熱源検知装置

【課題】作動試験を簡易に行なうことができると共に装置の小型化が可能な熱源検知装置を得る。
【解決手段】赤外線を検出する焦電素子３と、焦電素子３に入射する赤外線を断続させるチョッパ７と、チョッパ７及び焦電素子３を収納すると共に赤外線入射窓１１を有する筐体１３とを備えた熱源検知装置１において、筐体１３内に熱源検知装置１の作動確認に使用する模擬熱源１５を設けると共に、チョッパ７における焦電素子３に対向する面を赤外線が反射する反射面とし、模擬熱源１５が発する赤外線が焦電素子３に断続的に入射するように構成されていることを特徴とする熱源検知装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検出する焦電素子を有し、該焦電素子に入射する赤外線を断続させるチョッパを備えた熱源検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源が発する赤外線を検知することで熱源の存在を検知する熱源検知装置の一態様として、火災時に発生する火源を検知する火源検知装置が知られている。
このような火源検知装置には、赤外線センサが使用され、監視領域から赤外線センサに入射される赤外線の光量に応じて、火源の発生の有無、火源の温度等を検出するようにしている。
【０００３】
赤外線センサの一態様として、焦電素子を用いた焦電型赤外線センサ（以下、単に「焦電センサ」という）がある。焦電センサは、焦電素子の焦電効果により、入射した赤外線量に応じた温度変化が焦電素子に生じ、その信号を素子両面に配設された電極から取り出し、対象物の有無や温度等として検出している。この焦電センサは、微分型変化出力特性を有しており、入射する赤外線量が変化した時のみ出力を発生するので、検知対象物に瞬時の温度変化が無いような場合には、焦電センサ自身で入射赤外線の変化を生じさせるためのチョッピング機構が必要となる。
【０００４】
チョッピング機構を有する焦電センサの一般的な構成を図８に示す。被測定物が発した赤外線は、赤外線レンズ６３によって集光され焦電素子６５に照射される。焦電素子６５の手前にはチョッパ６７が配設されており、チョッパ６７はチョッパ駆動用のモータ６９によって回転駆動され、焦電素子６５に入射する赤外線を断続的に遮断する。焦電素子６５は入射する赤外線の変化量の応じた信号を出力し、この信号が図示しない信号取り出し用リード線等を通じて信号増幅器や信号処理回路等に入力され、対象物の有無や温度等として検出している。
【０００５】
このような焦電センサ６１を用いた火源検知装置は建物などの監視領域に設置され、常時監視を行なうものであるが、定期的に正常に作動するかどうかを試験する必要がある。
試験方法の一般的なものとしては、図９（ａ）に示すように、模擬熱源７１を作業者が焦電素子６５の光軸上にかざして行なう方法がある（例えば、特許文献１参照）。
また、焦電センサ６１が消火装置の一部品として消火装置内に組み込まれたようなものでは、図９（ｂ）に示すように、消火装置全体を覆うボックス７３内であって焦電センサ６１の筐体の外側に模擬熱源７１を設置して、焦電センサ６１における赤外線入射窓が模擬熱源７１に対向する位置まで回動等の動作を行なわせて検査する方法がある。
（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２８３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、作業者が模擬熱源７１を焦電センサ６１にかざすような態様では、特に試験回数が多い場合などは煩雑である。
また、模擬熱源７１を消火装置のボックス７３内に設置して行なう態様においても以下のような課題がある。
ボックス７３内に設置される模擬熱源７１としては、例えばハロゲンヒータやハロゲンランプが用いられるが、ボックス７３内に設置するとしても、焦電素子６５との間には所定の距離があるため、その距離に見合った強さの赤外線を発する模擬熱源が必要になる。
また、模擬熱源７１と焦電素子６５との間にある程度の距離があるため、焦電素子６５の視野が広がり、その視野をカバーする大きさの熱源が必要になる。さらに、試験のために焦電センサ６１を回動させるための仕組みが必要になる。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、作動試験を簡易に行なうことができると共に装置の小型化が可能な熱源検知装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る熱源検知装置は、赤外線を検出する焦電素子と、該焦電素子に入射する赤外線を断続させるチョッパと、該チョッパ及び前記焦電素子を収納すると共に赤外線入射窓を有する筐体とを備えたものにおいて、前記筐体内に熱源検知装置の作動確認に使用する模擬熱源を設けると共に、前記チョッパにおける前記焦電素子に対向する面を赤外線が反射する反射面とし、前記模擬熱源が発する赤外線が前記焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とするものである。
