(57)【要約】【課題】煙識別の確度を高めて非火災報防止を確実なものとする。【解決手段】検煙空間に向け、第１波長λ１を発する第１発光素子９と、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２を発する第２発光素子１０と、第１発光素子９と第２発光素子１０から発せられる光を直接受光しない位置に設けられた受光素子１１とを備え、第１発光素子９と受光素子１１の光軸９ａ、１１ａの交差で構成される第１散乱角θ１に対し、第２発光素子１０と受光素子１１の光軸１０ａ、１１ａの交差で構成される第２散乱角θ２を大きく構成し、第１発光素子９から発せられる第１波長λ１に対し、第２発光素子１０から発せられる第２波長λ２を短くする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検煙空間に向け、第１波長を発する第１発光素子と、第１波長とは異なる第２波長を発する第２発光素子と、第１発光素子と第２発光素子から発せられる光を直接受光しない位置に設けられた受光素子とを備えた散乱光式煙感知器に於いて、
前記第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角に対し、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角を大きく構成し、
第１発光素子から発せられる第１波長に対し、第２発光素子から発せられる第２波長を短くしたことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項２】
検煙空間に向け、所定波長の光を発する第１発光素子と、第２発光素子と、第１発光素子と第２発光素子から発せられる光を直接受光しない位置に設けられた受光素子とを備えた散乱光式煙感知器に於いて、
第１発光素子は、自己の光軸と交差する受光素子の光軸とを通る第１散乱面に垂直な偏光面をもつ光を発し、
第２発光素子は、自己の光軸と交差する受光素子の光軸とを通る第２散乱面に水平な偏光面をもつ光を発し、
前記第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角に対し、第２発光素子と受光素子での光軸の交差で構成される第２散乱角を大きく構成したことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の散乱光式煙感知器に於いて、前記第１発光素子と受光素子で構成する光軸と、前記第２発光素子と受光素子で構成する光軸が、同一平面上に存在するよう、前記第１発光素子と第２発光素子及び受光素子を平面角配置としたことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項４】
請求項１又は２記載の散乱光式煙感知器に於いて、前記第１発光素子と受光素子で構成する光軸と、前記第２発光素子と受光素子で構成する光軸が、同一平面上に存在しないよう、前記第１発光素子と第２発光素子及び受光素子を立体角配置としたことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項５】
請求項１又は２記載の散乱光式煙感知器に於いて、前記第１発光素子による煙の散乱光量と、第２発光素子による煙の散乱光量とを比較することにより煙の種類を識別し、煙の種類に応じた判断基準により火災判断を行うことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項６】
請求項１又は２記載の散乱光式煙感知器に於いて、前記判断基準は、煙の種類に応じて閾値を変更することを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項７】
請求項１又は２記載の散乱光式煙感知器に於いて、前記判断基準は、煙の種類に応じて火災を判断するカウント回数を設定することを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項８】
請求項２乃至７記載の散乱光式煙感知器に於いて、通常の監視状態では、第１発光素子のみを駆動し、前記受光素子から所定の受光出力が得られた際、前記第２発光素子を駆動することを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項９】
請求項１記載の散乱光式煙感知器に於いて、
前記第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角を２０°〜５０°の範囲に定め、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲に定め、
第１発光素子から発せられる第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上に定め、第２発光素子から発せられる第２波長の中心波長を５００ｎｍ以上に定めたことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【請求項１０】
請求項２記載の散乱光式煙感知器に於いて、
