JP3781247B2 - 炎検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、火災によって生じた物理現象（熱、煙、炎）を利用し、自動的に火災の発生を検出する火災検出装置のうちの赤外線式炎検出装置（以下、単に「炎検出装置」という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の炎検出装置としては、例えば、図１６に示すようなものが知られている。図１６において、１は光学的な波長バンドパスフィルタ、２は検知素子、３は周波数フィルタ、４は比較器である。なお、実際には、信号増幅用のアンプなども構成に含まれるが、説明の簡単化のために省略する。
【０００３】
この従来の炎検出装置は、有効検知エリア（後述）内の赤外線エネルギーを検知素子２で電気信号に変換し、周波数フィルタ３によって、その電気信号の「所定の低域周波数成分」を取り出すとともに、その低域周波数成分のレベルが基準レベルを越えた場合に、火災検出信号を出力するというものである。ここで、「所定の低域周波数成分」とは、炎から放射される赤外線エネルギーのゆらぎ（又はちらつき）の周波数ｆｃを含む成分である。
【０００４】
図１７は、有炎燃焼に伴う赤外線エネルギーの放射強度を時間軸上で観測した場合のグラフである。炎から放射される赤外線エネルギーは熱源からのエネルギーＥと内外炎のエネルギーｅとを足し合わせたもので、Ｅはほぼ一定のレベルで推移しほとんど変動しないのに対して、ｅはＣＯ₂共鳴放射や燃焼に伴う酸素の消耗と周囲からの供給のサイクルに従って数Ｈｚ程度の低い周波数（上記のｆｃに相当）で周期的に変動することが知られており、周波数フィルタ３の通過中心周波数をｆｃに合わせておけば、火災による「炎」を検出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の炎検出装置にあっては、検知素子２が一つ設けられ、その検知素子２の検知面前面に設定される検知エリア内の赤外線エネルギーを検知して、例えば、その変動成分（上記の周波数ｆｃに相当する成分）を検出するものであるが、検知素子２の検知面に到達する赤外線エネルギーの強さは検知エリア内の火点位置に応じて大きく変化（例えば、検知面からの距離の二乗に反比例）するため、例えば、微弱な赤外線エネルギーを検知しようとすれば、検知素子２を含む検知系の検出感度を高くしなければならないものの、そうすると、距離が近い火点からの赤外線エネルギーに対して感度オーバーとなってしまい、検知系の出力範囲を越えて出力が飽和するという不都合がある。さらに、一つの検知素子２の担当する検知エリア内の火点位置をまったく把握できないという不都合がある。
【０００６】
このことを詳説すると、図１８は、検知素子２の検知エリアを平面的に見た図であり、６は検知素子２の検知面の法線５に対して所定の角度２θ（θは一般に５０度程度）で放射状に広がる検知エリアである。Ｌｍａｘは検知素子２を含む検知系の遠距離検知限界距離（一般に２０ｍ程度）であり、規定の火災モデル（例えば、０．１又は０．５平方メートルの角皿に入れられたノーマル・ヘプタン燃料の燃焼炎）を火災として検知できる限界の距離である。検知素子２の検知面に到達する赤外線エネルギーの強さは、火点から検知素子２までの距離の二乗に反比例し、また、上記法線５に対する赤外線入射角が大きくなるにつれて減少するため、同赤外線エネルギーの強さは、結局、検知エリア６内の火点位置に応じて大きく変化することになる。
【０００７】
いま、火災モデルの位置を検知エリア６内の「イ」とすると、その火点からの赤外線エネルギーの変動成分は検知素子２を含む検知系によってぎりぎり火災として検知できるが、一方、火災モデルよりも小さな炎、例えば、ライターの炎等であっても、検知素子２に近い、例えば、「ロ」にあれば、検知素子２の検知面に到達する赤外線エネルギーは大きいので、検知系は同様に検知し、火災と判断してしまう場合がある。また、「ロ」の位置に前述の火災モデルに相当する規模の炎がある場合には、検知素子２の検知面に到達する赤外線エネルギーが過大となって、検知系の出力範囲を越えてしまい、その火点からの赤外線エネルギーの変動成分を抽出して火災判断するような信号解析はできなくなる。
