JP5922452B2 - 炎監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、炎から放射される紫外線を検知して警報する炎監視装置に関する。

従来、炎から放射される紫外線を検知して警報する炎監視装置が知られており、放火センサや炎感知器として使用している。

このような炎監視装置は、炎検出部として紫外線検出管を使用している。紫外線検出管は、紫外線を透過するガラス管の中に陽極と陰極を配置して特殊なガスを封入しており、陽極と陰極の間にパルス的に高電圧を加え、この状態で炎から放射される特有の波長帯域となる１８５〜２６０ナノメートルの紫外線が入射すると、光電子の放出によりなだれ的な放電を起こす。この紫外線検出管の放電を電気的に紫外線検出パルス信号として取り出して単位時間当たりの放電回数をカウントし、このカウント値を紫外線量と看做して検出する。このようにして検出した紫外線量が所定の閾値を超えた場合に炎を判定し、炎判定信号を警報装置や受信機に送信して警報するようにしている。このような紫外線検出管は例えばＵＶトロン（Ｒ）として市販されているものを使用できる。

特開平６−３２５２６９号公報 特開平３−１７４６９９号公報 特開平６−２９０３７５号公報 特開２００９−１１９１６５号公報

ところで、炎監視装置に設けた紫外線検出管は、製造上のばらつき等により紫外線が入射しなくとも、継続的に高電圧を加えた状態で自己放電を起こしており、誤報の一因となっている。

また炎監視装置の使用期間が長くなると、紫外線検出管の劣化により自己放電の回数が増加していく傾向があり、これも誤報の一因となっている。

また紫外線検出管は、炎から発生した紫外線以外の自然界にある因子によって放電を起こす。この因子としては、太陽光、溶接の光、プラズマ、放射線、宇宙線などがある。太陽光は一般的には放電を起こさないとされているが、反射等による光を受けると放電を起こす場合がある。また宇宙線は宇宙空間から到来し、ある頻度で紫外線検出管を通過して放電を起こす。このような自然界の因子による紫外線検出管の放電はバックグランドノイズとして不可避であり、誤報の要因となっている。

また炎監視装置は監視対象とする炎に応じて検出感度を調整する。ここで、炎の検出感度とは、紫外線検出管を使用して検出できる炎の限界を示す検出性能を意味する。

例えば炎監視装置を放火センサとして使用する場合は、ライタのような微小な炎を判定して警報するため、炎判定の閾値を下げて検出感度を高めに設定している。

また炎監視装置を建物内に設置して炎感知器として使用する場合は、喫煙に伴うライタの炎を判定して誤報することを防止するため、炎判定の閾値を上げて検出感度を低めに設定している。

しかしながら、喫煙に伴う誤報を防止するために炎監視装置の検出感度を低めに設定した場合、人の出入りがあり、喫煙が行われる昼間の時間帯にあっては適切な設定感度といえるが、無人となる夜間などの時間帯では例えば侵入者がライタを点けて放火しようとした場合の炎を検出できず、適切な設定感度とはいえない状況が生ずる。

この問題を解決するためには、例えば喫煙が行われる昼間の時間帯は、喫煙によるライタの炎は検知しないように炎監視装置の検出感度を低い感度に変更し、一方、無人となる夜間の時間帯には、放火によるライタの炎を検知できるように炎監視装置の検出感度を高い感度に変更する方法が考えられる。

従来の炎監視装置は、紫外線が入射した場合の紫外線検出管の放電による紫外線検出パルス信号を所定時間に亘りカウントすることで紫外線量（カウント値）を検出し、検出した紫外線量が所定の閾値を超えた場合に炎を判定しており、検出感度の変更は、炎判定の閾値を変更することになる。

しかしながら、紫外線検出管の放電により検出している紫外線量には、前述したように、自己放電やバックグランドノイズによる放電などのノイズ量が含まれており、検出感度を高めるために検出した紫外線量に対する炎判定の閾値を小さくした場合には、ノイズ量の影響により誤報を出す可能性が高まり、判定しようとする炎に適合した検出感度に変更することができない問題がある。

特に、ライタの炎のように紫外線を放射する継続時間の短い小さな炎を検出するためには、紫外線検出量に対する炎判定の閾値をかなり小さくしなければならないが、そうするとノイズ量との区別がほとんどできず、自己放電やバックグランドノイズによる放電により誤報が頻発する可能性が残されている。

本発明は、ライタの炎のように紫外線を放射する継続時間の短い小さな炎であっても、自己放電やバックグランドノイズによる放電の影響を受けることなく、判定対象又は非判定対象とする炎に適合した検出感度に変更可能とする炎監視装置を提供することを目的とする。

（基本構成）
本発明は、炎監視装置に於いて、
所定周期毎に同期パルス信号を発生し、当該同期パルス信号に同期して所定の高電圧を出力する発振部と、
紫外線検出管を備え、高電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合の紫外線検出管の放電動作により紫外線検出パルス信号を出力する紫外線検出部と、
紫外線検出パルス信号の連続出力数（連続放電回数）が所定の炎判定閾値と一致した場合に炎を判定して炎判定信号を出力する炎判定部と、
発振部の同期パルス信号の周期を変更して炎の検出感度を変更する感度変更部と、
を設けたことを特徴とする。

