(57)【要約】      （修正有）【課題】焦電作用と圧電作用をもつ炎検出センサの出力から燃焼炎を検出する炎検出装置において、受光出力から振動の影響を除去して確実な燃焼炎検出を可能とする。【解決手段】炎検出ユニット１２ａは、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを、焦電作用と圧電作用をもつ炎検出センサ１６ａで受光して、炎固有の波長帯を観測した炎受光信号Ｅ１を出力する。振動検出ユニット１４は炎検出装置１０に加わる振動を圧電作用をもつ振動センサ１７で検出して振動検出信号Ｅｖを出力する。振動補正部３６は、振動検出信号Ｅｖ’に基づき炎受光信号Ｅ１’を補正して振動信号成分を除去し、火災判断部３８で補正された炎受光信号Ｅ１ａにより燃焼炎の有無を検出して火災を判断する。火災判断制御部４０は、振動検出信号が所定値以上の場合に火災判断部３８に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせ振動に起因した非火災報を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、
前記燃焼炎から放射される前記赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、
前記炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、
前記振動検出ユニットから出力された前記振動検出信号に基づき、前記炎検出ユニットから出力された前記炎受光信号を補正する振動補正部と、
前記振動補正部で補正された前記炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
前記振動検出信号が所定値以上又は前記所定値を超えた場合に前記火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる火災判断制御部と、
が設けられたことを特徴とする炎検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の炎検出装置に於いて、
前記振動補正部は、前記振動検出ユニットから出力された前記振動検出信号に所定の係数を乗じて前記炎検出ユニットから出力された前記炎受光信号から減算することで、前記炎受光信号を補正することを特徴とする炎検出装置。
【請求項３】
燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、
前記燃焼炎から放射される所定波長帯域の前記赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の炎波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、
前記燃焼炎以外から放射される赤外線エネルギーを非炎検出センサで受光して所定の非炎波長帯を観測した非炎受光信号を出力する１又は複数の非炎検出ユニットと、
前記炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、
前記振動検出ユニットから出力された前記振動検出信号に基づき、前記炎検出ユニットから出力された前記炎受光信号及び前記非炎検出ユニットから出力された前記非炎受光信号を補正する振動補正部と、
前記振動補正部で補正された前記炎受光信号及び前記非炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
前記振動補正部により補正される前記炎受光信号が所定の補正限界に達した場合に、前記火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる火災判断制御部と、
が設けられたことを特徴とする炎検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の炎検出装置に於いて、前記火災判断制御部は、前記振動補正部による前記炎受光信号の補正は所定の補正限界に達しないが、前記非炎受光信号の補正が所定の補正限界に達した場合は、前記振動補正部で補正された前記炎受光信号により火災を判断することを特徴とする炎検出装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の炎検出装置に於いて、
前記振動補正部は、前記振動検出ユニットから出力された前記振動検出信号に前記炎検出ユニットに固有な所定の第１係数を乗じて前記炎検出ユニットから出力された前記炎受光信号から減算することで前記炎受光信号を補正し、前記振動検出信号に前記非炎検出ユニットに固有な所定の第２係数を乗じて前記非炎検出ユニットから出力された前記非炎受光信号から減算することで前記非炎受光信号を補正しており、
前記火災判断制御部は、前記振動検出信号に前記第１係数を乗じた値又は前記振動検出信号に前記第２係数を乗じた値が所定の限界値以上又は前記限界値を超えた場合に、前記補正限界に達したと判断することを特徴とする炎検出装置。
【請求項６】
請求項１又は３記載の炎検出装置に於いて、前記火災判断制御部は、前記火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる回数が所定回数又は所定頻度に達した場合に振動障害を判定して受信装置に振動障害通知信号を送信することを特徴とする炎検出装置。
【請求項７】
請求項１又は３記載の炎検出装置に於いて、前記火災判断制御部は、前記火災判断部に火災判断を禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせた後に、前記振動検出信号が前記所定値以下又は前記所定値を下回った場合、前記火災判断部に前記火災判断の判断条件を緩和して火災を判断させることを特徴とする炎検出装置。
【請求項８】
請求項１又は３記載の炎検出装置に於いて、前記火災判断制御部は、前記振動検出信号が所定値以上又は前記所定値を超えた場合に受信装置からの試験指示信号に基づく所定の自己試験を禁止又は試験結果を破棄し、その後、前記振動検出信号が前記所定値以下又は前記所定値を下回った場合に前記受信装置からの試験指示信号を待たずに前記自己試験を行うことを特徴とする炎検出装置。
【請求項９】
請求項１又は３記載の炎検出装置に於いて、前記火災判断制御部は、前記振動検出信号が所定値以上又は前記所定値を超えた状態で受信装置から試験指示信号を受信した場合は自己試験が実施不可能であることを示す試験障害応答信号を前記受信装置に送信し、その後、前記振動検出信号が前記所定値以下又は前記所定値を下回った場合に前記受信装置に試験可能通知信号を送信して試験指示信号を送信させることを特徴とする炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有炎燃焼時のＣＯ2共鳴により発生する赤外線放射を検出して、炎の有無を判定する炎検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有炎燃焼により発生する赤外線エネルギーを検出して、炎の有無を検出する炎検出装置にあっては、有炎燃焼時に発生するＣＯ2の共鳴放射波長帯域における放射線を検出して、炎の有無を検出する炎検出装置や炎検出方法がよく知られている。
【０００３】
ここで、従来技術における炎検出装置について、簡単に説明する。
【０００４】
図１３は、燃焼炎と、その他の代表的な放射体の赤外波長域における放射線スペクトルを示す概念図であり、横軸は放射線の波長、縦軸は放射線の相対強度を示す。
【０００５】
図１３に示すように、燃焼炎のスペクトル特性１００においては、ＣＯ2の共鳴放射により４．５μｍ付近の波長帯域に放射線相対強度のピークがある。
【０００６】
なお、以下では、特に断らない限り、ＣＯ2共鳴放射帯とは、４．５μｍ帯を指すものとする。また、検出センサの受光素子（光電変換素子）としては例えば焦電体が利用されている。
【０００７】
このように、従来の炎検出装置は、燃焼炎のＣＯ2共鳴に伴って放射される４．５μｍ帯の赤外線を焦電体を用いた検出センサで電気信号に変換し、この電気信号から炎特有のちらつき周波数成分を抽出して炎の有無を判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５５−０８８１２５号公報
【特許文献２】特許第４０１４１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の炎検出装置に設けられた受光素子として利用する焦電体は、赤外線エネルギーを電気信号に変換する焦電作用に加え、振動エネルギーを電気信号に変換する圧電作用を示すことが知られており、本来は４．５μｍ付近となる炎からの赤外線光を受光して焦電作用により光電変換した電気信号に基づく受光信号を出力するものであるが、地震等により炎検出装置に振動が加わると、受光素子に圧電作用が働いて検出信号を出力してしまい、これにより誤って炎と判断して非火災報を出力する可能性がある。
