特許 7184269 炎検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】炎検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20221129BHJP

   G01J 1/06 20060101ALI20221129BHJP

   G08B 17/12 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 J

G01J1/06 A

G08B17/12 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018063678

(22)【出願日】2018-03-29

(65)【公開番号】P2019174321

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2020-12-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003403

【氏名又は名称】ホーチキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079359

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 進

(72)【発明者】

【氏名】松熊 秀成

(72)【発明者】

【氏名】川本 裕二

(72)【発明者】

【氏名】奥山 克明

(72)【発明者】

【氏名】浅野 功

【審査官】平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２４９０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６３６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０９９９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２２４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４８２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１５３６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／０２－ Ｇ０１Ｊ １／０６

Ｇ０１Ｊ １／４２

Ｇ０１Ｊ ５／００－ Ｇ０１Ｊ ５／９０

Ｇ０８Ｂ １７／００

Ｇ０８Ｂ １７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、
前記非炎検出センサは、前記炎検出センサに隣接して配置され、
前記炎検出装置の外形が、前記炎検出センサの前記非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を前記非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、
前記炎検出センサと前記非炎検出センサとの間に、前記炎検出センサの前記非炎検出センサに隣接する側の視野範囲を前記非炎検出センサの視野範囲内に制限する視野規制部材を備えたことを特徴とする炎検出装置。

【請求項2】

燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、
前記非炎検出センサは、前記炎検出センサに隣接して配置され、
前記炎検出装置の外形が、前記炎検出センサの前記非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を前記非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、
前記炎検出センサは、自身の視野範囲内の前記非炎検出センサに隣接する側に、前記非炎検出センサの視野範囲と重ならない単一視野領域を有し、
前記炎検出センサと前記非炎検出センサとの間に、前記単一視野領域を減じる視野規制部材を備えたことを特徴とする炎検出装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の炎検出装置に於いて、
前記視野規制部材は、前記炎検出センサに装着される断熱カバーと一体に形成されたことを特徴とする炎検出装置。

【請求項4】

請求項３記載の炎検出装置に於いて、
前記断熱カバーは、
前記炎検出センサに嵌合される上下に開口したカバー本体と、
前記カバー本体の上部開口を囲んで起立された所定高さの視野規制壁と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。

【請求項5】

請求項３又は４記載の炎検出装置に於いて、
前記断熱カバーは、絶縁体で構成されたことを特徴とする炎検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有炎燃焼時のＣＯ₂共鳴により発生する赤外線放射を検出して、炎の有無を判定する炎検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、有炎燃焼により発生する放射線エネルギーを検出して、炎の有無を検出する炎検出装置にあっては、炎と炎以外の赤外線放射体との識別を行うため、有炎燃焼時に発生するＣＯ₂の共鳴放射に伴い発生する赤外線波長帯域を含む複数の波長帯域における放射線強度を検出して、それら複数の波長帯域における検出値の相対比により炎の有無を検出する２波長式、３波長式等の炎検出装置や炎検出方法がよく知られている。

【0003】

ここで、従来技術における２波長式、及び、３波長式の炎検出装置について、簡単に説明する。

【0004】

図１２は、燃焼炎と、その他の代表的な放射体の赤外波長域における放射線スペクトルを示す概念図であり、横軸は放射線の波長、縦軸は放射線の相対強度を示す。

【0005】

図１２に示すように、燃焼炎のスペクトル特性１００においては、ＣＯ₂の共鳴放射により４．５μｍ付近の波長帯域に放射線相対強度のピークがあり、また、このピーク波長の近傍に存在する特徴的な波長としては、例えば、長波長側の５．０μｍ付近に、放射線相対強度が低い波長帯域が存在する。

【0006】

以下では、特に断らない限り、ＣＯ₂共鳴放射帯とは、４．５μｍ帯を指すものとする。

【0007】

２波長式の炎検出装置にあっては例えば、４．５μｍ付近の波長帯域と、５．０μｍ付近の波長帯域における各々の放射線エネルギーを光学波長バンドパスフィルタにより選択透過（通過）させて、４．５μｍ帯受光センサ（便宜上「炎検出センサ」という）と５．０μｍ帯受光センサ（便宜上「非炎検出センサ」という）により放射線エネルギーを受光し、これを光電変換したうえで増幅等所定の加工を施してエネルギー量に対応する電気信号（以下、「受光信号」という）とし、４．５μｍ帯の炎受光信号レベルと５．０μｍ帯の波長帯域の非炎受光信号レベルの相対比をとり、所定の閾値と比較することにより炎の有無を判定する。

