(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出する複数の赤外線検出手段と、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎判断手段とを有し、前記複数の赤外線検出手段のうちの１つを、基準となる赤外線検出手段とするときに、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったかを判断し、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったときに、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なうようになっていることを特徴とする炎感知器。
【請求項２】
請求項１記載の炎感知器において、基準となる赤外線検出レベルが所定の閾値レベルを越えた時点から所定時間にわたって所定の時間間隔でデータを取り込み、その最大値をピークとすることを特徴とする炎感知器。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段のうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が満たされる場合に、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴とする炎感知器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴とする炎感知器。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段のうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴とする炎感知器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がりと立ち下がりを検出するための比較回路と、同期性の判断を含めた炎判断処理を行なうＣＰＵとを有し、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準とした立ち上がりと立ち下がりが比較回路で検出されたとき、比較回路で検出された立ち上がりと立ち下がりは、ＣＰＵに割り込みとして通知されるようになっていることを特徴とする炎感知器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記複数の赤外線検出手段のうちの少なくとも１つの赤外線検出手段には、赤外線センサとして、焦電型素子が用いられていることを特徴とする炎感知器。
【請求項８】
複数の赤外線検出手段において、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出し、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎検知方法であって、前記複数の赤外線検出手段のうちの１つを、基準となる赤外線検出手段とするときに、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったかを判断し、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったときに、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なうことを特徴とする炎検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災時などに発生する炎を検知する炎感知器および炎検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炎から放射される所定波長の赤外線を検知して炎判断(火災判断)を行なう炎感知器が知られている。
【０００３】
【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の炎感知器では、例えば、変則的な光源の入射や連続的なノイズの影響などによって、炎ではないのに炎であると誤って検知してしまうという問題があった。
【０００４】
より具体的に、一般に、炎感知器は炎が発する赤外光の特徴を感知し火災判断を行なうものであるが、炎感知器は一般の火災感知器と同様、高感度を求められているとともに誤作動が許されない。特に焦電型素子をセンサとする赤外線式の炎感知器は、炎のちらつきを検知するため高増幅度のアンプを使用するため、種々の雑音の影響を受けやすい。特にポップコーンノイズは、オペアンプ(演算増幅器)やコンデンサ、焦電センサなどの電子部品が急激な温度変化や機械的ストレスなどを受けて発生するものであり、このうち、増幅器の初段にある焦電型素子により発生するポップコーンノイズは、最も影響が大きい。
【０００５】
本発明は、変則的な光源の入射や連続的なノイズの影響などによる誤動作を避けることの可能な炎感知器および炎検知方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出する複数の赤外線検出手段と、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎判断手段とを有し、前記複数の赤外線検出手段のうちの１つを、基準となる赤外線検出手段とするときに、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったかを判断し、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったときに、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なうようになっていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の炎感知器において、基準となる赤外線検出レベルが所定の閾値レベルを越えた時点から所定時間にわたって所定の時間間隔でデータを取り込み、その最大値をピークとすることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段のうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が満たされる場合に、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａｒ，ｐｒ，ｂｒとするとき、他の赤外線検出手段のうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐｒ＞ａｒ，ｐｒ＞ｂｒの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がりと立ち下がりを検出するための比較回路と、同期性の判断を含めた炎判断処理を行なうＣＰＵとを有し、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準とした立ち上がりと立ち下がりが比較回路で検出されたとき、比較回路で検出された立ち上がりと立ち下がりは、ＣＰＵに割り込みとして通知されるようになっていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記複数の赤外線検出手段のうちの少なくとも１つの赤外線検出手段には、赤外線センサとして、焦電型素子が用いられていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項８記載の発明は、複数の赤外線検出手段において、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出し、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎検知方法であって、前記複数の赤外線検出手段のうちの１つを、基準となる赤外線検出手段とするときに、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったかを判断し、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったときに、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なうことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る炎感知器の構成例を示す図である。図１を参照すると、この炎感知器は、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出する複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎと、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎでそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎判断手段２とを有している。
