JP2003296846A

JP2003296846A - 光電式煙感知器

Info

Publication number: JP2003296846A
Application number: JP2002097733A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Yamagishi; 貴俊山岸
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】煙の検知感度を上げてもノイズを受けること
なくＳ／Ｎ比を大きくできる光電式煙感知器を提供す
る。【解決手段】受光部２の光電変換膜２ｂの透明電極２
ｃに電圧を印加すると散乱光の光量に応じた電荷が増幅
され裏面電極２ｄに至る。その電荷に基づく電流が電流
読出回路３の抵抗３ａに流れ電圧Ｖが増幅器４に入力さ
れる。受光部２に増幅作用があるためＳ／Ｎ比を大きく
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子から照射
された光線の散乱光を受光素子で検出して煙を検知する
光電式煙感知器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の光電式煙感知器は、本
体の内部が光学基台によって上下２室に分離されてい
る。例えば図５に示すように下部には煙監視室１１とし
て発光素子１５、受光素子のフォトダイオード２１など
が装着されており、図示していないが、上部には回路収
納室として回路基板が収納されている。フォトダイオー
ド２１は、発光素子２５から照射された光線が直接に受
光されないように、かつ、その光線が煙により散乱した
ときは受光されるように配置されている。

【０００３】また、回路基板には、例えば図３に示すよ
うに、フォトダイオード２１の出力信号を所定の増幅率
に基づいて増幅する増幅率可変増幅器２２、増幅率可変
増幅器２２によって増幅された信号が予め設定された閾
値を超えたときに防災受信機（図示せず）に煙検出信号
を出力する信号判別部２３、増幅率可変増幅器２２の増
幅率を可変制御し、駆動回路２４を通じて発光素子２５
を駆動する制御部２６などが実装されている。

【０００４】前述した増幅率可変増幅器２２は、例えば
図４に示すように、フォトダイオード２１の出力信号を
予め定められた増幅率で増幅する増幅率固定増幅器２２
ａと、制御部２６からの切替信号に基づいて抵抗を選択
し、増幅率固定増幅器によって増幅されたフォトダイオ
ード２１の出力信号のレベルを可変する切替器２２ｂ
と、この切替器２２ｂを通過したフォトダイオード２１
の出力信号が基準電位を超えたときに出力を反転して増
幅する演算増幅器２２ｃとからなっている。

【０００５】この増幅率可変増幅器２２の増幅率Ｇは、
増幅率固定増幅器２２ａの増幅率Ｇ１と演算増幅器２２
ｃの増幅率Ｇ２の積で表され、前記の増幅率Ｇ２は切替
器２２ｂの抵抗の切り替えによって可変される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フォトダイ
オード２１は、感度が一定であるため、煙の検知能力を
変化させるには増幅率可変増幅器２２の増幅率Ｇを変化
させる必要があり、また、フォトダイオード２１には増
幅作用がないので、高感度にするには増幅率Ｇを大きく
する必要があった。

【０００７】しかしながら、前述した増幅率Ｇを大きく
した場合、回路内のノイズも大きく増幅されていまい、
Ｓ／Ｎ比を大きくすることができなかった。また、増幅
率Ｇを可変するようにした場合は、図４に示すような回
路構成となって複雑になり、その結果、回路内のノイズ
が増加するなどの悪影響を受けていた。さらに、フォト
ダイオード２１は暗電流が高く、この暗電流がノイズと
なってＳ／Ｎ比を低下させる要因となっていた。

【０００８】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、煙の検知感度を上げてもノイズを受ける
ことなくＳ／Ｎ比を大きくできる光電式煙感知器を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る光電
式煙感知器は、煙感知器本体内に形成された煙監視室に
装着された発光素子と、この発光素子より照射された光
線が煙監視室内に流入した煙により散乱したときにその
散乱光が受光されるようその煙監視領域に配置された受
光素子とを有する光電式煙感知器において、受光部は、
散乱光の光量に応じて電気信号を生成する光電変換膜か
らなっている。

【００１０】（２）本発明に係る光電式煙感知器は、前
記（１）において、光電変換膜に電圧を印加し、この印
加電圧を制御してその光電変換膜の電気信号の増幅率を
可変する電圧制御手段を備えたものである。

