JP4982278B2

JP4982278B2 - 減光式感知器

Info

Publication number: JP4982278B2
Application number: JP2007183617A
Authority: JP
Inventors: 秀成松熊
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: JP2009020762A

Description

本発明は、投光手段から投光され監視領域である空間を通過して受光手段に到達した光の減衰を検出し、火災等に起因する煙の存在を感知する減光式感知器に関する。

従来から、火災の発生を検知するために、火災に伴って発生する煙を検出する煙感知器が用いられている。煙を検出する方法の一つとして、光（例えば近赤外線）が煙を通過した際の光強度の減衰を検出する方法があり、当該方法を利用する感知器は減光式感知器と呼ばれている。減光式感知器としては、一つの受光部と一つの投光部とを備え信号光を投受光する投受光部と、投受光部から投光された信号光を投受光部に向けて反射する反射板とが、それぞれ壁面上に対向配置され、投受光部と反射板とに挟まれた領域を監視領域とする減光式反射型感知器がある。また、信号光を投光する投光部と、投光部に対して対向配置され信号光を受光する受光部とを一つずつ備え、投光部と受光部とに挟まれた領域を監視領域とする減光式分離型感知器も用いられている。これらの減光式感知器における監視領域に煙が介入した場合、信号光が投光部から投光され受光部に受光されるまでの経路中に煙が存在するため、当該受光部における受光強度が減少し、これに基づいて火災発生が検出される（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２３８１８５号公報

ところで、減光式感知器の適用範囲を広げるため、最大監視距離の拡大が要求されていたが、監視距離の増大に伴う信号光の減衰が制約となっていた。投光部から投光された信号光は拡散しながら監視領域を伝播するため、当該信号光の光パワー密度は、伝播光路長の２乗に反比例して減衰する。すなわち、伝播光路長をＬ、投受光部から投光された時点での光パワー密度をＤ０、Ｌの距離を伝播した時点での信号光の光パワー密度をＤ１、所定の比例定数をαとすると、Ｄ１＝α×Ｄ０／Ｌ^２となる。本式によれば、例えば、投光部から射出され１００ｍの距離を伝播した信号光の光パワー密度は、投光部から１ｍの距離を伝播した時点での光パワー密度の１／１００００まで減衰している。

また、減光式反射型感知器では、投受光部と反射板との間を信号光が往復する必要がある。投受光部と反射板との間隔（監視距離）をＬ２、投受光部から投光された時点での光パワー密度をＤ０、投受光部から投光され反射板に到達した時点での信号光の光パワー密度をＤ１、反射板に反射され投受光部に到達した時点での信号光の光パワー密度をＤ２、所定の比例定数をβとした場合、Ｄ２＝β×{α×（Ｄ０／Ｌ２^２）}／Ｌ２^２＝α×β×Ｄ０／Ｌ２^４となる。つまり、全体としては投受光部と反射板との設置間隔（監視距離）の４乗に反比例して光パワー密度が減衰することになる。

このように、減光式感知器における監視距離を増大させた場合、すなわち、信号光の伝播光路長を増大させた場合、投光部から投光された信号光の光パワー密度は受光部に到達した時点では大きく減衰していることになり、感知器としてのＳ／Ｎ比が大幅に悪化するという問題点があった。

上述のように減光式感知器の最大監視距離の拡大要求があり、特に減光式反射型感知器は、減光式分離型感知器では必要となる投光部と受光部とを接続する配線が不要であるなど減光式分離型感知器に比べて大空間への適用の際の設置施工上のメリットが大きいことから、最大監視距離の拡大要求が一層強くなっている。しかし、反射型であるため信号光の伝播光路長は同じ距離を監視する減光式分離型感知器の２倍であることから、同等相当の投光性能では、減光式反射型感知器の最大監視距離は減光式分離型感知器に比べてどうしても短くなっていた。例えば、従来の減光式分離型感知器の最大監視距離は１００ｍ程度であるのに対し、同等相当の投光性能を有する減光式反射型感知器では３０ｍ程度であった。このような最大監視距離の拡大要求に対して、減光式反射型感知器に於いて単に従来のまま監視距離を増大させた場合には、Ｓ／Ｎ比が一層低下するため、改善が要望されていた。

これに対して、単純に受光部での信号増幅度を大きくすることで対応した場合、外乱光等に起因するノイズ成分も同時に増幅することとなり、増幅回路の動作も不安定となるなど、Ｓ／Ｎ比の悪化を避けることは困難であった。

