(57)【要約】煙検出器が示され、そこで、青色光は、放射発生器（３）から散乱ボリューム（９）を介して方向付けられ、また、赤外放射は、赤外源（３Ａ）から散乱ボリューム（９）を介して方向付けられる。散乱ボリューム（９）における何らかの粒子によって前方散乱された放射は、制御手段（１６）に対して出力を生成するフォトダイオード（１５）上のミラー（１３）によって方向付けられる。発生器（３，３Ａ）は、制御手段（１６）にそれぞれ散乱青色光および散乱赤外放射に対応する分割された信号（２１，２３）を生成するのが可能な異なる周波数でパルス駆動される。煙粒子に関して、赤外放射が散乱されるよりもより多くの青色光が散乱されるが、これは非煙粒子の場合には、それほど多くはない。比較器（２５）は、煙に依存した警報出力を生成するために２つの信号（２１，２３）の比を取る。電力消費を低減し、且つ、青色光発生器（３）の寿命を増大するために、装置は、ボリューム（９）内における粒子によって散乱された赤外放射がフォトダイオード（１５）に十分な出力を生成させるまで、赤外発生器（３Ａ）が集中的であるが低い発光レートでパルス駆動され、青色光発生器（３）は非作用状態に維持され、そして、フォトダイオードが十分な出力を生成すると青色光発生器（３）が作用させられる。
2005504300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが作用するとき、散乱ボリュームに実質的に同様の予め定められた経路（５）に沿って第１および第２の放射をそれぞれ発する第１の放射発生手段（３）および第２の放射発生手段（３Ａ）と、
前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第１の放射を受信および感知すると共に、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第２の放射を受信および感知する放射感知手段（１５）と、
前記受信および感知された第１の放射に応答して該受信および感知された第１の放射に従った第１の信号（２１）を生成すると共に、前記受信および感知された第２の放射に応答して該受信および感知された第２の放射に従った第２の信号（２３）を生成する処理手段（１６）と、
前記第１および第２の信号を比較し、該比較が前記粒子は予め定められたタイプであることを示し、且つ、該比較が他を示さない場合、警報出力（３０）を生成する出力手段（２５）とを備え、
前記第１の信号（２１）が予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持するために前記第１の放射発生手段（３）が前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用するときに作用させ、それから、前記第２の放射発生手段（３Ａ）を作用させる制御手段（１６）により特徴付けられる粒子検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子検出装置において、前記制御手段（１６）は、前記第１の信号（２１）が少なくとも予め定められた時間の間前記予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持し、それから、前記第２の放射発生手段を作用させることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粒子検出装置において、前記制御手段（１６）は、前記第２の放射発生手段（３Ａ）を非通電としておくことによって該第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持することを特徴とする粒子検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記第１および第２の放射発生手段（３，３Ａ）が作用させられるとき、該各第１および第２の放射発生手段からの放射の発生は、発生が予め定められた周波数で断続的に生じることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の粒子検出装置において、
前記第１および第２の放射発生手段（３，３Ａ）が作用させられるとき、該各第１および第２の放射発生手段からの放射の発生は、発生が予め定められた周波数で断続的に生じ、且つ、
前記制御手段（１６）は、前記第２の放射発生手段（３Ａ）を前記発生が予め定められた周波数よりも非常に少ない発生が予め定められた周波数で前記放射を発するように制御することによって、前記第２の放射発生手段（３Ａ）を作用しないように維持することを特徴とする粒子検出装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の粒子検出装置において、
前記第１および第２の放射発生手段（３，３Ａ）が両方とも作用するとき、前記第１および第２の放射発生手段の放射を発する周波数は、互いに異なる予め定められた第１および第２の周波数であることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の粒子検出装置において、前記処理手段（１６）は、前記２つの異なる周波数に従って作用する手段を備えることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の粒子検出装置において、
