特許 7292701 異常検知器

(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】2023-06-09

(45)【発行日】2023-06-19

(54)【発明の名称】異常検知器

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/42 20060101AFI20230612BHJP

   G08B 17/12 20060101ALI20230612BHJP

   G08B 17/00 20060101ALI20230612BHJP

   G08B 17/06 20060101ALI20230612BHJP

【ＦＩ】

G01J1/42 C

G08B17/12

G08B17/00 C

G08B17/06 J

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018233270

(22)【出願日】2018-12-13

(65)【公開番号】P2020094916

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000192338

【氏名又は名称】深田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】花井 佑一朗

(72)【発明者】

【氏名】石川 亮

(72)【発明者】

【氏名】平澤 正憲

【審査官】平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１９８５０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－３３１２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７６５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４９７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５９６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／４２ － Ｇ０１Ｊ １／４６

Ｇ０１Ｊ １／０２

Ｇ０１Ｊ ５／００ － Ｇ０１Ｊ ５／９０

Ｇ０８Ｂ １７／００ － Ｇ０８Ｂ １７／１２

Ｇ０８Ｂ １９／００ － Ｇ０８Ｂ ３１／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－ Ｈ０４Ｎ ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０ － Ｈ０４Ｎ ２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０ － Ｈ０４Ｎ ２３／９５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子が２次元状に配列された第１アレイセンサと、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子が２次元状に配列された第２アレイセンサと、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子が２次元状に配列された第３アレイセンサと、を含み、前記第１アレイセンサの各第１検出素子は、前記第２アレイセンサの各第２検出素子及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子と対応するように配置された検出部と、
前記第１アレイセンサの各第１検出素子に対し、前記第１検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第一平均値を算出し、前記第２アレイセンサの各第２検出素子に対し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第二平均値を算出し、前記第３アレイセンサの各第３検出素子に対し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第三平均値を算出する平均算出部と、
前記第１アレイセンサの各第１検出素子に対し、前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第一平均値からの時間的変化である第一変化量を算出し、前記第２アレイセンサの各第２検出素子に対し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第二平均値からの時間的変化である第二変化量を算出し、前記第３アレイセンサの各第３検出素子に対し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の、前記第三平均値からの時間的変化である第三変化量を算出する変化量算出部と、
各第１検出素子に対し、前記変化量算出部によって算出された前記第一変化量、前記第二変化量、及び前記第三変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する異常判定部と、
前記炎又は異常温度を検知したと判定された第１検出素子に対して算出された前記第一変化量と、炎又は異常温度の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた変化量とに基づいて、炎又は異常温度の空間的な大きさである規模を判定する規模判定部と、
を含み、
前記規模判定部は、前記炎又は異常温度を検知したと判定された第１検出素子に対して予め定められた距離を、前記炎又は異常温度までの距離として取得し、取得された距離Ｄと、基準規模として予め定められた距離Ｄ０に基づいて、以下に式に従って、補正係数ｄを計算し、
ｄ＝（Ｄ／Ｄ0）²
前記炎又は異常温度を検知したと判定された第１検出素子に対して算出された前記第一変化量ｖに、補正係数ｄを乗算した値と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値ｖ0とに基づいて、以下の式に従って、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する
Ｗ＝ｖ・ｄ／ｖ0
異常検知器。

【請求項2】

炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルター、及び
所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第一平均値を算出し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第二平均値を算出し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第三平均値を算出し、前記アレイセンサの各第４検出素子に対し、前記第４検出素子によって検出された電気信号の時間平均値である第四平均値を算出する平均算出部と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第一平均値からの時間的変化である第一変化量を算出し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第二平均値からの時間的変化である第二変化量を算出し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の、前記第三平均値からの時間的変化である第三変化量を算出し、前記アレイセンサの各第４検出素子に対し、前記第４検出素子によって検出された電気信号の、前記第四平均値からの時間的変化である第四変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部によって算出された前記第一変化量、前記第二変化量、及び前記第三変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定し、
前記炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子に対して算出された前記第四変化量に基づいて、炎又は異常温度が検知された位置を判定する異常判定部と、
前記炎又は異常温度を検知したと判定された場合、前記算出された前記第一変化量と、炎又は異常温度の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた変化量とに基づいて、炎又は異常温度の空間的な大きさである規模を判定する規模判定部と、
を含み、
前記規模判定部は、前記電気信号の値が閾値以上となる前記第４検出素子に対して予め定められた距離を、前記炎又は異常温度までの距離として取得し、取得された距離Ｄと、基準規模として予め定められた距離Ｄ０に基づいて、以下に式に従って、補正係数ｄを計算し、
ｄ＝（Ｄ／Ｄ0）²
前記第一変化量ｖに、補正係数ｄを乗算した値と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値ｖ0とに基づいて、以下の式に従って、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する
Ｗ＝ｖ・ｄ／ｖ0
異常検知器。

【請求項3】

前記異常判定部は、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記電気信号の値が閾値以上となる前記第４検出素子に対して予め定められた位置を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項２記載の異常検知器。

【請求項4】

前記異常判定部は、前記アレイセンサの各ブロックに対し、前記ブロックに含まれる前記第４検出素子の各々によって検出された電気信号の平均値を求め、前記電気信号の平均値が閾値以上となる前記ブロックに対して予め定められた領域を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項２又は３記載の異常検知器。

【請求項5】

前記距離は、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め設定されている距離である請求項２～請求項４の何れか１項記載の異常検知器。

【請求項6】

前記距離は、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対応する位置と、自装置と所定距離だけ離れて設置された他の異常検知器において前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対応する位置とに基づいて算出される距離である請求項５記載の異常検知器。

