【事件の表示】
　特許第３２７０７４５号「炎検出回路」の請求項１ないし１４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２７０７４５号の請求項１ないし９に係る特許を維持する。
【理　由】
［１］手続の経緯
　特許第3270745号に係る発明は、平成１１年３月１０日（パリ条約による優先権主張１９９８年３月１３日、米国）の出願であって、平成１４年１月１８日にその発明について特許の設定登録がなされた後、その特許について特許異議申立人藤井尊久より特許異議の申立てがなされ、取消理由が通知され、平成１５年１２月１２日に訂正請求がなされ、その後別の取消理由が通知され、平成１６年４月５日に訂正請求がなされたものである。（なお、平成１５年１２月１２日の訂正請求は取り下げられた。）
　
［２］平成１６年４月５日の訂正請求の適否
ア）訂正の内容
ａ．本件特許の特許時の請求項１中「前記フォトダイオードに接続されていて、前記光電流を電圧に変換する電流−電圧変換器であって、それに利得を持たせるためのフィードバック・ループを備えている電流−電圧変換器」を、
「前記フォトダイオードに接続されていて、前記光電流を電圧に変換する電流−電圧変換器であって、それに利得を持たせるための第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えている電流−電圧変換器」と訂正する。
ｂ．同請求項１中「当該炎検出回路のゼロ・バイアス電流を設定する抵抗バイアス回路と、を有することを特徴とする炎検出回路。」を、
「当該炎検出回路のゼロ・バイアス電流を設定する抵抗バイアス回路と、トランジスタを含む折点回路が前記第１抵抗に並列になるように前記電流−電圧変換器の出力に接続されていて、前記電流から電圧への変換器の出力が所定の値を超えた時に、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流−電圧変換器の利得を下げる自動利得制御回路と、を有することを特徴とする炎検出回路。」と訂正する。
ｃ．同請求項５中「前記光電流に所定の利得を適用する工程」を、
「第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えて前記光電流に所定の利得を適用する工程」と訂正する。
ｄ．同請求項５中「前記出力電流に基づいて炎の存在を判定する工程とを有することを特徴とする、ガスタービン機関内の炎の存在を検出する方法。」を、
「前記出力電流に基づいて炎の存在を判定する工程と、トランジスタを含み前記第１抵抗に並列になるように接続された折点回路を使って前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流から電圧への変換の利得を自動的に調節して、前記光感知ダイオードからの出力信号を調節する工程とを有することを特徴とする、ガスタービン機関内の炎の存在を検出する方法。」と訂正する。
ｅ．同請求項１０中「前記増幅段に関連していて、該増幅段の利得を自動的に制御すると共に、前記フォトダイオードの感度を制御する利得段」を、
「トランジスタを含む折点回路及び第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを含み、前記折点回路が前記増幅段の出力に前記第１抵抗に並列になるように接続されていて、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで該増幅段の利得を自動的に制御すると共に、前記フォトダイオードの感度を制御する利得段」と訂正する。
ｆ．本件特許の特許時の請求項２、請求項６、請求項１１乃至１３を削除する。
　
イ）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、フィードバック・ループに第１及び第２抵抗を加えることで、どのようなフィードバック・ループであるかを明確にし、発明を限定するものであり、特許明細書の【0018】段落及び図１に開示されていたことである。
　訂正事項ｂは、訂正前請求項１に訂正前請求項２に記載された自動利得制御回路、さらに、その自動利得制御回路を詳細に特定する要件を加えて、発明を限定するものであり、特許明細書の【0018】、【0021】段落及び図１に開示されていたことである。
　訂正事項ｃは、所定の利得を適用する工程が具体的にどのようなものであるかを明確にするために、第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えていることを加えて発明を限定するものであり、特許明細書の【0018】段落及び図１に開示されていたことである。
