JP5109079B2

JP5109079B2 - 炎感知器

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Publication number: JP5109079B2
Application number: JP2007137532A
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Inventors: 彰久工藤
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Filing date: 2007-05-24
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Description

本発明は、炎感知器に関する。

図１は在来の炎感知器の構成例を示す図である。在来の炎感知器は、ＣＯ_２共鳴放射の波長帯の赤外線である例えば概ね４．４〜４．５μｍ付近の赤外線を透過する第１のバンドパスフィルタ５３ａと、第１のバンドパスフィルタ５３ａからの光を受光する第１の赤外線受光素子（赤外線受光センサ）５３ｂと、ＣＯ_２共鳴放射の波長帯近傍の赤外線である概ね５．０μｍ付近の赤外線を透過する第２のバンドパスフィルタ５４ａと、第２のバンドパスフィルタ５４ａからの光を受光する第２の赤外線受光素子（赤外線受光センサ）５４ｂとを備え、第１，第２のバンドパスフィルタ５３ａ，５４ａの前面には、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成された共通の保護ガラス５２が設けられている。

これにより、第１の赤外線受光素子５３ｂからは、第１のバンドパスフィルタ５３ａで設定された４．４〜４．５μｍ付近の赤外線に基づいたセンサ出力が生じ、また、第２の赤外線受光素子５４ｂからは、第２のバンドパスフィルタ５４ａで設定された５．０μｍ付近の赤外線に基づいたセンサ出力が生じ、この第１の赤外線受光素子５３ｂのセンサ出力と第２の赤外線受光素子５４ｂのセンサ出力とをそれぞれ増幅器５５，５６で同じ増幅率で増幅し、コンパレータ５７で比較して、炎を検出することができる。

すなわち、図２に示すように、炎は、第１のバンドパスフィルタ５３ａで設定された４．４〜４．５μｍ付近の波長域（第１の波長域）で相対強度が最も大きく、第２のバンドパスフィルタ５４ａで設定された５．０μｍ付近の波長域（第２の波長域）では相対強度が小さいので、第１の赤外線受光素子５３ｂのセンサ出力が第２の赤外線受光素子５４ｂのセンサ出力より大きくなる場合に、炎として検出することができる。

ところで、保護ガラス５２に使用されているサファイアガラスは、概ね０．３〜７．６μｍの光を透過する。つまり、保護ガラス５２に使用されているサファイアガラスは、赤外線の他に可視光線及び近赤外線も透過するので、第１，第２のバンドパスフィルタ５３ａ，５４ａには、可視光線および近赤外線が直接照射されることとなる。この場合、第１，第２のバンドパスフィルタ５３ａ，５４ａにおいて、透過域以外の光エネルギー（すなわち、可視光線及び近赤外線の光エネルギー）は熱に変換され、周囲に二次幅射として放射される。

図１に示したような従来の炎感知器では、この二次幅射を第１，第２の赤外線受光素子５３ｂ，５４ｂが検出してしまい、本来バンドパスフィルタを透過しない可視光線，近赤外線に対して感度を持ってしまうという問題がある。

特に、炎感知器の設置環境には、太陽光や電球などの誤報要因が存在し、これらから放射される可視光線及び近赤外線の影響を大きく受ける場合があり、精度よく炎を検出することができないという問題がある。

これは、４．４〜４．５μｍ付近の赤外線に基づいて炎検出を行なう１波長式の炎感知器や、その他の多波長式の炎感知器についても同様の問題である。

このような問題に対する対策として（すなわち、二次幅射による影響（例えば誤報）を防止するのに）、従来、特許文献１に示されているような方法が案出されている。すなわち、特許文献１では、保護ガラスの裏面側に、可視光線及び近赤外線をカットする蒸着膜を形成し、可視光線及び近赤外線が第１，第２のバンドパスフィルタに入射しないようにしている。

