(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測する計測手段と、該計測手段の周期を所定時間連続して測定した周期パターンより該周期パターン内で一番多い周期を基準周期と選定する設定手段と、前記基準周期を中心にして前記周期パターン内の各周期が一定かどうかを判別し、一定でなく前記周期パターン内の外れている周期が前記基準周期の整数倍に入る場合には一定であるとして誤報と判別する判別手段と、を備えることを特徴とする火災検知器。
【請求項２】
炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測して該周期を所定時間連続して測定した周期パターンを形成する形成手段と、該形成手段による２個の前記周期パターンを比較して前記周期パターン内の一致しない周期が整数倍に入る場合には一致するとして、すべてが一致する場合に誤報と判別する比較手段と、を備えることを特徴とする火災検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火炎から放射される紫外線や赤外線などの輻射光を受光素子で検出して火災の発生を検知する火災検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火災を判断するには、単に赤外線領域の受光強度によるか、あるいは各種の炎特有の分光成分に基づいて判断している。炎の分光特性は、赤外線領域におけるＣＯ２共鳴放射帯における波長４．３マイクロ付近にピークを持っている。この領域の分光強度の測定を行うことにより、例えば太陽光等の誤報源から炎を識別できる。
【０００３】
また、炎は特有のちらつきを持っており、このちらつきの周波数は１Ｈｚから１０Ｈｚにあることが知られている。したがって、このちらつき周波数を検出することによっても炎を識別することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、赤外線領域におけるＣＯ２共鳴放射帯を選択的の受光しようとすると、例えば特開平８−１９０６８０号公報のように透過波長の異なるフィルタを複数取り替えて特定の波長ごとの受光強度を得るなどの工夫を必要とし、特殊なフィルタおよび取り替え機構を必要とし、検知器として複雑かつ大型化してしまう。
【０００５】
また、赤外線領域の受光強度を検出しながら、その出力のちらつきを検出していても、回転灯の回転の仕方によっては、炎と同じ周波数成分を含むことがあり、また、帯域フィルタも遮断周波数で完全に出力をなくせないので、この場合、ちらつき周波数だけでは、回転灯による誤報出力を排除することは難しい。
【０００６】
近年、この回転灯は色や回転周期などの種類が膨大であり、その一つ一つの分光特性や周期を特定して誤報を区別することは難しい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の点に鑑み、回転灯による誤報を排除して炎を選択的に検出する火災検知器を得ることを目的とし、炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測する計測手段と、該計測手段の周期を所定時間連続して測定した周期パターンより該周期パターン内で一番多い周期を基準周期と選定する設定手段と、前記基準周期を中心にして前記周期パターン内の各周期が一定かどうかを判別し、一定でなく前記周期パターン内の外れている周期が前記基準周期の整数倍に入る場合には一定であるとして誤報と判別する判別手段と、を備えることを特徴とするものである。その結果、受光強度の出力変化の周期成分が一定であるときには、回転灯のような機械的発光による誤報の可能性が大であり、とくにトンネルや駐車場に用いられる場合には有用である。
【０００８】
また、他の発明として、炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測して該周期を所定時間連続して測定した周期パターンを形成する形成手段と、該形成手段による２個の前記周期パターンを比較して前記周期パターン内の一致しない周期が整数倍に入る場合には一致するとして、すべてが一致する場合に誤報と判別する比較手段と、を備えることを特徴とするものである。その結果、上記発明同様、受光強度の周期パターンが一定であるときには、回転灯のような機械的発光による誤報の可能性が大であり、とくにトンネルや駐車場に用いられる場合には有用である。
【０００９】
