JP2018128905A - 煙感知器用光センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 光の損失の低減によって消費エネルギを低下させることができる煙感知器用光センサを提供する。
【解決手段】 投光用ガイド穴７は、ハウジング２に設けられ、発光素子１０の光軸Ｏ1とは異なる投光軸方向Ｌ1に延びている。受光用ガイド穴８は、ハウジング２に設けられ、投光軸方向Ｌ1とは異なる方向であって、かつ、受光素子１２の光軸Ｏ2とは異なる受光軸方向Ｌ2に延びている。投光側凹面鏡１３は、投光用ガイド穴７に設けられ、発光素子１０からの光を投光軸方向Ｌ1に曲げるように反射する。受光側凹面鏡１４は、受光用ガイド穴８に設けられ、煙監視領域Ａから受光軸方向Ｌ2に沿って入射される散乱光を受光素子１２に向けて曲げるように反射する。投光側凹面鏡１３および受光側凹面鏡１４は、いずれも中央部が窪んだ凹面鏡によって構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学的に煙を感知する煙感知器用光センサに関する。

煙監視領域に発光素子からの光を照射し、この光に対する煙粒子による散乱光を受光素子によって検出する煙感知器用光センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の煙感知器用光センサでは、発光素子および受光素子が、ハウジングに設けられた回路基板に実装される共に、ハウジングには、発光素子からの光を煙監視領域に所定角度で入射させるように偏向する投光ミラーと、煙監視領域からの散乱光を受光素子に入射させるように偏向する受光ミラーとが設けられている。

特開平４−１６０６９６号公報

ところで、特許文献１に記載された煙感知器用光センサでは、発光素子がＬＥＤ（発光ダイオード）によって構成されているから、発光素子からの光の広がり角が大きくなる傾向があり、発光素子からの光の一部は投光ミラーの反射面に到達しない。このため、このような一部の光が迷光となるのを防止するために、発光素子と投光ミラーとの間に遮光壁を設けている。従って、発光素子は、煙感知に寄与しない光を発生させることになり、光の損失が生じるという問題がある。

また、発光素子からの光は回転放物面からなる投光ミラーによって煙監視領域に向けて平行光を発生させるのに対し、煙監視領域内の散乱光は、平板状の受光ミラーの全反射を利用して受光素子に入射している。このため、受光素子に対する散乱光の集光率が低下し易いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、光の損失の低減によって消費エネルギを低下させることができる煙感知器用光センサを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、煙監視領域に発光素子からの光を照射し、この光に対する煙粒子による散乱光を受光素子によって検出する煙感知器用光センサにおいて、前記発光素子および前記受光素子が一面側に設けられるハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記発光素子の光軸とは異なる投光軸方向に延び、前記発光素子からの光を他面側の前記煙監視領域に導く投光用ガイド穴と、前記ハウジングに設けられ、前記投光軸方向とは異なる方向であって、かつ、前記受光素子の光軸とは異なる受光軸方向に延び、前記煙監視領域からの散乱光を前記受光素子に導く受光用ガイド穴と、前記投光用ガイド穴に設けられ、中央部が窪んだ凹面鏡からなり、前記発光素子からの光を前記投光軸方向に曲げるように反射する投光側凹面鏡と、前記受光用ガイド穴に設けられ、中央部が窪んだ凹面鏡からなり、前記煙監視領域から前記受光軸方向に沿って入射される散乱光を前記受光素子に向けて曲げるように反射する受光側凹面鏡と、を備えたことを特徴としている。

請求項２の発明では、前記投光側凹面鏡の反射面は、前記発光素子の光軸と平行な垂直方向と、前記発光素子の光軸と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面であって、垂直方向の曲率半径が水平方向の曲率半径よりも大きく形成されている。

請求項３の発明では、前記発光素子は、その光の広がり角が３０°以下に設定されている。

請求項４の発明では、前記発光素子は、第１基板上に実装され、その光軸が前記第１基板と直交した垂直方向となり、前記受光素子は、第２基板上に実装され、その光軸が前記第２基板と直交した垂直方向となっている。

