JP2019184451A

JP2019184451A - Flame detector

Info

Publication number: JP2019184451A
Application number: JP2018076588A
Authority: JP
Inventors: 秀成松熊; Hidenari Matsukuma; 克明奥山; Katsuaki Okuyama; 慎樹大森; Chikaki Omori; 匡記祖父江; Masaki Sobue; 史織鈴木; Shiori Suzuki; 知明山田; Tomoaki Yamada
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-12
Also published as: JP7114306B2

Abstract

To provide a flame detector capable of certainly detecting a combustion flame by removing the influence of vibration from a received light output.SOLUTION: A light receiving unit 11 outputs a received light signal E1 obtained by receiving a radiation energy emitted from a combustion flame with a light receiving element 22a having a pyroelectric effect and a piezoelectric effect and by observing a flame specific wavelength range. A vibration detection unit 12 detects the vibration applied to a flame detector 10 with a vibration detection element 22v having the piezoelectric effect and outputs a vibration detection signal Ev. Thus, a vibration correction unit 36 corrects the received light signal E1 output from the light receiving unit 11 and removes a vibration signal component, on the basis of the vibration detection signal Ev output from the vibration detection unit 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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。 The present invention relates to a flame detection device that detects infrared radiation generated by CO ₂ resonance during flammable combustion to determine the presence or absence of a flame.

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、有炎燃焼時に発生するＣＯ₂の共鳴放射波長帯域における放射線を検出して、炎の有無を検出する炎検出装置や炎検出方法がよく知られている。 Conventionally, in a flame detection device that detects radiation energy generated by flame combustion and detects the presence or absence of flame, the radiation in the resonance radiation wavelength band of CO ₂ generated at the time of flame combustion is detected and flame is detected. A flame detection device and a flame detection method for detecting the presence or absence of a flame are well known.

ここで、従来技術における炎検出装置について、簡単に説明する。 Here, the flame detection apparatus in the prior art will be briefly described.

図７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。 FIG. 7 is a conceptual diagram showing a radiation spectrum in the infrared wavelength region of a combustion flame and other representative radiators, where the horizontal axis indicates the wavelength of the radiation and the vertical axis indicates the relative intensity of the radiation.

図７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る。 As shown in FIG. 7, in the spectral characteristic 100 of the combustion flame, there is a peak of the radiation relative intensity in the wavelength band near 4.5 μm due to the resonance emission of CO ₂ .

なお、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。また、受光素子（光電変換素子）としては例えば焦電体が利用されている。 In the following description, unless otherwise specified, the CO ₂ resonance radiation band refers to the 4.5 μm band. Further, as the light receiving element (photoelectric conversion element), for example, a pyroelectric material is used.

このように、従来の炎検出装置は、燃焼炎のＣＯ₂共鳴に伴って放射される４．５μｍ帯の赤外線を焦電体を用いた受光素子で電気信号に変換し、この電気信号から炎特有のちらつき周波数成分を抽出して炎の有無を判定するようにしている。 As described above, the conventional flame detection device converts the infrared light in the 4.5 μm band emitted along with the CO ₂ resonance of the combustion flame into an electrical signal by the light receiving element using the pyroelectric body, and the flame is converted from the electrical signal. The presence or absence of flame is determined by extracting a specific flicker frequency component.

特開昭５５−０８８１２５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 55-088125 特許第４０１４１８８号公報Japanese Patent No. 4014188

ところで、従来の炎検出装置に設けられた受光素子として利用する焦電体は、放射線エネルギーを電気信号に変換する焦電作用に加え、振動エネルギーを電気信号に変換する圧電作用を示すことが知られており、本来は４．５μｍ付近となる炎からの赤外線光を受光して焦電作用により光電変換した電気信号に基づく受光信号を出力するものであるが、地震等により炎検出装置に振動が加わると、受光素子が変形して圧電作用が働いて検出信号を出力してしまい、これにより誤って炎と判断して非火災報を出力する可能性がある。 By the way, it is known that a pyroelectric material used as a light receiving element provided in a conventional flame detection device exhibits a piezoelectric action that converts vibration energy into an electric signal in addition to a pyroelectric action that converts radiation energy into an electric signal. It receives infrared light from a flame that is about 4.5 μm in nature and outputs a light reception signal based on an electrical signal photoelectrically converted by pyroelectric action. If the light is applied, the light receiving element is deformed and the piezoelectric action is activated to output a detection signal, which may be erroneously determined as a flame and output a non-fire report.

本発明は、焦電作用と圧電作用をもつ受光素子の受光信号から燃焼炎を検出する炎検出装置について、受光信号から振動の影響を除去して確実な燃焼炎検出を可能とする炎検出装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to a flame detection apparatus that detects a combustion flame from a light reception signal of a light receiving element having a pyroelectric action and a piezoelectric action, and enables a reliable combustion flame detection by removing the influence of vibration from the light reception signal. The purpose is to provide.

（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観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、
燃焼炎から放射される放射線エネルギーを受光素子で受光して所定の波長帯を観測した受光信号を出力する受光ユニットと、
炎検出装置に加わる振動を振動検出素子で検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、
振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、受光ユニットから出力された受光信号を補正する振動補正部と、
が設けられ、振動補正部で補正された受光信号により燃焼炎の有無を検出し判断することを特徴とする。 (Flame detection device)
The present invention is a flame detection device that detects and detects the presence or absence of a combustion flame by observing the radiation energy emitted from the combustion flame,
A light receiving unit that receives radiation energy emitted from the combustion flame with a light receiving element and outputs a light receiving signal obtained by observing a predetermined wavelength band;
A vibration detection unit that detects vibration applied to the flame detection device with a vibration detection element and outputs a vibration detection signal;
Based on the vibration detection signal output from the vibration detection unit, a vibration correction unit that corrects the light reception signal output from the light reception unit;
Is provided, and the presence or absence of a combustion flame is detected and determined based on the light reception signal corrected by the vibration correction unit.

（振動補正演算）
振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に所定の係数を乗じて受光ユニットから出力された受光信号から減算することで、受光信号を補正する。 (Vibration correction calculation)
The vibration correction unit corrects the light reception signal by multiplying the vibration detection signal output from the vibration detection unit by a predetermined coefficient and subtracting it from the light reception signal output from the light reception unit.

