JPH11509341A - 光電式煙感知器の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 煙（Ｆ）の存在を感知する装置は感知対象の煙を受け入れる暗室（１）と、持続時間が短く遥かに長い同一の周期で互いに間隔のとられたパルスにより構成された光線束を前記暗室内へ放射する光源（Ｌ）と、連続光パルスの一部を反射する煙に対応する応答信号を発生する感知器（Ｄ）と、前記信号をしきい値と比較して複数の前記連続信号が前記しきい値を超える場合に警報を発動する手段とを含んでいる。本装置はさらに前記しきい値を超える信号が初めて検出される時から前記パルスの放射周波数を自動的に高める手段（４−８，１５，１６）を具備し、次に高い周波数で放射される複数の連続パルスに応答して感知器により発生される信号の関数として警報が発動される。

Description

【発明の詳細な説明】 光電式煙感知器の改良 本発明は、煙の存在を検出し、特に火災の原因を監視して、検出された煙の濃 度がしきい値を超える場合は常に火災警報、特に可聴警報、を自動的に発動する 装置に関する。 このような感知器の中で、本発明は特に煙が該感知器中の暗室を通過したとき に、監視対象である煙を構成する粒子のいくつかにより反射される比較的強烈な 光線束の光学的効果を利用した適切な感知器を使用するものに関する。 光線束の強度が与えられている場合、連続発光するものであれば、装置の消費 電力は非常に大きなものとなる。 この欠点を回避するために、持続時間ｔが短く互いに同一の遥かに長い周期Ｔ だけ間隔のとられた光パルス状の光線束を発する提案が既になされており、持続 時間ｔは例えば１ミリ秒もしくは１００ミリ秒であり、周期Ｔは５秒から１０秒 であり、持続時間ｔ中のみ感知器から発生される電気応答信号に基づいて検出が 行われ、次に前記信号の値が前記しきい値を表す値と比較され、しきい値を越え れば警報が発動される。 持続時間ｔの前記パルスを生成するために、次のように作動することが望まし い。即ち、コンデンサを小さな電流で期間Ｔだけ充電し、前記各期間の終わりに コンデンサを時間ｔだけ放電し、こうして発生される持続時間ｔの電流パルスが 光源へ加えられ、この電流パルスにより同じ持続時間の光パルスが生じて光線束 が形成される。 一般的に、例えば手持ち懐中電灯から直接的に生成されるか、あるいは装置の 視界内を移動する光沢面上の太陽の反射から間接的に生成される強烈な光線自体 により装置が走査され、突然照光された感知器により引き起こされることがある 、必要でないときの警報の発動を回避するために、予めプログラムされた発動し きい値が複数の連続する光パルスにより越えられたことが検証された後でなけれ ば火災の危険性を示す警報は発動されない（文献ＥＰ−Ａ−００１１２０５参照 ）。 前記連続する光パルス間の間隔が５もしくは１０秒に達するかもしくはそれを 超えると、このような安全チェック期間は３０秒以上にもなることがあり、許せ ないものとなる。 本発明の目的は時間的に間隔のとられた短いパルスとして感知の目的で使用さ れる光線束を形成することによる大きな節減を継続的に達成しながら、この欠点 を解消することである。 そのために、本発明に従って、問題とする種類の煙感知器はさらに時間的に同 様に間隔のとられた電流パルスを使用してチェック用入射光線束を形成する手段 を具備し、この手段はさらにチェックされる煙濃度が所定のしきい値を越えたこ とが初めて検出された時に前記パルスの発生周波数を自動的に高くする手段を含 み、高い周波数で発生される複数の連続パルスに応答して感知器から発生される 信号の関数として警報が発動され、次に前記信号を調べて正常な状況に戻ている ことが示されている場合に限って前記手段は正常に戻されることを本質的な特徴 としている。 好ましい実施例では、次のような１つ以上の構成も使用されている。 ・入射光線束を構成する光パルスを発生する手段は、直流源と少なくとも１個 の電子スイッチを介して直流源の端子間に接続された光源とを具備し、感知器か らの応答信号が所定のしきい値を超える場合にパルスの周波数を増加する手段は 、前記応答信号を増幅する増幅器と、アナログ／デジタル変換器と、適切なメモ リ内に記録されたしきい値を有するマイクロプロセッサと、応答信号がしきい値 を越え続ける限り応答信号がしきい値を超えるとすぐにスイッチの起動周波数を 高くする、マイクロプロセッサに関連し随意その中に集積される回路とを具備し ている。 ・マイクロプロセッサは高められた周波数で発生される連続パルスに対応する 感知器からの応答信号の振幅の変化方向を、特に導関数を計算することにより、 検出する手段と、増大する方向である場合に限って警報を発動する手段とを具備 している。 ・マイクロプロセッサ、および入射光線束を構成するパルスが発生される周波 数を制御する回路により構成されるアセンブリは、高い周波数で発生されるパル スの振幅が時間と共に増大するように構成されている。 ・マイクロプロセッサ、および入射光線束を構成するパルスが発生される周波 数を制御する回路により構成されるアセンブリは、高い周波数で発生されるパル スの幅および／もしくは振幅が予め正規の周波数で発生されたパルスよりも大き くなるように構成されている。 前述の構成の他にも、本発明には好ましくはそれらと一緒に使用され後記する ような構成も含まれている。 次に添付図を参照して本発明のさまざまな実施例について説明するが、制約的 意味合いはない。 図１は光学式感知部本体が配置されている、本発明に従った感知器装置内の構 成要素を示す詳細模式図。 図２は本発明の感知器装置の単純化されたブロック図。 図３は装置のもう１つの構成要素、すなわち光パルスの発生周波数を制御する 回路、の詳細線図。 図４、図５および図６は各々が３つの異なる状況に対する入射光パルスを示す 上部と感知器からの応答信号を示す下部からなる波形図。 従来、感知器はベース２上に搭載され、チェックすべき煙Ｆを通す適切な窓３ のあるハウジング１を具備している。 窓３には、ハウジング１からできるだけ多くの光を締め出すように働いて、ハ ウジング内に暗室を形成するバッフル（図示せず）が取り付けられている。 ハウジングは暗室内へ光線束Ｐを放射する光源Ｌ、および前記暗室内の光源Ｌ に対して影となる圏内に配置された感知器Ｄを収納している。 入射光線束Ｐが放射される時にハウジング内に煙が存在しなければ、感知器Ｄ に対して実質的に光は反射されず、そこからの応答は非常に低いか、もしくは実 際上ゼロである。 それとは対照的に、ハウジング内に煙が含まれる場合には、煙を構成する粒子 Ｘは光を反射する小さい鏡を構成し、その結果このように反射される光線の一部 は感知器Ｄへ到達し、そこからの応答の強さは考慮する煙の密度の増加と共に増 加する。 前記したように、入射光線束Ｐは連続的には放射されず、比較的持続時間の短 い、特に１００マイクロ秒から１ミリ秒程度の、パルスＩの形状であり（図４） 連続するパルスＩ間の周期Ｔは比較的長く、特に５秒から１０秒程度である。 このような持続時間比により、被励起光源Ｌの端子間に接続されたコンデンサ を連続的に充放電させることにより１アンペアの電流を発生するスイッチを有す る適切な抵抗およびコンデンサ（ＲＣ）回路（図３）を使用することができ、平 均充電電流は僅か１００マイクロアンペアもしくはそれ以下となる。 これにより問題とする感知器の消費電力は著しく低減され、低減率は一般的に ５，０００を超える。 前述のように、必要でないときの警報を回避するために、１つの入射光パルス に基づいてしきい値を越えたことが見つかるたびに、複数の後続パルスについて 状況を確認するのが適切であるが、このような検証には実際上時間がかかること となり、初期消火において１分あるいは僅か３０秒でも時間を節約することは極 端に貴重なこととなる。 本発明では比較的低速で繰り返される短いパルス状の光を放射することにより 著しく電力が節約され、何度も検証を行った後で信頼度の高い応答が得られ、し かも前記応答を得るのに要する時間は非常に短く、恐らくはおよそ１秒まで、短 縮することができるという二つの利益が得られる。 そのため、本発明によれば、正規の低周波数で放射された入射パルスに基づい て異常にしきい値を越えたことが観察されるとすぐに光パルスを放射する周波数 は自動的に増加される。 前記多数の検証は高周波数で放射されるパルスに基づいて行われ、したがって この検証は従来よりも遥かに迅速であり、異常の原因に関する不確実さを回避す るようにより高速に作動することができ、したがって感知器の応答はその信頼度 を低下させることなく遥かに迅速なものとなる。 図２はこのような結果を得ることができる回路の線図である。 この回路は、 ・感知器Ｄの出力を受信する増幅器４と、 ・マイクロプロセッサ５および入力アナログ／デジタル変換器６を具備するア センブリであって、増幅器４からの出力を受信しかつメモリに格納されたしきい 値Ｓを含み、増幅器４により増幅された感知器Ｄの出力信号がしきい値を超える と煙Ｆの濃度が危険であることを示すアセンブリと、 ・アセンブリ５，６からの出力を受信し光源Ｌから放射される光パルスの周波 数を制御する回路７であって、少なくとも一部は前記アセンブリ５，６内で役割 を果たすことができる回路７と、 ・前記のさまざまな構成要素へ給電する電流源８とを具備している。 