(57)【要約】【課題】価格および耐環境性を考慮した上で、監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に起因した火災監視を行うことのできる火災検知装置を得る。【解決手段】火災検知装置は、監視対象領域における赤外線量を複数の画素のそれぞれについて個別の値として検知する赤外線アレイセンサ（１０）と、赤外線アレイセンサによる監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に関して、被監視対象物体が監視対象領域を移動中に、赤外線アレイセンサによる複数の検知結果を取得し、該検知結果に基づいて被監視対象物体として高温物体が通過したか否かを判断する検知部（２０）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象領域における赤外線量を複数の画素のそれぞれについて個別の値として検知する赤外線アレイセンサと、
前記赤外線アレイセンサによる前記監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に関して、前記被監視対象物体が前記監視対象領域を移動中に、前記赤外線アレイセンサによる複数の検知結果を取得し、該検知結果に基づいて前記被監視対象物体として高温物体が通過したか否かを判断する検知部と
を備える火災検知装置。
【請求項２】
前記検知部は、前記複数の画素のそれぞれの検知結果と、許容上限温度との比較に基づいて前記高温物体が通過したか否かを判断し、
前記許容上限温度は、前記複数の画素のそれぞれについて個別に設定可能であり、絶対値としての上限温度、または定常状態の温度に対する相対値としての上限温度として規定される
請求項１に記載の火災検知装置。
【請求項３】
前記検知部は、前記許容上限温度を超える画素が、前記複数の検知結果の直近の所定回数のうち、複数回にわたって存在すると判断した場合には、前記被監視対象物体として高温物体が通過したと判断する
請求項２に記載の火災検知装置。
【請求項４】
前記赤外線アレイセンサは、コンベア上を移動する物体を前記被監視対象物体とし、
前記検知部は、前記複数の画素のそれぞれの検知結果と、前記許容上限温度との比較に基づいて、前記許容上限温度を超える画素があらかじめ設定された複数Ｎ以上存在する場合に、前記高温物体が通過したと判断する
請求項２または３に記載の火災検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体が、高温物体として通過したか否かを判断する火災検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線センサの出力信号を用いて高温物体を検知し、火災の発生を判定する火災検知装置が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。赤外線センサは、火災の原因となる高温物体を検出することができる。従って、通常の火災感知器では火災の検出が困難なケースにおいて、赤外線センサが利用されることがある。
【０００３】
廃棄物処理施設での火災は、出火した際の消火困難性、あるいは火災に伴う環境汚染等の問題が懸念されている。特に、廃棄物が破砕され、搬送コンベアを流れる工程では、火災の発生も多く、上述した問題が懸念される。このような問題の解決策として、赤外線カメラを用いた温度監視が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
ゴミ処理施設という環境に耐えられる赤外線カメラは非常に高価であり、このような施設への赤外線カメラの設置は、なかなか進まないのが現状である。
【０００６】
また、コンベア火災の特徴としては、火災の原因となる高温物体が短時間で通過してしまうこと、堆積したごみによって熱気流が遮られること、などが挙げられる。これらの特徴により、既存のセンサによる火災検出方法では、コンベア火災を高精度に検出することが困難となっている。
【０００７】
さらに、コンベア火災を検出するセンサとしては、耐環境性についても高い性能が要求される。従って、価格および耐環境性を考慮した上で、監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に起因した火災監視を行うことのできる火災検知装置が強く望まれている。
