(57)【要約】      （修正有）【課題】様々な種類の降灰が降り注ぎ、従来の降灰報知器では降灰検出不可能だった微小且つ微量の降灰を、降り始めてから出来るだけ短時間で降灰検出し、警報を発せる降灰報知器を提供する。【解決手段】従来の降灰報知器では降灰検出不可能だった微小且つ微量の降灰を検出可能にする為に、従来品の光センサーを、もっと高感度のフォトトランジスタ（２）に変え、回転盤上の降灰一粒を光ファイバー（１）１本で検出できる光センサー制御回路（２７）で判別する方法と、降灰報知器の機構機能で従来実現していた降灰収集の機能を併せ持って、至極微量で微小な降灰であっても短時間で降灰を検出する。【選択図】図１
2012021962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が約０．３ｍｍ程で長さ１０ｃｍ程の光ファイバー（１）の先端の光ファイバーの受光部（１２）での光量を、光ファイバーの受光部（１２）終端の光ファイバーの出力端（１３）に伝え、その光ファイバーの出力端（１３）の光量を、光ファイバー（１）とフォトトランジスタ（２）の接続固定部（８）で、光ファイバーの出力端（１３）をフォトトランジスタ（２）先端に接触させ、コーキングなどのパテで固めて固定し光学的に接続して、光量をフォトトランジスタ（２）に伝え、受光部（１２）で降積る降灰量により変化する明るさをフォトトランジスタ（２）の回路（３）で電気的信号出力に変え、トランジスタ（１１）のダーリントン接続回路（４）に連結して増幅し、ダーリントン接続回路（４）からの出力をコンパレータ回路（５）に伝え、降灰が有なら“Ｌ（ロー）”、降灰無しなら“Ｈ（ハイ）”のデジタルＴＴＬレベルの“Ｈ”と“Ｌ”の信号に変換して降灰検出信号出力端子（６）に出力する光センサー制御回路（２７）全体を、光ファイバー（１）１本で光センサー制御回路（２７）を１回路持つ光センサー制御回路（２７）の１ユニットと呼ぶこととし、光ファイバー（１）を数本から数十本束ねて得られる光ファイバー（１）の先端受光部（１２）の合計面積（仮に光ファイバー（１）の先端受光部（１２）を１本ごとにφ１．０ｍｍ程に熱処理してキノコ型に丸めたφ０．３ｍｍの光ファイバー（１）２６本を１本１本に直径１．０ｍｍ程の光ファイバー（１）を通す穴径が０．３ｍｍ強で長さ１ｃｍくらいの固定ビーズ（４７）を通し、先端で光ファイバー（１）と接着固定したものを円形に束ねると、降灰収集筒（１８）先端の穴径の直径約５ｍｍと同じ開口面積の円形エリア面積となる。この時、光センサー制御回路（２７）は２６ユニット要る。但し、２６ユニットある場合、束ねて使用する光センサー制御回路（２７）からの降灰検出信号出力は、それらそれぞれからの降灰検出信号出力線が合計２６本だが、全てを２６入力のＯＲ（論理和）回路（４４）に繋げて、１本の降灰検出信号として使用することになる。）を、降灰検出エリアとする降灰報知器の、従来の特許では検出できなかった微小な降灰粒の大きさや降灰量を降灰として検出可能にする光センサー制御回路（２７）と、内部筐体（１７）に装着してあるモーター動作制御基板（２６）回路からのモーター動作電源（３５）を繋がれているモーター（２０）に取付けた軸固定部品（２１）付きの透明樹脂板製（厚さ０．１〜０．５ｍｍ）の回転盤（２２）上に降灰収集筒（１８）から進入した降灰が降積もるようにして、その降積った降灰の影を、内部筐体（１７）上部の内部筐体光ファイバー受光端取付固定穴（１６）に挿入し接着などの方法で固定された光ファイバーの受光部（１２）から光量として得て、光センサー制御回路（２７）が検出し降灰検出信号を発したら、モーター動作制御回路基板（２６）はモーター動作電源（３５）をＯＮして、繋がれているモーター（２０）のモーター軸（２３）は回転して、モーター軸（２３）に取付けた軸固定部品（２１）付きの透明樹脂板製の回転盤（２２）が設定された時間回転して、降積っている降灰を回転力で振り飛ばし回転盤（２２）外に除去したら、次の��灰検出までモーター（２０）は停止して引き続き待機し、降灰検出信号出力端子（６）は同時にコンピュータ等での降灰報知器の動作状態監視するための外部出力用の外部出力信号コネクタ（３２）にも繋げてある従来の降灰報知器の降灰検出能力を向上させる内部装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、降灰報知器の降灰検出能力を、従来の技術では検出不可能だった微小且つ微量の降灰の時の降灰検出不可能の問題を、検出可能にする方法を備えた降灰報知器の内部装置に関するものである。
