JP3288006B2 - 火災警報装置 - Google Patents

火災警報装置

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JP3288006B2 JP10336398A JP10336398A JP3288006B2 JP 3288006 B2 JP3288006 B2 JP 3288006B2 JP 10336398 A JP10336398 A JP 10336398A JP 10336398 A JP10336398 A JP 10336398A JP 3288006 B2 JP3288006 B2 JP 3288006B2
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尚 伊藤
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Hitachi Cable Ltd
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバケーブ
ルを具備する光ファイバ温度センサを用いた火災警報装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の火災警報装置の1つとして、光フ
ァイバ温度センサを用いた火災警報装置が知られてい
る。この光ファイバ温度センサは、光ファイバケーブル
を敷設し、光ファイバケーブルにパルス光を入射し、こ
の入射されたパルス光によって反射した反射光の光量に
応じて、光ファイバケーブルが設置されている個々の測
定ポイントの位置と温度とを検出するセンサである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、光ファイバケーブルに劣化が生じた場合、入
射光量に対する反射光量が変化し、装置に戻る後方散乱
光が減少し、S/N比が低下する。これらの理由によっ
て、測定された温度が正確ではなくなることがあるとい
う問題がある。
【0004】本発明は、光ファイバ温度センサを用いた
火災警報装置において、測定された温度が正確であるか
否かを自己監視することができる火災警報装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバケ
ーブルを具備する光ファイバ温度センサを用いた火災警
報装置において、上記光ファイバケーブルが所定間隔づ
つ分割された測定ポイント毎に、温度を検出する測定ポ
イント毎温度検出手段と、上記光ファイバケーブルの一
部を覆う断熱手段と、上記断熱手段を収納する箱体と、
箱体に収納されているファイバケーブルにおける複数の
位置の温度のうちで、その最高温度とその最低温度との
差の温度に基づいて、光ファイバ温度センサにおける機
能劣化を監視する機能劣化監視手段とを有する火災警報
装置である。
【0006】
【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の一
実施例であり、光ファイバケーブルを用いた火災警報装
置FA1を示すブロック図である。
【0007】火災警報装置FA1は、光ファイバケーブ
ル10と、終端箱20と、中継器30と、火災受信機R
Eと、火災表示器40とを有し、光ファイバケーブル1
0は、差動式分布型感知器(空気管式)と同様に設置さ
れるものであり、光ファイバケーブル10を用いた差動
式分布型感知器(アナログ式)を、差動式分布型感知器
(空気管式)と同様に設置することによって、たとえば
15m未満の高天井で火災感知が可能な装置である。
【0008】また、火災警報装置FA1は、光ファイバ
ケーブル10のラマン散乱光を利用した感知器であり、
光ファイバケーブル10は、SUS管被覆光ファイバケ
ーブル(センサケーブル)であり、一端に、終端箱20
が接続され、他端に、図示しないコネクタ付ケーブルを
介して、中継器30と接続されている。光ファイバケー
ブル10の上記他端は、入射パルス光を入射する入射端
10Sである。
【0009】図2は、上記実施例における終端箱20を
示す図である。
【0010】終端箱20は、外箱21と、この外箱の内
壁に設けられている断熱材22とを有し、外箱21の中
に、光ファイバ10の端部が何ターンか(たとえば10
m)巻かれ収納されている。断熱材22としては、発泡
スチロールが使用されている。この終端箱20は、光フ
ァイバケーブル10や、光源であるレーザダイオードの
異常を監視するために、内部が所定の温度を維持するも
のであれば足り、終端箱20内の温度が何度であるかを
知っている必要はない。
【0011】また、中継器30は、光ファイバケーブル
10にレーザ光を入射し、光ファイバケーブル10中の
散乱光を受け、この受けた散乱光に基づいて、散乱光発
生位置における温度を算出し、火災判断を行い、この判
断結果を受信機REへ送るものであり、成端箱31と、
検知制御部32と、端子台33と、表示部34と、操作
部35と、電源部36とを有するものである。なお、中