特開２００６−９８３７２号公報

しかしながら、特許文献１のように保護ガラスに可視光線及び近赤外線をカットする機能をもたせ、可視光線及び近赤外線が第１，第２のバンドパスフィルタに入射しないようにする場合には、二次幅射による影響（例えば誤報）を防止できるものの、保護ガラスを透過する分の光の減衰が発生してしまい、第１および第２のバンドパスフィルタに入射する光量が減少して炎を検出する感度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、炎を検出する感度を低下させることなく、二次幅射による影響（例えば誤報）を防止でき、精度よく炎を検出することが可能な炎感知器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、炎特有の赤外線波長の光を選択して透過する第１のバンドパスフィルタと、第１のバンドパスフィルタからの光を受光する第１の赤外線受光素子と、炎特有の赤外線波長ではない赤外線波長の光を選択して透過する第２のバンドパスフィルタと、第２のバンドパスフィルタからの光を受光する第２の赤外線受光素子とを備え、前記第１の赤外線受光素子の出力を第２の赤外線受光素子の出力と比較することにより炎を検出する炎感知器において、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）を入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量を前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくさせる透過量調整手段と、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力が同じレベルとなるように前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力を調整する出力調整手段とが設けられていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の炎感知器において、前記透過量調整手段は、前記第２のバンドパスフィルタの半値幅が前記第１のバンドパスフィルタの半値幅よりも狭いものとして構成されていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の炎感知器において、前記透過量調整手段は、前記第２のバンドパスフィルタの光の減衰率が、前記第１のバンドパスフィルタの光の減衰率よりも大きいものとして構成されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、前記第２の赤外線受光素子の出力の感度を前記第１の赤外線受光素子の出力の感度よりも大きくすることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、前記第２の赤外線受光素子の出力を前記第１の赤外線受光素子の出力よりも大きな増幅率で増幅することを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、前記第２の赤外線受光素子の出力を前記第１の赤外線受光素子の出力よりも所定の補正量だけ予め高く設定しておくことを特徴としている。

請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、炎特有の赤外線波長の光を選択して透過する第１のバンドパスフィルタと、第１のバンドパスフィルタからの光を受光する第１の赤外線受光素子と、炎特有の赤外線波長ではない赤外線波長の光を選択して透過する第２のバンドパスフィルタと、第２のバンドパスフィルタからの光を受光する第２の赤外線受光素子とを備え、前記第１の赤外線受光素子の出力を第２の赤外線受光素子の出力と比較することにより炎を検出する炎感知器において、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）を入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量を前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくさせる透過量調整手段と、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力が同じレベルとなるように前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力を調整する出力調整手段とが設けられているので、
炎を検出する感度を低下させることなく、二次幅射による影響（例えば誤報）を防止でき、精度よく炎を検出することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図３，図４は本発明に係る炎感知器の一構成例を示す図である。

図３を参照すると、本発明の炎感知器は、本体（ケース）１と、該本体１の開口部を覆う保護ガラス２と、前記本体１に設けられた第１，第２の素子筐体３，４とを有している。

ここで、保護ガラス２は、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成されている。

また、第１の素子筐体３内には、炎特有の赤外線波長の光を選択して透過する（ＣＯ_２共鳴放射の波長帯の赤外線である例えば概ね４．４〜４．５μｍ付近の波長域（第１の波長域）の赤外線を透過する）第１のバンドパスフィルタ３ａと、第１のバンドパスフィルタ３ａからの光（ここで、第１のバンドパスフィルタ３ａからの光とは、第１のバンドパスフィルタ３ａからの透過光のみならず、第１のバンドパスフィルタ３ａからの二次輻射なども含むものとする）を受光する第１の赤外線受光素子３ｂとが設けられている。

また、第２の素子筐体４内には、炎特有の赤外線波長ではない赤外線波長の光を選択して透過する（ＣＯ_２共鳴放射の波長帯近傍の赤外線である概ね５．０μｍ付近の波長域（第２の波長域）の赤外線を透過する）第２のバンドパスフィルタ４ａと、第２のバンドパスフィルタ４ａからの光（ここで、第２のバンドパスフィルタ４ａからの光とは、第２のバンドパスフィルタ４ａからの透過光のみならず、第２のバンドパスフィルタ４ａからの二次輻射なども含むものとする）を受光する第２の赤外線受光素子４ｂとが設けられている。

なお、第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａの基材（母材）は、例えばシリコン基材で構成されている。

また、第１，第２の赤外線受光素子３ｂ，４ｂには、例えば焦電型赤外線センサが用いられる。ここで、焦電型赤外線センサとは、焦電物質の焦電特性を利用したもので、あらゆる物体から放出される赤外線エネルギーを検出するセンサである。焦電型赤外線センサは、広域帯の波長感度を有し、波長依存性がない等の優れた特性をもっているため、光学フィルタを使い分けるだけで、いろいろな温度センサを作ることができる。焦電型赤外線センサの種類として、ＰＺＴ系（ジルコン酸チタン酸鉛）、ＬｉＴａ０_３系（タンタル酸リチウム）、ＰＶＦ２、ＰｂＴａ０_３などがある。

