(57)【要約】【課題】  光学式火災感知器の試験を制御する装置、システムおよびその方法を提供する。【解決手段】  赤外線式ＯＦＤを試験するための試験装置が提供される。試験装置は、本体、赤外線源、制御装置およびユーザ入力を備えることができる。赤外線源は本体と共に収容できる。制御装置は、赤外線源に動作可能に連結できる。制御装置は、赤外線源とも一体化できる。ユーザ入力は、制御装置および赤外線源の少なくとも一つに動作可能に連結できる。試験装置は、激しい火を擬態する赤外線放射を生成するように構成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に収容された固体赤外線源と、
前記赤外線源に動作可能に連結された制御装置と、
前記制御装置および前記赤外線源の少なくとも一つに動作可能に連結されたユーザ入力と、
を備えた、赤外線式試験装置。
【請求項２】
前記赤外線源が、１μｍ〜２０μｍの波長を有する赤外線放射を生成可能である、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項３】
前記赤外線源が赤外線源のアレイである、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項４】
前記赤外線源のアレイが複数個の波長を放射するように構成された、請求項３に記載の赤外線式試験装置。
【請求項５】
前記試験装置が携帯型である、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項６】
前記試験装置が電池式である、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項７】
前記赤外線源からの放射が一定である、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項８】
前記赤外線源がＭＥＭＳベースの赤外線源である、請求項１に記載の赤外線式試験装置。
【請求項９】
赤外線源を備えた試験装置と、
前記試験装置を特定の向きに保持するように構成された試験構造体と、
赤外線式光学火炎検出器と、
前記赤外線式光学火炎検出器に連結されており、前記光学火炎検出器を特定の向きに保持するように構成された支持構造体と、
を備えた、工場内試験システム。
【請求項１０】
前記赤外線源がＭＥＭＳ装置である、請求項９に記載の工場内試験システム。
【請求項１１】
前記赤外線源が、１μｍ〜２０μｍの波長を有する赤外線放射を生成可能である、請求項９に記載の工場内試験システム。
【請求項１２】
前記赤外線源が赤外線源のアレイである、請求項９に記載の工場内試験システム。
【請求項１３】
前記赤外線源のアレイが複数個の波長を放射するように構成された、請求項１２に記載の工場内試験システム。
【請求項１４】
前記特定の向きが配置Ａ−Ａ’である、請求項９に記載の工場内試験システム。
【請求項１５】
前記特定の向きが第一の水平距離Ａおよび第二の垂直距離Ｂに位置する向きである、請求項９に記載の工場内試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学火炎検出器（optical flame detectors, 「ＯＦＤ」）を試験するための装置、システムおよび方法に関する。より具体的には、小型の赤外線源を備えている携帯用テスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
中赤外域における赤外線式ＯＦＤの試験および較正は、加熱要素、黒体または激しい火などの熱源に頼っている。さまざまな理由（例えば、速度、利便性、正確性、精度および費用）のために、これらの解決法のいずれも、特に商業的に満足できるものではない。さらに、これらの解決法のいずれも、赤外線式火炎感知システムのフィールド試験に特に適切なものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、光学式火災感知器の試験を制御する装置、システムおよびその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
さまざまな実施形態において、赤外線式試験装置は、本体、固体赤外線源、制御装置およびユーザ入力を備えることができる。赤外線源は本体に収容できる。制御装置は、赤外線源に動作可能に連結できる。ユーザ入力は、制御装置および赤外線源の少なくとも一つに動作可能に連結できる。
【０００５】
さまざまな実施形態において、工場内試験システムは、試験装置、試験構造体、赤外線式ＯＦＤおよび支持構造体を備えることができる。試験装置は、赤外線源を備えることができる。試験構造体は、特定の向きに試験装置を保持するように構成できる。支持構造体は、赤外線式ＯＦＤに連結できる。支持構造体は、ＯＦＤを特定の向きに保持するように構成できる。
