JP7429497B2

JP7429497B2 - 炎検出装置

Info

Publication number: JP7429497B2
Application number: JP2018124378A
Authority: JP
Inventors: 秀成松熊
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP7462722B2; JP2023016853A; JP2020004189A; JP2024071548A

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。

従来、有炎燃焼により発生する赤外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赤外線強度を検出して、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。

ここで、従来技術における２波長式の炎検出装置について、簡単に説明する。図１６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赤外線スペクトルを示す概念図であり、横軸は赤外線の波長、縦軸は赤外線の相対強度を示す。

図１６に示すように、燃焼炎のスペクトル特性１００においては、４．５μｍ付近の波長帯域にＣＯ₂の共鳴放射に伴う赤外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、長波長側の５．０μｍ付近に、赤外線相対強度が低い波長帯域が存在する。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。

２波長式の炎検出装置にあっては例えば、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赤外線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、各々について検出センサにより該赤外線エネルギーを検出し、これを光電変換したうえで増幅等所定の処理を施して、エネルギー量に対応する電気信号（以下、「受光信号」という）とし、上記各々の波長帯域の受光信号レベルの相対比をとり、所定の閾値と比較することにより炎の有無を判定する。

これにより、炎以外の赤外線放射体、例えば、スペクトル特性１０２に示す太陽光等の高温放射体や、スペクトル特性１０．５に示す比較的低温の放射体、またスペクトル特性１０６に示す人体などの低温放射体等と炎との識別が可能となる。

また、炎検出装置は透光性窓を介して有炎燃焼により発生する赤外線エネルギーを検出して、炎の有無を監視しており、炎の監視機能を維持するために、透光性窓の汚れを監視するための自己試験として、汚れ試験を行っている。

汚れ試験は、火災受信盤から定期的に送信される試験信号を受信した場合に、炎検知器の外側に設けられた試験光源から炎模擬光となる試験光を透光性窓に入射し、検出部で受光して、このときの受光信号を汚れていない初期状態と比較演算して減光率を求め、減光率が所定の汚れ閾値を超えた場合に汚れ警報信号を火災受信盤に送信して汚れ警報を出力させている。

また、（１－減光率）の逆数を受光信号に乗ずることにより、汚れがない場合に相当する受光信号を求める汚れ補正を行っており、汚れ補正された受光信号に基づいて炎の有無を判断している。

更に、透光性窓の汚れが進んで減光率が例えば０．７以上となった場合には、汚損障害を検出して受信装置から汚損警報を出力させて清掃計画の立案を促し、受光信号の補正が限界に達していることから、受光信号に基づく炎有無の判断は行わないようにしている。

特許第４４０．５３２９号公報特許第４８１７２８５号公報特許第３３５７３３０号公報特開２００２－４２２６３号公報特許第４６２３６０８号公報

しかしながら、このような従来の透光性窓の減光率を測定して受光信号を汚れ補正する汚れ試験にあっては、例えば４．５μｍ付近の炎波長帯域の赤外線エネルギーを受光する受光素子からの炎受光信号に基づいて透光性窓による減光率を代表値として求め、炎受光信号の汚れ補正を行うと共に、５．０μｍ付近の非炎波長帯域の赤外線エネルギーを受光する非炎受光素子からの非炎受光信号の汚れ補正も行っているが、透光性窓の汚れにはムラがあり、受光素子毎に減光率が異なる場合があり、それにも関わらず、特定の受光素子の減光率を代表値として他の受光素子からの受光信号の汚れ補正を行った場合には正確な汚れ補正ができておらず、汚れ補正された受光信号による正確な火災判断ができなくなる可能性がある。

本発明は、透光性窓の汚れにムラがあっても、受光素子毎の減光率に基づく汚れ補正を行って正確な火災判断を可能とする炎検出装置を提供することを目的とする。

（炎検出装置）
本発明は、燃焼炎から放射される赤外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、
第１の透光性窓を介して赤外線エネルギーを受光し、燃焼炎の波長帯域に対応した第１の受光信号を出力する第１の検出ユニットと、
第１の透光性窓を介して赤外線エネルギーを受光し、燃焼炎の波長帯域と異なる波長帯域に対応した第２の受光信号を出力する第２の検出ユニットと、
試験光源から第１の透光性窓を介して第１及び第２の検出ユニットに試験光を照射し、当該第１及び第２の検出ユニット毎に試験光による受光信号を初期状態と比較して、透光性窓の第１の検出ユニットに対応した部分を透過する赤外線エネルギーの初期状態に対する第１の減光率、及び第１の透光性窓の第２の検出ユニットに対応した部分を透過する赤外線エネルギーの初期状態に対する第２の減光率を求める試験制御部と、
第１の減光率に基づき第１の受光信号を補正すると共に、第２の減光率に基づき第２の受光信号を補正し、当該補正後の各受光信号に基づいて燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
を備えたことを特徴とする。

（補正状態に応じた火災判断）
火災判断部は、第１及び第２の受光信号の補正の状態に応じて火災の判断を異ならせる。

（限定的な火災判断）
火災判断部は、第１及び第２の受光信号の何れかが所定の補正限界に達した場合に、補正限界に達していない他の受光信号に基づいて火災判断を行う。

（汚損警報又は汚損予告警報）
火災判断部は、第１及び第２の受光信号の補正の状態に応じて所定の障害を検出した場合に、受信装置に警報を出力させる。

（基本的な効果）
本発明は、燃焼炎から放射される赤外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赤外線エネルギーを、透光性窓を介して受光して受光信号を出力する複数の検出ユニットと、試験光源から透光性窓を介して複数の検出ユニットに試験光を照射し、全ての検出ユニット毎に、試験光による受光信号を初期状態と比較して透光性窓の各検出ユニットに対応した部分を透過する赤外線エネルギーの初期状態に対する減光率を求める試験制御部と、検出ユニット毎に求められた減光率に基づき、全ての検出ユニット毎の受光信号を補正し、当該補正後の各受光信号に基づいて燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部とが設けられたため、検出ユニット毎に減光率を求めて受光信号の汚れ補正を行うことで、透光性窓の汚れにムラがあっても、各受光信号の汚れ補正を正しく行うことができ、補正された受光信号により正確な火災判断を行うことができる。