また、光学的な側面からの対応としては、投光部において大口径の投光レンズ（一般にアクリルなどの樹脂製）を使用し、光源（一般に近赤外ＬＥＤ）と投光レンズとの間隔を大きくする（焦点距離を長くする）ことで投光部から投光された光の光パワー密度（投光効率）を増大させることができる。しかし、減光式感知器のサイズ、特に奥行き寸法が大きくなるため、減光式感知器の設置に関して大きな制約が生じていた。また、投光レンズを大口径化するに従って投光レンズ有効径外周部の収差が大きくなる等の影響も生じてくるため、光パワー密度の増大には限界があった。さらに、投光レンズを大口径化しても、投光部に供給されているパワーを超えるパワーを有する信号光を投光部から投光させることは不可能であり、一つの光源が発している以上のエネルギーを取り出すことはそもそも出来ない。受光増幅度を所定範囲に抑えつつ監視距離を伸ばし、そのうえ良好なＳ／Ｎ比を獲得するには、従来にない抜本的な対応策が必要であった。なお、レンズの大口径化には、製造管理上及び品質管理上の難易度が増すといった問題点もある。

また、減光式反射型感知器において、入射した光が入射方向に反射されるいわゆる再帰反射板が用いられている場合、当該反射板によって反射され投受光部に到達した信号光は投光部をピーク中心とする光パワー密度の分布を有している。従って、投光レンズを大口径化した場合、投光部と受光部との間隔（投光軸と受光軸との距離）も大きくなるため、受光部が光パワー密度分布のピークから離れてしまったり、受光レンズの一部にしか光が入射しなくなったりする問題が生じていた。このため、従来は、減光式感知器の最大監視距離の拡大要求に対して、Ｓ／Ｎ比を向上させる有効な方法がなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、減光式感知器の奥行き寸法を大きくすることなく、投光部から投光された信号光の光パワー密度を効率的に向上し、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善した減光式感知器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の減光式感知器は、監視領域に対して投光手段から投光された信号光を受光手段にて受光し、当該受光手段から出力された情報に基づいて前記監視領域における所定の監視対象の有無を判定する減光式感知器であって、一つの前記受光手段にて受光可能なように前記信号光を投光する、四つの前記投光手段と、前記受光手段と、前記信号光を投光する前記投光手段の数を設定する設定手段とを備え、前記四つの投光手段の各々と前記受光手段とを、各投光手段による前記信号光の投光方向と前記受光手段による前記信号光の受光方向とが相互に略平行になる向きで、相互に一体に固定し、前記四つの投光手段の各々によって投光された前記信号光であって、前記投光方向に対向して設置された反射手段によって反射された前記信号光を、前記受光手段にて受光可能としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の減光式感知器は、請求項１に記載の減光式感知器において、前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の全てが、相互に直列に接続されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の減光式感知器は、請求項１に記載の減光式感知器において、前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の一部が並列接続されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の減光式感知器は、請求項１に記載の減光式感知器において、前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の一部が相互に直列接続されて複数の系統を成し、該複数の系統がさらに並列接続されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の減光式感知器は、請求項１から４のいずれか一項に記載の減光式感知器において、前記設定手段の動作を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記受光手段から出力された情報に基づいて、前記信号光を投光する前記投光手段の数を前記設定手段に設定させることを特徴とする。

請求項１に記載の本発明によれば、複数の投光手段の各々から同時に投光された信号光は、受光手段に対して重なり合って照射される。従って、受光手段での信号光の光パワー密度を投光手段の数に比例して増大させることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。また、各投光手段の大きさは従来の減光式感知器における投光手段と同等、若しくは小さいため、減光式感知器の奥行き寸法を従来の減光式感知器と同等、若しくは小さくすることができる。
また、本発明を減光式反射型感知器に適用することになり、投光手段から反射手段に向けて信号光を投光させ、反射手段によって反射された信号光を受光手段に受光させることができる。
また、受光手段での信号光の光パワー密度を、投光手段が一つの場合と比較しておよそ４倍にすることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。
また、投光手段の発光電流の調整のみならず、投光手段の駆動数によっても当該投光手段から投光させた信号光を調整することができ、受光手段に対して適切な強度の信号光を照射させることができる。これにより、減光式感知器の設置条件に対応した幅広く且つ細やかな信号光の光パワー密度の調整が可能となる。

請求項２に記載の本発明によれば、複数の投光手段を駆動させた場合でも消費電流の増大を防止することができ、電力ロスを低減することができる。

請求項３に記載の本発明によれば、電源電圧に制約がある場合においても、当該制約の範囲内で消費電流を低減し、電力ロスを低減することができる。

請求項５に記載の本発明によれば、投光手段の駆動数によって当該投光手段から投光させる信号光射出エネルギーを調整することができ、受光手段に対して適切な強度の信号光を照射させることができる。これにより、減光式感知器の設置条件（例えば、減光式反射型感知器における投光手段と反射板との距離等）に対応した幅広く且つ細やかな信号光射出エネルギーの調整が可能となる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る減光式感知器の各実施の形態を詳細に説明する。まず、〔Ｉ〕各実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

〔Ｉ〕各実施の形態の基本的概念
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る減光式感知器は、火災に伴って発生する煙の検出を目的とするものである。

