JPH0462326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、屋外もしくは屋内において火災の発
生を迅速に検知する炎検知器に関する。

従来の技術 従来、炎の分光放射率は、第８図にａで示され
るように、波長4.3μにおいてCO₂共鳴放射による
ピークが存在することは知られている。そして、
この波長の赤外線を検出して炎を検知すると、
炎に対する感度が良い、証明光などの人工光に
は波長4.3μの成分が少ないので誤動作がない、
放電の火花などによる誤動作がない、という利点
がある。そこで、波長4.3μ付近の波長域における
炎特有のゆらぎを検出することによつて炎の発生
を検知する炎検知器は、既に種々提案されてい
る。

ところが、この装置においても、太陽光や金属
などの高い反射率を有する物質からと太陽光の反
射光が受光部分に直接入射すると、誤動作を起こ
す場合があり、特に屋外での使用に問題がある。

ここで、太陽光は、約5700Kの黒体放射エネル
ギーから大気中において吸収されたものを減じた
残りが地上に届く。このスペクトルは第８図にｂ
で示されるようになる。但し、第８図のａ，ｂは
ピークエネルギーでそれぞれ規格化されており、
直接の比較はできない。第８図のｂから明らかな
ように、太陽光のスペクトルでは、CO₂の吸収に
よつて波長4.3μ付近の強度はピークに比べてかな
り小さい。そこで、炎からの放射エネルギーが小
さくて太陽光の放射エネルギーが大きき可視域の
一波長と、波長4.3μ付近の赤外線と二波長を用い
て炎の検出を行う装置が、特開昭49−128782号公
報にいおいて知られている。しかしながら、夏期
の強烈な太陽光の下では、波長4.3μ付近でも炎と
同程度の放射強度がある場合もある。

発明が解決しようとする問題点 特開昭49−128782号公報に記載されている装置
では、可視光に感度を有する第１の受光素子の出
力信号と、赤外線に感度を有する第２の受光素子
の出力信号との位相差がある部分を積分し、この
積分値が所定値に達したときに火災として検知す
るように構成されている。ところが、強い太陽光
の入射がありかつそれは可視光成分と若干位相が
ずれて検出された場合、妨害光のみ存在する場合
にも炎として検知されれてしまう。そして、この
ことは積分値の判断レベルを高く設定することに
よつて防止できるけれども、そうすると実際の火
災の検出精度が悪化してしまう。

本発明は、このような従来例の欠点を解消し、
実際に火災が発生している場合のみを正確に検出
することができる炎検知期を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 この発明は上記目的を達成するために、炎に特
有な波長域に対して感度を有する第１の受光素子
と、可視光の特定の波長域に対して感度を有する
第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力を
積分する第１の積分手段と、前記第１の受光素子
の出力と前記第２の受光素子の出力の位相を比較
する位相比較手段と、前記第１の受光素子の出力
のうち前記第２の受光素子の出力と位相のずれた
部分のみを積分する第２の積分手段と、前記第１
及び第２の積分手段の積分値に基づいて炎が存在
するか否かを判定する時期を規定する判定時期規
定手段と、前記判定時期規定手段によつて判定時
期が規定された時、前記第２の積分手段の積分値
が前記第１の積分手段の積分値の所定割合以上で
あるときに炎の発生と判定する判定手段とを備え
たことを特徴とするものである。

そして、判定時期の決定は、第１の積分手段の
積分値、または第２の積分手段の積分値と所定値
を比較し、積分値が所定値を越えたときを、炎が
存在するか否かを判定する時期として決定するよ
うにしてもよいし、また、第１の受光素子の出力
のうち炎特有の周波数成分を検知するようにし、
上記周波数成分が検知されときを、上記判定時期
として決定するようにしてもよい。

