JP2001175967A

JP2001175967A - 炎検知器

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Publication number: JP2001175967A
Application number: JP36004299A
Authority: JP
Inventors: Hidenari Matsukuma; 秀成松熊; Yasushi Shima; 裕史島; Masahiko Nemoto; 雅彦根本; Masato Aizawa; 真人相澤; Manabu Mizobuchi; 学溝渕; Isao Asano; 功浅野; Yoshimi Kawabata; 芳美川端
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP3357330B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検知センサから出力される検出信号に含まれ
るノイズ成分を簡易な構成により抑制するとともに、本
来の炎検出成分を良好に抽出、増幅して、より正確な炎
判定を行うことができる炎検知器を提供する。【解決手段】炎検知器は、赤外線エネルギーを電気信
号に変換して出力する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを
備えたセンサ部ＳＥＮと、センサ部ＳＥＮから出力され
る各検出信号Ｓａ〜Ｓｄから所定の周波数帯域の信号成
分Ａａ〜Ａｄのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴと、信
号成分Ａａ〜Ａｄを加算（積算）し、信号増幅する加算
増幅部ＡＭＰと、加算増幅部ＡＭＰから出力される増幅
出力により炎の判定を行う信号処理部ＰＲＯと、を有し
て構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火炎を観測して得
られる輻射エネルギーを検出することにより、炎を検知
する炎検知器に関し、特に、受光素子により検出された
検出信号を所定の信号レベルに増幅する信号増幅部を備
えた炎検知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、火炎等の火災源を検出するために
用いられている輻射式の炎検知器は、図７に示すよう
に、大別して、火炎等からの輻射エネルギー（特に、赤
外線エネルギー）を検出する焦電型の受光素子を備えた
検知センサ１０と、該受光素子により検出、出力される
検出信号Ｓｐから、炎判定処理に用いられる特定の周波
数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させる前置フィルタ２
０と、前置フィルタ２０を通過した信号成分Ａｐを所定
の信号レベルに初段増幅するプリアンプ３０と、プリア
ンプ３０からの出力を、後述する信号処理に適した信号
レベルに増幅するメインアンプ４０と、メインアンプ４
０から出力される増幅出力（アナログ信号）Ｂｐをデジ
タル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、
Ａ／Ｄ変換器と記す）５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出
力に基づいて、火炎等の検出判定処理を実行する炎判定
処理部６０と、を有して構成されている。

【０００３】このような炎検知器において、検知センサ
１０により炎が観測されると、炎の輻射エネルギーに応
じた検出信号Ｓｐが出力され、炎判定に用いられる周波
数帯域の信号成分Ａｐのみが抽出、増幅されて、炎判定
部６０に入力される。すなわち、特定の周波数帯域に含
まれる信号成分に基づいて、炎判定処理が実行されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術においては、次に示すような問題点を
有していた。（１）上述した炎検知器においては、図８に示すよう
に、検知センサ１０から出力された検出信号Ｓｐのう
ち、特定の周波数帯域に含まれる信号成分Ａｐを、プリ
アンプ３０及びメインアンプ４０により増幅する際、上
記周波数帯域に含まれるノイズ成分Ｎｐも、本来の炎検
出成分Ｄｐとともに所定の増幅率で増幅される。そのた
め、炎判定処理部６０に出力される増幅出力Ｂｐに含ま
れるノイズ成分Ｎｐ´の絶対レベルが増大して、炎判定
処理部６０における炎判定処理に影響を及ぼすことによ
り、正確な炎判定が行われなくなる可能性を有してい
た。

