炎検出器
【課題】炎からの放射エネルギーの変動の影響を受けない最適な背景放射の検出波長を設定して正確な火災判断を可能とする。
【解決手段】炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓（４．４μｍ乃至５．１μｍ）を通して検出する中心波長４．５μｍの火災検出素子１と、炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、第１大気窓とは異なる第２大気窓（１．９μｍ乃至２．５μｍ）を通して検出する中心波長２．３μｍの非火災検出素子２と、火災検出素子１による火災検出信号と非火災検出素子２による非火災検出信号から火災を判断する火災判断部１０とを備える。
【解決手段】炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓（４．４μｍ乃至５．１μｍ）を通して検出する中心波長４．５μｍの火災検出素子１と、炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、第１大気窓とは異なる第２大気窓（１．９μｍ乃至２．５μｍ）を通して検出する中心波長２．３μｍの非火災検出素子２と、火災検出素子１による火災検出信号と非火災検出素子２による非火災検出信号から火災を判断する火災判断部１０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎から放射される赤外線の放射エネルギーを検出して火災を判断する屋外設置用の炎検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火炎から放射される赤外線エネルギーを検出して火災を判断する炎検出器にあっては、火炎から放射される赤外線エネルギーの炎固有波長と、その近傍の赤外線エネルギーが十分に減衰した背景放射レベルとなる背景放射波長を検出して火災を判断する２波長方式が知られている（特許文献１）。
【０００３】
例えば、火災を検出するための波長帯を炎固有のＣＯ２共鳴放射による波長４．３μｍを中心とした波長帯域に設定すると共に、炎以外の背景放射を検出する波長として火炎からの放射エネルギーが十分に減衰する例えば３．５μｍを中心波長とした波長帯域に設定し、２つの検出素子による炎固有波長の火災検出信号と背景放射の検出信号との比または差が所定の閾値以上となった場合に火災と判断している。
【０００４】
更に多波長方式の火災検知方法として、火災時に放射される放射温度に応じた複数の波長帯域の赤外線として高温側から２．８μｍ〜３．２μｍ、４．２μｍ〜４．６μｍ、４．６μｍ〜５．５μｍ、８．０μｍ〜１０．０μｍの４波長帯を設定して各々の赤外線強度を検知し、複数の検知出力の比から赤外線源の温度を検出し、最終的に発熱面積を算出して火災状況を判定している（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５０−２４９７号公報
【特許文献２】特開平５−１５９１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の多波長方式の炎検出器にあっては、背景放射検出波長を炎検出波長４．３μｍの近傍の例えば３．５μｍに設定しているが、背景放射検出信号も火炎の放射エネルギーの変化に追従してしまい、例えば、火災からの放射エネルギーが大きくなるとＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーの検出信号だけでなく、背景放射検出信号も大きくなってしまうため、炎検出信号と背景放射検出信号との比から火災を判断する際のＳ／Ｎ比が劣化し、正確な火災判断が出来ない恐れがある。
【０００６】
この問題を解消するためには、炎検出波長４．３μｍに対し背景放射の検出波長を十分に離せば、炎からの放射エネルギーの変動による影響が低減し、Ｓ／Ｎ比を改善することが期待できる。しかし、炎固有波長に対し背景放射の検出波長を十分に離すといっても、どのような波長が最適かは不明であり、特に屋外に設置する際には波長によっては予測しえない別の問題が発生する恐れもある。
【０００７】
一方、火災時に放射される放射温度に応じた４つの波長帯の赤外線を検知する方法にあっては、２波長方式では火災と判断してしまうガスレンジやガスストーブ等の炎を非火災と判断でき、誤報を確実に防止できる。
【０００８】
しかしながら、４波長帯域の赤外線検知出力から赤外線源の温度を算出し、最終的には赤外線源の発熱面積を演算処理により求めて火災状況を判断しており、マイクロプロセッサを使用した場合にも演算処理の負担が大きく、また４波長分の赤外線検出素子とバンドパスフィルタを必要とするため、複雑で高価なものになる問題がある。
【０００９】
本発明は、炎の影響が少ない最適な背景放射の検出波長を設定して正確な火災判断を可能とする屋外設置を主な用途とする炎検出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】
【００１０】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓を通して検出する火災検出素子と、炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、第１大気窓とは異なる第２大気窓を通して検出する非火災検出素子と、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部と、を備えた炎検出器に於いて、第１大気窓の波長帯域は概ね４．４μｍ乃至５．１μｍであり、火災検出素子による炎検出中心波長をＣＯ２共鳴放射帯である概ね４．５μｍに設定し、第２大気窓の波長帯域は概ね１．９μｍ乃至２．５μｍであり、非火災検出素子による非火災検出中心波長を概ね２．３μｍに設定したことを特徴する。
【００１１】
本発明の炎検出器は、更に、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部を備え、火災判断部は、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で非火災検出信号が所定の非火災判断レベル未満の場合は火災と判断し、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で非火災検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は非火災と判断する。
【００１２】
本発明の炎検出器は、更に、人体を含む低温物体から放射される波長帯域の放射エネルギーを検出する低温物体検出素子を設け、火災判断部は、低温物体検出素子の検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は、火災検出信号と非火災検出信号とによる火災判断を抑止する。
【００１３】
低温物体検出素子による検出中心波長は、第１大気窓の波長帯域である概ね５μｍ乃至１２μｍに属する概ね５μｍに設定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、屋外設置される炎検出器として、大気を通して火災からの赤外線を受光するため、本願発明者にあっては、大気の透過特性と火炎以外の背景放射の２点を検証考察し、大気の状態による影響が少なく、且つ火災と火災以外のエネルギー放射を効率良く区別できる２波長方式の炎検知器が実現できる。
