JPH0378899A - 火災検知装置 - Google Patents
火災検知装置Info
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- JPH0378899A JPH0378899A JP21681789A JP21681789A JPH0378899A JP H0378899 A JPH0378899 A JP H0378899A JP 21681789 A JP21681789 A JP 21681789A JP 21681789 A JP21681789 A JP 21681789A JP H0378899 A JPH0378899 A JP H0378899A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、赤外線検知方式に基づく火災検知装置に関す
るものであり、特に入射赤外線を複数の波長帯に分離し
、各分離波長帯の絶対値および相対比の時間的変化によ
り火災か否かを判定する火災検知装置に関する。本発明
は、電熱器、ガスコンロ、ストーブ等の非火災源による
誤報をなくし、信頼性の高いかつ高感度の火災検知を可
能ならしめ、一般住宅、ビルディング、倉庫等における
火災防止システムに利用して好適な火災検知装置に関す
る。
るものであり、特に入射赤外線を複数の波長帯に分離し
、各分離波長帯の絶対値および相対比の時間的変化によ
り火災か否かを判定する火災検知装置に関する。本発明
は、電熱器、ガスコンロ、ストーブ等の非火災源による
誤報をなくし、信頼性の高いかつ高感度の火災検知を可
能ならしめ、一般住宅、ビルディング、倉庫等における
火災防止システムに利用して好適な火災検知装置に関す
る。
[従来の技術]
従来より火災発生を自動的に検知する火災検知方法およ
び装置が多数提唱されている。これらは一定の監視範囲
内で火災の発生の有無を検知することが目的であり、ス
トーブのような火災ではない熱源に基づく誤動作が少な
く、かつ高感度で火災を検知できることが要望される。
び装置が多数提唱されている。これらは一定の監視範囲
内で火災の発生の有無を検知することが目的であり、ス
トーブのような火災ではない熱源に基づく誤動作が少な
く、かつ高感度で火災を検知できることが要望される。
これまで例えば、光電管やバイメタル、テレビジョンカ
メラを利用する火災検知器が提供されているが、光電管
の場合は紫外線領域の波長に敏感に感応するため、太陽
光や電灯等からの光線によって誤動作しやすいという欠
点がある。一方、バイメタル型のものは感度が低すぎて
有効性に乏しい。また、テレビジョンカメラにて監視す
る方式は、状況判断がしづらく、カメラの設置台数も多
くなりすぎ、加えて常時人間が監視することを必要とす
るので、所定の成果が得られにくい。
メラを利用する火災検知器が提供されているが、光電管
の場合は紫外線領域の波長に敏感に感応するため、太陽
光や電灯等からの光線によって誤動作しやすいという欠
点がある。一方、バイメタル型のものは感度が低すぎて
有効性に乏しい。また、テレビジョンカメラにて監視す
る方式は、状況判断がしづらく、カメラの設置台数も多
くなりすぎ、加えて常時人間が監視することを必要とす
るので、所定の成果が得られにくい。
こうした状況において、近頃では、炎から発せられる赤
外線を検知する赤外線検知方式に大きな関心が寄せられ
ている。こうした赤外線検知方式においても、単に一定
水準以上の赤外線を検知したときに火災を判定する単純
なものから一歩進んで、赤外線検知器の出力信号レベル
がある一定時間以上増加傾向にあるか否かを識別する識
別回路を組み込んだ火災検知器が提唱された(特公昭5
6−7196号)。
外線を検知する赤外線検知方式に大きな関心が寄せられ
ている。こうした赤外線検知方式においても、単に一定
水準以上の赤外線を検知したときに火災を判定する単純
なものから一歩進んで、赤外線検知器の出力信号レベル
がある一定時間以上増加傾向にあるか否かを識別する識
別回路を組み込んだ火災検知器が提唱された(特公昭5
6−7196号)。
また、信頼性の向上のため、炎からの赤外線放射を2種
以上の波長帯で別々に検知し、それらの情報に基づいて
火災か否かを判断する技術の開発に努力が注がれてきた
。その一つは、可視又は近赤外域を検知するセンサと赤
外線を検知するセンサという2種類のセンサを利用して
、電灯等からの放射のように赤外域の輻射強度に比較し
て可視又は近赤外域の輻射強度が大きい場合は非火災と
判断する方式である。
以上の波長帯で別々に検知し、それらの情報に基づいて
火災か否かを判断する技術の開発に努力が注がれてきた
。その一つは、可視又は近赤外域を検知するセンサと赤
外線を検知するセンサという2種類のセンサを利用して
、電灯等からの放射のように赤外域の輻射強度に比較し
て可視又は近赤外域の輻射強度が大きい場合は非火災と
判断する方式である。
もう−っの方式は、炎に特有なスペクトル分布を検知す
るものである。一般に炎を伴わない赤外線放射源から放
射される赤外線のスペクトル分布は第2図実線A、Cの
ようにブランクの法則に従い、発熱物体の温度が高くな
るほどスペクトルのピーク値は短波長側にシフトする。
るものである。一般に炎を伴わない赤外線放射源から放
射される赤外線のスペクトル分布は第2図実線A、Cの
ようにブランクの法則に従い、発熱物体の温度が高くな
るほどスペクトルのピーク値は短波長側にシフトする。
これに対し、炎を伴う赤外線放射物体は、別の特有の特
性を示す。すなわち、第2図に実線Bで示すように、凹
凸のあるスペクトル分布を持つ。これは、co2分子共
鳴放射として知られる現象により起こるもので多り、波
長4.3μm付近で高いピークを示す、従って、原理的
には、このco2分子共鳴放射による波長4.3μm付
近のピークを検知することにより炎を検知することがで
きる。
