JPH08115480A - 炎感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、消費電流を抑制してＣＰＵの使用
を可能にして、高度の火災判断処理を行う炎感知器を提
供することである。 【構成】 ＣＰＵ１１は、Ａ−Ｄコンバータ及びバッフ
ァを内蔵し、割込入力にコンパレータ１０から入力され
る反転信号の入力タイミングで火災判断処理を実行し、
ＤＣレベル変換回路８、９から各入力チャンネルＣＨ
１、ＣＨ２にそれぞれ入力される第１、第２振幅信号
を、Ａ−Ｄコンバータに読み込んでデジタル数値データ
に変換し、その第１波長及び第２波長の数値データをそ
れぞれバッファに格納し、所定時間毎にその第１波長と
第２波長の平均レベル比をそれぞれ計算し、その第１波
長と第２波長の計算値を比較した結果に基づいて火災発
生を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炎感知器に係り、詳細
には、炎に特有な波長の赤外線を検出する焦電型素子を
利用した炎感知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外線式炎感知器は炎が発する赤
外光の特徴を感知して火災発生の判断を行うものである
が、炎感知器の設置環境には、太陽光や種々の人工の赤
外光があふれているため、検出する赤外波長域の選定や
高度の火災判断処理が求められている。

【０００３】また、このような炎感知器が利用される火
災報知機（火災報知システム）では、その火災報知機が
カバーする警戒エリア（例えば、部屋単位）に対応して
２線式の受信回線が施設されており、その受信回線に複
数の炎感知器が接続される。受信回線に接続された炎感
知器は、炎を感知しない通常の監視状態では高インピー
ダンスであり、炎を感知するとスイッチング回路がＯＮ
して低インピーダンスとなる。

【０００４】また、１つの警戒エリアをカバーする火災
報知機では、通常の監視状態における許容監視電流が、
例えば、８００μＡと低く抑えられているため、炎感知
器の監視状態における消費電流が１００μＡとすると、
８個まで接続することができる。このため、炎感知器
は、通常の監視状態ではできるだけ高インピーダンスで
あることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の２線式の受信回線に接続される炎感知器にあ
っては、火災報知機（火災報知システム）の許容監視電
流量が規定されていて、炎感知器は監視状態で高インピ
ーダンスである必要があったため、以下に述べるような
問題点があった。

【０００６】すなわち、火災報知機において規定される
許容監視電流量の範囲内で複数の炎感知器を接続する必
要があり、監視状態のインピーダンスが高インピーダン
スである炎感知器を使用することによって消費電流を低
減しているため、炎感知器内に消費電流が比較的大きい
ＣＰＵ（Central Processing Unit ）を使用することが
困難であり、ＣＰＵを使用して検出される検出信号から
赤外線波長域を選定したり、高度の火災判断処理を行う
ことが困難であるという問題があった。

【０００７】また、火災報知機と同様に炎感知器に対し
ても６カ月に一度の機能確認が義務付けられている。炎
感知器での機能確認試験は、実際の炎を燃やして作動す
ることを確認する方法が手っとり早い方法であるが、炎
感知器が設置される建物の制約により炎を燃やせないこ
とが多く、また、炎を燃やせる場合でも燃料等の危険物
を現場に持ち込む際の取り扱い上の問題も多い。

【０００８】そこで、従来は、機能確認のための適当な
光源を備えた投光装置を炎感知器の近傍に持っていき、
炎感知器に光を投射してセンサの機能確認試験を行って
いたが、炎と代替として投射される光源の光は、実際の
炎と同等特性及び光出力にはなっておらず、実際の炎発
生に則した機能確認試験の実現は困難であった。また、
炎感知器が周囲に存在する環境光によって容易に動作し
ないように設計されている場合、高所に取り付けられた
炎感知器の近傍に投光装置を近づける必要があったた
め、試験担当者の手を煩わせる原因になっていた。

【０００９】〔目的〕本発明は、消費電流を抑制してＣ
ＰＵの使用を可能にして高度の火災判断処理を行う機能
と、炎検知範囲から投射される試験光によって高度の機
能確認処理を行う機能とを備えた炎感知器を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
炎に特有な波長の赤外線を検出して炎を感知する炎感知
器において、前記炎に特有な異なる波長の赤外線を複数
検出し、その各波長に応じた検出信号を出力する赤外線
検出手段と、前記赤外線検出手段により検出される各検
出信号をそれぞれ所定の増幅度で増幅するとともに、所
定の電圧レベルに変換して出力するレベル変換手段と、
前記レベル変換手段により出力される各波長の検出信号
からレベルデータを検出し、その検出した各レベルデー
タの比較結果に基づいて前記炎の発生を判別する炎発生
判別手段と、前記炎発生判別手段により炎が発生したと
判別されたとき、その旨を報知する炎発生報知手段と、
を備えることを特徴としている。

【００１１】また、この場合、請求項２記載の発明のよ
うに、前記赤外線検出手段は、炎に特有な第１波長と第
２波長の赤外線を検出して第１、第２波長に応じた検出
信号を出力し、前記レベル変換手段は、該赤外線検出手
段により検出される第１、第２波長各検出信号をプラス
側の所定の電圧レベルに変換し、前記炎発生判別手段
は、該電圧レベル変換手段により出力される第１の検出
信号からピークレベルデータと第１波長のピーク位置に
対応した第２の波長の信号レベルを検出し、その検出し
た第１、第２波長の各レベルデータを所定の演算処理に
より処理した結果に基づいて前記炎の発生を判別するこ
とが有効である。

