JPH04205299A - 火災検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明は、火災検出装置に関し、特に、レーザ光を発射
させることにより該レーザ光の反射光に基づいて火災を
検出する型の火災検出装置に関するものである。

［従来技術及び問題点］ 従来、自動火災警報設備の火災感知器として熱式感知器
や煙感知器等が有り、また煙感知、器としては、イオン
化式スポット型、散乱光式スポット型、減光式分離型の
ものが使用されている。その内の減光式分離型は、距離
をおいた投光部と受光部とにより構成され、投光部のＬ
ＥＤから受光部への光線のＭＮに煙が入ると、受光部で
の受光量が減少し、その受光量の減少する割合から煙の
存在を検知するものである。この場合、投光部から発射
された光に基づいて得られる受光情報から、煙だけでは
なく他の熱等の火災情報をも一緒に収集し、これら収集
された複数の火災情報を総合的に判断して火災検出を行
えれば好ましい。

一方、大空間もしくは広範な監視空間を例えば上記減光
式分離型の煙感知器で監視しようとする場合には、該減
光式分離型煙感知器を複数個設けなければならず、監視
制御が複雑になってしまい、保守も面倒である。このた
め、大空間を監視する場合には、１つの投光部から発せ
られる光線により監視空間内を走査しながら煙監視を行
うようにしたものがある。このように光線により監視空
間を走査しながら火災監視を行うようにしたものにおい
ても、投光部から発せられた光に基づいて得られる受光
情報から、煙だけではなく熱等の他の情報をも一緒に収
集して一層精度の高い火災監視が行えれば非常に好まし
い。

［発明の目的コ 本発明は、投光部から発せられた光に基づいて得られる
減光量、散乱光量及び反射戻り時間等の受光情報から２
つ以上の火災情報を収集して、それら得られた複数の火
災情報から火災検出３精度良く行うことを目的としてい
る。また、本発明は、監視空間内を走査された光線に基
づいて得られる減光量、散乱光量、反射戻り時間及び異
常発生範囲等の２つ以上の火災情報を収集して大空間の
火災監視を精度良く行うことを目的としている。

［目的を達成するための手段〕 本発明の第１の態様によれば、監視空間にコヒーレント
な光を発射する光源を有する投光部と、該投光部から発
射された光の反射光量を測定し同時に誘導ラマン効果に
よる散乱光量を測定する受光部と、該受光部からの信号
により火災を判別する火災判別手段と、を有することを
特徴とする火災検出装置が提供される。この場合、火災
判別手段は、反射光量に基づいて煙及び散乱光量に基づ
いて熱に関する情報を得て火災判別を行うことができる
。

また、本発明の第２の態様によれば、煙及び熱に関する
情報に加えて反射戻り時間に関する情報をも得るために
、監視空間にコヒーレントな光を発射する光源を有する
投光部と、該投光部がら発射された光の反射光量を測定
する第１の受光素子、誘導ラマン効果による散乱光量を
測定する第２の受光素子、及び前記投光部から発射され
てから反射光が戻って来るまでの経過時間すなわち反射
戻り時間を測定するタイマ手段を有する受光部と、該受
光部からの信号により火災を判別する火災判別手段と、
を備えたことを特徴とする火災検出装置も提供される。

この場合、前記火災判別手段は、前記受光部からの反射
光量に対する散乱光量の強度と、反射光の到達時間の変
化との双方を考慮し、散乱光量の強度からは熱を、また
、反射光の到達時間の変化からは煙の発生を知ることが
でき、さらに該反射光の到達時間の変化からは煙の性状
をも検知することができ、これら熱及び煙に関する情報
並びに煙の性状に関する情報をも組合わせて火災を判別
することができる。

さらに、本発明の第３の態様によれば、前記投光部から
の光線を前記監視空間内に走査させる走査部を本発明の
第１または第２の態様に追設した火災検出装置が提供さ
れ、これにより例えば広範な監視空間の場合にもその全
域に互って火災監視を行うことが可能となる。

本発明の第３の態様の場合には、前記火災判別手段は、
前記走査部により走査される光線の各走査位置において
前記受光部から出力される全信号に基づいて異常の発生
した異常発生範囲をも検出し、該異常発生範囲の広さを
も考慮して火災判別を行うようにすることができる。