【００１５】
まず、火災による炎検出波長を、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓の中に設定し、同時に、炎固有波長（ＣＯ２共鳴吸収による波長）から十分に離れた非火災検出波長（背景放射の検出波長）を、第１大気窓とは異なる第２大気窓に入るように設定することで、大気の状態による影響を低減し、同時に、非火災検出波長（背景放射の検出波長）を炎検出波長に対し十分に離したことで、炎からの放射エネルギーによる変動を低減して安定化し、火災検出時のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００１６】
即ち、火災検出素子については、概ね４．４μｍ乃至５μｍの波長帯域となる第１大気窓に含まれる炎検出中心波長としてＣＯ２共鳴吸収の波長帯にある概ね４．５μｍを設定し、非火災検出素子については、概ね２．０μｍ乃至２．５μｍの波長帯域となる第２大気窓に含まれる非火災検出中心波長として概ね２．３μｍに設定しており、炎検出中心波長４．５μｍに対し従来の２波長方式では予測できない十分に離れた非火災検出の中心波長（背景放射の検出中心波長）として２．３μｍを設定することで、炎からの放射エネルギーによる影響がなく且つ大気の状態に影響されない火災検知ができる。
【００１７】
また非火災検出の中心波長２．３μｍを設定している概ね２．０μｍ乃至２．５μｍの波長帯域となる第２大気窓には、非火災放射源として自動車のヘッドライトに使用しているハロゲンランプの放射エネルギーの波長帯域が存在しており、このため非火災検出信号が所定の非火災判断レベルを超えている場合には、火災検出信号が火災断定レベル以上であっても火災と判断せず、自動車のヘッドライト等からの光を受けた際の火災の誤検出を確実に防止できる。
【００１８】
更に、火災検出素子と非火災検出素子による２波長方式に、人体を含む低温物体から放射される波長帯域に入る固有波長５．０μｍ付近の赤外線エネルギーを検出する低温物体検出素子を加えて３波長方式とすることで、人体等の低温物体からの放射エネルギーを受光した際の火災の誤検出を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明による炎検出器の実施形態を示した回路ブロック図である。図１において、本発明の炎検出器は、火災検出素子１、非火災検出素子２、低温物体検出素子３を備えており、いわゆる３波長方式を例にとっている。
【００２０】
火災検出素子１は、炎から発せられるＣＯ２共鳴吸収の波長帯に入る中心波長λ１＝４．５μｍの放射エネルギーを検出して火災検出信号を出力する。非火災検出素子２は、火災検出素子１の検出波長帯域とは異なる中心波長λ２＝２．３μｍの放射エネルギーを検出して非火災検出信号を出力する。更に、低温物体検出素子３は人体を含む低温物体の波長帯域に入る中心波長λ３＝５．０μｍの放射エネルギーを検出し、低温物体信号を出力する。
【００２１】
火災検出素子１の出力側には増幅器４が設けられ、火災検出信号を増幅して出力する。非火災検出素子２及び低温物体検出素子３の出力側にも増幅器５，６が設けられ、それぞれ非火災検出信号及び低温物体出信号を増幅して出力する。
【００２２】
増幅器４，５，６の出力はＭＰＵ７のＡＤ入力端子に接続されている。また増幅器４の出力はコンパレータ８に入力されている。コンパレータ８は増幅器４から出力される火災検出信号を所定の閾値と比較し、閾値以上となったときにＭＰＵ７に対し割込信号を出力して、火災判断部１０に火災判断処理を実行させる。電源９は例えば電池電源であり、検出器内の各回路部に電源を供給している。
【００２３】
図１の炎検出器の火災検出動作は次のようになる。コンパレータ８で増幅器４からの火災検出信号が所定の閾値以上となって割込信号が出力されると、ＭＰＵ７の火災判断部１０の処理が開始される。火災判断部１０は、増幅器４からの火災検出信号をＡＤ変換によりサンプリングすると同時に、増幅器５及び増幅器６からの非火災検出信号と低温物体検出信号についてもＡＤ変換によりサンプリングし、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上であり且つ非火災検出信号と低温物体検出信号の両方が所定の非火災検出レベル未満であれば火災と判断し、火災信号Ｅ１を出力する。
【００２４】
また火災検出信号が火災断定レベル以上であっても、同時に非火災検出信号と低温物体検出信号のいずれか一方または両方が非火災判定レベル以上であれば、この場合は非火災と判断し、火災信号Ｅ１の出力は行わない。
【００２５】
一方、本発明において、図１の火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍ、非火災検出素子２の中心波長λ２＝２．３μｍ、及び低温物体検出素子３の中心波長λ３＝５．０μｍを選択する根拠について説明する。図２は本発明による炎検出器の設置環境、例えば炎検出器を屋外に設置した場合に存在すると想定される赤外線放射源の分光測定結果を示している。
【００２６】
図２の分光特性のグラフにあっては、火災特性Ａとしてホワイトガソリンの燃焼による特性、火災特性ＢとしてＮペプタンの燃焼による特性を示し、また火災以外の屋外に一般的に存在する赤外線放射源となる背景放射について、ハロゲンランプＣ、ナトリウム灯Ｄ及び太陽光Ｅの分光特性を示している。
【００２７】
この分光特性のグラフから、火災特性Ａ，Ｂの相対強度が大きい波長帯は４．２μｍ〜４．６μｍ帯である。一方、火災以外の赤外線放射源となる背景放射の相対強度が大きい波長帯は、例えばハロゲンランプＣ、ナトリウム灯Ｄ及び太陽光Ｅの相対強度が高いのは１．５μｍ〜２．５μｍ帯にあることが分かる。
【００２８】
このため、火災を検出する火災検出素子１については４．２μｍ〜４．７μｍの波長帯を使用し、一方、非火災検出素子２については１．５μｍ〜２．５μｍの波長帯を使用することで、火災と火災以外の背景放射となる赤外線放射源とを明確に区別し、火災判断のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００２９】
本発明にあっては、図２に示したような火災以外の赤外線放射に加え、屋外に炎検出器を設置した際には大気を通して火災からの赤外線を受光することから、大気の透過特性を考慮する必要がある。
【００３０】
図３は大気の波長透過特性グラフの説明図である。光が大気中を伝播するとき、そこに存在する気体物質によって吸収を受ける。この光の吸収は、２μｍ〜１４μｍの赤外線領域ではＨ２Ｏ（水）、ＣＯ２（二酸化炭素）、Ｏ３（オゾン）という３原子分子の振動モードによる吸収が大きく、Ｈ２Ｏ分子では２．７μｍと６．３μｍの波長近傍で吸収が起こり、ＣＯ２分子では４．３μｍの波長近傍で吸収が起こり、更にＯ３分子では９．６μｍの波長近傍で吸収が起きることが知られている。なお、Ｏ３分子は上空約２５０００メートルに集中して存在しており、本発明の炎検出器を設置する地上付近では無視できる。
【００３１】
