JP4549494B2 - 炎検出装置およびその検知感度設定方法 - Google Patents
炎検出装置およびその検知感度設定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火炎を観測して得られる光エネルギーを検出することにより、炎の有無を判定する炎検出装置およびその検知感度設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火炎等の火災源を検出するために用いられる炎検出装置の概略構成としては、たとえば、図２３に示すように、火炎等からの輻射エネルギー（特に、赤外線エネルギー）を検出する焦電型等の受光素子を備えた検知センサ１１０と、該受光素子により検出、出力される検出信号Ｓｐから、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させる前置フィルタ１２０と、前置フィルタ１２０を通過した信号成分Ａｐを所定の信号レベルに初段増幅するプリアンプ１３０と、プリアンプ１３０からの出力を、後述する信号処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ１４０と、メインアンプ１４０から出力される増幅出力（アナログ信号）Ｂｐをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）１５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力に基づいて、炎の判定処理を実行するマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等で構成される炎判定処理部１６０と、を有して構成されている。
【０００３】
ここで、検知センサ１１０の受光素子の前面（検知エリア側）には、有炎燃焼時に発生するＣＯ２共鳴により放射される４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタ１１１が設けられている。
なお、光学式の波長バンドパスフィルタ１１１は、たとえば、検知センサ１１０とともにセンサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
そして、光学式の波長バンドパスフィルタ１１１の役割としては、炎から発せられる輻射光には、可視光、紫外光、および赤外光といった様々な波長域の光が含まれているが、燃焼炎にはＣＯ２の共鳴放射により４．４μｍ〜４．５μｍ付近に放射線相対強度のピークがあることが知られていることから、この４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を良好に透過させるために検知センサの受光素子前面に光学式の波長バンドパスフィルタ１１１を設けることにより、燃焼炎特有の受光出力を捕らえるようにするものである。
【０００４】
このような炎検出装置（以下、便宜的に「第１の従来技術」という）においては、検知センサ１１０により火炎ＦＲが観測されると、火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓｐが出力され、炎判定に用いられる周波数帯域の信号成分Ａｐのみが抽出、増幅されて、炎判定処理部１６０に入力される。炎判定処理部１６０においては、増幅信号Ｂｐのレベルまたは時間積分値が、所定の炎判定レベル以上に達した場合に炎有りと判定するようにしている。なお、ＭＰＵ等の演算処理装置を使用することなく、簡易な比較器を用いて増幅信号レベルまたは積分信号レベルが炎判定レベル以上か否かを比較するものもある。
【０００５】
また、上述したような炎検出装置の構成においては、炎と炎以外の赤外線放射線源、たとえば、太陽光、照明等との識別が困難な場合があることから、この識別性能を向上させるため、有炎燃焼時に発生するＣＯ２の共鳴放射による４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を含む複数波長帯域における放射線強度を検出して、それら複数波長帯域における検出値の相対比により炎と炎以外の赤外線放射線源との識別を行う２波長式、３波長式などの炎検出装置が知られている。
【０００６】
以下、２波長検出方式の炎検出装置について、図２４に示す概略構成図を参照して簡単に説明する。
図２４に示すように、２波長式の炎検出装置（以下、便宜的に「第２の従来技術」という）は、上述した炎検出装置の構成（図２３）と略同等の赤外線エネルギー検出系を二組備えている。波長バンドパスフィルタ１１１ａは、有炎燃焼時に発生するＣＯ２共鳴により放射される４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタであり、一方、波長バンドパスフィルタ１１１ｂは、たとえば４．４μｍ〜４．５μｍ付近帯域の短波長側の３．８μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタである。また、検知センサ１１０ａおよび検知センサ１１０ｂは、波長バンドパスフィルタ１１１ａおよび波長バンドパスフィルタ１１１ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する。
【０００７】
検知センサ１１０ａ、１１０ｂ以降の前置フィルタ１２０ａ、１２０ｂ、プリアンプ１３０ａ、１３０ｂ、メインアンプ１４０ａ、１４０ｂ、Ａ／Ｄ変換器１５０ａ、１５０ｂは、上述した炎検出装置と略同等の構成および動作を有している。また、炎判定処理部１６０は、それぞれの検知センサ１１０ａ、１１０ｂから出力され、増幅された検出信号のレベルまたは時間積分値の相対比を算出し、所定のしきい値と比較することにより、炎と炎以外の赤外線放射体との識別性能を向上させている。
【０００８】
さらに、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーは低い周波数（一般に数Ｈｚ程度）の帯域を中心としたゆらぎ（ちらつき）信号成分を持つことが知られていることから、検知センサの所定時間の時系列検出信号出力の周波数解析等によって算出した周波数特性から、炎特有のゆらぎ信号の特徴を有しているか否かを判定するようにして、炎と炎以外の赤外線放射線源との識別性能を向上させるようにした炎検出装置（以下、便宜的に「第３の従来技術」という）も知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術においては、次に示すような問題点を有していた。
すなわち、検知センサの出力信号レベルは、検知センサと被検体（放射線源）との間の距離Ｌ、および、被検体からの赤外線エネルギーの検知センサへの入射角θ（θ＝０゜は検知センサの受光面に垂直に入射した場合）によって大きく異なり、距離Ｌまたは入射角θが小さくなるほど出力信号レベルは増大する傾向を示す。
【００１０】
（１）このため、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が相対的に小さい地点においては、火炎よりも小さい規模の赤外線放射線源、たとえば、ライターの炎やランプ類等であっても、検知センサの出力レベルが大きくなるため、上述した第１および第２の従来技術（図２３、図２４）にあっては、炎判定のためのしきい値レベルを超えてしまう可能性がある。
【００１１】
（２）また、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が相対的に小さい地点においては、火炎による検知センサの出力レベルは大きくなるため、増幅部（上記プリアンプおよびメインアンプ）の最大出力レベルを超えて飽和することがあるが、出力レベルが飽和した場合、第２の従来技術にあっては、正確な相対比が得られず、誤った炎の判定を行う可能性があり、また、第３の従来技術にあっては、時系列の出力波形データが飽和により波形が歪んで正確に得られなくなるため、正確な周波数解析の結果が得られず、誤った炎の判定を行う可能性がある。
【００１２】
ここで、図２５に示すように、火炎ＦＲからの赤外線エネルギーを電気信号に変換して出力する検知センサ１１０と、検知センサ１１０の出力をＧａ倍（但し、Ｇａ＞＞１）して出力する増幅部ＡＭＰ（上記プリアンプ１３０およびメインアンプ１４０に相当）とを備えた炎検出装置の概略的な構成図を用いて、上記問題点について具体的に説明する。なお、図２５において、Ａｐは増幅部ＡＭＰの入力信号、Ｂｐは増幅部ＡＭＰの出力信号、Ｖccは増幅部ＡＭＰの高電位側の電源電圧である。
【００１３】
まず、図２５（ａ）に示すように、検知センサ１１０に対し、距離Ｌ（または入射角θの少なくともいずれか一方）が大きい検知エリア内の位置の火炎ＦＲを検出する場合、増幅部ＡＭＰの増幅度Ｇａを充分に大きくすることにより、入力信号Ａｐの信号レベルがＧａ倍され、図２６（ａ）に示すように、基準レベルを中心にして所定の振幅の信号レベル（ゆらぎ信号成分）を有する出力信号Ｂｐを得ることができ、図示を省略した炎判定処理部において、出力信号Ｂｐの相対比算出による炎判定、または、出力信号Ｂｐの時系列波形の周波数解析による炎のゆらぎ判定を正確に行うことができる。なお、当然のことながら、２波長式の炎検出装置の場合にあっては、２波長帯域それぞれの出力信号Ｂｐを検出することが必要になる。
【００１４】
しかしながら、図２５（ｂ）に示すように、検知センサ１１０に対し、距離Ｌ（または入射角θの少なくともいずれか一方）が小さい位置で上記図２５（ａ）と同規模の火炎ＦＲを検出した場合、入力信号Ａｐは距離の逆２乗則等の影響により増大し、これに伴って出力信号Ｂｐも増大することになるため、図２６（ｂ）に示すように、出力信号Ｂｐは電源電圧Ｖcc、ＧＮＤを越えない信号レベル±Ｌｖ（増幅部ＡＭＰの最大／最小出力レベル；以下、飽和レベルと記す）で飽和することになる。なお、本説明では、増幅部ＡＭＰの電源が、単電源の場合について説明した。
【００１５】
したがって、検知センサ１１０に対し、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が大きい検知エリア内の位置の炎については、図２６（ａ）に示すように、その信号成分を含む出力信号Ｂｐが良好に得られるのに対して、検知センサ１１０に対し、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が小さい位置の同規模の炎については、図２６（ｂ）に示すように、飽和レベル±Ｌｖを超過する、信号成分の一部がカットされた出力信号Ｂｐ、すなわち、飽和により歪んだ信号波形しか得られず、その結果、炎検出装置に近い位置の炎の場合には、正確な相対比が得られないことになり、また、正確な周波数解析の結果が得られなくなるという不都合があった。
【００１６】
一方、増幅部ＡＭＰの増幅度Ｇａを小さくして、出力信号Ｂｐが飽和レベルを超過しないように設定すれば、出力信号Ｂｐの歪みや変形を回避して、適切な信号波形が得られるため、炎検出装置に近い位置の炎においても正確な相対比が得られ、また、正確な周波数解析の結果が得られるが、増幅度Ｇａを小さくすることにより、検知感度の低下を招いて、検知エリアが縮小され、遠くの炎を検出できなくなるという不都合を生じることになる。
【００１７】
（３）したがって、これら従来の炎検出装置にあっては、図２７に示すように、炎検出装置に近いエリアを、無効検知エリア（炎と炎以外の放射線源との識別を保証できないエリア）Ａinvとして設定せざるを得ず、全検知エリアから無効検知エリアＡinvを除いた有効検知エリア（炎と炎以外の放射線源との識別を保証するエリア）Ａeffが相対的に狭くなるという共通の問題点がある。従来は、監視対象範囲がこの無効検知エリアＡinvと重ならないように設置する等の対策を施していた。しかし、監視対象範囲が広くかつ遠方まで及ぶ場合には、検知感度を高く設定等することにより検知エリアを広くしなければならないため、それに応じて無効検知エリアＡinvが拡大してしまい、設置位置の設定方法のみによっては十分な対策が困難になっていた。
【００１８】
（４）さらに、上述した従来の炎検出装置は、基本的に１つの検知感度により有効検知エリアを一定に設定して（固定して）、有効検知エリア内での炎を監視していたため、炎を判定した場合であっても有効検知エリア内のどの領域に炎が存在しているかについては、全く把握することができず、たとえば、放水装置との連動システムを構成した場合、放水装置に炎地点、すなわち、放水地点に関する情報を提供できず、有効検知エリア全体に万遍なく放水することを余儀なくされることになって、消火までに長時間を要するとともに、放水装置に付設する給水設備等の大規模化により設備のコストアップを招くという問題点もある。
【００１９】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、第１の目的として、無効検知エリアを縮小して実質的な有効検知エリアを拡大することができ、また、第２の目的として、炎判定の精度を向上させることができ、さらに、第３の目的として、検知エリアで発生した火炎の位置を概略的に把握することができる炎検出装置およびその検知感度設定方法を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炎検出装置は、火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、検知感度を複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、前記増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段と、を備え、前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、前記感度切換制御手段は、前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、切り換え設定した全ての検知感度において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明に係る他の炎検出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて、炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度をそれぞれ複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段とを備え、前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る炎検出装置の検知感度設定方法は、火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、前記増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定し、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え設定した状態において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴としている。
【００２３】
また、本発明に係る他の炎検出装置の検知感度設定方法は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、前記第１の増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定することを特徴としている。
【００２４】
【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。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る炎検出装置の第１の実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図であり、図３は、本実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部の作用を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、大別して、所定の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出力する受光素子１０を備えたセンサ部（検知センサ）ＳＥＮと、センサ部ＳＥＮから出力される検出信号Ｓｐから、所定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴと、フィルタ部ＦＬＴを通過した信号成分Ａｐを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部ＡＭＰと、増幅部ＡＭＰから出力される増幅出力信号（アナログ信号）Ｂｐをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐに基づいて、炎の判定処理を実行する信号処理部（炎判定手段）ＰＲＯと、を有して構成されている。
【００２６】
以下、各構成について具体的に説明する。
（イ）センサ部ＳＥＮ
センサ部ＳＥＮは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される概ね４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の波長バンドパスフィルタ（光学波長フィルタ）１１と、該光学波長フィルタ１１を透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の受光素子１０を備えている。
【００２７】
ここで、センサ部ＳＥＮの具体的な構成例について説明すると、たとえば、図２に示すように、受光素子１０が形成された基板１２と、該基板１２を基部１４上に支持するための基板搭載部１３と、基板搭載部１３側の背面側から端子１５が外部へ突出して延在する基部１４と、受光素子１０の前方に光学波長フィルタ１１を備えたカバー部材１６とにより、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
【００２８】
（ロ）フィルタ部ＦＬＴ
フィルタ部ＦＬＴは、上記受光素子１０から出力される検出信号から、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させて、後段の増幅部ＡＭＰに伝達する前置フィルタ２０を有して構成されている。
（ハ）増幅部ＡＭＰ
増幅部ＡＭＰは、抵抗Ｒ１を介してフィルタ部ＦＬＴからの信号成分Ａｐが一方の入力端子（−）に接続され、基準レベルが他方の入力端子（＋）に接続されたアンプ４０と、該アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に接続された抵抗Ｒ２、Ｒ３および抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣと、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続接点と基準レベルとの間に、直接接続された抵抗Ｒ４、および、各々切換スイッチ（アナログスイッチ）ＳＷ１、ＳＷ２を介して接続された抵抗Ｒ５、Ｒ６とを備えている。
【００２９】
すなわち、増幅部ＡＭＰは、図３（ａ）に示すように、アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に抵抗ＲおよびコンデンサＣが並列接続されたＲＣフィルタを備えた基本構成を有している。一般に、図３（ａ）に示すような増幅部の構成において、増幅率を可変調整する構成としては、図３（ｂ）に示すように、抵抗Ｒに対して可変抵抗Ｒｖを直列接続して、この可変抵抗Ｒｖの抵抗値に応じて増幅率を調整する構成が知られている。
しかしながら、図３（ｂ）に示すような増幅部の構成においては、可変抵抗Ｒｖの抵抗値を変化させることにより増幅率を可変調整した場合、抵抗Ｒ、Ｒｖ、コンデンサＣからなるフィルタの特性が一緒に変化してしまい、所望の出力信号特性を得られなくなるという問題を有している。
【００３０】
そこで、本実施形態においては、図３（ｃ）に示すように、アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に固定抵抗Ｒ、Ｒａを接続し、その接続接点Ｎと基準レベルとの間に、各々切換スイッチＳＷａ、ＳＷｂを介して並列接続された低抵抗値を有する抵抗Ｒｂ、Ｒｃとを備えた構成を有することにより、フィルタ特性を固定して安定した増幅動作を実現しつつ、切換スイッチＳＷａ、ＳＷｂの選択的な導通／遮断制御により、増幅率を段階的に可変可能としている。
したがって、このような増幅部ＡＭＰの構成によれば、フィルタ部ＦＬＴを通過する信号成分Ａｐを、段階的に可変設定される所定の増幅率で、後述する炎判定処理に適した信号レベルに増幅することができる。なお、本実施形態においては、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともに導通状態（ＯＮ）にあるとき、最高増幅率（最高検知感度）となり、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともに遮断状態（ＯＦＦ）にあるとき、最低増幅率（最低検知感度）となる。
【００３１】
（ニ）Ａ／Ｄ変換器５０
Ａ／Ｄ変換部５０は、増幅部ＡＭＰから出力された増幅出力信号Ｂｐを、後段の信号処理部ＰＲＯにおける各種信号処理に適したデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換部５０は、後段の信号処理部ＰＲＯがデジタル信号処理を行う場合にのみ必要であり、アナログ信号レベルを直接基準値と比較するような処理回路を有する場合には省略することができる。
【００３２】
（ホ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、Ａ／Ｄ変換器５０によりＡ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐの信号レベル（増幅出力信号レベル）が飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部（飽和検出手段）６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、上記切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２の導通／遮断状態を制御して、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部（感度切換制御手段）６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（増幅率）における、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐに基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部（炎判定手段）６３とを備えている。
【００３３】
ここで、炎判定部６３における炎検出の判定処理の具体的な手法としては、たとえば、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号レベルの積分値と、所定の炎判定レベル（しきい値）とを比較し、積分値が炎判定レベル以上であることを検出した場合に炎有りと判定する方法を適用することができる。また、他の判定処理方法としては、所定のしきい値以上を検出した場合に、増幅出力信号レベルの所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、火炎特有のゆらぎ（ちらつき）周波数の特徴が得られる場合に炎有りと判定するものや、レベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することができる。
【００３４】
次いで、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図１に示した炎検出装置の概略構成を適宜参照しながら説明する。
【００３５】
まず、初期状態として、感度切換制御部６２は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２をともに導通状態に切り換え制御し、増幅部ＡＭＰの増幅率を最大に設定する（Ｓ１０１）。すなわち、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
そして、火炎ＦＲが観測されると、受光素子１０により火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓｐが出力され、前置フィルタ２０により特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみが通過して増幅部ＡＭＰに出力される。増幅部ＡＭＰは、上記初期状態により設定される最高増幅率に基づいて、信号成分Ａｐを増幅処理し、Ａ／Ｄ変換器５０を介してＡ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐを信号処理部ＰＲＯに出力する。
【００３６】
次いで、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ１０２）、所定時間のサンプリング値の積分値を算出し、飽和検出部６１により増幅出力信号Ｂｐが飽和状態にあるか否かが検出され（Ｓ１０３）、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎の有無が判定される（Ｓ１０４）。
【００３７】
具体的には、飽和検出部６１により、たとえば、増幅出力信号Ｂｐのサンプリング値の積分値が、飽和検出用のしきい値を所定回数超えた場合（連続して所定回数超えた場合、または、所定時間内に所定回数超えた場合）に飽和状態が検出される。そして、飽和状態が検出されない場合には、炎判定部６３により、たとえば、増幅出力信号Ｂｐの所定時間のサンプリング値の積分値が、炎判定レベルとなるしきい値を超えた場合に炎有りと判定される。炎有りと判定された場合には、図示を省略した伝送線等を介して監視制御盤等に火災発生信号が出力され、防災管理者等に火災発生情報が通知され（Ｓ１０５）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００３８】
一方、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２により、炎検出装置の検知感度を低感度側の最適な検知感度に切り換え制御する。
具体的には、処理手順Ｓ１０３において、増幅出力信号Ｂｐの飽和を検出した場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ１を出力して、切換スイッチＳＷ１を遮断状態とし、実質的に抵抗Ｒ６を増幅部ＡＭＰから切り離すことにより、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に低くして検知感度を１段階低下させる（Ｓ１０６）。
【００３９】
次いで、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）と同様に、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ１０７）、飽和検出部６１により増幅出力信号Ｂｐが飽和状態にあるか否かが検出され（Ｓ１０８）、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎の有無が判定される（Ｓ１０９）。そして、炎有りと判定された場合には、火災発生信号が出力され（Ｓ１１０）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００４０】
一方、処理手順Ｓ１０８において、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ２を出力して、切換スイッチＳＷ２を遮断状態とし、実質的に抵抗Ｒ５、Ｒ６の双方を増幅部ＡＭＰから切り離すことにより、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に低くして検知感度をさらに１段階低下させる（Ｓ１１１）。
【００４１】
次いで、さらに１段階（すなわち、２段階）低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐに基づいて、上記一連の処理手順（Ｓ１０２〜Ｓ１０５、または、Ｓ１０７〜Ｓ１１０）と同様に、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込み（Ｓ１１２）、飽和状態を検出して（Ｓ１１３）、飽和状態にない場合には、炎の有無が判定される（Ｓ１１４）。