【０００８】
位置ロを含む範囲６ａは無効検知エリア（火災と非火災とを適切に判断して火災のみを検出できることを保証できないエリア）と呼ばれており、有炎燃焼に伴う赤外線エネルギーを検知し、火災と非火災とを適切に判断して火災のみを検出できることを保証できる範囲は検知エリア６から無効検知エリア６ａを除外したハッチングで示すエリア（有効検知エリア）６ｂである。
【０００９】
言うまでもなく、炎検出装置の目的は検知エリア６内の、所定規模を超える炎を検知することにあり、遠距離検知限界距離Ｌｍａｘをできるだけ長くして、有効検知エリア６ｂを拡大するとともに、無効検知エリア６ａをできるだけ狭くすることが求められるものの、検知系の検出感度を高めてＬｍａｘを長くして有効検知エリア６ｂを拡大しようとすると、結果、無効検知エリア６ａも広がり、一方、検知系の検出感度を低くして無効検知エリア６ａを狭くしようとすると、結果、Ｌｍａｘが短くなって有効検知エリア６ｂも縮小するという相反する結果となり、有効検知エリア６ｂの拡大と無効検知エリア６ａの縮小という二つの命題をともに達成できないという第一の問題点がある。
【００１０】
また、実質的な検知エリア（有効検知エリア）６ｂで発生した炎の検知は可能であるものの、その検知エリア内での火点位置は大雑把にせよ把握できないため、例えば、放水銃との連動システムを構成した場合、放水銃装置に対してピンポイントの放水地点情報を提供できず、有効検知エリア６ｂの全範囲に対して万遍なく放水することを余儀なくされるから、給水設備の大規模化を招き、設備コストがアップすると共に消火までに時間がかかるという第二の問題点がある。
【００１１】
そこで本発明は、有効検知エリアの拡大と無効検知エリアの縮小を共に達成することを第一の目的とし、検知エリアで発生した炎の位置を大まかに把握することを第二の目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、赤外線エネルギーを電気信号に変換する検知素子を含む検知系を複数備え、複数の検知系毎の検出感度をそれぞれ異ならせるとともに、複数の検知系毎の検知素子を直近且つ同方向を向くように配置するようにした。
【００１３】
具体的には、赤外線エネルギーを電気信号に変換する検知素子と、前記検知素子の出力信号から炎の赤外線成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段の出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する増幅手段と、前記増幅手段から出力される出力信号により火災の判定を行う判定手段とを含む検知系を複数備え、前記複数の検知系毎の検出感度をそれぞれ異ならせるとともに、前記複数の検知系毎の検知素子を直近且つ同方向を向くように配置することを特徴とする。
また、前記増幅手段の増幅率、又は、検知波長帯域、又は、前記判定手段の火災判定を行うためのしきい値を前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする。
また、前記増幅手段の増幅率、前記判定手段の火災判定を行うためのしきい値、検知波長帯域のうちの少なくとも２つを組み合わせて前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする。
また、前記複数の検知系の判定手段での判定結果に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部を備えたことを特徴とする。
また、前記複数の検知系の増幅手段から出力される出力信号のレベルの相関関係に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部を備えたことを特徴とする。
また、前記複数の検知系毎の有効検知エリアの広がり角を略同一にする有効検知エリア制限手段を備えたことを特徴とする。
