JP2989320B2 - 炎検出装置 - Google Patents

炎検出装置

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JP2989320B2
JP2989320B2 JP3152596A JP15259691A JP2989320B2 JP 2989320 B2 JP2989320 B2 JP 2989320B2 JP 3152596 A JP3152596 A JP 3152596A JP 15259691 A JP15259691 A JP 15259691A JP 2989320 B2 JP2989320 B2 JP 2989320B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炎より放射される赤外
領域波長の放射光を焦電素子により捕らえて火災を報知
する炎検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の炎検出装置としては、例
えば特開昭63−204397号、特開昭63−217
231号及び特開昭48−90030号に示すものがあ
る。これらの従来の装置においては、何れも炎からの放
射光のうち短波長と長波長のスペクトルをそれぞれ複数
の検出素子(太陽電池と焦電素子または焦電素子どうし
の組合わせ等)で検出し、2つの波長信号のレベル差が
反転しかつ一方の素子の信号出力が所定レベル以上のと
きに火災信号を発するように構成されている。そして、
例えば長波長側に設けた焦電素子から半導体素子の結晶
の不均一によって生じるポップコーンノイズが発生して
も短波長側の素子出力が所定レベル以下となることから
ポップコ−ンノイズによる誤動作を防止しうるようにな
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体素子(焦電素子)を炎の検出のために
用いる装置にあっては、この検出の為に用いた半導体素
子から発生するポップコーンノイズによる炎の誤検出の
確率を低減できても基本的に防止することはできないと
いった問題があった。即ち、上述したように従来の装置
では、長波長側の半導体素子(焦電素子)からポップコ
ーンノイズが発生しても短波長側の素子出力が所定レベ
ル以下であることからノイズによる誤動作を防止しうる
としているが、短波長の素子出力が火災時の火炎によっ
てのみ増加するとは限らず、実際には急激な太陽光の照
射、自動車ライトまたは室内照明機器からの放射光の増
加等があっても信号出力は増加する。一方、このように
放射光エネルギーが急激に増加した時に半導体素子の結
晶の不均一によって検出半導体素子からのポップコーン
ノイズも発生しやすく、火災特有の波長帯域の例えば
2.2μm付近の短波長側や4.4μm付近の長波長側
の信号出力の検出用の半導体検出素子、特に焦電素子か
らポップコーンノイズが発生する確率は増加する。従っ
て、長波長側の半導体素子からポップコーンノイズが発
生しても短波長側の素子出力が所定レベル以下であると
は必ずしも言えず、誤動作の完全防止は望めない。ま
た、従来の装置では、一過性のポップコーンノイズを積
分回路によって吸収するようにしたものもあるが、ポッ
プコーンノイズは一過性の短時間の振動ノイズであるが
その電圧は大きくCR等の積分回路で吸収するのは困難
であると共に、たとえ積分回路で吸収したとしても実際
の炎からの放射光を電気信号に変換した信号も積分回路
で吸収されるため、炎検出装置の感度を高感度にするこ
とができなくなるという問題点があった。
【0004】本発明は、上記のような従来の課題を解決
するためになされたものであり、半導体素子より発生す
るポップコーンノイズが言葉の通り半導体結晶の不均一
によって発生する一過性の低周波振動ノイズでありまた
急激に減衰する持続性のないノイズであることに着目し
て、ポップコーンノイズの基本性質である振動の減衰に
よる非持続性をチェックすることにより、ポップコーン
ノイズの発生による誤動作を完全に防止でき、かつ非常
に小さな火災のエネルギーを高感度に検出することがで
きる炎検出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
る請求項1の本発明は、炎から放射される赤外領域波長
の放射光を検出する検出手段として焦電素子を用いる炎
検出装置において、前記焦電素子からの検出信号の所定
時間内の振動回数を計数する計数手段と、該計数手段に
より計数した振動回数が所定回数以上の時に前記検出信
号を通過させるゲート手段と、該ゲート手段を通過した
前記検出信号が基準レベル以上の時に火災信号を発する
火災判断手段とを設けたことを特徴とする。請求項2の
本発明は、放射光の短波長と長波長のスペクトル成分を
それぞれ別個に検出する2つの焦電素子を設け、各焦電
素子からの信号の所定時間内の振動回数を計数手段で計
数し、その振動回数が所定回数以上の時にゲート手段を
通過させることを特徴とする。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図1は本発明の一実施例による炎検出
装置の構成を示すブロック図である。本炎検出装置は、
火災からのCO2 共鳴放射である4.4μm付近の放射
光を透過させる光学フィルタ1と、焦電素子2と、炎の
ちらつきに特有な例えば1〜20Hzの信号を透過させ
