JP3867965B2

JP3867965B2 - 炎検知器

Info

Publication number: JP3867965B2
Application number: JP2002094414A
Authority: JP
Inventors: 康弘佐藤
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003296848A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炎検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル内に設置されている従来の炎検知器は、受光ガラスの外部に設けられている汚れ検出用発光素子を発光させ、受光ガラスの内側に配置されている汚れ検出用受光素子が上記発光を受光し、上記受光出力信号Vと、受光ガラスが汚れていない状態における初期受光出力信号V０とに基づいて、受光ガラスの光学的減光率ＤＬ（＝１−Ｖ／Ｖ０）を算出する。そして、上記算出された受光ガラスの光学的減光率ＤＬに基づいて、上記受光ガラスの汚れ量を把握している。上記受光ガラスの光学的減光率が所定のレベル（汚れレベルＤＳ）以上になると、炎検知器を清掃する。
【０００３】
上記汚れ検出用受光素子による受光は、汚れ検出用受光素子と狭帯域フィルタと増幅回路と平滑化回路とによって構成されている受光回路によって、所定の周波数（たとえば５００Ｈｚ）付近を受光中心周波数として受光出力を得る。
【０００４】
また、汚れ検出用発光素子による発光は、汚れ検出用発光素子と発光回路とによって構成されている試験回路によって、その発光中心周波数を、受光回路の受光中心周波数（たとえば５００Ｈｚ）に固定し、発光する。これによって、受光ガラスの汚損検出試験時における外光の影響を除去するようにしている。
【０００５】
つまり、数Ｈｚの周波数成分の発光の太陽光、商用電源周波数（たとえば５０Ｈｚ）の発光の照明灯等の発光を、たとえば５００Ｈｚ付近を受光中心周波数とする狭帯域フィルタを用いることで、上記受光回路は除去でき、上記発光回路の発光成分のみの受光出力を得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２は、受光回路における増幅率の周波数特性を示す図である。
【０００７】
しかし、上記従来例において、狭帯域フィルタの中心周波数（つまり受光回路の受光中心周波数）は、それを構成する電気部品の公差によって、図２に示すように、たとえば、５００Ｈｚになるように設計しても期待値通りにはならず、たとえば３００Ｈｚ、８００Ｈｚというように、バラツキを持つ。このために、発光回路の中心周波数と受光回路の中心周波数とがずれ、この中心周波数のずれによって、受光回路の受光出力が減少する。
【０００８】
ここで、狭帯域フィルタのバラツキを調整するためのハードウェアを設けると、コストが増加し、また、消費電流が増加するという問題がある。
【０００９】
一方、受光ガラスの汚損検出精度を上げるには、Ｓ／Ｎを高くする必要があり、発光出力を上げることが考えられるが、このようにすると、中心周波数のずれの影響もあり、消費電流が大きく増加するという問題がある。
【００１０】
本発明は、コストと消費電流とを増加せずに、受光ガラスの汚損検出精度を上げることができる炎検知器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受光ガラスの外部に配置されている汚れ検出用発光素子が発光し、上記受光ガラスの内側に配置されている汚れ検出用受光素子が受光し、上記受光素子が受光した受光量に基づいて、上記受光ガラスの汚れ量を検出する炎検知器において、上記汚れ検出用発光素子が発光する光の中心周波数と、上記汚れ検出用受光素子の受光中心周波数とを整合させる周波数整合手段を有する炎検知器である。
【００１２】
【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る炎検知器ＦＤ１の構成を示すブロック図である。
【００１３】
炎検知器ＦＤ１は、トンネルの壁面に設置され、受光ガラスＧ１と、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２と、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２とを有する。
【００１４】
受光ガラスＧ１は、ラグビーボール状または半球状のガラスである。
【００１５】
太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２は、受光ガラスＧ１の内部に設けられた、火災検出用の短波長検出素子である。
【００１６】
焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２は、受光ガラスＧ１の内部に設けられた火災検出用の長波長検出素子である。