炎有りと判定された場合には、火災発生信号が出力され（Ｓ１１５）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００４２】
一方、処理手順Ｓ１１３において、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号が出力される（Ｓ１１６、Ｓ１１７）。すなわち、炎検出装置の検知感度を最低感度に設定した場合であっても飽和状態が検出された場合には、無条件で火災発生信号を出力することにより、火災発生の僅かな可能性をも見逃さないようにするものである。
上述したような一連の処理手順によれば、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に変化させることにより、信号処理部ＰＲＯに入力される増幅出力信号Ｂｐの飽和状態を回避する最適な検知感度を設定して、適切な信号レベルを有する増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎判定処理を実行することができるので、炎判定の精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態においては、検知感度（すなわち、増幅部ＡＭＰの増幅率）を初期状態（最高感度）から段階的に低感度側に切り換える手法について説明したが、本発明は、この手法に限定されるものではない。
たとえば、検知感度（すなわち、増幅部ＡＭＰの増幅率）を初期状態（最高感度）に設定して読み込んだ増幅出力信号Ｂｐが、飽和状態であることを検出した場合には、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２の双方をＯＦＦ制御して、増幅部ＡＭＰの増幅率を最低の増幅率に切り換えることにより、検知感度を最低感度に設定し、最低感度側から段階的に高感度側に切り換える手法であってもよい。
【００４４】
この場合、最低検知感度において読み込んだ増幅出力信号Ｂｐの信号レベルが、所定のしきい値（たとえば、炎判定レベル）以下であるか否かが検出され、しきい値以下である場合には、切換スイッチＳＷ２をＯＮ制御して増幅部ＡＭＰの増幅率を１段階高くして、検知感度を高感度側に１段階高くするように切り換え制御する。一方、増幅出力信号Ｂｐの信号レベルが、所定のしきい値以上である場合には、炎有りと判定して、火災発生信号が出力される。
【００４５】
このような処理手順によれば、大規模な火炎や拡大の早い火炎が発生した場合に、検知感度を高感度側から低感度側に段階的に切り換える手法に比して、迅速かつ正確に炎判定処理を実行することができる。
また、本実施形態におけるこのような最適感度設定方法によれば、飽和状態が検出されない検知感度のうち、一番高い検知感度を最適検知感度とするように切り換え設定して、炎判定を行うことができるので、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を改善して、炎判定処理の精度を一層向上することができる。
【００４６】
なお、本実施形態において、１段階高い検知感度における増幅出力信号レベルが飽和状態を検出した場合であって、かつ、当該検知感度より１段階低い検知感度における増幅出力信号レベルの積分値が所定のしきい値（たとえば、炎判定レベル）以下である場合には、飽和状態を検出した上記１段階高い検知感度に切り換え、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号を出力するようにしてもよい。
また、最低検知感度における増幅出力信号レベルにおいても飽和状態を検出した場合は、当該最低検知感度の設定状態を維持して、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号を出力するようにしてもよい。
これにより、上記一連の処理手順において、炎有りと判断される可能性が僅かでもある場合には、最終的に無条件で火災発生信号を出力することができ、失報の発生を確実に防止することができる。
【００４７】
次に、本発明に係る炎検出装置の検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法について、図面を参照して説明する。
上述した実施形態においては、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐの飽和状態に基づいて、増幅部ＡＭＰの増幅率（すなわち、検知感度）の切り換え制御、および、炎判定処理を実行する場合について説明したが、炎検出装置の検知感度は、炎の検知エリアと密接に関連していることから、上記と同様の処理手順を用いて、火炎の発生領域を概略的に把握することができる。すなわち、炎判定部６３により炎有りと判定された場合、その時点で設定されている検知感度に対応した有効検知エリア内に火炎が位置していると判定される。
【００４８】
（火災発生領域の判定方法の参考例）
図５は、火災位置判定方法の参考例を示す検知エリアの概略図であり、図６は、参考例における検知感度と火災発生領域との関係を示すテーブルである。
図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１０１〜Ｓ１０４において設定された検知感度（最高感度）に対応する検知エリアは、図５（ａ）に示すように、炎検出装置１００から最も遠方の領域までを監視対象とする有効検知エリアＡＲａとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸａは、比較的大きな領域にならざるを得ない。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにＯＮ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲａ内で火炎ｆａが発生していると判定する（関連付ける）ことができる。
【００４９】
また、図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１０６〜Ｓ１０９において設定された検知感度に対応する検知エリアは、図５（ｂ）に示すように、炎検出装置１００から最遠の領域までの、略中程の領域を監視対象とする有効検知エリアＡＲｂとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸｂは、上記無効検知エリアＡＸａに比較して、縮小された領域に設定することができる。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１がＯＦＦ制御され、切換スイッチＳＷ２がＯＮ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲｂ内に火炎ｆｂが発生していると判定することができる。
【００５０】
さらに、図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１１１〜Ｓ１１４において設定された検知感度に対応する検知エリアは、図５（ｃ）に示すように、炎検出装置１００の極近傍の領域を監視対象とする有効検知エリアＡＲｃとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸｃは、上記無効検知エリアＡＸｂに比較して、さらに縮小された領域に設定することができる。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにＯＦＦ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲｃ内に火炎ｆｃが発生していると判定することができる。
【００５１】
これにより、検知エリア内で発生した火炎の位置を、概略的に把握することができ、たとえば、放水装置に対して火炎発生地点に関する情報を提供することにより、消火時間の短縮および水損の影響を低減することができるとともに、給水設備等の規模を削減して設備コストを抑えることができる。
また、検知感度を順次変化させることにより、炎検出装置の近傍に設定される無効検知エリアを実質的に縮小することができ、有効検知エリアを相対的に拡大して広範囲の火炎監視機能を実現することができる。
【００５２】
（火災発生領域の判定方法の一具体例）
図７は、本実施形態に係る火災位置判定方法の一具体例を示すフローチャートであり、図８は、本実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の一例を示す概略図であり、図９は、本実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の他の例を示す概略図である。ここでは、図１に示した炎検出装置の概略構成を適宜参照して説明する。
【００５３】
一具体例に係る処理手順は、図７に示すように、まず、初期状態として、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮ制御して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する（Ｓ３０１）。
そして、火炎ＦＲを観測することにより受光素子１０から検出信号Ｓｐが出力され、前置フィルタ２０により特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみが通過して増幅部ＡＭＰにより増幅処理される。
信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込み（Ｓ３０２）、炎判定部６３により炎の有無を判定する（Ｓ３０３）。この判定結果は、設定されている検知感度（最高感度）に対応する有効検知エリア（図５（ａ）に示したＡＲａに相当）と関連付けて、エリア情報としてメモリ等の記憶手段に格納する（Ｓ３０４）。
【００５４】
次いで、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ１をＯＦＦ制御して、炎検出装置の検知感度を１段階低い検知感度側に切り換え制御する（Ｓ３０５）。
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）と同様に、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ３０６）、炎の有無を判定し（Ｓ３０７）、その判定結果を、設定されている検知感度（最高感度より１段階低い検知感度）に対応する有効検知エリア（図５（ｂ）に示したＡＲｂに相当）と関連付けて、エリア情報として取得する（Ｓ３０８）。
【００５５】
さらに、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ２をＯＦＦ制御して、炎検出装置の検知感度をさらに１段階下げ、最低感度に切り換え制御する（Ｓ３０９）。
そして、最低感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ３０２〜Ｓ３０４、Ｓ３０６〜Ｓ３０８）と同様に、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ３１０）、炎の有無を判定し（Ｓ３１１）、その判定結果を、設定されている検知感度（最低感度）に対応する有効検知エリア（図５（ｃ）に示したＡＲｃに相当）と関連付けて、エリア情報として取得する（Ｓ３１２）。
【００５６】
次いで、検知エリアと炎判定結果が関連付けられたエリア情報において、炎有りの判定結果に関連付けられたエリア情報の中から最低の検知感度に対応する有効検知エリアと、炎無しの判定結果に関連付けられたエリア情報の中から最高の検知感度に対応する有効検知エリアとを抽出する（Ｓ３１３、Ｓ３１４）。
そして、抽出された各有効検知エリア相互の差分となる領域を算出して（Ｓ３１５）、当該領域を炎発生エリアと判定し（Ｓ３１６）、火災発生信号に該炎発生エリアの情報を付加して出力する（Ｓ３１７）。
【００５７】
具体的には、図８（ａ）に示すように、有効検知エリアＡＲａに対応する検知感度（最高感度）のとき、炎有りの判定結果が得られ、かつ、図８（ｂ）に示すように、有効検知エリアＡＲｂに対応する検知感度（最高感度よりも１段階低い検知感度）のとき、炎無しの判定結果が得られた場合には、図８（ｃ）に示すように、炎有りと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲａから、炎無しと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｂを除去した領域ＡＲＡに、火炎ＦＡが発生していると判定することができる。
【００５８】
また、他の例としては、図９（ａ）に示すように、有効検知エリアＡＲｂに対応する検知感度（最高感度よりも１段階低い検知感度）のとき、炎有りの判定結果が得られ、かつ、図９（ｂ）に示すように、有効検知エリアＡＲｃに対応する検知感度（最低感度）のとき、炎無しの判定結果が得られた場合には、図９（ｃ）に示すように、炎有りと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｂから、炎無しと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｃを除去した領域ＡＲＢに、火炎ＦＢが発生していると判定することができる。
なお、この具体例にあっては、基本的に炎検出装置の切り換え設定が可能な全ての検知感度において、炎判定処理とともに飽和状態検出処理が行われ、最適検知感度の決定後、最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え制御される。
【００５９】
このように、最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に順次切り換え制御して、それぞれの検知感度における増幅出力信号に基づいて炎判定処理を行い、図８、図９に示したように、炎有りを判定した検知感度に対応する有効検知エリアから、炎有りを判定しなかった検知感度に対応する有効検知エリアを除去することにより、上述した参考例に比して、火炎の発生した位置を、さらに狭い領域内に特定することができ、放水装置による消火時間の短縮や水損の低減を一層促進することができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
第２の実施形態は、上述した第１の実施形態の炎検出装置を２波長検出方式に適用したものである。
図１０は、本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態を示す概略構成図であり、図１１は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
図１０に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第１の実施形態（図１参照）と略同等の構成を有する第１の検知グループＫＧＡおよび第２の検知グループＫＧＢと、各検知グループＫＧＡ、ＫＧＢから出力される出力信号（増幅出力信号）ＢＡ、ＢＢに基づいて、炎判定処理を実行する信号処理部（炎判定手段）ＰＲＯと、を備えている。
【００６２】
第１の検知グループＫＧＡは、たとえば、炎特有の波長帯域を有する赤外線エネルギーのみを抽出し、電気信号に変換して出力する第１の受光素子１０Ａを備えたセンサ部（第１の検知センサ）ＳＥＮＡと、センサ部ＳＥＮＡから出力される検出信号ＳＡから、所定の周波数帯域の信号成分ＡＡのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＡと、フィルタ部ＦＬＴＡを通過した信号成分ＡＡを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部（第１の増幅部）ＡＭＰＡと、増幅部ＡＭＰＡから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＡをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ａと、を有して構成されている。
【００６３】
また、第２の検知グループＫＧＢは、第１の受光素子１０Ａとは異なる所定の波長帯域、たとえば、炎以外の放射線源から放出される赤外線エネルギーを抽出し、電気信号に変換して出力する受光素子１０Ｂを備えたセンサ部（第２の検知センサ）ＳＥＮＢと、センサ部ＳＥＮＢから出力される検出信号ＳＢから、所定の周波数帯域の信号成分ＡＢのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＢと、フィルタ部ＦＬＴＢを通過した信号成分ＡＢを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部（第２の増幅部）ＡＭＰＢと、増幅部ＡＭＰＢから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＢをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｂと、を有して構成されている。
【００６４】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、フィルタ部ＦＬＴＡ、ＦＬＴＢ、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢ、および、Ａ／Ｄ変換器５０Ａ、５０Ｂは、上述した第１の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ
センサ部ＳＥＮＡは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の狭帯域バンドパスフィルタであって、たとえば、中心波長±２００〜４００ｎｍの極めて狭い波長帯域の放射線を選択透過する光学波長フィルタ（第１の光学波長フィルタ）１１Ａと、該光学波長フィルタ１１Ａを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の第１の受光素子１０Ａを備えている。
【００６５】
また、センサ部ＳＥＮＢは、概ね５．０μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学波長フィルタ（第２の光学波長フィルタ）１１Ｂと、該光学波長フィルタ１１Ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の第２の受光素子１０Ｂを備えている。
【００６６】
具体的には、図１１に示すように、センサ部ＳＥＮＡは、第１の受光素子１０Ａが形成された基板１２Ａと、該基板１２Ａを基部１４Ａ上に支持するための基板搭載部１３Ａと、基板搭載部１３Ａ側の背面側から端子１５Ａが外部へ突出して延在する基部１４Ａと、受光素子１０Ａの前方に狭帯域バンドパスフィルタである光学波長フィルタ１１Ａを備えたカバー部材１６Ａとからなるパッケージ化された構成を有している。また、センサ部ＳＥＮＢは、第１の受光素子１０Ｂが形成された基板１２Ｂと、該基板１２Ｂを基部１４Ｂ上に支持するための基板搭載部１３Ｂと、基板搭載部１３Ｂ側の背面側から端子１５Ｂが外部へ突出して延在する基部１４Ｂと、受光素子１０Ｂの前方に狭帯域バンドパスフィルタである光学波長フィルタ１１Ｂを備えたカバー部材１６Ｂとからなるパッケージ化された構成を有している。
【００６７】
そして、これらのセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、本体カバー１７内に設けられた共通の取り付け部材１９上に、互いに近接して所定の配列で配置され、これらのセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢの前面には、たとえば、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成された共通の透光性窓１８が設けられている。
なお、上述した光学波長フィルタ１１Ａ、１１Ｂは、たとえば、シリコン、ゲルマニウム、サファイア等の基板上に、テルル化鉛ＰｂＴｅと硫化亜鉛ＺｎＳを蒸着積層することにより、上記所定のフィルタ特性を持たせることができる。
【００６８】
また、光学波長フィルタ１１Ｂのフィルタ特性の設定としては、光学波長フィルター１１Ａの中心透過波長帯域に隣接していれば、長波長側、たとえば、概ね５．０μｍ付近でも、短波長側、たとえば、概ね３．８μｍ付近でもよい。
また、各光学波長フィルタ１１Ａ、１１Ｂ単体で所望のフィルタ特性が得られない場合には、たとえば、上記透光性窓１８を構成するサファイアガラスが有するフィルタ特性、すなわち、概ね７．０μｍ付近以下の波長帯域の放射線を良好に透過するハイカット特性等を利用した複合フィルタとして用いることもできる。
【００６９】
（ロ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、第１の検知グループＫＧＡからの出力信号（Ａ／Ｄ変換器５０Ａから出力される増幅出力信号ＢＡ）の信号レベルが飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部（飽和検出手段）６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、第１の検知グループＫＧＡの切換スイッチＳＷ１Ａおよび第２の検知グループＫＧＢの切換スイッチＳＷ１Ｂ、あるいは、第１の検知グループＫＧＡの切換スイッチＳＷ２Ａおよび第２の検知グループＫＧＢの切換スイッチＳＷ２Ｂの導通／遮断状態を連動して制御し、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部（感度切換制御手段）６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（増幅率）における、第１の検知グループＫＧＡおよび第２の検知グループＫＧＢ双方からの出力信号（増幅出力信号ＢＡ、ＢＢ）に基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部（炎判定手段）６３とを備えている。
【００７０】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第１の実施形態（図４参照）と略同様に、第１の検知グループＫＧＡを構成する増幅部ＡＭＰＡ、および、第２の検知グループＫＧＢを構成する増幅部ＡＭＰＢの増幅率を連動して段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、第１の検知グループからの出力信号が原則的には飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
すなわち、初期状態として、感度切換制御部６２により制御信号ＣＳ１、ＣＳ２が出力され、増幅部ＡＭＰＡの切換スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａ、および、増幅部ＡＭＰＢの切換スイッチＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂを連動してともに導通状態に切り換え制御することにより、双方の増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率を最大に設定して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
【００７１】
そして、火炎ＦＲを観測すると、飽和検出部６１により第１の検知グループＫＧＡの増幅部ＡＭＰＡから出力される増幅出力信号ＢＡを順次読み込んで、増幅出力信号ＢＡの飽和状態が検出され、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により第１の検知グループＫＧＡの増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡ、および、第２の検知グループＫＧＢの増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢに基づいて炎の有無が判定される。なお、炎判定部６３による炎判定処理については後述する。
【００７２】
一方、飽和検出部６１により、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ１が出力され、増幅部ＡＭＰＡの切換スイッチＳＷ１Ａおよび増幅部ＡＭＰＢの切換スイッチＳＷ１Ｂが連動して遮断制御され、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率が連動して１段階低い検知感度に切り換え設定される。
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測して、上記処理手順と同様に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの飽和検出処理、増幅部ＡＭＰＡおよび増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＡ、ＢＢに基づく炎判定処理、および、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率の連動切換処理（感度切換処理）を実行する。
【００７３】
このような一連の処理を繰り返すことにより、信号処理部ＰＲＯに入力される出力信号の飽和状態が検出されない検知感度まで、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率が連動して低感度側に段階的に切り換え制御され、飽和状態が検出されない最も高い検知感度を最適な検知感度として設定することにより、適切な信号レベルを有する増幅出力信号ＢＡ、ＢＢに基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
【００７４】
ここで、本実施形態に適用される炎検出部における炎検出の判定処理の具体的な手法としては、上述した飽和検出処理および感度切換処理により設定された最適な検知感度状態において、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値が、所定のしきい値（第１のしきい値）以上を検出した場合に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値と、増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢの積分値の相対比を算出し、算出した相対比が所定のしきい値（第２のしきい値）以上を検出した場合に炎有りと判定する手法を適用することができる。
【００７５】
また、他の手法として、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値が、所定のしきい値（第１のしきい値）以上を検出した場合に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値と、増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢの積分値の相対比を算出し、算出した相対比が所定のしきい値（第２のしきい値）以上を検出した場合には、増幅部ＡＭＰＡの増幅出力信号ＢＡの所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、炎特有のゆらぎ周波数の特徴を検出した場合に炎有りと判定する手法を適用することができる。
【００７６】
このような炎検出装置によれば、第１の検知グループＫＧＡにより炎特有の波長帯域の受光出力を良好に検出することができるとともに、第２の検知グループＫＧＢにより人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の受光出力を良好に検出することができ、これらの出力信号に基づいて、炎と他の赤外線放射線源との識別を良好に行って、より炎判定処理の精度を向上することができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値以上かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した第１の実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