前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持されている間、前記第１の放射発生手段（３）による前記放射を断続的に発する周波数は、前記第１および第２の周波数よりも少ない周波数であることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記制御手段（１６）は、前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持される時が該第２の放射発生手段が作用するように維持される時よりも低くなるように、前記第１の放射発生手段（３）が前記第１の放射を発するマーク／スペース比を制御するために作用する手段を備えることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１０】
請求項４〜９のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記制御手段（１６）は、前記第２の放射発生手段（３Ａ）が作用しないように維持される時が、該第２の放射発生手段が作用するように維持される時よりも高くなるように、前記第１の放射発生手段（３）が前記第１の放射を発する振幅を制御するために作用する手段を備えることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記第１および第２の信号（２１，２３）の少なくとも１つが予め定められた値を超えるまで、前記出力手段（２５）が前記警報出力を生成するのを妨げる手段（２９）を含むことを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記第１の放射は、赤外放射であることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の粒子検出装置において、前記赤外放射は、約８８０ｎｍの波長を有することを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記第２の放射は、青色光であることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の粒子検出装置において、前記第２の放射は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの間の波長を有することを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから予め定められた散乱角で前方散乱された前記第１および第２の放射を集め、且つ、該集められた第１および第２の放射を前記放射感知手段（１５）によって受信および感知するために該放射感知手段に向ける収集手段（１３）を含むことを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の粒子検出装置において、前記予め定められた散乱角は、約１０°〜３５°の間の範囲にあることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１８】
請求項１５または１６に記載の粒子検出装置において、
前記収集手段（１３）は、楕円形ミラーであることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記放射感知手段（１５）は、フォトダイオードを備えることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、前記予め定められたタイプの前記粒子は、煙粒子であることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の粒子検出装置において、前記煙粒子は、１μｍよりも小さいサイズを有していることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１項に記載の粒子検出装置において、
前記予め定められた経路で、前記第１および第２の放射発生手段（３，３Ａ）から前記散乱ボリュームよりも離れて位置決めされたビームバンプ手段（１１）を含むことを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２３】
第１および第２の放射を実質的に同様の予め定められた経路（５）に沿って散乱ボリューム内にそれぞれ発するのを制御可能として行うステップと、
前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第１の放射を受信および感知すると共に、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第２の放射を受信および感知するステップ（１５）と、
前記受信および感知された第１の放射に応答して該受信および感知された第１の放射に従った第１の信号（２１）を生成するように処理するステップ（１６）と、
前記受信および感知された第２の放射に応答して該受信および感知された第２の放射に従った第２の信号（２３）を生成するように処理するステップと、
