JPH0754557B2 - 感熱補助駆動能力を伴った火災識別用センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 この発明は一般に火災や爆発の検出および鎮圧システム
に係わり、特には少なくとも二つの異なるスペクトラム
バンドで検出される放射線によったシステムに関する。

2.背景技術 火災鎮圧システムの幾つかのものは、火災鎮圧命令出力
信号を生成するために、火災や爆発で生成される電磁放
射線に感応する多くの信号処理用チャンネルを有した火
災センサを利用する。上記火災鎮圧命令出力信号は、ハ
ロンガスのような火災鎮圧作用剤の発射をトリガーする
ために使用される。

このようなシステムは火災や爆発を鎮圧するのに関係し
ない放射線に対して識別するために一つ以上の信号処理
用チャンネルが使用される。例えば、ハイドロカーボン
火炎は、６乃至３マイクロメートルのスペクトラルバン
ドを有した長波長赤外線および、同じく0.7乃至1.2マイ
クロメートルの短波長放射線を強い関係特性で生成す
る。多チャンネル火災センサは、ハイドロカーボン火炎
量に関係し且つ予め定められた火災の規模に関係して予
め定められたレベルについて、前述のスペクトラルバン
ドのそれぞれにおいて放射線が検出されたときのみ出力
信号を生成するように設計されている。このようなシス
テムは、例えば高強度ランプ、ヒータ、フラッシュライ
トまたはこれに類したものに直接さらされることによっ
て間違ってトリガーされることから防止される。上述し
たタイプの多チャンネル火災鎮圧システムは、R.J.Cinz
oriに付与され、そして譲り受け人に譲渡されたところ
の米国特許NO.3,931,521にクレイムされ且つ明らかにさ
れている。

ところで、上述の火災鎮圧システムは多くの環境におい
て十分に機能するにも拘らず、ある不利な条件は一つま
たは多くの放射線チャンネルの動作に妨害を起こしがち
である。例えば、仮に煙でもって充満した領域をこのよ
うな火災センサシステムによって監視しているとする
と、長波長範囲の検出は実質的に影響を受けないが、強
烈に危険な火災からの短波長放射線は煙によってセンサ
システムから不明瞭となりがちである。

もう一つ、極めて重要な問題が多チャンネル火災鎮圧シ
ステムの動作上において発生される。それはセンサのウ
インド上の汚染のために動作するという不首尾である。
例えば、多チャンネル火災センサシステムは運搬車のエ
ンジン室から発生しがちな火災から乗員を保護するため
に、装甲人員運搬車の中で使用される。このセンサはこ
のような場合エンジン室の内部で物理的に設置され、そ
れによってエンジン室火災の検出を可及的速やかになさ
しめる。このような装甲車は重要な用途に委ねられ、そ
して鎮圧システムの作動に必要な火災が発生する以前の
長時間に渡って運転される。このような長い期間中に、
エンジン室の内部に位置された火災鎮圧システムのセン
サのウインドは、このような位置でしばしば見出される
油、砂、塵およびそれ以外の成分を含む汚染物質の膜で
もって覆われるようにカバーされたものとなってしまい
がちである。このように十分な厚さに積み上げられた汚
染物質は短波長チャンネルを遮断するために、典型的な
多チャンネル火災鎮圧システムの有効な動作を妨げる。

火災鎮圧システムの上記欠陥を正しくたとえば装甲人員
運搬車のエンジン室の火災を鎮圧するように動作させる
ことは、保護するために設計された火災鎮圧システムを
人員に害とならないようにすることができる。したがっ
て、前述した問題を解決するように改良された多チャン
ネル火災センサシステムが必要になる。特に、間違った
トリガー用信号に対して十分な識別を実現すると同時
に、たとえシステムの正しい動作を妨害するに値する不
明確な状態で放射線が発生されたとしても火災鎮圧命令
出力信号の適確な生成を実現することができるように改
良された火災センサシステムが必要になる。