（補正状態に応じた火災判断の効果）
火災判断部は、受光信号の補正の状態に応じて火災の判断を異ならせ、例えば
火災判断部は、各検出ユニットの何れかの受光信号が所定の補正限界に達した場合に、補正限界に達していない他の受光信号に基づいて火災判断を行うようにしたため、例えば２波長方式の場合には、透光性窓の部分的な汚れにより非炎検出ユニットの受光信号が補正限界に達した場合には、補正限界に達していない炎検出ユニットの受光信号のみによる１波長の火災判断に切り替えることで、補正限界に基づき汚損障害又は汚損予告障害を検出していても限定的な火災判断により炎検出を継続することができ、炎検出装置の信頼性を高めることができる。

（汚損警報又は汚損予告警報の効果）
また、火災判断部は、受光信号の補正の状態に応じて所定の障害を検出して受信装置に警報を出力させるようにしたため、各検出ユニットからの受光信号の何れかが所定の補正限界に達した場合に受信装置から、例えば汚損警報又は汚損予告警報が出力され、透光性窓の部分的な汚れが進んで局部的に補正限界に達したことが、受信装置からの汚損警報又は汚損予告警報により報知され、管理者等に炎検出装置の清掃計画の策定等を促すことを可能とする。

炎検出装置に組み込まれる炎検出ユニットの実施形態を示したブロック図炎検出装置の外観を示した説明図図２の炎検出装置を正面から示した説明図図２の炎検出装置を下側から見て中央凸部に配置された試験光源及び試験窓と透光性窓内側の炎検出部を一部断面で示した説明図図１の炎検出装置に組み込まれる検出ユニットを組立分解状態で示した説明図炎検出センサの概略構成を示した説明図図６の炎検出センサの等価回路を示した回路図図１の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における赤外線透過率を示した特性図燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合に図１の炎検出ユニットから出力される炎受光信号を示した信号波形図燃焼炎から放射される赤外線を観測した場合に図１の炎検出部から得られる炎受光信号Ｅ３の周波数分布を示した説明図試験光源をパルス駆動する駆動信号を示したタイムチャート図１の実施形態における汚損状態に対する有効受光信号、火災判断、警報の関係を一覧形式で示した説明図図１の実施形態における汚れ試験制御を示したフローチャート炎検出装置に組み込まれる３波長方式による炎検出ユニットの実施形態を示したブロック図図１４の実施形態における汚損状態に対する有効受光信号、火災判断、警報の関係を一覧形式で示した説明図燃焼炎と、その他の代表的な放射体の赤外波長域における赤外線スペクトルを示した特性図

［炎検出装置］
（装置概要）
図１は炎検出装置に組み込まれる炎検出ユニットの実施形態を示したブロック図であり、２波長式の炎検出装置を例にとっている。本実施形態の炎検出装置は、監視領域の炎の有無を検出する火災検出装置であるものとする。

図１に示すように、本実施形態の炎検出装置１０の検出部は、炎検出部１１－１と、同じ構成の別の炎検出部１１－２（図示省略）の２組が組み込まれている。

炎検出部１１－１は、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂ、非炎検出ユニット１２ｃ、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１５に設けられた火災判断部３６と試験制御部３８で構成される。

炎検出ユニット１２ａ，１２ｂは、監視エリアに存在する燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測するものであり、燃焼炎からＣＯ₂共鳴に伴って放射される４．５μｍを中心とする所定の波長帯域の赤外線を受光して光電変換し、炎受光信号Ｅ１，Ｅ２を出力する。

炎検出ユニット１２ａ，１２ｂには、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ、前置フィルタ２４ａ，２４ｂ、プリアンプ２６ａ，２６ｂ、メインアンプ２８ａ，２８ｂが設けられ、メインアンプ２８ａ，２８ｂから出力された炎受光信号Ｅ１，Ｅ２は終段アンプ３０ａ，３０ｂで更に増幅されて炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’となり、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂでデジタル受光信号に変換して取り込まれる。なお、説明の便宜上、各受光信号はＡ／Ｄ変換前後で同一の符号を使用する。後述する受光信号Ｅ４’，Ｅ５’についても同様である。

また、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂから出力され、Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂから読み込まれた炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’はＭＰＵ１５の火災判断部３６で加算されて加算受光信号（加算炎受光信号）Ｅ３として火災判断に使用される。

非炎検出ユニット１２ｃは、監視エリアに存在する燃焼炎以外の発熱体等から放射される赤外線エネルギーを観測するものであり、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを受光して電気信号に変換した非炎受光信号Ｅ４を出力する。

非炎検出ユニット１２ｃには、非炎検出センサ１６ｃ、前置フィルタ２４ｃ、プリアンプ２６ｃ、メインアンプ２８ｃが設けられ、メインアンプ２８ｃから出力された非炎受光信号Ｅ４は終段アンプ３０ｃで更に増幅されて非炎受光信号Ｅ４’となり、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｃでデジタル受光信号に変換して取り込まれる。炎検出ユニット１２ａ，１２ｂ、非炎検出ユニット１２ｃの前面側（監視エリア側）には、例えばサファイアガラスを用いた透光性窓１８が配置され、所定波長帯域の赤外線を透過する。

火災判断部３６は、炎受光信号Ｅ１’、Ｅ２’を加算した加算受光信号Ｅ３の信号レベル、例えば加算受光信号Ｅ３の所定期間の積分値ΣＥ３が所定閾値以上又は所定閾値を上回った場合に、加算受光信号Ｅ３と非炎受光信号Ｅ４’の、同じ期間の積分値の比ΣＥ３／Σ４’を算出し、これが別の閾値以上であるか又はそれを超えた場合に炎有り（後述する第１要件の充足）と判断する。

なお、以下の説明で、炎受光信号と非炎受光信号を区別する必要がない場合、また総称する場合は、単に受光信号という場合がある。

（汚れ試験の概要）
炎検出部１１－１の透光性窓１８に対しては試験光源として機能する試験光源６０－１が設けられる。試験光源６０－１は後の説明で明らかにする炎検出装置１０の筐体（ケース本体）５０の前面の中央凸部５４に配置され、自己試験の一項目である汚れ試験の際、試験光源６０－１の駆動による炎模擬光となる試験光を透光性の試験窓５６－１から出力し、この試験光を透光性窓１８内に配置された炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃに受光させる。

中央凸部５４には別の炎検出部１１－２の透光性窓１８の汚れ試験に用いる試験光源６０－２と試験窓５６－２も同様に配置されている。

試験光源６０－１，６０－２には例えばクリプトンランプが使用される。また、試験光源６０－１には試験光を試験窓５６－１側、すなわち各検出センサに向けて反射する反射板として機能する反射フード７０が設けられる。一方で、反射フード７０は試験光源６０－１の試験光を試験窓５６－１からのみ出力させ、試験窓５６－２側には透過しないようになっている。また、試験光源６０－２にも同様に反射フード７０が設けられ、試験光を試験窓５６－２からのみ出力させる。試験光源６０－１，６０－２に対応する２つの反射フード７０は一体としても良い。

