JPS6367238B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は炎より発せられる特有の放射線を検出
して屋外・屋内に拘らず炎を検出する炎検出装置
に関するものであり、より特定的には、低温度放
射物体の影響による誤動作を防止できる炎検出装
置に関する。

(2) 技術の背景 可燃物が空気中で酸化燃焼する時に発生する炎
からの放射線には、可燃物の種類により定まる特
有の波長の放射線が含まれている。その中で、横
軸を波長λ、縦軸を強度Ｉとして第１図に図示し
た曲線Ａのように総ての酸化燃焼に特有のスペク
トルとして酸化の際に発生する炭酸ガスより発せ
られる4.4μｍ付近にピークを有する赤外線があげ
られる。

このような4.4μｍ付近の赤外線を検出して炎を
検出する炎検出装置はすでに存在するが、下記に
述べるように種々の問題点があり、感知能力を高
め、信頼性を向上させることが望まれている。

(3) 従来技術と問題点 上記のように単に4.4μｍ付近の赤外線を検出す
る炎感知器は、第１図の曲線Ｂで示す低温度放射
物体などから発せられる4.4μｍ付近の赤外線をも
検出してしまい、炎検出として誤動作するという
問題点がある。

上記問題点を解決するものとして、第１図の例
示において、4.4μｍ付近の放射線を通過させるバ
ンドパスフイルタ、4.0μｍ付近の放射線を通過さ
せるバンドパスフイルタを設け、両フイルタを通
過した放射線の強度の差を検出し、炎に特有な波
長のスペクトルが線スペクトルになる場合を炎と
して検出する炎感知器がある（例えば特公昭54−
9336号公報）。また上述のスペクトルがゆらぎを
示すことを用いて炎を検出する炎感知器がある。

しかしながら、このような炎感知器は、下記に
述べるような問題点がある。例示として第１図に
図示の如く、夏のトタン屋根等の100℃位の炎を
発しない低温度放射物体に於ては前記4.4μｍ付近
と4.0μｍ付近の放射線強度の差ΔI₃が炎のときの
差△I₁に比して十分な有意差がつかない。即ち炎
に対する感度を上げるよう強度差を小さく設定す
ると低温度放射物体に対して誤動作し、誤動作を
防ぐように強度差を大きく説定すると炎が検出で
きなくなるという問題点がある。

また他の問題点としては、太陽光が雨上りの道
路等に反射してゆらぐ、又は、パトロールカーの
回転燈などの点滅が放射線強度の差を生じさせて
誤報を惹記させる場合がある。

(4) 発明の目的 本発明は、屋内又は屋外に存在する炎以外の放
射線放射物体の影響を除去し炎検出の信頼性を向
上させ、炎検出の感度を向上させる炎検出装置を
提供することを目的とする。

(5) 発明の構成 本発明は、炎に特有な波長の赤外線の強度と前
記波長付近の波長の赤外線時間的経過を統計的処
理するアダプテイブコントロール手法により誤動
作の要因となる前記複数波長の赤外線強度の炎以
外の影響を除去し炎の感知能力を高めるという着
想のもとに行なわれたものであり、本発明におい
ては、炎が発する特有の波長の放射線を受け入れ
対応する電気信号に変換する第１の放射線検出手
段、前記炎が発する特有波長以外の放射線を受け
入れ対応する電気信号に変換する第２の放射線検
出手段、所定期間にわたる前記第１の放射線検出
手段の出力信号の平均値とその瞬時値との偏差が
所定値以上であるか否かを判定する第１の演算比
較手段、及び、前記偏差と所定期間にわたる前記
第２の放射線検出手段の出力信号の平均値とその
瞬時値の偏差との比が所定値以上であるか否かを
判定する第２の演算比較手段、を具備し、前記第
１及び第２の演算比較手段における判定の結果に
もとづき炎感知信号を出力するようにした、炎検
出装置が提供される。

(6) 発明の実施例 第２図は、本発明の一実施例としての炎検出装
置の回路図を示す。

第２図について述べると、本発明の炎検出装置
は、炎を判う放射線６からの放射線を検出する検
出部１、該検出部からの信号を演算する論理演算
部２、該論理演算部２からの信号を比較判断する
判断部４、及び警報を発する警報部５から構成さ
れる。