【０００５】（２）また、検知センサ１０においては、
検知センサ１０に備えられた受光素子の特性劣化や受光
素子前方に配置される保護用透光性窓の汚れ等により、
経時的に検知エリアや検知感度の変化に対応させて、検
知感度を自動的に調整する場合、あるいは、炎検知器の
設置現場において、検知エリアや検知感度を調整する場
合、アンプの増幅率の変更制御の幅が狭く、増幅余裕度
が低い構成となっていた。そのため、炎検知器の検知性
能にばらつきを生じ易く、正確な炎判定が行われなくな
る可能性を有していた。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
み、検知センサから出力される検出信号に含まれるノイ
ズ成分を簡易な構成により抑制するとともに、本来の炎
検出成分を良好に抽出、増幅して、より正確な炎判定を
行うことができる炎検知器を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る炎検知器は、光エネルギーを電気信号に変換する検知
センサと、前記検知センサからの出力信号を増幅して出
力する増幅手段と、前記増幅手段から出力される増幅出
力により炎の判定を行う炎判定手段と、を備えた炎検知
器において、前記検知センサは、略同一の検知エリアを
略同時に監視するように設定され、かつ、個別出力可能
な受光素子を複数備え、前記増幅手段は、前記受光素子
からの各個別の出力を加算増幅することを特徴としてい
る。請求項２記載の発明に係る炎検知器は、請求項１記
載の炎検知器において、前記増幅手段は、前記受光素子
からの各個別の出力を初段増幅する前置増幅手段と、該
前置増幅手段からの出力を所定の信号レベルに増幅する
主増幅手段と、を備え、各前置増幅手段からの出力線を
接続して主増幅手段に出力することにより、加算増幅す
るようにしたことを特徴としている。

【０００８】請求項３記載の発明に係る炎検知器は、請
求項２記載の炎検知器において、前記炎検知器は、各前
置増幅手段からの出力線を切換え接続する切換え手段を
備えていることを特徴としている。請求項４記載の発明
に係る炎検知器は、請求項１記載の炎検知器において、
前記検知センサは、前記受光素子が複数個配置され、一
体的にパッケージ化されたものであることを特徴として
いる。請求項５記載の発明に係る炎検知器は、請求項１
記載の炎検知器において、前記検知センサは、同一種類
の受光素子を個別にパッケージ化して、複数個近接して
配置したものであることを特徴としている。請求項６記
載の発明に係る炎検知器は、請求項４又は５のいずれか
に記載の炎検知器において、前記複数の受光素子は、各
々同一の素子寸法で形成されていることを特徴としてい
る。請求項７記載の発明に係る炎検知器は、請求項４又
は５のいずれかに記載の炎検知器において、前記複数の
受光素子は、異なる素子寸法に形成されたものを含んで
いることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。＜第１の実施形態＞図１は、本発明に係る炎検知器の第
１の実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本実施
形態に係る炎検知器に適用されるセンサ部の構成例を示
す図であり、図３は、本実施形態に係る炎検知器に適用
されるセンサ部における受光素子の配置例を示す図であ
る。

【００１０】図１に示すように、本実施形態に係る炎検
知器は、大別して、赤外線エネルギー（光エネルギー）
を電気信号に変換して出力する複数の受光素子１０ａ〜
１０ｄを備えたセンサ部（検知センサ）ＳＥＮと、セン
サ部ＳＥＮから出力される各検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、
所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させ
るフィルタ部ＦＬＴと、信号成分Ａａ〜Ａｄを加算（積
算）し、信号増幅する加算増幅部（増幅手段）ＡＭＰ
と、加算増幅部ＡＭＰから出力される増幅出力により炎
の判定を行う信号処理部（炎判定手段）ＰＲＯと、を有
して構成されている。

【００１１】以下、各構成について具体的に説明する。（ア）センサ部ＳＥＮ／フィルタ部ＦＬＴセンサ部ＳＥＮは、略同一の検知エリアを有するように
設定され、かつ、火炎ＦＲ等の熱源からの赤外線エネル
ギーを略同時に検出する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄ
を有して構成され、フィルタ部ＦＬＴは、該受光素子１
０ａ〜１０ｄの各々から出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄ
から、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号
成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させる前置フィルタ２０ａ〜
２０ｄを有して構成されている。ここで、センサ部ＳＥ
Ｎの具体的な構成例について説明すると、例えば、図２
に示すように、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄが形成さ
れた基板１０１と、該基板を基部１０３上に支持するた
めの基板搭載部１０２と、基板搭載部側の背面側から端
子１０４が延在して設けられた基部１０３と、受光素子
１０ａ〜１０ｄの前方に光学波長フィルタである保護用
透光性窓１０５を備えたカバー部材１０６とにより、セ
ンサモジュールとしてパッケージ化された構成を有して
いる。

【００１２】このようなセンサ部ＳＥＮに適用される受
光素子１０ａ〜１０ｄの配置例としては、例えば、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、単一の基板１０１上に、
同一の素子寸法（サイズ）、すなわち、同一の検知感度
を有する受光素子１０ａ〜１０ｄを複数個(本実施形態
においては、４個)、マトリクス状（図３（ａ））や直
線状（図３（ｂ））、あるいは、千鳥状（図３（ｃ））
等の任意の配列でアレイ状に形成したものを適用するこ
とができる。ここで、アレイ状とは、同一の基板上に同
一の製造プロセスにより、同一の感度特性を有するよう
に形成された受光素子群であることを意味している。