【０００６】
前述の特徴および要素は、本明細書において明確に別に示さない限り、排他的ではなくさまざまに組み合わせることができる。開示した実施形態の動作に加えて、これらの特徴および要素も、以下の記述および添付図面に照らしてより明らかとなる。
【０００７】
本開示の主題は、本明細書の結びの部分において特に指摘され、明確に主張される。しかしながら、本開示のより完全な理解は、詳細な説明および請求項を参照し、同様の数字が同様の要素を表す図面に関連して考慮した場合に最もよく得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】さまざまな実施形態による、第一のフィールドテスタの部分断面斜視図。
【図２】さまざまな実施形態による、第二のフィールドテスタの部分断面斜視図。
【図３】さまざまな実施形態による、環境内で動作するテスタを示す図。
【図４】さまざまな実施形態による、環境内で動作するテスタを示す図。
【図５】さまざまな実施形態による、環境内で動作するテスタを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書内の例示的な実施形態の詳細な説明は、例証として例示的な実施形態を示す添付図面を参照する。これらの例示的な実施形態は、当業者が本発明を実施できるような十分な詳細を記述するが、本発明の趣旨および範囲から逸することなく、他の実施形態を実現でき、その論理的、化学的および機械的変更を為せることが理解されるはずである。それ故に、本明細書内の詳細な説明は、例示のみを目的として提示され、限定することは意図しない。例えば、方法またはプロセス記述のいずれかに説明されるステップは、任意の順序で実行でき、提示した順序は必ずしも限定的なものではない。さらに、単数形についてのあらゆる言及は、複数形の実施形態を含み、二つ以上の構成部品またはステップについてのあらゆる言及は、単数形の実施形態またはステップを含むことができる。また、付着、固定、接続などについてのあらゆる言及は、永続的な、取り外し可能な、一時的な、部分的な、完全なおよび／または任意の他の可能な付着の選択肢を含むことができる。また、接触（または、類似の語句）のない関係についてのあらゆる言及は、限定的な接触または最小限の接触も含むことができる。
【００１０】
種々のクロスハッチングおよび／または表面シェーディングを、図形全体を通じて使用して種々の部分を表すことができる。ただし、必ずしも同じまたは異なる材料を示す必要はない。
【００１１】
微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）ベースの赤外線源によって、火炎感知センサおよび／またはシステムの動作を試験および検証するための、より正確かつ精度のよい試験機器の構成が可能になる。さらに、この試験機器によって、他の種類の熱源（例えば、加熱要素、黒体、激しい火など）の必要性を減少および／または除去できる。さまざまな実施形態において、ＭＥＭＳシステムは、約２０マイクロメートル〜約１ミリメートルの標準的なサイズを有するマイクロマシン、マイクロシステム技術などでもよい。
【００１２】
さまざまな実施形態において、一以上のＭＥＭＳ赤外線エミッタを備えている試験装置を使用して、赤外線式ＯＦＤを試験できる。試験装置は、特定の赤外線の波長をその各々が放射する複数のＭＥＭＳ赤外線エミッタを備えることができる。例えば、試験装置は、中赤外線を放射する第一のＭＥＭＳ赤外線エミッタ、および近赤外線を放射する第二のＭＥＭＳ赤外線エミッタを備えることができる。従って、試験装置は、多チャンネル赤外線式ＯＦＤ（例えば、二重チャンネル赤外線式ＯＦＤ）を試験できる。これに関連して、赤外線式ＯＦＤは、一つの波長および／またはさまざまな波長における赤外線を感知できる。赤外線スペクトルは、通常、波長７００ｎｍ〜ｍｍの電磁放射線とされている。中赤外線は、３μｍ〜８μｍとされ得る。近赤外線は、０．７５μｍ〜１．４μｍとされ得る。短波長赤外線は、１．４μｍ〜３μｍとされ得る。ＭＥＭＳ赤外線エミッタによって通常放射される波長は、例えば、約０．９μｍ、約２．８μｍ、および／または約４．３μｍを含むことができる。
【００１３】
さまざまな実施形態において、ＭＥＭＳ赤外線エミッタは、膜様のデバイス（例えば、膜抵抗器）でもよい。これに関連して、ＭＥＭＳ赤外線エミッタは、回路における抵抗器に類似する特性を有することができる。ＭＥＭＳ赤外線エミッタの質量は、略ゼロにできる。略ゼロの質量によって、ＭＥＭＳ赤外線エミッタの迅速な加熱（例えば、ミリ秒以内での加熱）および冷却が可能になる。さまざまな実施形態において、ＭＥＭＳ赤外線源は、ヒータのように作用できる。これに関連して、ＭＥＭＳ赤外線源は、複数個の赤外線波長（例えば、約０．７５μｍ~８μｍの波長）の範囲を掃引（sweep）することができる。さまざまな実施形態において、ＭＥＭＳ赤外線エミッタは、センサ試験に使用される標準的な熱源よりも長い寿命を有することができる。
