JP3732075B2 - 炎検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有炎燃焼により発生する赤外線放射を検出して、炎の有無を検出する炎検出装置にあっては、炎と炎以外の赤外線放射体との識別を行うため、有炎燃焼時に発生するＣＯ２の共鳴放射による波長帯域を含む複数の波長帯域における放射線強度を検出して、それら複数の波長帯域における検出値の、例えば、相対比に基づいて炎の有無を検出する２波長方式、３波長方式等の炎検出装置や炎検出方法がよく知られている。
【０００３】
ここで、従来技術における２波長方式、及び、３波長方式の炎検出装置について、簡単に説明する。
図８は、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。
図８に示すように、燃焼炎のスペクトル特性Ｓ１ａ、Ｓ１ｂにおいては、ＣＯ２の共鳴放射により４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域に放射線相対強度のピークがあり、また、このピーク波長の近傍に存在する特徴的な波長としては、例えば、短波長側の３．８μｍ付近に、放射線相対強度が低い波長帯域が存在する。
【０００４】
なお、ＣＯ２の共鳴放射により、４．３μｍ帯に赤外線の放射線相対強度のピークがあることが知られている。しかしながら、実際に測定した場合にあっては、４．４〜４．５μｍ付近に放射線相対強度のピークが現れることが経験的に示されている。したがって、以下では、特に断らない限り、ＣＯ2共鳴放射体とは、４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を指すものとする。
【０００５】
したがって、上述した２波長方式の炎検出装置にあっては、４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域と、３．８μｍ付近の波長帯域における各々の放射エネルギーを狭帯域の光学波長バンドパスフィルタにより選択透過させて、受光素子により該放射エネルギーを検出して対応する電気信号に変換し、それぞれの検出出力の、例えば、相対比をとり、所定のしきい値と比較することにより炎と判定する手法を採用していた。これにより、炎以外の赤外線放射体、例えば、太陽光（６０００°Ｃ）等の高温放射体（スペクトル特性Ｓ２）や、３００°Ｃ程度の比較的低温の放射体（スペクトル特性Ｓ３）、人体などの低温放射体（スペクトル特性Ｓ４）等との識別を可能としている。
【０００６】
また、上述した２波長方式に加え、ＣＯ２の共鳴放射体である４．４〜４．５μｍ帯の長波長側の、例えば、５．１μｍ付近の波長帯域における放射エネルギーを、上記２波長方式と同様の手法で検出し、これらの３波長帯域における検出出力の、例えば、相対比によって炎の有無を判定する３波長方式の炎検出装置も知られており、このような炎検出方法により、炎と炎以外の赤外線放射体との識別性能をさらに向上させることができる。
このような複数波長方式の炎検出装置は、例えば、特公昭５５−３３１１９号公報、特公昭５９−３４２５２号公報等に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下に示すような問題を有していた。
すなわち、上述したような複数波長方式の炎検出装置においては、単一の検知センサを用いて複数の波長帯域の放射線エネルギーを検出する場合、特定波長帯域のみを透過する光学式のバンドパスフィルタを複数備えた回転板を回転させて、検出対象となる波長帯域（例えば、３．８μｍ付近、４．４〜４．５μｍ付近）における放射エネルギーを選択的に透過する構成を採用しているため、装置構成が極めて複雑となるうえ、可動部（回転板駆動部）等における故障や不具合が発生しやすくなるという問題を有していた。
【０００８】
一方、複数の検知センサを用いて複数の波長帯域の放射線エネルギーを検出する構成においては、検知センサ相互の素子特性の相違（感度特性分布パターンのずれ）や、各検知センサの物理的な配置等によって、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、各検知センサの感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄが一致せず、炎検出装置により設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が大きくなるほど）その分布パターンのずれが顕著となり、炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーを、複数の検知センサにより適切に検出することができなくなり、複数波長方式による炎検出精度が低下するという問題を有していた。
【０００９】
そのため、簡易な構成で、検知センサ相互の感度特性分布が一致、あるいは、実質的な炎監視領域でそのバランスが略均一化された構成を有する炎検出装置の実現が望まれていた。
なお、図９は、近接して配置された２個の検知センサにおける各々の感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄを示す概略図であって、０°（０deg.）方向を基準として双方の出力レベルが一致するように設定した場合の感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄの分布パターンのずれを示すものである。これらの具体的な事例については、後述する。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、簡易な構成を用いつつ、炎と炎以外の赤外線放射体とを高い精度で識別して、炎検出性能を向上させた炎検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による波長帯域を含む複数の波長帯域における光エネルギーを電気信号に変換する複数の検知センサを備え、該複数の検知センサからの検出出力に基づいて、炎の有無を検出する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記複数の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置し、
さらに、前記特性分布調整部材を、前記複数の検知センサによる炎の検出処理に影響を及ぼす光を放出する外乱光放出物体の移動方向に対して垂直又は略垂直方向に延在するように構成したことを特徴とする。
すなわち、特性分布調整部材を検知センサの前方に配置することで、移動する外乱光放出物体（車両や人体等の赤外線放射体）からの放射エネルギーによる検出出力の低下の影響を抑制するように、特性分布調整部材の延在方向が外乱光放出物体の移動方向に対して垂直又は略垂直方向に形成される。
したがって、炎監視領域内を移動する外乱光放出物体からの放射エネルギーが検知センサにより良好に検出されるので、外乱光と炎とを良好に判別することができ、炎の誤識別を抑制することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る炎検出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による第１の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第１の検知センサと、
前記第１の波長帯域からの放射エネルギーとは異なる第２の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、を備え、
前記第１の検知センサ及び第２の検知センサの検出出力に基づいて所定規模以上の炎の有無を判定する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記第１と第２の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明に係る炎検出装置は、前記特性分布調整部材は、少なくとも特定の方向に延在する帯状の部材を有して構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明に係る炎検出装置は、前記特性分布調整部材は、少なくとも前記特定の検知センサを覆うシールドケースに設けられていることを特徴とする。
すなわち、特性分布調整部材は、例えば、少なくとも検知センサが搭載された実装基板を覆うように設けられるシールドケースに、一体的にまたは付加的に形成されている。
したがって、特性分布調整部材をシールドケースに設けるという簡易な構成により、装置規模の大型化や、部品点数、製造工数の増加を招くことなく、シールドケース本来の外部ノイズを抑制するという機能に加え、炎を的確かつ高い精度で検出する機能を備えた炎検出装置を実現することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明に係る炎検出装置は、前記第１の検知センサは、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする狭帯域の光のみを受光し、前記第２の検知センサは、概ね５．０〜７．０μｍ付近の波長帯域の光のみを受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、２波長方式の炎検出装置において、第１の検知センサにより、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする炎特有の波長帯域の放射エネルギーが検出され、第２の検知センサにより、概ね５．０〜７．０μｍ付近の人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の放射エネルギーが検出される。
