JPS6225224A - 炎検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は炎の発生する赤外線を検知して信号を発生す
る炎検知器に関する。

従来の技術 炎が発生する赤外線を検知して信号を発生する炎検知器
は既に知られている。この種の検知器は炎の発生する放
射エネルギのス（クトル分布において、波長４３μｍの
部分に放射エネルギのピークが存在すること。太陽光等
非火災報源（妨害光）の発生するスイクトル分布におい
ては更に短い波長部分（可視光部分）に放射エネルギの
ピークが存在することの２点を利用して、それらの放射
エネルギを検出すると共に、検出信号の位相のずれを検
出することによシ炎を検知する手段が提案されている。

（例えば、特開昭４９−１２８７８２号公報、特開昭５
４−１４６５９６号公報参照）。

以下、これについて説明すると、第２図は炎と太陽光と
の放射エネルギ分布を示すもので、図中Ａは炎の、Ｂは
太陽光の相対エネルギ分布を示している。

第３図は炎と太陽光との放射エネルギを検出して炎を検
出する原理を示すもので、同図中３１は炎特有の波長を
検出する赤外線センサ、３２は太陽等の可視光を検出す
るセンサであり、両者の出力電気信号は比較器３３で比
較されて検知信号を得る。

第４図はそれぞれのセンサが検出した炎、可視光の出力
電気信号の波形を示すもので、信号源が炎の場合には、
炎のゆらぎに応じて赤外線センサ３１に波形ａが表われ
るが、可視光センサには出力信号が出ない。信号源が妨
害光の場合には、両センサ３１．３２に相似の波形ｃ１
ｄが表れる。妨害光があたかも炎と同じようにゆらいだ
場合には赤外線センサ３１の出力信号のみでは炎と区別
がつかず、誤動作の原因となる。信号源が炎と妨害光と
が併存した場合には、センサ３１．３２の出力信号は互
に独立した波形ｅ、ｆを示す。この時、それぞれの出力
電気信号の位相のずれの検出、即ち、図の黒い部分を検
出することにより炎の存在を検知すると、妨害光に対し
ては誤報を発することなしに炎を検知することができる
。

しかしながら、このように、両センサの出力信号の位相
のずれを検出する検出手段においては、炎と共に妨害光
が赤外線センサ、可視光センサの両方に同時に入射する
ことが不可欠の条件となる。妨害光が熱源のようなビー
ム状でない放射光源であれば両センサを近接して配置す
ることにより妨害光を両センサに同時に入射するように
することができるが、太陽光が振動する反射物によって
反射してセンサに入射するような場合など、ビーム状の
妨害光がゆらいで入射する場合には、両センサを近接し
て配置しても同時に入射しない場合があり、両センサで
検出した信号の間に位相のずれが生じて誤動作の可能性
があった。

問題点を解決するだめの手段 上記の問題点を解決するため、この発明では、炎や妨害
光源から放射される赤外線、可視光等の検知光を光学系
を用いて２つに分割し、一方を赤外線など波長λ１の光
に感度を有するセンサに、他方を可視光など波長λ２の
光に感度を有するセンサに同時に入射するように構成し
た。

以下、この発明を図面に基いて説明する。

第１図はこの発明の基本構成を示す図である。

図において、■は炎、あるいは妨害光など検知光源、２
は入射光を２つに分割する光学系で、ハーフミラ−１積
分球、光ファイバーなどが利用できる。３は赤外線など
波長λ１の光に感度を有する光センサ、４は可視光など
波長λ２の光に感度を有する光センサ、５．６はそれぞ
れ光セン゛す３．４の出力電気信号増巾器、７は増巾器
５．６からの出力電気信号の位相を比較し、位相のずれ
を検出する位相比較器、８は位相比較器からの出力信号
で作動する警報装置である。

作　　　用 炎、妨害光などの検知光源からの光は光学系２に入射す
るが、ここで、ハーフミラ−１積分球、光ファイバー等
の光学素子により２分割されて、一方は赤外線など波長
λ１の光に感度を有する光センサ３に入射し、他方は可
視光など波長λ２の光に感度を有する光センサ４に入射
する。

