(57)【要約】【課題】煙感知を行う際に、受光素子の出力信号のＳ／Ｎ比を改善して火災発生を正確に感知するように構成した煙感知器を提供する。【解決手段】  略筒形状の光学ケース２１内の両端部に、発光素子１１と迷光部２２を配設し、迷光部２２内に曲面を有する光トラップ２３を設けた。また、発光素子１１の近傍に集光レンズ２４を設け、光トラップ２３の曲面に光Ｌを入射させるように構成した。煙感知時には、検煙部２５で煙粒子により散乱した光が受光素子１２により受光されるが、光トラップ２３に入射した光は曲面において複数回の反射を行い、反射の度に減衰するので受光素子１２に受光されることはない。従って、受光素子１２から得られる出力信号ＳのＳ／Ｎ比が向上し、煙感知を初期の段階で正確に行うことができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が暗箱である光学ケースと、該光学ケース内に気体を流入させて検煙部を構成する空気通路と、前記光学ケース内に配設した発光素子と、該発光素子から発光した光が前記検煙部に存在する煙粒子によって生じる散乱光を受光する受光素子と、前記発光素子に対向配置されて迷光を減衰させる光トラップと、前記発光素子から発光した光を前記光トラップの近傍に集光させる集光レンズと、前記受光素子の出力信号を増幅する受光増幅回路と、増幅された前記出力信号をＡ／Ｄ変換した検出レベルが閾値以上で火災判別する火災判断部と、を備えた煙感知器において、
前記光トラップは、前記迷光を複数回反射させて減衰させる曲面を有していることを特徴とする煙感知器。
【請求項２】
前記光トラップは、曲面部を有する略円錐形状であることを特徴とする請求項1記載の煙感知器。
【請求項３】
前記光トラップは、光軸上を移動可能であることを特徴とする請求項１、又は、２記載の煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に浮遊する煙等の汚染物質を光学的に検知する煙感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火災予防や火災発生時の検知システムとして、或いは一定の環境保全を必要とする半導体製造工場や食品工場において、煙感知器が使用されている。
従来から、煙感知器として種々のものが提案されているが、以下にその一例として特開平１１−２３４６０号公報により開示された「煙感知装置」の概要を説明する。
【０００３】
即ち、前記煙感知装置は、監視区域から吸引した空気中に浮遊する煙粒子を光学的に検出して火災を判断する煙感知装置において、所定方向に電界成分をもつレーザ光を出射するレーザダイオードと、前記レーザダイオードの出射面の光源像を吸入空気が通過する検煙領域に結像する結像レンズと、前記検煙領域の前記光源像の結像位置を通り前記レーザ光の電界成分の方向に略平行な面上に設定された光軸上に配置され、前記光源像の結像位置及びその近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光する受光素子と、を備えたものである。
【０００４】
この構成によれば、空気中に煙粒子等の浮遊物質が存在した場合、レーザ光が煙粒子に当たって散乱し、その散乱光を受光素子により受光して煙の発生を感知することができる。
【特許文献１】特開平１１−２３４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者の検討によると、煙の検知について新たな問題点が明らかになった。
即ち、煙の発生は検煙部における散乱光を受光素子により受光して感知する。しかし、光学ケース内に前記散乱光以外の光が拡散すると、その拡散光も受光素子に受光されてしまう。前記散乱光に対応した受光素子の出力信号をＳ、前記拡散光に対応した出力信号をＮとすると、受光素子から本来の感知信号である出力信号Ｓにノイズ成分である出力信号Ｎが重複された出力が得られることになる。
【０００６】
高感度の煙検出を行うためには、出力信号Ｓ、Ｎのレベル差を大きくし、Ｓ／Ｎ比を高くする必要がある。このためには、検煙部を通過する光の強度を高めるとともに、迷光の拡散を低減しなければならない。
【０００７】
一方、煙感知器は防災システムとしてビルや工場等に設置されるのであるから、小型軽量であることが望ましい。
