JPS5932095A - 炎検出装置 - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は炎より発せられる特有の放射線を検出して屋外
、屋内に拘らず炎を検出する炎検出装置に関するもので
あり、より特定的には、低温度放射物体の影響による誤
動作を防止できる炎検出装置に関する。

（２）技術の背景 可燃物が空気中で酸化燃焼する時忙発生する炎からの放
射線には、可燃物の種類にょす定丑る特有の波長の放射
線が含１れでいる。その中で、横１ｔ、ｌＩ＋を波長λ
、縦軸を強度工どして第１図に図示した曲線Ａのように
総ての酸化燃焼に特有のスペクトルとして酸化の際に発
生する炭酸ガスよシ発せられる４、４μｍ付近にピーク
を有する赤外線があげられる。

このような４．４μｍ付近の赤外線を検出して炎を検出
する炎検出装置はすでに存在するが、下記に述べるよう
に種々の問題点があり、感知能力を？、モめ、信頼性を
向上させることが望まれている。

（３）従来技術と問題点 上記のように単に４．４μｍ付近の赤外線を検出する炎
感知器は、第１図の曲線Ｂで示す低温度放射物体などか
ら発せられる４、４μｍ付近の赤外線をも検出してしま
い、炎検出とｌ〜で誤動作するという問題点がある。

上記問題点を解決するものとして、第１図の例示におい
て、４．４μｍ付近の放射線を通過させるバンドパスフ
ィルタ、４．０μｍ付近の放射線を通過させるバンドパ
スフィルタを設け、両フィルタを通過した放射線の強度
の差を検出し、炎に特有な波長のスペクトルが線スペク
トルになる場合を炎どして検出する炎感知器がある（例
えば特公昭５４−９３３６号公報）。寸だ上述のスペク
トルがゆらぎを示すことを用いて炎を検出する炎感知器
がある。

１−かしながら、このような炎感知器は、下記に述べる
ような問題点がある。例示として第１図に図示の如く、
夏のトタン屋根等の１′００℃位の炎を発しない低温度
放射物体に於ては前記４．４μ７ｎ付近と４．０μｍ付
近の放射線強度の差△■３が炎のときの差Δ工、に比し
て十分な有意差がつかない。即ち炎に対する感度を上げ
るよう強度差を小さく設定すると低温度放射物体に対し
て誤動作し、誤動作を防ぐように強度差を犬きく親電す
ると炎が検出できなくなるという問題点がある。

また他の問題点としては、太陽光が雨上りの道路等に反
射してゆらぐ、又は、パトロールカーの回転燈などの点
滅が放射線強度の差ンに生じさせて誤報を惹起させる場
合がある。

（４）発明の目的 本発明は、屋内又−屋外に存在する炎以外の放射ね放射
物体の影響を除去し炎検出の信頼性を向上させ、炎検出
の感度を向上させる炎検出装置を提供することを目的と
する。

（５）発明の第１４成 本発明は、炎に特有な波長の赤外線の強度と前記波長付
近の波長の赤外線の時間的経過を統計的処理するアダプ
ティブコントロール手法により誤動作の要因となる前記
複数波長の赤外線強度の炎以夕（の影響を除去し炎の感
知能力を高めるというスフ想のもとに行なわれたもので
あり、本発明に」、−いては、炎が発する特イ■の波長
の放射線を受は入れ対応する電気信号に変換する第１の
放射線検出手段、前記炎が発する特有の波長以外の放射
線を受は入れ対応する電気信号に変換する第２の放射線
検出手段、所定期間にわたる前記第１の放射線検出手段
の出力信号の平均値とその瞬時値との偏差が所定値以上
であるか否かを判定する第１の演算比較手段、及訊前記
偏差と所定１９１間にわたる前記第２の放射線検出手段
の出力信号の平均イＷＬとその瞬時値の偏差との比が所
定値以上であるか否かを判定する第２の演３−γ比較手
段、を具備し、前記第１及び第２の演算比較手段におけ
る判定の結果（Ｉこもとづき炎感知信号な出力するよう
にした、炎検出装置値が提供される。

（６）発明の実施例 第２図は、本発明の一実施例としての炎検出装置の回路
図を示す。

第２図について述べると、本発明の炎検出装置は、炎を
伴う放射体６からの放射線な検出する検出部１、該検出
部からの信号を演算する論理演算部２、該論理演算部２
からの信号を比較判断する判断部４、及び善報を発する
Ｑ相部５から構成される。

