JP2015191466A - Smoke detector - Google Patents
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Description
本発明は、発光部を備える煙感知器に関する。 The present invention relates to a smoke detector including a light emitting unit.
煙感知器として、例えば、発光部と受光部とを備え、光の散乱を利用して煙を感知する光電式スポット型感知器が提案されている。特許文献1には、半値角が10度以下の発光素子を備えた発光部が用いられ、この発光部の光軸と受光部の光軸とが交差する散乱角が60°から80°の範囲になっている散乱光式煙感知器が開示されている。この従来技術では、発光素子として、赤外光を照射するLEDが使用されている。特許文献1は、発光素子の半値角を規制し、且つ発光部及び受光部の光軸同士のなす散乱角を規制することによって、発光素子から照射された光が、受光部によって直接受光されることを抑制しようとするものである。
As a smoke detector, for example, a photoelectric spot type detector that includes a light-emitting unit and a light-receiving unit and detects smoke using light scattering has been proposed. In
特許文献1に開示された散乱光式煙感知器は、発光部から照射される光に対し何ら処理が施されていないため、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光を効率的に受光するように考慮されていない。
Since the scattered light type smoke detector disclosed in
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光を、受光部が受光する光量が増加する煙感知器を提供するものである。 The present invention has been made against the background of the above problems. Among the smoke particles, any of the particles having a small particle diameter and the particles having a large particle diameter can receive light scattered by the smoke particles. It provides a smoke detector that increases the amount of light received.
本発明に係る煙感知器は、煙が流入する煙流入部と、煙流入部の内部に光を照射する発光部と、発光部から照射されて煙流入部にて散乱した光を受光する受光部と、発光部から照射される光を、発光部における発光軸又は受光部における受光軸を含み煙流入部と水平な散乱面に対し、垂直の方向に偏光させて垂直偏光にする偏光部材と、を有し、発光軸と受光軸とのなす角度は、45°〜180°であることを特徴とする。 A smoke detector according to the present invention includes a smoke inflow portion into which smoke flows, a light emitting portion that emits light into the smoke inflow portion, and a light receiving portion that receives light emitted from the light emitting portion and scattered by the smoke inflow portion. And a polarizing member that polarizes the light emitted from the light emitting unit into the vertical direction by polarizing the light in the vertical direction with respect to the smoke inflow unit and the horizontal scattering surface including the light emitting axis in the light emitting unit or the light receiving axis in the light receiving unit. The angle between the light emitting axis and the light receiving axis is 45 ° to 180 °.
本発明によれば、発光部から照射された光が垂直偏光であり、角度が45°〜180°である。このため、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光における受光部が受光する光量を増加させることができる。 According to this invention, the light irradiated from the light emission part is vertical polarization, and an angle is 45 degrees-180 degrees. For this reason, the light quantity which the light-receiving part light-receives in the light scattered by the smoke particle can increase both in the particle | grains with a small particle diameter and a particle | grain with a large particle diameter among smoke particles.