　訂正事項ｄは、訂正前請求項５に訂正前請求項６の内容を加えると共に、どのようなフィードバック・ループであるかを明確にして、発明を限定するものである。
　訂正事項ｅは、訂正前請求項１０に訂正前請求項１１乃至１３の内容を加えると共に、どのようなフィードバック・ループであるかを明確にして、発明を限定するものである。
　訂正事項ｆは、特許時の請求項２、同請求項６及び請求項１１乃至１３を削除するものである。
　
　したがって、訂正事項ａ乃至ｆは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内でなされた訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもなく、訂正事項ａ乃至ｆは、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
［３］特許異議申立てについての判断
（１）本件特許発明
　前示のとおり訂正は認められるから、本件特許の発明は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１乃至請求項９に記載された事項により特定される次のとおりのものである。（以下、それらを本件発明１乃至本件発明９という。）
　
請求項１；ガスタービン機関内の炎の存在を検出して、炎の存在を表す出力をもつ炎検出回路に於て、
　前記炎からの電磁放射に応答して、該電磁放射の所定の部分の強度に比例する光電流を発生するフォトダイオードと、
　前記フォトダイオードに接続されていて、前記光電流を電圧に変換する電流−電圧変換器であって、それに利得を持たせるための第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えている電流−電圧変換器と、
　前記電流−電圧変換器の出力に接続されている電圧−電流変換器であって、該電圧−電流変換器の出力を、前記電流−電圧変換器から出力される電圧に比例する状態に保つ電流調整器を含んでいる電圧−電流変換器と、
　当該炎検出回路のゼロ・バイアス電流を設定する抵抗バイアス回路と、
　トランジスタを含む折点回路が前記第１抵抗に並列になるように前記電流−電圧変換器の出力に接続されていて、前記電流から電圧への変換器の出力が所定の値を超えた時に、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流−電圧変換器の利得を下げる自動利得制御回路と、
を有することを特徴とする炎検出回路。
　
請求項２；前記フォトダイオードが炭化シリコンで構成されている請求項１記載の炎検出回路。
　
請求項３；前記炭化シリコン・フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメータの範囲内にスペクトル応答を持つ請求項２記載の炎検出回路。
　
請求項４；ガスタービン機関内の炎の存在を検出する方法に於て、前記ガスタービン機関のＯＨ放出ライン内に光感知ダイオードを配置する工程と、炎からの電磁放射に比例する光電流を発生する工程と、第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えて前記光電流に所定の利得を適用する工程と、前記光電流を電圧信号に変換する工程と、前記電圧信号を調整された出力電流に変換する工程と、前記出力電流に基づいて炎の存在を判定する工程と、トランジスタを含み前記第１抵抗に並列になるように接続された折点回路を使って前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流から電圧への変換の利得を自動的に調節して、前記光感知ダイオードからの出力信号を調節する工程とを有することを特徴とする、ガスタービン機関内の炎の存在を検出する方法。
　
請求項５；前記光感知ダイオードが炭化シリコンで構成される請求項４記載の方法。
　
請求項６；前記炭化シリコン・フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメー夕の範囲内にスペクトル応答を持つ請求項５記載の方法。
　
請求項７；更に、炎が消えた状態を検出した時、前記ガスタービン機関を運転停止にする工程を含む請求項４記載の方法。
　
請求項８；ガスタービン機関内の炎の存在を判定する炎検出器に於て、炎に対する露出に応答して、前記炎内の紫外線の量に比例する光電流を出力する炭化シリコン・フォトダイオードと、
　前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードから出力された光電流を増幅すると共に、該光電流を電圧に変換する増幅段と、