そして、図４に示すように、第１の赤外線受光素子３ｂの出力は、例えば、増幅部（例えばオペアンプ）５で増幅され、また、第２の赤外線受光素子４ｂの出力は、例えば、増幅部（例えばオペアンプ）６で増幅され、それぞれ処理部７に入力されるようになっている。

処理部７では、第１の赤外線受光素子３ｂの出力（図４の例では、増幅部５の出力）を第２の赤外線受光素子４ｂの出力（図４の例では、増幅部６の出力）と比較することにより、炎を検出するようになっている。

ところで、本発明では、炎を検出する感度を低下させることなく、二次幅射による影響（例えば誤報）を防止でき、精度よく炎を検出するために、
第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）を入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量を第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくさせる透過量調整手段と、
第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力が同じレベルとなるように第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力を調整する出力調整手段８とが設けられている。

ここで、透過量調整手段は、例えば図５に示すように、第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅が前記第１のバンドパスフィルタ３ａの半値幅よりも狭いものとして構成することができる。あるいは、透過量調整手段は、例えば図６に示すように、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の減衰率が、第１のバンドパスフィルタ３ａの光の減衰率よりも大きいものとして構成することもできる。

なお、半値幅というのは、フィルタの特性を表すのに使われる量であって、簡単に言うと、通す波長の幅のことで、これが広いほど広い範囲の光がたくさん通り、狭いと限られた範囲の光だけが通る。正確には、透過波長域内で強度が最高値の半分になる最短の波長と最長の波長との間の波長差として定義される。

また、第２のバンドパスフィルタ４ａを第１のバンドパスフィルタ３ａよりも光の減衰率が大きい構成にするには、第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）の少なくとも一部の波長域で透過光量を減衰させる機能を第２のバンドパスフィルタ４ａにもたせれば良い。図６の例では、第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）の全ての波長域で透過光量を減衰させているが、例えば図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）などに示すように、第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）の少なくとも一部の波長域で透過光量を減衰させれば良い。なお、図７（ｃ），（ｄ）の例では、一部の波長域で透過光量が“０”になるまで減衰させており、図７（ｄ）の例は、実質的に、第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅を前記第１のバンドパスフィルタ３ａの半値幅よりも狭いものにする構成と同じである。

また、出力調整手段８は、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力の感度を第１の赤外線受光素子３ｂの出力の感度よりも大きくするものとして構成できる。より具体的に、出力調整手段８は、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも大きな増幅率で増幅するものとして構成できる。

図８，図９は、出力調整手段８が上記のように構成されている場合（すなわち、第２の赤外線受光素子４ｂの出力の感度を第１の赤外線受光素子３ｂの出力の感度よりも大きくするものとして構成されている場合）の構成例，具体例を示す図である。

図８を参照すると、出力調整手段８は、図４の構成において、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、増幅部５，６の増幅率を調整するようになっている。図９の例では、出力調整手段８は、具体的には、図４の構成において、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、増幅部６の増幅率を大きくするようになっている。

なお、図８，図９の場合、出力調整手段８は、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、手動によって、増幅部５，６の増幅率を調整するように構成されていても良いし、あるいは、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、自動的に（例えばＣＰＵの制御によって）、増幅部５，６の増幅率を調整するように構成されていても良い。

また、他の構成例として、出力調整手段８は、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも所定の補正量だけ予め高く設定しておくこともできる。

図１０，図１１は、出力調整手段８が上記のように構成されている場合（すなわち、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも所定の補正量だけ予め高く設定しておく場合）の構成例，具体例を示す図である。

図１０を参照すると、出力調整手段８は、図４の構成において、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、処理部７の所定の補正値を調整するようになっている。図１１の例では、出力調整手段８は、処理部７のコンパレータ９の増幅部６からの出力を入力する側において、増幅部６からの出力に所定の補正量を加算器１０で加算するように構成されている。

なお、図１０，図１１の場合も、出力調整手段８は、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、手動によって、処理部７の所定の補正値を調整するように構成されていても良いし、あるいは、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力に応じて、自動的に（例えばＣＰＵの制御によって）、処理部７の所定の補正値を調整するように構成されていても良い。

次に、このような構成の本発明の炎感知器の動作について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、透過量調整手段は、第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅が第１のバンドパスフィルタ３ａの半値幅よりも狭いものとして構成されているとする。また、出力調整手段８は、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力の感度を第１の赤外線受光素子３ｂの出力の感度よりも大きくするものとして（より具体的には、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも大きな増幅率で増幅するものとして）構成されているとする。