従来の降灰報知器の機能で降灰検出不可能になる理由はというと、桜島降灰の主たる噴火口源は、平成１８年春以前は当時活動が活発だった桜島南岳であり、その当時の降灰の粒子はやや大きめだった為に、降灰が光センサーの受光面に滑り落ちていかないということも無く、従来の降灰報知器の機能で充分機能が間にあう降灰報知器と言えていた。
しかし、平成１８年６月以後になると桜島南岳は噴火活動を弱め、その後の降灰は、桜島南岳にとってかわりその頃活動が活発化してきた昭和火口という火口が噴火噴出する降灰に変わってしまった。だが、その火山灰は降灰が降ったのに降灰報知の警報が鳴らないことがしばしばになって来た。
そこで、降灰が降ったのに動作しないで降灰報知の警報が鳴らない原因は何かを調べてみると、降灰検出機能が不可能なのは、降灰時の降灰が至極微量で非常に細かい粒子の降灰であり、従来の降灰報知器の機能の限界を越えた微小過ぎて降灰収集筒から転げ落ちない降灰であり微量過ぎる降灰量だから、降灰検出できないことが判明して来た。
本出願は、その検出不可能になる非常に細かく微量な降灰だけで降灰の検出を可能にする降灰センサー部の機能構造の改造改変に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来からの降灰報知器の基本構造は、円錐筒型の降灰収集筒に進入した降灰が、降灰収集筒の傾斜角によって滑り落ち、先端の中心穴に寄せ集まった降灰が、下の光センサー面上に降積もり、降灰の降積っていない時の光センサーの明るさ感度レベルより降灰が降積った時の明るさ感度レベルが変化したことを利用して降灰が降って来たことを検出するものであるが、降灰の降積り以外に、自然条件と言える昼夜や天候の雲行きによって起こる太陽の日差しの強さの装置外の明るさの変化によって、光センサーレベルが起こす降灰検出の誤動作があった。
その問題点は、筐体内部の光センサーの上部に取付けた常時点灯のランプの明るさによって筐体内の明るさを昼夜一定に保持することによって、降灰の降積りの覆い被さった影以外の自然条件が与える光センサーへの明るさ感度レベルの変化を除外し、降灰の降積りだけを検出させた。
（特許文献１・特許文献２・特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２９９７６８６号公報
【特許文献２】特許３４６５１５２号公報
【特許文献３】特許４０９９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の降灰報知器の技術では、降灰が降って来て、降灰収集筒から集まった降灰が、光センサー上に降積り、光センサーの検出レベルが降灰検出のレベルまで変化したら、降灰であると認識して、降灰の警報を鳴らしたり、降灰検出の出力を出すことができるものだった。
しかし、それらの従来の特許出願当時の降灰の火山灰の粒子に対する自分の認識が、火山灰粒子は黒色〜灰色で約０．５ｍｍ程度の粒子の降灰収集筒を良好に滑り落ちる種類の火山灰ばかりだと思っていたのに対し、特許文献１の出願請求時期の平成２年から現在の平成２２年に至るまでの時間経過の内には、その当時は桜島南岳火口が噴火口で降灰は南岳火口だけからの噴出物だったものが、平成１８年頃からは、南岳の噴火が衰え昭和火口からの噴出物に移行してしまい、それに伴い、火口が違うためか火山灰の粒子の特徴も随分変化し、火山灰の粒子が０．１〜０．５ｍｍくらいの火山灰が降るのが専らである時期に変わった。
その微小で微量の降灰によって、降った降灰が降灰収集筒の途中に引っ掛り静電気によってなのか付着して光センサーの上にほとんど降積らない従来の降灰報知器の基本機能構造だけでは、完全な降灰報知器とは言い難い問題が生じて来た。
