JP3020628B2 - 火災判別方法及び装置 - Google Patents
火災判別方法及び装置Info
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- JP3020628B2 JP3020628B2 JP5363291A JP5363291A JP3020628B2 JP 3020628 B2 JP3020628 B2 JP 3020628B2 JP 5363291 A JP5363291 A JP 5363291A JP 5363291 A JP5363291 A JP 5363291A JP 3020628 B2 JP3020628 B2 JP 3020628B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、火災判別方法及び装置
に関し、特に、空気中のガスの存在を検出することによ
り火災発生を判別する火災判別方法及び装置に関するも
のである。
に関し、特に、空気中のガスの存在を検出することによ
り火災発生を判別する火災判別方法及び装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術及び課題】従来、火災を検知する方法とし
て、監視区域の熱及び煙を監視し、所定の閾値または所
定の上昇率を越えたときに火災と判別するものが一般的
である。それに加え、熱と煙を組み合わせ、あるいは検
出値の経時変化を考慮するものなど、早期に及び正確に
火災を判別する方法が検討されている。
て、監視区域の熱及び煙を監視し、所定の閾値または所
定の上昇率を越えたときに火災と判別するものが一般的
である。それに加え、熱と煙を組み合わせ、あるいは検
出値の経時変化を考慮するものなど、早期に及び正確に
火災を判別する方法が検討されている。
【０００３】近年、火災が起こる場合に初期に放出され
るものとして、燃焼ガス、すなわち一酸化炭素やシアン
化水素、その他の臭気に関心が寄せられている。そし
て、それら放出ガスによる半導体素子の抵抗値の変化に
より、火災を検知する方法が検討されつつある。しか
し、半導体素子により臭気等を検出するためには、その
他のガス、例えばアルコールや芳香の検出とを区別する
必要があり、臭気の電気的反応性により充分な選択性を
得ることは困難である。火災の事故は、毒性ガスの中毒
によるものが多く、そのようなガスの発生の存否を判別
することも重要である。
るものとして、燃焼ガス、すなわち一酸化炭素やシアン
化水素、その他の臭気に関心が寄せられている。そし
て、それら放出ガスによる半導体素子の抵抗値の変化に
より、火災を検知する方法が検討されつつある。しか
し、半導体素子により臭気等を検出するためには、その
他のガス、例えばアルコールや芳香の検出とを区別する
必要があり、臭気の電気的反応性により充分な選択性を
得ることは困難である。火災の事故は、毒性ガスの中毒
によるものが多く、そのようなガスの発生の存否を判別
することも重要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従って、本発明によれば
上記課題を解決するため、監視区域の空気に赤外線を照
射し、空気中にガスが存在すると分子の振動のうち双極
子モーメントの変化を起こす振動に起因する吸収を示す
ので、そのスペクトルから空気の変化分としてのガス成
分に基づく強度差を検出して火災によるガスの存在を検
知し、また、ガスの毒性を判別するようにしている。
上記課題を解決するため、監視区域の空気に赤外線を照
射し、空気中にガスが存在すると分子の振動のうち双極
子モーメントの変化を起こす振動に起因する吸収を示す
ので、そのスペクトルから空気の変化分としてのガス成
分に基づく強度差を検出して火災によるガスの存在を検
知し、また、ガスの毒性を判別するようにしている。
【０００５】
【作用】気体中に赤外線を照射すると赤外線の吸収が起
こるが、該赤外線の吸収は、分子の振動に基づくもので
あり、分子内のあらゆる原子の微小変位に関係するか
ら、すべての化合物は各々固有の吸収形状を示し、これ
を用いて化合物の存在の判別を行うことができる。さら
に原子団特有の吸収もあり、分子に関係なく毒性の官能
基の判別、検出も行える。従って、空気中のガスに赤外
線を照射し、その吸収スペクトルを判別すれば、火災に
よるガスの発生量や質を確実に判別することができる。
こるが、該赤外線の吸収は、分子の振動に基づくもので
あり、分子内のあらゆる原子の微小変位に関係するか
ら、すべての化合物は各々固有の吸収形状を示し、これ
を用いて化合物の存在の判別を行うことができる。さら
に原子団特有の吸収もあり、分子に関係なく毒性の官能
基の判別、検出も行える。従って、空気中のガスに赤外
線を照射し、その吸収スペクトルを判別すれば、火災に
よるガスの発生量や質を確実に判別することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は、本発明の全体構成を示す概略図であり、