（炎判定閾値と検出感度の変更）
ここで、発振部で発生する同期パルス信号の周期（Ｔ２）は、監視対象とする炎からの紫外線が継続して入射する所定の炎継続時間（Ｔ１）を、炎判定閾値（Ｎｔｈ）で割った周期（Ｔ１／Ｎｔｈ）であり、
感度変更部は、炎の検出感度を高くする場合は同期パルス信号周期を短い周期に変更し、炎の検出感度を低くする場合は同期パルス信号周期を長い周期に変更する。

（時間帯による感度変更）
感度変更部は、一日を複数の時間帯に分け、複数の時間帯ごとに異なる同期パルス信号周期を設定して検出感度を変更する。
感度変更部は、一日を無人となる所定の第１時間帯と人が出入する所定の第２時間帯とに分け、第１時間帯は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、第２時間帯は第１同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更する。

（人感センサによる感度変更）
感度変更部は、人を検知する人感センサを備え、人感センサにより人を検出した場合は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、人感センサにより人を検出していない場合は同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更する。

（誤報に対する感度変更）
感度変更部は、通常の監視状態では所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、誤報対応操作を受け付けた場合は第１同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更する。

（基本的な効果）
本発明によれば、紫外線検出管が所定周期（Ｔ２）毎に発振部の同期パルス信号に同期した高電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合に放電動作して出力する紫外線検出パルス信号の連続出力数（Ｎ）が、固定設定した所定の炎判定閾値（Ｎｔｈ）と一致した場合に炎を判定して炎判定信号を出力し、且つ発振部の同期パルス信号の周期（Ｔ２）を変更して炎の検出感度を変更するようにしたため、紫外線検出管の特性や劣化による自己放電、或いは自然界の因子に起因したバックグランドノイズによるノイズ放電に影響されることなく、炎の検出感度の設定及び変更を適切に行うことができる。

即ち、紫外線検出管の特性や劣化による自己放電、或いは自然界の因子に起因したバックグランドノイズによるノイズ放電は、単発的なもので炎からの紫外線が入射した場合のように連続的な放電にならないことが多く、自己放電やノイズ放電による紫外線検出パルス信号の連続出力数は炎判定閾値（Ｎｔｈ）に達することがない。

このため、紫外線検出管の連続出力数（連続放電回数）から炎を判定するための炎判定閾値を固定的に設定し、判定しようとする炎の炎継続時間（Ｔ１）が、同期パルス信号の周期（Ｔ２）と炎判定閾値（Ｎｔｈ）により、
Ｔ１＝Ｔ２×Ｎｔｈ
として決まることから、同期パルス信号周期（Ｔ２）を、判定しようとする炎の大きさ又は判定しないようにする炎の大きさに合わせて設定し、また変更することにより、自己放電やノイズ放電に影響されることなく、炎の検出感度の設定と変更を正確且つ適切に行うことができる。なお、炎の大きさは、所定レベル以上の紫外線を発する炎の炎継続時間に対応する。

（炎判定閾値により検出感度の変更する効果）
また炎の検出感度を高くする場合は同期パルス信号周期（Ｔ２）を短い周期に変更して炎継続時間の短い炎を判定可能とし、炎の検出感度を低くする場合は同期パルス信号周期（Ｔ２）を長い周期に変更して炎継続時間の長い炎を判定可能とする簡単な処理により、判定しようとする大きさの炎（炎の大きさは炎継続時間に対応）に対する検出感度を簡単に変更することができる。

（時間帯により検出感度を変更する効果）
また、一日を複数の時間帯、例えば一日を無人となる所定の第１時間帯と人が出入する所定の第２時間帯に分け、第１時間帯は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、第２時間帯は第１同期パルス信号周期より長い第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更することで、例えば無人となる夜間の第１時間帯は高感度に変更して放火によるライタの炎を確実に判定して警報することができ、人が出入する第２時間帯については低感度に変更して喫煙に伴うライタの炎による誤報を防止できる。

（人感センサによる感度変更）
また人感センサにより人を検出している場合は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、人感センサにより人を検出していない場合は第１同期パルス信号周期より長い所定の第２炎判定閾値を設定して低い検出感度に変更するようにしたため、例えば放火に対する炎監視にあっては、人を検知した場合は高い検出感度に変更することで、ライタで火をつけようとした場合の炎を確実に判定して警報し、一方、人を検知していない場合は低い検出感度に変更することで、誤報を防止できる。

（誤報に対する感度変更による効果）
また通常の監視状態では所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、誤報を判定した場合、例えば担当者による誤報対応操作などにより第１同期パルス信号周期より長い第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に一時的に変更することで、例えば火災以外の炎による誤報原因が判明しているような場合に、監視機能を停止することなく、誤報要因が解消するまで一時的に検出感度を低下して誤報を防止又は抑制することができる。

時間帯により検出感度を変更する放火監視用の炎監視装置の実施形態を示したブロック図 監視対象とする炎の紫外線入射と炎判定閾値を変更した場合の紫外線検出管の放電動作を示した説明図 図１の炎監視装置の動作を示したタイムチャート図 感度変更指示信号により炎判定閾値を変更した場合の監視対象とする炎の炎継続時間と紫外線検出管の放電動作の関係を示した説明図 感度変更により炎判定閾値を変更する場合の炎持続時間、同期パルス信号周期及び検出感度の関係を一覧で示した説明図 図１の炎判定と感度変更をコンピュータ回路のプログラムの実行で実現する場合の処理動作を示したフローチャート 炎感知器として使用する炎監視装置の他の実施形態を示したブロック図