したがって、各検知センサ相互の感度特性分布のバランスを、所定の範囲内あるいは略一定に調整しつつ、炎特有の波長帯域および人体や車両等の外乱光放出物体からの波長帯域の放射エネルギーを良好に検出することができるので、簡易な構成により、炎と外乱光放出物体とを良好に判別して、炎の誤識別を抑制することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明に係る炎検出装置は、同一の構成を有する一対の前記炎検出装置は、トンネル内壁面に所定の間隔で設置される火災検知器に搭載され、該火災検知器の設置位置を基準として、前記トンネルの長手２方向に対して同等の感度特性分布のバランスを有する各々独立した３次元の炎監視領域を設定したことを特徴とする。
すなわち、同等の感度特性分布のバランスを有する一対の炎検出装置が火災検知器に搭載され、該一対の炎検出装置によりトンネルの長手方向（左右方向）に対応して設定された独立した３次元の炎監視領域により、トンネル内で発生する火災が監視される。
したがって、トンネル内で発生する炎と人体や車両等の外乱光放出物体とを良好に識別して、火災を的確に検知することができる火災検知器を実現することができる。
【００２０】
【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。
図１は、本発明に係る炎検出装置を適用したセンサモジュールの一実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本実施形態に係るセンサモジュールの組立構造を示す分解図である。ここでは、センサモジュールとして、２つの波長帯域における放射線強度を検出して、その相対比に基づいて炎の有無を検出する２波長方式の炎検出装置に対応した構成を示す。
【００２１】
図１、図２に示すように、センサモジュール１０は、少なくとも所定波長の光エネルギー（放射エネルギー）を受光して電気信号に変換し、出力する第１の検知センサ１１ａ及び第２の検知センサ１１ｂが搭載されたセンサ基板（実装基板）１１と、該センサ基板１１の背面側を取り付けて、図示を省略した主回路基板等に固定するための取付基台１３と、センサ基板１１に実装された回路素子（検知センサを含む）に対する外部からのノイズを遮断、低減するためのシールドケース１４と、を有し、これらセンサ基板１１と、取付基台１３及びシールドケース１４を順次組み付けて構成されている。
【００２２】
ここで、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂは、図１（ｂ）、図２に示すように、それらの中心線がセンサ基板１１の中心線に一致するように配置されている。なお、図１、図２に示したセンサモジュール１０においては、第１の検知センサ１１ａは、例えば、概ね４．５μｍの波長帯域における放射エネルギーを検出し、第２の検知センサ１１ｂは、例えば、概ね５．０〜７．０μｍの波長帯域における放射エネルギーを検出するように構成されている。
【００２３】
第１の検知センサ１１ａは、炎特有のＣＯ２共鳴放射帯及び炎以外の人体や車両等の赤外線放射体（外乱放射物体）からの両方の放射エネルギーに反応する。一方、第２の検知センサ１１ｂは、炎特有のＣＯ２共鳴放射帯からの放射エネルギーには反応せず、外乱放射物体からの放射エネルギーにのみ反応する。したがって、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂからの検出出力により、炎と炎以外の赤外線放射体とを的確に識別して良好な炎の判定を行うことができる。なお、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂには、受光素子が内蔵されているとともに、その受光素子の前方には、各々炎特有の波長帯域及びまたは炎以外の赤外線放射体の波長帯域の放射エネルギーを選択的に透過する光学フィルタ（バンドパスフィルタ）が一体的に設けられている。
【００２４】
また、センサ基板１１は、少なくとも第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂが搭載されていれば良く、これに加えて、例えば、炎検出装置の動作状態を示す動作確認灯や炎検出処理を実行するための処理回路の一部又は全部を搭載するものであってもよい。
また、センサ基板１１の前面に設けられるシールドケース１４には、図１（ｂ）に示すように、組み立て状態において、上記第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂの受光素子の各々の受光面に対応するように、所定の形状、サイズを有する開口部１４ａ、１４ｂが形成されている。ここで、第２の検知センサ１１ｂに対応して形成された開口部１４ｂには、第２の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央を通過し、特定方向（図１（ｂ）では、図面左右方向）に延在する特性分布調整部材１４ｃが設けられている。シールドケース１４は、図１、図２に示すように、センサ基板１１が取り付けられた取付基台１３に組み付けられる。
【００２５】
次いで、上述した構成を有するセンサモジュールに搭載された各検知センサの感度特性分布について、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係るセンサモジュールに設けられた特性分布調整部材と、各検知センサの感度特性分布との関係を示す概略図である。ここでは、検知センサの受光素子の受光面（または、センサ基板）に対して垂直な０°（０deg.）方向を基準方向として、該方向における双方の検知センサの出力レベルを一致するように設定した場合の感度特性分布のパターンの相違を示す。また、上述した図１、図２に示した構成を適宜参照しながら説明する。
【００２６】
まず、図９（ａ）に示したように、特性分布調整部材１４ｃを設けていない構成における各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂの相違について説明する。
説明を簡単にするため、ここでは、図３（ａ）に示すように、基準設定として０°（０deg.）方向における双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルが一致（たとえば、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルがともに“１”）するように感度特性分布Ｐａ、Ｐｂが設定されているものとする。ここで、基準方向（０°方向）における出力レベルが一致するように設定されている場合（各出力の相対比が１：１）であっても、各検知センサ１１ａ、１１ｂの受光素子特性や各検知センサ１１ａ、１１ｂの配置等に起因して、監視角度が０°方向からずれた位置（領域）においては、感度特性分布を規定する出力レベルの相対比が不均一となる。
【００２７】
具体的には、監視角度が０°方向においては、その出力レベルＬ０ａ、Ｌ０ｂの相対比は１であるが、監視角度がθ１方向においては、その出力レベルＬ１ａ、Ｌ１ｂの相対比は、Ｌ１ｂ／Ｌ１ａ（＜１）となり、また、監視角度がθ２方向においては、その出力レベルＬ２ａ、Ｌ２ｂの相対比は、Ｌ２ｂ／Ｌ２ａ（＜Ｌ１ｂ／Ｌ１ａ＜１）となって、基準設定（“１”）から大きく外れる。
これにより、上述したように、センサモジュール（炎検出装置）によって設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が正負（±）両方向に大きくなるほど）、感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂの相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）による感度バランスが顕著となるため、各検知センサ１１ａ、１１ｂによる炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーの検出基準が不均一となって炎検出、判定精度が劣化する。
【００２８】
これに対して、本発明に係る炎検出装置においては、図１、図３（ｂ）に示すように、一方の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過するように、センサ基板１１を覆うシールドケース１４に形成された開口部１１ｂに帯状（線状や棒状を含む）の特性分布調整部材１４ｃを設けることにより、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央への放射エネルギー（赤外線）の入射が減衰させられるので、図３（ｃ）に示すように、検知センサ１１ｂにおける感度特性分布Ｐｂ′の０°方向を中心として、出力レベルが低下（＜１）することになる。
【００２９】
これにより、監視角度が０°方向においては、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルＬ０ａ、Ｌ０ｂ′の相対比はＬ０ｂ′／Ｌ０ａ（＜１）となり、また、監視角度がθ１方向及びθ２方向においては、各々の出力レベルの相対比はＬ１ｂ′／Ｌ１ａ（＜１）、Ｌ２ｂ′／Ｌ２ａ（＜１）となり、さらに、これらの出力レベルの相対比（バランス）が所定の範囲内、あるいは、略一定に調整される。ここで、所定の範囲内とは、例えば、実質的な監視領域の全域にわたって出力レベルの相対比（感度比）が良好に炎検出処理を実行することができる保証範囲内にあることを意味する。
【００３０】
したがって、各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂ′の相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が監視領域の全域において、所定の範囲内、あるいは、略一定に調整されることになるので、各検知センサ１１ａ、１１ｂにより、炎特有の波長帯域における放射エネルギーと、人体や車両等の赤外線放射体の放射波長帯域における放射エネルギーがバランス良く良好に検出され、炎検出装置の炎監視領域の全域にわたって、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３１】