【００１０】
本発明は、焦電作用と圧電作用をもつ受光素子の受光信号から燃焼炎を検出する炎検出装置について、受光信号から振動の影響を除去して確実な燃焼炎検出を可能し、更に、大きな振動が加わった場合の非火災報を確実に防止する炎検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１波長方式の炎検出装置）
本発明は、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、
燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、
炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、
振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、炎検出ユニットから出力された炎受光信号を補正する振動補正部と、
振動補正部で補正された炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた場合に火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる火災判断制御部と、
が設けられたことを特徴とする。
【００１２】
（振動補正演算）
振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に所定の係数を乗じて炎検出ユニットから出力された炎受光信号から減算することで、炎受光信号を補正する。
【００１３】
（多波長方式の炎検出装置）
本発明の他の形態にあっては、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、
燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の炎波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、
燃焼炎以外から放射される赤外線エネルギーを非炎検出センサで受光して所定の非炎波長帯を観測した非炎受光信号を出力する１又は複数の非炎検出ユニットと、
炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、
振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、炎検出ユニットから出力された炎受光信号及び非炎検出ユニットから出力された非炎受光信号を補正する振動補正部と、
振動補正部で補正された炎受光信号及び非炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、
振動補正部により補正される炎受光信号が所定の補正限界に達した場合に、火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる火災判断制御部と、
が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
（非炎受光信号が補正限界での火災判断）
火災判断制御部は、振動補正部による炎受光信号の補正は所定の補正限界に達しないが、非炎受光信号の補正が所定の補正限界に達した場合は、振動補正部で補正された炎受光信号により火災を判断する。
【００１５】
（振動補正演算）
振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に炎検出ユニットに固有な所定の第１係数を乗じて炎検出ユニットから出力された炎受光信号から減算することで炎受光信号を補正し、振動検出信号に非炎検出ユニットに固有な所定の第２係数を乗じて非炎検出ユニットから出力された非炎受光信号から減算することで非炎受光信号を補正しており、
火災判断制御部は、振動検出信号に第１係数を乗じた値又は振動検出信号に第２係数を乗じた値が所定の限界値以上又は限界値を超えた場合に、補正限界に達したと判断する。
【００１６】
（振動障害の判定と通知）
火災判断制御部は、火災判断部に火災判断の禁止、保留又は破棄を行わせる回数が所定回数又は所定頻度に達した場合に振動障害を判定して受信装置に振動障害通知信号を送信する。
【００１７】
（振動検出解消後の蓄積条件緩和による火災判断）
火災判断制御部は、火災判断部に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせた後に、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合、火災判断部に火災判断の判断条件を緩和して火災を判断させる。
【００１８】
（振動障害検知と自己試験）
火災判断制御部は、振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた場合に、受信装置からの試験指示信号に基づく所定の自己試験を禁止し又は試験結果を破棄し、その後、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合に受信装置からの試験指示信号を待たずに自己試験を行う。
【００１９】
（振動検出解消後の判断条件緩和による火災判断）
火災判断制御部は、振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた状態で受信装置から試験指示信号を受信した場合は、自己試験が実施不可能であることを示す試験障害応答信号を受信装置に送信し、その後、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合に受信装置に試験可能通知信号を送信して試験指示信号を送信させる。
【発明の効果】
【００２０】
（基本的な効果）
本発明は焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、炎検出ユニットから出力された炎受光信号を補正する振動補正部と、振動補正部で補正された炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた場合に火災判断部に火災判断の禁止、保留又は破棄を行わせる火災判断制御部とが設けられたため、地震等による振動が炎検出装置に加わって炎検出ユニットの炎検出センサから圧電作用による信号が出力された場合、同じ振動が振動検出ユニットの振動センサに加わることで振動検出信号が出力され、炎検出ユニットから出力された炎受光信号を補正して炎受光信号に含まれる振動信号成分を軽減または除去することができ、振動に伴って炎検出ユニットから出力された信号により誤って炎と判断して非火災報を出力してしまうことを確実に防止できる。
【００２１】
また、炎検出装置に大きな振動が加わった場合には、振動検出信号が飽和し、炎受光信号を正しく補正できないことから、この場合は、火災判断を禁止するか、火災判断の結果を保留するか、又は、火災判断結果を採用せずに破棄することで、過大な振動により誤って非火災報が出力されることを確実に防止することができる。
【００２２】
（振動補正演算の効果）
また、振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に所定の係数を乗じて炎検出ユニットから出力された炎受光信号から減算することで、炎受光信号を補正するようにしたため、振動検出信号に乗じる係数は例えば、製造時に炎検出装置に所定の振動を加え、このときの炎受光信号と振動検出信号の相関に基づいて定める。すなわち例えば、このときの炎受光信号値に振動検出信号値を一致させるための比率を予め求めておくことで、簡単な演算により炎受光信号に含まれる振動信号成分を除去することができる。
【００２３】
（多波長方式の炎検出装置による効果）
本発明の他の形態にあっては、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測して燃焼炎の有無を判断し検出する炎検出装置であって、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを炎検出センサで受光して所定の炎波長帯を観測した炎受光信号を出力する炎検出ユニットと、燃焼炎以外から放射される赤外線エネルギーを非炎検出センサで受光して所定の非炎波長帯を観測した非炎受光信号を出力する１又は複数の非炎検出ユニットと、炎検出装置に加わる振動を振動センサで検出して振動検出信号を出力する振動検出ユニットと、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に基づき、炎検出ユニットから出力された炎受光信号及び非炎検出ユニットから出力された非受光信号を補正する振動補正部と、振動補正部で補正された炎受光信号及び非炎受光信号により燃焼炎の有無を検出して火災を判断する火災判断部と、振動補正部により補正される炎受光信号が所定の補正限界に達した場合に、火災判断部に火災判断結果の禁止、保留又は破棄を行わせる火災判断制御部とが設けられたため、ＣＯ2の共鳴放射帯である４．５μｍ帯の炎波長帯に対し長波長帯側の例えば５．０μｍ付近及び又は短波長側の例えば、２．３μｍ付近の非炎波長帯における赤外線エネルギーを検出して２波長帯域又は３波長帯域における各受光信号から炎を判断することで識別性能をさらに向上させた場合にも、１波長方式の場合と同様に、振動に伴って各検出ユニットから出力された信号により誤って炎と判断して非火災報を出力してしまうことを確実に防止でき、また、炎検出装置に大きな振動が加わった場合には、振動検出信号が飽和し、炎受光信号を正しく補正できないことから、この場合は、火災判断結果を禁止するか、火災判断結果を保留するか、又は、火災判断結果を採用せずに破棄することで、過大な振動により誤って非火災報が出力されることを確実に防止することができる。
