(57)【要約】【課題】  簡易な構成で、紫外線検知管の自己放電等による故障を早期に検出することができる火炎検出装置を提供する。【解決手段】  紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態の時に、炎検出回路３０から所定期間連続して第一炎検出信号ＦＳが出力されると、紫外線検知管２０を含む回路を高インピーダンス状態に切替える。その後、診断回路５０から所定期間連続して第二炎検出信号ＲＳが出力されないと、紫外線検知管２０が異常であることを報知する。【選択図】  図１
2012083278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎が発する紫外線を検知する紫外線検知管と、
前記紫外線検知管に電圧パルスを印加する駆動回路と、
前記紫外線検知管を含む回路のインピーダンスを、低インピーダンス状態と高インピーダンス状態とに切替えるためのインピーダンス切替スイッチと、
前記紫外線検知管を含む回路が低インピーダンス状態の時に、前記紫外線検知管の放電電流に基づいて、第一炎検出信号を出力する炎検出回路と、
前記紫外線検知管を含む回路が高インピーダンス状態の時に、前記紫外線検知管の放電電流に基づいて、第二炎検出信号を出力する診断回路と、
前記第二炎検出信号に基づいて、前記紫外線検知管の異常を診断するマイクロコンピュータを備え、
前記インピーダンス切替スイッチは、前記炎検出回路から所定期間連続して前記第一炎検出信号が出力されると、前記紫外線検知管を含む回路が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態になるように切替えられ、
前記マイクロコンピュータは、前記診断回路から所定期間連続して前記第二炎検出信号が出力されないと、前記紫外線検知管が異常であることを報知することを特徴とする自己診断機能を有する火炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線検知管を用いた火炎検出装置に係り、特に、紫外線検知管の自己診断機能を有する火炎検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線センサの一種である紫外線検知管として、放電ガスを封入した紫外線透過ガラスからなる密封容器内に、金属製のアノード電極とカソード電極を近接して配置し、密封容器内に入射した紫外線によってアノード電極とカソード電極との間で放電を生じさせるものがある。（例えば特許文献１）
【０００３】
このような紫外線検知管では、アノード電極とカソード電極との間は、紫外線の入射により両極間の放電が誘発される最低の電圧より高く、紫外線が入射しない場合に自発的に放電が起こらない程度の電圧（３５０〜４００Ｖ程度）に設定される。
【０００４】
上記の紫外線検知管は、炎の微弱な紫外線を検知することができ、火災報知器、炎検知器、バーナーの燃焼監視装置、紫外線の漏れ検査器等に適用することができる。
しかしながら、紫外線検知管は、アノード電極とカソード電極との間隔は極めて狭く、この間隔に僅かでも狂いが生じると、検知感度にばらつきが発生する。しかも、検知管自体に衝撃や振動が加えられた場合には、アノード電極とカソード電極とが接触して電極が損傷し、正常な動作が不能となる。
また、従来の紫外線検知管においては、紫外線の入射がなくても自己放電が生じることがある。この自己放電の発生率は、紫外線検知管の経時的な劣化が進むにつれて増加し、ついには駆動電圧を印加しただけで自己放電するようになる。
【０００５】
そこで、紫外線検知管の自己放電による故障を早期に検出するために、紫外線検知管への紫外線の入力を遮断するシャッタ機構を設けたものが知られている。（例えば特許文献２、特許文献３）
特許文献２、特許文献３では、上記のシャッタ機構が作動している間の検出信号の数に対する火炎有りの検出信号の数の比率が所定値を超えると、紫外線検知管の劣化が使用限界に達したと判断している。すなわち、自己放電の発生率をシャッタ機構の作動時における火炎有りの検出信号の数の比率として検出することにより、紫外線検知管の劣化状態を点検している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９５４０４号公報
【特許文献２】特開平５−１２５８１号公報