【請求項7】

前記距離を用いて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する異常再判定部を更に含む請求項２～請求項６の何れか１項記載の異常検知器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は異常検知器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、監視領域内を細かな走査区域に区分して２次元走査により火源を検出した際に、火源検出位置までの距離を距離計によりリアルタイムで測定し、測定距離により例えば基準値を補正して検出信号との比較により火災を判断する技術が知られている（特許文献１）。

【0003】

また、監視領域を撮像した画像から、フーリエ変換により放射強度に関するパワースペクトルを求め、当該スペクトルのゆらぎ周波数帯の強度が所定閾値以上であることを判別することによって、火災位置を感知する技術が知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平３－１５４２１９号公報

【文献】特許第３９０９６３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術では、火災規模までは分からないため、最適な消火が難しい。

【0006】

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、精度よく炎又は異常温度の規模を推定することができる異常検知器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】

【0007】

上記目的を達成するために、第１の態様に係る異常検知器は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子が２次元状に配列された第１アレイセンサと、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子が２次元状に配列された第２アレイセンサと、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子が２次元状に配列された第３アレイセンサと、を含み、前記第１アレイセンサの各第１検出素子は、前記第２アレイセンサの各第２検出素子及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子と対応するように配置された検出部と、各検出素子に対し、対応する前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、対応する前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び対応する前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する異常判定部と、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子によって検出された電気信号の値と、炎又は異常温度の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた電気信号の値とに基づいて、炎又は異常温度の空間的な大きさである規模を判定する規模判定部と、を含んで構成されている。

【0008】

第２の態様に係る異常検知器は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、各検出素子に対し、前記検出素子によって検出された電気信号の平均値を算出する平均算出部と、各検出素子に対し、前記検出素子によって検出された電気信号の前記平均値からの変化量を算出する変化量算出部と、前記変化量算出部によって各検出素子に対して算出された前記変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する異常判定部と、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対して算出された前記変化量と、炎又は異常温度の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた前記変化量とに基づいて、炎又は異常温度の空間的な大きさである規模を判定する規模判定部と、を含んで構成されている。

【0009】

第３の態様に係る異常検知器は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルター、及び所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定し、前記炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎又は異常温度が検知された位置を判定する異常判定部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値と、炎又は異常温度の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた前記電気信号の値とに基づいて、炎又は異常温度の空間的な大きさである規模を判定する規模判定部と、を含んで構成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様である異常検知器によれば、精度よく炎又は異常温度の規模を推定することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部の構成を示すブロック図である。

【図3】（Ａ）監視環境信号値とライブ値とを示す図、及び（Ｂ）変化量を示す図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】黒体の波長別の放射エネルギーを示すグラフである。

【図7】第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係を示すグラフである。

【図8】本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部の構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図11】本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図12】三角測量を用いた距離算出方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0013】

＜本発明の実施の形態の概要＞
まず、炎を検知する原理について説明する。

【0014】

ステファンボルツマンの法則より、黒体の波長別の放射エネルギーは図６のようになることが分かっている。この温度放射別のピークはWienの変位則に従うが、炭酸ガス共鳴放射帯付近では、波長とエネルギーとの関係は、直線で近似できることが分かる。

【0015】

従って、4.0μm近傍と5.0μm近傍とを捉える帯域フィルター付き赤外センサの信号値から得られる近似直線で、黒煙などによる炭酸ガス共鳴放射帯での灰色放射量を求めることができる。この灰色放射量を雑音量として取り除けば、炭酸ガス共鳴放射による放射量だけ取り出すことができ、閾値と比較して、炎判定をすることができる。また、雑音量に応じて、検知感度を変更することにより、精度よく炎判定をすることができる。

【0016】

また、検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサを用いることにより、位置毎又はエリア毎に炎判定を行うことができ、炎が検知された位置又はエリアに応じて距離を取得し、距離に応じた補正係数を用いて、炎の規模を推定することができる。

【0017】

[第１の実施の形態]
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器について説明する。

【0018】

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６とを備えている。また、異常検知器１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２０と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、増幅部１８、２０、２２からの信号を切り替えるスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、異常検知器１０は、炎検知のための前処理や外部出力部３２を制御する第１の演算処理部２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。

【0019】

第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１２Ｂと、フィルター１２Ａの前に配置された光学レンズ１２Ｃとを備えている。

【0020】

第２センサ１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。

【0021】

第３センサ１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。

【0022】

アレイセンサ１２Ｂの各検出素子は、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子と対応するように配置されている。

【0023】

また、アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。

【0024】

また、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。

【0025】

なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。

【0026】

アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る異常検知器を構成することが可能となる。

【0027】

増幅部１８、２０、２２は、第１センサ１２の各検出素子の電気信号、第２センサ１４の各検出素子の電気信号、及び第３センサ１６の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。

【0028】

スイッチ２４は、増幅部１８、２０、２２によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２８に出力するようにしてもよい。

【0029】

第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２に示すように、第１の演算処理部２８は、信号取得部４０、補正係数設定部４２、補正部４４、及び警報表示部４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部３０は、平均算出部５０、変化量算出部５２、異常条件判定部５４、異常位置算出部５６、距離情報取得部５８、補正係数取得部６０、変化量修正部６２、異常規模判定部６４、反映判定部６６、異常再判定部６８、回数判定部７０、警報制御部７２、異常出力部７６、及び警報出力部４６Ｂを備えている。

【0030】

信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値を取得する。

【0031】

補正係数設定部４２は、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、異常検知器１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。なお、各補正係数は、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部４０によって取得された電気信号の各々の値に基づいて設定される。

【0032】

補正部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部３０へ出力する。

【0033】

平均算出部５０は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、第１センサ１２の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する（図３（Ａ）参照）。また、平均算出部５０は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第２センサ１４の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第３センサ１６の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。

【0034】

変化量算出部５２は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する（図３（Ｂ）参照）。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。