また、前記複数の検知系毎の検知素子は、一体的にパッケージ化されたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、赤外線式炎検出装置（以下、単に「炎検出装置」）に適用した実施例として図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態における炎検出装置１０の概念的な構成図である。この図において、１１Ａ及び１１Ｂは赤外線エネルギー１２を電気信号１３Ａ、１３Ｂに変換する検知素子（特に限定しないが例えば焦電体を用いたもの）、１４Ａ、１４Ｂは炎の赤外線エネルギーのゆらぎ周波数を含む所定周波数域の信号を抽出する周波数フィルタ（抽出手段に相当；以下「フィルタ」と略す）、１５Ａ、１５Ｂはフィルタリングされた信号を増幅する増幅部（増幅手段に相当）、１６Ａ、１６Ｂは増幅後の信号Ｓ１、Ｓ２を所定のしきい値ＴＨ１、ＴＨ２と比較して火災の発生を判定した際に検出信号を出力する判定部（判定手段に相当）、１７は判定部１６Ａ又は判定部１６Ｂから検出信号が出力されたときに火災検出信号を出力する出力部である。
【００１６】
ここで、符号に“Ａ”を付した構成要素、すなわち、検知素子１１Ａ、フィルタ１４Ａ、増幅部１５Ａ及び判定部１６ＡをＡ系の検知系と呼称し、同様に“Ｂ”を付した検知素子１１Ｂ、フィルタ１４Ｂ、増幅部１５Ｂ及び判定部１６ＢをＢ系の検知系と呼称することにすると、これら二つの検知系は、以下に説明する目的のため、検出感度が異なるように調節されている点に特徴がある。
【００１７】
図２はＡ系の検知系（以下「Ａ系」と略す）の検知エリア平面図、図３はＢ系の検知系（以下「Ｂ系」と略す）の検知エリア平面図である。これら両図において、２０はＡ系の遠距離検知限界線、２１はＢ系の遠距離検知限界線、２２はＡ系の近距離検知限界線、２３はＢ系の近距離検知限界線、２４はＡ系の有効検知エリア、２５はＢ系の有効検知エリアである。Ａ系の遠距離検知限界線２０が最も遠く、Ｂ系の遠距離検知限界線２１、Ａ系の近距離検知限界線２２及びＢ系の近距離検知限界線２３の順に炎検出装置１０（検知素子１１Ａ、１１Ｂ）に近くなっている。
【００１８】
Ａ系の遠距離検知限界線２０と近距離検知限界線２２の位置は例えばＡ系の検出感度で決まり、同様に、Ｂ系の遠距離検知限界線２１と近距離検知限界線２３の位置はＢ系の検出感度で決まる。そして、各検知系の検出感度は、Ａ系の増幅部１５ＡとＢ系の増幅部１５Ｂで各々独立して調節できる。例えば、Ａ系の増幅部１５Ａの増幅率を、Ｂ系の増幅部１５Ｂの増幅率より高く設定すれば、Ｂ系の検出感度に比べてＡ系の検出感度が高く設定されるため、これら四つの限界線２０〜２３を図示の位置関係にすることができる。
【００１９】
図４は、検出感度を高く設定した場合（図４（ａ））と低く設定した場合（図４（ｂ））で距離との受信信号レベルとの関係を示す図である。この図において、ＯＶＦは検知系の出力飽和レベル、ＬＣは火炎からの赤外線エネルギーを同一とした場合の距離に応じた受信レベルの変化を示す線（実際には指数関数曲線であるが図では便宜的に直線で表している）である。なお、ＴＨはレベルで火災と判断する場合のしきい値である。
【００２０】
図４（ａ）に示すように、検出感度が充分に高い場合、近距離Ｌ１からの赤外線エネルギーによる受信レベルＭ１がＯＶＦを超えるような場合でも、遠距離Ｌ２からの赤外線エネルギーによる受信レベルＭ２は、その離隔距離だけＬＣに沿って減少する結果、Ｍ２＜Ｍ１となり、ＯＶＦを下回る小さなレベルになる。一方、図４（ｂ）に示すように、同一の条件で検出感度を低くした場合を考えると、近距離Ｌ１と遠距離Ｌ２からの赤外線エネルギーによる受信レベルＭ３、Ｍ４は、検出感度を高くした場合のＭ１、Ｍ２に比べて当然低くなる。なお、受信レベルＭ４は、当然、受信レベルＭ３に比べて低くなる。
【００２１】
以上のことから、
（ａ）検出感度を高くした場合
利点：遠距離Ｌ２からの赤外線エネルギーの信号レベルＭ２が大きいため、有効検知エリアを拡大できる。
欠点：近距離Ｌ１からの赤外線エネルギーの信号レベルＭ１がＯＶＦを超えるため、無効検知エリアも拡大する。。
（ｂ）検出感度を低くした場合
利点：近距離Ｌ１からの赤外線エネルギーの信号レベルＭ３がＯＶＦを超えないため、無効検知エリアを縮小できる。
欠点：遠距離Ｌ２からの赤外線エネルギーの信号レベルＭ４が小さいため、有効検知エリアも縮小する。