このような炎感知器では、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）を入射させた場合、第１のバンドパスフィルタ３ａより第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅が小さいため、第２のバンドパスフィルタ４ａを透過する光量が第１のバンドパスフィルタ３ａを透過する光量よりも小さくなり、結果として、第２の赤外線受光素子４ｂの受光量が第１の赤外線受光素子３ｂの受光量よりも小さくなって、第２の赤外線受光素子４ｂの出力は第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも小さくなる。そのため、第２の赤外線受光素子４ｂ，第１の赤外線受光素子３ｂから同じ出力が得られるようにするには、第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも第２の赤外線受光素子４ｂの出力を上げる方向で調整をしなければならなくなる。

図１２には、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）を入射させた場合に、第２の赤外線受光素子４ｂ，第１の赤外線受光素子３ｂから同じ出力が得られるようにする感度調整の関係が示されている。

この感度調整は、具体的には、図１３に示すように、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも大きな増幅率で増幅することによってなされる。

図１４には、この感度調整の仕方の例が示されている。図１４の例では、調整用標準光を出射する光源を用い、この光源からの調整用標準光を第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａに入射させ、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量が第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量よりも少なくなる分を相殺（補償）するように、第２の赤外線受光素子４ｂの出力を第１の赤外線受光素子３ｂの出力よりも大きな増幅率で増幅することによって感度調整がなされる。

図１３，図１４に示すような感度調整がなされた炎感知器では、炎が発生したとき、炎の光の波長は、ＣＯ_２共鳴放射の波長帯の赤外線である例えば概ね４．４〜４．５μｍ付近であることから、図１５に示すように、第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量は、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量よりも大きく、さらに、第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅は第１のバンドパスフィルタ３ａの半値幅よりも狭くなっているので、第１のバンドパスフィルタ３ａの光の透過量は、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の透過量よりも著しく大きい。したがって、第１の赤外線受光素子３ｂの出力は第２の赤外線受光素子４ｂの出力よりも著しく大きく、増幅器６の増幅率が増幅器５の増幅率よりも大きく設定されていても、図１６に示すように増幅器５からの出力の方が増幅器６からの出力よりも大きくなる。これによって、コンパレータの出力は“１”（ハイ）になり、これにより、炎であると確実に検出することができる。

ところで、第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａの母材，蒸着膜などがほぼ同じ材質を使用している場合（透過域が近接している場合）、図１７に示すように、第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａのいずれをも透過しない波長域の光（例えば太陽光）が入射すると、第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａからは、ほぼ同じ光エネルギーの二次輻射が放射される。第１，第２のバンドパスフィルタ３ａ，４ａから放射された二次輻射は、第１，第２の赤外線受光素子３ｂ，４ｂに直接入射するため、第１，第２の赤外線受光素子３ｂ，４ｂは同じ量のエネルギーを受光し、同じ出力値を出力する。しかしながら、この場合、前述の感度調整によって、増幅器６の増幅率が増幅器５の増幅率よりも大きく設定されているので、図１８に示すように、増幅器６からの出力の方が増幅器５からの出力よりも大きくなる。これによって、コンパレータの出力は“０”（ロウ）となる。これにより、炎ではないと検知でき、二次輻射による影響（誤報）を防止することができる。

このように、本発明においても、前述の特許文献１と同様に、赤外線受光素子の前面に設けてあるバンドパスフィルタから放射される二次輻射によって、感知器が誤動作するのを防止することができるが、特許文献１の仕方では、保護ガラスに可視光線及び近赤外線をカットする機能をもたせ、可視光線及び近赤外線を第１，第２のバンドパスフィルタのいずれにも入射させないようにしており、従って、第２のバンドパスフィルタ４ａのみならず第１のバンドパスフィルタ３ａに入射する光をも減衰させてしまうのに対し、本発明では、第１のバンドパスフィルタ３ａにおいては所定の波長域（第１の波長域）の光を減衰させずに透過させるように構成できるので、炎の検出感度を特許文献１のように低下させずに済み、炎の判別をより正確に精度良く行なうことが可能となる。

なお、上述した例では、出力調整手段８は、図８，図９に示したように増幅器５，６の増幅率を調整するか、あるいは、図１０に示したように、処理部７の補正値を調整するようになっているが、図１９に示すように増幅器５，６の増幅率を調整するとともに処理部７の補正値を調整するようになっていても良い。さらに、図４，図８，図９，図１０，図１９の例では、増幅部５，６が別体として設けられているが、増幅部５，６の機能を例えば処理部７内にもたせることも可能であり、さらに他の変形も本発明の範囲である。

