CN100426333C - 烟雾探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟雾探测器。该烟雾探测器包括：暗室，用于容纳烟粒子；光发射器和光探测器设置在暗室中；在第一区域中，从光发射器发出的光所经过的区域和光探测器能够探测光的区域重叠，以便由光探测器探测从光发射器发出的、由烟粒子所散射的光；光会聚器在位于第一区域外部的第二区域处会聚穿过第一区域的光，其中，第二区域位于包含光发射器的光轴和光探测器的光轴的虚拟平面的外部。

Description

烟雾探测器
技术领域
本发明涉及一种烟雾探测器。
背景技术
已经提出了一种通过对烟粒子散射的光的探测来探测烟雾的烟雾探测器，并已进入实践。该烟雾探测器采用如下方式来探测火灾。该烟雾探测器具有暗室，用于存储光发射器和光探测器。由流入暗室的烟粒子对从光发射器发出的光进行散射，由此产生散射光。该光探测器接收该散射光。
近年来，例如在公开号为11-248628A、2000-65740A和2000-65741A的日本专利中公开了烟雾探测器，其包括光阱，用于抑制噪声光(由光发射器发出的、经暗室内壁的反射所产生的光)到达光探测器。当采用该烟雾探测器时，可使得噪声光进入该光阱，从而衰减噪声光。因此，抑制噪声光到光探测器的入射，由此能在一定程度上提高S/N比。
然而，在公开号为11-248628A的日本专利中公开的烟雾探测器中，光阱设置在光发射器和光探测器的前面。因此，从光发射器发出的光在与虚拟平面平行的方向上反射，该虚拟平面包含光发射器的光轴和光探测器的光轴。因此，由于噪声光容易入射到光探测区域，仍很有可能发生假警报。
在公开号为2000-65740A和2000-65741A的日本专利中公开的烟雾探测器使用了迷宫结构，用于抑制光进入暗室。由于从光发射器发出的光由构成迷宫结构的壁元件的边缘部分反射，产生了不能由光阱充分削弱的不规则噪声光。因此，该噪声光可进入光探测区域，由此引起假警报。
另外，在公开号为11-248628A的日本专利中公开的烟雾探测器中，必须设置有多个光阱；并且在公开号为2000-65740A和2000-65741A的日本专利中公开的烟雾探测器中，必须将光阱设置在暗室内的迷宫结构的内部。因此，任何一种情况都需要大的空间来设置光阱，由此烟雾探测器的小型化遭遇到困难。另外，在公开号为2000-65741A的日本专利中公开的烟雾探测器包括有其它元件，如除光阱之外的透镜，由此增加了用于制造烟雾探测器的成本。而且，该光阱和/或透镜会阻止烟雾流入暗室。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种烟雾探测器，其可有效地抑制由光发射器发射的光所产生的噪声光入射到光探测区域，由此大幅提高S/N比，从而能显著减小由噪声光引起的假警报。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种烟雾探测器，包括：暗室，用于容纳烟粒子；光发射器，设置在暗室中；光探测器，设置在暗室中；第一区域，在该区域处，从光发射器发出的光所经过的区域和光探测器能够探测光的区域重叠，以便由光探测器探测从光发射器发出的、由烟粒子所散射的光；以及光会聚器，将穿过第一区域的光会聚到第二区域，该第二区域是第一区域外部的区域，其中，该第二区域位于包含光发射器的光轴和光探测器的光轴的虚拟平面的外部。
通过这种结构，能够保持已经从光发射器发出的、相对高强度的光与第一区域分离，由此在第一区域外部的位置上衰减。因此，可以抑制从光发射器发出的光中衍生出的噪声光入射到光探测器的光探测区域，因此能显著减小由噪声光引起的假警报。
根据该结构，该光会聚器能够将从光发射器发出的光直接会聚到虚拟平面的外部。因此，在虚拟平面外部的位置处能够有效地衰减由从光发射器照射出的光所产生的噪声光。
优选的，该暗室具有光衰减器，该光衰减器衰减由光会聚器所会聚的光。
根据该结构，能进一步抑制从光发射器发出的光中所衍生出的噪声光入射到光探测器的光探测区域，因此能大幅提高S/N比。
优选的，该光会聚器包括凹面，配置为反射穿过第一区域的光，并将所反射的光会聚到第二区域。