【００１２】さらに、請求項３記載の発明のように、前
記炎発生判別手段は、第１、第２波長の各レベルデータ
を所定の演算処理により処理する際には、第１波長のピ
ーク電圧と、第１波長ピーク時の第２波長の値との差の
値と、第２波長の値のそれぞれの平均を取り比を演算す
ることが有効である。

【００１３】さらに、請求項４記載の発明のように、前
記炎発生判別手段は、第１の波長のレベルが所定値以上
の場合に、第１、第２波長の各レベルデータを取り込む
とともに、所定時間毎に前記炎の発生の判別処理を行う
ことが有効である。

【００１４】さらに、請求項５記載の発明のように、前
記レベル変換手段により出力される第１、第２波長の各
レベルデータを比較し、その比が所定値になった場合、
前記赤外線検出手段が正常に動作しているか否かを報知
する動作確認報知手段を備えることが有効である。

【００１５】また、請求項６記載の発明のように、前記
炎発生判別手段による前記炎発生の判別処理は、前記動
作確認報知手段による前記赤外線検出手段の動作確認処
理よりも優先して実行することが有効である。

【００１６】また、請求項７記載の発明のように、前記
動作確認報知手段により前記赤外線検出手段の動作確認
報知が実行された後、前記炎発生判別手段による前記炎
発生の判別処理に戻すことが有効である。

【００１７】さらにまた、請求項８記載の発明のよう
に、前記レベル変換手段及び炎発生判別手段には、プラ
ス側の第１の電源電圧を設定供給する第１の電源と、当
該第１の電源により設定される第１の電源電圧の略１／
２の第２の電源電圧を設定供給する第２の電源から電源
電圧がそれぞれ供給され、、当該第２の電源出力段と当
該レベル変換手段のコモンとの間に前記炎発生判別手段
を接続したことが有効である。

【００１８】また、請求項９記載の発明のように、前記
レベル変換手段は、前記赤外線検出手段により検出され
る第１、第２波長各検出信号を所定の増幅度で増幅して
第１、第２波長各増幅信号を出力する増幅手段と、当該
増幅手段により増幅された第１、第２波長各増幅信号か
ら炎の揺らぎに相当する信号を抽出して第１、第２波長
各抽出信号を出力する抽出手段を備え、当該増幅手段の
信号増幅特性と抽出手段の信号抽出特性を等価に設定
し、前記第１、第２波長各検出信号を同一比で増幅及び
抽出するようにしたことが有効である。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、炎に特有な波長
の赤外線を検出して炎を感知する炎感知器において、赤
外線検出手段が前記炎に特有な異なる波長の赤外線を複
数検出し、その各波長に応じた検出信号を出力し、レベ
ル変換手段が前記赤外線検出手段により検出される各検
出信号をそれぞれ所定の増幅度で増幅するとともに、所
定の電圧レベルに変換して出力し、炎発生判別手段が前
記レベル変換手段により出力される各波長の検出信号か
らレベルデータを検出し、その検出した各レベルデータ
の比較結果に基づいて前記炎の発生を判別すると、炎発
生報知手段が、その旨を報知する。

【００２０】また、この場合、請求項２記載の発明のよ
うに、前記赤外線検出手段は、炎に特有な第１波長と第
２波長の赤外線を検出して第１、第２波長に応じた検出
信号を出力し、前記レベル変換手段は、該赤外線検出手
段により検出される第１、第２波長各検出信号をプラス
側の所定の電圧レベルに変換し、前記炎発生判別手段
は、該電圧レベル変換手段により出力される第１の検出
信号からピークレベルデータと第１の波長のピーク位置
に対応した第２の波長の信号レベルを検出し、その検出
した第１、第２波長の各レベルデータを所定の演算処理
により処理した結果に基づいて前記炎の発生を判別す
る。

【００２１】したがって、赤外線検出手段により検出さ
れる第１、第２波長検出信号をレベル変換手段によりプ
ラス側半分（０〜ピーク値）で処理することができ、判
別手段に供給する電源電圧を低く抑えることができ、し
かもピーク値が飽和せずに扱える増幅範囲を大きく設定
することができる。

【００２２】さらに、請求項３に記載の発明のように、
前記炎発生判別手段は、第１、第２波長の各レベルデー
タを所定の演算処理により処理する際には、第１波長の
ピーク電圧と、第１波長ピーク時の第２波長の値との差
の値と、第２波長の値のそれぞれの平均を取り比を演算
することにより、共通の雑音（例えば、電磁波ノイズ、
振動ノイズ、温度変化ノイズ等）の影響を受けにくくす
ることができ、炎感知器の信頼性を向上させることがで
きる。

【００２３】さらに、請求項４に記載の発明のように、
前記炎発生判別手段は、第１の波長のレベルが所定値以
上の場合に、第１、第２波長の各レベルデータを取り込
むとともに、所定時間毎に前記炎の発生の判別処理を行
うことにより、炎感知器内にＣＰＵを搭載しても消費電
力を少なくすることができる。

【００２４】さらに、請求項５に記載の発明のように、
動作確認報知手段により前記レベル変換手段により出力
される第１、第２波長の各レベルデータを比較し、その
比が所定値になった場合、前記赤外線検出手段が正常に
動作しているか否かを報知することにより、動作モード
を変えることなく火災動作に近い機能確認を行うことが
できる。

【００２５】また、請求項６に記載の発明のように、前
記炎発生判別手段による前記炎発生の判別処理は、前記
動作確認報知手段による前記赤外線検出手段の動作確認
処理よりも優先して実行することにより、動作確認機能
の追加によって火災判断処理に遅れを発生させることな
く、機能の向上を図ることができる。