［作用　］ 投光部からレーザ光のような強度の強いコヒーレント光
を波長ノでかつ空気のラマン閾値以上の強度で発射する
と、受光部では例えば対向面での反射戻り光を受光する
と共に、誘導ラマン効果により発生される散乱光をも受
光する。すなわち、強度の強いコヒーレント光を波長ν
てかつ空気成分のラマン閾値以上の強度で発射し、該光
が何等かの物質に照射されると、照射された物質に固有
の周波数　△ν　だけ波長が変化した散乱光Ｖ−△Ｖ、
あるいはＶ＋△νが誘導ラマン効果により発生する。こ
れら散乱光は、前者がストークス光、後者がアンチスト
ークス光と呼ばれる。これら散乱光は、コヒーレント光
で強度も強く、さらにその強度は温度に依存している。

従って、投光部から発射された光の反射光の減光量から
煙の発生を検出することができると共に、誘導ラマン効
果により発生された散乱光の強度から温度を検出するこ
とができる。

また、タイマ手段を設け、投光部から発射された光が例
えば反射して戻ってくるまでの経過時間から煙の発生を
知ることができ、さらに煙や炎の性状もしくは状態をも
知ることができるのは実験の結果分かっており、従って
、経過時間を測定すれば、単に火災の発生だけではなく
、火災の発生状況をも知ることができる。

さらに、例えば広範な監視空間の全域に亙って火災監視
を行うことができるように投光部からの光線を前記監視
空間内に走査させる走査部を追設した場合には、走査部
により走査される光線の各走査位置において検出される
全信号に基づいて、異常の発生した異常発生範囲をも検
出することができ、該異常発生範囲の広さをも考慮して
火災判別を行うようにすることができる。

［実施例］ 本発明を実施する構成について、以下、図に基づいて説
明する。

第１図において、１は投受光部、２は回転制御部、３は
処理装置である。

投受光部１は、投光部としての波長Ｖのレーザ発振器１
１と受光部１２とを備え、両者はハーフミラ−１３によ
り光軸が合わせられている。受光部１２には、第１の受
光素子として例えば波長Ｖの単色光を受光するフィルタ
であって良い第１の分光光度計Ｉ２ａと、第２の受光素
子として例えば波長Ｖ−△νまたはＶ＋△νを受光する
フィルタであって良い第２の分光光度計１２ｂとが含ま
れている。

回転制御部２は、投受光部１から発射された光線の光軸
をミラー２１を介して受け、モータ部２２により軸２３
を中心に回転鏡２４を回転させることにより、投受光部
１からの光軸もしくは光線を、図示しない監視空間内に
互ってほぼ水平に走査させる。

処理装置３は、例えば図示しないパルス発振器を内蔵し
、該パルス発振器が発するパルスのタイミングにより、
レーザ発振器１１の発光及び受光部での受光のタイミン
グ制御や、モータ部２２の回転制御を行うと共に、受光
部１２からの情報により火災判別を行う。

以上の構成において、処理装置３は、図示しないパルス
発振器のパルスに同期させる等して監視空間における光
軸もしくは光線の位置を把握し、所定の光線位置でレー
ザ発振器１１を励起して窒素等の空気成分に対してラマ
ン閾値以上の強度て波長νのレーザ光を発光させる。

発射された波長Ｖのレーザ光が壁や煙等の何等かのもの
に当たって反射してくる単色の波長νのレーザ反射光を
受光部１２の第１の分光光度計１２ａで受光し、処理装
置３は、発光された光の強度に対する反射戻り受光量の
強度変化がら減光率により煙濃度を算出する。

また、発射された波長νのレーザ光が空気により誘導ラ
マン散乱された波長Ｖ−△νのストークス光または波長
Ｖ十△νのアンチストークス光のいずれかの波長ずれし
たレーザ光を第２の分光光度計１２ｂで受光し、処理装
置３はその波長ずれもしくは波長変化したレーザ光の受
光強度から温度を算出する。