るバンドパスフィルタ3と、交流アンプ4と、交流信号
を直流に変換する整流器5と、アナログスイッチ6と、
交流信号の所定の電圧レベルが所定レベル以上あるいは
所定レベル以下かを判別してオンまたオフするレベル判
別器7と、レベル判別器7からの信号をカウントするカ
ウンタ8と、レベル判別器7からの信号で数秒間オンす
るワンショットマルチバイブレータ9と、カウンタ8が
所定回数以上カウントした時カウンタ8からの信号で所
定時間の間のみオンするワンショットマルチバイブレー
タ10と、アナログスイッチ6の出力が基準電圧12以
上の時に火災信号を出力するコンパレータ11とで構成
されている。
【0007】上述の如く構成される本炎検出装置の火災
時における検出動作を説明する。火災が発生すると、炎
からの放射光のうち波長が4.4μm付近のエネルギー
のものだけが光学フィルタ1で選択的に透過され、焦電
素子2に入射され電気信号に変換される。そして炎に特
有な1〜20Hzのちらつき成分のみがバンドパスフィ
ルタ3を通過して交流アンプ4で増幅されて整流器5と
レベル判別器7にそれぞれ出力される。レベル判別器7
は、交流アンプ4からの信号が所定のレベル以上の時に
オンし、所定のレベル以下でオフすることにより、オン
とオフを繰り返しカウンタ8とワンショットマルチバイ
ブレータ9に信号を出力する。ワンショットマルチバイ
ブレータ9は、レベル判別器7から入力された最初の信
号により定められた時間幅のパルスをカウンタ8のリセ
ット端子に出力しカウンタ8をイネーブルにする。この
カウンタ8は、通常リセットされているが、ワンショッ
トマルチバイブレータ9のイネーブル信号によってリセ
ットが解除され、レベル判別器7からのクロックパルス
をカウントし、そのカウント回数がワンショットマルチ
バイブレータ9で定められた時間内に予め定められてい
る所定回数以上になるとワンショットマルチバイブレー
タ10をトリガーする。ワンショットマルチバイブレー
タ10は、所定幅のパルスをアナログスイッチ6に出力
しその時間だけアナログスイッチ6をオンにする。この
時整流器5によって直流に変換された交流アンプ信号
は、アナログスイッチ6のオンによってコンパレータ1
1に入力され定められた基準電圧と比較される。そして
交流アンプ信号が基準電圧12以上の場合、コンパレー
タ11がオンし次段の回路に火災信号を送出する。以上
により、炎検出がなされる。
【0008】次に、本炎検出装置において、ポップコー
ンノイズが発生した場合の動作を述べる。焦電素子2か
らポップコーンノイズが発生すると、その一過性の振動
交流信号はバンドパスフィルタ3を通過して交流アンプ
4で増幅され整流器5とレベル判別器7に出力される。
レベル判別器7は、上記の如く交流アンプ4の信号によ
ってオンとオフを繰り返し、カウンタ8とワンショット
マルチバイブレータ9にクロックパルスを出力する。ワ
ンショットマルチバイブレータ9は最初の信号によりパ
ルスをカウンタ8のリセット端子に出力しカウンタ8を
イネーブルにする。カウンタ8は、ワンショットマルチ
バイブレータ9のイネーブル信号によってリセットが解
除され、レベル判別器7からのクロックパルスをカウン
トするが、ポップコーンノイズ信号は一過性の急激な減
衰信号であり数回の振動で消滅するため、カウンタ8の
カウント値が設定されている所定回数を上回ることはな
い。即ち、カウンタ8によって次段のワンショットマル
チバイブレータ10がトリガーされることはない。従っ
て、ワンショットマルチバイブレータ10からアナログ
スイッチ6にパルスが出力されないので、アナログスイ
ッチ6は動作せず火災検出用の整流器5で直流に変換さ
れた交流アンプ信号は例え大きなレベルであってもコン
パレータ11に入力されることはない。これにより、ポ
ップコーンノイズによる誤動作は完全に防止されること
になる。
【0009】なお、図2に示すように、アナログスイッ
チ6を整流器5の前段に配置してもよく、この場合は焦
電素子2のポップコーンノイズが発生してもカウンタ8
がその振動数以下場合、アナログスイッチ6がオンせず
整流器5にノイズが入力されないことから、基準電圧1
2を低くできるためより高感度の炎検出装置を実現でき
る。また、レベル判別器7への入力は必ずしも交流アン
プ4の出力から接続する必要はなく直接焦電素子2の出
力に接続してもよい。また、アナログスイッチ6は交流
アンプ4の前段に配置してもよい。
【0010】図3に本発明の他の実施例による炎検出装
置の構成を示す。図3に示す炎検出装置は、異なる透過
波長帯域、例えば3.8μm付近と4.4μm付近の放
射光をそれぞれ透過させる2つの光学フィルタ1,21
に対応して、放射光を検出する焦電素子2,22と、バ
ンドパスフィルタ3,23と、交流アンプ4,24をそ
れぞれ2つ配置した構成としている。それぞれの交流ア
ンプ4,24の出力は、その出力の差分を増幅する差動
アンプ25に接続され、さらにアナログスイッチ6、整
流器5、コンパレータ11と接続されている。また、交
流アンプ4,24には、OR回路26を介してレベル判
別器7、カウンタ8、ワンショットマルチバイブレータ
9,10が接続されている。光学フィルタ1,21から
交流アンプ4,24までを2組備え、かつ差動アンプ2
5とOR回路26を有する点を除き、図2に示す装置と
同様の構成となっている。
【0011】ここで通常環境光の場合は、短波長の3.