【００２６】また、請求項７記載の発明のように、前記
動作確認報知手段により前記赤外線検出手段の動作確認
報知が実行された後、前記炎発生判別手段による前記炎
発生の判別処理に戻すことにより、動作モード変更等の
操作を行う必要がなく、容易に機能確認試験を行うこと
ができる。

【００２７】さらにまた、請求項８記載の発明のよう
に、前記レベル変換手段及び炎発生判別手段には、プラ
ス側の第１の電源電圧を設定供給する第１の電源と、当
該第１の電源により設定される第１の電源電圧の略１／
２の第２の電源電圧を設定供給する第２の電源から電源
電圧がそれぞれ供給され、、当該第２の電源出力段と当
該レベル変換手段のコモンとの間に前記炎発生判別手段
を接続したことにより、レベル変換手段と炎発生判別手
段のコモンを同電位とすることができ、炎発生判別手段
は信号処理はプラス側のピークを検出するだけでよくな
り、火災判断処理プログラムを容易に構築することがで
きる。

【００２８】また、請求項９記載の発明のように、前記
レベル変換手段は、前記赤外線検出手段により検出され
る第１、第２波長各検出信号を所定の増幅度で増幅して
第１、第２波長各増幅信号を出力する増幅手段と、当該
増幅手段により増幅された第１、第２波長各増幅信号か
ら炎の揺らぎに相当する信号を抽出して第１、第２波長
各抽出信号を出力する抽出手段を備え、当該増幅手段の
信号増幅特性と抽出手段の信号抽出特性を等価に設定
し、前記第１、第２波長各検出信号を同一比で増幅及び
抽出するようにしたことにより、第１波長の信号レベル
が増幅能力の飽和域を越えた場合に、両波長検出信号を
同一比で減衰させることができ、環境の変化（温度、各
種雑音）による影響をキャンセルすることができ、炎感
知器の信頼性を向上させることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図を参照して
説明する。図１〜図１４は、本発明に係る炎感知器の一
実施例を示す図である。

【００３０】まず、構成を説明する。図１は、炎感知器
１のブロック構成図である。図１において、炎感知器１
は、センサ２、３、電圧増幅回路４、５、フィルタ回路
６、７、ＤＣレベル変換回路８、９、コンパレータ１
０、ＣＰＵ１１、火災出力回路１２、確認出力回路１
３、作動表示灯１４、定電圧電源Ｉ１５、定電圧電源II
１６及び整流回路１７により構成されている。

【００３１】センサ２、３としては、例えば、赤外線検
出機能を有する焦電素子により構成され、入射光に対し
て微分の電荷出力を発生し、炎から発生される熱エネル
ギの揺らぎに比例した微分信号を出力する。本実施例で
は、センサ２は、炎特有の炭酸ガス共鳴輻射光を示す第
１の波長（例えば、４．４μｍ）を検出し、センサ３
は、その近傍の第２の波長（例えば、３．９μｍ）を検
出する。

【００３２】電圧増幅回路４、５は、センサ２、３から
それぞれ入力される第１、第２の波長検出信号を所定の
増幅度で増幅してフィルタ回路６、７に出力する。な
お、電圧増幅回路４、５では、第１、第２の波長検出信
号に含まれるピーク信号が増幅器の飽和領域を越えた
時、増幅度を一定の比（例えば、１／２０）で減少させ
ることも可能である。

【００３３】フィルタ回路６、７は、電圧増幅回路４、
５により増幅された第１、第２の波長検出信号から炎の
揺らぎに相当する数Ｈｚ〜十数Ｈｚの信号を抽出して第
１、第２抽出信号をＤＣレベル変換回路８、９に出力す
る。

【００３４】ＤＣレベル変換回路８、９は、フィルタ回
路６、７により抽出された第１、第２抽出信号をＤＣ−
０Ｖコモンとなるように変換することにより、ＤＣ＋片
側振幅の第１、第２振幅信号を生成してＣＰＵ１１の各
入力チャンネルＣＨ１、ＣＨ２に出力する。また、ＤＣ
レベル変換回路８により生成される第１振幅信号はコン
パレータ１０にも出力される。

【００３５】コンパレータ１０は、ＤＣレベル変換回路
８から入力される第１振幅信号のピーク電圧を、定電圧
電源IIから入力される電源電圧ＶDD2 に基づいて設定す
る基準電圧Ｖthと比較し、その比較結果をＣＰＵ１１の
割込入力に出力する。すなわち、コンパレータ１０は、
例えば、第１振幅信号のピーク電圧が基準電圧Ｖthを越
えた場合に、論理的に反転した信号を出力する。

【００３６】ＣＰＵ１１は、Ａ−Ｄコンバータ及びバッ
ファを内蔵し、割込入力にコンパレータ１０から入力さ
れる反転信号の入力タイミングで後述する火災判断処理
を実行し、ＤＣレベル変換回路８、９から入力チャンネ
ルＣＨ１、ＣＨ２に読み込み、第１の波長のピーク電圧
と第１の波長のピーク位置に対応した第２の波長の電圧
をそれぞれ検出し、その検出した第１、第２波長の各レ
ベルデータを所定の演算処理により処理した結果に基づ
いて火災が発生しているか否かを判断し、火災が発生し
ていると判断した場合は、火災出力信号を火災出力回路
１２に出力する。