【特許文献３】特開２００４−３６９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のようなシャッタ機構を設けた火災検出装置では、シャッタ機構による点検間隔を長くすると、点検から次の点検までの間に、火炎の有無に関わらず火炎検出信号が出力される状態が発生すると、火炎検出装置としての機能が充分に果せないこととなる。一方、シャッタ機構による点検間隔を短くすると、紫外線検知管の故障を早期に発見することが可能になるが、シャッタ機構の作動回数が多くなりシャッタ機構ひいては火炎検出装置の寿命が短くなりランニングコストが増大するという問題がある。
また、シャッタ機構を設けることによって装置構成が非常に複雑になるだけではなく、装置全体が大型化し、設置スペースに制約がある場所には設置が困難になるといった問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、簡易な構成で紫外線検知管の自己放電等による故障を早期に検出することができる火炎検出装置を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の火炎検出装置は、
火炎が発する紫外線を検知する紫外線検知管と、
前記紫外線検知管に電圧パルスを印加する駆動回路と、
前記紫外線検知管を含む回路のインピーダンスを、低インピーダンス状態と高インピーダンス状態とに切替えるためのインピーダンス切替スイッチと、
前記紫外線検知管を含む回路が低インピーダンス状態の時に、前記紫外線検知管の放電電流に基づいて、第一炎検出信号を出力する炎検出回路と、
前記紫外線検知管を含む回路が高インピーダンス状態の時に、前記紫外線検知管の放電電流に基づいて、第二炎検出信号を出力する診断回路と、
前記第二炎検出信号に基づいて、前記紫外線検知管の異常を診断するマイクロコンピュータを備え、
前記インピーダンス切替スイッチは、前記炎検出回路から所定期間連続して前記第一炎検出信号が出力されると、前記紫外線検知管を含む回路が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態になるように切替えられ、
前記マイクロコンピュータは、前記診断回路から所定期間連続して前記第二炎検出信号が出力されないと、前記紫外線検知管が異常であることを報知することを特徴としているものである。
【００１０】
本発明の火炎検出装置では、通常の火炎監視時は、紫外線検知管を含む回路を低インピーダンス状態とし、紫外線検知管の放電電流に基づいて炎検出回路から出力される第一炎検出信号が監視される。そして、第一炎検出信号が所定期間連続して検出されると、紫外線検知管を含む回路を高インピーダンス状態とし、紫外線検知管の放電電流に基づいて診断回路から出力される第二炎検出信号が監視される。その結果、第二炎検出信号が所定期間連続して検出されると、紫外線検知管は正常と判断され、所定期間内に第二炎検出信号が検出されなくなると、紫外線検知管は異常と判断される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の火炎検出装置によれば、従来のような複雑なシャッタ機構を設けることなく、極めて簡易な構成で紫外線検知管の故障を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る火炎検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る火炎検出装置における駆動回路１０の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る火炎検出装置における炎検出回路３０及び診断回路５０の構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る火炎検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る火炎検出装置のブロック図の一部である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る火炎検出装置について説明する。
図１は、この実施形態に係る火炎検出装置１００のブロック図である。
