JPH0480627A - 光検知装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は火災検知器、バーナーの着火検知器などの光検
知装置に関するものである。さらに詳しくは紫外線検出
放電管は炎から放出される紫外線に応動して放電を開始
するので、この放電管の放電電流を検出することによっ
て火災やバーナーの着火などを検知しようとするもので
ある。

「従来の技術」 紫外線検出放電管は陰極面に紫外線を入射させると放電
を開始するが、正常であるにも拘らず紫外線の入力がな
くとも放電するといういわゆる暗放電という好ましくな
い放電をする。この暗放電は発生間隔がランダムでかつ
時間的に充分に長いという特性を有する。この暗放電に
よる誤動作を防止した従来の光検知装置が第６図に示さ
れる。

この回路において、紫外線検出放電管（１）に、昇圧回
路からなる電源回路（２）から動作電圧が供給されてい
る。紫外線検出放電管（１）は入射紫外線の強度に略比
例した頻度の放電をし、放電時の抵抗（７）にあられれ
た第７図（ａ）のようなパルスがリトリガマルチバイブ
レータ（３）に供給されるとともにカウンタ（４）の計
数入力端子に供給される。

すると、このリトリガマルチバイブレータ（３）からは
（ｂ）に示す出力が得られて、カウンタ（４）のリセッ
ト端子に供給され、立下りがリセット信号となる。前記
紫外線検出放電管（１）からの出力パルスはカウンタ（
４）によって積算され、選択スイッチ回路（５）で選択
された値に達したときに出力回路（６）から（ｄ）のよ
うに検出出力が発せられる。

ここで、暗放電は散発的におこり、かつ放電間隔（Ｔｏ
）が、リトリガマルチバイブレータ（３）のパルス＋１
＠Ｔ工（例えば２ｓｅｃ）より充分長いため、（ｂ）の
出力の立下りでリセットされてカウンタ（４）では積算
されない。

つぎに、紫外線による紫外線検出放電管（１）の放電間
隔（Ｔｏ）が前記パルス幅（Ｔｏ）より短かければ、リ
トリガマルチバイブレータ（３）の立下りが順次延長さ
れてリセットされないので、カウンタ（４）の出力パル
スが順次積算される。そして設定値に達すると、出力回
路（６）から（ｄ）のように出力が発生する。なお、前
記パルス幅（Ｔ□）は、弱い紫外線のときの放電間隔よ
り長く設定する。また、強い紫外線であれば当然放電間
隔がより短くなるのでカウンタ（４）による一定数に達
するまでの積算時間が短くなり、動作時間が短くなる。

「発明が解決しようとする課題」 以上のような従来の装置は紫外線検出放電管が暗放電し
ても誤動作しないように構成されているが、紫外線検出
放電管が万一故障した場合、故障によって装置が正確に
動作しなくなるという問題があった。故障としてまず考
えられることは、紫外線検出放電管がガラス製品である
ことから外的圧力によってガラス管が破損し、紫外線が
入射しても放電を起こさず信号パルスを出力しない場合
である。このような場合、装置が動作せず、火災が起こ
っても警報を発しない。他には故障した紫外線検出放電
管が紫外線の入射がないのに、連続的に放電を起こし信
号パルスを出力するいわゆる自己放電の場合である。こ
のような場合、装置が誤動作し、火災でもないのに誤報
を発することになる。

なお、暗放電や自己放電による誤動作防止回路として、
２個１対の紫外線検出放電管が１８０度の位相差で交互
に放電している場合にのみ正常な放電であるとしたもの
がある（特公昭５１−３９８７４号）。

しかし、これによっても紫外線検出放電管が故障によっ
て放電しないのか、紫外線が入射しないために放電しな
いのか区別できないという問題があった・ 本発明は紫外線検出放電管が正常に動作しているかどう
かを常にチエツクするようにしたものを得ることを目的
とする。

「課題を解決するための手段」 本発明は１対の紫外線検出放電管を半周期ずらして交互
に放電するようにした光検知装置において、前記それぞ
れの紫外線検出放電管の放電に伴うパルス数を一定時間
毎に比較し、両者の差が所定値以上のとき出力する第１
の故障検出部を具備してなるものである。