つまり、発明が解決しようとする課題を整理すると、この大空を舞い降って来て降灰収集筒に飛び込んだ後の降灰が光センサー受光部の上に１００％降積ってくれることが、まず課題と言えた。（特許文献３参照）
そして、そのうち微小かつ軽量な降灰の降灰収集筒に付着する降灰の振り落としに関しては、従来の特許文献３の内容で解決がつくと言えていたものの、実際は桜島からの降灰は噴火規模という１回の噴火の絶対降灰量というものと、降灰の飛来場所は自然条件と言う天候や風向きに左右されるという問題があって、至極短時間しか降灰報知器の設置場所に降灰が飛来しなかったら、極微量の降灰しか降灰収集筒に飛び込まないと言えた。
本当に『降灰有りと間違いなし』と判別出来たいと地元の人間が考える降灰量は、一晩（約１２時間）のうちに１平方ｃｍのエリアに直径０．１ｍｍ程の降灰粒が５〜６粒しか降って来ない降灰量の降灰であるとして、今回の出願では、極微量でも降灰だと検出できる感度の高い光センサー回路搭載の降灰報知器の開発ということを発明の課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  前記の解決したい課題から、特許文献２・特許文献３などの改造を従来加え続けていたのだが、本出願では、今後の発明も引き続き降灰が効率良く光センサー上に降積れる視点にとらわれた改造を加えて行くことを追求することよりも、別方法の単純な方法で安価・軽量・簡単な機能の問題解決の道はないかと改造改善の視点を考え直しした。
結果として考え至った方法は、光センサー部分を従来の降灰報知器で使用したＣｄｓ（カドミウムセル）という素子での降灰検出法で降灰でだと判別できるのは、数１０個以上の降灰粒がＣｄｓの直径５ｍｍ程のガラス製センサー受光面を覆う程になった時にはじめて降灰だと判別させていたのを止め、別記特許請求の範囲に示す光センサーをフォトトランジスタ（２）の回路（２７）に変えることにし、センサー感度を高め、センサー部光ファイバーの受光部（１２）の上部の透明樹脂板の回転盤（２２）に降灰が降積るようにし、その降灰の影を得て、１粒の降灰粒を１本の光ファイバー１ユニットの光センサー制御回路（２７）で降灰検出する方法で問題を解決することにした。
【発明の効果】
【０００６】  この光ファイバーによる光センサー制御回路（２７）の微少範囲の光量変化を検出できる機能で、解決すべき課題の微少且つ微量の降灰の降り始めや降り続きをより早く見つけることが出来るようになる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  発明を実施するための形態を述べると、まず、降灰収集筒（１８）の先端から降り注いだ降灰が、降灰で傷つきが少ない厚さの０．３〜０．５ｍｍ程の透明樹脂板の回転盤（２２）上に降積るようにする。（この透明樹脂板（２２）の厚みは光ファイバーの受光部（１２）面までの距離が遠くなればなるほど降灰自体の影が薄くなり降灰検出がやり難くなる原因となるから、なるべく薄い樹脂板を選び光ファイバーの受光部（１２）面までを近距離になるようセットすべきだが、回転する樹脂板自体が内部筐体（１７）とで擦れて傷がつかないように内部筐体（１７）からは少し浮かして非接触に回転するようなスペースをもたす。）降積った降灰はランプ（１９）で照らされているから、光量を光センサーに伝達するための光ファイバーの受光部（１２）受光端に降積った降灰の影を落とすことになる。その光量の変化はその下の光センサー制御回路（２７）に伝わり、回路で降灰を検出したら警報信号を降灰検出信号端子（６）に出力する。
ここまでが、降灰報知器に降灰が降り注いでから降灰の検出信号発生までの降灰検出の流れであるが、検出信号発生後はモーター（２０）に連結された透明樹脂板の回転盤（２２）はすぐに数秒間回転して、回転盤（２２）上に降積もった降灰を振り払って止まり、再び、引き続き降ってくる降灰の検出をするまで待機することになる。
