(57)【要約】【課題】汚損検出用発光素子の発光を効率よく受光する窓材の汚損検出方式を得る。【解決手段】筐体を構成する窓材と、該窓材に対応して前記筐体内に設置される炎検出用受光素子と、前記筐体の外側に配置されて前記窓材の表面に対して発光する汚損検出用発光素子と、該汚損検出用発光素子の発光に基づく前記窓材の表面での反射光を受光する汚損検出用受光素子と、を備えているもので、窓材の汚損状態を反射光の減光率として効率よく捉えることを可能とする。【選択図】  図１
2004151857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体を構成する窓材と、該窓材に対応して前記筐体内に設置される炎検出用受光素子と、前記筐体の外側に配置されて前記窓材の表面に対して発光する汚損検出用発光素子と、該汚損検出用発光素子の発光に基づく前記窓材の表面での反射光を受光する汚損検出用受光素子と、を備えていることを特徴とする炎感知器。
【請求項２】
汚損検出用発光素子は、窓材に対してブルースター角以上の入射角で発光可能な位置に配置されている請求項１の炎感知器。
【請求項３】
汚損検出用受光素子は、汚損検出用発光素子からの入射角に相当する反射角で窓材からの反射光を受光可能な位置に配置されている請求項１の炎感知器。
【請求項４】
汚損検出用発光素子の発光時に窓材から反射する反射光を汚損検出用受光素子により受光させて、該汚損検出用受光素子の出力に基づいて反射光の経時変化から前記窓材の汚損を判別する処理手段を備えている請求項１乃至３いずれかの炎感知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、炎感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から炎感知器は窓材としての受光ガラスを介して筐体内に備えられた炎からの赤外線等を受光する受光素子を用いて、監視区域に発生する炎を検出している。
【０００３】
このような炎感知器は窓材としての受光ガラスが設置状態において雰囲気からの塵埃等によって経年的に汚れてしまうのが通常であり、定期的にその機能を点検するのと同時に、汚損が進行しないように清掃作業が必要となる。炎感知器は通常天井面や壁面に設置され、壁面であっても高所に設置されるのが通常であり、定期的に清掃するのはかなり面倒である。
【０００４】
このような炎感知器の窓材の汚損度合を検出する方法として、炎感知器の窓材に対して、外側の発光素子から汚損検出用の発光を透過させて内部の受光素子（炎検出用でも汚損検出用でもよい）で受光して、透過光を監視する方式が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８３３４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような炎感知器における窓材の汚損度合を検出する方式は、汚損検出用の光が窓材を透過しなければならず、透過率を考えれば入射角が小さい方が有利であり（正面を０度とする）、窓材に対して正面方向に汚損検出用発光素子を設けることとなる。しかし、窓材の正面は炎検出用受光素子からは火災の監視区域に当たることが多く、汚損検出用発光素子の配置として、火災監視の障害とならない位置とするためには、正面ではなく、入射角の大きくなる位置に設けられることとなり、透過効率として無駄な発光をすることとなってしまう。
【０００７】
また、窓材が炎検出用受光素子が検出する波長帯域を制限するためのフィルタが用いられている場合には、所定の波長帯域において発光する必要があり、汚損検出用発光素子として利用できる範囲が制限されてしまう。
【０００８】