性を示す。すなわち、第2図に実線Bで示すように、凹
凸のあるスペクトル分布を持つ。これは、co2分子共
鳴放射として知られる現象により起こるもので多り、波
長4.3μm付近で高いピークを示す、従って、原理的
には、このco2分子共鳴放射による波長4.3μm付
近のピークを検知することにより炎を検知することがで
きる。
そこで、従来、この波長4.3μmのピークをとらえる
ためのいくつかの試みが提案されている。
ためのいくつかの試みが提案されている。
例えば、特開昭50−2497号は、4.3μmとその
前後の2波長における放射線量を検知し、4.3μmと
他の2波長における放射線量が一定値以上になった場合
に炎と判定している。また、特開昭57−96492号
は、2つの凸部間に谷間が存在するか否かを判別して炎
の発生を検知することを提唱している。
前後の2波長における放射線量を検知し、4.3μmと
他の2波長における放射線量が一定値以上になった場合
に炎と判定している。また、特開昭57−96492号
は、2つの凸部間に谷間が存在するか否かを判別して炎
の発生を検知することを提唱している。
その他、特開昭61−32195号では、近赤外域の波
長の放射線を検知する第1の放射線検知手段と、写真赤
外領域の波長の放射線を検知する第2の放射線検知手段
と、前記第1および第2放射線検知手段からの出力信号
を受信し、これらの出力信号のレベル差と同期性とによ
り出方信号の論理的組み合わせを演算する演算手段と、
この演算手段からの出力信号により火災信号とノイズ信
号とを識別する検知手段を具備する火災検知装置が開示
されている。これは、発炎火災と可視光ノイズが波長2
.3μmと0.9μmの赤外線の相関関係に同期性を有
し、燻焼火災は同期性を示さず、又発炎火災と燻焼火災
は近赤外線強度が写真赤外線強度より大きく、可視光ノ
イズは近赤外線強度が写真赤外線強度より小さいことを
利用し。
長の放射線を検知する第1の放射線検知手段と、写真赤
外領域の波長の放射線を検知する第2の放射線検知手段
と、前記第1および第2放射線検知手段からの出力信号
を受信し、これらの出力信号のレベル差と同期性とによ
り出方信号の論理的組み合わせを演算する演算手段と、
この演算手段からの出力信号により火災信号とノイズ信
号とを識別する検知手段を具備する火災検知装置が開示
されている。これは、発炎火災と可視光ノイズが波長2
.3μmと0.9μmの赤外線の相関関係に同期性を有
し、燻焼火災は同期性を示さず、又発炎火災と燻焼火災
は近赤外線強度が写真赤外線強度より大きく、可視光ノ
イズは近赤外線強度が写真赤外線強度より小さいことを
利用し。
火災と可視光ノイズを区別し、また発炎火災と燻焼火災
を区別するものである。
を区別するものである。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、電灯光のように赤外域の輻射強度に比較
して可視又は近赤外域の輻射強度が大きい場合は非火災
と判断する方式では、通常的な電灯による誤報が少なく
なるが、例えば電熱器のような火災以外の発熱体であっ
ても可視又は近赤外線を放射しないものあるいはそれが
弱いものであれば火災と判断し、誤報を発するためその
適用に制約が多い。
して可視又は近赤外域の輻射強度が大きい場合は非火災
と判断する方式では、通常的な電灯による誤報が少なく
なるが、例えば電熱器のような火災以外の発熱体であっ
ても可視又は近赤外線を放射しないものあるいはそれが
弱いものであれば火災と判断し、誤報を発するためその
適用に制約が多い。
また、波長4.3μmとその前後の2波長における放射
線量を検知し、4.3μmと他の2波長における放射線
量が一定値以上になった場合に炎と判断する方法では、
炎を検知することはできてもその炎が火災に由来するも
のかあるいは有益な熱源に由来するものかは検知できな
い。すなわち、ガスレンジ、ガスストーブ等の炎で誤報
を発する欠点がある。
線量を検知し、4.3μmと他の2波長における放射線
量が一定値以上になった場合に炎と判断する方法では、
炎を検知することはできてもその炎が火災に由来するも
のかあるいは有益な熱源に由来するものかは検知できな
い。すなわち、ガスレンジ、ガスストーブ等の炎で誤報
を発する欠点がある。
さらに、波長2.3μmと0.9μmの2種の放射線の
レベル差と同期性とを比較して火災と可視光ノイズの区
別および発炎火災と燻焼火災を区別する方式では、火災
の種類、燃え方によっては必ずしもここでいう同期性が
みられるとの保証はなく、信頼性を欠く。
レベル差と同期性とを比較して火災と可視光ノイズの区
別および発炎火災と燻焼火災を区別する方式では、火災
の種類、燃え方によっては必ずしもここでいう同期性が
みられるとの保証はなく、信頼性を欠く。
本発明の目的は、上述したような欠点を排除し、電熱器
、ガスコンロ、ストーブ等生活環境における有益な熱源
に基づく誤報が非常に少なく、かつ高感度で火災を検知
できるような火災検知装置を提供することにある。
、ガスコンロ、ストーブ等生活環境における有益な熱源
に基づく誤報が非常に少なく、かつ高感度で火災を検知
できるような火災検知装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明者らは火災と非火災との現象的差異に基づいて考
察を行い、以下のような差異を見出した。
察を行い、以下のような差異を見出した。
すなわち、火災以外の熱源の場合、発熱面積および温度
は一定ないしは数分間で定常に至る。例えば、暖房器具
などでは1発熱面積は一定であり、温度は数分間で定常
に至る。また、マツチ、ライター等は、温度、発熱面積
が一定であるだけでなく、数秒ないしは数分で消滅する
。
は一定ないしは数分間で定常に至る。例えば、暖房器具
などでは1発熱面積は一定であり、温度は数分間で定常
に至る。また、マツチ、ライター等は、温度、発熱面積