このような図３の大気の透過特性を見ると、赤外線領域２〜１４μｍにおいて、赤外線の放射エネルギーについて高い透過率を持つ波長帯域として定義される大気窓として大気窓１１，１２，１３，１４の４つが存在する。
【００３２】
ここで各大気窓の帯域は次の通りである。
（１）大気窓１１は、１．９μｍ〜２．５μｍ
（２）大気窓１２は、３．１μｍ〜４．１μｍ
（３）大気窓１３は、４．４μｍ〜５．１μｍ
（４）大気窓１４は、８．０μｍ〜１４．０μｍ
このような大気窓の存在に対し、大気を通して火災による赤外線を監視する本発明の炎検出器にあっては、大気の吸収の影響を受けない大気窓の波長帯を使用する必要がある。
【００３３】
一方、本発明の炎検出器の屋外設置場所としては例えばプラント設備などが想定され、プラント設備などにおける工場大気中に存在する可能性のある気体分子による吸収波長を考慮する必要がある。この工場大気中に存在する可能性のある気体分子とその吸収波長は次表のようになる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
このような工場大気中に存在する気体分子を考慮すると、３．０μｍ〜４．０μｍの大気窓１２及び７．５μｍ〜１４．０μｍの大気窓１４には、前記表１のような吸収波長を持つ気体分子が大気窓１２，１４の中に数多く存在しており、したがって本発明の炎検出器に使用する波長帯域として大気窓１２と大気窓１４は避ける必要がある。その結果、本発明の炎検出器に使用する大気窓としては、１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１と、４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３の２つを使用することが最適である。
【００３６】
図４は図２に示したハロゲンランプについて、特にその相対強度が高くなる帯域について、大気の透過特性との相関関係を示した説明図である。図４（Ａ）は大気の透過率であり、図４（Ｂ）がハロゲンランプの分光特性のグラフである。ここで図４（Ａ）の大気の透過特性をｆ（ｘ）、図４（Ｂ）のハロゲンランプの分光特性をｇ（ｘ）とすると、両者の積として与えられる大気の透過窓を通したハロゲンランプの分光特性であるＦ（ｘ）は図４（Ｃ）の特性となる。
【００３７】
この図４（Ｃ）の大気窓を通したハロゲンランプの分光特性は、２．０μｍ〜２．４μｍにおいて極めて優れた選択透過性を示している。したがって、非火災検出素子２で使用する大気窓１１の帯域としては、大気を通したハロゲンランプの相対強度の優れた選択性を加えて１．９μｍ〜２．５μｍとすることが最適である。
【００３８】
このように、火災検出素子１につき４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３と非火災検出素子２について、１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１が設定できたならば、それぞれの大気窓について検出素子における中心波長λ１，λ２を設定する。
【００３９】
火災検出素子１については、検出窓１３に入る中心波長λ１として、炎固有のＣＯ２ 共鳴吸収の波長帯である４．２μｍ〜４．７μｍの中に含まれるλ１＝４．５μｍを設定する。この中心波長λ１＝４．５μｍを持つバンドパスフィルタ特性により、炎からの赤外線の放射エネルギーを検出し、炎に対し極めて選択性の高い十分な相対強度を持った火災検出信号を得ることができる。
【００４０】
一方、非火災検出素子２の中心波長λ２としては、図３の大気の透過率における１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１において、最も透過率の高い波長である２．３μｍを中心波長λ２に設定する。
【００４１】
この非火災検出素子２につき中心波長λ２＝２．３μｍを設定することで、大気窓１１を通った光をバンドパスフィルタ特性により受光して非火災検出信号に変換し、この非火災検出信号には、図２に示した火災以外の赤外線放射源であるハロゲンランプ、ナトリウム灯などのランプ、更には太陽光の相対強度の高い部分が含まれており、非火災検出素子２からの非火災検出信号を火災判断に用いることで火災と非火災を確実に区別し、ランプの光や太陽光を受けた際に誤って火災信号を出力することを確実に防止できる。
【００４２】
更に、火災検出素子１の中心波長λ＝４．５μｍを設定した大気窓１３に属する波長５．０μｍを低温物体検出素子３の中心波長λ３に設定することで、人体を含む低温物体からの赤外線エネルギーを大気窓を通して検出することで、人体等からの赤外線による火災の誤判断を確実に防止できるようにしている。
【００４３】
次に本発明にあっては、火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍを設定した４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３に対し、非火災検出素子２の波長帯域を、十分離れた別の２．０μｍ〜２．５μｍの大気窓１１に中心波長λ２＝２．３μｍとして設定したことで、従来の非火災検出素子として例えば４．０μｍに設定していたような場合に比べ、火災による炎からの赤外線の放射エネルギーを非火災検出素子２で受けた場合の影響を大幅に低減することができる。
【００４４】
図５は、非火災検出素子２の中心波長λ２を、従来の多波長検出方式の炎検出器において、背景放射検出として選択されているλ２＝４．０μｍに設定した場合と、本発明のように中心波長λ２＝２．３μｍに設定した場合の、ライターの燃焼に対する検出電圧の時間変化を示している。このライター燃焼における検出電圧出力は、４．０μｍの場合には約０．５ボルト幅で変化しているが、本発明の炎検出器でλ２＝２．３μｍとした場合には約０．２５ボルト幅の変化に収まっており、ＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーを発する燃焼に対しては、日火災検出素子２の出力が十分に低減していることがわかる。
【００４５】
図６は、非火災検出素子２の中心波長λ２を２．３μｍと４．０μｍに設定した場合のハロゲンランプからの光を検出した場合の時間変化であり、本発明によるλ２＝２．３μｍの場合には約２．０ボルト幅で変化しているが、これに対し従来のλ２＝４．０μｍの場合には約０．４ボルト幅で変化しており、本発明がλ２＝２．３μｍとしたことで、ハロゲンランプに対し極めて高い選択性を持った非火災検出信号を得ることができる。
【００４６】
図７は、ろうそく燃焼について非火災検出素子の中心波長λ２を２．３μｍと４．０μｍに設定した場合の検出電圧の時間変化であり、従来の４．０μｍの場合には約０．５ボルト幅で変化しているが、本発明の２．３μｍの場合には０．２ボルト幅の変化となり、非火災検出信号に対するろうそくの炎による変動を十分に抑え込んでいる。
【００４７】
更に図８は、アルコール燃焼における非火災検出素子２の中心波長λ２を２．３μｍとした場合と４．０μｍとした場合の検出電圧出力であり、従来の４．０μｍの場合にはアルコール燃焼の炎検出による非火災検出信号は時間の経過に対し大きく変動しているが、本発明の２．３μｍについてはほとんど変動せず、ほぼ一定に保たれていることが分かる。
