JP2003098083A - 浮遊微粒子検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より小型及び薄型化を達成して発光素子から
の照射光による迷光を低減可能な浮遊微粒子検知装置を
提供すること。 【解決手段】 検知空間に光を照射させる発光素子２
と、発光素子２から出射された光のうち浮遊微粒子によ
る散乱光を受光する受光素子３と、少なくとも発光素子
２を駆動する回路部を発光素子２とともに実装する回路
基板４と、浮遊微粒子を導入する検知空間を内部に形成
させるケース５とを備え、検知空間内に発光素子２と受
光素子３の各光軸Ａ２，Ａ３を所定の角度をもって回路
基板４と平行な平行光軸として配設させた浮遊微粒子検
知装置１である。発光素子２を、その光軸Ａ２が略垂直
となるよう回路基板４に実装し、発光素子２の上部に、
照射領域周縁の光を遮るアパーチャー６を介在させて、
その垂直光軸Ａ２’が前記平行光軸となるよう屈曲させ
るプリズム体７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検知空間に光を照
射させる発光素子と、発光素子から出射された光のうち
浮遊微粒子による散乱光を受光する受光素子とを備えた
光電式の浮遊微粒子検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような浮遊微粒子検知装置とし
て、例えば図７に示すような、特開平９−０１０１７５
として開示された光電式煙感知器がある。この光電式煙
感知器は、ビル、住宅などの自動火災報知システムに用
いられるもので、内部に浮遊微粒子を検知する検知空間
を有するケース１００の周囲には、ラビリンスとよばれ
る、浮遊微粒子を導入し且つ外光を遮断する迷路構造１
０１が設けられている。

【０００３】この場合、ＬＥＤ素子にて形成された検知
空間に光を照射させる発光素子１０２と、この発光素子
１０２から出射された光のうち浮遊微粒子による散乱光
を受光する、ホトダイオード素子にて形成された受光素
子１０３とは、発光素子１０２と受光素子１０３の各光
軸Ａ２，Ａ３が交差するよう、ホルダ部となるケース１
００内の凹所１０４，１０５に収容され、また、この凹
所１０４，１０５には、発光素子１０２の光を受光素子
１０３が直接受光することが無いように横向きの開口１
０４ａ、１０５ａが形成されている。

【０００４】ところで、本出願人においても、図８に示
すような、特開平９−２３１４８５として開示されてい
る、光電式煙感知器としてより薄型化を実現可能な構成
を提案している。この場合、発光素子１０２と受光素子
１０３とは、その各光軸（図示せず）が検知空間内に回
路基板１０６と平行な平行光軸として形成されるよう前
述のようなケース内に配設されている。したがって、回
路基板１０６の発光素子１０２と受光素子１０３の実装
面側となるケース内に、比較的薄い検知空間を形成する
ことができ、より薄型の光電式煙感知器を形成すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、発光素子１０２を、レンズ形状を
一体に有する砲弾型の一般部品としており、また、リー
ド部１０２ａを曲げて上記ホルダ部に収容され回路基板
１０６に実装させている。すなわち、このＬＥＤ素子
は、所定長さの真っ直ぐなリード部にエポキシ樹脂によ
るＬＥＤチップの封止体を兼ねたレンズ状の外郭を有し
ており、光を横向きに出射させるために、このリード部
を曲げ加工し回路基板１０６に半田付けする必要があっ
た。

【０００６】したがって、上記構成においては、加工上
リード部１０２ａの曲げ加工に手間がかかるとともに、
その加工に際して外郭樹脂の封止状態を損ねることも懸
念された。また、さらに薄型化を実現するためには、検
知空間内の浮遊微粒子の検知領域をより縮小させるた
め、例えば上記ホルダ部の横向きの開口を小さく形成す
る必要があった。しかし、この方法によると、発光素子
１０２からの光の照射量が少なくなり、浮遊微粒子によ
る受光素子１０３への散乱光量が低下して受光電流が小
さくなる。その結果、その受光電流と、発光素子１０２
からの照射光による迷光に基づく迷光電流、あるいは受
光電流を増幅する受光回路部を構成する部品自らの内部
ノイズ電流とのＳＮ比が小さくなることが想定される。