【0008】

これにより、炎以外の赤外線放射体、例えば、スペクトル特性１０４に示す３００°Ｃ程度の比較的低温の放射体、スペクトル特性１０６に示す人体などの低温放射体等と炎との識別が可能となる。

【0009】

また、例えば、上述した２波長に加え、ＣＯ₂の共鳴放射帯に対し短波長側の、例えば、２．３μｍ付近の波長帯域における放射線エネルギーを他の２波長と同様の手法で検出し、これらの３波長帯域における各受光信号の相対比によって炎の有無を判定する３波長式の炎検出装置も知られており、これにより、例えばスペクトル特性１０２に示す太陽光（６０００°Ｃ）等の高温放射体と炎の識別が可能になる。このように３波長式とすることで、炎と炎以外の赤外線放射体との識別性能をさらに向上させている。

【0010】

また、近年にあっては、炎の検出エリアを拡大するため、炎から放射される４．５μｍ付近の放射線エネルギーを受光する受光ユニットを例えば従来の倍数に増設し、各受光センサで光電変換しこれらを必要に応じ適宜それぞれ増幅等して加工した各受光信号を加算することで、検出エリアを拡大してもＳ／Ｎ比を損なうことなく、十分な検出感度が得られるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特許第４４０４３２９号公報

【文献】特許第４８１７２８５号公報

【文献】特許第３３５７３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、燃焼炎から放射される４．５μｍ付近の放射線エネルギーを受光する炎受光ユニットと炎以外から放射される放射線エネルギーを受光する非炎受光ユニットを設けた２波長式又は３波長式の炎検出装置にあっては、透光性窓の内側に配置する炎検出センサと非炎検出センサの配置場所の相違により、透光性窓により規制される炎検出センサの視野範囲と非炎検出センサの視野範囲が相違し、炎検出センサのみで見える範囲が生ずる場合がある。炎検出センサと非炎検出センサの視野特性が異なることによっても、同様の事象が発生する場合がある。

【0013】

このため炎検出センサのみが見える範囲に照明ランプ等の発光体が存在した場合、炎検出センサのみが発光体からの放射線エネルギーを受光し、非炎検出センサは発光体からの放射線エネルギーを受光しないため、誤って炎と判断して非火災報を出力してしまう可能性がある。

【0014】

本発明は、燃焼炎からの放射線を炎検出センサにより観測し、燃焼炎以外からの放射線を非炎検出センサにより観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置について、炎検出センサのみが見えている視野範囲を規制して炎の誤判断による非火災報を防止するようにした炎検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

（炎検出装置）
本発明は、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、
非炎検出センサは、炎検出センサに隣接して配置され、
炎検出装置の外形が、炎検出センサの非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、
炎検出センサと非炎検出センサとの間に、炎検出センサの非炎検出センサに隣接する側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する視野規制部材を備えたことを特徴とする。

【0016】

（視野規制部材を一体化した断熱カバー）
視野規制部材は、炎検出センサに装着される断熱カバーと一体に形成される。

【0017】

（カバー本体と視野規制壁とを備えた断熱カバー）
断熱カバーは、
炎検出センサに嵌合される上下に開口したカバー本体と、
カバー本体の上部開口を囲んで起立された所定高さの視野規制壁と、
を備える。

【0018】

（絶縁体で構成された断熱カバー）
断熱カバーは、絶縁体で構成される。

【0019】

（単一視野領域を減じる視野規制材）
また、本発明の別の形態として、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、
非炎検出センサは、炎検出センサに隣接して配置され、
炎検出装置の外形が、炎検出センサの非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、
炎検出センサは、自身の視野範囲内の非炎検出センサに隣接する側に、非炎検出センサの視野範囲と重ならない単一視野領域を有し、
炎検出センサと非炎検出センサとの間に、単一視野領域を減じる視野規制部材を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