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は煙感知時のＳ／Ｎ比が高く、且つ構造が簡単で小型軽量化を図り得る煙感知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、略筒形状に形成された光学ケースと、該光学ケース内に気体を流入させて検煙部を構成する空気通路と、前記光学ケース内に配設した発光素子と、該発光素子から発光した光が前記検煙部に存在する煙粒子によって生じる散乱光を受光する受光素子と、前記発光素子に対向配置されて迷光を減衰させる光トラップと、前記発光素子から発光した光を前記光トラップの近傍に集光させる集光レンズと、前記受光素子の出力信号を増幅する受光増幅回路と、増幅された前記出力信号をＡ／Ｄ変換した検出レベルが閾値以上で火災判別する火災判断部とを備えた煙感知器において、前記光トラップは、前記迷光を複数回反射させて減衰させる曲面を有していることを特徴とする。
【００１０】
前記光トラップは、曲面部を有する略円錐形状であることを特徴とする。
【００１１】
前記光トラップは、光軸上を移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、前記のように構成したので、下記のような種々の効果を奏する。
即ち、発光素子から発光した光を集光レンズにて光トラップの近傍に集光し、感知対象となる煙が空気とともに流入する検煙部を通過させる。気体中に煙が発生した場合、煙粒子によって光が散乱し、散乱光が受光素子によって受光され、受光素子から感知信号である出力信号Ｓが得られる。
この際、検煙部を通過した光は、光トラップに入射する。光トラップは曲面を有する形状になっているので、入射光は曲面に当たって複数回反射し減衰する。従って、拡散して受光素子に受光されることはなく、ノイズ成分である出力信号Ｎは殆んど発生せず、Ｓ／Ｎ比に優れた高感度の煙感知を行い得る。
また、光トラップの形状が簡単であることから、光学ケースを小型化することができ、ひいては煙感知器全体の小型軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者は、前記問題を解決するため研究、実験を重ねた結果、次のようにすればよいことがわかった。Ｓ／Ｎ比を改善するために、発光素子から発光した光を集光レンズにより光トラップの曲面部に集光させる。一方、光トラップは、入射した光を曲面に複数回反射させる曲面構造にする。
この結果、煙感知時に煙粒子により生じる散乱光の輝度が上がり、受光素子から得られる出力信号Ｓのレベルが高くなる。光トラップに入射した光は、曲面を複数回にわたって反射するうちに減衰し、受光素子に受光されることはない。従って、ノイズ成分となる出力信号Ｎのレベルが低減し、Ｓ／Ｎ比が改善されて高感度な煙感知を行い得る。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の第1実施例を図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１を参照して煙感知器１の全体構成を説明すると、煙検出ユニット２と、該煙検出ユニット２に感知対象となる空気を送るファン３、空気通路となる配管４、フィルタ５と、煙検出ユニット２内に配設した発光素子１１と、フォトダイオード等の受光素子１２、更に前記ファン３や空気の流量を測定するエアフローセンサ１３に電源を供給する電源部１４と、火災判別部１５等を備えている。
なお、火災判別部１５は、受光素子１２の出力信号Ｓを増幅する増幅回路、増幅信号を検出レベルに変換するＡ／Ｄ変換器、検出レベルが予め設定された閾値以上になったとき火災と判別する比較回路等を備え、統合的な制御はＣＰＵにより行われるようになっている。
【００１５】
次に、図２を参照して煙検出ユニット２について説明すると、略円筒形状に構成した光学ケース２１内に、例えば赤外線を発光する発光素子１１と、該発光素子１１に対向する位置に迷光部２２を配設し、両者の間に発光した光を迷光部２２内に設けた光トラップ２３の曲面部に集光させる集光レンズ２４、空気を通過させる検煙部２５、受光素子１２等を設けたものである。なお、適宜間隔でアパーチャ２６が設けられ、照射光を制限するようになっている。
【００１６】
本実施例における光トラップ２３は、図３に示すように略円錐形状に形成されている。そして、迷光部２２に入射した光Ｌは、光トラップ２３の曲面に入射し、図４に示すように複数回にわたって反射する。そして、光Ｌの反射光量は、曲面での反射の都度減衰し、拡散光として検煙部２５側に、言い換えれば受光素子１２の視野範囲に拡散しないように構成されている。