１は検出部、２は監視区域の空気の導入管、３は排気
管、４はマイクロプロセッサ等により構成されている信
号処理部である。
する。図１は、本発明の全体構成を示す概略図であり、
１は検出部、２は監視区域の空気の導入管、３は排気
管、４はマイクロプロセッサ等により構成されている信
号処理部である。
【０００７】また、図２は、図１における検出部１の内
部構成を示す図であり、図２において、５は、図１に示
した導入管２及び排気管３に接続される測定セル、７
は、同じく導入管２及び排気管３に接続される補償セル
である。測定セル５には導入管２を介して監視区域の空
気が障害なく通過されるが、補償セル７は、導入管２に
微小に通じているだけで監視区域に火災が発生しても直
ぐにはガスが流入して来ないように構成されている。６
は、測定セル５及び補償セル７に赤外線を照射するため
の光源、８は、測定セル５及び補償セル７を通過した赤
外線を交互に遮断して通すセクタ鏡、９はスリット、１
０は、測定セル５及び補償セル７を通過した赤外線を分
光するためのプリズム、１１はスリット、１２は検出器
である。
部構成を示す図であり、図２において、５は、図１に示
した導入管２及び排気管３に接続される測定セル、７
は、同じく導入管２及び排気管３に接続される補償セル
である。測定セル５には導入管２を介して監視区域の空
気が障害なく通過されるが、補償セル７は、導入管２に
微小に通じているだけで監視区域に火災が発生しても直
ぐにはガスが流入して来ないように構成されている。６
は、測定セル５及び補償セル７に赤外線を照射するため
の光源、８は、測定セル５及び補償セル７を通過した赤
外線を交互に遮断して通すセクタ鏡、９はスリット、１
０は、測定セル５及び補償セル７を通過した赤外線を分
光するためのプリズム、１１はスリット、１２は検出器
である。
【０００８】以上の構成において、導入管２を介して検
出部１の測定セル５に送られてきた監視区域の空気は排
気管３を介して排気され、このように常に新しい監視区
域内の空気を取り込んでいるが、補償セル７は導入管２
に微小に通じているだけであるので、補償セル７内の空
気は、測定セル５内の空気に比較して監視区域の環境変
化に対して充分に遅れている。測定セル５及び補償セル
７内の空気には、光源６からの赤外線が反射鏡を介して
照射され、照射されてそれぞれのセルを通過した２つの
光はセクタ鏡８により交互に遮断され、反射鏡によって
スリット９を経てプリズムで分光され、再びスリット１
１を経て検出器１２に集光される。
出部１の測定セル５に送られてきた監視区域の空気は排
気管３を介して排気され、このように常に新しい監視区
域内の空気を取り込んでいるが、補償セル７は導入管２
に微小に通じているだけであるので、補償セル７内の空
気は、測定セル５内の空気に比較して監視区域の環境変
化に対して充分に遅れている。測定セル５及び補償セル
７内の空気には、光源６からの赤外線が反射鏡を介して
照射され、照射されてそれぞれのセルを通過した２つの
光はセクタ鏡８により交互に遮断され、反射鏡によって
スリット９を経てプリズムで分光され、再びスリット１
１を経て検出器１２に集光される。
【０００９】通常、光源６には炭化ケイ素棒やネルンス
ト灯が用いられ、検出器１２には熱電対やボロメータが
用いられている。プリズム１０の分光範囲は通常 4000
cm-1まで行えれば充分であるが、火災検出のみを目的と
するならば、さらに特定範囲に絞っても充分である。
ト灯が用いられ、検出器１２には熱電対やボロメータが
用いられている。プリズム１０の分光範囲は通常 4000
cm-1まで行えれば充分であるが、火災検出のみを目的と
するならば、さらに特定範囲に絞っても充分である。
【００１０】検出器１２は、補償セル７と測定セル５の
通過光の強度差を、図１に示した信号処理部４に出力
し、該信号処理部４では、検出部１からの信号の比較処
理を行う。もし監視区域における空気に変化が無けれ
ば、すなわち長時間同じ空気の状態にあれば、補償セル
７と測定セル５との間には強度差は無く、これは何等異
常が無いことを示す。
通過光の強度差を、図１に示した信号処理部４に出力
し、該信号処理部４では、検出部１からの信号の比較処
理を行う。もし監視区域における空気に変化が無けれ
ば、すなわち長時間同じ空気の状態にあれば、補償セル
７と測定セル５との間には強度差は無く、これは何等異
常が無いことを示す。
【００１１】もし強度差があれば、これは、空気の変化
分すなわち混入もしくは侵入してきたガス成分に基づく
ものであり、従って、該強度差において特定波長での所
定レベルの吸収があるか否かを判定することにより、特
定のガスが発生したか否かを知ることができる。
分すなわち混入もしくは侵入してきたガス成分に基づく
ものであり、従って、該強度差において特定波長での所
定レベルの吸収があるか否かを判定することにより、特
定のガスが発生したか否かを知ることができる。
【００１２】ここで、火災時に発生するガスとその赤外
吸収波長について述べると、火災時に発生されるガス