継器30は、断線等の異常時には表示部34に異常を表
示するものであり、火災情報信号や位置情報を火災受信
機REへ移報するものである。成端箱31は、センサケ
ーブルとコネクタケーブルを接続し固定するものであ
る。
【0012】検知制御部32は、基準ファイバ321
と、光分波器322と、光源ユニット323と、温度計
測ユニット324と、CPUボード325と、I/Oボ
ード326とを有する。
【0013】ここで、検知制御部32は、箱体20に収
納されている光ファイバケーブル10における複数の位
置の温度のうちで、その最高温度とその最低温度との差
の温度に基づいて、光ファイバ温度センサにおける機能
劣化を監視する機能劣化監視手段の例である。
【0014】次に、上記実施例の動作について説明す
る。まず、上記実施例における位置情報の取得原理につ
いて説明する。
【0015】図3は、上記実施例の説明図である。
【0016】光ファイバケーブル10が所定間隔づつ複
数の測定ポイントに分割されている。具体的には、光フ
ァイバケーブル10が1200mの長さを有し、入射端
10S付近の所定の長さと終端付近の所定の長さとを除
いた1000mの長さについて、1mづつ1000個の
測定ポイント(測定位置)P1〜P1000が設けられ
ている。
【0017】光ファイバケーブル10における各測定ポ
イントP1〜P1000の位置情報を求めるには、ま
ず、光ファイバケーブル10の入射端10Sに光パルス
を入射し、この入射光パルスは、各通過位置で微弱な散
乱光を生成しながら、真空中よりもやや遅い速度v(約
200m/μs)で、光ファイバケーブル10中を伝搬
する。発生した散乱光の一部は、後方散乱光として、入
射端10Sに戻る。図3に示すように、光パルスを入射
してから後方散乱光が入射端へ戻ってくるまでの遅延時
間tに基づいて、入射パルス光によって発生した後方散
乱光の発生測定ポイントから、その入射パルス光の入射
端10Sまでの距離Xを知ることができる。すなわち、
後方散乱光の発生測定ポイントから入射端10Sまでの
距離Xは、X=v・t/2である。
【0018】火災警報装置FA1における光パルスは、
たとえばパルス幅10nsでパルス間隔40μsで連続
発光するように設定されており、1200mの光ファイ
バケーブル10を使用した場合、その光ファイバケーブ
ル10上の位置を1m単位で測定することができる。
【0019】次に、上記実施例における温度情報の取得
原理について説明する。
【0020】上記実施例において、光ファイバケーブル
10の入射端10Sから光パルスを入射したときに光フ
ァイバケーブル10の内部の各位置で発生する微弱な散
乱光を利用して、温度情報を得る。
【0021】光ファイバケーブル10の入射端10Sか
らパルス状のパルス光を入射すると、その光は光ファイ
バケーブル10の内部を進行しながら、各位置でごく僅
かに散乱を起こし、パルス光が減衰する。この散乱光の
大部分は、硝子の格子振動によって弾性的に散乱されて
生じるレイリー散乱光と呼ばれるもので、その波長は入
射した光の波長と同じである。
【0022】図4は、光ファイバのラマンスペクトルを
示す図である。
【0023】散乱光の中には、光ファイバケーブル10
を構成する硝子の格子振動との間でエネルギーの授受を
行うものがあり、このエネルギー授受を行った結果、波
長が僅かにシフトする光がある。この僅かに波長がシフ
トした光が、「ラマン散乱光」であり、このラマン散乱
光のうちで、ガラスの格子振動にエネルギーを与え、長
波長側にシフトした光が、「ストークス光」であり、ガ
ラスの格子振動からエネルギーを得、短波長側へシフト
した光が、「アンチストークス光」である。
【0024】ラマン散乱光の強度は、光ファイバケーブ
ル10の温度に依存し、ストークス光の強度Isと、ア
ンチストークス光の強度Iaとの比Ia/Isは、次式
で示すような温度の関数になる。したがって、ストーク
ス光の強度Isと、アンチストークス光の強度Iaとを
測定することによって、光ファイバケーブル10の内部
の各位置における温度情報を得ることができる。
【0025】 Ia/Is ∝ exp(−hcμ/kT) なお、hは、プランク定数であり、cは、光速であり、
μは、格子振動波数であり、kは、ボルツマン定数であ
り、Tは、絶対温度である。
【0026】図5は、上記実施例における光ファイバ温
度センサにおける機能劣化を監視する動作を示すフロー
チャートである。
【0027】まず、終端箱20内に10mの光ファイバ
ケーブル10が設けられ、この10mの光ファイバケー
ブル10に10点の温度測定位置が設定され、これら1
0点の位置から温度を測定する(S1)。そして、これ
ら温度測定された10点の温度のうちで、その最高温度
と最低温度とを抽出し(S2)、その最高温度と最低温
度との差が、2.5度Cよりも高ければ(S3)、光源
が劣化していることを示す光源劣化信号を火災受信機R
Eに出力する(S4)。
【0028】また、上記実施例において、最高温度と最