また、この場合、感度特性分布の調整を必要とする検知センサ１１ｂの前方に、帯状の特性分布調整部材１４ｃを配置するという極めて簡易な構成により、感度特性分布のパターンの相違に起因する炎の検出、判定精度の低下を抑制することができる。
さらに、特性分布調整部材１４ｃを特定方向（図３（ｂ）では、上下方向）に延在するように形成することにより、特定方向に対して垂直方向（図３（ｂ）では、左右方向）に移動する赤外線放射体からの放射エネルギーを、特性分布調整部材による遮断の影響を抑制しつつ良好に検出して、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３２】
次に、本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例を示す概略図である。
上述した実施形態においては、検知センサの受光素子の受光面の略中央部を通過し、特定の方向にのみ延在する特性分布調整部材の構成について説明したが、ここでは、略同等の効果を奏する他の構成について説明する。
【００３３】
図４（ａ）に示す特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部を通過し、上下方向及び左右方向に延在して十文字状に形成された構成を有している。
また、図４（ｂ）に示す特性分布調整部材１４ｃ、１４ｅは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部を通過し、上下方向に延在するとともに、受光素子の受光面の略中央部分に対応して円形の部材が形成された構成を有している。
【００３４】
このような構成によれば、上述したように、少なくとも検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部分への放射エネルギーの入射が減衰させられるので、図３（ｃ）に示した場合と同様に、０°方向付近の出力レベルを低減して、特性分布調整部材が設けられていない他方の検知センサ１１ａの感度特性分布パターンＰａとのバランスを所定の範囲内あるいは略一定に調整することができる。
なお、上述した図４（ａ）に示した構成例と同等の構成として、帯状の特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄを、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過し、斜め方向に延在してＸ字状に形成したものであってもよい。このような構成によれば、例えば、左右方向に移動する赤外線放射体からの放射エネルギーを、特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄにより遮断の影響を制御しつつ良好に検出することができるとともに、０°方向の出力レベルのみを良好に低減することができ、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３５】
一方、図４（ｃ）に示す特性分布調整部材１４ｆは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部から偏心し、上下方向に延在して形成された構成を有している。
両検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンが異形となる場合等は、たとえば、特性分布調整部材１４ｆの配置位置を受光素子の受光面の中心部から偏心して形成することにより、検知センサ１１ａ、１１ｂ相互の感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂ′のバランスを所定の範囲内あるいは略一定に調整することもできる。
【００３６】
なお、上述した特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｆの各構成例においては、幅を一定にした帯状の部材を所定の方向に延在して形成した構成について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の所定の領域からの放射エネルギーの入射を減衰させられるものであればよいことはいうまでもない。したがって、例えば、図４（ｄ）に示すように、開口部１４ｂの端部側の部材１４ｇの幅を太く形成したものであってもよい。このような構成によれば、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部前方の部材の幅を十分細く形成した場合であっても、開口部１４ｂの端部の部材１４ｇの幅を太くすることができるので、十分な強度を保証することができ、例えば、シールドケースを構成する薄板をプレス加工して打ち抜く場合であっても、特性分布調整部材１４ｃ及び開口部１４ｂを良好に形成することができる。
【００３７】
また、上述した特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｇの各構成例においては、特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｇをシールドケース１４に一体的に形成した構成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、例えば、シールドケース１４に形成された開口部１４ｂ上に、別個に用意した帯状の特性分布調整部材を、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の一部を遮るように追加設置するものであってもよいし、シールドケース１４とは全く別個、例えば、検知センサの受光素子の受光面の前面等に設置するものであってもよい。
さらに、特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｆの延在方向は、上下方向に限らず、所定の角度（例えば、１０°、２５°等）を有して延在するように形成されているものであってもよいし、直線状に延在するように形成されたものに限らず、円弧状、曲線状、円板状等に形成したものであってもよい。
【００３８】
次に、本発明に係る炎検出装置の適用例について、図面を参照して説明する。図５は、本発明に係る炎検出装置の構成をトンネル用の火災検知器に適用した場合の概略構成図であり、図６は、本実施形態に係る炎検出装置のトンネル内での設置形態と炎監視領域の拡がりを示す概略図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、火災検知器１００は、大別して、トンネル内壁面に設置された所定の検知器箱内に取り付け固定される取付ベース１２１と、該取付ベース１２１に一体的に取り付けられた上部カバー１１１と、を備え、該上部カバー１１１の内部に、火災検知機能を実現するためのセンサや電気回路が搭載された主回路基板１１２が設けられている。
【００３９】
火災検知器１００は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、トンネルの長手方向（図５の左右方向）に所定の曲率半径を有して曲面状に形成された傾斜曲面１１３ａ、１１３ｂと傾斜曲面１１３ａ、１１３ｂの各々の周縁部（外周）に連続して設けられ、所定の傾斜角度を有して形成された急傾斜面１１４ａ、１１４ｂとを有する上部カバー１１１と、上部カバー１１１の内部に収納された主回路基板１１２と、主回路基板１１２上の所定の位置に、所定の傾斜角度を有して個別に取り付け固定された一対のセンサモジュール１０Ａ、１０Ｂと、各々のセンサモジュール１０Ａ、１０Ｂの前方の上部カバー１１１に設けられ、サファイアガラス等により構成された個別の透光性窓１１６ａ、１１６ｂと、各透光性窓１１６ａ、１１６ｂに対向する試験光透光窓１１８ａ、１１８ｂを備え、内部に個別の試験光源１１７ａ、１１７ｂを収納した試験用光源収納部１１９と、を有して構成されている。
ここで、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂは、上述した実施形態に示したセンサモジュール１０と同等の構成を有し、各々異なる波長帯域（たとえば、概ね４．５μｍ付近と概ね５．０〜７．０μｍ）における放射エネルギーを検出する検知センサ１１ａ、１１ｂを搭載している。
【００４０】
そして、このような構成を有する火災検知器１００のトンネル内壁面への設置状態は、例えば、図６（ａ）に示すように、トンネル５０内部下方の一方の壁面（概ね、路面から２．５ｍ程度の高さ）５１ａに、トンネル５０の長手方向に沿って、路面５０ａ及び他方側の壁面５１ｂまでを監視するように設置されている。
また、このような火災検知器１００に適用された炎検出装置により設定される炎監視領域、すなわち、火災検知エリアは、図５（ｂ）に示すように、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂの傾斜角度と、検知センサ１１ａ、１１ｂと透光性窓１１６ａ、１１６ｂとの位置関係に基づいて監視角度θＡ、θＢが規定され、図６（ｂ）に示すように、各々の検知エリアＡａ、Ｂａの拡がりが規定される。
【００４１】
なお、図６（ａ）、（ｂ）においては、トンネル５０内に設置された単一の火災検知器１００のみを示したが、トンネル５０の長手方向に沿って、少なくとも隣接して配置される火災検知器の位置を含み、各々の火災検知エリアＡａ、Ｂａが相互補完的に重なるように、例えば、２５ｍ間隔で火災検知器１００が連続的に配置されている。
また、図６（ａ）、（ｂ）においては、火災検知エリアＡａ、Ｂａの拡がりについて、図示の都合上、図面（紙面）に沿って２次元的な拡がりを有するように示されているが、図面に垂直な方向にも拡がりを有しており、火災検知エリアＡａ、Ｂａは、全体として３次元的な拡がりを有している。
なお、図６（ａ）において、５３は、トンネル５０内部の視界を確保するナトリウム灯等の照明灯、５５は、火災を検知した際に水を噴霧して火災の拡大を防ぐ水噴霧ヘッド、５６は、放水ノズルやホース等を収納した消火栓設備、５７は、トンネル５０内の換気を行うジェットファン、５８は、非常用通路や出口を避難者に認識させ、誘導する誘導表示灯である。