以下、本発明に係る煙感知器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of a smoke detector according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Moreover, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る煙感知器の光学台1を示す正面図であり、図2は、実施の形態1に係る煙感知器の光学台1を示す側面図である。この図1、図2に基づいて、煙感知器の光学台1について説明する。図1、図2に示すように、光学台1は、煙の進入口となる煙進入部3と、この煙進入部3の上方に設けられ、煙進入部3から進入した煙を検知する煙検知部4とを備えた煙流入部2を有している。この煙流入部2は、例えば外形略円筒状をなしており、煙進入部3及び煙検知部4が、厚み方向(矢印Z方向)に積層されている。このような光学台1は、煙感知器の本体(図示せず)内に設置されるものであって、詳細な説明は省略するが、煙感知器の本体には、光学台1の煙進入部3の位置に合わせて、煙の流入口が形成される。
FIG. 1 is a front view showing the
図3は、実施の形態1に係る煙感知器の光学台1を示す底面図である。図3に示すように、煙流入部2における煙検知部4は、発光部5と受光部6とを備えている。これらの発光部5と受光部6とは、いずれも、例えば、煙流入部2における煙検知部4の外周の縁部に設けられている。そして、発光部5は、煙流入部2の内部に光を照射するものであり、その光は例えば青色光とすることができるが、そのほかの波長の光を使用してもよい。この例としては、紫外光、緑色光、赤色光又は赤外光等が挙げられる。この青色光は、例えば、440nm〜480nm程度の波長の光である。また、受光部6は、発光部5から照射されて煙流入部2にて散乱した光を受光するものである。なお、発光部5から照射される光が青色光である場合、受光部6は、少なくとも、青色光を受光する機能を備えていればよいが、それ以外の波長における光を受光する機能を備えていてもよい。
FIG. 3 is a bottom view showing the
図4は、実施の形態1における煙検知部4を示す周方向断面図であり、図1におけるA−A断面図である。図4に示すように、煙流入部2における煙検知部4は、ラビリンス領域41と煙検出領域43とを備えている。ラビリンス領域41は、煙検出領域43内にノイズ光が発生しないように、光を散乱させてトラップする領域であり、中心側を向く先端が尖った柱状部材であるラビリンス42が円周状に複数設置されることによって構成されている。そして、発光部5から照射された光は、これらの複数のラビリンス42によって、散乱される。このラビリンス42は、煙流入部2の厚み方向(矢印Z方向)に延び、鋭角の三角柱の形状をなしている。これにより、ラビリンス42において反射した光は、垂直偏光の成分が減少し、水平偏光の成分が多く残る。
FIG. 4 is a circumferential cross-sectional view showing the
また、煙検出領域43は、ラビリンス領域41の内側に設けられ、煙が検出される領域である。なお、発光部5には、偏光部材5aが取り付けられており、これにより、発光部5から照射された光は偏光する。
The
煙検知部4に煙がない場合、発光部5から照射された光は、ラビリンス領域41に設けられた複数のラビリンス42によって散乱され、光強度が減衰されていくため、受光部6によって受光されない。これに対し、煙検知部4に煙が進入した場合、発光部5から照射された光は、煙検出領域43における煙によって散乱され、受光部6によって受光される。このように、煙感知器の光学台1は、受光部6によって光を受光することによって、煙を感知するものである。
When there is no smoke in the
図5は、実施の形態1における煙進入部3を示す周方向断面図であり、図1におけるB−B断面図である。図5に示すように、煙流入部2における煙進入部3には、屈曲した板状部材である遮光部31が円周状に複数設置されている。これらの遮光部31は、煙感知器の光学台1の外部から外光が入射しようとする際に、この外光を遮断して、煙進入部3の内部に、外光が入り込むことを抑制するものである。一方、これらの遮光部31同士の間は、開口部32となっており、これらの開口部32から、煙進入部3の内部に、煙が進入する。
FIG. 5 is a circumferential cross-sectional view showing the
図6は、実施の形態1に係る煙感知器の光学台1を示す軸方向断面図であり、図1におけるC−C断面図である。また、図7は、実施の形態1に係る煙感知器の光学台1を示す軸方向断面図であり、図2におけるD−D断面図である。図6、図7に示すように、煙進入部3と煙検知部4とは、これらの煙進入部3における中央部と煙検知部4における中央部とが、互いに開口されて繋がっており、煙が通過する煙流路21となっている。煙進入部3の内部に進入した煙は、この煙流路21を通って、煙検知部4の内部に進入する。
6 is an axial sectional view showing the
次に、発光部5から照射される光について説明する。図8は、実施の形態1における発光部5から照射される光を示す斜視図である。図8に示すように、発光部5における光軸を発光軸Aeとし、この発光軸Aeを含み煙流入部2と水平な面を散乱面Fsとする。本実施の形態1では、発光部5から照射される光は、散乱面Fsに対し垂直の方向(矢印Z方向)に偏光した垂直偏光である。即ち、偏光部材5aは、発光部5から照射される光を、発光部5における発光軸Aeを含み煙流入部2と水平な散乱面Fsに対し、垂直の方向に偏光する垂直偏光にするものである。