【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、より小型及び薄型化を達成して発光素子からの照射
光による迷光を低減可能な浮遊微粒子検知装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の浮遊微粒子検知装置にあっては、検知空間
に光を照射させる発光素子と、発光素子から出射された
光のうち浮遊微粒子による散乱光を受光する受光素子
と、少なくとも発光素子を駆動する回路部を発光素子と
ともに実装する回路基板と、浮遊微粒子を導入する検知
空間を内部に形成させるケースとを備え、検知空間内に
発光素子と受光素子の各光軸を所定の角度をもって回路
基板と平行な平行光軸として配設させて浮遊微粒子の検
知領域が形成されてなる浮遊微粒子検知装置において、
前記発光素子を、その光軸が略垂直となるよう前記回路
基板に実装し、発光素子の上部に、照射領域周縁の光を
遮るアパーチャーを介在させて、その垂直光軸が前記平
行光軸となるよう屈曲させる光軸屈曲手段を設けたこと
を特徴としている。

【０００９】この構成にて、発光素子の光は、上部のア
パーチャーを経てその照射領域周縁部分が遮断され、ケ
ース内の検知空間内おいて、その光軸が発光素子を駆動
する回路部を発光素子とともに実装する回路基板と平行
となるように光軸屈曲手段にて屈曲されて受光素子の光
軸と所定の角度をもって交差され、浮遊微粒子の検知領
域が形成される。

【００１０】そして、上記前記アパーチャーを、前記発
光素子による照射領域全周縁にわたって配設させること
が好ましい。この場合、発光素子からの光が、その上部
のアパーチャーを経て照射領域全周縁部分にわたって一
部が遮断されて浮遊微粒子の検知領域が形成される。

【００１１】また、上記アパーチャーを、前記照射領域
周縁の前記受光素子に近い側に配設させるのも好まし
い。この場合、発光素子からの光が、その上部のアパー
チャーを経て照射領域周縁の受光素子に近い側の一部の
光が遮断されて浮遊微粒子の検知領域が形成される。

【００１２】また、上記発光素子をレンズを一体にもっ
た部品とし、前記光軸屈曲手段をプリズム体とするのが
好ましい。この場合、レンズを一体にもった発光素子の
部品上部に設けられるプリズム体にてその垂直光軸が屈
曲され、回路基板と平行な平行光軸とされる。

【００１３】また、上記プリズム体を、その光の出射面
に集光レンズを一体に有するのが好ましい。この場合、
レンズを一体にもった発光素子部品の上部に設けられ
る、光の出射面に集光レンズをもったプリズム体にてそ
の出射光が屈曲且つ集光される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１乃至図６は、請求項１乃至５
全ての発明に対応する一実施の形態を示し、図１は、本
発明の第１実施例の浮遊微粒子検知装置における発光素
子周囲を示す概略構成図、図２は、同浮遊微粒子検知装
置における検知空間の説明図、図３は、発光素子からの
不要光の説明図、図４は、同浮遊微粒子検知装置におけ
るアパーチャーの作用の説明図、図５は、本発明の第２
実施例の浮遊微粒子検知装置におけるアパーチャーの作
用の説明図、図６は、本発明の他の実施例による浮遊微
粒子検知装置におけるアパーチャーの作用の説明図であ
る。