8μm付近のスペクトル成分に対して長波長の4.4μ
m付近のスペクトル成分はそれより小さいか、あるいは
わずかに大きい程度であるが、火災の発生により火炎か
ら放射される放射光は通常環境光と異なり、4.4μm
付近のスペクトル成分が3.8μm付近のそれよりも大
きいという性質を有する。従って、火災からの放射光が
照射されると通常環境光と異なり4.4μm付近のスペ
クトル成分が大きくなる。装置はその増加分を検出して
炎と判断し火災信号を発するものである。もし、短波長
側の焦電素子2または長波長側の焦電素子22からポッ
プコーンノイズが発生した場合、その振動信号は交流ア
ンプ4,24で増幅されOR回路26を介してレベル判
別器7に出力されるが、その振動信号は急激に減衰する
ために、カウンタ8はワンショットマルチバイブレータ
9によって定められている所定の時間以内に所定回数以
上カウントすることができず、ワンショットマルチバイ
ブレータ10をトリガーすることができないため、アナ
ログスイッチ6はオンしない。従って、例え交流アンプ
4,24で焦電素子2,22の信号が増幅されてもアナ
ログスイッチ6がオフしているため、以降の回路に焦電
素子2,22の信号は通過せずコンパレータ11により
火災信号が発することはない。
【0012】一方、火災の発生により火炎から放射光が
炎検出装置に照射されると、光学フィルタ1によって
3.8μm付近の短波長スペクトルは焦電素子2に、光
学フィルタ21によって4.4μm付近の長波長スペク
トルは焦電素子21に照射されてそれぞれ電気信号に変
換され、バンドパスフィルタ3,23と交流アンプ4,
24を通過後、増幅されて差動アンプ25でその差分が
増幅されてアナログスイッチ6に入力される。火災の場
合は、ポップコーンノイズと異なり、その1〜20Hz
のちらつきが継続するため、カウンタ8はワンショット
マルチバイブレータ9によって定められた所定時間以内
に所定の回数以上カウントし、ワンショットマルチバイ
ブレータ10をトリガーする。ワンショットマルチバイ
ブレータ10がオンしている時間、差動アンプ25の出
力信号はアナログスイッチ6を通過し、整流器5によっ
て直流に変換されてコンパレータ11に入力される。そ
の電圧が基準電圧12以上の時コンパレータ11はオン
して火災信号を発する。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出素子からの検出信号の所定時間内の振動回数を計数す
る計数手段と、計数手段により計数した振動回数が所定
回数以上の時に前記検出信号を通過させるゲート手段を
設けることにより、ポップコーンノイズの基本性質であ
る振動信号の減衰による非持続性を計数手段でチェック
し、そのポップコーンノイズによる信号をゲート手段で
遮断するようにしたので、ポップコーンノイズの発生に
よる誤動作を完全に防止できる。また、従来のようにポ
ップコーンノイズを吸収するために積分回路を用いるこ
ともないので、実際の炎からの放射光による信号が積分
回路で吸収されて感度が劣化するようなことがなく、非
常に小さな火災のエネルギーを高感度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の炎検出装置の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図2】図1に示す実施例の変更例を示すブロック図で
ある。
【図3】本発明の炎検出装置の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1,21 光学フィルタ 2,22 焦電素子 3,23 バンドパスフィルタ 4,24 交流アンプ 5 整流器 6 アナログスイッチ 7 レベル判別器 8 カウンタ 9,10 ワンショットマルチバイブレータ 11 コンパレータ 25 差動アンプ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G08B 17/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炎から放射される赤外領域波長の放射光
    を検出する検出手段として焦電素子を用いる炎検出装置
    において、前記焦電素子からの検出信号の所定時間内の
    振動回数を計数する計数手段と、該計数手段により計数
    した振動回数が所定回数以上の時に前記検出信号を通過
    させるゲート手段と、該ゲート手段を通過した前記検出
    信号が基準レベル以上の時に火災信号を発する火災判断
    手段とを設けたことを特徴とする炎検出装置。
  2. 【請求項2】 放射光の短波長と長波長のスペクトル成
    分をそれぞれ別個に検出する2つの焦電素子を設け、各
    焦電素子からの信号の所定時間内の振動回数を計数手段
    で計数し、その振動回数が所定回数以上の時にゲート手
    段を通過させることを特徴とする請求項1に記載の炎検
    出装置。
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