【００１３】そして、各々の受光素子１０ａ〜１０ｄ
は、略同一の検知エリアを略同時に監視するように設定
され、かつ、個別に検出信号Ｓａ〜Ｓｄを前置フィルタ
２０ａ〜２０ｄに出力するように構成されている。な
お、図１、図３においては、説明の都合上、４個の受光
素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮの構成につ
いて示したが、受光素子の設置数や配置方法、素子寸法
等については、何ら限定されるものではない。また、一
般に、検知出力レベルは、受光素子の面積に略比例する
ので、各受光素子の素子寸法、素子合計寸法が大きくな
るほど大きな検知出力レベルを得ることができる。

【００１４】上述したように、受光素子１０ａ〜１０ｄ
をアレイ状に形成し、パッケージ化することにより、セ
ンサ部ＳＥＮの構成を小型化することができるととも
に、各受光素子の検知感度特性を略均一化して、各検出
信号Ｓａ〜Ｓｄを略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）に
することができ、後述する信号成分の加算増幅におい
て、本来の炎検出成分のみを良好に顕在化させることが
できる。なお、具体的な信号成分の加算増幅の作用につ
いては後述する。また、センサ部ＳＥＮの他の構成例と
しては、図２において、基板１０１上に所定の素子寸法
を有する単一の受光素子を形成してパッケージ化した同
一種類のセンサモジュールを複数個用意し、これらを互
いに近接して配置した構成を適用することもできる。

【００１５】このように、個別独立してパッケージ化さ
れた同一種類のセンサモジュールを複数個近接して配置
することにより、上述したアレイ状の受光素子１０ａ〜
１０ｄに比較して、センサ部ＳＥＮの構成が大型化した
り、あるいは、設置スペースが制限される等の問題が生
じるものの、その一方で比較的安価な汎用の受光素子を
適用することができるので、センサ部ＳＥＮを安価かつ
簡易に構成することができる。なお、このような構成に
よっても上述した構成と同様に、検知感度特性を略均一
化して、各検出信号Ｓａ〜Ｓｄを略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒
Ｓｃ≒Ｓｄ）にすることができる。

【００１６】（イ）加算増幅部ＡＭＰ加算増幅部ＡＭＰは、各前置フィルタ２０ａ〜２０ｄを
介して個別に入力される信号成分Ａａ〜Ａｄを、各々所
定の増幅率で初段増幅する複数のプリアンプ（前置増幅
手段）３０ａ〜３０ｄと、各プリアンプ３０ａ〜３０ｄ
の出力線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄを結合接続(出力信号を加算)し
て得られる出力信号を、後述する信号処理に適した信号
レベルに増幅するメインアンプ（主増幅手段）４０Ａ
と、を有して構成されている。

【００１７】ここで、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの各々
の増幅出力は、出力線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄを介して出力さ
れ、接点ＮＡにおいて加算合成されて、後段のメインア
ンプ４０Ａに入力される。すなわち、出力線Ｌ１ａ〜Ｌ
１ｄを介して出力される増幅出力は、略同一の条件下
（略同一の検知エリアを略同時に監視して）で得られた
検出信号に基づく信号であるので、これらの出力線Ｌ１
ａ〜Ｌ１ｄを接点ＮＡにおいて結合接続することによ
り、各増幅出力が積算されてＳ／Ｎが改善される。メイ
ンアンプ４０Ａは、接点ＮＡにおいて加算合成された信
号成分を、所定の増幅率で増幅する。ここで、メインア
ンプ４０Ａの増幅率は、受光素子の設置数(すなわち、
プリアンプの設置数)、プリアンプの増幅率、及び、後
段の信号処理部ＰＲＯにおける信号処理に必要とされる
信号レベルに基づいて設定される。詳しくは後述する。

【００１８】（ウ）信号処理部ＰＲＯ信号処理部ＰＲＯは、メインアンプ４０Ａから出力され
るアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力に基づいて、火炎等
の検出判定処理を実行する炎判定処理部６０と、を有し
て構成されている。Ａ／Ｄ変換部５０は、メインアンプ
４０Ａから出力されたアナログ信号を後段の炎判定処理
部６０に適したデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ
変換部５０は、後段の炎判定処理部６０がデジタル信号
処理を行う場合にのみ必要であり、アナログ信号レベル
を直接基準値と比較するような処理回路の場合には省略
することができる。