前記第１および第２の信号（２１，２３）を比較し、該比較が前記粒子は予め定められたタイプであることを示し、且つ、該比較が他を示さない場合、警報出力を生成するステップとを備え、
前記第１の放射が発せられるのが許される間、前記第１の信号が予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射の発生を妨げ、それから、前記第２の放射の発生を許すことにより特徴付けられる粒子検出方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の粒子検出方法において、前記第２の放射を妨げるステップは、わずかな値以上の前記第２の放射が発せられるのを妨げることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の粒子検出方法において、前記第２の放射を妨げるステップは、前記第１の信号が少なくとも予め定められた時間の間前記予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射が発せられるのを妨げることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、発するのが許された時の前記各第１および第２の放射は、発生が予め定められた周波数で断続的に生じることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の粒子検出方法において、発するのが許された時の前記第１および第２の放射を発する周波数は、互いに異なる予め定められた第１および第２の周波数であることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の粒子検出方法において、前記処理ステップは、前記２つの異なる周波数に応じて作用することを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２９】
請求項２７または２８に記載の粒子検出方法において、前記第２の放射の発生が妨げられている間、前記第１の放射の断続的な発生の周波数は、前記第１および第２の周波数よりも少ない周波数であることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３０】
請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記第１の放射は、前記第２の放射の発生が妨げられる時が前記第２の放射の発生が許される時よりも低いマーク／スペース比で断続的に発せられることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３１】
請求項２６〜３０のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記第１の放射が発せられる振幅は、前記第２の放射の発生が妨げられる時が前記第２の放射の発生が許される時よりも高いことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３２】
請求項２４〜３１のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記第１および第２の信号の少なくとも１つが予め定められた値を超えるまで、前記警報出力の生成を妨げるステップを含むことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３３】
請求項２４〜３２のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記第１の放射は、赤外放射であることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の粒子検出方法において、前記赤外放射は、約８８０ｎｍの波長を有することを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３５】
請求項２３〜３４のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記第２の放射は、青色光であることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の粒子検出方法において、前記第２の放射は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの間の波長を有することを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３７】
請求項２３〜３６のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから予め定められた散乱角で前方散乱された前記第１および第２の放射を集め、且つ、該集められた第１および第２の放射を受信および感知するために方向づけるステップを含むことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の粒子検出方法において、前記予め定められた散乱角は、約１０°〜３５°の間の範囲にあることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項３９】