【００７８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１２は、本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態を示す概略構成図であり、図１３は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図であり、図１４は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の配置例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
図１２に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、大別して、赤外線エネルギーを電気信号に変換して受光信号を個別に出力する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＣと、センサ部ＳＥＮＣから出力される各検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＣと、信号成分Ａａ〜Ａｄを加算し、信号増幅する加算増幅部ＡＭＰＣと、加算増幅部ＡＭＰＣから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＣをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＣに基づいて、炎の判定処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【００８０】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、Ａ／Ｄ変換器５０は、上述した第１の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＣ／フィルタ部ＦＬＴＣ
センサ部ＳＥＮＣは、略同一の検知エリアを有するように設定され、かつ、火炎ＦＲ等の熱源からの赤外線エネルギーを略同時に検出する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄと、受光素子１０ａ〜１０ｄの前面に共通に設けられ、概ね４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の波長バンドパスフィルタ（光学波長フィルタ）１１と、を有して構成され、フィルタ部ＦＬＴＣは、該受光素子１０ａ〜１０ｄの各々から個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させる前置フィルタ２０ａ〜２０ｄを有して構成されている。
【００８１】
ここで、センサ部ＳＥＮＣの具体的な構成例について説明すると、たとえば、図１３に示すように、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄが密接して形成された基板１２と、該基板１２を基部１４上に支持するための基板搭載部１３と、基板搭載部１３側の背面側から端子１５が外部へ突出して延在する基部１４と、受光素子１０の前方に光学波長フィルタ１１を備えたカバー部材１６とにより、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
【００８２】
そして、このようなセンサ部ＳＥＮＣに適用される受光素子１０ａ〜１０ｄの配置例としては、たとえば、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、単一の基板１２上に、同一の素子寸法（サイズ）、すなわち、同一の検知感度を有する受光素子１０ａ〜１０ｄを複数個(本実施形態においては、４個)、マトリクス状（図１４（ａ））や直線状（図１４（ｂ））、あるいは、千鳥状（図１４（ｃ））等の任意の配列でアレイ状に形成したものを適用することができる。ここで、アレイ状とは、同一の基板上に同一の製造プロセスにより、同一の感度特性を有するように形成された受光素子群であることを意味している。
【００８３】
なお、図１２、図１４においては、説明の都合上、４個の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＣの構成について示したが、受光素子の設置数や配置方法、素子寸法等については、何ら限定されるものではない。また、一般に、検知出力レベルは、受光素子の面積に略比例するので、各受光素子の素子寸法、素子合計寸法が大きくなるほど大きな検知出力レベルを得ることができる。
【００８４】
上述したように、受光素子１０ａ〜１０ｄをアレイ状に形成し、パッケージ化することにより、センサ部ＳＥＮの構成を小型化することができるとともに、各受光素子の検知感度特性を略均一化して、各検出信号Ｓａ〜Ｓｄを略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）にすることができ、後述する信号成分の加算増幅において、本来の炎検出成分のみを良好に顕在化させることができる。なお、加算増幅の作用については後述する。
【００８５】
（ロ）加算増幅部ＡＭＰＣ
加算増幅部ＡＭＰＣは、前置フィルタ２０ａ〜２０ｄを通過する信号成分Ａａ〜Ａｄを初段増幅して出力線Ｌａ〜Ｌｄに出力するプリアンプ３０ａ〜３０ｄと、信号処理部ＰＲＯからの制御信号ＣＳ３、ＣＳ４に基づいて、出力線Ｌａ〜Ｌｄ相互の接続状態、すなわち、プリアンプ３０ｂ〜３０ｄの出力の接点ＮＡに対する接続状態を制御する切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４と、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄを結合接続(出力信号を加算)して得られる出力信号を、後述する信号処理部ＰＲＯにおける信号処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ４０Ｃと、を有して構成されている。
【００８６】
すなわち、プリアンプ３０ａの出力線Ｌａは、接点ＮＡを介して、常時メインアンプ４０Ｃに接続され、プリアンプ３０ｂの出力線Ｌｂは、切換スイッチＳＷ３を介して接点ＮＡに接続され、プリアンプ３０ｃ、３０ｄの加算出力線Ｌｃ、Ｌｄは、切換スイッチＳＷ４を介して接点ＮＡに接続されている。
【００８７】
したがって、プリアンプ３０ａ〜３０ｄからの各増幅出力は、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の導通／遮断状態に応じて、接点ＮＡにおいて加算合成され、後段のメインアンプ４０に入力される。ここで、プリアンプ３０ａ〜３０ｄから出力線Ｌａ〜Ｌｄを介して出力される各増幅出力は、略同一の条件下で（略同一の検知エリアを略同時に監視して）得られた検出信号Ｓａ〜Ｓｄに基づく信号であるので、これらの出力線Ｌａ〜Ｌｄを接点ＮＡにおいて結合接続することにより、出力線の接続本数に応じて各増幅出力が積算されて、Ｓ／Ｎが改善された出力を得ることができる。なお、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の切り換え制御と加算増幅部ＡＭＰＣにおける増幅率との関係については後述する。
【００８８】
（ハ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、加算増幅部ＡＭＰＣからＡ／Ｄ変換器５０Ｃを介して出力される増幅出力信号ＢＣの信号レベルが飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４を出力して、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の導通／遮断状態を制御し、加算増幅率（出力線Ｌａ〜Ｌｄの出力数）を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（加算増幅率）における増幅出力信号ＢＣに基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部６３とを備えている。
【００８９】
ここで、炎検出判定の具体的な手法としては、たとえば、加算増幅出力の積分レベルと所定の炎判定レベルとを比較する方法を適用することができる。また、他の炎判定方法としては、炎特有のゆらぎ周波数の特徴が得られるか否かを判定するものや、レベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することができる。
【００９０】
次いで、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法について、図面を参照して説明する。
図１５は、本実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部における出力線相互の接続状態とその作用を説明するための概念図である。
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第１の実施形態（図４参照）と同様に、加算増幅部ＡＭＰＣの加算増幅率（出力線Ｌａ〜Ｌｄの出力数）を段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【００９１】
すなわち、初期状態として、図１５（ａ）に示すように、感度切換制御部６２により制御信号ＣＳ３、ＣＳ４が出力され、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４をともに導通状態に切り換え制御することにより、接点ＮＡに対して全てのプリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄが接続され、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率を最大に設定して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
そして、火炎ＦＲを観測すると、加算増幅部ＡＭＰＣから出力される増幅出力信号ＢＣを順次読み込んで、飽和検出部６１により増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出され、飽和状態にない場合には、炎判定部６３において加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣに基づいて炎の有無が判定される。
【００９２】
一方、飽和検出部６１により、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ４が出力され、図１５（ｂ）に示すように、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ４が遮断制御されることにより、接点ＮＡに対してプリアンプ３０ｃ、３０ｄの出力線Ｌｃ、Ｌｄが切り離されて、加算増幅部ＡＭＰＣの加算効果を考慮した増幅率が初期状態の半分となる（１段階低い）検知感度に切り換え設定される。
【００９３】
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測して、上記処理手順と同様に、増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和検出処理、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣに基づく炎判定処理、および、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率切換処理（感度切換処理）が実行され、飽和検出部６１により、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ３、ＣＳ４が出力され、図１５（ｃ）に示すように、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４が遮断制御されることにより、接点ＮＡに対してプリアンプ３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの出力線Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが切り離されて、増幅部ＡＭＰＣの増幅率がさらに１段階低い検知感度に切り換え設定される。
【００９４】
このような一連の処理を繰り返すことにより、信号処理部ＰＲＯに入力される出力信号ＢＣの飽和状態が検出されない検知感度まで、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４が順次遮断制御されて、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率が低感度側に段階的に切り換え制御され、飽和状態が検出されない最も高い検知感度を最適な検知感度として設定することにより、適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
【００９５】
また、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄからの検出信号を加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＣを適用することにより、従来と同等の信号増幅率を実現するためにメインアンプ４０Ｃに必要とされる増幅率を大幅に低減することができるとともに、本来の炎検出成分のみを良好に増幅させて顕在化させることができ、信号処理部ＰＲＯに入力される増幅出力信号のＳ／Ｎを大幅に改善して、より正確な炎判定処理を行うことができる。
【００９６】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、最低検知感度での出力信号の飽和状態を監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【００９７】
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した第１の実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
さらに、本実施形態においては、センサ部ＳＥＮＣの構成として、同一の特性を有する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを同一の基板上に近接して配置され、一体的にパッケージ化されたものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９８】
以下に、本発明に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例について説明する。
図１６は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例を示す図であり、図１７は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の他の配置例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
センサ部ＳＥＮＣの他の構成としては、図１６に示すように、たとえば、図２に示したような基板１２上に所定の素子寸法を有する単一の受光素子１０のみを形成してパッケージ化した同一種類のセンサモジュールＳＥＮｍを複数個用意し、これらを互いに近接して取り付け部材１９Ａ上に所定の配列で配置した構成を適用することもできる。
【０１００】
このように、個別独立してパッケージ化された同一種類のセンサモジュールＳＥＮｍを複数個近接して配置することにより、上述したアレイ状の受光素子１０ａ〜１０ｄに比較して、センサ部ＳＥＮＣの構成が大型化する等の問題が生じるものの、その一方で比較的安価な汎用のセンサモジュールを適用することができるので、センサ部ＳＥＮＣを安価かつ簡易に構成することができる。なお、このような構成によっても上述した構成と同様に、各受光素子１０の検知感度特性を略均一化して、各検出信号を略同等にすることができる。
【０１０１】
また、受光素子の他の配置例としては、たとえば、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、受光素子１０ａ、１０ｂの素子面積を基準として、同一の基板１２上に素子面積が２倍となる受光素子１０ｉ、４倍となる受光素子１０ｊ、１０ｋを形成する。
【０１０２】
このような構成を有するセンサ部ＳＥＮＣによれば、受光素子１０ｉの検知感度は受光素子１０ａ、１０ｂの２倍に、また、受光素子１０ｊ、１０ｋの検知感度は４倍に設定されるので、検出信号レベルを異ならせた各受光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｉ〜１０ｋから出力される検出信号を加算合成するように構成することができ、センサ部ＳＥＮＣおよび加算増幅部ＡＭＰＣにおける出力線数を削減することが可能となる。また、任意の素子寸法で受光素子を形成することにより、加算合成（増幅率、すなわち、検知感度）の設定に一層多様性を持たせることができる。
【０１０３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
第４の実施形態は、上述した第３の実施形態の炎検出装置を２波長検出方式に適用したものである。
図１８は、本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態を示す概略構成図であり、図１９は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０４】
図１８に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有する第１の検知グループＫＧＤおよび第２の検知グループＫＧＥと、各検知グループＫＧＤ、ＫＧＥから出力される出力信号（増幅出力信号ＢＤ、ＢＥ）に基づいて、炎判定処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、を備えている。
【０１０５】
第１の検知グループＫＧＤは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＤと、センサ部ＳＥＮＤから個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄを通過させるフィルタ部ＦＬＴＤと、フィルタ部ＦＬＴＤを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄを、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する増幅部ＡＭＰＤと、増幅部ＡＭＰＤから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＤをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｄと、を有して構成されている。
【０１０６】
第２の検知グループＫＧＥは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＥと、センサ部ＳＥＮＥから個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄを通過させるフィルタ部ＦＬＴＥと、フィルタ部ＦＬＴＥを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄを、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する増幅部ＡＭＰＥと、増幅部ＡＭＰＦから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＥをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｅと、を有して構成されている。
【０１０７】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、フィルタ部ＦＬＴＤ、ＦＬＴＥ、増幅部ＡＭＰＤ、ＡＭＰＥ、および、Ａ／Ｄ変換器５０Ｄ、５０Ｅは、上述した第３の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥ
センサ部ＳＥＮＤは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の狭帯域バンドパスフィルタであって、たとえば、中心波長±２００〜４００ｎｍの極めて狭い波長帯域の放射線を選択透過する光学波長フィルタ（第１の光学波長フィルタ）１１Ｄと、該光学波長フィルタ１１Ｄを透過した光を略同時に受光して電気信号に変換して個別に出力する複数の第１の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えている。すなわち、センサ部ＳＥＮＤ（第１の検知グループＫＧＤ）は、炎特有の波長帯域を有する赤外線エネルギーのみを抽出して、検出するように構成されている。
【０１０８】
また、センサ部ＳＥＮＥは、概ね５．０μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学波長フィルタ１１Ｅ（第２の光学波長フィルタ）と、該光学波長フィルタ１１Ｅを透過した光を略同時に受光して電気信号に変換して個別に出力する複数の第２の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えている。すなわち、センサ部ＳＥＮＥ（第２の検知グループＫＧＥ）は、センサ部ＳＥＮＤとは異なる所定の波長帯域、たとえば、炎以外の放射線源から放出される赤外線エネルギーを抽出して、検出するように構成されている。
【０１０９】
ここで、センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥの具体的な構成例は、図１９に示すように、図１３に示したセンサ部ＳＥＮＣと同様に、各センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥを構成する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄが、基板１２Ｄ、１２Ｅ上に各々密接して形成され、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有し、さらに、図１１に示したセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢと同様に、センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥが、前方に共通の透光性窓１８が設けられた本体カバー１７内の取り付け部材１９上に、互いに近接して配置された構成を有している。
なお、光学波長フィルタ１１Ｄ、１１Ｅは、上述した第２の実施形態に示したものと同様に、所定のフィルタ特性を持たせることができる。
【０１１０】
（ロ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、第１の検知グループＫＧＤからの出力信号（Ａ／Ｄ変換器５０Ｄから出力される増幅出力信号ＢＤ）の飽和状態を検出する飽和検出部６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和状態を検出した場合に、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４を出力して、第１の検知グループＫＧＤの切換スイッチＳＷ３Ｄおよび第２の検知グループＫＧＥの切換スイッチＳＷ３Ｅ、あるいは、第１の検知グループＫＧＤの切換スイッチＳＷ４Ｄおよび第２の検知グループＫＧＥの切換スイッチＳＷ４Ｅの導通／遮断状態を連動して制御し、増幅部ＡＭＰＤ、ＡＭＰＥの加算増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（加算増幅率）における、第１の検知グループＫＧＤおよび第２の検知グループＫＧＥ双方からの出力信号に基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部６３とを備えている。
【０１１１】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第２の実施形態と同様に、第１の検知グループＫＧＤを構成する増幅部ＡＭＰＤ、および、第２の検知グループＫＧＥを構成する増幅部ＡＭＰＢの加算効果を考慮した増幅率を連動して段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、第１の検知グループからの出力信号が原則的には飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１１２】
すなわち、初期状態として、増幅部ＡＭＰＤおよび増幅部ＡＭＰＥの増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における第１の検知グループＫＧＤからの出力信号の飽和状態に応じて、増幅部ＡＭＰＤの切換スイッチＳＷ３Ｄ、ＳＷ４Ｄ、および、増幅部ＡＭＰＥの切換スイッチＳＷ３Ｅ、ＳＷ４Ｅを連動して、順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。なお、具体的な処理手順は、上述した第２の実施形態と同等であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
このような炎検出装置によれば、適切な信号レベルを有する出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
特に、第１の検知グループＫＧＤにより炎特有の波長帯域の受光出力を良好に検出することができるとともに、第２の検知グループＫＧＥにより人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の受光出力を良好に検出することができるので、これらの出力信号に基づいて、炎と他の赤外線放射線源との識別を良好に行って、より炎判定処理の精度を向上することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
【０１１５】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２０は、本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１６】
図２０に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＦ、フィルタ部ＦＬＴＦ、加算増幅部ＡＭＰＦ１と、第１の実施形態（図１参照）と略同等の構成を有する増幅部ＡＭＰＦ２と、Ａ／Ｄ変換器５０と、信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１１７】
ここで、加算増幅部ＡＭＰＦ１は、接点ＮＢに対するプリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄの接続状態を制御する切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆを備え、また、増幅部ＡＭＰＦ２は、メインアンプ４０に付加される抵抗Ｒ５の接続状態を制御する切換スイッチＳＷ３Ｆを備えている。各切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆ、ＳＷ３Ｆは、信号処理部ＰＲＯの感度切換制御部６２から出力される制御信号ＣＳ５、ＣＳ６、ＣＳ７に基づいて、導通／遮断状態が切り換え制御される。なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１１８】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、加算増幅部ＡＭＰＦ１の加算効果を考慮した増幅率、および、増幅部ＡＭＰＦ２の増幅率を段階的に可変制御することにより検知感度を複数段階に切り換え、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＦが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１１９】