【００１７】
太陽電池ＰＤ２１と焦電素子ＰＥ２１とは、右側火災検出部を構成している。また、太陽電池ＰＤ２２と焦電素子ＰＥ２２とは、左側火災検出部を構成している。
【００１８】
右側火災検出部を構成する太陽電池ＰＤ２１と焦電素子ＰＥ２１とは、炎を検出する素子であり、焦電素子ＰＥ２１の特性は、長波長側にピークを有し、太陽電池ＰＤ２１の特性は、短波長側にピークを有する。そして、これらの出力の組み合わせによって、炎を検出する。
【００１９】
左側火災検出部も、上記右側火災検出部と同様である。
【００２０】
また、右側火災検出部用の汚れ検出用発光素子として、発光素子ＬＥＤ１１が設けられ、発光素子ＬＥＤ１１が、グローブＧ２の内部に設けられている。
【００２１】
左側火災検出部用の汚れ検出用発光素子として、発光素子ＬＥＤ１２が、設けられ、発光素子ＬＥＤ１２が、グローブＧ３の内部に設けられている。
【００２２】
また、右側火災検出部の汚れ検出用受光素子としての太陽電池ＰＤ１１が、受光ガラスＧ１の内部に設けられている。さらに、左側火災検出部の汚れ検出用受光素子としての太陽電池ＰＤ１２が、受光ガラスＧ１の内部に設けられている。
【００２３】
発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２が発光し、上記発光を受光ガラスＧ１を介して、太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２が受光し、上記受光量に基づいて、受光ガラスＧ１の汚れ量を検出する。
【００２４】
受光ガラスＧ１が汚れていない状態における太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２のそれぞれの初期出力信号V０（ＰＤ１１）、Ｖ０（ＰＤ１２）と、汚損検出試験時のそれぞれの出力信号V（ＰＤ１１）、Ｖ（ＰＤ１２）とによって、受光ガラスＧ１の汚れ量ＤＬ（＝１−Ｖ／ＶＯ）が算出される。
【００２５】
次に、炎検知器ＦＤ１の回路構成について説明する。
【００２６】
炎検知器ＦＤ１は、受光ガラスＧ１と、グローブＧ２、Ｇ３と、太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２と、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２と、発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２と、マイクロコンピュータＭＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｅ２ＰＲＯＭと、送受信部と、定電圧部とを有する。
【００２７】
また、各素子ＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２、ＰＥ２１、ＰＥ２２に対して、狭帯域フィルタ、増幅部、平滑回路が設けられ、これらによってそれぞれ受光回路が構成されている。
【００２８】
なお、素子ＰＤ２１、ＰＤ２２、ＰＥ２１、ＰＥ２２に対する狭帯域フィルタは、炎のゆらぎ（たとえば８Ｈｚ）周波数付近に、中心周波数を有し、素子ＰＤ１１、ＰＤ１２に対する狭帯域フィルタは、各素子の出力信号に含まれる外光の成分を除去するため、たとえば５００Ｈｚ付近に、中心周波数を有する。発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２に対して発光回路が設けられ、これらによって試験回路を構成している。
【００２９】
マイクロコンピュータＭＰＵは、炎検知器ＦＤ１の全体の制御を行うものであり、Ａ／Ｄ変換部、演算部、汚損検出部、火災判定部によって構成されている。ＲＯＭは、後述するフローチャートのプログラムの記憶領域である。ＲＡＭは、作業領域と記憶領域とである。Ｅ２ＰＲＯＭは、書き換え可能な記憶領域である。送受信部ＴＲＸは、防災受信機ＲＥとの間で、各種信号の送受信を行う。定電圧部は、各部に安定した電源を供給する。
【００３０】
太陽電池ＰＤ１１の出力信号から、狭帯域フィルタが、上記所定の周波数の信号成分を抽出し、この抽出された信号成分が、増幅部で増幅され、平滑回路で平滑化され、Ａ／Ｄ変換部でＡ／Ｄ変換される。
【００３１】
太陽電池ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２の出力信号、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２の出力信号についても、上記と同様である。
【００３２】
発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２は、発光回路によって、太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２の受光回路の受光中心周波数に整合して発光する。