【００１４】
さまざまな実施形態において、図１を参照すると、試験装置１００は、本体１１０（例えば、ハウジング）、赤外線源１２０およびレンズ１３０を備えることができる。試験装置１００は、ユーザ入力１４０、制御装置１５０および／または電源１６０も備えることができる。赤外線源１２０、制御装置１５０および／または電源１６０の各々は、本体１１０に位置またはその内部に収容できる。また、制御装置１５０は、赤外線源１２０と一体化して形成してもよいし、かつ／またはその一部でもよい。
【００１５】
さまざまな実施形態において、赤外線源１２０は、単一のＭＥＭＳ赤外線エミッタもしくは複数のＭＥＭＳ赤外線エミッタおよび／またはＬＥＤエミッタのアレイ（array）を備えることができる。これに関連して、アレイは、複数個のＭＥＭＳ赤外線エミッタを備えることができる。例えば、アレイは、６４個のＭＥＭＳ赤外線エミッタを含むことができる。アレイは、一以上の赤外線エミッタおよび／または一以上のＬＥＤエミッタも備えることができる。ＬＥＤエミッタは、第一の一連の波長（例えば、例として０．９μｍなどのより短い波長）を生成するように構成できる。一以上の赤外線エミッタは、第二の一連の波長（例えば、例として２．８μｍおよび４．３μｍなどのより長い波長）を生成するように構成できる。さらに、ＬＥＤエミッタと赤外線エミッタとは、特定の試験に必要とされる通りに、同時にも異なる時にも動作するように構成できる。エミッタのアレイは、試験装置１００と試験されるセンサとの間の配置および／または距離を制御する必要性を減少するための十分な赤外線放射を生成するようにも構成できる。
【００１６】
さまざまな実施形態において、ユーザ入力１４０は、本体１１０内に形成および／または本体１１０と連結できる。ユーザ入力１４０は、赤外線源１２０、制御装置１５０および／または電源１６０に動作可能に連結および／または電子通信できる。これに関連して、ユーザ入力１４０は、ユーザからの入力を赤外線源１２０、制御装置１５０および／または電源１６０の少なくとも一つに通信できる。ユーザ入力１４０は、一以上のボタン、スイッチまたは手動操作できる他のインターフェースを備えることができる。しかしながら、さまざまな実施形態において、ユーザ入力１４０は、別の電子装置からの入力を受信するように構成された電子インターフェースを備えることができる。例えば、ユーザ入力１４０は、ユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）インターフェースを備えることができる。そのような実施形態において、ユーザ入力１４０のＵＳＢインターフェースは、携帯電話、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、およびそれらの組み合わせなどの別の電子装置からの論理命令を受信できる。
【００１７】
さまざまな実施形態において、レンズ１３０は、本体１１０に取り外し可能に連結できる。レンズ１３０は、赤外線源１２０を保護および／または収容するように構成できる。さらに、レンズ１３０は、赤外線源１２０からの放射を変更する、フィルターをかけるおよび／またはそれに適応するように構成できる。レンズ１３０は、赤外線源１２０からの赤外光の少なくとも一部の透過に適した任意の材料から成ることができる。例えば、レンズ１３０は、ガラスおよび／またはポリマー材料から成ることができる。さまざまな実施形態において、レンズ１３０は、合成的に生成されたサファイアから成ることができる。レンズ３０は、任意の適切な形状でもよい。例えば、レンズ３０は、球面でもよいし、非球面でもよい。さらに、レンズ１３０は、赤外線源１２０の赤外線放射を集束、調節、さもなければ変更するように構成された一以上のレンズを備えることができる。これに関連して、レンズ１３０は、赤外線源１２０の赤外線放射の性質を調節するための同じまたは異なる形状の一以上のレンズを備えることができる。絞りなどの他の構造体が、赤外線源１２０の赤外線放射が透過される口径を調節するように構成される。
【００１８】
さまざまな実施形態において、電源１６０は、電圧調節を含んで構成できる。電圧調節は、赤外線源１２０からの放射の光度を維持するように構成できる。電源１６０は、能動冷却回路の一部でもよい。これに関連して、電源１６０の起動に応じて、赤外線源１２０の冷却時間を短縮するためのヒートシンクを作り出すことができる。
【００１９】
