JP4557810B2

JP4557810B2 - 炎検知器

Info

Publication number: JP4557810B2
Application number: JP2005163367A
Authority: JP
Inventors: 哲男新山; 啓一仁後; 浩一斉藤
Original assignee: Ｔｃｍ株式会社
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006338419A

Description

本発明は、炎から放射される紫外線、赤外線を検出することにより炎を検知する炎検知器に関するものである。

上記炎検知器の検出原理としては、
（１）．炎から放射される赤外線を検出する赤外線式、
（２）．炎から放射される紫外線を検出する紫外線式、
（３）．赤外線式と紫外線式を併用した併用式、
（４）．赤外線式と紫外線式を複合化した炎複合式、
がある。

上記検出原理の炎検知器の中で、併用式の炎検知器の一例が特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている炎検知器は、略円筒形状であって側面から見て略台形形状の筐体と、前記筐体の内部に設けられ前記筐体の一面の中央部に位置するように配置された赤外線センサと、前記筐体の一面であって前記赤外線センサの外周側に配置された紫外線を検出する紫外線センサと、前記赤外線センサおよび紫外線センサからの各検出信号をそれぞれ処理する処理回路と、前記赤外線センサに入射する赤外線の視野角や検出形状を制限する制限アダプターピースとから構成され、紫外線センサと赤外線センサがそれぞれ有する検知範囲｛検出角度（視野角）と検知可能距離からなる有効感知区域｝を、検出すべき対象（炎）に応じてうまく使い分けて、火災を有効に検出できるようにしている。

前記制限アダプターピースは、炎検知器の取付角度を変化させることなく、あるいは、炎検知器の周囲に遮蔽板を設けることなく、所望の視野角を容易に得ることができ、隣接する火災警報対象物をそれぞれ区分けして感知することを容易とするために取り付けられている。

また前記処理回路は、赤外線センサと紫外線センサの検出信号の論理積をとっており、両センサが同時に検出したときに、火災検出信号を出力し、一方のセンサの検出だけでは、火災検出信号を出力しないように構成されている。

また一般的に、紫外線センサには、安価で、感度が高いという長所があり、誤動作しやすい、また汚れに弱いという短所があることが知られ、また赤外線センサには、誤動作が少なく、汚れに強いという長所があり、高価で、感度が低いという短所があることが知られている。
特開２００３−３２３６８１号公報

従来の炎検知器は、上記のように、紫外線センサと赤外線センサが有する検知範囲を、検出すべき対象（炎）に応じてうまく使い分けて、火災を有効に検出できるようにしているが、検知範囲のどの位置や角度で炎が発生しているかを正確に特定することができず、巡回しているロボット等の移動体に取り付けて炎の検出位置を正確に把握することが困難であった。また移動体に取り付けると、移動する経路の環境（温度、湿度、照度等）により、これら紫外線センサと赤外線センサが誤動作しやすくなるという問題があった。

また紫外線センサと赤外線センサには、それぞれ短所があることからそれを互いに補うことが望まれ、また各センサには検知範囲には制限があるため、もっと広い範囲の検知が望まれている。

そこで、本発明は、炎を広い範囲で検知でき、炎発生個所を正確に、誤動作することなく特定できる炎検知器を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、赤外線センサと紫外線センサを備えた炎検知器であって、
前記赤外線センサの炎検出範囲の中心と、前記紫外線センサの炎検出範囲の中心を一致させて、これら赤外線センサと紫外線センサを上下に配置し、これら上下に配置された赤外線センサおよび紫外線センサを、水平回転させる回転装置と、前記回転装置による前記赤外線センサおよび紫外線センサの回転位置角度を検出する角度検出装置と、前記紫外線センサにより炎が検出されると、前記回転装置による回転を止め、所定時間の間に前記赤外線センサにより炎が検出されると、炎検出報知信号を、前記角度検出装置において検出されている回転位置角度を付して出力する制御装置を備えることを特徴とするものである。

上記構成によれば、赤外線センサと紫外線センサを所定角度の範囲で回転させることにより、広い範囲での検知が実行され、さらに炎の検出方向（回転位置角度）が角度検出装置により検出されることにより、炎の発生位置が、この回転位置角度とセンサの検出距離により特定される。また紫外線センサと赤外線センサが共に炎を検出したときに炎検出報知信号を出力することにより、誤動作が防止される。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、所定の経路を移動する移動体に設置され、前記制御装置は、前記紫外線センサにより炎が検出されると、前記回転装置による回転を止めるとともに、前記移動体に移動停止指令を出力することを特徴とするものである。