【００１１】（３）本発明に係る光電式煙感知器は、前
記（１）又は（２）の何れかにおいて、光電変換膜によ
って生成された電気信号から電圧を読み出す電圧読出回
路と、この電圧読出回路によって読み出された前記電圧
を予め定められた増幅率で増幅する増幅器とを備えたも
のである。

【００１２】（４）本発明に係る光電式煙感知器は、前
記（３）において、電圧読出回路は、光電変換膜の陰極
とアースとの間に挿入された抵抗からなっている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
光電式煙感知器のブロック回路図、図２は光電式煙感知
器の煙監視室の一例を示す平面図である。

【００１４】図において、１は図２に示すように煙監視
室１１に設けられた光吸収用の光トラップ１２に対向す
る位置に設置された半導体レーザ、２は半導体レーザ１
から照射されるレーザ光が直接当たらないように、か
つ、そのレーザ光が煙によって散乱されたときに受光さ
れるように配置された受光部である。前記の煙監視室１
１には、外気を吸引する吸気ファン１３と、吸気ファン
１３によって吸引される外気を浄化するフィルタ１４と
が設けられている。

【００１５】前述した受光部２は、図１に示すように、
レーザ光を透過させるガラス基板２ａ、アモルファスセ
レンを主成分とする光電変換膜２ｂ、ガラス基板２ａと
光電変換膜２ｂの間に装入された透明電極２ｃ、この透
明電極２ｃの反対側の光電変換膜２ｂ上に装着された裏
面電極２ｄなどで構成されている。

【００１６】前記光電変換膜２ｂは、光が当たると光量
に応じた電子（負の電荷）と正孔が対で発生する膜で、
その膜２ｂの両端の透明電極２ｃと裏面電極２ｄとに電
圧が印加された場合は、光によって生じた電荷がその電
圧に応じて増幅する特徴があり、また、暗電流が小さい
という特徴もある。

【００１７】３は光電変換膜２ｂの裏面電極２ｄに発生
した正孔により流れる電流を抵抗３ａに流して電圧Ｖを
読み出す電圧読出回路、４は電圧読出回路３により検出
された電圧Ｖを予め定められた増幅率で増幅する増幅器
である。なお、前記の電圧読出回路３は、光電変換膜２
ｂの裏面電極２ｄとアースとの間に挿入された抵抗３ａ
からなっていることを述べたが、その光電変換膜２ｂの
裏面電極２ｄにドレインを接続したＭＯＳトランジスタ
と、ＭＯＳトランジスタのソース側に接続した抵抗とで
構成してもよい。この場合、ＭＯＳトランジスタのゲー
トにバイアス電圧が印加されるようにする。

【００１８】５はマイコンで、増幅器４によって増幅さ
れた電圧読出回路３の電圧Ｖと予め設定された閾値と比
較し、前記電圧Ｖがその閾値を超えたときに煙検知と判
断して、煙検出信号を防災受信機（図示せず）に出力す
る信号判別部５ａと、光電変換膜２ｂに印加される電圧
を可変電圧発生部７を通じて制御する電圧制御部５ｂ
と、半導体レーザ１から照射されるレーザ光をレーザ発
振器６を通じて制御するレーザ制御部５ｃとを有してい
る。なお、前述した吸気ファン１３は、マイコン５によ
って制御されている。

【００１９】次に、本実施の形態の光電式煙感知器の動
作を説明する。半導体レーザ１から光トラップ１２に向
かって照射されているレーザ光が、煙監視室１１内に流
入した煙により散乱して、受光部２のガラス基板２ａを
透過すると、その受光部２の光電変換膜２ｂ内に散乱光
の光量に応じた電荷が発生し、光電変換膜２ｂの透明電
極２ｃに印加された電圧によりその電荷が増幅され、裏
面電極２ｄに至る。

【００２０】この時、その増幅された電荷に基づく電流
が電圧読出回路３の抵抗３ａに流れ、この電圧読出回路
３は、抵抗３ａに流れる電流から電圧Ｖを読み出し、増
幅器４に入力される。増幅器４は、予め定められた増幅
率で増幅し、マイコン５に出力する。この時、マイコン
５の信号判別部５ａが、予め設定された閾値と増幅器４
によって増幅された電圧読出回路３の電圧Ｖとを比較
し、その電圧Ｖが閾値を超えているときは煙検知と判断
して、煙検出信号を防災受信機（図示せず）に出力す
る。