すなわち、初期状態として、加算増幅部ＡＭＰＦ１の切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆおよび増幅部ＡＭＰＦ２の切換スイッチＳＷ３Ｆを全て導通状態として、各々の増幅部の増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における増幅出力信号ＢＦの飽和状態に応じて、加算増幅部ＡＭＰＦ１の切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆまたは増幅部ＡＭＰＦ２の切換スイッチＳＷ３Ｆを制御信号ＣＳ５〜ＣＳ７に応じて別個独立して、順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１２０】
このような炎検出装置によれば、細分化された検知感度に応じて増幅出力信号が出力され、より適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができるので、炎判定の精度を一層向上させることができる。
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１２２】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２１は、本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２３】
図２１に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＧおよびフィルタ部ＦＬＴＧと、フィルタ部ＦＬＴＧを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄ相互を所定の組み合わせで加算合成し、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＧと、Ａ／Ｄ変換器５０と、信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１２４】
そして、加算増幅部ＡＭＰＧは、フィルタ部ＦＬＴＧを介して個別に入力される信号成分Ａａ〜Ａｄを、各々所定の増幅率で初段増幅するプリアンプ３０ａ〜３０ｄと、プリアンプ３０ａ、３０ｂの出力線Ｌａ、Ｌｂを接点ｎａにおいて結合接続（加算）した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ａと、プリアンプ３０ｃの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｂと、プリアンプ３０ｄの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｃと、接点ＮＣに対するメインアンプ４０ｂ、４０ｃの出力線ＬＧｂ、ＬＧｃの接続状態を切り換え制御する切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇと、を有して構成されている。
ここで、各切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇは、信号処理部ＰＲＯの感度切換制御部６２から出力される制御信号ＣＳ８、ＣＳ９に基づいて、導通／遮断状態が切り換え制御される。なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１２５】
このような構成において、受光素子１０ａ、１０ｂ、前置フィルタ２０ａ、２０ｂ、プリアンプ３０ａ、３０ｂおよびメインアンプ４０ａを含む回路構成を検知グループＫＧ１１とし、受光素子１０ｃ、前置フィルタ２０ｃ、プリアンプ３０ｃおよびメインアンプ４０ｂを含む回路構成を検知グループＫＧ１２とし、受光素子１０ｄ、前置フィルタ２０ｄ、プリアンプ３０ｄおよびメインアンプ４０ｃを含む回路構成を検知グループＫＧ１３とし、これらの検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３は、各々検知感度が異なるように構成されている。
【０１２６】
具体的には、たとえば、検知グループＫＧ１１の検知感度を基準として、検知グループＫＧ１２が検知グループＫＧ１１と略同一の検知感度に設定され、また、検知グループＫＧ１３が検知グループＫＧ１１の２倍の検知感度に設定されている。
したがって、たとえば、受光素子１０ａ〜１０ｄの素子寸法が略同一に形成されている場合には、検知グループＫＧ１１の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ａ、３０ｂの増幅率と、接点ｎａにおける加算効果を考慮した実質的な増幅率）を基準として、検知グループＫＧ１２の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ｃの増幅率）を略同一に設定し、また、検知グループＫＧ１３の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ｄの増幅率）を略２倍に設定することにより実現される。
【０１２７】
また、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの増幅率が略同一に設定されている場合には、たとえば、図１７に示したように、受光素子１０ａまたは１０ｂの素子面積を基準として、受光素子１０ｃ（図１７では、受光素子１０ｉ）の素子面積を２倍とし、受光素子１０ｄ（図１７では、受光素子１０ｊ、１０ｋ）の素子面積を４倍となるように形成することにより実現することができる。すなわち、検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３の検知感度は、各検知グループに備えられた受光素子の出力数、素子寸法、増幅部の増幅率に基づいて決定されるので、これらのいずれか単独、あるいは、これらを適宜組み合わせることにより所望の検知感度を実現することができる。
【０１２８】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第３の実施形態と同様に、加算増幅部ＡＭＰＧの増幅率を段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＧが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１２９】
すなわち、初期状態として、加算増幅部ＡＭＰＧの切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇをともに導通状態とし、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３からの出力を結合加算して加算増幅部ＡＭＰＧの増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における増幅出力信号ＢＧの飽和状態に応じて、加算増幅部ＡＭＰＧの切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇを制御信号ＣＳ８、ＣＳ９に応じて、結合加算される各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３からの出力数を削減して順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１３０】
このような炎検出装置によれば、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３の出力の任意の組み合わせと、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３を構成する受光素子の出力数、素子寸法、プリアンプおよびメインアンプの増幅率との組み合わせにより、多様な検知感度を設定することができるので、より適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を一層向上させることができる。
【０１３１】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１３２】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２２は、本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３３】
図２２に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＨおよびフィルタ部ＦＬＴＨと、フィルタ部ＦＬＴＨを通過した信号成分Ａａ〜Ａｆ相互を所定の組み合わせで加算合成し、所定の増幅率で加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＨと、Ａ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃと、加算増幅部ＡＭＰＨからＡ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃを介して出力される増幅出力信号ＢＨａ、ＢＨｂ、ＢＨｃを選択的に読み込んで、炎の判定処理を実行する火災判定処理部６０を備えた信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１３４】
そして、加算増幅部ＡＭＰＨは、受光素子１０ａ〜１０ｆに対応してフィルタ部ＦＬＴＨを介して個別に入力される信号成分Ａａ〜Ａｆを、各々所定の増幅率で初段増幅するプリアンプ３０ａ〜３０ｆと、プリアンプ３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを接点ｎａにおいて結合接続（加算）した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ａと、プリアンプ３０ｄ、３０ｅの出力線Ｌｄ、Ｌｅを接点ｎｂにおいて結合接続した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｂと、プリアンプ３０ｆの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｆと、を有して構成されている。各メインアンプ４０ａ〜４０ｃから出力線ＬＨａ〜ＬＨｃは、各々Ａ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃを介して、信号処理部ＰＲＯに出力される。
【０１３５】
このような構成において、受光素子１０ａ〜１０ｃ、前置フィルタ２０ａ〜２０ｃ、プリアンプ３０ａ〜３０ｃおよびメインアンプ４０ａを含む回路構成を検知グループＫＧ２１とし、受光素子１０ｄ、１０ｅ、前置フィルタ２０ｄ、２０ｅ、プリアンプ３０ｄ、３０ｅおよびメインアンプ４０ｂを含む回路構成を検知グループＫＧ２２とし、受光素子１０ｆ、前置フィルタ２０ｆ、プリアンプ３０ｆおよびメインアンプ４０ｃを含む回路構成を検知グループＫＧ２３とし、これらの検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３は、各々検知感度が異なるように構成されている。ここでは、受光素子１０ａ〜１０ｃ、前置フィルタ２０ａ〜２０ｃ、プリアンプ３０ａ〜３０ｃおよびメインアンプ４０ａの各回路素子が同等の動作特性を有するものとして、検知グループＫＧ２１が最大の検知感度を有し、以下、検知グループＫＧ２２、ＫＧ２３の検知感度が順次低くなるように設定されているものとする。
【０１３６】
信号処理部ＰＲＯは、感度切換制御部６２により、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３から出力線ＬＨａ〜ＬＨｃを介して入力される各増幅出力信号ＢＨａ〜ＢＨｃを、選択的に取り込むソフト的な内部処理を行い、その出力信号を飽和検出部６１および炎判定部６３に出力することにより、検知感度設定処理および炎判定処理を実行する。すなわち、信号処理部ＰＲＯ（感度切換制御部６２）は、上述した各実施形態に示した複数の切換スイッチＳＷおよび感度切換制御部６２に相当するソフト的な機能を備え、飽和検出部６１による当該出力信号の飽和状態およびしきい値比較結果に基づいて、選択する出力信号をソフト的に切り換えることにより、検知感度の切り換え設定を行う。
なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１３７】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、加算増幅部ＡＭＰＨから出力され、選択された増幅出力信号の飽和状態およびしきい値比較結果に応じて、取り込む増幅出力信号の選択状態をソフト的に切り換え制御することにより、実質的に炎検出装置の検知感度を検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３の増幅特性に応じた３段階に切り換え、増幅出力信号が飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
すなわち、火炎ＦＲが観測した場合、初期状態として、飽和検出部６１により最大の増幅率を有する検知グループＫＧ２１からの出力信号（増幅出力信号ＬＨａ）が選択されて取り込まれ、感度切換制御部６２により、当該出力信号について飽和検出処理、および、所定のしきい値との比較処理が実行される。
【０１３８】
飽和検出部６１が当該出力信号について飽和状態を検出した場合には、感度切換制御部６２により、検知グループＫＧ２２からの出力信号（増幅出力信号ＬＨｂ）が選択されて取り込まれ、当該出力信号について飽和検出処理、および、所定のしきい値との比較処理が実行される。当該出力信号についても飽和状態が検出された場合には、検知グループＫＧ２３からの出力信号（増幅出力信号ＬＨｃ）が選択されて上記と同様の処理が実行される。
【０１３９】
このように、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号の飽和状態に応じて、選択される検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号をソフト的に順次切り換えて、検知感度を低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１４０】
このような炎検出装置によれば、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号を信号処理部ＰＲＯ内部でソフト的に選択することにより、炎検出装置の検知感度を段階的に切り換え制御することができるので、検知感度の切り換え制御に関連する制御素子を削減して、より簡素化された信頼性の高い構成で上述した実施形態と同等の作用効果を得ることができるとともに、処理のスピードを向上して、炎の判定処理を迅速化することができる。
【０１４１】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【０１４２】
また、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号（増幅出力信号ＬＨａ、ＬＨｂ、ＬＨｃ）を一度に信号処理部ＰＲＯ内部に選択して取り込み、それぞれの出力信号において、飽和検出処理および所定のしきい値との比較処理を実行するようにして、さらに処理スピードを向上させても良い。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１４３】
なお、上述した第２の実施形態（図１０参照）および第４の実施形態（図１８参照）に示した２波長検出方式の場合においては、各々異なる波長帯域を検出する２組の検知グループの構成について、略同一の構成を適用した場合について説明したが、本発明に係る炎検出装置は、この構成に限定されるものではなく、検知グループ相互の構成を異なるように構成してもよい。
【０１４４】
具体的には、たとえば、一方の検知グループに備えられた増幅部（プリアンプまたはメインアンプ）の増幅率を可変制御可能な構成とし、他方の検知グループを、一方の検知グループに備えられた受光素子と略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な受光素子を複数備えた検知センサを有し、該検知センサから増幅部への出力数を可変制御可能な構成としてもよい。
この場合、上述したように、それぞれの検知グループは連動して切り換え制御が行われる必要があるため、それぞれ同じ段階で同じ検知感度を備えるように構成する。
【０１４５】
また、２波長検出方式の場合において、各検知グループの有効検知エリアは同等に設定されるものであってもよく、また、炎特有の波長帯域に隣接した波長帯域を検出する側の検知グループの有効検知エリアが、比較的近距離エリアに設定されるものであってもよい。
さらに、上述した各実施形態において、検知感度の段階数や受光素子の数等は、適宜変更設定できるものであることは言うまでもない。
【０１４６】
なお、検知感度の段階数は、２以上であればよいが、多いほど最適な検知感度は高感度になることからＳ／Ｎが良くなり、炎判定の精度を向上することができる。但し、段階数があまりにも多くなると、切り換えに要する時間により炎判定までの時間が遅くなることから、装置の性能、設置環境、炎判定までの時間等を考慮して、最適な段階数を設定することになる。
【０１４７】
【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およびその検知感度設定方法によれば、検知感度を段階的に切り換え設定することにより、検知エリアの拡がりを調整することができるので、近距離側の無効検知エリアを縮小することができ、実質的に有効検知エリアを拡大して広範囲の火炎の検出を保証することができる。
【０１４８】
また、増幅部からの増幅出力信号の信号レベルが飽和しているか否かに応じて、検知感度を段階的に切り換え制御し、信号レベルが飽和しない最適な検知感度を設定するようにしているので、炎判定の精度を向上させることができる。
さらに、検知感度を段階的に切り換え設定することにより、検知エリアの拡がりを段階的に調整することができるので、検知エリア内で発生した火炎の位置を概略的に把握することができる。したがって、たとえば、放水装置に対して、この火炎発生領域に関する情報を提供することにより、消火時間の短縮および水損の影響を低減することができるとともに、また、給水設備等の規模を削減して設備コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る炎検出装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 第１の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図３】 第１の実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部の作用を示す図である。
【図４】 第１の実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 火災位置判定方法の参考例を示す検知エリアの概略図である。
【図６】 参考例における検知感度と火災発生領域との関係を示すテーブルである。
【図７】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法の一具体例を示すフローチャートである。
【図８】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の一例を示す概略図である。
【図９】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の他の例を示す概略図である。
【図１０】 本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】 第２の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図１２】 本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図１４】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の配置例を示す図である。
【図１５】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部における出力線相互の接続状態とその作用を説明するための概念図である。
【図１６】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例を示す図である。り、
【図１７】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の他の配置例を示す図である。
【図１８】 本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図１９】 第４の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図２０】 本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図２１】 本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【図２２】 本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態を示す概略構成図である。
【図２３】 従来技術における１波長検出方式の炎検出装置を示す概略構成図である。
【図２４】 従来技術における２波長検出方式の炎検出装置を示す概略構成図である。
【図２５】 火炎の位置と炎検出装置の増幅部の増幅度との関係を示す概略図である。
【図２６】 炎検出装置の増幅部から得られる出力信号レベルの例を示す概略図である。
【図２７】 従来技術における炎検出装置により設定される検知エリアの拡がりを示す概略図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、火炎を観測して得られる光エネルギーを検出することにより、炎の有無を判定する炎検出装置およびその検知感度設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火炎等の火災源を検出するために用いられる炎検出装置の概略構成としては、たとえば、図２３に示すように、火炎等からの輻射エネルギー（特に、赤外線エネルギー）を検出する焦電型等の受光素子を備えた検知センサ１１０と、該受光素子により検出、出力される検出信号Ｓｐから、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させる前置フィルタ１２０と、前置フィルタ１２０を通過した信号成分Ａｐを所定の信号レベルに初段増幅するプリアンプ１３０と、プリアンプ１３０からの出力を、後述する信号処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ１４０と、メインアンプ１４０から出力される増幅出力（アナログ信号）Ｂｐをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）１５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力に基づいて、炎の判定処理を実行するマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等で構成される炎判定処理部１６０と、を有して構成されている。
【０００３】
ここで、検知センサ１１０の受光素子の前面（検知エリア側）には、有炎燃焼時に発生するＣＯ２共鳴により放射される４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタ１１１が設けられている。
なお、光学式の波長バンドパスフィルタ１１１は、たとえば、検知センサ１１０とともにセンサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
そして、光学式の波長バンドパスフィルタ１１１の役割としては、炎から発せられる輻射光には、可視光、紫外光、および赤外光といった様々な波長域の光が含まれているが、燃焼炎にはＣＯ２の共鳴放射により４．４μｍ〜４．５μｍ付近に放射線相対強度のピークがあることが知られていることから、この４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を良好に透過させるために検知センサの受光素子前面に光学式の波長バンドパスフィルタ１１１を設けることにより、燃焼炎特有の受光出力を捕らえるようにするものである。
【０００４】
このような炎検出装置（以下、便宜的に「第１の従来技術」という）においては、検知センサ１１０により火炎ＦＲが観測されると、火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓｐが出力され、炎判定に用いられる周波数帯域の信号成分Ａｐのみが抽出、増幅されて、炎判定処理部１６０に入力される。炎判定処理部１６０においては、増幅信号Ｂｐのレベルまたは時間積分値が、所定の炎判定レベル以上に達した場合に炎有りと判定するようにしている。なお、ＭＰＵ等の演算処理装置を使用することなく、簡易な比較器を用いて増幅信号レベルまたは積分信号レベルが炎判定レベル以上か否かを比較するものもある。
【０００５】
また、上述したような炎検出装置の構成においては、炎と炎以外の赤外線放射線源、たとえば、太陽光、照明等との識別が困難な場合があることから、この識別性能を向上させるため、有炎燃焼時に発生するＣＯ２の共鳴放射による４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を含む複数波長帯域における放射線強度を検出して、それら複数波長帯域における検出値の相対比により炎と炎以外の赤外線放射線源との識別を行う２波長式、３波長式などの炎検出装置が知られている。
【０００６】
以下、２波長検出方式の炎検出装置について、図２４に示す概略構成図を参照して簡単に説明する。
図２４に示すように、２波長式の炎検出装置（以下、便宜的に「第２の従来技術」という）は、上述した炎検出装置の構成（図２３）と略同等の赤外線エネルギー検出系を二組備えている。波長バンドパスフィルタ１１１ａは、有炎燃焼時に発生するＣＯ２共鳴により放射される４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタであり、一方、波長バンドパスフィルタ１１１ｂは、たとえば４．４μｍ〜４．５μｍ付近帯域の短波長側の３．８μｍ付近の波長帯域の光を透過させる光学式の波長バンドパスフィルタである。また、検知センサ１１０ａおよび検知センサ１１０ｂは、波長バンドパスフィルタ１１１ａおよび波長バンドパスフィルタ１１１ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する。
【０００７】
検知センサ１１０ａ、１１０ｂ以降の前置フィルタ１２０ａ、１２０ｂ、プリアンプ１３０ａ、１３０ｂ、メインアンプ１４０ａ、１４０ｂ、Ａ／Ｄ変換器１５０ａ、１５０ｂは、上述した炎検出装置と略同等の構成および動作を有している。また、炎判定処理部１６０は、それぞれの検知センサ１１０ａ、１１０ｂから出力され、増幅された検出信号のレベルまたは時間積分値の相対比を算出し、所定のしきい値と比較することにより、炎と炎以外の赤外線放射体との識別性能を向上させている。
【０００８】
さらに、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーは低い周波数（一般に数Ｈｚ程度）の帯域を中心としたゆらぎ（ちらつき）信号成分を持つことが知られていることから、検知センサの所定時間の時系列検出信号出力の周波数解析等によって算出した周波数特性から、炎特有のゆらぎ信号の特徴を有しているか否かを判定するようにして、炎と炎以外の赤外線放射線源との識別性能を向上させるようにした炎検出装置（以下、便宜的に「第３の従来技術」という）も知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術においては、次に示すような問題点を有していた。
すなわち、検知センサの出力信号レベルは、検知センサと被検体（放射線源）との間の距離Ｌ、および、被検体からの赤外線エネルギーの検知センサへの入射角θ（θ＝０゜は検知センサの受光面に垂直に入射した場合）によって大きく異なり、距離Ｌまたは入射角θが小さくなるほど出力信号レベルは増大する傾向を示す。
【００１０】