【００１６】
図２には、比較的油煙の少ないガス炎、木材，紙類の燃焼炎、あるいは初期火災時の炎などの一般的な炎のスペクトル強度が示されており、図２からわかるように、火災時などに発生する炎は、４．３〜４．４μｍ程度の赤外線波長のところで、ＣＯ2共鳴輻射による最も大きなスペクトル強度を有している(明確なピークスペクトルが現われている)。なお、図２は、比較的油煙の少ない炎のスペクトル強度であるが、ガソリンなどの油煙の多い炎の場合にも、４．３〜４．４μｍ程度の赤外線波長のところに関しては、最も大きなスペクトル強度を有している。従って、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎのうちの少なくとも１つの赤外線検出手段には、その検出対象となる炎特有の赤外線波長として、すなわち炎の主要な特徴として、例えば４．３〜４．４μｍ程度の波長の赤外線を検出する赤外線センサを用いることができる。
【００１７】
いま、説明を簡単にするため、１つの赤外線検出手段だけが設けられているとして、炎判断手段２における一般的な炎判断処理について説明する。図３は火災時の炎から放射される赤外線のレベル(１つの赤外線検出手段に赤外線センサを用いたときに赤外線センサから出力される赤外線検出信号の強度レベル)の時間的変化の一例を示す図である。図３を参照すると、火災時の炎から放射される赤外線の強度レベルは、所定の閾値レベルＶth(例えば０．２Ｖ)以上となるものが多くなり、また、火災時の炎から放射される赤外線の強度レベルは、例えば８Ｈｚ程度の時間的揺らぎ，すなわち、ちらつき周波数特性を有する。
【００１８】
このことに着目し、炎判断手段２では、赤外線の強度レベル(例えば、１つの赤外線検出手段からの赤外線検出信号のレベル)が所定の閾値レベルＶth(例えば０．２Ｖ)に達したときに、炎の可能性があると判断し、この時点から、赤外線検出信号のレベルを所定のサンプリング間隔で取り込むようになっている。
【００１９】
そして、炎判断手段２は、赤外線検出信号のレベルが所定の閾値レベルＶthに達した時点からの赤外線検出信号が炎特有の特性(炎特有の強度レベル特性，時間的揺らぎ(ちらつき)特性)をどの程度有しているかを調べるため、所定の閾値レベルＶthに達した時点から所定期間Ｔにわたって、赤外線検出信号のレベルのピーク(例えば所定期間Ｔにわたる赤外線検出信号のレベルのうち、所定の閾値レベルＶthを越えた赤外線検出信号のレベルのピーク)を検知し、所定期間Ｔにわたる各ピークのレベルの平均をとって平均ピークレベルＭavgとして求め、また、所定期間Ｔにわたるピークの個数をピーク度数(すなわち、ゆらぎの回数)ＰＣＮＴとして求めるようになっている。
【００２０】
より具体的には、図３に示すように、赤外線検出信号のレベルが所定の閾値レベルＶthを越えた時点から所定期間Ｔにわたって赤外線検出信号を所定時間間隔Δｔ（例えば、１０ｍ秒）で、データとして取り込み(サンプリングし)、従って、所定期間Ｔにおいては、約Ｔ／Δｔ個のデータを取り込み(サンプリングし)、炎判断手段２は、例えば、このようにして取り込まれた約Ｔ／Δｔ個のデータ(赤外線検出信号のレベル)のうち、所定の閾値レベルＶthを越えたもののみに着目し、所定の閾値レベルＶthを越えた赤外線検出信号のレベルの増減を検知して、その最も大きい部分（山の部分）をレベルのピークとして検知するようになっている。すなわち、赤外線検出信号のレベルを所定の時間間隔Δｔ毎にデジタルデータとして取り込むときに、取り込んだ赤外線検出信号のレベルデータ(デジタルデータ)のうち、例えば、所定の閾値レベルＶthを越えた赤外線検出信号のレベルについて、前回のデータと今回のデータを比較して、増加の傾向か減少の傾向かを判断し、増加から減少に転ずる点（このような点が複数あるときには、そのうちの最もレベルが大きい点）をピーク点として抽出することができる。換言すれば、基準となる赤外線検出レベルが所定の閾値レベルを越えた時点から所定時間にわたって所定の時間間隔でデータを取り込み、その最大値をピークとする。
【００２１】
そして、所定期間Ｔにおいて、レベルのピークの個数を例えばｍ個として検知し、各ピークのレベルをＭ1，Ｍ2，…，Ｍmとして検知したとき、平均ピークレベルＭavg，ピーク度数ＰＣＮＴを、例えば次式によって求めるようになっている。
【００２２】
【数１】
0003938276.tif 000002
【００２３】
炎判断手段２において、このようにして求めた平均ピークレベルＭavgは、赤外線検出信号のレベルが火災時の炎特有の赤外線強度レベル特性をどの程度有しているかを判断するのに用いられ、また、上記のように求めたピーク度数ＰＣＮＴは、赤外線強度レベルに関するゆらぎ周波数を反映したものとなっていることから、赤外線検出信号のレベルの時間的変化が火災時の炎特有の時間的揺らぎ(ちらつき)特性をどの程度有しているかを判断するのに用いられる。
【００２４】
このような炎判断処理では、平均ピークレベルＭavgは、赤外線検出信号が火災時の炎特有の主要な特徴をどの程度有しているかを良好に反映したものとなっており、また、ピーク度数ＰＣＮＴは、赤外線強度レベルに関するゆらぎ周波数を反映したものとなっていることから、炎判断手段２は、基本的には、この平均ピークレベルＭavgおよび／またはピーク度数ＰＣＮＴに基づいて、炎か否かの判断を行なうことができる。
【００２５】
さらに、このような炎の判断処理によっても、炎であるか否かの判断が難かしいときには、炎の判断がある程度信頼性良く行なうことができるものとなるまで、所定時間Ｔを設定変更し、炎の判断を行なうこともできる。これにより、基本的な炎判断をより信頼性良く行なうことができる。
【００２６】
上記のような炎判断処理では、例えば、比較的油煙の少ないガス炎、木材，紙類の燃焼炎、初期火災時の炎の場合には、上記のように求めた平均ピークレベルＭavgは十分に大きなレベルとなり、また、ピーク度数ＰＣＮＴも大きなものとなるので、これにより、容易に炎と判断することができる。
【００２７】
しかしながら、このように優れた信頼性の高い基本的な炎判断がなされる場合であっても、油煙が非常に多いとき(例えば、ガソリン，重油，石油化学，ゴム製品などの燃焼では、油煙の多い燃焼になり易く、特に燃焼規模が大きく酸素が欠乏気味の火災では、一酸化炭素ＣＯの発生が増え油煙の多い炎となる)、あるいは、他の熱源からのノイズなどが混入するときには、例えば、上記のようにして求めた平均ピークレベルＭavgは、炎か否かを判断するのに微妙なレベル、すなわち、あいまいなレベルとなることがあり、このときには、炎か否かを確実に判断することができないことがある。
【００２８】
本願の発明者は、油煙の多い炎の場合でも、炎の判断を正しくかつ確実に行なうことができるよう、炎の燃焼の特徴を調べた。その結果、燃焼炎の場合には、周囲からの気流(酸素供給)の影響を受けるために、放射光に数〜十数Ｈｚの揺らぎが発生すること、また、赤外線センサとして特に微分型の感度特性をもつ焦電型センサを用いて、この放射光を検出すると、焦電型センサからの赤外線検出信号の揺らぎに強弱があり、赤外線検出信号の各ピークのレベル(ピーク電圧値)を調べると、各ピークのレベルがランダム性をもつことがわかった(ランダムに分散している(ばらついている)ことがわかった)。
【００２９】
従って、所定時間内における赤外線検出信号の各ピークレベルについてのヒストグラムをとると、特定のランク(区間)に度数が集中せず、複数の区間に度数がばらついて分布することがわかった。