したがって、本発明は、汚損検出用発光素子の発光を効率よく受光する窓材の汚損検出方式を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体を構成する窓材と、該窓材に対応して前記筐体内に設置される炎検出用受光素子と、前記筐体の外側に配置されて前記窓材の表面に対して発光する汚損検出用発光素子と、該汚損検出用発光素子の発光に基づく前記窓材の表面での反射光を受光する汚損検出用受光素子と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、汚損検出用発光素子は、窓材に対してブルースター角以上の入射角で発光可能な位置に配置され、また、汚損検出用受光素子は、汚損検出用発光素子からの入射角に相当する反射角で窓材からの反射光を受光可能な位置に配置されているものである。さらに、汚損検出用発光素子の発光時に窓材から反射する反射光を汚損検出用受光素子により受光させて、該汚損検出用受光素子の出力に基づいて反射光の経時変化から前記窓材の汚損を判別する処理手段を備えているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を利用する実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明を利用する炎感知器の一部断面正面図、図２は図１に用いられるブロック回路図、図３は図１の汚損検出動作を示すフローチャート、図４は図１における窓材に対する汚損検出用発光素子の入射角と反射率との関係を示すグラフ、図５は図１における窓材、汚損検出用発光素子および汚損検出用受光素子の位置関係を示す説明図である。
【００１２】
図１において、１は筐体、２は押さえ部材、３は窓材、４は炎検出用受光素子、５はプリント基板、６は汚損検出用発光素子、７は支持部材、８は汚損検出用受光素子、９は支持部材、である。
【００１３】
筐体１は、詳細に図示しないが、基台およびカバー部材の組み合わせにより正面略台形、平面略円形そして外観略円錐形に構成され、その基台側にプリント基板５が設けられるとともに、そのプリント基板５の中央部分に炎検出用受光素子４が配置されている。また、カバー部材側の中央部分に窓材３が配置され、押さえ部材２によって押さえ込まれて固定されている。そして、筐体１内において、炎検出用受光素子４は窓材３に対向する。
【００１４】
窓材３は、サファイアを材質として、監視区域Ｖからの余分な波長の光を遮断するとともに、検出の対象となる波長の光を透過するフィルタとなるように、その内面側にはカットフィルタとしてのフィルタ層が積層されている。具体的には、ＣＯ２共鳴帯域の波長の赤外線のみが炎検出用受光素子４に入力されるように構成されている。
【００１５】
炎検出用受光素子４は、ここでは赤外線式の受光素子として焦電素子が用いられる。この炎検出用受光素子４の監視区域Ｖは、筐体１に設けられる窓材３を透過可能な範囲として決定され、ここでは、その範囲を制限する押さえ部材２の開口の大きさによって監視区域Ｖが所定の角度に設定されている。
【００１６】
汚損検出用発光素子６は、支持部材７に支持されてプリント基板５上に立設されていて、その発光の向きとして、窓材３の中央に発光の光軸が向くように配置され、その光軸が窓材３の表面に対して小さな角度で交わるように、汚損検出用発光素子６が配置されている。なお、支持部材７は汚損検出用発光素子６を支持すると同時に、外部からの保護部材となるように形成されている。
【００１７】
そして、この汚損検出用発光素子６からの発光は、窓材３を透過する必要はないので、特定の波長を選ぶ必要はなく、具体的にＣＯ２共鳴帯域を含む発光を行う必要はない。
【００１８】
汚損検出用受光素子８は、支持部材９に支持されてプリント基板５上に立設されていて、その受光の向きとして、窓材３の中央に受光の光軸が向くように配置され、その光軸が窓材３の表面に対して汚損検出用発光素子６からの光軸の角度と同じ角度で交わるように、汚損検出用受光素子８が配置されている。なお、支持部材９は汚損検出用受光素子８を支持すると同時に、外部からの保護部材となるように形成されている。
【００１９】
つぎに、図１に示される炎感知器の内部回路について、図２を用いて説明する。
【００２０】
Ｔ１は窓材３である光学フィルタ、Ｔ２は炎検出用受光素子４である赤外線センサ、Ｔ３は増幅回路、Ｔ４はマイコン等により構成される制御部としてのＭＰＵ、Ｔ５は火災信号の出力部としての伝送部、Ｔ６は汚損検出用発光素子６である汚損検出発光部、Ｔ７は発光回路、Ｔ８は汚損検出用受光素子８である汚損検出受光部、Ｔ９は受光回路である。
【００２１】