【００４２】
ここで、本適用例に係る火災検知器（炎検出装置）における感度特性分布について、図面を参照して説明する。
図７は、本適用例に係る火災検知器に適用された炎検出装置（検知センサ）の感度特性分布を示す概略図である。ここでは、火災検知器に搭載されたセンサモジュール（検知センサの受光素子の受光面、または、センサ基板）に対して垂直な０°（０deg.）方向を基準方向として、該方向における双方の受光素子の出力レベルを一致するように設定した場合における感度特性分布パターンの相違を示す。また、上述した図１、図５に示した構成を適宜参照しながら説明する。
【００４３】
まず、図９（ｂ）に示したように、特性分布調整部材１４ｃを設けていない構成における各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄの相違について説明する。
図７（ａ）に示すように、基準設定としてトンネル内壁面５１ａに対して所定の角度、例えば、３５°（３５deg.）方向における双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルが一致（たとえば、検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルがともに“１”）するように感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄが設定されているものとする。ここで、基準方向（３５°方向）における出力レベルが一致するように設定されている場合であっても、各検知センサ１１ａ、１１ｂの素子特性や配置、トンネル内壁面５１ａに対する傾斜角度、透光性窓１１６ａ、１１６ｂとの位置関係等に起因して、監視角度が３５°方向からずれた位置（領域）においては、感度特性分布を規定する双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルの相対比（バランス）が不均一となる。
【００４４】
具体的には、監視角度が３５°方向においては、その出力レベルＬ０ｃ、Ｌ０ｄの相対比は１であるが、監視角度がθ３方向においては、その出力レベルＬ３ｃ、Ｌ３ｄの相対比はＬ３ｄ／Ｌ３ｃ（＜１）となり、また、監視角度がθ４方向においては、その出力レベルＬ４ｃ、Ｌ４ｄの相対比はＬ４ｄ／Ｌ４ｃ（＞１）となって、基準設定（“１”）から大きく外れる。
これにより、上述したように、センサモジュール（炎検出装置）によって設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が正負（±）両方向に大きくなるほど）、感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄの相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が顕著となるため、各検知センサ１１ａ、１１ｂによる炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーの検出レベルのバランスが不均一となって炎検出、判定精度が低下する。
【００４５】
これに対して、本発明に係る炎検出装置においては、図１、図３（ｂ）に示したように、一方の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過するように、センサ基板１１を覆うシールドケース１４に形成された開口部１１ｂに帯状の特性分布調整部材１４ｃを設けることにより、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央への放射エネルギーの入射が減衰させられるので、図７（ｂ）に示すように、検知センサ１１ｂにおける感度特性分布パターンＰｄ′の３５°方向を中心として、出力レベルが検知センサ１１ａにおける感度特性分布パターンＰｃの出力レベルよりも低下する領域が生じる。
これにより、監視角度が３５°方向においては、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルＬ０ｃ、Ｌ０ｄ′の相対比はＬ０ｄ′／Ｌ０ｃ（＜１）となり、また、監視角度がθ３方向及びθ４方向においては、各々の出力レベルの相対比はＬ３ｄ′／Ｌ３ｃ（＜１）、Ｌ４ｄ′／Ｌ４ｃ（＜１）となり、さらに、これらの出力レベルの相対比が所定の範囲内、あるいは、略一定に調整される。
【００４６】
このように、各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄ′の相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が所定の監視角度の範囲内において、所定の範囲内、あるいは、略一定に調整されることになるので、この監視角度の範囲内で実質的な監視領域を設定することで各検知センサ１１ａ、１１ｂにより、炎特有の波長帯域における放射エネルギーと、人体や車両等の赤外線放射体の放射波長帯域における放射エネルギーがバランス良く良好に検出され、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
また、上述したような適用例において、特性分布調整部材を構成する帯状の部材をトンネル長手方向とは垂直な方向に延在するように形成することにより、検知センサの検出出力の低下の影響を抑制しつつ、トンネル長手方向に移動する人体や車両等の赤外線放射体からの放射エネルギーを良好に検出して、適切に炎と炎以外の赤外線放射体との識別を行うことができる。
【００４７】
したがって、本適用例に係る火災検知器によれば、トンネル５０内において、人体や車両等の赤外線放射体と炎との誤識別を抑制して、良好に火災検知処理を実行することができる火災検知器を、簡易な構成により装置規模を大型化することなく容易に実現することができる。
さらに、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂの構成や設定を同等として火災検知器に搭載することにより、トンネル長手２方向に対応させて均質な火災検知機能（炎検出機能）を備えた火災検知器を実現することができるとともに、トンネル内壁面に所定の間隔で本適用例に係る火災検知器を複数個（数十個乃至数百個）配置することにより、トンネル内で発生する火災を的確かつ良好に判別することができる。
なお、上記実施形態にあっては、２つの検知センサ１１ａ、１１ｂのうちの一方の前面にのみ、特性分布調整部材を配置した構成を示して説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、必要に応じて両方の検知センサの前面に特性分布調整部材を配置して、適当な特性分布パターンを有するように調整してもよい。また、２以上の検知センサによる複数波長方式にあっても同様に、必要とする１または複数の特定の検知センサの前面に特性分布調整部材を適宜配置して調整してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る炎検出装置によれば、複数波長方式の炎検出装置において、一又は複数の検知センサの受光素子の受光面の前方に、帯状の特性分布調整部材を配置することにより、炎監視領域の全域にわたって複数の検知センサ相互の感度特性分布の相違（感度差）が所定の範囲内あるいは略一定に維持されるように、各検知センサの感度特性分布が調整されるので、炎の検出、判定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炎検出装置を適用したセンサモジュールの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るセンサモジュールの組立構造を示す分解図である。
【図３】本実施形態に係るセンサモジュールに設けられた特性分布調整部材と、各検知センサの感度特性分布との関係を示す概略図である。
【図４】本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る炎検出装置の構成をトンネル用の火災検知器に適用した場合の概略構成図である。
【図６】本実施形態に係る炎検出装置のトンネル内での設置形態と炎監視領域の拡がりを示す概略図である。
【図７】本実適用例に係る火災検知器に適用された炎検出装置（検知センサ）の感度特性分布を示す概略図である。
【図８】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す概念図である。
【図９】近接して配置された２個の検知センサにおける各々の感度特性分布を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ センサモジュール
１１ センサ基板
１１ａ、１１ｂ 検知センサ
１４ シールドケース
１４ｃ〜１４ｇ 特性分布調整部材
５０ トンネル
５１ａ、５１ｂ トンネル内壁面
１００ 火災検知器
１１６ａ、１１６ｂ 透光性窓
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有炎燃焼により発生する赤外線放射を検出して、炎の有無を検出する炎検出装置にあっては、炎と炎以外の赤外線放射体との識別を行うため、有炎燃焼時に発生するＣＯ２の共鳴放射による波長帯域を含む複数の波長帯域における放射線強度を検出して、それら複数の波長帯域における検出値の、例えば、相対比に基づいて炎の有無を検出する２波長方式、３波長方式等の炎検出装置や炎検出方法がよく知られている。
【０００３】
ここで、従来技術における２波長方式、及び、３波長方式の炎検出装置について、簡単に説明する。
図８は、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。
図８に示すように、燃焼炎のスペクトル特性Ｓ１ａ、Ｓ１ｂにおいては、ＣＯ２の共鳴放射により４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域に放射線相対強度のピークがあり、また、このピーク波長の近傍に存在する特徴的な波長としては、例えば、短波長側の３．８μｍ付近に、放射線相対強度が低い波長帯域が存在する。