請求項５の発明では、前記投光側凹面鏡は、前記ハウジングの前記投光用ガイド穴の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成され、前記受光側凹面鏡は、前記ハウジングの前記受光用ガイド穴の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されている。

請求項１の発明によれば、投光用ガイド穴には投光側凹面鏡を設けると共に、受光用ガイド穴には受光側凹面鏡を設けた。このため、投光側凹面鏡は発光素子からの光を投光軸方向に曲げるように反射するから、投光側凹面鏡によって発光素子からの光を、投光用ガイド穴を通じて煙監視領域に供給できると共に、煙監視領域で光束を集光させることができる。このため、発光素子が低出力であっても、煙監視領域で散乱光を発生させることができる。

また、受光側凹面鏡は煙監視領域から受光軸方向に沿って入射される散乱光を受光素子に向けて曲げるように反射するから、受光側凹面鏡によって受光用ガイド穴を通じて入射される散乱光を受光素子に供給できると共に、受光素子で光束を集光させることができる。このため、煙監視領域で微弱な散乱光が発生したときでも、散乱光を受光素子に集中させて検出することができる。この結果、発光素子を低出力で動作させることができ、消費エネルギを低下させることができる。

請求項２の発明によれば、投光側凹面鏡の反射面は、発光素子の光軸と平行な垂直方向と、発光素子の光軸と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面であって、垂直方向の曲率半径が水平方向の曲率半径よりも大きく形成されている。このため、発光素子の光が垂直方向に比べて水平方向が広がり易い傾向があっても、トロイダル面の投光側凹面鏡によって水平方向の広がりを抑えて、煙監視領域で発光素子からの光を集光させることできる。

請求項３の発明によれば、発光素子の光の広がり角が３０°以下に設定されているから、光の広がり角が大きい場合に比べて、発光素子から出力された光を小型の投光側凹面鏡によって全て反射させることができる。

請求項４の発明によれば、発光素子の光軸が第１基板と直交した垂直方向となり、受光素子の光軸が第２基板と直交した垂直方向となっている。このとき、投光側凹面鏡は発光素子からの光を投光軸方向に曲げるように反射するから、発光素子の光軸に沿って出力された光を煙監視領域に集中させることができる。また、受光側凹面鏡は受光軸方向に沿って入射される散乱光を受光素子に向けて曲げるように反射するから、煙監視領域の散乱光を光軸に沿って受光素子に入射することができる。

請求項５の発明によれば、投光側凹面鏡は金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されているから、投光用ガイド穴の内壁面にメッキ加工または蒸着加工を施すことによって、投光側凹面鏡を形成することができる。同様に、受光側凹面鏡は金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されているから、受光用ガイド穴の内壁面にメッキ加工または蒸着加工を施すことによって、受光側凹面鏡を形成することができる。

本発明の第１および第２の実施の形態による煙感知器用光センサを示す斜視図である。 第１の実施の形態による煙感知器用光センサを示す断面図である。 第１の実施の形態による煙感知器用光センサを示す平面図である。 図２中のハウジングを分解して示す断面図である。 図２中の発光素子および投光側凹面鏡を拡大して示す拡大断面図である。 発光素子および投光側凹面鏡を図５中の矢示VI−VI方向からみた拡大断面図である。 図２中の受光素子および受光側凹面鏡を拡大して示す拡大縦断面図である。 投光側凹面鏡および受光側凹面鏡を単体で示す斜視図である。 投光側凹面鏡および受光側凹面鏡を図８中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 投光側凹面鏡および受光側凹面鏡を図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた断面図である。 第２の実施の形態による発光素子および投光側凹面鏡を拡大して示す図５と同様な位置の拡大断面図である。 第２の実施の形態による受光素子および受光側凹面鏡を拡大して示す図７と同様な位置の拡大断面図である。 変形例による受光側凹面鏡を単体で示す斜視図である。 変形例による受光側凹面鏡を図１３中の矢示XIV−XIV方向からみた断面図である。 変形例による受光側凹面鏡を図１４中の矢示XV−XV方向からみた断面図である。