各実施の形態に係る減光式感知器の設置対象は任意であり、例えば、工場施設やビル等の大規模な建物内や地下街、あるいは、一般住宅の台所や寝室等の部屋にも設置することができる。

各実施の形態に係る減光式感知器の特徴の一つは、概略的に、一つの受光手段にて受光可能なように前記信号光を投光する複数の投光手段を備えていることにある。複数の投光手段を駆動させた場合、駆動された投光手段から投光された信号光は、一つの受光手段に対して重畳するように同時に照射される。従って、一つの受光手段に対して設置されている投光手段の数に比例して当該受光手段での信号光の光パワー密度が向上されているので、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善することができる。

〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、本発明に係る各実施の形態の具体的内容について説明する。

〔実施の形態１〕
まず実施の形態１について説明する。この形態は、一つの受光手段にて受光可能なように信号光を投光する四つの投光手段を備えているとともに、増幅手段及び増幅度制御手段を備えている形態である。なお、本実施の形態１においては減光式反射型感知器を例として説明するが、同様の構成を減光式分離型感知器に適用することもできる。

（減光式感知器の構成）
まず、減光式感知器の構成を説明する。図１は実施の形態１に係る減光式感知器の斜視図、図２は減光式感知器の分解図、図３は減光式感知器の電気的構成を機能概念的に示すブロック図、図４はカバーおよびレンズカバーを取除いた減光式感知器の正面図である。

図１に示すように、減光式感知器１は、煙の発生を監視する対象となる領域において、反射板２と相互に対向して配置されている。減光式感知器１は、当該減光式感知器１から投光され反射板２で反射された信号光を受光し、その受光量を監視している。また、図２及び図３に示すように、減光式感知器１は基本構造体となる筐体１０を有しており、この筐体１０は、筐体本体１０ａ、及び、筐体本体１０ａに対して着脱自在に取り付けられているカバー１０ｂを備えている。また、筐体本体１０ａには、光学ユニット２０、表示部３０、記憶部４０、及び、制御部５０が搭載されている。

（減光式感知器の構成−光学ユニット）
光学ユニット２０は、減光式感知器１における煙の検出に用いられる光学系の機器を相互一体にユニット化したもので、例えば、投光部２１、受光部２２、照準器２３、及び、レンズカバー２４を有している。

投光部２１は、煙の検出に用いられる信号光を反射板２に対して投光するためのものであり、特許請求の範囲における投光手段に対応している。具体的には、図４に示すように、本実施の形態１では、この投光部２１として、第１の投光部２１ａ、第２の投光部２１ｂ、第３の投光部２１ｃ、第４の投光部２１ｄの合計四つの投光部２１が光学ユニット２０に設置されている。各投光部２１のサイズは、従来の減光式感知器１における投光部と同等、若しくは小さい。また、各投光部２１の構成は同一であることが望ましい。なお、投光部２１の具体的な構成や、投光部２１から投光される光の波長等は任意であるが、例えば、近赤外線を発するＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）２１０を光源とし、ＬＥＤ２１０で発せられた光をレンズ２１１で集光して投光させてもよい。

受光部２２は、反射板２によって反射された信号光を受光するためのものであり、特許請求の範囲における受光手段に対応している。受光部２２の具体的な構成は任意であるが、例えば、受光部２２へ入射する信号光を集光させるレンズ２２０、レンズ２２０によって集光された信号光を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子２２１、及び、受光素子２２１から出力された電気信号を増幅して受光信号として制御部５０に出力する増幅部２２２を備えている。増幅部２２２は、特許請求の範囲における増幅手段に対応している。また、増幅部２２２は、後述する増幅度制御部５３に制御され、受光素子２２１から出力される電気信号に対する増幅度を段階的に切替える。なお、増幅部２２２の具体的な構成は任意であり、例えば、増幅回路を複数段組み合わせて接続し、作動させる増幅回路を切替えることにより、増幅部２２２による増幅度を段階的に切替えることができる。

図３に戻り、照準器２３は、減光式感知器１を設置する際に、投光部２１から投光される信号光の照射領域の範囲内に反射板２が位置するように減光式感知器１の設置方向を定めるために用いられる。照準器２３の具体的構成は任意であり、例えば、信号光の照射領域の形状と相似の形状をした照準孔２３０、及び覗き孔２３１をレンズカバー２４上に設け、またミラー２３２を光学ユニット２０上に設け、覗き孔２３１からミラー２３２を介して照準孔２３０内に位置する反射板２を視認するようにしても良い。ミラー２３２に映された照準孔２３０を覗き孔２３１から覗いた場合において、照準孔２３０の中心に反射板２が位置するように減光式感知器１の設置角度の調整を行うことで、投光部２１から投光される信号光を反射板２に照射させることができる。なお図２で覗き孔２３１は板厚方向に対し、レンズカバー２４を筐体本体１０ａに取り付けた状態で、ミラー２３２を通して照準孔２３０を見通せる角度、大きさに空けられている。