【００１９】炎判定処理部６０は、Ａ／Ｄ変換器５０
（又は、メインアンプ４０Ａ）からの加算増幅出力に基
づいて、所定の炎判定処理を実行する。炎検出判定の具
体的な手法としては、例えば、加算増幅出力の積分レベ
ルと所定の炎判定レベルとを比較する方法を適用するこ
とができる。また、他の炎判定方法としては、火炎特有
のちらつき周波数が得られるか否かを判定するものや、
レベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することが
できる。すなわち、本実施形態に係る炎検知器において
は、プリアンプ３０ａ〜３０ｄからの増幅出力を加算
し、メインアンプ４０Ａにより増幅したものを用いて炎
検出判定処理が実行される。なお、炎検知器の検知感度
は、受光素子の出力数（設置数）、加算増幅部における
増幅率、炎判定処理部６０における炎判定レベル等によ
り決定される。

【００２０】ここで、本実施形態に係る炎検知器と、従
来技術に示した炎検知器における増幅作用の差異につい
て、図を参照して詳しく説明する。図４は、本発明に係
る炎検知器に適用される加算増幅部における加算増幅作
用を説明するための概念図である。ここでは、図７、図
８に示した従来技術を適宜参照して説明する。まず、上
述した従来技術について説明する。図７に示したよう
に、単一の受光センサを備えた検知センサ１０から出力
される検出信号Ｓｐから所定の周波数帯域の信号成分Ａ
ｐを抽出し、プリアンプ３０及びメインアンプ４０によ
り増幅処理する場合において、例えば、プリアンプ３０
の増幅率を１０倍、メインアンプ４０の増幅率を１００
倍とすると、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、信号
成分Ａｐに含まれる本来の炎検出成分Ｄｐとともに、受
光素子の素子特性や外的環境等に基づくノイズ成分Ｎｐ
も１０００倍に増幅される。そのため、ノイズ成分が増
大して正確な炎判定を行うことができなくなる場合が生
じる。

【００２１】これに対して、本実施形態に係る炎検知器
においては、センサ部ＳＥＮに備えられた各受光素子１
０ａ〜１０ｄが略均一な検知感度特性を有し、かつ、略
同一の検知エリアを略同時に監視するので、各受光素子
１０ａ〜１０ｄから出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄは、
略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）な信号として得られ
る。そして、検出信号Ｓａ〜Ｓｄから所定の周波数帯域
の信号成分Ａａ〜Ａｄを抽出し、各プリアンプ３０ａ〜
３０ｄ及びメインアンプ４０Ａにより増幅処理する場
合、例えば、各プリアンプ３０ａ〜３０ｄの増幅率を１
０倍とすると、各信号成分Ａａ〜Ａｄは、各々１０倍に
信号増幅される。このとき、信号成分Ａａ〜Ａｄに含ま
れるノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄも本来の炎検出成分Ｄａ〜Ｄ
ｄとともに増幅され、各出力線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄを介して
出力される。

【００２２】ここで、各プリアンプ３０ａ〜３０ｄの各
出力線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄは、接点ＮＡにおいて結合接続さ
れているので、各プリアンプ３０ａ〜３０ｄからの増幅
出力は、加算合成（すなわち、積算)されて、図４に示
すように、略同一の帯域に現れる本来の炎検出成分Ｄａ
〜Ｄｄの絶対レベルが、概ね結合される出力線数倍（す
なわち、受光素子の設置数倍；図４では４倍）に増大す
ることになり、接点ＮＡにおける加算出力は、センサ部
ＳＥＮに備えられた各受光素子１０ａ〜１０ｄにより検
出された各検出信号Ｓａ〜Ｓｄの信号レベルを４０倍
（＝４×Ｓａ×１０）に増幅したものに相当する。そし
て、上述した従来技術と同様に、本来の炎検出成分に対
して１０００倍の増幅率を実現するためには、上記加算
出力に対して２５倍の増幅処理を行えばよいことになる
ので、メインアンプ４０Ａの増幅率は、２５倍に設定さ
れる。