【００２１】工場出荷時など、煙の検出感度を調整する
ときには、電圧制御部５によって光電変換膜２ｂに印加
される電圧を調整することで光電変換膜２ｂの増幅作用
を調整し、所定の煙の濃度で火災と判別できるようにす
る。また、希薄な煙から高濃度の煙まで幅広い煙を検出
する場合、光電変換膜２ｂに印加する電圧を高くさせれ
ば増幅率が増大し、希薄な濃度の煙が検出でき、逆に、
印加する電圧を低く設定すれば増幅率が低くなり、高濃
度の煙でも正しく濃度を検出できる。

【００２２】以上のように本実施の形態によれば、印加
電圧に応じて増幅率を可変できる光電変換膜膜２ｂを受
光部２に用いたので、増幅器４に増幅率を調整する機構
が不要になる。また、光電変換膜２ｂそのものに増幅作
用があるので、増幅器４の増幅率を大幅に下げることが
でき、このため回路の規模を小さくでき、ノイズによる
影響を抑え、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【００２３】さらに、光電変換膜２ｂは暗電流が小さい
ので、電気的なＳ／Ｎ比を大きく向上させることが可能
になり、これまで熱ノイズ等により信号を取り出すこと
の困難であった、より希薄な煙を検出することができ
る。また、前述の如く光電変換膜２ｂの増幅率は電圧に
よって制御できるので、必要に応じて煙の検出感度を容
易に可変することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、受光部に
増幅作用を有する光電変換膜を用いたので、ゲインを大
幅に下げた増幅器を使用することが可能になり、このた
め、光電式煙感知器本体内に装着される回路規模を小さ
くでき、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、光
電変換膜は暗電流が小さいために、電気的なＳ／Ｎ比を
大きく向上させることができ、より希薄な煙の検出が可
能になるという効果がある。

【００２５】また、本発明によれば、光電変換膜に印加
する電圧を制御してその光電変換膜の電気信号の増幅率
を可変するようにしたので、必要に応じて煙の検知感度
を容易に変更できるという効果がある。

【００２６】さらに、本発明によれば、印加電圧に基づ
いて増幅された光電変換膜の電気信号から電圧を読み出
し、この電圧を予め定められた増幅率で増幅するように
したので、増幅器の増幅率を調整する機構が不要になっ
て回路規模を小さくすることが可能になり、Ｓ／Ｎ比を
向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る光電式煙感知器のブ
ロック回路図である。

【図２】光電式煙感知器の煙監視室の一例を示す平面図
である。

【図３】従来の光電式煙感知器のブロック回路図であ
る。

【図４】従来の光電式煙感知器に用いられている増幅率
可変増幅器の概略構成の一例を示すブロック回路図であ
る。

【図５】従来の光電式煙感知器の煙監視室の一例を示す
平面図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ、２受光部、２ａガラス基板、２
ｂ光電変換膜、２ｃ透明電極、２ｄ裏面電極、３
電圧読出回路、４増幅器、５マイコン、５ａ信号
判別部、５ｂ制御部、６レーザ発振器、７可変電
圧発生部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】煙感知器本体内に形成された煙監視室に
装着された発光素子と、この発光素子より照射された光
線が煙監視室内に流入した煙により散乱したときに、そ
の散乱光が受光されるよう煙監視室に配置された受光素
子とを有する光電式煙感知器において、前記受光部は、散乱光の光量に応じて電気信号を生成す
る光電変換膜からなっていることを特徴とする光電式煙
感知器。
【請求項２】前記光電変換膜に電圧を印加し、この印
加電圧を制御して当該光電変換膜の電気信号の増幅率を
可変する電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項
１記載の光電式煙感知器。
【請求項３】前記光電変換膜によって生成された電気
信号から電圧を読み出す電圧読出回路と、この電圧読出回路によって読み出された前記電圧を予め
定められた増幅率で増幅する増幅器とを備えたことを特
徴とする請求項１又は２の何れかに記載の光電式煙感知
器。
【請求項４】前記電圧読出回路は、前記光電変換膜の
陰極とアースとの間に挿入された抵抗からなっているこ
とを特徴とする請求項３記載の光電式煙感知器。