　トランジスタを含む折点回路及び第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを含み、前記折点回路が前記増幅段の出力に前記第１抵抗に並列になるように接続されていて、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで該増幅段の利得を自動的に制御すると共に、前記フォトダイオードの感度を制御する利得段と、
　前記増幅段から出力された電圧を電流に変換すると共に、該電流にバイアスを加えて所定の基準値範囲にするバイアス回路と
を有することを特徴とする炎検出器。
　
請求項９;前記フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメータの範囲内にスペクトル応答を持つ請求項８記載の炎検出器。
　
（２）異議申立人提出の刊行物と記載内容
刊行物１；米国特許第5670784合明細書（異議申立人提出の甲第１号証）
　刊行物１の第８図及び第５欄第４３行〜第６欄第１３行及び特許請求の範囲の欄には、燃焼炎の検出を行って電流出力を行うフォトダイオード６６を備え、フォトダイオード６６からの電流出力をＭＯＳトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂによる差動増幅回路Ｑ１により増幅した後にオペアンプＶ１により電圧増幅を行い、又、このオぺアンプＶ１の出力端子とフォトダイオード６６のカソードとを抵抗Ｒ１で接続することで帰還をかけている点が記載されている。
　そして、フォトダイオード６６として、スペクトル波長が約１９０〜４１０ナノメータの範囲である炎からの電磁放射に応答する炭化シリコンフォトダイオードが用いられる点が記載されている。
　
刊行物２；稲葉「精選アナログ実用回路集」ＣＱ出版社1989年１月10日（同甲第２号証）
　刊行物２の１７８頁の回路図には、電圧増幅するオペアンプＡ１の出力端子と入力端子との間に抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲ１による帰還回路が接続され、オペアンプＡ１と帰還回路とによる電圧増幅回路のゲインが帰還回路の可変抵抗の抵抗値を変更することで変更できる点と、オペアンブＡ１からの出力が入力されるオペアンプＡ２とトランジスタＴｒ１とによってオペアンプＡ１からの電圧信号を電流増幅する点とが記載されている。
　又、１７９頁の「調整」という項目において、オペアンプＡ２の入力端子に可変抵抗ＶＲ２を含んだ回路を接続するとともに該可変抵抗ＶＲ２の抵抗値を調整することによって、入力に対する出力電流を調整するゼロ調整が行われる点が記載されている。
　
刊行物３；岡村「ＯＰアンプ回路の設計」ＣＱ出版社昭和54年12月25日（同甲第３号証）
　刊行物３の３４頁６行〜３７頁３行には、「外部でのゼロ調節」と称してオペアンプＡに入力端子にバイアス回路を接続し、当該バイアス回路内の抵抗の抵抗値を調節することによってゼロ調整を行う点が記載されている。
　又、１７５頁の２３行〜１７６頁最終行には、図１０−９に示されるように、ダイオードと分圧回路とによって構成される折点回路を並列に接続した帰還回路をオペアンプＡの出力端子と負入力端子（−）との間に接続し、オペアンプＡの出力に応じて帰還回路の抵抗値を自動的に変更してオペアンプＡの利得を自動的に切り換える点が記載されている。
　
刊行物４；特開平8−135959号公報（同甲第４号証）
　刊行物４の２頁左欄３２〜３４行には、燃焼炉内の燃焼状態を診断する燃焼診断装置に関するものである点が記載されている。
　また、３頁左欄３３〜４４行、右欄１８〜３７行及び図６には、炎を検出して電流Ｉｓを出力するフォトダイオード１０と、フィードバック抵抗Ｒとオペアンプ１８とで構成される電圧信号Ｅｏを出力する電流電圧変換回路とを備える点、及び、フィードバック抵抗Ｒを変更することにより信号の増幅率を変更できる点が記載されている。
　
刊行物５；特開平6−21736号公報（同甲第５号証）
　刊行物５の２頁右欄４５行〜３頁右欄１６行及び図１には、負帰還抵抗Ｒ１及び発光素子などからの検出電流が正入力に入力されるオペアンプ１１を備える電流電圧変換回路６１と、この電流電圧変換回路６１からの出力が正入力に入力されるオペアンプ１２を備えた電圧増幅回路６２と、オペアンプ１２からの出力がベースに入力されるトランジスタを備えた電圧電流変換回路６３とを有し、発光素子などからの検出電流を増幅するための検出電流回路が構成される点が記載されている。
　
刊行物６；特開平6−213749号公報（同甲第６号証）
　刊行物６の図１と７頁左欄１１行〜右欄３１行には、容量形センサ６２からの検出電流が入力される抵抗８０を含む帰還回路とオペアンプ７２とを備える電流−電圧変換回路７０と、電流−電圧変換回路７０からの出力が最終的に入力されるオペアンプ１３２とトランジスタ１４０とを備える電圧−電流変換回路１２０とを有する点が記載されている。