さらに、周期パターンは、受光強度の変化から波形の上下のピーク値、波形の所定レベルになる出力値のいずれかの前回からの時間を測定する周期、あるいは、上下のピーク値、所定レベルになる出力値のいずれかを計数する単位時間内の個数による波数である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明による火災検知器の一実施形態を示すブロック回路構成図、図２は図１に示す火災検知器の動作の一部を示すフローチャートである。図において、２波長式の炎検出を行うために検出素子として長波長側に特性を有する焦電素子１１および短波長側に特性を有するフォトダイオード（ＰＤ）２１の２素子を備え、それらの出力がそれぞれ狭帯域フィルタ１２、２２、増幅回路１３、２３および平滑化回路１４、２４を介して検知器全体の動作を制御するマイクロコンピュータ（マイコン）３２に入力される。同様の検出回路構成がもう一組備えられ、検出素子としての焦電素子４１およびフォトダイオード５１、狭帯域フィルタ４２、５２、増幅回路４３、５３および平滑化回路４４、５４を介してマイコン３２に入力される。このような右目および左目によって広角度に炎を検出するようにされている。マイコン３２への各入力は、放電回路３１を介して入力されるように図示されているが、放電回路３１の作用は、マイコン３２への入力時には係わらず、入力されないときに図示されないラインの電荷の残部をクリアするものであり、なくてもよい。
【００１１】
そして、マイコン３２によって炎が検出されたときに火災信号を出力するための通信回路３３が設けられている。この通信回路３３は火災信号をコード化した伝送信号で出力するためのものであり、この通信回路３３の代わりに信号線に電気的変化を与えるためのスイッチング回路を設けてもよい。
【００１２】
このような回路構成を有する火災検知器の動作について説明すると、電源投入とともにイニシャル処理を行って、マイコン３２の制御に基づいて２つの素子１１、２１の出力をフィルタ１２、２２や増幅回路１３、２３等を介して取り込んでいく。ここで、本実施形態の火災検知器は、検出素子１１、２１を２組備えているので個別に処理することになるが、その動作は左右とも同一であるので、一方のみを用いて説明する。
【００１３】
このマイコン３２は常時素子からの出力を取り込みながら約１秒ごとに炎判別動作を行っている。この動作は、詳細に説明しないが、赤外線領域における長波長側の出力に対して短波長側の出力を比較して、所定の比率であるときであって長波長側の出力が高いときに炎と判別している。これは炎の分光特性に基づき各素子１１、２１が示す受光強度の比率を経験的に確認してマイコン３２に格納しておくことで、太陽光などによる誤報を排除することができる。
【００１４】
そして、本実施形態の火災検知器では、上記の火災判別後に素子１１からの出力の変化から一定周期の出力が得られるときに回転灯による光であると判別する。すなわち、火災による炎の場合にはランダムな周期で出力変化があるのに対して、回転灯の場合には、ほとんど一定の周期、例えば１／２秒周期の規則的な出力変化がある。図３および図４は、実際に本実施形態の焦電素子１１、狭帯域フィルタ１２、増幅回路１３および平滑化回路１４を介した出力をそれぞれ回転灯の場合と炎の場合（ガソリン燃焼時）とを測定した結果であり、図３の回転灯ではほとんど一定の時間で出力のピーク値が繰り返されている。また、図４の炎の場合には、出力のピーク値は不規則であることが示され、回転灯と区別できることが示されている。このような結果は、必ずしも回転灯のみでなく、周期的にオンオフする表示灯やディスプレイなどの機械的なものもあり、結論的に不規則でなければ炎ではないといえる。
【００１５】
この回転灯の受光を判別するための動作を図２のフローチャートを用いて説明する。火災判別の場合と同様に、まず素子１１の出力を取り込み（Ｓ１）、その出力レベルが波形を認識しやすいようなレベルでなければ（Ｓ２）、詳細に示さないが、素子１１の後段の増幅回路１３のゲインをアップする（Ｓ３）。
【００１６】
そして、その出力に基づいて出力変化の上下のピーク値として最大値（ＭＡＸ）または最小値（ＭＩＮ）であるときに（Ｓ４）、その前回の最大値または最小値からの時間（出力の取り込み回数に比例）を記録する（Ｓ５）。この最大値または最小値の判断については、最大値の場合、取り込んだ出力が前回の出力よりも小さくかつその前回の出力が前々回の出力よりも大きい場合に前回の出力を最大値と判別する。この判別のタイミングが現実の最大値よりも１回分遅れることになるが最大値間の時間をとる目的ですべての最大値の判別のタイミングが１回分遅れるので問題はない。同様に、最小値の場合は、取り込んだ出力が前回の出力よりも大きくかつその前回の出力が前々回の出力よりも小さい場合に前回の出力を最小値と判別する。
【００１７】
この出力取り込みおよび最大値または最小値判別の動作を所定時間（ここではｎ回で規定）連続して、その後、回転灯判別に移る（Ｓ６）。