［炎監視装置の構成］
（全体構成）
図１は本発明による炎監視装置の実施形態を示したブロック図であり、放火センサとして炎を監視する場合を例にとっている。

図１において、本発明の炎監視装置は、発振部１０、紫外線検出部１２、炎判定部１４、感度変更部１６、電池電源１８及び無線通信部２０で構成する。

電池電源１８は例えばリチウム電池を使用し、例えばＤＣ５Ｖを各部に供給して動作している。

（発振部１０の構成）
発振部１０は発振回路２２と高電圧発生回路２４を備える。発振部１０は所定周期Ｔ２で例えばパルス幅が数マイクロ秒の同期パルス信号ａを発生し、高電圧発生回路２４に出力する。

また発振部１０は、感度変更部１６からの感度変更指示信号を受けた場合に同期パルス信号の周期Ｔ２を変更して炎の検出感度を変更する。本実施形態において、感度変更部１６は放火監視のためにライタのよる炎を判定するため高感度変更指示信号と、喫煙によるライタの炎を判定しないようにするための低感度変更指示信号を出力する。

発振部１０は、感度変更部１６からライタの炎を判定するために高感度変更指示信号を受けた場合、同期パルス信号の周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期となる例えばＴ２＝１２５ミリ秒に変更し、また感度変更部１６からライタの炎を判定しないようにするために低感度変更指示信号を受けた場合、同期パルス信号の周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期となる例えばＴ２＝２５０ミリ秒に変更する。

ここで、炎の検出感度を高くしたい場合は同期パルス信号周期Ｔ２を短くし、炎の検出感度を低くしたい場合は同期パルス信号周期Ｔ２を長くする。この炎の検出感度と同期パルス信号周期の関係の詳細は後述する。

発振回路２２における同期パルス信号ａの周期Ｔ２の変更は、所定周波数の発振クロック信号の分周比を変更することで実現する。例えば発振回路２２で発振する基本クロックの周波数ｆｏを例えばｆｏ＝１ＫＨｚにしたとすると、基本クロック周波数ｆｏを１／１２５に分周することで周波数８Ｈｚの同期パルス信号、即ち高感度変更指示に対応した周期Ｔ２＝１２５ミリ秒の同期パルス信号を発生する。また基本クロック周波数ｆｏを１／２５０に分周することで周波数４Ｈｚの同期パルス信号、即ち低感度変更指示に対応した周期Ｔ２＝２５０ミリ秒の同期パルス信号を発生する。

高電圧発生回路２４は昇圧回路などを使用し、同期パルス信号ａに同期して３００〜５００Ｖの範囲で設定した高電圧をパルス的に紫外線検出部１２へ出力する。なお、発振回路２２からの同期パルス信号ａは炎判定部１４にも供給して動作させるが、図示を省略している。

（紫外線検出部１２の構成）
紫外線検出部１２は紫外線検出管２６を備える。紫外線検出管２６は紫外線を透過するガラス管の中に陽極と陰極を配置して特殊なガスを封入しており、例えば市販のＵＶトロン（Ｒ）を使用する。紫外線検出管２６の陽極端子には抵抗Ｒ１を介して高電圧発生回路２４の出力を接続し、陰極端子には抵抗Ｒ２とコンデンサＣを並列接続し、陰極端子と抵抗Ｒ２の間から炎判定部１４に紫外線検出パルス信号ｂを出力するように接続している。

紫外線検出管２６は発振部１０から同期パルス信号ａに同期して高電圧をパルス的に印加した状態で且つ外部から所定の放電開始レベルを超える強度の紫外線を入射した場合に放電を起こし、抵抗Ｒ１、紫外線検出管２６及び抵抗Ｒ２となる経路で放電電流をパルス的に流し、抵抗Ｒ２の両端に発生した紫外線検出パルス信号ｂを炎判定部１４に出力する。

紫外線検出管２６は紫外線の入射がなくとも高電圧をパルス的に印加すると自己放電を起こす場合がある。紫外線検出管２６に継続して高電圧を印加していた場合の自己放電の時間間隔は、使用する紫外線検出管毎に異なり、一般的に数分オーダーといわれているが、ばらつきがある。

また紫外線検出管２６は劣化が進むと、自己放電の回数が増加していく。更に紫外線検出管２６は紫外線の入射がなくとも高電圧をパルス的に印加した状態で、太陽光、溶接の光、プラズマ、放射線、宇宙線といった自然界にある因子を受けて放電を起こす。この自然界にある因子による放電はバックグランドノイズとなることから、以下、ノイズ放電という。

このように紫外線検出管２６は、炎からの紫外線入射による本来の紫外線検出による放電以外に、自己放電やノイズ放電があり、自己放電やノイズ放電は不確定な放電であり、放電により出力する紫外線検出パルス信号ｂには自己放電やノイズ放電によるものが含まれており、そのまま処理しても、炎を正確に判定することができない状況にある。

（炎判定部１４の構成）
炎判定部１４は紫外線検出部１２から出力される紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数Ｎが所定の炎判定閾値Ｎｔｈと一致した場合に炎を判定して炎判定信号ｄを無線通信部２０へ出力し、警報装置へ送信して警報させる。