根据该结构，通过简单的结构能够实现噪声光的高效衰减。
在此，优选的是凹面朝下。
根据该结构，可以防止灰尘等物在凹面上累积。因此，可以防止从光发射器发出的光在凹面上的灰尘等物上反射而产生噪声光，由此有助于S/N比的提高。
优选的，该光会聚器与暗室一体形成。
根据该结构，可以节约制造成本。另外，可以节省独立制造暗室和光会聚器并将它们装配在一起的工作。
优选的，该暗室具有迷宫结构，该迷宫结构允许烟粒子进入暗室而防止外部光进入第一区域；以及该光会聚器构成该迷宫结构的一部分。
根据该结构，防止了外部光入射到光探测区域，由此有助于S/N比的提高。另外，由于光会聚器构成迷宫结构的一部分，不用在迷宫结构的内部或外部确保用于设置光会聚器的空间。因此，可以实现烟雾探测器的小型化，并且可以提高光发射器和光探测器在暗室内的布局灵活性。
优选的，该光会聚器具有面向暗室外部的流线型表面。
根据该结构，能使烟雾(烟粒子)平滑地流入暗室。因此，能够准确无误地探测火灾，从而有助于挽救生命和财产。
附图说明
通过结合附图详细描述优选实施例，本发明的上述目的和优点将更加显而易见，其中：
图1是根据本发明第一实施例烟雾探测器的暗室的透视图；
图2是图1的暗室的剖面图；
图3是用于解释图1的暗室的内部结构的平面图；
图4和5是图1的暗室上部的透视图；
图6是图1的暗室上部的平面图；
图7是图1的暗室下部的透视图；
图8是图1的暗室下部的平面图；
图9是根据本发明第二实施例烟雾探测器的暗室的剖面图；
图10是根据本发明第三实施例烟雾探测器的暗室的剖面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
首先，将参考图1至图8描述根据第一实施例的烟雾探测器。
如图1至图3所示，该烟雾探测器包括：由上部元件10和下部元件20构成的厚盘状的暗室1；光发射器(光发射元件)30和光探测器(光敏元件)40，二者都设置在暗室1的内部；未示出的电路板，用于控制光发射器30和光探测器40。该烟雾探测器安装在天花板上，使得上部元件10面向天花板而下部元件20面向地面。该光探测器40在预定的烟雾探测区域A(见图2和图3)中接收散射的光，由此该烟雾探测器探测火灾。
如图1和图4至图6所示，该上部元件10具有在平面图中呈圆形的板状元件，并且在该板状元件的下表面上设置有各种元件。该上部元件10和下部元件20构成暗室1，并且都设置在未示出的电路板的下面，该电路板设置在天花板一侧上。
如图4至图6所示，用于支承该光发射器30的支架11、设置在支架11附近的光圈(iris)元件12(开口)、用于支承光探测器40的支架13、对从光发射器30发出的光进行反射以使光在预定的区域B(见图2)会聚的反射会聚器(光会聚元件)14等，都设置在上部元件10的板状元件的下表面。
在该实施例中，为了抑制光反射，上部元件10的板状元件和设置在该板状元件的下表面的各元件(支架11、光圈元件12、支架13和反射会聚器14)由黑色合成树脂整体地形成。
如图7和图8所示，下部元件20包括在平面图中呈圆形的板状元件，并且在该板状元件的上表面上设置有各种元件，这些元件部分地构成迷宫结构。该下部元件20和上部元件10构成暗室1。另外，该迷宫结构是允许烟雾流入暗室1而防止光进入暗室的结构。
如图7和图8所示，在下部元件20的板状元件的上表面上，设置有：多个分别具有L形截面的壁元件21和多个分别具有Z形截面的壁元件22，它们构成了迷宫结构的一部分；与上部元件10的支架11配对的支架23；与上部元件10的光圈元件12配对的光圈元件24；用于从后面和侧面屏蔽光发射器30的屏蔽墙25；用于从后面和侧面屏蔽支架13的屏蔽墙26；设置在光发射器30和光探测器40之间的位置上的屏蔽墙27等。
在该实施例中，为了抑制光反射，下部元件20(包括壁元件21、壁元件22、支架23、光圈元件24、屏蔽墙25、屏蔽墙26和屏蔽墙27)由黑色合成树脂整体地形成。
该光发射器30是用于产生用来探测烟雾的散射光的光源，并且通过导线31与电路板电连接。