Next, the light irradiated from the
図9は、実施の形態1における発光部5及び受光部6の位置を示す模式図である。図9に示すように、受光部6における光軸を受光軸Arとし、発光軸Aeと受光軸Arとのなす角度を散乱角度Gsとする。本実施の形態1では、発光軸Aeと受光軸Arとのなす角度、即ち、散乱角度Gsは、90°である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the positions of the
次に、本実施の形態1に係る煙感知器の光学台1の作用について説明する。図10は、実施の形態1における散乱角度Gsと散乱光強度Isとの関係を示すグラフであり、異なる粒子径の煙粒子に対し、青色光における垂直偏光又は水平偏光を当てたときにおける散乱角度Gsと散乱光強度Isとの関係を示すものである。なお、この図10は、シミュレーションを行った結果に対し経験則による補正を施したグラフである。
Next, the operation of the
図10において、横軸は、散乱角度Gsを示し、縦軸は、散乱光強度Isを示す。また、図10において、実線(グラフ1及びグラフ2)は、散乱面Fsに対し垂直の方向(矢印Z方向)に偏光した垂直偏光を示し、そのうち、太線(グラフ1)は、粒子径が大きい煙粒子に垂直偏光を当てた際の散乱光強度Isを示す。一方、細線(グラフ2)は、粒子径が小さい煙粒子に垂直偏光を当てた際の散乱光強度Isを示す。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the scattering angle Gs, and the vertical axis represents the scattered light intensity Is. In FIG. 10, solid lines (
また、破線(グラフ3及びグラフ4)は、散乱面Fsに対し水平の方向(矢印Y方向)に偏光した水平偏光を示し、そのうち、太線(グラフ3)は、粒子径が大きい煙粒子に水平偏光を当てた際の散乱光強度Isを示す。一方、細線(グラフ4)は、粒子径が小さい煙粒子に水平偏光を当てた際の散乱光強度Isを示す。
A broken line (
なお、粒子径は、光の波長λに対する相対的な粒子の大きさである粒径パラメータαを指標としている。煙粒子の粒子半径をrとすると、粒径パラメータαは、下記式(1)から求められる。 The particle diameter uses a particle diameter parameter α which is a relative particle size with respect to the wavelength λ of light as an index. When the particle radius of the smoke particles is r, the particle size parameter α is obtained from the following formula (1).
α=2πr/λ・・・・・・(1) α = 2πr / λ (1)
図10におけるグラフ1及びグラフ3は、α=10であり、光の波長λに対して粒子が大きく、白煙を想定している。一方、図10におけるグラフ2及びグラフ4は、α=1であり、光の波長に対して粒子が小さく、黒煙を想定している。なお、白煙は、主に燻焼によって生じる煙であり、また、黒煙は、主に有炎燃焼によって生じる煙である。
In
図10において、垂直偏光であるグラフ1とグラフ2とを比較すると、散乱角度Gsが45°〜180°であるとき、グラフ1における散乱光強度Isとグラフ2における散乱光強度Isとの差が小さい。即ち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれも、それらの粒子によって散乱された光を、受光部6がバランスよく受光することができる。なお、散乱角度Gsは、75°〜150°であるとき、グラフ1における散乱光強度Isとグラフ2における散乱光強度Isとの差が更に小さくなる。更にまた、散乱角度Gsは、90°〜120°であるとき、グラフ1における散乱光強度Isとグラフ2における散乱光強度Isとの差が飛躍的に縮まる。
In FIG. 10, when comparing the
一方、図10において、水平偏光であるグラフ3とグラフ4とを比較すると、散乱角度Gsが120°〜180°であるとき、グラフ3における散乱光強度Isとグラフ4における散乱光強度Isとの差が小さい。このように、発光部5から照射される光を水平偏光とし、散乱角度Gsを120°〜180°としてもよく、この場合、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれも、それらの粒子によって散乱された光を、受光部6がバランスよく受光することができる。
On the other hand, in FIG. 10, when comparing the
前述の如く、本実施の形態1は、発光部5から照射される光は、発光軸Aeを含み煙流入部2と水平な散乱面Fsに対し、垂直の方向に偏光した垂直偏光であり、また、発光軸Aeと受光軸Arとのなす角度、即ち、散乱角度Gsは、90°である。図10に示すように、垂直偏光、即ち、グラフ1とグラフ2とは、散乱角度Gsが90°のとき、グラフ1における散乱光強度Isとグラフ2における散乱光強度Isとの差が小さい。このため、煙の粒子径に係わらず、受光部6は、その煙によって散乱された光を受光することができる。このように、本実施の形態1は、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光における受光部6が受光する光量を増加させることができる。このような結果を得るために、本実施の形態1では、発光部5に偏光部材5aが取り付けられ、発光部5から照射された光を垂直偏光させているが、受光部6に同様の偏光部材を取り付け、この偏光部材によって、受光部6が受光する散乱光のうち、垂直偏光のみを通過させても、同様の結果を得ることができる。この場合、受光部6に向いている散乱光は、受光軸Arを含み煙流入部2と水平な散乱面Fsに対し、垂直の方向に偏光した垂直偏光であり、また、発光軸Aeと受光軸Arとのなす散乱角度Gsが90°であることにより、水平偏光を受光せず、同様の効果を奏する。