「作用」 １対の紫外線検出放電管のうち、一方の紫外線検出放電
管の放電パルスを故障検出部のカウンタの加算側に入力
し、また、他方の紫外線検出放電管の放電パルスを同一
カウンタの減算側に入力する。そして、一定時間、例え
ば１０秒間の加減算の比較をする。この比較値が所定値
以下であれば正常であるとして、カウンタをリセットし
、再びカウントする。１０秒間の比較値が一定値を越え
ていると、２本のうちの１本の紫外線検出放電管が故障
であると判断して故障検出信号を出力する。なお、二の
カウンタとは別に２本の紫外線検出放電管のすべての放
電パルスをフリップフロップ回路に入力せしめる。紫外
線検出放電管が正常であればある時間内に暗放電が少な
くとも１回は発生する。ところが、その設定された長時
間１例えば１時間内に１個の放電パルスもなければ、２
個の紫外線検出放電管がともに故障していると判定し、
故障検出信号を出力する。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。

第１図において、（ｌａ）　（ｌｂ）はできるだけ同一
性能の紫外線検出放電管である。これら第１、第２の紫
外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）はそれぞれ抵抗（７
ａ）（７ｂ）を介して電源回路（８ａ）　（８ｂ）に結
合されている。

これらの電源回路（８ａ）　（８ｂ）は低電圧の直流電
圧を。

３００〜４００ｖに昇圧するためのもので、トランジス
タ（９ａ）　（９ｂ）、トランス（１０ａ）　（１０ｂ
）、整流ダイオード（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）、平滑コン
デンサ（１２ａ）　（１２ｂ）からなる。

前記トランジスタ（９ａ）　（９ｂ）のベースには、第
２図（ａ）（ｂ）のように、互いに半周期ずれた発振パ
ルスを印加するための発振器（１３）が結合されている
。

前記紫外線検出放電管（ｌａ）（ｌｂ）の出力側には。

火災信号検出部（１４）と故障検出部（１５）とが結合
されている。

このうち、火災信号検出部（１４）は第１のオアゲート
（１６）　、第１のリトリガマルチバイブレータ（３）
、カウンタ（４）、選択スイッチ回路（５）、第２のマ
ルチバイブレータからなる出力回路（６）および火災検
出信号出力端子（１７）からなり、基本的には第６図に
示した回路の入力側にアンドゲートを結合したものであ
る。また、前記故障検出部（１５）は、２つの紫外線検
出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）のうちいずれか一方の故障
を検出するための第１の故障検出部（１８）と、両方と
も故障した場合を検出するための第２の故障検出部（１
９）とからなる。このうち、第１の故障検出部（１８）
はアップ・ダウンカウンタ（２０）と第１のタイマ（２
１）とからなる。また、第２の故障検出部（１９）はフ
リップフロップ回路（２２）と第２のタイマ（２３）と
ナントゲート（２４）からなる。さらに、故障検出部（
１５）には第２のオアゲート（２５）と、第２のフリッ
プフロップ回路（２６）と、故障検出信号出力端子（２
７）とを具備している。（２８）はリセット信号端子で
ある。

以上のような構成における作用を説明する。直流低電圧
の電源（２）はトランジスタ（９ａ）　（９ｂ）でチョ
ッピングし、トランス（１０ａ）　（１０ｂ）で昇圧し
、さらにダイオード（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）、コンデン
サ（１２ａ）（１２ｂ）で整流平滑化して第２図（ｃ）
　（ｄ）のように、紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ
）の動作電圧として必要な３００〜４００ｖまで昇圧し
て印加する。

さらに詳しくは、前記トランジスタ（９ａ）　（９ｂ）
のベースに入力される発振パルスはデユーティ−比が例
えば１　：　１０００という非常に細いパルス状であり
、また、その発振周期は互いに半周期ずれている。

例えば第２図（ａ）　（ｂ）に示すように１０ｍ５ｅｃ
の周期で互いに５１１１ｓｅｃずれていて、パルス幅は
１０μｓｅｃとする。

（ａ）（ｂ）に示す発振パルスにより、トランジスタ（
９ａ）　（９ｂ）のコレクタ・エミッタ間は１０μｓｅ
ｅ間導通し、トランス（ｌｏａ）　（１０ｂ）の１次側
に電流が流れる。