（焦電素子による振動検出）
受光ユニットの受光素子は第１の焦電素子であり、
振動検出ユニットの振動検出素子は第２の焦電素子であり、
受光ユニットは、
燃焼炎から放射される所定波長帯域の光を選択透過させる光学波長フィルタと、
光学波長フィルタを透過した光を受光して光電変換した電気信号に基づく受光信号を出力する焦電素子と、
を有する受光センサを備え、
振動検出ユニットは、
外部から加わる振動により圧電変換した電気信号に基づく振動検出信号を出力する第２の焦電素子と、
第２の焦電素子に対し光の入射を遮断するように配置されたマスク部材と、
を有する振動センサを備える。 (Vibration detection by pyroelectric element)
The light receiving element of the light receiving unit is the first pyroelectric element,
The vibration detection element of the vibration detection unit is a second pyroelectric element,
The light receiving unit
An optical wavelength filter that selectively transmits light in a predetermined wavelength band emitted from the combustion flame;
A pyroelectric element that receives light transmitted through the optical wavelength filter and outputs a light reception signal based on an electrical signal photoelectrically converted;
A light receiving sensor having
The vibration detection unit
A second pyroelectric element that outputs a vibration detection signal based on an electric signal piezoelectrically converted by vibration applied from the outside;
A mask member arranged to block the incidence of light on the second pyroelectric element;
A vibration sensor.

（同一の焦電素子による振動検出）
第２の焦電素子は、第１の焦電素子と同一の構成とする。 (Vibration detection by the same pyroelectric element)
The second pyroelectric element has the same configuration as the first pyroelectric element.

（加速度検出素子による振動検出）
振動検出ユニットの振動検出素子を焦電素子以外の加速度検出素子とする。 (Vibration detection by acceleration sensor)
The vibration detection element of the vibration detection unit is an acceleration detection element other than the pyroelectric element.

（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観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、燃焼炎から放射される放射線エネルギーを受光素子で受光して所定の波長帯を観測した受光信号を出力する受光ユニットと、炎検出装置に加わる振動を振動検出素子で検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、受光ユニットから出力された受光信号を補正する振動補正部とが設けられ、振動補正部で補正された受光信号により燃焼炎の有無を検出し判断するようにしたため、地震等による振動が炎検出装置に加わって受光ユニットの受光素子から圧電作用による信号が出力された場合、同じ振動が振動検出ユニットの振動検出素子に加わることで振動検出信号が出力され、受光ユニットから出力された受光信号を補正して受光信号に含まれる振動信号成分を軽減または除去することができ、振動に伴って受光ユニットから出力された信号により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。 (Basic effect)
The present invention relates to a flame detection apparatus for observing radiation energy radiated from a combustion flame to determine the presence or absence of the combustion flame and detecting the radiation energy radiated from the combustion flame with a light receiving element. Based on a light receiving unit that outputs a light receiving signal for observing a band, a vibration detecting unit that detects a vibration applied to the flame detection device by a vibration detecting element and outputs a vibration detecting signal, and a vibration detecting signal output from the vibration detecting unit A vibration correction unit that corrects the light reception signal output from the light receiving unit is provided, and the presence or absence of a combustion flame is detected and determined based on the light reception signal corrected by the vibration correction unit. When a signal due to the piezoelectric action is output from the light receiving element of the light receiving unit when it is added to the device, the same vibration is applied to the vibration detecting element of the vibration detecting unit to detect vibration. The vibration signal component included in the light reception signal can be reduced or eliminated by correcting the light reception signal output from the light reception unit. Judgment and output of non-fire information can be reliably prevented.

（振動補正演算の効果）
また、振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に所定の係数を乗じて受光ユニットから出力された受光信号から減算することで、受光信号を補正するようにしたため、振動検出信号に掛ける係数は例えば、製造時に炎検出装置に所定の振動を加え、このときの受光信号と振動検出信号の相関に基づいて定める。すなわち例えば、このときの受光信号値に振動検出信号値を一致させるための比率を予め求めておくことで、簡単な演算により受光信号に含まれる振動信号成分を除去することができる。 (Effect of vibration compensation calculation)
The vibration correction unit corrects the light reception signal by multiplying the vibration detection signal output from the vibration detection unit by a predetermined coefficient and subtracts it from the light reception signal output from the light reception unit. The coefficient to be applied to is determined based on the correlation between the light reception signal and the vibration detection signal at this time, for example, by applying a predetermined vibration to the flame detection device at the time of manufacture. That is, for example, by obtaining a ratio for matching the vibration detection signal value with the light reception signal value at this time, the vibration signal component included in the light reception signal can be removed by a simple calculation.

（焦電素子による振動検出の効果）
また、受光ユニットの受光素子は第１の焦電素子であり、振動検出ユニットの振動検出素子は、第２の焦電素子であり、受光ユニットは、燃焼炎から放射される所定波長帯域の光を選択透過させる光学波長フィルタと、光学波長フィルタを透過した光を受光して光電変換した電気信号に基づく受光信号を出力する焦電素子とを有する受光センサを備え、振動検出ユニットは、外部から加わる振動により圧電変換した電気信号に基づく振動検出信号を出力する第２の焦電素子と、第２の焦電素子に対し光の入射を遮断するように配置されたマスク部材とを有する振動センサを備えたため、受光ユニットの受光センサは、第１の焦電センサにおける、赤外線エネルギーを電気信号に変換する焦電作用により、燃焼炎から放射される所定波長帯の放射線エネルギーを確実に光電変換して受光信号を出力することを可能し、また、振動検出ユニットの振動センサは、第２の焦電素子に対し光の入射を遮断するように配置されたマスク部材により外からの放射線（光）を受けないようにすることで、圧電作用のみにより炎検出装置に加わる振動に伴う振動検出信号を確実に出力することを可能とする。 (Effect of vibration detection by pyroelectric element)
The light receiving element of the light receiving unit is a first pyroelectric element, the vibration detecting element of the vibration detecting unit is a second pyroelectric element, and the light receiving unit emits light in a predetermined wavelength band emitted from the combustion flame. A light receiving sensor having an optical wavelength filter that selectively transmits light and a pyroelectric element that receives a light that has passed through the optical wavelength filter and outputs a light reception signal based on a photoelectric conversion. A vibration sensor having a second pyroelectric element that outputs a vibration detection signal based on an electrical signal piezoelectrically converted by applied vibration, and a mask member that is disposed so as to block light from entering the second pyroelectric element Therefore, the light receiving sensor of the light receiving unit emits light of a predetermined wavelength band emitted from the combustion flame by the pyroelectric action that converts infrared energy into an electric signal in the first pyroelectric sensor. It is possible to reliably photoelectrically convert the line energy and output a light reception signal, and the vibration sensor of the vibration detection unit is a mask member arranged so as to block light from entering the second pyroelectric element. By not receiving radiation (light) from outside, it is possible to reliably output a vibration detection signal accompanying vibration applied to the flame detection device only by the piezoelectric action.