【００３０】
なお、所定時間内における赤外線検出信号の各ピークレベルについてのヒストグラムは、例えば、次のように作成することができる。
【００３１】
すなわち、赤外線検出信号のレベルを複数の区間に区切り、そのときの区間の数をＮ(例えば“７”)とする。また、所定時間Ｔ内におけるデータ数(ピークの個数)をｍ(例えば、仮に“３５”)とし、ｍ個(３５個)のデータ(ピークレベル)の中で、最大値をＭmax，最小値をＭminとするときに、ヒストグラムの各区間の幅Ｗを、次式により決定する。
【００３２】
【数２】
Ｗ＝(Ｍmax−Ｍmin）／Ｎ
【００３３】
このようにして、区間の数Ｎ(例えば“７”)と各区間の幅Ｗとを設定した後、ｍ個(３５個)のデータ(ｍ個のピークのレベル)をＮ個の区間のうちの該当する所定の区間にそれぞれ当てはめて、各区間の度数分布を作成することができる。
【００３４】
図４には、火災時の炎からの赤外線を赤外線センサ(焦電型センサ)で検出した赤外線検出信号のピークレベルの変化の一例が示され、また、図５には、低温熱源(４００℃以下)からの赤外線を赤外線センサ(焦電型センサ)で検出した赤外線検出信号のピークレベルの変化の一例が示されている。また、図６には、図４の赤外線検出信号(火災時の炎による信号)と図５の赤外線検出信号(低温熱源による信号)とのそれぞれの場合におけるピークレベルの度数分布(ヒストグラム)の作成例が示されている。
【００３５】
なお、図４，図５の例では、所定時間Ｔ内のピークレベルの個数ｍが“５０”であり、５０個のピークのレベルのうち、最大のピークレベルが“２４５０ｍＶ”，最小のピークレベルが“０Ｖ”であるので、図６のヒストグラムは、ピークレベルを７個の区間に分割し、各区間の幅Ｗを“３５０ｍＶ”に設定して、５０個のピークレベルを７個の区間の該当する区間にそれぞれ割り振ったときの度数分布として作成されている。
【００３６】
図６からわかるように、火災時の炎による度数分布は、各区間でほぼ均等となる(ランダムなものとなる)のに対し、低温熱源による度数分布は、特定の区間に集中する(ランダムでない)ことがわかる。
【００３７】
従って、上述したような基本的な炎判断処理において、平均ピークレベルＭavgおよび／またはピーク度数ＰＣＮＴが、炎か否かを判断する上であいまいなものとなっている場合にも、各ピークレベルがランダム性を有しているか否かを図６のようなヒストグラムを作成して検知することによって、炎か否かを確実に判断することが可能となる。上記例では、火災時の炎による赤外線検出信号は各ピークレベルが十分なランダム性を有しているので、炎と確実に判断でき、また、低温熱源による赤外線検出信号は各ピークレベルがランダム性を有していないので、炎でないと確実に判断できる。
【００３８】
より具体的に、所定時間内のデータ数ｍが“３５”であり、区間数Ｎが“７”である場合の、各区間の度数を例えば次表のようなランク(次表の例では、４種のランクＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4)に分類することができる。
【００３９】
【表１】
0003938276.tif 000003
【００４０】
なお、表１において、平均度数は、全データ数／区間数であり、上記例では、“５”となる。各区間の度数をこのようにランク分けしたときに、各ランクに属する区間の個数により、炎度(炎である蓋然性を表わす指標)を例えば次表のようにして求めることができる。
【００４１】
【表２】
0003938276.tif 000004
【００４２】
なお、表２には、ランクＲ1に属する区間の個数Ｕ1については示されていないが、例えば、(Ｕ2≦１，Ｕ3＝０，Ｕ4＝０)のときには、Ｕ1は例えば“６”となり、(Ｕ2≦２，Ｕ3＝０，Ｕ4＝０)のときには、Ｕ1は例えば“５”となる。
【００４３】
表２からわかるように、(Ｕ2≦１，Ｕ3＝０，Ｕ4＝０)のときには、Ｕ1が最も多く、従って、ピークレベル度数が各区間にほぼ均一に分散(ランダムに分散)しており、このときに、表２から、炎である蓋然性，すなわち、炎度を“１”として割り出すことができる。
【００４４】
このような構成の炎感知器では、例えば、平均ピークレベルＭavgおよびピーク度数(ピークの個数)ＰＣＮＴが十分に大きいときには(例えば、平均ピークレベルＭavgが０．２Ｖよりも十分に大きく、また、ピーク度数(ピークの個数)ＰＣＮＴが３０個以上のときには)、これのみによって、火災と判断し、その旨を出力することができる。
【００４５】
一方、平均ピークレベルＭavgまたはピーク度数(ピークの個数)ＰＣＮＴまたはこれら両方が十分には大きくはなく、これのみによっては火災か否かを判断することが難かしい(微妙な)場合(例えば、平均ピークレベルＭavgが０．２Ｖよりもほんの少し大きい程度の場合あるいはピーク度数(ピークの個数)ＰＣＮＴが１０〜２０個程度の場合)には、さらに、例えば、表１，表２に示したようにしてピークレベルのランダム性に基づく炎度を用い、炎度が例えば“１”のとき(すなわちランダム性が十分に大きいとき)、炎と判断し、炎度が例えば“０”のとき、炎ではないと判断することができる。
【００４６】
このように、炎判断手段２において、赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう際、該炎判断があいまいなものとなる場合には、抽出した炎特有の特徴量のランダム性を考慮して炎判断を行なうことにより、在来の炎判断処理において炎であるか否かの判断があいまいなものとなる場合であっても、炎であるか否かの判断を正しくかつ確実に行なうことが可能になる。
【００４７】
上述の例では、１つの赤外線検出手段だけが設けられているとして説明したが、図１のような複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎが設けられる場合にも、上述した炎判断処理の原理を拡張することができる。例えば、ｎが２の場合、あるいは、ｎが３の場合、あるいは、ｎが３よりも大きい炎感知器にも、上述した炎判断処理の原理を拡張することができる。
【００４８】
以下では、図１の炎感知器の構成において、ｎが２であるとして説明する。すなわち、炎感知器が、例えば、赤外線検出手段１−１と赤外線検出手段１−２との２つの赤外線検出手段を有しているものとして説明する。ここで、赤外線検出手段１−１には、炎特有の波長の赤外線を第１波長信号（主波長信号）として検出するものを用い、また、赤外線検出手段１−２には、赤外線検出手段１−１によって検出される赤外線波長とは異なる波長の光を第２波長信号（参照波長信号）として検出するものを用いることができる（２波長式の炎感知器として構成できる）。この場合、炎判断手段２は、赤外線検出手段１−１からの第１波長信号と赤外線検出手段１−２からの第２波長信号とに基づいて炎の判断を行ない、該炎の判断があいまいなものとなる場合であっても、第１波長信号の各ピークのレベルがランダムに分散しているときには炎と判断することができる。
【００４９】
具体的に、赤外線検出手段１−１には、例えば４．３〜４．４μｍ程度の波長の赤外線を検出する赤外線センサ(例えば焦電型センサ)を用いることができる。
【００５０】
また、赤外線検出手段１−２には、炎特有の赤外線波長(４．３〜４．４μｍ程度)とは異なる波長の光として、炎特有の赤外線波長の近傍の波長の赤外線、例えば、３．９μｍ程度または５．０μｍ程度の波長の赤外線を検出する赤外線センサ(例えば焦電型センサ)を用いることができる。すなわち、３．９μｍ程度または５．０μｍ程度の波長では、図２からわかるように、炎のスペクトル強度は小さく(極小値となり)、従って、この場合、赤外線検出手段１−２は、３．９μｍ程度または５．０μｍ程度の波長のところでの赤外線のレベルを、炎の補助的な特徴として検出することができる。
【００５１】
換言すれば、この場合、赤外線検出手段１−１は、基準となる赤外線検出手段として機能し、赤外線検出手段１−２は、補助的な（参照用の）赤外線検出手段として機能するようになっている。
【００５２】
