベル認識部31は、一定時間、例えば、10分間の
信号S2を順次記憶し、新たな電気信号S2を入力する毎に
10分間の電気信号の平均値を演算する。そして、比較部
32へ出力する。これにより、炎検出装置は炎検出部の周
囲の環境に応じた赤外線量を認識しており、この炎以外
の赤外線量と比較部33にて比較することによって、炎か
ら検出した赤外線量を炎以外の赤外線量とのレベルの差
異で検出することができる。

比較部32では一定量以上の赤外線量のレベル増加が有
れば、蓄積部33に増加分を示す信号を出力する。

上記の赤外線検出動作と同時に紫外線検出部２は炎か
ら照射される紫外線を検出する。その動作を説明する。

炎等の放射源から放射された放射線は、紫外線検出部
２を構成する紫外線センサーにてその放射線に含まれる
一定波長の例えば、200nmの紫外線成分を検出する。

紫外線検出部２は紫外線成分を検出すると、その紫外
線強度に応じた電気信号S3を、環境レベル認識部41及び
比較部42に送出する。環境レベル認識部41は、過去10分
間の紫外線量を順次に記憶し、新たな電気信号S3を入力
する毎に10分間の紫外線量の平均を演算する。そして、
比較部42に出力する。これにより、炎検出装置は周囲の
環境に応じた紫外線量を認識しており、炎以外の紫外線
量と比較部42にて比較することによって、炎が放射源で
あるときは、その炎から検出した紫外線量を炎以外の紫
外線量とのレベルの差異で検出することができる。

比較部42では環境レベル認識部41から入力した炎以外
の紫外線量と、紫外線検出部２から入力した炎の紫外線
を含む紫外線量の差を演算し、その結果、一定量以上の
紫外線量のレベル増加があれば蓄積部43に信号を出力す
る。

蓄積部43では、一定時間に渡って紫外線量の増加が継
続した場合、同時性判定部５へ信号を出力する。

同時性判定部５は、蓄積部33または蓄積部43から信号
の入力があると、蓄積部33及び蓄積部43の信号が同時に
入力したかどうかを判定する。炎からの放射線を受光し
た場合は、赤外線成分、紫外線成分とも、周囲環境より
も有意差が十分にあり、また炎の場合はその赤外線及び
紫外線の受光が一定時間に渡って継続するので、蓄積部
33及び蓄積部43とも同時に出力することになり、同時性
判定部５は、炎による放射線検知と判定し、判定信号を
警報出力部７へ出力する。

ここで、例えば、夏のトタン屋根などの100℃位の高
温物体からの放射線を受けた場合は、4.4μｍの赤外線
の強度が強く、故に、赤外線検出部１にて検知され蓄積
部からの出力があるが、このような高温物体からの放射
線には紫外線成分は、含まれていないため、紫外線検出
部は周囲の紫外線のみを検出し、従って、蓄積部43から
の出力はない。

次に、第３図の機構図及び第５図に示すフローチャー
トにて、紫外線検出部２の自己診断作用に就いて説明す
る。

自己診断部６は第３図に示すように、カウンタ61、タ
イマ62、判定部63、出力部64にて構成されている。

紫外線検出部２の紫外線センサー（UVトロン）は、正
常に機能していると、紫外線を検出しなくても、数分間
隔で自己放電をする。

この自己放電を検出することで、紫外線センサー（UV
トロン）が正常に機能しているか否かを判定することが
できる。

紫外線センサー（UVトロン）が自己放電をすると、カ
ウンタ61に放電に応じた信号が入力されて検知され、カ
ウントアップ動作が生ずる。タイマ62は設定した一定時
間の間隔で、判定部63に該一定時間毎に診断作用の起動
信号を出力する。判定部63は、タイマ62から同起動信号
が入力されると、カウンタ61から、紫外線センサー（UV
トロン）の自己放電回数を入力する。そして、この自己
放電回数が一定回数以上であれば、UVトロンは正常と判
定する。自己放電回数が一定回数以下である場合は、紫
外線センサー（UVトロン）が異常であると判定し、出力
部64に判定信号を出力する。出力部64は、判定部63から
信号を入力すると、警報出力部７に信号を送出する。