レンズカバー２４は、投光部２１及び受光部２２のレンズをカバーするためのものであり、投光部２１及び受光部２２のレンズの前方に配置されている。

なお、上述の投光部２１、受光部２２、及び、照準器２３は、光学ユニット２０上に相互に近接して固定されている。また、投光部２１と受光部２２とは、投光部２１の投光方向と受光部２２の受光方向とが一致するように相互に光軸を平行にして配置されている。また、各投光部２１の配置は任意であるが、受光部２２の受光軸を中心とした同一の円周上に各投光部２１の投光軸が配置されることが望ましい。つまり、各投光部２１が受光部と同一の間隔を隔てて配置されていることが望ましい。さらに、そのように配置されている投光部２１同士が相互に同一の間隔を隔てて配置されていることが望ましい。

（減光式感知器の構成−表示部）
表示部３０は、減光式感知器１の動作状態（例えば、監視状態、障害状態、火災状態等）を表示するためのものであり、制御部５０によって制御される。表示部３０の具体的な構成は任意であり、各状態に対応した色（例えば、監視状態：緑、障害状態：黄、火災状態：赤）で発光する複数のＬＥＤを用いてもよく、あるいは、液晶表示装置を用いて文字表示をさせてもよい。また、上記の動作状態として、投光部２１の駆動数、受光部２２の受光量、受光増幅度、あるいは各種案内表示等を表示させることもできる。

（減光式感知器の構成−記憶部）
記憶部４０は、減光式感知器１における処理に供される情報、例えば、受光部２２での受光強度の履歴や、光学部材の汚損補償等に関する内部補正の履歴等を記憶するためのものである。

（減光式感知器の構成−制御部）
制御部５０は、減光式感知器１における所定の処理を行うためのものである。制御部５０は、図３に示すように、投光制御部５１、受光制御部５２、増幅度制御部５３、及び、火災判定部５４を備えている。

投光制御部５１は、投光部２１を制御するためのものであり、具体的には、投光部２１におけるＬＥＤ２１０等の光源を駆動させるタイミングや、投光部２１に供給される発光電流の制御をおこなう。

受光制御部５２は、受光部２２を制御するためのものであり、具体的には、受光部２２の受光素子２２１に受光を行わせるタイミング、あるいは、受光した信号光のサンプリングを行わせるタイミングや、受光素子２２１によって変換された電気信号の処理等を行う。

増幅度制御部５３は、受光素子２２１から出力された電気信号に対する増幅部２２２による増幅度を制御するためのものであり、特許請求の範囲における増幅度制御手段に対応している。増幅度制御部５３は、増幅部２２２による増幅度の制御を行うことで、受光部２２から制御部５０に入力される受光信号の入力レベルを所定の範囲内に調整する。

火災判定部５４は、信号光を受光した受光部２２から受光制御部５２を介して入力された信号に基づき、火災等の判定を行うものであり、特許請求の範囲における異常判定手段に対応している。

なお、制御部５０の具体的構成は任意であるが、例えば、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）などの制御プログラム、各種の処理手順などを規定した組み込みプログラム、所要データを格納するための内部メモリ、及び、これらのプログラムを実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を備えて構成される。

（反射板の構成）
反射板２は、投光部２１から投光された信号光を反射するためのものであり、特許請求の範囲における反射手段に対応する。この反射板２は、信号光の投光方向と対向し、且つ、当該投光方向と当該反射板２の表面とが略直交するように設置されている。反射板２の具体的な構成は任意であるが、入射した光が入射方向に反射する再帰反射板を用いることが望ましい。これにより、光学ユニット２０から反射板２に信号光を照射させた場合、信号光は反射板２によって確実に光学ユニット２０に向けて反射され、投光部２１に近接して設置されている受光部２２にて受光することが可能となる。

（減光式感知器の動作）
次に、減光式感知器１の動作について説明する。図５は反射板２によって反射され受光部２２に照射された信号光の照射分布を概念的に示した平面図である。

受光部２２の周囲に配置されている４つの投光部２１から投光された信号光は、上述の再帰反射板によって、各々の信号光が投光された投光部２１に向かって反射される。投光部２１から反射板２へ向かう信号光は、図５に示すように、受光部２２の周囲に配置された第１の投光部２１ａ、第２の投光部２１ｂ、第３の投光部２１ｃ、第４の投光部２１ｄから投光され、ある伝播距離に於いてそれぞれの投光部２１の光軸を中心とするＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示した照射分布を有している。ここで、上述のように、各投光部２１の出力やサイズ等の構成を同一としているので、同時に照射された信号光の照射分布Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは相互に同一の大きさを有する略円形の領域となっている。また、各投光部２１と受光部２２との距離が同一であり、各投光部２１は相互に同一の間隔を隔てて配置されているので、照射分布Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは受光部２２を中心として相互に均一に重なり合っている。このように重なり合った照射分布の略中心部が反射板２に照射され、反射板２からの反射光が投光部２１に近接して配置された受光部２２へ入射することになる。