請求項２３〜３８のいずれか１項に記載の粒子検出方法において、前記予め定められたタイプの前記粒子は、煙粒子であることを特徴とする粒子検出方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の粒子検出方法において、前記煙粒子は、１μｍよりも小さいサイズを有していることを特徴とする粒子検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術の分野］
本発明は、広く高感度粒子検出器に関する。本発明の実施例は、例としてだけの煙粒子の存在を検出するためのものとしてより詳細に記述される。
【０００２】
［背景技術］
英国特許明細書第２３３０４１０号は、青色および赤外の放射を交互に活性化する煙粒子検出器を開示している。受信された青色および赤外の放射を表す信号は、煙の存在を決めるために比較される。
【０００３】
［発明の開示］
本発明によれば、それぞれが作用するとき、散乱ボリュームに実質的に同様の予め定められた経路に沿って第１および第２の放射をそれぞれ発する第１の放射発生手段および第２の放射発生手段と、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第１の放射を受信および感知すると共に、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第２の放射を受信および感知する放射感知手段と、前記受信および感知された第１の放射に応答して該受信および感知された第１の放射に従った第１の信号を生成すると共に、前記受信および感知された第２の放射に応答して該受信および感知された第２の放射に従った第２の信号を生成する処理手段と、前記第１および第２の信号を比較し、該比較が前記粒子は予め定められたタイプであることを示し、且つ、該比較が他を示さない場合、警報出力を生成する出力手段とを備え、前記第１の信号が予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射発生手段が作用しないように維持するために前記第１の放射発生手段が前記第２の放射発生手段が作用するときに作用させ、それから、前記第２の放射発生手段を作用させる制御手段により特徴付けられる粒子検出装置が提供される。
【０００４】
また、本発明によれば、第１および第２の放射を実質的に同様の予め定められた経路に沿って散乱ボリューム内にそれぞれ発するのを制御可能として行うステップと、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第１の放射を受信および感知すると共に、前記散乱ボリューム内の粒子の存在によって該散乱ボリュームから前方散乱された前記第２の放射を受信および感知するステップと、前記受信および感知された第１の放射に応答して該受信および感知された第１の放射に従った第１の信号を生成するように処理するステップと、前記受信および感知された第２の放射に応答して該受信および感知された第２の放射に従った第２の信号を生成するように処理するステップと、前記第１および第２の信号を比較し、該比較が前記粒子は予め定められたタイプであることを示し、且つ、該比較が他を示さない場合、警報出力を生成するステップとを備え、前記第１の放射が発せられるのが許される間、前記第１の信号が予め定められた値を超えるまで、前記第２の放射の発生を妨げ、それから、前記第２の放射の発生を許すことにより特徴付けられる粒子検出方法も提供される。
【０００５】
［発明の実施の形態］
以下、本発明に係る高感度粒子検出装置および方法が、単なる例としてだけの添付図面を参照して説明される。
【０００６】
同様の装置および方法を使用して他の粒子を検出することはできるが、記述される装置および方法は、放射散乱技術を使用して空気中における煙粒子の存在を検出するためのものとして説明される。この装置および方法は、１メートル当たり少なくとも０．２％の煙密度における煙粒子の存在を検出することを狙っている。そのような装置の主たる使用は、初期火災を検出するためである。
【０００７】
装置１（図１参照）は、参照符号７で示されるように、経路５に沿ってビームスプリッタ１７を介して進む放射を行う２つの放射源３，３Ａを備える。放射７は、ビームバンプ（ｂｅａｍ ｂｕｍｐ）１１に向かってボリューム９を介して進む。楕円形ミラー１３は、ボリューム９（以下に論じられるように、予め定められた前方散乱角の範囲内）に存在する煙粒子によって散乱された放射を集めるように、且つ、そのような放射をシリコンフォトダイオードのような検出器１５上にフォーカスさせるように位置決めされる。
【０００８】
放射源３は、約４００ｎｍ〜５００ｎｍの間の比較的短い波長、すなわち、青色の可視光で放射を行う。好ましくは、放射源３は、４７０ｎｍで放射を発するＬＥＤである。放射源３Ａは、約８８０ｎｍで赤外放射を発し、これもＬＥＤであり得る。検出器１５は、両方の放射源により発せられた放射に感応する。
【０００９】
使用において、散乱ボリューム９における粒子の存在は、予め定められた角度範囲を介して散乱される放射７を生じる。楕円形ミラー１３は、４５°よりも小さい前方散乱角で、特に、約１０°〜３５°の間の散乱角で散乱された光がミラー１３によって集められるように位置決めされる。ミラー１３は、散乱ボリュームからそれらの角度で散乱された光を、対応する信号を生成するシリコンフォトダイオード１５上に、入射する放射方向に垂直な全ての面にフォーカスさせる。この配置は、フォトダイオード１５に入射する放射を最大限にする。