以下、本発明の実施の形態による煙感知器用光センサを、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態による煙感知器用光センサ１を示している。なお、説明の便宜上、Ｘ方向を長さ方向とし、Ｙ方向を幅方向とし、Ｚ方向を高さ方向とする。

煙感知器用光センサ１は、ハウジング２、投光用ガイド穴７、受光用ガイド穴８、発光素子１０、受光素子１２、投光側凹面鏡１３、受光側凹面鏡１４を備えている。

ハウジング２は、長さ方向に延びて高さ方向の一面側（底面側）が開口した箱状の本体部３と、本体部３の底面側に位置して開口部分を覆う底部４とによって構成されている。ハウジング２の底面側には、発光素子１０および受光素子１２が設けられている。

本体部３は、長さ方向の一側（図２中の左側）に位置して底面側に向けて突出した投光側脚部３Ａと、長さ方向の他側（図２中の右側）に位置して底面側に向けて突出した受光側脚部３Ｂと、投光側脚部３Ａと受光側脚部３Ｂを連結して長さ方向に延びる連結部３Ｃとを有している。

図４に示すように、本体部３の底面側には、長さ方向に延びる溝部５が形成されている。溝部５は、投光側脚部３Ａから連結部３Ｃを通って受光側脚部３Ｂまで延びている。図３および図４に示すように、本体部３の高さ方向の他面側（天面側）には、連結部３Ｃの長さ方向の中央部に位置して、本体部３を高さ方向に貫通した貫通孔６が形成されている。貫通孔６は、溝部５に連通している。

底部４は、略三角形状に形成されて、本体部３の溝部５に挿入されている。図２に示すように、底部４は、高さ方向の隙間をもって本体部３に取り付けられ、溝部５の開口側（図２中の下側）を覆っている。底部４の長さ方向の中央部には、本体部３の天面側に向けて突出した遮蔽突起４Ａが形成されている。遮蔽突起４Ａは、発光素子１０からの光が直接的に受光素子１２に入射されるのを防いでいる。遮蔽突起４Ａは、貫通孔６の開口面積よりも小さい面積を有し、貫通孔６の長さ方向の中央部に挿入されている。これにより、本体部３と底部４との間に形成された高さ方向の隙間は、遮蔽突起４Ａによって２つに分割されている。この結果、ハウジング２には、長さ方向の一側（図２中の左側）に位置して一方の隙間からなる投光用ガイド穴７が形成されると共に、長さ方向の他側（図２中の右側）に位置して他方の隙間からなる受光用ガイド穴８が形成されている。

投光用ガイド穴７は、ハウジング２に設けられ、発光素子１０の光軸Ｏ1とは異なる投光軸方向Ｌ1に延びている。投光用ガイド穴７は、遮蔽突起４Ａよりも長さ方向の一側に位置して、Ｌ字状に屈曲して形成されている。投光用ガイド穴７は、発光素子１０の光軸Ｏ1に沿って延びる縦穴部７Ａと、縦穴部７Ａに連続して投光軸方向Ｌ1となる斜め横方向に延びる傾斜穴部７Ｂとを備えている。傾斜穴部７Ｂは、投光軸方向Ｌ1と直交する幅寸法および高さ寸法に比べて、投光軸方向Ｌ1に沿った長さ寸法の方が大きくなっている。このため、傾斜穴部７Ｂは、細長い直線状の穴によって形成されている。

このとき、投光軸方向Ｌ1は、発光素子１０の光軸Ｏ1から受光素子１２側に向けて傾斜すると共に、長さ方向（Ｘ方向）に対して天面側（上側）に向けて傾斜している。投光用ガイド穴７は、発光素子１０からの光を天面側の煙監視領域Ａに導いている。

投光用ガイド穴７は、ハウジング２の底面側に開口して発光素子１０を取り付けるための素子取付部７Ｃと、ハウジング２の天面側に開口して発光素子１０からの光を煙監視領域Ａに向けて出射する出射窓７Ｄとを有している。出射窓７Ｄは、貫通孔６のうち遮蔽突起４Ａよりも長さ方向の一側部分によって形成され、ハウジング２の上方に開口している。