上記構成によれば、移動体に設置されて炎を検出する際、紫外線センサにより炎が検出されると移動体の移動が停止され、よって炎を検出している向きにずれが生じることが回避され、検出精度が向上される。

本発明の炎検知器は、赤外線センサと紫外線センサを所定角度の範囲で回転させることにより、広い範囲での検知を実行でき、さらに炎の検出方向が角度検出装置により検出されることにより、炎の発生位置を、この検出角度とセンサの検出距離により特定することができ、また紫外線センサと赤外線センサが共に炎を検出したときに炎検出信号を出力することにより、誤動作を防止できる、という効果を有している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における炎検知器の斜視図、図２は同炎検知器の断面図である。

図１および図２において、１は赤外線センサ、２は紫外線センサであり、これらセンサ１，２は、赤外線センサ１の炎検出範囲の中心と紫外線センサ２の炎検出範囲の中心を一致させて上下に段積みされ（上下に配置され）、センサ１，２の検出窓１ａ，２ａの部分が開放された第１ケース３に収納されて一体化されている。赤外線センサ１の炎検出範囲は、一例として、「検出角度；左右１００゜，上下１００゜、検出距離；２０ｃｍ炎で３ｍ」、紫外線センサ２の炎検出範囲は、一例として、「検出角度；左右１２０゜，上下１２０゜、検出距離；２ｃｍ炎で５ｍ」であり、紫外線センサ２の感度が、赤外線センサ１の感度より高くなっている。

また第１ケース３は回転自在に垂直に支持された回転軸（以下、ケース軸と称す）４上に取り付けられており、このケース軸４を所定角度の範囲（例えば、炎検知器Ｆの正面中心を０゜として、＋９０゜〜−９０゜）で、往復回転させることにより第１ケース３、すなわち赤外線センサ１と紫外線センサ２を所定角度の範囲で、往復回転させる回転装置５が設けられている。

この回転装置５は、ケース軸４が回転中心に固定された第１ギア６と、この第１ギア６に歯合する第２ギア７と、この第２ギア７の回転中心に回転軸が固定されたステッピングモータ８により構成され、第１ケース３の下方に配置された第２ケース９内に収納されている。またこの第２ケース９内に収納されて、ステッピングモータ８の基準位置を検出する基準位置検出センサ１０が設けられている。なお、前記基準位置は、赤外線センサ１と紫外線センサ２が正面中心を向いている位置（上記角度０゜）としている。

また第２ケース９の側面には、リモートスイッチ１１と単独スイッチ１２が設けられている。リモートスイッチ１１は、炎検知器Ｆを単独で使用するのか、外部のコントローラ３１（例えば、後述する移動体のコントローラ）により使用するのかを設定するスイッチであり、「単独」が選択されているとき、炎検知器Ｆは、単独スイッチ１２のオンで駆動され、オフで停止され、また「リモート」が選択されているとき、炎検知器Ｆは、外部のコントローラ３１からの起動信号で駆動され、停止信号で停止される。

また第２ケース９内には、赤外線センサ１、紫外線センサ２、ステッピングモータ８、基準位置検出センサ１０、リモートスイッチ１１および電源スイッチ１２と接続された制御装置２１が設けられている。なお、リモートスイッチ１１の選択により炎検知器Ｆを「リモート」で使用するとき、外部のコントローラ３１が制御装置２１に接続される。

前記制御装置２１は、図３に示すように、ステッピングモータ８の駆動部２２と、判断部２３から形成されている。
駆動部２２には、ステッピングモータ８と基準位置検出センサ１０が接続され、ケース３（赤外線センサ１と紫外線センサ２）を回転する前記所定角度の範囲と、回転速度が変更自在に設定されており、次の機能を有している。

１．ステッピングモータ８に対して、駆動部２２から起動指令（後述する）に応じて、基準位置検出センサ１０の検出位置を中心にして、前記所定角度の範囲に基づく所定回数で、かつ回転速度に基づくパルス間隔で、正回転駆動パルス、逆回転駆動パルスを出力することで、第２ギア７、第１ギア６、ケース軸４を介してケース３（赤外線センサ１と紫外線センサ２）を所定角度の範囲および回転速度で往復回転させ、また駆動部２２から停止指令（後述する）に応じてケース３の回転を停止させる機能。