（同一の焦電素子による振動検出による効果）
また、振動検出ユニットの振動検出素子を、受光ユニットの第１の焦電素子と同じ構成を有する第２の焦電素子としたため、炎検出装置に振動が加わった際の、第１の焦電素子の圧電出力信号（振動の影響により出力される受光信号）と第２の焦電素子の圧電出力信号（振動検出信号）を相似特性とすることができ、振動補正演算を簡単にすることができる。 (Effect of vibration detection by the same pyroelectric element)
In addition, since the vibration detection element of the vibration detection unit is the second pyroelectric element having the same configuration as the first pyroelectric element of the light receiving unit, the first pyroelectric element when vibration is applied to the flame detection device. The piezoelectric output signal of the element (light receiving signal output due to the influence of vibration) and the piezoelectric output signal of the second pyroelectric element (vibration detection signal) can be made to have similar characteristics, and the vibration correction calculation can be simplified. it can.

（加速度検出素子による振動検出の効果）
また、振動検出ユニットの振動検出素子を加速度検出素子としたため、炎検出装置の振動に伴い受光素子が圧電作用により出力する信号は振動による加速度の大きさに略比例する関係にあることから、加速度検出素子で検出した加速度信号に基づき受光ユニットの受光信号を補正することで、受光信号から振動に伴う信号成分を確実に除去することができる。 (Effect of vibration detection by acceleration sensor)
In addition, since the vibration detection element of the vibration detection unit is an acceleration detection element, the signal output by the light receiving element due to the piezoelectric action in accordance with the vibration of the flame detection device is in a relationship that is approximately proportional to the magnitude of acceleration due to vibration. By correcting the light reception signal of the light receiving unit based on the acceleration signal detected by the detection element, it is possible to reliably remove the signal component accompanying the vibration from the light reception signal.

炎検出装置の実施形態を示したブロック図Block diagram showing an embodiment of a flame detection device 炎検出装置の外観を示した説明図Explanatory drawing showing the appearance of the flame detector 受光センサの概略構成を示した説明図Explanatory drawing showing the schematic configuration of the light receiving sensor 図３の受光センサにおける受光素子の等価回路を示した回路図The circuit diagram which showed the equivalent circuit of the light receiving element in the light receiving sensor of FIG. 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の受光ユニットから出力される受光信号を示した信号波形図Signal waveform diagram showing the received light signal output from the light receiving unit of FIG. 1 when the radiation energy emitted from the combustion flame is observed 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の受光ユニットから出力される受光信号の周波数分布を示した説明図Explanatory diagram showing the frequency distribution of the received light signal output from the light receiving unit of FIG. 1 when the radiation energy emitted from the combustion flame is observed 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Characteristic diagram showing the radiation spectrum of combustion flame and other typical radiators

［炎検出装置の概要］
（装置の概要）
図１は炎検出装置の実施形態を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態の炎検出装置１０は、受光ユニット１１、振動検出ユニット１２、ＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）１５に設けられた振動補正部３６と判断部３８で構成される。 [Outline of flame detector]
(Outline of the device)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a flame detection apparatus. As shown in FIG. 1, the flame detection apparatus 10 according to the present embodiment includes a vibration correction unit 36 and a determination unit 38 provided in a light receiving unit 11, a vibration detection unit 12, and an MPU (micro processing unit) 15.

受光ユニット１１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、燃焼炎からＣＯ₂共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする赤外線波長帯の放射線エネルギーを受光して光電変換し、これを電気的に処理して受光信号Ｅ１を出力する。 The light receiving unit 11 observes radiation energy radiated from the combustion flame existing in the monitoring region, and is radiated from the combustion flame by CO ₂ resonance and having a wavelength in the infrared wavelength band having a center wavelength of approximately 4.5 μm. The energy is received and photoelectrically converted, and this is electrically processed to output a received light signal E1.

受光ユニット１１には、受光センサ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から出力された受光信号Ｅ１は終段アンプ３０ａを介して、受光信号Ｅ１’としてＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａでデジタル信号に変換して取り込まれる。 The light receiving unit 11 is provided with a light receiving sensor 16a, a pre-filter 24a, a preamplifier 26a, and a main amplifier 28a. The A / D conversion port 35a converts the digital signal into a digital signal.

以降、Ａ／Ｄ変換前後で信号の記号を区別せず、変換後のデジタル信号も受光信号Ｅ１'として説明する。Ａ／Ｄ変換によるサンプリングは、たとえば６４Ｈｚでおこない、１秒間に６４点の受光信号データを得る。 Hereinafter, the converted digital signal will be described as the received light signal E1 ′ without distinguishing the signal symbols before and after the A / D conversion. Sampling by A / D conversion is performed at, for example, 64 Hz, and 64 points of received light signal data are obtained per second.

振動検出ユニット１２は、地震等により炎検出装置１０に加わる振動を電気信号に変換し、これを電気的に処理して振動検出信号Ｅｖを出力する。振動検出ユニット１２には、振動センサ１７、前置フィルタ２４ｖ、プリアンプ２６ｖ、メインアンプ２８ｖが設けられ、メインアンプ２８ｖから出力された振動検出信号Ｅｖは終段アンプ３０ａを介して、振動検出信号Ｅｖ’としてＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｖでデジタル受光信号に変換して取り込まれる。 The vibration detection unit 12 converts vibration applied to the flame detection apparatus 10 due to an earthquake or the like into an electric signal, and electrically processes this to output a vibration detection signal Ev. The vibration detection unit 12 is provided with a vibration sensor 17, a pre-filter 24v, a preamplifier 26v, and a main amplifier 28v, and the vibration detection signal Ev output from the main amplifier 28v is passed through the final amplifier 30a to the vibration detection signal Ev. 'Is converted into a digital received light signal at the A / D conversion port 35v of the MPU 15 and captured.