　
刊行物７；特開平10−61950号公報（同甲第７号証）
　刊行物７の特許請求の範囲の欄及び３頁右欄８〜３１行には、ＯＨ基（水酸基）を多く含み紫外線強度の高い内炎２０１から紫外線を受光するように受光素子を配置し、該受光素子からの信号の強度に応じて火炎の有無を検知する点が記載されている，
　
（３）対比・判断
３−１　本件発明１乃至本件発明３について
　刊行物１には、フォトダイオード、電流−電圧変換器、フィードバックループを有する炎検出回路が記載されているが、具体的にみると、増幅されたフォトダイオード６６からの光電流に基づく電圧信号がオペアンプＶ１より出力され、抵抗Ｒ１が差動増幅回路Ｑ１の入力側とフォトダイオード６６のカソードとの接続ノードと、オぺアンプＶ１の出力側との間に接続されることで、差動増幅回路Ｑ１とオペアンプＶＩを備えた電流−電圧変換回路の帰還抵抗となるフィードバック・ループが形成されているにすぎず、
　本件発明１の「トランジスタを含む折点回路が前記第１抵抗に並列になるように前記電流−電圧変換器の出力に接続されていて、前記電流から電圧への変換器の出力が所定の値を超えた時に、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループ」は記載されていない。
　そして、このようなフィードバック・ループは他の刊行物２乃至刊行物７にも記載されていない。
　
　したがって、本件発明１と刊行物１に記載された発明との他の相違点についての検討、判断を示すまでもなく、本件発明１は、前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　そうすると、本件発明１に従属する発明である本件発明２、本件発明３も同様の理由から前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
３−２　本件発明４乃至本件発明７について
　本件発明４は、炎の存在を検出する方法であるが、本件発明１と同様の「トランジスタを含み前記第１抵抗に並列になるように接続された折点回路を使って前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループ」を構成要件としており、このようなフィードバック・ループは刊行物１乃至刊行物７のいずれにも記載されていないことは前示のとおりであるから、本件発明４は、前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　そうすると、本件発明４に従属する発明である本件発明５乃至本件発明７も同様の理由から前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
３−３　本件発明８について
　本件発明８は本件発明１と同様の「トランジスタを含む折点回路及び第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを含み、前記折点回路が前記増幅段の出力に前記第１抵抗に並列になるように接続されていて、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループ」を構成要件としており、このようなフィードバック・ループは刊行物１乃至刊行物７のいずれにも記載されていないことは前示のとおりであるから、本件発明８は、前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　そうすると、本件発明８に従属する発明である本件発明９も同様の理由から前記の各刊行物に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
［４］結論
　以上のとおり、特許異議の申立ての理由によっては本件発明１乃至本件発明９についての特許を取り消すことはできない。また、他に本件発明１乃至本件発明９についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年４月１６日（２００４．４．１６）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
炎検出回路
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ガスタービン機関内の炎の存在を検出して、炎の存在を表す出力をもつ炎検出回路に於て、
　前記炎からの電磁放射に応答して、該電磁放射の所定の部分の強度に比例する光電流を発生するフォトダイオードと、
　前記フォトダイオードに接続されていて、前記光電流を電圧に変換する電流−電圧変換器であって、それに利得を持たせるための
第１及び第２抵抗を備えた