という相反する特性が得られることが分かる。このことから、Ａ系とＢ系の検出感度を異ならせることにより、両系の合成特性として、遠距離Ｌ２からの赤外線エネルギーの信号レベルが大きく、且つ、近距離Ｌ１からの赤外線エネルギーの信号レベルがＯＶＦを超えない、という両系の利点を兼ね備えた好ましい特性を得られるのである。すなわち、この好ましい特性を持つことにより、有効検知エリアを拡大でき、且つ、無効検知エリアを縮小できるのである。
【００２２】
図５は、以上のように設定したＡ系及びＢ系の検知エリアを重畳させた平面図であり、Ａ系の有効検知エリア２４とＢ系の有効検知エリア２５が一部でオーバラップ（符号２４／２５で示すクロスハッチング部分）している様子が示されている。この図において、ａ〜ｆは規定の火災モデルによる火点であり、検知素子１１Ａ、１１Ｂの検知面に到達する赤外線エネルギーＬ＊（＊はａ〜ｆ）を強さ順に並べると、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄ＜Ｌｅ＜Ｌｆである。ここに、ＬａはＡ系の火災判定のためのしきい値ＴＨ１以下のレベル、ＬｂはＡ系のしきい値ＴＨ１を若干上回るレベル、ＬｃはＢ系の火災判定のためのしきい値ＴＨ２を若干上回るレベル、ＬｄはＡ系の出力飽和レベルＯＶＦ１を若干下回るレベル、ＬｅはＢ系の出力飽和レベルＯＶＦ２を若干下回るレベル、ＬｆはＢ系の出力飽和レベルＯＶＦ２を完全に上回るレベルである。なお、火災判定のためのしきい値ＴＨ１及びＴＨ２の適切なレベルは、各検知系の有効検知エリア２４、２５の遠距離検知限界線２０、２１上に火災モデルを置いたときに、その有炎燃焼に伴う赤外線エネルギーを、他の赤外線放射源（例えば、ランプ類やライターの炎）が近距離検知限界線２２、２３上のどこにあっても、それらと誤認することなく検知できるレベルで与えられる。
【００２３】
図６は、図５の各火点位置（ａ〜ｆ）に対応する赤外線エネルギーレベル（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆ）と、しきい値（ＴＨ１、ＴＨ２）及び出力飽和レベル（ＯＶＦ１、ＯＶＦ２）との関係を示す概念図である。なお、図中の赤外線エネルギーレベル（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆ）の順番は、図面の下から上になるにつれて強く（大きく）なっているが、その間隔やスケールは実際の強度レベルを表すものではない。単に強度の順位を示しているにすぎない。
【００２４】
この図において、ＤＲ１はＡ系の火災として適切に判別できる範囲、ＤＲ２はＢ系の火災として適切に判別できる範囲である。ＤＲ１の出力飽和レベルＯＶＦ１に対してＤＲ２の出力飽和レベルＯＶＦ２は強（大）レベル側にシフトし、同様に、ＤＲ１の下限を決めるしきい値ＴＨ１に対してＤＲ２の下限を決めるしきい値ＴＨ２も強（大）レベル側にシフトしている。
【００２５】
以上の構成を有する本実施の形態の炎検出装置１０によれば、その動作フローチャートを図７に示すように、Ａ系の増幅部１５Ａの出力信号Ｓ１がしきい値ＴＨ１を越えた場合（ＳＴＥＰ１のＹＥＳ判定）、または、Ｂ系の増幅部１５Ｂの出力信号Ｓ２がしきい値ＴＨ２を越えた場合（ＳＴＥＰ２のＹＥＳ判定）に火災検出信号を出力する（ＳＴＥＰ３）という作用が得られる。
【００２６】
すなわち、図６のＬｄ、Ｌｃ又はＬｂで考えると、これらはＡ系のしきい値ＴＨ１を越えるとともにＡ系の出力飽和レベルＯＶＦ１を下回っているから、Ｌｄ、Ｌｃ又はＬｂの検知に伴って火災検出信号を出力でき、また、Ｌｅ、Ｌｄ又はＬｃで考えると、これらはＢ系のしきい値ＴＨ２を越えるとともにＢ系の出力飽和レベルＯＶＦ２を下回っているから、Ｌｅ、Ｌｄ又はＬｃの検知に伴って火災検出信号を出力でき、結局、従来技術では検知できなかった位置「ｅ」の火点を加えて、「ｄ」、「ｃ」及び「ｂ」の各位置の火点を検出できるという作用効果が得られる。
【００２７】