（１）このため、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が相対的に小さい地点においては、火炎よりも小さい規模の赤外線放射線源、たとえば、ライターの炎やランプ類等であっても、検知センサの出力レベルが大きくなるため、上述した第１および第２の従来技術（図２３、図２４）にあっては、炎判定のためのしきい値レベルを超えてしまう可能性がある。
【００１１】
（２）また、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が相対的に小さい地点においては、火炎による検知センサの出力レベルは大きくなるため、増幅部（上記プリアンプおよびメインアンプ）の最大出力レベルを超えて飽和することがあるが、出力レベルが飽和した場合、第２の従来技術にあっては、正確な相対比が得られず、誤った炎の判定を行う可能性があり、また、第３の従来技術にあっては、時系列の出力波形データが飽和により波形が歪んで正確に得られなくなるため、正確な周波数解析の結果が得られず、誤った炎の判定を行う可能性がある。
【００１２】
ここで、図２５に示すように、火炎ＦＲからの赤外線エネルギーを電気信号に変換して出力する検知センサ１１０と、検知センサ１１０の出力をＧａ倍（但し、Ｇａ＞＞１）して出力する増幅部ＡＭＰ（上記プリアンプ１３０およびメインアンプ１４０に相当）とを備えた炎検出装置の概略的な構成図を用いて、上記問題点について具体的に説明する。なお、図２５において、Ａｐは増幅部ＡＭＰの入力信号、Ｂｐは増幅部ＡＭＰの出力信号、Ｖccは増幅部ＡＭＰの高電位側の電源電圧である。
【００１３】
まず、図２５（ａ）に示すように、検知センサ１１０に対し、距離Ｌ（または入射角θの少なくともいずれか一方）が大きい検知エリア内の位置の火炎ＦＲを検出する場合、増幅部ＡＭＰの増幅度Ｇａを充分に大きくすることにより、入力信号Ａｐの信号レベルがＧａ倍され、図２６（ａ）に示すように、基準レベルを中心にして所定の振幅の信号レベル（ゆらぎ信号成分）を有する出力信号Ｂｐを得ることができ、図示を省略した炎判定処理部において、出力信号Ｂｐの相対比算出による炎判定、または、出力信号Ｂｐの時系列波形の周波数解析による炎のゆらぎ判定を正確に行うことができる。なお、当然のことながら、２波長式の炎検出装置の場合にあっては、２波長帯域それぞれの出力信号Ｂｐを検出することが必要になる。
【００１４】
しかしながら、図２５（ｂ）に示すように、検知センサ１１０に対し、距離Ｌ（または入射角θの少なくともいずれか一方）が小さい位置で上記図２５（ａ）と同規模の火炎ＦＲを検出した場合、入力信号Ａｐは距離の逆２乗則等の影響により増大し、これに伴って出力信号Ｂｐも増大することになるため、図２６（ｂ）に示すように、出力信号Ｂｐは電源電圧Ｖcc、ＧＮＤを越えない信号レベル±Ｌｖ（増幅部ＡＭＰの最大／最小出力レベル；以下、飽和レベルと記す）で飽和することになる。なお、本説明では、増幅部ＡＭＰの電源が、単電源の場合について説明した。
【００１５】
したがって、検知センサ１１０に対し、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が大きい検知エリア内の位置の炎については、図２６（ａ）に示すように、その信号成分を含む出力信号Ｂｐが良好に得られるのに対して、検知センサ１１０に対し、距離Ｌまたは入射角θの少なくともいずれか一方が小さい位置の同規模の炎については、図２６（ｂ）に示すように、飽和レベル±Ｌｖを超過する、信号成分の一部がカットされた出力信号Ｂｐ、すなわち、飽和により歪んだ信号波形しか得られず、その結果、炎検出装置に近い位置の炎の場合には、正確な相対比が得られないことになり、また、正確な周波数解析の結果が得られなくなるという不都合があった。
【００１６】
一方、増幅部ＡＭＰの増幅度Ｇａを小さくして、出力信号Ｂｐが飽和レベルを超過しないように設定すれば、出力信号Ｂｐの歪みや変形を回避して、適切な信号波形が得られるため、炎検出装置に近い位置の炎においても正確な相対比が得られ、また、正確な周波数解析の結果が得られるが、増幅度Ｇａを小さくすることにより、検知感度の低下を招いて、検知エリアが縮小され、遠くの炎を検出できなくなるという不都合を生じることになる。
【００１７】
（３）したがって、これら従来の炎検出装置にあっては、図２７に示すように、炎検出装置に近いエリアを、無効検知エリア（炎と炎以外の放射線源との識別を保証できないエリア）Ａinvとして設定せざるを得ず、全検知エリアから無効検知エリアＡinvを除いた有効検知エリア（炎と炎以外の放射線源との識別を保証するエリア）Ａeffが相対的に狭くなるという共通の問題点がある。従来は、監視対象範囲がこの無効検知エリアＡinvと重ならないように設置する等の対策を施していた。しかし、監視対象範囲が広くかつ遠方まで及ぶ場合には、検知感度を高く設定等することにより検知エリアを広くしなければならないため、それに応じて無効検知エリアＡinvが拡大してしまい、設置位置の設定方法のみによっては十分な対策が困難になっていた。
【００１８】
（４）さらに、上述した従来の炎検出装置は、基本的に１つの検知感度により有効検知エリアを一定に設定して（固定して）、有効検知エリア内での炎を監視していたため、炎を判定した場合であっても有効検知エリア内のどの領域に炎が存在しているかについては、全く把握することができず、たとえば、放水装置との連動システムを構成した場合、放水装置に炎地点、すなわち、放水地点に関する情報を提供できず、有効検知エリア全体に万遍なく放水することを余儀なくされることになって、消火までに長時間を要するとともに、放水装置に付設する給水設備等の大規模化により設備のコストアップを招くという問題点もある。
【００１９】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、第１の目的として、無効検知エリアを縮小して実質的な有効検知エリアを拡大することができ、また、第２の目的として、炎判定の精度を向上させることができ、さらに、第３の目的として、検知エリアで発生した火炎の位置を概略的に把握することができる炎検出装置およびその検知感度設定方法を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炎検出装置は、火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、検知感度を複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、前記増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段と、を備え、前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、前記感度切換制御手段は、前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、切り換え設定した全ての検知感度において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明に係る他の炎検出装置は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて、炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度をそれぞれ複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段とを備え、前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る炎検出装置の検知感度設定方法は、火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、前記増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定し、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え設定した状態において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴としている。
【００２３】
また、本発明に係る他の炎検出装置の検知感度設定方法は、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、前記第１の増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定することを特徴としている。
【００２４】
【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。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る炎検出装置の第１の実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図であり、図３は、本実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部の作用を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、大別して、所定の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出力する受光素子１０を備えたセンサ部（検知センサ）ＳＥＮと、センサ部ＳＥＮから出力される検出信号Ｓｐから、所定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴと、フィルタ部ＦＬＴを通過した信号成分Ａｐを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部ＡＭＰと、増幅部ＡＭＰから出力される増幅出力信号（アナログ信号）Ｂｐをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐに基づいて、炎の判定処理を実行する信号処理部（炎判定手段）ＰＲＯと、を有して構成されている。
【００２６】
以下、各構成について具体的に説明する。
（イ）センサ部ＳＥＮ
センサ部ＳＥＮは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される概ね４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の波長バンドパスフィルタ（光学波長フィルタ）１１と、該光学波長フィルタ１１を透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の受光素子１０を備えている。
【００２７】
ここで、センサ部ＳＥＮの具体的な構成例について説明すると、たとえば、図２に示すように、受光素子１０が形成された基板１２と、該基板１２を基部１４上に支持するための基板搭載部１３と、基板搭載部１３側の背面側から端子１５が外部へ突出して延在する基部１４と、受光素子１０の前方に光学波長フィルタ１１を備えたカバー部材１６とにより、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
【００２８】
（ロ）フィルタ部ＦＬＴ
フィルタ部ＦＬＴは、上記受光素子１０から出力される検出信号から、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させて、後段の増幅部ＡＭＰに伝達する前置フィルタ２０を有して構成されている。
（ハ）増幅部ＡＭＰ
増幅部ＡＭＰは、抵抗Ｒ１を介してフィルタ部ＦＬＴからの信号成分Ａｐが一方の入力端子（−）に接続され、基準レベルが他方の入力端子（＋）に接続されたアンプ４０と、該アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に接続された抵抗Ｒ２、Ｒ３および抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣと、抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続接点と基準レベルとの間に、直接接続された抵抗Ｒ４、および、各々切換スイッチ（アナログスイッチ）ＳＷ１、ＳＷ２を介して接続された抵抗Ｒ５、Ｒ６とを備えている。
【００２９】
すなわち、増幅部ＡＭＰは、図３（ａ）に示すように、アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に抵抗ＲおよびコンデンサＣが並列接続されたＲＣフィルタを備えた基本構成を有している。一般に、図３（ａ）に示すような増幅部の構成において、増幅率を可変調整する構成としては、図３（ｂ）に示すように、抵抗Ｒに対して可変抵抗Ｒｖを直列接続して、この可変抵抗Ｒｖの抵抗値に応じて増幅率を調整する構成が知られている。
しかしながら、図３（ｂ）に示すような増幅部の構成においては、可変抵抗Ｒｖの抵抗値を変化させることにより増幅率を可変調整した場合、抵抗Ｒ、Ｒｖ、コンデンサＣからなるフィルタの特性が一緒に変化してしまい、所望の出力信号特性を得られなくなるという問題を有している。
【００３０】
そこで、本実施形態においては、図３（ｃ）に示すように、アンプ４０の入力端子（−）と出力端子間に固定抵抗Ｒ、Ｒａを接続し、その接続接点Ｎと基準レベルとの間に、各々切換スイッチＳＷａ、ＳＷｂを介して並列接続された低抵抗値を有する抵抗Ｒｂ、Ｒｃとを備えた構成を有することにより、フィルタ特性を固定して安定した増幅動作を実現しつつ、切換スイッチＳＷａ、ＳＷｂの選択的な導通／遮断制御により、増幅率を段階的に可変可能としている。
したがって、このような増幅部ＡＭＰの構成によれば、フィルタ部ＦＬＴを通過する信号成分Ａｐを、段階的に可変設定される所定の増幅率で、後述する炎判定処理に適した信号レベルに増幅することができる。なお、本実施形態においては、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともに導通状態（ＯＮ）にあるとき、最高増幅率（最高検知感度）となり、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともに遮断状態（ＯＦＦ）にあるとき、最低増幅率（最低検知感度）となる。
【００３１】
（ニ）Ａ／Ｄ変換器５０
Ａ／Ｄ変換部５０は、増幅部ＡＭＰから出力された増幅出力信号Ｂｐを、後段の信号処理部ＰＲＯにおける各種信号処理に適したデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換部５０は、後段の信号処理部ＰＲＯがデジタル信号処理を行う場合にのみ必要であり、アナログ信号レベルを直接基準値と比較するような処理回路を有する場合には省略することができる。
【００３２】
（ホ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、Ａ／Ｄ変換器５０によりＡ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐの信号レベル（増幅出力信号レベル）が飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部（飽和検出手段）６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、上記切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２の導通／遮断状態を制御して、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部（感度切換制御手段）６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（増幅率）における、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐに基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部（炎判定手段）６３とを備えている。
【００３３】
ここで、炎判定部６３における炎検出の判定処理の具体的な手法としては、たとえば、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号レベルの積分値と、所定の炎判定レベル（しきい値）とを比較し、積分値が炎判定レベル以上であることを検出した場合に炎有りと判定する方法を適用することができる。また、他の判定処理方法としては、所定のしきい値以上を検出した場合に、増幅出力信号レベルの所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、火炎特有のゆらぎ（ちらつき）周波数の特徴が得られる場合に炎有りと判定するものや、レベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することができる。
【００３４】
次いで、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図１に示した炎検出装置の概略構成を適宜参照しながら説明する。
【００３５】
まず、初期状態として、感度切換制御部６２は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２をともに導通状態に切り換え制御し、増幅部ＡＭＰの増幅率を最大に設定する（Ｓ１０１）。すなわち、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
そして、火炎ＦＲが観測されると、受光素子１０により火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓｐが出力され、前置フィルタ２０により特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみが通過して増幅部ＡＭＰに出力される。増幅部ＡＭＰは、上記初期状態により設定される最高増幅率に基づいて、信号成分Ａｐを増幅処理し、Ａ／Ｄ変換器５０を介してＡ／Ｄ変換された増幅出力信号Ｂｐを信号処理部ＰＲＯに出力する。
【００３６】
次いで、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ１０２）、所定時間のサンプリング値の積分値を算出し、飽和検出部６１により増幅出力信号Ｂｐが飽和状態にあるか否かが検出され（Ｓ１０３）、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎の有無が判定される（Ｓ１０４）。
【００３７】
具体的には、飽和検出部６１により、たとえば、増幅出力信号Ｂｐのサンプリング値の積分値が、飽和検出用のしきい値を所定回数超えた場合（連続して所定回数超えた場合、または、所定時間内に所定回数超えた場合）に飽和状態が検出される。そして、飽和状態が検出されない場合には、炎判定部６３により、たとえば、増幅出力信号Ｂｐの所定時間のサンプリング値の積分値が、炎判定レベルとなるしきい値を超えた場合に炎有りと判定される。炎有りと判定された場合には、図示を省略した伝送線等を介して監視制御盤等に火災発生信号が出力され、防災管理者等に火災発生情報が通知され（Ｓ１０５）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００３８】
一方、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２により、炎検出装置の検知感度を低感度側の最適な検知感度に切り換え制御する。
具体的には、処理手順Ｓ１０３において、増幅出力信号Ｂｐの飽和を検出した場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ１を出力して、切換スイッチＳＷ１を遮断状態とし、実質的に抵抗Ｒ６を増幅部ＡＭＰから切り離すことにより、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に低くして検知感度を１段階低下させる（Ｓ１０６）。
【００３９】
次いで、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）と同様に、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ１０７）、飽和検出部６１により増幅出力信号Ｂｐが飽和状態にあるか否かが検出され（Ｓ１０８）、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎の有無が判定される（Ｓ１０９）。そして、炎有りと判定された場合には、火災発生信号が出力され（Ｓ１１０）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００４０】
一方、処理手順Ｓ１０８において、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ２を出力して、切換スイッチＳＷ２を遮断状態とし、実質的に抵抗Ｒ５、Ｒ６の双方を増幅部ＡＭＰから切り離すことにより、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に低くして検知感度をさらに１段階低下させる（Ｓ１１１）。
【００４１】
次いで、さらに１段階（すなわち、２段階）低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐに基づいて、上記一連の処理手順（Ｓ１０２〜Ｓ１０５、または、Ｓ１０７〜Ｓ１１０）と同様に、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込み（Ｓ１１２）、飽和状態を検出して（Ｓ１１３）、飽和状態にない場合には、炎の有無が判定される（Ｓ１１４）。
炎有りと判定された場合には、火災発生信号が出力され（Ｓ１１５）、炎無しと判定された場合には、処理手順Ｓ１０１に戻って、火炎ＦＲの観測を継続する。
【００４２】
一方、処理手順Ｓ１１３において、飽和検出部６１により、増幅出力信号Ｂｐの飽和状態が検出された場合には、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号が出力される（Ｓ１１６、Ｓ１１７）。すなわち、炎検出装置の検知感度を最低感度に設定した場合であっても飽和状態が検出された場合には、無条件で火災発生信号を出力することにより、火災発生の僅かな可能性をも見逃さないようにするものである。
上述したような一連の処理手順によれば、増幅部ＡＭＰの増幅率を段階的に変化させることにより、信号処理部ＰＲＯに入力される増幅出力信号Ｂｐの飽和状態を回避する最適な検知感度を設定して、適切な信号レベルを有する増幅出力信号Ｂｐに基づいて炎判定処理を実行することができるので、炎判定の精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態においては、検知感度（すなわち、増幅部ＡＭＰの増幅率）を初期状態（最高感度）から段階的に低感度側に切り換える手法について説明したが、本発明は、この手法に限定されるものではない。
たとえば、検知感度（すなわち、増幅部ＡＭＰの増幅率）を初期状態（最高感度）に設定して読み込んだ増幅出力信号Ｂｐが、飽和状態であることを検出した場合には、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２の双方をＯＦＦ制御して、増幅部ＡＭＰの増幅率を最低の増幅率に切り換えることにより、検知感度を最低感度に設定し、最低感度側から段階的に高感度側に切り換える手法であってもよい。
【００４４】
この場合、最低検知感度において読み込んだ増幅出力信号Ｂｐの信号レベルが、所定のしきい値（たとえば、炎判定レベル）以下であるか否かが検出され、しきい値以下である場合には、切換スイッチＳＷ２をＯＮ制御して増幅部ＡＭＰの増幅率を１段階高くして、検知感度を高感度側に１段階高くするように切り換え制御する。一方、増幅出力信号Ｂｐの信号レベルが、所定のしきい値以上である場合には、炎有りと判定して、火災発生信号が出力される。
【００４５】
このような処理手順によれば、大規模な火炎や拡大の早い火炎が発生した場合に、検知感度を高感度側から低感度側に段階的に切り換える手法に比して、迅速かつ正確に炎判定処理を実行することができる。
また、本実施形態におけるこのような最適感度設定方法によれば、飽和状態が検出されない検知感度のうち、一番高い検知感度を最適検知感度とするように切り換え設定して、炎判定を行うことができるので、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を改善して、炎判定処理の精度を一層向上することができる。
【００４６】
なお、本実施形態において、１段階高い検知感度における増幅出力信号レベルが飽和状態を検出した場合であって、かつ、当該検知感度より１段階低い検知感度における増幅出力信号レベルの積分値が所定のしきい値（たとえば、炎判定レベル）以下である場合には、飽和状態を検出した上記１段階高い検知感度に切り換え、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号を出力するようにしてもよい。
また、最低検知感度における増幅出力信号レベルにおいても飽和状態を検出した場合は、当該最低検知感度の設定状態を維持して、一義的に炎有りと判定して、火災発生信号を出力するようにしてもよい。
これにより、上記一連の処理手順において、炎有りと判断される可能性が僅かでもある場合には、最終的に無条件で火災発生信号を出力することができ、失報の発生を確実に防止することができる。
【００４７】
次に、本発明に係る炎検出装置の検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法について、図面を参照して説明する。
上述した実施形態においては、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐの飽和状態に基づいて、増幅部ＡＭＰの増幅率（すなわち、検知感度）の切り換え制御、および、炎判定処理を実行する場合について説明したが、炎検出装置の検知感度は、炎の検知エリアと密接に関連していることから、上記と同様の処理手順を用いて、火炎の発生領域を概略的に把握することができる。すなわち、炎判定部６３により炎有りと判定された場合、その時点で設定されている検知感度に対応した有効検知エリア内に火炎が位置していると判定される。
【００４８】
（火災発生領域の判定方法の参考例）
図５は、火災位置判定方法の参考例を示す検知エリアの概略図であり、図６は、参考例における検知感度と火災発生領域との関係を示すテーブルである。
図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１０１〜Ｓ１０４において設定された検知感度（最高感度）に対応する検知エリアは、図５（ａ）に示すように、炎検出装置１００から最も遠方の領域までを監視対象とする有効検知エリアＡＲａとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸａは、比較的大きな領域にならざるを得ない。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにＯＮ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲａ内で火炎ｆａが発生していると判定する（関連付ける）ことができる。
【００４９】
また、図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１０６〜Ｓ１０９において設定された検知感度に対応する検知エリアは、図５（ｂ）に示すように、炎検出装置１００から最遠の領域までの、略中程の領域を監視対象とする有効検知エリアＡＲｂとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸｂは、上記無効検知エリアＡＸａに比較して、縮小された領域に設定することができる。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１がＯＦＦ制御され、切換スイッチＳＷ２がＯＮ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲｂ内に火炎ｆｂが発生していると判定することができる。
【００５０】
さらに、図４に示したフローチャートの処理手順Ｓ１１１〜Ｓ１１４において設定された検知感度に対応する検知エリアは、図５（ｃ）に示すように、炎検出装置１００の極近傍の領域を監視対象とする有効検知エリアＡＲｃとなる。このとき、炎検出装置１００近傍の無効検知エリアＡＸｃは、上記無効検知エリアＡＸｂに比較して、さらに縮小された領域に設定することができる。