が一定であるだけでなく、数秒ないしは数分で消滅する
。
これに対し、火災では発熱面積、温度が共に増加し、し
かも数分間経過しても増加傾向を示すといった特徴があ
る。第3図に、燻焼状態から火災に至る過程での温度変
化、第4図に発熱面積の変化を示す。ここでTFは発炎
時点である。また、燻焼状態を経ない火災、例えば放火
などのような火災の場合においては、第3図、第4図の
TF点以降の温度変化、発熱面積変化を示す。
かも数分間経過しても増加傾向を示すといった特徴があ
る。第3図に、燻焼状態から火災に至る過程での温度変
化、第4図に発熱面積の変化を示す。ここでTFは発炎
時点である。また、燻焼状態を経ない火災、例えば放火
などのような火災の場合においては、第3図、第4図の
TF点以降の温度変化、発熱面積変化を示す。
さらに火災の場合、放射される赤外線を短〜長波長にわ
たる複数の波長帯に分難すると、それぞれの波長帯の検
知出力は時間と共に増大し、しかもその検知出力の比の
時間的変化も特有の挙動を示す。すなわち、検知出力の
大きさは発熱部分の面積と温度を反映するのに対し、検
知出力の比は発熱部分の温度を反映するため燻焼火災の
場合には、それぞれの波長の検知出力およびその検知出
力の比が共に徐々に増大する傾向を示し、発炎火災に移
行した時点で、検知出力、およびその比は急増する。ま
た、その後は、発熱源の面積増加に対して温度上昇は飽
和する傾向にあるので、検知出力は増大するが、その比
はほぼ一定となる。そして、発炎火災に移行した時点で
、CO2分子の共鳴放射が著しく増大し、火災面積の増
加に伴ってその強度が増加する。一方、火災以外の炎の
場合、定常状態に至った後はこうした時間的変化かはみ
られない。
たる複数の波長帯に分難すると、それぞれの波長帯の検
知出力は時間と共に増大し、しかもその検知出力の比の
時間的変化も特有の挙動を示す。すなわち、検知出力の
大きさは発熱部分の面積と温度を反映するのに対し、検
知出力の比は発熱部分の温度を反映するため燻焼火災の
場合には、それぞれの波長の検知出力およびその検知出
力の比が共に徐々に増大する傾向を示し、発炎火災に移
行した時点で、検知出力、およびその比は急増する。ま
た、その後は、発熱源の面積増加に対して温度上昇は飽
和する傾向にあるので、検知出力は増大するが、その比
はほぼ一定となる。そして、発炎火災に移行した時点で
、CO2分子の共鳴放射が著しく増大し、火災面積の増
加に伴ってその強度が増加する。一方、火災以外の炎の
場合、定常状態に至った後はこうした時間的変化かはみ
られない。
本発明は、上記の知見に基づいて赤外線源から放射され
る赤外線を複数の波長帯に分離するバンドパスフィルタ
と、各バンドパスフィルタを通過した赤外線を検知する
赤外線検知器と、赤外線源から放射される赤外線を周期
的に分断せしめるチョッパと、該複数の゛波長帯の一つ
としてCO2分子共鳴放射波長帯を含ませ、上記複数の
波長帯の赤外線検知器の出力および該検知出力の比の時
間的変化に基づいて火災か否かを判断する信号処理回路
とにより構成された火災検知装置を提案する。
る赤外線を複数の波長帯に分離するバンドパスフィルタ
と、各バンドパスフィルタを通過した赤外線を検知する
赤外線検知器と、赤外線源から放射される赤外線を周期
的に分断せしめるチョッパと、該複数の゛波長帯の一つ
としてCO2分子共鳴放射波長帯を含ませ、上記複数の
波長帯の赤外線検知器の出力および該検知出力の比の時
間的変化に基づいて火災か否かを判断する信号処理回路
とにより構成された火災検知装置を提案する。
上記複数のバンドパスフィルタおよび赤外線検知器は単
一ユニットとして集合されたパッケiジ型とすることも
でき、また信号処理回路にはマイクロコンピュータを用
いることが望ましい。
一ユニットとして集合されたパッケiジ型とすることも
でき、また信号処理回路にはマイクロコンピュータを用
いることが望ましい。
[作用]
上記した手段によれば、ガスコンロ、ストーブ等炎を伴
う有益な熱源の場合は、CO2分子の共鳴放射が検知さ
れるものの、各波長帯の検知出力およびその比は、定常
状態に落ち着くため非火災と判断される。また、電熱器
など炎を伴わない有益熱源の場合は、各波長帯の検知出
力およびその比が定常状態になるのみならず、CO□分
子の共鳴放射が検知されないため非火災と判断される。
う有益な熱源の場合は、CO2分子の共鳴放射が検知さ
れるものの、各波長帯の検知出力およびその比は、定常
状態に落ち着くため非火災と判断される。また、電熱器
など炎を伴わない有益熱源の場合は、各波長帯の検知出
力およびその比が定常状態になるのみならず、CO□分
子の共鳴放射が検知されないため非火災と判断される。
これによって、有益な熱源による誤作動をなくすことが
でき、精度のよい火災検知が可能になる。
でき、精度のよい火災検知が可能になる。
[実施例]
第1図は本発明の一実施例の基本構成図である。
赤外線源Sから放射される赤外線は、赤外線検知部りに
入射する。赤外線検知部りにおいて、赤外線は複数の波
長帯に分離され、それぞれの波長帯での赤外線強度が検
知される。
入射する。赤外線検知部りにおいて、赤外線は複数の波
長帯に分離され、それぞれの波長帯での赤外線強度が検
知される。
赤外線検知部りは、赤外線を周期的に分断する回転式チ
ョッパ1と、特に限定されないがそれぞれ異なる透過帯
域をもつ4つの光学フィルタからなるバンドパスフィル
タ2a、2b、2c、2dと、各バンドパスフィルタ2
8〜2dと関連してその透過赤外線を検知する赤外線検
知器3a、3b、3c、3dを備えている。バンドパス
フィルタ2a〜2dの透過帯の中心波長は、ここに示し
た4分割方式の場合では1例えばフィルタ2aが2〜3
μm、フィルタ2bが3〜4μm、フィルタ2cが4〜
5.5μm、フィルタ2dが8〜15μmのように適宜