【０００８】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、価格および耐環境性を考慮した上で、監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に起因した火災監視を行うことのできる火災検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る火災検知装置は、監視対象領域における赤外線量を複数の画素のそれぞれについて個別の値として検知する赤外線アレイセンサと、赤外線アレイセンサによる監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に関して、被監視対象物体が監視対象領域を移動中に、赤外線アレイセンサによる複数の検知結果を取得し、該検知結果に基づいて被監視対象物体として高温物体が通過したか否かを判断する検知部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、価格および耐環境性を考慮した上で、監視対象領域内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に起因した火災監視を行うことのできる火災検知装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る火災検知装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る火災検知装置に用いられる赤外線アレイセンサの具体例を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る火災検知装置において、高温物体の通過を判断する手法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサの、監視距離と監視範囲との関係を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサに関して、監視距離をＬ＝１００ｃｍとした場合の監視範囲を模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサの具体的な設置例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る火災検知装置の適用対象例をまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の火災検知装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る火災検知装置の構成図である。本実施の形態１に係る火災検知装置は、赤外線アレイセンサ１０、および検知部２０を備えている。赤外線アレイセンサ１０は、監視対象領域１１における赤外線量を複数の画素のそれぞれについて個別の値として検知するセンサである。
【００１４】
本実施の形態１における被監視対象物体１は、一例として、廃棄物処理施設などで破砕され、コンベア上を移動する廃棄物（物体）が挙げられる。従って、検知部２０は、赤外線アレイセンサ１０による監視対象領域１１内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体１に関して、被監視対象物体１が監視対象領域１１を移動中に、時系列的に複数の検知結果を取得する。さらに、検知部２０は、複数の検知結果に基づいて、被監視対象物体１として高温物体が監視対象領域１１内を通過したか否かを判断する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１に係る火災検知装置に用いられる赤外線アレイセンサ１０の具体例を示した図である。図２（ａ）に示した赤外線アレイセンサ１０は、１つの画素に対応する赤外線素子が、８×８として配列されて構成されている。また、図２（ｂ）に示した赤外線アレイセンサ１０は、１つの画素に対応する赤外線素子が、１６×４として配列されて構成されている。
【００１６】
赤外線アレイセンサ１０は、比較的安価に入手可能である。そこで、本実施の形態１に係る火災検知装置は、赤外線アレイセンサ１０を用いることで、監視対象領域１１内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体に起因した火災の検知を行うことを特徴としている。
【００１７】
赤外線アレイセンサ１０による放射温度測定を用いた非接触での温度分布測定により、熱気流あるいは煙を検知できなくても、高温物体の検知が可能となる。また、アレイセンサを用いることで、局所的な発熱、および移動する熱源への対応が可能となる。
【００１８】
以下では、コンベア２上にある被監視対象物体１が、コンベア２の移動に伴って赤外線アレイセンサ１０による監視対象領域１１内を通過していく場合を具体例として説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態１に係る火災検知装置において、高温物体の通過を判断する手法を説明するための図である。図３以降の説明では、赤外線アレイセンサ１０が、図２（ａ）で示したような８×８画素のアレイセンサで構成されているとする。
【００２０】
図３では、被監視対象物体１がコンベア２上を順次流れていく状態を、時系列的に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に分けて記載している。具体的には、図３（ａ）〜図３（ｄ）は、８×８画素から構成される監視対象領域１１を通過する被監視対象物体１が、それぞれ以下の位置にある状態を示している。