【００１０】
散乱されない如何なる放射も投射されて実質的にビームバンプ１１によって捕らえられ、シリコンフォトダイオード１５によって対応する信号が生成されることはない。
【００１１】
シリコンフォトダイオード１５からの出力は、ライン１８上の制御システム１６に供給される。制御システム１６は、ＬＥＤ３および３Ａの通電を制御する。説明される手法において、制御システム１６は、フォトダイオード１５から受信された出力を処理し、それぞれＬＥＤ３を起源とする散乱放射に応答するフォトダイオード１５により生成された出力、および、ＬＥＤ３Ａを起源とする散乱放射に応答するフォトダイオード１５により生成された出力に対応するライン２１および２３上の信号を生成する。
【００１２】
ライン２１および２３は、比較器２５に供給されると共に、閾値ユニット２６，２８および２９に供給される。
【００１３】
図２における曲線Ａは、青色光（すなわち、光源３からの光）の１メートル当たりで吸収された百分率として表された煙の光吸収率の異なる度合いの検出器１５の出力を示す。曲線Ｂは、同じ散乱角だが放射の波長が８８０ｎｍ（すなわち、光源３Ａからの光）の時の対応する検出器の出力を示す。各々の場合、前方散乱角の範囲は、同じ（約１０°〜３５°の間）である。テストのための煙は、綿を燻すことによって生成した。
【００１４】
図２は、光源３Ａからの赤外放射に応答して生成された検出器の出力と比較して、光源３からの青色の可視光に応答した検出器からの明らかに大きな出力が検出可能であり、１メートル当たり０．２％といった低い煙密度でフォトダイオード１５から生成され得ることを明瞭に示している。
【００１５】
図３は、異なる波長の光を使用した前方散乱角に対する煙の典型的な粒子サイズ分布の計算された散乱利得をプロットしている。散乱利得は、個々の粒子に当たる光の断片としての単位立体角（ｕｎｉｔ ｓｏｌｉｄ ａｎｇｌｅ）に散乱する光の総量である。曲線Ａは、光源３によって生成された青色の可視光に対応し、また、曲線Ｂは、光源３Ａによって生成された赤外放射に対応する。
【００１６】
図３は、散乱利得の増加は約４５°よりも小さい散乱角においてはより一層明白であるが、約１５５°までの散乱角に対する青色の可視光（曲線Ａ）に応答する散乱利得がどのように赤外放射（曲線Ｂ）に応答する散乱利得よりも明らかに大きいかを示している。
【００１７】
従って、図２および図３における曲線Ａは、青色の可視光（４００ｎｍ〜５００ｎｍの間の放射）の使用および低い散乱角（約１０°〜３５°の間）の使用の組み合わせが、どのように感度における明らかな増加を生じるかを示している。
【００１８】
煙検出器は、凝結水や埃といった大きな煙霧質の存在の影響を受けやすく誤った警報を発し易い。図４は、凝結水の霧の典型的なサイズ分布を有する粒子である点を除いて、図３に対応する。曲線Ａは、光源３からの青色の可視光に応答した散乱利得を示し、また、曲線Ｂは、光源３Ａからの赤外放射に応答した散乱利得を示す。図４における曲線ＡおよびＢは、少なくとも約１５°〜３０°の散乱角では、テストされた両方の波長と実質的に等しい散乱利得を示す。従って、図３および図４の比較は、赤外放射に応答したフォトダイオード信号に対する青色に応答したフォトダイオード信号の比が、凝結水の霧のような『妨害となる（ｎｕｉｓａｎｃｅ）』煙霧質に対するものよりも煙粒子に対するものの方が大きいことを示している。
【００１９】
使用において、検出装置は、２つのモードの両方で動作し得る。
【００２０】
まず、検出モードにおいて、制御システム１６は、異なる周波数で連続的にＬＥＤ３および３Ａを駆動し、そして、狭いバンドまたは固定した増幅器に分割する。増幅器は、制御システム１６の一部を構成し、フォトダイオード１５からの出力に応答してそれぞれ散乱青色光および散乱赤外放射に対応する信号でライン２１および２３を活性化する。ライン２１および２３上の信号は、ライン２３上の信号の振幅に対するライン２１上の信号の振幅の比を測定する比較器２５に供給される。図５および図６は、このモードにおける装置の動作を説明する。
【００２１】
図５および図６において、横軸は時間を示し、左側の縦軸は１メートル当たり吸収された光の百分率で表された可視の光吸収率を示し、そして、右側の縦軸は図１における検出器１５の出力を示している。ここで、左右の軸は対数目盛である。
【００２２】
図５は、煙が１００秒で５秒間放出され、それから２００〜３００秒の間に１００秒間放出されたとき、吸収が煙（この場合、綿を燻すことによって生成した灰色の煙）によって生じたときに得られた結果を示す。図６において、吸収は、非煙発生源によって、この場合、ヘアスプレーエアゾールによって生じている。１００秒で１秒間スプレーし、そして、２００秒で１０秒間スプレーする。
【００２３】
図５において、曲線Ｉは、吸収率をプロットしている。曲線ＩＩは、光源３から発せられた青色光に応答する検出器１５の出力をプロットしている。曲線ＩＩＩは、光源３Ａから発せられた赤外放射に応答する検出器１５の出力をプロットしている。ここで、散乱赤外放射（曲線ＩＩＩ）に応答する検出器出力が、散乱青色光（曲線ＩＩ）に応答する検出器出力よりも十分に小さいことが分かる。曲線ＩＶは、発せられた放射が赤外（曲線ＩＩＩ）の検出器出力に対する発せられた放射が青色光（曲線ＩＩ）の検出器出力の比を示している。この比は、明らかに１よりも大きい。