【0035】

ここで、炎を検知する原理について説明する。

【0036】

一例として炎の赤外放射を受光したとすると火災判定は以下の（１）～（３）のステップで行われる。

【0037】

（１）4.0μｍ近傍の帯域の変化量と波長5.0μｍ近傍の帯域の変化量とを用いた近似直線より、炭酸ガス共鳴放射を無視した波長4.5μm近傍の帯域にあたる計算値を雑音量として算出する。

【0038】

（２）雑音量と波長4.5μm近傍の帯域の変化量との比を判定比として算出する。

【0039】

（３）求めた雑音量を参照値として火災判定のための閾値を選択し、判定値をあてはめ火災判定を行う。

【0040】

このように、雑音量を、閾値テーブルの参照値として扱うことにより、火災を検出しにくい環境や監視対象の変化に対応した火災判断が可能となり製品仕様をより確実にしている。

【0041】

4.5μm近傍の帯域では、判定比が閾値以上であるという条件を満たした場合、炎を検知したと判断する。なお、閾値テーブルでは、雑音量毎に、第一変化量（4.5μm 近傍）についての判定比の閾値が定められている。

【0042】

以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、異常条件判定部５４は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、炎を検知したか否かを判定する。具体的には、異常条件判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子の第一変化量（4.5μm 近傍）の値、当該検出素子に対応するアレイセンサ１４Ｂの検出素子の第二変化量（4.0μm近傍）の値、及び当該検出素子に対応するアレイセンサ１６Ｂの検出素子の第三変化量（5.0μm 近傍）の値の少なくとも１つが閾値Ｅ以上であり、かつ、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）と、第一変化量との比について、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0043】

ここで、異常条件判定部５４は、第二変化量の値が、第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、雑音量と第一変化量との比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、異常条件判定部５４は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた比に対する閾値を用いて、判定を行う。厳しく判定するための比に対する閾値としては、例えば、雑音量が０の場合に対応する閾値を用いればよい。

【0044】

異常位置算出部５６は、アレイセンサ１２Ｂの検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。
検出素子に対して予め定められる位置は、異常検知器１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。

【0045】

距離情報取得部５８は、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた距離を、火災位置までの距離として取得する。

【0046】

検出素子に対して予め定められる距離は、異常検知器１０を設置するときに、レーザー距離計等を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置までの距離を計測して設定しておけばよい。

【0047】

補正係数取得部６０は、距離情報取得部５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。

【0048】

具体的には、以下の式により、補正係数ｄを計算する。
ｄ＝（Ｄ／Ｄ0）²
ただし、Ｄは、距離情報取得部５８によって取得される、異常検知器１０と火災位置との間の距離である。Ｄ0は、基準規模の定義で用いられる距離であり、例えば、６０ｍである。

【0049】

変化量修正部６２は、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量（4.5μm 近傍）の値を、取得した補正係数ｄを用いて修正する。具体的には、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値に、補正係数ｄを乗算する。

【0050】

異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算した結果と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値ｖ0とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。

【0051】

具体的には、以下の式に従って、規模Ｗを計算する。
Ｗ＝ｖ・ｄ／ｖ0
ここで、ｖ0は、基準規模の炎との間の距離が所定距離（基準規模の定義で用いられる距離）であるときに検出素子で得られる第一変化量（4.5μm 近傍）である。

【0052】

ここで規模については、炎及び異常温度でそれぞれ以下の通り定義する。

【0053】

＜炎の規模＞
「火災報知設備の感知器および発信機に係る技術上の規格を定める省令（昭和５６年 自治省令第１７号）」第17条の八にて規定される炎（33[cm]×33[cm]の角形火皿にてn-ヘプタンを燃焼させた場合の炎）を60m離れた位置で検出した際の炎の規模（本異常検知器１０で得られる信号の大きさ）を１と定義する。

【0054】

＜異常温度の規模＞
監視対象によって異なり、表１に一例を示す。実際の運用では、監視対象、監視場所等に応じて設定値の調整等を行う。

【表1】

【0055】

以上より、上記定義を基に、信号量の大きさから炎又は温度異常の規模を算出することが可能である。規模が定量的に示されることにより、規模の大きさ別で対処方法を分ける等の対応が可能となる。例えば、規模が１より小さい場合は消火設備を選択的に起動したり、放射する薬剤量を制限したりする一方、１より大きくなる場合は全エリアの消火設備を起動したり、より多量の消火剤を放射する等の場合分けができる。

【0056】

なおここで用いられる消火設備は、水系消火設備だけでなく、粉末系、ガス系、泡系等の種々の消火設備も適用可能である。

【0057】

反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲（例えば、5[m]～60[m]の範囲）内である場合には、補正係数を、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに乗算しないと判定する。一方、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、補正係数を、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに乗算すると判定する。

【0058】

異常再判定部６８は、反映判定部６６によって、補正係数を、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに乗算しないと判定された場合に、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖを、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0059】

また、異常再判定部６８は、反映判定部６６によって、補正係数を、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに乗算すると判定された場合に、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに補正係数ｄを乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0060】

このように、炎を検知したと判定された検出素子の第一変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算して再判定を行うことにより、以下２点に記載の通り、炎検知の確実性を高め、また誤検知を防ぐことが可能となる。

【0061】

まず第一に、異常検知器に極めて近い距離に存在する小さな炎（ライターやローソク等の炎）について、補正係数によって信号量を低下させ、誤検知を防ぐことができる（表2では、異常検知器から5ｍの範囲に限って補正係数を積算するが、環境に応じて任意に設定することも可能である）。