本発明者の検討によると、曲面は同心円でもよく、楕円形状であってもよい。因みに、曲面の接線に対する光Ｌの入射角θが鋭角である程効果があり、４５°以下であれば複数回の反射が行われ、特に３０°以下であれば、図４に示すように、３回以上の反射が行われることをシミュレーションにより解析した。
従って、図４に示す形状に限定されず、楕円形にすれば更に多くの反射が得られることになる。
【００１７】
以下に、本実施例における煙検出動作を説明する。
定常状態にあっては、図２に示す検煙部２５の上から下に向けて、監視空間からファン３により吸引された空気が流れる。清浄な空気であれば、光Ｌが検煙部２５において散乱することはなく、光Ｌは集光された状態で、且つ光トラップ２３の曲面に焦点を合わせた状態で迷光部２２内に入射する。
光トラップ２３において、図４に示したような複数回の反射が行われ、光Ｌが反射回数に対応して減衰する。従って、迷光が受光素子１２に受光されることはなく、出力信号Ｓは低レベルになり、火災と判別されることはない。
【００１８】
火災発生時にあっては、吸引された空気中に煙粒子が浮遊し、これを光Ｌで照射すると検煙部２５で散乱光が発生する。散乱光は受光素子１２によって受光され、その受光量に対応した出力信号Ｓが導出される。出力信号Ｓは、火災判別部２５に供給され、前記信号処理が行われて、表示或いは音声により火災発生を報知するようになる。
検煙部２５を通過した光Ｌについては、光トラップ２３により前記同様の反射が行われるので、減衰して迷光として受光されることはない。従って、火災発生時であっても、出力信号のＳ／Ｎ比は高く、火災判別が高感度及び高精度で正確に行われる。
【００１９】
次に、図５を参照して本発明の第２実施例を説明する。なお、本実施例と前記第１実施例との相違点は、光トラップの形状を変えたことにある。従って、第１実施例と同様の部材には同一の符号を付して重複説明を避けるものとする。
本実施例では、光トラップ３１として、曲面を形成した板状体を適用した。
この構成にあっても、図示のように光Ｌは複数回にわたって反射し、前記迷光を低減することができる。従って、前記のように、受光素子１２からＳ／Ｎ比に優れた出力信号Ｓが導出され、火災検知を誤動作なく正確に行うことができる。
【００２０】
なお、本実施例においては、光トラップ３１の傾斜方向は、実線で示した方向に限定されず、二点鎖線で示す方向に変更してもよい。従って、設計の自由度が向上する。
また、前記第１及び第２実施例の何れにおいても、光トラップ２３、３１の遠方に配設した集光レンズ２４により集光を行うため、光トラップ２３、３１への入射位置の焦点合わせ、入射角度を均一にすることができ、複数回の光反射を確実に行わせることができる。従って、迷光が確実に減衰し、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【００２１】
また、光トラップ２３，３１が光軸上で移動可能であるため、集光レンズ24や発光素子に個体ばらつきがあっても焦点合わせが容易にできる。さらに、構造が簡素化できるため、煙検出ユニット２の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例を示す煙感知器の構成図である。
【図２】煙検出ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】光トラップの斜視図である。
【図４】光トラップにおける光の反射形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す煙検出ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  煙感知器
２  煙検出ユニット
３  ファン
４  配管
５  フィルタ
１１  発光素子
１２  受光素子
１４  電源部
１５  火災判別部
２１  光学ケース
２２  迷光部
２３  光トラップ
２４  集光レンズ
２５  検煙部
２６  アパーチャ
３１  光トラップ
Ｌ  光
【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５】
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