透光性窓１８の汚れ試験は、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂからの炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎検出ユニット１２ｃからの非炎受光信号Ｅ４’の各々に基づいて個別に行われる。ＭＰＵ１５に設けられた試験制御部３８は、図示しない受信装置である火災受信盤から定期的に送信された試験信号を受信すると、試験光源６０－１，６０－２を順次駆動して試験光を出力させ（図１の炎検出部１１－１側については試験光源６０－１の駆動によって試験が実施されることになる）、終段アンプ３０ａ，３０ｂ，３０ｃから出力される炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’を読み込み、それぞれ初期状態（汚れのない状態）との比較演算により減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４を算出し、火災判断部３６へ出力する。

火災判断部３６は、１／（１－Ｄ１），１／（１－Ｄ２），１／（１－Ｄ４）を炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’の各々に乗じて補正（汚れ補正）する。同時に、加算受光信号Ｅ３は、補正後の炎受光信号Ｅ１’とＥ２’を加算することで補正されており、これが補正後のＥ４’と共に火災判断に用いられる。なお、説明の便宜上、ここでは補正前後の信号について同符号を使用している。

また、火災判断部３６は、試験制御部３８により算出された減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４が所定の閾値、例えば閾値Ｄｔｈ＝０．７以上となった場合又は閾値Ｄｔｈ＝０．７を超えた場合に、受光信号は補正限界に達したと判断し、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、火災受信盤から汚損警報又は汚損予告警報を出力させ、これら警報により管理者に炎検出装置１０の清掃計画等の策定を促す。

また、火災判断部３６は、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’が補正限界に達していないが非炎受光信号Ｅ４’が補正限界に達したと判断した場合、可能な範囲で限定的な火災判断を行う。

（装置外観とセンサユニット）
図２は炎検出装置の外観を示した説明図、図３は図２の炎検出装置を正面から示した説明図、図４は図２の炎検出装置を下側から見て中央凸部の試験光源及び試験窓と透光性窓内側の炎検出部を一部断面で示した説明図である。

図２乃至図４に示すように、炎検出装置１０は、筐体５０の前面に配置された前面カバーのセンサ収納部５２に、図１の炎検出部１１－１を含む２組の炎検出ユニットに対応して、赤外線の透光性窓１８が設けられる。

なお、以下の説明で試験窓５６－１，５６－２についても試験窓５６ということがある。

透光性窓１８内の各々には、図１に示した炎検出部１１－１、及び他の炎検出部１１－２における炎検出ユニット１２ａ，１２ｂの炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出ユニット１２ｃの非炎検出センサ１６ｃが配置されている。

また、センサ収納部５２に設けられた透光性窓１８の間には、中央凸部５４が張出し形成される。中央凸部５４には試験光源６０－１，６０－２が内蔵され、左右の側壁には試験窓５６－１，５６－２が配置される。

試験光源６０－１は試験光を試験窓５６－１から透光性窓１８に向けて出力する。また、試験光源６０－２は試験光を試験窓５６－２から透光性窓１８に向けて出力する。

図２及び図３に示した一対の透光性窓１８の内部には図５に示すようにセンサユニットが組み込まれている。センサユニットはユニット本体６２とユニットカバー６４で構成され、内部に回路基板４８をビス６８により固定して収納している。

回路基板４８には炎検出センサ１６ａ，１６ｂが隣接配置されている。ユニットカバー６４の、炎検出センサ１６ａ，１６ｂに対向する位置には受光開口６６ａ，６６ｂが形成され、監視エリア側から透光性窓１８を通った光を炎検出センサ１６ａ，１６ｂで受光できるようにしている。

また、回路基板４８には非炎検出センサ１６ｃが配置され、ユニットカバー６４の、非炎検出センサ１６ｃに対向する位置には受光開口６６ｃが形成され、監視エリア側から透光性窓１８を通った光を非炎検出センサ１６ｃで受光できるようにしている。

（炎検出ユニット１２ａ，１２ｂの構成）
図１に示した炎検出ユニット１２ａ，１２ｂにおいて、炎検出センサ１６ａ，１６ｂは燃焼炎からＣＯ₂共鳴に伴って放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする赤外線波長帯域を有する赤外線エネルギーを電気信号に変換して受光信号として出力し、前置フィルタ２４ａ，２４ｂは炎検出センサ１６ａ，１６ｂ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選択通過させ、プリアンプ２６ａ，２６ｂは前置フィルタ２４ａ，２４ｂを通過した信号成分を初段増幅し、メインアンプ２８ａ，２８ｂでさらに増幅して炎受光信号Ｅ１，Ｅ２を出力する。そして、終段アンプ３０ａ，３０ｂはこれを炎判断処理に適した信号レベルに増幅して炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を出力する。

ここで、炎検出センサ１６ａ，１６ｂは、光学波長フィルタ２０ａ，２０ｂ、及び受光素子部２２ａ，２２ｂを備えている。

炎検出ユニット１２ａ，１２ｂから終段アンプ３０ａ，３０ｂを介して出力された炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’は、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂによりデジタル受光信号Ｅ１’，Ｅ２’に変換して読み込まれる。

また、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂから出力され、Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂから読み込まれた炎受光信号Ｅ１’及びＥ２’はＭＰＵ１５の火災判断部３６で加算され、この加算受光信号Ｅ３に基づく炎の有無の判断が実行される。以下、各構成について具体的に説明する。

なお、本実施形態においては炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を炎の有無判断に使用していないが、これを適宜使用して判断するようにしても良い。

（炎検出センサ１６ａ，１６ｂ）
図６は炎検出センサの概略構成を示した説明図、図７は図６の炎検出センサの等価回路を示した回路図である。

図６に示すように、炎検出センサ１６ａは、基板４０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４０の裏面側に配置されたＦＥＴ２７、高抵抗（図示省略）を備えてなる受光素子部２２ａと、基板４０を基部３７上に支持しつつ基部３７を貫通して設けられた端子４２と、受光素子部２２ａの前方（図示上方）に光学波長フィルタ２０ａを備えたカバー部材４４とからなるパッケージ構成を有している。

また、受光素子部２２ａの等価回路は、図７に示すように、ＦＥＴ２７のゲートから例えば焦電体４５と高抵抗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。