【００４８】
この結果、非火災検出素子２の中心波長λ２を、２．０μｍ〜２．５μｍの大気窓１１の中の最も透過率のよいλ２＝２．３μｍに設定し、且つハロゲンランプについて極めて高い選択性を持つ大気窓１１の中に設定したことで、非火災検出素子２の出力は、アルコール燃焼やろうそくの炎など、ＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーを発する燃焼に対しては、従来の背景放射検出素子よりも出力は小さく、且つ火災以外の赤外線の放射エネルギーを、火災に対し高いＳ／Ｎ比を持って十分に区別して検出することができ、その結果、火災と火災以外の赤外線を効率よく区別し、迅速且つ正確な火災判断と火災以外の赤外線による誤検出のない炎検出器を実現することができる。
【００４９】
図９は本発明による炎検出器の他の実施形態を示した回路ブロック図であり、消費電流を低減するようにしたことを特徴とする。
【００５０】
図９において、火災検出素子１は電源９より常時電源供給を受けて動作しているが、非火災検出素子２と低温物体検出素子３についてはスイッチ１５を介して電源９に接続されており、定常監視状態にあっては、スイッチ１５はオフしており、したがって非火災検出素子２と低温物体検出素子３に対する電源供給は停止されており、これによって電源９からの消費電流を低減している。
【００５１】
コンパレータ８において、増幅器４を介して得られた火災検出素子１からの火災検出信号が所定の閾値を超えると、コンパレータ８の出力がＭＰＵ７に割込信号として入力され、この割込信号の入力を受けてＭＰＵ７はスイッチ制御信号Ｅ２を出力し、スイッチ１５をオンし、このとき非火災検出素子２と低温物体検出素子３に電源が供給され、非火災検出信号及び人体検出信号が出力されることになる。なお、ＭＰＵ７におけるスイッチ１５の制御以外の処理即ち火災判断部１０の火災判断処理は、図１の実施形態と同じである。
【００５２】
なお上記の実施形態にあっては、火災検出素子１、非火災検出素子２及び低温物体検出素子３による中心波長λ１，λ２，λ３の３波長方式による炎検出器を例にとるものであったが、本発明の炎検出器としては基本的には、中心波長λ１＝４．５μｍの火災検出素子１と、中心波長λ２＝２．３μｍの非火災検出素子２を用いた２波長方式として実現することも可能である。この２波長方式は、本発明の炎検出器を例えば人が近付かないエリアに設置するような場合に有効である。
【００５３】
また上記の実施形態にあっては、火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍ、非火災検出素子２の中心波長λ２＝２．３μｍ、低温物体検出素子３の中心波長λ３＝５．０μｍを設定した場合を例に取るものであったが、中心波長はこの値に限定されず、火災検出素子１については、大気窓１３の４．４μｍ〜５．１μｍとＣＯ２共鳴吸収波長帯域４．３μｍ〜４．７μｍとが重なり合う波長帯域４．５μｍ〜４．７μｍの範囲に検出中心波長λ１を設定すればよい。
【００５４】
また低温物体検出素子３の検出中心波長λ３は、大気窓１３の中の火災帯域を外れた４．７μｍ〜５．０μｍの範囲に設定すればよい。更に非火災検出素子２についても、大気窓１１の波長帯域２．０μｍ〜２．５μｍの範囲に検出中心波長λ２を設定すれば良い。
【００５５】
また上記の実施形態における火災判断部１０の処理としては、火災検出信号と火災断定レベルとの比較、非火災検出信号及び低温物体検出信号の非火災判断レベルとの比較で火災の有無を判断しているが、他の火災判断として、火災検出信号と非火災検出信号の比または差を求め、この比または差が所定の火災断定レベル以上であれば火災と判断し、未満であれば非火災と判断するようにしてもよい。
【００５６】
更に、火災検出素子１、非火災検出素子２及び低温物体検出素子３は、それぞれに設定した中心波長λ１，λ２，λ３に対し所定の帯域幅を持つバンドパスフィルタを使用しており、バンドパスフィルタの中心波長に対する帯域幅は必要に応じて適宜に定めることができる。
【００５７】
更に本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による炎検知器の実施形態を示した回路ブロック図
【図２】図１の検出素子の中心波長の設定を裏付ける炎及び炎以外の放射源の分光特性及び大気窓の説明図
【図３】大気の波長透過特性のグラフ図
【図４】大気の透過特性を通して見たハロゲンランプの波長スペクトラムの説明図
【図５】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるライター燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図６】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるハロゲンランプの電圧出力の計測結果の説明図
【図７】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるろうそく燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図８】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるアルコール燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図９】本発明による炎検知器の実施形態を示した回路ブロック図 １：火災検出素子２：非火災検出素子３：低温物体検出素子４，５，６：増幅器７：ＭＰＵ８：コンパレータ９：電源１０：火災判断部１１，１２，１３，１４：大気窓１５：スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎から放射される赤外線の放射エネルギーを検出して火災を判断する屋外設置用の炎検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火炎から放射される赤外線エネルギーを検出して火災を判断する炎検出器にあっては、火炎から放射される赤外線エネルギーの炎固有波長と、その近傍の赤外線エネルギーが十分に減衰した背景放射レベルとなる背景放射波長を検出して火災を判断する２波長方式が知られている（特許文献１）。
【０００３】
例えば、火災を検出するための波長帯を炎固有のＣＯ２共鳴放射による波長４．３μｍを中心とした波長帯域に設定すると共に、炎以外の背景放射を検出する波長として火炎からの放射エネルギーが十分に減衰する例えば３．５μｍを中心波長とした波長帯域に設定し、２つの検出素子による炎固有波長の火災検出信号と背景放射の検出信号との比または差が所定の閾値以上となった場合に火災と判断している。
【０００４】
更に多波長方式の火災検知方法として、火災時に放射される放射温度に応じた複数の波長帯域の赤外線として高温側から２．８μｍ〜３．２μｍ、４．２μｍ〜４．６μｍ、４．６μｍ〜５．５μｍ、８．０μｍ〜１０．０μｍの４波長帯を設定して各々の赤外線強度を検知し、複数の検知出力の比から赤外線源の温度を検出し、最終的に発熱面積を算出して火災状況を判定している（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５０−２４９７号公報