前記第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角を８０°以下に定め、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角を１００°以上に定めたことを特徴とする散乱光式煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子に対する散乱特性が異なるように光を発する２個の発光素子を備えた散乱光式煙感知器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の煙感知器は、火災による煙に限らず、調理の煙やバスルームの湯気等により非火災報を発してしまうことがある。
【０００３】
このような火災以外の原因による非火災報を防止するため、２種類の波長の光を検煙空間に照射し、煙による散乱光について異なる波長の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法や、散乱面に対し垂直な偏光面をもつ光と水平な偏光面を持つ光を照射し、煙による散乱光の各偏光成分の光強度の比を求めて煙の種類を判定する方法が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１０９６３１号公報
【特許文献２】
特開平７−１２７２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の異なる波長の光や偏光面の異なる光を用いて煙の種類を判別する方法にあっては、火災による煙と火災以外の原因による調理の煙やバスルームの湯気等を識別する確度が必ずしも十分とはいえず、さらに高度な煙識別が望まれている。
【０００６】
本発明は、煙識別の確度を高めて非火災報防止を確実なものとする散乱光式煙感知器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すため本発明は次のように構成する。
【０００８】
本発明は、検煙空間に向け、第１波長を発する第１発光素子と、第１波長とは異なる第２波長を発する第２発光素子と、第１発光素子と第２発光素子から発せられる光を直接受光しない位置に設けられた受光素子とを備えた散乱光式煙感知器に於いて、第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角θ１に対し、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角θ２を大きく構成し、第１発光素子から発せられる第１波長λ１に対し、第２発光素子から発せられる第２波長λ２を短くしたことを特徴とする。
【０００９】
このように本発明は２つの発光素子につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に、２つの発光素子から発する光の波長を異ならせることで、波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高めて調理の湯気などによる非火災報を防止する。
【００１０】
また本発明の別の形態にあっては、検煙空間に向け、所定波長の光を発する第１発光素子と、第２発光素子と、第１発光素子と第２発光素子から発せられる光を直接受光しない位置に設けられた受光素子とを備えた散乱光式煙感知器に於いて、第１発光素子は、自己の光軸と交差する受光素子の光軸とを通る第１散乱面に垂直な偏光面（φ＝９０°）をもつ光を発し、第２発光素子は、自己の光軸と交差する受光素子の光軸とを通る第２散乱面に水平な偏光面（φ＝０°）をもつ光を発し、第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角θ１に対し、第２発光素子と受光素子での光軸の交差で構成される第２散乱角θを大きく構成したことを特徴とする。
【００１１】
この場合にも、２つの発光素子から発する光の各散乱面に対する偏光面を異ならせることで、光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光素子につき、受光素子に対する散乱角を異ならせることで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、この偏光方向の相違と散乱角の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差をもたせることで、煙の識別確度を高めて調理の湯気などによる非火災報を防止する。
【００１２】
本発明の散乱光式煙感知器は、第１発光素子と受光素子で構成する光軸と、第２発光素子と受光素子で構成する光軸が、同一平面上に存在するよう、第１発光素子と第２発光素子及び受光素子を平面角配置としたことを特徴とする。
【００１３】
また散乱光式煙感知器は、第１発光素子と受光素子で構成する光軸と、第２発光素子と受光素子で構成する光軸が、同一平面上に存在しないよう、第１発光素子と第２発光素子及び受光素子を立体角配置としたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、第１発光素子による煙の散乱光量と、第２発光素子による煙の散乱光量とを比較することにより、例えば両者の比を取って閾値と比較することで煙の種類を識別し、煙の種類に応じた判断基準により火災判断を行う。
【００１５】
この判断基準は、煙の種類に応じて閾値を変更する。また判断基準は、煙の種類に応じて火災を判断するカウント回数を設定する。
【００１６】