なお、模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に入射する態様としては、チョッパの反射面で反射して入射する態様であってもよいし、チョッパに反射することなく焦電素子に入射するような態様であってもよい。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、チョッパの回転軸を傾斜させることにより模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、チョッパにおける反射面となる面側に傾斜面を形成することにより模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とするものである。
なお、傾斜面を形成する方法としては、チョッパにおける傾斜面を形成する側に反射機能を有しかつ傾斜面となる別部材を貼り付けようにしてもよいし、あるいはチョッパ自体を湾曲させるようにしてもよい。
【００１１】
（４）また、上記（１）〜（３）に記載のものにおいて、焦電素子を２個有し、チョッパの両面を赤外線が反射する反射面とし、模擬熱源が発する赤外線が前記焦電素子に断続的に入射するよう構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、筐体内に熱源検知装置の作動確認に使用する模擬熱源を設けると共に、チョッパにおける焦電素子に対向する面を赤外線が反射する反射面とし、模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に断続的に入射するように構成したので、模擬熱源を別途準備して火源検知装置における赤外線入射窓にかざすといった煩雑な作業の必要がない。
また、模擬熱源をチョッパ等が収納される筐体内に配置するようにしたので、例えば消火装置の消火ボックス内に設置した場合のように、大型の模擬熱源を設置したり、作動試験に際して火源検知装置を模擬熱源側に回動したりすることが不用になる。
また、模擬熱源を筐体内で焦電素子に近接して配置できるので、焦電素子の視野が狭くなり、模擬熱源を小型化できる。さらに、模擬熱源が焦電素子に近接配置できるので熱源としての出力も小さくてよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１］
図１は本発明の熱源検知装置の一実施の形態としての火源検知装置の説明図である。本実施の形態に係る火源検知装置１は、赤外線を検出する焦電素子３と、焦電素子３に入射する赤外線を集光する赤外線レンズ５と、焦電素子３に入射する赤外線を断続させるチョッパ７と、チョッパ７を回転させるモータ９と、焦電素子３、赤外線レンズ５、チョッパ７及びモータ９を収納すると共に赤外線入射窓１１を有する筐体１３と、筐体１３内に設置された模擬熱源１５とを有し、チョッパ７における焦電素子３に対向する面を赤外線が反射する反射面とし、模擬熱源１５から発する赤外線がチョッパ７に反射して焦電素子３に断続的に入射するようにしたものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００１４】
＜焦電素子＞
焦電素子３は入射する赤外線の変化量に応じた信号を出力し、この信号が図示しない信号取り出し用リード線等を通じて信号増幅器や信号処理回路等に入力され、対象物の有無や温度等として検出する。
【００１５】
＜チョッパ＞
チョッパ７はモータ９によって回転駆動されて焦電素子３に入射する赤外線を断続させる。
チョッパ７は、円形の板状体からなり、その半円部分で径が異なっている。つまり、半分は大径部７ａで残りの半円部は小径部７ｂとなっている。
また、チョッパ７は、図１（ａ）に示すように、回転軸が傾斜しており、大径部７ａが焦電素子３に対する赤外線の入射経路側にあるときは、模擬熱源１５が発する赤外線を反射して焦電素子３に入射させる。
他方、図１（ｂ）に示すように、チョッパ７の小径部７ｂが焦電素子３に対する赤外線の入射経路側にあるときは、模擬熱源１５から発せられる赤外線はチョッパ７に反射されることなく、焦電素子３には入射しない。
このように、チョッパ７を回転させることによって模擬熱源１５から発する赤外線が焦電素子３に断続的に入射する。
【００１６】
＜筐体＞
筐体１３は、焦電素子３、赤外線レンズ５、チョッパ７、モータ９を収容すると共に筐体外部の赤外線を筐体内に取り込むための赤外線入射窓１１を有している。
火源検知装置１の作動検査を行なう際には、通常、筐体１３は暗闇となるボックス内に収容される。例えば、後述する消火装置の消火ボックス内に収容される。