ここで、光学波長フィルタ２０ａは、４．５μｍを中心とする所定の波長帯域を選択透過させるもので、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。また、炎検出ユニット１２ｂの炎検出センサ１６ｂも、炎検出センサ１６ａと同じ構造となる。

更に、非炎検出ユニット１２ｃの非炎検出センサ１６ｃも、炎検出センサ１６ａと同じ構造となるが、光学波長フィルタ２０ｃとして、概ね５．０μｍを超える所定の波長帯域の赤外線を良好に透過するカットオンフィルタ（ロングウェーブパスフィルタ）を使用した点で相違する。

（透光性窓１８）
透光性窓１８は、図２及び図３に示したように、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃが収納された図６のセンサユニットの監視エリア側に相当する上面側であって、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃの前面側に設けた、センサ収納部５２の所定の開口部に配置され、上述のように、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。

このため炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃ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視野範囲の検知エリアが設定される。

ここで、透光性窓１８を構成するサファイアガラスは、概ね７．０μｍ付近以下の波長帯域の赤外線を良好に透過するショートウェーブパス特性、換言すれば、概ね７．０μｍ付近より長波長の赤外線を遮断するロングウェーブカット特性を有するフィルタ部材として機能する。また、本実施形態にあっては、透光性窓１８は、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃで共用する。

（前置フィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）
図１の炎検出ユニット１２ａ，１２ｂの前置フィルタ２４ａ，２４ｂは、周波数選択部として機能し、炎検出センサ１６ａ，１６ｂの受光素子部２２ａ，２２ｂ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，２６ｂに特定の周波数帯域の信号成分からなる受光信号を出力する。

同様に、前置フィルタ２４ｃは、非炎検出センサ１６ｃの受光素子部２２ｃから出力された受光信号から、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２６ｃに特定の周波数帯域の信号成分からなる受光信号を出力する。

このような周波数選択フィルタは、前置フィルタとしてだけでなくプリアンプから終段アンプまで適宜に配置され、周波数選択（抽出）しつつ信号増幅されるようになっている。

（プリアンプ２６ａ，２６ｂ，２６ｃとメインアンプ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）
プリアンプ２６ａ，２６ｂは、前置フィルタ２４ａ，２４ｂ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，２８ｂは、プリアンプ２６ａ，２６ｂからの各炎受光信号を増幅し、炎受光信号Ｅ１，Ｅ２として出力する。

終段アンプ３０ａ，３０ｂは、炎受光信号Ｅ１，Ｅ２を最終的に炎判断処理に適した信号レベルに調整増幅し、炎受光信号Ｅ１'，Ｅ２'としてＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂへ出力する。

同様に、プリアンプ２６ｃは、前置フィルタ２４ｃを介して出力される非炎受光信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ｃ、終段アンプ３０ｃは、プリアンプ２６ｃからの非炎受光信号を、後述する炎判断処理に適した信号レベルに増幅し、非炎受光信号Ｅ４、非炎受光信号Ｅ４’として出力する。

（Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂ）
Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ、３５ｂはＭＰＵ１５の入力ポートとして設けたＡ／Ｄ変換器であり、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を火災判断部３６のデジタル処理に適したデジタル信号に変換して読み込む。

（非炎検出ユニット１２ｃ）
非炎検出ユニット１２ｃは、炎検出センサ１６ａ，１６ｂとは異なる所定の波長帯域の赤外線エネルギーを電気信号に変換して出力する非炎検出センサ１６ｃを備える。即ち、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂは、燃焼炎からＣＯ₂共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯の赤外線エネルギーを電気信号に変換した炎受光信号Ｅ１，Ｅ２を出力するのに対し、非炎検出ユニット１２ｃは、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを電気信号に変換した非炎受光信号Ｅ４を出力する。

また、非炎検出ユニット１２ｃは、非炎検出センサ１６ｃに続いて、非炎検出センサ１６ｃから出力される受光信号から、所定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる前置フィルタ２４ｃと、前置フィルタ２４ｃを通過した信号成分を初段増幅するプリアンプ２６ｃと、プリアンプ２６ｃからの出力を増幅するメインアンプ２８ｃとで構成される。

非炎検出ユニット１２ｃのメインアンプ２８ｃから出力された非炎受光信号Ｅ４は、終段アンプ３０ｃによりさらに調整増幅されて非炎受光信号Ｅ４’となり、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｃによりデジタル信号に変換して非炎受光信号Ｅ４’として読み込まれ、火災判断部３６で炎の判断処理に用いられる。

（非炎検出センサ１６ｃの構成）
非炎検出センサ１６ｃは、概ね５．０μｍを超える所定の波長帯域の赤外線を良好に透過するカットオンフィルタで構成されるロングパスフィルタである光学波長フィルタ２０ｃと、光学波長フィルタ２０ｃを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する図７と同様の等価回路でなる受光素子部２２ｃを備え、図６に示したと同様な構造により、パッケージ化された構成とする。

（非炎検出センサ１６ｃの波長透過特性）
図８は、図１の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における透過率を示した特性図である。

図８に示すように、図１の透光性窓１８であるサファイアガラスにより、概ね７．０μｍ付近以下の赤外線が良好に透過するショートウェーブパス特性（又は、ロングウェーブカット特性）を有する透過率特性８０が得られる。

また、光学波長フィルタ２０ａ，２０ｂを構成する、概ね４．５μｍ付近を中心波長とするバンドパスフィルタにより、当該中心波長近傍の波長帯域の赤外線エネルギーを選択透過する透過率特性８２が得られる。これらの組合せにより、概ね４．５μｍ付近を中心波長とする合成透過率特性８４をもつバンドパスフィルタが構成される。

一方、光学波長フィルタ２０ｃを構成するロングパスフィルタにより、概ね５．０μｍ付近を超える所定の波長帯域の赤外線を選択透過するカットオンフィルタ特性を有する透過率特性８６が得られる。これとサファイアガラスの透過率特性８０との組合せにより、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域の赤外線を選択透過する合成透過率特性８８をもつ広帯域バンドパスフィルタが構成される。

（火災判断部３６）
図９は燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合に図１の炎検出ユニットから出力される炎受光信号を示した信号波形図であり、図９（Ａ）はＡ／Ｄ変換ポート３５ａからの、炎受光信号Ｅ１'の信号波形を示し、図９（Ｂ）はＡ／Ｄ変換ポート３５ｂからの、炎受光信号Ｅ２'の信号波形を示す。