【００２４】
（非炎受光信号が補正限界での火災判断の効果）
また、火災判断制御部は、振動補正部による炎受光信号の補正は所定の補正限界に達しないが、非炎受光信号の補正が所定の補正限界に達した場合は、振動補正部で補正された炎受光信号により火災を判断するようにしたため、各検出ユニットに設けた検出センサの特性や物理配置（実装位置）によって振動の影響が異なり、これに応じて各検出ユニットの振動補正のための係数が異なっており、非炎受光信号が補正限界に達しても、炎受光信号が補正限界に達していない場合には、補正された炎受光信号のみにより火災を判断することで、火災判断の信頼性を向上可能とする。
【００２５】
（振動補正演算と補正限界の効果）
また、振動補正部は、振動検出ユニットから出力された振動検出信号に炎検出ユニットに固有な所定の第１係数を乗じて炎検出ユニットから出力された炎受光信号から減算することで炎受光信号を補正し、振動検出信号に非炎検出ユニットに固有な所定の第２係数を乗じて非炎検出ユニットから出力された非炎受光信号から減算することで非炎受光信号を補正しており、火災判断制御部は、振動検出信号に第１係数を乗じた値又は振動検出信号に第２係数を乗じた値が所定の限界値以上又は限界値を超えた場合に、補正限界に達したと判断するようにしたため、予め求められた各検出ユニットに固有な振動補正のための係数とそのときの振動検出信号から、検出ユニット毎に、各炎受光信号が振動検出信号により補正可能かどうか判断することで、検出ユニット毎に振動の影響が異なっていても、各検出信号が補正限界に達しているかどうかを確実に判断することができる。
【００２６】
（振動障害の判定と通知による効果）
また、火災判断制御部は、火災判断部に火災判断結果の禁止、保留又は破棄を行わせる回数が所定回数又は所定頻度に達した場合に振動障害を判定して受信装置に振動障害通知信号を送信するようにしたため、炎検出装置に振動が加わって障害状態となっていることが受信装置から報知され、炎検出装置の状態を正確に把握して適切な運用管理ができる。
【００２７】
（振動検出解消後の判断条件緩和による火災判断の効果）
また、火災判断制御部は、火災判断部に火災判断結果の禁止、保留又は破棄を行わせた後に、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合、火災判断部に火災判断の判断条件を緩和して火災を判断させるようにしたため、振動障害により正常な火災判断ができない間に火災が発生している可能性があり、振動の影響が解消された場合には、例えば、火災判断が所定回数以上続いて場合に火災を確定する判断条件が設定されているときには、火災判断の回数を減らすことで判断条件を緩和し、振動障害が解消した後に迅速な火災の確定を行って火災警報の作動遅れを防止する。
【００２８】
（振動障害検知と自己試験の効果）
また、火災判断制御部は、振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた場合に、受信装置からの試験指示信号に基づく所定の自己試験を禁止し又は試験結果を破棄し、その後、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合に受信装置からの試験指示信号を待たずに自己試験を行うようにしたため、振動障害中は、受信装置から指示があっても、火災擬似光となる試験光の照射による検出ユニットの減光率を検出する自己試験を行っても正しい減光率は得られないことから、自己試験は行わないようにし、振動障害が解消したら、受信装置からの指示がなくとも自己試験を実行して正しい減光率を速やか検出し、自己試験により検出された減光率による各受光信号の汚れ補正により炎検出装置の正常動作を保証する。
【００２９】
（振動障害の通知と自己試験の効果）
また、火災判断制御部は、振動検出信号が所定値以上又は所定値を超えた状態で受信装置から試験指示信号を受信した場合は、自己試験が実施不可能であることを示す試験障害応答信号を受信装置に送信し、その後、振動検出信号が所定値以下又は所定値を下回った場合に受信装置に試験可能通知信号を送信して試験指示信号を送信させるようにしたため、受信装置から試験指示信号を受信しときに振動障害が発生した場合は、正しい減光率は得られないことから自己試験は行わずに試験障害応答信号を受信装置に送信して振動障害を報知させ、振動障害が解消したら試験可能通知信号を受信装置に送信することで試験指示信号の送信を再開させ、自己試験を実行して正しい減光率を速やかに検出し、自己試験により検出された減光率による各受光信号の汚れ補正により炎検出装置の正常動作を保証する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】炎検出装置の実施形態を示したブロック図
【図２】炎検出装置の外観を示した説明図
【図３】炎検出センサの概略構成を示した説明図
【図４】図３の炎検出センサにおける受光素子部の等価回路を示した回路図
【図５】燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合に図１の受光ユニットから出力される受光信号を示した信号波形図
【図６】燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合に図１の受光ユニットから出力される受光信号の周波数分布を示した説明図
【図７】図１の炎検出装置の制御動作を示したフローチャート
【図８】図１の炎検出装置における自己試験制御を示したフローチャート
【図９】図１の炎検出装置における他の自己試験制御を示したフローチャート
【図１０】２波長方式となる炎検出装置の他の実施形態を示したブロック図
【図１１】図１０の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における透過率を示した特性図
【図１２】図１０の炎検出装置の制御動作を示したフローチャート
【図１３】燃焼炎と、その他の代表的な放射体の放射線スペクトルを示した特性図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［炎検出装置の概要］
（装置の概要）
図１は炎検出装置の実施形態を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態の炎検出装置１０は、炎検出ユニット１２ａ、振動検出ユニット１４、ＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）１５に設けられた振動補正部３６、火災判断部３８及び火災判断制御部４０で構成される。
【００３２】
炎検出ユニット１２ａは、監視領域に存在する燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測するものであり、大別して、燃焼炎からＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯の赤外線エネルギーを受光して光電変換し、炎受光信号Ｅ１を出力する。
【００３３】
炎検出ユニット１２ａには、サファイアガラス等を用いた赤外線透光性窓１８、炎検出センサ１６ａ、前置フィルタ２４ａ、プリアンプ２６ａ、メインアンプ２８ａが設けられ、メインアンプ２８ａから出力された炎受光信号Ｅ１は終段アンプ３０ａを介して炎受光信号Ｅ１’となり、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ａでデジタル受光信号（説明の便宜上、このデジタル受光信号も「炎受光信号Ｅ１’」という）に変換して取り込まれる。
【００３４】
以降、Ａ／Ｄ変換前後で信号の記号を区別せず、変換後のデジタル信号も受光信号Ｅ１'として説明する。Ａ／Ｄ変換によるサンプリングは、たとえば６４Ｈｚでおこない、１秒間に６４点の受光信号データを得る。
【００３５】
振動検出ユニット１４は、地震等により炎検出装置１０に加わる振動を電気信号に変換し、これを電気的に処理して振動検出信号Ｅｖを出力する。振動検出ユニット１４には、振動センサ１７、前置フィルタ２４ｖ、プリアンプ２６ｖ、メインアンプ２８ｖが設けられ、メインアンプ２８ｖから出力された振動検出信号Ｅｖは終段アンプ３０ｖを介して、振動検出信号Ｅｖ’としてＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｖでデジタル受光信号に変換して取り込まれる。