【００２４】
図６において、曲線Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩおよびＩＶは、図５と同様のものを示している。ここで、曲線ＩＶで示される比が明らかに１よりも小さいことに注意されたい。
【００２５】
従って、もし、比較ユニット２５が、自身が測定した比が予め定められた値よりも大きいと判定するならば、これは、煙による吸収であることを示し、そして、比較ユニットがライン３０に警報信号を生成する。しかしながら、もし、測定された比が１よりも小さいならば、これは、非煙による吸収であることを示し、そして、警報信号は生成されない。従って、ライン２１および２３の検出モードにおいて生成された信号の比を測定することによって、非煙による吸収に対して非常に優れた識別力で、非常に高感度の煙検出が生成される。比較ユニット２５からライン３０上に出力される警報信号は、もし、ライン２１上の信号（すなわち、受信された散乱青色光に応答するフォトダイオード１５によって生成された信号）の大きさが、閾値ユニット２９によって固定された予め定められた閾値を超えると、ライン３４上の出力を受け取るアラームユニット３２に供給される。もし、アラームユニット３２がライン３０および３４の両方の信号を受け取ると、該アラームユニットは、アラーム出力を生成する。
【００２６】
しかしながら、記述されている検出装置の構成によれば、装置は、モニターモードにおいても動作することができ、事実、通常はこのモニターモードで動作する。モニターモードにおいて、制御システム１６は、光源３を、スイッチオフ、或いは、ことによると非常に遅いレートのパルスに維持する。しかしながら、このモードの間、制御システム部１６は、周期的に赤外光源３Ａを通電する。光源３Ａは、十分な強さで通電されるかも知れないが、非常に短い期間で非常に遅い発光比、例えば、１秒当たり約１回程度で通電される。光源３Ａは、モニターモードの間だけ、そして、比較的に遅い発光比で短い期間だけ通電されるので、このモニターモードにおける電力消費は小さい。このように通電されるとき、赤外ＬＥＤは長い寿命を持つことが知られている。
【００２７】
モニターモードにおいて、制御システム１６は、検出器１５からの出力をモニタする。ボリューム９内で如何なる吸収も存在しないならば、そのような出力はもちろん存在しない。しかしながら、何らかの吸収が存在する場合には、幾らかの赤外放射が検出器１５上に散乱され、対応する出力がライン１８上に生成されることになる。制御システム１６は、対応する信号をライン２３上に（好適な同期型増幅器を使用して）生成し、そして、この信号の大きさが閾値ユニット２８において予め定められた閾値と比較される。もし、その予め定められた閾値が超えられると、ライン３６上の信号は、制御システム１６に対して、モニターモードの間、赤外の光源３Ａのパルス周波数よりも大きいそれぞれ異なった周波数のパルスで両方の光源３および３Ａを駆動する上述した検出モードに装置を切り替えさせる。既に説明したように、比較ユニット２５は、それぞれライン２１および２３上に生成された信号の間の比を測定し、それにより、システムは、煙粒子の検出および非煙吸収に対する判定を極めて高感度で動作する。
【００２８】
従って、このとき、青色光を生成する光源３は、高感度の煙の検出および判定が要求される状態の時にだけ通電される。従って、どうしても低い寿命の青色光発生用ＬＥＤ３の悪影響を低減すると共に、電力消費が最小化される。
【００２９】
モニターモードにおいて、赤外用ＬＥＤ３Ａがパルス駆動される比、および、システムを検出モードに切り替えるためにフォトダイオードの出力が超えなければならない閾値検出器２８により与えられた閾値は、装置の特別な適用において分かっているリスクに従って設定される。高感度を維持するために、この閾値は、通常、低いレベルに設定される。しかしながら、誤ったアラームに対する用心のために、制御システムは、フォトダイオード１５の出力が、装置が検出モードに切り替わる前に赤外用ＬＥＤ３Ａからの出力パルスの予め定められた数（例えば、２つ、或いは、それ以上）の閾値を超えなければならないように設定され得る。
【００３０】
装置がモニターモードから検出モードに切り替えられたとき、検出器１５によって受信された散乱青色光に対応するライン２１上の信号が閾値検出器２６によって設定された予め定められた閾値よりも低くなる（そして、好ましくは、少なくとも予め定められた時間だけその閾値よりも低いままである）か、或いは、比較ユニット２５により測定された比が、火災警報を示すアラーム出力が生成されるレベルよりも高くなるかのいずれかまで、装置は検出モードに維持される。
【００３１】
装置は、比較ユニット２５から出力された比が、アラームレベルより低いときには、自動的にモニターモードに復帰するように構成することができる。或いは、代わりに、マニュアルリセットが必要になる。
【００３２】