図９（Ａ）と（Ｂ）は、同じ構成の炎検出ユニット１２ａ，１２ｂ経由で同時に得られたもので、相似性を有する。また、終段アンプ３０ａと３０ｂの増幅率が同じであれば、ほぼ同じ波形となる。加算受光信号Ｅ３は、図９（Ａ）と図９（Ｂ）を加算合成した波形となる。

また、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’は、試験制御部３８により検出された炎検出ユニット１２ａ，１２ｂの減光率Ｄ１，Ｄ２に基づいて、火災判断部３６で補正（汚れ補正）される。加算受光信号Ｅ３は、補正後の炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を加算することで補正される。

なお、本実施形態にあっては、Ａ／Ｄ変換は６４Ｈｚで受光信号をサンプリングして行うものとし、すなわち各信号につき１秒間に６４点のデジタルデータが得られるものとする。

火災判断部３６は、図９に示す炎受光信号について、Ｔ＝２秒（１２８データ）単位で基準電位からの差分の絶対値の和となる炎積分値ΣＥ３を求め、炎積分値ΣＥ３が所定の閾値以上又はこれを上回った場合に、次に説明する相対比判断へ進む。

火災判断部３６は、炎積分値ΣＥ３が所定の閾値以上又はこれを上回った場合、この時と同じ２秒間について、炎積分値ΣＥ３を求めたと同様にして非炎積分値ΣＥ４’を求める。

次いで、火災判断部３６は、炎積分値ΣＥ３と、非炎積分値ΣＥ４’との相対比（ΣＥ３／ΣＥ４’）を算出し、相対比（ΣＥ３／ΣＥ４’）が、予め設定された閾値を超えた場合は、炎と判定して炎有り判断の第１要件を充足したとする。

また、火災判断部３６は加算受光信号Ｅ３について、炎積分値ΣＥ３の算出に使用したのと同じ２秒間分（１２８データ）を高速フーリエ変換して結果を分析し、たとえば８Ｈｚ以下の周波数帯域に主成分がある場合に炎有り判断の第２要件を充足したとし、第１要件と第２要件の両方を充足した場合に、炎有りと判断する。

図１０は、燃焼炎から放射される赤外線を観測した場合に図１の炎検出部から得られる加算受光信号Ｅ３の周波数分布を示した説明図である。火災判断部３６は、前述のとおり加算受光信号Ｅ３のＴ＝２秒間（１２８データ）分を高速フーリエ変換して、例えば図１０に示す周波数分布を得る。

図１０に示すように、燃焼炎から放射される赤外線を周波数軸で観測すると、概ね８Ｈｚよりも低周波側の周波数帯域ＦＬに高い強度を示す周波数分布が得られることから、加算受光信号Ｅ３の周波数の主要な成分が８Ｈｚまでの周波数帯域ＦＬに存在することがわかる。一方、８Ｈｚを超え、１６Ｈｚまでの高周波側の周波数帯域ＦＨでは比較的強度の低い分布を示す。このような分布特性は、炎を観測した場合の信号の特徴である。

このため、加算受光信号Ｅ３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の相対強度積分値ΣＦＬおよび８Ｈｚを超え１６Ｈｚまでの範囲
となる高周波側の相対強度積分値ΣＦＨを求め、両値の比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、炎有り判断の第２要件を充足しなかったとする。一方、ΣＦＬ／ΣＦＨが閾値を超えた場合には、炎有り判断の第２要件を充足したとする。火災判断部３６は、上記各判断をＴ＝２秒ごとに繰り返す。

（試験制御部３８）
図１１は試験光源をパルス駆動する駆動信号を示したタイムチャートであり、図１１（Ａ）は試験光源６０－１の駆動信号Ｅ１１を示し、図１１（Ｂ）は試験光源６０－２の駆動信号Ｅ１２を示す。

試験制御部３８は、火災受信盤が定期的に送信する試験信号を受信すると、図１１に示す駆動信号Ｅ１１，Ｅ１２を試験光源６０－１，６０－２に出力して発光駆動し、透光性窓１８に試験光を出力して汚れ試験を行う。

試験制御部３８は、駆動信号Ｅ１１，Ｅ１２を期間Ｔ１、例えばＴ１＝２秒に亘り出力し、駆動信号Ｅ１１，Ｅ１２の周期はＴ２であり、更に駆動信号Ｅ１１，Ｅ１２は（Ｔ２／２）の位相ずれをもっている。

これにより駆動信号Ｅ１１がＨレベルとなって試験光源６０－１を発光しているとき駆動信号Ｅ１２がＬレベルとなって試験光源６０－２を消灯しており、また、駆動信号Ｅ１１がＬレベルとなって試験光源６０－１を消灯しているとき駆動信号Ｅ１２がＨレベルとなって試験光源６０－２を点灯しており、試験窓５６－１，５６－２からは交互に試験光が透光性窓１８に向けて出力される。

このため試験制御部３８による透光性窓１８の両方の汚れ試験のための試験時間は、駆動期間Ｔ１に位相ずれ（Ｔ２／２）を加えたＴ１＋（Ｔ２／２）となる。

これに対し２組の透光性窓１８の試験を順番に行った場合には、例えば、図１１（Ａ）の駆動をおこなって透光性窓１８の汚れを試験した後に、続いて図１１（Ｂ）の駆動をおこなって透光性窓１８の汚れを試験することになり、１台の炎検出装置１０について全体の試験時間は例えばＴ＝４秒となるが、本実施形態にあっては、従来の略半分の２秒強の時間で済む。

このため多数の炎検出装置１０の汚れ試験を火災受信盤からの試験信号の送信で順番に行う場合、火災受信盤に汚れ試験による制御負荷が加わる時間を従来に比べて半減程度に短縮することができ、火災受信盤に制御負担が加わる時間を可能な限り短縮して本来の火災監視機能を維持することを可能とする。

なお、試験光源のパルス駆動は図１１の駆動信号によらず、駆動信号Ｅ１１，Ｅ１２を周期Ｔで順番に出力するようにしても良い。

［汚れ試験制御］
図１のＭＰＵ１５に設けられた試験制御部３８は、火災受信盤から試験信号を受信した場合、試験光源６０－１，６０－２を、図１１に示した駆動信号により発光駆動し、それぞれに対応する透光性窓１８を介して炎検出部１１－１，１１－２に試験光を照射して汚れ試験を行う。