そして、光学フィルタＴ１を介して、監視区域Ｖからの赤外線を受光する赤外線センサＴ２の出力は、その出力を増幅する増幅回路Ｔ３を介して火災を判別するＭＰＵＴ４に入力され、これらによって火災検出部が構成されている。火災検出部によって、ＭＰＵＴ４が火災と判断するときに、図示しない火災確認灯を点灯して火災検出を表示するとともに、伝送部Ｔ５を介して図示しない火災受信機等に火災信号が出力される。
【００２２】
また、ＭＰＵＴ４の制御に基づいて、発光回路Ｔ７を起動して汚損検出発光部Ｔ６から発光すると同時に、光学フィルタＴ１の表面における反射光を汚損検出受光部Ｔ８によって受光回路Ｔ９を介してＭＰＵＴ４に取込み、これらによって汚損検出部が構成されている。汚損検出部によって、ＭＰＵＴ４が光学フィルタＴ１の表面が汚れていると判断するときに、図示しない火災確認灯を点滅して汚れていることを表示するとともに、伝送部Ｔ５を介して図示しない火災受信機等に汚損検出信号が出力される。
【００２３】
つぎに、図１および図２のように構成された火災感知器の動作について、図３によって汚損検出動作を説明する。
【００２４】
図３の動作フローにおいて、炎感知器は内蔵されるＭＰＵＴ４によって全体が制御されており、常時は火災監視動作を行い、赤外線センサＴ２（炎検出用受光素子４）によって検出される受光量を増幅回路Ｔ３を介して取込んで火災を判別し、火災と判別すると伝送部Ｔ５を介して図示しない火災受信機へ火災信号を送出する（Ｓ１）。そして、伝送部Ｔ５を介して図示しない火災受信機から、ＭＰＵＴ４が汚損検出命令を受信すると（Ｓ２）、ＭＰＵＴ４は汚損検出動作を行う。
【００２５】
汚損検出動作について、ＭＰＵＴ４は、まず発光回路Ｔ７および受光回路Ｔ９を起動して、汚損検出発光部Ｔ６（汚損検出用発光素子６）をパルス発光させて（Ｓ３）、その発光が光学フィルタＴ１（窓材３）の表面で反射され、その反射光を汚損検出受光部Ｔ８（汚損検出用受光素子８）で受光させてその受光出力を取込む（Ｓ４）。
【００２６】
このように取込んだ受光出力を、ＭＰＵＴ４は、図示しないメモリに予め格納されている汚損閾値と比較して（Ｓ５）、受光出力が汚損閾値よりも大きい場合は正常と判別して（Ｓ６）、また、受光出力が汚損閾値よりも小さい場合には汚損していると判別する（Ｓ７）。これは、光学フィルタＴ１（窓材３）の表面が経時的に汚れて行くと、光学フィルタＴ１（窓材３）表面の反射率が低下し、汚損検出発光部Ｔ６（汚損検出用発光素子６）が同じ強度で発光するときに、汚損が進むと汚損検出受光部Ｔ８（汚損検出用受光素子８）の受光量は低下していくことに基づいている。
【００２７】
なお、汚損検出受光部Ｔ８（汚損検出用受光素子８）は、光学フィルタＴ１（窓材３）からの反射光以外に、設置環境におけるノイズ光も同時に受光することとなるので、汚損検出発光部Ｔ６（汚損検出用発光素子６）を発光させる前後で、汚損検出受光部Ｔ８（汚損検出用受光素子８）が受光しているノイズ光を取込み、反射光の受光量から差し引くことが望ましい。
【００２８】
そして、得られた判別結果を、ＭＰＵＴ４は、伝送部Ｔ５を介して図示しない火災受信機に返信し（Ｓ８）、汚損の場合に汚損検出信号が送信される。なお、汚損検出信号を自己点検命令に対する異常情報として送ってもよく、状態の代表として異常信号を送出してもよい。また、図示しない火災表示灯を点滅させる表示動作を行う。
【００２９】
このような汚損検出動作は、図示しない火災受信機からの汚損検出命令によって起動しなくても、例えば１時間毎等にＭＰＵＴ４がタイミングを測って定期的に起動するようにしてもよく、また、汚損判定についても、汚損閾値との単なる対比のみでなく、受光出力の経緯から時間的要素を含めた汚損進行の判別を行ってもよい。
【００３０】
つぎに、図１における汚損検出用発光素子６と窓材３との位置関係に関する入射角と反射率との関係について、図４に基づいて説明する。
【００３１】
図４のグラフは、縦軸が反射率、すなわち、全反射を１として入射する光に対して反射する光の割合を示しており、また、横軸が入射角、窓材３の表面に対して正面の垂直方向を０度として表面方向に角度を倒して行く角度を示している。したがって、９０度は窓材３の表面と同じになる。
【００３２】