検出部１は、放射体６の火炎に特有な波長λ₁、
第１図に図示の例示においては、4.4μｍ付近の放
射線を通過させる第１のバンドパスフイルタ１
１、該バンドパスフイルタからの信号を電気信号
に変換する第１の光電変換器１２、該光電変換器
からのアナログ信号をデイジタル信号に変換する
AD変換器１３からなる第１の放射線検出系統
と、前述の波長λ₁とは異なり且つ波長λ₁の近傍に
あつて炎感知上放射線の識別性を有する波長λ₂、
第１図に図示の例示においては40μｍ付近の放射
線を通過させる第２のバンドパスフイルタ１４、
第２の光電変換器１５、第２のAD変換器１６か
らなる第２の放射線検出系統から構成される。

第２図の光電変換器１５及び第２のAD変換器
１６はそれぞれ第１の光電変換器１２及び第１の
AD変換器１３と同様のものである。

従つて、第１の放射線検出系統の出力としては
波長λ₁の放射線がデイジタル量の信号Ｓ１３とし
て、又、第２の放射線検出系統の出力としては波
長λ₂の放射線がデイジタル量の信号Ｓ１６として
それぞれ論理演算部に印加される。

論理演算部は下記のものから構成される。前記
信号Ｓ１３及びＳ１６のそれぞれを受け入れ記憶
するバツフアメモリ２１及び２５。バツフアメモ
リ２１及び２５にそれぞれ信号Ｓ１３及びＳ１６
が順次記憶され一定時間経過後、後段の回路に記
憶された信号を送出するためのクロツク信号を発
生する第１のクロツク発振器２４。バツフアメモ
リ２１及び２５から送出された信号の平均値
AV_C，AV_Rを求める第１及び第２の平均値演算
回路２２及び２６。前述のように得られた波長
λ₁，λ₂についての現在の放射線の値、すなわち、
瞬時V_C，V_R（信号Ｓ１３，Ｓ１６）と平均値演算
回路２２及び２６において得られた波長λ₁，λ₂の
放射線の平均値AV_C，AV_Rその偏差σ_C，σ_Rを求め
る第１及び第２の差回路２３，２７。第１の偏差
σ_Cと第２の偏差σ_Rの比Ｒを算出する割算回路２
８。

上記の如く得られた信号σ_C，Ｒを判断部４に印
加する。

判断部４は、偏差σ_Cが或る値σ、例えば３以
上、好ましくは７以上、である場合、論理＝「１」
を出力する第１の比較回路４１、比Ｒが或る値
β、例えば0.7以上、好ましくは２以上である場
合、論理＝「１」を出力する第２の比較回路４２、
第１及び第２の比較回路４１及び４２の論理出力
信号を論理積するアンドゲート４３から成る。

アンドゲート４５の出力論理＝「１」の場合、
警報部５を作動させ炎を検知したことを通報す
る。警報部５は、例えば、ブザー又はランプによ
る報知か又は外部へ火炎信号を出力するなどの従
来のものと同じである。

すなわち炎検出の論理は、下記の式及び条件が
同時に成立した場合を炎が存在するとして警報を
発する。

V_C−AV_C≧α ……(1) σ_C／σ_R≧β ……(2) 第１式は、正規化したものである。

クロツク発振器２４は、初期状態として、一定
数の信号Ｓ１３，Ｓ１６がバツフアメモリ２１，
２５に記憶されるまではクロツクパルスを発しな
いようになつており、一定数の信号Ｓ１３，Ｓ１
６が記憶されるとクロツクパルスを発振し、バツ
フアメモリ２１，２５に記憶されたデータを、
AD変換器１３，１６から新しいデータがバツフ
アメモリ２１，２５に入力される都度、後段の回
路に送出する。

バツフアメモリ２１，２５は一定個数のデータ
を記憶させ、最新のデータ（信号Ｓ１３，Ｓ１
６）が入力されるとき最も古いデータは送出さ
れ、これに伴つて平均値演算回路２２，２６にお
ける平均値も更新されていく。

又、クロツク発振器２４は一定数の信号Ｓ１
３，Ｓ１６がバツフアメモリ２１，２５に記憶さ
れる都度、クロツクパルスを発し、クロツクパル
スの周期毎に後段の回路に送出するようにしても
良い。そのときは、クロツクパルスを受信した後
は、バツフアメモリ２１，２５の信号Ｓ１３，Ｓ
１６をクリアし再度一定数の信号Ｓ１３，Ｓ１６
をバツフアメモリ２１，２５に記憶する。