（基本的な効果）
本発明は、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、非炎検出センサは、炎検出センサに隣接して配置され、炎検出装置の外形が、炎検出センサの非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、炎検出センサと非炎検出センサとの間に、炎検出センサの非炎検出センサに隣接する側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する視野規制部材を備えたため、炎検出センサと非炎検出センサの設置場所が相違することで、透光性窓で決まるそれぞれの視野範囲が相違し、炎検出センサのみで見える範囲が生じても、視野規制部材によって炎検出センサの視野範囲が非炎検出センサの視野範囲内に規制されて炎検出センサのみで見える範囲がなくなり、燃焼炎以外の発光体からの放射線エネルギーを受けた場合に、誤って炎と判断して非火災報を出力してしまうことを確実に防止できる。

【0021】

（視野規制部材を一体化した断熱カバーによる効果）
また、視野規制部材は、炎検出センサに装着される断熱カバーと一体に形成され、断熱カバーは、炎検出センサに嵌合される上下に開口したカバー本体と、カバー本体の上部開口を囲んで起立された所定高さの視野規制壁とを備えたことで、炎検出センサの視野範囲が非炎検出センサの視野範囲内に規制されると同時に、炎検出センサ周辺の気流の流通などにより炎検出センサのカバー部材等外装部の急激な温度変化を抑制する。

【0022】

すなわち、炎検出センサのみで見える範囲がなくなり、燃焼炎以外の発光体からの放射線エネルギーを受けた場合に、誤って炎と判断して非火災報を出力してしまうことを確実に防止できると同時に、外装部の温度が急激に変化することに起因して（炎検出センサが自身の外装部の温度変化に伴う赤外線放射を受光することで）炎受光信号が出力され、炎検出装置が非火災報を出力してしまうことを確実に防止できる。

【0023】

また、視野規制材と断熱カバーとを一体に形成するので、部品点数が低減し、コストも低減できる。

【0024】

（絶縁体で構成された断熱カバーの効果）
また、断熱カバーが絶縁体で構成されるので、筐体表面に印加された静電気が炎検出センサに伝達されることを防止する。

【0025】

（単一視野領域を減じる視野規制材の効果）
また、本発明の別の形態として、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを炎検出センサにより観測すると共に、燃焼炎以外から放射される放射線エネルギーを非炎検出センサにより観測して燃焼炎を検出する炎検出装置であって、非炎検出センサは、炎検出センサに隣接して配置され、炎検出装置の外形が、炎検出センサの非炎検出センサに隣接しない側の視野範囲を非炎検出センサの視野範囲内に制限する形状に形成され、炎検出センサは、自身の視野範囲内の非炎検出センサに隣接する側に、非炎検出センサの視野範囲と重ならない単一視野領域を有し、炎検出センサと非炎検出センサとの間に、単一視野領域を減じる視野規制部材を備えたため、炎検出センサのみで見える範囲が減じられ、火災の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】炎検出装置の実施形態を示したブロック図

【図2】炎検出装置の外観を示した説明図

【図3】図２の炎検出装置を正面から示した説明図

【図4】図１の炎検出装置に組み込まれる検出センサを組立分解状態で示した説明図

【図5】炎検出センサの構造を示した説明図

【図6】図５の炎検出センサの等価回路を示した回路図

【図7】炎検出センサと非炎検出センサの配置と視野規制部材により規制された視野範囲を示した説明図

【図8】炎検出センサに装着した断熱カバーにより規制された視野範囲を示した説明図

【図9】図１の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における透過率を示した特性図

【図10】燃焼炎から放射される放射線エネルギーを観測した場合に図１の炎検出ユニットから出力される炎受光信号を示した信号波形図

【図11】燃焼炎から放射される放射線エネルギーを観測した場合に得られる加算した炎受光信号の周波数分布を示した説明図

【図12】燃焼炎と、その他の代表的な放射体の放射線スペクトルを示した特性図

【発明を実施するための形態】

【0027】

［炎検出装置］
（装置概要）
図１は炎検出装置の実施形態を示したブロック図であり、２波長式の炎検出装置を例にとっている。本実施形態の炎検出装置は、監視領域の炎の有無を検出する火災検出装置であるものとする。図１に示すように、本実施形態の炎検出装置１０の検出部１０１は、炎検出ユニット１２ａ、非炎検出ユニット１２ｂ、ＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）１５に設けられた判断部３６で構成される。