【００２３】一方、各プリアンプ３０ａ〜３０ｄにより
所定の増幅率で信号増幅された信号成分Ａａ〜Ａｄに含
まれる各ノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄは、各出力線Ｌ１ａ〜Ｌ
１ｄを接点ＮＡにおいて結合接続した構成により、加算
合成（積算）されて、上記本来の炎検出成分Ｄの信号レ
ベルに比較して相対的に増大率が抑制されて現れる。そ
して、メインアンプ４０Ａにより加算出力に含まれるノ
イズ成分も本来の炎検出成分とともに増幅されるが、従
来のメインアンプ４０の増幅率（１００倍）に比較し
て、極めて低い増幅率（２５倍）で増幅されるにすぎな
いので、ノイズ成分Ｎは本来の炎検出成分Ｄに比較して
相対的に大幅に抑制された信号レベルとして現れる。こ
のように、本実施形態おける加算増幅部ＡＭＰにより、
本来の炎検出成分のみを増大させ、かつ、ノイズ成分を
相対的に抑制することができるのは、各受光素子１０ａ
〜１０ｄにおける本来の炎検出成分Ｄａ〜Ｄｄ相互が、
同一の被検出体（炎）を同時に検出していることにより
密接な相関を有しているのに対して、ノイズ成分Ｎａ〜
Ｎｄ相互には相関が比較的少ないことに基づくものであ
る。

【００２４】また、このような信号成分Ａａ〜Ａｄを加
算増幅した場合におけるＳ／Ｎは、次のような特徴を有
している。すなわち、ｉ番目の受光素子からの信号成分
Ａｉをｍ個加算すると、その結果は、炎検出成分の平均
振幅Ｓを用いて、次式のように表される。 ΣＳｉ＝ｍ・Ｓ・・・（１）一方、雑音強度ついては、その分散の平方平均で評価す
ることができるので、雑音成分の平均振幅Ｎを用いて、
次式のように表される。 √（ΣＮｉ²）＝Ｎ・√ｍ・・・（２）したがって、最終的なＳ／Ｎは、次式のように表され、
ｍ個の受光素子からの出力を加算合成（積算平均化）す
ることにより、Ｓ／Ｎは√ｍ倍向上することになる。ｍ・Ｓ／（Ｎ・√ｍ）＝（Ｓ／Ｎ）・√ｍ・・・（３）

【００２５】したがって、複数の受光素子からの検出出
力を加算増幅することにより、従来と同等の信号増幅率
(例えば、１０００倍)を実現するためにメインアンプ４
０Ａに必要とされる増幅率を大幅に低減することができ
るとともに、本来の炎検出成分のみを良好に増幅（１０
００倍）させて、本来の炎検出成分をより顕在化させる
ことができ、信号処理部ＰＲＯに入力される加算増幅出
力のＳ／Ｎを大幅に改善して、より正確な炎判定処理を
行うことができる。

【００２６】＜第２の実施形態＞次に、本発明に係る炎
検知器の第２の実施形態について、図面を参照して説明
する。図５は、第２の実施形態に係る炎検知器の概略構
成を示すブロック図である。ここで、上述した実施形態
と同等の構成については、同一の符号を付して、その説
明を省略する。図５に示すように、本実施形態に係る炎
検知器は、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセン
サ部ＳＥＮと、火炎ＦＲを観測することによりセンサ部
ＳＥＮから出力される各検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定
の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させるフ
ィルタ部ＦＬＴと、信号成分Ａａ〜Ａｄを加算し、信号
増幅する加算増幅部ＡＭＰと、加算増幅部ＡＭＰから出
力される増幅出力により炎の判定を行う信号処理部ＰＲ
Ｏと、を有して構成されている。

【００２７】ここで、加算増幅部ＡＭＰは、信号成分Ａ
ａ〜Ａｄを初段増幅して出力線Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃに出力す
るプリアンプ３０ａ〜３０ｄと、出力線Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃ
の接続状態、すなわち、プリアンプ３０ｂ〜３０ｄの出
力を接点ＮＢに対して接続導通／接続遮断するスイッチ
（切換え手段）ＳＷ１、ＳＷ２と、例えば、信号処理部
ＰＲＯからの指令に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２
の接続導通／接続遮断状態を制御するスイッチ制御部７
０と、を有して構成されている。