　前記電流−電圧変換器の出力に接続されている電圧−電流変換器であって、該電圧−電流変換器の出力を、前記電流−電圧変換器から出力される電圧に比例する状態に保つ電流調整器を含んでいる電圧−電流変換器と、
　当該炎検出回路のゼロ・バイアス電流を設定する抵抗バイアス回路と、
　
トランジスタを含む折点回路が前記第１抵抗に並列になるように前記電流−電圧変換器の出力に接続されていて、前記電流から電圧への変換器の出力が所定の値を超えた時に、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流−電圧変換器の利得を下げる自動利得制御回路と、
を有することを特徴とする炎検出回路。
　【請求項２】　前記フォトダイオードが炭化シリコンで構成されている請求項１記載の炎検出回路。
　【請求項３】　前記炭化シリコン・フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメータの範囲内にスペクトル応答を持つ請求項２記載の炎検出回路。
　【請求項４】　ガスタービン機関内の炎の存在を検出する方法に於て、前記ガスタービン機関のＯＨ放出ライン内に光感知ダイオードを配置する工程と、炎からの電磁放射に比例する光電流を発生する工程と、
第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを備えて
トランジスタを含み前記第１抵抗に並列になるように接続された折点回路を使って前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで前記電流から電圧への変換の利得を自動的に調節して、前記光感知ダイオードからの出力信号を調節する工程と
　【請求項５】　前記光感知ダイオードが炭化シリコンで構成される請求項
４
　【請求項６】　前記炭化シリコン・フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメータの範囲内にスペクトル応答を持つ請求項
５
　【請求項７】　更に、炎が消えた状態を検出した時、前記ガスタービン機関を運転停止にする工程を含む請求項
４
　【請求項８】　ガスタービン機関内の炎の存在を判定する炎検出器に於て、
　炎に対する露出に応答して、前記炎内の紫外線の量に比例する光電流を出力する炭化シリコン・フォトダイオードと、
　前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードから出力された光電流を増幅すると共に、該光電流を電圧に変換する増幅段と、
　
トランジスタを含む折点回路及び第１及び第２抵抗を備えたフィードバック・ループを含み、前記折点回路が前記増幅段の出力に前記第１抵抗に並列になるように接続されていて、前記第１抵抗を切り離し前記トランジスタと前記第２抵抗とのフィードバック・ループにすることで
　前記増幅段から出力された電圧を電流に変換すると共に、該電流にバイアスを加えて所定の基準値範囲にするバイアス回路と
を有することを特徴とする炎検出器。
　【請求項９】　前記フォトダイオードが１９０乃至４００ナノメータの範囲内にスペクトル応答を持つ請求項８記載の炎検出器。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】　本発明は一般的にガスタービン機関内の炎の存在を検出する光学式センサ装置に関する。特に本発明は、感度を可変にし且つ簡単化した信号調整回路を持つフォトダイオード炎センサに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】　ガスタービン機関内の炎の存在を検出する標準的な方法は、例えば、ガイガー・ミュラー・ガス放電管のような光によって活性化される管または光感知管を使うことであった。典型的には、このような管に基づく検出器は、光透過性の陰極並びに陰極から放出された電子を収集する陽極を持つ光電管を含む。管を低圧のガスで充填し、加速された電子があれば、それによってこのガスが電離する。典型的には、陽極と陰極の間に例えば２００−３００ボルトの大きな電圧を印加して維持し、炎すなわち管により感知可能な波長を放出する光が存在する場合、所定のエネルギ・レベルの光子が陰極を照射して、電子を放出させると共に加速し、こうしてガスを電離する。
　【０００３】　ガイガー・ミュラー・ガス放電管は約２００ナノメータにピークのスペクトル応答を持つ。この波長の放出により、管の中のガスが前に述べたように電離し、一時的な電流パルスを電源装置内に生じる。こういうパルスの周波数は、光のレベルが低い時には、紫外線の強度に比例する。更に高いレベルでは、出力は、ガスのクエンチング時間によって決定される周波数で飽和する。