【特許文献２】特開平５−１５９１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の多波長方式の炎検出器にあっては、背景放射検出波長を炎検出波長４．３μｍの近傍の例えば３．５μｍに設定しているが、背景放射検出信号も火炎の放射エネルギーの変化に追従してしまい、例えば、火災からの放射エネルギーが大きくなるとＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーの検出信号だけでなく、背景放射検出信号も大きくなってしまうため、炎検出信号と背景放射検出信号との比から火災を判断する際のＳ／Ｎ比が劣化し、正確な火災判断が出来ない恐れがある。
【０００６】
この問題を解消するためには、炎検出波長４．３μｍに対し背景放射の検出波長を十分に離せば、炎からの放射エネルギーの変動による影響が低減し、Ｓ／Ｎ比を改善することが期待できる。しかし、炎固有波長に対し背景放射の検出波長を十分に離すといっても、どのような波長が最適かは不明であり、特に屋外に設置する際には波長によっては予測しえない別の問題が発生する恐れもある。
【０００７】
一方、火災時に放射される放射温度に応じた４つの波長帯の赤外線を検知する方法にあっては、２波長方式では火災と判断してしまうガスレンジやガスストーブ等の炎を非火災と判断でき、誤報を確実に防止できる。
【０００８】
しかしながら、４波長帯域の赤外線検知出力から赤外線源の温度を算出し、最終的には赤外線源の発熱面積を演算処理により求めて火災状況を判断しており、マイクロプロセッサを使用した場合にも演算処理の負担が大きく、また４波長分の赤外線検出素子とバンドパスフィルタを必要とするため、複雑で高価なものになる問題がある。
【０００９】
本発明は、炎の影響が少ない最適な背景放射の検出波長を設定して正確な火災判断を可能とする屋外設置を主な用途とする炎検出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】
【００１０】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓を通して検出する火災検出素子と、炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、第１大気窓とは異なる第２大気窓を通して検出する非火災検出素子と、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部と、を備えた炎検出器に於いて、第１大気窓の波長帯域は概ね４．４μｍ乃至５．１μｍであり、火災検出素子による炎検出中心波長をＣＯ２共鳴放射帯である概ね４．５μｍに設定し、第２大気窓の波長帯域は概ね１．９μｍ乃至２．５μｍであり、非火災検出素子による非火災検出中心波長を概ね２．３μｍに設定したことを特徴する。
【００１１】
本発明の炎検出器は、更に、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部を備え、火災判断部は、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で非火災検出信号が所定の非火災判断レベル未満の場合は火災と判断し、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で非火災検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は非火災と判断する。
【００１２】
本発明の炎検出器は、更に、人体を含む低温物体から放射される波長帯域の放射エネルギーを検出する低温物体検出素子を設け、火災判断部は、低温物体検出素子の検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は、火災検出信号と非火災検出信号とによる火災判断を抑止する。
【００１３】
低温物体検出素子による検出中心波長は、第１大気窓の波長帯域である概ね５μｍ乃至１２μｍに属する概ね５μｍに設定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、屋外設置される炎検出器として、大気を通して火災からの赤外線を受光するため、本願発明者にあっては、大気の透過特性と火炎以外の背景放射の２点を検証考察し、大気の状態による影響が少なく、且つ火災と火災以外のエネルギー放射を効率良く区別できる２波長方式の炎検知器が実現できる。
【００１５】
まず、火災による炎検出波長を、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓の中に設定し、同時に、炎固有波長（ＣＯ２共鳴吸収による波長）から十分に離れた非火災検出波長（背景放射の検出波長）を、第１大気窓とは異なる第２大気窓に入るように設定することで、大気の状態による影響を低減し、同時に、非火災検出波長（背景放射の検出波長）を炎検出波長に対し十分に離したことで、炎からの放射エネルギーによる変動を低減して安定化し、火災検出時のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００１６】
即ち、火災検出素子については、概ね４．４μｍ乃至５μｍの波長帯域となる第１大気窓に含まれる炎検出中心波長としてＣＯ２共鳴吸収の波長帯にある概ね４．５μｍを設定し、非火災検出素子については、概ね２．０μｍ乃至２．５μｍの波長帯域となる第２大気窓に含まれる非火災検出中心波長として概ね２．３μｍに設定しており、炎検出中心波長４．５μｍに対し従来の２波長方式では予測できない十分に離れた非火災検出の中心波長（背景放射の検出中心波長）として２．３μｍを設定することで、炎からの放射エネルギーによる影響がなく且つ大気の状態に影響されない火災検知ができる。
【００１７】
また非火災検出の中心波長２．３μｍを設定している概ね２．０μｍ乃至２．５μｍの波長帯域となる第２大気窓には、非火災放射源として自動車のヘッドライトに使用しているハロゲンランプの放射エネルギーの波長帯域が存在しており、このため非火災検出信号が所定の非火災判断レベルを超えている場合には、火災検出信号が火災断定レベル以上であっても火災と判断せず、自動車のヘッドライト等からの光を受けた際の火災の誤検出を確実に防止できる。
【００１８】
更に、火災検出素子と非火災検出素子による２波長方式に、人体を含む低温物体から放射される波長帯域に入る固有波長５．０μｍ付近の赤外線エネルギーを検出する低温物体検出素子を加えて３波長方式とすることで、人体等の低温物体からの放射エネルギーを受光した際の火災の誤検出を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明による炎検出器の実施形態を示した回路ブロック図である。図１において、本発明の炎検出器は、火災検出素子１、非火災検出素子２、低温物体検出素子３を備えており、いわゆる３波長方式を例にとっている。
【００２０】