【００１５】この実施形態の浮遊微粒子検知装置１は、
検知空間に光を照射させる発光素子２と、発光素子２か
ら出射された光のうち浮遊微粒子による散乱光を受光す
る受光素子３と、少なくとも発光素子２を駆動する回路
部を発光素子２とともに実装する回路基板４と、浮遊微
粒子を導入する検知空間を内部に形成させるケース５と
を備え、検知空間内に発光素子２と受光素子３の各光軸
Ａ２，Ａ３を所定の角度をもって回路基板４と平行な平
行光軸として配設させて浮遊微粒子の検知領域が形成さ
れてなる浮遊微粒子検知装置において、前記発光素子２
を、その光軸Ａ２が略垂直となるよう前記回路基板４に
実装し、発光素子２の上部に、照射領域周縁の光を遮る
アパーチャー６を介在させて、その垂直光軸Ａ２’が前
記平行光軸となるよう屈曲させる光軸屈曲手段（７）を
設けている。

【００１６】また、該実施形態の浮遊微粒子検知装置１
においては、前記アパーチャー６を、前記発光素子２に
よる照射領域全周縁にわたって配設させてもいる。ま
た、該実施形態の浮遊微粒子検知装置１においては、発
光素子２をレンズを一体にもった部品とし、前記光軸屈
曲手段をプリズム体７としてもいる。

【００１７】詳しくは、この浮遊微粒子検知装置１は、
従来の技術の項にて述べた光電式煙感知器で、従来の光
電式煙感知器と略同一の構成であり、検知空間を内部に
形成させる、煙検知室となるケース５と、例えば感知し
た煙の濃度に応じて火災出力をおこなう信号出力手段を
もった本体（図示せず）とによって形成される。

【００１８】発光素子２は、この場合、レンズを一体に
もったリード部２２を下向きに有するラジアル型部品の
ＬＥＤ素子で、図１に示すように、砲弾型のエポキシ樹
脂によるＬＥＤチップ２１の封止体を兼ねたレンズ状の
外郭２３を有している。この発光素子２は、真っ直ぐな
リード部２２を介して回路基板４に立設され、この発光
素子２上部に設けられる後述するプリズム体７にてその
垂直光軸Ａ２’が屈曲され、回路基板４と平行な平行光
軸Ａ２を構成する。この平行光軸Ａ２と後述する受光素
子３の平行光軸Ａ３との交差する箇所が煙を感知する感
煙領域となる。（図２（ａ）参照）

【００１９】受光素子３は、この場合、レンズを一体に
もったリード部を下向きに有するラジアル型部品のホト
ダイオード素子（ＰＤ素子）で、図２（ｂ）に示すよう
に、略角状の封止体を兼ねた樹脂製外郭の側面に凸レン
ズ３１を一体に有している。この凸レンズ３１上方に
は、この場合、受光素子３への平行光軸Ａ３を垂直に屈
曲させる光軸屈曲手段を兼ねたアクリル樹脂製の集光用
プリズム体８が設けられている。

【００２０】ケース５は、図２（ａ），（ｂ）に示すよ
うな略円筒状体で、その合成樹脂製の器体内部に、発光
素子２に相当する赤外ＬＥＤ素子と受光素子３に相当す
るホトダイオード素子とを収容する。そして、上板５１
の周囲に、煙が流入し且つ外光の入射しないよう複数の
略く字状の縦リブの突設されたラビリンス部５２を有
し、その上板５１の対向する下面側には、化粧キャップ
を兼ねた下板５４が設けられて形成される。（ただし、
図２（ｂ）は取付状態の上下位置を反転させている）す
なわち、このケース５は、同図において煙が横方向に通
過し検知空間内部へ流入可能なように形成されている。

【００２１】このケース５は、図２（ａ）に示すよう
に、発光素子２と受光素子３の平行光軸Ａ２，Ａ３との
成す平面視角度が１００度程度となり、煙を感知する感
煙領域が検知空間の略中央付近で、また、その平行光軸
Ａ２，Ａ３が前記検知空間の略中間位置に形成されるよ
うに、ラビリンス部５２の適宜位置に発光素子２及び受
光素子３が配設スペースが形成されている。また、この
ケース５の発光素子２の平行光軸Ａ２と交差する箇所に
は、複数の縦長の略く字状の縦リブが設けられた光トラ
ップ５３が設けられており、発光素子２上部に設けられ
るプリズム体７にて屈曲されて回路基板と平行となっ
た、発光素子から出射された光がこの光トラップ５３の
縦リブ間の傾斜面にて収れん吸収され、ケース５内部に
て迷光が少なくなるようになっている。なお、上板５１
の上記感煙領域以外の箇所には、同図に示したように、
発光素子から出射された光が光トラップ５３以外のラビ
リンス部５２へ到達するのを防止する、適宜形状をもっ
た遮光リブ５４，５４を配設し、当該ラビリンス部５２
を経て受光素子３側へ拡散反射するのを防止している。