【００３３】
なお、図１に示すように、炎検知器ＦＤ１、炎検知器ＦＤ１と同様の炎検知器ＦＤ２、…、ＦＤｎと、防災受信機ＲＥとが、信号線および電源線等を含む配線Ｌを介して、各種信号の送受信を行うことによって、Ｒ型伝送方式のトンネル防災システムを構成する。
【００３４】
次に、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作について説明する。
【００３５】
図３は、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作を示すフローチャートである。
【００３６】
なお、炎検知器ＦＤ１の動作のみについて説明するが、炎検知器ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作も、炎検知器ＦＤ１の動作と同様である。
【００３７】
まず、監視動作については、起動後、ＲＡＭ等を初期設定（Ｓ１）した後に、設定入力がないので（Ｓ２）、汚損検出機能設定を行わず、監視動作を実行する（Ｓ３）。
【００３８】
監視動作（Ｓ３）では、所定の検出周期のタイミングにおいて、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２、焦電素子ＰＥ２１、ＰＥ２２のそれぞれの出力信号Ｖ（ＰＤ２１）、Ｖ（ＰＤ２２）、Ｖ（ＰＥ２１）、Ｖ（ＰＥ２２）をサンプリングし、ＲＡＭに格納する。ＭＰＵは、これら出力信号の組み合わせ（右側火災検出部は、Ｖ（ＰＤ２１）と、Ｖ（ＰＥ２１）との組み合わせ、左側火災検出部は、Ｖ（ＰＤ２２）とＶ（ＰＥ２２）との組み合わせ）に基づいて、炎を検出した場合は、防災受信機ＲＥからの要求に従い、火災信号やこれら出力信号を送信する。
【００３９】
また、所定の汚損検出周期のタイミングにおいて、発光素子ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２を発光させ、上記発光を太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２が受光し、この出力信号Ｖ（ＰＤ１１）、Ｖ（ＰＤ１２）を、ＲＡＭに格納し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納された受光ガラスＧ１が汚れていない状態における初期出力信号V０（ＰＤ１１）、Ｖ０（ＰＤ１２）を読み出し、受光ガラスＧ１の光学的減光率ＤＬ（＝１−Ｖ（ＰＤ１１）／Ｖ０（ＰＤ１１）、１−Ｖ（ＰＤ１２）／Ｖ０（ＰＤ１２））を算出し、上記受光ガラスの光学的減光率ＤＬが、所定のレベル（汚れレベルＤＳ）以上であれば、防災受信機ＲＥからの要求に基づいて、汚れ検知信号や、これら出力信号を送信する。
【００４０】
次に、汚損検出機能設定（Ｓ４）について説明する。
【００４１】
汚損検出機能設定は、起動後、ＲＡＭ等を初期設定（Ｓ１）した後に、設定入力あり（Ｓ２）のときに実行する。たとえば、炎検知器ＦＤ１に設けられた図示しない設定用スイッチを、起動時にオンすることで、設定入力あり（Ｓ２）と判断する。
【００４２】
図４は、上記実施例における汚損検出機能設定（Ｓ４）を、具体的に示すフローチャートである。
【００４３】
なお、以下の説明において、発光回路の発光中心周波数（発光周波数）を３００〜８００Ｈｚまで所定周波数、たとえば２Ｈｚづつずらして発光させ、そのときの受光回路の出力信号が最大となる周波数、つまり、受光回路の受光中心周波数に、発光回路の発光中心周波数を合わせるものとする。
【００４４】
つまり、発光周波数ｆ＝３００〜８００Ｈｚ、最小発光周波数ｆ０＝３００Ｈｚ、発光回数Ｎ＝２５１、発光周波数間隔△ｆ＝２Ｈｚで、マイクロコンピュータＭＰＵが、発光回路に対して、オン、オフ時間を制御する出力を行うことによって、発光中心周波数を可変することができる。
【００４５】
まず、発光回数Ｎ＝０とし、発光素子ＬＥＤ１１側の発光回路の発光周波数ｆをｆ０（＝３００Ｈｚ）に設定し（Ｓ１１）、発光素子ＬＥＤ１１を発光させ（Ｓ１２）、太陽電池ＰＤ１１が受光し、受光出力信号Ｖｒの値をＲＡＭに格納する（Ｓ１３）。
【００４６】
そして、Ｎ＝Ｎ＋１とし、発光周波数ｆを、△ｆ（＝２Ｈｚ）だけずらし、ｆ→ｆ０＋Δｆに設定し（Ｓ１４）、発光回数Ｎ≦２５０であれば、ステップＳ１２に戻り、発光し、Ｎ＞２５０であれば（Ｎ＝２５１のとき、ｆ＝８００Ｈｚ）、ステップＳ１６へ進む（Ｓ１５）。
【００４７】
Ｓ１６では、受光出力信号Ｖｒが最大であるときにおける発光周波数ｆを、発光素子ＬＥＤ１１側の発光回路の発光周波数Ｆｒに設定し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納する（Ｓ１６）。