図６は図５のＥ−Ｅ’断面における信号光の強度分布を示したグラフである。図６に示すように、第１の投光部２１ａ、第２の投光部２１ｂ、第３の投光部２１ｃ、第４の投光部２１ｄから同時に投光された信号光は、それぞれの信号光が投光された投光部２１の近傍をピークとする山型の強度分布を有しており、反射板２の近傍で重なり合っている。図６のように、各投光部２１から同時に投光され反射板２に到達している信号光の強度は、各投光部２１から投光された信号光が重なり合った結果、投光部が一つの場合の受光強度の約４倍の強度となっている。

（減光式感知器の動作−初期調整処理）
次に、減光式感知器１を設置する場合において、投光部２１での出力や受光部２２での増幅度を設置条件に対応して調整するための初期調整処理の流れについて説明する。具体的には、投光部２１に供給される発光電流の制御、及び、増幅部２２２における増幅度の制御等が制御部５０によって実行される。

まず、初期調整処理の概要について説明する。図７は、初期調整処理の概略的な流れを示したフローチャートである。照準器２３を使用して投光部２１及び受光部２２の光軸を機械的に調整して固定した後、所定の起動操作によって減光式感知器１が起動されると、若しくは初期設定開始スイッチ等の操作が行われると、図７に示すように、投光制御部５１は所定の発光電流を初期発光電流として各投光部２１に通電させ、当該投光部２１を駆動させる（ステップＳＡ−１）。各投光部２１から投光された信号光が反射板２によって反射され、受光部２２によって受光されると、受光部２２での信号光の受光強度に対応した受光信号が制御部５０に入力される。このときの受光信号のレベルが所定の範囲内であった場合（ステップＳＡ−２、Ｙｅｓ）、増幅度制御部５３は増幅度を固定し、投光制御部５１は発光電流調整処理を実行する（ステップＳＡ−３）。また、受光信号のレベルが所定の範囲外であった場合には（ステップＳＡ−２、Ｎｏ）、増幅度制御部５３は受光増幅度調整処理を行い（ステップＳＡ−４）、受光信号のレベルが所定の範囲内か否かを再度判断する（ステップＳＡ−２）。

（減光式感知器の動作−発光電流調整処理）
次に、ステップＳＡ−３における発光電流調整処理について説明する。図８は発光電流調整処理の流れを示したフローチャートである。図８に示すように、増幅度制御部５３は、発光電流調整処理が開始された時点での増幅部２２２による増幅度を維持する（ステップＳＢ−１）。そして、受光信号のレベルが所定値と許容差の範囲内で一致している場合（ステップＳＢ−２、Ｙｅｓ）、投光制御部５１は各投光部２１に通電させている発光電流のレベルを維持する（ステップＳＢ−３）。受光信号のレベルが許容差の範囲外であった場合には（ステップＳＢ−２、Ｎｏ）、投光制御部５１は各投光部２１に通電させる発光電流を変化させ、受光信号のレベルが所定値と許容差の範囲内で一致するように調整する（ステップＳＢ−４）。

（減光式感知器の動作−受光増幅度調整処理）
次に、ステップＳＡ−４における受光増幅度調整処理について説明する。図９は受光増幅度調整処理の流れを示したフローチャートである。図９に示すように、受光信号のレベルが所定の範囲を超えている場合（ステップＳＣ−１、Ｙｅｓ）、増幅度制御部５３は増幅部２２２における増幅度が最小段階にあるか否かを確認する（ステップＳＣ−２）。増幅度が最小段階ではない場合（ステップＳＣ−２、Ｎｏ）、増幅度制御部５３は増幅部２２２による増幅度を一段階低下させる（ステップＳＣ−３）。増幅度が最小段階だった場合には（ステップＳＣ−２、Ｙｅｓ）、増幅度制御部５３は、光軸ずれや外乱光の入射等によって受光信号のレベルが飽和していると判定し、エラーを意味する信号を出力するとともに表示部３０によってエラー表示をさせ（ステップＳＣ−４）、初期調整処理を終了する。

一方、受光信号のレベルが所定の範囲を下回っている場合（ステップＳＣ−１、Ｎｏ）、増幅度制御部５３は増幅部２２２における増幅度が最大段階にあるか否かを確認する（ステップＳＣ−５）。増幅度が最大段階ではない場合（ステップＳＣ−５、Ｎｏ）、増幅度制御部５３は増幅部２２２による増幅度を一段階増大させる（ステップＳＣ−６）。増幅度が最大段階だった場合には（ステップＳＣ−５、Ｙｅｓ）、増幅度制御部５３は、光軸ずれ等によって受光信号のレベルが不足していると判定し、エラーを意味する信号を出力するとともに表示部３０によってエラー表示をさせ（ステップＳＣ−７）、初期調整処理を終了する。