【0062】

第二に、異常検知器から離れた距離（60[m]以上）に存在する炎について、補正係数によって信号量を増幅させ、検知の確実性を高める

【表2】

【0063】

上述した異常条件判定部５４による判定、及び異常再判定部６８により判定は、一定周期で繰り返し実行される。

【0064】

回数判定部７０は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、以下の処理を行う。
回数判定部７０は、異常条件判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、移動平均値を固定値とするとともに、火災信号を出力し、更に、当該検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として出力する。なお、火災位置が複数ある場合には、複数の火災位置を出力する。

【0065】

本実施の形態では、雑音量及び／又は第一変化量と雑音量の差分に応じて、火災信号を出力するまでの火災判定速度を変化させるように回数に関する閾値を変更する。例えば、雑音量が大きいほど、又は第一変化量と雑音量の差分が大きいほど、火災信号を出力するまでの火災判定速度を速くするように回数に関する閾値を小さく変更する。

【0066】

警報制御部７２は、回数判定部７０から火災信号が出力された場合、火災位置を報知するように警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部３２を構成する接点出力を作動させる。

【0067】

異常出力部７６は、火災位置、火災距離、火災規模を、消火装置制御部８０へ出力する。消火装置制御部８０では、出力された火災位置、火災距離、火災規模を用いて、ピンポイント消火を行う。この際、複数の火災位置が存在する場合には、優先順位をつけてピンポイント消火を行うようにしてもよい。例えば、火災規模が大きい順に、ピンポイント消火を行うようにしてもよい。

【0068】

＜異常検知器の作用＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器１０の作用について説明する。

【0069】

まず、設置前の異常検知器１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、異常検知器１０の補正係数設定部４２が、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、補正係数を設定する。

【0070】

補正係数が設定された異常検知器１０が、火災判定を行うべき場所に設置される。そして、異常検知器１０の第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子から電気信号が出力され、増幅部１８、２０、２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２８に入力されているときに、異常検知器１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、図４、図５に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。なお、火災判定処理ルーチンは、第１センサ１２の検出素子毎に実行される。

【0071】

ステップＳ１００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値を取得する。

【0072】

次のステップＳ１０２では、補正部４４が、上記ステップＳ１００で取得した第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。

【0073】

そして、ステップＳ１０４では、平均算出部５０は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。

【0074】

ステップＳ１０６では、変化量算出部５２は、第１センサ１２の、対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、上記ステップＳ１０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出する

【0075】

そして、ステップＳ１０８では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量と、過去に上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量とに基づいて、移動平均値を所定値に下げるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続した場合には、移動平均値を下げると判定する。移動平均値を下げる場合には、ステップＳ１１０へ移行し、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値を用いて、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値を所定値に下げる。

【0076】

一方、移動平均値を所定値に下げない場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

【0077】

ステップＳ１１２では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップＳ１１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。

【0078】

第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップＳ１１６において、異常条件判定部５４は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップＳ１１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップＳ１２２へ移行する。

【0079】

そして、ステップＳ１２２では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第二変化量及び第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。

【0080】

ステップＳ１２４では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１１８で設定された疑惑フラグ、及び／又は上記ステップＳ１２２で算出された雑音量に応じて、第一変化量に関する判定比の閾値を取得する。

【0081】

そして、ステップＳ１２５では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１２２で算出された雑音量、及び／又は第一変化量と雑音量との差分に応じて、連続回数に関する閾値Ｎ及び累積回数に関する閾値Ｍを設定する。

【0082】

次のステップＳ１２６では、異常条件判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量と、上記ステップＳ１２２で算出された雑音量とに基づいて、第一変化量に関する判定比を算出し、上記ステップＳ１２４で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0083】

一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップＳ１３０へ移行する。

【0084】

ステップＳ１３０において、第１センサ１２の、対象の検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。

【0085】

ステップＳ１３２では、距離情報取得部５８は、第１センサ１２の、対象の検出素子に対して予め定められた距離を、火災位置までの距離として取得する。

【0086】

ステップＳ１３４では、補正係数取得部６０は、距離情報取得部５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。

【0087】

ステップＳ１３６では、変化量修正部６２は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量（4.5μm 近傍）の値を、取得した補正係数を用いて修正する。

【0088】

ステップＳ１３８では、異常規模判定部６４は、変化量修正部６２により得られた、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値の修正結果と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模を判定する。

【0089】

ステップＳ１４０では、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲内である場合には、感度補正しないと判定し、ステップＳ１４２へ移行する。

【0090】

一方、反映判定部６６は、距離情報取得部５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、感度補正すると判定し、ステップＳ１４４へ移行する。

【0091】

ステップＳ１４２では、異常再判定部６８は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0092】

ステップＳ１４４では、異常再判定部６８は、第１センサ１２の、対象の検出素子の第一変化量の値に補正係数を乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0093】

ステップＳ１４６では、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、炎を検知したと判定されたか否かを判定する。上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、炎を検知したと判定されなかった場合には、火災判定処理ルーチンを終了する。一方、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４で、炎を検知したと判定された場合には、ステップＳ１４８へ移行する。

【0094】

ステップＳ１４８では、回数判定部７０は、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された連続回数に関する閾値Ｎとに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ１５４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ１５０へ移行する。

【0095】

ステップＳ１５０では、回数判定部７０は、上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ１４２又はステップＳ１４４の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された累積回数に関する閾値Ｍとに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ１５４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップＳ１５２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0096】

ステップＳ１５４では、回数判定部７０は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４からの対応する検出素子の電気信号の値、第３センサ１６の対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップＳ１５６において、警報制御部７２及び異常出力部７６は、火災モードへ移行して、火災信号と、火災規模と、火災位置としての、対象の検出素子に対して予め定められた位置及び距離とを、警報表示部４６Ａ、警報出力部４６Ｂ、及び消火装置制御部８０に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0097】

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る異常検知器によれば、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。これにより、熱風による誤作動を解消し、位置毎に精度よく炎を検知することができる。