例えば試験制御部３８は試験光源６０－１を図１１の駆動信号Ｅ１１で発光駆動することにより、火災炎に相当する炎模擬光を、試験窓５６－１を通して出力させ、対応する透光性窓１８を介して炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃに入射させる。試験光源６０－１からの炎模擬光は、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサで受光する波長帯を含み、且つ、前置フィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃで抽出される周波数帯として例えば炎に固有な２～８Ｈｚのゆらぎ周波数をもつ光としている。

透光性窓１８は工場出荷時に汚れはなく、その際に汚れ試験で得られた炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’の受光レベルがそれぞれ基準受光レベルとしてＭＰＵ１５のメモリに記憶されており、減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４の演算に利用される。

すなわち、試験制御部３８は、試験光源６０－１の発光駆動により読み込まれた炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’とメモリに記憶されたそれぞれの基準受光レベルから減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４を求める。減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４は、出荷時は０となっているが、設置環境で運用期間が経過していくと、透光性窓１８に汚れが付着し、減光率は徐々に増加し、また、汚れにはムラがあることから、部分的な汚れ度合いの相違により各減光率は異なった値となり得る。

続いて、火災判断部３６は、試験制御部３８の汚れ試験により求めた減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４により補正後の炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’を
補正後のＥ１’＝Ｅ１’／（１－Ｄ１）
補正後のＥ２’＝Ｅ２’／（１－Ｄ２）
補正後のＥ４’＝Ｅ４’／（１－Ｄ４）
とする汚れ補正を行い、汚れ補正された炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’の受光値により火災を判断する。ここで、汚れ補正された炎受光信号Ｅ１’とＥ２’は加算され、Ｅ１’＋Ｅ２’＝Ｅ３としても火災判断に使用される。

なお、加算受光信号Ｅ３について減光率Ｄ３を検出し、補正後のＥ３＝Ｅ３／（１－Ｄ３）とする汚れ補正を行わせるようにしても良い。

［汚損障害処理］
火災判断部３６には、汚れ補正限界に対応した減光率となる閾値Ｄｔｈ、例えば閾値Ｄｔｈ＝０．７が予め設定されており、試験制御部３８の汚れ試験で求められた減光率Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４が閾値以上となるか又は閾値を上回った場合に汚れ補正限界（例えば補正をしても所定の監視エリア全体を監視できない状態）として汚損障害又は汚損予告障害と判断し、火災受信盤に汚損警報信号又は汚損予告警報信号を送信して汚損警報又は汚損予告警報を出力させる制御を行う。

図１２は図１の実施形態における汚損状態に対する有効受光信号、火災判断、警報の関係を一覧形式で示した説明図である。

図１２はセンサ汚損状態（透光性窓１８の、各センサに対応する部分の汚損状態）として炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃを示し、補正状態として、○印は補正限界に達していないことを示し、×印は補正限界に達したことを示す。

また、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’について、〇印は減光率が補正限界に達せずに有効な信号であることを示し、×印は減光率が補正限界に達して無効であることを示す。

また、火災判断は、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を加算したＥ３及び非炎受光信号Ｅ４’による火災判断を（加算・２波長）で示し、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’ を加算したＥ３のみによる限定的な火災判断を（加算・１波長）で示している。更に、警報は、汚損警報又は汚損予告警報の何れかとなる。図１２はセンサ汚損状態としてモード１，２に分けており、次のようになる。

（モード１）
モード１は、炎検出センサ１６ａ，１６ｂ及び非炎検出センサ１６ｃの受光信号が何れも補正限界に達しておらず、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’及び非炎受光信号Ｅ４’全て有効に得られており、従って、火災判断は炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’の加算受光信号Ｅ３を用いた（加算・２波長）による本来の火災判断となり、汚損障害は発生しておらず、警報はない。

（モード２）
モード２は、非炎検出センサ１６ｃの非炎受光信号Ｅ４’のみが補正限界に達した場合である。このため非炎受光信号Ｅ４’が無効であり、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’が有効であることから、火災判断は炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’の加算受光信号Ｅ３を用いた（加算・１波長）による限定的な（（加算・２波長）に対して縮退した）火災判断となる。

この場合、炎積分値ΣＥ３が所定の閾値以上又はこれを上回った場合に炎有り判断の第１要件を充足したとし、炎積分値ΣＥ３と、非炎積分値ΣＥ４’との相対比（ΣＥ３／ΣＥ４’）による判断は行わない。

また、障害処理は、非炎検出センサ１６ｃが補正限界に達していることで、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、火災受信盤に通知して汚損警報又は汚損予告警報を出力させる。汚損警報と汚損予告警報とは、例えば炎検出センサ１６ａ，１６ｂの補正度合い、即ち減光率に応じて選択するようにする。具体的には、各減光率を所定の閾値、例えばＤｔｈ１（例えば０．５）と比較して、両方又は一方の減光率がＤｔｈ１以上又はこれを超えた場合には、補正限界には達していないものの、間もなく補正限界に達すると判断して汚損警報とし、同様に別の閾値Ｄｔｈ２（例えば０．３）と比較して、減光率がＤｔｈ２未満又はこれ以下である場合には汚損予告警報とする。

また、例えば受光信号Ｅ１’とＥ２’の差分に応じて選択するようにしても良く、この場合は差分が所定の閾値以上又はこれよりも大きいときは汚損警報とし、所定の閾値未満又はこれ以下であるときには汚損予告警報とする。もちろん、各減光率と受光信号の差分の両方を組み合わせて判断して選択するようにしても良い。

なお、炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’の何れか一方又は両方が補正限界に達している場合には、火災判断部３６は、汚損障害を検出して火災受信盤へ通知し、汚損警報を出力させる。

［汚れ試験制御］
図１３は図１の実施形態における汚れ試験制御を示したフローチャートであり、ＭＰＵ１５による制御動作となる。

図１３に示すように、ＭＰＵ１５はステップＳ１で火災受信盤からの試験信号の受信を判別するとステップＳ２に進み、試験ランプを発光駆動して試験窓及び透光性窓を介して各検出センサに試験光を照射する。

続いて、ＭＰＵ１５はステップＳ３で各検出センサ（検出ユニット）からの受光信号に基づき個別に減光率を算出し、ステップＳ４で所定の閾値Ｄｔｈ以上となって補正限界に達した検出センサ（検出ユニット）があるか否か判定し、補正限界に達した検出センサ（検出ユニット）があれば、ステップＳ５に進み、汚損又は汚損予告を検出して火災受信盤から汚損警報又は汚損予告警報を出力させ、更に、ステップＳ６に進み、図１２のモード２における炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’の加算受光信号Ｅ３を用いた（加算・１波長）による限定的な火災判断を行わせる。