作 用 本発明によれば、太陽光の如き妨害光のみが存
在し炎が存在しない場合には、第１の受光素子の
出力も若干存在し、かつそれは第２の受光素子の
出力と若干位相がずれることがあり、従つて第
１・第２の積分手段の積分値も共に増加するが、
両積分値の割合によつて炎か否かを判断するの
で、妨害光であることが明確で判別される。従来
例では、第２の積分手段の積分値が増加すると炎
として検出してしまう可能性があるのに対し、本
発明ではこのような誤検出は生じない。また、本
発明によれば、炎と妨害光とが混在している場合
には、両受光素子の出力の位相のずれは妨害光の
みの場合に比べて大きいので、第１の積分手段の
積分値に比べて、第２の積分手段の積分値は相対
的に大きくなり、炎の発生が正確に検知される。
更に、炎のみが存在する場合には、第２の受光素
子の出力はほとんどないので、両積分知はほぼ同
じ値となり、従つて炎として明確に検知される。

実施例 以下、図面に基づいて本発明の種々実施例を詳
細に説明する。

第１図は本発明一実施例の炎検知器を示すブロ
ツク図で、同図において、２は波長4.3μ近傍の赤
外線に感度を有する赤外線センサで、例えば、第
２図のような分光透過率特性を有する赤外バンド
パスフイルタを透過した光を受光するように配置
されたサーモパイル、サーミスタなどの焦電素子
からなる。４は可視光に対して感度を有する可視
光センサで、両センサ２，４は、互いに近傍して
配置されているかもしくは、被検知物に対して互
いに共役な位置に配置されている。

６，８は、それぞれセンサ２，４の出力信号を
増巾するアンプで、互いのセンサ２，４の時定数
を合わせる部分と、両センサ２，４の出力信号の
炎に特有な３〜30Hzの周波数成分のみを選択的に
増巾する部分とからなる。１０は、両アンプ６，
８の出力が共に入力され、両出力波形の位相を判
別する位相判別回路で、例えば第３図図示のよう
に構成されている。第３図において、CP₁はアン
プ６の出力ａが正の場合に“Ｈ”、負の場合に
“Ｌ”を出力するコンパレータ、CP₂はアンプ８
の出力ｂが正の場合に“Ｌ”、負もしくはＯの場
合に“Ｈ”を出力するコンパレータ、CP₃はアン
プ８の出力ｂが正もしくはＯの場合に“Ｈ”、負
の場合に“Ｌ”を出力するコンパレータである。
そして、コンパレータCP₁，CP₂の出力はアンド
回路AN₁を介してオア回路ORに入力されてい
る。一方、コンパレータCP₁の出力はインバータ
IVを介してアンド回路AN₂に入力され、コンパ
レータCP₃の出力はそのままアンド回路AN₂に入
力される。アンド回路AN₂の出力はオア回路OR
に入力される。

このような構成によつて、位相判別回路１０の
出力ｃ（すなわちオア回路ORの出力ｃ）は、出
力ｂが炎だけが存在する場合の出力よりも小さい
ときに“Ｈ”、及び出力ｂが炎だけが存在する場
合よりも大きいけれども出力ａと出力ｂとの符号
が逆のときに“Ｈ”となり、それ以外のときは
“Ｌ”となる。すなわち、コンパレータCP₂，CP₃
の判別レベルは上途の如き炎だけが存在する場合
の出力ｂも大きさに応じて正側もしくは負側に若
干オフセツトされているのである。