は、燃焼物の組成と燃えている条件により異なり、種々
のガスが発生する。一般的傾向としてＣＯ、ＣＯ2 は必
ず発生し、熱分解や燃焼により材料の化学組成によるガ
スを放出する。例えば、塩化ビニルでは、フォスゲン、
塩素、ＨＣｌ、ベンゼンやメタン等の炭化水素を放出す
ることが検出されており、アクリロニトリルでは、ＨＣ
Ｎ、メタン等を放出し、ウレタンフォームでは、ＨＣ
Ｎ、エチレン等を放出することが検出されていて、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2 以外には簡単な炭化水素、ＮＨ3、ＨＣＮ、
アルコール、アルデヒド、ニトリル等が主に発生してい
る。そして、ヘモグロビンとの結合による化学的窒息性
ガスとしては、ＣＯ、ＨＣＮが、また、目や呼吸器への
刺激性ガスとしては、ＨＣｌ、ＮＨ3、フォスゲン、Ｎ
Ｏ2 等が知られている。
吸収波長について述べると、火災時に発生されるガス
は、燃焼物の組成と燃えている条件により異なり、種々
のガスが発生する。一般的傾向としてＣＯ、ＣＯ2 は必
ず発生し、熱分解や燃焼により材料の化学組成によるガ
スを放出する。例えば、塩化ビニルでは、フォスゲン、
塩素、ＨＣｌ、ベンゼンやメタン等の炭化水素を放出す
ることが検出されており、アクリロニトリルでは、ＨＣ
Ｎ、メタン等を放出し、ウレタンフォームでは、ＨＣ
Ｎ、エチレン等を放出することが検出されていて、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2 以外には簡単な炭化水素、ＮＨ3、ＨＣＮ、
アルコール、アルデヒド、ニトリル等が主に発生してい
る。そして、ヘモグロビンとの結合による化学的窒息性
ガスとしては、ＣＯ、ＨＣＮが、また、目や呼吸器への
刺激性ガスとしては、ＨＣｌ、ＮＨ3、フォスゲン、Ｎ
Ｏ2 等が知られている。
【００１３】火災が起こると空気中に火災によるガスが
増加してくるので、赤外線の吸収も増加してくる。例え
ばＣＯは、2143cm-1 に三重結合による吸収を示し、フ
ォスゲンは、1828cm-1 にＣ＝Ｏ結合の伸縮振動による
吸収がある。その他の主なものを示すと、750■700cm-1
にモノクロルのＣ−Ｃ１伸縮振動、2250cm-1 付近にニ
トリルのＣ≡Ｎ伸縮振動、1350cm-1 付近にスルフォン
酸のＳ＝Ｏ伸縮振動、3300cm-1 付近に大きく水のＨ−
ＯＨ伸縮振動、1250 cm-1 付近にＮ→Ｏ伸縮振動があ
る。
増加してくるので、赤外線の吸収も増加してくる。例え
ばＣＯは、2143cm-1 に三重結合による吸収を示し、フ
ォスゲンは、1828cm-1 にＣ＝Ｏ結合の伸縮振動による
吸収がある。その他の主なものを示すと、750■700cm-1
にモノクロルのＣ−Ｃ１伸縮振動、2250cm-1 付近にニ
トリルのＣ≡Ｎ伸縮振動、1350cm-1 付近にスルフォン
酸のＳ＝Ｏ伸縮振動、3300cm-1 付近に大きく水のＨ−
ＯＨ伸縮振動、1250 cm-1 付近にＮ→Ｏ伸縮振動があ
る。
【００１４】従って、目的の赤外線吸収に基づいて火災
を判別することができるし、また、該赤外線吸収と上記
した種々の赤外線吸収との組み合わせに基づいて、火災
やその危険性をも判別することができる。どのガスを検
出するか、もしくはどの波長判別を行うかは、上記赤外
線吸収態様に基づいて、設置環境ごとに決定するのが望
ましい。
を判別することができるし、また、該赤外線吸収と上記
した種々の赤外線吸収との組み合わせに基づいて、火災
やその危険性をも判別することができる。どのガスを検
出するか、もしくはどの波長判別を行うかは、上記赤外
線吸収態様に基づいて、設置環境ごとに決定するのが望
ましい。
【００１５】このように信号処理部４には、波長判別を
行うべき特定波長があらかじめ記憶設定されており、比
較処理の結果、補償セル７と測定セル５との通過光の強
度差中に、該記憶設定されている特定波長での所定レベ
ルの吸収が有れば、火災が発生したものと判定すると共
にその火災発生に伴う危険性をも判定してその旨を表す
信号を出力し、該信号に基づいて、図示しない火災警報
ブザーを鳴動させたり、毒性ガスの発生度合いを算出し
て表示したり等の必要な火災動作を行わしめる。毒性ガ
スの発生度合いを知ることができれば、燃えているもの
を経験的に推定することも可能である。
行うべき特定波長があらかじめ記憶設定されており、比
較処理の結果、補償セル７と測定セル５との通過光の強
度差中に、該記憶設定されている特定波長での所定レベ
ルの吸収が有れば、火災が発生したものと判定すると共
にその火災発生に伴う危険性をも判定してその旨を表す
信号を出力し、該信号に基づいて、図示しない火災警報
ブザーを鳴動させたり、毒性ガスの発生度合いを算出し
て表示したり等の必要な火災動作を行わしめる。毒性ガ
スの発生度合いを知ることができれば、燃えているもの
を経験的に推定することも可能である。
【００１６】なお、上記実施例では、測定セル５と補償
セル７とを設け、両者へ照射された通過光の強度差を取