【００２８】すなわち、本実施形態に係る炎検出器にお
いては、プリアンプ３０ａの出力線Ｌ２ａは、接点ＮＢ
を介して、常時メインアンプ４０Ａに接続され、プリア
ンプ３０ｂの出力線Ｌ２ｂは、スイッチＳＷ１を介して
接点ＮＢに接続され、プリアンプ３０ｃ、３０ｄの加算
出力線Ｌ２ｃは、スイッチＳＷ２を介して接点ＮＢに接
続される。なお、以下、説明の都合上、便宜的にプリア
ンプ３０ａ〜３０ｄの増幅率は、おのおの同等の、例え
ば１０倍に設定され、メインアンプ４０Ａの増幅率は、
２５倍に設定されているものとする。

【００２９】次いで、上述した構成を有する炎検知器に
おける各接続状態とその作用について、図面を参照して
説明する。図６は、第２の実施形態に係る炎検知器にお
ける各接続状態とその作用を説明するための概念図であ
る。 (状態１：図６（ａ）)上述したような構成を有する炎検
知器において、図６（ａ）に示すように、スイッチ制御
部７０により、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を遮断状態に
設定した場合、受光素子１０ａから出力される検出信号
Ｓａのみが、プリアンプ３０ａ及びメインアンプ４０Ａ
を介して信号増幅される。したがって、単一の受光素子
１０ａからの検出信号Ｓａは、プリアンプ３０ａとメイ
ンアンプ４０Ａの各々の増幅率に基づいて、増幅処理さ
れるので、検出信号Ｓａが２５０倍（＝１０×２５）さ
れて信号処理部ＰＲＯに入力される。

【００３０】(状態２：図６（ｂ）)また、図６（ｂ）に
示すように、スイッチ制御部７０により、スイッチＳＷ
１を導通状態、スイッチＳＷ２を遮断状態に設定した場
合、受光素子１０ａ、１０ｂから出力される検出信号Ｓ
ａ、Ｓｂが、プリアンプ３０ａ、３０ｂを介して信号増
幅されて、接点ＮＢにおいて加算合成され、メインアン
プ４０Ａに出力される。ここで、受光素子１０ａ、１０
ｂは、略同一の検知エリアを略同時に監視することによ
り、各検出信号Ｓａ、Ｓｂが略同等（Ｓａ≒Ｓｂ）の信
号レベルを有している。したがって、センサ部ＳＥＮか
らの検出信号Ｓａ、Ｓｂは、プリアンプ３０ａ、３０ｂ
及びメインアンプ４０Ａの各々の増幅率に基づいて、加
算増幅処理されるので、結果、検出信号Ｓａが５００倍
（上記状態１の２倍）されたと同等の信号が信号処理部
ＰＲＯに入力される。

【００３１】(状態３：図６（ｃ）)また、図６（ｃ）に
示すように、スイッチ制御部７０により、スイッチＳＷ
１及びＳＷ２を導通状態に設定した場合、受光素子１０
ａ〜１０ｄから出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄが、プリ
アンプ３０ａ〜３０ｄを介して信号増幅されて、接点Ｎ
Ｂにおいて加算合成され、メインアンプ４０Ａに出力さ
れる。ここで、受光素子１０ａ〜１０ｄは、略同一の検
知エリアを略同時に監視することにより、各検出信号Ｓ
ａ〜Ｓｄが略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）の信号レ
ベルを有している。したがって、センサ部ＳＥＮからの
検出信号Ｓａ〜Ｓｄは、プリアンプ３０ａ〜３０ｄ及び
メインアンプ４０Ａの各々の増幅率に基づいて、加算増
幅処理されるので、結果、検出信号Ｓａが１０００倍
（上記状態１の４倍）されたと同等の信号が信号処理部
ＰＲＯに入力される。

【００３２】(状態４：図６（ｄ）)また、図６（ｄ）に
示すように、スイッチ制御部７０により、スイッチＳＷ
１を遮断状態、スイッチＳＷ２を導通状態に設定した場
合、受光素子１０ａ、１０ｃ、１０ｄから出力される検
出信号Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｄが、プリアンプ３０ａ、３０
ｃ、３０ｄを介して信号増幅されて、接点ＮＢにおいて
加算合成され、メインアンプ４０Ａに出力される。ここ
で、受光素子１０ａ、１０ｃ、１０ｄは、略同一の検知
エリアを略同時に監視することにより、各検出信号Ｓ
ａ、Ｓｃ、Ｓｄが略同等（Ｓａ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）の信号レ
ベルを有している。したがって、センサ部ＳＥＮからの
検出信号Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｄは、プリアンプ３０ａ、３０
ｃ、３０ｄ及びメインアンプ４０Ａの各々の増幅率に基
づいて、加算増幅処理されるので、結果、検出信号Ｓａ
が７５０倍（上記状態１の３倍）されたと同等の信号が
信号処理部ＰＲＯに入力される。