【0098】

また、炎を検知したと判定された検出素子によって検出された電気信号の値と、炎の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた電気信号の値とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模を判定することにより、精度よく炎の規模を推定することができる。

【0099】

また、異常状態の規模及び距離に応じて、最適な消火方法（消火剤の量、消火時間、消火エリア、放水銃であれば旋回俯仰角、放水圧力、放水形状等）を制御するための情報を取得することが可能となる。

【0100】

また、炎を検知した検出素子に関し、当該検出素子の第一変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算し、炎検知の再判定を行うことにより、異常検知の確実性を高めることができる。

【0101】

また、検出素子毎に、あらかじめ検出位置までの距離を設定しておくことにより、高価な機材（レーザー距離計等）を必要とせず、異常個所から異常検知器までの距離を取得可能となる。これにより、低価格かつ安全度の高い監視環境を実現できる。

【0102】

また、異常個所までの距離が特定されることにより、当該箇所に該当する検出素子で測定された第一変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算して修正が可能となる。これにより、異常検知器に対して極めて近い距離に存在する小さな炎(ライターやローソク炎等)に対する誤検知を防ぐことができる。逆に、異常検知器から遠く離れた位置（例えば60m）での炎に対して、検知の確実性を高めることができる。

【0103】

また、判定された規模、位置、及び距離情報を基に、最適な消火（ピンポイント消火、最小限の水損）が実現できる

【0104】

また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。

【0105】

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0106】

例えば、上記の実施の形態では、異常検知器は、各検出素子毎に、火災判定を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。この場合には、異常検知器は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれるアレイセンサ１２Ｂの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、当該ブロックに対応するアレイセンサ１４Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、及び当該ブロックに対応するアレイセンサ１６Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、炎を検知したと判定されたブロックに対して予め定められた領域を、炎が検知された位置として判定すればよい。具体的には、異常検知器は、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる各検出素子によって検出された電気信号の値の平均値を、ブロックの値とする。平均算出部５０は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１４Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１６Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出する。また、変化量算出部５２は、第１センサ１２の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、当該ブロックの移動平均値との差を、第一変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第三変化量として算出する。

【0107】

また、異常検知器は、上記の実施の形態と同様に、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。この場合には、異常検知器は、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定し、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子の数が、閾値以上であれば、当該ブロックで炎を検知したと判定すればよい。
また、異常検知器は、アレイセンサの検出素子毎に、火災判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。

【0108】

また、上記の実施の形態では、異常検知器は、異常条件判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は異常条件判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、異常条件判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、異常条件判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。

【0109】

また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μｍ近傍の帯域の赤外線および5.0μｍ近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域とは異なる２つ以上の帯域の赤外線であれば、他の帯域の赤外線を検出してもよい。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。

【0110】

また、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。この場合であっても、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つの帯域（例えば、5.0μｍ近傍の帯域と6.0μｍ近傍の帯域）について第二変化量の値及び第三変化量の値を計算し、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）を計算すればよい。

【0111】

また、平均算出部５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。

【0112】

また、上記の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。

【0113】

また、異常条件判定部５４は、第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、異常条件判定部５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。また、例えば、異常条件判定部５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否か、及び第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。

【0114】

また、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第１センサ１２を、アレイセンサ１２Ｂを用いて構成し、第２センサ１４、及び第３センサ１６では、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成してもよい。この場合には、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、火災判定を行う際に、第二変化量として、第２センサ１４の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用し、第三変化量として、第３センサ１６の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用するようにすればよい。

【0115】

また、炎ではなく、異常温度を検知するようにしてもよい。この場合には、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、アレイセンサの各検出素子に対し、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。例えば、アレイセンサの各検出素子に対し、図７に示すよう、第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係に基づいて、第二変化量及び第三変化量の比から温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定する。なお、第一変化量及び第二変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよいし、第一変化量及び第三変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。また、アレイセンサの各検出素子に対し、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。

【0116】

また、アレイセンサの各検出素子に対して、検出位置までの距離を予め設定しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、２台以上の異常検知器により、三角測量の原理を用いて異常個所から異常検知器までの距離を算出するようにしてもよい。この場合には、炎を検知したと判定された検出素子に対応する位置と、他の異常検知器において炎を検知したと判定された検出素子に対応する位置とに基づいて、異常個所から異常検知器までの距離を算出する。詳細な算出方法については後述する。

【0117】

[第２の実施の形態]
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器について説明する。

【0118】

図８に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器２１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ２１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ２１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ２１６と、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を検出する第４センサ２１７とを備えている。異常検知器２１０は、第１センサ２１２からの信号を増幅する増幅部２１８と、第２センサ２１４からの信号を増幅する増幅部２２０と、第３センサ２１６からの信号を増幅する増幅部２２２と、第４センサ２１７からの信号を増幅する増幅部２２３と、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３からの信号を切り替えるスイッチ２２４と、スイッチ２２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２２６とを備えている。異常検知器２１０は、炎検知のための前処理や外部出力部２３２を制御する第１の演算処理部２２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部２３０と、外部出力部２３２とを備えている。

【0119】

第１センサ２１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター２１２Ａと、フィルター２１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１２Ｂとを備えている。

【0120】

第２センサ２１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター２１４Ａと、フィルター２１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１４Ｂとを備えている。

【0121】

第３センサ２１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター２１６Ａと、フィルター２１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１６Ｂとを備えている。

【0122】

第４センサ２１７は、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を透過させるフィルター２１７Ａと、フィルター２１７Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ２１７Ｂと、フィルター２１７Ａの前に配置された光学レンズ２１７Ｃとを備えている。

【0123】

また、アレイセンサ２１７Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、アレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、予め定められた領域からの赤外光を検出している。

【0124】

また、光学レンズ２１７Ｃは、１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ２１７Ｃは、アレイセンサ２１７Ｂの広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためには、２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。