赤外線検出手段１−２に、赤外線検出手段１−１によって検出される赤外線波長の近傍の波長の赤外線を検出するものが用いられる場合には、炎判断手段２は、図７に示すように、赤外線検出手段１−１が検出した赤外線検出信号（第１波長信号（主波長信号））のレベルのピーク時に赤外線検出手段１−２が検出した赤外線検出信号（第２波長信号（参照波長信号（補助検出信号）））のレベルＳ1，Ｓ2，…，Ｓmを取り込み、所定期間Ｔにわたってこのように取り込んだ赤外線検出手段１−２からの第２波長信号のレベルＳ1，Ｓ2，…，Ｓmの平均値Ｓavgを平均補助レベルとして求め、例えば、赤外線検出手段１−１からの第１波長信号の平均ピークレベルＭavgと赤外線検出手段１−２からの第２波長信号の平均補助レベルＳavgとの比率(Ｍavg／Ｓavg)と、第１波長信号の所定期間Ｔにわたるピーク度数(ピークの個数)ＰＣＮＴ(＝ｍ)とに基づき、基本的な炎の判断を行なうようになっている。
【００５３】
また、図７において、所定期間Ｔは、基本的な炎の判断結果に応じて、可変に設定することができる。
【００５４】
例えば、図７の処理において、所定時間Ｔにわたって得られた平均ピークレベルＭavgと平均補助レベルＳavgとの比Ｍavg／Ｓavgに基づき炎の判断を行なうことが難しいときには、所定時間Ｔを設定変更し、このように設定変更された所定時間Ｔにわたって、平均ピークレベルＭavgと平均補助レベルＳavgとの比Ｍavg／Ｓavgを再度算出し、これに基づき再度炎の判断を行なうというように、炎の判断がある程度信頼性良く行なうことができるものとなるまで、所定時間Ｔを設定変更し、基本的な炎の判断を行なうことができる。
【００５５】
図８は火災時における主波長信号（第１波長信号），参照波長信号（第２波長信号）の一例を示す図であり、また、図９は非火災時(例えば、ハロゲン灯，熱源ノイズなどが加わった場合)における主波長信号（第１波長信号），参照波長信号（第２波長信号）の一例を示す図である。なお、図８，図９の例においては、赤外線検出手段１−２に、赤外線検出手段１−１で検出される赤外線とは異なる波長の赤外線を検出する赤外線センサ(焦電型センサ)が用いられているとしている。
【００５６】
先ず、火災時においては、火災時の炎特有の赤外線の強度レベル(第１波長信号のレベル)は図８(ａ)に示すように大きくなるのに対し、第２波長信号のレベルは図８(ｂ)に示すように差程大きくはならない。従って、所定期間Ｔ(例えば４．５秒)にわたって得られる平均ピークレベルＭavgと平均補助レベルＳavgとの比率Ｍavg／Ｓavgは十分に大きくなる。これにより、この場合には、図８(ｃ)，(ｄ)に示すように、所定期間Ｔの更新を行なうことなく、この所定期間Ｔ(＝４．５秒)だけで、炎と判断し、その結果を炎検知信号として出力することができる。
【００５７】
また、非火災時において、ハロゲン灯，熱源ノイズなどが発生したときにも、火災時の炎特有の赤外線波長の強度レベル(第１波長信号のレベル)は、図９(ａ)に示すように大きくなるが、このときには、第２波長信号の強度レベルも図９(ｂ)に示すように大きくなり、従って、所定期間Ｔ(例えば４．５秒)にわたって得られる平均ピークレベルＭavgと平均補助レベルＳavgとの比率Ｍavg／Ｓavgは小さくなり、これに基づいて炎の判断を行なうことは難かしい。これにより、この場合には、図９(ｃ)に示すように、炎の判断がある程度信頼性良く行なうことができるものとなるまで、所定時間Ｔを設定変更し、基本的な炎の判断を行なう所定期間Ｔをさらに延長する。図９(ｃ)の例では、さらに９秒延長し、合計でＴ＝１３．５秒に設定変更して、炎の判断を再度行なう。図９の例では、所定期間Ｔを１３．５秒にして炎か否かを判断するとき、炎ではないと判断され、従って、この場合には、図９(ｄ)のように、炎検知信号は出力されない。
【００５８】
このように、基本的な炎判断処理においても信頼性が低いと考えられる時は平均化時間を長くすることで、その積分効果により、より信頼性の高い炎判断が可能となり、誤報の危険を少なくできる。
【００５９】
しかしながら、このように信頼性の高い優れた基本的な炎判断がなされる場合であっても、前述のように、油煙が非常に多いとき、あるいは、他の熱源からのノイズなどが混入するときには、例えば、上記のようにして求めた比率Ｍavg／Ｓavgが、炎か否かを判断するのに微妙なレベル、すなわち、あいまいなレベルとなることがあり、このときには、炎か否かを確実に判断することができないことがある。
【００６０】
図１０には、低油煙(ノルマル−ヘプタン)炎を発生させたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)が示され、また、図１１には、高油煙(ガソリン)炎を発生させたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)が示され、また、図１２には、高温物体(４００℃以上)をチョッパしたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)が示されている。
【００６１】
低油煙(ノルマル−ヘプタン)炎の場合には、図１０からわかるように、第１波長信号のレベルは第２波長信号のレベルに比べて十分に大きく、従って、これのみで炎であると判断できる。一方、高油煙(ガソリン)炎や高温物体からの熱幅射の場合には、図１１，図１２からわかるように、第１波長信号のレベルは第２波長信号のレベルよりも大きいが十分に大きなものではないので、これに基づく炎判断にあいまい性が生じる。
【００６２】
そこで、図１１，図１２のように、炎判断にあいまい性が生じる場合、炎判断手段２は、前述したと同様に、さらに、第１波長信号の各ピークのレベルがランダムに分散しているか否かを調べ、各ピークのレベルがランダムに分散しているときには炎と判断するようになっている。
【００６３】
このように、炎感知器が上述したような２波長式のものである場合にも、あるいは、３波長式のものである場合にも、その炎判断があいまいなものとなる場合には、炎判断手段２は、さらに、第１波長信号の各ピークのレベルがランダムに分散しているか否かを調べて、炎か否かを最終的に判断することができる。
【００６４】
また、上述の例では、炎の判断を行なう際の特徴量(炎特有の特徴量)として、赤外線検出信号の平均ピークレベルとピーク度数とを用い、また、この際、赤外線検出信号のレベルが所定の閾値レベルＶthを越えた時点から所定期間Ｔにわたって得られる赤外線検出信号のレベルのうち、所定の閾値レベルＶthを越えたものにのみ着目し、所定の閾値レベルＶthを越えた赤外線検出信号についてのみピークを検知して、平均ピークレベル，ピーク度数を求めているが、炎の判断を行なう際の基本的な特徴量としては、場合に応じて、任意のものを用いることができる。例えば、赤外線検出信号の平均ピークレベルのみを炎特有の特徴量として用いることもできるし、あるいは、赤外線検出信号のピーク度数のみを炎特有の特徴量として用いることもできるし、あるいは、赤外線検出信号のレベルが所定の閾値レベルＶthを越えた時点から所定期間Ｔにわたって得られる赤外線検出信号について、そのレベルが所定の閾値レベルＶthを越えないものをも含めて、レベルのピークを検知して、平均ピークレベルＰＡＶおよび／またはピーク度数を求め、これを炎特有の特徴量とすることもできる。あるいは、平均ピークレベル，ピーク度数に限らず、炎の特徴を抽出したものであれば、これを炎特有の特徴量とすることもできる。
【００６５】
また、上述した例では、ピークレベルのヒストグラムからピークレベルのランクを作成してランダム性を求めるようになっているが、他の方法によってランダム性を求めることもできる。例えば、ピークレベルの標準偏差を求め、その標準偏差の大小によってピークレベルのバラツキ（ランダム性）を第１の条件として判断し、また、所定期間中のピークレベルの周期を求め、その周期について標準偏差を求めて、その標準偏差の大小によって周期のバラツキ（ランダム性）を第２の条件として判断し、そして最終的に第１および第２の両方の条件を満たしたときに炎としてのランダム性を有すると判断することもできる。
【００６６】
ところで、図１のように、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎでそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎感知器において、例えば、基準となる赤外線検出手段（例えば１−１）だけに例えば変則的な光源の入射（揺らいだ光源の入射）がある場合や連続的なノイズが加わるような場合には、炎感知器の炎判断手段２において上述したような炎判断がなされるときにも、誤報が発生する恐れがある。