検出部１は、放射体６の火炎に特有な波長λ３、第１図
に図示の例示にお込ては４．４μｍ付近の放射線を通過
させる第１のバンドパスフィルタ１１、該バンドパスフ
ィルタからの信号を電気信号に変換する第１の光電変換
器１２、該光電変換器からのアナログ信号をディジタル
信号に変換するＡＤ変換器１３からなる第１の放射線検
出系統と、前述の波長λ１とは異なり且つ波長λ、の近
傍にあって炎感知上放射線の８１第別件を有する波長λ
２、第１図に図示の例示においては４．０μｍ伺近０放
射線を通過させる第２のバンドパスフィルタ】４、第２
の光電変換器１５、第２のＡＤ変換器１６からなる第２
の放射線検出系統から構成される装第２の光電変換器１
５及び第２のＡＤ変換器１Ｇはそれぞれ第１の光７＋Ｈ
変換器１２及び第１のＡＤ変換２：÷１３と同様のもの
である。

従って、第１の放射線検出系統の出力としては波長λ１
の放射線がディジタル）Ｌの（Ｂ　％　ｓ　Ｉ　３とし
て、又、ｅｊ’ｔ　２の放射線検出系統の出力としては
波Ｊそλ２の放射かｊ（がディジタル」Ｕの伯弓Ｓ１６
としてそれぞり、論理演算部２に印加される。

論理演算部２は下記のものから構成される。前記４１１
号Ｓ’＋３及びＳ１６のそＩｌぞＦ＋を受り入れ記憶す
るバッファメモリ２］及び２５ｏ　バッファメモリ２】
及び２５にそｉｚぞれ信月Ｓ　１：３及びＳ　１６が［
ｉ次記憶さ７′し一足時間に−Ｙ過イた、後段の回ｂ’
３に記憶されたＧＵ号を送出するためのクロック信月な
発−Ｖる第１のクロック発振器２４　ｏ　　バッファメ
モリ２１及び２５から送出された４１１号の−１１７−
均値ＡＶｏ。

Ａｖｌ（を求める第１及び第２の平均値演３′）−回路
２２及び２６゜前述のように得らノｔだ波長λ２．λ２
についての現在の放射線の値、すなわち、瞬時値Ｖ、、
、　Ｖ、　（イト″ｆＳ１３．Ｓ］６）と平均値演算回
路２２及び２６に」夕いて得られた波長λ１．λ２の放
射線の平均値ＡＶｏＡｖ１、との偏差σ。σ□　を求め
る第１及び第２の差回路２３，２７８第１の偏差σ　と
第２の偏差σ、の比Ｒを３Ｔ出する割算回路２８゜ 上記の如く得られた信号σ。Ｒを判断部４に印加する。

判断部４ば、偏ｉ１″σ。が成る値α、例えば３以上、
好ましくは７以上、である場合、ｌ：Ｑ理−「１」を出
力する第１の比較回路４】、比Ｒが成る＜１．’Ｃβ、
例えば０．７以上、打首しくは２以上である場合、論理
＝「１」　を出力する第２の比較回路４２、第１及び第
２の比較回路４１及び４２の論〕■（出力信号を論理積
するアンドグー）・４′、）から成イ、。

アンドゲート４５め出力論理−「１」のＪＵ合、警報部
５を作動させ炎を検知したことを通報する。

警報部５は、例えば、ブザー又ヒ１ニランプに」：る報
知か又は外部へ火炎信−シ３゛な出力するなどの従来の
ものと同じである。

すなわち炎検出の論理は、下記の式及び条件が同時に成
立［７た場合を炎が存在するとして養幸しをジ乙する。

ｖｏ−ＡＶｏ＞α　　・−（１） Ｃ≧　β　　　・・・・・・　　（２）０１（ 第１式は、正凡化したものである。

クロ、り発振器２４は、初期状態として、一定数の信号
Ｓ１３、Ｓ１６が）（−ソファメモ１）２１．２５に記
憶されるまではクロノクツ（ルスを発しないようにガつ
ており、一定数の信号８１３．Ｓ１６が記憶されるとク
ロックツくルスを発振し、）くソファメモリ２１．２５
に記憶されｆｃデータを、ＡＤ変換器１３．１６から新
り、いデータがノ（ソファメモＩＪ２１．２５に入力さ
れる都度、後段の回路に送出する。

バッファメモ１Ｊ２１．２５は一定個数のデータを記憶
させ、最新のデータ（信号Ｓ１３．Ｓｌ、６）が入力さ
れるとき最も古いデータは送出され、こｉｚに伴って平
均値演算回路２２．２６における平均値も更新されてい
く。

又、り２７２発振器２４は一定数の信号Ｓ１３゜Ｓ１６
がバッファメモＩＪ２１，２５に記憶される都度、クロ
ックパルスを発し、クロックパルスの周期毎に後段の回
路に送出するようにしても良い。

そのときは、クロックパルスを受信した後は、バッファ
メモリ２１．２５の信号Ｓ１．３．Ｓ１６をクリアし再
度一定数の信号Ｓ１３．Ｓ１６をバッファメモリ２１，
２５に：記憶する。