発明の摘要 この発明は多チャンネル火災鎮圧システムにおいて、放
射線遮断状態に関係した上述のような問題を解決する。
この発明は、火災に関係した少なくとも二つの異なるス
ペクトラルバンドにおいて検出する放射線によって予め
定められた領域で火災を検出するための火災識別用セン
サを実現する。この火災識別用センサは、火災のタイプ
と規模に関係して検出されるべき、それぞれのスペクト
ラルバンドにおける予め定められた放射線量に応じて出
力信号を生成する。特別の熱センサシステムチャンネル
は上記領域において予め定められた熱量に応じて出力信
号を生成するのに供される。

この発明は光学火災センサシステムの分野において重要
な進歩を提供する。特に、この発明は、検出すべき火災
や爆発以外の事象に関係する放射線と火災または爆発が
生成する放射線との間を識別すると同時に、上記センサ
システムの環境における不明確な放射線現象の発生のた
めに検出されなくなるのを別の方法で可能にする火災状
態の保護を実現するに際して、従来の多チャンネル火災
センサシステムの利益を確保する。この発明のその他の
特徴と利点は、図面と共になされた以下における詳細な
説明の考察から明確となるであろう。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明に従った火災および爆発システムのブ
ロックダイアグラムであり、 第２図は第１図に示した検出システムの部分ダイアグラ
ムであり、 第３図はこの発明に従った火災および爆発検出システム
の他の実施例の部分的なブロックダイアグラムであり、
そして 第４図はこの発明に従った火災および爆発検出システム
のさらに他の実施例の部分的なブロックダイアグラムで
ある。

発明の詳細な説明 この発明の好ましい実施例は既に存在している多チャン
ネル火災および爆発検出システムを利用し、そしてこの
システムに感熱補助駆動能力を実現するために有能な付
加的な特別チャンネルを提供する。第１図はこの実施例
を示す。この第１図の多くのエレメントは、米国特許N
O.3,931,521（以下′521特許）の中で第１図と共に詳し
く記述され且つ明らかにされている。この′521特許は
そっくりそのままの符号でここに編入されている。

ここで、第１図の実施例の各エレメントの説明を簡単に
かいつまんですると、それらは′521特許の第１図で示
された実施例と共通であり、多チャンネル火災検出器10
に含まれる短波長放射線反応用チャンネル12および長波
長放射線反応用チャンネル14はそれぞれ近接または遠隔
火災または爆発18からの放射エネルギー16を受信するた
めに結合されている。このシステム10は６ヤードオーダ
ー離れたところからの高エネルギー石油タイプの爆発に
高反応するように典型的に設計されている。上記チャン
ネル12に引き入れられた放射エネルギー16は電磁周波数
スペクトラムの近赤外線範囲の放射線であり、これに対
し上記チャンネル14に引き入れられた供給源18からの放
射エネルギーは電磁周波数スペクトラムの遠赤外線範囲
にある。

上記短波長チャンネル12は、例えば0.7乃至1.2ミクロン
範囲の引き入れられたスペクトラルバンドのみの放射線
を通過させるのに都合がよい存来的な光学フイルタ20を
含んでいる。上記波された放射線はシリコンフォトデ
テクタのような検出器22に照射され、ここで増幅器24の
入力に供給される出力信号が生成される。この増幅器24
はNORおよびスレッシュホールドゲート28の第１の入力2
6に図示したように接続された出力を有している。

上記長波長チャンネル14は、例えば７乃至30ミクロン範
囲の放射線波長を通過させるために上記光学フイルタ20
のそれとは異なった範囲の在来的な光学フイルタ30を含
んでいる。この波された放射線は熱検出器32に照射さ
れる。この検出器は例えばサーモパイルでよく、そして
周波数補償増幅器34の入力に接続される出力を有してい
る。増幅器34は、上記NORおよびスレッシュホールドゲ
ート28の第２の入力36に接続される出力を有している。
ゲート28は、′521特許に詳しく述べられているよう
に、予め定められた関係比率を有して検出器22および32
により予め定められた量の放射線が検出されたとき、ラ
イン38上に出力パルスを生成するためにライン26および
36上の入力信号に応じて動作することになる。このライ
ン38上の出力パルスは、火災鎮圧剤の発射に好適するよ
うに、次段のトリガーを確実にするために十分な望まし
い持続時間の出力パルスを生成するために、モノステー
ブルマルチバイブレータ40をトリガーする。