るようにしたものを示したが、測定セル５の通過光を表
す信号を記憶させておき、記憶されている所定時間前と
なる前回の通過光信号と今回の通過光信号とを比較して
強度差が有るか否かを判定し、強度差がある場合には、
前述と同様に、該強度差において特定波長での所定レベ
ルの吸収が有るか否かを判定するようにしても良い。こ
のようにすれば、補償セル７は不要となる。
セル７とを設け、両者へ照射された通過光の強度差を取
るようにしたものを示したが、測定セル５の通過光を表
す信号を記憶させておき、記憶されている所定時間前と
なる前回の通過光信号と今回の通過光信号とを比較して
強度差が有るか否かを判定し、強度差がある場合には、
前述と同様に、該強度差において特定波長での所定レベ
ルの吸収が有るか否かを判定するようにしても良い。こ
のようにすれば、補償セル７は不要となる。
【００１７】また、検出部１において、赤外線吸収の測
定を常時行うのではなく、例えば金属酸化物を利用した
半導体式ガス・センサ等を別に設け、該半導体式ガス・
センサにより或る程度のガス発生量が検知されたときに
初めて、赤外線の吸収測定を開始するようにすることも
できる。
定を常時行うのではなく、例えば金属酸化物を利用した
半導体式ガス・センサ等を別に設け、該半導体式ガス・
センサにより或る程度のガス発生量が検知されたときに
初めて、赤外線の吸収測定を開始するようにすることも
できる。
【００１８】さらに、上記実施例では、監視区域の空気
を導入管２により検出部１の測定セル５まで導入するよ
うにしたサンプリング方式を示したが、該検出部を開放
式にして監視区域の天井面等に直接設置し、監視区域の
空気に直接赤外線を照射するようにしても良い。このよ
うにすれば、導入管２や排気管３が不要となる。
を導入管２により検出部１の測定セル５まで導入するよ
うにしたサンプリング方式を示したが、該検出部を開放
式にして監視区域の天井面等に直接設置し、監視区域の
空気に直接赤外線を照射するようにしても良い。このよ
うにすれば、導入管２や排気管３が不要となる。
【００１９】なお、本発明により得られる特定波長にお
ける赤外線吸収レベルの値を、マイクロプロセッサを用
いたニューラルネットやファジー関数に波長別に入力し
て処理させるようにすることもできる。このようなニュ
ーラルネットの詳細は、例えば本件出願人による特開平
２−１０５２９９号公報に示されており、また、ファジ
ー関数の詳細は、例えば同じく本件出願人による特開平
２−１９５４９５号公報に示されている。ニューラルネ
ットやファジー関数を利用するようにすれば、簡便で合
理的かつ一層きめ細かな処理を行うことが可能となる。
ける赤外線吸収レベルの値を、マイクロプロセッサを用
いたニューラルネットやファジー関数に波長別に入力し
て処理させるようにすることもできる。このようなニュ
ーラルネットの詳細は、例えば本件出願人による特開平
２−１０５２９９号公報に示されており、また、ファジ
ー関数の詳細は、例えば同じく本件出願人による特開平
２−１９５４９５号公報に示されている。ニューラルネ
ットやファジー関数を利用するようにすれば、簡便で合
理的かつ一層きめ細かな処理を行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】以上、本発明によれば、監視区域の空気
に赤外線を照射し、該赤外線の吸収スペクトルから空気
の変化分としてのガス成分に基づく強度差を検出して空
気中のガスの存否を検出するようにしたので、火災初期
に放出されるガスを的確に検出することができ、これに
より早期かつ正確な火災検出を可能とし、また、火災に
よる毒性ガスの発生をも確実に検出することができると
いう効果がある。
に赤外線を照射し、該赤外線の吸収スペクトルから空気
の変化分としてのガス成分に基づく強度差を検出して空
気中のガスの存否を検出するようにしたので、火災初期
に放出されるガスを的確に検出することができ、これに
より早期かつ正確な火災検出を可能とし、また、火災に
よる毒性ガスの発生をも確実に検出することができると
いう効果がある。
【図１】本発明による火災判別装置を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図２】図１における検出部１の内部構成を示す図であ
る。
る。
１ 検出部 ４ 信号処理部 ５ 測定セル ６ 光源 ７ 補償セル ８ セクター鏡 １０ プリズム １２ 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08B 17/02 - 17/12 G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (5)
- 【請求項１】 監視区域の空気に赤外線を照射し、空気
中にガスが存在すると分子の振動のうち双極子モーメン
トの変化を起こす振動に起因する吸収を示すので、その
スペクトルから空気の変化分としてのガス成分に基づく
強度差を検出して火災によるガスの存在を検知すること