（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、減光式感知器１は一つの受光部２２に対して複数の投光部２１を備えており、各投光部２１から同時に投光された信号光は、反射板２に対して重なり合って照射される。従って、反射板２で反射され、受光部２２に達する信号光の光パワー密度を投光部２１の数に比例して増大させることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。また、各投光部２１の大きさは従来の減光式感知器における投光部と同等、若しくは小さいため、減光式感知器１の奥行き寸法を従来の減光式感知器と同等、若しくは小さくすることができる。

また、投光部２１と受光部２２とを相互に近接させると共に当該投光部２１の投光方向と当該受光部２２の受光方向とが一致するように配置し、さらに、投光部２１の投光方向と対向するように反射板２を配置しているので、投光部２１から反射板２に向けて信号光を投光させることにより、反射板２によって反射された信号光を受光部２２に受光させることができる。

また、減光式感知器１は一つの受光部２２に対して四つの投光部２１を備えているので、受光部２２での信号光の光パワー密度を、投光部２１が一つの場合と比較しておよそ４倍にすることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。

また、各投光部２１と受光部２２との距離が同一であり、各投光部２１は相互に同一の間隔を隔てて配置されているので、各投光部２１から投光され反射板２に照射される信号光を、受光部２２の受光軸（反射板２の略中央）を中心として相互に均一に重なり合わせることができ、反射板２で反射され受光部２２で受光される信号光の光パワー密度を著しく向上させることができる。

また、増幅度制御部５３によって増幅部２２２を制御し、受光素子２２１から出力された電気信号に対する増幅度を調整しているので、減光式感知器１の設置条件に対応した適切な強度の受光信号に基づいて制御部５０に火災判定等の処理を行わせることができる。

〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この形態は、設定手段を備えた形態である。

（減光式感知器の構成）
まず、減光式感知器の構成を説明する。図１０は実施の形態２に係る減光式感知器の電気的構成を機能概念的に示すブロック図である。なお、実施の形態２の構成は、特記する場合を除いて実施の形態１の構成と略同一であり、実施の形態１の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態１で用いたのと同一の符号及び／又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。

（減光式感知器の構成−切替スイッチ）
図１０に示すように、本実施の形態２に係る減光式感知器１は、切替スイッチ６０を備えている。切替スイッチ６０は、駆動させる投光部２１の数を設定するためのものであり、特許請求の範囲における設定手段に対応している。切替スイッチ６０の具体的な構成は任意であり、例えば、ディップスイッチ等を切替スイッチ６０として用いることで、駆動させる投光部２１の数を手動操作により切替えることができる。あるいは、制御部５０と投光部２１とを接続している電気回路に切替スイッチ６０を組み込み、制御部５０に対する受光部２２からの入力に基づいて制御部５０によって切替スイッチ６０を制御させることもできる。

（減光式感知器の動作）
次に、減光式感知器１を設置する場合における初期調整処理の流れ、及び、当該初期調整処理の中で行われる切替スイッチ６０による投光部２１の駆動数切替処理の流れについて説明する。なお、上述の説明では切替スイッチ６０を手動により操作することもできると説明しているが、以下では、切替スイッチ６０が制御部５０によって制御される場合について説明する。

（減光式感知器の動作−初期調整処理）
まず、初期調整処理の概要について説明する。図１１は、初期調整処理の概略的な流れを示したフローチャートである。図１１に示すように、所定の起動操作によって減光式感知器１が起動されると、若しくは初期設定開始スイッチ等の操作が行われると、投光制御部５１は切替スイッチ６０を制御し、第１の投光部２１ａのみを駆動可能とする（ステップＳＤ−１）。続いて、投光制御部５１は、所定の発光電流を初期発光電流として第１の投光部２１ａに通電させ、当該第１の投光部２１ａを駆動させる（ステップＳＤ−２）。第１の投光部２１ａから投光された信号光が反射板２によって反射され、受光部２２によって受光されると、受光部２２での信号光の受光強度に対応した受光信号が制御部５０に入力される。このときの受光信号のレベルが所定の範囲内であった場合（ステップＳＤ−３、Ｙｅｓ）、増幅度制御部５３は増幅度を固定し、投光制御部５１は発光電流調整処理を実行する（ステップＳＤ−４）。また、受光信号のレベルが所定の範囲外であった場合には（ステップＳＤ−３、Ｎｏ）、増幅度制御部５３及び投光制御部５１によって増幅度調整・駆動数切替処理が実行され（ステップＳＤ−５）、受光信号のレベルが所定の範囲内か否かが再度判断される（ステップＳＤ−３）。