【００２２】上記の発光素子２の収容部の上部には、そ
の中央に円状の貫通孔６１の穿設された略四角状の樹脂
板製のアパーチャー６が、当該貫通孔６１から発光素子
２の外郭２３の天面となるレンズ状部分が露出するよう
に嵌着されている。このアパーチャー６によって、発光
素子２の略紡錘状となる照射領域の周縁が遮られて、図
４（ａ），（ｂ）に示す如く、発光素子２のＬＥＤチッ
プ２１から出射された光の内、上記ラビリンス部５２へ
向かう不要光Ｂ，Ｂが大幅に減少されてプリズム体７を
介して光軸Ａ２が屈曲される。

【００２３】プリズム体７は、発光素子２の垂直光軸Ａ
２’を屈曲させる光軸屈曲手段で、図１に示すように、
発光素子２上部のアパーチャー６上方に配設されてい
る。なお、この発明の光軸屈曲手段は、このプリズム体
７以外に、上記ケース５の一部に大略４５度の反射面と
なるミラー面を形成させ、このミラー面にアルミ蒸着処
理を施して形成した反射ミラーや、別体のミラー体を用
いる等各種構成とすることもできる。このプリズム体７
の光の出射面には、前述した感煙領域を形成する発光素
子２による投光ビームを絞り込みをおこなう集光レンズ
７１が一体形成され、このプリズム体７にて発光素子２
の出射光が屈曲且つ集光されるようになっており、少な
い部品点数にて感煙領域をより小さく形成することがで
きるようになっている。

【００２４】このプリズム体７による場合、その光を全
反射させる光屈曲面の角度設定を適切におこなうことに
て、上記の反射ミラー等より、光軸屈曲に際しての光の
ロスを殆ど無くすることができという利点がある。ま
た、図４に示すように、発光素子２から出射された光の
うち、上記アパーチャー６にて遮られる不要光Ｂ以外
は、光屈曲面７２にて全反射されることとなる。したが
って、発光素子２から出射されて感煙領域を形成する投
光ビームの絞り込みがより確実になされ、浮遊微粒子検
知装置１をより小型にできるという効果を奏する。

【００２５】上記の浮遊微粒子検知装置１においては、
発光素子２の光が、上部のアパーチャー６を経てその照
射領域周縁部分が遮断されて円柱状の平行光とされる。
そして、ケース５内の検知空間内おいて、当該平行光の
光軸Ａ２が発光素子２を駆動する回路部を発光素子２と
ともに実装する回路基板４と平行となるようにプリズム
体７にて屈曲されて受光素子３の光軸Ａ３と、この場合
１００度程度の角度をもって交差されることによって浮
遊微粒子の検知領域が形成されることとなる。すなわ
ち、発光素子２のＬＥＤチップ２１から出射された光の
内、浮遊微粒子の検知に寄与することの無い不要光Ｂが
大幅に減少されてケース５のラビリンス部５２へ向かう
のである。

【００２６】このとき、発光素子２からの光が、その上
部のアパーチャー６を経て照射領域全周縁部分にわたっ
て一部が遮断されて浮遊微粒子の検知領域が形成される
こととなり、ケース５内部が付着した埃などにて汚れが
著しくなっても迷光量の増加が殆ど無いこととなる。ま
た、レンズを一体にもった発光素子２の部品上部に設け
られるプリズム体７にてその垂直光軸Ａ２’が屈曲さ
れ、回路基板４と平行な平行光軸Ａ２となって、発光素
子２から出射される光の絞り込みがより確実に成されて
感煙領域が形成され、さらに、レンズを一体にもった発
光素子部品の上部に設けられる、光の出射面に集光レン
ズ７１をもったプリズム体７にてその出射光が屈曲且つ
集光され少ない部品点数にて感煙領域Ｓがより小さく形
成されるのである。