如图2至图6所示，上部支架11和下部支架23以如下方式支承光发射器30，即光发射器30的光轴L1在平行于上部元件10的板状元件和平行于下部元件20的板状元件的方向延伸。该光发射器30由如图3所示的屏蔽墙25从后面和侧面屏蔽。通过如图2和图3所示的上部和下部光圈元件12、24，从光发射器30发出的光所照亮(照射)的区域是狭窄的。另外，屏蔽墙27能阻止从光发射器30发出的光直接进入光探测器40。
该光探测器40在如图2和图3所示的烟雾探测区域A中接收所散射的光(由流入到暗室1的烟粒子散射从光发射器30发出的光所产生的光)。该光探测器40由未示出的导线与电路板电连接。
如图3至图6所示，支架13以如下方式支承光探测器40，即光探测器40的光轴L2在平行于上部元件10的板状元件和平行于下部元件20的板状元件的方向延伸。该光探测器40由如图3所示的屏蔽墙26从后面和侧面屏蔽。另外，屏蔽墙27能阻止从光发射器30发出的光直接进入光探测器40。
同时，如图3所示，该烟雾探测区域A是光发射器30的照亮区域和光探测器40的光探测区域所重叠的区域，并且包括光发射器30的光轴L1和光探测器40的光轴L2的交叉。另外，在该实施例中，如图3和图6所示，设置光发射器30和光探测器40，以使得光发射器30的光轴L1和光探测器40的光轴L2在上部元件10的中央部分交叉；并且将由光轴L1和L2形成的角度设置为大约110°。
如图2所示，反射会聚器14使得从光发射器30发出并穿过烟雾探测区域A的光在位于烟雾探测区域A外部的预定的光会聚区域B上会聚。在该实施例中，光会聚区域B设置在包括光发射器30的光轴L1和光探测器40的光轴L2的虚拟平面H的下面(即，地面一侧)。因此，能够立刻保持从光发射器30发出的、相对高强度的光与烟雾探测区域A分开。
如图2至图4和图6所示，该反射会聚器14具有凹面14a(形成为凹形的曲面)，用于将从光发射器30发出并穿过该烟雾探测区域A的光向着光会聚区域B反射，从而会聚光。对于凹面14a的形状的基本要求是，能够将从光发射器30发出的并穿过该烟雾探测区域A的光向着虚拟平面H下面的光会聚区域B反射，从而会聚光。因此，例如，可以使用如图2所示的弧形截面的形状或抛物线截面的形状。根据所需的光会聚区域B的位置、光发射器30的照亮区域、光发射器30和反射会聚器14之间的距离等，可以改变凹面14a的形状。
使反射会聚器14的凹面14a面向地面(向下)，如图2所示。根据这种结构，可以防止凹面14a上灰尘的累积。另外，将如图5所示的屏蔽墙15设置在反射会聚器14的后面和侧面。如图3所示，该反射会聚器14、壁元件21、壁元件22、屏蔽墙25、屏蔽墙26等构成迷宫结构。换句话说，该反射会聚器14构成迷宫的一部分。另外，该反射会聚器14的背面14b(即，凹面14a的反面)是光滑的、流线型的形状，如图5所示。
根据上述实施例的烟雾探测器包括反射会聚器14，其使得从光发射器30发出的并穿过该烟雾探测区域A的光在位于探测区域A外部的预定的会聚区域B上会聚。因此，能够保持从光发射器30发出的、相对高强度的光与烟雾探测区域A分开，从而在烟雾探测区域A外部的位置进行衰减。尤其是，设置该烟雾探测器以使得从光发射器30发出的光被反射会聚器14反射，从而在反射会聚器下面的光会聚区域中会聚。根据该结构，由反射会聚器14反射的光被下部元件20的板状元件反射，此后由暗室1的内壁向上和向下反射多次，由此进行衰减。因此，可以抑制由光发射器30发出的光所衍生的噪声光入射到光探测区域，从而大幅度提高S/N比，因此能显著减小由噪声光引起的假警报。
另外，在包括光发射器30的光轴L1和光探测器40的光轴L2的虚拟平面H的外部设置光会聚区域B(位于虚拟平面H向下的预定距离的位置)。因此，该反射会聚器14的配置，首次将光发射器30发出的光会聚到虚拟平面的外部。因此，能够在虚拟平面外部的位置非常有效地衰减从光发射器30照射的光所产生的噪声光。
由于该凹面14a对从光发射器30发出并穿过该烟雾探测区域A的光向着光会聚区域B反射，从而会聚该光。因此，通过简单的结构可以实现噪声光的高效衰减。
由于反射会聚器14的凹面14a面向下，可以防止灰尘等物在凹面14a上累积。因此，可以防止从光发射器30发出的光在凹面14a上的灰尘等物上反射所产生的噪声光，由此有助于提高S/N比。