２．基準位置検出センサ１０の入力によりリセットされ、正回転駆動パルスを加算し、逆回転駆動パルスを減算することにより、第１ケース３、すなわち赤外線センサ１と紫外線センサ２が向いている角度（回転位置角度）を検出し判断部２３へ出力する機能。この機能により、駆動部２２は、回転装置５による赤外線センサ１および紫外線センサ２の回転位置角度を検出する角度検出装置を兼ねている。

また駆動部２２に、所定角度の範囲と回転速度の設定のために、デジタルスイッチやダイヤル式のポテンショメータを設けるようにすることもできる。
また判断部２３には、赤外線センサ１、紫外線センサ２、ステッピングモータ８、リモートスイッチ１１、単独スイッチ１２、および駆動部２２に接続されている。「リモート」で使用するとき、外部のコントローラ３１が接続される。

この判断部２３の動作を図４のフローチャートにしたがって説明する。
まず、リモートスイッチ１１の選択が、「単独」か「リモート」かどうかを判断する（ステップ−１）。

このステップ−１においてリモートスイッチ１１の選択が「リモート」と判断したときの動作についてまず説明する。
コントローラ３１より起動信号を入力すると（ステップ−２）、赤外線センサ１と紫外線センサ２を駆動し（ステップ−３）、続いて駆動部２２に対して起動指令を出力して赤外線センサ１と紫外線センサ２の回転を開始させる（ステップ−４）。

そして、コントローラ３１より停止信号を入力すると（ステップ−５）、赤外線センサ１と紫外線センサ２の駆動を停止し（ステップ−６）、続いて駆動部２２に対して停止指令を出力して赤外線センサ１と紫外線センサ２の回転を停止させ（ステップ−７）、終了する。

続いて、紫外線センサ２により炎が検出され、炎検出信号を入力すると（ステップ−８）、駆動部２２に対して停止指令を出力して赤外線センサ１と紫外線センサ２の回転を停止させ（ステップ−９）、コントローラ３１に対して検出確認中信号（移動停止指令に相当する）を出力する（ステップ−１０）。続いて、紫外線センサ２により炎を検出している方向を向いている赤外線センサ１の炎検出信号を一定時間（所定の時間の一例）、監視する（ステップ−１１〜１３）。この一定時間の間に、赤外線センサ１の炎検出信号を入力すると（ステップ−１２）、コントローラ３１へ炎検出報知信号を、駆動部２２より入力している回転位置角度（赤外線センサ１と紫外線センサ２が向いている角度）を付して出力する（ステップ−１４）。

前記一定時間の間に、赤外線センサ１の炎検出信号を検出できないとき、紫外線センサ２の炎検出は誤動作と判断して、再び駆動部２２に対して起動指令を出力して赤外線センサ１と紫外線センサ２の回転を再開させ（ステップ−１５）、コントローラ３１に対して出力していた検出確認中信号をオフとし（ステップ−１６）、ステップ−５へ戻る。

またコントローラ３１へ炎検出報知信号を出力した後、赤外線センサ１と紫外線センサ２のいずれか一方の炎検出信号がオフとなると（ステップ−１７，１８）、所定時間、待機した後（ステップ−１９，２０）、コントローラ３１へ出力している炎検出報知信号をオフとし（ステップ−２１）、ステップ−１５へ飛び、再び駆動部２２に対して起動指令を出力して赤外線センサ１と紫外線センサ２の回転を再開させ、検出確認中信号をオフとする。

また上記ステップ−１において、リモートスイッチ１１の選択が「単独」と判断したとき、コントローラ３１からの起動信号／停止信号に代えて、単独スイッチ１２のオン信号／オフ信号を使用する。他の動作は同様であり、説明を省略する。なお、回転位置角度を付した炎検出報知信号は、外部出力とされる。また「検出確認中信号」は出力する必要がなく、削除している。

このような制御装置２１の構成により、紫外線センサ２により炎が検出されると、回転装置５による回転を止め、赤外線センサ１により一定時間の間に、炎が検出されると、炎検出報知信号が、駆動部２２において検出されている回転位置角度を付して出力される。またリモートスイッチ１１の選択が「リモート」のとき、外部コントローラ３１に対して、紫外線センサ２により炎が検出され、回転装置５による回転を止めると、検出確認中信号が出力される。

以上のように本実施の形態によれば、赤外線センサ１と紫外線センサ２を所定角度の範囲で回転させることにより、広い範囲での検知を実行でき、さらに炎の検出方向（回転位置角度）が検出されることにより、炎の発生位置を、この回転位置角度と赤外線センサ１の検出距離により特定することができる。また紫外線センサ２と赤外線センサ１が共に炎を検出したときにのみ炎検出報知信号を出力することにより、誤動作を防止することができる。