図１において、１０は駆動回路、２０は紫外線検知管、３０は炎検出回路、４０はインピーダンス切替スイッチ、５０は診断回路、６０はマイクロコンピュータ（以下「マイコン」）、７０は警報装置である。
【００１４】
駆動回路１０は、紫外線検知管２０に所定周期の高電圧パルスを印加する回路であり、本実施形態では２０Ｈｚで３５０Ｖの電圧パルスを印加するように構成されている。
駆動回路１０の具体的な構成例を図２に示す。この駆動回路１０は、トランスＴＳ、トランジスタＴｒ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ダイオードＤ１で構成されており、マイコン６０のクロック信号ＣＬＫによって制御される。
なお、本実施形態では、コンデンサＣ１は２２０ｐＦ、抵抗Ｒ１は５６０Ω、抵抗Ｒ２は４．７ｋΩのものを用いている。
【００１５】
紫外線検知管２０としては、火炎検出装置に一般的に利用されているものを用いることができ、本実施形態では浜松ホトニクス社製ＵＶトロン（登録商標）として知られる紫外線検出用の光電管を用いている。
この紫外線検知管２０は、感度波長範囲は１８５ｎｍ〜２６０ｎｍとなっており、紫外域のみに感度を有しているため、半導体光センサなどのように光学的可視光カットフィルタを使う必要がない。
【００１６】
紫外線検知管２０は、放電ガスを封入した紫外線透過ガラスからなる密封容器２１内に、金属製のアノード電極２２とカソード電極２３を近接して配置し、密封容器２１内に入射した紫外線によってアノード電極とカソード電極との間で放電を生じさせるものである。
災から出る紫外線が密封容器２１内に入射した場合、紫外線はアノード電極２２に設けられた紫外線透過孔（不図示）を通過してカソード電極２３の表面に入射し、カソード電極２３から光電子が放出される。この光電子は、両電極間の高電界によってアノード電極２２に向けて加速され、密封容器２１内の放電ガス分子を電離させ、電子雪崩を引き起こす。この電子雪崩によって発生した陽イオンがカソード電極２３に衝突して、次の電子雪崩を引き起こし、この繰り返しによって放電電流は急激に増加する。
【００１７】
炎検出回路３０は、紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態の時に、紫外線検知管２０の放電電流に基づいて、第一炎検出信号ＦＳを出力する回路である。具体的には、紫外線検知管２０からの放電電流によるパルスに相当する電圧パルスを検知することによって、第一炎検出信号ＦＳを出力するものである。
炎検出回路３０の具体的な構成例を図３に示す。この炎検出回路３０は、トランジスタＴｒ２、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４で構成されており、本実施形態では、コンデンサＣ２は１０００ｐＦ、抵抗Ｒ３は４７ｋΩ、抵抗Ｒ４は１０ｋΩのものを用いている。
【００１８】
インピーダンス切替スイッチ４０は、紫外線検知管２０を含む回路のインピーダンスを、低インピーダンス状態と高インピーダンス状態とに切替えるためのスイッチであり、ＯＮの時は紫外線検知管２０を含む回路は低インピーダンス状態となり、ＯＦＦの時は紫外線検知管２０を含む回路は高インピーダンス状態となる。
このインピーダンス切替スイッチ４０は、マイコン６０のスイッチ制御信号ＣＮＴによって制御され、炎検出回路３０から所定期間連続して第一炎検出信号ＦＳが出力されると、紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態になるように、ＯＮからＯＦＦに切替えられる。
なお、インピーダンス切替スイッチ４０は、例えばスイッチ、リレー、トランジスタ、ＦＥＴ等で構成することができる。
【００１９】
診断回路５０は、紫外線検知管２０の不良を検出するための回路であり、紫外線検知管２０を含む回路が高インピーダンス状態の時に、紫外線検知管２０からの放電電流によるパルスに相当する電圧パルスを検知することによって、第二炎検出信号ＲＳを出力するものである。
診断回路５０の具体的な構成例を図３に示す。この診断回路５０は、抵抗Ｒ５，Ｒ６、ダイオードＤ２で構成されており、本実施形態では、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６はともに１ＭΩのものを用いている。
【００２０】