由于该烟雾探测器的反射会聚器14与构成暗室1的上部元件10一体形成，可以节约制造成本。另外，可以节省独立制造暗室1的上部元件10和反射会聚器14并将其装配在一起所需的工作。
该烟雾探测器使用迷宫结构来阻止光入射到暗室1。因此，防止了外部光入射到光探测区域，因此有助于提高S/N比。另外，由于反射会聚器14构成了迷宫的一部分，不用在迷宫结构的内部或外部确保用于设置光会聚器14的空间。因此，可以实现烟雾探测器的小型化，并且可以增强光发射器30和光探测器40在暗室1内的布局灵活性。
由于构成迷宫结构的一部分的反射会聚器14的外部形状(即，背面14b的形状)是流线型，烟雾可以平滑地流入暗室1。因此，可以准确无误地探测火灾，从而有助于挽救生命和财产。
在第一实施例中，设置反射会聚器14以使得光会聚区域B设置在烟雾探测区域A的下面(即，在地面一侧)。然而，反射会聚器的设置不限于此。例如，可以使用一种反射会聚器，其使得从光发射器30发出的光反射到设置在烟雾探测区域A上面(即，在天花板一侧)的光会聚区域，从而会聚光。
在第一实施例中，反射会聚器14包括凹面14a。然而，曲面不是必须的；可以使用由构成凹面的多个平面组成的多面体。
下面，将参考图9描述本发明的第二实施例。在第一实施例中，由反射会聚器14反射的光在到达光会聚区域B之前，由下部元件20的板状元件再次进行反射，此后在由暗室1的内壁反射多次时，光被衰减。然而，如图9所示，通过在下部元件20的板状元件的光入射面(由反射会聚器14反射的光入射的表面)上形成锯齿状部分28来衰减光，从而在该锯齿状部分28上散射光。在该情况下的锯齿状部分28充当衰减器。当设置有该衰减器时，可以进一步有效抑制入射到光探测区域中的噪声光，从而能进一步提高S/N比。
代替的，也可以使用下面的结构作为本发明的第三实施例。如图10所示，在下部元件20的板状元件的光入射面上，形成多个缝隙29代替图9中示出的锯齿状部分28，从而使得光通过缝隙29透射到外部。在该情况下，该缝隙29充当衰减器。
在上述实施例中，已经描述了暗室1是厚盘状，并且在平面图上呈圆形。然而，暗室1的形状不限于此。
在上述实施例中，反射会聚器14、屏蔽墙25和屏蔽墙26表示了迷宫结构的一部分。然而，迷宫结构可以由壁元件21和壁元件22构成；可以将反射会聚器14、屏蔽墙25和屏蔽墙26设置在迷宫结构的内部。

Claims (7)

1、一种烟雾探测器，其特征在于包括：
暗室，用于容纳烟粒子；
光发射器，设置在暗室中；
光探测器，设置在暗室中；
第一区域，在该区域处，从光发射器发出的光所经过的区域和光探测器能够探测光的区域重叠，以便由光探测器探测从光发射器发出的、由烟粒子所散射的光；以及
光会聚器，将穿过第一区域的光会聚到第二区域，该第二区域是第一区域外部的区域，
其中，该第二区域位于包含光发射器的光轴和光探测器的光轴的虚拟平面的外部。
2、根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：该暗室具有光衰减器，该光衰减器衰减由光会聚器所会聚的光。
3、根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：该光会聚器包括凹面，配置为反射穿过第一区域的光，并将所反射的光会聚到第二区域。
4、根据权利要求3所述的烟雾探测器，其特征在于：该凹面朝下。
5、根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：该光会聚器与暗室一体形成。
6、根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：
该暗室具有迷宫结构，该迷宫结构允许烟粒子进入暗室而防止外部光进入第一区域；以及
该光会聚器构成该迷宫结构的一部分。
7、根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：该光会聚器具有面向暗室外部的流线型表面。
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