JPH08159873A

JPH08159873A - 炎検知器

Info

Publication number: JPH08159873A
Application number: JP29680994A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kita; 純一喜多; Junya Kobayashi; 潤也小林; Hiroyuki Kishihara; 弘之岸原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】発生した炎のゆらぎ量が少ない場合であって
も炎発生を正確に検出できる炎検知器を提供する。【構成】赤外線検出器の検出面側に配置したチョッパ
を定期的に動作させてバックグランドを測定するととも
に、そのバックグランド測定以外のときに、検出器出力
が微弱な変化を示した時点でチョッパを動作させ、この
動作中の検出器出力の変化量のレベルと、先に測定のバ
ックグランドレベルとを比較して、その比較結果から炎
発生の有無を判別するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は火災報知器などに利用さ
れる炎検知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】火災報知器としては、従来、炎から発せ
られる放射光のうち、ＣＯ₂からの波長４．３μｍの光
のゆらぎを赤外線検出器（焦電素子等）で検出する方式
ものがある（例えば特開昭６１−３８４２８号公報，特
開昭６１−３８４２９号公報，特開昭６１−７６９２２
号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の炎検知器では、ＣＯ₂からの放射光のゆらぎを観察
しているが、炎の発生が安定している状態や、多数の炎
が同時に発生して各炎からの放射光のゆらぎが平均化さ
れる等の理由により、ゆらぎ量が少ない場合には誤動作
を生じることがある。

【０００４】すなわち、赤外線検出に用いられる焦電素
子は、入射光量の変化に伴って出力が変化する素子で、
入射赤外線の光量に変化（ゆらぎ）がない場合には出力
が一定となるため、炎が発生しても上記した理由により
ゆらぎ量が少ないときには、赤外線検出器の出力変化が
小さくなり、その炎のゆらぎによる出力変化と、炎発生
以外の何らかの外乱による影響との弁別がつかなくなっ
て炎発生の有の旨を正確に検知できないことがある。

【０００５】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、炎発生の有無を精度よく検出することのできる
炎検知器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の炎検知器は、実施例に対応する図１に示す
ように、赤外線検出器１と、この赤外線検出器１への入
射光を所定の周波数で変調するためのチョッパ３と、そ
のチョッパ３を所定の時間間隔で駆動し、かつその駆動
と駆動との間には当該チョッパ３を開の状態に設定する
第１の制御、並びに、チョッパ３が開の状態で停止して
いるときに赤外線検出器１の出力変化が予め設定した値
Ｖ₀よりも大きくなった時点で、チョッパ３を駆動する
第２の制御を行う制御手段（制御回路１１）と、上記第
１の制御によりチョッパ３が動作しているときに赤外線
検出器１の出力変化を測定するバックグランド測定手段
（メモリ９等）と、チョッパ３が動作を開始した時点で
赤外線検出器１の出力変化を、上記測定で得られたバッ
クグランドレベルと比較する比較手段（コンパレータ１
０）を備えていることによって特徴づけられる。

【０００７】

【作用】まず、所定の時間間隔（例えば１分間で１０秒
間駆動）で定期的に動作させることにより、バックグラ
ンドレベルを測定して、その値を例えばメモリ等に順次
記憶し更新してゆく。

【０００８】そして、チョッパが動作していないとき
に、赤外線検出器の出力変化が閾値（±Ｖ₀）以上とな
った時点でチョッパを動作させる。このとき、炎が実際
に発生している場合には、バックグランド光の光量に炎
からの放射光の光量が加わった光が赤外線検出器に入射
するので、チョッパの動作を開始した後の赤外線検出器
の出力変化のレベルは大きくなる。従って、その出力変
化のレベルとチョッパ動作開始の直前に測定したバック
グランドレベルとの比較から炎発生有を判別できる。

【０００９】また、バックグランド測定中でチョッパが
動作しているときに、たまたま炎が発生したときには、
赤外線検出器の出力変化のレベルが、バックグランドレ
ベルから、炎の放射光の受光量に相当するレベルだけ増
大するので、この場合も炎発生有を判別できる。

【００１０】一方、赤外線検出器の出力変化が閾値（±
Ｖ₀）以上となっても、その出力変化が炎の発生による
ものでないときには、チョッパの動作を開始した後の赤
外線検出器の出力変化のレベルは、バックグランドレベ
ルとほぼ同じレベルとなることから、炎の発生無と判別
できる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明実施例の構成を示すブロック図
である。赤外線検出器１としては焦電素子が用いられて
おり、その検出面側に干渉フィルタ２、液晶チョッパ３
及びシリコンレンズ４が順次に配置されている。