［３波長方式の炎検出装置］
図１４は炎検出装置に組み込まれる３波長方式による炎検出ユニットの実施形態を示したブロック図である。

図１４に示すように、本実施形態の炎検出装置１０の検出ユニットは、炎検出部１１－１と、同じ構成の別の炎検出部１１－２（図示省略）の２組が組み込まれている。

炎検出部１１－１は、炎検出ユニット１２ａ、非炎検出ユニット１２ｃ，１２ｄ、ＭＰＵ１５に設けられた火災判断部３６と試験制御部３８で構成される。

炎検出ユニット１２ａは、図１の非炎検出ユニット１２ａと同じであり、監視エリアに存在する燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測するものであり、燃焼炎からＣＯ₂共鳴に伴って放射される４．５μmを中心とする所定の波長帯域の赤外線エネルギーを受光して光電変換し、炎受光信号Ｅ１を出力する。

非炎検出ユニット１２ｃは、図１の炎検出ユニット１２ｃと同じであり、監視エリアに存在する燃焼炎以外の発熱体等から放射される赤外線エネルギーを観測するものであり、概ね５．０μｍ～７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを受光して電気信号に変換した非炎受光信号Ｅ４を出力する。

これに対し、非炎検出ユニット１２ｄは、光学波長フィルタ２０ｄが非炎検出ユニット１２ｃと異なり、他は基本的に同じである（ただし、各アンプの増幅率等は適宜異なる）。非炎検出ユニット１２ｄの光学波長フィルタ２０ｄは、非炎検出ユニット１２ｃの光学波長フィルタ２０ｃとは異なる例えば２．３μｍ付近（例えば２．１～２．５μｍ）の波長帯域における赤外線エネルギーを受光して電気信号に変換した非炎受光信号Ｅ５を出力する。非炎検出センサ１６ｄの他の構造は図６に示した炎検出センサ１６ａと同様になる。受光素子部２２ｄの等価回路も図７に示した受光素子部２２ａと同じである。

非炎受光信号Ｅ５’は、終段アンプ３０ｄで調整増幅されて非炎受光信号Ｅ５’となり、これがＡ／Ｄ変換ポート３５ｄへ入力される。

炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’はＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｃ，３５ｄでデジタル受光信号に変換して取り込まれる。

ＭＰＵ１５に設けられた試験制御部３８は、火災受信盤から定期的に送信された試験信号を受信すると、試験光源６０－１，６０－２を順次駆動して試験光を出力させ、終段アンプ３０ａ，３０ｃ，３０ｄから出力される炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’を読み込み、それぞれ初期状態（汚れのない状態）との比較演算により減光率Ｄ１，Ｄ４，Ｄ５を算出する。

また、ＭＰＵ１５に設けられた火災判断部３６は、試験制御部３８で算出された減光率Ｄ１，Ｄ４，Ｄ５の逆数１／（１－Ｄ１）、１／（１－Ｄ４）、１／（１－Ｄ５）を炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’の各々に乗じて汚れ補正し、汚れ補正された炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’により３波長方式の火災判断を行う。

火災判断部３６による３波長の火災判断は、炎積分値ΣＥ１’が所定の閾値以上又はそれを超えたとき、炎積分値ΣＥ１’と、非炎積分値ΣＥ４’との相対比（ΣＥ１’／ΣＥ４’）を算出し、相対比（ΣＥ１’／ΣＥ４’）が閾値以上又はそれを超えた場合に炎有りとする第１要件と、続いて、炎積分値ΣＥ１’と、非炎積分値ΣＥ５’との相対比（ΣＥ１’／ΣＥ５’）を算出し、相対比（ΣＥ１’／ΣＥ５’）が閾値以上又はそれを超えた場合に炎有りとする第３要件と、更に、炎受光信号Ｅ１’の周波数分布による炎有り判断の第２要件の３つを全て充足し、且つ、これが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。

また、火災判断部３６は、試験制御部３８により算出した減光率Ｄ１，Ｄ４，Ｄ５のうち何れかが所定の閾値以上となるか、又は所定の閾値以上又はそれを超えて補正限界に達した場合、例えば閾値０．７以上となった場合又は閾値０．７を超えた場合に、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、汚損警報信号又は汚損予告警報信号を火災受信盤に送信して汚損警報又は汚損予告警報を出力させ、管理者に炎検出装置１０の清掃計画等の策定を促す。

また、火災判断部３６は、試験制御部３８で炎受光信号Ｅ１’が補正限界に達していない状態で非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’の何れか一方又は両方が補正限界に達したことが判断された場合、炎受光信号Ｅ１’に基づき、又は、炎受光信号Ｅ１’と、補正限界に達していない非炎受光信号Ｅ４’又はＥ５’とに基づき、限定的な火災判断を行う。

図１５は図１４の実施形態における汚損状態に対する有効受光信号、火災判断、警報の関係を一覧形式で示した説明図であり、汚損状態（透光性窓１８の、各センサに対応する部分の汚損状態）として、炎検出センサ１６ａと非炎検出センサ１６ｃ，１６ｄを示し、有効受光信号として炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’を示し、火災判断は、３波長、２波長、１波長を示し、更に、警報は、汚損警報又は汚損予告警報となり、汚損状態としてモード１～４に分けられており、次のようになる。

（モード１）
モード１は、炎検出センサ１６ａ及び非炎検出センサ１６ｃ，１６ｄの受光信号が何れも補正限界に達しておらず、炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’全て有効に得られており、従って、火災判断は（３波長）による本来の火災判断となり、汚損障害は発生しておらず、警報はない。

（モード２）
モード２は、非炎検出センサ１６ｄの受光信号のみが補正限界に達した場合である。このため非炎受光信号Ｅ５’が無効であり、炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ４’が有効であることから、火災判断は（２波長）による限定的な（（３波長）に対して縮退した）火災判断となる。

（２波長）の火災判断は、炎積分値ΣＥ１’が所定の閾値以上又はそれを超えたとき、炎積分値ΣＥ１’と、非炎積分値ΣＥ４’との相対比（ΣＥ２’／ΣＥ４’）を算出し、相対比（ΣＥ１’／ΣＥ４’）が閾値以上又はそれを超えた場合に炎炎有りとする第１要件と、炎受光信号Ｅ１’の周波数分布による炎有り判断の第２要件の両方を充足し（２つの条件が成立し）、且つ、これが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。

また、障害処理は、非炎検出センサ１６ｄが補正限界に達していることで、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、火災受信盤に通知して汚損警報又は汚損予告警報を出力させる。

