JP4396333B2 - 防災警報装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波を使用した防災警報装置に関するものである。
従来のこの種の火災感知装置は、一定濃度の煙を感知する煙感知ユニットと一定温度の熱を感知する熱感知ユニットを備え、それぞれの感知ユニットからの感知信号によって警報を発するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、特許文献１に記載された従来の火災感知装置を示すものである。図５に示すように、従来の火災感知装置は、煙感知ユニット１ａと熱感知ユニット１ｂ及び警報器６とから構成されている。煙感知ユニット１ａは、一定濃度の煙を感知する煙センサ５と、煙センサ５の電圧変化を増幅するアンプ３ａと基準値を越えた時に信号を出力するコンパレ
ーター４ａと、基準値を越えた時間が所定時間以上になった時に警報器６に信号を出力するためのタイマー７ａからなり、熱感知ユニット１ｂは、熱センサ２と、熱センサ２の電圧変化を増幅するアンプ３ｂと、基準値を越えた時に信号を出力するコンパレーター４ｂと、基準値を越えた時間が所定時間以上になった時に警報器６に信号を出力するためのタイマー７ｂとから構成されている。
特開２００３−１６５４５号公報
しかしながら、前記従来の構成では、一定濃度の煙を感知する煙感知ユニット１ａと一定温度の熱を感知する熱感知ユニット１ｂを備え、それぞれの感知ユニットからの感知信号によって警報を発する構成なので、それぞれ独立した感知器が必要となるという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、一つの検知手段によって急激な温度上昇と煙の濃度を同時に監視することのできる防災警報装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、計測サンプリング時間毎に測定管路中へ音波を送信する計測開始手段と、前記計測開始手段から送信された音波を受信する受信増幅手段と、前記計測開始手段と受信増幅手段間の音波伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段によって計測した音波伝搬時間を比較判定する伝搬時間判定手段と、受信電圧レベルを比較判定する受信電圧判定手段と、前記伝搬時間判定手段及び前記受信電圧判定手段の出力によって警報を発する警報手段とを備えたものである。
これによって、音波伝搬時間の変化から温度上昇を検知し、音波の受信レベルから煙の発生を感知できるようにしたものである。
本発明の防災警報装置は、超音波の伝搬特性を応用した一つの検知手段によって急激な温度上昇と煙の濃度を同時に監視することができる。
第１の発明は、測定管路と、前記測定管路内に対向して配置した超音波を送信する送信センサ及び超音波を受信する受信センサと、前記送信センサと前記受信センサの中間に位置し前記測定管路に設けた測定気体の入出孔と、計測サンプリング時間毎に前記送信センサを駆動して前記測定管路中へ音波を送信する計測開始手段と、前記計測開始手段から送信された音波を前記受信センサで受信し増幅する増幅手段と、前記送信センサと受信センサ間の音波伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段によって計測した音波伝搬時間を比較判定する伝搬時間判定手段と、受信電圧レベルを比較判定する受信電圧判定手段と、前記伝搬時間判定手段及び前記受信電圧判定手段の出力によって警報を発する警報手段により急激な温度上昇と煙の濃度による音波受信電圧の低下を同時に検知することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の形態における防災警報装置のブロック図を示すものである。図１において、測定管路８に超音波を送信する送信センサ９と送信センサ９で送信された超
音波を受信する受信センサ１０を対向させて配置し、測定管路８には測定気体の入出孔８ａと８ｂを設けている。１１は送信センサ９を計測サンプリング時間毎に駆動する計測開始手段、１２は送信センサ９から出力された音波を受信し一定のゲインで増幅する増幅手段、１３は送信センサ９から受信センサ１０への音波伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段、１４は音波伝搬時間の変化を比較判定する伝搬時間判定手段、１５は受信センサ１０で受信された受信電圧のレベルを比較判定する受信電圧判定手段である。