　【０００４】　放出物の少ないガスタービンが開発されるにつれて、管は幾分信頼性が乏しいことが判った。放出物の少ないタービンは、蒸気の噴射、水の噴射及び燃料の予備混合を含むいくつかの放出物低減方法を実施している。放出物を少なくするこういうすべての方法は、紫外線を吸収する傾向があり、そのため管に対する信号を小さくする。更に、ガイガー・ミュラー管は、炎の状態の判定を下す前に、例えば１２５ミリ秒という長い積分時間を必要とする低周波装置である。
　【０００５】　炎を検出する、特に推力増強形ガスタービン機関のアフターバーナの炎の存在を検出する別の装置が、米国特許第４，５１０，７９４号に記載されている。この特許の装置は、アフターバーナの炎のプラズマの中での導電度を測定することにより、イオン式炎検出及び静電式機関疲労監視を行うイオン／静電式プローブに頼っている。
　【０００６】　最近、現代の電子装置は、例えばフォトダイオードのような半導体部品を管に基づく旧式ハードウェアの代わりに用いている。フォトダイオードは、可視スペクトル並びに紫外線スペクトルの全体に亘って光の存在を検出し又は測定する用途に使われてきた。その寸法が小さく、安定性がよく、信頼性が高まり、コストが安いことにより、これは例えばガイガー・ミュラー・ガス放電管のような光電管に比べて大幅に優れたものになっている。
　【０００７】　一般的に云うと、フォトダイオードは関連した空乏領域を持つｐ−ｎ接合であり、この領域内で電界が光電作用によって発生された電子と正孔の対を分離し、それらの動きによって測定可能な電流が発生される。適当な大きさの電磁放射がフォトダイオードの半導体材料に入射すると、光電作用によって電子−正孔の対が発生される。こういう電荷担体がｐ−ｎ接合の近くで発生されると、接合の空乏領域の電界が、通常のｐ−ｎ接合のように電子を正孔から分離する。この分離により、典型的には光起電力効果と呼ばれる短絡電流又は開路電圧が発生される。このようなフォトダイオードは米国特許第５，０９３，５７６号に記載されている形式のものである。
　【０００８】　また、本書でその記載内容を引用する米国特許第５，３０３，６８４号及び同５，２５７，４９６号には、燃焼の炎の十分高い温度を保ちながら、燃焼過程で発生されたＮＯＸ放出物のレベルを制御して、こういう放出物を減らす燃焼制御装置が記載されている。これは、燃焼の炎に関連する赤外線以外のスペクトル線の強度を監視し、燃料混合物の燃料／空気比をダイナミックに調節することによって達成される。これらの米国特許には、機関の動作パラメータを調節するために、ＮＯＸ放出物の濃度に対応する信号を発生する装置内で、光の強度を測定するために炭化シリコン（ＳｉＣ）フォトダイオードを使うことが記載されている。
　【０００９】　また米国特許第５，６７０，７８４号には、ガスタービン機関内の炎を検出する高温ガス流光学式炎センサが記載されている。このセンサは炭化シリコン・フォトダイオードと、炎の存在を表す信号を発生する炭化シリコンに基づく増幅ハードウェアを含む。フォトダイオード及び増幅ハードウェアがセンサ・ハウジング内に配置されていることが好ましい。然し、この米国特許には、フォトダイオード検出回路の感度を調節する手段が記載されていない。更に、そこに示されたセンサ装置に関連する処理回路が不必要に複雑である。
　【００１０】
　【発明の概要】　本発明は、公知の炎検出装置の欠点を克服する改良された炎センサ装置を提供する。本発明はダイナミックな感度調節を持つ炎センサを提供し、しかも、炎検出器の感度は、炎検出器に関連する信号調整回路の利得を変えることによって調節することができる。
　【００１１】　炎検出器は、約１９０乃至４００ナノメータの範囲内、好ましくは紫外線範囲内の波長を持つ電磁放射に露出した時、紫外線の光強度に比例する光電流を発生する、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）フォトダイオードのようなフォトダイオードを含む。フォトダイオードの出力は信号調整回路で処理し増幅することにより、炎の存在を表す信号が発生される。更に、炭化シリコン・フォトダイオードのカットオフ波長は約４００ナノメータの範囲にすることが好ましい。こうすると、フォトダイオードが、タービンの壁からの干渉の惧れのある黒体放射に対して「盲目（不感）」になる。
　【００１２】　更に、本発明の炎検出器は高い紫外線感度を持っていて、例えば蒸気、水又は予め混合した燃料の煙霧を通して炎の存在を検出すると共に、高い動作電圧の必要をなくすことができる。炭化シリコン・フォトダイオードがそれを動作させるのに高い電圧を必要としないので、本発明は、電流トランスミッタとして動作し得ると共に、例えば１２−３０ボルトの範囲内で動作する直流電源装置で働く炎検出器を提供する。