また本発明の散乱光式煙感知器は、通常の監視状態では、第１発光素子のみを駆動し、受光素子から所定の受光出力が得られた際、第２発光素子を駆動することを特徴とする。このため発光素子を２つ設けていても、通常は１つしか駆動されていないため、消費電流の増加を防止する。
【００１７】
ここで散乱角と波長を異ならせた本発明の散乱光式煙感知器は、例えば第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角を２０°〜５０°の範囲に定め、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角を１００°〜１５０°の範囲に定め、また第１発光素子から発せられる第１波長の中心波長を８００ｎｍ以上に定め、第２発光素子から発せられる第２波長の中心波長を５００ｎｍ以下に定めたことを特徴とする。
【００１８】
また偏光方向と散乱角を異ならせた本発明の散乱光式煙感知器は、例えば第１発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第１散乱角θ１を８０°以下に定め、第２発光素子と受光素子の光軸の交差で構成される第２散乱角θ２を１００°以上に定めたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による散乱光式煙感知器の回路ブロックである。図１において、本発明の散乱光式煙感知器１は、発報回路２、ＣＰＵを用いた信号処理部３、記憶部４、第１発光制御部５、第２発光制御部６、増幅回路７及び検煙部８で構成される。
【００２０】
検煙部８は外部からの光を遮断するために煙の流入が可能な検煙空間を内部に備える。この検煙空間に第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１を設けている。
【００２１】
図２は図１の散乱光式煙感知器１の検煙部８の構造の実施形態を示した説明図である。図２において、検煙部８内には第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１が配置されており、この実施例はそれぞれの光軸９ａ、１０ａ、１１ａが同一平面内に配置された平面角配置の構造としている。
【００２２】
第１発光素子９は、その光軸９ａと受光素子１１の光軸１１ａの交点Ｐに対する第１散乱角θ１を、この実施形態にあってはθ＝３０°に設定している。また第１発光素子９としては近赤外線ＬＥＤを使用しており、第１発光素子９から発せられる光は、中心波長λ１として、この実施形態にあってはλ１＝９００ｎｍ（＝０．９μｍ）を設定している。
【００２３】
このような第１発光素子９に対し、本発明にあっては更に第２発光素子１０を設けている。第２発光素子は、その光軸１０ａと受光素子１１ａとの交点Ｐに対する第２散乱角θ２を、第１発光素子９と受光素子１１の第１散乱角θ１より大きく構成している。この実施形態にあっては第２散乱角θ２はθ２＝１２０°としている。
【００２４】
また第２発光素子１０は可視光ＬＥＤを使用しており、第２発光素子１０から発生される光の中心波長を第２波長λ２とすると、この波長λ２は第１発光素子９の波長λ１より短く設定されており、この実施形態にあってはλ２＝５００ｎｍ（＝０．５μｍ）としている。
【００２５】
図３は図２の検煙部構造において綿灯芯の燃焼煙（白色煙）を対象とした第１発光素子９及び第２発光素子１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【００２６】
図３において、横軸は散乱角θとしてθ＝０〜１８０°をとり、縦軸に指数関数により散乱効率Ｉをとっている。この図３の綿灯心の煙を対象とした散乱角に対する散乱効率の特性にあっては、図２の第１発光素子９からの第１波長λ１＝９００ｎｍの光による受光素子１１側で受光される散乱効率は特性曲線１３のようになる。一方、図２の第２波長λ２＝５００ｎｍの光を発する第２発光素子１０からの光による煙の散乱効率は特性曲線１４のようになる。
【００２７】
この図３の特性曲線１３、１４について、まず発光素子から発する光の波長について見ると、第１発光素子９の短い波長λ１＝９００ｎｍの特性曲線１３の方が散乱効率が低く、第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１０からの光による特性曲線１４の散乱効率の方が高い事がわかる。
【００２８】
一方、第１発光素子９及び第２発光素子１０の各散乱効率の特性曲線１３、１４における散乱角θの変化に対しては、両方とも散乱角θが小さいほど散乱効率が高く、散乱角の増加に従って散乱効率が低下し、１２０°地点で最低値を示すが、その後散乱角の増加に伴って散乱効率が上昇する特性となっている。
【００２９】
本発明にあっては第１発光素子９の散乱角をθ＝３０°に設定しており、従って特性曲線１３におけるＰ１点の散乱効率Ａ１が得られている。一方、第２発光素子１０については第２散乱角θ２をθ＝１２０°に設定しており、このため特性曲線１４におけるＰ２点の散乱効率Ａ２が得られている。
【００３０】
このような第１発光素子９及び第２発光素子１０からの散乱角及び波長の異なる光による散乱効率より得られる受光素子１１の受光量は
（受光量）＝（発光量）×（受光効率）
で与えられるため、図３の散乱効率Ｉに比例した受光信号量を得ることができる。
【００３１】