【0125】

なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ２１２と同じセンサを更に設けてもよい。また、フィルター２１２Ａ、２１４Ａ、２１６Ａの前にも、光学レンズを配置してもよい。

【0126】

検出素子２１２Ｂ、２１４Ｂ、２１６Ｂ、及びアレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子、マイクロボロメータなど、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る異常検知器を構成することが可能となる。

【0127】

増幅部２１８、２２０、２２２、２２３は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂの電気信号、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂの電気信号、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂの電気信号、及び第４センサ２１７の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。

【0128】

スイッチ２２４は、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を、当該電気信号の強さに応じて選択的に増幅する。例えば、信号が小さいときは高利得とし、信号が大きいときは低利得として増幅する。なお、スイッチ２２４を設けずに、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２２８に出力するようにしてもよい。

【0129】

第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図９に示すように、第１の演算処理部２２８は、信号取得部２４０、補正係数設定部２４２、補正部２４４、及び警報表示部２４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部２３０は、平均算出部２５０、変化量算出部２５２、異常条件判定部２５４、異常位置算出部２５６、距離情報取得部２５８、補正係数取得部２６０、変化量修正部２６２、異常規模判定部２６４、反映判定部２６６、異常再判定部２６８、回数判定部２７０、警報制御部２７２、異常出力部２７６、及び警報出力部２４６Ｂを備えている。

【0130】

信号取得部２４０は、ＡＤ変換部２２６から出力された信号から、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値、及び第４センサ２１７の各検出素子からの電気信号の値を取得する。

【0131】

補正係数設定部２４２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、異常検知器２１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。各補正係数は、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部２４０によって取得された電気信号の各々の値に基づいて設定される。

【0132】

補正部２４４は、信号取得部２４０によって取得された、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値に対して、補正係数設定部２４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部２３０へ出力する。

【0133】

平均算出部２５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値として算出する（図３（Ａ）参照）。また、平均算出部２５０は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部２５０は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。

【0134】

変化量算出部２５２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する（図３（Ｂ）参照）。また、変化量算出部２５２は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部２５２は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。

【0135】

異常条件判定部２５４は、変化量算出部２５２によって算出された検出素子２１２Ｂの第一変化量（4.5μm 近傍）の値、検出素子２１４Ｂの第二変化量（4.0μm近傍）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（5.0μm 近傍）の値の少なくとも１つが閾値Ｅ以上であり、かつ、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）と、第一変化量との比について、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。

【0136】

ここで、異常条件判定部２５４は、第二変化量の値が、第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、雑音量と第一変化量との比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、異常条件判定部２５４は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた比に対する閾値を用いて、判定を行う。厳しく判定するための比に対する閾値としては、例えば、雑音量が０の場合に対応する閾値を用いる。

【0137】

異常位置算出部２５６は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。

【0138】

検出素子に対して予め定められる位置は、異常検知器２１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。

【0139】

距離情報取得部２５８は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子のうち、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた距離を、火災位置までの距離として取得する。

【0140】

検出素子に対して予め定められる距離は、異常検知器２１０を設置するときに、レーザー距離計等を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置までの距離を計測して設定しておけばよい。

【0141】

補正係数取得部２６０は、距離情報取得部２５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。
具体的には、以下の式により、補正係数ｄを計算する。
ｄ＝（Ｄ／Ｄ0）²
ただし、Ｄは、距離情報取得部５８によって取得される、異常検知器２１０と火災位置との間の距離である。Ｄ0は、基準規模の定義で用いられる距離であり、例えば、６０ｍである。

【0142】

変化量修正部２６２は、検出素子２１２Ｂの第一変化量（4.5μm 近傍）の値を、取得した補正係数ｄを用いて修正する。具体的には、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値に、補正係数ｄを乗算する。

【0143】

異常規模判定部２６４は、変化量修正部２６２により得られた、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに、補正係数ｄを乗算した結果と、
予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値ｖ0とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。

【0144】

具体的には、以下の式に従って、規模Ｗを計算する。
Ｗ＝ｖ・ｄ／ｖ0
ここで、ｖ0は、基準規模の炎との間の距離が所定距離（基準規模の定義で用いられる距離）であるときに検出素子で得られる第一変化量（4.5μm 近傍）である。

【0145】

反映判定部２６６は、距離情報取得部２５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲（例えば、5[m]～60[m]の範囲）内である場合には、補正係数を、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに乗算しないと判定する。一方、反映判定部２６６は、距離情報取得部２５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、補正係数を、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに乗算すると判定する。

【0146】

異常再判定部２６８は、反映判定部２６６により、補正係数を、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに乗算しないと判定された場合に、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖを、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0147】

また、異常再判定部２６８は、反映判定部２６６により、補正係数を、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに乗算すると判定された場合に、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに補正係数ｄを乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0148】

上述した異常条件判定部２５４による判定、及び異常再判定部２６８により判定は、一定周期で繰り返し実行される。

【0149】

回数判定部２７０は、異常再判定部２６８により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は異常再判定部２６８により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、移動平均値を固定値とするとともに、火災信号を出力する。

【0150】

本実施の形態では、雑音量及び／又は第一変化量と雑音量の差分に応じて、火災信号を出力するまでの火災判定速度を変化させるように回数に関する閾値を変更する。例えば、雑音量が大きいほど、又は第一変化量と雑音量の差分が大きいほど、火災信号を出力するまでの火災判定速度を速くするように回数に関する閾値を小さく変更する。

【0151】

警報制御部２７２は、回数判定部２７０から火災信号が出力された場合、火災位置を報知するように警報表示部２４６Ａ及び警報出力部２４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部２４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部２４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部２３２を構成する接点出力を作動させる。
異常出力部２７６は、火災位置、火災距離、火災規模を、消火装置制御部２８０へ出力する。消火装置制御部２８０では、出力された火災位置、火災距離、火災規模を用いて、ピンポイント消火を行う。この際、複数の火災位置が存在する場合には、優先順位をつけてピンポイント消火を行うようにしてもよい。例えば、火災規模が大きい順に、ピンポイント消火を行うようにしてもよい。