　【００１３】　本発明の別の特徴は、検出器の応答時間がかなり短縮することであり、そのため、モード変更などの際、タービンの不必要な運転停止がさけられる。炎検出器の応答時間が、フォトダイオードの静電容量及び入力増幅器のフィードバック抵抗によって決定される。従って、炎検出器及びそれに関連する信号調整回路の個別部品の数値は、約２５ミリ秒の範囲内の応答時間が得られるように選ばれる。
　【００１４】　上記並びにその他の目的並びにそれに伴う利点が本発明によって達成される。本発明は、炎に対する露出に応答して、炎の紫外線放射の強度に比例する光電流を発生する例えば炭化シリコン・フォトダイオードのような光感知ダイオードと、炭化シリコン・フォトダイオードに接続されている信号調整回路とを有する改良された炎検出器を提供する。信号調整回路は、関連するフィードバック・ループを持つ利得段を含み、利得段の利得を変えることによって炎検出器の感度が調節される。更に、信号調整回路は、光電流を増幅し、それを４−２０ミリアンペアの範囲内の業界で標準的な電流出力に変換する増幅回路を持っている。本発明では、例えば信号調整回路の利得を変えることにより、炎検出器の感度を調節する手段を設けることが好ましい。
　【００１５】　本発明はまた、ガスタービン機関内の炎の存在を判定する方法をも提供する。該方法は、フォトダイオードを炭化水素の炎のＯＨ放出ライン（ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ）に露出させ、炎内に含まれた紫外線の強度に比例する光電流を発生し、フォトダイオードから出力された光電流を増幅し、フォトダイオードから出力された光電流に基づいて炎の存在を判定する。本発明では、例えば信号調整回路の利得を変えることにより、炎検出器の感度を調節する工程を含めることが好ましい。
　【００１６】　次に本発明を図面について詳しく説明する。図面全体に亘り、同様な部分には同じ参照数字を用いている。
　【００１７】
　【発明の実施の形態】　本発明は２線式電流ループで動作して、ガスタービン機関内の炎の存在を検出するフォトダイオードに基づく炎検出器を対象とする。電力及び信号の両方が一対のワイヤＷ１及びＷ２を介して送られる。図１に示した好ましい実施例では、フォトダイオードＤ４が炭化シリコン・フォトダイオードであることが好ましい。これは炭化シリコン・フォトダイオードが、ガスタービン機関でみられる炎のような炭化水素の炎のＯＨ放出ラインに合うスペクトル応答を持つからである。更に、炭化シリコン・フォトダイオードは、温度が正規に２５０℃という高い温度であるような高温環境で動作することができる。本発明が炭化シリコン・フォトダイオードに制限されないことはいうまでもない。ガスタービン機関内の炎を検出するのに適したスペクトル応答を持っていて、必要な熱抵抗を持つ任意のフォトダイオードを使うことができる。
　【００１８】　図１には、本発明の好ましい実施例による炎検出回路１が示されている。フォトダイオードＤ４は、それが露出された紫外線電磁放射の強度に比例する光電流出力信号を発生する。フォトダイオードＤ４からの出力信号が、電流−電圧変換器／増幅器Ｕ１Ａによって増幅され且つ変換される。増幅器Ｕ１Ａの利得は、抵抗Ｒ３、Ｒ４及びＲ９（Ｒ９はアースに結合される）によって構成されたフィードバック回路によって決定される。トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ４並びに抵抗Ｒ５及びＲ１０によって形成された折点回路を使用することによって、抵抗Ｒ４を回路から分路して、こうして新しいフィードバック抵抗（即ち、抵抗Ｒ４なしのフィードバック回路）に比例して利得を下げて、フォトダイオードＤ４からの信号出力の増幅量を減らすことにより、増幅器Ｕ１Ａの自動利得制御が行われる。増幅器Ｕ１Ａの出力が、トランジスタＱ１が導電する点まで増加した時、トランジスタＱ１が導電して抵抗Ｒ４をフィードバック回路から分路する（即ち、実効的にフィードバック回路から外す）。このようにＱ１が導電して抵抗Ｒ４がフィードバック回路から分路されると、（導電しているＱ１と、抵抗Ｒ３及びＲ９より成る）新しいフィードバック回路によって増幅器Ｕ１Ａの利得が下げられる。
　【００１９】　増幅器Ｕ１Ａの出力が増幅器Ｕ１Ｂに接続される。増幅器Ｕ１Ｂは、トランジスタＱ２と共に電圧−電流変換器を形成する。従って、Ｕ１Ａの電圧出力が電流出力に変換される。トランジスタＱ２がループの電流を調整して、それが増幅器Ｕ１Ａから出力された信号に比例するようにする。抵抗Ｒ７、Ｒ１１及びＲ１２によって形成された抵抗回路が、所望のレベルで電流をゼロに設定するようなバイアスを加える。回路１に対する電源装置が、Ｕ２及びツェナー・ダイオードＤ３によって構成される。電源装置電流が感知抵抗Ｒ２に通されて、ループ電流に含まれる。