また本実施の形態によれば、まず感度が高い紫外線センサ２を使用して炎を発見し、続いて誤動作が少ない赤外線センサ１を使用して炎を確認することにより、これらセンサ１，２の特性を生かした、感度が高く、誤動作が少なく、信頼性のある炎検知器を提供することができる。

上記炎検知器Ｆを、移動体に搭載して火災を検知する例を説明する。
図６に、正面中央に炎検知器を設けた無人搬送車（移動体の一例）の斜視図を示す。
この無人搬送車３５は、図６に示すように、床面に敷設された誘導路（所定の経路の一例）３６を検出しながら移動する搬送車であり、誘導路３６は、複数の経路からなり、誘導路３６には、各経路へ無人搬送車３５を誘導するために、経路の分岐位置の手前に被分岐検出体３７が設けられている。また経路の中で、必ず無人搬送車３５が通過する位置に原点を示す被原点検出体３８が設けられている。

また無人搬送車３５は、大きく、台車本体４１と移載装置４３から構成されている。台車本体４１は、上部が平面とされた直方体で後部に制御用の箱体を載せた形状、すなわち側面視Ｌ字の形状とされ、３個の車輪４２に支持されており、また前記移載装置４３は、台車本体１１の前部平面上に設置され、物品の移載を行うローラコンベヤから形成されている。

そして、台車本体１１の正面（前面）に、炎検知器Ｆと、前方を照らす１対のライト（照明装置）４６が設けられ、また台車本体４１の側面には、データ送受信用の光送受信機４７が設けられている。

また図７に示すように、無人搬送車３５の底面には、前記誘導路３６を検出するライン検出センサ５１と、被分岐検出体３７を検出する分岐検出センサ５２と、被原点検出体３７を検出する原点検出センサ５３が設けられている。

また前記車輪４２のうち、前部の車輪４２が換向・駆動車輪４２ａとされ、後部の２個の車輪がフリーの従動車輪４２ｂに形成されており、無人搬送車３５内に、換向・駆動車輪４２ａを駆動する手段として、換向用モータ５５と走行用モータ５６が設けられ、これら換向用モータ５５と走行用モータ５６をそれぞれ制御駆動する換向制御装置５７と走行制御装置５８が設けられている。また換向・駆動車輪４２ａの回転軸に連結されてパルスエンコーダ５９が設けられている。

また無人搬送車３５（台車本体４１）内には、光送受信機４７、分岐検出センサ５２、原点検出センサ５３、換向制御装置５７、走行制御装置５８、パルスエンコーダ５９、ライト４６、炎検知器Ｆ、および移載装置４３に接続され、無人搬送車３５を走行させ、物品の移載を行うコントローラ（無人搬送車３５の制御装置；上記外部のコントローラに相当する）３１が設けられている。このコントローラ３１には他に、原点検出センサ５３の検出信号によりリセットされ、パルスエンコーダ５９の出力パルスをカウントすることにより、原点からの走行距離を検出する機能と、走行する経路（誘導路）および検出している現走行距離により、現在の位置座標を求める機能が設けられている。

また前記換向制御装置５７には、ライン検出センサ５１が接続されており、このライン検出センサ５１により検出される誘導路３５に沿って無人搬送車３５が移動するよう換向用モータ５５による換向制御を行い、またコントローラ３１からの指令に応じて分岐のための換向制御を行い、ルートの変更を行う。また走行制御装置５８は、コントローラ３１からの指令に応じて走行用モータ５６の停止、低速駆動、高速駆動を行う。

前記コントローラ３１における炎検知器Ｆとの間の動作を説明する。なお、コントローラ３１は、光送受信機４７を介して入力した搬送指令に応じて経路を選択し、換向制御装置５７と走行制御装置５８を駆動して、無人搬送車３５を誘導路３６に沿って走行させるものとする。

コントローラ３１は、走行を開始すると、炎検知器Ｆに対して起動信号を出力し、走行を停止すると、炎検知器Ｆに対して停止信号を出力する（炎検知器Ｆの起動／停止を実行する）。

そして、起動中の炎検知器Ｆより、上記検出確認中信号（オン）を入力すると、走行制御装置５８に対して停止指令を出力し、無人搬送車３５の走行を停止させる。これにより、炎検知器Ｆにおいて、炎を検出している向きにずれが生じることが回避され、検出精度が向上される。また検出確認中信号がオフとなると、走行制御装置５８に対して走行指令を出力し、無人搬送車３５の走行を再開させる。