ここで、レーザ発振器がちのコヒーレントな波長νのレ
ーザ光を空気成分のラマン閾値以上の強度て′照射する
と周波数が対象物質固有に波長△νたけ変化したストー
クス光及びアンチストークス光と呼ばれる散乱光が誘導
ラマン効果により得られるのは前述の通りであるが、こ
れらの散乱光は、コヒーしシト光で強度も強く、更に、
その強度は温度に依存していて、その関係式は次式の通
っである６ ｎ（△ｙ、Ｔ）＝１／　（ｈｃΔ、／　ｅｌｔＴ−１）
ｎ（△シ、Ｔ）、　温度因子 り、　ブランク定数 に：　ボルツマン定数 Ｔ：　絶対温度（Ｋ） Ｃ１光速（ｃｍ／ｓ） △ｙ：　波長遷移（ｃｍ−’） このようにして、レーザ光の減光率から煙量、並びに波
長変化したレーザ光の強度から温度が求められると、処
理装置３は双方の値を考慮して両者の組み合わせにより
火災判別を行う。

さらに、第１図では、監視範囲における複数の所定光線
位置で情報を収集しているので、それら収集情報を格納
していき、監視範囲全体に亙る情報に基づいて火災異常
状態を総合的に判断することができる。例えば、火災の
プリアラーム　レベルを設定しておき、該プリアラーム
・レベル以上の範囲が成る決められた範囲を超えたとき
に、すなわちプリアラーム・レベル以上の異常を判別し
た所定光線位置の数が決められた数を超えたときに、火
災と判断するようにすることができる。

第１図に示す実施例では、反射受光量と、ストークス光
またはアンチストークス光と、を測定するために、２波
長個別のフィルタである第１及び第２の２つの受光素子
（分光光度計）１２ａ及び１２ｂが受光部１２内に配置
されるものを示したが、これは１つの配置位置に２つの
波長のフィルタを差し替えて使用するようにしても良い
。

第２図は、もう１つの実施例を示しており、第１図の構
成に加うるに、反射戻り時間を測定するだめのタイマ手
段１２　Ｃが受光部１２にさらに含まれて示されている
。第２図の実施例においては、投光部から発光されてか
ら反射光が戻って来るまでの経過時開すなわち反射戻り
時間がタイマ手段１２ｃにより測定されるので、処理装
置３は、減光率による煙検知の代わりに、反射戻り時間
に基づいて煙を検知することができる。反射戻り時間に
基づく場合は、さらに、煙か炎か、また、煙の場合は黒
煙か白煙か等の煙の性状の判別も可能であることが実験
の結果分かつている（本件出願人による特願平２−２１
９９１８号）。

なお、第１図及び第２図では好適な実施例として、回転
鏡２４を用いて監視範囲内に亙って光線を走査させるも
のを示したが、投光部及び受光部から成る火災検出装置
を複数個設ける等して、各火災検出装置の投光部からの
光線を固定するようにしても良く、この場合にも、受光
部で受光する受光情報から複数の火災情報を同時に得る
ことができる。

処理装置３で行う火災判別方法は、上記構成の結果から
複数の情報か得られるので、多種の方法が実行できる。

例えば煙と熱の２種類の環境情報の場合について考察す
ると、一般的に火災発生時には煙を検出する方が早く、
熱では所定の温度になるのを待つよりも、上昇率を検出
する方が早い。

従って、煙と熱の２種類の環境情報が得られれば、煙だ
けによる火災判別もしくは熱だけによる火災判別の双方
の足りない面を相互に補間し合いながら、種々の火災判
別を可能ならしめる。煙と熱に基づいて火災を判別する
には、例えば次のような方法が考えられる。所定の煙濃
度を検出した後に温度情報があるとき、また温度の上昇
中に所定の煙濃度を検出するときに火災と判断する。こ
のときに、煙濃度や温度のレベルによって、他方の判別
基準を変更することもできる。これらの検出値を組合わ
せることに関しては、ファジー間数（本件出願人による
特開平２−１９５４９５号公報）やニューラルネット網
（本件出願人による特開平２−１０５２９９号）を利用
して、火災確度や火災時の危険性を算出するようにもで
きる。

更に、光軸もしくは光線を走査する二とにより、煙もし
くは熱等による火災発生位置に関する位置的情報を得る
ことができる。例えば、光軸を走査させると、位置によ
る検出値の変化を取ることができ、例えば周囲のレベル
は、変動しない場合に一部分だけ上昇していると、火災
と判別するようにできる。従って、前記の煙と熱の組合
わせに周囲の状況を併せることもできる。更にその範囲
の広がり具合から危険性を判別しても良い。この方法は
、第１図または第２図に示される構成を２系統設け、各
系統で検出された光軸位置の交点から監視範囲内の実際
の位置を知ること等により、スポット的に細かな判断が
可能になる。大空間等の天井の高い所の監視を行う場合
には、煙は拡散した状態になるので、天井面よりも低い
部分での平面で総合的に監視するようにしても良い。