ボリューム９内が一般に汚れた環境であるといった或る決まった環境において、装置は、２つのモードの間で繰り返し切り替わるようになるかも知れない。そのため、ボリューム９内に汚れが存在するが非煙である環境において、比較ユニット２５の出力が、吸収は非煙の吸収であることを示すとき、装置は、モニターモードから検出モードに切り替わるが、その後、直ちにモニターモードに復帰すし、この切り替え動作の繰り返しを継続することになる。そのような環境において、制御システム１６は、検出器を検出モードに切り替える前に、検出器１５の出力がモニターモードを超えなければならない閾値ユニット２８の閾値を自動的に増大するように構成され得る。或いは、代わりに、制御システムは、検出モードにおける時間消費を制限するような環境に配置することができる。
【００３３】
さらに、装置の動作が、図７および図８を参照して記述される。
【００３４】
図７は、時間を表す縦軸およびＬＥＤ３またはＬＥＤ３Ａを介して流れる駆動電流を表す横軸を有する図表である。ここで、プロットＡは赤外用ＬＥＤ３Ａのパルスを示す。期間Ｉに示されるように、装置は、ＬＥＤ３Ａが比較的に高い電流であるがめったにないパルスで駆動されるモニターモードで動作している。時間ｔ１において、フォトダイオード１５の出力は、散乱赤外放射に応答し、閾値ユニット２８によって設定された予め定められた閾値に到達し、その後、装置は、検出モードに切り替わる。従って、期間ＩＩに示されるように、装置が検出モードになっているとき、図表は、赤外用ＬＥＤ３Ａが低い電流振幅だがより高い周波数でパルス駆動されることを示している。同様に、同じ期間（プロットＢ）、青色ＬＥＤ３は、赤外用ＬＥＤ３Ａの周波数とは異なる周波数でパルス駆動される。
【００３５】
開始処理（ステップＡ）の後、装置は、最初に、赤外用ＬＥＤ３Ａが低いレート（例えば、毎秒ごと）で駆動されるモニターモードで動作する（ステップＢ）。制御システム１６は、何らかの受信された散乱赤外放射に応答する検出器１５の出力が第１の閾値（閾値１：閾値ユニット２８により適用された閾値）を超えたかどうかをチェックする（ステップＣ）。もし、この閾値が超えられていなければ、装置は、モニターモードにとどまる。しかしながら、もし、閾値が超えられていたならば、装置は、検出モードに入り（ステップＤ）、両方のＬＥＤ３および３Ａが異なる周波数でパルス駆動される。
【００３６】
説明された手法において、制御システム１６におけるロックイン増幅器は、ＬＥＤ３からの青色放射およびＬＥＤ３Ａからの赤外放射に応答する検出器出力に対応して、ライン２１および２３上に信号を生成する。比較ユニット２５は、ライン２３上の信号振幅に対するライン２１上の信号振幅の比が１よりも大きいかどうかをチェックする（ステップＥ）。もし、その比が１を超えていなければ、制御システム１６は、ライン２１上の信号振幅が第２の予め定められた閾値（閾値２：閾値ユニット２６により適用された閾値）を超えているかどうかをチェックする（ステップＦ）。もし、閾値２が超えられていたならば、装置は、検出モードにとどまる。もし、閾値２が超えられていなければ、装置は、モニターモードに復帰する。
【００３７】
もし、ステップＥにおいて、比較ユニット２５によって測定された比が１よりも大きいと判定されると、装置は、ライン２１上の信号振幅が閾値ユニット２９により適用される閾値（閾値３）を超えているかどうかをチェックする（ステップＧ）。もし、この閾値が超えられていなければ、アラーム出力は生成されない。しかしながら、閾値３が超えられていたならば、警報が生成される（ステップＨ）。この信号は、アラームユニット３２（図１）に適切なアラーム出力を生成させる（ステップＩ）。
【００３８】
ステップＪにおいて、警報信号がまだ生成されているかどうかのチェックが行われる。もし、警報信号がもう生成されていなければ、検出器は、モニターモードに復帰する。しかしながら、もし、警報信号がまだ生成されているならば、アラーム出力（ステップＩ）は維持される。
【００３９】
本装置で使用される赤外放射は、必ずしも８８０ｎｍである必要はない。
【００４０】
変形において、図１の分割された光発生器３，３Ａおよびビームスプリッタ１７の代わりにデュアルＬＥＤ配置が使用されるかも知れない。
【００４１】
他の変形において、非常に高感度が要求されない場合には、図１の楕円形ミラー１３は省かれ、散乱放射を集めるための複雑に入り組んだ配置によって取り替えることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
装置の一構成の概略図である。
【図２】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図３】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図４】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図５】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図６】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図７】
図１の装置の動作および長所を説明するためのグラフを示す図である。
【図８】
図１の装置の動作をさらに説明するためのフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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