また起動中の炎検知器Ｆより、上記炎検出報知信号（オン）を入力すると、炎検出報知信号に含まれる回転位置角度、無人搬送車３５の現在の位置座標を含めた火災警報信号を形成し、光送受信機４７を介して、外部へ火災警報信号を送信して火災発生を報知する。この火災警報信号により、火災発生が認知され、前記位置座標と回転位置角度により火災発生位置が特定される。また炎検出信号がオフとなると、火災警報解除信号を形成し、光送受信機４７を介して、外部へ火災警報解除信号を送信して消火されたことを報知する。

このように、炎検知器Ｆが無人搬送車（移動体）３５に設置されて炎を検出する際、紫外線センサ２により炎が検出され、検出確認中信号が出力されると、無人搬送車３５の移動が停止されることにより、炎検知器Ｆにおいて炎を検出している向きにずれが生じることを回避でき、炎の検知の精度を向上させることができる。また無人搬送車３５は、現在位置座標を検出する機能を有し、炎検出報知信号を入力すると、炎検出報知信号に含まれる検出角度に無人搬送車３５の現在位置座標を含めて出力することにより、火災発生位置を正確に特定することができる。

なお、本実施の形態では、回転装置５による赤外線センサ１および紫外線センサ２の所定角度の範囲と回転速度を、炎検知器Ｆ（駆動部２２）内で設定しているが、コントローラ３１から設定するようにすることもでき、さらにコントローラ３１から移動体（無人搬送車３）の走行速度を駆動部２２に入力することにより、この走行速度に応じて、所定角度の範囲と回転速度を変更するようにすることも可能である。

また本実施の形態では、回転装置５は、赤外線センサ１および紫外線センサ２を所定角度の範囲で、水平に往復回転させているが、回転角度を所定角度に限ることはなく、全周（３６０゜）としてもよく、また往復動作に限ることはなく、１方向へ連続回転させるようにしてもよい。

また本実施の形態では、赤外線センサ１および紫外線センサ２が共に炎検出信号を出力しているとき、炎検出報知信号を出力しているが、赤外線センサ１のみ炎検出信号を出力しているとき、火災の発生の可能性があることを知らせる予備炎検出報知信号を出力するようにすることもできる。

また本実施の形態では、移動体を無人搬送車としているが、無人搬送車に限ることはなく単なる移動体であればよく、自走可能なロボットなどであってもよい。
また本実施の形態では、火災警報信号を光送受信機４７を介して外部へ出力しているが、光送受信機４７に限ることはなく、無線機、携帯電話に接続可能な通信装置を備え、炎検出報知信号を入力するとこの通信装置を介して携帯電話と接続し、火災警報信号をこの携帯電話へ送信することも可能である。

本発明の実施の形態における炎検知器の斜視図である。同炎検知器の断面図である。同炎検知器の制御構成図である。同炎検知器の制御装置の動作を説明するフローチャートである。同炎検知器の制御装置の動作を説明するフローチャートである。同炎検知器を搭載した無人搬送車の斜視図である。同炎検知器を搭載した無人搬送車の制御構成図である。

符号の説明

１赤外線センサ
２紫外線センサ
４回転軸
５回転装置
８ステッピングモータ
１０基準位置センサ
１１リモートスイッチ
１２単独スイッチ
２１制御装置
３１外部のコントローラ
３５無人搬送車
３６誘導路

Claims

赤外線センサと紫外線センサを備えた炎検知器であって、
前記赤外線センサの炎検出範囲の中心と、前記紫外線センサの炎検出範囲の中心を一致させて、これら赤外線センサと紫外線センサを上下に配置し、
これら上下に配置された赤外線センサおよび紫外線センサを、水平回転させる回転装置と、
前記回転装置による前記赤外線センサおよび紫外線センサの回転位置角度を検出する角度検出装置と、
前記紫外線センサにより炎が検出されると、前記回転装置による回転を止め、所定時間の間に前記赤外線センサにより炎が検出されると、炎検出報知信号を、前記角度検出装置において検出されている回転位置角度を付して出力する制御装置
を備えることを特徴とする炎検知器。
所定の経路を移動する移動体に設置され、
前記制御装置は、前記紫外線センサにより炎が検出されると、前記回転装置による回転を止めるとともに、前記移動体に移動停止指令を出力すること
を特徴とする請求項１に記載の炎検知器。