こちらも、Ａ／Ｄ変換前後で信号の記号を区別せず、以降、変換後のデジタル信号も受光信号Ｅｖ'として説明する。Ａ／Ｄ変換によるサンプリングは、たとえば６４Ｈｚでおこない、１秒間に６４点の振動検出信号データを得る。 Here, the symbol of the signal is not distinguished before and after the A / D conversion, and hereinafter, the digital signal after the conversion will be described as the received light signal Ev ′. Sampling by A / D conversion is performed at 64 Hz, for example, and 64 vibration detection signal data are obtained per second.

振動補正部３６は、振動検出信号Ｅｖ’に基づき、受光信号Ｅ１'を補正して、受光信号Ｅ１'に含まれる振動信号成分を除去した受光信号Ｅ１ａを出力する。 The vibration correction unit 36 corrects the light reception signal E1 ′ based on the vibration detection signal Ev ′ and outputs a light reception signal E1a from which the vibration signal component included in the light reception signal E1 ′ is removed.

判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された受光信号Ｅ１ａに基づき、監視範囲の燃焼炎の有無を判断して検出する。 Based on the light reception signal E1a from which the vibration signal component has been removed by the vibration correction unit 36, the determination unit 38 determines and detects the presence or absence of the combustion flame in the monitoring range.

（装置外観と受光ユニット、振動検出ユニット）
図２は炎検出装置の外観を示した説明図である。図２に示すように、炎検出装置１０は、天井面や壁面の取付ベースに取り付けられる本体５０の下部に設けられたカバー５２の監視範囲側の面に透光性窓１８を設け、透光性窓１８の内部に配置された基板５６に、図１に示した光学ユニット１１の受光センサ１６ａと振動検出ユニット１２の振動センサ１７を配置している。 (Appearance and light receiving unit, vibration detection unit)
FIG. 2 is an explanatory view showing the appearance of the flame detection device. As shown in FIG. 2, the flame detection device 10 is provided with a translucent window 18 on a surface on a monitoring range side of a cover 52 provided at a lower portion of a main body 50 attached to a ceiling surface or a wall mounting base. The light receiving sensor 16 a of the optical unit 11 and the vibration sensor 17 of the vibration detecting unit 12 shown in FIG. 1 are arranged on the substrate 56 arranged inside the conductive window 18.

また、透光性窓１８の近傍には、内部の受光素子を見通せる位置に、試験光源として試験ランプ４２を収納した試験光源収納部４３を設けている。試験光源収納部４３には、試験ランプ４２からの試験光を透過する試験用透光性窓４４を配している。試験時に試験ランプ４２から発した試験光は、試験用透光性窓４４、透光性窓１８を透過して受光センサ１６ａで受光される。このときの受光信号に基づき、受光センサ１６ａの故障有無や透光性窓１８の汚れ状況などを試験する。 In addition, a test light source storage portion 43 that stores a test lamp 42 as a test light source is provided in the vicinity of the translucent window 18 at a position where the internal light receiving element can be seen. The test light source housing 43 is provided with a test translucent window 44 that transmits test light from the test lamp 42. The test light emitted from the test lamp 42 at the time of the test is transmitted through the test translucent window 44 and the translucent window 18 and received by the light receiving sensor 16a. Based on the light reception signal at this time, the presence / absence of failure of the light receiving sensor 16a, the dirt state of the translucent window 18, and the like are tested.

（受光ユニットの構成）
図１に示した受光ユニット１１において、受光センサ１６ａは燃焼炎からＣＯ₂共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする所定の赤外線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は受光センサ１６ａから出力される受光信号から、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はこれをさらに増幅して受光信号Ｅ１を出力する。 (Configuration of light receiving unit)
In the light receiving unit 11 shown in FIG. 1, the light receiving sensor 16a receives radiation energy in a predetermined infrared wavelength band having a central wavelength of approximately 4.5 μm, which is radiated from the combustion flame by CO ₂ resonance, and converts it into an electrical signal. The prefilter 24a passes only the signal component in a predetermined frequency band corresponding to the fluctuation frequency of the flame from the light reception signal output from the light receiving sensor 16a, and the preamplifier 26a passes through the prefilter 24a. The signal component is amplified at the first stage, and the main amplifier 28a further amplifies the signal component and outputs a light reception signal E1.

ここで、受光センサ１６ａは、光学波長フィルタ２０ａ、及び受光素子２２ａを備えている。受光素子２２ａは焦電素子（第１の焦電素子）である。 Here, the light receiving sensor 16a includes an optical wavelength filter 20a and a light receiving element 22a. The light receiving element 22a is a pyroelectric element (first pyroelectric element).

受光ユニット１１から出力された受光信号Ｅ１は、終段アンプ３０ａを介して受光信号Ｅ１’となり、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、振動補正部３６による振動補正と判断部３８による炎判断が実行される。以下、各構成について具体的に説明する。 The light reception signal E1 output from the light reception unit 11 becomes a light reception signal E1 ′ via the final amplifier 30a, is converted into a digital light reception signal E1 ′ by the A / D conversion port 35a provided in the MPU 15, and is read for vibration correction. Vibration correction by the unit 36 and flame determination by the determination unit 38 are executed. Each configuration will be specifically described below.

（受光センサ１６ａ）
図３は受光センサの概略構成を示した説明図、図４は図３の受光センサにおける受光素子の等価回路を示した回路図である。 (Light receiving sensor 16a)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the light receiving sensor, and FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the light receiving element in the light receiving sensor of FIG.

図３に示すように、受光センサ１６ａは、基板４６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４６の裏面側に配置されたＦＥＴ２７を備えてなる受光素子２２ａと、基板４６を基部４７上に支持しつつ基部４７を貫通して設けられた端子４８と、受光素子２２ａの前方（図示上方）に４．５μｍ付近の赤外線を選択透過する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４９とからなるパッケージ構成を有している。すなわち、受光センサ１６ａは焦電センサであり、受光素子２２ａは焦電素子である。 As shown in FIG. 3, the light receiving sensor 16 a includes a pyroelectric body 45 supported and arranged on the surface of the substrate 46, a light receiving electrode 25 is provided on the pyroelectric body 45, and an FET 27 arranged on the back side of the substrate 46. A light-receiving element 22a, a terminal 48 provided through the base 47 while supporting the substrate 46 on the base 47, and a bandpass that selectively transmits infrared light around 4.5 μm in front of the light-receiving element 22a (upward in the figure). It has a package configuration including a cover member 49 provided with an optical wavelength filter 20a which is a filter. That is, the light receiving sensor 16a is a pyroelectric sensor, and the light receiving element 22a is a pyroelectric element.