これによって、上記予め定められたスレッシュホールド
レベルより上のレベルにおいて長または短波長エネルギ
ーの両者が検出されたときのみライン42に信号が現われ
るようになる。これらのスレッシュホールドレベルは上
記電子的な増幅器24と34およびNORスレッシュホールド
ゲート28の中で内部的に制御される。これによって、上
記増幅器34のゲインは、上記選択された放射線レベルが
検出されたとき、上記熱検出器32の出力が連絡される上
記NORゲート28の入力を活性化するために必要となる上
記既知のスレッシュホールドレベルとなるように選択さ
れる。同様の考察はチャンネル12に対しても適用され
る。

上記チャンネル12および14に関係したスペクトラル範囲
はそれぞれ0.7乃至1.2ミクロンおよび７乃至30ミクロン
範囲である必要がないように認められるだろう。これ以
外のスペクトラル範囲はこの発明の範囲または思想から
逸脱することなしに適宜に選択される。このような考察
はこの技術分野における通常の者が容易に考えられる。

この発明に従うと、付加的なチャンネル50が提供され
る。この付加的な回路チャンネル50は、別の増幅器52,
スレッシュホールドデバイス53,および一方の入力が上
記スレッシユホールド回路53の出力に接続され、且つ他
方の入力が上記モノステーブルマルチバイブレータ40の
出力であるライン42に接続されたORゲート54からなる。
このORゲート54の出力上記はシステム10の出力である信
号ライン56に接続されている。

上記増幅器52のゲインおよびスレッシュホールドデバイ
ス53のスレッシュホールド電圧は、上記NORゲート28の
入力をトリガーするライン36においてよりも大きく選定
された上記スレッシュホールド回路53の入力を活性化す
る上記熱検出器32の出力信号レベルによって選定され
る。上記好ましい実施例において、この選定されたスレ
ッシュホールドレベルは上記NORゲート28をトリガーす
べきレベルの10倍以上である。上記チャンネル50をトリ
ガーするためのその他のレベルはこの発明に従って選定
される。いくつかの条件、例えば、火災を検出する速度
はトリガー失敗の免責よりもはるかに重要な問題であ
る。このような場合、レベルは上述したレベルよりも小
さく選定されよう。一方、それ以外の条件下において、
トリガーすることを失敗するために発射から火災鎮圧の
限定された保護および、火災に応じてのみ発射される上
記のような物質の可能性の最大限度可は何よりも重要な
問題である。このような場合、上記システムの設計者は
上述したそれよりも大きなトリガーレベルを選択しても
よい。このような考察と選択はこの技術分野の通常の者
が有するそれの範囲内で容易である。

それは、チャンネル50が信号に対して検出器32の出力に
依存することを必要としないと認められよう。実際、分
離検出器は、若し望むならば、増幅器52に信号を供給す
るのに利用してもよい。

第２図は、第１図の回路の他の部分に対してチャンネル
50の内部接続を明確にする目的で選択された付加回路エ
レメントを加えたチャンネル50からなる第１図に示され
たシステムの部分的なダイアグラムを示している。第２
図のダイアグラムは、ここで′521特許の明細書、特に
第１図の回路のダイアグラムである第３図と共に関係し
て考えられるべきである。

ここで、今、第２図に関して注意すべきことは、増幅器
デバイス68′、抵抗92′、93′、ダイオード116′およ
び回路基準電位点72′、82′が、′521特許の第３図に
示された回路と共通であるということである。