【００４８】
次に、太陽電池ＰＤ１１の受光回路の出力信号が規定値になるように、発光周波数が周波数Ｆｒに設定された発光素子ＬＥＤ１１側の発光回路の発光電流Ｉｒを調整し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納する（Ｓ１７）。
【００４９】
これと同様に、Ｓ１１〜Ｓ１６における同様の動作を、発光素子ＬＥＤ１２側の発光回路、太陽電池ＰＤ１２の受光回路についても行い、その受光出力信号Ｖｌが最大となる発光周波数Ｆｌを設定し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納する。また、太陽電池ＰＤ１２の受光回路の出力信号が規定値になるように、発光周波数が周波数Ｆｌに設定されている発光素子ＬＥＤ１２側の発光回路の発光電流Ｉ１を調整し、Ｅ２ＰＲＯＭに格納し（Ｓ１７）、汚損検出機能設定を終了する（Ｓ１８）。上記規定値は、汚損検出試験時の初期出力信号V０（ＰＤ１１）、Ｖ０（ＰＤ１２）である。
【００５０】
そして、監視動作（Ｓ３）における汚損検出試験時には、右側火災検出部側の発光素子ＬＥＤ１１の発光回路は、発光周波数Ｆｒ、発光電流Ｉｒの条件で、発光素子ＬＥＤ１１を発光させ、また、左側火災検出部側の発光素子ＬＥＤ１２の発光回路は、発光周波数Ｆｌ、発光電流Ｉ１の条件で、発光素子ＬＥＤ１２を発光させる。
【００５１】
なお、汚れ検出用受光素子として太陽電池ＰＤ１１、ＰＤ１２を用いているが、これらを設けずに、太陽電池ＰＤ２１、ＰＤ２２を、汚れ検出用受光素子として使用するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施例は、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎと、防災受信機ＲＥとが、１つの信号線を介して、各種信号の送受信を行うＲ型伝送方式のトンネル防災システムであるが、炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎと防災受信機ＲＥとが、個々の炎検知器専用の信号線を介して、各種信号を送受信するＰ型伝送方式のトンネル防災システムに、上記実施例を適用するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、発光回路と受光回路とを備えたその他の火災感知器において、発光回路と受光回路との中心周波数調整を実行するようにしてもよい。たとえば、発光素子を発光させ、上記発光を受光素子で受光し、受光素子の劣化を判断するような煙感知器等に、発光回路と受光回路との中心周波数調整を実行するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、汚損検出限界における光学的減光率の精度を上げる場合、そのコストが高くならず、また、その場合における消費電流が増加しない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る炎検知器ＦＤ１の構成を示すブロック図である。
【図２】受光回路における増幅率周波数特性を示す図である。
【図３】炎検知器ＦＤ１、ＦＤ２、…、ＦＤｎの動作を示すフローチャートである。
【図４】上記実施例における汚損検出機能設定（Ｓ４）を、具体的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＦＤ１、ＦＤ２〜ＦＤｎ…炎検知器、
Ｇ１…受光ガラス、
ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２…汚れ検出用発光素子としての発光素子、
ＰＤ１１、ＰＤ１２…汚れ検出用受光素子としての太陽電池、
ＰＤ２１、ＰＤ２２…太陽電池、
ＰＥ２１、ＰＥ２２…焦電素子、
ＲＥ…防災受信機。

Claims

受光ガラスの外部に配置されている汚れ検出用発光素子が発光し、上記受光ガラスの内側に配置されている汚れ検出用受光素子が受光し、上記受光素子が受光した受光量に基づいて、上記受光ガラスの汚れ量を検出する炎検知器において、
上記汚れ検出用発光素子が発光する光の中心周波数と、上記汚れ検出用受光素子の受光中心周波数とを整合させる周波数整合手段を有することを特徴とする炎検知器。
請求項１において、
上記汚れ検出用発光素子と、発光回路とによって構成されている試験回路と；
上記汚れ検出用受光素子と、狭帯域フィルタと、増幅部と、平滑回路とによって構成されている受光回路と；
を有し、上記周波数整合手段は、上記発光回路に対して、オン、オフ時間を制御する出力を行うことによって、上記試験回路の発光中心周波数を可変させ、所定範囲内において、上記発光中心周波数を可変させ、上記試験回路を発光させたときの、上記受光回路の出力が最大となる発光中心周波数を、上記試験回路の発光中心周波数に設定することを特徴とする炎検知器。