本発明にあっては、第１発光素子９と第２発光素子１０からの各光による同じ煙についての散乱光による受光素子１１で得られる受光量の比率Ｒを求める。この受光量の比率Ｒは、散乱効率に比例することから、散乱効率Ａ１、Ａ２につき、
Ｒ＝Ａ１／Ａ２
として求まる。そして、この比率Ｒを予め定めて閾値と比較することで、煙の種類を判断する。
【００３２】
図４は図２の検煙部構造について燃焼物としてケロシンの燃焼煙（黒色煙）に対する第１発光素子９と第２発光素子１０からの光による散乱効率Ｉを散乱角θについて示したグラフ図である。
【００３３】
図４において、第１波長λ１＝９００ｎｍの光を発する第１発光素子９からの光による散乱効率Ｉは特性曲線１５のようになり、一方、第２波長λ２＝５００ｎｍとなる第２発光素子１０から発せられる光による散乱効率Ｉは特性曲線１６のようになる。
【００３４】
この図４のグラフについて、まず波長に着目すると図３の綿灯芯の煙と同様、第１波長λ１＝９００ｎｍの第１発光素子９から発した光による散乱効率の特性曲線１５が低く、これに対し第２波長λ２＝５００ｎｍと波長の短い第２発光素子１０から発した光による散乱効率の特性曲線１６の方が大きい値を示している。
【００３５】
また散乱角θに対する散乱効率の変化は、図３の場合と同様、特性曲線１５、１６共に散乱角が小さいほど散乱効率が高く、散乱角θが１２０°付近で最低値を示した後、散乱角の増加に対し、散乱効率が上昇する特性となっている。
【００３６】
このようなケロシンの燃焼煙について、第１発光素子９の第１散乱角θ１＝３０°を特性曲線１５について見ると、Ｐ３点により散乱効率Ａ１’が与えられる。また第２発光素子１０については第２散乱角θ２＝１２０°であることから特性曲線１６のＰ４点より散乱効率Ａ２’が与えられる。
【００３７】
この散乱効率Ａ１’、Ａ２’は、図３の場合と同様、発光量に受光効率をかけた受光量に比例することから、この場合についても第１発光素子９と第２発光素子１０から発せられた光による受光素子１１の受光量の比Ｒを、散乱効率Ａ１’、Ａ２’を用いて
Ｒ＝Ａ１’／Ａ２’
として求める。
【００３８】
図５は図３及び図４について綿灯芯による燻焼煙とケロシンによる燃焼煙を例にとって第１発光素子９による受光信号量Ａ１、第２発光素子による受光信号量Ａ２、更に各信号量の比率Ｒを一覧表に示している。尚、受光信号量は散乱効率に比例することから図３、図４の散乱効率Ｉの値をそのまま使用している。
【００３９】
この図５の一覧表から明らかなように、綿灯芯を燃焼させた場合の白っぽい煙となる燻焼煙については、第１発光素子９からの光と第２発光素子１０からの光の受光信号量の比率ＲはＲ＝８．０となっている。
【００４０】
これに対しケロシンを燃焼させた時の黒っぽい煙となる燃焼煙については、第１発光素子９と第２発光素子１０からの光による受光信号量の比率がＲ＝２．３となっている。
【００４１】
従って、白っぽい煙となる燻焼煙と黒っぽい煙となる燃焼煙について、第１発光素子９からの光と第２発光素子１０からの光による受光信号量の比率の間には十分な差が生じており、例えば比率Ｒについて煙の種類を判断するための閾値として例えば閾値＝６を設定することで、火災発生時の煙から燻焼煙か燃焼煙かを識別することができる。
【００４２】
一方、水蒸気や湯気などにあっては、煙粒子に比べ粒子径が十分に大きいことから、図３及び図４の散乱角θが小さい場合の散乱効率が火災時の煙に比べ十分に高く、第１散乱角θ１となる第１発光素子９からの光による受光信号量が十分大きく、第２散乱角θ２＝１２０°となる第２発光素子１０からの光による受光信号量との比率Ｒは１０以上の大きな値を持つことになる。
【００４３】
このため第１発光素子９からの光による受光信号量と第２発光素子１０からの光による受光信号量の比率Ｒについて閾値＝１０を設定し、これを上回るような場合には水蒸気や湯気などの非火災と判断することができる。
【００４４】
この点はタバコの煙についても同様であり、比率Ｒに対する閾値を閾値＝１０とすればタバコの煙については比率Ｒが１０以上の大きな値が得られることから同様に非火災と判断することができる。
【００４５】
図６は図２の検煙部を用いた図１の回路ブロックによる本発明の火災感知処理のフローチャートであり、信号処理部３を実現するＣＰＵのプログラム制御により実現される。
【００４６】
この火災感知処理にあっては、通常時は第１発光素子９のみを発光駆動しており、第１発光素子９からの光による受光レベルがプリアラーム的な所定閾値を超えた時に、第２発光素子１０を発光駆動して両方の光による受光信号量の比率から火災を判断するようにしている。
【００４７】
図６において、まずステップＳ１でカウンタｎをｎ＝１にセットする。次にステップＳ２で第１発光素子９をパルス的に発光駆動し、ステップＳ３で第１発光素子９の発光駆動に応じて受光素子１１の受光信号をサンプルホールドとして受光データＡ１を記憶部４に記憶する。
【００４８】
続いてステップＳ４で受光データＡ１が火災のプリアラームを判断する所定の閾値を超えたか否かチェックしており、この閾値が超えた場合にはステップＳ５で第２発光素子１０をパレス的に発光駆動し、これによって受光素子１０から得られる受光信号をサンプルホールド行って受光データＡ２として記憶部４に記憶する。
【００４９】
次にステップＳ７で記憶部４に記憶している第１発光素子９からの光による受光データＡ１と第２発光素子１０からの光による受光データＡ２との比率Ｒを算出する。
【００５０】