　【００２０】　別の実施例では、トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ４並びに抵抗Ｒ５及びＲ１０によって形成された折点回路を除くことができる。折点回路を除くと、自動的な利得の変更がなくなり、動作範囲全体に亘って直線的な出力が得られる。動作について説明すると、本発明の炎検出回路１は、例えばガスタービン機関（図に示してない）の炭化水素の炎のＯＨ放出ラインの中に配置される。検出回路１に対し、それを動作状態にするためには適当なハウジング及び窓が必要であること、並びにこのようなハウジング及び窓が当業者に知られていることは、当業者に明らかであろう。ガスタービン機関及びセンサ装置の例が、米国特許第５，３０３，６８４号及び同第５，０９３，５７６号に示されている。図２及び３に示すように、炭化水素の炎の３１０ナノメータのピークをカバーするような幅の広い応答曲線を持っていて、２７０ナノメータにピークの応答を持つ炭化シリコン・フォトダイオードを使うことが好ましい。炭化シリコン・フォトダイオードの典型的なカットオフ波長は約４００ナノメータである。
　【００２１】　フォトダイオードＤ４はＯＨ放出ラインに露出されると、炎の紫外線の強度に比例する光電流を発生する。炎が存在しないか、又は炎が受容れ難いほど弱ければ、フォトダイオードＤ４から出力される光電流は小さいか又はゼロである。従って、炎消滅状態が検出される。炎が存在すれば、フォトダイオードＤ４から出力される光電流が電流−電圧変換器／増幅器Ｕ１Ａに送られる。増幅器Ｕ１Ａが光電流を電圧に変換する。Ｕ１Ａの利得がフィードバック回路Ｒ３、Ｒ４及びＲ９によって決定される。利得は、増幅器Ｕ１Ａの出力電圧がＱ１を導電させるほど高い時、抵抗Ｒ４をフィードバック・ループから分路するように作用する折点回路Ｑ１、Ｑ３、Ｑ４、Ｒ１０及びＲ５によって自動的に制御することができる。
　【００２２】　Ｕ１Ａの電圧出力が、この後、電圧−電流変換器Ｕ１Ｂ及びＱ２に送られる。Ｑ２がループ内の電流を調整して、それがＵ１Ａから出力された電圧に比例するようにする。抵抗回路Ｒ７、Ｒ１１及びＲ１２の抵抗レベルは、フォトダイオードＤ４からの増幅された信号が業界基準の４−２０ミリアンペアに変換されることを保証するように選ばれる。フォトダイオードＤ４の感度は増幅段Ｕ１Ａの利得によって制御することができる。利得を大きくすることにより、感度が高められる。言い換えれば、出力がいっそう小さい光電流を使って、紫外線を検出することができる。他方、増幅段Ｕ１Ａの利得を減らすことにより、フォトダイオードＤ４の感度を下げる。利得を減らすことにより、炎の検出には、フォトダイオードＤ４からの一層大きな出力信号が必要になる。図１に示すように、増幅器Ｕ１Ａの電圧出力が所定の高いレベルに達した時、利得を自動的に下げる。これは、フォトダイオードＤ４がより少ない利得で動作するくらいの感度を持つことを示す。従って、炎検出器の感度を下げる。
　【００２３】　次に図２及び３について説明すると、フォトダイオードＤ４の好ましい光応答が、例えばガイガー・ミュラー・ガス放電管のような光電管と比較して示されている。フォトダイオードは、炭化水素の炎の３１０ナノメータのピークをカバーするような広いスペクトル応答を持っている。これは、噴射された蒸気、水又は予め混合された燃料による吸収が、２００ナノメータにおけるよりも、３１０ナノメータでは一層少ないので、特に重要である。フォトダイオードが約４００ナノメータにカットオフを持つようにして、フォトダイオードが、タービン壁からの干渉の惧れのある黒体放射に対して「盲目（不感）」になるようにすることが好ましい。
　【００２４】　上に述べた炎検出回路１は、蒸気、水又は予め混合した燃料の煙霧を通して炎の存在を検出する高い紫外線感度を持つと共に、高電圧動作の必要をなくする。更に、本発明の炎検出回路は、例えば約２５ミリ秒の範囲の比較的早い応答時間を持ち、モード変更の際にタービンの不必要な運転停止がさけられる。本発明を特定の実施例に関連して説明したが、当業者であれば、種々の変更が容易に考えられることは明らかである。従って、これまで述べた本発明の好ましい実施例は、例であって、本発明を制約するものではない。特許請求の範囲によって定められた本発明の真の精神及び範囲全体から逸脱することなく、種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の好ましい実施例の炎検出及び信号調整回路の概略回路図である。
　【図２】２５４ｎｍの紫外線に露出した時の炭化シリコン・フォトダイオード及びガス放電管の出力を比較したグラフである。
　【図３】３１０ｎｍの紫外線に露出した時の炭化シリコン・フォトダイオード及びガス放電管の出力を比較したグラフである。
　【符号の説明】
　１　炎検出回路
　Ｄ４　フォトダイオード
　Ｕ１Ａ　電流−電圧変換器／増幅器
　Ｕ１Ｂ　増幅器