これらのトランス（１０ａ）　（１０ｂ）の２次側には
、巻線比に比例した電圧が発生し、その電圧は整流ダイ
オード（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）を通し平滑コンデンサ（
１２ａ）（１２ｂ）に蓄えられる。

この（ｃ）（ｄ）に示すようなコンデンサ（１２ａ）（
１２ｂ）の両端の電圧は紫外線検出放電管（ｌａ）　（
ｌｂ）に印加される。紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌ
ｂ）の印加電圧は、紫外線検出放電管（ｌａ）（，１ｂ
）が放電しない場合、コンデンサ等のリーク電流によっ
て徐々に下゛がって行くが１次の充電（１０ｍｓｅｃ後
）までは紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）の動作電
圧以下になることはない。

ここで、紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）に紫外線
が入射すると放電を起こし放電電流が流れる。その電荷
はコンデンサ（１２ａ）　（１２ｂ）に蓄えられていた
ものであり、放電によって電荷は消費され、紫外線検出
放電管（ｌａ）　（ｌｂ）の印加電圧はゼロボルトの近
くまで低下する。−基低下した電圧は次の充電までは回
復しない。

紫外線検出放電管（ｌａ）（ｌｂ）が放電すると紫外線
を発光するが、発光時間は放電時間に等しい。放電電流
は抵抗（７ａ）　（７ｂ）を通して流れるが、放電時間
は、コンデンサ（１２ａ）　（１２ｂ）の容量と放電経
路のインピーダンスによって決定される。例えばコンデ
ンサ（１２ａ）　（１２ｂ）は４７ｐＦ、抵抗（７ａ）
　（７ｂ）はＩＯＫΩに設定すると、その時定数は０．
４７μｓｅｃとなる。

抵抗（７ａ）　（７ｂ）の両端に表われる放電電流波形
は（ｅ）（ｆ）に示され、放電時間すなわち紫外線検出
放電管（ｌａ）　（ｌｂ）の発光時間は紫外線検出放電
管（ｌａ）　（１ｂ）への印加電圧の充電サイクル（１
０ｍｓｅｃ）の半周期（５ｍｓｅｃ）より充分短いため
紫外線検出放電管（ｌａ）（１ｂ）は自らの発光による
相互干渉を起こさない。

ここで、火災信号検出部（１４）は、第６図の従来例と
略同様、つぎの動作をする。

抵抗（７ａ）　（７ｂ）にあられれた第３図（ｇ）　（
ｈ）のようなパルスが第１のオアゲー）−（１６）を介
して（ｉ）のようなパルスがリトリガマルチバイブレー
タ（３）に供給されるとともにカウンタ（４）の計数入
力端子に供給される。すると、このリトリガマルチバイ
ブレータ（３）からは（ｒ）に示す出力が得られて、カ
ウンタ（４）のリセット端子に供給され、立下りがリセ
ット信号となる。前記紫外線検出放電管（１ａ）（ｌｂ
）からの出力パルスはカウンタ（４）によって積算され
１選択スイッチ回路（５）で選択された値に達したとき
に第２のマルチバイブレータの出力回路（６）から（１
）のように検出出力が発せられる。

ここで、暗放電は散発的におこり、かつ放電間隔（Ｔ、
）が、リトリガマルチパイブレータ（３）のパルス輻Ｔ
１（例えば２ｓｅｃ）より充分長いため、（ｒ）の出力
の立下りでリセットされてカウンタ（４）では積算され
ず、火災検出信号は出力しない。

つぎに、紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）の故障検
出部（１５）の動作について説明する。紫外線検出放電
管の故障モードにはつぎの２つの場合がある。

（１）封入ガスもれによる故障（外的圧力による破損な
ど２本とも故障） この場合、紫外線が入射しても紫外線検出放電管は放電
しない。また暗放電も起こさない。

（２）自己放電による故障（いずれか一方の故障）紫外
線検出放電管は紫外線入射によって放電を起こすセンサ
ーであるが時として、紫外線以外の光、例えば可視光に
よっても放電を起こしたり。