【００１２】干渉フィルタ２は、炎から発せられるＣＯ
₂からの放射光つまり波長４．３μｍ（半値幅１５０nm
程度）の光のみを透過するバンドパスフィルタである。
液晶チョッパ３は、強誘電性液晶の電気光学効果を利用
して赤外領域の変調を行うタイプの変調素子で、駆動回
路３ａにより１５Hzの変調周波数で開閉動作するように
構成されている。その開閉動作は、後述する制御回路１
１から駆動回路３ａに供給される指令信号に基づいて制
御される。また、この液晶チョッパ３の対向セルはシリ
コン製で、それぞれ上記した干渉フィルタ２及びシリコ
ンレンズ４が一体形成されている。

【００１３】赤外線検出器１の出力は、帯域通過（１〜
２０Hz）形の演算増幅器５により増幅された後、波形整
形回路６に入力される。波形整形回路６は、Ｖ（赤外線
検出器１の出力）＞±Ｖ₀の信号の信号波形を得る回路
（センタクリッパ）で、その閾値Ｖ₀は、赤外線検出器
１における１〜２０Hz程度の低周波領域での雑音成分よ
りも僅かに大きい値とする。また、この波形整形回路６
には、Ｖ＞±Ｖ₀であるときにその旨を示す信号を後述
する制御回路１１に出力する機能が付加されている。そ
して、波形整形回路６を通過した信号は、全波整流回路
７において、先の液晶チョッパ３の変調周波数（１５H
z）で同期整流され、直流化回路（ＤＣ）８を経て直流
信号に変換される。

【００１４】一方、制御回路１１は、タイマ（図示せ
ず）等が組み込まれた回路で、駆動回路３ａに指令信号
を供給して液晶チョッパ３を、一定の時間間隔（１分
間）で一定の時間（１０秒間）だけ駆動するとともに、
その駆動と駆動との間には、液晶チョッパ３を開の状態
に設定する。また、液晶チョッパ３を駆動している間に
おいて、直流化回路８の出力信号ＶDCを採り込む、旨の
指令信号をメモリ９に供給し、これにより、メモリ９内
にバックグランド光のレベルに関するデータが記憶され
る。なお、メモリ９はその記憶内容を採り込んだ最新の
データで順次に更新してゆく。

【００１５】さらに、制御回路１１は、液晶チョッパ３
を駆動していないときに、赤外線検出器１の出力信号Ｖ
がＶ＞±Ｖ₀となったときには、上記の定期的な駆動を
リセットして、液晶チョッパ３を所定時間（例えば１０
秒間）だけ駆動する旨の指令信号を駆動回路３ａに供給
するように構成されている。

【００１６】そして、以上の回路構成では、液晶チョッ
パ３の動作中において直流化回路８の出力信号ＶDCと、
メモリ９に記憶されたバックグランドレベルとがコンパ
レータ１０により比較される。また、この出力信号ＶDC
とメモリ９内のバックグランドレベルとの比較は、バッ
クグランド測定中において液晶チョッパ３が動作してい
るときにも行われる。

【００１７】次に、本発明実施例の動作を図２の波形図
を参照しつつ説明する。まず、通常状態のとき液晶チョ
ッパ３は開であるので、赤外線検出器１の出力信号Ｖは
変化しないが、液晶チョッパ３の定期的な駆動が開始さ
れると、赤外線検出器１への入射光量が変調されて、そ
の出力信号Ｖが振動するとＶ＞±Ｖ₀となり、これによ
り、赤外線検出器１の出力信号Ｖが波形整形回路６を通
過して、その直流化後の信号ＶDCがメモリ９に、バック
グランドレベルに関するデータとしてメモリ９に記憶さ
れる。この記憶データは液晶チョッパ３を定期的に動作
させるごとに順次に更新される。

【００１８】次に、液晶チョッパ３が動作していないと
きに、赤外線検出器１の出力信号ＶがＶ＞±Ｖ₀となる
と、この時点（図２のＰ1 点）で液晶チョッパ３の動作
が開始される。