１６は前記伝搬時間判定手段１４と受信電圧判定手段１５の判定信号によって、警報を発する警報手段で、音や光、及び文字表示などにより報知を行う。また、１７は警報手段１６からの警報情報を遠隔監視するための通信手段である。
以上の様に構成された防災警報装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず、計測開始手段１１は、計測サンプリング時間毎に送信センサ９を駆動する。そして計測管路８内を伝搬して到達した音波は受信センサ１０により受信され増幅手段１２に送られる。増幅手段１２で所定のゲインで増幅された受信波形を図２に示す。図２において横軸は時間、縦軸は受信電圧であり、受信波形ＶをＶｒｅｆ電圧でトリガをかけた後のゼロクロス電圧ＺＶを受信ポイントとして伝搬時間Ｕｔを伝搬時間計測手段１３が計測する。
ここで、空気中を伝搬する音速は１５℃で３４０ｍ／ｓであり、且つ温度によって音速は変化する。すなわち、６０℃で３６６ｍ／ｓ、１００℃で３８９ｍ／ｓ、２００℃で４４８ｍ／ｓとなる。図３は音速の温度特性を示したもので、横軸に温度、縦軸に音速をとると、温度上昇とともに変化する音速から伝搬時間の変化を伝搬時間判定手段１４で判定する。
例えば、送受信センサ間の距離Ｌを１００ｍｍとして、伝搬時間Ｕｔを求めると、Ｕｔ＝Ｌ／Ｃから、６０℃で２７３μＳ、１００℃で２５７μＳ、２００℃で２２３μＳとなり、この伝搬時間が２５７μＳ以上ならば、１００℃以上の温度域であることが判る。
図４は計測サンプリング時間毎の増幅手段出力信電圧を表したものである。増幅手段１２のゲインは受信感度通常レベルの値に設定してある。受信電圧判定手段１５は、しきい値電圧Ｖｋによって受信電圧を監視する。計測管路８に流入した煙の濃度によって、音波の受信電圧は図４に示す受信感度異常レベルに低下するが、この低下をしきい値電圧Ｖｋで判定検出すれば、煙の発生を検知することができる。
また、しきい値電圧Ｖｋは煙の濃度による受信電圧レベルを適宜選択することで調整することが可能である。
そして、警報手段２６は上記の伝搬時間判定手段１４と受信電圧判定手段１５の出力から、警報音や警報光で異常を報知する。あるいは、通信手段１７と連動させることによって、遠隔地に通報または遠隔監視が可能となる。
以上のように、本実施の形態においては、測定管路８内に設けた超音波の送受信センサによって、音波伝搬時間と音波受信電圧を監視することにより、急激な温度上昇と急激な受信電圧低下を同一構成で検知可能となり、火災にともなう温度上昇と煙の発生を早期に感知することができる。
また、本実施の形態では、計測サンプリング時間毎に送信センサを駆動するが、伝搬時間計測は数回計測しその平均値で伝搬時間を確定する構成にすることで、伝搬時間計測の
精度向上と判定精度の信頼性を高めることもできる。
以上のように、本発明にかかる防災警報装置は、超音波の伝搬特性を応用した一つの検知手段によって音波伝搬時間と音波受信電圧レベルの検知が可能となるので、ガス漏れや空気の汚れ等への用途にも適用できる。
本発明の実施の形態１における防災警報装置のブロック図 本発明の実施の形態１における受信波形図 本発明の実施の形態１における音波伝搬時間特性図 本発明の実施の形態１における受信電圧波形図 従来の火災感知装置のブロック図
８ 測定管路
１１ 計測開始手段
１２ 増幅手段
１３ 伝搬時間計測手段
１４ 伝搬時間判定手段
１５ 受信電圧判定手段
１６ 警報手段
１７ 通信手段

Claims (1)

  1. 測定管路と、前記測定管路内に対向して配置した超音波を送信する送信センサ及び超音波を受信する受信センサと、前記送信センサと前記受信センサの中間に位置し前記測定管路に設けた測定気体の入出孔と、計測サンプリング時間毎に前記送信センサを駆動して前記測定管路中へ音波を送信する計測開始手段と、前記計測開始手段から送信された音波を前記受信センサで受信し増幅する増幅手段と、前記送信センサと受信センサ間の音波伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段によって計測した音波伝搬時間を比較判定する伝搬時間判定手段と、受信電圧レベルを比較判定する受信電圧判定手段と、前記伝搬時間判定手段及び前記受信電圧判定手段の出力によって警報を発する警報手段とを備えた防災警報装置。
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