【0028】

炎検出ユニット１２ａは、監視領域に存在する燃焼炎から放射される放射線エネルギーを観測するものであり、大別して、燃焼炎からＣＯ₂共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯の放射線エネルギーを受光して光電変換し、炎受光信号Ｅ１を出力する。

【0029】

炎検出ユニット１２ａには、サファイアガラス等を用いた赤外線透光性窓１８、炎検出センサ１６ａ、前置フィルタ２４ａ、プリアンプ２６ａ、メインアンプ２８ａが設けられ、メインアンプ２８ａから出力された炎受光信号Ｅ１は終段アンプ３０ａを介して炎受光信号Ｅ１’となり、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａでデジタル受光信号（説明の便宜上、このデジタル受光信号も「炎受光信号Ｅ１’」という）に変換して取り込まれる。

【0030】

非炎検出ユニット１２ｂは、監視領域に存在する燃焼炎以外の発熱体等から放射される放射線エネルギーを観測するものであり、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域の放射線エネルギーを受光して電気信号に変換した非炎受光信号Ｅ４を出力する。

【0031】

非炎検出ユニット１２ｂには、炎検出ユニット１２ａと共用する赤外線透光性窓１８、非炎検出センサ１６ｂ、前置フィルタ２４ｂ、プリアンプ２６ｂ、メインアンプ２８ｂが設けられ、メインアンプ２８ｂから出力された非炎受光信号Ｅ２は終段アンプ３０ｂを介して非炎受光信号Ｅ２’となり、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｂでデジタル受光信号（説明の便宜上、このデジタル受光信号も「非炎受光信号Ｅ２’」という）に変換して取り込まれる。

【0032】

判断部３６は、炎受光信号Ｅ１’と非炎受光信号Ｅ２’の相対比に基づいて炎の有無を判断する。

【0033】

（装置外観と検出ユニット）
図２は炎検出装置の外観を示した説明図、図３は図２の炎検出装置の正面から示した説明図、図４は図２の炎検出装置に組み込まれる検出ユニットを組立分解状態で示した説明図である。

【0034】

図２及び図３に示すように、炎検出装置１０は、２組の検出部１０１を備える。すなわち、筐体５０の前部に設けられたセンサ収納部５２に一対の透光性窓１８を設け、透光性窓１８部分の各々内側に、図１に示した炎検出ユニット１２ａと非炎検出ユニット１２ｂを収容して配置している。また、透光性窓１８の近傍の内部の各検出センサを見通せる位置に、各個別の試験ランプを外部試験光源として収納した試験光源用透光窓部５３を設けている。

【0035】

なお、図１のＭＰＵ１５、判断部３６は２組の検出ユニット１０１で共用して良い。この場合、図１のＭＰＵ１５にはもうひとつの検出部１０１に対応する炎受光信号Ｅ１’および非炎受光信号Ｅ２’に対応するＡ／Ｄ変換ポートを追加して設ける。

【0036】

図２及び図３に示した一対の透光性窓１８の内側には図４に示す検出部が収容されている。図４に示すように、検出部は本体ケース５４とカバー５６を備え、内部に回路基板４８をビス５７により固定して収納している。

【0037】

回路基板４８には炎検出センサ１６ａが配置されている。カバー５６の、炎検出センサ１６ａに対向する位置には受光開口５８ａが形成され、透光性窓１８を通った外からの光を炎検出センサ１６ａで受光するようにしている。

【0038】

炎検出センサ１６ａには断熱カバー７０が装着される。断熱カバー７０は、発泡性樹脂やゴム、スポンジなどの断熱性を有する材料で作られており、上下に開口した箱型のカバー本体７２の上部開口を囲んで視野規制部として機能する視野規制壁７４が起立されている。すなわち、断熱カバー７０（の視野規制壁７４）は断熱性を有するとともに、遮光性を有するものである。

【0039】

また、回路基板４８には非炎受光センサ１６ｂが配置され、カバー５６の、非炎受光センサ１６ｂに相対した位置には受光開口５８ｂが形成され、透光性窓１８を通った外からの光を非炎受光センサ１６ｂで受光するようにしている。