また、全く光が入射しなくても連続的に放電を起こす場
合がある。

まず、故障モードの（１）封入ガスもれによる故障を検
出するための第２の故障検出部（１９）について説明す
る。封入ガスもれによって紫外線検出放電管が全く動作
しない状態と１周囲に紫外線がない場合とは同じで両者
を区別することは難しい。

しかし、暗放電に関しては、周囲に紫外線がない場合で
も発生するが、故障した場合には発生しない。この点に
着目して一定時間暗放電を監視し、もし一定時間経過し
ても暗放電がなければ故障と判定し、故障信号を出力す
るようになっている。

第４図のタイムチャートによりさらに詳しく説明する。

紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）からの暗放電によ
る信号パルス（ｇ）と（ｈ）とは第１オアゲート（１６
）によって加算され（ｉ）となる。加算された信号パル
スは、フリップフロップ回路（２２）のセット入力に接
続されていてこれをセットする。一方、タイマ（２３）
は実施例では１時間に設定されていて（ｊ）に示すよう
に１時間ごとに１秒間のリセット信号を出力する。フリ
ップフロップ回路（２２）の出力Ｑ（ｋ）とタイマ（ｊ
）の出力はそれぞれナントゲート（２４）に入力され、
その出力は（Ｑ）に示すようになる。

一定時間（実施例では１時間）に１回でも信号パルスが
あれば、ナントゲート（２４）の出力は変化しない。

つぎに紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）両方とも破
損した場合、フリップフロップ回路（２２）はセットさ
れず、一定時間後にナントゲート（２４）の出力が変化
し、故障信号を発生する。この様子を（ｑ）に示す。

つぎに故障モード（２）の自己放電による故障を検出す
る部分について説明する。これは第１の故障検出部（１
８）で検出される。自己放電によって紫外線検出放電管
から信号パルスが出力されている状態は、周囲に紫外線
がある場合と同じで両者を区別することは難しい。１本
では判定できないが、紫外線検出放電管を２本使用し、
両方の紫外線検出放電管からの信号パルス数の差を監視
すれば、故障を検出できる。すなわち、一方の紫外線検
出放電管が自己放電を起こした場合、もう片方の紫外線
検出放電管が正常ならば両者の信号出力に差が生じる。

また、一方の紫外線検出放電管が正常で、もう片方の紫
外線検出放電管が封入ガスもれを起こしてまったく信号
を出力しない場合も同様に両者の信号出力に差が生じる
。

第５図のタイムチャートによりさらに詳しく説明する。

紫外線検出放電管（１ａ）からの信号パルス（ｇ）はア
ップダウンカウンタ（２０）のＵＰカウント入力に接続
され、また、紫外線検出放電管（１ｂ）からの信号パル
ス（ｈ）は同カウンタ（２０）のＤＯＷＮカウント入力
に接続されている。このカウンタ（２０）は実施例では
１０進カウンタで、初期はプリセット入力によって中間
値“５”に設定されている。それぞれの紫外線検出放電
管（ｌａ）　（ｌｂ）からの信号によってカウンタ（２
０）はＵＰカウント入力とＤＯＩＩＮカウントを繰返し
、両方の紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）からの信
号パルス数がほぼ同じ場合は“５″中心に±１〜２カウ
ントしか変化しない。この様子を（ｎ）に示す。

また、タイマ（２１）は一定時間ごとに強制的にカウン
タ（２０）をｉｉ　５　ｕにプリセットするためのもの
で、これは紫外線検出放電管（ｌａ）　（ｌｂ）の感度
に差がある場合積算されていずれは差が大きくなり、故
障信号を出力するのを防ぐためである。実施例では１０
秒ごとにカウンタを“５”にプリセットしている。

この様子を（ｍ）に示す。

さて、紫外線検出放電管の片方が故障すると（第５図で
は紫外線検出放電管（１ａ）が自己放電を起こしたこと
にしてあ、る）、両者の信号にアンバランスを生じ１例
ではＵＰカウントし続け、ついにはオーバーフローを起
こしキャリー出力を出力する。この様子を（ｐ）に示す
。また、反対に紫外線検出放電管（１ｂ）が自己放電を
起こした場合はＤＯＷＮカウントし続け、ついにはゼロ
となり、ボロー出力を出力する。