ここで平面的な監視方法を行うにあたり、本構成の光軸
の走査位置、すなわちフロアからの高さや天井面からの
距離等を考慮して判別条件を設定する必要があるのは勿
論である。

以上に説明したような火災判別態様のさらに具体的な実
施例のほんの一例を、回転鏡を用いて光線を監視範囲内
に亙って走査させる型のものについて第３図のブロック
回路図、第４図の投受光部の概略図並びに第５図のフロ
ーチャートを用いて以下に説明する。

処理装置３において、ＭＰＵはマイクロプロセッサ、Ｒ
ＯＭ１はプログラムの記憶領域、ＲＯＭ　２は各種基準
値の記憶領域、ＲＯＭＢは誘導ラマン効果による散乱光
に対する温度テーブルの記憶領域、ＲＡＭ１は作業用領
域、ＲＡＭ２は各回転角ａもしくは各光軸位置において
所定回数分の反射光量りを格納する記憶領域、ＲＡＭ３
は各回転角ａにおける所定回数分の減光率Ｋを格納する
記憶領域、ＲＡＭ４は各回転角ａにおける所定回数分の
温度Ｔを格納する記憶領域、ＩＰＩ〜ＩＦ６はそれぞれ
インターフェースであり、ＤＰはデイスプレィ等の表示
部、ＴＲＸは火災受信機ＲＥ等へ信号を送出する送受信
部であり、本構成の処理装置３は、火災判別を行って火
災と判断されたときに火災信号を火災受信機ＲＥに送出
する型のものとする。従って、同じように火災判別の結
果として火災信号を送出する型の他の感知器と一緒に信
号線ＬＩＮＥに接続されている。

本構成の動作は、まず回転鏡を始動位置に向け（ステッ
プ１０４）、該始動位置から回転を初めて所定の監視位
置になったときに（ステップ１１０のＹ）、レーザ光源
１１をパルス発光させ（ステップ１１４）、何等かの物
により反射されてきた反射光を、第１の受光素子１２ａ
により発光波長と同じ波長のものを、そして第２の受光
素子１２ｂにより、誘導ラマン散乱により前後にずれた
波長による散乱光のものを、それぞれ個別に測定する（
ステップ１１６）。これらの反射光、特にラマン効果に
よる散乱光は、微弱であるので、それぞれ光電子増倍管
１２ａ及び１２ｂで検出することが好ましい、監視位１
を細かく設定することにより、はぼ全面の監視が可能と
なる６測定された反射光りはまず記憶領域ＲＡＭ２に格
納され（ステップ１１８）、次に、記憶領域ＲＡＭ２内
に格納されている所定回数の値の内、一番古い値り。と
比較され、減光率Ｋが求められる（ステップ１２０）。

この減光率には、監視空間に存在する煙の量を示してお
り、通常の減光式煙悉知器と同様の判別基準Ｓｋと比較
され（ステップ１２４）、測定された減光率が該判別基
準を超える場合には、火災と判別される（ステップ１２
４のＹ）。そして減光率には、反射光りと同様に記憶領
域ＲＡＭ３に格納される（ステップ１２２）。次に、記
憶領域ＲＯＭ３に記憶されているテーブルを利用して、
誘導ラマン効果による反射散乱光ｌを、対応する温度Ｔ
に換算しくステップ１２６）、同様に記憶領域ＲＡＭ４
に格納する（ステップ１２８）。このときに反射散乱光
ｌは反射光りと同様に減光しているので、反射光りを利
用して補正しておく必要がある。

また、反射散乱光ｌを温度に換算せずにそのまま使用し
ても良い。このようにして決定された温度Ｔは、直接定
温式熱怒知器同様の判別基準Ｓｔと比較され（ステップ
１３０）、次に、記憶領域ＲＡＭ４内に格納されている
所定回数の値の内、一番古い値Ｔ０と比較して差分値Ｎ
が求められ（ステップ１３２）、該求められた差分値Ｎ
を差動式熱感知器同様の判別基準Ｓｎと比較しくステ・
／ブ１３４）、基準を超えている場合には火災と判別さ
れる（ステップ１４２）。その後、所定の温度と煙く減
光率）の上昇があるか否かを、判別基準Ｓｍ（ステップ
１３６）及び判別基準Ｓｈ（ステップ１４０）と比較さ
れ、両方とも超える場合に火災と判別される。この判別
基準Ｓｍは、当然判別基準Ｓｎよりも小さく設定されて
いる。