本実施形態にあっては、炎判定部１４に、放火監視のためにライタのよる炎を判定する所定の炎判定閾値Ｎｔｈを固定的に設定しており、後述するように、炎判定閾値Ｎｔｈは例えばＮｔｈ＝４に設定して放火によるライタの炎を判定可能としている。

炎判定部１４は、ゲート回路２８、シフトレジスタ３０及び連続数判定部３２を備える。ゲート回路２８は発振回路２２からの同期パルス信号ａにより動作し、紫外線検出部１２から紫外線検出パルス信号ｂが入力した場合に論理レベル１のビット信号ｃを出力し、紫外線検出パルス信号ｂの入力がない場合は、論理レベル０のビット信号ｃを出力する。

シフトレジスタ３０は、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に対応した４段のシフト段数を備え、同期パルス信号ａによりシフト動作し、ゲート回路２８からのビット信号ｃを順次入力してシフトする。

連続数判定部３２は、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に対応したシフトレジスタ３０の１〜４段のビット信号を並列的に入力し、４段全てのビット信号が論理レベル１となった場合、即ち紫外線検出部１２から出力している紫外線検出パルス信号ｂの連続出力数Ｎが第１炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致した場合、炎を判定して炎判定信号ｄを無線送信部２０へ出力する。

このため連続数判定部３２としては、例えばシフトレジスタ３０の１〜４段のビット信号を並列入力して論理積を出力するＡＮＤゲートが使用できる。

なお、炎判定部１４は、ゲート回路２８、シフトレジスタ３０及び連続数判定部３２の構成に限定されず、紫外線検出部１２から出力する紫外線検出パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致することを判定できれば、適宜の構成とすることができる。

例えばシフトレジスタ３０に代えカウンタを設けると共に、連続数判定部３２のＡＮＤゲートに代えてデコーダを設ける。カウンタは、ゲート回路２８からビット信号ｃが論理レベル１の場合にカウントし、論理レベル０の場合はリセットする。このためカウンタはゲート回路２８からのビット信号ｃとして論理レベル１が続いた場合にカウント動作を行う。

連続数判定部３２のデコーダは、カウンタのカウント値＝４を判別した場合に炎を判定して炎判定信号ｄを無線通信部２０へ出力するようにする。

（感度変更部１６の構成）
感度変更部１６は、放火監視のために，一日を、無人となる第１時間帯と、人が出入する第２時間帯とに分け、第１時間帯は発振部１０の発振回路２２へ高感度変更指示信号を出力し、発振回路２２から周期Ｔ２＝１２５ミリ秒の同期パルス信号ａを出力させ、また第２時間帯は発振部１０へ低感度変更指示信号を出力し、発振回路２２から周期Ｔ２＝２５０ミリ秒の同期パルス信号ａを出力させる。

このため感度変更部１６はタイマ回路３６と周期変更部３８を備える。タイマ回路３６は、無人となる第１時間帯として例えば夜８時から翌朝８時までの時間帯を設定し、また人が出入する第２時間帯として朝８時から夜８時までの時間帯を設定し、毎日、夜８時に第１時間帯開始信号を周期変更部３８に出力し、毎日、朝８時に第２時間帯開始信号を周期変更部３８に出力する。

周期変更部３８はタイマ回路３６から無人となる第１時間帯開始信号を受信すると、発振部１０の発振回路２２へ高感度変更指示信号を出力し、発振回路２２から第１同期パルス信号周期となる周期Ｔ２＝１２５ミリ秒の同期パルス信号ａを出力させて高い検出感度の炎判定状態とする。

また周期変更部３８はタイマ回路３６から人が出入する第２時間帯開始信号を受信すると、発振部１０の発振回路２２へ低感度変更指示信号を出力し、発振回路２２から第２同期パルス信号周期となる周期Ｔ２＝２５０ミリ秒の同期パルス信号ａを出力させて低い検出感度の炎判定状態とする。

［炎判定の原理と炎判定閾値の決め方］
（原理説明）
次に本発明による炎判定の原理を、放火監視のためにライタによる微小な炎を判定する高感度設定の場合を例にとって説明する。

放火監視にあっては、例えば数メートルの監視距離となる位置で、ライタを点けた場合の炎を判定することが要求される。ここで、監視対象（判定対象）とする炎からの紫外線が紫外線検出管２６に継続して入射する時間を、炎継続時間Ｔ１と定義する。ライタにより放火する場合、ライタを何回か点けたり消したりして火をつけようとすることが想定されるため、ライタの１回の着火による炎の炎継続時間Ｔ１は、監視距離を数メートル、例えば５メートルに設定した場合、概ね数百ミリ秒程度となる。そこで放火監視のために判定する炎の炎継続時間Ｔ１を、例えばＴ１＝５００ミリ秒とする。

本発明は、炎継続時間Ｔ１を複数の時間に分割し、各分割時間で紫外線検出管２６による紫外線検出動作（高電圧の印加）を行い、紫外線検出管２６が各分割時間で放電し、これが連続した場合に炎を判定する。この炎判定は、実質的に、監視対象とする炎の炎継続時間Ｔ１を検出して炎を判定することを意味する。

このため炎継続時間Ｔ１の分割数が、紫外線検出パルス信号の連続出力数Ｎから炎を判定するための炎判定閾値Ｎｔｈとなり、炎継続時間Ｔ１を炎判定閾値Ｎｔｈで割った値（Ｔ１／Ｎｔｈ）が、発振部１０で発振する同期パルス信号ａの周期Ｔ２となる。

