(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一波長の光を出力する発光手段と、
前記発光手段から出力された光と前記発光手段から出力され火災の監視区間を通過してきた光とを干渉させて出力する干渉手段と、
前記干渉手段で干渉された干渉光を受光し、受光した干渉光の輝度に対応した電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段の出力信号を所定間隔で監視し、その所定間隔毎に、前回の前記受光手段の出力信号との差分を演算し、その差分が、所定回数連続してしきい値を越えるとき、前記監視区間における火災による熱気流の発生を感知し、前記差分が所定回数連続して、減少又は増加しているとき、前記監視区間における火災による煙の発生を感知する演算手段と
を備えることを特徴とする火災感知器。
【請求項２】
前記演算手段は、演算した差分を複数個記憶し、その複数の差分の平均を演算し、その演算した差分の平均値により、前記監視区間における火災による熱気流の発生及び火災による煙の発生を感知するものであることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大空間などでの火災を感知する火災感知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大空間、アトリウムなどの火災を感知する火災感知器として、火災により発生する煙を検出して火災の発生を感知する光電式分離型の火災感知器があった。これは、発光装置と受光装置との間を煤などの塵が通り、発光装置と受光装置の間の光を減光することによって火災の発生を感知するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光電式分離型の火災感知器では、発光装置と受光装置の間の光を減光しなければならず、煙が少ない火災のときなどでは、感知時間に遅れが生じてしまうなど問題点があった。
そこで、従来、特開平６−３６１５８号公報に記載されているような、超音波により、火災時の熱を検出する超音波式火災検知装置が提案されていたが、この超音波式火災検知装置は超音波を利用しているため、火災による熱しか検出することができず、火災による煙の検出は他の火災感知器を使用しなくてはならないという問題点があった。
【０００４】
また、従来、実公昭５５−１３７３４号公報に記載されているような、単色光の干渉性の輻射線を、測定輻射線経路と基準輻射線経路とに同時に透過させ、両輻射線経路からの輻射線を同じ光電装置で受け、通常時は両輻射線経路からの輻射線を干渉作用によって相殺させるようにした減光式感知器が提案されていたが、この減光式感知器は、火災感知器としては、測定輻射線経路に進入した火災時に発生する煙などを検出して火災を感知するものであり、火災による熱の検出は、測定輻射線経路を形成する測定室のハウジングの熱による変形を利用しており、大空間などの火災を感知するためには、大規模な測定室が必要になってしまい、その設置が困難になり、またその設置コストも増大してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、従来から、簡単な構成で大空間の火災を感知することができ、煙が少ない火災のときでも熱により火災を感知でき、さらに火災時の煙などの検出による火災の感知も行うことのできる火災感知器の登場が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る火災感知器は、単一波長の光を出力する発光手段と、発光手段から出力された光と発光手段から出力され火災の監視区間を通過してきた光とを干渉させて出力する干渉手段と、干渉手段で干渉された干渉光を受光し、受光した干渉光の輝度に対応した電気信号を出力する受光手段と、受光手段の出力信号を所定間隔で監視し、その所定間隔毎に、前回の受光手段の出力信号との差分を演算し、その差分が、所定回数連続してしきい値を越えるとき、監視区間における火災による熱気流の発生を感知し、差分が所定回数連続して、減少又は増加しているとき、監視区間における火災による煙の発生を感知する演算手段とを備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る火災感知器の構成を示す構成図である。