As described above, in the first embodiment, the light emitted from the
なお、本実施の形態1では、散乱角度Gsを90°としているが、散乱角度Gsは、受光部6において検出される散乱光強度Isの安定性、及び受光部6において検出される散乱光強度Isの大きさ等によって、適宜変更することができる。また、前述の如く、ラビリンス42において反射した光は、垂直偏光の成分が減少し、水平偏光の成分が多く残る。本実施の形態1は、発光部5から照射される光が垂直偏光であるため、ラビリンス42において反射した光は減少し、これにより、ノイズとなる光を低減することができる。
In the first embodiment, the scattering angle Gs is 90 °, but the scattering angle Gs is the stability of the scattered light intensity Is detected by the
また、本実施の形態1は、青色光を照射する発光部5が使用されている。粒径が小さい粒子は、波長が短い光ほど、検出し易い。本実施の形態1は、青色光を照射する発光部5が使用されているため、粒径が小さい粒子を含む煙を検出することができる。
In the first embodiment, the
なお、上記実施の形態においては、煙流入部2が、煙進入部3と煙検知部4との2段構造からなる煙感知器を例示したが、煙流入部2は1段構造からなるように構成してもよい。
In the above embodiment, the
1 光学台、2 煙流入部、3 煙進入部、4 煙検知部、5 発光部、5a 偏光部材、6 受光部、21 煙流路、31 遮光部、32 開口部、41 ラビリンス領域、42 ラビリンス、43 煙検出領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記煙流入部の内部に光を照射する発光部と、
前記発光部から照射されて前記煙流入部にて散乱した光を受光する受光部と、
前記発光部から照射される光を、前記発光部における発光軸又は前記受光部における受光軸を含み前記煙流入部と水平な散乱面に対し、垂直の方向に偏光させて垂直偏光にする偏光部材と、を有し、
前記発光軸と前記受光軸とのなす角度は、45°〜180°である
ことを特徴とする煙感知器。 A smoke inflow section into which smoke flows,
A light emitting part for irradiating light inside the smoke inflow part;
A light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit and scattered by the smoke inflow unit;
A polarizing member that converts light emitted from the light emitting unit into a vertical polarization by polarizing the light in the vertical direction with respect to the scattering surface horizontal to the smoke inflow unit including the light emitting axis in the light emitting unit or the light receiving axis in the light receiving unit. And having
An angle formed by the light emitting axis and the light receiving axis is 45 ° to 180 °.
ことを特徴とする請求項1記載の煙感知器。 The smoke detector according to claim 1, wherein an angle formed by the light emitting axis and the light receiving axis is 75 ° to 150 °.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の煙感知器。 The smoke detector according to claim 1 or 2, wherein an angle formed between the light emitting axis and the light receiving axis is 90 ° to 120 °.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の煙感知器。 The smoke sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitted from the light emitting unit is blue light.
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