【0040】

（炎検出ユニット１２ａの構成）
図１に示した炎検出ユニット１２ａにおいて、炎検出センサ１６ａは燃焼炎からＣＯ₂共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯域の放射線エネルギーを受光し電気信号に変換して出力し、前置フィルタ２４ａは炎検出センサ１６ａから出力される炎受光信号から、炎の揺らぎ周波数に対応した所定の周波数帯域の信号成分のみを選択通過させ、プリアンプ２６ａは前置フィルタ２４ａを通過した信号成分を初段増幅し、メインアンプ２８ａで増幅して炎受光信号Ｅ１を出力する。

【0041】

ここで、炎受光センサ１６ａは、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材を用いた透光性窓１８、光学波長フィルタ２０ａ、及び受光部２２ａを備えている。

【0042】

炎検出ユニット１２ａから終段アンプ３０ａを介して出力された炎受光信号Ｅ１’は、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ａによりデジタル受光信号Ｅ１’に変換して読み込まれ、判断部３６による炎有無の判断が実行される。

【0043】

（炎検出センサ１６ａ）
図５は炎検出センサの概略構成を示した説明図、図６は図５の炎受光センサの等価回路を示した回路図である。

【0044】

図５に示すように、炎検出センサ１６ａは、基板４０ａ，４０ｂの表面に支持配置された焦電体４５を備え、これに受光電極２５を設け、基板４０の裏面側に配置されたＦＥＴ２７を備えてなる受光部２２ａと、基板４０を基部３８上に支持しつつ基部３８を貫通して設けられた端子４２と、受光部２２ａの前方（図示上方）にバンドパスフィルタである光学波長フィルタ２０ａを備えたカバー部材４４とからなるパッケージ構成を有している。

【0045】

また、受光部２２ａの等価回路は、図６に示すように、ＦＥＴ２７のゲートから例えば焦電体４５と高抵抗２９の並列回路を介してゲート端子Ｇに接続し、またＦＥＴ２７のドレインとソースをそれぞれドレイン端子Ｄとソース端子Ｓに接続している。

【0046】

ここで、光学波長フィルタ２０ａは、ＣＯ２共鳴放射帯の波長を選択透過させるもので、例えば、シリコン、ゲルマニウム、サファイア等の基板上に、公知の方法でそれぞれ形成することができる。

【0047】

更に、炎受光センサ１６ａには、断熱カバー７０が装着され、断熱カバー７０はカバー本体７２の上部開口を囲んで視野規制壁７４を起立しており、視野規制壁７４が視野規制部の機能を果す。

【0048】

更に、非炎検出ユニット１２ｂの非炎検出センサ１６ｂも、炎検出センサ１６ａと同じ構造となるが、光学波長フィルタ２０ｂとして、概ね５．０μｍを超える所定の波長帯域の放射線を良好に透過するカットオンフィルタで構成されるロングパスフィルタを使用した点で相違し、また、断熱カバーに視野規制壁は設けられていない。

【0049】

なお、本発明でいう視野ないし視野範囲とは、視野の拡がり角度（範囲）を指す。検出センサの遠方方向への視野拡がりは、アンプ増幅度の調整など公知の方法で調整することができるので、説明を省略する。

【0050】

（透光性窓１８）
透光性窓１８は、図２及び図３に示したように、炎検出センサ１６ａ及び非炎検出センサ１６ｂが収納された図４の検出部の監視エリア側に相当する図示上面側であって、炎検出センサ１６ａ及び非炎検出センサ１６ｂの前面側に設けた、センサ収納部５２の所定の開口部に配置され、例えば、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成している。このため受光部２２ａ及び受光部２２ｂについて、受光限界視野が透光性窓１８の縁辺部で規制されつつ、それぞれ所定の拡がり角度を有する視野範囲の検知エリアが設定される。

【0051】

ここで、透光性窓１８を構成するサファイアガラスは、概ね７．０μｍ付近以下の波長帯域の放射線を良好に透過するショートウェーブパス特性、換言すれば、概ね７．０μｍ付近より長波長の放射線を遮断するロングウェーブカット特性を有するフィルタ部材として機能する。また、本実施形態にあっては、透光性窓１８は炎検出ユニット１２ａと非炎検出ユニット１２ｂとで共用する。