かかる効果は、炎検出装置１０に二つの検知系を備えるとともに、各検知系の検出感度を異ならせたことによって、遠距離検知限界線を遠くに置くことと近距離検知限界線を近くに置くことを両立できたからであり、遠距離検知限界距離Ｌｍａｘを犠牲にすることなく、無効検知エリアを縮小することができ、実質的な有効検知エリア（有効検知エリア２４＋有効検知エリア２５）を拡大できたからである。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、Ａ系とＢ系の検出感度を異ならせる方法として増幅部の増幅率を調節しているが、本発明はこれに限らない。要は、Ａ系とＢ系の検出感度を異ならせて、検知エリアを図２や図３のようにすればよく、例えば、Ａ系とＢ系の検知波長帯域を異ならせたり、しきい値レベルを異ならせたりしてもよい。
【００２９】
図８は、有炎燃焼の赤外線エネルギーのスペクトル分布図であり、４．５μｍ付近のピークは、いわゆるＣＯ₂共鳴放射によるものである。今、Ａ系とＢ系の増幅率やしきい値レベル等の検知波長帯以外の条件を同一にするとともに、Ａ系の検知素子１１Ａの検知面前面に広帯域（例えば３〜５μｍ）の光学波長フィルタを設け、且つ、Ｂ系の検知素子１１Ｂの検知面前面に挟帯域（例えば４．５μｍを中心とするもの）の光学波長フィルタを設ければ、これら二つの検知系で同一の炎を検出したときに得られる赤外線エネルギーの強度は、Ａ系の場合に右下がりハッチング部分、Ｂ系の場合にクロスハッチング部分の面積相当となって、広帯域側（Ａ系）で強く、挟帯域側（Ｂ系）で弱くなるから、結果的に検出感度を異ならせることとなり、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、この実施の形態の場合には、光学波長フィルタ以外の回路構成を同一にでき、且つ、回路特性を揃えることができるので、製造コストを抑制できるというメリットが得られる。
【００３０】
図９は、火点位置を大まかに把握できるように改良した炎検出装置の構成図であり、上記実施例と共通する構成要素に同一の符号を付すことにすれば、相違点は、Ａ系の判定部１６Ａの火災判定結果とＢ系の判定部１６Ｂの火災判定結果に基づいて火点位置を三つの領域Ｅ_A〜Ｅ_Cに判定する位置判定部３１と、位置判定部３１による火災位置の判定結果を火点検出信号として出力する位置情報出力部３２とを備えた点にある。
【００３１】
図１０は、位置判定部３１における判定概念図であり、位置判定部３１は、Ａ系とＢ系の火災判定結果の組み合わせ（Ａ系だけの火災判定、ＡＢ両系の火災判定、Ｂ系だけの火災判定、両系の非火災判定）のうちの（４）を除く、（１）〜（３）について、火点エリアＥ_A、Ｅ_B及びＥ_Cにおける火災発生を判定する。
【００３２】
これらの組み合わせを図５の検知エリア平面図に当てはめると、（１）はＥ_Cに相当し、（２）はＥ_Bに相当し、（３）はＥ_Aに相当し、（４）はエリア外又は無効検知エリアに相当するから、結局、Ａ系の火災判定結果とＢ系の火災判定結果を利用することにより、火点位置の判定を行うことができる。
【００３３】
図１１は、火点位置を大まかに把握できるように改良した炎検出装置の他の構成図であり、上記実施例と共通する構成要素に同一の符号を付すことにすれば、相違点は、Ａ系の増幅部１５Ａの出力信号Ｓ１とＢ系の増幅部１５Ｂの出力信号Ｓ２の相関値を六つのしきい値ＴＨ３〜ＴＨ８と比較して火点位置を三つの領域Ｅ_A〜Ｅ_Cで判定する位置判定部３１′と、火災検出信号の出力時に位置判定部３１′による火災位置の判定結果を火点検出信号として出力する位置情報出力部３２′とを備えた点にある。
【００３４】
図１２は、位置判定部３１′及び位置情報出力部３２′の動作フローチャートであり、このフローでは、まず、Ｓ１／Ｓ２を変数Ｒにセット（ＳＴＥＰ１０）した後、ＴＨ３＜Ｒ＜ＴＨ４、ＴＨ５＜Ｒ＜ＴＨ６及びＴＨ７＜Ｒ＜ＴＨ８の各判定条件を順次に評価し（ＳＴＥＰ１１〜ＳＴＥＰ１３）、それぞれの条件を満たしたときに火災検出位置Ｅ_A、Ｅ_B又はＥ_Cを判定し、火災検出信号の出力に合わせて各検出位置の情報を出力する（ＳＴＥＰ１４〜ＳＴＥＰ１６）というものである。
【００３５】
Ｓ１／Ｓ２は、火災を判定した検知系がＡ系であるか又はＢ系であるか若しくはその両方の系であるかを判定するための演算値である。すなわち、Ａ系のみで火災を検出した場合はＳ２は０に近づきＲは最大となり、Ｂ系のみで火災を検出した場合はＳ１は０に近づきＲは最小となり、ＡＢ両系で火災を検出した場合はＳ１とＳ２は近づきＲが１に近づくから、Ｒ（＝Ｓ１／Ｓ２）の値を適当なしきい値と比較することにより、火災発生の位置（領域）を判定することができる。なお、実際の演算処理テクニックでは、Ｓ２＝０の場合のゼロ除算エラーを回避するために、Ｓ１／Ｓ２の演算前にＲに無限大若しくは事実上無限大とみなすことのできる最大値（以下、便宜的に∞）をセットするが、ここでは特に言及しない。