【００３３】したがって、本実施形態に係る炎検知器に
よれば、スイッチ制御部７０により、スイッチＳＷ１、
ＳＷ２の導通／遮断状態を個別に制御することにより、
受光素子からの検出信号の入力数を増減することができ
るので、上記スイッチの組み合わせの範囲内で、センサ
部の検出出力を任意に切換え、調整することができる。
また、メインアンプの増幅度を、従来の構成に比較して
大幅に小さく設定することができるので、より大きな増
幅率を必要とする場合に良好に対応することができ、増
幅余裕度を向上させることができる。

【００３４】なお、上述した各実施形態においては、受
光素子の素子寸法（サイズ）及びプリアンプ３０ａ〜３
０ｄの個々の増幅率を、同一の規定値に設定した場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、個々の受光素子の素子寸法（サイズ）等を任意に
変化させて設定することにより、検出出力レベルを異な
らせた受光素子から出力される検出信号を加算増幅する
ように構成することもできる。この場合、出力特性を段
階的に変化させて設定した受光素子群を形成することが
でき、スイッチ制御部を用いた出力線の切換え制御によ
り、増幅率の設定方法に一層の多様性を持たせることが
できる。

【００３５】また、上述した各実施形態に係る炎検知器
は、火炎から放射される輻射光を検出することにより炎
を検知、判定するものであれば、どのような空間に設置
されるものであってもよく、例えば、トンネル用の火災
検知器として良好に適用することができる。さらに、上
述した各実施形態に係る炎検知器においては、加算増幅
部において増幅処理される検出信号の増幅率を、説明の
都合上、便宜的に１０００倍としたが、実際の炎検知器
においては、例えば、数千倍から数万倍以上の極めて高
い増幅率が必要とされているが、上述した実施形態に示
したような複数の受光素子を備えたセンサ部、及び、加
算増幅部を有する構成を適用することにより、メインア
ンプの増幅率を大幅に低減することができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光エネル
ギーを電気信号に変換する検知センサからの出力信号を
増幅して、火災の判定を行う炎検知器において、検知セ
ンサが、略同一の検知エリアを監視するように設定され
た、個別出力可能な複数の受光素子を備えているととも
に、各受光素子からの出力を加算増幅するように構成さ
れているので、個別の受光素子からの出力に含まれる本
来の炎検出成分のみを増大させつつ、ノイズ成分の相対
値を抑制して、ＳＮ比を大幅に改善することができ、よ
り正確な炎判定を行うことができる。また、各受光素子
からの出力を加算合成するという簡易な構成により、従
来に比較して低い増幅率で所定の信号レベルへの増幅を
実現することができる。したがって、増幅手段の増幅率
を従来に比較して小さく設定することができるので、増
幅余裕度を増すことができる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、上記増幅手
段が、受光素子からの各個別の出力を初段増幅する前置
増幅手段と、該前置増幅手段からの出力を所定の信号レ
ベルに増幅する主増幅手段と、を備え、各前置増幅手段
からの出力線を接続して主増幅手段に出力することによ
り、加算増幅するように構成されているので、各受光素
子（各前置増幅手段）からの出力線を接続し、主増幅手
段に出力することで、加算合成するという簡易な構成に
より、従来に比較して低い増幅率で所定の信号レベルへ
の増幅を実現することができる。また、主増幅手段の増
幅度を、従来の構成に比較して小さく設定することがで
きるので、より大きな増幅率を必要とする場合に対応す
ることができ、増幅余裕度を向上させることができる。
請求項３記載の発明によれば、炎検知器が、各前置増幅
手段からの出力線を切換え接続する切換え手段を備えて
いるので、切換え手段の導通／遮断状態を個別に制御す
ることにより、受光素子からの検出信号の入力数を増減
することができ、検知センサの検出出力を任意に切換え
て、調整することができる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、上記検知セ
ンサが、受光素子を複数個配置し、一体的にパッケージ
化された構成を有しているので、検知センサの構成を大
幅に小型化することができるとともに、感度特性の略均
一な受光素子群を形成することができる。請求項５記載
の発明によれば、上記検知センサが、同一種類の受光素
子を個別にパッケージして、複数個近接して配置した構
成を有しているので、比較的安価な汎用の受光素子を適
用することができるので、センサ部を簡易かつ安価に構
成することができる。