なお、火源検知装置１の筐体１３を明るい場所に設置した状態で作動検査を行なうことも可能であるが、この場合には赤外線入射窓１１にシャッターを設け、外光が筐体内に入らないようにするのが望ましい。
【００１７】
＜模擬熱源＞
模擬熱源１５とは、動作確認のための仮の熱源となるものである。模擬熱源１５の例としては、ハロゲンランプ、シリコンラバーヒータなどがある。なお、赤外線を焦電素子３に確実に入射させるために、模擬熱源１５の背面（焦電素子３から遠い側の面）に反射板を設けて模擬熱源１５から発する赤外線に指向性を持たせるようにするのが望ましい。
【００１８】
＜その他の構成＞
模擬熱源１５、焦電素子３、モータ９は図示しない制御装置に電気的に接続されており、制御装置の制御信号により、それぞれの動作が制御される。
つまり、制御装置の試験開始信号によって、模擬熱源１５としての例えばハロゲンランプが点灯し、モータ９が駆動してチョッパ７が回転する。そして、焦電素子３にはチョッパ７の回転に伴う断続的な赤外線の入射を受けて、検出信号を出力し、この検出信号が解析されることで焦電素子３の正常、異常が判断される。
【００１９】
上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
本実施の形態に係る火源検知装置１における作動試験は以下のように行なう。まず、赤外線が入射しない不作動状態において正常かどうかの確認を行なう。この不作動状態における作動確認は、赤外線入射窓１１から光が入らないようにし、かつ模擬熱源１５へ通電をしない状態において、焦電素子３の出力が所定の値以下であるか否かを確認する。この確認動作において、焦電素子３の出力が所定の値以下の場合には、この状態での確認においては正常と判断する。他方、焦電素子３の出力が所定の値を超えているときには異常と判断する。
【００２０】
次に、作動状態での動作確認を行なう。作動状態での動作確認は、模擬熱源１５に通電してハロゲンランプを点灯し、モータ９によってチョッパ７を回転しながら焦電素子３の出力を確認して、この出力が所定の値以上であるかどうかを判定する。所定の値以上であれば、正常であると判断し、所定の値よりも小さい場合には異常と判断する。
正常、異常の判断結果は図示しない監視盤等に出力される。
【００２１】
次に、上記のように構成された火源検査装置を消火装置に搭載した場合の態様について説明する。
図２は火源検査装置を搭載した消火装置の平面図、図３は扉を開けた状態の正面図、図４は扉を閉めた状態の正面図、図５は消火装置の制御部の説明図である。
まず、図２〜図５に基づいて消火装置の基本構成について説明する。
消火装置１７を構成する機器を収容する消火ボックス１９は正面方形状に形成され、その前面には中央部が前方に突出する山形状の扉２１が設置されている。
この扉２１は開閉しない固定扉２１ａと、回転により開閉する回転扉２１ｂとから構成されている。そして、図３に示すように、消火ボックス１９における固定扉２１ａの内側には、小歯車２３を有する旋回モータ２５と、小歯車２３に噛み合う歯車２７を有する回転支持軸２９と、回転支持軸２９の回転角度を計測するエンコーダ３１と、旋回モータ２５などをコントロールする制御ユニット３３と、制御ユニット３３や旋回モータ２５に電源を供給する電源ユニット３５と、が収納されている。
【００２２】
消火ボックス１９における回転扉２１ｂの内側には、可動式放水ヘッド３７が設けられ、可動式放水ヘッド３７は、図示しない回転管継手を介して給水フランジ３９に接続されている。また、回転管継手の２次側のエルボには、回転支持軸２９が回転管継手と同軸に立設されている。
可動式放水ヘッド３７には、上述した本実施の形態に係る火源検知装置１と、炎特有のＣＯ2共鳴放射と揺らぎを検出することにより炎判断を行う炎検知装置４１が固定されている。
なお、火源検知装置１は、その筐体が断面方形状のケースからなり、大まかな火源方向を特定するために用いられる。
【００２３】
制御ユニット３３には、図５に示すように、消火装置１７の動作を制御する制御部４３が設けられており、この制御部４３には、インターフェース４５を介して火源検知装置１の信号及び炎検知装置４１の信号が入力され、また、エンコーダ３１に接続されたカウンタ４７の信号及びモータを制御するモータドライバ４９の信号が入力される。
制御部４３は中央制御盤５１に接続されており、制御部４３で行なわれた作動試験結果などを中央制御盤５１に送信できるようになっている。
【００２４】
次に、上記のように構成された消火装置１７の作動について説明する。
通常の監視状態においては、前述の火源検知装置１の動作説明で述べたような作動試験が行なわれる。すなわち、回転扉２１ｂを閉じた状態で、制御部４３からの制御信号により、不作動状態における焦電素子が正常かどうかの試験が行なわれる。正常、異常の信号は信号が中央制御盤５１に送信される。