【０００４】
なお、ＣＯ２の共鳴放射により、４．３μｍ帯に赤外線の放射線相対強度のピークがあることが知られている。しかしながら、実際に測定した場合にあっては、４．４〜４．５μｍ付近に放射線相対強度のピークが現れることが経験的に示されている。したがって、以下では、特に断らない限り、ＣＯ2共鳴放射体とは、４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を指すものとする。
【０００５】
したがって、上述した２波長方式の炎検出装置にあっては、４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域と、３．８μｍ付近の波長帯域における各々の放射エネルギーを狭帯域の光学波長バンドパスフィルタにより選択透過させて、受光素子により該放射エネルギーを検出して対応する電気信号に変換し、それぞれの検出出力の、例えば、相対比をとり、所定のしきい値と比較することにより炎と判定する手法を採用していた。これにより、炎以外の赤外線放射体、例えば、太陽光（６０００°Ｃ）等の高温放射体（スペクトル特性Ｓ２）や、３００°Ｃ程度の比較的低温の放射体（スペクトル特性Ｓ３）、人体などの低温放射体（スペクトル特性Ｓ４）等との識別を可能としている。
【０００６】
また、上述した２波長方式に加え、ＣＯ２の共鳴放射体である４．４〜４．５μｍ帯の長波長側の、例えば、５．１μｍ付近の波長帯域における放射エネルギーを、上記２波長方式と同様の手法で検出し、これらの３波長帯域における検出出力の、例えば、相対比によって炎の有無を判定する３波長方式の炎検出装置も知られており、このような炎検出方法により、炎と炎以外の赤外線放射体との識別性能をさらに向上させることができる。
このような複数波長方式の炎検出装置は、例えば、特公昭５５−３３１１９号公報、特公昭５９−３４２５２号公報等に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下に示すような問題を有していた。
すなわち、上述したような複数波長方式の炎検出装置においては、単一の検知センサを用いて複数の波長帯域の放射線エネルギーを検出する場合、特定波長帯域のみを透過する光学式のバンドパスフィルタを複数備えた回転板を回転させて、検出対象となる波長帯域（例えば、３．８μｍ付近、４．４〜４．５μｍ付近）における放射エネルギーを選択的に透過する構成を採用しているため、装置構成が極めて複雑となるうえ、可動部（回転板駆動部）等における故障や不具合が発生しやすくなるという問題を有していた。
【０００８】
一方、複数の検知センサを用いて複数の波長帯域の放射線エネルギーを検出する構成においては、検知センサ相互の素子特性の相違（感度特性分布パターンのずれ）や、各検知センサの物理的な配置等によって、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、各検知センサの感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄが一致せず、炎検出装置により設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が大きくなるほど）その分布パターンのずれが顕著となり、炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーを、複数の検知センサにより適切に検出することができなくなり、複数波長方式による炎検出精度が低下するという問題を有していた。
【０００９】
そのため、簡易な構成で、検知センサ相互の感度特性分布が一致、あるいは、実質的な炎監視領域でそのバランスが略均一化された構成を有する炎検出装置の実現が望まれていた。
なお、図９は、近接して配置された２個の検知センサにおける各々の感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄを示す概略図であって、０°（０deg.）方向を基準として双方の出力レベルが一致するように設定した場合の感度特性分布Ｐａ、Ｐｂ又はＰｃ、Ｐｄの分布パターンのずれを示すものである。これらの具体的な事例については、後述する。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、簡易な構成を用いつつ、炎と炎以外の赤外線放射体とを高い精度で識別して、炎検出性能を向上させた炎検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による波長帯域を含む複数の波長帯域における光エネルギーを電気信号に変換する複数の検知センサを備え、該複数の検知センサからの検出出力に基づいて、炎の有無を検出する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記複数の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置し、
さらに、前記特性分布調整部材を、前記複数の検知センサによる炎の検出処理に影響を及ぼす光を放出する外乱光放出物体の移動方向に対して垂直又は略垂直方向に延在するように構成したことを特徴とする。
すなわち、特性分布調整部材を検知センサの前方に配置することで、移動する外乱光放出物体（車両や人体等の赤外線放射体）からの放射エネルギーによる検出出力の低下の影響を抑制するように、特性分布調整部材の延在方向が外乱光放出物体の移動方向に対して垂直又は略垂直方向に形成される。
したがって、炎監視領域内を移動する外乱光放出物体からの放射エネルギーが検知センサにより良好に検出されるので、外乱光と炎とを良好に判別することができ、炎の誤識別を抑制することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る炎検出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による第１の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第１の検知センサと、
前記第１の波長帯域からの放射エネルギーとは異なる第２の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、を備え、
前記第１の検知センサ及び第２の検知センサの検出出力に基づいて所定規模以上の炎の有無を判定する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記第１と第２の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明に係る炎検出装置は、前記特性分布調整部材は、少なくとも特定の方向に延在する帯状の部材を有して構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明に係る炎検出装置は、前記特性分布調整部材は、少なくとも前記特定の検知センサを覆うシールドケースに設けられていることを特徴とする。
すなわち、特性分布調整部材は、例えば、少なくとも検知センサが搭載された実装基板を覆うように設けられるシールドケースに、一体的にまたは付加的に形成されている。
したがって、特性分布調整部材をシールドケースに設けるという簡易な構成により、装置規模の大型化や、部品点数、製造工数の増加を招くことなく、シールドケース本来の外部ノイズを抑制するという機能に加え、炎を的確かつ高い精度で検出する機能を備えた炎検出装置を実現することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明に係る炎検出装置は、前記第１の検知センサは、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする狭帯域の光のみを受光し、前記第２の検知センサは、概ね５．０〜７．０μｍ付近の波長帯域の光のみを受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、２波長方式の炎検出装置において、第１の検知センサにより、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする炎特有の波長帯域の放射エネルギーが検出され、第２の検知センサにより、概ね５．０〜７．０μｍ付近の人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の放射エネルギーが検出される。
したがって、各検知センサ相互の感度特性分布のバランスを、所定の範囲内あるいは略一定に調整しつつ、炎特有の波長帯域および人体や車両等の外乱光放出物体からの波長帯域の放射エネルギーを良好に検出することができるので、簡易な構成により、炎と外乱光放出物体とを良好に判別して、炎の誤識別を抑制することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明に係る炎検出装置は、同一の構成を有する一対の前記炎検出装置は、トンネル内壁面に所定の間隔で設置される火災検知器に搭載され、該火災検知器の設置位置を基準として、前記トンネルの長手２方向に対して同等の感度特性分布のバランスを有する各々独立した３次元の炎監視領域を設定したことを特徴とする。
すなわち、同等の感度特性分布のバランスを有する一対の炎検出装置が火災検知器に搭載され、該一対の炎検出装置によりトンネルの長手方向（左右方向）に対応して設定された独立した３次元の炎監視領域により、トンネル内で発生する火災が監視される。
したがって、トンネル内で発生する炎と人体や車両等の外乱光放出物体とを良好に識別して、火災を的確に検知することができる火災検知器を実現することができる。
【００２０】
【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。