増幅器デバイス58は在来的な差動増幅器である。抵抗6
0、62、および64ならびにコンデンサ70は、上述したよ
うに選定された増幅器52のゲインを実現すると共に、約
0.3Hzをカットオフ周波数とする低域通過タイプの周波
数応答特性を実現するために既知の原理に従って選定さ
れる。この0.3Hzをカットオフ周波数とする低域通過タ
イプの周波数応答特性は、上記増幅器52の入力に供給さ
れる波形成分のAC成分を抑圧するために上記好ましい実
施例のチャンネル50の増幅器52の中で設計されている。

スレッシュホールド回路53は、基準電位点82と72との間
の電圧分割部に接続された抵抗63と65との値によって決
定される上述したように選定されたスレッシュホールド
レベルを上記増幅器52の出力が越えたときORゲート54に
入力信号を供給するような比較機能を実現するために、
図示した如き在来的な形式に接続された抵抗59、61、63
および65を有する差動増幅器67に基いている。

上記スレッシュホールド回路53の出力は図示されている
ようにORゲート54の一方の入力に接続されている。この
ORゲート54の他方の入力はライン42（第１図）に接続さ
れている。

この発明は、この発明によって提供される新規な感熱補
助駆動能力を実現するために多くの異なる多チャンネル
火災および爆発センサシステムに関係した使用に容易に
適応させることができる。例えば、この発明は、1974年
７月23日にRobert J.CinzoriおよびGerald F.Staplet
onに付与され、そして譲り受け人に譲渡されたところの
米国特許NO3,825,754に述べられているような多チャン
ネル火災検出システムに関係した多少異なる二つの用途
を実行することができる。これらの二つの実行は第３図
および第４図を参照して以下に説明される。

第３図は上記′754特許に関係した第１の実行である。
この第３図に示された回路は′754特許の第１図に基い
ており、そしてこれから述べられるような変形を除い
て、実質的にそこに説明され且つ包含されているような
全てのエレメントが含まれている。上記′754特許の第
１図と共通であるこの第３図の回路エレメントは、′75
4特許の第１図において対応するエレメントと同じ符号
を有した前述の基準特性を伴ってこの第３図に示されて
いる。例えば、この第３図の回路ブロック12′、14′、
および16′は、それぞれ′754特許の第１図におけるブ
ロック12、14、および16に対応している。

簡単に言うと、′754特許の第１図に示された回路は、
火災検出識別能力を実現する二つのメインチャンネル1
2、14を有すると共に、第３の“ラウンドチャンネル”
（ここでは図示されない）を有した二重スペクトラム赤
外線火災検出システムである。このラウンドチャンネル
は、爆薬周囲の爆発から検出された放射線に反応してメ
イン検出チャンネルを一時的に無能力にすることによ
り、爆薬周囲の高エネルギー爆発に対してさらなる識別
を実現すると共に、そのような爆発周囲からのトリガー
失敗に対して保護する。この回路は、遅れた火災事件で
生成される一時的な無能力を無視するために、別の方法
で検出を免がれるフエィルセーフロジックおよび検出回
路を有している。

第３図に戻ると、二つのメインチャンネル12′および1
4′が示されており、同じく上述した高エネルギー爆薬
周囲の識別ロジック機能を受けさせるために、上記メイ
ンチャンネル12′および14′に反応して信号を出力する
ANDゲート56′が示されている。ANDゲート102′は、上
述したフエィルセーフロジックの実行に従った信号を出
力する。上記ANDゲート56′および102′の出力は、出力
ライン114′を有するORゲート110″の各入力に供給され
ている。特に、言及することは、ORゲート110″が三つ
の入力を有しているのに対し、′754特許のORゲート110
が二つの入力しか有していないということであり、よっ
て二重ダッシュ符号が付されている。上述した第３図の
回路エレメントの内部接続と動作の詳細な説明は、上述
した′754特許の明細書の中に見い出すことが出来る。

この発明によると、別の増幅器120の入力は増幅器44′
の出力に接続されている。この増幅器120の出力はイン
バータ122の入力に接続され、このインバータ122の出力
はスレッシュホールドゲート124の入力に接続されてい
る。このスレッシュホールドゲート124の出力はORゲー
ト110″の第３の入力に接続されている。