【００６７】
本願の発明者は、基準となる赤外線検出手段（例えば１−１）だけに例えば変則的な光源の入射（揺らいだ光源の入射）がある場合や連続的なノイズが加わるような場合には、この赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の赤外線検出手段１−２〜１−ｎからの赤外線検出信号（参照波長信号）との間には同期性がなくなる一方、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎが炎を検出する場合には、これら複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎは、ほぼ同期した信号を出力することに着目し、本発明を完成させた。
【００６８】
すなわち、本発明では、炎判断手段２は、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎでそれぞれ検出された赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号を用いて炎判断を行なうようになっていることを特徴としている。
【００６９】
換言すれば、本発明では、上述したような炎判断に加えて、複数の赤外線検出手段１−１〜１−ｎが炎を検出した場合、これらがほぼ同期した（同相の）信号を出力することを炎判断の要素に加えるようにしている。
【００７０】
各赤外線検出手段１−１〜１−ｎからの信号の同期性を判断する仕方としては、高速でかつ容易に同期性を判断することの可能な仕方が望まれる。このような仕方として、本発明では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）のレベルが所定の閾値レベルを超えた時点（立ち上がり時）と、その後にこの赤外線検出信号（主波長信号）のレベルが最大レベル（ピーク）に達した時点（ピーク時）と、その後にこの赤外線検出信号（主波長信号）のレベルが所定の閾値レベルよりも低くなる時点（立ち下がり時）との３つの時点における他の赤外線検出手段１−２〜１−ｎからの赤外線検出信号（参照波長信号）のレベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断するようにしている。
【００７１】
図１３（ａ），（ｂ）には、赤外線検出信号の同期性の判断の具体例が示されている。なお、図１３（ａ）は基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）を示す図であり、図１３（ｂ）は他の赤外線検出手段（例えば、１−２）からの赤外線検出信号（参照波長信号）を示す図である。図１３を参照すると、炎判断手段２は、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）の信号レベルを、それぞれ、ａr，ｐr，ｂrとするとき、他の赤外線検出手段において、ｐr＞ａr，ｐr＞ｂrの条件が満たされる場合に、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっている。
【００７２】
図１３の例では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）との間での同期性の判断について説明したが、他の赤外線検出手段が複数設けられている場合には（１−２〜１−ｎの場合には）、炎判断手段２は、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号（参照波長信号）の信号レベルを、それぞれ、ａr，ｐr，ｂrとするとき、他の赤外線検出手段１−２〜１−ｎのうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐr＞ａr，ｐr＞ｂrの条件が満たされる場合に、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっている。
【００７３】
また、図１３の例では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）のうちの１組の立ち上がり，ピーク，立ち下がりに着目したが、火災が発生する場合、所定期間内において、立ち上がり，ピーク，立ち下がりの組が一般に複数生起する。この場合、炎判断手段２は、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）の信号レベルを、それぞれ、ａr，ｐr，ｂrとするとき、他の赤外線検出手段１−２において、ｐr＞ａr，ｐr＞ｂrの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっている。
【００７４】
また、これらを統合して、炎判断手段２は、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にしたある１つの立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段１−２〜１−ｎからの赤外線検出信号の信号レベルを、それぞれ、ａr，ｐr，ｂrとするとき、他の赤外線検出手段１−２〜１−ｎのうちの所定個数以上の赤外線検出手段において、ｐr＞ａr，ｐr＞ｂrの条件が、所定期間内に生起する立ち上がり，ピーク，立ち下がりの生起回数のうちの所定回数以上、満たされるときに、赤外線検出信号に同期性があると判断するようになっている。
【００７５】
図１４には、炎が発生したときの基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例が示されており、図１４の例では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）とは同期していることがわかる。この場合、炎判断手段２では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）とが同期していると判断し、同期していると判断された赤外線検出信号（主波長信号および／または参照波長信号）を用いて、前述したような炎判断処理を行なうことができる。
【００７６】
また、図１５には、ノイズが混入したときの基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例が示されており、また、図１６には、変則的な光源が入力したときの基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例が示されている。図１５，図１６の例では、基準となる赤外線検出手段１−１からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−２からの赤外線検出信号（参照波長信号）と他の１つの赤外線検出手段１−３からの赤外線検出信号（参照波長信号）とは同期しておらず、従って、この場合、炎判断手段２では、赤外線検出手段からの赤外線検出信号がノイズや変則的な光源の影響を受けていると判断し、この赤外線検出信号を炎の判断には用いない。
【００７７】
図１７は本発明の炎感知器の具体例を示す図である。なお、図１７の例では、簡単のため、２つの赤外線検出手段１−１，１−２だけが設けられている場合が示されている。また、炎感知器は火災感知器として構成されている。
【００７８】
図１７を参照すると、この炎感知器の基準となる赤外線検出手段１−１は、炎特有の赤外線(一般にはＣＯ2共鳴放射の４．３μｍ〜４．４μｍ程度の赤外線)を第１波長信号（主波長信号）として検出する赤外線センサ２１と、該赤外線センサ２１からの第１波長信号(電圧)を増幅する電圧増幅回路２２と、赤外線センサ２１からの第１波長信号のうち、所定の周波数帯域の成分のみを通過させるフィルタ回路２３と、フィルタ回路２３を通過した第１波長信号に対してＤＣレベル変換を施すＤＣレベル変換回路２４とにより構成されている。
【００７９】