図１は、本発明に係る炎検出装置を適用したセンサモジュールの一実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本実施形態に係るセンサモジュールの組立構造を示す分解図である。ここでは、センサモジュールとして、２つの波長帯域における放射線強度を検出して、その相対比に基づいて炎の有無を検出する２波長方式の炎検出装置に対応した構成を示す。
【００２１】
図１、図２に示すように、センサモジュール１０は、少なくとも所定波長の光エネルギー（放射エネルギー）を受光して電気信号に変換し、出力する第１の検知センサ１１ａ及び第２の検知センサ１１ｂが搭載されたセンサ基板（実装基板）１１と、該センサ基板１１の背面側を取り付けて、図示を省略した主回路基板等に固定するための取付基台１３と、センサ基板１１に実装された回路素子（検知センサを含む）に対する外部からのノイズを遮断、低減するためのシールドケース１４と、を有し、これらセンサ基板１１と、取付基台１３及びシールドケース１４を順次組み付けて構成されている。
【００２２】
ここで、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂは、図１（ｂ）、図２に示すように、それらの中心線がセンサ基板１１の中心線に一致するように配置されている。なお、図１、図２に示したセンサモジュール１０においては、第１の検知センサ１１ａは、例えば、概ね４．５μｍの波長帯域における放射エネルギーを検出し、第２の検知センサ１１ｂは、例えば、概ね５．０〜７．０μｍの波長帯域における放射エネルギーを検出するように構成されている。
【００２３】
第１の検知センサ１１ａは、炎特有のＣＯ２共鳴放射帯及び炎以外の人体や車両等の赤外線放射体（外乱放射物体）からの両方の放射エネルギーに反応する。一方、第２の検知センサ１１ｂは、炎特有のＣＯ２共鳴放射帯からの放射エネルギーには反応せず、外乱放射物体からの放射エネルギーにのみ反応する。したがって、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂからの検出出力により、炎と炎以外の赤外線放射体とを的確に識別して良好な炎の判定を行うことができる。なお、第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂには、受光素子が内蔵されているとともに、その受光素子の前方には、各々炎特有の波長帯域及びまたは炎以外の赤外線放射体の波長帯域の放射エネルギーを選択的に透過する光学フィルタ（バンドパスフィルタ）が一体的に設けられている。
【００２４】
また、センサ基板１１は、少なくとも第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂが搭載されていれば良く、これに加えて、例えば、炎検出装置の動作状態を示す動作確認灯や炎検出処理を実行するための処理回路の一部又は全部を搭載するものであってもよい。
また、センサ基板１１の前面に設けられるシールドケース１４には、図１（ｂ）に示すように、組み立て状態において、上記第１及び第２の検知センサ１１ａ、１１ｂの受光素子の各々の受光面に対応するように、所定の形状、サイズを有する開口部１４ａ、１４ｂが形成されている。ここで、第２の検知センサ１１ｂに対応して形成された開口部１４ｂには、第２の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央を通過し、特定方向（図１（ｂ）では、図面左右方向）に延在する特性分布調整部材１４ｃが設けられている。シールドケース１４は、図１、図２に示すように、センサ基板１１が取り付けられた取付基台１３に組み付けられる。
【００２５】
次いで、上述した構成を有するセンサモジュールに搭載された各検知センサの感度特性分布について、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係るセンサモジュールに設けられた特性分布調整部材と、各検知センサの感度特性分布との関係を示す概略図である。ここでは、検知センサの受光素子の受光面（または、センサ基板）に対して垂直な０°（０deg.）方向を基準方向として、該方向における双方の検知センサの出力レベルを一致するように設定した場合の感度特性分布のパターンの相違を示す。また、上述した図１、図２に示した構成を適宜参照しながら説明する。
【００２６】
まず、図９（ａ）に示したように、特性分布調整部材１４ｃを設けていない構成における各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂの相違について説明する。
説明を簡単にするため、ここでは、図３（ａ）に示すように、基準設定として０°（０deg.）方向における双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルが一致（たとえば、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルがともに“１”）するように感度特性分布Ｐａ、Ｐｂが設定されているものとする。ここで、基準方向（０°方向）における出力レベルが一致するように設定されている場合（各出力の相対比が１：１）であっても、各検知センサ１１ａ、１１ｂの受光素子特性や各検知センサ１１ａ、１１ｂの配置等に起因して、監視角度が０°方向からずれた位置（領域）においては、感度特性分布を規定する出力レベルの相対比が不均一となる。
【００２７】
具体的には、監視角度が０°方向においては、その出力レベルＬ０ａ、Ｌ０ｂの相対比は１であるが、監視角度がθ１方向においては、その出力レベルＬ１ａ、Ｌ１ｂの相対比は、Ｌ１ｂ／Ｌ１ａ（＜１）となり、また、監視角度がθ２方向においては、その出力レベルＬ２ａ、Ｌ２ｂの相対比は、Ｌ２ｂ／Ｌ２ａ（＜Ｌ１ｂ／Ｌ１ａ＜１）となって、基準設定（“１”）から大きく外れる。
これにより、上述したように、センサモジュール（炎検出装置）によって設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が正負（±）両方向に大きくなるほど）、感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂの相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）による感度バランスが顕著となるため、各検知センサ１１ａ、１１ｂによる炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーの検出基準が不均一となって炎検出、判定精度が劣化する。
【００２８】
これに対して、本発明に係る炎検出装置においては、図１、図３（ｂ）に示すように、一方の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過するように、センサ基板１１を覆うシールドケース１４に形成された開口部１１ｂに帯状（線状や棒状を含む）の特性分布調整部材１４ｃを設けることにより、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央への放射エネルギー（赤外線）の入射が減衰させられるので、図３（ｃ）に示すように、検知センサ１１ｂにおける感度特性分布Ｐｂ′の０°方向を中心として、出力レベルが低下（＜１）することになる。
【００２９】
これにより、監視角度が０°方向においては、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルＬ０ａ、Ｌ０ｂ′の相対比はＬ０ｂ′／Ｌ０ａ（＜１）となり、また、監視角度がθ１方向及びθ２方向においては、各々の出力レベルの相対比はＬ１ｂ′／Ｌ１ａ（＜１）、Ｌ２ｂ′／Ｌ２ａ（＜１）となり、さらに、これらの出力レベルの相対比（バランス）が所定の範囲内、あるいは、略一定に調整される。ここで、所定の範囲内とは、例えば、実質的な監視領域の全域にわたって出力レベルの相対比（感度比）が良好に炎検出処理を実行することができる保証範囲内にあることを意味する。
【００３０】
したがって、各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂ′の相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が監視領域の全域において、所定の範囲内、あるいは、略一定に調整されることになるので、各検知センサ１１ａ、１１ｂにより、炎特有の波長帯域における放射エネルギーと、人体や車両等の赤外線放射体の放射波長帯域における放射エネルギーがバランス良く良好に検出され、炎検出装置の炎監視領域の全域にわたって、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３１】
また、この場合、感度特性分布の調整を必要とする検知センサ１１ｂの前方に、帯状の特性分布調整部材１４ｃを配置するという極めて簡易な構成により、感度特性分布のパターンの相違に起因する炎の検出、判定精度の低下を抑制することができる。
さらに、特性分布調整部材１４ｃを特定方向（図３（ｂ）では、上下方向）に延在するように形成することにより、特定方向に対して垂直方向（図３（ｂ）では、左右方向）に移動する赤外線放射体からの放射エネルギーを、特性分布調整部材による遮断の影響を抑制しつつ良好に検出して、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３２】
次に、本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例を示す概略図である。
上述した実施形態においては、検知センサの受光素子の受光面の略中央部を通過し、特定の方向にのみ延在する特性分布調整部材の構成について説明したが、ここでは、略同等の効果を奏する他の構成について説明する。
【００３３】
図４（ａ）に示す特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部を通過し、上下方向及び左右方向に延在して十文字状に形成された構成を有している。