そして、図４の曲線は、窓材３の材質をサファイアとして、入射角の変化に伴う反射率の変化を示しており、サファイアによるブルースター角θＢを算出すると、空気の屈折率ｎ１を１、サファイアの屈折率ｎ２を１．７７として、次の式により、６０．５度と算定される。
【００３３】
θＢ＝ｔａｎ−１（ｎ２／ｎ１）＝６０．５度
（なお、ｔａｎ−１は逆正接関数）
このブルースター角とは、入射面からの反射光がその面に垂直な面内に振動面をもつ直線偏光となる入射角をいい、入射面に振動面をもつ直線偏光が反射損失なしに透過する入射角と捉えることができる。そのため、それ以上の入射角では、入射面に振動面をもつ反射光も発生するということになる。図４からも明らかなように、入射角約６０度以上において急激に反射率が上昇している。したがって、このブルースター角として約６０度以上の入射角となるように、窓材３に対して汚損検出用発光素子６を配置し、その入射角に対応する反射角となるように、窓材３に対して汚損検出用受光素子８を配置する。
【００３４】
そして、図１における窓材３に対する汚損検出用発光素子６および汚損検出用受光素子８の位置関係について、図５によって説明する。窓材３に対して汚損検出用発光素子６の光軸Ｌ６の角度は、ブルースター角以上の入射角が好ましいが、なるべく入射角が大きい方が反射率の点から好ましくなり、また、現実的には窓材３に対して９０度付近に汚損検出用発光素子６を設置することは不可能である。このような関係から、汚損検出用発光素子６の設置される入射角は７０度から８０度の近辺が好ましく、ここでは７５度の位置を選択している。そして、汚損検出用受光素子８は、その光軸Ｌ８の角度が汚損検出用発光素子６の光軸Ｌ６と同じ角度になるように配置され、もっとも受光強度が大きくなる位置とされている。
【００３５】
なお、汚損検出用発光素子６および汚損検出用受光素子８は、それぞれ窓材３の表面より上側、かつ、炎検出用受光素子４の監視区域Ｖを外した部分に位置されて、炎感知器として筐体１を含めた全体が大型化しないようにされており、汚損検出用発光素子６および汚損検出用受光素子８は、小型で窓材３の近傍に配置されることで、監視区域Ｖを避けるとともに、所定の角度で窓材３に発光および受光ができる。そのため、窓材３の汚損状態を反射光によってその減光率から効率よく捉えることができる。
【００３６】
以上のように、本発明は、筐体を構成する窓材と、該窓材に対応して前記筐体内に設置される炎検出用受光素子と、前記筐体の外側に配置されて前記窓材の表面に対して発光する汚損検出用発光素子と、該汚損検出用発光素子の発光に基づく前記窓材の表面での反射光を受光する汚損検出用受光素子と、を備えているもので、窓材の汚損状態を反射光の減光率として効率よく捉えることを可能とする。
【００３７】
そして、汚損検出用発光素子は、窓材に対してブルースター角以上の入射角で発光可能な位置に配置されて、窓材表面から高い反射率で発光を反射させることができ、また、汚損検出用受光素子は、汚損検出用発光素子からの入射角に相当する反射角で窓材からの反射光を効率よく受光することを可能としている。さらに、汚損検出用発光素子の発光時に窓材から反射する反射光を汚損検出用受光素子により受光させて、該汚損検出用受光素子の出力に基づいて反射光の経時変化から前記窓材の汚損を判別する処理手段を備え、汚損の判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用する炎感知器の一部断面正面図。
【図２】図１の炎感知器のブロック回路図。
【図３】図１の汚損検出動作を示すフローチャート。
【図４】図１における窓材に対する入射角と反射率との関係を示すグラフ。
【図５】図１における窓材に対する位置関係を示す説明図。
【符号の説明】
３    窓材
４    炎検出用受光素子
６    汚損検出用発光素子
８    汚損検出用受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004151857.tif 000005
【図４】
2004151857.tif 000006
【図５】
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