【００３６】
こちらも、Ａ／Ｄ変換前後で信号の記号を区別せず、以降、変換後のデジタル信号も振動検出信号Ｅｖ'として説明する。Ａ／Ｄ変換によるサンプリングは、たとえば６４Ｈｚでおこない、１秒間に６４点の振動検出信号データを得る。
【００３７】
振動補正部３６は、振動検出信号Ｅｖ’に基づき、炎受光信号Ｅ１'を補正して、受光信号Ｅ１'に含まれる振動信号成分を除去した炎受光信号Ｅ１ａを出力する。
【００３８】
火災判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａに基づき、監視範囲の燃焼炎の有無を判断して検出する。
【００３９】
火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が所定値以上又は所定値を超えた場合に火災判断部３８に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる。
【００４０】
また、火災判断制御部４０は、火災判断部３８に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせる回数が所定回数又は所定頻度に達した場合に振動障害を判定して、図示しない受信装置として機能する火災受信盤に振動障害通知信号を送信する。
【００４１】
また、火災判断制御部４０は、火災判断部３８に火災判断の禁止、保留又は火災判断結果の破棄を行わせた後に、振動検出信号Ｅｖ’が所定値以下又は所定値を下回った場合、火災判断部３８に火災判断の判断条件を緩和して早期に火災を判断させる。
【００４２】
更に、火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が所定値以上又は所定値を超えた場合に、火災受信盤からの試験指示信号を受信したときに検出センサの減光率を検出するための自己試験を行わず、振動検出信号Ｅｖ’が所定値以下又は所定値を下回った場合に自己試験を行う。
【００４３】
（装置外観と受光ユニット、振動検出ユニット）
図２は炎検出装置の外観を示した説明図である。図２に示すように、炎検出装置１０は、天井面や壁面の取付ベースに取り付けられる本体５０の下部に設けられたカバー５２の監視範囲側の面に透光性窓１８を設け、透光性窓１８の内部に配置された基板５６に、図１に示した炎検出ユニット１２ａの炎検出センサ１６ａと振動検出ユニット１４の振動センサ１７を配置している。
【００４４】
また、透光性窓１８の近傍には、内部の検出センサを見通せる位置に、試験光源として試験ランプ４２を収納した試験光源収納部４３を設けている。試験光源収納部４３には、試験ランプ４２からの試験光を透過する試験用透光性窓４４を配している。試験時に試験ランプ４２から発した試験光は、試験用透光性窓４４、透光性窓１８を透過して炎検出センサ１６ａで受光される。このときの炎受光信号に基づき、炎検出センサ１６ａの故障有無や透光性窓１８の汚れによる減光率を検出して炎受光信号の汚れ補正するための自己試験を行う。
【００４５】
（受光ユニットの構成）
（炎検出ユニット１２ａの構成）
図１に示した炎検出ユニット１２ａにおいて、炎検出センサ１６ａは燃焼炎からＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯域の赤外線エネルギーを受光し電気信号に変換して出力し、前置フィルタ２４ａは炎検出センサ１６ａから出力される炎受光信号から、炎の揺らぎ周波数に対応した所定の周波数帯域の信号成分のみを選択通過させ、プリアンプ２６ａは前置フィルタ２４ａを通過した信号成分を初段増幅し、メインアンプ２８ａで増幅して炎受光信号Ｅ１を出力する。
【００４６】
ここで、炎検出センサ１６ａは、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材を用いた透光性窓１８、光学波長フィルタ２０ａ、及び受光素子部２２ａを備えている。
【００４７】
炎検出ユニット１２ａから終段アンプ３０ａを介して出力された炎受光信号Ｅ１’は、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ａによりデジタル受光信号Ｅ１’に変換して読み込まれ、火災判断部３８による炎有無の判断が実行される。
【００４８】
（炎検出センサ１６ａ）
図３は炎検出センサの概略構成を示した説明図、図４は図３の炎検出センサにおける受光素子部の等価回路を示した回路図である。
【００４９】
図３に示すように、炎検出センサ１６ａは、基板４６の表面に支持配置された焦電体２５を備え、これに受光電極２５を設け、基板４６の裏面側に配置されたＦＥＴ２７を備えてなる受光素子部２２ａと、基板４６を基部４７上に支持しつつ基部４７を貫通して設けられた端子４８と、受光素子部２２ａの前方（図示上方）にバンドパスフィルタである光学波長フィルタ２０ａを備えたカバー部材４９とからなるパッケージ構成を有している。
【００５０】
また、受光部２２ａの等価回路は、図４に示すように、ＦＥＴ２７のゲートから例えば焦電体２５と高抵抗２９の並列回路を介してゲート端子Ｇに接続し、またＦＥＴ２７のドレインとソースをそれぞれドレイン端子Ｄとソース端子Ｓに接続している。
【００５１】
ここで、光学波長フィルタ２０ａは、ＣＯ2共鳴放射帯の波長を選択透過させるもので、例えば、シリコン、サファイア等の基板上に、公知の方法でそれぞれ形成することができる。
【００５２】
（透光性窓１８）
透光性窓１８は、図２に示したように、カバー５２の、炎検出センサ１６ａの前面側に設けた所定の開口部に配置され、例えば、サファイアガラス等の赤外線透光性の部材により形成している。このため受光素子部２２ａについて、受光限界視野が透光性窓１８の縁辺部で規制されつつ、それぞれ所定の拡がり角度を有する視野範囲の検知エリアが設定される。
【００５３】
ここで、透光性窓１８を構成するサファイアガラスは、概ね７．０μｍ付近以下の波長帯域の放射線を良好に透過するショートウェーブパス特性、換言すれば、概ね７．０μｍ付近より長波長の放射線を遮断するロングウェーブカット特性を有するフィルタ部材として機能する。
【００５４】
（前置フィルタ２４ａ）
図１の炎検出ユニット１２ａの前置フィルタ２４ａは、周波数選択部として機能し、炎検出センサ１６ａの受光素子部２２ａから出力される受光信号から、炎判断処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる例えばアクティブフィルタであり、後段のプリアンプ２６ａに特定の周波数帯域の信号成分を含む受光信号を出力する。
【００５５】
（プリアンプ２６ａとメインアンプ２８ａ）
プリアンプ２６ａは、前置フィルタ２４ａを介して入力される受光信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ａ、終段アンプ３０ａは、プリアンプ２６ａからの受光信号を、後述する炎判断処理に適した信号レベルに増幅し、炎受光信号Ｅ１（或いは炎受光信号Ｅ１’）として出力する。
【００５６】
（振動検出ユニット１４の構成）
図１に示した振動検出ユニット１４において、振動センサ１７は、炎検出装置１０に加わる振動エネルギーを圧電作用により電気信号に変換して出力し、前置フィルタ２４ｖは振動センサ１７から出力される振動検出信号から、所定の周波数帯域の信号成分のみを通過させ、プリアンプ２６ｖは前置フィルタ２４ｖを通過した信号成分を初段増幅し、メインアンプ２８ｖはこれを増幅して振動検出信号Ｅｖを出力する。さらに、終段アンプ３０ｖは振動検出信号Ｅｖを増幅して振動検出信号Ｅｖ’を出力する。
【００５７】
ここで、振動センサ１７は、炎検出ユニット１２ａに設けた炎検出センサ１６ａと同じ構成の焦電センサであり、光学波長フィルタ２０ｖ、及び第２の焦電素子である振動検出素子部２２ｖを備えている。
【００５８】
振動検出ユニット１４から終段アンプ３０ｖを介して出力された振動検出信号Ｅｖ’は、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ｖによりデジタル信号に変換して読み込まれ、これに基づき振動補正部３６による炎受光信号Ｅ１’の振動補正が実行される。以下、各構成について具体的に説明する。
【００５９】
（振動検出ユニット１４の振動センサ１７）
振動検出ユニット１４の振動センサ１７は、図３に示した炎検出センサ１６ａと同じ構成であり、振動センサ１７における振動検出素子部２２ｖの等価回路も図４に示した炎検出センサ１６ａにおける受光素子部２２ａの等価回路と同じになる。
【００６０】
（透光性窓１８とマスク部材４０）
振動センサ１７に設けられた透光性窓１８と光学波長フィルタ２０ｖの間にはマスク部材４１が配置されており、透光性窓１８を通った外からの光をマスク部材４１で遮り、振動センサ１７で受けないようにしている。