したがって、図６に示すように、切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２がともにＯＦＦ制御された状態で、炎判定部６３により炎有りと判定された場合には、有効検知エリアＡＲｃ内に火炎ｆｃが発生していると判定することができる。
【００５１】
これにより、検知エリア内で発生した火炎の位置を、概略的に把握することができ、たとえば、放水装置に対して火炎発生地点に関する情報を提供することにより、消火時間の短縮および水損の影響を低減することができるとともに、給水設備等の規模を削減して設備コストを抑えることができる。
また、検知感度を順次変化させることにより、炎検出装置の近傍に設定される無効検知エリアを実質的に縮小することができ、有効検知エリアを相対的に拡大して広範囲の火炎監視機能を実現することができる。
【００５２】
（火災発生領域の判定方法の一具体例）
図７は、本実施形態に係る火災位置判定方法の一具体例を示すフローチャートであり、図８は、本実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の一例を示す概略図であり、図９は、本実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の他の例を示す概略図である。ここでは、図１に示した炎検出装置の概略構成を適宜参照して説明する。
【００５３】
一具体例に係る処理手順は、図７に示すように、まず、初期状態として、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮ制御して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する（Ｓ３０１）。
そして、火炎ＦＲを観測することにより受光素子１０から検出信号Ｓｐが出力され、前置フィルタ２０により特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみが通過して増幅部ＡＭＰにより増幅処理される。
信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込み（Ｓ３０２）、炎判定部６３により炎の有無を判定する（Ｓ３０３）。この判定結果は、設定されている検知感度（最高感度）に対応する有効検知エリア（図５（ａ）に示したＡＲａに相当）と関連付けて、エリア情報としてメモリ等の記憶手段に格納する（Ｓ３０４）。
【００５４】
次いで、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ１をＯＦＦ制御して、炎検出装置の検知感度を１段階低い検知感度側に切り換え制御する（Ｓ３０５）。
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）と同様に、信号処理部ＰＲＯは、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ３０６）、炎の有無を判定し（Ｓ３０７）、その判定結果を、設定されている検知感度（最高感度より１段階低い検知感度）に対応する有効検知エリア（図５（ｂ）に示したＡＲｂに相当）と関連付けて、エリア情報として取得する（Ｓ３０８）。
【００５５】
さらに、感度切換制御部６２により、増幅部ＡＭＰの切換スイッチＳＷ２をＯＦＦ制御して、炎検出装置の検知感度をさらに１段階下げ、最低感度に切り換え制御する（Ｓ３０９）。
そして、最低感度で、再び火炎ＦＲを観測し、上記一連の処理手順（Ｓ３０２〜Ｓ３０４、Ｓ３０６〜Ｓ３０８）と同様に、増幅部ＡＭＰからの増幅出力信号Ｂｐを順次読み込んで（Ｓ３１０）、炎の有無を判定し（Ｓ３１１）、その判定結果を、設定されている検知感度（最低感度）に対応する有効検知エリア（図５（ｃ）に示したＡＲｃに相当）と関連付けて、エリア情報として取得する（Ｓ３１２）。
【００５６】
次いで、検知エリアと炎判定結果が関連付けられたエリア情報において、炎有りの判定結果に関連付けられたエリア情報の中から最低の検知感度に対応する有効検知エリアと、炎無しの判定結果に関連付けられたエリア情報の中から最高の検知感度に対応する有効検知エリアとを抽出する（Ｓ３１３、Ｓ３１４）。
そして、抽出された各有効検知エリア相互の差分となる領域を算出して（Ｓ３１５）、当該領域を炎発生エリアと判定し（Ｓ３１６）、火災発生信号に該炎発生エリアの情報を付加して出力する（Ｓ３１７）。
【００５７】
具体的には、図８（ａ）に示すように、有効検知エリアＡＲａに対応する検知感度（最高感度）のとき、炎有りの判定結果が得られ、かつ、図８（ｂ）に示すように、有効検知エリアＡＲｂに対応する検知感度（最高感度よりも１段階低い検知感度）のとき、炎無しの判定結果が得られた場合には、図８（ｃ）に示すように、炎有りと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲａから、炎無しと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｂを除去した領域ＡＲＡに、火炎ＦＡが発生していると判定することができる。
【００５８】
また、他の例としては、図９（ａ）に示すように、有効検知エリアＡＲｂに対応する検知感度（最高感度よりも１段階低い検知感度）のとき、炎有りの判定結果が得られ、かつ、図９（ｂ）に示すように、有効検知エリアＡＲｃに対応する検知感度（最低感度）のとき、炎無しの判定結果が得られた場合には、図９（ｃ）に示すように、炎有りと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｂから、炎無しと判定された検知感度に対応する有効検知エリアＡＲｃを除去した領域ＡＲＢに、火炎ＦＢが発生していると判定することができる。
なお、この具体例にあっては、基本的に炎検出装置の切り換え設定が可能な全ての検知感度において、炎判定処理とともに飽和状態検出処理が行われ、最適検知感度の決定後、最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え制御される。
【００５９】
このように、最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に順次切り換え制御して、それぞれの検知感度における増幅出力信号に基づいて炎判定処理を行い、図８、図９に示したように、炎有りを判定した検知感度に対応する有効検知エリアから、炎有りを判定しなかった検知感度に対応する有効検知エリアを除去することにより、上述した参考例に比して、火炎の発生した位置を、さらに狭い領域内に特定することができ、放水装置による消火時間の短縮や水損の低減を一層促進することができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
第２の実施形態は、上述した第１の実施形態の炎検出装置を２波長検出方式に適用したものである。
図１０は、本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態を示す概略構成図であり、図１１は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
図１０に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第１の実施形態（図１参照）と略同等の構成を有する第１の検知グループＫＧＡおよび第２の検知グループＫＧＢと、各検知グループＫＧＡ、ＫＧＢから出力される出力信号（増幅出力信号）ＢＡ、ＢＢに基づいて、炎判定処理を実行する信号処理部（炎判定手段）ＰＲＯと、を備えている。
【００６２】
第１の検知グループＫＧＡは、たとえば、炎特有の波長帯域を有する赤外線エネルギーのみを抽出し、電気信号に変換して出力する第１の受光素子１０Ａを備えたセンサ部（第１の検知センサ）ＳＥＮＡと、センサ部ＳＥＮＡから出力される検出信号ＳＡから、所定の周波数帯域の信号成分ＡＡのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＡと、フィルタ部ＦＬＴＡを通過した信号成分ＡＡを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部（第１の増幅部）ＡＭＰＡと、増幅部ＡＭＰＡから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＡをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ａと、を有して構成されている。
【００６３】
また、第２の検知グループＫＧＢは、第１の受光素子１０Ａとは異なる所定の波長帯域、たとえば、炎以外の放射線源から放出される赤外線エネルギーを抽出し、電気信号に変換して出力する受光素子１０Ｂを備えたセンサ部（第２の検知センサ）ＳＥＮＢと、センサ部ＳＥＮＢから出力される検出信号ＳＢから、所定の周波数帯域の信号成分ＡＢのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＢと、フィルタ部ＦＬＴＢを通過した信号成分ＡＢを、可変設定される所定の増幅率で増幅する増幅部（第２の増幅部）ＡＭＰＢと、増幅部ＡＭＰＢから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＢをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｂと、を有して構成されている。
【００６４】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、フィルタ部ＦＬＴＡ、ＦＬＴＢ、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢ、および、Ａ／Ｄ変換器５０Ａ、５０Ｂは、上述した第１の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ
センサ部ＳＥＮＡは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の狭帯域バンドパスフィルタであって、たとえば、中心波長±２００〜４００ｎｍの極めて狭い波長帯域の放射線を選択透過する光学波長フィルタ（第１の光学波長フィルタ）１１Ａと、該光学波長フィルタ１１Ａを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の第１の受光素子１０Ａを備えている。
【００６５】
また、センサ部ＳＥＮＢは、概ね５．０μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学波長フィルタ（第２の光学波長フィルタ）１１Ｂと、該光学波長フィルタ１１Ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する焦電型の第２の受光素子１０Ｂを備えている。
【００６６】
具体的には、図１１に示すように、センサ部ＳＥＮＡは、第１の受光素子１０Ａが形成された基板１２Ａと、該基板１２Ａを基部１４Ａ上に支持するための基板搭載部１３Ａと、基板搭載部１３Ａ側の背面側から端子１５Ａが外部へ突出して延在する基部１４Ａと、受光素子１０Ａの前方に狭帯域バンドパスフィルタである光学波長フィルタ１１Ａを備えたカバー部材１６Ａとからなるパッケージ化された構成を有している。また、センサ部ＳＥＮＢは、第１の受光素子１０Ｂが形成された基板１２Ｂと、該基板１２Ｂを基部１４Ｂ上に支持するための基板搭載部１３Ｂと、基板搭載部１３Ｂ側の背面側から端子１５Ｂが外部へ突出して延在する基部１４Ｂと、受光素子１０Ｂの前方に狭帯域バンドパスフィルタである光学波長フィルタ１１Ｂを備えたカバー部材１６Ｂとからなるパッケージ化された構成を有している。
【００６７】
そして、これらのセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、本体カバー１７内に設けられた共通の取り付け部材１９上に、互いに近接して所定の配列で配置され、これらのセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢの前面には、たとえば、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成された共通の透光性窓１８が設けられている。
なお、上述した光学波長フィルタ１１Ａ、１１Ｂは、たとえば、シリコン、ゲルマニウム、サファイア等の基板上に、テルル化鉛ＰｂＴｅと硫化亜鉛ＺｎＳを蒸着積層することにより、上記所定のフィルタ特性を持たせることができる。
【００６８】
また、光学波長フィルタ１１Ｂのフィルタ特性の設定としては、光学波長フィルター１１Ａの中心透過波長帯域に隣接していれば、長波長側、たとえば、概ね５．０μｍ付近でも、短波長側、たとえば、概ね３．８μｍ付近でもよい。
また、各光学波長フィルタ１１Ａ、１１Ｂ単体で所望のフィルタ特性が得られない場合には、たとえば、上記透光性窓１８を構成するサファイアガラスが有するフィルタ特性、すなわち、概ね７．０μｍ付近以下の波長帯域の放射線を良好に透過するハイカット特性等を利用した複合フィルタとして用いることもできる。
【００６９】
（ロ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、第１の検知グループＫＧＡからの出力信号（Ａ／Ｄ変換器５０Ａから出力される増幅出力信号ＢＡ）の信号レベルが飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部（飽和検出手段）６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２を出力して、第１の検知グループＫＧＡの切換スイッチＳＷ１Ａおよび第２の検知グループＫＧＢの切換スイッチＳＷ１Ｂ、あるいは、第１の検知グループＫＧＡの切換スイッチＳＷ２Ａおよび第２の検知グループＫＧＢの切換スイッチＳＷ２Ｂの導通／遮断状態を連動して制御し、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部（感度切換制御手段）６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（増幅率）における、第１の検知グループＫＧＡおよび第２の検知グループＫＧＢ双方からの出力信号（増幅出力信号ＢＡ、ＢＢ）に基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部（炎判定手段）６３とを備えている。
【００７０】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第１の実施形態（図４参照）と略同様に、第１の検知グループＫＧＡを構成する増幅部ＡＭＰＡ、および、第２の検知グループＫＧＢを構成する増幅部ＡＭＰＢの増幅率を連動して段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、第１の検知グループからの出力信号が原則的には飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
すなわち、初期状態として、感度切換制御部６２により制御信号ＣＳ１、ＣＳ２が出力され、増幅部ＡＭＰＡの切換スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａ、および、増幅部ＡＭＰＢの切換スイッチＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂを連動してともに導通状態に切り換え制御することにより、双方の増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率を最大に設定して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
【００７１】
そして、火炎ＦＲを観測すると、飽和検出部６１により第１の検知グループＫＧＡの増幅部ＡＭＰＡから出力される増幅出力信号ＢＡを順次読み込んで、増幅出力信号ＢＡの飽和状態が検出され、飽和状態にない場合には、炎判定部６３により第１の検知グループＫＧＡの増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡ、および、第２の検知グループＫＧＢの増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢに基づいて炎の有無が判定される。なお、炎判定部６３による炎判定処理については後述する。
【００７２】
一方、飽和検出部６１により、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ１が出力され、増幅部ＡＭＰＡの切換スイッチＳＷ１Ａおよび増幅部ＡＭＰＢの切換スイッチＳＷ１Ｂが連動して遮断制御され、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率が連動して１段階低い検知感度に切り換え設定される。
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測して、上記処理手順と同様に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの飽和検出処理、増幅部ＡＭＰＡおよび増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＡ、ＢＢに基づく炎判定処理、および、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率の連動切換処理（感度切換処理）を実行する。
【００７３】
このような一連の処理を繰り返すことにより、信号処理部ＰＲＯに入力される出力信号の飽和状態が検出されない検知感度まで、増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢの増幅率が連動して低感度側に段階的に切り換え制御され、飽和状態が検出されない最も高い検知感度を最適な検知感度として設定することにより、適切な信号レベルを有する増幅出力信号ＢＡ、ＢＢに基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
【００７４】
ここで、本実施形態に適用される炎検出部における炎検出の判定処理の具体的な手法としては、上述した飽和検出処理および感度切換処理により設定された最適な検知感度状態において、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値が、所定のしきい値（第１のしきい値）以上を検出した場合に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値と、増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢの積分値の相対比を算出し、算出した相対比が所定のしきい値（第２のしきい値）以上を検出した場合に炎有りと判定する手法を適用することができる。
【００７５】
また、他の手法として、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値が、所定のしきい値（第１のしきい値）以上を検出した場合に、増幅部ＡＭＰＡからの増幅出力信号ＢＡの積分値と、増幅部ＡＭＰＢからの増幅出力信号ＢＢの積分値の相対比を算出し、算出した相対比が所定のしきい値（第２のしきい値）以上を検出した場合には、増幅部ＡＭＰＡの増幅出力信号ＢＡの所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、炎特有のゆらぎ周波数の特徴を検出した場合に炎有りと判定する手法を適用することができる。
【００７６】
このような炎検出装置によれば、第１の検知グループＫＧＡにより炎特有の波長帯域の受光出力を良好に検出することができるとともに、第２の検知グループＫＧＢにより人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の受光出力を良好に検出することができ、これらの出力信号に基づいて、炎と他の赤外線放射線源との識別を良好に行って、より炎判定処理の精度を向上することができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値以上かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した第１の実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
【００７８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１２は、本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態を示す概略構成図であり、図１３は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図であり、図１４は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の配置例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
図１２に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、大別して、赤外線エネルギーを電気信号に変換して受光信号を個別に出力する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＣと、センサ部ＳＥＮＣから出力される各検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴＣと、信号成分Ａａ〜Ａｄを加算し、信号増幅する加算増幅部ＡＭＰＣと、加算増幅部ＡＭＰＣから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＣをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＣに基づいて、炎の判定処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【００８０】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、Ａ／Ｄ変換器５０は、上述した第１の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＣ／フィルタ部ＦＬＴＣ
センサ部ＳＥＮＣは、略同一の検知エリアを有するように設定され、かつ、火炎ＦＲ等の熱源からの赤外線エネルギーを略同時に検出する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄと、受光素子１０ａ〜１０ｄの前面に共通に設けられ、概ね４．４μｍ〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の波長バンドパスフィルタ（光学波長フィルタ）１１と、を有して構成され、フィルタ部ＦＬＴＣは、該受光素子１０ａ〜１０ｄの各々から個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、炎判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄのみを通過させる前置フィルタ２０ａ〜２０ｄを有して構成されている。
【００８１】
ここで、センサ部ＳＥＮＣの具体的な構成例について説明すると、たとえば、図１３に示すように、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄが密接して形成された基板１２と、該基板１２を基部１４上に支持するための基板搭載部１３と、基板搭載部１３側の背面側から端子１５が外部へ突出して延在する基部１４と、受光素子１０の前方に光学波長フィルタ１１を備えたカバー部材１６とにより、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
【００８２】
そして、このようなセンサ部ＳＥＮＣに適用される受光素子１０ａ〜１０ｄの配置例としては、たとえば、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、単一の基板１２上に、同一の素子寸法（サイズ）、すなわち、同一の検知感度を有する受光素子１０ａ〜１０ｄを複数個(本実施形態においては、４個)、マトリクス状（図１４（ａ））や直線状（図１４（ｂ））、あるいは、千鳥状（図１４（ｃ））等の任意の配列でアレイ状に形成したものを適用することができる。ここで、アレイ状とは、同一の基板上に同一の製造プロセスにより、同一の感度特性を有するように形成された受光素子群であることを意味している。
【００８３】
なお、図１２、図１４においては、説明の都合上、４個の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＣの構成について示したが、受光素子の設置数や配置方法、素子寸法等については、何ら限定されるものではない。また、一般に、検知出力レベルは、受光素子の面積に略比例するので、各受光素子の素子寸法、素子合計寸法が大きくなるほど大きな検知出力レベルを得ることができる。
【００８４】
上述したように、受光素子１０ａ〜１０ｄをアレイ状に形成し、パッケージ化することにより、センサ部ＳＥＮの構成を小型化することができるとともに、各受光素子の検知感度特性を略均一化して、各検出信号Ｓａ〜Ｓｄを略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ）にすることができ、後述する信号成分の加算増幅において、本来の炎検出成分のみを良好に顕在化させることができる。なお、加算増幅の作用については後述する。
【００８５】
（ロ）加算増幅部ＡＭＰＣ
加算増幅部ＡＭＰＣは、前置フィルタ２０ａ〜２０ｄを通過する信号成分Ａａ〜Ａｄを初段増幅して出力線Ｌａ〜Ｌｄに出力するプリアンプ３０ａ〜３０ｄと、信号処理部ＰＲＯからの制御信号ＣＳ３、ＣＳ４に基づいて、出力線Ｌａ〜Ｌｄ相互の接続状態、すなわち、プリアンプ３０ｂ〜３０ｄの出力の接点ＮＡに対する接続状態を制御する切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４と、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄを結合接続(出力信号を加算)して得られる出力信号を、後述する信号処理部ＰＲＯにおける信号処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ４０Ｃと、を有して構成されている。
【００８６】
すなわち、プリアンプ３０ａの出力線Ｌａは、接点ＮＡを介して、常時メインアンプ４０Ｃに接続され、プリアンプ３０ｂの出力線Ｌｂは、切換スイッチＳＷ３を介して接点ＮＡに接続され、プリアンプ３０ｃ、３０ｄの加算出力線Ｌｃ、Ｌｄは、切換スイッチＳＷ４を介して接点ＮＡに接続されている。
【００８７】
したがって、プリアンプ３０ａ〜３０ｄからの各増幅出力は、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の導通／遮断状態に応じて、接点ＮＡにおいて加算合成され、後段のメインアンプ４０に入力される。ここで、プリアンプ３０ａ〜３０ｄから出力線Ｌａ〜Ｌｄを介して出力される各増幅出力は、略同一の条件下で（略同一の検知エリアを略同時に監視して）得られた検出信号Ｓａ〜Ｓｄに基づく信号であるので、これらの出力線Ｌａ〜Ｌｄを接点ＮＡにおいて結合接続することにより、出力線の接続本数に応じて各増幅出力が積算されて、Ｓ／Ｎが改善された出力を得ることができる。なお、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の切り換え制御と加算増幅部ＡＭＰＣにおける増幅率との関係については後述する。
【００８８】
（ハ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、加算増幅部ＡＭＰＣからＡ／Ｄ変換器５０Ｃを介して出力される増幅出力信号ＢＣの信号レベルが飽和レベルに達しているか否か（飽和状態）を検出する飽和検出部６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和を検出した場合に、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４を出力して、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４の導通／遮断状態を制御し、加算増幅率（出力線Ｌａ〜Ｌｄの出力数）を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（加算増幅率）における増幅出力信号ＢＣに基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部６３とを備えている。