選択され、透過波長帯幅はそれぞれ0.1〜1.5μm
とされる。これらのフィルタ2a〜2dのうち、1つは
、CO2分子の共鳴放射波長帯(4,3μm)を透過す
るものが選択される。ここでは、フィルタ2cがCO□
分子の共鳴放射波長帯を透過するようになっている。
ョッパ1と、特に限定されないがそれぞれ異なる透過帯
域をもつ4つの光学フィルタからなるバンドパスフィル
タ2a、2b、2c、2dと、各バンドパスフィルタ2
8〜2dと関連してその透過赤外線を検知する赤外線検
知器3a、3b、3c、3dを備えている。バンドパス
フィルタ2a〜2dの透過帯の中心波長は、ここに示し
た4分割方式の場合では1例えばフィルタ2aが2〜3
μm、フィルタ2bが3〜4μm、フィルタ2cが4〜
5.5μm、フィルタ2dが8〜15μmのように適宜
選択され、透過波長帯幅はそれぞれ0.1〜1.5μm
とされる。これらのフィルタ2a〜2dのうち、1つは
、CO2分子の共鳴放射波長帯(4,3μm)を透過す
るものが選択される。ここでは、フィルタ2cがCO□
分子の共鳴放射波長帯を透過するようになっている。
また、5.5〜8μmの波長帯は、空気中の水蒸気によ
る吸収が非常に大きいので、避けるべきである。分割波
長帯の数は、上記のように4分割に限られるものではな
く、2分割以上任意の数に分割できるが、実用上は5〜
6分割までで十分である。
る吸収が非常に大きいので、避けるべきである。分割波
長帯の数は、上記のように4分割に限られるものではな
く、2分割以上任意の数に分割できるが、実用上は5〜
6分割までで十分である。
光学フィルタは、Zn5eあるいはZnSあるいはGe
その他の誘電体をSi等の基板上に交互に真空蒸着して
多層膜としたものであり、目標とする透過波長帯に応じ
て膜厚が決定される。
その他の誘電体をSi等の基板上に交互に真空蒸着して
多層膜としたものであり、目標とする透過波長帯に応じ
て膜厚が決定される。
赤外線検知器38〜3dとしては、半導体赤外線検知器
、サーモパイル、焦電型赤外線検知器等いずれも使用し
得るが、半導体赤外線検知器は冷却が必要なため適当で
なく、サーモパイルまたは焦電型赤外線検知器が望まし
く、中でも焦電型のものが特に好ましい。また、チョッ
パ1は、赤外線検知器にサーモパイルを使用した場合に
は省略することもできる。
、サーモパイル、焦電型赤外線検知器等いずれも使用し
得るが、半導体赤外線検知器は冷却が必要なため適当で
なく、サーモパイルまたは焦電型赤外線検知器が望まし
く、中でも焦電型のものが特に好ましい。また、チョッ
パ1は、赤外線検知器にサーモパイルを使用した場合に
は省略することもできる。
焦電型検知器は温度の変化分のみに応答する微分型の検
知器であり、温度増加を測定する本発明装置に好適であ
る。焦電型検知器は、タンタル酸リチウムやPbxZr
y○3に代表される焦電体の薄板の表面および裏面に蒸
着等により電極を形成したものである。また、波長1μ
m付近の近赤外線域を検知する場合には、Siフォトダ
イオードを使用することもできる。
知器であり、温度増加を測定する本発明装置に好適であ
る。焦電型検知器は、タンタル酸リチウムやPbxZr
y○3に代表される焦電体の薄板の表面および裏面に蒸
着等により電極を形成したものである。また、波長1μ
m付近の近赤外線域を検知する場合には、Siフォトダ
イオードを使用することもできる。
チョッパ1の回転駆動には、パルスモータ−直流モータ
ーなどが適しているが、直流モーターの場合にはチョッ
パの回転数を検知するためのフォトインタラプタのよう
な回転検知器4が必要である。パルスモータでチョッパ
を駆動する場合には、駆動回路から回転数を知ることが
できるので、フォトインタラプタは不用となる。
ーなどが適しているが、直流モーターの場合にはチョッ
パの回転数を検知するためのフォトインタラプタのよう
な回転検知器4が必要である。パルスモータでチョッパ
を駆動する場合には、駆動回路から回転数を知ることが
できるので、フォトインタラプタは不用となる。
赤外線検知器3a〜3dからの出力信号およびチョッパ
の回転検知信号は、信号処理回路1oで処理される。信
号処理回路10は、各赤外線検知器38〜3dからの出
力の大きさ、それらの出力の相対比並びにそれらの時間
変化を演算し、その結果に基づいて対象赤外線源が火災
か否かを判別し、火災と判断したときは警報器の駆動信
号を出力する。
の回転検知信号は、信号処理回路1oで処理される。信
号処理回路10は、各赤外線検知器38〜3dからの出
力の大きさ、それらの出力の相対比並びにそれらの時間
変化を演算し、その結果に基づいて対象赤外線源が火災
か否かを判別し、火災と判断したときは警報器の駆動信
号を出力する。
第5図は、信号処理回路10の構成例を示す。
赤外線検知器38〜3dからの出力信号は、増幅回路1
1a、llb、llc、lldに送られ、所望のレベル
まで増幅される。また、フォトインタラプタ4からの回
転検知信号は、移相回路12に入力され、互いに90度
位相のずれた同期信号SINφ、CO3−が出力される
。増幅回路11a〜lidからの出力は、上記同期信号
SINφ、CoSφに同期して同期検波回路13a工〜
13d、、 13 a、〜13d2に供給され、検波さ
れる。
1a、llb、llc、lldに送られ、所望のレベル
まで増幅される。また、フォトインタラプタ4からの回
転検知信号は、移相回路12に入力され、互いに90度
位相のずれた同期信号SINφ、CO3−が出力される
。増幅回路11a〜lidからの出力は、上記同期信号
SINφ、CoSφに同期して同期検波回路13a工〜
13d、、 13 a、〜13d2に供給され、検波さ
れる。
同期検波回路13 a、 〜13 d、、 13 a2
〜13d2の検波出力は、それぞれ2東回路14a2〜
14 d、、 l 4 a2〜14 d、で2乗され、
それぞれのチャンネルごとに加算器15a〜15dで加