【0052】

（炎検出センサ１６ａ及び非炎受光センサ１６ｂの視野範囲）
図７は炎検出センサと非炎検出センサの配置と視野範囲を示した説明図である。

【0053】

図７に示すように、基板４８上に隣接して配置された炎検出センサ１６ａと非炎検出センサ１６ｂは、透光性窓１８の内側に配置されており、配置場所が物理的に同一ではなく異なっている。また、炎検出センサ１６ａと非炎検出センサ１６ｂの間には遮光性を有する視野規制部材６０が配置されている。なお、炎検出センサに装着された断熱カバー７０に起立した視野規制壁７４の一辺が視野規制部材６０を成す場合については図８の実施形態として説明する。

【0054】

炎検出センサ１６ａは、視野規制部材６０が設けられていない場合、炎検出装置１０の断面構造で決まる視野限界線６２ａ，６２ｂで挟まれた視野範囲を炎検知エリアとしている。同様に、非炎検出センサ１６ｂは視野限界線６４ａ，６４ｂで挟まれた視野範囲を非炎検知エリアとしている。

【0055】

ここで、炎受光センサ１６ａの視野限界線６２ａは、非炎検出センサ１６ｂの視野限界線６４ａを超えて広がっている。このため視野限界線６２ａ，６４ａに挟まれた領域は、炎検出センサ１６ａのみから見える単一視野範囲６６となり、単一視野範囲６６に燃焼炎以外の発熱（発光）体が存在した場合、この発光体からの放射線エネルギーは炎検出センサ１６ａのみで受光され、非炎検出センサ１６ｂでは受光されず、このため誤って炎と判断されて非火災報が出力される可能性がある。

【0056】

そこで本実施形態にあっては、炎検出センサ１６ａと非炎検出センサ１６ｂの間に視野規制部材６０を配置し、視野限界線６２ａを、非炎検出センサ１６ｂの視野限界線６４ａの内側となる視野限界線６２ｃとするように、炎受光センサ１６ａの視野範囲を規制する。

【0057】

この場合の炎検出センサ１６ａの視野規制は、非炎検出センサ１６ｂの視野限界線６４ａの内側で、これに略平行な視野限界線６２ｃとなるように、視野規制部材６０により視野を規制する。

【0058】

このような視野規制部材６０の配置による炎検出センサ１６ａの視野範囲の規制により、視野規制部材６０がない場合に存在した炎検出センサ１６ａのみから見える単一視野範囲６６が存在しなくなり、単一視野範囲６６の領域に存在する発光体からの放射線エネルギーを炎検出センサ１６ａで受光することで、誤って炎と判断されて非火災報が出力されることを確実に防止する。

【0059】

（断熱カバーによる視野範囲の規制）
図８は炎検出センサに装着した断熱カバーにより規制された視野範囲を示した説明図である。図８に示すように、回路基板４８に配置された炎検出センサ１６ａには、図５に示した構造の断熱カバー７０が装着されている。

【0060】

断熱カバー７０はカバー本体７２の上部開口を囲んで視野規制壁７４を起立しており、視野規制壁７４が図７に示した視野規制部材６０の機能を果たし、炎検出センサ１６ａの視野限界線６２ａを、非炎検出センサ１６ｂの視野限界線６４ａの内側で、これに略平行となる視野限界線６２ｃとするように、炎検出センサ１６ａの視野範囲を規制する。

【0061】

（前置フィルタ２４ａ，２４ｂ）
図１の炎検出ユニット１２ａの前置フィルタ２４ａは、周波数選択部として機能し、炎検出センサ１６ａの受光部２２ａから出力される受光信号から、炎判断処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる例えばアクティブフィルタであり、後段のプリアンプ２６ａに特定の周波数帯域の信号成分を含む受光信号を出力する。

【0062】

同様に、前置フィルタ２４ｂは、非炎検出センサ１６ｂの受光部２２ｂから出力された受光信号から、炎判断処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる例えばアクティブフィルタであり、後段のプリアンプ２６ｂに特定の周波数帯域の信号成分を含む受光信号を出力する。

【0063】

（プリアンプ２６ａ，２６ｂ、メインアンプ２８ａ，２８ｂ、終段アンプ３０ａ，３０ｃ）
プリアンプ２６ａは、前置フィルタ２４ａを介して入力される受光信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ａ、終段アンプ３０ａは、プリアンプ２６ａからの受光信号を、後述する炎判断処理に適した信号レベルに増幅し、炎受光信号Ｅ１（或いは炎受光信号Ｅ１’）として出力する。