パルスＩの放射周波数を制御する回路７自体が従来のように下記のものを具備 している（図３）。 ・前記抵抗Ｒを介して電流源８の端子間に接続され、前記抵抗の抵抗値によっ て決まる速度とレベルまで、前記電流源により非常に緩やかに充電される前記コ ンデンサＣ。 ・光源Ｌを電子スイッチ１０および抵抗１１を介してコンデンサＣの端子へ接 続する回路９。 この場合回路７はさらに下記のものを含んでいる。 ・抵抗Ｒに並列接続された抵抗Ｒよりも抵抗値の低い少なくとももう１つの抵 抗１２であって、前記もう１つの抵抗１２は単なる低抵抗導体１３により随意構 成され、並列接続された抵抗（Ｒ１２，Ｒ１３，．．．）のいずれかが電子スイ ッチ１４により自由に選定される抵抗１２。 ・矢符１５，１６で示す電気的接続であって、コンデンサＣの電荷が所定のし きい値を超える時は常に自動的に短時間閉じるようにスイッチ１０が構成されて はいないものとして、マイクロプロセッサ５から発生される命令を、それ自体の スイッチ１４、もしくはスイッチ１０と前記スイッチのための対応するコマンド へ変換する適切な制御手段と関連する電気的接続。 アセンブリは次のように作動する。 正規の状況下、すなわちハウジング１内に煙Ｆが無い場合には、光源Ｌは時間 になると自動的に放電し、その後電源８から連続的にかつ緩やかに充電されるコ ンデンサＣにより発生する、同一で比較的長い周期Ｔ（図４）で間隔のとられた 光パルスＩを放射する。 光パルスにより感知器Ｄの出力に非常に振幅の小さい電圧信号Ｖ（図４）が生 じ、この振幅はマイクロプロセッサ５内に記録されたしきい値Ｓの振幅よりも低 いままであり（増幅器４による増幅は当然考慮する）、マイクロプロセッサは正 規の連続する監視サイクルと干渉する任意のコマンド信号をその出力１５，１６ に発生しない。 十分に濃密な一吹きの煙Ｆがハウジング１内へ侵入すると、光源Ｌから放射さ れる光パルスＩ0 により感知器Ｄは電圧パルスＶ0 （図５）を発生し、それは前 記パルスを構成する光線の幾分かが煙の粒子Ｘにより反射されるためである。 電圧Ｖ0 がしきい値Ｓを超えると、マイクロプロセッサは光パルスの放射周波 数を高める命令をその出力１５，１６を介して即座に与え、前記周波数は例えば １０倍とされる。 その上昇は、スイッチ１４の位置を変えてＲＣ回路内の抵抗Ｒを低い抵抗値の 抵抗１２，１３等と置換して行われる。 入射パルスＩ_Oに続いて高い周波数で生じる後続する各パルスＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，．．．に応答電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，．．．が対応する。 入射パルスＩ0 の放射期間中に観察されるしきい値の交差が短期間であって、 それ自体を考慮した場合には偽警報を生じるものであるか、あるいは逆に警報を 発する必要のある火災の始まりを実際に表すものであるかを確認するためにこれ らの応答の値を調べることが重要である。 最初の場合には、前記連続する値は減少して迅速にしきい値Ｓ以下に戻り、こ のような状況下では、マイクロプロセッサ５はスイッチ１４をその初期低速監視 位置へ戻す命令を発する。 第２の場合には、間題とする連続する値は増加し、初期検出された危険が確認 され、マイクロプロセッサは任意適切な性質の警報、特に可聴警報、を励起する ように構成される。 前記連続値が変化する方向はマイクロプロセッサにおいて導関数を計算して決 定することができる。 連続値Ｖ1 ，Ｖ2 ，．．．が一定であれば、疑念は長く存続する。 このような疑念を回避するためのさまざまな解決策が考えられる。 最初の解決策では、応答Ｖn の振幅の一方もしくは他方の方向への変化が検出 されるまで警報を発動すべきか監視状態へ戻るべきかの判断が延期される。 もう１つの解決策では、応答パルスＶn の連続値としきい値Ｓとの差が減少す ると共に値を増加させる、ある最小持続時間Ｔa の終わりに、警報が自動的に発 動される。 全体応答を改良するさらにもう１つの解決策では、入射パルスＩ'1 ，Ｉ'2 ， ．．．自体に増加する値が与えられ、それにより得られる対応する応答信号Ｖ'1 ，Ｖ'2 ，．．．の振幅変動は入射パルスの振幅変動よりも大きいことが経験的 に判っている。 これを図６に示す。 同じ目的で、個別のパルス値の持続時間および／もしくは振幅を一定とするが 、それらは正規の各監視期間中に低いレートで放射されるパルスＩに較べて大き くすることもできる。 