また、図４（ｂ）に示す特性分布調整部材１４ｃ、１４ｅは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部を通過し、上下方向に延在するとともに、受光素子の受光面の略中央部分に対応して円形の部材が形成された構成を有している。
【００３４】
このような構成によれば、上述したように、少なくとも検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部分への放射エネルギーの入射が減衰させられるので、図３（ｃ）に示した場合と同様に、０°方向付近の出力レベルを低減して、特性分布調整部材が設けられていない他方の検知センサ１１ａの感度特性分布パターンＰａとのバランスを所定の範囲内あるいは略一定に調整することができる。
なお、上述した図４（ａ）に示した構成例と同等の構成として、帯状の特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄを、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過し、斜め方向に延在してＸ字状に形成したものであってもよい。このような構成によれば、例えば、左右方向に移動する赤外線放射体からの放射エネルギーを、特性分布調整部材１４ｃ、１４ｄにより遮断の影響を制御しつつ良好に検出することができるとともに、０°方向の出力レベルのみを良好に低減することができ、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
【００３５】
一方、図４（ｃ）に示す特性分布調整部材１４ｆは、帯状の部材が検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部から偏心し、上下方向に延在して形成された構成を有している。
両検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンが異形となる場合等は、たとえば、特性分布調整部材１４ｆの配置位置を受光素子の受光面の中心部から偏心して形成することにより、検知センサ１１ａ、１１ｂ相互の感度特性分布パターンＰａ、Ｐｂ′のバランスを所定の範囲内あるいは略一定に調整することもできる。
【００３６】
なお、上述した特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｆの各構成例においては、幅を一定にした帯状の部材を所定の方向に延在して形成した構成について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の所定の領域からの放射エネルギーの入射を減衰させられるものであればよいことはいうまでもない。したがって、例えば、図４（ｄ）に示すように、開口部１４ｂの端部側の部材１４ｇの幅を太く形成したものであってもよい。このような構成によれば、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の中央部前方の部材の幅を十分細く形成した場合であっても、開口部１４ｂの端部の部材１４ｇの幅を太くすることができるので、十分な強度を保証することができ、例えば、シールドケースを構成する薄板をプレス加工して打ち抜く場合であっても、特性分布調整部材１４ｃ及び開口部１４ｂを良好に形成することができる。
【００３７】
また、上述した特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｇの各構成例においては、特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｇをシールドケース１４に一体的に形成した構成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、例えば、シールドケース１４に形成された開口部１４ｂ上に、別個に用意した帯状の特性分布調整部材を、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の一部を遮るように追加設置するものであってもよいし、シールドケース１４とは全く別個、例えば、検知センサの受光素子の受光面の前面等に設置するものであってもよい。
さらに、特性分布調整部材１４ｃ〜１４ｆの延在方向は、上下方向に限らず、所定の角度（例えば、１０°、２５°等）を有して延在するように形成されているものであってもよいし、直線状に延在するように形成されたものに限らず、円弧状、曲線状、円板状等に形成したものであってもよい。
【００３８】
次に、本発明に係る炎検出装置の適用例について、図面を参照して説明する。図５は、本発明に係る炎検出装置の構成をトンネル用の火災検知器に適用した場合の概略構成図であり、図６は、本実施形態に係る炎検出装置のトンネル内での設置形態と炎監視領域の拡がりを示す概略図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、火災検知器１００は、大別して、トンネル内壁面に設置された所定の検知器箱内に取り付け固定される取付ベース１２１と、該取付ベース１２１に一体的に取り付けられた上部カバー１１１と、を備え、該上部カバー１１１の内部に、火災検知機能を実現するためのセンサや電気回路が搭載された主回路基板１１２が設けられている。
【００３９】
火災検知器１００は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、トンネルの長手方向（図５の左右方向）に所定の曲率半径を有して曲面状に形成された傾斜曲面１１３ａ、１１３ｂと傾斜曲面１１３ａ、１１３ｂの各々の周縁部（外周）に連続して設けられ、所定の傾斜角度を有して形成された急傾斜面１１４ａ、１１４ｂとを有する上部カバー１１１と、上部カバー１１１の内部に収納された主回路基板１１２と、主回路基板１１２上の所定の位置に、所定の傾斜角度を有して個別に取り付け固定された一対のセンサモジュール１０Ａ、１０Ｂと、各々のセンサモジュール１０Ａ、１０Ｂの前方の上部カバー１１１に設けられ、サファイアガラス等により構成された個別の透光性窓１１６ａ、１１６ｂと、各透光性窓１１６ａ、１１６ｂに対向する試験光透光窓１１８ａ、１１８ｂを備え、内部に個別の試験光源１１７ａ、１１７ｂを収納した試験用光源収納部１１９と、を有して構成されている。
ここで、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂは、上述した実施形態に示したセンサモジュール１０と同等の構成を有し、各々異なる波長帯域（たとえば、概ね４．５μｍ付近と概ね５．０〜７．０μｍ）における放射エネルギーを検出する検知センサ１１ａ、１１ｂを搭載している。
【００４０】
そして、このような構成を有する火災検知器１００のトンネル内壁面への設置状態は、例えば、図６（ａ）に示すように、トンネル５０内部下方の一方の壁面（概ね、路面から２．５ｍ程度の高さ）５１ａに、トンネル５０の長手方向に沿って、路面５０ａ及び他方側の壁面５１ｂまでを監視するように設置されている。
また、このような火災検知器１００に適用された炎検出装置により設定される炎監視領域、すなわち、火災検知エリアは、図５（ｂ）に示すように、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂの傾斜角度と、検知センサ１１ａ、１１ｂと透光性窓１１６ａ、１１６ｂとの位置関係に基づいて監視角度θＡ、θＢが規定され、図６（ｂ）に示すように、各々の検知エリアＡａ、Ｂａの拡がりが規定される。
【００４１】
なお、図６（ａ）、（ｂ）においては、トンネル５０内に設置された単一の火災検知器１００のみを示したが、トンネル５０の長手方向に沿って、少なくとも隣接して配置される火災検知器の位置を含み、各々の火災検知エリアＡａ、Ｂａが相互補完的に重なるように、例えば、２５ｍ間隔で火災検知器１００が連続的に配置されている。
また、図６（ａ）、（ｂ）においては、火災検知エリアＡａ、Ｂａの拡がりについて、図示の都合上、図面（紙面）に沿って２次元的な拡がりを有するように示されているが、図面に垂直な方向にも拡がりを有しており、火災検知エリアＡａ、Ｂａは、全体として３次元的な拡がりを有している。
なお、図６（ａ）において、５３は、トンネル５０内部の視界を確保するナトリウム灯等の照明灯、５５は、火災を検知した際に水を噴霧して火災の拡大を防ぐ水噴霧ヘッド、５６は、放水ノズルやホース等を収納した消火栓設備、５７は、トンネル５０内の換気を行うジェットファン、５８は、非常用通路や出口を避難者に認識させ、誘導する誘導表示灯である。
【００４２】
ここで、本適用例に係る火災検知器（炎検出装置）における感度特性分布について、図面を参照して説明する。
図７は、本適用例に係る火災検知器に適用された炎検出装置（検知センサ）の感度特性分布を示す概略図である。ここでは、火災検知器に搭載されたセンサモジュール（検知センサの受光素子の受光面、または、センサ基板）に対して垂直な０°（０deg.）方向を基準方向として、該方向における双方の受光素子の出力レベルを一致するように設定した場合における感度特性分布パターンの相違を示す。また、上述した図１、図５に示した構成を適宜参照しながら説明する。
【００４３】
まず、図９（ｂ）に示したように、特性分布調整部材１４ｃを設けていない構成における各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄの相違について説明する。
図７（ａ）に示すように、基準設定としてトンネル内壁面５１ａに対して所定の角度、例えば、３５°（３５deg.）方向における双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルが一致（たとえば、検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルがともに“１”）するように感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄが設定されているものとする。ここで、基準方向（３５°方向）における出力レベルが一致するように設定されている場合であっても、各検知センサ１１ａ、１１ｂの素子特性や配置、トンネル内壁面５１ａに対する傾斜角度、透光性窓１１６ａ、１１６ｂとの位置関係等に起因して、監視角度が３５°方向からずれた位置（領域）においては、感度特性分布を規定する双方の検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルの相対比（バランス）が不均一となる。