（炎判定閾値の決め方）
炎継続時間Ｔ１の分割数、即ち炎判定閾値Ｎｔｈは、紫外線検出管２６の自己放電や自然界を要因としたノイズ放電が単発的であることから、少なくとも２分割（Ｎｔｈ＝２）とすれば、炎による本来の放電を、自己放電やノイズ放電から区別できる。しかし、分割数が少ないと自己放電やノイズ放電によって炎を誤判定する度合いが高くなることから、分割数を３分割（Ｎｔｈ＝３）、４分割（Ｎｔｈ＝４）、５分割（Ｎｔｈ＝５）というように増やすことで、炎を誤判定する度合いを下げることができる。

一方、誤判定を抑制するために分割数を増加すると、発振回路２２で発生する同期パルス信号ａの周期が短くなり、同期パルス信号ａを供給して動作している回路部の動作回数が増加し、消費電力が増加して電池寿命が短くなる。そこで、炎の誤判定と消費電力の増加を考慮して最適な分割数、即ち炎判定閾値Ｎｔｈを決める。

図２は、ライタによる炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒の炎を対象に、炎判定閾値Ｎｔｈを、Ｎｔｈ＝２，３，４，５とした場合の炎判定を示した説明図である。

まず監視対象とするライタによる炎から紫外線検出管２６に入射する紫外線は、所定の放電開始レベルを上回る時刻ｔ１〜ｔ２の時間が炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒となる。

炎判定閾値Ｎｔｈ＝２とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２は、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒を炎判定閾値Ｎｔｈ＝２で割ることで、Ｔ２＝２５０ミリ秒となる。紫外線検出管２６は、時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、２５０ミリ秒の間隔で２回連続して放電し、紫外線検出場パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝２に一致することを検知して、炎を判定する。

また、炎判定閾値Ｎｔｈ＝３とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝約１６７ミリ秒となり、紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、約１６７ミリ秒の間隔で３回連続して放電し、紫外線検出場パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝３に一致することを検知して、炎を判定する。

また、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１２５ミリ秒となる。紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、１２５ミリ秒の間隔で４回連続して放電し、紫外線検出場パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致することを検知して、炎を判定する。

さらに、炎判定閾値Ｎｔｈ＝５とした場合、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１００ミリ秒となる。紫外線検出管２６は時刻ｔ１から炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒の紫外線が入射した場合、１００ミリ秒の間隔で５回連続して放電し、紫外線検出場パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝５に一致することを検知して、炎を判定する。

なお、実際には、炎から放射された放電開始レベルを超える紫外線が入射する時刻ｔ１〜ｔ２の炎継続時間Ｔ１と、同期パルス信号ａの周期Ｔ２で決まる紫外線検出管２６の放電可能タイミング（高電圧印加タイミング）との間には、時間ずれを生ずる。しかし、この時間ずれがあっても、炎判定閾値Ｎｔｈに対応した数の同期パルス信号ａは、炎継続時間Ｔ１の中に必ず納まり、炎継続時間Ｔ１のあいだに紫外線が入射すれば、炎判定閾値Ｎｔｈで決まる回数の連続放電を行うことができる。

ここで、炎判定閾値をＮｔｈ＝２とした場合、即ち炎判定の連続放電回数を２回とした場合には、単発的に発生する紫外線検出管２６の自己放電やノイズ放電により、炎を誤判定する度合いが高くなる問題がある。

そこで、炎判定閾値Ｎｔｈを増し、炎判定の連続回数を増加すれば炎を誤判定する度合いは低下する。しかし、例えばＮｔｈ＝５として炎判定の連続放電回数を５回とした場合には、同期パルス信号ａの周期Ｔ２はＴ２＝１００ミリ秒と短くなり、同期パルス信号を受けて動作する回路部の動作回数が増加し、これに伴い消費電力が増加する問題がある。

炎の誤判定と消費電力の増加の両方を考慮すると、炎判定閾値ＮｔｈはＮｔｈ＝３又は４が適切である。ここでは、炎誤判定の回避を重視して例えばＮｔｈ＝４に決める。従って、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒とするライタの炎を監視対象として、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に決めた場合、同期パルス信号の周期Ｔ２は、Ｔ２＝１２５ミリ秒となる。この周期Ｔ２＝１２５ミリ秒の同期パルス信号は、前述したように、発振回路２２が感度変更部１６から高感度変更指示信号を受けた場合に発生する。

（炎監視動作）
図３は、図１の実施形態について、炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４、同期パルス信号の周期Ｔ２＝１２５ミリ秒とした場合の炎監視動作を示したタイムチャートである。

図３（Ａ）は紫外線検出管２６に外部から入射する紫外線の強度であり、放電開始レベルを超える強度の紫外線が入力している状態で、図３（Ｂ）の周期Ｔ２で発生している発振回路２２からの同期パルス信号ａにより高電圧発生回路２４を動作して紫外線検出管２６にパルス的に高電圧を印加すると、紫外線検出管２６が放電を起こし、図３（Ｃ）に示す紫外線検出パルス信号ｂを出力する。

時刻ｔ１は放電開始レベルを超える紫外線の入射がないのに紫外線検出パルス信号ｂを出力していることから、これは紫外線検出管２６の自己放電である。この場合、図３（Ｄ）に示すシフトレジスタ３０の内容は「１０００」であり、連続数ＮはＮ＝１となり、炎判定閾値Ｎｔｈ＝４未満であることから炎とは判定せず、連続数判定部３２のＡＮＤゲートによる論理積出力は論理レベル０となる。