前記した２個の各スイッチ１０，１４は３つの電極を有し、制御電極がマイク ロプロセッサ５の対応する出力（１６もしくは１５）に接続されている、トラン ジスタや半導体により構成するのが有利であり、前記トランジスタ等は関連する 抵抗（１１，１２，Ｒ）と共にマイクロプロセッサ内に集積することができる。 このような構造、さらにはこのような集積により、発生されるパルスＩ1 ，Ｉ 2 ，．．．の周波数および／もしくは振幅値で特に完ぺきに作動することができ る。 同様に、コンデンサＣの放電時を正確に決定するために、前記コンデンサの端 子間電圧を常時測定する回路を設けるのが有利であり、この回路はそれ自体がア センブリ５，６の一部を形成することができ、この電圧測定により回路の老化に よるエラーを回避することができる。 採用した実施例とは無関係に、前記説明により構造および動作が十分明確とな る光電式煙感知器装置が得られる。 現在周知の装置と比較して、この装置にはさまざまな利点があり、特に極端に 低い平均消費電力を実際上増大させることなく信頼度の高い高速応答が得られる 。 前記したように、当然本発明はいかなる点においても特定の応用や具体的に描 写された実施例に限定されるものではなく、また逆に任意の別形に拡張でき、特 に、増幅器４からの出力を受信する入力としきい値Ｓを表す信号を受信するもう １つの入力を有し、その出力が好ましくはマイクロプロセッサ、およびアナログ ／デジタル変換器により構成され特に単純かつ有効な方法で信号処理を行うユニ ットを介して回路７へ加えられる比較器（図示せず）に前記マイクロプロセッサ ５の一部が置換されるような別形へ拡張される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミチ、エウゲニウス フランス国 エフ−91240 サン−ミシェ ル−ス−ロルゲ リュ デュ バ−フレー リ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 感知すべき煙を受け入れる暗室（１）と、持続時間が短く遥かに長い同一 の周期で間隔のとられたパルスにより形成された光線束（Ｐ）を前記暗室内へ放 射する光源（Ｌ）と、暗室内の煙を構成する幾つかの粒子（Ｘ）により一部反射 される連続光パルスに対応して応答信号（Ｖ）を発生する感知器（Ｄ）と、前記 応答信号を所定のしきい値（Ｓ）と比較して複数の前記連続応答信号がこのよう なしきい値を超える場合に警報を発動する手段とを具備する煙（Ｆ）の存在を感 知する装置において、該装置はさらに所定のしきい値を超える煙濃度が初めて検 出される時に前記パルスの放射周波数を自動的に高める手段を具備し、高い周波 数で放射される複数の連続パルスに応答して感知器から発生される信号（Ｖ）の 関数として警報が発動され、前記信号を調べて正規の状況へ戻っている場合に限 り前記手段が正常へ戻されることを特徴とする感知器装置。 ２． 光線束（Ｐ）を構成する光パルスを放射する手段は、直流源（８，Ｃ）、 および少なくとも１個の電子スイッチ（１０，１４）を介して直流源の端子間に 接続されている光源（Ｌ）とを具備し、感知器（Ｄ）からの応答信号（Ｖ）が所 定のしきい値（Ｓ）を超える時にパルスの周波数を高める手段は、前記応答信号 を増幅する増幅器（４）と、アナログ／デジタル変換器（６）と、適切なメモリ にしきい値が記録されているマイクロプロセッサ（５）と、マイクロプロセッサ に連携し、ときにはマイクロプロセッサと一体化され、応答信号がしきい値を越 え続ける限りしきい値を超えるとすぐにスイッチの起動周波数を高める回路（７ ，１５，１６）とを具備することを特徴とする請求の範囲１に記載の感知器装置 。 ３． マイクロプロセッサ（５）は高められた周波数で放射される連続パルスに 対応する感知器（Ｄ）からの応答信号（Ｖ）の振幅変動の方向を、特に導関数を 計算することにより、検出する手段と、増加方向である場合に限って警報を発動 する手段とを含むことを特徴とする請求の範囲２に記載の感知器装置。 ４． マイクロプロセッサ（５）、および入射光線束（Ｐ）を構成するパルスの 放射周波数を制御する回路（７，１５，１６）により構成されるアセンブリは、 高い周波数で放射されるパルスの振幅が時間と共に増大するように構成されてい ることを特徴とする請求の範囲２もしくは３に記載の感知器装置。 ５． マイクロプロセッサ（５）、および入射光線束（Ｐ）を構成するパルスの 放射周波数を制御する回路（７，１５，１６）を具備するアセンブリは、高い周 波数で放射されるパルスの幅および／もしくは振幅が、予め正規の周波数で放射 されているパルスに較べて大きくなるように構成されていることを特徴とする請 求の範囲２もしくは３に記載の感知器装置。