【００１８】
そして、回転灯判別を行う上で、まず最大値および最小値による周期パターン（測定した時間の列）を作成し（Ｓ７）、周期パターンごとに一番多い時間（周期）を基準周期に選定する（Ｓ８）。そして、基準周期を中心にして所定の許容範囲を設定してその範囲内に周期パターンがすべて入ることにより、周期が一定かどうかを判別する（Ｓ９）。そして、周期が一定なときに回転灯と判断し、火災信号を出力しない（Ｓ１１）。また、ステップ９で周期が一定でない場合、周期パターンの許容範囲を外れている時間が基準周期の整数倍であるかどうかを判別する（Ｓ１０）。そして、整数倍に入るときには回転灯と判断し火災信号を出力せず（Ｓ１２）、整数倍にも当てはまらない場合に炎と判別して、通信回路３３を介して火災信号を送出する（Ｓ１３）。
【００１９】
この回転灯判別の動作の中で、基準周期を中心にわずかな測定誤差を許容しながら、周期パターンの時間がすべてほぼ基準周期に合致するときのみ回転灯と判別している。これは、回転灯が存在するときに、必ず同一周期の連続となり大きな誤差を生じないことによるが、例えば、トンネル内において対向車等が回転灯を一瞬遮ることは予想できる。その場合には周期が１回飛んで基準周期の２倍の周期が測定されることになる。このときを想定した場合の出力の測定結果を図５に示す。この測定は図３および図４と同様に実施したものであるが、一瞬素子１１の前を遮断した場合を比較したものである。このとき、素子１１の出力は、レベルが一気に低下せず、図示されているように、２倍の周期位置でピーク値が測定されることになる。この結果は、素子１１自体の出力ではなく、回路として平滑化回路１４に基づく特性によって、素子１１の直前を完全に塞いでも一気に出力が落ちない出力特性となっている。
【００２０】
ここで、この実施形態のフローチャートにおけるステップ１からステップ６までの間で、周期特性として、出力の最大または最小のピーク値から周期を測定しているが、その逆に所定時間内のピーク値の個数を計数（波数計測）してもよい。そして、個数が一定であるときに回転灯と判断することも可能である。また、この実施形態では、炎判別動作の結果、火災と判別してから周期特性の測定に入ることで、マイコン３２の処理を軽減しているが、常時回転灯判別動作とともに炎判別動作を行って、火災とともに、回転灯かを判別する方式にしてもよい。その場合、マイコン３２の処理速度や消費電流等の問題をクリアする必要がある。さらに、ピーク値の周期測定のタイミングとして、ｎ個の出力を記憶して一括で判別して周期パターンを作成してもよく、このｎ個の設定については、約１秒間隔等に設定することができる。
【００２１】
なお、焦電素子１１、フィルタ１２、増幅回路１３および平滑化回路１４は検出手段の一例、また、マイコン３２は計測手段および判別手段の一例である。
【００２２】
つぎに、本発明の一実施形態としての他の実施形態について説明する。この実施形態では、火災検知器のブロック回路構成および検知器としての全体的な動作については、上記の実施形態と同様であり、回転灯判別動作の部分のみが異なるので、その部分について以下に説明する。
【００２３】
この火災検知器の動作については、前の実施形態と同様に、電源投入とともにイニシャル処理を行って、マイコン３２の制御に基づいて２つの素子１１、２１の出力をフィルタ１２、２２や増幅回路１３、２３等を介して取り込みながら約１秒ごとに炎判別動作を行っている。
【００２４】
そして、火災判別後に回転灯によるものかどうかを判別するが、この回転灯の受光を判別するための動作を図６のフローチャートを用いて説明する。前の実施形態と同様、素子１１の出力を取り込み（Ｓ２１）、その出力レベルを調整して（Ｓ２２、Ｓ２３）、その出力に基づいて出力変化のピーク値の検出があるときに（Ｓ２４）、前回からの時間を周期として記録する（Ｓ２５）。ここまでは前の実施形態と同様であり、この出力取り込みをｎ回連続して、その後、回転灯判別に移る（Ｓ２６）。
【００２５】
そして、回転灯判別を行う上で、まず上下のピーク値としての最大値および最小値による周期パターン（測定した時間の列）を作成し（Ｓ２７）、この周期パターンが１回目であれば、新たな周期パターンを得るべく、元に戻る（Ｓ２８）。そして、２回目であるときに、その２個の周期パターンを比較して一致するかどうかを判断する（Ｓ２９）。そして、周期パターンが等しいときに回転灯と判断し、火災信号を出力しない（Ｓ３０）。また、ステップ２９で周期パターンが異なる場合、炎と判別して、通信回路３３を介して火災信号を送出する（Ｓ３１）。
【００２６】
この回転灯判別の動作の中で、前の実施形態と同様、周期パターンを比較するときにわずかな測定誤差を許容しながら、周期パターンの時間がすべて合致するときのみ回転灯と判別し、２倍の周期についても同一とみなしている。