マイコン６０は、炎検出回路３０から所定期間連続して第一炎検出信号ＦＳが出力されると、スイッチ制御信号ＣＮＴによって、紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態になるように、インピーダンス切替スイッチ４０を切替える。
また、マイコン６０は、診断回路５０からの第二炎検出信号ＲＳに基づいて紫外線検知管２０を診断し、診断回路５０から所定期間連続して第二炎検出信号ＲＳが出力されないと、紫外線検知管２０が異常であることを報知する。この点に関しては、後で詳しく説明する。
【００２１】
警報装置７０は、ＬＥＤ等からなる警報表示灯７１、ブザー７２、スピーカ７３等からなり、これらはマイコン６０によって制御される。
【００２２】
次に、本例の火炎検出装置１００の動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
（ステップＳ１）
まず、電源を立ち上げて通常の火炎監視動作を開始すると、駆動回路１０は紫外線検知管２０に２０Ｈｚで３５０Ｖ程度の高電圧パルスを印加する。そして、マイコン６０は、インピーダンス切替スイッチ４０がＯＮの状態、即ち紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態で、炎検出回路３０の出力を監視する。
【００２４】
（ステップＳ２、ステップＳ３）
炎検出回路３０から第一炎検出信号ＦＳが出力されていない間は、ステップＳ１に戻って炎検出回路３０の出力を監視し続ける。
一方、紫外線検知管２０が放電すると、炎検出回路３０がこれを検出して第一炎検出信号ＦＳが出力される。本実施形態では、紫外線検知管２０に紫外線が入射すると、約５０ｍｓｅｃ．間隔で約１０ｍＡの放電電流が流れ、炎検出回路３０から約２０Ｈｚで１０Ｖ程度の電圧パルスが第一炎検出信号ＦＳとして出力される。
炎検出回路３０から第一炎検出信号ＦＳが出力されると、マイコン６０は、警報表示灯７１を点滅させ、ブザー７２から警報音を発生させるとともに、第一炎検出信号ＦＳのカウントを開始する。
【００２５】
（ステップＳ４、ステップＳ５）
第一炎検出信号ＦＳのカウント中に第一炎検出信号ＦＳが出力されなくなると、警報表示灯７１は消灯し、ブザー７２からの警報音は止められ、ステップＳ１に戻って通常の火炎監視動作に戻る。
一方、炎検出回路３０から第一炎検出信号ＦＳの出力が続いていると、ステップＳ３に戻って警報表示灯７１の点滅と、ブザー７２の警報音を継続させる。そして、炎検出回路３０から所定期間（本実施形態では１分以上）連続して第一炎検出信号ＦＳが出力されると、ステップＳ６に進む。なお、上記の所定期間は、火炎検出装置１００の設置目的や設置場所などに応じて任意に設定することができる。
【００２６】
（ステップＳ６）
炎検出回路３０から１分以上連続して第一炎検出信号ＦＳが出力されると、マイコン６０はスイッチ制御信号ＣＮＴを出力し、紫外線検知管２０を含む回路が高インピーダンス状態になるようにインピーダンス切替スイッチ４０をＯＦＦに切替えるとともに、診断回路５０からの第二炎検出信号ＲＳを監視し、これをカウントする。
【００２７】
ここで、紫外線検知管２０の電極が衝撃等によって損傷していたり、経時的な劣化が進んで紫外線検知管２０が故障した状態であると、紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態（インピーダンス切替スイッチ４０がＯＮ）の場合には、紫外線検知管２０に紫外線の入射がなくても自己放電が生じ、この自己放電によって炎検出回路３０から第一炎検出信号ＦＳが出力されてしまうことがある。
一方、紫外線検知管２０を含む回路が高インピーダンス状態（インピーダンス切替スイッチ４０がＯＦＦ）の場合には、紫外線検知管２０に紫外線が実際に入射している時は、診断回路５０において紫外線検知管２０の放電電流パルスに相当する電圧パルス（本実施形態では約５０ｍｓｅｃ．間隔で１０〜２０Ｖ程度の電圧パルス）が検知されるが、紫外線検知管２０が故障した状態の時には、診断回路５０において紫外線検知管２０の放電電流パルスに相当する電圧パルスは検出されず、診断回路５０から第二炎検出信号ＲＳが出力されない。