火災検出素子１は、炎から発せられるＣＯ２共鳴吸収の波長帯に入る中心波長λ１＝４．５μｍの放射エネルギーを検出して火災検出信号を出力する。非火災検出素子２は、火災検出素子１の検出波長帯域とは異なる中心波長λ２＝２．３μｍの放射エネルギーを検出して非火災検出信号を出力する。更に、低温物体検出素子３は人体を含む低温物体の波長帯域に入る中心波長λ３＝５．０μｍの放射エネルギーを検出し、低温物体信号を出力する。
【００２１】
火災検出素子１の出力側には増幅器４が設けられ、火災検出信号を増幅して出力する。非火災検出素子２及び低温物体検出素子３の出力側にも増幅器５，６が設けられ、それぞれ非火災検出信号及び低温物体出信号を増幅して出力する。
【００２２】
増幅器４，５，６の出力はＭＰＵ７のＡＤ入力端子に接続されている。また増幅器４の出力はコンパレータ８に入力されている。コンパレータ８は増幅器４から出力される火災検出信号を所定の閾値と比較し、閾値以上となったときにＭＰＵ７に対し割込信号を出力して、火災判断部１０に火災判断処理を実行させる。電源９は例えば電池電源であり、検出器内の各回路部に電源を供給している。
【００２３】
図１の炎検出器の火災検出動作は次のようになる。コンパレータ８で増幅器４からの火災検出信号が所定の閾値以上となって割込信号が出力されると、ＭＰＵ７の火災判断部１０の処理が開始される。火災判断部１０は、増幅器４からの火災検出信号をＡＤ変換によりサンプリングすると同時に、増幅器５及び増幅器６からの非火災検出信号と低温物体検出信号についてもＡＤ変換によりサンプリングし、火災検出信号が所定の火災断定レベル以上であり且つ非火災検出信号と低温物体検出信号の両方が所定の非火災検出レベル未満であれば火災と判断し、火災信号Ｅ１を出力する。
【００２４】
また火災検出信号が火災断定レベル以上であっても、同時に非火災検出信号と低温物体検出信号のいずれか一方または両方が非火災判定レベル以上であれば、この場合は非火災と判断し、火災信号Ｅ１の出力は行わない。
【００２５】
一方、本発明において、図１の火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍ、非火災検出素子２の中心波長λ２＝２．３μｍ、及び低温物体検出素子３の中心波長λ３＝５．０μｍを選択する根拠について説明する。図２は本発明による炎検出器の設置環境、例えば炎検出器を屋外に設置した場合に存在すると想定される赤外線放射源の分光測定結果を示している。
【００２６】
図２の分光特性のグラフにあっては、火災特性Ａとしてホワイトガソリンの燃焼による特性、火災特性ＢとしてＮペプタンの燃焼による特性を示し、また火災以外の屋外に一般的に存在する赤外線放射源となる背景放射について、ハロゲンランプＣ、ナトリウム灯Ｄ及び太陽光Ｅの分光特性を示している。
【００２７】
この分光特性のグラフから、火災特性Ａ，Ｂの相対強度が大きい波長帯は４．２μｍ〜４．６μｍ帯である。一方、火災以外の赤外線放射源となる背景放射の相対強度が大きい波長帯は、例えばハロゲンランプＣ、ナトリウム灯Ｄ及び太陽光Ｅの相対強度が高いのは１．５μｍ〜２．５μｍ帯にあることが分かる。
【００２８】
このため、火災を検出する火災検出素子１については４．２μｍ〜４．７μｍの波長帯を使用し、一方、非火災検出素子２については１．５μｍ〜２．５μｍの波長帯を使用することで、火災と火災以外の背景放射となる赤外線放射源とを明確に区別し、火災判断のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００２９】
本発明にあっては、図２に示したような火災以外の赤外線放射に加え、屋外に炎検出器を設置した際には大気を通して火災からの赤外線を受光することから、大気の透過特性を考慮する必要がある。
【００３０】
図３は大気の波長透過特性グラフの説明図である。光が大気中を伝播するとき、そこに存在する気体物質によって吸収を受ける。この光の吸収は、２μｍ〜１４μｍの赤外線領域ではＨ２Ｏ（水）、ＣＯ２（二酸化炭素）、Ｏ３（オゾン）という３原子分子の振動モードによる吸収が大きく、Ｈ２Ｏ分子では２．７μｍと６．３μｍの波長近傍で吸収が起こり、ＣＯ２分子では４．３μｍの波長近傍で吸収が起こり、更にＯ３分子では９．６μｍの波長近傍で吸収が起きることが知られている。なお、Ｏ３分子は上空約２５０００メートルに集中して存在しており、本発明の炎検出器を設置する地上付近では無視できる。
【００３１】
このような図３の大気の透過特性を見ると、赤外線領域２〜１４μｍにおいて、赤外線の放射エネルギーについて高い透過率を持つ波長帯域として定義される大気窓として大気窓１１，１２，１３，１４の４つが存在する。
【００３２】
ここで各大気窓の帯域は次の通りである。
（１）大気窓１１は、１．９μｍ〜２．５μｍ
（２）大気窓１２は、３．１μｍ〜４．１μｍ
（３）大気窓１３は、４．４μｍ〜５．１μｍ
（４）大気窓１４は、８．０μｍ〜１４．０μｍ
このような大気窓の存在に対し、大気を通して火災による赤外線を監視する本発明の炎検出器にあっては、大気の吸収の影響を受けない大気窓の波長帯を使用する必要がある。
【００３３】
一方、本発明の炎検出器の屋外設置場所としては例えばプラント設備などが想定され、プラント設備などにおける工場大気中に存在する可能性のある気体分子による吸収波長を考慮する必要がある。この工場大気中に存在する可能性のある気体分子とその吸収波長は次表のようになる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
このような工場大気中に存在する気体分子を考慮すると、３．０μｍ〜４．０μｍの大気窓１２及び７．５μｍ〜１４．０μｍの大気窓１４には、前記表１のような吸収波長を持つ気体分子が大気窓１２，１４の中に数多く存在しており、したがって本発明の炎検出器に使用する波長帯域として大気窓１２と大気窓１４は避ける必要がある。その結果、本発明の炎検出器に使用する大気窓としては、１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１と、４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３の２つを使用することが最適である。
【００３６】
図４は図２に示したハロゲンランプについて、特にその相対強度が高くなる帯域について、大気の透過特性との相関関係を示した説明図である。図４（Ａ）は大気の透過率であり、図４（Ｂ）がハロゲンランプの分光特性のグラフである。ここで図４（Ａ）の大気の透過特性をｆ（ｘ）、図４（Ｂ）のハロゲンランプの分光特性をｇ（ｘ）とすると、両者の積として与えられる大気の透過窓を通したハロゲンランプの分光特性であるＦ（ｘ）は図４（Ｃ）の特性となる。
【００３７】
この図４（Ｃ）の大気窓を通したハロゲンランプの分光特性は、２．０μｍ〜２．４μｍにおいて極めて優れた選択透過性を示している。したがって、非火災検出素子２で使用する大気窓１１の帯域としては、大気を通したハロゲンランプの相対強度の優れた選択性を加えて１．９μｍ〜２．５μｍとすることが最適である。
【００３８】
このように、火災検出素子１につき４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３と非火災検出素子２について、１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１が設定できたならば、それぞれの大気窓について検出素子における中心波長λ１，λ２を設定する。