光センサ３．４の出力電気信号は増巾器５．６で増巾さ
れたあと、位相比較器に入り、ここで光センサ３．４で
検出された電気信号の位相を比較する。位相のずれが検
出された場合には、炎を検出したこととなるので、警報
信号を送り出す。

太陽などの妨害光が動く反射体などで反射したときは反
射光はゆらいだビーム光となるが、このような光であっ
ても、検出光は光学系２によって２分割されて、光セン
サ３．４に同時に入射するので検出された出力電気信号
の間に位相のずれを生じることがない。

実施例 次に、この発明の主要構成部分である入射光を２つに分
割する光学系と、光センサの配置に関する実施例を説明
する。

第５図はハーフミラ−を用いた第１の実施例であって、
検知光源１からの入射光のうち、赤外線はハーフミラ−
９の表面で反射して、赤外線センサ３に入射し、可視光
はハーフミラ−を透過して可視光センサ４に入射する。

この場合、ハーフミラ−としてｎ、（１）ピンホールＨ
のＡｔ蒸着ハーフミラ−１（２）Ｍ蒸着・・−フミラー
、（３）Ｓｉ蒸着・・−フミラーが利用できる。

その反射、透過特性を第６乃至第８図に示す。

第６図はピンホールとＡｔ蒸着面の面積比がｌ゛９のプ
リズムの場合の入射角度θに対する赤外線、可視光の反
射、透過率を示している。第７図は膜厚約２５０人のＡ
ｔ薄膜を設けたプリズムの場合の入射角度θに対する赤
外線、可視光の反射、透過率を示している。以上２つの
例ではどちらもピンホール面積、Ｍ蒸着膜の厚みを調整
することにより特性を自由に変化させることができる。

プリズムの代りに板状のハーフミラ・−とした場合には
、入射角度θが９０°に近づくにつれて可視光透過率が
極端に低下する。第８図は赤外線の透過特性を改善する
ように反射防止膜としてＳｉ薄膜を設けたハーフミラ−
の場合の入射角度θに対する赤外線、可視光の透過、反
射率を示したもので、この場合は赤外線が透過し、可視
光が反射するものである。

以上説明したように、・・−フミラーを用いた場合には
、入射光の入射角度により反射率、透過率が変化するの
で、入射光の入射角度範囲が狭い場合に適している。又
検知用の光学系にアフォーカルな部分があるときは、そ
の部分に用いるのがよい。

第９図に示した第２の実施例は、前記第１の実施例に示
したハーフミラ−を用いた光学系において、ハーフミラ
−９と赤外線センサ３の前面の集光レンズ１２との間に
４．３μｍの波長の赤外バンドパスフィルタ１４を設置
し、ハーフミラ−９で反射した赤外線を更に赤外バンド
パスフィルタ１４を透過させ、炎特有の波長（４３μｍ
）の赤外線を選択的に検出するようにしたものである。

なお、図中１０は入射窓、１１はコリメートレンズ、１
２．１３は集光レンズ、３は赤外線センサ、４は可視光
センサである。

第１０図に示した第３の実施例は、光ファイバー束を用
いた例であって、光ファイバー束１５は光の入射端が一
束になっており、他端は２つに分岐させである。分岐端
の１つは４．３μｍの赤外バンド／ミスフィルタ１４を
介して赤外線センサ３に向けられて配置されている。分
岐端の他方は可視光センサ４に向けて配置されている。

光ファイバー束は可視光および赤外線を透過する材料、
例えばＧｅＯ２で作られている。

検知光は光ファイバー束１５の一束になった入射端から
入射し、光ファイバー東向を通過する間に分岐されて一
方は赤外バンドパスフィルタ１４を透過して赤外線セン
サ３に入射し、一方は可視光センサ４に入射するもので
あり、赤外バンド・Ｓスフイルタ１４により炎特有の波
長（４３μｍ）の赤外線を選択的に検出することができ
る。

第１１図に示した第・１の実施例は、積分球を用いた例
であって、積分球１６には入射窓１７を設けると共に、
積分球の内面に向って赤外線センサ３、可視光センサ４
が配置されている。