さまざまな実施形態において、図２を参照すると、試験装置２００は、複数個の赤外線源２２０（図２において赤外線源２２０Ａ、赤外線源２２０Ｂおよび赤外線源２２０Ｃとして示す）を備えることができる。試験装置１００と同様に、試験装置２００も、本体２１０、レンズ２３０、ユーザ入力２４０、制御装置２５０および／または電源２６０を備えることができる。
【００２０】
さまざまな実施形態において、複数個の赤外線源２２０は、選択可能なものでもよい。例えば、ユーザ入力２４０への入力に応じて、赤外線源２２０Ａ、赤外線源２２０Ｂおよび赤外線源２２０Ｃの少なくとも一つが起動し、例えば、約０．９μｍ、約２．８μｍおよび／または約４．３μｍの波長を有する赤外線放射を生成できる。複数個の赤外線源２２０は、同時に、個々にかつ／または事前選択されたパターンで赤外線を放射できる。
【００２１】
さまざまな実施形態および動作において、本体２１０は、任意の適切なハウジングでもよい。この構成によって、赤外線源２２０からかなりの赤外線が出力される試験装置２００を構成でき、一方で、動作に必要な電源２６０からの電力を比較的少なく（例えば、１００ｍＡにおいて約１２Ｖ未満に）できる。これに関連して、試験装置２００は、携帯可能になり、おおよそ家庭用の懐中電灯のサイズに構成できる。
【００２２】
さまざまな実施形態において、図３を参照すると、環境３８０内での赤外線式ＯＦＤ３７０のフィールド試験は、従来のシステムでは難題であり得る。赤外線式ＯＦＤ３７０を起動中にちらつき効果を働かせて試験する必要があり、かつ、据え付けられた赤外線式ＯＦＤ３７０の周囲の空間が限定的である場合には、従来の試験システムおよび手順では、試験が難題および／または不可能となり得る。赤外線式ＯＦＤ３７０を起動するのに十分に明るい従来の試験システムおよび手順は、かなりの規模であり得る。さらに、ちらつき作用には、時変出力を導き出すために機械的チョッパが必要となり得る。これに関連して、赤外線式ＯＦＤ３７０が据え付けられる所の環境３８０内の限られた空間によって与えられる制約によって、携帯用試験装置３００をより効率的かつ望ましいものにする必要がある。
【００２３】
さまざまな実施形態において、図４を参照すると、試験装置４００の配置によって、フィールドにおける試験装置４００の試験能力を改善できる。例えば、試験装置４００は、環境４８０内において赤外線式ＯＦＤ４７０から距離Ａに位置付けることができる。これに関連して、距離Ａは、赤外線式ＯＦＤ４７０の適切な試験のために、試験装置４００の供給者によって提供される所定距離でもよい。さらに、試験装置４００は、環境４８０内で赤外線式ＯＦＤ４７０を試験するために、特定の向きＡ−Ａ’に合わせることができる。これに関連して、試験装置４００を、環境４８０内において赤外線式ＯＦＤ４７０の適切な試験を実行できるような特定の向きＡ−Ａ’に位置付ける必要がある場合がある。
【００２４】
さまざまな実施形態において、再度図２を参照すると、試験装置２００は、複数の赤外線源２２０を備えることができる。赤外線源２２０は、例えば、ＭＥＭＳベースの高出力赤外線源および／またはＬＥＤベースの近赤外線源２２０でもよい。赤外線源２２０は、アレイに構成できる。これに関連して、赤外線源２２０は、火を擬態する放射を生成するように配列できる。赤外線源２２０は、迅速な反応速度を有することができる。さらに、赤外線源２２０は、火炎のちらつき効果を達成するために必要に応じて（例えば、ユーザ入力２４０における入力に基づいて手動で、かつ／または制御装置２５０からの命令に基づいてかつ／もしくはそれに反応して自動的に）スイッチオンおよびオフするように構成できる。
【００２５】
さまざまな実施形態において、試験装置２００は、工場内試験装置としても構成できる。火炎の使用は、通常、赤外線式ＯＦＤの感度の較正および検証を達成するための非常に好都合または再現可能な方法ではない。従来の工場内試験機器は、一定出力の赤外線源（加熱要素、黒体、激しい火など）の機械的にチョップされた照射を使用する。
【００２６】
さまざまな実施形態において、工場内用途では、赤外線源２２０は、約１μｍ〜約２０μｍの波長を有する放射の赤外線スペクトルにおいて再生可能な出力を有するＭＥＭＳベースの高出力赤外線源でもよい。試験装置２００では、赤外線源２２０は、数十ミリ秒以内に赤外線放射の全出力を生成できる。試験装置２００は、ごく短時間内に赤外線源２２０からの赤外線放射を止めることもできる。さらに、試験装置２００および／または赤外線源２２０は、赤外線式ＯＦＤ用の従来の試験システムのように冷却する必要がない。さまざまな実施形態において、複数の赤外線源２２０（例えば、ＭＥＭＳベースの赤外線源）を使用して、試験に必要な試験出力または複数の波長を達成できる。
【００２７】