【００２７】したがって、以上説明した浮遊微粒子検知
装置１（光電式煙感知器）によると、発光素子２の光
は、上部のアパーチャー６を経てその照射領域周縁部分
が遮断され、ケース５内の検知空間内おいて、その光軸
Ａ２が発光素子２を駆動する回路部を発光素子とともに
実装する回路基板４と平行となるようにプリズム体７に
て屈曲されて受光素子３の光軸Ａ３と所定の角度をもっ
て交差され、浮遊微粒子の検知領域が形成されるので、
より小型及び薄型化を達成して発光素子２からの照射光
による迷光を低減させることができる。

【００２８】そして、発光素子２からの光が、その上部
のアパーチャー６を経て照射領域全周縁部分にわたって
一部が遮断されて浮遊微粒子の検知領域が形成されるの
で、ケース５内部の汚れなどによる迷光量の増加を防止
させる事ができる。また、レンズを一体にもった発光素
子２の部品上部に設けられるプリズム体７にてその垂直
光軸Ａ２’が屈曲され、回路基板４と平行な平行光軸Ａ
２とされるので、発光素子２から出射される光の絞り込
みがより確実に成され、さらに、レンズを一体にもった
発光素子部品の上部に設けられる、光の出射面に集光レ
ンズ７１をもったプリズム体７にてその出射光が屈曲且
つ集光されるので、少ない部品点数にて感煙領域をより
小さく形成することができ、以て、より小型化できる。

【００２９】また、本発明は、図５に示すように、前記
アパーチャーを、前記照射領域周縁の前記受光素子３に
近い側に配設させた細長板状のアパーチャー９として形
成することも好ましい。この場合、発光素子２からの光
が、その上部のアパーチャー９を経て照射領域周縁の受
光素子３に近い側の一部の光が遮断されて浮遊微粒子の
検知領域が形成されることとなって、同図に示すよう
に、受光素子３の対面するラビリンス部５２に向かう不
要光Ｂのみをなくして浮遊微粒子を検出するための発光
素子からの絶対光量の減少を最小限にでき、以て、感煙
感度を前述の構成より大きくできるといった効果を奏す
る。

【００３０】なお、本発明は、上記に示されたもの以外
に、図６に示すように、アパーチャーを、発光素子２の
照射領域周縁において受光素子３に遠い側に配設させた
り、あるいは前述の貫通孔６１を角状として穿設させた
り、また、光軸屈曲手段を反射ミラーとしたり、また、
勿論、浮遊微粒子検知装置としては、上記の光電式煙感
知器以外に空気中の浮遊粉塵を検出する埃センサ等、各
種実施形態のものも含むことは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上述の如く実施されて、請求
項１記載の浮遊微粒子検知装置にあっては、発光素子の
光は、上部のアパーチャーを経てその照射領域周縁部分
が遮断され、ケース内の検知空間内おいて、その光軸が
発光素子を駆動する回路部を発光素子とともに実装する
回路基板と平行となるように光軸屈曲手段にて屈曲され
て受光素子の光軸と所定の角度をもって交差され、浮遊
微粒子の検知領域が形成されるので、より小型及び薄型
化を達成して発光素子からの照射光による迷光を低減さ
せることができる。

【００３２】また、請求項２記載の浮遊微粒子検知装置
にあっては、発光素子からの光が、その上部のアパーチ
ャーを経て照射領域全周縁部分にわたって一部が遮断さ
れて浮遊微粒子の検知領域が形成されるので、ケース内
部の汚れなどによる迷光量の増加を防止させる事ができ
る。