低温度との差をとる代わりに、各温度の標準偏差を演算
し、これを所定の基準値と比較するようにしてもよい。
つまり、箱体に収納されている上記ファイバケーブルに
おける複数の位置の温度のうちで、その最高温度とその
最低温度との差の温度に基づいて、または、各温度の標
準偏差値に基づいて、上記光ファイバ温度センサにおけ
る機能劣化を監視するようにしてもよい。
【0029】図5に示すフローチャートは、火災判断す
るフローチャートにおける温度測定動作の後に挿入され
る。このようにすることによって、光源の劣化を常時自
動点検することができる。なお、火災判断を複数回実行
する毎に、図5に示すフローチャートを1回挿入するよ
うにしてもよい。また、上記実施例においては、光源が
劣化していることを1回判別する毎に、光源劣化信号を
火災受信機REに1回送出しているが、光源が劣化して
いることを複数回判別したら、光源劣化信号を火災受信
機REに1回送出するようにしてもよい。
【0030】また、上記実施例によれば、光ファイバケ
ーブルの終端に箱体を設けることが好ましく、この場
合、光ファイバケーブルの終端位置における温度を正確
に測定できたときには、光ファイバケーブルの終端位置
よりも手前の部分における測定温度も正確であると判断
できる。
【0031】なお、上記実施例において、終端箱20、
201 、202 が光ファイバケーブル10の終端部に設
けられ、入射パルス光が最も減少する部分であるが、終
端箱20、201 、202 に相当する箱体を、光ファイ
バケーブル10の入射端部10Sと終端との間の部分設
けるようにしてもよい。
【0032】また、建物等の全体の温度を検出し、異常
高温の存在を判別する装置に、上記実施例を適用するよ
うにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、光ファイバ温度センサ
を用いた火災警報装置において、温度を確実に検出して
いることを自己監視することができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であり、光ファイバケーブル
を用いた火災警報装置FA1を示すブロック図である。
【図2】上記実施例における外箱20を示す図である。
【図3】上記実施例の説明図である。
【図4】光ファイバのラマンスペクトルを示す図であ
る。
【図5】上記実施例における光ファイバ温度センサにお
ける機能劣化を監視するフローチャートである。
【符号の説明】
FA1…火災警報装置、 10…光ファイバケーブル、 10S…入射端、 20、201 、202 …終端箱、 30…中継器、 32…検知制御部32、 324…温度計測ユニット、 325…CPUボード、 RE…火災受信機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−36681(JP,A) 特開 平8−106587(JP,A) 特開 平7−333072(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08B 17/00 - 17/12 G01K 11/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバケーブルを具備する光ファイ
    バ温度センサを用いた火災警報装置において、 上記光ファイバケーブルが所定間隔づつ分割された測定
    ポイント毎に、温度を検出する測定ポイント毎温度検出
    手段と;上記光ファイバケーブルの一部を覆う断熱手段
    と;上記断熱手段を収納する箱体と;上記箱体に収納さ
    れている上記ファイバケーブルにおける複数の位置の温
    度のうちで、その最高温度とその最低温度との差の温度
    に基づいて、または、各温度の標準偏差値に基づいて、
    上記光ファイバ温度センサにおける機能劣化を監視する
    機能劣化監視手段と;を有することを特徴とする火災警
    報装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記箱体内に温度測定手段が設けられ、 上記機能劣化監視手段は、上記箱体の設置位置の温度
    と、上記温度測定手段が測定した温度とを比較すること
    によって、機能劣化を監視する手段であることを特徴と
    する火災警報装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 上記箱体は、その内部が恒温状態に維持され、 上記箱体の設置位置の検出温度が上記恒温状態の温度に
    対応するように感度を調整する調整手段を有することを
    特徴とする火災警報装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3において、 上記箱体は、上記光ファイバファイバの終端部分に設け
    られていることを特徴とする火災警報装置。
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