また、この炎感知器の赤外線検出手段１−２は、炎特有の赤外線波長とは異なる波長(例えば、３．９μｍまたは５．０μｍの波長)の赤外線を第２波長信号（参照波長信号）として検出する赤外線センサ２５と、該赤外線センサ２５からの第２波長信号(電圧)を増幅する電圧増幅回路２６と、第２波長信号のうち、所定の周波数帯域の成分のみを通過させるフィルタ回路２７と、フィルタ回路２７を通過した第２波長信号に対してＤＣレベル変換を施すＤＣレベル変換回路２８とにより構成されている。
【００８０】
また、この炎感知器の炎判断手段２は、装置全体の制御を行なうマイクロプロセッサ等のＣＰＵ(中央処理装置)３０と、ＤＣレベル変換回路２４の出力電圧(第１波長信号のレベル)と閾値電圧（所定の閾値レベル）Ｖthとを比較するコンパレータ（比較回路）２９と、ＣＰＵ３０からの信号Ｐ１に基づいて火災信号を出力する火災出力回路３１とにより構成されている。
【００８１】
ここで、赤外線センサ２１，２５としては、防犯用センサとして広く使用されている焦電型センサ(焦電型素子)を使用することができる。この場合、焦電型センサは、入射光に対し微分の電荷出力を発生するものであり、従って、炎からの熱エネルギーの変化(揺らぎ)に比例した信号を出力するようになっている。また、これに関連させて、フィルタ回路２３，２７は、所定の周波数帯域の成分として、ゆらぎ周波数(炎のちらつき周波数)帯の成分のみを通過させるようになっている(バンドパスフィルタとして構成されている)。
【００８２】
すなわち、赤外線センサ２１，２５で検出される炎の揺らぎは数Ｈｚ〜十数Ｈｚ程度であり、炎特有の第１波長信号，第２波長信号を得るため、図１７の例では、この周波数帯域に透過特性をもつフィルタ回路２３，２７に赤外線センサ２１，２５からの第１波長信号，第２波長信号を通し、第１波長信号，第２波長信号のうち炎の揺らぎ成分のみを保存させた形で(すなわち、４．３〜４．４μｍ程度で捕えた炎の揺らぎ信号，３．９μｍまたは５．０μｍ程度で捕えた炎の揺らぎ信号のものにして)、ＣＰＵ３０に取り込ませるようになっている。
【００８３】
また、ＣＰＵ３０には、所定期間Ｔとして、例えば４．５秒を計時するタイマ機能が内蔵されているとする。また、ＣＰＵ３０には、ＤＣレベル変換回路２４，ＤＣレベル変換回路２８からの第１波長信号，第２波長信号のレベル(強度レベル)をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能が備わっている。なお、このＡ／Ｄ変換機能は、第１波長信号，第２波長信号を所定の時間間隔Δｔ(例えば１０ｍ秒)でサンプリングしデジタル変換して取り込むようになっている。
【００８４】
また、コンパレータ（比較回路）２９は、ＤＣレベル変換回路２４から出力される赤外線検出信号（第１波長信号）のレベル(振幅電圧)が閾値電圧（所定の閾値レベル）Ｖth(例えば０．２Ｖ)に達するとき（すなわち、ＤＣレベル変換回路２４から出力される赤外線検出信号の立ち上がり時に）、立ち上がり割込信号を生成して、これをＣＰＵ３０の割り込み端子ＩＮＴ１に加え、また、ＤＣレベル変換回路２４から出力される赤外線検出信号（第１波長信号）のレベル(振幅電圧)が閾値電圧（所定の閾値レベル）Ｖth(例えば０．２Ｖ)から低下するとき（すなわち、ＤＣレベル変換回路２４から出力される赤外線検出信号の立ち下がり時に）、立ち下がり割込信号を生成して、これをＣＰＵ３０の割り込み端子ＩＮＴ１に加え、ＣＰＵ３０は、端子ＩＮＴ１への立ち上がり割込信号，立ち下がり割込信号の入力によって、第１波長信号の立ち上がり，立ち下がりを検出するようにしている。そして、ＣＰＵ３０は、第１波長信号の立ち上がりを検出した後、第１波長信号の立ち下がりを検出するまでの間、第１波長信号のピークを検出し、第１波長信号の立ち上がり，ピーク，立ち下がりの３つの時点における第２波長信号のレベルを取り込み、第１波長信号と第２波長信号との間に同期性があるか否かを判断するようになっている。
【００８５】
このような同期性の判断処理とともに、ＣＰＵ３０は、同期性があると判断された赤外線検出信号（第１波長信号，第２波長信号）についてのみ、前述したような炎判断処理を行なうようになっている。
【００８６】
炎判断処理は、具体的には、次のようにしてなされる。すなわち、ＣＰＵ３０は、所定期間Ｔ(例えば４．５秒間)にわたり第１波長信号のレベルを所定の時間間隔(サンプリング周期)Δｔ(例えば１０ｍ秒の時間間隔)でデジタルデータとして取り込み、所定期間Ｔにわたり時間間隔Δｔ(＝１０ｍ秒)ごとに取り込んだ第１波長信号のレベルデータ(デジタルデータ)のうち、例えば、所定の閾値レベルＶthを越えた第１波長信号のレベルについてだけピークを検知して、平均ピークレベルＭavgとピーク度数ＰＣＮＴとを例えば数１に従って算出する。また、上述のように赤外線検出手段１−１のＤＣレベル変換回路２４からの第１波長信号のピークを検知したとき、ＣＰＵ３０は、この抽出時点でのＤＣレベル変換回路２８からの第２波長信号のレベルを取り込み、上記所定期間Ｔにわたって取り込んだ第２波長信号のレベルの平均をとって平均補助レベルＳavgを算出する。そして、ＣＰＵ３０は、平均ピークレベルＭavgと平均補助レベルＳavgとの比率Ｍavg／Ｓavgとを求める。このようにして、ＣＰＵ３０は、所定期間(Ｔ＝４．５秒)にわたって赤外線検出信号の平均ピークレベルＭavg，ピーク度数ＰＣＮＴ，並びに、比率Ｍavg／Ｓavgの３つのパラメータを求め、これらの３つのパラメータに基づき炎の判断(例えば火災の程度の判断)を行なうことができる。
【００８７】
そして、ＣＰＵ３０は、同期性があると判断された第１波長信号と第２波長信号とにより上述の炎判断処理で火災であると判断したときに、火災出力回路３１に火災信号を出力するようになっている。
【００８８】
次に、このような構成の炎感知器の処理動作，主にＣＰＵ３０の処理動作について図１８のフローチャートを用いて説明する。図１８を参照すると、ステップＳ１では、ＣＰＵ３０は、先ず、ピークサーチ（ピーク探索）中であることを示すフラグＦＬＧを“０”に初期設定する。次いで、ステップＳ２では、ＣＰＵ３０は、コンパレータ２９から立ち上がり割込み入力があったか否かを判断する。この結果、立ち上がり割込みがあったときには、ステップＳ３に進み、ステップＳ３では、この時点が立ち上がり時であるとして、このときの第２波長信号（参照波長信号）のレベルを取得して記憶する。そして、ステップＳ４でフラグＦＬＧを“１”に設定し、再び、ステップＳ２に戻る。
【００８９】
ステップＳ２において、立ち上がり割込み入力がないと判断されると、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、立ち下がり割込み入力があったか否かを判断する。この結果、立ち下がり割込み入力がないと判断されると、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、フラグＦＬＧが“１”であるか否かを判断し、フラグＦＬＧが“１”でないときには（すなわち、“０”のときには）、再びステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ６でフラグＦＬＧが“１”であるときには、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、第１波長信号（主波長信号）がピークとなったかを判断する。この結果、ピークでないときには、ステップＳ８に進み、ステップＳ８では、信号取得期間中か否かを判断する。ステップＳ８において、信号取得期間中と判断されると、再びステップＳ２に戻り、上述の処理を繰り返し行なう。そして、ステップＳ７において、第１波長信号（主波長信号）がピークとなったときには、ステップＳ９において、このときの第１波長信号（主波長信号）のレベルと第２波長信号（参照波長信号）のレベルを取得して記憶し、再びステップＳ２に戻り、上述の処理を繰り返し行なう。
【００９０】