図３（ａ）：被監視対象物体１が、監視対象領域１１に進入する前の状態。
図３（ｂ）：被監視対象物体１の約半分が、監視対象領域１１に進入した状態。
図３（ｃ）：被監視対象物体１の全体が、監視対象領域１１の中央を通過している状態。
図３（ｄ）：被監視対象物体１の約半分が、監視対象領域１１に残っている状態。
【００２１】
また、図３（ａ）〜図３（ｄ）のそれぞれの上段は、赤外線アレイセンサ１０による監視対象領域１１である８×８画素の領域と、被監視対象物体１との位置関係を模式的に示している。一方、図３（ａ）〜図３（ｄ）のそれぞれの下段は、赤外線アレイセンサ１０による検知結果であり、１００度を超える温度で検出された画素を、検出温度とともに示している。
【００２２】
検知部２０は、次のような手順で、赤外線アレイセンサ１０の監視対象領域１１を通過していく被監視対象物体１が、高温物体であるか否かを判断する。
手順１：検知部２０は、定期的に、全６４画素の温度を、赤外線アレイセンサ１０による検知結果として、順次取得する。図３の例では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の検知結果が順次取得される。
【００２３】
手順２：検知部２０は、赤外線アレイセンサ１０による検知結果を取得するごとに、許容上限温度を超える温度が検出された画素数をカウントする。図３の例では、許容上限温度を１００度とし、１００度を超える温度で検出された画素を、検出温度とともに示している。従って、図３（ａ）〜図３（ｄ）では、検知部２０は、以下のようなカウント値を得ることとなる。
図３（ａ）でのカウント値＝０。
図３（ｂ）でのカウント値＝５。
図３（ｃ）でのカウント値＝７。
図３（ｄ）でのカウント値＝５。
【００２４】
手順３：検知部２０は、それぞれの検知結果に対応するカウント値に基づいて、被監視対象物体１として高温物体が通過したか否かを判断する。この手順３において、検知部２０は、許容上限温度を超える画素のカウント値と、継続回数と組み合わせることで、検出精度の向上を図ることができる。
【００２５】
図３の例では、カウント値が複数Ｎ（Ｎ＝２以上５以下の整数）以上となった状態（すなわち、許容上限温度を超える画素が複数Ｎ以上存在する場合）が、２回あるいは３回（すなわち、複数回）継続することで、高温物体が通過したか否かを判断することができる。検知部２０は、このような判断処理を実行することで、偶発的ノイズによる誤報を抑制することができる。
【００２６】
例えば、工作機械の監視などで、あらかじめ被監視対象物体１となる熱源の大きさが分かっている場合には、許容上限温度およびカウント値Ｎを適切な値に設定することで、検出精度を高めることができる。また、コンベア２の搬送速度が基準となる速度よりも遅い場合には、検知部２０は、被監視対象物体１が赤外線アレイセンサ１０の監視対象領域１１を通過する際に、より多くの回数による検知結果を取得することができる。従って、この場合には、継続回数を大きくすることで、誤報の抑制を図ることが期待できる。
【００２７】
また、許容上限温度については、単純な絶対温度としての上限温度として規定するだけでなく、定常状態の測定温度に対する相対温度としての上限温度として規定することも可能である。相対温度による閾値を採用した場合には、周囲温度の影響を軽減することができる。なお、許容上限温度は、必要に応じて、画素毎に個別に設定可能である。
【００２８】
また、被監視対象物体１の大きさ、およびコンベア２の移動速度に応じて、赤外線アレイセンサ１０からコンベア２までの距離に相当する監視距離を適切な値に設定することで、赤外線アレイセンサ１０の監視対象領域１１に相当する監視範囲を所望の値に設定することができる。
【００２９】
例えば、赤外線アレイセンサ１０の仕様が以下のようなものと仮定する。
・センサ画素          ：８×８  赤外線サーモパイルアレイセンサ
・監視範囲            ：水平・垂直各４０度（１画素当たり５度）
・測定温度範囲        ：７０〜２００度
・フレームレート      ：１２．５Ｈｚ
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサ１０の、監視距離と監視範囲との関係を示した図である。上述した仕様の赤外線アレイセンサ１０を用いる場合、監視距離を３０ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍとすることで、それぞれ、図４に示したような監視範囲をカバーすることができる。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサ１０に関して、監視距離をＬ＝１００ｃｍとした場合の監視範囲を模式的に示した図である。従って、上述したように、被監視対象物体１の大きさ、およびコンベア２の移動速度に応じて、監視距離を適切な値に設定することで、監視範囲を所望の値に設定することができる。