上記の炎検出の基本原理について、以下に例を誉げて述
べる。

第３図は横軸を時間Ｌ１縦軸を放射線強度工にとり、波
長λ３２１例えば４．４μｍ付近の放射線の値■。及び
波長λ２、例えば４，０μ７７１伺近の放射線の値ＶＲ
をプロットした曲線、ｖｃ及びｖＲを第２図の平均値演
算回路２２及び２６で平均したものをプロットした曲線
ＡＶｏ、　ＡＹＲ，火炎が発生した場合の波長λ１．λ
２の放射線の値■。′、ｖ□′を図示したものである。

尚、第３図は低温度放射物体として夏の日のトタン屋根
が周囲にある場合を例示しており、放射線強度が時間の
経過と共に変動する場合を示している。

通常の炎の場合には、第３図に図示の特性図から明らか
なように、曲線■。′のように急激な変化が生じるので
第１式を満足さぜ、また 件成立によって炎が存在すると見做す。こｉｔは従来の
検出に比し相当正確であり、検出感度を向上させること
ができる。

次に低温度放射物体について述べる。低温度放射物体か
らの放射線強度は第３図に図示の如く変動しているが、
第２図に」？ける平均値算出回路２２で求めた平均値Δ
ｖｏと瞬時値Ｖ。との偏差σ。け僅かである。よって上
記第（１）式は成立せず、炎が存在しているとは見做さ
ない。従って低温度放射物体からの放射線による誤動作
が防止できる。

才た例えば、一過性のノイズによって低温度放射物体か
らの放射線が一時的に第１式を満足するような場合があ
ったとしても、第２式が同時に成立することはなく、一
過性のノイ〆による誤動作を防止できる。

さらに太陽光が雨上りの道路碧に反射するゆらぎ、又は
パトロールカーの回転燈などが放射線強度の差を生じさ
せる場合について述べる。このようなゆらぎ、放射線強
度の変化の周期に対し第２図の平均値演算回路２２及び
２Ｇは相当長い周期、例えば１０分程度、で平均値を算
出する。従ってゆらぎ、放射線強度の変化の平均値と瞬
時値との差は成る値の範囲内にあり、低温放射物体のよ
うに、第１式が成立しない。一時的に差が生じた場合も
第２式が同時に成立することはない。以上からこの場合
であっても誤動作を発することはない。

本発明の実施に凸っては以上に述べたものの他種々の変
形形態をとることができる。例えば、第２図における論
理演算部２及び判断ｆ；Ｂ　４をマイクロプロセッサに
置きかえることもできる。また、以上の例示においては
ディジタル信号処理を主体とした場合について述べたが
、アナログ信号処理又はハイブリッド形の信号処理にす
ることができる。さらに、平均値演算回路は単純移動平
均を算出する場合について例示したが、加重平均などを
用いても良い。

クロック発振器２４は、ＡＤ変換器１３．１６からの信
号Ｓ１３．Ｓ１６をバッファメモリ２１゜２５に取り込
む際のタイミングパルスを与えるようにすることができ
る。

（６）発明の効果 以上から明らかなように、本発明によれば、屋内又は屋
外に存在する炎以外の放射線放射物体の形容を除去し炎
検出の信頼性を向上さぜ、通常の炎検出の感度を向上さ
せた炎検Ｌ８装はが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射線強度の特性図、第２図は本発明の一実施
例としての炎検出装置の回路図、第３図は本発明の炎検
出装置の炎検出の説明に用いる特性図である。 （符号の説明） １・・・検出部、１１．１４・・・バンドパスフィルタ
、１２．１５・−・光電変換器、　１３．１’６・・・
ＡＤ変換器、２・・・論理演算部、　　　２１，２５・
・・バッファメモリ、２２．２６・・・平均値演算回路
、 ２３、２７・・・差回路、　　　２８・・・割算回路、
２４・・・クロック発振器、　４・・・判断部、４１．
４２・・・比較回路、４３・・・アンドゲート、５・・
・善報部、　　　　　６・・・火炎。 特許出顕人 日本管備保障株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　山　口　昭　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炎が発する特有の波長の放射線を受は入れ対応する
   ′［１気侭号に変換する第１の放射線検出手段、 前記炎が発する特有の波長以外の放射線を受は入れ対応
   する電気信号に変換する第２の放射線検出手段、 所定期間にわたる前記第゛１の放射線検出手段の出力信
   号の平均値とその瞬時値との偏差が所定値以上であるか
   否かを判定する第１の演算比較手段、及び、 前記偏差と所定期間にわたる前記第２の放射線検出手段
   の出力信号の平均値とその瞬時値の偏差との比が所定値
   以上であるか否かＢｉｔ’ｕ定する第２の演算比較手段
   、 を具備し、 前記第１及び第２の演算比較手段における判定の結果に
   もとづき炎感知信号を出方するようにした、炎検出装置
   。