【００３９】
火災検出素子１については、検出窓１３に入る中心波長λ１として、炎固有のＣＯ２ 共鳴吸収の波長帯である４．２μｍ〜４．７μｍの中に含まれるλ１＝４．５μｍを設定する。この中心波長λ１＝４．５μｍを持つバンドパスフィルタ特性により、炎からの赤外線の放射エネルギーを検出し、炎に対し極めて選択性の高い十分な相対強度を持った火災検出信号を得ることができる。
【００４０】
一方、非火災検出素子２の中心波長λ２としては、図３の大気の透過率における１．９μｍ〜２．５μｍの大気窓１１において、最も透過率の高い波長である２．３μｍを中心波長λ２に設定する。
【００４１】
この非火災検出素子２につき中心波長λ２＝２．３μｍを設定することで、大気窓１１を通った光をバンドパスフィルタ特性により受光して非火災検出信号に変換し、この非火災検出信号には、図２に示した火災以外の赤外線放射源であるハロゲンランプ、ナトリウム灯などのランプ、更には太陽光の相対強度の高い部分が含まれており、非火災検出素子２からの非火災検出信号を火災判断に用いることで火災と非火災を確実に区別し、ランプの光や太陽光を受けた際に誤って火災信号を出力することを確実に防止できる。
【００４２】
更に、火災検出素子１の中心波長λ＝４．５μｍを設定した大気窓１３に属する波長５．０μｍを低温物体検出素子３の中心波長λ３に設定することで、人体を含む低温物体からの赤外線エネルギーを大気窓を通して検出することで、人体等からの赤外線による火災の誤判断を確実に防止できるようにしている。
【００４３】
次に本発明にあっては、火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍを設定した４．４μｍ〜５．１μｍの大気窓１３に対し、非火災検出素子２の波長帯域を、十分離れた別の２．０μｍ〜２．５μｍの大気窓１１に中心波長λ２＝２．３μｍとして設定したことで、従来の非火災検出素子として例えば４．０μｍに設定していたような場合に比べ、火災による炎からの赤外線の放射エネルギーを非火災検出素子２で受けた場合の影響を大幅に低減することができる。
【００４４】
図５は、非火災検出素子２の中心波長λ２を、従来の多波長検出方式の炎検出器において、背景放射検出として選択されているλ２＝４．０μｍに設定した場合と、本発明のように中心波長λ２＝２．３μｍに設定した場合の、ライターの燃焼に対する検出電圧の時間変化を示している。このライター燃焼における検出電圧出力は、４．０μｍの場合には約０．５ボルト幅で変化しているが、本発明の炎検出器でλ２＝２．３μｍとした場合には約０．２５ボルト幅の変化に収まっており、ＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーを発する燃焼に対しては、日火災検出素子２の出力が十分に低減していることがわかる。
【００４５】
図６は、非火災検出素子２の中心波長λ２を２．３μｍと４．０μｍに設定した場合のハロゲンランプからの光を検出した場合の時間変化であり、本発明によるλ２＝２．３μｍの場合には約２．０ボルト幅で変化しているが、これに対し従来のλ２＝４．０μｍの場合には約０．４ボルト幅で変化しており、本発明がλ２＝２．３μｍとしたことで、ハロゲンランプに対し極めて高い選択性を持った非火災検出信号を得ることができる。
【００４６】
図７は、ろうそく燃焼について非火災検出素子の中心波長λ２を２．３μｍと４．０μｍに設定した場合の検出電圧の時間変化であり、従来の４．０μｍの場合には約０．５ボルト幅で変化しているが、本発明の２．３μｍの場合には０．２ボルト幅の変化となり、非火災検出信号に対するろうそくの炎による変動を十分に抑え込んでいる。
【００４７】
更に図８は、アルコール燃焼における非火災検出素子２の中心波長λ２を２．３μｍとした場合と４．０μｍとした場合の検出電圧出力であり、従来の４．０μｍの場合にはアルコール燃焼の炎検出による非火災検出信号は時間の経過に対し大きく変動しているが、本発明の２．３μｍについてはほとんど変動せず、ほぼ一定に保たれていることが分かる。
【００４８】
この結果、非火災検出素子２の中心波長λ２を、２．０μｍ〜２．５μｍの大気窓１１の中の最も透過率のよいλ２＝２．３μｍに設定し、且つハロゲンランプについて極めて高い選択性を持つ大気窓１１の中に設定したことで、非火災検出素子２の出力は、アルコール燃焼やろうそくの炎など、ＣＯ２共鳴放射帯のエネルギーを発する燃焼に対しては、従来の背景放射検出素子よりも出力は小さく、且つ火災以外の赤外線の放射エネルギーを、火災に対し高いＳ／Ｎ比を持って十分に区別して検出することができ、その結果、火災と火災以外の赤外線を効率よく区別し、迅速且つ正確な火災判断と火災以外の赤外線による誤検出のない炎検出器を実現することができる。
【００４９】
図９は本発明による炎検出器の他の実施形態を示した回路ブロック図であり、消費電流を低減するようにしたことを特徴とする。
【００５０】
図９において、火災検出素子１は電源９より常時電源供給を受けて動作しているが、非火災検出素子２と低温物体検出素子３についてはスイッチ１５を介して電源９に接続されており、定常監視状態にあっては、スイッチ１５はオフしており、したがって非火災検出素子２と低温物体検出素子３に対する電源供給は停止されており、これによって電源９からの消費電流を低減している。
【００５１】
コンパレータ８において、増幅器４を介して得られた火災検出素子１からの火災検出信号が所定の閾値を超えると、コンパレータ８の出力がＭＰＵ７に割込信号として入力され、この割込信号の入力を受けてＭＰＵ７はスイッチ制御信号Ｅ２を出力し、スイッチ１５をオンし、このとき非火災検出素子２と低温物体検出素子３に電源が供給され、非火災検出信号及び人体検出信号が出力されることになる。なお、ＭＰＵ７におけるスイッチ１５の制御以外の処理即ち火災判断部１０の火災判断処理は、図１の実施形態と同じである。
【００５２】
なお上記の実施形態にあっては、火災検出素子１、非火災検出素子２及び低温物体検出素子３による中心波長λ１，λ２，λ３の３波長方式による炎検出器を例にとるものであったが、本発明の炎検出器としては基本的には、中心波長λ１＝４．５μｍの火災検出素子１と、中心波長λ２＝２．３μｍの非火災検出素子２を用いた２波長方式として実現することも可能である。この２波長方式は、本発明の炎検出器を例えば人が近付かないエリアに設置するような場合に有効である。
【００５３】
また上記の実施形態にあっては、火災検出素子１の中心波長λ１＝４．５μｍ、非火災検出素子２の中心波長λ２＝２．３μｍ、低温物体検出素子３の中心波長λ３＝５．０μｍを設定した場合を例に取るものであったが、中心波長はこの値に限定されず、火災検出素子１については、大気窓１３の４．４μｍ〜５．１μｍとＣＯ２共鳴吸収波長帯域４．３μｍ〜４．７μｍとが重なり合う波長帯域４．５μｍ〜４．７μｍの範囲に検出中心波長λ１を設定すればよい。
【００５４】
また低温物体検出素子３の検出中心波長λ３は、大気窓１３の中の火災帯域を外れた４．７μｍ〜５．０μｍの範囲に設定すればよい。更に非火災検出素子２についても、大気窓１１の波長帯域２．０μｍ〜２．５μｍの範囲に検出中心波長λ２を設定すれば良い。