時刻ｔ２〜ｔ３にあっては、ライタの炎から放電開始レベルを超える強度の紫外線が紫外線検出管２６に入射し、発振回路２２からの発振パルス信号ａに基づいて動作した高電圧発生回路２４が出力するパルス的な高電圧の印加に同期して紫外線検出管２６が連続的に放電し、紫外線検出パルス信号を４つ連続して出力する。このためシフトレジスタ３０の内容は、「１０００」、「１１００」、「１１１０」、「１１１１」と変化し、４回目の連続放電によるシフトレジスタ３０からの全て論理レベル１となる４ビット並列入力に基づき連続数判定部３２のＡＮＤゲートによる論理積出力は論理レベル１となり、炎を判定する。

時刻ｔ４，ｔ５は自然界のバックグランドノイズにより紫外線検出管２６がノイズ放電した場合であり、いずれも単発的な放電動作となり、シフトレジスタ３０の内容は「１０００」、「１００１」であり、連続数判定部３２のＡＮＤゲートによる論理積出力は論理レベル０となり、炎とは判定しない。

［感度変更の原理と同期パルス信号周期の決め方］
（原理説明）
次に感度変更部１６による感度変更の原理とその動作を説明する。図４（Ａ）は感度変更部１６からの高感度変更指示信号に基づき発振回路２２により発振する同期パルス信号の周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期となるＴ２＝１２５ミリ秒に設定した場合の炎から放射された紫外線の受光の強度と紫外線検出管の放電動作を示し、図４（Ｂ）は感度変更部１６からの低感度変更指示信号に基づき発振回路２２により発振する同期パルス信号の周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期となるＴ２＝２５０ミリに設定した場合の判定対象とする炎から放射された紫外線の受光の強度と紫外線検出管の放電動作を示している。

また図５に炎判定閾値ＮｔｈをＮｔｈ＝４に固定し、同期パルス信号周期２をＴ２＝１２５ミリ秒、２５０ミリ秒とした場合の判定対象とする炎の炎継続時間Ｔ１及び検出感度を一覧で示している。

図４（Ａ）は感度変更部１６から発振回路２２へ高感度変更指示信号を出力した場合であり、放火監視のために判定対象とする炎は炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒となるライタの炎であり、炎判定閾値ＮｔｈはＮｔｈ＝４に固定していることから、この場合の第１同期パルス信号周期としての同期パルス信号ａの周期Ｔ２は、
Ｔ２＝Ｔ１／Ｎｔｈ＝５００／４＝１２５ミリ秒
に設定する。

このように発振回路２２から発振する同期パルス信号ａの周期Ｔ２をＴ２＝１２５ミリ秒とした高い検出感度の設定状態で、紫外線検出管２６へ時刻ｔ１からｔ２までの炎継続時間Ｔ１＝５００ミリ秒に亘りライタの炎からの紫外線１００が入射すると、発振回路２２が出力する同期パルス信号に基づく高圧発生回路２４からのパルス的な高電圧の印加で紫外線検出管２６はＴ２＝１２５ミリ秒の間隔で４回連続して放電し、炎判定部１４は紫外線検出部１２が出力する紫外線検出場パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致することを検知して炎を判定する。

図４（Ｂ）は、感度変更部１６から発振回路２２へ低感度変更指示信号を出力した場合であり、この低感度変更指示は、人のいる昼間などで喫煙に伴うライタの炎を検出しないようにするため、判定対象とする炎の継続時間Ｔ１を、ライタの炎から十分に区別できる例えば２倍の炎継続時間Ｔ１＝１０００ミリ秒としており、炎判定閾値ＮｔｈはＮｔｈ＝４に固定していることから、この場合の第２同期パルス信号周期としての同期パルス信号ａの周期Ｔ２は、
Ｔ２＝Ｔ１／Ｎｔｈ＝１０００／４＝２５０ミリ秒
に設定する。

このように発振回路２２から発振する同期パルス信号ａの周期Ｔ２をＴ２＝２５０ミリ秒とした低い検出感度の設定状態で、紫外線検出管２６へ時刻ｔ１からｔ３までの炎継続時間Ｔ１＝１０００ミリ秒に亘り火災による炎からの紫外線２００が入射したとすると、発振回路２２が出力する同期パルス信号に基づく高圧発生回路２４からのパルス的な高電圧の印加で紫外線検出管２６はＴ２＝２５０ミリ秒の間隔で４回連続して放電し、炎判定部１２は紫外線検出部１２から出力する紫外線検出パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に一致することを検知して炎を判定する。

一方、発振回路２２から発振する同期パルス信号ａの周期Ｔ２をＴ２＝２５０ミリ秒とした低い検出感度の設定状態で、紫外線検出管２６へ時刻ｔ１からライタの炎から点線で示すように紫外線１００が炎継続時間Ｔ＝５００ミリ秒に亘り入射したとすると、発振回路２２が出力する同期パルス信号に基づく高圧発生回路２４からのパルス的な高電圧の印加で放電検出管２６はＴ２＝２５０ミリ秒の間隔で２回連続して放電し、炎判定部１４は紫外線検出パルス信号ａの連続出力数が炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に達しないことから炎とは判定せず、誤報を防止すことができる。