そして、ステップＳ５において、立ち下がり割込み入力があったときには、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０では、この時点が立ち下がり時であるとして、このときの第２波長信号（参照波長信号）のレベルを取得して記憶する。そして、ステップＳ１１では、フラグＦＬＧを“０”に設定し、再びステップＳ２に戻り、上述の処理を繰り返し行なう。そして、ステップＳ８において、信号取得期間中でないと判断されると、ステップＳ１２では、ステップＳ３，Ｓ９，Ｓ１０において取得，記憶した立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時の第２波長信号（参照波長信号）のレベルに基づいて、第１波長信号（主波長信号）と第２波長信号（参照波長信号）とが同期しているか否かを判断する。この結果、同期しているときには、ステップＳ１３に進み、炎判断処理を行ない、炎と判断されたときには、ステップＳ１４において火災信号を出力する。これに対し、ステップＳ１２において、同期性がないと判断されると、炎判断処理を行なわずに、処理を終了する。
【００９１】
このように、本発明では、炎判断手段２は、各赤外線検出手段１−１〜１−ｎからの各赤外線検出信号において、非同期の信号成分をノイズと検知し、同期している信号成分だけに基づいて炎の判断を行なう。
【００９２】
また、上述の例では、基準となる赤外線検出手段１１−１と他の赤外線検出手段１１−２〜１１−ｎとは、検出波長が互いに異なるものであるとしたが、同期性の判断を行なうに関しては、基準となる赤外線検出手段１１−１と他の赤外線検出手段１１−２〜１１−ｎとは、検出波長が同じものを用いることもできる。換言すれば、基準となる赤外線検出手段１１−１と他の赤外線検出手段１１−２〜１１−ｎとに同じ種類のものを用いることもできる。
【００９３】
すなわち、図１の構成において、各赤外線検出手段１−１〜１−ｎとして、各赤外線検出信号に重畳するノイズに関して等価な構造のものを用いることができる。
【００９４】
このような構成の炎感知器の具体例は、ｎが２のとき、赤外線検出手段１−１と赤外線検出手段１−２とを等価な構造のものにし、また、ＣＰＵ３０に、炎判断手段２の機能、すなわち赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２からの各赤外線検出信号(第１波長信号，第２波長信号)において、非同期の信号成分をノイズと検知し、同期している信号成分だけに基づいて炎の判断を行なう機能をもたせたものとして構成できる。
【００９５】
より詳細には、図１７の赤外線検出手段１−１の赤外線センサ２１と赤外線検出手段１−２の赤外線センサ２５とに同一構造の焦電型素子を用い、また、赤外線検出手段１−１の電圧増幅回路２２，フィルタ回路２３，ＤＣレベル変換回路２４と赤外線検出手段１−２の電圧増幅回路２６，フィルタ回路２７，ＤＣレベル変換回路２８とに、それぞれ等価に設計された回路構造のものを用いたものとして、具体化できる。
【００９６】
一般に、ポップコーンノイズは、急激に温度が変化したとき、あるいは、部品(例えば赤外センサ)に機械的ストレスが加わったときに発生するものであるが、複数の部品(例えば、複数の赤外センサ)が同じ環境下に互いに近接して置かれている場合であっても、これらにポップコーンノイズが同時に発生する確率は極めて少ない。一方、互いに等価な構造の複数の赤外線検出手段が同じ環境下に互いに近接して置かれている場合、これらの赤外線検出手段によって検知される火災信号，非火災信号には、信号の同期性がある。
【００９７】
従って、図１７のような炎感知器において、赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２が等価な構造となっている場合、赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２によってそれぞれ検知された信号が互いに同期している場合、この信号は、火災信号または非火災信号であり、ノイズではないと判断でき、また、赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２によってそれぞれ検知された信号が非同期のものである場合、この信号はノイズであると判別できる。
【００９８】
具体的に、高温物体，低温物体(４００℃以下)，低油煙炎，高油煙炎から放射される赤外線については、赤外線検出手段１−１で検出される第１波長信号と、赤外線検出手段１−２で検出される第２波長信号とは、大小の差はあるものの、互いに同期している。
【００９９】
図１９は低油煙炎から放射された赤外線を、互いに等価な構造の赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２でそれぞれ検知した結果を示す図である。また、図２０は手でチョッピングされた低温物体(４００℃以下)から放射された赤外線を、互いに等価な構造の赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２でそれぞれ検知した結果を示す図である。
【０１００】
これらの結果からもわかるように、ノイズでない信号の場合には、これが火災によるものであるか、非火災によるものであるかを問わず、赤外線検出手段１−１で検出される第１波長信号と、赤外線検出手段１−２で検出される第２波長信号とは、互いに同期している。これに対し、例えば、赤外線検出手段１−１にポップコーンノイズが発生したときには、赤外線検出手段１−１で検出される第１波長信号のレベルと、赤外線検出手段１−２で検出される第２波長信号のレベルとは、同期しない。
【０１０１】
図２１，図２２は赤外線検出手段１−１にポップコーンノイズが発生するときの第１波長信号，第２波長信号をそれぞれ示す図である。なお、図２２には、図２１を時間軸方向に拡大し、第１波長信号のレベルのピークが検知されたときの第２波長信号のレベルの取り込みが示されている。図２１，図２２からもわかるように、第１波長信号と第２波長信号は、一般に、互いに非同期となる。
【０１０２】
この特徴を利用し、図１の炎感知器の炎判断手段２においては、各赤外線検出手段１−１〜１−ｎからの各赤外線検出信号が非同期の信号成分については、これをノイズと検知し、同期している信号成分だけに基づいて炎の判断がなされる。
【０１０３】
なお、上記説明では、図１において、ｎが“２”であり、炎感知器が図１７に示したような２波長式のものとなっているとしたが、図１において、ｎが例えば“３”である場合、すなわち３波長式のものであるような場合にも、各赤外線検出手段を等価な構造のものとし、各赤外線検出手段で検出された各赤外線検出信号の同期，非同期を調べることによって、ポップコーンノイズが発生しているか否かを検知することができる。さらに、ポップコーンノイズのみならず、ホワイトノイズや、電気ノイズ，電波ノイズ，振動ノイズ等、さらには、変則的な光源からの入射時をも検知でき、これらの影響を抑えて、あるいは受けずに、炎判断，火災判断を行なうことができる。すなわち、内部雑音(ポップコーンノイズ，ホワイトノイズ)や外部雑音(電気、電波、光、振動ノイズ)の影響を抑えて、あるいは、除去して、炎判断，火災判断を行なうことができる。
【０１０４】
また、図１における炎判断手段２としては、ランダム性を考慮した炎判断処理機能に、同期性判断機能を備えたものでも良いし、あるいは、ランダム性を考慮していない在来の炎判断処理機能に、同期性判断機能を備えたものであっても良い。但し、ランダム性を考慮した炎判断処理機能に、同期性判断機能を備えたものである場合には、炎判断を極めて高性能に行なうことが可能となる。
【０１０５】
また、上述の実施形態では、炎感知器内において、複数の赤外線検出信号間の同期性の判断を行ない、炎判断処理を行なって、炎か否かの判断結果を出力するものとなっているが、本発明は、１つの炎感知器の構成に限定されず、任意の炎監視システムに適用可能である。すなわち、本発明の適用対象としては、単体の炎感知器に限らず、任意の炎監視システム(オン・オフ型監視システム，アナログ型監視システム)に適用可能であり、アナログ型監視システムに適用するとき、炎判断処理を例えば受信機側で行なわせることも可能である。
【０１０６】