このとき、回転盤（２２）の上の降灰が良く払われずに次の降灰検出の支障にならぬくらい綺麗に除去されるように、回転盤（２２）には、柔らかい毛の刷毛やフェルト布のスキージなどを当てがい、降灰の拭き取り残しがないようにする。
また、光ファイバーの受光部（１２）を、光センサー制御回路ユニット（２７）（図２）を数ユニット使って、光ファイバー受光端（１２）を数本横に直線状に並べ、光ファイバーＮ（本）×ファイバー直径（ｍｍ）倍の長さの直線幅のセンサー直列型（図３）にしたものを使うとか、光センサー制御回路ユニット（２７）（図２）を数１０ユニット使って、光ファイバー受光端（１２）を揃え数１０本で束ね、光ファイバーＮ（本）×ファイバー断面積（ｍｍ平方）倍の束ねた束の直径ほどの幅の光センサー束ね型（図４）を使うとかすれば、センサーの降灰検出範囲はその分増えるから、回転盤（２２）上に降った降灰は効率よくセンサーに高感度でキャッチされ得ることになる。
以上のような方法を装置機能のデザインに合わせて適宜従来の装置機能部分と交換して組み込み、装置を屋外に設置して降灰があるのを待てば、従来の降灰報知器以上の精度で、より微小で微量な降灰を報知できる降灰報知器が可能になると言える。
本当に『降灰有りと間違いなし』と判別出来たいと地元の人間が考える降灰の最少限度の量は、一晩（約１２時間）のうちに１平方ｃｍのエリアに直径０．１ｍｍ程の降灰粒が５〜６粒しか降って来ない降灰量の降灰だと思うが、それを可能にする光センサー回路（２７）・（図１）の回路図の半固定ＶＲのレベル調整の設定に関して述べれば、光センサー制御回路図（図１）中の素子の定数にもよるが、光ファイバー受光端（１２）を夜蛍光灯下２０〜３０ｃｍのところで微小粒の一粒を透明樹脂板の上に乗せて翳した時、光センサー制御回路（２７）が『降灰有り』と認識する程度に調整すると良い。
屋外に設置し風雨にさらされ、降灰と言う砂を被る装置が故に、内部筐体（１７）の各部は、時が経つと灰だらけになり装置の故障が起こり易いから、それを保護する為の包装材でのラッピングなど覆いをする処置を内部各部品に充分に施しておくことが望ましい。
【実施例】
【０００８】  請求項１の構造機能を持つ降灰報知器にすることで、従来の降灰報知器より微小且つ微量の降灰の降り始めを検出できるようになるので、これまで降灰が降って来ても、微小な粒子の火山灰粒であったり、あまりに微量な降灰である事を理由に、センサーが降灰粒を検出できなくて、『降灰だよ！』という警報信号を発せないという問題が、解消できる。
また、実施例をいくつか挙げると、図５・図６に示したモーター（２０）を、ディスカウントショップの安価な目覚まし時計ユニット等に取り替えて、時計軸の長針軸に回転盤（２２）の軸固定部品（２１）を差し込むと、回転盤（２２）は１時間に１回転する回転盤（２２）になり、短針軸に回転盤（２２）の軸固定部品（２１）を差し込むと、回転盤（２２）は１２時間に１回転する回転盤（２２）になる。
このことを利用すれば、アナログに連続して降灰検出を続け降灰警報を発する降灰報知器になれる。
但し、請求項１のモーター（２０）の場合のモーター（２０）と回転盤（２２）の機能は、回転盤（２２）に降ってきた降灰を光センサー制御回路（２７）が検出したら回転盤（２２）がその都度回転し、そこの降灰を振り払うことが目的だったのに対し、時計ユニットで動く回転盤（２２）にする場合、降灰収集筒（１８）の穴から降ってきた降灰粒を全て常時回転して動いている回転盤（２２）の上に降積らせ、回転盤（２２）の下の光センサー制御回路（２７）に一粒づつ降積った降灰をスキャンさせながら降灰を検出させる方式になることは相違点である。
つまりは、降灰報知器はひとたびある降灰の一粒を検出すると降灰警報を発するが、回転盤（２２）上の降灰は１回転してまた元に戻って来ても、そのまま回転盤（２２）上に残ったままだから、降灰検出警報後は時計ユニットに取り付けた回転盤（２２）の場合、ブロー式のエアー（特許文献１参照）等を使って光センサー受光部（１２）上部の回転盤（２２）上にある降灰粒を吹き飛ばしておく必要がある。結局、降灰を吹き飛ばせばそこに降灰はないから、降灰が降り続くとしてもそこの回転盤（２２）上にまた降灰が溜まり、再び降灰検出信号を発するまでの数分間隔でしか降灰検出警報を発せない降灰報知器になるだろうとは言える。