［本発明の変形例］
（コンピュータ回路）
本発明の他の実施形態として、ＣＰＵ、メモリ及び各種の入出力ポートを備えたコンピュータ回路を設け、図１の炎判定部１４と感度変更部１６を、ＣＰＵによるプログラムの実行による機能で実現するようにしても良い。この場合、発振回路２２による同期パルス信号ａの発生もコンピュータ回路で行うことができる。

図６はコンピュータ回路を設けた場合の炎監視処理を示したフローチャートである。図６において、ステップＳ１（以下「ステップ」は省略）で感度変更指示の有無を判別し、例えば無人となる第１時間帯の開始による高感度変更指示を判別した場合はＳ２に進み、発振回路２２から発振する同期パルス信号の周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期としてのＴ２＝１２５ミリ秒に設定する。

続いてＳ３で発振回路２２（プログラム実行機能としても良い）による同期パルス信号ａの発生を判別するとＳ４に進み、紫外線検出管２６の放電による紫外線検出パルス信号ｂの有無を判別する。

Ｓ４で紫外線検出パルス信号有りを判別するとＳ５に進み、メモリにビット１を書き込み、Ｓ６で炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に対応してメモリから最新の連続４ビットを読み出し、読み出した４ビットが全てビット１であることを判別するとＳ７に進み、炎を判定して無線通信部２０から炎判定信号を送信させる。Ｓ４で紫外線検出パルス信号なしを判別した場合は、Ｓ８に進んでビット０をメモリに書き込んでＳ７に進む。

一方、Ｓ１で人が出入する第２時間帯の開始による低感度変更指示を判別した場合はＳ２に進み、発振回路２２から発振する同期パルス信号の周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期としてのＴ２＝２５０ミリ秒の設定に変更する。続いてＳ３で発振回路２２による同期パルス信号ａの発生を判別するとＳ４に進み、紫外線検出管２６の放電による紫外線検出パルス信号ｂの有無を判別する。

Ｓ４で紫外線検出パルス信号有りを判別するとＳ５に進み、メモリにビット１を書き込み、Ｓ６で炎判定閾値Ｎｔｈ＝４に対応してメモリから最新の連続４ビットを読み出す。このとき喫煙による炎からの紫外線による紫外線検出パルス信号ｂが得られていたとすると、メモリから読み出した４ビットが全てビット１となることはなく、炎は判定せず、誤報を防止する。

これに対しＳ６でメモリから読み出した４ビットが全てビット１であることを判別するとＳ７に進み、火災による炎を判定して無線通信部２０から炎判定信号を送信させる。

（炎感知器）
図７は炎感知器として使用する本発明の他の実施形態を示したブロック図である。図７において、炎監視装置は、受信機からの感知器回線を接続するため、無極性化部４０、定電圧部４２、伝送回路部４４及び作動表示部４６を設けており、それ以外の発振部１０、紫外線検出部１２、炎判定部１４及び感度変更部１６は図１の実施形態と同様である。

無極性化部４０は受信機からの感知回線に対する端子Ｌ，Ｃの接続極性を無極性化している。炎監視装置は、受信機から例えばＤＣ２５Ｖの電圧供給を受け、定電圧部４２により例えばＤＣ５Ｖに変換して各部に供給している。

伝送回路部４４は、炎判定部１４から炎判定信号ｄを入力した場合、例えばスイッチング回路を動作して所定の炎判定電流（発報電流）を流すことで、受信機へ炎判定信号を送信する。このとき作動表示部４６にも電流が流れ、ＬＥＤなどの作動表示灯を点灯する。

この場合にも図１の実施形態と同様に、炎判定部１４の炎判定閾値ＮｔｈをＮｔｈ＝４に固定し、無人となる夜間などの第１時間帯は放火によるライタの炎を判定するために感度変更部１６の高感度変更指示信号に基づき発振回路２２から出力する同期パルス信号の周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期となるＴ２＝１２５ミリ秒に設定し、一方、人が出入する昼間などの第２時間帯は、喫煙によるライタの炎を判定しないように感度変更部１６の低感度変更指示信号に基づき発振回路２２から出力する同期パルス信号の周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期となる例えば２倍のＴ２＝２５０ミリ秒に設定して火災監視する。

（人感センサによる感度変更）
炎監視装置の他の実施形態として、図１の感度変更部１６に設けたタイマ回路３６に代えて人を検知する人感センサを設け、人感センサの検知信号を周期変更部３８に出力する。周期変更部３８は、人感センサから検知信号を受信していない場合は、発振回路２２へ低感度変更指示信号を出力して同期パルス信号の周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期となるＴ２＝２５０ミリ秒の低い検出感度の設定状態とし、喫煙に伴うライタの炎による誤報を防止する。

一方、周期変更部３８は、人感センサから検知信号を受信した場合は、炎判定部１４へ高感度変更指示信号を出力して同期パルス信号の周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期となるＴ２＝１２５ミリ秒の高い検出感度の設定状態に変更し、放火によるライタの炎を判定して警報可能とする。

なお、周期変更部３８は人感センサからの検知信号が人の検知の有無により変化した場合には、検知信号の変化から所定の遅延時間が経過した後に、対応する同期パルス信号周期Ｔ２への変更を発振回路２２に指示する。これにより複数の人が炎監視装置の監視領域を通過するなどして人感センサが人の検知の有無を頻繁に繰り返しても、これに追従して不必要に感度変更を繰り返さないようにする。