すなわち、図１の構成例では、炎感知器自体に炎判断手段２が設けられ、同期性判断，炎判断，火災判断をこの炎感知器内で行なうようになっている(すなわち、オン・オフ型感知器として構成されている)が、炎感知器をアナログ型感知器として構成することもできる。図２３は炎感知器が受信機からアドレスポーリングされるアナログ型感知器として構成されている場合の一例を示す図であり、この場合、炎感知器の信号処理手段において、同期性の判断等を行ない、信号から非同期の部分をノイズとして除去した上で、この信号を受信機に返送し、受信機において炎判断処理を行なわせることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項８記載の発明によれば、炎特有の赤外線波長の光を赤外線検出信号としてそれぞれ検出する複数の赤外線検出手段と、複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号から炎特有の特徴量を抽出し、炎特有の特徴量に基づき炎判断を行なう炎判断手段とを有し、前記炎判断手段は、前記複数の赤外線検出手段でそれぞれ検出された赤外線検出信号の同期性を判断し、同期性があると判断された赤外線検出信号に基づいて炎判断を行なうようになっているので、変則的な光源の入射や連続的なノイズの影響などを排除でき、炎であるか否かの判断を正確に行なうことができる。
【０１０８】
特に、請求項１乃至請求項８記載の発明では、前記複数の赤外線検出手段のうちの１つを、基準となる赤外線検出手段とするときに、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったかを判断し、基準となる赤外線検出手段で検出された赤外線検出信号が所定の閾値レベルよりも大きくなったときに、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がり時，ピーク時，立ち下がり時における他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号の信号レベルに基づいて、赤外線検出信号の同期性を判断するようになっており、立ち上がり，ピーク，立ち下がり時の３点のみの信号で簡単に同期性を判断できるため、処理の高速化を図ることができる。
【０１０９】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の炎感知器において、前記炎判断手段は、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準にした立ち上がりと立ち下がりを検出するための比較回路と、同期性の判断を含めた炎判断処理を行なうＣＰＵとを有し、基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号の所定の閾値レベルを基準とした立ち上がりと立ち下がりが比較回路で検出されたとき、比較回路で検出された立ち上がりと立ち下がりは、ＣＰＵに割り込みとして通知されるようになっているので（すなわち、比較回路を用い、基準となる主波長を検出するセンサからの信号の立ち上がりと立ち下がりの検出をＣＰＵの割り込み機能を利用することで）、ＣＰＵの負担を大幅に軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炎感知器の構成例を示す図である。
【図２】一般的な炎のスペクトル強度を示す図である。
【図３】火災時の炎から放射される赤外線の強度レベルの時間的変化の一例を示す図である。
【図４】火災時の炎からの赤外線を赤外線センサ(焦電型センサ)で検出した赤外線検出信号のピークレベルの変化の一例を示す図である。
【図５】低温熱源(４００℃以下)からの赤外線を赤外線センサ(焦電型センサ)で検出した赤外線検出信号のピークレベルの変化の一例を示す図である。
【図６】図４の赤外線検出信号（火災時の炎による信号）と図５の赤外線検出信号（低温熱源による信号）とのそれぞれの場合におけるピークレベルの度数分布（ヒストグラム）の作成例を示す図である。
【図７】図１の炎感知器において、赤外線検出手段１−２に、赤外線検出手段１−１によって検出される赤外線波長の近傍の波長の赤外線を検出するものが用いられる場合の第２波長信号のレベルの取り込みを説明するための図である。
【図８】火災時における第１波長信号，第２波長信号の一例を示す図である。
【図９】非火災時(例えば、ハロゲン灯，熱源ノイズなどが加わった場合)における第１波長信号，第２波長信号の一例を示す図である。
【図１０】低油煙(ノルマル−ヘプタン)炎を発生させたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)を示す図である。
【図１１】高油煙(ガソリン)炎を発生させたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)を示す図である。
【図１２】高温物体(４００℃以上)をチョッパしたときの第１波長信号(４．３〜４．４μｍ程度)と第２波長信号(例えば５．０μｍ)のレベルの測定結果(時間的変化)を示す図である。
【図１３】本発明における赤外線検出信号の同期性の判断の具体例を示す図である。
【図１４】炎が発生したときの基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例を示す図である。
【図１５】ノイズが混入したときの基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例を示す図である。
【図１６】変則的な光源が入力したときの基準となる赤外線検出手段からの赤外線検出信号（主波長信号）と他の赤外線検出手段からの赤外線検出信号（参照波長信号）との一例を示す図である。
【図１７】本発明に係る炎感知器の具体例を示す図である。
【図１８】本発明の炎感知器の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図１９】低油煙炎から放射された赤外線を、互いに等価な構造の赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２でそれぞれ検知した結果を示す図である。
【図２０】手でチョッピングされた低温物体(４００℃以下)から放射された赤外線を、互いに等価な構造の赤外線検出手段１−１，赤外線検出手段１−２でそれぞれ検知した結果を示す図である。
【図２１】赤外線検出手段１−１にポップコーンノイズが発生するときの第１波長信号，第２波長信号を示す図である。
【図２２】赤外線検出手段１−１にポップコーンノイズが発生するときの第１波長信号，第２波長信号を示す図である。
【図２３】炎感知器がアナロク型感知器として構成されている場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
１−１〜１−ｎ      赤外線検出手段
２                  炎判断手段
２１，２５          赤外線センサ
２２，２６          電圧増幅回路
２３，２７          フィルタ回路
２４，２８          ＤＣレベル変換回路
２９                コンパレータ
３０                ＣＰＵ
３１                火災出力回路
【図１】
0003938276.tif 000005
【図２】
0003938276.tif 000006
【図３】
0003938276.tif 000007
【図４】
0003938276.tif 000008
【図５】
0003938276.tif 000009
【図６】
0003938276.tif 000010
【図７】
0003938276.tif 000011
【図８】
0003938276.tif 000012
【図９】
0003938276.tif 000013
【図１０】
0003938276.tif 000014
【図１１】
0003938276.tif 000015
【図１２】
0003938276.tif 000016
【図１３】
0003938276.tif 000017
【図１４】
0003938276.tif 000018
【図１５】
0003938276.tif 000019
【図１６】
0003938276.tif 000020
【図１７】
0003938276.tif 000021
【図１８】
0003938276.tif 000022
【図１９】
0003938276.tif 000023
【図２０】
0003938276.tif 000024
【図２１】
0003938276.tif 000025
【図２２】
0003938276.tif 000026
【図２３】
0003938276.tif 000027