不作動状態において正常であった場合には、作動状態での試験が行なわれる。つまり、模擬熱源に通電してハロゲンランプを点灯し、モータによってチョッパを回転しながら焦電素子の出力を確認して、この出力が所定の値以上であるかどうかを確認する。所定の値以上であれば、正常であると判断し、所定の値よりも小さい場合には異常と判断する。正常、異常の判断結果は中央制御盤５１に出力される。
【００２５】
このように、本実施の形態の火源検知装置１を消火装置１７に搭載した場合には、消火ボックス１９内に大型の模擬熱源を設ける必要がなく、また作動試験に際して、火源検知装置１を含む回転支持軸２９を回動して模擬火源に向けるという動作が不要になる。
【００２６】
次に火災発生時の動作について説明する。
図示しない自動火災報知設備の煙感知器が火災を検出し、中央制御盤５１に火災信号を出力すると、該中央制御盤５１は火災を感知した煙感知器に対応する監視領域にある消火装置１７を選択し、その消火装置１７の制御部４３に起動命令を発する。
起動命令を受けた制御部４３は炎検知装置４１及び火源検知装置を始動させると共に、旋回モータ２５を駆動させ、可動式放水ヘッド３７を回転させ、火源検知装置１を火源探査開始位置に移動させる。
【００２７】
次に、制御部４３の指示により、火源検知装置による火源探査が開始される。そして、火源検知装置が熱源を検出すると、その検出位置はエンコーダ３１により計測され、計測結果が制御部４３に送信される。制御部４３は熱源の位置となる回動角度を算出するとともに、記憶する。
【００２８】
制御部４３の指示により、可動式放水ヘッド３７を再び旋回させ、検出した熱源に炎検知装置を指向させ、所定時間内に炎検知装置が炎検知したか否かが判断される。炎検知装置は所定時間炎検知し、炎特有のＣＯ2共鳴放射と揺らぎを検出すると火源確定する。
火源が確定されると、制御部４３は、可動式放水ヘッド３７を所定角度旋回させ、火源確定させた熱源方向に指向させ、可動式放水ヘッド３７から消火水が放出される。
【００２９】
火源が消滅し人手により、中央制御盤５１で復旧操作を行うと、制御部４３に復旧信号が発せられる。制御部４３がその復旧信号を受信すると、可動式放水ヘッド３７からの放水は停止され、消火作業は終了する。
その後、制御部４３の指示により可動式放水ヘッド３７は旋回して、起動前の位置に戻り回転扉２１ｂは閉じられ、格納状態に復帰する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、筐体１３内に模擬熱源１５を配置し、チョッパ７のセンサ対向面を反射面としてこの反射面を利用してセンサの試験を行なうようにしたので、以下のような効果を奏する。
模擬熱源を別途準備して火源検知装置１における赤外線入射窓１１にかざすといった煩雑な作業の必要がない。
また、模擬熱源を所定のボックス、例えば消火装置の消火ボックス内に設置した場合のように、大型の模擬熱源を設置したり、作動試験に際して火源検知装置を模擬熱源側に回動したりすることが不用になる。
また、本実施の形態においては、模擬熱源１５を筐体１３内で焦電素子３に近接して配置できるので、焦電素子３の視野が狭くでき、模擬熱源１５を小型化できる。さらに、模擬熱源が焦電素子３に近接配置しているので熱源としての出力も小さくてよい。
【００３１】
なお、上記の実施の形態においては、チョッパ７における焦電素子３に対向する面（但し、この場合は赤外線入射窓１１と反対側の面）を反射面として模擬熱源１５から発する赤外線がチョッパ７によって反射されて焦電素子３に断続的に入射するようにした例を示した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、図６に示すように、焦電素子３をチョッパ面に対して赤外線入射窓１１と同じ側に配置し、チョッパ７における赤外線入射窓１１側の面を、赤外線を反射できる反射面とし、赤外線入射窓１１から入射する赤外線がチョッパ７によって反射されて焦電素子３に断続的に入射するようにしてもよい。
この場合には、模擬熱源１５から発する赤外線はチョッパ７によって反射されることなく、直接焦電素子３に入射する。
【００３２】
つまり、この場合には、図６（ａ）に示すように、大径部７ａが焦電素子３に対する赤外線の入射経路側にあるときは、模擬熱源１５が発する赤外線は、焦電素子３に入射されない。
他方、図６（ｂ）に示すように、チョッパ７の小径部７ｂが焦電素子３に対する赤外線の入射経路側にあるときは、模擬熱源１５から発せられる赤外線はチョッパ７に反射されることなく、焦電素子３に入射する。
このように、図６に示す例でも、模擬熱源１５から発する赤外線がチョッパ７によって焦電素子３に断続的に入射する構成とできる。
なお、図６に示す例でも、チョッパ７における焦電素子３に対向する面を反射面としているという点においては、図１の場合と同じである。