【００６１】
このため振動センサ１７に設けられた焦電体は圧電作用のみにより振動エネルギーを電気信号に変換して出力する。
【００６２】
なお、マスク部材４１は、カバー５２と一体に設けても良いし、カバー５２の一部をマスク部材４１としても良い。或いは、マスク部材４１は、振動センサ（焦電センサ）のカバー部材とし、すなわち光学波長フィルタを取り除き、カバー部材の開口を塞ぐようにしても良い。
【００６３】
（振動検出ニット１４の前置フィルタ２４ｖ）
前置フィルタ２４ｖは、炎検出ユニット１２ａの前置フィルタ２４ａと同じであり、振動センサ１７の振動検出素子部２２ｖから出力される振動検出信号から、振動補正に用いられる特定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる例えばアクティブフィルタであり、後段のプリアンプ２６ｖに特定の周波数帯域の信号成分を含む振動検出信号を出力する。
【００６４】
前置フィルタ２４ｖで通過させる信号周波数帯域、またその通過特性を、前置フィルタ２４ａと同じにすることにより、炎検出装置１０に振動が加わったときに受光素子部２２ａからの出力に基づく炎受光信号Ｅ１（或いはＥ１’）と、このときの振動検出素子部２２ｖからの出力に基づく振動検出信号Ｅｖ（或いはＥｖ’）の信号波形を概ね相似とすることができ、振動補正を容易にすることができる。
【００６５】
（振動検出ユニット１４のプリアンプ２６ｖとメインアンプ２８ｖ）
プリアンプ２６ｖは、前置フィルタ２４ｖを介して入力される振動検出信号を所定の増幅率で初段増幅し、メインアンプ２８ｖは、プリアンプ２６ｖからの各受光信号を増幅し、振動検出信号Ｅｖとして出力する。
【００６６】
［ＭＰＵ１５による振動補正と炎判断］
ＭＰＵ１５は、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｖを含む各種の入出力ポート等を備え、振動補正部３６、火災判断部３８及び火災判断制御部４０は、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能である
（振動補正部３６）
振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’により炎検出ユニット１２ａから出力された炎受光信号Ｅ１’を補正して振動信号成分を除去した炎受光信号Ｅ１ａを出力する。
【００６７】
具体的には、振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’に所定の係数Ｋ１（第１係数）を乗じて、炎検出ユニット１２ａから出力された炎受光信号Ｅ１’からこれを減算することで、振動信号成分を除去した炎受光信号Ｅ１ａを
Ｅ１ａ＝Ｅ１’−Ｋ１・Ｅｖ’        （式１）
として出力する。
【００６８】
ここで、振動検出信号Ｅｖ’に乗じる係数Ｋ１は、炎検出センサ１６ａの受光素子部２２ａに外部から光が入らないように透光性窓１８を遮光した状態で、例えば炎検出装置１０に炎のゆらぎ周波数帯の所定周波数の振動を加え、このときの受光素子部２２ａ及び振動検出素子部２２ｖから圧電作用のみによる振動検出信号を出力させる。
【００６９】
このとき炎検出ユニット１２ａから終段アンプ３０ａを通して出力される信号をＥ１ｔとし、振動検出ユニット１４から終段アンプ３０ｖを通して出力される信号をＥｖｔとしたときに、
Ｅ１ｔ＝Ｋ１・Ｅｖｔとなるように比率を係数Ｋ１として設定すれば、（式１）により振動信号成分を除去できる。
すなわち係数Ｋ１は、
Ｋ１＝Ｅ１ｔ／Ｅｖｔ
として設定することができる。係数Ｋ１はあらかじめＭＰＵ１５のメモリに記憶させておき、振動補正部３６で必要に応じ読み出して補正を実行する。
【００７０】
また、振動のみにより炎検出ユニット１２ａ及び振動検出ユニット１４の各々から出力される信号は、振動が大きくなると飽和することから、例えば震度５強といった地震時の揺れに対しても信号が飽和しないように、プリアンプ２６ａ，２６ｖ及びメインアンプ２８ａ，２８ｖ、終段アンプ３０ａ，３０ｖによる増幅率を設定するのが好ましい。
【００７１】
（火災判断部３８）
火災判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａを所定時間単位に取り込み、炎受光信号Ｅ１ａの信号振幅に対する時間積分処理を行い、積分値ΣＥ１を算出する。
【００７２】
図５は燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合に図１の受光ユニットから出力される炎受光信号Ｅ１’を示した信号波形図である。振動時に焦電センサの圧電作用によって出力される炎受光信号Ｅ１’も、これと類似の信号波形を呈するため、非火災報の原因となる。同様にして、振動時に焦電センサの圧電作用によって出力される振動検出信号Ｅｖ’もまた類似の信号波形を呈するので、これに基づき炎受光信号Ｅ１’を補正して非火災報を回避する。
【００７３】
判断部３８は、図５に示す炎受光信号Ｅ１’から振動に基づく信号成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａをＴ＝２秒単位（１２８点の受光信号データ単位）ごとに取込み、受光信号Ｅ１ａの基準電位からの差分の絶対値となる積分値ΣＥ１ａを求める。
【００７４】
次いで、判断部３８は、積分値ΣＥ１ａが、予め設定された閾値以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、積分値ΣＥ１ａが閾値を超えた場合には、炎有り判断の第１要素とする。
【００７５】
また、火災判断部３８は、Ｔ＝２秒間分ごとに取込んだ炎受光信号Ｅ１ａを高速フーリエ変換して分析し、８Ｈｚ以下の周波数帯域の周波数分布が所定条件を満たす場合に炎有り判断の第２要素とし、第１要素とあわせて複合的な炎有無判断を行う。
【００７６】
図６は、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを観測した場合出力される受光信号Ｅ１ａの周波数分布を示した説明図である。火災判断部３８は、Ｅ１’が振動補正された受光信号Ｅ１ａをＴ＝２秒単位（１２８点単位）に取込み、高速フーリエ変換により図６に示す周波数分布を得る。
【００７７】
図６に示すように、燃焼炎から放射される赤外線エネルギーを周波数軸で観測すると、概ね８Ｈｚよりも低周波側に高い出力レベルを示す周波数分布が得られることから、実質的な炎のちらつき周波数が８Ｈｚまでの周波数帯域ＦＬに存在し、８Ｈｚを超える例えば１６Ｈｚまでの高周波側の周波数帯域ＦＨは低いレベルを示す。
【００７８】
このため、受光信号Ｅ１ａの周波数分布に基づく炎判断は、例えば８Ｈｚまでの範囲となる低周波側ＦＬの相対強度の積分値ΣＦＬおよび高周波側ＦＨの相対強度の積
分値ΣＦＨを求め、この積分値の相対比ΣＦＬ／ΣＦＨが、予め設定された閾値以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、閾値を超えた場合には、炎有り判断の第２要素とする。
【００７９】
そして、火災判断部３８は、２秒単位で取り込んだ炎受光信号Ｅ１ａの積分値による炎有り判断の第１要素と、炎受光信号Ｅ１ａの周波数分布による炎有り判断の第２要素の両方が成立し、且つ、所定回数連続した場合に炎との判断を確定して火災検出信号を外部に出力する。
【００８０】
［振動検出に基づく火災判断制御］
（過大振動に対する火災判断の禁止）
図１のＭＰＵ１５に設けられた火災判断制御部４０は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’が予め定めた閾値Ｅｖｔｈ以下である場合又は閾値Ｅｖｔｈを下回っている場合は、火災判断部３８に、振動補正部３６により補正された炎受光信号Ｅ１ａを用いた、積分値ΣＥａに基づく炎有無の判断（第１要素）と、フーリエ変換による周波数解析に基づく炎有無の判断（第２要素）を行わせるが、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又は閾値Ｅｖｔｈを超えた場合には、火災判断部３８による火災判断の制御を禁止させる制御を行う。この場合、火災判断制御部４０は、火災判断部３８による判断制御を保留しても良いし、判断が行われても判断結果を採用せずに破棄するようにしても良い。
【００８１】
これは炎検出装置１０に大きな振動が加わった場合には、例えば、炎受光信号Ｅ’或いは振動検出信号Ｅｖ’が飽和し、炎受光信号Ｅ１’から振動成分を除去する補正が正しくできないことから、この場合は、火災判断部３８による火災判断を禁止するか、火災判断の結果を保留するか、又は、火災判断結果を採用せずに破棄することで、過大な振動により誤った火災判断、即ち非火災報が出力されることを防止する。
【００８２】