汚損警報と汚損予告警報とは、例えば炎検出センサ１６ａの補正度合い、即ち減光率に応じて選択するようにする。具体的には、減光率を所定の閾値、例えばＤｔｈ１（例えば０．５）と比較して、減光率がＤｔｈ１以上又はこれを超えた場合には、補正限界には達していないものの、間もなく補正限界に達すると判断して汚損警報とし、同様に別の閾値Ｄｔｈ２（例えば０．３）と比較して、減光率がＤｔｈ２未満又はこれ以下である場合には汚損予告警報とする。モード３，モード４の場合についても同様である。

（モード３）
モード３は、非炎検出センサ１６ｃの受光信号のみが補正限界に達した場合である。このため非炎受光信号Ｅ４’が無効であり、炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ５’が有効であることから、火災判断は（２波長）による限定的な火災判断となる。

（２波長）の火災判断は、炎積分値ΣＥ１’が所定の閾値以上又はそれを超えたとき、炎積分値ΣＥ１’と、非炎積分値ΣＥ５’との相対比（ΣＥ１’／ΣＥ５’）を算出し、相対比（ΣＥ１’／ΣＥ５’）が閾値以上又はそれを超えた場合に炎有りとする第３要件と、炎受光信号Ｅ１’の周波数分布による炎有り判断の第２要件の両方を充足し、且つ、これが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。

また、障害処理は、非炎検出センサ１６ｃの受光信号が補正限界に達していることで、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、火災受信盤に通知して汚損警報又は汚損予告警報を出力させる。

（モード４）
モード４は、非炎検出センサ１６ｃ，１６ｄの受光信号が補正限界に達した場合である。このため非炎受光信号Ｅ４’，Ｅ５’が無効であり、炎受光信号Ｅ１’のみが有効であることから、火災判断は（１波長）による限定的な火災判断となる。

（１波長）の火災判断は、炎積分値ΣＥ１’が閾値以上又はそれを超えたとき、炎有り判断の第１要件を充足したとし、炎受光信号Ｅ１’の周波数分布による炎有り判断の第２要件の両方を充足し、且つ、これが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。

また、障害処理は、非炎検出センサ１６ｃ，１６ｄの受光信号が補正限界に達していることで、汚損障害又は汚損予告障害を検出し、火災受信盤に通知して汚損警報又は汚損予告警報を出力させる。

なお、炎検出センサ１６ａの受光信号（炎受光信号Ｅ１’）が補正限界に達している場合には、火災判断部３６は、汚損障害を検出して火災受信盤へ通知し、汚損警報を出力させる。

［本発明の変形例］
（受光信号の平均）
上記図１の実施形態は、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂからの炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’を加算した加算受光信号Ｅ３を用いて火災判断部３６により炎の有無の判断を行っているが、これに限定されず、例えば、炎検出ユニット１２ａ，１２ｂからの炎受光信号Ｅ１’，Ｅ２’の平均を求め、平均受光信号を取り込んで火災判断部３６により炎の有無の判断を行うようにしても良い。

（波長方式）
また、上記の実施形態は、１波長方式（検出ユニット複数）、２波長方式、３波長方式を例にとっているが、他の方式の炎検出装置としても良い。また、赤外線以外の放射線エネルギーを観測する炎検出装置に適用しても良い。

（汚損以外の要因に対する受光信号の補正）
また、本発明の作用、効果は上記しないものも含まれる。例えば、透光性窓１８に汚れや汚れムラがある場合だけでなく、検出ユニットの検出センサの故障や劣化に起因して受光信号が低下した場合にも、同様に検出ユニット毎に減光率に基づいて受光信号を補正することになり、信号低下の度合いに応じて火災受信盤へ汚損警報信号や汚損予告警報信号を送信して報知させることになる。管理者は、これを受けて透光性窓１８の清掃を実施し、これによって汚損、汚損予告状態が解消されない場合に、検出ユニットの検出センサ等の異常であることを推定できる。

（その他）
また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、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。

１０：炎検出装置
１１－１：炎検出部
１２ａ，１２ｂ：炎検出ユニット
１２ｃ，１２ｄ：非炎検出ユニット
１５：ＭＰＵ
１６ａ，１６ｂ：炎検出センサ
１６ｃ，１６ｄ：非炎検出センサ
１８：透光性窓
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ：光学波長フィルタ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ：受光素子部
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ：前置フィルタ
２５：受光電極
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ：プリアンプ
２７：ＦＥＴ
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ：メインアンプ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ：終段アンプ
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ：Ａ／Ｄ変換ポート
３６：火災判断部
３８：試験制御部
４５：焦電体
５０：筐体
５２：センサ収納部
５４：中央凸部
５６－１，５６－２：試験窓
６０，６０－１，６０－２：試験光源
７０：反射フード

Claims

燃焼炎から放射される赤外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、
第１の透光性窓を介して前記赤外線エネルギーを受光し、前記燃焼炎の波長帯域に対応した第１の受光信号を出力する第１の検出ユニットと、
前記第１の透光性窓を介して前記赤外線エネルギーを受光し、前記燃焼炎の波長帯域と異なる波長帯域に対応した第２の受光信号を出力する第２の検出ユニットと、
試験光源から前記第１の透光性窓を介して前記第１及び第２の検出ユニットに試験光を照射し、当該第１及び第２の検出ユニット毎に前記試験光による受光信号を初期状態と比較して、前記第１の透光性窓の前記第１の検出ユニットに対応した部分を透過する前記赤外線エネルギーの初期状態に対する第１の減光率、及び前記第１の透光性窓の前記第２の検出ユニットに対応した部分を透過する前記赤外線エネルギーの初期状態に対する第２の減光率を求める試験制御部と、
前記第１の減光率に基づき前記第１の受光信号を補正すると共に、前記第２の減光率に基づき前記第２の受光信号を補正し、当該補正後の各受光信号に基づいて燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。
請求項１記載の炎検出装置であって、
前記火災判断部は、前記第１及び第２の受光信号の補正の状態に応じて火災の判断を異ならせることを特徴とする炎検出装置。
請求項２記載の炎検出装置であって、
前記火災判断部は、前記第１及び第２の受光信号の何れかが所定の補正限界に達した場合に、前記補正限界に達していない他の受光信号に基づいて火災判断を行うことを特徴とする炎検出装置。
請求項１記載の炎検出装置であって、
前記火災判断部は、前記第１及び第２の受光信号の補正の状態に応じて所定の障害を検出した場合に、受信装置に警報を出力させることを特徴とする炎検出装置。