また、受光素子２２ａの等価回路は、図５に示すように、ＦＥＴ２７のゲートから例えば焦電体２５と図３で図示省略した高抵抗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。 Further, as shown in FIG. 5, the equivalent circuit of the light receiving element 22a is connected from the gate of the FET 27 to the gate terminal G through a parallel circuit of, for example, the pyroelectric body 25 and the high resistance 29 not shown in FIG. The drain and source of the FET 27 are connected to the drain terminal D and source terminal S, respectively.

ここで、光学波長フィルタ２０ａは、例えば、シリコン、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。 Here, the optical wavelength filter 20a can be formed on a substrate such as silicon or sapphire by a known method, for example.

（透光性窓１８）
透光性窓１８は、図２に示したように、カバー５２の、受光センサ１６ａの前面側に設けた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。このため受光センサ１６ａは、受光限界視野が透光性窓１８の縁辺部で規制されることにより、所定の拡がり角度を有する検知エリアが設定される。 (Translucent window 18)
As shown in FIG. 2, the translucent window 18 is disposed in a predetermined opening provided on the front surface side of the light receiving sensor 16a of the cover 52, and is formed of an infrared translucent member such as sapphire glass, for example. is doing. For this reason, in the light receiving sensor 16a, a detection area having a predetermined spread angle is set by restricting the light receiving limit visual field at the edge of the translucent window 18.

本実施形態の炎検出装置１０は、この検知エリア内に設定された所定の監視範囲の炎を検出する火災検出器である。 The flame detection apparatus 10 according to the present embodiment is a fire detector that detects a flame within a predetermined monitoring range set in the detection area.

（前置フィルタ２４ａ）
前置フィルタ２４ａは、周波数選択部として機能し、受光センサ１６ａの受光素子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。 (Pre-filter 24a)
The pre-filter 24a is an active filter that functions as a frequency selection unit and passes only signal components in a specific frequency band used for flame determination processing from the light reception signal output from the light receiving element 22a of the light receiving sensor 16a. Then, a light reception signal including a signal component in a specific frequency band is output to the preamplifier 26a at the subsequent stage.

（プリアンプ２６ａとメインアンプ２８ａ）
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は、プリアンプ２６ａからの光信号を増幅し、受光信号Ｅ１として出力する。さらに、終段アンプ３０ａは受光信号Ｅ１を増幅して受光信号Ｅ１’を出力する。 (Preamplifier 26a and main amplifier 28a)
The preamplifier 26a amplifies the light reception signal input via the pre-filter 24a at a first stage with a predetermined amplification factor, and the main amplifier 28a amplifies the optical signal from the preamplifier 26a and outputs it as the light reception signal E1. Further, the final amplifier 30a amplifies the light reception signal E1 and outputs a light reception signal E1 ′.

（振動検出ユニット１２の構成）
図１に示した振動検出ユニット１２において、振動センサ１７は、炎検出装置１０に加わる振動エネルギーを圧電作用により電気信号に変換して出力し、前置フィルタ２４ｖは振動センサ１７から出力される振動検出信号から、所定の周波数帯域の信号成分のみを通過させ、プリアンプ２６ｖは前置フィルタ２４ｖを通過した信号成分を初段増幅し、メインアンプ２８ｖはこれを増幅して振動検出信号Ｅｖを出力する。さらに、終段アンプ３０ｖは振動検出信号Ｅｖを増幅して振動検出信号Ｅｖ’を出力する。 (Configuration of vibration detection unit 12)
In the vibration detection unit 12 shown in FIG. 1, the vibration sensor 17 converts vibration energy applied to the flame detection device 10 into an electric signal by a piezoelectric action and outputs the electric signal, and the pre-filter 24 v outputs vibration output from the vibration sensor 17. Only the signal component of a predetermined frequency band is passed from the detection signal, the preamplifier 26v amplifies the signal component that has passed through the prefilter 24v in the first stage, and the main amplifier 28v amplifies it and outputs the vibration detection signal Ev. Further, the final amplifier 30v amplifies the vibration detection signal Ev and outputs a vibration detection signal Ev ′.

ここで、振動検出センサ１７は、受光ユニット１１に設けた受光センサ１６ａと同じ構成の焦電センサであり、光学波長フィルタ２０ｖ、及び第２の焦電素子である振動検出素子２２ｖを備えている。 Here, the vibration detection sensor 17 is a pyroelectric sensor having the same configuration as the light reception sensor 16a provided in the light receiving unit 11, and includes an optical wavelength filter 20v and a vibration detection element 22v which is a second pyroelectric element. .

振動検出ユニット１２から終段アンプ３０ｖを介して出力された振動検出信号Ｅｖ’は、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ｖによりデジタル信号に変換して読み込まれ、これに基づき振動補正部３６による受光信号Ｅ１’の振動補正が実行される。以下、各構成について具体的に説明する。 The vibration detection signal Ev ′ output from the vibration detection unit 12 via the final stage amplifier 30v is converted into a digital signal and read by the A / D conversion port 35v provided in the MPU 15, and based on this is read by the vibration correction unit 36. Vibration correction of the light reception signal E1 ′ is executed. Each configuration will be specifically described below.

（振動検出ユニット１２の振動センサ１７）
振動検出ユニット１２の振動センサ１７は、図３に示した受光センサ１６ａと同じ構成であり、振動センサ１７における振動検出素子の等価回路も図４に示した受光センサ１６ａにおける受光素子２２ａの等価回路と同じになる。 (Vibration sensor 17 of vibration detection unit 12)
The vibration sensor 17 of the vibration detection unit 12 has the same configuration as the light receiving sensor 16a shown in FIG. 3, and an equivalent circuit of the vibration detecting element in the vibration sensor 17 is also an equivalent circuit of the light receiving element 22a in the light receiving sensor 16a shown in FIG. Will be the same.

（透光性窓１８とマスク部材４０）
振動センサ１７に設けられた透光性窓１８と光学波長フィルタ２０ｖの間にはマスク部材４０が配置されており、透光性窓１８を通った外からの光をマスク部材４０で遮り、振動センサ１７で受けないようにしている。 (Translucent window 18 and mask member 40)
A mask member 40 is disposed between the translucent window 18 provided on the vibration sensor 17 and the optical wavelength filter 20v. Light from the outside that has passed through the translucent window 18 is blocked by the mask member 40, and vibration is generated. The sensor 17 does not receive it.