【００２７】
ここで、前の実施形態と同様、この実施形態においても、周期特性として、出力の上下のピーク値から周期を測定しているが、その逆に所定時間内のピーク値の個数を計数（波数計測）してもよく、個数の周期パターンにより回転灯と判断することも可能である。また、常時回転灯判別動作とともに炎判別動作を行ってもよい。さらに、ｎ個の出力を記憶して一括で判別して周期パターンを作成してもよい。
【００２８】
なお、焦電素子１１、フィルタ１２、増幅回路１３および平滑化回路１４は検出手段の一例、また、マイコン３２は計測手段および判別手段の一例である。
【００２９】
上記各実施形態において、炎判別動作において炎と判別されながら、回転灯判別動作において、回転灯の場合に信号出力を行わないが、回転灯検出のコード化信号を特定して通信回路３３から回転灯信号を出力してもよい。そのときに、上記各実施形態では許容範囲内ですべての周期が一定または周期パターンが同一の場合としているが、少し幅を持たせて５％や１０％程度異なっていても、回転灯と判断することができる。この場合には信号出力の有無のみでなく、信号発生時の現場確認体制を併せて考慮すべきである。
【００３０】
また、上記各実施形態において、炎判別動作はいわゆる２波長式の動作を行っているが、ＣＯ２共鳴放射帯など赤外線領域の特定の波長を監視するものであってもよく、また、可視および紫外線領域を検出するものであってもよい。いずれの波長帯であっても回転灯の種類が多種多様であり、とくに受光する波長を絞っている場合に重なる波長の回転灯が現存しなくとも、新たに重なる波長の回転灯が利用される可能性は完全にはなくならない。ただ、この回転灯の判別が素子の受光波長帯に幅があるものの方が回転灯をとらえやすい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、上記実施形態によれば、炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測する計測手段と、該計測手段の周期を所定時間連続して測定した周期パターンより該周期パターン内で一番多い周期を基準周期と選定する設定手段と、前記基準周期を中心にして前記周期パターン内の各周期が一定かどうかを判別し、一定でなく前記周期パターン内の外れている周期が前記基準周期の整数倍に入る場合には一定であるとして誤報と判別する判別手段と、を備えるものであり、受光強度の出力変化の周期成分が一定であるときには、回転灯による誤報の可能性が大であり、とくにトンネルや駐車場に用いられる場合には有用である。
【００３２】
また、上記の他の実施形態によれば、炎からの放射光を検出して受光強度を出力する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて出力変化の上下のピーク値および所定レベルになる出力値のいずれかの周期を計測して該周期を所定時間連続して測定した周期パターンを形成する形成手段と、該形成手段による２個の前記周期パターンを比較して前記周期パターン内の一致しない周期が整数倍に入る場合には一致するとして、すべてが一致する場合に誤報と判別する比較手段と、を備えるものであり、受光強度の周期パターンが一定であるときには、回転灯による誤報の可能性が大であり、とくにトンネルや駐車場に用いられる場合には有用である。
【００３３】
さらに、上記各実施形態において、周期成分は、受光強度の変化から波形のピーク値、波形の所定レベルになる出力値のいずれかの前回からの時間を測定する周期、あるいは、ピーク値、所定レベルになる出力値のいずれかを計数する単位時間内の個数による波数であり、実際の出力から回転灯の波形を区別できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】火災検知器のブロック回路構成図。
【図２】一実施形態としての回転灯判別動作を中心とするフローチャート。
【図３】回転灯による素子の出力結果を示す測定図。
【図４】炎による素子の出力結果を示す測定図。
【図５】回転灯の一時遮断時の出力結果を示す測定図。
【図６】他の実施形態としての回転灯判別動作を中心とするフローチャート。
【符号の説明】
１１  焦電素子
３２  マイクロコンピュータ
【図１】
0003918975.tif 000002
【図２】
0003918975.tif 000003
【図３】
0003918975.tif 000004
【図４】
0003918975.tif 000005
【図５】
0003918975.tif 000006
【図６】
0003918975.tif 000007