【００３６】
ここで、六つのしきい値（ＴＨ３〜ＴＨ８）の大小関係は、ＴＨ３＜ＴＨ４＜ＴＨ５＜ＴＨ６＜ＴＨ７＜ＴＨ８であり、これらのしきい値のレベルを適切に設定することによって、検出位置Ｅ_AをＢ系の近距離検知限界線２３とＡ系の近距離検知限界線２２の間に置くことができ、また、検出位置Ｅ_BをＡ系の近距離検知限界線２２とＢ系の遠距離検知限界線２１の間に置くことができ、さらに、検出位置Ｅ_CをＢ系の遠距離検知限界線２１とＡ系の遠距離検知限界線２０の間に置くことができる（図４参照）。
【００３７】
したがって、図９又は図１１に示す実施の形態の場合、火点位置を三つの領域（Ｅ_A、Ｅ_B、Ｅ_C）に分けて把握できるので、例えば、放水銃に対する放水ポイントを同領域の大きさで指定することができ、従来技術に比べて狭い範囲への放水指示が可能になるので、放水量を節約して給水設備の簡素化を図ることができるという格別な効果が得られる。
【００３８】
なお、上記の各実施の形態において、図１３に示すように、二つの検知素子１１Ａ、１１Ｂを一つのパッケージ４０に収めるようにすると、炎検出装置への実装が容易になるうえ、小型化も図れるから望ましく、さらに、パッケージ４０を焦電薄膜型赤外線素子を用いたアレイ構造とすれば、従来型の焦電素子に比べて熱応答がよくなり、良好な感度特性が得られるので好ましい。
【００３９】
図１４は、二つの検知素子１１Ａ、１１Ｂのレイアウト図である。検知素子１１Ａ、１１Ｂはできるだけ接近して隣り合うように、且つ、その検知面が同方向を向くように配置されている。具体的には、検知素子１１Ａ、１１Ｂは、パッケージ４１Ａ、４１Ｂ内に実装され、パッケージ４１Ａ、４１Ｂの前面に設けられた受光窓４２Ａ、４２Ｂを介して入射される赤外線を受光する。４３Ａ、４３Ｂは光学波長バンドパスフィルタで、受光窓４２Ａ、４２Ｂに実装されている。検知素子１１Ａ、１１Ｂと受光窓４２Ａ、４２Ｂとの位置関係等で決まる検知素子１１Ａ、１１Ｂの各々の検知角度（有効検知エリアの広がり角）はともに２θであるが、充分に離れた場所で見た場合、これら二つの検知素子１１Ａ、１１Ｂの合成検知角度は正確には≒２θであるものの単一の検知角度２θと等値とみなして差し支えない。
【００４０】
なお、検知素子毎の検知角度のバラツキにより、合成検知角度と単一の検知角度との差を無視できない場合は、図１５に示すように、二つの検知素子１１Ａ、１１Ｂの周囲に適当な遮光部材（有効検知エリア制限手段に相当）５０、５１を設けることが望ましい。遮光部材５０、５１の位置や高さなどを調節することにより、二つの検知素子１１Ａ、１１Ｂの合成検知角度を２θ′に設定することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態にあっては、検知系をＡ系とＢ系の二系統にしているが、三系統若しくはそれ以上の多系統にして、各系の検知系毎に検出感度を異ならせてもよい。また、検知系を増やすことで、図９や図１１に示す実施の形態の場合、更に細かく火点位置を特定することができる。
【発明の効果】
本発明によれば、赤外線エネルギーを電気信号に変換する検知素子を含む検知系を複数備え、複数の検知系毎の検出感度をそれぞれ異ならせるとともに、複数の検知系毎の検知素子を直近且つ同方向を向くように配置するようにしたので、遠距離検知限界線を遠くに置くことと近距離検知限界線を近くに置くことを両立でき、実質的な有効検知エリアを拡大できる。
【００４２】
また、前記検知系は、検知素子の出力信号から炎の赤外線成分を抽出する抽出手段、抽出手段の出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する増幅手段、及び、増幅手段から出力される出力信号により火災の判定を行う判定手段を備え、前記複数の検知系の判定手段での判定結果に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部、若しくは、前記複数の検知系の増幅手段から出力される出力信号のレベルの相関関係に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部を有するので、検知エリアで発生した炎の位置を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のブロック図である。