このため振動センサ１７に設けられた焦電体は圧電作用のみにより振動エネルギーを電気信号に変換して出力する。 For this reason, the pyroelectric body provided in the vibration sensor 17 converts vibration energy into an electric signal and outputs it only by the piezoelectric action.

なお、マスク部材４０は、カバー５２と一体に設けても良いし、カバー５２の一部をマスク部材４０としても良い。或いは、マスク部材４０は、振動センサ（焦電センサ）のカバー部材とし、すなわち光学波長フィルタを取り除き、カバー部材の開口を塞ぐようにしても良い。 The mask member 40 may be provided integrally with the cover 52, or a part of the cover 52 may be used as the mask member 40. Alternatively, the mask member 40 may be a cover member of a vibration sensor (pyroelectric sensor), that is, the optical wavelength filter may be removed to close the opening of the cover member.

（振動検出ニット１２の前置フィルタ２４ｖ）
前置フィルタ２４ｖは、受光ユニット１１ａの前置フィルタ２４ａと同じであり、振動センサ１７の振動検出素子２２ｖから出力される振動検出信号から、振動補正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２６ｖに特定の周波数帯域の信号成分を含む振動検出信号を出力する。 (Pre-filter 24v of vibration detection unit 12)
The pre-filter 24v is the same as the pre-filter 24a of the light receiving unit 11a, and from the vibration detection signal output from the vibration detection element 22v of the vibration sensor 17, only a signal component in a specific frequency band used for vibration correction is obtained. For example, it is an active filter that passes through, and outputs a vibration detection signal including a signal component in a specific frequency band to the preamplifier 26v in the subsequent stage.

前置フィルタ２４ｖで通過させる信号周波数帯域、またその通過特性を、前置フィルタ２４ａと同じにすることにより、炎検出装置１０に振動が加わったときに受光素子２２ａからの出力に基づく受光信号Ｅ１（或いはＥ１’）と、このときの振動検出素子２２ｖからの出力に基づく振動検出信号Ｅｖ（或いはＥｖ’）の信号波形を概ね相似とすることができ、振動補正を容易にすることができる。 By making the signal frequency band passed by the pre-filter 24v and its pass characteristic the same as those of the pre-filter 24a, the light receiving signal E1 based on the output from the light receiving element 22a when vibration is applied to the flame detection device 10. (Or E1 ′) and the signal waveform of the vibration detection signal Ev (or Ev ′) based on the output from the vibration detection element 22v at this time can be substantially similar, and vibration correction can be facilitated.

（振動検出ユニット１２のプリアンプ２６ｖとメインアンプ２８ｖ）
プリアンプ２６ｖは、前置フィルタ２４ｖを介して入力される振動検出信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ｖは、プリアンプ２６ｖからの各受光信号を増幅し、振動検出信号Ｅｖとして出力する。 (Preamplifier 26v and main amplifier 28v of vibration detection unit 12)
The preamplifier 26v amplifies the vibration detection signal input via the pre-filter 24v at a first stage with a predetermined amplification factor, and the main amplifier 28v amplifies each light reception signal from the preamplifier 26v and outputs it as a vibration detection signal Ev. .

［ＭＰＵ１５による振動補正と炎判断］
ＭＰＵ１５は、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｖを含む各種の入出力ポート等を備え、振動補正部３６及び判断部３８は、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能である。 [Vibration correction and flame judgment by MPU 15]
The MPU 15 includes, as hardware, a CPU, a memory, various input / output ports including A / D conversion ports 35a and 35v, and the vibration correction unit 36 and the determination unit 38 are functions realized by executing a program by the CPU. It is.

（振動補正部３６）
振動補正部３６は、振動検出ユニット１２から出力された振動検出信号Ｅｖ’により受光ユニット１１ａから出力された受光信号Ｅ１’を補正して振動信号成分を除去した受光信号Ｅ１ａを出力する。 (Vibration correction unit 36)
The vibration correcting unit 36 corrects the light reception signal E1 ′ output from the light receiving unit 11a by the vibration detection signal Ev ′ output from the vibration detection unit 12, and outputs the light reception signal E1a from which the vibration signal component is removed.

具体的に、振動補正部３６は、振動検出ユニット１２から出力された振動検出信号Ｅｖ’に所定の係数Ｋを乗じて受光ユニット１１から出力された受光信号Ｅ１’から減算することで、振動信号成分を除去した受光信号Ｅ１ａを
Ｅ１ａ＝Ｅ１’−Ｋ・Ｅｖ’・・・（式１）
として出力する。 Specifically, the vibration correction unit 36 multiplies the vibration detection signal Ev ′ output from the vibration detection unit 12 by a predetermined coefficient K, and subtracts the vibration signal from the light reception signal E1 ′ output from the light reception unit 11. The received light signal E1a from which the component is removed is expressed by E1a = E1′−K · Ev ′ (Expression 1)
Output as.

ここで、振動検出信号Ｅｖ’に掛ける係数Ｋは、受光素子２２ａに外部から光が入らないように透光性窓１８を遮光した状態で、例えば炎検出装置１０に炎のゆらぎ周波数帯の所定周波数の振動を加え、このときの受光素子２２ａ及び振動検出素子２２ｖから圧電作用のみによる振動検出信号を出力させる。 Here, the coefficient K to be applied to the vibration detection signal Ev ′ is, for example, a predetermined fluctuation frequency band of the flame in the flame detection device 10 in a state where the light-transmitting window 18 is shielded so that light does not enter the light receiving element 22a from the outside. A vibration having a frequency is applied, and a vibration detection signal based only on the piezoelectric action is output from the light receiving element 22a and the vibration detecting element 22v at this time.

このとき受光ユニット１１から終段アンプ３０ａを通して出力される信号をＥ１ｔとし、振動検出ユニット１２から終段アンプ３０ｖを通して出力される信号をＥｖｔとすると、
Ｅ１ｔ＝Ｋ・Ｅｖｔ
となるように比率を係数Ｋとして設定すれば、式１により振動信号成分を除去できる。
係数Ｋは
Ｋ＝Ｅ１ｔ／Ｅｖｔ
として設定することができる。係数ＫはあらかじめＭＰＵ１５のメモリに記憶させておき、振動補正部３６で読み出して補正を実行する。 At this time, a signal output from the light receiving unit 11 through the final amplifier 30a is E1t, and a signal output from the vibration detection unit 12 through the final amplifier 30v is Evt.
E1t = K · Evt
If the ratio is set as the coefficient K so that, the vibration signal component can be removed by Equation 1.
The coefficient K is K = E1t / Evt
Can be set as The coefficient K is stored in advance in the memory of the MPU 15, and is read out by the vibration correcting unit 36 and corrected.