を特徴とする火災判別方法。 - 【請求項２】 監視区域の空気に赤外線を照射し、空気
中にガスが存在すると分子の振動のうち双極子モーメン
トの変化を起こす振動に起因する吸収を示すので、その
スペクトルから空気の変化分としてのガス成分に基づく
強度差を検出して火災によるガスの毒性を判別すること
を特徴とする火災判別方法。 - 【請求項３】 監視区域の空気に赤外線を照射する発光
手段と、該空気を通過した光を分光する分光手段と、該
分光された光の強度を波長別に検出して空気の変化分に
基づく強度差を検出する検出手段と、該検出手段の情報
から火災によるガスを判別する判別手段と、を有するこ
とを特徴とする火災判別装置。 - 【請求項４】 監視区域の空気に赤外線を照射する発光
手段と、該空気を通過した光を分光する分光手段と、該
分光された光の強度を波長別に検出する検出手段と、該
検出手段の情報から火災によるガスを判別する判別手段
と、前記監視区域の空気中に存在するガス量を監視し、
該ガス量が所定量に達したとき、前記発光手段、前記分
光手段、前記検出手段及び前記判別手段を起動させる起
動手段と、を備えたことを特徴とする火災判別装置。 - 【請求項５】 前記判別手段には、毒性ガスの発生度合
いを算出する毒性算出手段を有することを特徴とする請
求項３または４の火災判別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5363291A JP3020628B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 火災判別方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5363291A JP3020628B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 火災判別方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273399A JPH04273399A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3020628B2 true JP3020628B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=12948279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5363291A Expired - Fee Related JP3020628B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 火災判別方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020628B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101469071B1 (ko) * | 2013-04-26 | 2014-12-11 | 한국건설기술연구원 | 적외선 분광기를 이용한 독성 가스 검출 및 경보 장치 및 이를 이용한 독성 가스 검출 및 경보 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4634689B2 (ja) * | 2002-07-31 | 2011-02-16 | アドバンス・デザイン株式会社 | フレーム監視システム |
| CN108732130B (zh) * | 2018-03-27 | 2020-02-21 | 李贤哲 | 采用偏振器件增加光程的直接吸收光谱法的气体检测装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6370061U (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-11 | ||
| JP2552149B2 (ja) * | 1987-09-17 | 1996-11-06 | 株式会社ジャパンエナジー | 火災報知方法及び装置 |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP5363291A patent/JP3020628B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101469071B1 (ko) * | 2013-04-26 | 2014-12-11 | 한국건설기술연구원 | 적외선 분광기를 이용한 독성 가스 검출 및 경보 장치 및 이를 이용한 독성 가스 검출 및 경보 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04273399A (ja) | 1992-09-29 |
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