換言すれば、出力調整手段８としては、第１のバンドパスフィルタ３ａと第２のバンドパスフィルタ４ａとに、第１のバンドパスフィルタ３ａの透過波長域（第１の波長域）と第２のバンドパスフィルタ４ａの透過波長域（第２の波長域）とで同じエネルギーをもつ光（具体的には、例えば４．０〜５．０μｍの波長域で波長依存性のない同じエネルギーをもつ光）をそれぞれ入射させたときに、第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力が同じレベルとなるように第１の赤外線受光素子３ｂと第２の赤外線受光素子４ｂとの出力を調整するものであれば、上記各例に限定されず、任意所望のものを用いることができる。

また、上述した例では、透過量調整手段として、図５，図６，図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）をそれぞれ例示したが、透過量調整手段としては、第２のバンドパスフィルタ４ａの半値幅が前記第１のバンドパスフィルタ３ａの半値幅よりも狭いものとして構成する場合も含めて、第２のバンドパスフィルタ４ａの光の減衰率が、第１のバンドパスフィルタ３ａの光の減衰率よりも大きいものとして構成されているものであれば、上記各例に限定されず、任意所望のものを用いることができる。

本発明は、火災報知システム等に利用可能である。

在来の炎感知器の構成例を示す図である。各種熱源の波長に対する分光相対強度を示す図である。本発明に係る炎感知器の一構成例を示す図である。本発明に係る炎感知器の一構成例を示す図である。透過量調整手段の構成例を説明するための図である。透過量調整手段の構成例を説明するための図である。透過量調整手段の構成例を説明するための図である。出力調整手段の構成例を示す図である。出力調整手段の具体例を示す図である。出力調整手段の構成例を示す図である。出力調整手段の具体例を示す図である。感度調整の関係を示す図である。感度調整を説明するための図である。感度調整の仕方の例を示す図である。本発明の炎感知器において、炎を検出する場合を説明するための図である。本発明の炎感知器において、炎を検出する場合を説明するための図である。本発明の炎感知器において、二次輻射による影響（誤報）の防止を説明するための図である。本発明の炎感知器において、二次輻射による影響（誤報）の防止を説明するための図である。本発明の炎感知器の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１本体（ケース）
２保護ガラス
３第１の素子筐体
４第２の素子筐体
３ａ，４ａバンドパスフィルタ
３ｂ，４ｂ赤外線受光素子
５，６増幅部
７処理部
８出力調整手段
９コンパレータ
１０加算器

Claims

炎特有の赤外線波長の光を選択して透過する第１のバンドパスフィルタと、第１のバンドパスフィルタからの光を受光する第１の赤外線受光素子と、炎特有の赤外線波長ではない赤外線波長の光を選択して透過する第２のバンドパスフィルタと、第２のバンドパスフィルタからの光を受光する第２の赤外線受光素子とを備え、前記第１の赤外線受光素子の出力を第２の赤外線受光素子の出力と比較することにより炎を検出する炎感知器において、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光を入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量を前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくさせる透過量調整手段と、
前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光をそれぞれ入射させたときに、前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力が同じレベルとなるように前記第１の赤外線受光素子と前記第２の赤外線受光素子との出力を調整する出力調整手段とが設けられていることを特徴とする炎感知器。
請求項１記載の炎感知器において、前記透過量調整手段は、前記第２のバンドパスフィルタの半値幅が前記第１のバンドパスフィルタの半値幅よりも狭いものとして構成されていることを特徴とする炎感知器。
請求項１記載の炎感知器において、前記透過量調整手段は、前記第２のバンドパスフィルタの光の減衰率が、前記第１のバンドパスフィルタの光の減衰率よりも大きいものとして構成されていることを特徴とする炎感知器。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺するように、前記第２の赤外線受光素子の出力の感度を前記第１の赤外線受光素子の出力の感度よりも大きくすることを特徴とする炎感知器。
請求項４記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺するように、前記第２の赤外線受光素子の出力を前記第１の赤外線受光素子の出力よりも大きな増幅率で増幅することを特徴とする炎感知器。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記出力調整手段は、前記第１のバンドパスフィルタと前記第２のバンドパスフィルタとに、前記第１のバンドパスフィルタの透過波長域と前記第２のバンドパスフィルタの透過波長域とで同じエネルギーをもつ光をそれぞれ入射させたときに、前記第２のバンドパスフィルタの光の透過量が前記第１のバンドパスフィルタの光の透過量よりも少なくなる分を相殺するように、前記第２の赤外線受光素子の出力を前記第１の赤外線受光素子の出力よりも所定の補正量だけ予め高く設定しておくことを特徴とする炎感知器。