また、振動のみにより受光ユニット１１及び振動検出ユニット１２の各々から出力される信号は、振動が大きくなると飽和することから、例えば震度５の揺れに対し信号が飽和しないように、プリアンプ２６ａ，２６ｖ及びメインアンプ２８ａ，２８ｖ、終段アンプ３０ａ，３０ｖによる増幅率を設定する。 Further, since the signals output from each of the light receiving unit 11 and the vibration detection unit 12 only by vibration are saturated when the vibration becomes large, the preamplifiers 26a, 26v and 26 The amplification factors by the main amplifiers 28a and 28v and the final stage amplifiers 30a and 30v are set.

（判断部３８）
判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された受光信号Ｅ１ａを所定時間単位に取り込み、受光信号Ｅ１ａの信号振幅に対する時間積分処理を行い、積分値ΣＥ１を算出する。 (Judgment unit 38)
The determination unit 38 takes in the light reception signal E1a from which the vibration signal component has been removed by the vibration correction unit 36 in a predetermined time unit, performs time integration processing on the signal amplitude of the light reception signal E1a, and calculates an integral value ΣE1.

図５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の受光ユニットから出力される受光信号Ｅ１’を示した信号波形図である。振動時に焦電センサの圧電作用によって出力される受光信号Ｅ１’も、これと類似の信号波形を呈するため、非火災報の原因となる。同様にして、振動時に焦電センサの圧電作用によって出力される振動検出信号Ｅｖ’もまた類似の信号波形を呈するので、これに基づき受光信号Ｅ１’を補正して非火災報を回避する。 FIG. 5 is a signal waveform diagram showing a light reception signal E1 'output from the light receiving unit of FIG. 1 when the radiation energy radiated from the combustion flame is observed. The light reception signal E1 'output by the piezoelectric action of the pyroelectric sensor during vibration also exhibits a signal waveform similar to this, and thus causes a non-fire report. Similarly, since the vibration detection signal Ev 'output by the piezoelectric action of the pyroelectric sensor during vibration also exhibits a similar signal waveform, the received light signal E1' is corrected based on this to avoid non-fire information.

判断部３８は、図５に示す受光信号Ｅ１’から振動に基づく信号成分が除去された受光信号Ｅ１ａをＴ＝２秒単位（１２８点の受光信号データ単位）ごとに取込み、受光信号Ｅ１’の基準電位からの差分の絶対値となる積分値ΣＥ１’を求める。 The determination unit 38 takes in the light reception signal E1a from which the signal component based on vibration has been removed from the light reception signal E1 ′ shown in FIG. 5 every T = 2 seconds (128 points of light reception signal data), and receives the light reception signal E1 ′. An integral value ΣE1 ′ that is an absolute value of the difference from the reference potential is obtained.

次いで、判断部３８は、積分値ΣＥ１’が、予め設定された閾値以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、積分値ΣＥ１’が閾値を超えた場合には、炎有り判断の第１要素とする。 Next, when the integrated value ΣE1 ′ is equal to or less than a preset threshold value, the determining unit 38 determines that the received light output corresponding to the flame has not been detected, while the integrated value ΣE1 ′ exceeds the threshold value. If this is the case, it is the first element for determining the presence of flame.

また、判断部３８は、Ｔ＝２秒間分ごとに取込んだ受光信号Ｅ１ａを高速フーリエ変換して分析し、８Ｈｚ以下の周波数帯域の周波数分布が所定条件を満たす場合に炎有り判断の第２要素とし、第一要素とあわせて複合的な炎有無判断を行う。 The determination unit 38 analyzes the received light signal E1a captured every T = 2 seconds by performing a fast Fourier transform, and when the frequency distribution in the frequency band of 8 Hz or less satisfies a predetermined condition, the determination unit 38 determines whether there is a flame. The element is combined with the first element to make a combined flame presence determination.

図６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出力される受光信号Ｅ１ａの周波数分布を示した説明図である。判断部３８は、Ｅ１‘が振動補正された受光信号Ｅ１ａをＴ＝２秒単位（１２８点単位）に取込み、高速フーリエ変換により図６に示す周波数分布を得る。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the frequency distribution of the received light signal E1a output when the radiation energy emitted from the combustion flame is observed. The determination unit 38 takes in the received light signal E1a in which E1 ′ has been subjected to vibration correction in T = 2 second units (128 point units), and obtains the frequency distribution shown in FIG. 6 by fast Fourier transform.

図６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、概ね８Ｈｚよりも低周波側に高い出力レベルを示す周波数分布が得られることから、実質的な炎のちらつき周波数が８Ｈｚまでの周波数帯域ＦＬに存在し、８Ｈｚを超える例えば１６Ｈｚまでの高周波側の周波数帯域ＦＨは低いレベルを示す。 As shown in FIG. 6, when the radiation energy radiated from the combustion flame is observed on the frequency axis, a frequency distribution showing a high output level on the lower frequency side than about 8 Hz is obtained, so that the substantial flicker frequency of the flame is obtained. Exists in the frequency band FL up to 8 Hz, and the frequency band FH on the high frequency side exceeding 8 Hz, for example, up to 16 Hz shows a low level.

このため、受光信号Ｅ１ａの周波数分布に基づく炎判断は、例えば８Ｈｚまでの範囲となる低周波側ＦＬの相対強度の積分値ΔＦＬおよび高周波側ＦＨの相対強度の積分値ΣＦ
Ｈを求め、この積分値の相対比ΣＦＬ／ΣＦＨが、予め設定された閾値以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、閾値を超えた場合には、炎有り判断の第２要素とする。 For this reason, the flame determination based on the frequency distribution of the received light signal E1a is performed by, for example, integrating the relative intensity ΔFL of the low frequency side FL and the integrated value ΣF of the relative intensity of the high frequency side FH in the range up to 8 Hz.
H is obtained, and if the relative ratio ΣFL / ΣFH of the integrated values is equal to or less than a preset threshold value, it is determined that the received light output corresponding to the flame has not been detected. Is the second element in determining whether there is a flame.