さまざまな実施形態において、図５を参照すると、試験装置５００は、試験構造体５９０に動作可能に連結された工場内試験装置５９２でもよい。試験装置５００は、本明細書において前述したように、赤外線源を備えることができる。試験構造体５９０は、試験装置５９２を所定の向き（例えば、図５に示すような水平距離Ａおよび垂直距離Ｂ）に位置付けるように構成できる。赤外線式ＯＦＤ５７０は、試験装置５９２に対する特定の向きで保持構造体５７２に取り付けることができる。
【００２８】
さまざまな実施形態において、本明細書に記述する試験装置は、携帯できる。さらに、これらの携帯用試験装置は、フィールドに据え付けられて赤外線感知システムを試験できる低出力赤外線源を備えることができる。さらに、これらの携帯用試験装置は、黒体を用いた感知器または激しい火を用いた試験システムに対する、より費用効果の高い代替物を提供する。これらの携帯用試験装置は、迅速な放射応答時間を達成できる。これに関連して、試験装置は、放射の必要性または機械的チョッピングがなくても火炎のちらつきを擬態できる。また、これらの試験装置は、製造業において赤外線式ＯＦＤのより精度のよい試験および検証を実行できる。
【００２９】
利益、他の利点および問題に対する解決法を、特定の実施形態に関して本明細書に記述した。さらに、本明細書に含まれるさまざまな図面に示す接続線は、さまざまな要素間の例示的な機能的関係および／または物理的連結を表すことが意図される。多くの代替的または追加的な機能的関係または物理的接続が実用的なシステムに存在できることが留意されるべきである。しかしながら、利益、利点、問題に対する解決法および任意の利益、利点または解決法をより顕著に生じさせるまたは顕著にし得る任意の要素は、決定的なもの、必須なものまたは本発明の本質的な特徴もしくは要素としては解釈されない。従って、本発明の範囲は、添付の請求項以外のものには限定されないべきである。この請求項では、単数形の要素についての言及が、そのように明記しない限り、「一つおよび一つのみ」を意味することを意図せず、むしろ「一以上の」を意味する。さらに、「Ａ、ＢまたはＣの少なくとも一つ」と同様の語句を請求項に使用する場合には、Ａが単独で実施形態に存在し、Ｂが単独で実施形態に存在し、そしてＣが単独で実施形態に存在できること、または要素Ａ、ＢおよびＣの任意の組み合わせ、例えば、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣもしくはＡとＢとＣが単一の実施形態に存在できることを意味するようにその語句が解釈されることが意図される。
【００３０】
システム、方法および装置を本明細書に提供する。本明細書内の詳細な説明では、「一実施形態」、「ある実施形態」、「さまざまな実施形態」などについての言及は、記述した実施形態が特定の特徴、構造または特性を含むことができるが、あらゆる実施形態が必ずしも特定の特徴、構造または特性を含まなくてもよいことを示す。さらに、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を言及しない。さらに、特定の特徴、構造または特性を実施形態に関連して記述する場合には、明示的に記述するか否かにかかわらず、そのような特徴、構造または特性が他の実施形態に関連して作用することが当業者の知識内にあると考えられる。説明を読んだ後、代替的な実施形態における開示を実施する方法が当業者に明らかとなる。
【００３１】
さらに、本開示内のいずれの要素、構成部品または方法ステップも、その要素、構成部品または方法ステップが請求項内で明示的に説明されるか否かにかかわらず、公衆に捧げられることは意図されない。本明細書内の請求項のいずれの要素も、その要素が語句「手段」を使用して明確に説明されない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２（ｆ）の規定の下に解釈されるべきではない。本明細書に使用する「備えた」、「備えている」という用語またはそれらの任意の他の変形例は、プロセス、方法、項目または要素のリストを備えた装置が、それらの要素のみではなく、明確にリストされないまたはそのようなプロセス、方法、項目もしくは装置に特有の他の要素も含むことができるように、非排他的な包含をカバーすることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１００…試験装置
１１０…本体
１２０…赤外線源
１３０…レンズ
１４０…ユーザ入力
１５０…制御装置
１６０…電源
【図１】
2015138555.tif 000003
【図２】
2015138555.tif 000004
【図３】
2015138555.tif 000005
【図４】
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【図５】
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