タイマー62は判定部63に起動信号を送出した後、カウ
ンタ61にクリア信号を送出する。カウンタ61はクリア信
号の入力によって、カウンタのカウントを０にする。

次に自己診断部６を具備した紫外線による炎検出装置
の実施例に就いて、第７図、第８図を参照して説明す
る。

先ず、第７図を参照すると、本実施例による炎検出装
置は、紫外線検出部２、信号処理部４′、自己診断部
６、判定部５′、警報出力部７にて構成されている。こ
こで、前述の実施例と同様の構成要素には同参照番号ま
たは参照番号に「′」を付して示してある。

上述の構成を更に詳しくした第８図を参照すると、上
述の炎検出装置において、紫外線検出部２は、例えば、
市販の紫外線センサーにより構成され、信号処理部４′
は環境レベル認識部41、比較部42を備えて構成される。

自己診断部６は、第一の実施例の第３図の構成と同様
の構成を備えている。

次に、上述した各構成手段の作用を説明する。

紫外線検出部２は、紫外線センサーにより構成され、
受光した紫外線量に応じた電気信号を出力する。

環境レベル認識部41、比較部42に就いては第一実施例
と同様である。

判定部８は、比較部42の出力により、つまり、受光し
た紫外線量が環境レベルよりも一定以上のレベル差があ
れば、炎と判定し、警報出力部７へ信号を出力する。

次に動作を説明する。

炎検出装置は、電源の投入またはモードの設定により
起動する。

炎等の放射線源から放射された放射線は、紫外線検出
部２を構成する紫外線センサーにより、その放射線に含
まれる一定波長、例えば、200nmの紫外線成分を検出す
る。

紫外線検出部２は紫外線成分を検出すると、その紫外
線強度に応じた電気信号を、環境レベル認識部41及び比
較部42に送出する。環境レベル認識部41は、過去の所定
時間、例えば、10分間の紫外線量を順次に記憶し、新た
な電気信号を入力する毎に10分間の紫外線量の平均を算
出する。そして、比較部42に出力する。これにより、炎
検出装置は周囲の環境に応じた紫外線量を認識してお
り、炎以外の紫外線量と比較部42において比較すること
によって、炎から検出した紫外線量を炎以外の紫外線量
とのレベルの差異で検出することができる。

比較部42では環境レベル認識部41から入力した炎以外
の紫外線量と、紫外線検出部２から入力した炎の紫外線
を含む紫外線量の差を演算し、その結果、一定量以上の
赤外線量のレベル増加があれば、判定部８に信号を出力
する。判定部８は比較部42から信号の入力があると、炎
と判定し、警報出力部７に信号を出力する。

次に、第１図の実施例との同様性から第３図の機構図
及び第５図に示すフローチャートにより、紫外線検出部
２の自己診断作用について説明する。

自己診断部６は、第３図に示すように、カウンタ61、
タイマ62、判定部63、出力部64により構成されている。

紫外線検出部２の紫外線センサー（UVトロン）は、正
常に機能していると、紫外線を検出しなくても、数時間
間隔で自己放電をする。

この自己放電を検出することで、紫外線センサー（UV
トロン）が正常に機能しているか否かを判定することが
できる。

紫外線センサー（UVトロン）が自己放電すると、カウ
ンタ61に放電に応じた信号が入力されて検知され、カウ
ンタアップ動作が生じる。タイマ62は設定した一定時間
の間隔で判定部63に該一定時間毎に診断作用の起動信号
を出力する。判定部63は、タイマ62から起動信号が入力
されると、カウンタ61から、紫外線センサー（UVトロ
ン）の自己放電回数を入力する。そして、この自己放電
回数が一定回数以上であれば、UVトロンは正常と判定す
る。自己放電回数が一定回数以下である場合は、紫外線
センサー（UVトロン）が異常であると判定し、出力部64
に判定信号を出力する。出力部64は、判定部63から信号
を入力すると、警報出力部７に信号を送出する。

タイマ62は判定部63に起動信号を送出した後、カウン
タ61にクリア信号を送出する。カウンタ61はクリア信号
を入力によって、カウンタ61のカウント値を０にする。