また、投光用ガイド穴７は、縦穴部７Ａと傾斜穴部７Ｂとを接続する屈曲部分に位置して、屈曲部分の外周側（図２中の上側）に設けられた凹面鏡取付部７Ｅを有している。凹面鏡取付部７Ｅは、縦穴部７Ａと傾斜穴部７Ｂを滑らかに繋ぐように湾曲して形成され、素子取付部７Ｃの上部を全体的に覆っている。

受光用ガイド穴８は、ハウジング２に設けられ、投光軸方向Ｌ1とは異なる方向であって、かつ、受光素子１２の光軸Ｏ2とは異なる受光軸方向Ｌ2に延びている。受光用ガイド穴８は、遮蔽突起４Ａよりも長さ方向の他側に位置して、Ｌ字状に屈曲して形成されている。

このとき、受光用ガイド穴８は、例えば遮蔽突起４Ａを中心として投光用ガイド穴７と対称（線対称または面対称）な形状になっている。このため、受光用ガイド穴８は、受光素子１２の光軸Ｏ2に沿って延びる縦穴部８Ａと、縦穴部８Ａに連続して受光軸方向Ｌ2となる斜め横方向に延びる傾斜穴部８Ｂとを備えている。傾斜穴部８Ｂは、受光軸方向Ｌ2と直交する幅寸法および高さ寸法に比べて、受光軸方向Ｌ2に沿った長さ寸法の方が大きくなっている。このため、傾斜穴部８Ｂは、細長い直線状の穴によって形成されている。

このとき、受光軸方向Ｌ2は、受光素子１２の光軸Ｏ2（Ｚ方向）から発光素子１０側に向けて傾斜すると共に、長さ方向（Ｘ方向）に対して天面側（上側）に向けて傾斜している。また、遮蔽突起４Ａの上方に位置して、投光軸方向Ｌ1と受光軸方向Ｌ2とが交わる部位の周辺が煙監視領域Ａになっている。これにより、受光用ガイド穴８は、煙監視領域Ａからの散乱光を受光素子１２に導いている。

受光用ガイド穴８は、ハウジング２の底面側に開口して受光素子１２を取り付けるための素子取付部８Ｃと、ハウジング２の天面側に開口して煙監視領域Ａからの散乱光が入射される入射窓８Ｄとを有している。入射窓８Ｄは、貫通孔６のうち遮蔽突起４Ａよりも長さ方向の他側部分によって形成され、ハウジング２の上方に開口している。

また、受光用ガイド穴８は、縦穴部８Ａと傾斜穴部８Ｂとを接続する屈曲部分に位置して、屈曲部分の外周側（図２中の上側）に設けられた凹面鏡取付部８Ｅを有している。凹面鏡取付部８Ｅは、縦穴部８Ａと傾斜穴部８Ｂを滑らかに繋ぐように湾曲して形成され、素子取付部８Ｃの上部を全体的に覆っている。

第１基板９は、絶縁材料を用いて形成された平板である。第１基板９には、例えばプリント基板が用いられる。第１基板９は、投光用ガイド穴７の素子取付部７Ｃを塞いだ状態で、ハウジング２の投光側脚部３Ａの底面に取り付けられている。

発光素子１０は、第１基板９上に実装され、例えば赤外線や可視光線の光を出射する。発光素子１０の光軸Ｏ1は通常、例えば第１基板９に対して垂直方向（Ｚ方向）である。発光素子１０としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられる。

発光素子１０は、投光用ガイド穴７の素子取付部７Ｃに挿入された状態で、ハウジング２に取り付けられる。発光素子１０のビーム広がり角が大きいときには、発光素子１０からの光の一部は投光用ガイド穴７の壁面に照射され、煙監視領域Ａに届かなくなる。このため、発光素子１０のビーム広がり角θは、例えば３０°以下に設定されている。従って、素子として元々出射角（ビーム広がり角）の小さいＶＣＳＥＬを、発光素子１０に用いるのが好ましい。