図において、１０はレーザ光を出力するレーザ発光部、１１はミラー１１a 及びハーフミラー１１b から構成され、レーザ発光部１０から出力されたレーザ光を透過及び反射させるミラー部、１２はミラー部１１を透過したレーザ光を反射させる反射部であり、この反射部１２は、金属鏡（ガラス面にアルミを蒸着したもの）を用いて、エネルギー吸収なく反射するようになっている。尚、反射部１２には金属鏡の代わりにコーナーミラーを用いるようにしてもよい。１３はミラー部１１からのレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の輝度を電気信号に変換する受光部、１４は受光部１３から出力された電気信号に基づいて、火災を感知する演算部である。
【０００８】
また、レーザ発光部１０、ミラー部１１及び受光部１３は、レーザ発光部１０からミラー部１１へのレーザ光、及びミラー部１１から受光部１３へのレーザ光が火災などによる影響を受けないように配置されるようになっており、また、ミラー部１１から反射部１２までの区間が火災の監視区間となる。
また、レーザ発光部１０からミラー部１１を介して受光部１３に入力されるレーザ光が基準光となり、レーザ発光部１０から監視区間を通過してミラー部１１を介して受光部１３に入力されるレーザ光が監視光となり、基準光と監視光が干渉したレーザ光が受光部に入力されている。
【０００９】
次に、この実施の形態の火災感知の原理について説明する。
図２は通常時の基準光と監視光の関係を説明するための説明図、図３は火災発生時の火災感知器の状態を説明するための説明図、図４は火災発生時の基準光と監視光の関係を説明するための説明図、図５は燻焼火災のときの干渉光の変化を説明するための説明図である。
【００１０】
図２、図４において、▲１▼は、基準光を示しており、レーザ発光部１０→ミラー部１１のハーフミラー１１b →ミラー部１１のミラー１１a →ミラー部１１のハーフミラー１１b →受光部１３の経路を通過してきたレーザ光であり、▲２▼，▲３▼は監視光１，２を示しており、レーザ発光部１０→ミラー部１１のハーフミラー１１b →反射部１２→ミラー部１１のハーフミラー１１b →受光部１３の経路を通過してきたレーザ光である。
また、▲２▼と▲３▼の違いは、監視区間の空間における空気の揺らぎのために生じるものであり、実際の監視光の振幅−時間曲線は、監視光１と監視光２の各振幅−時間曲線の間を通過している。
【００１１】
また、▲４▼は、基準光と監視光１とによる干渉光１、▲５▼は基準光と監視光２とによる干渉光２である。
また、監視区間の空間における空気の揺らぎのため、監視光と同様に、実際の干渉光の振幅−時間曲線は、干渉光１と干渉光２の各振幅−時間曲線の間を通過している。
【００１２】
まず、図１に示すような、通常時で監視区間に火災による熱気流が存在せず、監視区間の空気に熱気流による急激な空気の密度変動がないときは、図２に示すように監視区間を通過してきた監視光の位相の変動は小さく、基準光と監視光との干渉光の振幅変動は小さくなる。したがって、受光部１３で検出される輝度の変動は小さい。
【００１３】
そして、図３に示すように、火災が発生して、監視区間に火災による熱気流が存在し、監視区間の空気に熱気流による急激な空気の密度変動が発生したときは、図４に示すように監視区間を通過してきた監視光の位相の変動は大きく、基準光と監視光との干渉光の振幅変動は大きくなる。したがって、受光部１３で検出される輝度の変動が大きくなる。
【００１４】
そこで、演算部１４では、その受光部１３で受光される干渉光の輝度の電気信号に基づいて、受光部１３に入力される干渉光の輝度の変化率を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、干渉光の輝度の変化率が、しきい値を越えたときに火災発生と判断するようになっている。
また、発煙火災、例えば熱があまり発生しない燻焼火災のときには、図５の（ａ）及び図５の（ｂ）に示すように、監視光の位相変動は小さいので干渉光の振幅の変化率は小さいが、振幅は時間に比例して減少又は増加傾向にある。
【００１５】