続いてステップＳ８で比率Ｒを予め定めて非火災を判断するための閾値＝１０と比較する。比率Ｒが閾値＝１０より小さければ火災による煙と判断し、ステップＳ９で燃焼物の種類を判別する閾値＝６と比較する。
【００５１】
この時比率Ｒが閾値＝６以上であれば、ステップＳ１０で白煙火災（燻焼火災）と判断し、ステップＳ１１でカウンタｎをひとつ増加し、ステップＳ１２でカウンタｎがｎ＝３に達しているか否かチェックする。
【００５２】
この場合、カウンタｎ＝２であることからステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ１１と同じ処理を繰り返し、これによってステップＳ１２でカウンタｎがｎ＝３に達した事が判別されるとステップＳ１４で火災断定とし、火災信号を送出し、その際に必要であれば白煙火災を示す情報を同時に送信する。
【００５３】
一方、ステップＳ９で比率Ｒが閾値＝６未満であった場合にはステップＳ１３に進み、黒煙火災（燃焼火災）と判断し、ステップＳ１４で火災断定を行って受信器側に火災信号を送出し、必要があれば黒煙火災を示す情報を同時に送信する。またステップＳ８で比率Ｒが閾値１０以上であれば、非火災を断定し、ステップＳ１に戻り、カウンタｎをｎ＝１にリセットする。
【００５４】
このように本発明にあっては、図２に示した波長及び散乱角が異なる第１発光素子９と第２発光素子１０からの光による散乱光を受光素子１１で受光して両者の比率を求め、これを所定の閾値と比較して判断することで火災と非火災の判断、さらに火災と判断した場合の白煙火災か黒煙火災かの燃焼物の種類を確実に判断することができる。
【００５５】
ここで図２の検煙部構造にあっては、第１発光素子９として、第１波長λ１＝９００ｎｍ、第１散乱角θ１＝３０°、第２発光素子１０として第２波長λ２＝５００ｎｍ、第２散乱角θ２＝１２０°とした場合を例にとっているが、本発明にあってはこの値を最適値として次の数値的な範囲で同様の効果を実現することができる。
【００５６】
まず第１発光素子９の第１波長λ１としては８００ｎｍ以上の中心波長であれば良い。第１発光素子９の第１散乱角θ１としてはθ１＝２０°〜５０°の範囲に定めれば良い。一方、第２発光素子１０については第２波長λ２としては中心波長を５００ｎｍ以上とすれば良く、第２散乱角θ２はθ２＝１００°〜１５０°の範囲に定めれば良い。
【００５７】
より具体的には第１発光素子９の第１波長λ１及び散乱角θ１と、第２発光素子１０の第２波長λ２と散乱角θ２は、図３の綿灯芯の煙、即ち燻焼煙（白色煙）について、それぞれの光による受光量の比率Ｒが燃焼物の種類を識別する閾値＝６より大きく、一方、図４のケロシンの燃焼による燃焼煙（黒色煙）については、第１発光素子９と第２発光素子１０から発した煙による散乱による受光信号量の比率Ｒが閾値＝６より小さくなるように設定すれば良い。
【００５８】
図７は図２の検煙部構造の具体的な配置構造の説明図である。図７において、第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１はそれぞれの光軸９ａ、１０ａ、１１ａが同一平面内に存在する平面角配置とした点が同じであるが、第１発光素子９からの光が直接受光素子１１に入射するのを防ぐために、遮光板１７、１８を第２発光素子１０の配置側に設けている。
【００５９】
また第２発光素子１０からの光は遮光板１７、１８の間を通ってＰ点に向かうように第２発光素子１０を配置している。このため遮光板１７、１８は第１発光素子側からの光の受光素子１１の直接入射を防ぐとともに第２発光素子１０からの不要な成分の光の受光素子１１への入射も防ぐ作用を同時に果たしている。
【００６０】
図８は図２の検煙部についての他の具体的な配置構造の説明図である。図８の配置構造にあっては、受光素子１１と第１発光素子９との配置関係は図７の配置と同じである。第２発光素子１０については受光素子１１の光軸１１ａの反対側に配置している。
【００６１】
この場合、第１発光素子９から受光素子１１から直接光が入射するのを防ぐため、遮光板１７、１８を配置しているが、第２発光素子１０については遮光板を設ける必要がない。もし第２発光素子１０について想像線が遮光板１９を設けると、この遮光板１９に第１発光素子９からの光が当たって受光素子１１に入射することになるため、遮光板１９は不要である。
【００６２】
また遮光板１９がなくても第２発光素子１０の光軸１０ａは受光素子１１から遠ざかる方向に向くように第２散乱角θ２＝１００°〜１５０°の範囲に設定されており、これによって第２発光素子１０の光が受光素子１１への入射は起きない。
【００６３】
実際の煙感知器における検煙部の構造は、感知器の設置スペースの必要性から図７の配置構造、もしくは図８の配置構造を必要に応じて選択することができる。
【００６４】
図９は立体角配置をとる図２の検煙部の他の具体的な配置構造の説明図である。図９において、検煙部の一端を構成するチャンバーベース２０の検煙空間側の面には第１発光開口９ｂ、第２発光開口１０ｂ及び受光開口１１ｂが形成され、それぞれの開口の内部に第１発光素子、第２発光素子さらに受光素子を組み込んでいる。
【００６５】
図１０は図９のチャンバーベース２０の裏側から見た説明図であり、チャンバーベース２０の裏側にホルダー２１が一体に形成されており、ホルダー２１の裏側に第１発光収納部９ｃ、第２発光収納部１０ｃさらに受光収納部１１ｃが形成され、第１発光素子、第２発光素子さらに受光素子を組み込んでいる。
【００６６】