検知光は入射窓１７より入射し、積分球１６で積分され
、赤外線センサ３、可視光センサ４に同時に入射するも
のである。

第１２図に示した第５の実施例は、シリ、コン光半導体
の分光感度と、シリコン光半導体の透過率特性を利用し
て入射光を光学的に分割すると共に検出するようにしだ
ものである。

シリコン光半導体素子は第１３図ａに示すように波長１
μｍ附近の可視光に鋭い分光感度を有するものがあり、
またシリコン光半導体の光透過率は同図すに示すように
波長２μｍ以上の波長の光に対して高い透過率を示す。

この特性を利用したものが第１２図に示した実施例で、
１８はシリコン光半導体からなる可視光センサであり、
また、波長２μｍ以上の波長の光を透過する。１９は可
視光センサ１８の後方に重ねて配置された赤外線センサ
（焦電効果素子、サーモズイル、ＰｂＳ等）である。

検知光は可視光センサ１８に入射して、可視光が存在す
るときは可視光センサから出力信号が取出されると共に
、検知光のうちの波長２μｍ以上の赤外線波長域の光は
可視光センサ１８を透過し、その後方に配置された赤外
線センサ１９に入射し、出力信号が取出される。

発明の詳細 な説明したように、この発明の炎検知器は炎や妨害光源
から放射される赤外線、可視光などの検知すべき入射光
を光学系を用いて２分割して、一方は赤外線など波長λ
ｌの光に感度を有する光センサに入射検知し、他方は可
視光など波長λ２の光に感度を有する光センサに入射検
知するようにしたので、入射した光が両センサに入射す
るとき時間のずれを生ずることがないから、太陽光の反
射光などのビーム状の妨害光がゆらいでセンサに入射す
るような場合でも両センサの出力電気信号に位相のずれ
を生ずることがなく、誤警報を発するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示す図。第２図は炎、太
陽光の波長と放射エネルギ強度の関係を示す図。第３図
は公知の炎検出器の基本構成図。第４図は炎、妨害光が
センサに入射したときの出力電気信号波形を示す図。第
５図はこの発明の第１の実施例を示す図。第６図から第
８図まではノ・−フミラーの反射、透過特性を示す図。 第９図は第１の実施例のものに赤外バンドパスフィルタ
を設置した第２の実施例を示す図。第１０図はこの発明
の第３の実施例を示す図。第１１図はこの発明の第４の
実施例を示す透過率を示す図。 １　検知光源、２．光学系、３、波長λ１の光センサ、
４６波長λ２の光センサ、５．６：増巾器、７　位相比
較器、８゛警報装置 第　　１　　　図 第　　２　　図 第　　５　　図 第　　６　　図　　　　　　　　　　　　第　　７　　
間第　　９　　図 第　　１０　　　図 第　　１１　　　図 第　　１２　　　図 組長 第　　１３　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検知すべき入射光を２分割する光学系と、前記光学
   系により分割された第１の入射光を受光する炎の放射エ
   ネルギの大きな波長λ＿１に感度を有する第１の光セン
   サと、前記光学系により分割された第２の入射光を受光
   する妨害光の放射エネルギの大きな波長λ＿２に感度を
   有する第２の光センサと、前記第１の光センサの出力電
   気信号を増巾する第１の増巾器と、前記第２の光センサ
   の出力電気信号を増巾する第２の増巾器と、前記第１、
   第２の増巾器の出力電気信号の位相を比較する位相比較
   器と、前記位相比較器の出力電気信号により作動する警
   報装置とから構成されることを特徴とする炎検出器。 ２、入射光を２分割する光学系に、ハーフミラーを用い
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炎検知
   器。 ３、入射光を２分割する光学系に、入射端が一束になっ
   ており、他端が２つに分岐した光ファイバー束を用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炎検知器
   。 ４、入射光を２分割する光学系に、１つの入射窓と第１
   、第２の光センサを配置した積分球を用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の炎検知器。 ５、入射光を２分割する光学系に、波長λ＿１の光透過
   率の高い光半導体素子であって、それ自体が波長λ＿２
   の光に感度を有する第２の光センサを構成する素子を用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炎検
   知器。