【0064】

同様に、プリアンプ２６ｂは、Ｚ年値フィルタ２４ｂを介して重力される受光信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ｂ、終段アンプ３０ｂは、プリアンプ２６ｂからの受光信号を、後述する炎判断処理に適した信号レベルに増幅し、炎受光信号Ｅ２（或いは炎受光信号Ｅ２’）として出力する。

【0065】

（Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂ）
Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂはＭＰＵ１５の入力ポートとして設けたＡ／Ｄ変換器であり、炎受光信号（アナログ受光信号）Ｅ１’、非炎受光信号Ｅ２’を判断部１５のデジタル処理に適したデジタル信号に変換して読み込む。

【0066】

（非炎検出センサ１６ｂの構成）
非炎検出センサ１６ｂは、概ね５．０μｍを超える所定の波長帯域の放射線を良好に透過するカットオンフィルタで構成されるロングパスフィルタである光学波長フィルタ２０ｂと、光学波長フィルタ２０ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する図６の等価回路でなる受光部２２ｂを備え、図５に示した炎検出センサ１６ａと同様な構造により、パッケージ化された構成とする。

【0067】

（非炎受光センサ１６ｂの波長透過特性）
図９は、図１の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における透過率を示した特性図である。

【0068】

図９に示すように、図１の透光性窓１８であるサファイアガラスにより、概ね７．０μｍ付近以下の放射線が良好に透過するショートウェーブパス特性（又は、ロングウェーブカット特性）を有する透過率特性８０が得られる。そして、光学波長フィルタ２０ａを構成する、概ね４．５μｍ付近を中心波長とするバンドパスフィルタにより、当該中心波長近傍帯域の放射線エネルギーを透過する透過特性８２が得られる。透過特性８０と透過特性８２との組合せにより、概ね４．５μｍ付近を中心透過波長とする合成透過特性８４をもつ狭帯域バンドパスフィルタが構成される。

【0069】

一方、光学波長フィルタ２０ｂを構成するロングパスフィルタにより、概ね５．０μｍ付近を超える所定の波長帯域の放射線エネルギーを良好に透過するカットオンフィルタ特性を有する透過率特性８６が得られる。透過特性８０と透過特性８６との組合せにより、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域を透過する、合成特性８８をもつ広帯域バンドパスフィルタが構成される。

【0070】

（判断部３６）
図１０は燃焼炎から放射される放射線エネルギーを観測した場合に図１の炎検出ユニットから出力される炎受光信号を示した信号波形図であり、図１０（Ａ）は炎受光信号Ｅ１’を示す。

【0071】

Ａ／Ｄ変換ポート３５ａは、炎受光信号Ｅ１’を、たとえば６４Ｈｚでサンプリングしてデジタル信号Ｅ１’に変換する。判断部３６は、このサンプリング値を２秒間（１２８個）ごとに積分して炎積分値ΣＥ１’を算出する。

【0072】

一方、Ａ／Ｄ変換ポート３５ｂは、非炎受光信号Ｅ２’を、炎受光信号と同期して６４Ｈｚでサンプリングしてデジタル信号Ｅ２’に変換する。判断部３６は、このサンプリング値を２秒間（１２８個）ごとに積分して非炎積分値ΣＥ２’を算出する。

【0073】

そして、炎積分値ΣＥ１’と非炎積分値ΣＥ２’との相対比（ΣＥ１’／ΣＥ２’）を算出し、算出結果が予め設定された閾値を超えた場合は、炎と判定して炎判断の第１要素とする。

【0074】

また、判断部３６は、炎積分値ΣＥ１’の算出に使用した１２８個のデータを高速フーリエ変換し、８Ｈｚ以下の周波数帯域の周波数分布（相対強度の積分値ΣＦＬ）と８Ｈｚを超え１６Ｈｚ以下の周波数分布（相対強度の積分値ΣＦＨ）とを比較して相対比ΣＦＬ／ΣＦＨを算出し、算出結果が予め設定された閾値を超えた場合は、炎有り判断の第２要素とし、炎有判断の第１要素と第２要素の両方が揃った場合にに炎有りを断定し、火災動作をおこなう。