これは、監視光と基準光が、例えば同相の場合等のように、相互に強めあうように干渉することとなるときには、燻焼火災の煙によって、監視光の振幅が減少するにつれ、干渉光の振幅も次第に減少するからである。
また、監視光と基準光が、例えば異相の場合等のように、相互に弱めあうように干渉することとなるときには、燻焼火災による煙によって、監視光の振幅が減少するにつれ、干渉光の振幅も次第に増加するからである。
従って、演算部１４では、通常時と比較して、時間に対する振幅の傾向が減少又は増加傾向にあることを検出して火災発生と判断するようになっている。
【００１６】
また、燻焼火災の感知については、図６に示すように、反射部１２をハーフミラー１１c で構成し、そのハーフミラー１１c を透過したレーザ光を受光装置１３a で受光し、監視区間を通過してきたレーザ光の減光割合を検出することにより、従来の光電式分離型の火災感知器と同じ演算方法を使用することが可能である。
【００１７】
次に、この実施の形態の火災感知動作について説明する。
図７はこの実施の形態の火災感知動作を示すフローチャートである。
レーザ発光部１０はあらかじめ設定された一定間隔で発光し、演算部１４では、前記あらかじめ設定された一定間隔に同期して受光部１３からの出力信号を入力するようになっており、入力したデータを比較することにより火災の感知を行う。また、カウンタとして、燻焼による火災判断用のＣ1 、Ｃ1aと熱気流による火災判断用のＣ2 のカウンタを使用している。
尚、カウンタＣ1 は燻焼火災の場合の干渉光の振幅が減少傾向の場合の火災判断用のカウンタであり、カウンタＣ1aは燻焼火災の場合の干渉光の振幅が増加傾向の場合の火災判断用のカウンタである。
【００１８】
まず、受光部１３からのデータＸn を入力し（Ｓ１００）、前回のデータＸn-1 とそのデータＸn との差分データΔＸを演算する（Ｓ１０１）。なお、このときに使用される前回のデータＸn-1 はメモリなどの記憶手段に記憶されているものとする。
【００１９】
そして、Ｓ１０１で演算された差分データΔＸの符号を判断し（Ｓ１０２）、Ｓ１０２でΔＸの符号が−と判断されると、カウンタＣ1aのカウント値をリセットして（Ｓ１０３）、カウンタＣ1 のカウント値を＋１してそのＣ1 の値を、あらかじめ設定された設定回数（例えば３）と比較する（Ｓ１０４）。そして、Ｓ１０４でカウンタＣ1 のカウント値があらかじめ設定された設定回数より大きいと判断されると、あらかじめ設定された設定回数を越えて、受光部１３からのデータが減少傾向にあるので、燻焼による火災であると判断し、火災の発報を行う（Ｓ１０５）。
【００２０】
また、Ｓ１０４でカウンタＣ1 のカウント値があらかじめ設定された設定回数以下であると判断されると、ΔＸの絶対値を演算する（Ｓ１０６）。また、Ｓ１０２でΔＸの符号が＋と判断されると、カウンタＣ1 のカウント値をリセットし（Ｓ１０７）、カウンタＣ1aのカウント値を＋１して、あらかじめ設定された設定回数（例えば３）と比較する（Ｓ１０８）。そして、Ｓ１０８でカウンタＣ1aのカウント値があらかじめ設定された設定回数より大きいと判断されると、あらかじめ設定された設定回数を越えて、受光部１３からのデータが増加傾向にあるので、燻焼による火災であると判断し、火災の発報を行う（Ｓ１０５）。
また、Ｓ１０８でカウンタＣ1aのカウント値があらかじめ設定された設定回数以下であると判断されると、ΔＸの絶対値を演算する（Ｓ１０６）。
【００２１】
そして、Ｓ１０６で演算されたΔＸの絶対値をあらかじめ設定されたしきい値より大きいかを判断し（Ｓ１０９）、Ｓ１０９でΔＸの絶対値があらかじめ設定されたしきい値より大きいと判断されると、カウンタＣ2 のカウント値を＋１してそのＣ2 の値を、あらかじめ設定された設定回数（例えば３）と比較する（Ｓ１１０）。
【００２２】
そして、Ｓ１１０でカウンタＣ2 のカウント値があらかじめ設定された設定回数より大きいと判断されると、あらかじめ設定された設定回数を越えて、受光部１３からの差分データΔＸの絶対値がしきい値を越えているので、熱気流による火災であると判断し、火災の発報を行う（Ｓ１０５）。また、Ｓ１１０でカウンタＣ2 のカウント値があらかじめ設定された設定回数以下である判断されると、Ｓ１００に戻り、次のデータを入力する。