第１図に戻つて、１２はアンプ６の出力ａも全
波整流する全波整流回路で、予め定められた所定
レベル以上の出力ａのみを全波整流するように構
成されている。この所定レベルによつて、検知す
べき炎の赤外放射量が決定される。１４は積分回
路で、全波整流回路１２の出力を積分する。全波
整流回路１２の出力は、位相判別回路１０の出力
ｃが“Ｈ”のときに開かれるスイツチSWを介し
て積分回路１６にも入力され、積分される。１８
は、積分回路１４の出力ｄと積分回路１６の出力
ｅとを比較する比較回路で、出力ｅが出力ｄの所
定割合以上であれば“Ｈ”を出力する。２０は、
積分回路１６の出力ｅと所定の設定値とを比較す
る比較回路で、出力ｅが該設定値を越えると
“Ｈ”を出力する。２２は、制御回路で、両比較
回路１８，２０の出力が共に“Ｈ”のときにのみ
警報を発する。更に、制御回路２２は、比較回路
２０の出力が“Ｈ”になつたときに比較回路１８
の出力が“Ｌ”であれば、積分回路１４，１６を
共にリセツトする。ここで、積分回路１４，１６
の積分動作はアンプ６の出力ａがあるレベルを越
えたときに同時に開始され、所定時間以上経過し
ても積分結果が所定レベルを越えなければ自動的
に両積分回路１４，１６ともリセツトされるよう
に構成しても良い。

次に、本実施例の動作について説明する。ま
ず、炎のみが存在し、妨害光がほとんど存在しな
い場合の各出力ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの変化を第４
図Ａとタイムチヤートに示す。この場合、アンプ
６の出力ａは、ａに示されるように、炎のゆらぎ
に応じて変化するのに対し、炎に含まれる可視光
成分はごく小さいので、アンプ８の出力ｂは、ｂ
に示されるように、ごく小さい。従つて、位相判
別回路１０の出力ｃは、ｃに示されるように、
“Ｈ”のままとなる。故に、スイツチSWは開い
たままとなるので、積分回路１４によつて積分さ
れるアンプ６の出力は、第４図Ａの１４に示され
る出力ａのうちで黒く塗りつぶされた面積に対応
するものとなり、一方、積分回路１６によつて積
分されるアンプ６の出力は、第４図Ａの１６に示
された出力ａのうちで黒く塗りつぶされた面積に
対応するものとなり、面積分値は互いに等しくな
る。

従つて、両積分回路１４，１６の出力ｄ，ｅ
は、第４図Ａにｄ，ｅで示されるように、ほぼ同
じとなる。故に、比較回路１８の出力は“Ｈ”と
なる。そして、積分回路１６の出力ｅが比較回路
２０の予め設定された設定値を越えると該比較回
路２０の出力も“Ｈ”となり、制御回路２２への
両入力とも“Ｈ”となるので、制御回路２２は警
報を発し、火災の発生が検知される。

一方、妨害光のみが存在する場合の各出力ａ〜
ｅの変化を第４図Ｂに示す。たとえば、太陽光の
反射光が直接センサ２，４に入射し、かつ、炎と
同様の周派数成分をもつたゆらぎ方をした場合、
アンプ６の出力ａは、太陽光エネルギーに含まれ
る波長4.3μの成分に応じて炎の存在した場合と同
様の波形となる。一方、アンプ８と出力ｂは、太
陽光に含まれる可視光成分に応じたａと相似な波
形となる。ここで、両波形の振巾比は、太陽光の
可視光成分と波長4.3μの成分との比であり、天候
や反射物の特性によつて変化する。従つて、位相
判別回路１０の出力ｃは、第４図Ｂにｃにて示さ
れるようになり、この出力ｃが“Ｈ”のときしか
スイツチSWが開かれないので、積分回路１６に
よつて積分されるアンプ６の出力ａは、第４図Ｂ
に１６で示される出力ａの波形のうち黒く塗りつ
ぶされた部分の面積のみとなる。

従つて、積分回路１６の出力ｅは、積分回路１
４の出力ｄに比べて著しく小さくなる。故に、比
較回路２０の出力が“Ｈ”になるときには、出力
ｄが出力ｅに比べて著しく大きくなつているの
で、比較回路１８の出力は“Ｌ”であり、制御回
路２２から警報は発せられない。ここで、妨害光
のみ存在する場合にも両アンプ６，８の出力ａ，
ｂのずれが生じるのは、両センサ２，４の時定数
の微妙なちがいや、両センサ２，４に入射する妨
害光の時間的なずれに起因している。