〔発明の効果〕

以上に記載のごとく、本発明に依れば、放射源からの
放射線に含まれる特定の赤外線成分と紫外線成分との両
者を周囲環境に発生する放射線を認識しながら検出し、
しかも、赤外線、紫外線の検出の同時性を判断すること
により、炎放射源と炎以外の放射源による放射線を正確
に区別できるので、炎に起因した放射線を確実に検出
し、炎以外の放射線源からの放射線による誤動作を防止
し、また、紫外線検出部が有する自己放電性を利用して
自己放電回数を計数することを介し紫外線検出部が正常
な機能を発揮し得る状態に有るか否かを診断できるよう
にしているので、特に紫外線照射灯等を有することな
く、自己診断が可能であり、不意に発生する火炎を確実
に検出する上で炎検出装置の作用信頼性が極めて高いと
言う効果も奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による災検出装置の一実施例による炎
検出装置の構成を示すブロック図、第２図は、第１図に
示した炎検出装置の更に詳細な構成を示したブロック
図、第３図は第１図、第２図の自己診断部の詳細な構成
を示したブロック図、第４図は同実施例の炎検出装置の
作用を示すフローチャート、第５図は、自己診断機能部
の作用を示すフローチャート、第６図は横軸を放射線の
波長、縦軸を相対強度にとった放射線のスペクトル曲線
を示すグラフ図、第７図は本発明の第二の実施例の基本
構成を示したブロック図、第８図は同第二実施例の構成
を更に詳しくしたブロック図。 １……赤外線検知部、２……紫外線検知部、３、４……
第１、第２信号処理部、５……同時性判定部、６……自
己診断部、７……警報出力部、41……環境レベル認識
部、42……比較部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炎が発する放射線を検出する炎検出装置に
   おいて 放射線源が発する放射線に含まれた赤外線量を検出する
   赤外線検出部と、 前記放射線に含まれる紫外線量を検出する紫外線検出部
   と、 前記赤外線検出部が、炎に特有な赤外線を一定時間継続
   して検出したときに信号を発信する第１の信号処理部
   と、 前記紫外線検出部が、一定時間継続して紫外線を検出し
   た場合に信号を発信する第２の信号処理部と、 前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部から同時
   に信号を受信した場合に炎と判定する同時性判定部と、 前記紫外線検出部による自己放電の有無を検出すること
   により前記紫外線検出部の動作状態を診断する自己診断
   部と、 前記同時性判定部が前記放射線源を炎と判定した場合ま
   たは前記自己診断部が紫外線検出部の異常を検出した場
   合に警報信号を発信する警報出力部と、 を具備し、かつ 前記自己診断部は、前記紫外線検出部の自己放電に応動
   する信号を計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手段
   の計数作用時に、設定時間毎に所定の診断起動信号を発
   生するタイマ手段と、前記診断起動信号を前記タイマ手
   段から入力される都度、前記カウンタ手段の計数した計
   数値から紫外線自己放電回数が所定値以上か以下かを判
   定して紫外線の機能の正否を判定する判定手段とから成
   ることを特徴とした炎検出装置。
2. 【請求項２】炎が発する放射線を検出する炎検出装置に
   おいて、 放射線に含まれる紫外線量を検出する紫外線検出部と、 前記紫外線検出部が、所定量以上の紫外線を検出した場
   合に炎と判定し、信号を発信する信号処理部と、 前記紫外線検出部による自己放電の有無を検出すること
   により前記紫外線検出部の動作状態を診断する自己診断
   部と、 前記信号処理部が前記放射線の発出源を炎と判定した場
   合または前記自己診断部が紫外線検出部の異常を検出し
   た場合に警報信号を発信する警報出力部と、 を具備し、 前記自己診断部は、紫外線の自己放射に応動する信号を
   計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手段の計数作用
   時に、設定時間毎に所定の診断起動信号を発生するタイ
   マ手段と、前記診断起動信号を前記タイマ手段から入力
   される都度、前記カウンタ手段の計数した計数値から紫
   外線自己放電回数が所定値以上か以下かを判定して紫外
   線の機能の正否を判定する判定手段とからなることを特
   徴とした炎検出装置。