図１１は図９、図１０のチャンバーベース２０を用いた立体角配置をとる検煙部全体の配置図である。図１１において、チャンバーベース２０の上部にはチャンバー２４が装着され、チャンバー２４は周囲にラビリンス２３を形成しており、外部からの光の入射を遮断するとともに、煙の流入を可能とし、内部に検煙空間を形成している。
【００６７】
チャンバーベース２０の内部には、この断面図にあっては図９の第１発光開口９ｂと受光開口１１ｂを通る断面であることから、第１発光素子９と受光素子１１が組み込まれ、それぞれの光軸９ａ、１１ａはチャンバー２４内の検煙空間で立体交差している。この点は第２発光開口１０ｂ内に組み込まれている第２発光素子１０についても同様である。
【００６８】
図１２は図１１における発光素子と受光素子の立体角配置の説明図である。図１２（Ａ）は第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１についてその光軸９ａ、１０ａ、１１ａによる立体角配置を示している。
【００６９】
この第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１の光軸９ａ、１０ａ、１１ａが交差するＰ点が図１１のチャンバー２４内の検煙空間に存在しており、これに対し第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１は図１１のチャンバーベース２０の中に配置されている。
【００７０】
図１２（Ｂ）は第１発光素子９のＡ点と受光素子１１のＣ点の間の立体角配置を取り出している。この場合、第１発光素子９のＡ点と受光素子１１のＣ点からの光軸９ａ、１１ａを含む面は三角形ＰＣＡで与えられ、この三角形ＰＣＡを含む面の光軸９ａと光軸１１ａのなす角が第１発光素子９の第１散乱角θ１となる。
【００７１】
図１２（Ｃ）は第２発光素子１０のＢ点と受光素子１１のＣ点との立体角配置を取り出している。この場合、光軸１０ａと１１ａは三角形ＰＣＢを含む面に存在しており、第２発光素子１０と受光素子１１の光軸１０ａ、１１ａのなす散乱角は三角形ＰＣＢを含む面上の光軸１０ａと光軸１１ａのなす場合に散乱角θ２として与えられている。
【００７２】
このような立体角配置をとる検煙部構造によれば、第１発光素子９、第２発光素子１０及び受光素子１１をチャンバーベース２０の内部に組み込み、それぞれの光軸の交点Ｐを検煙空間内となるように配置すればよく、結果的に検煙部の高さを小さくでき感知器の小型化を図ることができる。
【００７３】
図１３は２つの発光素子の散乱角と偏光方向を異ならせた本発明の検煙部構造の他の実施形態を示した説明図である。図１３において、この実施形態の検煙部８にあっては、第１発光素子２５、第２発光素子２９、受光素子３３を配置している。
【００７４】
第１発光素子２５は、その光軸２５ａと受光素子３３の光軸３３ａを通る平面を第１散乱面２７とすると、第１散乱面２７に対し垂直な偏光面を持つ垂直偏光面をもつ光２８を発する。
【００７５】
この例では第１発光素子２５としてＬＥＤを使用しており、したがって第１発光素子２５の前面に偏光フィルタ２６を配置し、第１散乱面２７に垂直な偏光面を持つ光２８を発するようにしている。この第１発光素子２５の第１散乱面２７における光軸２５ａと受光素子３３の光軸３３ａの成す第１散乱角θ１は、例えばθ１＝７０°に設定している。
【００７６】
一方、第２発光素子２９の光軸２９ａと受光素子３３の光軸３３ａを通る平面を第２散乱面３１とすると、第２発光素子２９は第２散乱面３１に平行な偏光面を持つ光３２を発する。また第２発光素子２９の光軸２９ａと受光素子３３の光軸３３ａの第２散乱面３１において成す角となる第２散乱角θ２としては、第１散乱角θ１より大きい例えばθ２＝１２０°に設定している。
【００７７】
第２発光素子２８もＬＥＤを使用していることから、第２発光素子２９の前に偏光フィルター３１を配置して水平偏光面をもつ光３２を発するようにしている。
【００７８】
このように第１発光素子２５からの第１散乱面２７に対し垂直偏光面を持つ光２８と第２発光素子２９からの第２散乱面３１に対し水平偏光面をもつ光３２により、Ｐ点における煙の散乱による受光素子３３に向かう散乱光は、いずれの光についても第２散乱面３１に平行な水平偏光面をもつ光３４として煙粒子に照射されることになる。
【００７９】
図１４は、図１３の検煙部構造において散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量の実験的に得られた結果の一覧表である。図１４において、散乱角θとしては７０°、９０°、１２０°をとっており、それぞれの散乱角θについて偏光角φを０°（水平偏光）及び９０°（垂直偏光）とした場合を示している。
【００８０】
また図１３の検煙部構造における本発明の散乱光式煙感知器の回路ブロックは図１の実施形態と同じものを使用しており、その感知器処理の手順は図６のフローチャートに従っており、またステップＳ８の非火災を判断する閾値も、ステップＳ９において白煙火災か黒煙火災かを判断するための閾値も、同じものを使用することができる。
【００８１】
図１４の濾紙、ケロシン、タバコのそれぞれの燃焼煙に対し第１発光素子２５から光を発した場合の受光信号量と第２発光素子２９から光を発した場合の受光信号量を、散乱角θと偏光角φについて見ると次のことがわかる。
【００８２】