また、回転盤（２２）とモーター（２０）の組み合わせのその機構部分の別方法を考えると、回転盤（２２）の透明樹脂板部分を前後に行き来して往復運動する透明樹脂板製の降灰受けパネル板にしてもデザイン的・技術的には面白いかもしれない。しかし、機構的に難しい複雑な構造になり、面倒くささとコストが高価になり商品価格が高まり、降灰の絡み着きがあるから故障も起こり易いと思える。
また、そこの部分の動作制御もソフト的なプログラム制御が必要になる複雑な改造になると思う。
【産業上の利用可能性】
【０００９】  産業上の利用の可能性としては、農林水産およびビル管理などに至るまで産業の全ての現場において、降灰が降ってくることによる被害が考えられる場所においての窓の開閉のＯＮ・ＯＦＦ制御のトリガー信号発生を担える。
つまりその降灰検出信号は、プログラマブル・シーケンサー制御で行っている機器の入力条件として利用できるから、これはＯＡ・ＦＡ・ＨＡにおける自動化発展にも貢献できる。
また、家庭の主婦なども、現代のインターネット技術やデジタル放送時代の技術と組み合わせれば、天気予報的に『１〜２分後に降灰が降って来ます』の降灰注意予報を得られるし、ベランダに干した洗濯物を降灰まみれにしてしまうことや窓の閉め忘れなどもなくなれると思う。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光センサー制御回路（２７）基板の電気回路図
【図２】光センサー制御回路（２７）の１ユニットの斜視図
【図３】光ファイバーの受光部（１２）使用実施例図（光ファイバー直列型）
【図４】光ファイバーの受光部（１２）使用実施例図（光ファイバー束ね型）
【図５】本出願の内部筐体（１７）の透視図
【図６】本出願の内部筐体（１７）の断面図
【図７】全体構造図
【図８】電気配線接続簡略流れ図
【符号の説明】  １…光ファイバー
２…フォトトランジスタ
３…フォトトランジスタ回路
４…ダーリントン接続回路
５…コンパレータ回路
６…ＯＵＴ（出力）部（降灰検出信号端子）
７…半固定ＶＲ
８…光ファイバーとフォトトランジスタの接続固定部
９…直流電源配線ケーブル
１０…ＬＥＤ
１１…トランジスタ
１２…光ファイバーの受光部
１３…光ファイバーの出力端
１４…コンパレータＩＣ
１５…抵抗
１６…内部筐体光ファイバー受光端取付固定穴
１７…内部筐体
１８…降灰収集筒
１９…ランプ
２０…モーター
２１…軸固定部品
２２…回転盤
２３…モーター軸
２４…ランプ取付固定金具
２５…モーター取付固定金具
２６…モーター駆動制御回路基板
２７…光センサー動作制御回路基板（光センサー制御回路）
２８…ランプ動作制御回路基板
２９…エアー動作制御回路基板
３０…電源回路（商用１００Ｖ電源と直流レギュレータ５Ｖ電源）
３１…降灰収集筒固定金具
３２…外部出力信号コネクタ
３３…１００Ｖ電源ケーブル
３４…外部筐体
３５…モーター動作電源
３６…各制御基板ボックス
３７…光センサー制御回路基板取付固定金具
３８…降灰検出信号配線
３９…内部筐体各制御配線
４０…１００Ｖ電源配線穴
４１…外部出力信号ケーブル穴
４２…ランプ用制御電源線
４３…外部出力降灰検出信号線
４４…使用する光センサー制御回路分の降灰検出信号を束ねてＯＲ（論理和回路）で１本の降灰検出信号にする回路基板
４５…制御電源配線穴
４６…電源スイッチ（１００Ｖ用トグルＳＷ）
４７…固定ビーズ
【図１】
2012021962.tif 000003
【図２】
2012021962.tif 000004
【図３】
2012021962.tif 000005
【図４】
2012021962.tif 000006
【図５】
2012021962.tif 000007
【図６】
2012021962.tif 000008
【図７】
2012021962.tif 000009
【図８】
2012021962.tif 000010