【図２】Ａ系の検知エリア平面図である。
【図３】Ｂ系の検知エリア平面図である。
【図４】検出感度と受信信号レベルの関係を示す図である。
【図５】ＡＢ両系を合わせた検知エリア平面図である。
【図６】ＡＢ両系のしきい値及び出力飽和レベルのレベル関係図である。
【図７】実施の形態の火災判定フローチャートである。
【図８】有炎燃焼の赤外線エネルギーのスペクトル分布図である。
【図９】火点位置判定のための構成図である。
【図１０】火点位置判定の判定概念図である。
【図１１】他の実施の形態のブロック図である。
【図１２】他の実施の形態の火点位置判定フローチャートである。
【図１３】パッケージ化された検知素子を含む要部ブロック構成図である。
【図１４】検知素子のレイアウト図である。
【図１５】遮光部材を含む検知素子のレイアウト図である。
【図１６】従来例の概念的な構成図である。
【図１７】有炎燃焼に伴う赤外線エネルギーの放射強度を示すグラフである。
【図１８】従来例の検知エリア平面図である。
【符号の説明】
１１Ａ 検知素子
１１Ｂ 検知素子
１４Ａ 周波数フィルタ（抽出手段）
１４Ｂ 周波数フィルタ（抽出手段）
１５Ａ 増幅部（増幅手段）
１５Ｂ 増幅部（増幅手段）
１６Ａ 判定部（判定手段）
１６Ｂ 判定部（判定手段）
３１、３１′ 位置判定部
５０、５１ 遮光部材（有効検知エリア制限手段）

Claims (9)

1. 赤外線エネルギーを電気信号に変換する検知素子と、
   前記検知素子の出力信号から炎の赤外線成分を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段の出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する増幅手段と、
   前記増幅手段から出力される出力信号により火災の判定を行う判定手段とを含む検知系を複数備え、
   前記複数の検知系毎の検出感度をそれぞれ異ならせるとともに、
   前記複数の検知系毎の検知素子を直近且つ同方向を向くように配置することを特徴とする炎検出装置。
2. 前記増幅手段の増幅率を前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
3. 検知波長帯域を前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
4. 前記判定手段の火災判定を行うためのしきい値を前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
5. 前記増幅手段の増幅率、前記判定手段の火災判定を行うためのしきい値、検知波長帯域のうちの少なくとも２つを組み合わせて前記複数の検知系毎に異ならせることで検出感度をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
6. 前記複数の検知系の判定手段での判定結果に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
7. 前記複数の検知系の増幅手段から出力される出力信号のレベルの相関関係に基づいて火災発生位置を特定する位置判定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
8. 前記複数の検知系毎の有効検知エリアの広がり角を略同一にする有効検知エリア制限手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
9. 前記複数の検知系毎の検知素子は、一体的にパッケージ化されたことを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。

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