算された後、平方根演算回路16a〜16dで平方根演
算される。このように、90度位相のずれた同期信号で
別々に同期検波を行い、それらの検波出力の2乗平均を
とることによって、チョッパと赤外線検知器間の位置ず
れ等に起因する位相のずれが取り除かれる。
〜13d2の検波出力は、それぞれ2東回路14a2〜
14 d、、 l 4 a2〜14 d、で2乗され、
それぞれのチャンネルごとに加算器15a〜15dで加
算された後、平方根演算回路16a〜16dで平方根演
算される。このように、90度位相のずれた同期信号で
別々に同期検波を行い、それらの検波出力の2乗平均を
とることによって、チョッパと赤外線検知器間の位置ず
れ等に起因する位相のずれが取り除かれる。
平方根演算器16a〜16dの出力は、A/D変換器1
7a〜17dでA/D変換されてマイクロコンピュータ
18に入力され、信号処理される。
7a〜17dでA/D変換されてマイクロコンピュータ
18に入力され、信号処理される。
第5図の実施例では、2乗平均をアナログ演算器で演算
しているが、同期検波された信号をA/D変換して5マ
イクロコンピユータに入力すれば、マイクロコンピュー
タで2乗平均を行うこともできる。また、増幅回路11
a〜lidの出力信号をA/D変換することで、同期検
波をマイクロコンピュータ18で行うこともできる。
しているが、同期検波された信号をA/D変換して5マ
イクロコンピユータに入力すれば、マイクロコンピュー
タで2乗平均を行うこともできる。また、増幅回路11
a〜lidの出力信号をA/D変換することで、同期検
波をマイクロコンピュータ18で行うこともできる。
マイクロコンピュータ18においては、検知信号に基づ
いてタイマ割込み等で数秒おきに演算を行い、赤外線源
の温度と発熱面積の増大、さらにco2分子共鳴放射の
有無の様相を数分間にわたりデータを蓄積し、そのデー
タに基づいて温度と発熱面積が常に増大しているか調べ
、増大している場合に火災と判断し、ドライバ19を駆
動させてリレーRLYをオンさせ、警報器20を駆動さ
せる。
いてタイマ割込み等で数秒おきに演算を行い、赤外線源
の温度と発熱面積の増大、さらにco2分子共鳴放射の
有無の様相を数分間にわたりデータを蓄積し、そのデー
タに基づいて温度と発熱面積が常に増大しているか調べ
、増大している場合に火災と判断し、ドライバ19を駆
動させてリレーRLYをオンさせ、警報器20を駆動さ
せる。
例えば、燻焼火災の場合、赤外線検知器3a〜3dの出
力は第6図に示すように変化する。すなわち、赤外線検
知器3a〜3dの出力a、b、a。
力は第6図に示すように変化する。すなわち、赤外線検
知器3a〜3dの出力a、b、a。
dは温度上昇と延焼面積の増大に伴ってdtctb、a
の1@で増加する。そして、発炎した時点TFでCO2
分子の共鳴放射が激増するため、赤外線検知器3a〜3
dのうち3cの出力が著しく増加す−る。その後、赤外
線源が火炎となるため、温度上昇は少なくなり、面積の
増大に伴う赤外線量の増加が主になり、各赤外線検知器
3a〜3dの出力は各々増加するが、出力の比はほぼ一
定になる。
の1@で増加する。そして、発炎した時点TFでCO2
分子の共鳴放射が激増するため、赤外線検知器3a〜3
dのうち3cの出力が著しく増加す−る。その後、赤外
線源が火炎となるため、温度上昇は少なくなり、面積の
増大に伴う赤外線量の増加が主になり、各赤外線検知器
3a〜3dの出力は各々増加するが、出力の比はほぼ一
定になる。
一方、非火災の場合、赤外線源の温度または面積が所定
時間で定常状態あるいは消滅状態となる。
時間で定常状態あるいは消滅状態となる。
例えば、暖房器具、調理器具などの場合は、発熱面積の
増大は伴わずまた温度も所定時間で定常状態に達する。
増大は伴わずまた温度も所定時間で定常状態に達する。
従って、−赤外線検知器38〜3dの出力比較により赤
外線源の温度を求め、かつその温度における赤外線検知
器3a〜3dのうち例えば3a、3bと3dの出力を、
予め設定した値と比較すれば発熱面積を知ることができ
る。さらに、以上の手順で求めた赤外線源の温度と発熱
面積から、黒体放射強度すなわち、熱源が黒体であると
仮定した場合のco2分子共鳴放射波長帯における赤外
線放射強度を計算し、その値と、CO2分子の共鳴放射
波長帯を検知する赤外線検知器3cの出力とを比較する
ことにより、602分子の共鳴放射の有無を知ることが
できる。
外線源の温度を求め、かつその温度における赤外線検知
器3a〜3dのうち例えば3a、3bと3dの出力を、
予め設定した値と比較すれば発熱面積を知ることができ
る。さらに、以上の手順で求めた赤外線源の温度と発熱
面積から、黒体放射強度すなわち、熱源が黒体であると
仮定した場合のco2分子共鳴放射波長帯における赤外
線放射強度を計算し、その値と、CO2分子の共鳴放射
波長帯を検知する赤外線検知器3cの出力とを比較する
ことにより、602分子の共鳴放射の有無を知ることが
できる。
こうして、温度および発熱面積がある一定期間(数分間
)以上増加傾向にあり、かつCO2分子の共鳴放射が認
められない場合は、燻焼火災と判断できる。また、ある
時点で、温度および発熱面精が急増すると共に、CO□
分子の共鳴放射が認められた場合には、燻焼火災が発炎
火災に移行したと判断し、例えば警報器の音量を増加さ
せたり音の高低を変化させてその旨を報知させるように
することができる。さらに、赤外線が検知されない状態
から急にCO2分子の共鳴放射が検知され、それに伴っ
て高温の発熱が検知され、しかもその発熱面積が急増し
た場合は、放火と判断できる。
)以上増加傾向にあり、かつCO2分子の共鳴放射が認
められない場合は、燻焼火災と判断できる。また、ある
時点で、温度および発熱面精が急増すると共に、CO□
分子の共鳴放射が認められた場合には、燻焼火災が発炎