【００３７】また、ＣＰＵ１１は、割込入力が無い場
合、通常モードの中で以下の故障判断を行っている。Ｃ
ＰＵ１１に割込みが発生せず通常モードにあっても、一
定時間毎（例えば４．５秒）に、ＤＣレベル変換回路
８、９から各入力チャンネルＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ
入力される第１、第２振幅信号を、Ａ−Ｄコンバータに
読み込んでデジタル数値データに変換し、その第１波長
及び第２波長の数値データのうち最大値と最小値をそれ
ぞれバッファに格納し、所定時間毎にその第１波長と第
２波長の最大値と最小値をそれぞれ計算し、その第１波
長と第２波長の計算値を比較した結果に基づいてセンサ
又は回路の故障を判断する。

【００３８】また、ＣＰＵ１１では、定電圧電源II１６
から供給される電源電圧ＶDD2 により＋側電圧Ｖ＋と内
蔵Ａ−Ｄコンバータの分解能を設定する基準電圧Ｖref
を設定する。

【００３９】火災出力回路１２は、ＣＰＵ１１の火災判
断処理により入力される火災出力信号をラッチして作動
表示灯１４により火災発生表示を行わせる。確認出力回
路１３は、ＣＰＵ１１の故障判断処理により入力される
故障出力信号、または動作確認機能により入力される動
作確認信号により能動素子（トランジスタ）を駆動して
作動表示灯１４により故障発生表示または動作確認表示
を一瞬行わせる。

【００４０】定電圧電源Ｉ１５は、電源電圧ＶDD1 を生
成してセンサ２、３、電圧増幅回路４、５、フィルタ回
路６、７及び定電圧電源II１６に供給する。定電圧電源
II１６は、定電圧電源Ｉ１５から供給される電源電圧Ｖ
DD1 に基づいて電源電圧ＶDD2 を生成してコンパレータ
１０及びＣＰＵ１１に供給する。

【００４１】なお、本実施例では、第１、第２波長のプ
ラス側の信号のみを検出するため、ＣＰＵ１１の電源電
圧を低く抑えることができ、第１波長の信号がコンパレ
ータ１０の比較電圧Ｖthを越えるまではＣＰＵ１１の処
理を停止し、ＣＰＵ１１内蔵のタイマ部分のみを動作さ
せ、４．５秒毎のタイムアップ（タイマ割り込み）で第
１、第２波長の状態をモニター（故障判断）し、第１波
長の信号がコンパレータ１０の比較電圧Ｖthを越えた後
も第１波長のピーク値を検知するまでは第２波長のモニ
タをしないようにすることにより、Ａ−Ｄコンバータの
起動回数を減らし、消費電力を少なくすることができ
る。このように、ＣＰＵ１１の処理動作を間欠的にする
ことにより消費電力を低減することができる。

【００４２】また、本実施例では、電源電圧ＶDD1 と電
源電圧ＶDD2 の関係が、ＶDD1 ≧２ＶDD2 となるように
設計している。このように、電源電圧ＶDD1 と電源電圧
ＶDD2 を設定して、コンパレータ１０及びＣＰＵ１１に
供給する電源電圧値を抑制し、コンパレータ１０及びＣ
ＰＵ１１における消費電流量を抑制している。

【００４３】また、図１において図示はしていないが、
定電圧電源II１６により生成される電源電圧ＶDD2 は、
電圧増幅回路４、５のコモン側（信号：０Ｖ）にも接続
されている。

【００４４】整流回路１７は工事性を考慮して、感知器
の出力を無極性とするもので、図外の防災センターに施
設された火災報知機の受信回線に接続されており、供給
電圧を整流して定電圧電源Ｉ１５及び作動表示灯１４に
供給する。

【００４５】次に、上記炎感知器１の機能確認試験を行
う機能試験装置について図２に示すブロック構成図を参
照して説明する。

【００４６】図２において、機能試験装置２０は、充電
器スイッチ２１、充電回路２２、ニッカド電池２３、試
験器スイッチ２４、試験光源２５、集光ミラー２６、試
験開始スイッチ２７及び光学チョッパ２８により構成さ
れている。

【００４７】充電器スイッチ２４は、外部のＡＣ１００
Ｖラインを充電回路２２に対して接続するスイッチであ
り、充電回路２２は、充電器スイッチ２１を介して供給
されるＡＣ１００Ｖにより充電電圧を生成してニッカド
電池２３を充電する回路である。ニッカド電池２３は、
充電回路２２により充電されて所定の電圧を発生し、機
能試験装置２０内の各部に電源電圧を供給する電池であ
る。

【００４８】試験器スイッチ２４は、機能試験装置２０
の始動スイッチであり、ＯＮによりニッカド電池２３か
らの電源電圧供給ラインを試験光源２５及び試験開始ス
イッチ２７に接続する。試験光源２５は、ハロゲン灯や
可視、近赤外のレーザ光源により構成され、試験器スイ
ッチ２４のＯＮによりニッカド電池２５から供給される
電源電圧により点灯し、集光ミラー２６により集光され
て発光する。

【００４９】試験開始スイッチ２７は、光学チョッパ２
８の始動させるためのスイッチであり、ＯＮにより試験
器スイッチ２４を介して供給される電源電圧を光学チョ
ッパ２８に供給する。光学チョッパ２８は、スリットが
形成された回転羽根により構成されて、集光ミラー２６
の前方に配置され、試験開始スイッチ２７のＯＮにより
供給される電源電圧により回転羽根を回転させて、集光
ミラー２６により集光される光を回転羽根のスリットを
断続的に通過させることにより、実際の炎のような揺ら
ぎを持つ試験光を外部に発光させる。