第２基板１１は、絶縁材料を用いて形成された平板である。第２基板１１は、第１基板９とほぼ同様に構成されている。このため、第２基板１１には、例えばプリント基板が用いられる。第２基板１１は、受光用ガイド穴８の素子取付部８Ｃを塞いだ状態で、ハウジング２の受光側脚部３Ｂの底面に取り付けられている。

受光素子１２は、第２基板１１上に実装され、赤外線や可視光線の光を受光する。受光素子１２としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）、フォトトランジスタ等が用いられる。受光素子１２は、受光用ガイド穴８の素子取付部８Ｃに挿入された状態で、ハウジング２に取り付けられている。

投光側凹面鏡１３は、投光用ガイド穴７に設けられ、発光素子１０からの光を投光軸方向Ｌ1に曲げるように反射する。図５および図６に示すように、投光側凹面鏡１３は、ハウジング２の凹面鏡取付部７Ｅに取り付けられ、発光素子１０の発光面側を全面に亘って覆っている。投光側凹面鏡１３は、発光素子１０からの光を全て反射するように、発光素子１０の光の広がり角θを考慮して十分な面積を有している。このため、投光側凹面鏡１３は、縦穴部７Ａのうち長さ方向（Ｘ方向）で傾斜穴部７Ｂとは反対側（図２中の左側）の壁面を全面に亘って覆うと共に、傾斜穴部７Ｂと接続される箇所まで延びている。

また、投光側凹面鏡１３は、中央部が窪んだ凹面鏡によって構成され、例えば金属板を板金加工やプレス加工することによって形成されている。投光側凹面鏡１３は、発光素子１０の光軸Ｏ1と平行な垂直方向に対して湾曲すると共に、発光素子１０の光軸Ｏ1と直交する水平方向に対しても湾曲している。図８ないし図１０に示すように、投光側凹面鏡１３の反射面１３Ａは、発光素子１０の光軸Ｏ1と平行な垂直方向と、発光素子１０の光軸Ｏ1と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面となっている。このとき、投光側凹面鏡１３の反射面１３Ａは、垂直方向（高さ方向）の曲率半径Ｒvが水平方向（幅方向）の曲率半径Ｒhよりも大きく形成されている。具体的には、曲率半径Ｒv（例えば、Ｒv＝１０mm〜１２mm程度）は、曲率半径Ｒh（例えば、Ｒv＝２mm〜４mm程度）の２倍以上の値に設定されている。これにより、投光側凹面鏡１３による反射光は、平行光に近い光線になる。この結果、投光側凹面鏡１３は、発光素子１０からの光が投光用ガイド穴７の幅方向に広がるのを抑制し、できるだけ多くの光を出射窓７Ｄから煙監視領域Ａに供給することができる。なお、曲率半径Ｒv，Ｒhを調整して、光線を絞ることによって、さらに低消費電流で高感度な検知特性を得ることができる。

受光側凹面鏡１４は、受光用ガイド穴８に設けられ、煙監視領域Ａから受光軸方向Ｌ2に沿って入射される散乱光を受光素子１２に向けて曲げるように反射する。図７に示すように、受光側凹面鏡１４は、ハウジング２の凹面鏡取付部８Ｅに取り付けられ、受光素子１２の受光面側を全面に亘って覆っている。受光側凹面鏡１４は、受光用ガイド穴８を通って入射される散乱光を全て反射するように、十分な面積を有している。このため、受光側凹面鏡１４は、縦穴部８Ａのうち長さ方向（Ｘ方向）で傾斜穴部８Ｂとは反対側（図２中の右側）の壁面を全面に亘って覆うと共に、傾斜穴部８Ｂと接続される箇所まで延びている。