次に、炎と妨害光とが共に存在する場合の各出
力ａ〜ｅの変化を第４図Ｃに示す。この場合、ア
ンプ６の出力ａとアンプ８の出力ｂとはそれぞれ
独立した波形となつている。従つて、位相判別回
路１０の出力ｃは、第４図Ｃにｃで示されるよう
に変化し故に、積分回路１６によつて積分される
アンプ６の出力ａは、第４図Ｃの１６に黒く塗り
つぶされている面積に対応して、この面積は第４
図Ｂに示される妨害光のみの場合に比べて大き
い。そこで、積分回路１６の出力ｅは、第４図Ｂ
の場合に比べて速い速度で増加し、この出力ｅが
比較回路２０の設定値を越えてその出力が“Ｈ”
になつた時点では、出力ｅは出力ｄの所定割合以
上であり比較回路１８の出力も“Ｈ”であるの
で、制御回路２２は警報を発する。

以上のように、本実施例によれば、炎のみが存
在する場合も炎と妨害光とが混在する場合にも炎
を正確に検出することができるし、妨害光のみが
存在する場合には決して誤検出を行うことがない
ので、精度は著しく良い。但し、本実施例では、
第４図Ａ第４図Ｃとのｄとｅとを見れば明らかな
ように、炎のみが存在する場合に比べて炎と妨害
光とが混在する場合には、ｄに対してｅの増加が
遅いので炎としての検出に時間がかかつてしま
う。そこで、この欠点を改良し、別の方法によつ
て炎を検出する時期を規定する実施例を第５図に
示し、以下この実施例について説明する。

第５図は、本発明の別の実施例を示すブロツク
図で、第１図と同様に作用するものについては同
符号を付し、それらについての説明は省略する。
第５図において、両積分回路１４，１６の出力
ｄ，ｅを互いに比較し、出力ｄに対し出力ｅが所
定割合以上のときに“Ｈ”を出力する比較回路１
８は第１図と同様である。しかし、本実施例にお
いては、出力ｅと所定の設置値とを比較する比較
回路２０に代わつて、出力ｄと所定の設置値とを
比較して出力ｄが該設定値を上回ると“Ｈ”を出
力すると比較回路２４が設けられている。そし
て、制御回路２６は両比較回路１８，２４の出力
が共に“Ｈ”となつた場合に炎を検知して警報を
発する。

本実施例においては、積分回路１４の出力ｄが
所定の設定値を越えたときに比較回路２４の出力
は“Ｈ”になり、このときに、積分回路１６の出
力ｅが出力ｄの所定割合以上であれば比較回路１
８の出力も“Ｈ”であるから、制御回路２６から
警報が発せられる。従つて、第１図図示の実施例
によれば、第４図ＡとＣとから明らかなように、
炎のみが存在する第４図Ａの場合に比べて、炎と
妨害光とが共に存在する第４図Ｃの場合の方が出
力ｅの増加が遅いので炎の検知が遅れるのに対し
て、本実施例によれば、出力ｄが所定の設置値に
達したときに炎の検知か否かの判断を行うので、
妨害光があつても炎の検知が遅れることはない。

第６図は更に別の実施例を示すブロツク図であ
る。同図において、２８はタイマ回路で、該タイ
マ回路２８に設定された所定時間t_secごとに積分
回路１４，１６は共にリセツトされる。従つて、
比較回路１９に入力される両出力ｄ，ｅは所定時
間t_secごとにリセツトされる。比較回路１９はｄ
とｅとの比を演算し、この比が予め定められてい
る所定値を越えると火災として検知して警報を発
する。本実施例においても、炎のみが存在する場
合に比べて炎と妨害光とが混在する場合に検知が
遅れることはない。