【００５０】この機能試験装置２０は、充電器スイッチ
２１、充電回路２２及びニッカド電池２３を搭載したこ
とにより、携帯可能であるとともに、ＡＣ１００Ｖライ
ンが施設されていない場所でも使用可能である。

【００５１】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
本実施例の炎感知器１内のＣＰＵ１１により実行される
メインフローについて図３、図４に示すフローチャート
に基づいて説明する。

【００５２】図３において、炎感知器１の電源がＯＮさ
れると、各入力ポート、定時起動タイマ（４．５秒）の
起動、割込み処理関係等のイニシャライズ処理を実行し
（ステップＳ１）、その定時起動タイマの計時により
４．５秒のタイムアップをチェックする（ステップＳ
２）。４．５秒経過していない場合は、火災処理モード
がセットされているか否かを火災処理モード設定フラグ
のセットにより判断し（ステップＳ３）、火災処理モー
ド設定フラグがセットされていない場合は、ステップＳ
２に戻る。

【００５３】すなわち、図５に示すフローチャートのよ
うに、ＣＰＵ１１は、コンパレータ１０から割込入力に
入力される反転信号に基づいて火災処理モードをセット
するか否かを判断して（ステップＳ２１）、火災処理モ
ード設定フラグをセットする（ステップＳ２２）。

【００５４】ここで、コンパレータ１０の動作とＣＰＵ
１１のＡ−Ｄ変換動作の関係を図６に示す。コンパレー
タ１０において第１波長の振幅信号が基準電圧Ｖth（例
えば、０．５Ｖ）を越えると、ＣＰＵ１１により火災処
理モードが開始され、内蔵するＡ−Ｄコンバータによる
変換動作が開始される。例えば、図６に破線で示すよう
に、入力チャンネルＣＨ１に入力される第１波長データ
が１０ｍｓｅｃ毎に取り込まれて、波長信号が増加→減
少に転じる点が見つけられる。そして、図中の第１波長
のピーク位置が見つけられると、入力チャンネルＣＨ２
に入力される第２波長データが取り込まれてＡ−Ｄコン
バータによる変換動作が行われ、第１、第２波長のデジ
タル数値データは平均値を求めるための積算バッファに
格納される。

【００５５】火災処理モード設定フラグがセットされて
いる場合は、図７、図８（ａ）に示すようにセンサ２、
３により炎特有の赤外線から第１、第２波長が検出さ
れ、同図（ｂ）に示すように電圧増幅回路４、５及びフ
ィルタ回路６、７により増幅して抽出され、同図（ｃ）
に示すようにＤＣレベル変換回路８、９により＋側振幅
信号として入力チャンネルＣＨ１、ＣＨ２に入力される
第１、第２波長振幅信号の各レベルデータを取り込み
（ステップＳ４）、第１波長のピークが電圧増幅回路４
の増幅器の飽和領域を越えているか否かを判別する（ス
テップＳ５）。飽和領域を越えていない場合は、ステッ
プＳ７に移行し、飽和領域を越えている場合は、増幅度
を１／Ｎ（例えば、１／２０）に設定し（ステップＳ
６）、ステップＳ７で電圧増幅回路４の増幅器の増幅度
を戻す処理が必要か否かを判断する。増幅度を戻す処理
が必要でないと判断した場合は、直ちにステップＳ２に
戻り、増幅度を戻す処理が必要であると判断した場合
は、ステップＳ８で増幅度を標準に戻した後、ステップ
Ｓ２に戻る。

【００５６】また、ステップＳ２において、４．５秒が
経過してタイムアップしている場合は、図４のステップ
Ｓ９に移行し、火災処理モードがセットされているか否
かを火災処理モード設定フラグのセットにより判断す
る。火災処理モード設定フラグがセットされている場合
は、後述する火災判断処理を実行し（ステップＳ１
０）、その処理結果に基づいて火災レベルを判断する
（ステップＳ１１）。火災判断処理の結果、火災レベル
が判別された場合は、その火災レベルに応じた火災発生
出力信号を火災出力回路１２に出力して（ステップＳ１
２）、作動表示灯１４に火災発生を示す表示を行わせ
て、本処理を終了する。また、火災判断処理の結果、す
なわち、図９及び図１０に示すように、炎感知器１が設
置された場所の影響（例えば、動きのある熱源、人工光
源、太陽光反射等）による火災と異なる波長が検出され
た場合の第１、第２波長ピークか否かを判別し、異常で
ないと判別した場合は、火災レベル以外の状態が判別さ
れたとして、ステップＳ２に戻る。

【００５７】また、ステップＳ９で火災処理モード設定
フラグがセットされていない場合は、センサ２、３の異
常を判断する処理を行い、入力チャンネルＣＨ１、ＣＨ
２に入力される第１、第２波長振幅信号の最大値、最小
値データを取り込み（ステップＳ１３）、その最大、最
小レベルが異常か否かを判別する（ステップＳ１４）。
異常でないと判別した場合は、直ちにステップＳ２に戻
り、異常であると判別した場合は、センサ２、３の故障
を示す故障出力信号を確認出力回路１３に出力して（ス
テップＳ１５）、作動表示灯１４にセンサ２、３の故障
を示す表示を一瞬行わせて、ステップＳ２に戻る。

【００５８】また、ステップＳ１１において、火災レベ
ルであると判別されなかった場合は、機能試験に伴う図
２に示した機能試験装置２０から投射される試験光によ
り入力チャンネルＣＨ１、ＣＨ２に入力される第１、第
２波長振幅信号のレベル値の比較条件、センサ２、３の
動作確認の比較条件に該当するか否かを判別する（ステ
ップＳ１６）。