なお、このような放電特性は、放電ガスを封入した密封容器内にアノード電極とカソード電極が近接して配置され、この密封容器内に入射した紫外線によってアノード電極とカソード電極との間で放電を生じさせるように構成されている紫外線検知管に顕著である。そして本発明は、紫外線検知管が持つこのような放電特性を利用して、紫外線検知管の自己診断を行うようにしたものである。
【００２８】
（ステップＳ７）
診断回路５０から所定期間（本実施形態では５秒）連続して第二炎検出信号ＲＳが検出された場合には、紫外線検知管２０が故障しておらず、紫外線検知管２０に紫外線が実際に入射しているものと判断する。そして、マイコン６０は、インピーダンス切替スイッチ４０をＯＮに切替えるとともに、ステップＳ３に戻って警報表示灯７１の点滅と、ブザー７２の警報音を継続させ、引き続き先と同様の監視動作を行う。
一方、所定期間（本実施形態では５秒）が経過する前に診断回路５０から第二炎検出信号ＲＳが検出されなくなると、紫外線検知管２０が故障している可能性が非常に高いため、ステップＳ８に進む。
なお、上記の所定期間は、火炎検出装置１００の設置目的などに応じて任意に設定することができる。
【００２９】
（ステップＳ８）
５秒以内で診断回路５０から第二炎検出信号ＲＳが検出されなくなった場合には、マイコン６０は、インピーダンス切替スイッチ４０をＯＮに切替えるとともに、診断回路５０からの第二炎検出信号ＲＳの監視を中止する。そして、紫外線検知管２０の故障を報知するために、警報表示灯７１の点滅速度を速くし、ブザー７２から異常警報音を発生させるとともに、スピーカ７３から紫外線検知管２０が故障である旨を発声する。
【００３０】
このように、本実施形態の火炎検出装置では、ステップＳ１からステップＳ５において、紫外線検知管２０を含む回路を低インピーダンス状態として、紫外線検知管２０の放電電流に基づく第一炎検出信号ＦＳを監視する。そして、第一炎検出信号ＦＳが検出されている間、警報表示灯７１とブザー７２によってこれを報知する。
第一炎検出信号ＦＳが１分以上連続して検出された場合には、ステップＳ６からステップＳ８において、紫外線検知管２０を含む回路を高インピーダンス状態として、紫外線検知管２０の放電電流に基づく第二炎検出信号ＲＳを監視する。そして、第二炎検出信号ＲＳが５秒以上連続して検出された場合には紫外線検知管２０は正常と判断され、５秒以内に第二炎検出信号ＲＳが無くなった場合には紫外線検知管２０は異常と判断される。
【００３１】
このため、本実施形態の火炎検出装置によれば、所定の放電が検出されると自動的に紫外線検知管の診断が行われるため、紫外線検知管の故障を早期に検出することができる。
また、従来のようなシャッタ機構を設ける必要がないため、極めて簡易な装置構成で装置全体を小型化することができ、従来の火炎検出装置では設置が困難な場所にも適用することが可能になる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更等ができることは言うまでもない。
例えば、駆動回路１０、炎検出回路３０、診断回路５０などの回路構成は、同様の機能を有するものであればいかなる回路構成であってもよい。
また、先述の実施形態では、紫外線検知管２０の後に炎検出回路３０、診断回路５０、インピーダンス切替スイッチ４０の順で回路を構成したが、紫外線検知管２０を含む回路が低インピーダンス状態の時に、炎検出回路３０が第一炎検出信号ＦＳを出力でき、紫外線検知管２０を含む回路が高インピーダンス状態の時に、診断回路５０が第二炎検出信号ＲＳを出力できるように構成されていればよく、例えば図５（ａ）のように診断回路５０、炎検出回路３０、インピーダンス切替スイッチ４０の順や、図５（ｂ）のように診断回路５０、インピーダンス切替スイッチ４０、炎検出回路３０の順でこれらの回路を構成することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  駆動回路
２０  紫外線検知管
２１  密封容器
２２  アノード電極
２３  カソード電極
３０  炎検出回路
４０  インピーダンス切替スイッチ
５０  診断回路
６０  マイクロコンピュータ（マイコン）
７０  警報装置
７１  警報表示灯
７２  ブザー
７３  スピーカ
１００  火炎検出装置
【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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