（誤報回避操作による感度変更）
炎監視装置の他の実施形態として、図１の感度変更部１６に設けたタイマ回路３６に代えて誤報対応操作部を設け、炎監視装置で誤報が頻発したような場合、担当者が誤報対応操作部の設けているスイッチを操作することで、誤報対応操作信号を周期変更部３８に出力する。

周期変更部３８は、通常監視状態では放火監視のために高感度変更指示信号を発振回路２２へ出力して同期パルス信号周期Ｔ２を第１同期パルス信号周期となるＴ２＝１２５ミリ秒の高い検出感度の設定状態とし、放火によるライタの炎を判定して警報可能とする。

この高い検出感度の設定状態で炎監視装置の炎判定により誤報が頻発するような事態が発生した場合には、担当者は誤報の頻発を抑止するために、感度変更部１６に設けた誤報対応操作部のスイッチを操作する。このスイッチ操作による誤報対応操作信号を受け付けた周期変更部３８は、低感度変更指示信号を発振回路２２へ出力して同期パルス信号周期Ｔ２を第２同期パルス信号周期となるＴ２＝２５０ミリ秒の低い検出感度の設定状態に変更する。これにより、それまで多発していた誤報が停止するか、或いは抑制することができ、その間に誤報の原因を調べて必要な対策をとる。

なお、誤報対応操作部の誤報対応操作に伴う周期変更部３８からの低感度変更指示信号に基づき、発振回路２２の同期パルス信号周期Ｔ２をＴ２＝２５０ミリ秒の長い周期の低い検出感度の設定状態に変更した場合、所定時間経過後に、周期変更部３８から高感度変更指示信号を発振回路２２へ出力して同期パルス信号の周期Ｔ２をＴ２＝１２５ミリ秒とし、放火によるライタの炎を判定して警報可能とする高い検出感度の設定状態に自動的に復旧することが望ましい。

（その他）
上記の発振回路に設定する高感度変更指示又は低感度変更指示に基づく同期パルス信号周期Ｔ２は、判定対象とする大きさ炎（炎継続時間）および非判定対象とする大きさの炎（炎継続時間）に応じて適宜に定めることができる。

また上記の実施形態は、炎の検出感度を高低２段階に変更する場合を例にとっているが、炎の検出感度を必要に応じて３段階以上の多段階に変更しても良い。

また電池電源で動作する炎監視装置については、電池電圧が所定電圧以下に低下するローバッテリー障害を検知して警報させるようにしてもよい。

また本発明は、上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：発振部
１２：紫外線検出部
１４：炎判定部
１６：感度変更部
１８：電池電源
２０：無線通信部
２２：発振回路
２４：高電圧発生回路
２６：紫外線検出管
２８：ゲート回路
３０：シフトレジスタ
３２：連続数判定部
３６：タイマ回路
３８：周期変更部
４０：無極性化部
４２：定電圧部
４４：伝送回路部
４６：作動表示部

Claims (6)

1. 所定周期毎に同期パルス信号を発生し、当該同期パルス信号に同期して所定の高電圧を出力する発振部と、
   紫外線検出管を備え、前記発振部からの高電圧の印加状態で且つ外部から紫外線が入射した場合の前記紫外線検出管の放電動作により紫外線検出パルス信号を出力する紫外線検出部と、
   前記紫外線検出パルス信号の連続出力数（連続放電回数）が所定の炎判定閾値と一致した場合に炎を判定して炎判定信号を出力する炎判定部と、
   前記発振部の同期パルス信号周期を変更して検出感度を変更する感度変更部と、
   を設けたことを特徴とする炎監視装置。
   
2. 請求項１記載の炎監視装置に於いて、
   前記発振部で発生する同期パルス信号の周期（Ｔ２）は、監視対象とする炎からの紫外線が継続して入射する所定の炎継続時間（Ｔ１）を、前記炎判定閾値（Ｎｔｈ）で割った周期（Ｔ１／Ｎｔｈ）であり、
   前記感度変更部は、検出感度を高くする場合は同期信号パルス周期を短い周期に変更し、検出感度を低くする場合は前記同期信号パルス周期を長い周期に変更することを特徴とする炎監視装置。
   
3. 請求項２記載の炎監視装置に於いて、前記感度変更部は、一日を複数の時間帯に分け、前記複数の時間帯ごとに異なる同期パルス信号周期を設定して検出感度を変更することを特徴とする炎監視装置。
   
4. 請求項３記載の炎監視装置に於いて、前記感度変更部は、
   一日を無人となる所定の第１時間帯と人が出入する所定の第２時間帯とに分け、前記第１時間帯は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、前記第２時間帯は前記第１同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更することを特徴とする炎監視装置。
   
5. 請求項２記載の炎監視装置に於いて、前記感度変更部は、人を検知する人感センサを備え、前記人感センサにより人を検出した場合は所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、前記人感センサにより人を検出していない場合は前記同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更することを特徴とする炎監視装置。
   
6. 請求項２記載の炎監視装置に於いて、前記感度変更部は、通常の監視状態では所定の第１同期パルス信号周期を設定して高い検出感度に変更し、誤報対応操作を受け付けた場合は前記第１同期パルス信号周期より長い所定の第２同期パルス信号周期を設定して低い検出感度に変更することを特徴とする炎監視装置。

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