【００５９】すなわち、図１１に示すような機能試験状
態において、炎感知器１の炎感知エリア（図中破線によ
り示す円錐形のエリア）内にスタンド３０に設置された
機能試験装置２０から試験光が投射されている場合は、
図６に示した実際の炎に含まれる赤外線の第１波長レベ
ルと第２波長レベルの関係とは異なり、試験光に含まれ
る赤外線の第１波長レベルと第２波長レベルの関係は、
図１２に示すようになっている。

【００６０】このため、本実施例のＣＰＵ１１では、火
災判断処理とは異なるレベル比較処理を行い、その第１
波長レベルと第２波長レベルの比が、“１：０．５〜
１”になった場合に、センサ２、３の動作確認を示す確
認出力信号を確認出力回路１３に出力して、ステップＳ
１７で作動表示灯１４を瞬時点灯させた後、ステップＳ
２に戻る。

【００６１】本実施例の場合は、図１に示した電圧増幅
回路４、５の増幅特性及びフィルタ回路６、７のフィル
タ特性は等価に設計されており、湿度や電磁界ノイズの
影響は第１、第２の出力に等しく現れるため、異常のピ
ークを火災と判断することを回避することができる。ま
た、第１の波長の信号レベルが電圧増幅回路４、５の飽
和域を越えた場合、第１、第２波長を同一比で減衰させ
ることができ、環境の変化（温度、各種雑音）による影
響をキャンセルすることができる。

【００６２】上記図７及び図８の（ａ）に示したセンサ
２、３の第１、第２波長検出信号では、大きく変動して
いるが、これはセンサ２、３の周囲の温度変化の影響を
受けている例であり、センサ２、３が外乱を受ける環境
に設置されたとしても、第１波長検出信号に火災に基づ
く入力があると、第２波長検出信号との間に差電圧が発
生し、確実に火災発生を判断することができる。

【００６３】次に、上記図４のステップＳ１０において
実行される火災判断処理について図１３に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。

【００６４】図１３において、まず、ＣＰＵ１０内のバ
ッファに格納した第１波長のピーク値第２波長のレベル
値の平均値を計算により求め（ステップＰ１）、第１、
第２波長のレベル比を計算する（ステップＰ２）。次い
で、ステップＰ１で計算した第１、第２波長レベルの平
均値が一定値より少ないか否かを判断し（ステップＰ
３）、少ない場合は、火災判断処理を終了し（ステップ
Ｐ４）、多い場合は、ピークデータ数が多いか（例え
ば、２個／秒以下か）否かを判別する（ステップＰ
５）。ピークデータ数が多い場合は、第１波長ピーク値
と第２波長ピーク値が一定値以上か否かを判別し（ステ
ップＰ６）、一定値以上の場合は、第１波長ピーク値と
第２波長ピーク値の比が一定値以上か否かを判別し（ス
テップＰ７）、一定値以上の場合は、火災が発生してい
ると判断して火災出力信号を出力する（ステップＰ
８）。また、一定値以上でない試験光による上記図１２
に示した第１波長と第２波長の比の場合は、作動試験レ
ベルと判断して（ステップＰ９）、作動表示灯１４を瞬
時点灯させる（ステップＰ１０）。

【００６５】また、ステップＰ５において、ピークデー
タ数が少ない場合は、第１波長ピーク値から第２波長ピ
ーク値を引いた値が一定値以上か否かを判別し（ステッ
プＰ１０）、一定値以上の場合は、第１波長ピーク値と
第２波長ピーク値の比が一定値以上か否かを判別し（ス
テップＰ１１）、一定値以上の場合は、火災が発生して
いると判断して火災出力信号を出力する（ステップＰ１
２）。また、一定値以上でない試験光による上記図１２
に示した第１波長と第２波長の比の場合は、作動試験レ
ベルと判断して（ステップＰ１３）、作動表示灯１４を
瞬時点灯させる（ステップＰ１４）。

【００６６】以上の火災判断処理において実行された機
能確認処理による動作関係は、図１４に示すタイミング
チャートのようになっている。すなわち、本実施例の炎
感知器１では、機能試験装置２０から試験光が投射され
てセンサ２、３がＯＮされると（同図（ａ）参照）、火
災判断処理を開始し（同図（ｂ）参照）、作動表示灯１
４を瞬時点灯する（同図（ｃ）参照）。なお、実際の炎
の発生と判断した場合は、同図（ｃ）に破線で示すよう
に作動表示灯１４を連続点灯する。

【００６７】また、以上の火災判断処理において、本実
施例では、火災判断時間と第１、第２波長ピークデータ
の相関関係により以下に示す３段階の火災レベルの判断
条件を設定する。

【００６８】 （高レベル火災Ｉ） 判断時間 ４．５秒（１ｆｒａｍｅ） イ 電圧増幅度 低増幅度レベル ロ 第１波長ピーク電圧積算値 ≧５×第２波長電圧積算値 ハ ピーク度数 ≧３回／秒 ニ 第１波長平均ピーク信号レベル≧０．２Ｖ （高レベル火災II） 判断時間 ９．０秒（２ｆｒａｍｅ） イ 電圧増幅度 高増幅度レベル ロ 第１波長ピーク電圧積算値 ≧６×第２波長電圧積算値 ハ 第１波長平均ピーク信号レベル≧０．５Ｖ ニ ピーク度数 ≧３回／秒 （通常レベル火災） 判断時間 １４．５秒（３ｆｒａｍｅ） イ 電圧増幅度 高増幅度レベル ロ 第１波長ピーク電圧積算値 ≧４×第２波長電圧積算値 ハ 第１波長平均ピーク信号レベル≧０．２Ｖ ニ ピーク度数 ≧３回／秒 本実施例の炎感知器１では、コンパレータ１０とＣＰＵ
１１を使用して消費電流を抑制するとともに、コンパレ
ータ１０とＣＰＵ１１により以上の設定条件に基づいて
高度の火災判断処理が行われて、各火災レベルに応じた
火災出力信号が火災出力回路１２に出力され、作動表示
灯１４に表示されて報知される。