【００３９】請求項６記載の発明によれば、上記複数の
受光素子が、同一のサイズに構成されているので、感度
特性の略均一な受光素子群を形成することができ、本来
の炎検出成分を顕在化させることができ、信号処理部に
おける炎判定処理に使用される信号の精度を高めること
ができる。請求項７記載の発明によれば、上記複数の受
光素子が、異なるサイズに構成されたものを含んでいる
ので、感度特性を段階的に変化させて設定した受光素子
群を形成することができ、スイッチ制御部を用いた出力
線の切換え制御により、増幅率の設定方法に一層の多様
性を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炎検知器の第１の実施形態を示す
ブロック図である。

【図２】第１の実施形態に係る炎検知器に適用されるセ
ンサ部の構成例を示す図である。

【図３】第１の実施形態に係る炎検知器に適用されるセ
ンサ部における受光素子の配置例を示す図である。

【図４】第１の実施形態に係る炎検知器に適用される加
算増幅部における加算増幅作用を説明するための概念図
である。

【図５】本発明に係る炎検知器の第２の実施形態を示す
ブロック図である。

【図６】第２の実施形態に係る炎検知器における各接続
状態とその作用を説明するための概念図である。

【図７】従来技術における炎検知器の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図８】従来技術に示した炎検知器における検出信号の
増幅作用を説明するための概念図である。

【符号の説明】

ＳＥＮセンサ部（検知センサ）ＡＭＰ加算増幅部（増幅手段）ＰＲＯ信号処理部（火災判定手段）１０ａ〜１０ｄ受光素子２０ａ〜２０ｄ前置フィルタ３０ａ〜３０ｄプリアンプ（前置増幅手段）Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄ出力線４０Ａメインアンプ（主増幅手段）５０Ａ／Ｄ変換器６０炎判定処理部７０スイッチ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根本雅彦東京都品川区上大崎２丁目10番43号ホーチキ株式会社内 (72)発明者相澤真人東京都品川区上大崎２丁目10番43号ホーチキ株式会社内 (72)発明者溝渕学東京都品川区上大崎２丁目10番43号ホーチキ株式会社内 (72)発明者浅野功東京都品川区上大崎２丁目10番43号ホーチキ株式会社内 (72)発明者川端芳美東京都品川区上大崎２丁目10番43号ホーチキ株式会社内Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA01 BA32 BA36 BC03 BC14 BC28 DA06 5C085 AA13 AB08 AC03 CA04 CA30 EA08 EA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光エネルギーを電気信号に変換する検知
センサと、前記検知センサからの出力信号を増幅して出
力する増幅手段と、前記増幅手段から出力される増幅出
力により炎の判定を行う炎判定手段と、を備えた炎検知
器において、前記検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視
するように設定され、かつ、個別出力可能な受光素子を
複数備え、前記増幅手段は、前記受光素子からの各個別の出力を加
算増幅することを特徴とする炎検知器。
【請求項２】前記増幅手段は、前記受光素子からの各
個別の出力を初段増幅する前置増幅手段と、該前置増幅
手段からの出力を所定の信号レベルに増幅する主増幅手
段と、を備え、各前置増幅手段からの出力線を接続して主増幅手段に出
力することにより、加算増幅するようにしたことを特徴
とする請求項１記載の炎検知器。
【請求項３】前記炎検知器は、各前置増幅手段からの
出力線を切換え接続する切換え手段を備えていることを
特徴とする請求項２記載の炎検知器。
【請求項４】前記検知センサは、前記受光素子が複数
個配置され、一体的にパッケージ化されたものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の炎検知器。
【請求項５】前記検知センサは、同一種類の受光素子
を個別にパッケージ化して、複数個近接して配置したも
のであることを特徴とする請求項１記載の炎検知器。
【請求項６】前記複数の受光素子は、各々同一の素子
寸法で形成されていることを特徴とする請求項４又は５
のいずれかに記載の炎検知器。
【請求項７】前記複数の受光素子は、異なる素子寸法
に形成されたものを含んでいることを特徴とする請求項
４又は５のいずれかに記載の炎検知器。