【００８９】
ここで、炎検出判定の具体的な手法としては、たとえば、加算増幅出力の積分レベルと所定の炎判定レベルとを比較する方法を適用することができる。また、他の炎判定方法としては、炎特有のゆらぎ周波数の特徴が得られるか否かを判定するものや、レベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することができる。
【００９０】
次いで、本実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法について、図面を参照して説明する。
図１５は、本実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部における出力線相互の接続状態とその作用を説明するための概念図である。
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第１の実施形態（図４参照）と同様に、加算増幅部ＡＭＰＣの加算増幅率（出力線Ｌａ〜Ｌｄの出力数）を段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【００９１】
すなわち、初期状態として、図１５（ａ）に示すように、感度切換制御部６２により制御信号ＣＳ３、ＣＳ４が出力され、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４をともに導通状態に切り換え制御することにより、接点ＮＡに対して全てのプリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄが接続され、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率を最大に設定して、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定する。
そして、火炎ＦＲを観測すると、加算増幅部ＡＭＰＣから出力される増幅出力信号ＢＣを順次読み込んで、飽和検出部６１により増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出され、飽和状態にない場合には、炎判定部６３において加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣに基づいて炎の有無が判定される。
【００９２】
一方、飽和検出部６１により、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ４が出力され、図１５（ｂ）に示すように、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ４が遮断制御されることにより、接点ＮＡに対してプリアンプ３０ｃ、３０ｄの出力線Ｌｃ、Ｌｄが切り離されて、加算増幅部ＡＭＰＣの加算効果を考慮した増幅率が初期状態の半分となる（１段階低い）検知感度に切り換え設定される。
【００９３】
そして、１段階低下した検知感度で、再び火炎ＦＲを観測して、上記処理手順と同様に、増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和検出処理、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣに基づく炎判定処理、および、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率切換処理（感度切換処理）が実行され、飽和検出部６１により、加算増幅部ＡＭＰＣからの増幅出力信号ＢＣの飽和状態が検出された場合には、感度切換制御部６２から制御信号ＣＳ３、ＣＳ４が出力され、図１５（ｃ）に示すように、加算増幅部ＡＭＰＣの切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４が遮断制御されることにより、接点ＮＡに対してプリアンプ３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの出力線Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが切り離されて、増幅部ＡＭＰＣの増幅率がさらに１段階低い検知感度に切り換え設定される。
【００９４】
このような一連の処理を繰り返すことにより、信号処理部ＰＲＯに入力される出力信号ＢＣの飽和状態が検出されない検知感度まで、切換スイッチＳＷ３、ＳＷ４が順次遮断制御されて、加算増幅部ＡＭＰＣの増幅率が低感度側に段階的に切り換え制御され、飽和状態が検出されない最も高い検知感度を最適な検知感度として設定することにより、適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
【００９５】
また、複数の受光素子１０ａ〜１０ｄからの検出信号を加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＣを適用することにより、従来と同等の信号増幅率を実現するためにメインアンプ４０Ｃに必要とされる増幅率を大幅に低減することができるとともに、本来の炎検出成分のみを良好に増幅させて顕在化させることができ、信号処理部ＰＲＯに入力される増幅出力信号のＳ／Ｎを大幅に改善して、より正確な炎判定処理を行うことができる。
【００９６】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、最低検知感度での出力信号の飽和状態を監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【００９７】
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した第１の実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
さらに、本実施形態においては、センサ部ＳＥＮＣの構成として、同一の特性を有する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを同一の基板上に近接して配置され、一体的にパッケージ化されたものを示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９８】
以下に、本発明に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例について説明する。
図１６は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例を示す図であり、図１７は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の他の配置例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
センサ部ＳＥＮＣの他の構成としては、図１６に示すように、たとえば、図２に示したような基板１２上に所定の素子寸法を有する単一の受光素子１０のみを形成してパッケージ化した同一種類のセンサモジュールＳＥＮｍを複数個用意し、これらを互いに近接して取り付け部材１９Ａ上に所定の配列で配置した構成を適用することもできる。
【０１００】
このように、個別独立してパッケージ化された同一種類のセンサモジュールＳＥＮｍを複数個近接して配置することにより、上述したアレイ状の受光素子１０ａ〜１０ｄに比較して、センサ部ＳＥＮＣの構成が大型化する等の問題が生じるものの、その一方で比較的安価な汎用のセンサモジュールを適用することができるので、センサ部ＳＥＮＣを安価かつ簡易に構成することができる。なお、このような構成によっても上述した構成と同様に、各受光素子１０の検知感度特性を略均一化して、各検出信号を略同等にすることができる。
【０１０１】
また、受光素子の他の配置例としては、たとえば、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、受光素子１０ａ、１０ｂの素子面積を基準として、同一の基板１２上に素子面積が２倍となる受光素子１０ｉ、４倍となる受光素子１０ｊ、１０ｋを形成する。
【０１０２】
このような構成を有するセンサ部ＳＥＮＣによれば、受光素子１０ｉの検知感度は受光素子１０ａ、１０ｂの２倍に、また、受光素子１０ｊ、１０ｋの検知感度は４倍に設定されるので、検出信号レベルを異ならせた各受光素子１０ａ、１０ｂ、１０ｉ〜１０ｋから出力される検出信号を加算合成するように構成することができ、センサ部ＳＥＮＣおよび加算増幅部ＡＭＰＣにおける出力線数を削減することが可能となる。また、任意の素子寸法で受光素子を形成することにより、加算合成（増幅率、すなわち、検知感度）の設定に一層多様性を持たせることができる。
【０１０３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
第４の実施形態は、上述した第３の実施形態の炎検出装置を２波長検出方式に適用したものである。
図１８は、本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態を示す概略構成図であり、図１９は、本実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０４】
図１８に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有する第１の検知グループＫＧＤおよび第２の検知グループＫＧＥと、各検知グループＫＧＤ、ＫＧＥから出力される出力信号（増幅出力信号ＢＤ、ＢＥ）に基づいて、炎判定処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、を備えている。
【０１０５】
第１の検知グループＫＧＤは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＤと、センサ部ＳＥＮＤから個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄを通過させるフィルタ部ＦＬＴＤと、フィルタ部ＦＬＴＤを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄを、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する増幅部ＡＭＰＤと、増幅部ＡＭＰＤから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＤをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｄと、を有して構成されている。
【０１０６】
第２の検知グループＫＧＥは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えたセンサ部ＳＥＮＥと、センサ部ＳＥＮＥから個別に出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｄから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｄを通過させるフィルタ部ＦＬＴＥと、フィルタ部ＦＬＴＥを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄを、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する増幅部ＡＭＰＥと、増幅部ＡＭＰＦから出力される増幅出力信号（アナログ信号）ＢＥをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０Ｅと、を有して構成されている。
【０１０７】
以下、各構成について具体的に説明する。なお、フィルタ部ＦＬＴＤ、ＦＬＴＥ、増幅部ＡＭＰＤ、ＡＭＰＥ、および、Ａ／Ｄ変換器５０Ｄ、５０Ｅは、上述した第３の実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
（イ）センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥ
センサ部ＳＥＮＤは、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学式の狭帯域バンドパスフィルタであって、たとえば、中心波長±２００〜４００ｎｍの極めて狭い波長帯域の放射線を選択透過する光学波長フィルタ（第１の光学波長フィルタ）１１Ｄと、該光学波長フィルタ１１Ｄを透過した光を略同時に受光して電気信号に変換して個別に出力する複数の第１の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えている。すなわち、センサ部ＳＥＮＤ（第１の検知グループＫＧＤ）は、炎特有の波長帯域を有する赤外線エネルギーのみを抽出して、検出するように構成されている。
【０１０８】
また、センサ部ＳＥＮＥは、概ね５．０μｍ付近の波長帯域を中心波長とする狭帯域の放射線のみを高い透過率で透過する光学波長フィルタ１１Ｅ（第２の光学波長フィルタ）と、該光学波長フィルタ１１Ｅを透過した光を略同時に受光して電気信号に変換して個別に出力する複数の第２の受光素子１０ａ〜１０ｄを備えている。すなわち、センサ部ＳＥＮＥ（第２の検知グループＫＧＥ）は、センサ部ＳＥＮＤとは異なる所定の波長帯域、たとえば、炎以外の放射線源から放出される赤外線エネルギーを抽出して、検出するように構成されている。
【０１０９】
ここで、センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥの具体的な構成例は、図１９に示すように、図１３に示したセンサ部ＳＥＮＣと同様に、各センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥを構成する複数の受光素子１０ａ〜１０ｄが、基板１２Ｄ、１２Ｅ上に各々密接して形成され、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有し、さらに、図１１に示したセンサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢと同様に、センサ部ＳＥＮＤ、ＳＥＮＥが、前方に共通の透光性窓１８が設けられた本体カバー１７内の取り付け部材１９上に、互いに近接して配置された構成を有している。
なお、光学波長フィルタ１１Ｄ、１１Ｅは、上述した第２の実施形態に示したものと同様に、所定のフィルタ特性を持たせることができる。
【０１１０】
（ロ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、第１の検知グループＫＧＤからの出力信号（Ａ／Ｄ変換器５０Ｄから出力される増幅出力信号ＢＤ）の飽和状態を検出する飽和検出部６１と、飽和検出部６１により増幅出力信号レベルの飽和状態を検出した場合に、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４を出力して、第１の検知グループＫＧＤの切換スイッチＳＷ３Ｄおよび第２の検知グループＫＧＥの切換スイッチＳＷ３Ｅ、あるいは、第１の検知グループＫＧＤの切換スイッチＳＷ４Ｄおよび第２の検知グループＫＧＥの切換スイッチＳＷ４Ｅの導通／遮断状態を連動して制御し、増幅部ＡＭＰＤ、ＡＭＰＥの加算増幅率を段階的に切り換え、最適な検知感度を設定する感度切換制御部６２と、感度切換制御部６２により設定された検知感度（加算増幅率）における、第１の検知グループＫＧＤおよび第２の検知グループＫＧＥ双方からの出力信号に基づいて、火炎等の有無を検出する判定処理を実行する炎判定部６３とを備えている。
【０１１１】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第２の実施形態と同様に、第１の検知グループＫＧＤを構成する増幅部ＡＭＰＤ、および、第２の検知グループＫＧＥを構成する増幅部ＡＭＰＢの加算効果を考慮した増幅率を連動して段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、第１の検知グループからの出力信号が原則的には飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１１２】
すなわち、初期状態として、増幅部ＡＭＰＤおよび増幅部ＡＭＰＥの増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における第１の検知グループＫＧＤからの出力信号の飽和状態に応じて、増幅部ＡＭＰＤの切換スイッチＳＷ３Ｄ、ＳＷ４Ｄ、および、増幅部ＡＭＰＥの切換スイッチＳＷ３Ｅ、ＳＷ４Ｅを連動して、順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。なお、具体的な処理手順は、上述した第２の実施形態と同等であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
このような炎検出装置によれば、適切な信号レベルを有する出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を向上させることができる。
特に、第１の検知グループＫＧＤにより炎特有の波長帯域の受光出力を良好に検出することができるとともに、第２の検知グループＫＧＥにより人体や車両等の低温放射線源に基づく波長帯域の受光出力を良好に検出することができるので、これらの出力信号に基づいて、炎と他の赤外線放射線源との識別を良好に行って、より炎判定処理の精度を向上することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した手法を良好に適用することができる。
【０１１５】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２０は、本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１６】
図２０に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＦ、フィルタ部ＦＬＴＦ、加算増幅部ＡＭＰＦ１と、第１の実施形態（図１参照）と略同等の構成を有する増幅部ＡＭＰＦ２と、Ａ／Ｄ変換器５０と、信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１１７】
ここで、加算増幅部ＡＭＰＦ１は、接点ＮＢに対するプリアンプ３０ａ〜３０ｄの出力線Ｌａ〜Ｌｄの接続状態を制御する切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆを備え、また、増幅部ＡＭＰＦ２は、メインアンプ４０に付加される抵抗Ｒ５の接続状態を制御する切換スイッチＳＷ３Ｆを備えている。各切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆ、ＳＷ３Ｆは、信号処理部ＰＲＯの感度切換制御部６２から出力される制御信号ＣＳ５、ＣＳ６、ＣＳ７に基づいて、導通／遮断状態が切り換え制御される。なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１１８】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、加算増幅部ＡＭＰＦ１の加算効果を考慮した増幅率、および、増幅部ＡＭＰＦ２の増幅率を段階的に可変制御することにより検知感度を複数段階に切り換え、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＦが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１１９】
すなわち、初期状態として、加算増幅部ＡＭＰＦ１の切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆおよび増幅部ＡＭＰＦ２の切換スイッチＳＷ３Ｆを全て導通状態として、各々の増幅部の増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における増幅出力信号ＢＦの飽和状態に応じて、加算増幅部ＡＭＰＦ１の切換スイッチＳＷ１Ｆ、ＳＷ２Ｆまたは増幅部ＡＭＰＦ２の切換スイッチＳＷ３Ｆを制御信号ＣＳ５〜ＣＳ７に応じて別個独立して、順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１２０】
このような炎検出装置によれば、細分化された検知感度に応じて増幅出力信号が出力され、より適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができるので、炎判定の精度を一層向上させることができる。
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、第１の検知グループからの出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１２２】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２１は、本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２３】
図２１に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＧおよびフィルタ部ＦＬＴＧと、フィルタ部ＦＬＴＧを通過した信号成分Ａａ〜Ａｄ相互を所定の組み合わせで加算合成し、可変設定される所定の増幅率で加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＧと、Ａ／Ｄ変換器５０と、信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１２４】
そして、加算増幅部ＡＭＰＧは、フィルタ部ＦＬＴＧを介して個別に入力される信号成分Ａａ〜Ａｄを、各々所定の増幅率で初段増幅するプリアンプ３０ａ〜３０ｄと、プリアンプ３０ａ、３０ｂの出力線Ｌａ、Ｌｂを接点ｎａにおいて結合接続（加算）した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ａと、プリアンプ３０ｃの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｂと、プリアンプ３０ｄの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｃと、接点ＮＣに対するメインアンプ４０ｂ、４０ｃの出力線ＬＧｂ、ＬＧｃの接続状態を切り換え制御する切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇと、を有して構成されている。
ここで、各切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇは、信号処理部ＰＲＯの感度切換制御部６２から出力される制御信号ＣＳ８、ＣＳ９に基づいて、導通／遮断状態が切り換え制御される。なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１２５】
このような構成において、受光素子１０ａ、１０ｂ、前置フィルタ２０ａ、２０ｂ、プリアンプ３０ａ、３０ｂおよびメインアンプ４０ａを含む回路構成を検知グループＫＧ１１とし、受光素子１０ｃ、前置フィルタ２０ｃ、プリアンプ３０ｃおよびメインアンプ４０ｂを含む回路構成を検知グループＫＧ１２とし、受光素子１０ｄ、前置フィルタ２０ｄ、プリアンプ３０ｄおよびメインアンプ４０ｃを含む回路構成を検知グループＫＧ１３とし、これらの検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３は、各々検知感度が異なるように構成されている。
【０１２６】
具体的には、たとえば、検知グループＫＧ１１の検知感度を基準として、検知グループＫＧ１２が検知グループＫＧ１１と略同一の検知感度に設定され、また、検知グループＫＧ１３が検知グループＫＧ１１の２倍の検知感度に設定されている。
したがって、たとえば、受光素子１０ａ〜１０ｄの素子寸法が略同一に形成されている場合には、検知グループＫＧ１１の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ａ、３０ｂの増幅率と、接点ｎａにおける加算効果を考慮した実質的な増幅率）を基準として、検知グループＫＧ１２の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ｃの増幅率）を略同一に設定し、また、検知グループＫＧ１３の信号増幅率（すなわち、プリアンプ３０ｄの増幅率）を略２倍に設定することにより実現される。
【０１２７】
また、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの増幅率が略同一に設定されている場合には、たとえば、図１７に示したように、受光素子１０ａまたは１０ｂの素子面積を基準として、受光素子１０ｃ（図１７では、受光素子１０ｉ）の素子面積を２倍とし、受光素子１０ｄ（図１７では、受光素子１０ｊ、１０ｋ）の素子面積を４倍となるように形成することにより実現することができる。すなわち、検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３の検知感度は、各検知グループに備えられた受光素子の出力数、素子寸法、増幅部の増幅率に基づいて決定されるので、これらのいずれか単独、あるいは、これらを適宜組み合わせることにより所望の検知感度を実現することができる。
【０１２８】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、上述した第３の実施形態と同様に、加算増幅部ＡＭＰＧの増幅率を段階的に可変制御することにより検知感度を３段階に切り換え、Ａ／Ｄ変換された増幅出力信号ＢＧが飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
【０１２９】
すなわち、初期状態として、加算増幅部ＡＭＰＧの切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇをともに導通状態とし、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３からの出力を結合加算して加算増幅部ＡＭＰＧの増幅率を最大として、炎検出装置の検知感度を最高感度に設定し、火炎ＦＲを観測した場合における増幅出力信号ＢＧの飽和状態に応じて、加算増幅部ＡＭＰＧの切換スイッチＳＷ１Ｇ、ＳＷ２Ｇを制御信号ＣＳ８、ＣＳ９に応じて、結合加算される各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３からの出力数を削減して順次低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１３０】
このような炎検出装置によれば、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３の出力の任意の組み合わせと、各検知グループＫＧ１１、ＫＧ１２、ＫＧ１３を構成する受光素子の出力数、素子寸法、プリアンプおよびメインアンプの増幅率との組み合わせにより、多様な検知感度を設定することができるので、より適切な信号レベルを有する増幅出力信号に基づいて炎判定処理を実行することができ、炎判定の精度を一層向上させることができる。
【０１３１】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１３２】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。
図２２は、本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３３】