【００３２】
さらに、検知部２０は、高温物体が通過したか否かを判断する際に用いる各パラメータを、例えば以下のように設定することができる。
・許容上限温度：絶対値１５０度Ｃ以上、相対値８０度Ｃ以上に設定
・画素数      ：２画素以上に設定
・継続回数    ：直近の検知結果（所定回数）を６回と設定し、許容上限温度を超える検知回数が６回中２回以上と設定
なお、この場合の継続回数とは、必ずしも連続した回数でなくてもよい。
【００３３】
図６は、本発明の実施の形態１における赤外線アレイセンサ１０の具体的な設置例を示した図である。図６において、被監視対象物体１を搬送するコンベア２は、カバー３により覆われている。カバー３は、コンベア２と対向する位置に設けられた開口部に、検知器箱１２が設置されている。赤外線アレイセンサ１０は、検知器箱１２の内側に、コンベア２と対向するように設置されている。この結果、赤外線アレイセンサ１０は、監視対象領域１１内を通過する被監視対象物体１について、各画素のそれぞれの温度を検出することができる。
【００３４】
図６のように、カバー３で覆われ、かつ、検知器箱１２を用いた構造を採用することで、設置環境による赤外線アレイセンサ１０の汚損を抑制することができる。また、検知部２０は、赤外線アレイセンサ１０による検出温度を定期的にモニタすることで、赤外線アレイセンサ１０の前面部に相当する窓部が汚損されることによる機能低下を自動検知することができる。
【００３５】
上述した実施の形態１では、コンベア２上の被監視対象物体１に対する火災監視について具体的に説明した。しかしながら、本発明に係る火災検知装置は、工作機械の加工箇所の監視など、監視対象領域１１内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体１の火災監視にも応用可能である。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態１に係る火災検知装置の適用対象例をまとめた図である。図７に例示したように、監視対象領域１１内を時間経過とともに移動していく被監視対象物体１の火災監視を適用できるターゲットとしては、「ゴミ搬送コンベア」、「石炭コンベア」、および「自動工作機械」が挙げられる。
【００３７】
ターゲットが「ゴミ搬送コンベア」である場合には、発熱源として破砕により高温になったごみが考えられ、着火物として発熱源の周囲に存在する可燃物が考えられる。この場合には、図６に例示したような構成を採用することで、検知部２０は、搬送物である被監視対象物体１を検知器箱１２に設置した赤外線アレイセンサ１０の検知結果に基づいて火災監視することができる。
【００３８】
ターゲットが「石炭コンベア」である場合には、発熱源としてコンベアのローラーが考えられ、着火物として石炭粉が考えられる。この場合には、検知部２０は、赤外線アレイセンサ１０によるローラー部分の検知結果に基づいて火災監視することができる。
【００３９】
さらに、ターゲットが「自動工作機械」である場合には、発熱源として回転部あるいは切削部が考えられ、着火物として堆積した切り屑が考えられる。この場合には、検知部２０は、赤外線アレイセンサ１０により、順次加工される部品の加工箇所を局所的に監視し、火災監視することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１に係る火災検知装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（効果１）赤外線アレイセンサにより、放射温度を測定することにより、発火前の温度上昇を検知することができるとともに、比較的安価な装置構成を実現できる。
（効果２）現場の状況、被監視対象物体の大きさ、被監視対象物体の移動速度などに応じて、高温物体が通過したか否かを判断する際に用いる各パラメータを適切な値に設定できる。この結果、誤報を防止した上で、高温物体が通過したことを警報することができる。
【００４１】
（効果３）高速応答性を有する赤外線アレイセンサを採用することにより、移動する高温物体の速度に追従して、発火前の温度上昇を検知することが可能となる。
（効果４）耐振動性および耐環境性に優れた赤外線アレイセンサを採用することにより、発火前の温度上昇を高い信頼性で検出可能な装置を実現できる。
（効果５）窓部汚損による機能低下を自動検知可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  被監視対象物体、２  コンベア、１０  赤外線アレイセンサ、２０  検知部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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