上記の炎検出の基本原理について、以下に例を
挙げて述べる。

第３図は横軸を時間ｔ、縦軸を放射線強度Ｉに
とり、波長λ₁、えば4.4μｍ付近の放射線の値V_C
及び波長λ₂、えば4.0μｍ付近の放射線の値V_Rを
プロツトした曲線、V_C及びV_Rを第２図の平均値
演算回路２２及び２６で平均したものをプロツト
した曲線AV_C，AV_R、火炎が発生した場合の波
長λ₁，λ₂の放射線の値V_C′，V_R′を図示したもの
である。

尚、第３図は低温度放射物体としての夏の日の
トタン屋根が周囲にある場合を例示しており、放
射線強度が時間の経過と共に変動する場合を示し
ている。

通常の炎の場合には、第３図に図示の特性図か
ら明らかなように、曲線V_C′のように急激な変化
が生じるので第１式を満足させ、またσ_C／σ_Rβ（ 0.7）が満足する。従つて上記条件成立によつて
炎が存在すると見做す。これは従来の検出に比し
相当正確であり、検出感度を向上させることがで
きる。

次に低温度放射物体について述べる。低温度放
射物体からの放射線強度は第３図に図示の如く変
動しているが、第２図における平均値演算出回路
２２で求めた平均値AV_Cと瞬時値V_Cとの偏差σ_C
は僅かである。よつて上記第(1)式は成立せず、炎
が存在しているとは見做さない。従つて低温度放
射物体からの放射線による誤動作が防止できる。

また例えば、一過性のノイズによつて低温度放
射物体からの放射線が一時的に第１式を満足する
ような場合があつたとしても、第２式が同時に成
立することはなく、一過性のノイズによる誤動作
を防止できる。

さらに太陽光が雨上りの道路等に反射するゆら
ぎ、又はパトロールカーの回転燈などが放射強度
の差を生じさせる場合について述べる。このよう
なゆらぎ、放射線強度の変化の周期に対し第２図
の平均値演算回路２２及び２６は相当長い周期、
例えば10分程度、で平均値を算出する。従つてゆ
らぎ、放射線強度の変化の平均値と瞬時値との差
は或る値の範囲内にあり、低温放射物体のよう
に、第１式が成立しない。一時的に差が生じた場
合も第２式が同時に成立することはない。以上か
らこの場合であつても誤動作を発することはな
い。

本発明の実施に当つては以上に述べたものの他
種々の変形形態をとることができる。例えば、第
２図における論理演算部２及び判断部４をマイク
ロプロセツサに置きかえることもできる。また、
以上の例示においてはデイジタル信号処理を主体
とした場合について述べたが、アナログ信号処理
又はハイブリツド形の信号処理にすることができ
る。さらに、平均値演算回路は単純移動平均を算
出する場合について例示したが、加重平均などを
用いても良い。

クロツク発振器２４は、AD変換器１３，１６
からの信号Ｓ１３，Ｓ１６をバツフアメモリ２
１，２５に取り込む際のタイミングパルスを与え
るようにすることができる。

(6) 発明の効果 以上から明らかなように、本発明によれば、屋
内又は屋外に存在する炎以外の放射線放射物体の
影響を除去し炎検出の信頼性を向上させ、通常の
炎検出の感度を向上させた炎検出装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射線強度の特性図、第２図は本発明
の一実施例としての炎検出装置の回路図、第３図
は本発明の炎検出装置の炎検出の説明に用いる特
性図である。 （符号の説明）、１……検出部、１１，１４…
…バンドパスフイルタ、１２，１５……光電変換
器、１３，１６……AD変換器、２……論理演算
部、２１，２５……バツフアメモリ、２２，２６
……平均値演算回路、２３，２７……差回路、２
８……割算回路、２４……クロツク発振器、４…
…判断部、４１，４２……比較回路、４３……ア
ンドゲート、５……警報部、６……火炎。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炎が発する特有の波長の放射線を受け入れ対
   応する電気信号に変換する第１の放射線検出手
   段、 前記炎が発する特有の波長以外の放射線を受け
   入れ対応する電気信号に変換する第２の放射線検
   出手段、 所定期間にわたる前記第１の放射線検出手段の
   出力信号の平均値とその瞬時値との偏差が所定値
   以上であるか否かを判定する第１の演算比較手
   段、 及び、 前記偏差と所定期間にわたる前記第２の放射線
   検出手段の出力信号の平均値とその瞬時値の偏差
   との比が所定値以上であるか否かを判定する第２
   の演算比較手段、 を具備し、 前記第１及び第２の演算比較手段における判定
   の結果にもとづき炎感知信号を出力するようにし
   た、炎検出装置。