【００１９】このとき、実際に発生した炎のゆらぎによ
り、Ｖ＞±Ｖ₀となった場合には、出力信号Ｖの振動の
振幅つまり直流化回路８の出力信号ＶDCのレベルは、そ
の直前にメモリ９に記憶したバックグランドレベルBGに
対して、炎中のＣＯ₂からの光の入射光量に相当する量
だけ大きくなり、これによりコンパレータ１０の出力信
号がＨレベルとなる。一方、何らかの外乱によりＶ＞±
Ｖ₀なったときには、直流化回路８の出力信号ＶDCのレ
ベルは、バックグランドレベルBGと殆ど差のない値とな
るので、コンパレータ１０の出力信号がＬとなる。

【００２０】また、バックグランド測定中で液晶チョッ
パ３が動作しているときに、たまたま炎が発生したとき
には、その時点（図２のＰ2 点）で、出力信号ＶDCのが
バックグランドレベルBGから、炎中のＣＯ₂からの放射
光の光量に相当するレベルだけ増大した信号となるの
で、この場合もコンパレータ１０の出力信号が瞬時にＨ
レベルとなる。

【００２１】従って、本発明実施例では、コンパレータ
１０の出力信号がＨまたはＬであるかによって、炎発生
の有無を判別することができる。また、コンパレータ１
０の比較入力として、常に、炎が発生する直前に測定し
たバックグランドレベルが採用されるので、例えば、室
内壁からの輻射熱の赤外線検出器１への入射量が昼間と
夜間において変動しても、その影響はキャンセルされ炎
を常に正確に検知することができる。

【００２２】さらに、この実施例では、干渉フィルタ２
及びシリコンレンズ４を液晶チョッパ３のセルに一体形
成しているので、部品点数が少なくて済み、しかも光軸
の位置合わせ精度の向上をはかることができる、といっ
た効果もある。なお、この構成は必ずしも必要ではく、
これらの各機能部品はそれぞれ個別の配置としてもよ
い。

【００２３】ここで、以上の実施例では、赤外線検出器
１の出力信号を全波整流回路７及び直流化回路８により
直流信号に変換し、この変換後の信号を炎発生有無の判
別に使用しているが、そのような直流化を行わずに、赤
外線検出器１の出力信号を増幅した後の信号Ｖを利用し
ても、本発明は実施可能である。

【００２４】また、赤外線検出器に入射する光を変調す
る手段として、液晶チョッパに代えて、メカニカルチョ
ッパを用いても本発明は実施可能である。さらに、干渉
フィルタ２としては、ＣＯ₂からの放射光のみを検出対
象する場合には、選別波長が波長４．３μｍの干渉フィ
ルタを用いることが好ましいが、その選別波長は２μｍ
以上であればよく、特に２μｍ〜７μｍの範囲であれ
ば、蛍光灯などの光と人体等の物体からの放射光による
影響を除去できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の炎検知器
によれば、赤外線検出器の検出面側に配置したチョッパ
を定期的に動作させてバックグランドを測定するととも
に、そのバックグランド測定以外のときに、検出器出力
が微弱な変化を示した時点でチョッパを動作させ、この
動作中の検出器出力の変化量のレベルと、先に測定のバ
ックグランドレベルとを比較して、その比較結果から炎
発生の有無を判別するように構成したから、発生した炎
が安定している場合や、多数の炎が同時に発生して各炎
のゆらぎが平均化される等の現象により、炎のゆらぎ量
が少ない場合であっても、炎発生以外の何らかの外乱等
の影響を受けることがなく、これにより、検知精度が従
来に比して向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図

【図２】その実施例の作用説明図

【符号の説明】

１赤外線検出器２干渉フィルタ（４．３μｍ）３液晶チョッパ３ａ駆動回路４シリコンレンズ５演算増幅器６波形整形回路７全波整流回路８直流化回路９メモリ１０コンパレータ１１制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線検出器と、この赤外線検出器への
入射光を所定の周波数で変調するためのチョッパと、そ
のチョッパを所定の時間間隔で駆動し、かつその駆動と
駆動との間には当該チョッパを開の状態に設定する第１
の制御、並びに、上記チョッパが開の状態で停止してい
るときに上記赤外線検出器の出力変化が予め設定した値
よりも大きくなった時点で、上記チョッパを駆動する第
２の制御を行う制御手段と、上記第１の制御により上記
チョッパが動作しているときに上記赤外線検出器の出力
変化を測定するバックグランド測定手段と、上記チョッ
パが動作を開始した時点で上記赤外線検出器の出力変化
を、上記測定で得られたバックグランドレベルと比較す
る比較手段を備えてなる炎検知器。