【００４４】
具体的には、監視角度が３５°方向においては、その出力レベルＬ０ｃ、Ｌ０ｄの相対比は１であるが、監視角度がθ３方向においては、その出力レベルＬ３ｃ、Ｌ３ｄの相対比はＬ３ｄ／Ｌ３ｃ（＜１）となり、また、監視角度がθ４方向においては、その出力レベルＬ４ｃ、Ｌ４ｄの相対比はＬ４ｄ／Ｌ４ｃ（＞１）となって、基準設定（“１”）から大きく外れる。
これにより、上述したように、センサモジュール（炎検出装置）によって設定される炎監視領域の縁辺部ほど（監視角度が正負（±）両方向に大きくなるほど）、感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄの相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が顕著となるため、各検知センサ１１ａ、１１ｂによる炎又は炎以外の赤外線放射体からの放射エネルギーの検出レベルのバランスが不均一となって炎検出、判定精度が低下する。
【００４５】
これに対して、本発明に係る炎検出装置においては、図１、図３（ｂ）に示したように、一方の検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央部を通過するように、センサ基板１１を覆うシールドケース１４に形成された開口部１１ｂに帯状の特性分布調整部材１４ｃを設けることにより、検知センサ１１ｂの受光素子の受光面の略中央への放射エネルギーの入射が減衰させられるので、図７（ｂ）に示すように、検知センサ１１ｂにおける感度特性分布パターンＰｄ′の３５°方向を中心として、出力レベルが検知センサ１１ａにおける感度特性分布パターンＰｃの出力レベルよりも低下する領域が生じる。
これにより、監視角度が３５°方向においては、各検知センサ１１ａ、１１ｂの出力レベルＬ０ｃ、Ｌ０ｄ′の相対比はＬ０ｄ′／Ｌ０ｃ（＜１）となり、また、監視角度がθ３方向及びθ４方向においては、各々の出力レベルの相対比はＬ３ｄ′／Ｌ３ｃ（＜１）、Ｌ４ｄ′／Ｌ４ｃ（＜１）となり、さらに、これらの出力レベルの相対比が所定の範囲内、あるいは、略一定に調整される。
【００４６】
このように、各検知センサ１１ａ、１１ｂの感度特性分布パターンＰｃ、Ｐｄ′の相違（検知センサ１１ａ、１１ｂの感度の比）が所定の監視角度の範囲内において、所定の範囲内、あるいは、略一定に調整されることになるので、この監視角度の範囲内で実質的な監視領域を設定することで各検知センサ１１ａ、１１ｂにより、炎特有の波長帯域における放射エネルギーと、人体や車両等の赤外線放射体の放射波長帯域における放射エネルギーがバランス良く良好に検出され、炎の検出、判定精度を向上させることができる。
また、上述したような適用例において、特性分布調整部材を構成する帯状の部材をトンネル長手方向とは垂直な方向に延在するように形成することにより、検知センサの検出出力の低下の影響を抑制しつつ、トンネル長手方向に移動する人体や車両等の赤外線放射体からの放射エネルギーを良好に検出して、適切に炎と炎以外の赤外線放射体との識別を行うことができる。
【００４７】
したがって、本適用例に係る火災検知器によれば、トンネル５０内において、人体や車両等の赤外線放射体と炎との誤識別を抑制して、良好に火災検知処理を実行することができる火災検知器を、簡易な構成により装置規模を大型化することなく容易に実現することができる。
さらに、センサモジュール１０Ａ、１０Ｂの構成や設定を同等として火災検知器に搭載することにより、トンネル長手２方向に対応させて均質な火災検知機能（炎検出機能）を備えた火災検知器を実現することができるとともに、トンネル内壁面に所定の間隔で本適用例に係る火災検知器を複数個（数十個乃至数百個）配置することにより、トンネル内で発生する火災を的確かつ良好に判別することができる。
なお、上記実施形態にあっては、２つの検知センサ１１ａ、１１ｂのうちの一方の前面にのみ、特性分布調整部材を配置した構成を示して説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、必要に応じて両方の検知センサの前面に特性分布調整部材を配置して、適当な特性分布パターンを有するように調整してもよい。また、２以上の検知センサによる複数波長方式にあっても同様に、必要とする１または複数の特定の検知センサの前面に特性分布調整部材を適宜配置して調整してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る炎検出装置によれば、複数波長方式の炎検出装置において、一又は複数の検知センサの受光素子の受光面の前方に、帯状の特性分布調整部材を配置することにより、炎監視領域の全域にわたって複数の検知センサ相互の感度特性分布の相違（感度差）が所定の範囲内あるいは略一定に維持されるように、各検知センサの感度特性分布が調整されるので、炎の検出、判定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炎検出装置を適用したセンサモジュールの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るセンサモジュールの組立構造を示す分解図である。
【図３】本実施形態に係るセンサモジュールに設けられた特性分布調整部材と、各検知センサの感度特性分布との関係を示す概略図である。
【図４】本発明に係る炎検出装置に適用される特性分布調整部材の他の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る炎検出装置の構成をトンネル用の火災検知器に適用した場合の概略構成図である。
【図６】本実施形態に係る炎検出装置のトンネル内での設置形態と炎監視領域の拡がりを示す概略図である。
【図７】本実適用例に係る火災検知器に適用された炎検出装置（検知センサ）の感度特性分布を示す概略図である。
【図８】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す概念図である。
【図９】近接して配置された２個の検知センサにおける各々の感度特性分布を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ センサモジュール
１１ センサ基板
１１ａ、１１ｂ 検知センサ
１４ シールドケース
１４ｃ〜１４ｇ 特性分布調整部材
５０ トンネル
５１ａ、５１ｂ トンネル内壁面
１００ 火災検知器
１１６ａ、１１６ｂ 透光性窓
Claims (6)
- 有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による波長帯域を含む複数の波長帯域における光エネルギーを電気信号に変換する複数の検知センサを備え、該複数の検知センサからの検出出力に基づいて、炎の有無を検出する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記複数の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置し、
さらに、前記特性分布調整部材を、前記複数の検知センサによる炎の検出処理に影響を及ぼす光を放出する外乱光放出物体の移動方向に対して垂直又は略垂直方向に延在するように構成したことを特徴とする炎検出装置。 - 有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴放射による第１の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第１の検知センサと、
前記第１の波長帯域からの放射エネルギーとは異なる第２の波長帯域の光を受光して電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、を備え、
前記第１の検知センサ及び第２の検知センサの検出出力に基づいて所定規模以上の炎の有無を判定する炎検出装置において、
前記複数の検知センサのうち、特定の検知センサの前方に、該特定の検知センサの受光面への放射エネルギーの入射を減衰させることにより、前記第１と第２の検知センサ間における各検知センサの出力レベルの相対比を略一定に調整する特性分布調整部材を配置したことを特徴とする炎検出装置。 - 前記特性分布調整部材は、少なくとも特定の方向に延在する帯状の部材を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の炎検出装置。
- 前記特性分布調整部材は、少なくとも前記特定の検知センサを覆うシールドケースに設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記第１の検知センサは、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする狭帯域の光のみを受光し、
前記第２の検知センサは、概ね５．０〜７．０μｍ付近の波長帯域の光のみを受光するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の炎検出装置。 - 同一の構成を有する一対の前記炎検出装置は、トンネル内壁面に所定の間隔で設置される火災検知器に搭載され、該火災検知器の設置位置を基準として、前記トンネルの長手２方向に対して同等の感度特性分布のバランスを有する各々独立した３次元の炎監視領域を設定したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の炎検出装置。
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