まず散乱角θの変化に対しては、第１発光素子２５による垂直偏光及び第２発光素子２９による水平偏光のいずれについても、散乱角が小さいほど受光信号量が大きく、散乱角が大きくなると受光信号量が低下する関係にある。
【００８３】
一方、同じ散乱角θ例えば７０°について見ると、第１発光素子２５による垂直偏光の光による受光信号量の方が、第２発光素子２９による水平偏光の光による受光信号量より大きくなっていることが分かる。
【００８４】
本発明の火災判断にあっては、第１発光素子２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子２９からの光による受光信号量Ａ２の比率Ｒを
Ｒ＝Ａ１／Ａ２
として算出して、火災か非火災か、火災であった場合の白煙火災か黒煙火災かを判別する。
【００８５】
ここで比率Ｒを大きくするためには、図１４における散乱角θとして、第１発光素子２５については受光信号量が大きくなる小さい方の散乱角θ１＝７０°を選択し、第２発光素子２９については受光信号量が小さくなる散乱角θ２＝１２０°を選択する。
【００８６】
一方、同じ散乱角における水平偏光と垂直偏光の光では、垂直偏光による光の方が受光信号量が大きく、水平偏光による光の方が受光信号量が小さくなることから、比率Ｒを大きくとるためには、第１発光素子２５について受光信号量を大きくするために偏光角φ１＝９０°となる垂直偏光を選択し、第２発光素子２９については受光信号量が小さくなる偏光角θ２＝０°となる水平偏光を選択する。
【００８７】
この図１４のような散乱角θ及び偏光角φに対する測定結果に基づき、図１３の実施形態にあっては
（１）第１発光素子２５は垂直偏光で第１散乱角θ１＝７０°
（２）第２発光素子２９は水平偏光で第２散乱角θ２＝１２０°
を設定している。
【００８８】
図１５は、（１）（２）のように偏光方向と散乱角を設定した場合の燃焼物の種類に対する第１発光素子２５からの光による受光信号量Ａ１と第２発光素子２９による受光信号量Ａ２を図１４から取り出して一覧表で示し、更に２つの信号量による比率Ｒを算出して示している。
【００８９】
この図１５の一覧表から明らかなように、濾紙やケロシンなどの火災時の燃焼物については比率Ｒは４．４４、５．６０と小さく、これに対し非火災となるタバコについては比率は１６．４７と十分に大きく、したがって図６のフローチャートのように、ステップＳ８で閾値＝１０により比率Ｒを判断することで、火災か非火災かを確実に識別することができる。
【００９０】
また図１５のケロシン及び濾紙の燃焼による煙は黒煙火災に属することから、図６のステップＳ９で閾値＝６を使用することで、ステップＳ１３に進んで黒煙火災（燃焼火災）であることを識別できる。もちろん図５に示した燻焼火災による煙である綿灯芯については、図１５には示されていないが、その比率Ｒとしてケロシンより大きな値が必然的に得られ、したがって図６のステップＳ９で閾値＝６以上の比率Ｒとなって、ステップＳ１０で白煙火災と判断され、カウンタｎによる３カウントで火災が断定される。
【００９１】
ここで図１３の実施形態にあっては、第１発光素子２５の第１散乱角θ１＝７０°とした場合を例にとっているが、実用的にはθ１＝８０°以下の値とすればよい。また第２発光素子２９の第２構成角θ２としてθ２＝１２０°を例にとっているが、実用的な値としてはθ２＝１００°以上とすればよい。
【００９２】
また図１３の実施形態にあっては、第１発光素子２５及び第２発光素子２９としてＬＥＤを使用し、偏光フィルター２６、３０と組み合わせることで垂直偏光面をもつ光２８と水平偏光面をもつ光３２を発するようにしているが、これに代えて偏光された光を出力するレーザダイオードを第１発光素子２５及び第２発光素子２９に使用すれば、偏光フィルータ２６、３０は不要となる。
【００９３】
また図１３の実施形態にあっては、第１発光素子及び第２発光素子の波長を等しくとったが、これを異ならせることで、より煙の識別精度を高めることもできる。
【００９４】
なお図２の２つの発光素子の波長と散乱角を異ならせた検煙部構造の他の実施形態として、第１発光素子９及び第２発光素子１０における波長と散乱角の関係が維持できる構成であれば、２つの発光素子に対し２つの受光素子を設けるようにしてもよい。
【００９５】
また発光素子として白熱球や白色ＬＥＤなどの発光スペクトルの広い発光素子を用いることにより発光素子を１つとし、この発光素子に波長切替用のフィルタを設け、図２の第１発光素子９及び第２発光素子１０の配置位置から光を出すように光路設定を行うことで本発明を実施することができる。
【００９６】
更に図１３の２つの発光素子の散乱角と偏光方向を異ならせた本発明の検煙部構造についても、異なる偏光面をもつ２つの発光素子に対し各々別の受光素子を２ヵ所に設けるようにしてもよい。また２つの発光素子から発する光の偏光面については、図１３における偏光フィルター２６、３０を機械的に回転させたり液晶フィルタを駆動するなどにより偏光面を変化させることで、偏光面の偏光方向を適宜に調整して最適な検出状態を得ることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、２つの発光素子につき受光素子に対する散乱角を異ならせることで煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光素子から発する光の波長を異ならせることで波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることで煙の識別確度を高め、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を防止し、更に火災による煙についても黒煙火災と白煙火災といった燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【００９８】