第７図は、本発明の更に別の実施例を示すブロ
ツク図であり、第１図と同様に作用するものにつ
いては同符号を付し、それらについての説明は省
略する。第７図において、３０は赤外線センサ２
に入射される赤外光成分のうちで炎特有の周波数
（３〜30Hz）の成分のゆらぎを検出するゆらぎ検
出回路である。そして、このゆらぎ検出回路３０
は、例えば特願昭59−107915号に提案されている
構成を有しており、炎特有のゆらぎを検出する
と、制御回路３２に“Ｈ”の信号を出力する。制
御回路３２は、ゆらぎ検出回路３０の出力が
“Ｈ”になつたときに比較回路１８の出力も“Ｈ”
であれば、警報を発する。本実施例においては、
炎のゆらぎを検出した上で、面積分値の比較結果
を行つて炎の検知を行うので、より確実な炎検知
が可能となる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明に係る炎検知器
は、炎に特有な波長域に対して感度を有する第１
の受光素子と、可視光の特定の波長域に対して感
度を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素
子の出力を積分する第１の積分手段と、前記第１
の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力の
位相を比較する位相比較手段と、前記第１の受光
素子の出力のうち前記第２の受光素子の出力と位
相のずれた部分のみを積分する第２の積分手段
と、前記第１及び第２の積分手段の積分値に基づ
いて炎が存在するか否かを判定する時期を規定す
る判定時期規定手段と、前記判定時期規定手段に
よつて判定時期が規定された時、前記第２の積分
手段の積分値が前記第１の積分手段の積分値の所
定割合以上であるときに炎の発生と判定する判定
手段とを備えたことを特徴とするものであり、こ
のように構成することにより、妨害光による誤検
出の可能性をより減少せしめ、より精度の良い正
確な炎検知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の炎検知器の構成を示
すブロツク図、第２図はその赤外バンドパスフイ
ルタの分光透過率を示すブロツク、第３図はその
位相判別回路の構成を示すブロツク図、第４図
Ａ，Ｂ，Ｃ，はその各出力変化を示すタイムチヤ
ート、第５図は別の実施例を示すブロツク図、第
６図はその変形例を示すブロツク図、第７図は更
に別の実施例を示すブロツク図、第８図は炎及び
太陽光のスペクトルを示すグラフである。 ２；第１の受光素子、４；第２の受光素子、１
０；位相比較手段、１４；第１の積分手段、１
６；第２の積分手段、１８，１９；比較手段、２
０，２２，２４，２６，２８，１９，３０，３
２；検知手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炎に特有な波長域に対して感度を有する第１
   の受光素子と、 可視光の特定の波長域に対して感度を有する第
   ２の受光素子と、 前記第１の受光素子の出力を積分する第１の積
   分手段と、 前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素
   子の出力の位相を比較する位相比較手段と、 前記第１の受光素子の出力のうち前記第２の受
   光素子の出力と位相のずれた部分のみを積分する
   第２の積分手段と、 前記第１及び第２の積分手段の積分値に基づい
   て炎が存在するか否かを判定する時期を規定する
   判定時期規定手段と、 前記判定時期規定手段によつて判定時期が規定
   された時、前記第２の積分手段の積分値が前記第
   １の積分手段の積分値の所定割合以上であるとき
   に炎の発生と判定する判定手段 とを有することを特徴とする炎検知器。 ２ 前記判定時期規定手段は、前記第１の積分手
   段の積分値と所定値を比較する手段を含み、前記
   比較手段による比較の結果、前記第１の積分手段
   の積分値が所定値を越えた時を、炎が存在するか
   否かを判定する時期として規定することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の炎検知器。 ３ 前記判定時期規定手段は、前記第２の積分手
   段の積分値と所定値を比較する手段を含み、前記
   比較手段による比較の結果、前記第２の積分手段
   の積分値が所定値を越えた時を、炎が存在するか
   否かを判定する時期として規定することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の炎検知器。 ４ 前記判定時期規定手段は、前記第１の受光素
   子の出力のうち炎特有の周波数成分を検知する手
   段を含み、前記検知手段によつて前記炎特有の周
   波数成分が検知された時を、炎が存在するか否か
   を判定する時期として規定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の炎検知器。