【００６９】したがって、本実施例の炎感知器１では、
センサ２、３により検出される第１、第２波長検出信号
を電圧増幅回路４、５、フィルタ回路６、７及びＤＣレ
ベル変換回路８、９により＋側半分（０〜ピーク値）で
処理するようにしたため、ＣＰＵ１１に供給する電源電
圧を低く抑えることができ、しかもピーク値が飽和せず
に扱える増幅範囲を大きく設定できる。

【００７０】また、電圧増幅回路４、５のコモンとＣＰ
Ｕ１１を低電圧電源IIの電源電圧ＶDD2 に接続して同電
位とすることにより、信号処理はプラス側のピークを検
出するだけでよくなり、ＣＰＵ１１で処理される火災判
断処理プログラムを容易に構築することができる。

【００７１】さらに、本実施例の火災判断処理では、第
１波長の動きを中心に着目して処理するようにしたた
め、ＣＰＵ１１の無駄な処理を削減することができ、消
費電流を抑制することが可能となった。

【００７２】また、本実施例の火災判断処理では、第１
波長のピーク電圧と、第１波長ピーク時の第２波長の値
との差の値と、第２波長の値のそれぞれの平均を取り比
を演算することにより、共通の雑音（例えば、電磁波ノ
イズ、振動ノイズ、温度変化ノイズ等）の影響を受けに
くくすることができ、炎感知器１の信頼性を向上させる
ことができる。

【００７３】また、本実施例の火災判断処理では、第１
波長レベルと第２波長レベルの比が“１：０．５〜１”
になった場合に、センサ２、３の動作確認を示す確認出
力信号を確認出力回路１３に出力して、作動表示灯１４
を瞬時点灯させることにより、機能試験装置２０から投
射される人工の試験光を受光した時、動作モードを変え
ることなく火災動作に近い機能確認を行うことができ
る。

【００７４】さらに、炎感知器１では、火災判断処理に
動作確認処理が含まれているが、実際の炎の信号レベル
を検出した場合は火災発生報知が優先して行われるた
め、動作確認機能の追加によって火災判断処理に遅れを
発生させることなく、機能の向上を図ることができる。

【００７５】また、炎感知器１では、機能確認処理を行
った後、自動的に通常の処理モードに戻るため、試験担
当者は動作モード変更等の操作を行う必要がなく、容易
に機能確認試験を行うことができる。

【００７６】したがって、実際の炎を使用することなく
炎感知器の動作確認が可能となり、機能試験装置として
一般の光源を使用できることにより、設置場所の制約を
受けずに、安全かつ簡便に行うことができる。

【００７７】

【発明の効果】請求項１、請求項２記載の発明によれ
ば、赤外線検出手段により検出される第１、第２波長検
出信号をレベル変換手段によりプラス側半分（０〜ピー
ク値）で処理することができ、判別手段に供給する電源
電圧を低く抑えることができ、しかもピーク値が飽和せ
ずに扱える増幅範囲を大きく設定することができる。

【００７８】請求項３記載の発明によれば、共通の雑音
（例えば、電磁波ノイズ、振動ノイズ、温度変化ノイズ
等）の影響を受けにくくすることができ、炎感知器の信
頼性を向上させることができる。

【００７９】請求項４記載の発明によれば、炎感知器内
にＣＰＵを搭載しても消費電力を少なくすることができ
る。

【００８０】請求項５記載の発明によれば、動作モード
を変えることなく火災動作に近い機能確認を行うことが
できる。

【００８１】請求項６記載の発明によれば、動作確認機
能の追加によって火災判断処理に遅れを発生させること
なく、機能の向上を図ることができる。

【００８２】請求項７記載の発明によれば、動作モード
変更等の操作を行う必要がなく、容易に機能確認試験を
行うことができる。

【００８３】請求項８記載の発明によれば、レベル変換
手段と炎発生判別手段のコモンを同電位とすることがで
き、炎発生判別手段は信号処理はプラス側のピークを検
出するだけでよくなり、火災判断処理プログラムを容易
に構築することができる。

【００８４】請求項９記載の発明によれば、第１波長の
信号レベルが増幅能力の飽和域を越えた場合に、両波長
検出信号を同一比で減衰させることができ、環境の変化
（温度、各種雑音）による影響をキャンセルすることが
でき、炎感知器の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した炎感知器のブロック構成図。