火災に移行したと判断し、例えば警報器の音量を増加さ
せたり音の高低を変化させてその旨を報知させるように
することができる。さらに、赤外線が検知されない状態
から急にCO2分子の共鳴放射が検知され、それに伴っ
て高温の発熱が検知され、しかもその発熱面積が急増し
た場合は、放火と判断できる。
これに対して、発熱面積の増大がみられない場合は、炎
を扱う器具(ストーブ、コ゛ンロ)と判断できる。
を扱う器具(ストーブ、コ゛ンロ)と判断できる。
本発明は、極めて実際的な火災現象に立脚して火災判定
を行っているので、従来技術と異なり誤報を著しく低減
することができる。
を行っているので、従来技術と異なり誤報を著しく低減
することができる。
第7図〜第9図には、各々4つのバンドパスフィルタと
赤外線検知器を一つのパッケージに収納した焦電型セン
サ40の構造と使用例を、また第10図には、その回路
例を示す。ここでは、先の具体例において別々に設けら
れた4つの赤外線検知器が、単一のユニットとして集合
された形となっている。すなわち、このパッケージ型赤
外線センサ40は、第9図に示されるように円盤状の絶
縁基板41を4分した各象限に焦電体43a、43b、
−43c、43dが配置され、その前方に上記各焦電体
に対応する4分割型バンドパスフィルタ42a、42b
、42c、42dからなる窓42が配置され、基板41
と窓42とがシールカン46により結合され、全体とし
て4種の赤外線波長帯を検知し得るパッケージ型センサ
として構成されている。上記4分割型バンドパスフィル
タ42a〜42dは、各々その透過中心波長が2.6μ
m、3.7μm、4.3μm、9μmとされており、透
過帯域幅は、0.1〜1μmとされている。この4分割
フィルタは、1枚の透明ガラス基板上に誘電体多層膜を
4回に分けて選択蒸着するか、あるいは4枚扇形のバン
ドパスフィルタを貼り合わせることで作製される。フィ
ルタ42a〜42dを通過した赤外線は焦電体43a〜
43dで別々に検知され、先と同様に信号処理回路10
により処理される。シールカン46内には内部の空間を
フィルタに合わせて4つに仕切る区画壁を設けることが
望ましい。
赤外線検知器を一つのパッケージに収納した焦電型セン
サ40の構造と使用例を、また第10図には、その回路
例を示す。ここでは、先の具体例において別々に設けら
れた4つの赤外線検知器が、単一のユニットとして集合
された形となっている。すなわち、このパッケージ型赤
外線センサ40は、第9図に示されるように円盤状の絶
縁基板41を4分した各象限に焦電体43a、43b、
−43c、43dが配置され、その前方に上記各焦電体
に対応する4分割型バンドパスフィルタ42a、42b
、42c、42dからなる窓42が配置され、基板41
と窓42とがシールカン46により結合され、全体とし
て4種の赤外線波長帯を検知し得るパッケージ型センサ
として構成されている。上記4分割型バンドパスフィル
タ42a〜42dは、各々その透過中心波長が2.6μ
m、3.7μm、4.3μm、9μmとされており、透
過帯域幅は、0.1〜1μmとされている。この4分割
フィルタは、1枚の透明ガラス基板上に誘電体多層膜を
4回に分けて選択蒸着するか、あるいは4枚扇形のバン
ドパスフィルタを貼り合わせることで作製される。フィ
ルタ42a〜42dを通過した赤外線は焦電体43a〜
43dで別々に検知され、先と同様に信号処理回路10
により処理される。シールカン46内には内部の空間を
フィルタに合わせて4つに仕切る区画壁を設けることが
望ましい。
焦電体43a〜43dは、第10図のように各々逆分極
された2つの焦電素子S、、S2が直列接続されてなり
、一方の焦電素子S工の端子にはそれぞれインピーダン
ス変換用FET47 a 、 47b、47c、47d
のゲート端子が接続されている。このFET47a〜4
7dのドレイン端子には各々正の電源電圧V o oが
印加され、各ソース端子からそれぞれ出力信号が取り出
されるようになっている。また、他方の焦電素子S2の
端子は接地点Eに接続され、各FET47a〜47dの
ゲート端子と接地点Eとの間にはそれぞれ同一の高抵抗
値を持つ入力抵抗R□、R2,R,,R4が接続されて
いる。
された2つの焦電素子S、、S2が直列接続されてなり
、一方の焦電素子S工の端子にはそれぞれインピーダン
ス変換用FET47 a 、 47b、47c、47d
のゲート端子が接続されている。このFET47a〜4
7dのドレイン端子には各々正の電源電圧V o oが
印加され、各ソース端子からそれぞれ出力信号が取り出
されるようになっている。また、他方の焦電素子S2の
端子は接地点Eに接続され、各FET47a〜47dの
ゲート端子と接地点Eとの間にはそれぞれ同一の高抵抗
値を持つ入力抵抗R□、R2,R,,R4が接続されて
いる。
なお、図示しないが上記FET47a〜47dは焦電体
43a〜43.dの上方にまた入力抵抗R〜R3は絶縁
基板41上に、それぞれ取り付けられ、ボンディングワ
イヤまたはハンダ付けで相互に接続されてシールカン4
6内に封入される。
43a〜43.dの上方にまた入力抵抗R〜R3は絶縁
基板41上に、それぞれ取り付けられ、ボンディングワ
イヤまたはハンダ付けで相互に接続されてシールカン4
6内に封入される。
[発明の効果]
以上説明したようにこの発明は、赤外線源から放射され
る赤外線を複数の波長帯に分離するバンドパスフィルタ
と、各バンドパスフィルタを通過した赤外線を検知する
赤外線検知器と、赤外線源から放射される赤外線を周期
的に分断せしめるチョッパと、該複数の波長帯の一つと
してCO2分子共鳴放射波長帯を含ませ、上記複数の波
長帯の赤外線検知器の検知出力および該検知出力の比の
時間的変化に基づいて火災か否かを判断する信号処理回
路とにより火災検知装置を構成したので、ガスコンロ、
ストーブ等炎を伴う有益な熱源の場合は、CO2分子の