また、受光側凹面鏡１４は、中央部が窪んだ凹面鏡によって構成され、例えば金属板を板金加工やプレス加工することによって形成されている。受光側凹面鏡１４は、投光側凹面鏡１３とほぼ同じ形状（図２中の左右方向で対称な形状）になっている。具体的には、受光側凹面鏡１４は、受光素子１２の光軸Ｏ2と平行な垂直方向に対して湾曲すると共に、受光素子１２の光軸Ｏ2と直交する水平方向に対しても湾曲している。図８ないし図１０に示すように、受光側凹面鏡１４の反射面１４Ａは、受光素子１２の光軸Ｏ2と平行な垂直方向と、受光素子１２の光軸Ｏ2と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面となっている。このとき、受光側凹面鏡１４の反射面１４Ａは、垂直方向（高さ方向）の曲率半径Ｒvが水平方向（幅方向）の曲率半径Ｒhよりも大きく形成されている。これにより、受光側凹面鏡１４は、煙監視領域Ａからの散乱光が入射窓８Ｄから受光用ガイド穴８に入射されたときに、凹面鏡で集光されて効率良く光を受光素子１２に供給することができる。

なお、投光側凹面鏡１３および受光側凹面鏡１４は、例えば接着剤等によってハウジング２の凹面鏡取付部７Ｅ，８Ｅに固着されている。これに限らず、樹脂材料からなるハウジング２（本体部３）を成形するときに、投光側凹面鏡１３および受光側凹面鏡１４をハウジング２にインサート成形（モールド成形）してもよい。

第１の実施の形態による煙感知器用光センサ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

煙感知器用光センサ１は、マイクロプロセッサ等からなる処理回路を実装した実装基板（いずれも図示せず）に取り付けられ、発光素子１０および受光素子１２が処理回路に接続される。発光素子１０は、処理回路から駆動電力（駆動電流）が供給されると、その光軸Ｏ1に沿って投光用ガイド穴７内に光を出射する。発光素子１０からの光は、投光用ガイド穴７内に設けられた投光側凹面鏡１３に照射され、投光軸方向Ｌ1に反射される。これにより、発光素子１０からの光は、出射窓７Ｄを通じて投光用ガイド穴７から出射され、煙監視領域Ａに供給される。

煙監視領域Ａに煙が存在するときには、この煙によって発光素子１０からの光が散乱し、散乱光が発生する。散乱光の一部は、投光軸方向Ｌ1とは異なる受光軸方向Ｌ2に進行し、入射窓８Ｄを通じて受光用ガイド穴８内に入射される。受光用ガイド穴８に進入した散乱光は、受光用ガイド穴８内に設けられた受光側凹面鏡１４に照射され、受光素子１２に向けて反射される。これにより、煙監視領域Ａからの散乱光が受光素子１２に照射されるから、受光素子１２は、散乱光の光強度に応じた電流等からなる検出信号を出力する。このため、処理回路は、受光素子１２から出力される検出信号を監視することによって、煙監視領域Ａにおける煙の有無を判別することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、投光用ガイド穴７には投光側凹面鏡１３を設けると共に、受光用ガイド穴８には受光側凹面鏡１４を設けた。このため、投光側凹面鏡１３は発光素子１０からの光を投光軸方向Ｌ1に曲げるように反射するから、投光側凹面鏡１３によって発光素子１０からの光を、投光用ガイド穴７を通じて煙監視領域Ａに供給できると共に、煙監視領域Ａで光束を集光させることができる。このため、発光素子１０が低出力であっても、煙監視領域Ａで散乱光を発生させることができる。

また、受光側凹面鏡１４は煙監視領域Ａから受光軸方向Ｌ2に沿って入射される散乱光を受光素子１２に向けて曲げるように反射するから、受光側凹面鏡１４によって受光用ガイド穴８を通じて入射される散乱光を受光素子１２に供給できると共に、受光素子１２で光束を集光させることができる。このため、煙監視領域Ａで微弱な散乱光が発生したときでも、この散乱光を受光素子１２に集中させて検出することができる。この結果、発光素子１０を低出力で動作させることができ、消費エネルギを低下させることができる。

また、投光側凹面鏡１３は、Ｚ方向（垂直方向）とＸ方向との間で斜めに傾斜した状態で投光用ガイド穴７内に配置されている。このため、投光側凹面鏡１３は、垂直方向に対して広い面積で発光素子１０からの光が照射される。従って、投光側凹面鏡１３は、その垂直方向の曲率半径Ｒvが小さくても、その反射光を、傾斜穴部７Ｂを通過させるように集光させることができる。