本実施形態で火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又は超えた場合に火災判断部３８により火災判断を禁止させているが、前記（式１）の炎受光信号Ｅ１’から減算する振動成分（Ｋ１・Ｅｖ’）を算出し、振動成分（Ｋ１・Ｅｖ’）が所定の閾値以上又は閾値を超えた場合に補正限界に達したと判断し、火災判断部３８により火災判断を禁止させるようにしても良い。
【００８３】
また、火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えた回数を計数しており、所定回数に達した場合に、振動障害を判定し、振動障害検出信号を受信装置である火災受信盤に送信する制御を行う。
【００８４】
また、火災判断制御部４０は、閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えていた振動検出信号Ｅｖ’が、後に低下して振動障害が解消した（つまり、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以下又は閾値Ｅｖｔｈを下回るようになり）後に火災判断部３８による火災判断が行われる場合には、炎有りの判断条件を一時的に緩和させる制御を行う。
【００８５】
火災判断部３８は、Ｔ＝２秒単位で取り込んだ炎受光信号Ｅ１ａの積分値ΣＥａに
よる炎有り判断の第１要素と、炎受光信号Ｅ１ａの周波数分布による炎有り判断の第２要素の両方が成立し、且つ、例えばこれが所定回数連続した場合に炎との判断を確定（炎有りと断定）して火災検出信号を外部に出力するようにしているが、振動障害が解消した直後は、炎有りの第１要素と第２要素の両方が連続成立する要件回数、即ち回数閾値を低下させることで判断条件を緩和させる制御を行う。
【００８６】
このため振動障害中に火災が発生していた場合、振動障害が解消した直後は判断条件が緩和されることで、迅速な火災の確定を行って火災信号を出力することができ、作動遅れを防止することができる。
【００８７】
（炎検出装置の制御動作）
図７は図１の炎検出装置の制御動作を示したフローチャートであり、ＭＰＵ１５による制御動作となる。
【００８８】
図７に示すように、ＭＰＵ１５はステップＳ１に示すように、Ｔ＝２秒周期で炎受光信号Ｅ１’と振動検出信号Ｅｖ’を読込み、ステップＳ２で例えば振幅ピーク平均として求めた振動検出信号Ｅｖ’を所定の閾値Ｅｖｔｈと比較し、閾値Ｅｖｔｈ未満であればステップＳ５に進み、前記（式１）による補正演算を行って振動成分（Ｋ１・Ｅｖ’）が除去されることで補正された炎受光信号Ｅ１ａを求め、ステップＳ６に進み、受光信号Ｅ１ａの積分値ΣＥａによる炎有り判断の第１要素と、炎受光信号Ｅ１ａの周波数分布による炎有り判断の第２要素の両方が成立したかどうかの火災判断を行い、振動障害の解消直後ではないことからステップＳ８をスキップしてステップＳ９に進み、第１要素と第２要素の両方の連続した成立回数が所定回数に達したことを判別すると、ステップＳ１０に進んで火災検出信号を火災受信盤に送信して火災警報を出力させる。
【００８９】
一方、ＭＰＵ１５はステップＳ２で振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上であることを判別するとステップＳ３に進み、閾値Ｅｖｔｈ以上となる回数が所定値以上か否か判別し、ステップＳ６の火災判断を行うことなくステップＳ１、Ｓ２の処理を繰り返し、ステップＳ３で所定の回数閾値以上が判別されるとステップＳ４に進んで振動障害を判定し、振動障害検出信号を火災受信盤に送信する。
【００９０】
また、ＭＰＵ１５はステップＳ４で振動障害が判定された後に、ステップＳ２で振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ未満に低下して振動障害が解消された場合には、ステップＳ４’で振動障害の復旧を火災受信盤へ通知したうえ、ステップＳ５〜Ｓ６で振動補正された炎受光信号Ｅ１ａに基づく火災判断を行った後、ステップＳ７で振動障害の解消直後であることを判別してステップＳ８に進み、炎有りから火災を判断する炎有り判断の第１要素と第２要素の両方の連続成立要件回数を減少させる、つまり回数閾値を一時的に小さく変更することで判断条件を緩和し、ステップＳ９で火災判断回数が変更後の回数閾値に達したことを判別するとステップＳ１０に進み、火災と断定し、火災受信盤に火災検出信号を送信して火災警報の作動遅れを防止する。
【００９１】
変更後の回数閾値は、例えば所定時間経過後に変更前の回数閾値へ戻す。なお、このように連続成立回数をカウントし、カウント数が閾値に達するまで火災断定を猶予することを「蓄積」という。カウント数は「蓄積回数」という。
【００９２】
［振動障害と自己試験］
（自己試験）
本実施形態の炎検出装置１０は炎の監視機能を維持するために、透光性窓１８の汚れをチェックする自己試験を行っている。透光性窓１８の汚れをチェックする自己試験は、火災受信盤から定期的に送信される試験指示信号を受信した場合に、炎検出装置１０に設けられた試験ランプ４２から炎模擬光となる試験光を透光性窓１８に入射し、炎検出センサ１６ａで受光して、このときの炎受光信号Ｅ１’を、透光性窓１８が汚れていない初期状態と比較演算して減光率を求め、減光率が所定の汚れ閾値を超えた場合に汚れ警報信号を火災受信盤に送信して汚れ警報を出力させている。
【００９３】
（自己試験制御の第１実施形態）
図１のＭＰＵ１５に設けられた火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ値以上又はこれを超えた場合に、火災受信盤からの試験指示信号に基づく自己試験を禁止するか、又は試験結果を採用せずに破棄し、その後、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以下又はこれを下回った場合に火災受信盤からの試験指示信号を待たずに自己試験を行う。
【００９４】
図８は図１の炎検出装置における自己試験制御の第１実施形態を示したフローチャートであり、ＭＰＵ１５による制御となる。図８に示すように、ＭＰＵ１５はステップＳ２１で火災受信盤からの試験指示信号の受信を判別するとステップＳ２２に進み、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上でなければ振動障害中でないことからステップＳ２３に進んで自己試験を行う。
【００９５】
一方、ＭＰＵ１５はステップＳ２２で振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上であれば振動障害中を判別して自己試験を実施しない。一方、ステップＳ２１で火災受信盤からの試験指示信号を受信しない場合も、ステップＳ２４で振動障害の解消を判別するとステップＳ２３に進み、自己試験を行う。すなわち、本実施形態においては、一旦振動障害となった後に振動障害が解消されると、火災受信盤からの試験指示信号を待つことなく自己試験を行う動作制御となる。振動障害解消後の自己試験を一度行うと、振動障害の発生と解消をクリアして、ステップＳ２１から始まる処理へ戻る。
【００９６】
（自己試験制御の第２実施形態）
図１のＭＰＵ１５に設けられた火災判断制御部４０は、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えた状態で火災受信盤から試験指示信号を受信した場合は、自己試験が実施不可能であることを示す試験障害応答信号を火災受信盤に送信し、その後、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以下又はこれを下回った場合に火災受信盤に試験可能通知信号を送信して試験指示信号を送信させる制御を行う。
【００９７】
図９は図１の炎検出装置における自己試験制御の第２実施形態を示したフローチャートであり、ＭＰＵ１５による制御となる。図９に示すように、ＭＰＵ１５はステップＳ３１で火災受信盤からの試験指示信号の受信を判別するとステップＳ３２に進み、振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上でなければ振動障害中でないことからステップＳ３３に進んで自己試験を行う。
【００９８】
一方、ＭＰＵ１５はステップＳ３２で振動検出信号Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上であれば振動障害中を判別してステップＳ３４で火災受信盤へ振動障害応答信号を送信し、自己試験ができないことを通知する。
【００９９】
続いて、ＭＰＵ１５は、ステップＳ３５で振動障害の解消を監視しており、ステップＳ３５で振動障害の解消を判別するとステップＳ３６に進み、試験可能通知信号を火災受信盤に送信し、火災受信盤から試験指示信号を送信させ、これに基づき自己試験を行うことになる。
【０１００】
［２波長式の炎検出装置］
（炎検出ユニット１２ａ，非火災検出ユニット１２ｂ）
図１０は２波長方式としての炎検出装置の実施形態を示したブロック図である。図１０に示すように、本実施形態による２波長方式の炎検出装置１０は、図１の炎検出ユニット１２ａ及び振動検出ユニット１４に加え、新たに概ね５．０μｍ〜７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを電気信号に変換した受光信号Ｅ２’を出力する非炎検出ユニット１２ｂが設けられる。