図２２に示すように、本実施形態に係る炎検出装置は、概略、第３の実施形態（図１２参照）と略同等の構成を有するセンサ部ＳＥＮＨおよびフィルタ部ＦＬＴＨと、フィルタ部ＦＬＴＨを通過した信号成分Ａａ〜Ａｆ相互を所定の組み合わせで加算合成し、所定の増幅率で加算増幅する加算増幅部ＡＭＰＨと、Ａ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃと、加算増幅部ＡＭＰＨからＡ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃを介して出力される増幅出力信号ＢＨａ、ＢＨｂ、ＢＨｃを選択的に読み込んで、炎の判定処理を実行する火災判定処理部６０を備えた信号処理部ＰＲＯと、を有して構成されている。
【０１３４】
そして、加算増幅部ＡＭＰＨは、受光素子１０ａ〜１０ｆに対応してフィルタ部ＦＬＴＨを介して個別に入力される信号成分Ａａ〜Ａｆを、各々所定の増幅率で初段増幅するプリアンプ３０ａ〜３０ｆと、プリアンプ３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを接点ｎａにおいて結合接続（加算）した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ａと、プリアンプ３０ｄ、３０ｅの出力線Ｌｄ、Ｌｅを接点ｎｂにおいて結合接続した出力を、所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｂと、プリアンプ３０ｆの出力を所定の増幅率で増幅するメインアンプ４０ｆと、を有して構成されている。各メインアンプ４０ａ〜４０ｃから出力線ＬＨａ〜ＬＨｃは、各々Ａ／Ｄ変換器５０ａ〜５０ｃを介して、信号処理部ＰＲＯに出力される。
【０１３５】
このような構成において、受光素子１０ａ〜１０ｃ、前置フィルタ２０ａ〜２０ｃ、プリアンプ３０ａ〜３０ｃおよびメインアンプ４０ａを含む回路構成を検知グループＫＧ２１とし、受光素子１０ｄ、１０ｅ、前置フィルタ２０ｄ、２０ｅ、プリアンプ３０ｄ、３０ｅおよびメインアンプ４０ｂを含む回路構成を検知グループＫＧ２２とし、受光素子１０ｆ、前置フィルタ２０ｆ、プリアンプ３０ｆおよびメインアンプ４０ｃを含む回路構成を検知グループＫＧ２３とし、これらの検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３は、各々検知感度が異なるように構成されている。ここでは、受光素子１０ａ〜１０ｃ、前置フィルタ２０ａ〜２０ｃ、プリアンプ３０ａ〜３０ｃおよびメインアンプ４０ａの各回路素子が同等の動作特性を有するものとして、検知グループＫＧ２１が最大の検知感度を有し、以下、検知グループＫＧ２２、ＫＧ２３の検知感度が順次低くなるように設定されているものとする。
【０１３６】
信号処理部ＰＲＯは、感度切換制御部６２により、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３から出力線ＬＨａ〜ＬＨｃを介して入力される各増幅出力信号ＢＨａ〜ＢＨｃを、選択的に取り込むソフト的な内部処理を行い、その出力信号を飽和検出部６１および炎判定部６３に出力することにより、検知感度設定処理および炎判定処理を実行する。すなわち、信号処理部ＰＲＯ（感度切換制御部６２）は、上述した各実施形態に示した複数の切換スイッチＳＷおよび感度切換制御部６２に相当するソフト的な機能を備え、飽和検出部６１による当該出力信号の飽和状態およびしきい値比較結果に基づいて、選択する出力信号をソフト的に切り換えることにより、検知感度の切り換え設定を行う。
なお、他の構成については、上述した各実施形態と同等または略同等の構成を有しているので、その説明を省略する。
【０１３７】
このような構成を有する炎検出装置の検知感度設定方法は、加算増幅部ＡＭＰＨから出力され、選択された増幅出力信号の飽和状態およびしきい値比較結果に応じて、取り込む増幅出力信号の選択状態をソフト的に切り換え制御することにより、実質的に炎検出装置の検知感度を検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３の増幅特性に応じた３段階に切り換え、増幅出力信号が飽和状態とならない最適な検知感度に設定された状態で炎判定処理を行うことを特徴とする。
すなわち、火炎ＦＲが観測した場合、初期状態として、飽和検出部６１により最大の増幅率を有する検知グループＫＧ２１からの出力信号（増幅出力信号ＬＨａ）が選択されて取り込まれ、感度切換制御部６２により、当該出力信号について飽和検出処理、および、所定のしきい値との比較処理が実行される。
【０１３８】
飽和検出部６１が当該出力信号について飽和状態を検出した場合には、感度切換制御部６２により、検知グループＫＧ２２からの出力信号（増幅出力信号ＬＨｂ）が選択されて取り込まれ、当該出力信号について飽和検出処理、および、所定のしきい値との比較処理が実行される。当該出力信号についても飽和状態が検出された場合には、検知グループＫＧ２３からの出力信号（増幅出力信号ＬＨｃ）が選択されて上記と同様の処理が実行される。
【０１３９】
このように、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号の飽和状態に応じて、選択される検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号をソフト的に順次切り換えて、検知感度を低感度側に段階的に切り換え制御する処理手順を繰り返すことにより、飽和状態とならない出力信号が得られる最適な検知感度を設定し、当該検知感度における出力信号に基づいて、炎の有無を判定する。
【０１４０】
このような炎検出装置によれば、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号を信号処理部ＰＲＯ内部でソフト的に選択することにより、炎検出装置の検知感度を段階的に切り換え制御することができるので、検知感度の切り換え制御に関連する制御素子を削減して、より簡素化された信頼性の高い構成で上述した実施形態と同等の作用効果を得ることができるとともに、処理のスピードを向上して、炎の判定処理を迅速化することができる。
【０１４１】
なお、本実施形態に係る検知感度設定方法は、図４に示したように、検知感度を最高感度から順次段階的に低感度側に切り換え制御する手法の他に、検知感度を最高感度から一旦最低感度に切り換え、出力信号の飽和状態および所定のしきい値かを監視しながら、順次段階的に高感度側に切り換え制御する手法を適用することもできる。
【０１４２】
また、各検知グループＫＧ２１、ＫＧ２２、ＫＧ２３からの出力信号（増幅出力信号ＬＨａ、ＬＨｂ、ＬＨｃ）を一度に信号処理部ＰＲＯ内部に選択して取り込み、それぞれの出力信号において、飽和検出処理および所定のしきい値との比較処理を実行するようにして、さらに処理スピードを向上させても良い。
また、本実施形態に係る検知感度設定方法に基づいて実現される火炎発生領域の判定方法、さらには、図１０および図１８に示したような２組の検知グループを有する構成（２波長検出方式）、その他の処理手順等についても、上述した各実施形態に示した構成および手法を良好に適用することができる。
【０１４３】
なお、上述した第２の実施形態（図１０参照）および第４の実施形態（図１８参照）に示した２波長検出方式の場合においては、各々異なる波長帯域を検出する２組の検知グループの構成について、略同一の構成を適用した場合について説明したが、本発明に係る炎検出装置は、この構成に限定されるものではなく、検知グループ相互の構成を異なるように構成してもよい。
【０１４４】
具体的には、たとえば、一方の検知グループに備えられた増幅部（プリアンプまたはメインアンプ）の増幅率を可変制御可能な構成とし、他方の検知グループを、一方の検知グループに備えられた受光素子と略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な受光素子を複数備えた検知センサを有し、該検知センサから増幅部への出力数を可変制御可能な構成としてもよい。
この場合、上述したように、それぞれの検知グループは連動して切り換え制御が行われる必要があるため、それぞれ同じ段階で同じ検知感度を備えるように構成する。
【０１４５】
また、２波長検出方式の場合において、各検知グループの有効検知エリアは同等に設定されるものであってもよく、また、炎特有の波長帯域に隣接した波長帯域を検出する側の検知グループの有効検知エリアが、比較的近距離エリアに設定されるものであってもよい。
さらに、上述した各実施形態において、検知感度の段階数や受光素子の数等は、適宜変更設定できるものであることは言うまでもない。
【０１４６】
なお、検知感度の段階数は、２以上であればよいが、多いほど最適な検知感度は高感度になることからＳ／Ｎが良くなり、炎判定の精度を向上することができる。但し、段階数があまりにも多くなると、切り換えに要する時間により炎判定までの時間が遅くなることから、装置の性能、設置環境、炎判定までの時間等を考慮して、最適な段階数を設定することになる。
【０１４７】
【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およびその検知感度設定方法によれば、検知感度を段階的に切り換え設定することにより、検知エリアの拡がりを調整することができるので、近距離側の無効検知エリアを縮小することができ、実質的に有効検知エリアを拡大して広範囲の火炎の検出を保証することができる。
【０１４８】
また、増幅部からの増幅出力信号の信号レベルが飽和しているか否かに応じて、検知感度を段階的に切り換え制御し、信号レベルが飽和しない最適な検知感度を設定するようにしているので、炎判定の精度を向上させることができる。
さらに、検知感度を段階的に切り換え設定することにより、検知エリアの拡がりを段階的に調整することができるので、検知エリア内で発生した火炎の位置を概略的に把握することができる。したがって、たとえば、放水装置に対して、この火炎発生領域に関する情報を提供することにより、消火時間の短縮および水損の影響を低減することができるとともに、また、給水設備等の規模を削減して設備コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る炎検出装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 第１の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図３】 第１の実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部の作用を示す図である。
【図４】 第１の実施形態に係る炎検出装置の検知感度設定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 火災位置判定方法の参考例を示す検知エリアの概略図である。
【図６】 参考例における検知感度と火災発生領域との関係を示すテーブルである。
【図７】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法の一具体例を示すフローチャートである。
【図８】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の一例を示す概略図である。
【図９】 第１の実施形態に係る火災位置判定方法における炎発生エリアの判定処理の他の例を示す概略図である。
【図１０】 本発明に係る炎検出装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】 第２の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図１２】 本発明に係る炎検出装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図１４】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の配置例を示す図である。
【図１５】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用される増幅部における出力線相互の接続状態とその作用を説明するための概念図である。
【図１６】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の他の構成例を示す図である。り、
【図１７】 第３の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部における受光素子の他の配置例を示す図である。
【図１８】 本発明に係る炎検出装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図１９】 第４の実施形態に係る炎検出装置に適用されるセンサ部の構成例を示す図である。
【図２０】 本発明に係る炎検出装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図２１】 本発明に係る炎検出装置の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【図２２】 本発明に係る炎検出装置の第７の実施形態を示す概略構成図である。
【図２３】 従来技術における１波長検出方式の炎検出装置を示す概略構成図である。
【図２４】 従来技術における２波長検出方式の炎検出装置を示す概略構成図である。
【図２５】 火炎の位置と炎検出装置の増幅部の増幅度との関係を示す概略図である。
【図２６】 炎検出装置の増幅部から得られる出力信号レベルの例を示す概略図である。
【図２７】 従来技術における炎検出装置により設定される検知エリアの拡がりを示す概略図である。
Claims (35)
- 火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、
検知感度を複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、
前記増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段と、
を備え、
前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、
前記感度切換制御手段は、前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え制御し、前記炎判定手段は、切り換え設定した全ての検知感度において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴とする炎検出装置。 - 前記感度切換制御手段は、検知感度を前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出しない検知感度まで低感度側に段階的に切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、検知感度を最低検知感度に切り換え制御し、該最低検知感度における増幅出力信号が、所定のしきい値以下であることを検出した場合には、前記検知感度を高感度側に段階的に切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出しない検知感度のうち、最も高い検知感度を最適検知感度として切り換え設定することを特徴とする請求項２または３記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、１段階高い所定の検知感度において前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出し、該検知感度より１段階低い検知感度において増幅出力信号が前記所定のしきい値以下であることを検出した場合には、前記飽和状態を検出した検知感度に切り換え制御すること特徴とする請求項２または３記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、最低検知感度においても前記飽和状態を検出した場合は、該最低検知感度の設定状態を維持することを特徴とする請求項２または３記載の炎検出装置。
- 前記炎判定手段は、前記最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上を検出した場合に、増幅出力信号の所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、炎特有のゆらぎ周波数の特徴を検出した場合に炎有りと判定することを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記増幅部の増幅率を制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
- 前記検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子を備え、
前記感度切換制御手段は、前記増幅部に出力する前記受光素子の出力数を制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。 - 前記検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子を備え、
前記感度切換制御手段は、前記増幅部に出力する前記受光素子の出力数または前記増幅部の増幅率の少なくともいずれか一方を制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。 - 前記検知センサは、前記受光素子が複数個配置され、一体的にパッケージ化されたものであることを特徴とする請求項９または１０記載の炎検出装置。
- 前記検知センサは、前記各受光素子を個別にパッケージ化して、複数個近接して配置したものであることを特徴とする請求項９または１０記載の炎検出装置。
- 前記複数の受光素子は、各々同一素子寸法に形成されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の炎検出装置。
- 前記複数の受光素子は、異なる素子寸法で形成されているものを含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の炎検出装置。
- 前記検知センサの前面に、有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される波長帯域の光を透過させる光学波長フィルタを配置したことを特徴とする請求項１記載の炎検出装置。
- 有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、
前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、
前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて、炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置において、
前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度をそれぞれ複数段階に切り換え制御する感度切換制御手段と、
前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出する飽和検出手段と、
を備え、
前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側の最適な検知感度に切り換え制御し、
前記炎判定手段は、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行うことを特徴とする炎検出装置。 - 前記感度切換制御手段は、検知感度を前記飽和検出手段が前記飽和状態を検出しない検知感度まで、低感度側に段階的に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して最低検知感度に切り換え制御し、該最低検知感度における前記第１の増幅部の増幅出力信号が、第１のしきい値以下であることを検出した場合には、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して高感度側に段階的に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記飽和検出手段が前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出しない検知感度のうち、最も高い検知感度に前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して切り換え制御することを特徴とする請求項１７または１８記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、１段階高い所定の検知感度において前記飽和検出手段が前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出し、該検知感度より１段階低い検知感度において増幅出力信号が第１のしきい値以下であることを検出した場合には、前記飽和状態を検出した検知感度に前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して切り換え制御することを特徴とする請求項１７または１８記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、最低検知感度においても前記第１の増幅部からの増幅出力信号の飽和状態を検出した場合は、該最低検知感度の設定状態を維持することを特徴とする請求項１７または１８記載の炎検出装置。
- 前記炎判定手段は、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記第１の増幅部からの増幅出力信号が、第１のしきい値以上であることを検出した場合に、前記第１の増幅部からの増幅出力信号の積分値と、前記第２の増幅部からの増幅出力信号の積分値の相対比を算出し、算出した相対比が第２のしきい値以上であることを検出した場合には炎有りと判定することを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記炎判定手段は、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記第１の増幅部からの増幅出力信号が、第１のしきい値以上であることを検出した場合に、前記第１の増幅部からの増幅出力信号の積分値と前記第２の増幅部からの増幅出力信号の積分値の相対比を算出し、算出した相対比が第２のしきい値以上であることを検出した場合は、前記第１の増幅部の増幅出力信号の所定時間のサンプリングデータに基づいて周波数解析を行い、炎特有のゆらぎ周波数の特徴を検出した場合に炎有りと判定することを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記炎判定手段は、判定処理により炎有りと判定した場合は、当該時点において設定している前記第１の検知グループの検知感度に対応した有効検知エリア内に火炎が位置していると判定することを特徴とする請求項２２または２３記載の炎検出装置。
- 前記感度切換制御手段は、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に連動して切り換え制御し、
前記炎判定手段は、切り換え設定した全ての検知感度において、飽和検出および炎の判定処理を行い、炎有りと判定した検知感度に対応した第１の検知グループの有効検知エリアから炎有りと判定しなかった第１の検知グループの検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに火炎が位置していると判定することを特徴とする請求項２２または２３記載の炎検出装置。 - 前記感度切換制御手段は、前記第１の増幅部および第２の増幅部の増幅率を連動して制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。
- 前記第１の検知センサおよび第２の検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子を備え、
前記感度切換制御手段は、前記第１の増幅部および第２の増幅部にそれぞれ出力する前記受光素子の出力数を連動して制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。 - 前記第１の検知センサおよび第２の検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子を備え、
前記感度切換制御手段は、前記第１の増幅部および第２の増幅部にそれぞれ出力する前記受光素子の出力数または前記第１の増幅部および第２の増幅部の増幅率の少なくともいずれか一方を連動して制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。 - 一方の検知グループの検知センサは、略同一の検知エリアを略同時に監視し、かつ、受光信号を個別に出力可能な複数の受光素子を備え、
前記感度切換制御手段は、前記一方の検知グループにおいて、当該検知グループの増幅部に出力する前記受光素子の出力数または前記増幅部の増幅率の少なくともいずれか一方を制御し、他方の検知グループにおいて、当該検知グループの増幅部の増幅率を制御することにより、前記検知感度を複数段階に切り換え制御することを特徴とする請求項１６記載の炎検出装置。 - 前記検知センサは、前記受光素子が複数個配置され、一体的にパッケージ化されたものであることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記検知センサは、前記各受光素子を個別にパッケージ化して、複数個近接して配置したものであることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれかに記載の炎検出装置。
- 前記複数の受光素子は、各々同一素子寸法に形成されていることを特徴とする請求項３０または３１記載の炎検出装置。
- 前記複数の受光素子は、異なる素子寸法で形成されているものを含むことを特徴とする請求項３０または３１記載の炎検出装置。
- 火炎を観測して得られる光を電気信号に変換して出力する検知センサと、前記検知センサから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部と、前記増幅部から出力される増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、
前記増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、検知感度を低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定し、少なくとも、最適な検知感度に切り換え設定した状態における前記増幅部からの増幅出力信号が、所定のしきい値以上であることを検出した場合に炎有りと判定する炎の判定処理を行い、
前記最適検知感度より低感度側の全ての検知感度に切り換え設定した状態において、前記飽和検出および前記炎の判定処理を行い、前記炎有りと判定した検知感度に対応した有効検知エリアから、炎有りと判定しなかった検知感度に対応した有効検知エリアを除去したエリアに、火炎が位置していると判定する炎発生エリアの判定処理を行うことを特徴とする炎検出装置の検知感度設定方法。 - 有炎燃焼時に発生するＣＯ2共鳴により放射される第１の波長帯域の光を透過させる第１の光学波長フィルタと、前記第１の光学波長フィルタを透過した光を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の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第１の増幅部と、を備えた第１の検知グループと、
前記第１の光学波長フィルタの中心透過波長帯域に隣接した第２の波長帯域の光を透過させる第２の光学波長フィルタと、前記第２の光学波長フィルタを透過した光を電気信号に変換して出力する第２の検知センサと、前記第２の検知センサからの出力信号を所定の増幅率により増幅して出力する第２の増幅部と、を備えた第２の検知グループと、
前記第１の増幅部および前記第２の増幅部からの増幅出力信号に基づいて炎の判定処理を行う炎判定手段と、を備えた炎検出装置の検知感度設定方法において、
前記第１の増幅部から出力される増幅出力信号の飽和状態を検出した場合に、前記第１の検知グループおよび第２の検知グループの検知感度を連動して低感度側に切り換え制御し、最適な検知感度に設定することを特徴とする炎検出装置の検知感度設定方法。
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