共鳴放射が検知されるものの各波長帯の検知出力および
その比が定常状態に落ち着くため、非火災と判断される
。また、電熱器など炎を伴わない有益熱源の場合は、各
波長帯の検知出力およびその比が定常状態になるのみな
らず、CO2分子の共鳴放射が検知されないため非火災
と判断される。これによって、有益な熱源による誤作動
をなくすことができ、精度のよい火災検知が可能になる
という効果がある。
る赤外線を複数の波長帯に分離するバンドパスフィルタ
と、各バンドパスフィルタを通過した赤外線を検知する
赤外線検知器と、赤外線源から放射される赤外線を周期
的に分断せしめるチョッパと、該複数の波長帯の一つと
してCO2分子共鳴放射波長帯を含ませ、上記複数の波
長帯の赤外線検知器の検知出力および該検知出力の比の
時間的変化に基づいて火災か否かを判断する信号処理回
路とにより火災検知装置を構成したので、ガスコンロ、
ストーブ等炎を伴う有益な熱源の場合は、CO2分子の
共鳴放射が検知されるものの各波長帯の検知出力および
その比が定常状態に落ち着くため、非火災と判断される
。また、電熱器など炎を伴わない有益熱源の場合は、各
波長帯の検知出力およびその比が定常状態になるのみな
らず、CO2分子の共鳴放射が検知されないため非火災
と判断される。これによって、有益な熱源による誤作動
をなくすことができ、精度のよい火災検知が可能になる
という効果がある。
第1図は本発明に係る火災検知装置の一実施例を示す基
本構成図。 第2図は赤外線放射源から放射される赤外線波長と量(
相対値)との関係を示す図、 第3図は火災発生時の温度変化を示す図、第4図は火災
発生時の発熱面積の変化を示す図。 第5図は信号処理回路の一実施例を示す回路図。 第6図は火災発生時における第1図の火災検知装置の各
検知器の出力の変化を示す図、第7図はパッケージ型赤
外線検知器の一例を示す斜視図、 第8図はそれを用いた火災検知装置の概略構成図、 第9図はその赤外線検知器の内部構造を示す分解斜視図
、 第10図はその赤外線検知器の回路構成例を示す回路図
である。 1・・・・チJツバ、2a〜2d・・・・バンドパスフ
ィルタ、3a〜3d・・・・赤外線検知器、4・・・・
回転検知器。 0 1 2 34 56 7 8910(lJ凰)波
長 第 3 図 日前 ば 第 図 第 図 第 7 図 第8 図
本構成図。 第2図は赤外線放射源から放射される赤外線波長と量(
相対値)との関係を示す図、 第3図は火災発生時の温度変化を示す図、第4図は火災
発生時の発熱面積の変化を示す図。 第5図は信号処理回路の一実施例を示す回路図。 第6図は火災発生時における第1図の火災検知装置の各
検知器の出力の変化を示す図、第7図はパッケージ型赤
外線検知器の一例を示す斜視図、 第8図はそれを用いた火災検知装置の概略構成図、 第9図はその赤外線検知器の内部構造を示す分解斜視図
、 第10図はその赤外線検知器の回路構成例を示す回路図
である。 1・・・・チJツバ、2a〜2d・・・・バンドパスフ
ィルタ、3a〜3d・・・・赤外線検知器、4・・・・
回転検知器。 0 1 2 34 56 7 8910(lJ凰)波
長 第 3 図 日前 ば 第 図 第 図 第 7 図 第8 図
Claims (5)
- (1)赤外線源から放射される赤外線を複数の波長帯に
分離するバンドパスフィルタと、各バンドパスフィルタ
を通過した赤外線をそれぞれ検知する赤外線検知器を備
え、該複数の波長帯のうち一つの波長帯はCO_2分子
の共鳴放射波長帯を含み、1〜16μmの波長範囲を検
知する赤外線検知部並びに前記それぞれの波長帯の赤外
線検知器の出力およびこれらの検知出力の比の時間的変
化に基づいて火災か否かを判断する信号処理回路を具備
することを特徴とする火災検知装置。 - (2)上記赤外線検知器に入射すべく赤外線源から放射
された赤外線を周期的に分断せしめるチョッパを備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の火災検知
装置。 - (3)上記バンドパスフィルタは5.5〜8μmの波長
範囲の赤外線を回避するように波長帯が選択されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項および第2項記
載の火災検知装置。 - (4)上記信号処理回路は、上記赤外線検知器の出力を
上記チョッパの回転に同期し90度位相の異なる2つの
周期信号に同期して検波した後に2乗平均をとることを
特徴とした特許請求の範囲第2項および第3項記載の火
災検知装置。 - (5)上記赤外線検知器の出力に基づいてCO_2分子
の共鳴放射波長帯を検知する赤外線検知器の検知波長帯
域における黒体放射強度を計算し、その値と、CO_2
分子の共鳴放射波長帯を検知する赤外線検知器の出力と
を比較することにより、CO_2分子の共鳴放射の有無
を検知し、該共鳴放射を検知したときに火災と判定する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3
項および第4項記載の火災検知装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21681789A JPH0378899A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 火災検知装置 |
| US07/569,796 US5153563A (en) | 1989-08-23 | 1990-08-21 | Fire sensing system, process for sensing fire and environment monitor |
| DE69030799T DE69030799T2 (de) | 1989-08-23 | 1990-08-21 | Feueralarmsystem sowie Verfahren dazu und Umgebungsmonitor |