動作上において、上記増幅器120およびインバータ122の
ゲインは、この発明のサーマルオーバーライド機能を実
行するために、メインチャンネル14′によって短波長放
射線が予め定められたレベルで受信されたとき、スレッ
シユホールドゲート124のトリガーを引き起こすため
に、スレッシュホールドゲート124のスレッシュホール
ドレベルに関係して設定される。

第４図は、′754特許の第１図に示された回路に関係す
るこの発明の付加的な実行を示す。第３図と同様に、こ
れらの回路エレメントは、前に示した参照符号でもって
この第４図に示されている′754特許の第１図に共通し
ている。しかるに、ANDゲート56″は、′754特許の四つ
の入力に比較されるような三つの入力を有しており、そ
れは′754特許から僅かに異なっていることを示すため
に、ここでは二重ダッシュ符号で示されている。

この発明によると、別の増幅器126の入力は、第３図の
場合と同様に、増幅器44′の出力に接続されている。こ
の増幅器126の出力はインバータ128の入力に接続されて
おり、このインバータ128の出力はスレッシュホールド
ゲート130の入力に接続されている。上記スレッシュホ
ールドゲート130の出力は遅延回路132の入力に接続され
ており、この遅延回路132の出力はORゲート134の第１入
力に接続されている。メインチャンネル12′および14′
の出力はそれぞれANDゲート136の各入力に接続されてお
り、このANDゲート136の出力は上記ORゲート134の第２
入力に接続されている。上記ORゲート134の出力は三入
力ANDゲート56″の第３入力に接続されている。上記AND
ゲート56″のその他の二つの入力は、上述した′754特
許にそれの詳細を見い出だすことができるライン58′お
よび60′に接続されている。

動作上において、上記増幅器126およびインバータ128の
ゲインは、上記第３図に関係して述べたように、上記ス
ラッシュホールドゲート130のスレッシュホールドレベ
ルに関係して設定される。上記遅延回路132のタイミン
グは、上述した′754特許にそれの詳細を見い出すこと
の出来る遅延回路38′および50′の遅延タイミングと実
質的に同一に設定すべきである。この実行に従った好ま
しい実施例において、遅延回路132は、それの入力に供
給される信号と同じ出力において４モリ秒の遅延を実現
する。この４ミリ秒の遅延は、上記′754特許に詳細に
記載されているように、遅延回路38′および50′の機能
と同一の形式において、ANDゲート56″の手段により上
記高エネルギー爆薬周囲識別機能を実行するための回路
を可能にする。

従って、第４図に示されるこの発明の実行は、この発明
に従って、感熱補助駆動チャンネルを利用し、この感熱
補助駆動チャンネルは高エネルギー爆薬周囲識別ロジッ
クを受け入れるものと認められるであろう。この実行
は、重要な問題であるトリガー失敗からの免責化の適用
に好適する。同様に、この発明の感熱補助駆動チャンネ
ルは、検出すべき運搬車内に物理的に位置された検出器
の窓上に積み上げられた汚染物質による火災検出システ
ムの遮断に対する保護を付加的に実現する。

以上において、感熱補助駆動能力は、二波長火災センサ
を動作させるに足る通常期待されるレベルよりも高いレ
ベルを超える熱放射線に感応するもう一つのチャンネル
からなる。すなわち、感熱補助駆動能力とは、熱放射線
が十分な強度であるときに、従来の二波長火災センサが
不規則な環境条件によって火災として検出することがで
きないような場合であっても、火災鎮圧システムを動作
させることができるように熱放射線に感応するチャンネ
ルをもつということつまり感熱的な補助駆動能力を意味
している。