【0075】

図１１は、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを観測した場合に図１の検出ユニットから得られる炎受光信号Ｅ１’の、任意の２秒間について周波数分布を示した説明図である。

【0076】

図１１に示すように、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを周波数軸で観測すると、炎のちらつきに伴う周波数が実質的に８Ｈｚまでの周波数帯域ＦＬに存在し、これに比べ、８Ｈｚを超える１６Ｈｚまでの高周波側の周波数帯域ＦＨは低いレベルを示す。相対比ΣＦＬ／ΣＦＨに基づく炎有り判断の第２要素は、このような炎の特徴を検出するものである。

【0077】

［本発明の変形例］
上記の実施形態は、２波長方式の炎検出装置として、燃焼炎のＣＯ₂の共鳴放射帯である４．５μｍ付近の波長帯域と、５．０μｍ付近の波長帯域における各々の放射線エネルギーを観測して炎を判定しているが、４．５μｍ付近の波長帯域と、２．３μｍ付近の波長帯域における各々の放射線エネルギーを観測して炎を判定するようにしても良い。

【0078】

また、燃焼炎のＣＯ₂の共鳴放射帯である４．５μｍ帯の短波長側の、例えば、２．３μｍ付近の波長帯域における放射線エネルギーを、５．０μｍ付近の波長帯域における放射線エネルギーを検出する２波長式と同様の手法で検出し、これらの３波長帯域における受光信号の相対比によって炎の有無を判定する３波長式の炎検出装置としても良い。

【0079】

また、本発明は、炎検出装置の構造にかかわらず、炎検出センサと非炎検出センサとで、センサ単体の特性としての視野範囲が異なる（炎検出センサの視野が非炎検出センサの視野よりも広い）場合に適用できる。この場合も、相互の配置間隔に伴う視野のずれを含めて補正し、炎検出センサのみが信号を検出する単一視野範囲を縮小したり、無くしたりすることが可能になる。

【0080】

また、本発明は、非炎検出センサ側に視野規制材を設けて非炎検出センサのみが信号を検出する単一視野範囲を縮小したり、無くしたりするようにしても良い。非炎検出センサにのみ見える場所に照明ランプ等の発光体が存在した場合、非炎検出センサのみが発光体からの放射線エネルギーを受光し、炎検出センサは発光体からの放射線エネルギーを受光しないため、当該照明ランプ等による非炎検出センサによる非炎受光信号Ｅ４’への寄与が炎検出センサによる炎受光信号Ｅ１’への寄与よりも大きくなり、共通の視野範囲内で炎が発生した際に、炎受光信号Ｅ１’と非炎受光信号Ｅ４’の相対比が炎有りとみなせる程度に大きくならずに失報となる恐れがある。非炎検出センサにも、もしくは非炎検出センサのみに視野規制材を設けることで非炎検出センサによる単一視野範囲を減じることにより上記失報の虞を減じることが可能となる。

【0081】

また、視野規制材をカバー５６の開口部として構成しても良い。

【0082】

また、視野規制材を断熱カバーと一体に設ける場合、カバー５６を省略しても良い。また、カバー５６を設ける場合はカバー５６を取付時に開口部５８の最上端よりも視野規制壁７４の最上端よりも高い又は同じ高さとすることが、視野規制壁７４の視野規制を有効とするために好適である。

【0083】

さらに、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

【符号の説明】

【0084】

１０：炎検出装置
１２ａ：炎検出ユニット
１２ｂ：非炎検出ユニット
１５：ＭＰＵ
１６ａ：炎検出センサ
１６ｂ：非炎検出センサ
１８：透光性窓
２０ａ，２０ｂ：光学波長フィルタ
２２ａ，２２ｂ：受光部
２４ａ，２４ｂ：前置フィルタ
２５：受光電極
２６ａ，２６ｂ：プリアンプ
２７：ＦＥＴ
２８ａ，２８ｂ：メインアンプ
３０ａ，３０ｂ：終段アンプ
３５ａ，３５ｂ：Ａ／Ｄ変換ポート
３６：判断部
４５：焦電体
６０：視野規制部材
６６：単一視野範囲
７０：断熱カバー
７２：カバー本体
７４：視野規制壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】