【００３３】また、請求項３記載の浮遊微粒子検知装置
にあっては、発光素子からの光が、その上部のアパーチ
ャーを経て照射領域周縁の受光素子に近い側の一部の光
が遮断されて浮遊微粒子の検知領域が形成されるので、
受光素子の対面する箇所に向かう不要光のみをなくして
浮遊微粒子を検出するための発光素子からの絶対光量の
減少を最小限にでき、以て、感煙感度を前述の構成より
大きくできるといった効果を奏する。

【００３４】また、請求項４記載の浮遊微粒子検知装置
にあっては、レンズを一体にもった発光素子の部品上部
に設けられるプリズム体にてその垂直光軸が屈曲され、
回路基板と平行な平行光軸とされるので、発光素子から
出射される光の絞り込みがより確実に成される。

【００３５】また、請求項５記載の浮遊微粒子検知装置
にあっては、レンズを一体にもった発光素子部品の上部
に設けられる、光の出射面に集光レンズをもったプリズ
ム体にてその出射光が屈曲且つ集光されるので、少ない
部品点数にて感煙領域をより小さく形成することがで
き、以て、より小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の浮遊微粒子検知装置にお
ける発光素子周囲を示す概略構成図である。

【図２】同浮遊微粒子検知装置における検知空間の説明
図である。

【図３】発光素子からの不要光の説明図である。

【図４】同浮遊微粒子検知装置におけるアパーチャーの
作用の説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の浮遊微粒子検知装置にお
けるアパーチャーの作用の説明図である。

【図６】本発明の他の実施例による浮遊微粒子検知装置
におけるアパーチャーの作用の説明図である。

【図７】本発明の従来例である浮遊微粒子検知装置の検
知空間の説明図である。

【図８】本発明の他従来例による浮遊微粒子検知装置の
検知空間の説明図である。

【符号の説明】

１ 浮遊微粒子検知装置 ２ 発光素子 ２１ レンズ ３ 受光素子 ４ 回路基板 ５ ケース ６ アパーチャー ７ プリズム体（光軸屈曲手段） Ａ２，Ａ３ 光軸 Ａ２’ 垂直光軸

フロントページの続き (72)発明者 阪本 浩司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB01 BB02 CC19 EE02 GG02 JJ11 JJ12 JJ13 KK01 LL04 5C085 AA03 AB02 AC03 BA33 CA30 FA10 FA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知空間に光を照射させる発光素子と、
   発光素子から出射された光のうち浮遊微粒子による散乱
   光を受光する受光素子と、少なくとも発光素子を駆動す
   る回路部を発光素子とともに実装する回路基板と、浮遊
   微粒子を導入する検知空間を内部に形成させるケースと
   を備え、検知空間内に発光素子と受光素子の各光軸を所
   定の角度をもって回路基板と平行な平行光軸として配設
   させて浮遊微粒子の検知領域が形成されてなる浮遊微粒
   子検知装置において、 前記発光素子を、その光軸が略垂直となるよう前記回路
   基板に実装し、発光素子の上部に、照射領域周縁の光を
   遮るアパーチャーを介在させて、その垂直光軸が前記平
   行光軸となるよう屈曲させる光軸屈曲手段を設けたこと
   を特徴とする浮遊微粒子検知装置。
2. 【請求項２】 前記アパーチャーを、前記発光素子によ
   る照射領域全周縁にわたって配設させた請求項１記載の
   浮遊微粒子検知装置。
3. 【請求項３】 前記アパーチャーを、前記照射領域周縁
   の前記受光素子に近い側に配設させた請求項１記載の浮
   遊微粒子検知装置。
4. 【請求項４】 前記発光素子をレンズを一体にもった部
   品とし、前記光軸屈曲手段をプリズム体とした請求項１
   乃至３のいずれか一つの請求項に記載の浮遊微粒子検知
   装置。
5. 【請求項５】 前記プリズム体を、その光の出射面に集
   光レンズを一体に有するものとした請求項４記載の浮遊
   微粒子検知装置。