（減光式感知器の動作−増幅度調整・駆動数切替処理）
次に、ステップＳＤ−５における増幅度調整・駆動数切替処理について説明する。図１２は、増幅度調整・駆動数切替処理の流れを示したフローチャートである。図１２に示すように、ステップＳＥ−１からステップＳＥ−６までの処理は、実施の形態１で説明した受光増幅度調整処理におけるステップＳＣ−１からステップＳＣ−６までの処理と同様であるので、説明を省略する。ステップＳＥ−５において、増幅部２２２による増幅度が最大段階だった場合には（ステップＳＥ−５、Ｙｅｓ）、投光制御部５１は投光部２１の駆動数が最大かを確認する（ステップＳＥ−７）。投光部２１の駆動数が最大ではなかった場合（ステップＳＥ−７、Ｎｏ）、投光制御部５１は投光部２１の駆動数を一つ増加させ（ステップＳＥ−８）、増幅度制御部５３は増幅部２２２による増幅度を初期値にリセットする（ステップＳＥ−９）。投光部２１の駆動数が最大であった場合（ステップＳＥ−７、Ｙｅｓ）、投光制御部５１は光軸ずれ等により受光信号のレベルが不足していると判定し、エラーを意味する信号を出力するとともに、表示部３０によってエラー表示をさせ（ステップＳＥ−１０）、初期調整処理を終了する。

（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、切替スイッチ６０によって投光部２１の駆動数を切替えることができる。従って、投光部２１の発光電流の調整のみならず、投光部２１の駆動数によっても当該投光部２１から投光させる信号光射出エネルギーを調整することができ、受光部２２に対して適切な強度の信号光を照射させることができる。これにより、実施の形態１における基本的な効果に加えて、減光式感知器１の設置条件（例えば、減光式反射型感知器における投光部２１と反射板２との距離等）に対応した幅広く且つ細やかな信号光射出エネルギーの調整が可能となる。

〔実施の形態３〕
次に、実施の形態３について説明する。この形態は、投光手段を直列接続と並列接続とを組み合わせて接続した形態である。以下の説明では、投光手段の駆動数の設定手段としての切替スイッチについて具体的に示す。

（投光部２１の回路構成）
まず、投光部２１の回路構成を説明する。図１３は実施の形態３に係る投光部２１における駆動回路の概略を示した回路図であり、図１３（ａ）は四つの投光部２１が全て直列接続されている場合、図１３（ｂ）は四つの投光部２１が直列接続と並列接続とを組み合わせて接続されている場合を示す図である。なお、実施の形態３の構成は、特記する場合を除いて実施の形態２の構成と略同一であり、実施の形態２の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態２で用いたのと同一の符号及び／又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。

上述のように、本発明に係る減光式感知器１は複数の投光部２１を備えているため、回路構成によっては投光部２１の駆動数の増大に伴って消費電流が大きく増加し、電力ロスが増加する場合がある。これに対して、消費電流値を抑制するためには、図１３（ａ）に示すように、全ての投光部２１を直列接続することが望ましい。図１３（ａ）では、減光式感知器１は、四つの投光部２１を直列接続した１系統の駆動回路を備えている。また、各投光部２１をバイパスするように切替スイッチ６０が設けられており、これらの切替スイッチ６０のＯＮ／ＯＦＦを組み合わせることで投光部２１の駆動数を任意に切替えることができる。

上述のように、消費電流の低減のためには全ての投光部２１を直列接続することが望ましいが、全投光部２１を駆動させた時の駆動電圧が、投光部２１に対して電力を供給する電源の電圧を上回ってしまう場合もある。このような場合には、図１３（ｂ）に示すように、二つの投光部２１を直列接続した駆動回路を、複数組（ここでは２系統）並列に接続した回路を構成することもできる。また、この回路は、投光部２１をバイパスする切替スイッチ６０と２系統の回路間を並列接続する切替スイッチ６０とを備えており、これらの切替スイッチ６０のＯＮ／ＯＦＦを組み合わせることで投光部２１の駆動数を任意に切替えることができる。

（実施の形態３の効果）
このように実施の形態３によれば、全ての投光部２１が直列接続されているので、実施の形態１における基本的な効果に加えて、複数の投光部２１を駆動させた場合でも消費電流の増大を防止することができ、電力ロスを低減することができる。

また、直列接続と並列接続とを組み合わせて投光部２１を接続することにより、電源電圧に制約がある場合においても、当該制約の範囲内で消費電流を低減し、電力ロスを低減することができる。

また、投光部２１をバイパスする切替スイッチ６０や、２系統の駆動回路間を並列接続する切替スイッチ６０を組み合わせているので、減光式感知器１の設置条件に対応して、駆動させる投光部２１の数を細かく切替えることができる。

〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、減光式感知器の奥行きを拡大しなければ所望のＳ／Ｎ比を得ることができない場合であっても、本願発明を適用することで従来より若干でもＳ／Ｎ比を向上できている限りにおいて、本願の課題が解決されている。