【００２３】
また、Ｓ１０９でΔＸの絶対値があらかじめ設定されたしきい値以下であると判断されると、カウンタＣ2 のカウント値をリセットし（Ｓ１１１）、Ｓ１００に戻り、次のデータを入力する。
【００２４】
また、上述した動作では、受光部１３からのデータＸn と、前回のデータＸn-1 と比較により火災を感知するようになっているが、受光部１３からのデータＸn をあらかじめ設定された個数分だけメモリなどの記憶手段に記憶させ、それぞれの隣り合うデータごとの差分を演算し、その演算した差分を複数個メモリなどの記憶手段に記憶させ、その複数の差分データの平均値を演算して、その差分データの平均値により、火災を感知するようにしてもよい。
【００２５】
この実施の形態では、レーザ発光部１０からの基準光と、レーザ発光部１０から出力されたレーザ光が監視区間を通過してきた監視光とを干渉させてその干渉光を受光部１３で受光して、その干渉光の輝度の変動を監視して、火災による熱気流の発生と火災による煙などの発生の両方を検出して火災を感知するようにしたので、簡単な構成で大空間の火災を感知することができ、煙が少ない火災のときでも熱により火災を感知でき、さらに火災時の煙などの検出による火災の感知も行うことが可能となる。
【００２６】
なお、この実施の形態では、レーザ光を使用しているが、単一波長の光が出力され、基準光と監視光により干渉が発生し、その位相差により干渉光の輝度に変化が生じる光源であれば、そのような光源を使用してもよい。
また、この実施の形態では、ミラー部１１内でハーフミラー１１b 及びミラー１１a を使用して受光部１３に基準光と監視光の干渉光を入力させているが、レーザ発光部１０から出力されたレーザ光が火災などによる影響を受けない基準光と監視区間を通過して火災などによる影響を受ける監視光に分かれて、基準光と監視光とか干渉してその干渉光が受光部１３に入力されるような構成であれば、どの様な構成であってもよい。
また、この実施の形態では、反射部１２を１個で直線的にレーザ光を反射させるようにしているが、複数の反射部１２を設け、その設置角度を調整して、レーザ光を他の方向に反射させ、最終的にミラー部１１に監視光が入力されるようにしてもよい。この場合は、さらに広範囲の火災感知が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発光手段により、単一波長の光を出力し、干渉手段により、発光手段から出力された光と発光手段から出力され火災の監視区間を通過してきた光とを干渉させて出力し、受光手段により、干渉手段で干渉された干渉光を受光し、受光した干渉光の輝度に対応した電気信号を出力し、演算手段により、受光手段の出力信号を所定間隔で監視し、その所定間隔毎に、前回の受光手段の出力信号との差分を演算し、その差分が、所定回数連続してしきい値を越えるとき、監視区間における火災による熱気流の発生を感知し、差分が所定回数連続して、減少又は増加しているとき、監視区間における火災による煙の発生を感知するようにしたので、簡単な構成で大空間の火災を感知することができ、煙が少ない火災のときでも熱により火災を感知でき、さらに火災時の煙などの検出による火災の感知も行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る火災感知器の構成を示す構成図である。
【図２】通常時の基準光と監視光の関係を説明するための説明図である。
【図３】火災発生時の火災感知器の状態を説明するための説明図である。
【図４】火災発生時の基準光と監視光の関係を説明するための説明図である。
【図５】燻焼火災のときの干渉光の変化を説明するための説明図である。
【図６】燻焼火災の感知を行う反射部１２の構成を示す構成図である。
【図７】実施の形態の火災感知動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  レーザ発光部
１１  ミラー部（干渉手段）
１２  反射部
１３  受光部
１４  演算部
【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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