【図２】図１の炎感知器の機能試験を行う機能試験装置
のブロック構成図。

【図３】図１のＣＰＵにより実行されるメイン処理のフ
ローチャート。

【図４】図２に続くメイン処理のフローチャート。

【図５】図１のＣＰＵにより実行されるコンパレート入
力処理のフローチャート。

【図６】図１のコンパレータ動作とＣＰＵ内蔵のＡ−Ｄ
コンバータ動作との関係を示す図。

【図７】図１のセンサ２、電圧増幅回路４、フィルタ回
６路及びＤＣレベル変換回路８により出力される第１波
長の出力信号の一例を示す図。

【図８】図１のセンサ３、電圧増幅回路５、フィルタ回
路７及びＤＣレベル変換回路９により出力される第２波
長の出力信号の一例を示す図。

【図９】図１のセンサ２により非火災の第１波長が検出
された場合の検出信号の一例を示す図。

【図１０】図１のセンサ３により非火災の第２波長が検
出された場合の検出信号の一例を示す図。

【図１１】図１の炎感知器を図２の機能試験装置により
機能試験する際の設置状態の一例を示す図。

【図１２】図２の機能試験装置から投射される試験光に
含まれる赤外線の第１波長レベルと第２波長レベルの関
係を示す図。

【図１３】図１のＣＰＵにより実行される火災判断処理
のフローチャート。

【図１４】図１のＣＰＵにより実行される機能確認処理
のタイミングチャート。

【符号の説明】

１ 炎感知器 ２、３ センサ ４、５ 電圧増幅回路 ６、７ フィルタ回路 ８、９ ＤＣレベル変換回路 １０ コンパレータ １１ ＣＰＵ １２ 火災出力回路 １３ 確認出力回路 １４ 作動表示灯 １５ 定電圧電源Ｉ １６ 定電圧電源II １７ 整流回路 ２０ 機能試験装置 ２１ 充電器スイッチ ２２ 充電回路 ２３ ニッカド電池 ２４ 試験器スイッチ ２５ 試験光源 ２６ 集光ミラー ２７ 試験開始スイッチ ２８ 光学チョッパ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炎に特有な波長の赤外線を検出して炎を感
   知する炎感知器において、 前記炎に特有な異なる波長の赤外線を複数検出し、その
   各波長に応じた検出信号を出力する赤外線検出手段と、 前記赤外線検出手段により検出される各検出信号をそれ
   ぞれ所定の増幅度で増幅するとともに、所定の電圧レベ
   ルに変換して出力するレベル変換手段と、 前記レベル変換手段により出力される各波長の検出信号
   からレベルデータを検出し、その検出した各レベルデー
   タの比較結果に基づいて前記炎の発生を判別する炎発生
   判別手段と、 前記炎発生判別手段により炎が発生したと判別されたと
   き、その旨を報知する炎発生報知手段と、 を備えることを特徴とする炎感知器。
2. 【請求項２】前記赤外線検出手段は、炎に特有な第１波
   長と第２波長の赤外線を検出して第１、第２波長に応じ
   た検出信号を出力し、前記レベル変換手段は、該赤外線
   検出手段により検出される第１、第２波長各検出信号を
   プラス側の所定の電圧レベルに変換し、前記炎発生判別
   手段は、該電圧レベル変換手段により出力される第１の
   検出信号からピークレベルデータと第１波長のピーク位
   置に対応した第２の波長の信号レベルを検出し、その検
   出した第１、第２波長の各レベルデータを所定の演算処
   理により処理した結果に基づいて前記炎の発生を判別す
   ることを特徴とする請求項１記載の炎感知器。
3. 【請求項３】前記炎発生判別手段は、第１、第２波長の
   各レベルデータを所定の演算処理により処理する際に
   は、第１波長のピーク電圧と、第１波長ピーク時の第２
   波長の値との差の値と、第２波長の値のそれぞれの平均
   を取り比を演算することを特徴とする請求項２記載の炎
   感知器。
4. 【請求項４】前記炎発生判別手段は、第１の波長のレベ
   ルが所定値以上の場合に、第１、第２波長の各レベルデ
   ータを取り込むとともに、所定時間毎に前記炎の発生の
   判別処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３
   記載の炎感知器。
5. 【請求項５】前記レベル変換手段により出力される第
   １、第２波長の各レベルデータを比較し、その比が所定
   値になった場合、前記赤外線検出手段が正常に動作して
   いるか否かを報知する動作確認報知手段を備えたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項４記載の炎感知器。
6. 【請求項６】前記炎発生判別手段による前記炎発生の判
   別処理は、前記動作確認報知手段による前記赤外線検出
   手段の動作確認処理よりも優先して実行することを特徴
   とする請求項１乃至請求項５記載の炎感知器。
7. 【請求項７】前記動作確認報知手段により前記赤外線検
   出手段の動作確認報知が実行された後、前記炎発生判別
   手段による前記炎発生の判別処理に戻すことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項５記載の炎感知器。
8. 【請求項８】前記レベル変換手段及び炎発生判別手段に
   は、プラス側の第１の電源電圧を設定供給する第１の電
   源と、当該第１の電源により設定される第１の電源電圧
   の略１／２の第２の電源電圧を設定供給する第２の電源
   から電源電圧がそれぞれ供給され、当該第２の電源出力
   段と当該レベル変換手段のコモンとの間に前記炎発生判
   別手段を接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項
   ３記載の炎感知器。
9. 【請求項９】前記レベル変換手段は、前記赤外線検出手
   段により検出される第１、第２波長各検出信号を所定の
   増幅度で増幅して第１、第２波長各増幅信号を出力する
   増幅手段と、当該増幅手段により増幅された第１、第２
   波長各増幅信号から炎の揺らぎに相当する信号を抽出し
   て第１、第２波長各抽出信号を出力する抽出手段を備
   え、当該増幅手段の信号増幅特性と抽出手段の信号抽出
   特性を等価に設定し、前記第１、第２波長各検出信号を
   同一比で増幅及び抽出するようにしたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項６記載の炎感知器。