【００３３】
［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２の説明図であり、実施の形態１と同一部分には同一の符号を付してある。本実施の形態においては、チョッパ７の両面を、赤外線を反射できる反射面にすると共に実施の形態１の図１と図６に示した２箇所に焦電素子３を配置したものである。
異なる波長の赤外線を検出する２個の焦電素子３を一つの熱源検知装置に組み入れる場合もあるが、本実施の形態によれば、このような場合にも、単一の模擬熱源１５によって２つの焦電素子３の作動試験を行なうことができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態においては、筐体１３内に配置した模擬熱源１５の赤外線をチョッパ７によって断続的に焦電素子３に入射させるための態様として、チョッパ７の回転軸を傾斜させたものを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、チョッパ７における反射面となる面側に傾斜面を形成することにより模擬熱源１５が発する赤外線が焦電素子３に断続的に入射するようにしてもよい。傾斜面を形成する方法としては、チョッパ７における傾斜面を形成する側に反射機能を有しかつ傾斜面となる別部材を貼り付けようにしてもよいし、あるいはチョッパ自体を湾曲させるようにしてもよい。
【００３５】
また、本発明の熱源検知装置は上記実施の形態１，２に示した火源検知装置に限られるものではなく、広く赤外線を発する熱源を検知する装置を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る火源検知装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る火源検知装置を搭載した消火装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る火源検知装置を搭載した消火装置の開扉状態の正面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る火源検知装置を搭載した消火装置の閉扉状態の正面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る火源検知装置を搭載した消火装置の制御装置の説明図である。
【図６】図１に示した熱源検知装置の他の態様の説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る火源検知装置の説明図である。
【図８】一般的な焦電センサの説明図である。
【図９】従来の作動試験方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１火源検知装置
３焦電素子
５赤外線レンズ
７チョッパ
９モータ
１１赤外線入射窓
１３筐体
１５模擬熱源
１７消火装置
１９消火ボックス
２１扉
２１ａ固定扉
２１ｂ回転扉
２３小歯車
２５旋回モータ
２７歯車
２９回転支持軸
３１エンコーダ
３３制御ユニット
３５電源ユニット
３７可動式放水ヘッド
３９給水フランジ
４１炎検知装置
４３制御部
４５インターフェース
４７カウンタ
４９モータドライバ
５１中央制御盤
６１焦電センサ
６３赤外線レンズ
６５焦電素子
６７チョッパ
６９モータ
７１模擬熱源
７３ボックス

【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を検出する焦電素子と、該焦電素子に入射する赤外線を断続させるチョッパと、該チョッパ及び前記焦電素子を収納すると共に赤外線入射窓を有する筐体とを備えた熱源検知装置において、
前記筐体内に熱源検知装置の作動確認に使用する模擬熱源を設けると共に、前記チョッパにおける前記焦電素子に対向する面を赤外線が反射する反射面とし、前記模擬熱源が発する赤外線が前記焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とする熱源検知装置。
【請求項２】
チョッパの回転軸を傾斜させることにより模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱源検知装置。
【請求項３】
チョッパにおける反射面となる面側に傾斜面を形成することにより模擬熱源が発する赤外線が焦電素子に断続的に入射するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱源検知装置。
【請求項４】
焦電素子を２個有し、チョッパの両面を赤外線が反射する反射面とし、模擬熱源が発する赤外線が前記焦電素子に断続的に入射するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱源検知装置。

【図１】