（減光式分離型感知器について）
上述の各実施の形態では、減光式反射型感知器を例に挙げて説明したが、同様の構成を減光式分離型感知器に適用することもできる。減光式分離型感知器は、信号光を投光する投光部と、投光部に対して対向配置され信号光を受光する受光部とを備え、投光部と受光部とに挟まれた領域を監視領域としている。この減光式分離型感知器において、減光式反射型感知器の場合と同様に、一つの受光部に対して複数の投光部を設けることにより、受光部での信号光の光パワー密度を投光部の数に比例して増大させることができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。また、各投光部を、受光部の光軸を中心とした同一の円周上に配置するとともに、相互に同一の間隔を隔てて配置することにより、各投光部から同時に投光され受光部に照射された信号光を、受光部を中心として相互に均一に重なり合わせることができ、受光部での信号光の光パワー密度を著しく向上させることができる。

（切替スイッチ６０について）
実施の形態２では、切替スイッチ６０が制御部５０によって制御される場合について説明したが、手動操作によって切替スイッチ６０が切替えられるようにしてもよい。この場合において減光式感知器１を設置する際には、まず、当該減光式感知器１の監視距離に応じて切替スイッチ６０を切替えることで投光部２１の駆動数を決定した後、受光部２２から出力される受光信号のレベルが所定の範囲内となるように増幅部２２２による増幅度を調整させることができる。

この発明に係る減光式煙感知器は、投光手段から投光され監視領域である空間を通過して受光手段に到達した光の減衰を検出し、火災等に起因する煙の存在を感知する減光式感知器に適用でき、特に、減光式感知器の奥行き寸法を大きくすることなく、投光部から投光された信号光の光パワー密度を効率的に向上し、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善した減光式感知器に有用である。この発明は、反射型の煙感知器のみでなく、分離型の煙感知器についても適用可能である。

実施の形態１に係る減光式感知器の斜視図である。減光式感知器の分解図である。減光式感知器の電気的構成を機能概念的に示すブロック図である。カバーを取除いた減光式感知器の正面図である。ある伝播距離における信号光の照射分布を概念的に示した平面図である。図５に示した照射分布のＥ−Ｅ’断面における信号光の強度分布を示したグラフである。初期調整処理の概略的な流れを示したフローチャートである。発光電流調整処理の流れを示したフローチャートである。受光増幅度調整処理の流れを示したフローチャートである。実施の形態２に係る減光式感知器の電気的構成を機能概念的に示すブロック図である。初期調整処理の概略的な流れを示したフローチャートである。増幅度調整・駆動数切替処理の流れを示したフローチャートである。実施の形態３に係る投光部２１における駆動回路の概略を示した回路図であり、図１３（ａ）は四つの投光部２１が全て直列接続されている場合、図１３（ｂ）は四つの投光部２１が直列接続と並列接続とを組み合わせて接続されている場合を示す図である。

符号の説明

１減光式感知器
２反射板
１０筐体
１０ａ筐体本体
１０ｂカバー
２０光学ユニット
２１投光部
２１ａ第１の投光部
２１ｂ第２の投光部
２１ｃ第３の投光部
２１ｄ第４の投光部
２２受光部
２３照準器
２４レンズカバー
３０表示部
４０記憶部
５０制御部
５１投光制御部
５２受光制御部
５３増幅度制御部
５４火災判定部
６０切替スイッチ
２１０ＬＥＤ
２１１レンズ
２２０レンズ
２２１受光素子
２２２増幅部
２３０照準孔
２３１覗き孔
２３２ミラー

Claims

監視領域に対して投光手段から投光された信号光を受光手段にて受光し、当該受光手段から出力された情報に基づいて前記監視領域における所定の監視対象の有無を判定する減光式感知器であって、
一つの前記受光手段にて受光可能なように前記信号光を投光する、四つの前記投光手段と、
前記受光手段と、
前記信号光を投光する前記投光手段の数を設定する設定手段とを備え、
前記四つの投光手段の各々と前記受光手段とを、各投光手段による前記信号光の投光方向と前記受光手段による前記信号光の受光方向とが相互に略平行になる向きで、相互に一体に固定し、
前記四つの投光手段の各々によって投光された前記信号光であって、前記投光方向に対向して設置された反射手段によって反射された前記信号光を、前記受光手段にて受光可能としたこと、
を特徴とする減光式感知器。
前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の全てが、相互に直列に接続されていること、
を特徴とする請求項１に記載の減光式感知器。
前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の一部が並列接続されていること、
を特徴とする請求項１に記載の減光式感知器。
前記設定手段によって前記信号光を投光するように設定された前記投光手段の一部が相互に直列接続されて複数の系統を成し、該複数の系統がさらに並列接続されていること、
を特徴とする請求項１に記載の減光式感知器。
前記設定手段の動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記受光手段から出力された情報に基づいて、前記信号光を投光する前記投光手段の数を前記設定手段に設定させること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の減光式感知器。