【００５５】
また上記の実施形態における火災判断部１０の処理としては、火災検出信号と火災断定レベルとの比較、非火災検出信号及び低温物体検出信号の非火災判断レベルとの比較で火災の有無を判断しているが、他の火災判断として、火災検出信号と非火災検出信号の比または差を求め、この比または差が所定の火災断定レベル以上であれば火災と判断し、未満であれば非火災と判断するようにしてもよい。
【００５６】
更に、火災検出素子１、非火災検出素子２及び低温物体検出素子３は、それぞれに設定した中心波長λ１，λ２，λ３に対し所定の帯域幅を持つバンドパスフィルタを使用しており、バンドパスフィルタの中心波長に対する帯域幅は必要に応じて適宜に定めることができる。
【００５７】
更に本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による炎検知器の実施形態を示した回路ブロック図
【図２】図１の検出素子の中心波長の設定を裏付ける炎及び炎以外の放射源の分光特性及び大気窓の説明図
【図３】大気の波長透過特性のグラフ図
【図４】大気の透過特性を通して見たハロゲンランプの波長スペクトラムの説明図
【図５】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるライター燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図６】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるハロゲンランプの電圧出力の計測結果の説明図
【図７】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるろうそく燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図８】４．０μｍの検出素子と２．３μｍの検出素子によるアルコール燃焼時の電圧出力の計測結果の説明図
【図９】本発明による炎検知器の実施形態を示した回路ブロック図 １：火災検出素子２：非火災検出素子３：低温物体検出素子４，５，６：増幅器７：ＭＰＵ８：コンパレータ９：電源１０：火災判断部１１，１２，１３，１４：大気窓１５：スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓を通して検出する火災検出素子と、
炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、前記第１大気窓とは異なる第２大気窓を通して検出する非火災検出素子と、
前記火災検出素子による火災検出信号と前記非火災検出素子による非火災検出信号から火災を判断する火災判断部と、
を備えた炎検出器に於いて、
前記第１大気窓の波長帯域は概ね４．４μｍ乃至５．１μｍであり、前記火災検出素子による炎検出中心波長をＣＯ２共鳴放射帯である概ね４．５μｍに設定し、前記第２大気窓の波長帯域は概ね１．９μｍ乃至２．５μｍであり、前記非火災検出素子による非火災検出中心波長を概ね２．３μｍに設定したことを特徴とする炎検出器。
【請求項２】
請求項１記載の炎検出器に於いて、更に、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部を備え、
前記火災判断部は、前記火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で前記非火災検出信号が所定の非火災判断レベル未満の場合は火災と判断し、前記火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で前記非火災検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は非火災と判断することを特徴とする炎検出器。
【請求項３】
請求項１記載の炎検出器に於いて、更に、人体を含む低温物体から放射される波長帯の放射エネルギーを検出する低温物体検出素子を設け、前記火災判断部は、前記低温物体検出素子の検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は、前記火災検出信号と前記非火災検出信号とによる火災判断を抑止することを特徴とする炎検出器。
【請求項４】
請求項３記載の炎検出器に於いて、前記低温物体検出素子による検出中心波長を、前記第１大気窓の波長帯域である概ね５μｍ乃至１２μｍに属する概ね５μｍに設定したことを特徴とする炎検出器。
【請求項１】
炎固有の赤外線波長付近の放射エネルギーを、大気中の気体分子による吸収を受けない波長帯域である第１大気窓を通して検出する火災検出素子と、
炎固有の赤外線波長を外れた背景放射の放射エネルギーを、前記第１大気窓とは異なる第２大気窓を通して検出する非火災検出素子と、
前記火災検出素子による火災検出信号と前記非火災検出素子による非火災検出信号から火災を判断する火災判断部と、
を備えた炎検出器に於いて、
前記第１大気窓の波長帯域は概ね４．４μｍ乃至５．１μｍであり、前記火災検出素子による炎検出中心波長をＣＯ２共鳴放射帯である概ね４．５μｍに設定し、前記第２大気窓の波長帯域は概ね１．９μｍ乃至２．５μｍであり、前記非火災検出素子による非火災検出中心波長を概ね２．３μｍに設定したことを特徴とする炎検出器。
【請求項２】
請求項１記載の炎検出器に於いて、更に、火災検出素子による火災検出信号と非火災検出素子による非火災検出信号とに基づいて火災を判断する火災判断部を備え、
前記火災判断部は、前記火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で前記非火災検出信号が所定の非火災判断レベル未満の場合は火災と判断し、前記火災検出信号が所定の火災断定レベル以上で前記非火災検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は非火災と判断することを特徴とする炎検出器。
【請求項３】
請求項１記載の炎検出器に於いて、更に、人体を含む低温物体から放射される波長帯の放射エネルギーを検出する低温物体検出素子を設け、前記火災判断部は、前記低温物体検出素子の検出信号が所定の非火災判断レベル以上の場合は、前記火災検出信号と前記非火災検出信号とによる火災判断を抑止することを特徴とする炎検出器。
【請求項４】
請求項３記載の炎検出器に於いて、前記低温物体検出素子による検出中心波長を、前記第１大気窓の波長帯域である概ね５μｍ乃至１２μｍに属する概ね５μｍに設定したことを特徴とする炎検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３３１０５０（Ｐ２００６−３３１０５０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５３３９３（Ｐ２００５−１５３３９３）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００３４０３）ホーチキ株式会社 (792)
【Ｆターム（参考）】
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