【0152】

＜異常検知器の作用＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器２１０の作用について説明する。

【0153】

まず、設置前の異常検知器２１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ２１２、第２センサ２１４、及び第３センサ２１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、異常検知器２１０の補正係数設定部２４２が、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対して、補正係数を設定する。

【0154】

補正係数が設定された異常検知器２１０が、火災判定を行うべき場所に設置される。そして、異常検知器２１０の第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂ、及び第４センサ２１７の各検出素子から電気信号が出力され、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、スイッチ２２４、ＡＤ変換部２２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２２８に入力されているときに、異常検知器２１０の第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０によって、図１０、図１１に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。

【0155】

ステップＳ２００では、信号取得部２４０が、ＡＤ変換部２２６から出力された信号から、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値を取得する。

【0156】

次のステップＳ２０２では、補正部２４４が、上記ステップＳ２００で取得した第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。

【0157】

そして、ステップＳ２０４では、平均算出部２５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。

【0158】

ステップＳ２０６では、変化量算出部２５２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値と、上記ステップＳ２０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出する

【0159】

そして、ステップＳ２０８では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、過去に上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量とに基づいて、移動平均値を所定値に下げるか否かを判定する。例えば、第一変化量、第二変化量、第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続した場合に、移動平均値を所定値に下げると判定する。移動平均値を所定値に下げる場合には、ステップＳ２１０へ移行し、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値を用いて、第１センサ２１２からの電気信号の値、第２センサ２１４からの電気信号の値、第３センサ２１６からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値を所定値に下げる。

【0160】

一方、移動平均値を所定値に下げない場合には、ステップＳ２１２へ移行する。

【0161】

ステップＳ２１２では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップＳ２１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。

【0162】

第一変化量、第二変化量、第三変化量の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップＳ２１６において、異常条件判定部２５４は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップＳ２１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップＳ２２２へ移行する。

【0163】

そして、ステップＳ２２２では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第二変化量、第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。

【0164】

ステップＳ２２４では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２１８で設定された疑惑フラグ、及び／又は上記ステップＳ２２２で算出された雑音量に応じて、第一変化量に関する判定比の閾値を取得する。

【0165】

そして、ステップＳ２２５では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２２２で算出された雑音量、及び／又は第一変化量と雑音量との差分に応じて、連続回数に関する閾値Ｎ及び累積回数に関する閾値Ｍを設定する。

【0166】

次のステップＳ２２６では、異常条件判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量と、上記ステップＳ２２２で算出された雑音量とに基づいて、第一変化量に関する判定比を算出し、上記ステップＳ２２４で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0167】

一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップＳ２２８へ移行する。

【0168】

ステップＳ２２８では、異常位置算出部２５６は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値を取得する。

【0169】

ステップＳ２３０において、異常位置算出部２５６は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。

【0170】

ステップＳ２３２において、距離情報取得部２５８は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子のうち、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた距離を、火災位置までの距離として取得する。

【0171】

ステップＳ２３４では、補正係数取得部２６０は、距離情報取得部２５８によって取得された距離に基づいて、当該距離に対応する補正係数を取得する。

【0172】

ステップＳ２３６では、変化量修正部２６２は、検出素子２１２Ｂの第一変化量（4.5μm 近傍）の値を、取得した補正係数を用いて修正する。

【0173】

ステップＳ２３８では、異常規模判定部２６４は、変化量修正部２６２により得られた、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値の修正結果と、予め求められた基準規模であるときの第一変化量の値とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。

【0174】

ステップＳ２４０では、反映判定部２６６は、距離情報取得部２５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲（例えば、5[m]～60[m]の範囲）内である場合には、感度補正しないと判定し、ステップＳ２４２へ移行する。

【0175】

一方、反映判定部２６６は、距離情報取得部２５８によって取得された火災位置までの距離が、所定範囲外である場合には、感度補正すると判定し、ステップＳ２４４へ移行する。

【0176】

ステップＳ２４２では、異常再判定部２６８は、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖを、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0177】

ステップＳ２４４では、異常再判定部２６８は、検出素子２１２Ｂの第一変化量の値ｖに補正係数ｄを乗算した値を、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。

【0178】

ステップＳ２４６では、上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４で、炎を検知したと判定されたか否かを判定する。上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４で、炎を検知したと判定されなかった場合には、火災判定処理ルーチンを終了する。一方、上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４で、炎を検知したと判定された場合には、ステップＳ２４８へ移行する。

【0179】

ステップＳ２４８では、回数判定部２７０は、上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４の判定結果と、上記ステップＳ２２５で設定された連続回数に関する閾値Ｎとに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ２５４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ２５０へ移行する。

【0180】

ステップＳ２５０では、回数判定部２７０は、上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４の判定結果と、過去の上記ステップＳ２４２又はステップＳ２４４の判定結果と、上記ステップＳ２２５で設定された累積回数に関する閾値Ｍとに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ２５４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップＳ２５２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0181】

ステップＳ２５４では、回数判定部２７０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップＳ２５６において、警報制御部２７２及び異常出力部２７６は、火災モードへ移行して、火災信号と、火災規模と、火災位置としての、炎が検知された検出素子に対して予め定められた位置及び距離とを、警報表示部２４６Ａ、警報出力部２４６Ｂ、及び消火装置制御部２８０に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。

【0182】

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。これにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。また、アレイセンサの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎が検知された位置を判定することができる。

【0183】

また、検出素子によって検出された電気信号の値の第一変化量と、炎の空間的な大きさである基準となる規模に対応する予め求められた第一変化量とに基づいて、炎の空間的な大きさである規模を判定することにより、精度よく炎の規模を推定することができる。