また本発明の別の形態にあっては、２つの発光素子から発する光の各散乱面に対する偏光面を異ならせることで光の偏光方向に起因した散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光素子につき受光素子に対する散乱角を異ならせることで煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、この偏光方向の相違と散乱角の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることで煙の識別確度を高め、調理の湯気やタバコの煙などによる非火災報を確実に防止し、また火災時の煙についても黒煙火災と白煙火災を識別して燃焼物の種類を確実に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による散乱光式煙感知器の回路ブロック図
【図２】２つの発光素子の波長と散乱角を異ならせた本発明の検煙部構造の実施形態を示した説明図
【図３】綿灯芯の燃焼煙における図２の検煙部による散乱角に対する２つの発光素子からの光による散乱効率を示したグラフ図
【図４】ケロシンの燃焼煙における図２の検煙部による散乱角に対する２つの発光素子からの光による散乱効率を示したグラフ図
【図５】図３及び図４において第１発光素子の波長を９００ｎｍ、散乱角θ１を３０°とし、第２発光素子の波長を５００ｎｍ、散乱角θ１を１２０°とした場合の受光信号量とその比率を示した説明図
【図６】図２の検煙部を用いた図１の回路ブロックによる火災感知処理のフローチャート
【図７】図２の検煙部の具体的な配置構造の説明図
【図８】図２の検煙部の他の具体的な配置構造の説明図
【図９】立体角配置をとる図２の検煙部の他の具体的な配置構造の説明図
【図１０】図９のチャンバーベースを裏側から見た説明図
【図１１】図９のチャンバーベースを用いた検煙部全体の断面図
【図１２】図１１における発光素子と受光素子の立体角配置の説明図
【図１３】２つの発光素子の散乱角と偏光方向を異ならせた本発明の検煙部構造の他の実施形態を示した説明図
【図１４】図１３の検煙部構造で散乱角と偏光角を変えた場合の煙の種類に対する受光信号量を示した説明図
【図１５】図１３において第１発光素子の散乱角θ１を７０°、偏向角を９０°（垂直）とし、第２発光素子の散乱角θ１を１２０°、偏向角を０°（水平）としとした場合の受光信号量とその比率を煙の種類について示した説明図
【符号の説明】
１：散乱光式煙感知器
２：発報回路
３：信号処理部
４：記憶部
５：第１発光制御部
６：第２発光制御部
７：増幅回路
８：検煙部
９、２５：第１発光素子
１０、２９：第２発光素子
１１、３３：受光素子
９ａ、１０ａ、１１ａ：光軸
１７、１８、１９：遮光板
２０：チャンバーベース
２１：ホルダー
２２：検煙部
２３：ラビリンス
２４：チャンバー
２６、３０：偏光フィルター
２７：第１散乱面
２８：垂直偏光面をもつ光
３１：第２散乱面
３２、３４：水平偏光面をもつ光
【図１】
2004325211.tif 000003
【図２】
2004325211.tif 000004
【図３】
2004325211.tif 000005
【図４】
2004325211.tif 000006
【図５】
2004325211.tif 000007
【図６】
2004325211.tif 000008
【図７】
2004325211.tif 000009
【図８】
2004325211.tif 000010
【図９】
2004325211.tif 000011
【図１０】
2004325211.tif 000012
【図１１】
2004325211.tif 000013
【図１２】
2004325211.tif 000014
【図１３】
2004325211.tif 000015
【図１４】
2004325211.tif 000016
【図１５】
2004325211.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月12日(2003.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
この場合、第１発光素子９から受光素子１１へ直接光が入射するのを防ぐため、遮光板１７、１８を配置しているが、第２発光素子１０については遮光板を設ける必要がない。もし第２発光素子１０について想像線で示す遮光板１９を設けると、この遮光板１９に第１発光素子９からの光が当たって受光素子１１に入射することになるため、遮光板１９は不要である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また遮光板１９がなくても第２発光素子１０の光軸１０ａは受光素子１１から遠ざかる方向に向くように第２散乱角θ２＝１００°〜１５０°の範囲に設定されており、これによって第２発光素子１０の光が受光素子１１への入射することはない。