この発明の他の実施例は、以上に述べられて理解された
この発明の原理によって、この技術分野の通常の者が容
易に設計し得るであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−94385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−94384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−142523（ＪＰ，Ａ) 米国特許3931521（ＵＳ，Ａ) 米国特許3825754（ＵＳ，Ａ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のスペクトラルバンドにおいて所定の
   第１スレッシュホールドレベルを超える放射線の検出に
   応じて第１の出力信号を生成する第１のセンサ手段と、
   第２のスペクトラルバンドにおいて所定の第２スレッシ
   ュホールドレベルを超える放射線の検出に応じて第２の
   出力信号を生成する第２のセンサ手段および上記第１お
   よび第２のセンサ手段からの上記第１および第２の出力
   信号の生成に応じて火災鎮圧装置を駆動するための一次
   出力信号を提供するゲート手段とを有する一次火災検出
   器と、 第３スレッシュホールドレベルを超える熱に関連する所
   定量の放射線の検出に応じて感熱補助駆動出力信号を生
   成する感熱補助駆動検知手段と、 上記一次火災検出器からの上記一次出力信号または上記
   感熱補助駆動検知手段からの上記感熱補助駆動出力信号
   の生成のいずれかに応じて火災鎮圧装置を駆動する駆動
   手段とを具備し、 上記感熱補助駆動検知手段により、上記一次火災検出器
   が適切に動作することに失敗しても上記第１および第２
   のセンサ手段のうち少なくとも一方を介して上記火災鎮
   圧装置を駆動することを可能ならしめるように構成する
   と共に、 上記一次火災検出器における上記第１のセンサ手段およ
   び上記感熱補助駆動検出手段の一部として同じセンサが
   用いられ、上記感熱補助駆動検知手段はさらに上記第１
   スレッシュホールドレベルより大きな第３スレッシュホ
   ールドレベルを規定する回路を含み、上記感熱補助駆動
   信号は、上記第１のセンサ手段が適切に動作したときに
   それによって検出される熱よりも実質的に大きな熱を上
   記感熱補助駆動検知手段が検出したときに生成されるよ
   うにしたことを特徴とする火災検出およびそれに応じて
   火災鎮圧装置を駆動するシステム。
2. 【請求項２】上記第１のセンサ手段が７〜30ミクロンの
   波長領域における放射線を検出する手段からなり、上記
   感熱補助駆動検知手段は同じ波長領域で上記第１スレッ
   シュホールドレベルより大きなレベルの放射線の検出に
   応じて上記感熱補助駆動信号を生成可能に構成されてい
   ることを特徴とする請求の範囲１に記載のシステム。
3. 【請求項３】上記第３のスレッシュホールドレベルが上
   記第１スレッシュホールドレベルより少なくとも10倍以
   上であることを特徴とする請求の範囲１に記載のシステ
   ム。
4. 【請求項４】上記第３スレッシュホールドレベルは、上
   記第１のセンサ手段からの出力信号を増幅する増幅器
   と、上記第１のセンサ手段が上記第３のスレッシュホー
   ルドレベルを超える放射線を検出したときに、上記感熱
   補助駆動信号を提供するために上記増幅器のゲインに関
   連して設定されたスレッシュホールド信号回路とによっ
   て規定されることを特徴とする請求の範囲１に記載のシ
   ステム。
5. 【請求項５】上記増幅器は所定の第１周波数をカットオ
   フ周波数とする低域通過タイプの周波数応答特性を有
   し、上記増幅器の動作によって上記第１のセンサ手段の
   AC成分がそのDC成分に比較して抑圧可能に構成されたこ
   とを特徴とする請求の範囲４に記載のシステム。
6. 【請求項６】上記スレッシュホールド信号回路は差動増
   幅器からなり、それの一方の入力端が基準信号源に接続
   され且つそれの他方の入力端が上記増幅器の出力端に接
   続されていることを特徴とする請求の範囲５に記載のシ
   ステム。
7. 【請求項７】上記駆動手段が上記一次出力信号および上
   記感熱補助駆動信号を受領するために結合された入力端
   を有するORゲートからなることを特徴とする請求の範囲
   １に記載のシステム。