【０１０１】
炎検出ユニット１２ａは、図１の実施形態と同じであり、燃焼炎からＣＯ２共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯域の赤外線エネルギーを観測して受光信号Ｅ２を出力する。
【０１０２】
振動検出ユニット１４は、図１の実施形態と同じであり、地震等により炎検出装置１０に加わる振動を電気信号に変換し、これを電気的に処理して振動検出信号Ｅｖを出力する。
【０１０３】
炎検出ユニット１２ａからの炎受光信号Ｅ１、非炎検出ユニット１２ｂからの非炎受光信号Ｅ２、及び振動検出ユニット１４からの振動検出信号Ｅｖは、それぞれ終段アンプ３０ａ，３０ｂ，３０ｖで増幅されてＥ１’，Ｅ２’，Ｅｖ’となり、ＭＰＵ１５に設けたＡ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂ，３５ｖの各々でデジタル信号に変換され、ＭＰＵ１５に取り込まれている。なお、説明の便宜上、このデジタル信号も炎受光信号Ｅ１’、非炎受光信号Ｅ２’及び振動検出信号Ｅｖ’という。
【０１０４】
（非炎検出ユニット１２ｂ）
非炎検出ユニット１２ｂは、炎検出センサ１６ａとは異なる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非炎検出センサ１６ｂを備える。即ち、炎検出ユニット１２ａは、燃焼炎からＣＯ2共鳴により放射される、概ね４．５μｍを中心波長とする波長帯域の赤外線エネルギーを電気信号に変換し炎受光信号Ｅ１を出力するのに対し、非炎検出ユニット１２ｂは、本実施形態においては概ね５．０μｍ〜７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを電気信号に変換した受光信号Ｅ２を出力する。
【０１０５】
また、非炎検出ユニット１２ｂは、非炎検出センサ１６ｂに続いて、非炎検出センサ１６ｂから出力される非炎受光信号から、所定の周波数帯域の信号成分のみを通過させる前置フィルタ２４ｂと、前置フィルタ２４ｂを通過した信号成分を初段増幅するプリアンプ２６ｂと、プリアンプ２６ｂからの出力を増幅するメインアンプ２８ｂとで構成される。非炎検出ユニット１２ｂのメインアンプ２８ｂから出力された非炎受光信号Ｅ２は、終段アンプ３０ｂを介して、ＭＰＵ１５のＡ／Ｄ変換ポート３５ｂへ入力され、デジタル受光信号に変換して非炎受光信号Ｅ２'として読み込まれ、炎の判断処理に用いられる。
【０１０６】
（非炎検出センサ１６ｂの構成）
非炎検出センサ１６ｂは、５．０μｍ〜７．０μｍの波長帯域の放射線を良好に透過する光学波長フィルタ２０ｂと、光学波長フィルタ２０ｂを透過した光を受光して電気信号に変換して出力する、図４の受光素子部２２ａと同様の等価回路でなる受光素子部２２ｂを備え、図３に示した炎検出センサ１６ａと同様な構造により、パッケージ化された構成とする。
【０１０７】
（炎検出センサ１６ａと非炎検出センサ１６ｂの波長透過特性）
図１１は、図１０の実施形態に適用される光学波長フィルタ及び透光性窓の各波長における透過率を示した特性図である。
【０１０８】
図１１に示すように、図１０の透光性窓１８であるサファイアガラスにより、概ね７．０μｍ付近以下の放射線が良好に透過するショートウェーブパス特性（又は、ロングウェーブカット特性）を有する透過率特性７０が得られる。そして、概ね４．５μｍ付近を中心透過波長とするバンドパスフィルタである光学波長フィルタ２０ａにより、当該中心波長近傍の波長帯域の赤外線エネルギーを透過する透過率特性７２が得られる。透過率特性７０と透過率特性７２の組合せにより、合成透過特性７４をもつバンドパスフィルタが構成され、炎検出センサ１６ａの受光素子部２２ａは結果的に、合成透過特性７４をもつバンドパスフィルタを透過した赤外線を受光することになる。
【０１０９】
一方、透光性窓１８であるサファイアガラスの透過率特性７０と、５．０μｍ付近をカットオン波長とするロングパスフィルタである光学波長フィルタ２０ｂの透過率特性７６の組合せにより、概ね５．０μｍ〜７．０μｍの波長帯域の赤外線エネルギーを透過する合成透過特性７８をもつ広帯域バンドパスフィルタが構成され、非炎検出センサ１６ｂの受光素子部２２ｂは結果的に、合成透過特性７８をもつバンドパスフィルタを透過した赤外線を受光することになる。
【０１１０】
ここで、非炎検出センサ１６ｂの視野は、炎検出センサ１６ａの視野、すなわち炎検出装置１０が対象規模の炎を検出できる有効視野を包含するようにする。
【０１１１】
［ＭＰＵ１５による振動補正と炎判断］
ＭＰＵ１５は、ハードウェアとして、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ変換ポート３５ａ，３５ｂ，３５ｖを含む各種の入出力ポート等を備え、振動補正部３６、火災判断部３８及び火災判断制御部４０は、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能である。
【０１１２】
（振動補正部３６）
振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’に基づき、炎検出ユニット１２ａから出力された炎受光信号Ｅ１’を補正して振動信号成分を除去した炎受光信号Ｅ１ａを出力する。
【０１１３】
具体的には、振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’に炎検出ユニット１２ａに固有な所定の係数Ｋ１（第１係数）を乗じて、炎検出ユニット１２ａから出力された炎受光信号Ｅ１’からこれを減算することで、振動信号成分を除去した炎受光信号Ｅ１ａを
Ｅ１ａ＝Ｅ１’−Ｋ１・Ｅｖ’・・・（式１）
として出力する。
【０１１４】
また、振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ’に基づき、非炎検出ユニット１２ｂから出力された非炎受光信号Ｅ２’を補正して振動信号成分を除去した非炎受光信号Ｅ２ａを出力する。
【０１１５】
具体的には、振動補正部３６は、振動検出ユニット１４から出力された振動検出信号Ｅｖ ’に、非炎検出ユニット１２ｂに固有な所定の係数Ｋ２（第２係数）を乗じて、非炎検出ユニット１２ｂから出力された非炎受光信号Ｅ２’からこれを減算することで、振動信号成分を除去した非炎受光信号Ｅ２ａを
Ｅ２ａ＝Ｅ２’−Ｋ２・Ｅｖ’・・・（式２）
として出力する。
【０１１６】
ここで、係数Ｋ１，Ｋ２は、炎検出センサ１６ａ、非炎検出センサ１６ｂに外部から光が入らないように透光性窓１８を遮光した状態で、例えば炎検出装置１０に炎のゆらぎ周波数帯の所定周波数の振動を加え、このときの受光素子部２２ａ、２２ｂ及び振動検出素子部２２ｖから圧電作用による振動検出信号を出力させる。
【０１１７】
このとき炎検出ユニット１２ａから終段アンプ３０ａを通して出力される信号をＥ１ｔとし、同様に、このとき振動検出ユニット１４から終段アンプ３０ｖを通して出力される信号をＥｖｔとしたときに、
Ｅ１ｔ＝Ｋ１・Ｅｖｔ
となるように比率を係数Ｋ１として設定すれば、（式１）により振動信号成分を除去できる。
すなわち係数Ｋ１は、
Ｋ１＝Ｅ１ｔ／Ｅｖｔ
として設定することができる。
【０１１８】
また同様に、透光性窓１８を遮光した状態で、例えば炎検出装置１０に炎のゆらぎ周波数帯の所定周波数の振動を加えたときに非炎検出ユニット１２ｂから終段アンプ３０ｂを通して出力される信号をＥ２ｔとし、振動検出ユニット１４から終段アンプ３０ｖを通して出力される信号をＥｖｔとしたときに、
Ｅ２ｔ＝Ｋ２・Ｅｖｔ
となるように比率を係数Ｋ２として設定すれば、（式２）により振動信号成分を除去できる。
すなわち係数Ｋ２は、
Ｋ２＝Ｅ２ｔ／Ｅｖｔ
として設定することができる。
【０１１９】
係数Ｋ１、Ｋ２はあらかじめＭＰＵ１５のメモリに記憶させておき、必要に応じ振動補正部３６で読み出して補正を実行する。
【０１２０】
また、振動のみにより炎検出ユニット１２ａ、非炎検出ユニット１２ｂ及び振動検出ユニット１４の各々から出力される信号は、振動が大きくなると飽和することから、例えば震度５強といった地震時の揺れに対しても信号が飽和しないように、プリアンプ２６ａ，２６ｂ，２６ｖ及びメインアンプ２８ａ，２８ｂ，２８ｖ、終段アンプ３０ａ，３０ｂ，３０ｖによる増幅率を設定するのが好ましい。
【０１２１】
（火災判断部３８）
ＭＰＵ１５に設けられた火災判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａを所定時間単位に取り込み（例えば１／６４秒単位）、炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａの各々について信号振幅（基準電位からの差分の絶対値）の時間積分処理を行い（例えば２秒間の積分）、積分値ΣＥ１ａ，ΣＥ２ａ'を算出する。ここで、積分値ΣＥ１ａ，ΣＥ２ａは、便宜上、炎積分値ΣＥ１ａ，非炎積分値ΣＥ２ａとして区別する。