そして、判断部３８は、２秒単位で取り込んだ受光信号Ｅ１ａの積分値による炎有り判断の第１要素と、受光信号Ｅ１ａの周波数分布による炎有り判断の第２要素の両方が成立し、且つ、所定回数連続した場合に炎との判断を確定して火災検出信号を外部に出力する。 The determination unit 38 has both a first element for determining the presence of flame based on the integral value of the light reception signal E1a captured in units of 2 seconds and a second element for determining the presence of flame based on the frequency distribution of the light reception signal E1a, and When a predetermined number of times have passed, the determination of flame is confirmed and a fire detection signal is output to the outside.

［本発明の変形例］
上記の実施形態は、１波長方式の炎検出装置を例にとっているが、例えば、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する２波長式の炎検出装置にも適用できる。 [Modification of the present invention]
In the above embodiment, a one-wavelength flame detection device is taken as an example. For example, each of the wavelength band near 4.5 μm and the wavelength band near 5.0 μm, which is the CO ₂ resonance radiation band of the combustion flame, respectively. The present invention can also be applied to a two-wavelength flame detection apparatus that determines the flame by observing the radiation energy of the flame.

同様に、例えば、上記２波長式に２．３μｍ付近の波長帯域を加えた３波長式の炎検出装置にも適用できる。何れの場合も、補正を要する波長帯の受光信号を、振動センサからの振動検出信号に基づき補正することができる。 Similarly, for example, the present invention can also be applied to a three-wavelength flame detection apparatus in which a wavelength band near 2.3 μm is added to the two-wavelength system. In any case, the received light signal in the wavelength band that needs to be corrected can be corrected based on the vibration detection signal from the vibration sensor.

また、上記の実施形態は、振動検出センサとして焦電センサを例にとっているが、加速度センサなど、振動を検出して信号を出力する適宜のセンサが利用できる。 In the above embodiment, a pyroelectric sensor is taken as an example of the vibration detection sensor, but an appropriate sensor that detects vibration and outputs a signal, such as an acceleration sensor, can be used.

また、本発明は、振動補正演算の方法を含め、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。 In addition, the present invention includes appropriate modifications that do not impair the object and advantages, including the vibration correction calculation method, and is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.

１０：炎検出装置
１１：受光ユニット
１２：振動検出ユニット
１５：ＭＰＵ
１６ａ：受光センサ
１７：振動センサ
１８：透光性窓
２０ａ，２０ｖ：光学波長フィルタ
２２ａ，２０ｖ：受光素子
２４ａ，２４ｖ：前置フィルタ
２５：焦電体
２６ａ，２６ｖ：プリアンプ
２７：ＦＥＴ
２８ａ，２８ｖ：メインアンプ
３０ａ，３０ｖ：終段アンプ
３５ａ，３５ｖ：Ａ／Ｄ変換ポート
３６：振動補正部
３８：判断部
４０：マスク部材 10: Flame detection device 11: Light receiving unit 12: Vibration detection unit 15: MPU
16a: light receiving sensor 17: vibration sensor 18: translucent window 20a, 20v: optical wavelength filter 22a, 20v: light receiving element 24a, 24v: pre-filter 25: pyroelectric body 26a, 26v: preamplifier 27: FET
28a, 28v: main amplifiers 30a, 30v: final amplifiers 35a, 35v: A / D conversion port 36: vibration correction unit 38: determination unit 40: mask member

判断部３８は、図５に示す受光信号Ｅ１’から振動に基づく信号成分が除去された受光信号Ｅ１ａをＴ＝２秒単位（１２８点の受光信号データ単位）ごとに取込み、受光信号Ｅ１ａの基準電位からの差分の絶対値となる積分値ΣＥ１ａを求める。
Determination section 38 takes in each receiving signal E1 received light signals E1a signal component based on the vibration is removed from the 'T = 2 seconds (the light reception signal data unit 128 points) shown in FIG. 5, the light receiving signal E1 a An integral value ΣE1 a that is an absolute value of the difference from the reference potential is obtained.

次いで、判断部３８は、積分値ΣＥ１ａが、予め設定された閾値以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、積分値ΣＥ１ａが閾値を超えた場合には、炎有り判断の第１要素とする。

Next, when the integrated value ΣE1 a is equal to or less than a preset threshold value, the determining unit 38 determines that the received light output corresponding to the flame has not been detected, while the integrated value ΣE1 a exceeds the threshold value. If this is the case, it is the first element for determining the presence of flame.

Claims

A flame detection device that detects and detects the presence of a combustion flame by observing radiation energy emitted from the combustion flame,
A light receiving unit that receives the radiation energy radiated from the combustion flame by a light receiving element and outputs a light receiving signal obtained by observing a predetermined wavelength band;
A vibration detection unit that detects vibration applied to the flame detection device with a vibration detection element and outputs a vibration detection signal;
Based on the vibration detection signal output from the vibration detection unit, a vibration correction unit that corrects the light reception signal output from the light reception unit;
Is provided, and the presence or absence of a combustion flame is detected and determined based on the light reception signal corrected by the vibration correction unit.

In the flame detection apparatus according to claim 1,
The vibration correction unit corrects the light reception signal by multiplying the vibration detection signal output from the vibration detection unit by a predetermined coefficient and subtracting it from the light reception signal output from the light reception unit. A flame detector.

In the flame detection apparatus according to claim 1,
The light receiving element of the light receiving unit is a first pyroelectric element;
The vibration detecting element of the vibration detecting unit is the same second pyroelectric element as the light receiving element provided in the light receiving unit,
The light receiving unit is
An optical wavelength filter that selectively transmits light in a predetermined wavelength band emitted from the combustion flame;
The pyroelectric element that outputs a light reception signal based on an electric signal obtained by photoelectrically converting the light transmitted through the optical wavelength filter;
A light receiving sensor having
The vibration detection unit is
The second pyroelectric element that outputs a vibration detection signal based on an electrical signal that is piezoelectrically converted by vibration applied from the outside;
A mask member arranged to block the incidence of light on the second pyroelectric element;
A flame detection apparatus comprising: a vibration sensor having:

In the flame detection apparatus according to claim 3,
The flame detection apparatus, wherein the second pyroelectric element has the same configuration as the first pyroelectric element.

In the flame detection apparatus according to claim 1,
A flame detection apparatus, wherein the vibration detection element of the vibration detection unit is an acceleration detection element other than a pyroelectric element.