同様に各回転鏡の位置で処理を行い、全位置を終了する
と、回転鏡を始動位置へ戻し、最初の位置から処理を始
める。

ここで処理装置は、火災信号送出よで行っているが、こ
こでは減光率（煙）と温度を算出するだけでそれらを火
災受信ｔｌｉＲＥ等の受信部へ送出し、受信部において
各種の火災判別分行うようにしても良い。

表示部ＤＰは、例えばデイスプレィ等に測定値を表示す
るためのもので、回転角ａに対する温度Ｔと煙濃度（減
光率Ｋ）をグラフとして表示することができる。

以上、本発明によれば、第５図で動作の一例を示したよ
うに、投受光部を備えた１つの火災検出装置でもって、
煙による減光率Ｋに基づく火災監視、温度Ｔによる火災
監視、差動式の熱怒知による火災監視、蓄積型の煙感知
等、種々のデータによる火災監視が一度に行える。また
、第５図のフローチャートでは示さなかったが、反射戻
り時間を測定するタイマ手段からの情報により煙の発生
並びに煙の性状の検知を行ったり、記憶領域ＲＡＭ２、
ＲＡＭ３及びＲＡＭ４に格納されているデータから監視
範囲内を総合的に、例えばブリアラームの異常を示した
角度位置の数が成る限度を超えている場合に火災発生と
判断するようにすることができるのは容易に理解されよ
う。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば、投光部から監視空間に発光させ
該発光された光の受光情報に基づいて火災監視を行うよ
うにしたものにおいて、前記受光情報から減光量、散乱
光量及び反射戻り時間等の火災に関係した種々の情報を
得ることができるように構成し、それら得られた種々の
情報から火災判別を行うようにしたので、精度の高い火
災監視を行うことができるという効果がある。本発明は
、監視空間を光線でもって走査しながら監視を行う場合
に特にその効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による火災検出装置を示す
概略構成図、第２図は、本発明のもう１つの実施例によ
る火災検出装置を示す概略構成図、第３図は、第１図ま
たは第２図の処理装置の一例を示すブロック回路図、第
４図は、第１図〜第３図の投受光部の一例を示す図、第
５図は、第３図の動作の一例を説明するためのフローチ
ャー１・、である９図において、１は投受光部、２は回
転制御部、３は処理装置、１１は投光部もしくはレーザ
発振器、１２は受光部、１２ａは第１の分光光度計（第
１の受光素子）、１２ｂは第２の分光光度計（第２の受
光素子）、１２ｃはタイマ手段、２４は回転鏡、である
。 特許出願人　　能美防災株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）監視空間にコヒーレントな光を発射する光源を有
   する投光部と、該投光部から発射された光の反射光量を
   測定し同時に誘導ラマン効果による散乱光量を測定する
   受光部と、該受光部からの信号により火災を判別する火
   災判別手段と、を有することを特徴とする火災検出装置
   。
2. （２）監視空間にコヒーレントな光を発射する光源を有
   する投光部と、該投光部から発射された光の反射光量を
   測定する第１の受光素子、誘導ラマン効果による散乱光
   量を測定する第２の受光素子、及び前記投光部から発射
   されてから反射光が戻つて来るまでの経過時間を測定す
   るタイマ手段を有する受光部と、該受光部からの信号に
   より火災を判別する火災判別手段と、を有することを特
   徴とする火災検出装置。
3. （３）前記火災判別手段は、前記受光部からの反射光量
   に対する散乱光量の強度と、前記反射光の経過時間の変
   化との双方を考慮して火災を判別する特許請求の範囲第
   ２項記載の火災検出装置。
4. （４）前記投光部からの光線を前記監視空間内に走査さ
   せる走査部を備え、監視空間全域に亙って火災監視を行
   うようにした特許請求の範囲第１項ないし第３項いずれ
   か記載の火災検出装置。
5. （５）前記火災判別手段は、前記走査部により走査され
   る光線の各走査位置において前記受光部から出力される
   全信号に基づいて異常の発生した異常発生範囲をも検出
   し、該異常発生範囲の広さをも考慮して火災判別を行う
   ようした特許請求の範囲第４項記載の火災検出装置。