一方、投光側凹面鏡１３は、Ｙ方向に沿って投光用ガイド穴７内に配置されている。このため、投光側凹面鏡１３は、水平方向に対して投光用ガイド穴７の幅寸法に応じた狭い面積で発光素子１０からの光が照射される。この光を投光側凹面鏡１３が反射すると、反射光は、垂直方向に比べて、投光用ガイド穴７内で幅方向（Ｙ方向）に広がり易い傾向がある。これに対し、投光側凹面鏡１３は、発光素子１０の光軸Ｏ1と平行な垂直方向と、発光素子１０の光軸Ｏ1と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面であって、垂直方向の曲率半径Ｒvよりも水平方向の曲率半径Ｒhの方が小さくなっている。このため、発光素子１０の光が投光用ガイド穴７内で幅方向（Ｙ方向）に広がり易い傾向があっても、トロイダル面の投光側凹面鏡１３によって水平方向の広がりを抑えて、煙監視領域Ａで発光素子１０からの光を集中させることできる。

さらに、発光素子１０の光の広がり角θが３０°以下に設定されているから、光の広がり角θが大きい場合に比べて、発光素子１０から出力された光を小型の投光側凹面鏡１３によって全て反射させることができる。

また、発光素子１０の光軸Ｏ1が第１基板９と直交した垂直方向となり、受光素子１２の光軸Ｏ2が第２基板１１と直交した垂直方向となっている。このとき、投光側凹面鏡１３は発光素子１０からの光を投光軸方向Ｌ1に曲げるように反射するから、発光素子１０の光軸Ｏ1に沿って出力された光を煙監視領域Ａに集中させることができる。また、受光側凹面鏡１４は受光軸方向Ｌ2に沿って入射される散乱光を受光素子１２に向けて曲げるように反射するから、煙監視領域Ａの散乱光を光軸Ｏ2に沿って受光素子１２に入射することができる。

さらに、第１の実施の形態では、発光素子１０と受光素子１２をプリント基板からなる第１基板９、第２基板１１にそれぞれ実装し、これらを覆うように投光側凹面鏡１３と受光側凹面鏡１４とを設けて、光線を曲げる構成とした。このため、煙感知器用光センサ１を小型化することができる。これに加えて、複雑な組み立て工程を必要としないから、大量生産が可能である。また、投光側凹面鏡１３や受光側凹面鏡１４の傾きを変えることで、光線の傾きを変えることができる。さらに、投光側凹面鏡１３および受光側凹面鏡１４を凹面鏡によって形成したから、光線の広がりを絞ることが可能となり、煙の種類に合わせて感度を微調整することができる。

次に、図１、図１１および図１２を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の特徴は、投光側凹面鏡および受光側凹面鏡を金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成したことにある。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施の形態による煙感知器用光センサ２１は、第１の実施の形態による煙感知器用光センサ１とほぼ同様に構成される。このため、煙感知器用光センサ２１は、ハウジング２、投光用ガイド穴７、受光用ガイド穴８、発光素子１０、受光素子１２、投光側凹面鏡２２、受光側凹面鏡２３を備えている。投光側凹面鏡２２および受光側凹面鏡２３は、第１の実施の形態による投光側凹面鏡１３、受光側凹面鏡１４とほぼ同様に構成されている。このため、投光側凹面鏡２２および受光側凹面鏡２３の反射面は、いずれもトロイダル面であって、垂直方向の曲率半径が水平方向の曲率半径よりも大きく形成されている。

但し、投光側凹面鏡２２は、ハウジング２の投光用ガイド穴７の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されている。これに加えて、受光側凹面鏡２３は、ハウジング２の受光用ガイド穴８の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されている。これらの点で、第２の実施の形態による煙感知器用光センサ２１は、第１の実施の形態による煙感知器用光センサ１と異なっている。

かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、投光側凹面鏡２２は金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されているから、樹脂成型品からなるハウジング２の投光用ガイド穴７の内壁面にメッキ加工または蒸着加工を施すことによって、投光側凹面鏡２２を形成することができる。同様に、受光側凹面鏡２３は金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されているから、樹脂成型品からなるハウジング２受光用ガイド穴８の内壁面にメッキ加工または蒸着加工を施すことによって、受光側凹面鏡２３を形成することができる。このため、板金加工やプレス加工と異なり、例えば射出成型などの高精度な成形によって高精度の凹面鏡が得られる。この結果、これらの凹面鏡２２，２３は、損失の少ない光学特性となるから、低消費電流で高感度の検知特性を得ることができる。

なお、前記第１の実施の形態では、受光側凹面鏡１４は、投光側凹面鏡１３と同様に、その反射面部分がトロイダル面に形成されるものとした。本発明はこれに限らず、例えば図１３ないし図１５に示す変形例のように、受光側凹面鏡３１は、受光素子の光軸と平行な垂直方向に湾曲し、垂直方向と直交する水平方向に平坦となった湾曲面を有するものとしてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも適用することができる。また、投光側凹面鏡が、このような湾曲面を有してもよい。

また、第１の実施の形態では、第１基板９と第２基板１１とを別個に設け、第１基板９に発光素子１０を実装し、第２基板１１に受光素子１２を実装するものとした。これに限らず、第１基板９と第２基板１１とが連結された１枚の基板に発光素子１０および受光素子１２を実装してもよい。この構成は、第２の実施の形態にも適用することができる。

１，２１ 煙感知器用光センサ
２ ハウジング
７ 投光用ガイド穴
８ 受光用ガイド穴
９ 第１基板
１０ 発光素子
１１ 第２基板
１２ 受光素子
１３，２２ 投光側凹面鏡
１４，２３，３１ 受光側凹面鏡

Claims (5)

1. 煙監視領域に発光素子からの光を照射し、この光に対する煙粒子による散乱光を受光素子によって検出する煙感知器用光センサにおいて、
   前記発光素子および前記受光素子が一面側に設けられるハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記発光素子の光軸とは異なる投光軸方向に延び、前記発光素子からの光を他面側の前記煙監視領域に導く投光用ガイド穴と、
   前記ハウジングに設けられ、前記投光軸方向とは異なる方向であって、かつ、前記受光素子の光軸とは異なる受光軸方向に延び、前記煙監視領域からの散乱光を前記受光素子に導く受光用ガイド穴と、
   前記投光用ガイド穴に設けられ、中央部が窪んだ凹面鏡からなり、前記発光素子からの光を前記投光軸方向に曲げるように反射する投光側凹面鏡と、
   前記受光用ガイド穴に設けられ、中央部が窪んだ凹面鏡からなり、前記煙監視領域から前記受光軸方向に沿って入射される散乱光を前記受光素子に向けて曲げるように反射する受光側凹面鏡と、を備えたことを特徴とする煙感知器用光センサ。
2. 前記投光側凹面鏡の反射面は、前記発光素子の光軸と平行な垂直方向と、前記発光素子の光軸と直交する水平方向とで曲率が異なるトロイダル面であって、垂直方向の曲率半径が水平方向の曲率半径よりも大きく形成されてなる請求項１に記載の煙感知器用光センサ。
3. 前記発光素子は、その光の広がり角が３０°以下に設定されてなる請求項１または２に記載の煙感知器用光センサ。
4. 前記発光素子は、第１基板上に実装され、その光軸が前記第１基板と直交した垂直方向となり、
   前記受光素子は、第２基板上に実装され、その光軸が前記第２基板と直交した垂直方向となっている請求項１ないし３のいずれかに記載の煙感知器用光センサ。
5. 前記投光側凹面鏡は、前記ハウジングの前記投光用ガイド穴の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成され、
   前記受光側凹面鏡は、前記ハウジングの前記受光用ガイド穴の内壁面に形成された金属メッキ膜または金属蒸着膜によって形成されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の煙感知器用光センサ。

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