【0184】

また、異常状態の規模及び距離に応じて、最適な消火方法（消火剤の量、消火時間、消火エリア、放水銃であれば旋回俯仰角、放水圧力、放水形状等）を制御するための情報を取得することが可能となる。

【0185】

また、検出素子の第一変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算し、炎検知の再判定を行うことにより、異常検知の確実性を高めることができる。

【0186】

また、検出素子毎に、あらかじめ検出位置までの距離を設定しておくことにより、高価な機材（レーザー距離計等）を必要とせず、異常個所から異常検知器までの距離を取得可能となる。これにより、低価格かつ安全度の高い監視環境を実現できる。

【0187】

また、異常個所までの距離が特定されることにより、検出素子の第一変化量に対して、検知された距離に応じた補正係数を乗算して修正が可能となる。これにより、異常検知器に対して極めて近い距離に存在する小さな炎(ライターやローソク炎等)に対する誤検知を防ぐことができる。逆に、異常検知器から遠く離れた位置（例えば60m）での炎に対して、検知の確実性を高めることができる。

【0188】

また、判定された規模、位置、及び距離情報を基に、最適な消火（ピンポイント消火、最小限の水損）が実現できる

【0189】

また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。

【0190】

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0191】

例えば、上記の実施の形態では、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。平均算出部２５０が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値についても、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値と同様に、移動平均値を算出してもよい。また、変化量算出部２５２が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子に対し、移動平均値に対するライブ値の変化量を算出し、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に対する変化量に基づいて、火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、変化量が最大値となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定すればよい。

【0192】

また、上記の実施の形態では、異常検知器は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、アレイセンサ２１７Ｂのブロック毎の電気信号の値に基づいて、火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、アレイセンサ２１７Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれる検出素子の各々によって検出された電気信号の値の平均値を、当該ブロックの値とする。そして、異常検知器は、ブロックの値が最大値となるブロックに対して予め定められた領域を、火災位置として判定すればよい。

【0193】

また、異常検知器は、アレイセンサの検出素子毎に、火災位置の判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、火災位置の判定を行うようにしてもよい。

【0194】

また、上記の実施の形態では、異常条件判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は異常条件判定部２５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常条件判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、異常条件判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。

【0195】

また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μｍ近傍の帯域の赤外線および5.0μｍ近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域とは異なる２つ以上の帯域の赤外線であれば、他の帯域の赤外線を検出してもよい。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。

【0196】

また、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。この場合であっても、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つの帯域（例えば、5.0μｍ近傍の帯域と6.0μｍ近傍の帯域）について第二変化量の値及び第三変化量の値を計算し、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）を計算すればよい。

【0197】

また、平均算出部２５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。平均算出部２５０は、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。

【0198】

また、上記の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。

【0199】

また、異常条件判定部２５４は、第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、異常条件判定部２５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。また、例えば、異常条件判定部２５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否か、及び第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。

【0200】

アレイセンサ２１７Ｂに対応するフィルター２１７Ａが、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外線を透過する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の一部を透過するフィルターを用いてもよい。

【0201】

また、炎ではなく、異常温度を検知するようにしてもよい。この場合には、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。例えば、図７に示すような、第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係に基づいて、第二変化量及び第三変化量の比から温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定する。なお、第一変化量及び第二変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよいし、第一変化量及び第三変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。また、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。

【0202】

また、アレイセンサの各検出素子に対して、検出位置までの距離を予め設定しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、２台以上の異常検知器により、三角測量の原理を用いて異常個所から異常検知器までの距離を算出するようにしてもよい。

【0203】

この場合にはこの場合には、アレイセンサのうち、電気信号の値が最大となる検出素子に対応する位置と、他の異常検知器においてアレイセンサのうち、電気信号の値が最大となる検出素子に対応する位置とに基づいて、異常個所から異常検知器までの距離を算出する。

【0204】

具体的には、図１２に示すように、ほぼ同一の監視領域を監視する２台の異常検知器を用いて、予め求められた、異常検知器間の距離Ｌを用いて、以下の式によって、各検出素子に対応した検出位置までの距離ａまたはｂを計算する。

【数1】

ここで、θ１、θ２、θ４は画角と画素数によって決まる定数である。

【符号の説明】

【0205】

１０、２１０ 炎検知器
１２、２１２ 第１センサ
１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、２１２Ａ、２１４Ａ、２１６Ａ、２１７Ａ フィルター
１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ、２１７Ｂ アレイセンサ
２１２Ｂ、２１４Ｂ、２１６Ｂ 検出素子
１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ、２１７Ｃ 光学レンズ
１４、２１４ 第２センサ
１６、２１６ 第３センサ
２１７ 第４センサ
１８、２０、２２、２１８、２２０、２２２、２２３ 増幅部
２４、２２４ スイッチ
２６、２２６ ＡＤ変換部
２８、２２８ 第１の演算処理部
３０、２３０ 第２の演算処理部
３２、２３２ 外部出力部
４０、２４０ 信号取得部
４２、２４２ 補正係数設定部
４４、２４４ 補正部
４６Ａ、２４６Ａ 警報表示部
４６Ｂ、２４６Ｂ 警報出力部
５０、２５０ 平均算出部
５２、２５２ 変化量算出部
５４、２５４ 異常条件判定部
５６、２５６ 異常位置算出部
５８、２５８ 距離情報取得部
６０、２６０ 補正係数取得部
６２、２６２ 変化量修正部
６４、２６４ 異常規模判定部
６６、２６６ 反映判定部
６８、２６８ 異常再判定部
７０、２７０ 回数判定部
７２、２７２ 警報制御部
７６、２７６ 異常出力部
８０、２８０ 消火装置制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】