【０１２２】
次いで、火災判断部３８は、炎積分値ΣＥ１ａが、予め設定された基準レベル以下の場合には、炎に相当する受光出力が検出されなかったものと判断し、一方、炎積分値ΣＥ１ａが基準レベルを超えた場合には、非炎積分値ΣＥ２ａとの相対比（ΣＥ１ａ／ΣＥａ２）を算出し、相対比（ΣＥ１ａ／ΣＥ２ａ）が、予め設定された閾値を超えた場合は、炎と判定して炎有り判断の第１要素とし、閾値以下の場合には、例えば、人体等の炎以外の比較的低温の放射線源による受光出力があったものとして、続く炎判断は抑止して行わない。
【０１２３】
また、火災判断部３８は、振動補正部３６で振動信号成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａを所定時間単位に取り込んで高速フーリエ変換して分析し、８Ｈｚ以下の周波数帯域の周波数分布が所定条件を満たす場合に炎有り判断の第２要素とする。
【０１２４】
そして、火災判断部３８は、炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａの積分値の相対比による炎有り判断の第１要素と、炎受光信号Ｅ１ａの周波数分布による炎有り判断の第２要素の両方が成立し、且つ、これが所定回数連続した場合に炎との判断を確定（炎有りと断定）して火災検出信号を外部に出力する。
【０１２５】
（過大振動に対する火災判断の禁止）
図１０のＭＰＵ１５に設けられた火災判断制御部４０は、振動補正部３６での振動検出信号Ｅｖ’による炎受光信号Ｅ１’の補正が所定の補正限界に達した場合に、火災判断部３８に火災判断を禁止させるか、保留させるか又は火災判断結果を破棄させる制御を行う。
【０１２６】
振動補正部３６は、振動検出信号Ｅｖ’に炎検出ユニット１２ａに固有な係数Ｋ１を乗じた（式１）の右辺第２項の振動成分Ｋ１・Ｅｖ’と、振動検出信号Ｅｖ’に非炎検出ユニット１２ｂに固有な係数Ｋ２を乗じた（式２）の右辺第２項の振動成分Ｋ２・Ｅｖ’を算出し、これを炎受光信号Ｅ１’及び非炎受光信号Ｅ２’から各々減算することで補正された炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａを求めて火災判断部３８へ出力している。
【０１２７】
このため、振動検出信号Ｅｖ’が所定の閾値Ｅｖｔｈ以上となっても、係数Ｋ１、Ｋ２＝１未満であれば、振動成分Ｋ１・Ｅｖ’又は振動成分Ｋ２・Ｅｖ’は補正限界となる閾値Ｅｖｔｈ以上又は超えておらず、補正された炎受光信号Ｅ１ａ及び非炎受光信号Ｅ２ａによる火災判断が可能となる。ここでは振動成分Ｋ１・Ｅｖ’と振動成分Ｋ２・Ｅｖ’に対する補正限界閾値を同じＥｖｔｈとしているが、異なる閾値としても良い。
【０１２８】
そこで、本実施形態の火災判断制御部４０は、炎検出ユニット１２ａに固有な振動成分Ｋ１・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又は超えた場合に補正限界に達したと判断し、火災判断部３８による火災判断を禁止させるか、保留させるか又は火災判断結果を破棄させる制御を行う。
【０１２９】
また、火災判断制御部４０は、非炎検出ユニット１２ｂに固有な振動成分Ｋ２・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又は超えた場合に補正限界に達したと判断し、図１の実施形態と同様に、補正限界に達していない炎受光信号Ｅ１ａのみによる火災判断、即ち２波長による火災判断ではなく、１波長による火災判断を火災判断部３８に行わせる。それ以外の制御は図１の実施形態と基本的に同じになる。
【０１３０】
（炎検出装置の制御動作）
図１２は図１０の炎検出装置の制御動作を示したフローチャートであり、ＭＰＵ１５による制御動作となる。
【０１３１】
図１２に示すように、ＭＰＵ１５はステップＳ４１に示すように、２秒周期で炎受光信号Ｅ１’、非炎受光信号Ｅ２ ’及び振動検出信号Ｅｖ ’を読込み（１／６４秒間隔のデジタル信号データ２秒分を読み込む）、ステップＳ４２で振動成分Ｋ１・Ｅｖ’と振動成分Ｋ２・Ｅｖ’を算出し、ステップＳ４３で振動成分Ｋ１・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えて補正限界か否か判別する。
【０１３２】
ＭＰＵ１５はステップＳ４３で振動成分Ｋ１・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ未満で炎受光信号Ｅ１’が補正限界に達していないことを判別するとステップＳ４６に進み、振動成分Ｋ２・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えて非炎受光信号Ｅ２’が補正限界か否か判別し、補正限界に達していない場合はステップＳ４７に進んで、補正により振動成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａと非炎受光信号Ｅ２ａを算出し、ステップＳ４８で２波長の火災判断を行う。ステップＳ４８の火災判断以降のステップＳ５１〜Ｓ５４の処理は、図７のステップＳ７〜Ｓ１０に示した図１の実施形態と同じ制御となる。
【０１３３】
一方、ＭＰＵ１５はステップＳ４３で振動成分Ｋ１・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えて炎受光信号Ｅ１’が補正限界にあることを判別するとステップＳ４４に進み、補正限界となる回数が所定値以上か否か判別し、火災判断を行うことなくステップＳ４１、Ｓ４２の処理を繰り返し、ステップＳ４４で所定回数以上が判別されるとステップＳ４５に進んで振動障害を判定し、振動障害検出信号を火災受信盤に送信する。
【０１３４】
また、ＭＰＵ１５はステップＳ４３で振動成分Ｋ１・Ｅｖ’が補正限界に達していないことが判別されたが、次のステップＳ４６で振動成分Ｋ２・Ｅｖ’が閾値Ｅｖｔｈ以上又はこれを超えて非炎受光信号Ｅ２’が補正限界に達していることが判別された場合はステップＳ４９に進み、補正により振動成分が除去された炎受光信号Ｅ１ａを算出し、ステップＳ５０で１波長の火災判断を行う。
【０１３５】
［本発明の変形例］
上記の実施形態は、１波長方式と２波長方式の炎検出装置を例にとっているが、例えば、燃焼炎のＣＯ2の共鳴放射帯である４．５μｍ付近の波長帯域、５．０μｍ付近の波長帯域及び２．３μｍ付近の波長帯域を加えた３波長式の炎検出装置にも適用できる。何れの場合も、補正を要する波長帯の受光信号を、振動センサからの振動検出信号に基づき補正することができる。
【０１３６】
また、上記の実施形態は、振動検出センサとして焦電センサを例にとっているが、加速度センサなど、振動を検出して信号を出力する適宜のセンサが利用できる。
【０１３７】
また、上記実施形態の自己試験は透光性窓の汚れをチェックするものであるが、これに限らず、検出センサの故障や劣化に伴う受光信号の増加や低下をチェックするもの等が含まれる。
【０１３８】
また、上記実施形態の火災判断条件の緩和は、蓄積回数閾値を小さくすることを例にとっているが、これに代えて、又は加えて、他の条件を緩和するようにしても良い。
【０１３９】
また、本発明は、振動補正演算の方法を含め、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【符号の説明】
【０１４０】
１０：炎検出装置
１２ａ：炎検出ユニット
１２ｂ：非炎検出ユニット
１４：振動検出ユニット
１５：ＭＰＵ
１６ａ：炎検出センサ
１６ｂ：非炎検出センサ
１７：振動センサ
１８：透光性窓
２０ａ，２０ｂ，２０ｖ：光学波長フィルタ
２２ａ，２２ｂ：受光素子部
２２ｖ：振動検出素子部
２４ａ，２４ｂ，２４ｖ：前置フィルタ
２５：焦電体
２６ａ，２６ｂ，２６ｖ：プリアンプ
２７：ＦＥＴ
２８ａ，２８ｂ，２８ｖ：メインアンプ
３０ａ，３０ｂ，３０ｖ：終段アンプ
３５ａ，３５ｂ，３５ｖ：Ａ／Ｄ変換ポート
３６：振動補正部
３８：火災判断部
４０：火災判断制御部
４１：マスク部材
【図１】
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【図２】
2019220004.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019220004.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019220004.tif 000008
【図７】
2019220004.tif 000009
【図８】
2019220004.tif 000010
【図９】
2019220004.tif 000011
【図１０】
2019220004.tif 000012
【図１１】
2019220004.tif 000013
【図１２】
2019220004.tif 000014
【図１３】
2019220004.tif 000015