これらキャリー出力、ボロー出力、また前記ナントゲー
ト（２４）の出力をすべてオアゲート（２５）に入力し
て加算し、フリップフロップ回路（２６）をセットする
ようになっている。この様子を（９）に示す、フリップ
フロップ回路（２６）の出力Ωは火災検出信号の出力回
路（６）のディスエイプルに接続されているため、故障
信号が出力された場合は火災検出信号は出力されない。

また、故障信号は外部（２８）からのリセット信号が入
力されるまでは出力され続ける。

「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので以下の効果を有する
。

（１）紫外線検出放電管を２本使用することで互いの信
号を監視し合い片方が故障した場合、これを確実に検出
できる。

（２）紫外線検出放電管の暗放電特性を利用し、２本と
も破損によって故障した場合を検出できる。

（３）信頼性の高い、すなわち誤報を発しない災検知装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光検知装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図、第３図、第４図および第５図はそれぞ
れ本発明装置のタイムチャート。 第６図は従来装置のブロック図、第７図は従来装置のタ
イムチャートである。 （１）　（ｌａ）　（ｌｂ）・・・紫外線検出放電管、
（２）・・・直流電源回路、（３）・・・リトリガマル
チバイブレータ、（４）・・・カウンタ、（５）・・・
選択スイッチ回路、（６）・・・出力回路、（７）・・
・抵抗、（８ａ）　（８ｂ）　”’電源回路、（９ａ）
（９ｂ）・・・トランジスタ、（１０ａ）　（１０ｂ）
　−トランス、（ｌｌａ）（１２ｂ）・・・整流ダイオ
ード、（１３）・・・発振器、（１４）・・・火災信号
検出部、（，１５）・・・故障検出部、（１６）・・・
第１のオアゲート、（１７）・・・火災検出信号出力端
子、（１８）・・・第１の故障検出部、（１９）・・・
第２の故障検出部、（２０）・・・アップ・ダウンカウ
ンタ、（２１）・・・第１のタイマ、（２２）・・・フ
リップフロップ回路、（２３）・・・第２のタイマ、　
（２４）・・・ナントゲート、（２５）　用第２のオア
ゲート、（２６）・・・第２のフリップフロップ回路、
（２７）・・・故障検出信号出力端子、（２８）・・・
リセット信号入力端子。 （ｆ）家電管（＋ｂ） 係号Ｒルス 第 図 第 図 第 図 （ｑ）＝轟−−−−−−−や−−−■ 放電管 （９）調部 第 図 放電１訓＋ａ）故擾（８己叡電） 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対の紫外線検出放電管を半周期ずらして交互に
   放電するようにした光検知装置において、前記それぞれ
   の紫外線検出放電管の放電に伴うパルス数を一定時間毎
   に比較し、両者の差が所定値以上のとき出力する第１の
   故障検出部を具備してなることを特徴とする光検知装置
   。
2. （２）第１の故障検出部は、紫外線検出放電管の出力パ
   ルスのうち一方をアップ側に入力し、他方をダウン側に
   入力するアップダウンカウンタと、このアップダウンカ
   ウンタにおける両者の差を、一定時間毎に所定値にプリ
   セットするためのタイマとからなる請求項（１）記載の
   光検知装置。
3. （３）１対の紫外線検出放電管の放電に伴うパルス数が
   所定時間内に全く存在しない場合に出力する第２の故障
   検出部を具備してなる請求項（１）記載の光検知装置。
4. （４）第２の故障検出部は１対の紫外線検出放電管の出
   力パルスをともに計測するカウンタと、このカウンタを
   一定時間毎にリセットするタイマと、このタイマの設定
   時間内にカウンタから全く出力がないときに出力するゲ
   ート回路とからなる請求項（３）記載の光検知装置。
5. （５）第１、第２の故障検出部出力信号のオア出力をも
   って故障信号を出力するとともに、火災検出信号の出力
   を遮断するようにした請求項（３）記載の光検知装置。