| EP90309126A EP0419046B1 (en) | 1989-08-23 | 1990-08-21 | Fire sensing system, process for sensing fire and environment monitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21681789A JPH0378899A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 火災検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378899A true JPH0378899A (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=16694357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21681789A Pending JPH0378899A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 火災検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0378899A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05159174A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Nikko Kyodo Co Ltd | 火災検知方法 |
| JPH05159175A (ja) * | 1991-12-09 | 1993-06-25 | Nikko Kyodo Co Ltd | 火災検知器 |
| JPH0684077A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-03-25 | Japan Energy Corp | 火災検知方法 |
| WO1996035930A1 (fr) * | 1995-05-08 | 1996-11-14 | Japan Energy Corporation | Moniteur pour l'environnement |
| JP2002368887A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-20 | Nohmi Bosai Ltd | ドアホン |
| JP2006331050A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Hochiki Corp | 炎検出器 |
| WO2011071011A1 (ja) | 2009-12-09 | 2011-06-16 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線式炎検知器 |
| JP2018044792A (ja) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 深田工業株式会社 | 炎検知器 |
| JP2019075138A (ja) * | 2018-12-10 | 2019-05-16 | ホーチキ株式会社 | 炎検出装置 |
| JP2020160021A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 能美防災株式会社 | 炎検知器 |
| JP2021117193A (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-10 | 深田工業株式会社 | 光学監視装置 |
| JP2021144737A (ja) * | 2020-05-22 | 2021-09-24 | ホーチキ株式会社 | 炎検出装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046433A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-03-13 | Asahi Glass Co Ltd | 炎検出装置 |
| JPS6474695A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Nippon Mining Co | Method and device for detecting fire |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP21681789A patent/JPH0378899A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| WO2011071011A1 (ja) | 2009-12-09 | 2011-06-16 | パナソニック電工株式会社 | 赤外線式炎検知器 |
| JP2018044792A (ja) * | 2016-09-12 | 2018-03-22 | 深田工業株式会社 | 炎検知器 |
| JP2019075138A (ja) * | 2018-12-10 | 2019-05-16 | ホーチキ株式会社 | 炎検出装置 |
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| JP2021144737A (ja) * | 2020-05-22 | 2021-09-24 | ホーチキ株式会社 | 炎検出装置 |
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