JP6483907B1 - 異物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出感度の低下を抑制し、誤検出を防止することができる異物検出装置を提供する。
【解決手段】 吸引ファン３によって、通気管６を介して荷室などの異物検出対象空間８の空気を吸い込んで、空気中の煙粒子などの異物を光学的に検出する検出空間形成体４０内の検出領域１１１に供給する。検出空間形成体４０には清浄空気導入孔９が設けられ、吸引中は清浄空気導入孔９を介して検出空間４５内に外気が導入され、壁面、異物検出手段１１０などのへ異物の付着を抑制し、付着した異物を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、煙粒子などの微粒子および空中に浮遊する粉塵などの異物による散乱光を光学的に検出して、建物の部屋、工場、倉庫および船舶の荷室などの検出対象空間の異物の有無を検出する異物検出装置に関する。

従来、建物に装備される火災感知設備では、発光素子から発した光のうち、煙によって散乱した光を受光素子にて検出することにより煙を検出する光電式感知器が用いられている。この光電式感知器は、吸引ファンによって、火災の検出対象とする建物の部屋、工場、倉庫および船舶の荷室などの検出対象空間から管路を経て吸引された空気を、管理室などに装備された光電式感知器の発光素子と受光素子との間の検出空間に供給し、この検出空間内で発光素子から出射された光の煙による散乱光を、受光素子によって検出するように構成されている。

光電式感知器の検出空間に供給される空気は、煙粒子およびそれ以外の空中浮遊物などの異物を含むので、発光素子の光出射面、受光素子の受光面、および検出空間を規定している壁面に異物が付着してしまう。発光素子の光出射面に異物が付着すると、発光素子から出射光が拡散し、正常に出射することができなくなってしまう。また、受光素子の受光面に異物が付着すると、受光素子への散乱光の入射を妨げてしまい、十分な受光量が得られず、煙を検知する感度が低下してしまう。さらに、検出空間の壁面に異物が付着すると、付着した異物によって反射された光が外乱光として受光素子によって受光されてしまう。そのため、煙粒子による散乱光だけを正常に検出することができなくなり、検出感度が低下し、誤検出を生じ易いという問題がある（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００７−１３２１２号公報

本発明の目的は、検出感度の低下を抑制し、誤検出を防止することができる異物検出装置を提供することである。

本発明は、吸引手段と、
一端部が前記吸引手段に接続され、他端部が予め定める異物検出対象空間に配設された通気管であって、前記吸引手段によって、前記一端部から管内の空気が吸引される通気管と、
前記通気管の途中に設けられ、遮光性の検出空間を形成し、この検出空間内に異物の検出領域を有する検出空間形成体であって、前記検出空間に清浄空気を導入するための清浄空気導入孔を有する検出空間形成体と、
前記検出空間形成体に設けられ、前記検出領域で空気中の異物を光学的に検出する異物検出手段と、
前記吸引手段を、予め定める第１時間だけ吸引動作させた後、予め定める第２時間だけ停止させる一連の吸引／停止動作を繰り返すように、前記吸引手段を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする異物検出装置である。

また本発明において、前記異物検出手段は、
前記検出領域に向けて光を発生する発光素子と、
前記検出領域で前記発光素子の光軸と交差する光軸を有する受光素子と、
前記受光素子の光軸に沿って前記検出領域に関して前記受光素子とは反対側に延び、前記検出領域に臨んで開口し、前記検出領域から遠ざかった位置で閉鎖され、前記受光素子の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間とする遮光部材と、を含むことを特徴とする。

また本発明において、前記検出空間形成体の前記清浄空気導入孔には、集塵フィルタが設けられることを特徴とする。

本発明によれば、制御手段によって吸引手段が吸引動作している第１時間においては、吸引手段によって通気管の他端部から管内の空気が吸引され、異物検出対象空間に配設された通気管の一端部から、異物検出対象空間内の空気が吸引される。通気管の途中には、検出空間形成体が設けられる。この検出空間形成体は、清浄空気導入孔を有するので、吸引手段の吸引力によって通気管内を通る空気の流れによって、検出空間内に滞留している空気が、検出空間よりも下流側に通気管へ引き込まれ、これによって清浄空気導入孔から外気が検出空間内へ引き込まれる。このような検出空間へ引き込まれる清浄な空気にによって、検出空間の壁面および異物検出手段などへの異物の付着が抑制されるとともに、既に付着した異物が除去される。

制御手段によって吸引手段の吸引動作が停止されている第２時間においては、通気管内の空気の流れは停止するので、検出空間への吸引作用がなくなり、清浄空気導入孔から外気が検出空間に引き込まれない。このとき検出空間形成体よりも上流側の通気管内の空気のうち、検出空間の近傍の通気管内の空気が検出空間内に拡散して、検出空間内の空気と混合する。

このように第１時間においては、通気管から検出空間内に流入した空気は、清浄空気導入孔から流れ込んだ清浄空気によって希釈され、煙粒子などの異物の付着が防がれるとともに、付着している異物が除去される。また、第２時間においては、吸引手段の吸引動作が停止しているので、清浄空気導入孔から検出空間内へ清浄空気の流入がなくなり、検出空間に異物検出対象空間から吸引された空気が混合し、この混合空気中の異物が異物検出手段によって光学的に検出される。

通気管の途中に検出空間形成体が設けられることによって、検出空間には通気管を流れる空気によって、いわばエジェクタが構成され、清浄空気導入孔から清浄な外気を検出空間に取込んで、清浄空気の流れによって異物の付着を防止し、付着した異物を除去することができる。

また本発明によれば、異物検出手段は、発光素子と、受光素子と、遮光部材とを有する。遮光部材は、受光素子の光軸に沿って、検出領域に関して受光素子とは反対側に延び、検出領域に臨んで開口し、検出領域から遠ざかった位置で閉鎖され、受光素子の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲が遮光空間とされる。このような遮光空間が遮光部材によって形成されるので、受光素子に外乱光が受光されることが防がれ、検出精度の低下、誤検出の発生を排除することができる。

また本発明によれば、検出空間形成体の清浄空気導入孔に集塵フィルタが設けられるので、検出空間に取込まれる空気を、より清浄度の高いものとすることができる。これによって微小な異物の検出空間への侵入を防止することができ、異物の検出精度を高くすることができる。

本発明の一実施形態の異物検出装置１を備えた火災感知設備２の概略的構成を示す系統図である。 異物検出装置１の外観を示す斜視図である。 図２の右方から見た異物検出装置１の側面図である。 図２の上方から見た異物検出装置１の平面図である。 図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た異物検出装置１の断面図である。 図２の左方から見た異物検出装置１の側面図である。 図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た異物検出装置１の断面図である。 図６の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た異物検出装置１の断面図である。 検出空間形成体４０内の検出領域における煙による散乱光を示す水平断面図である。 検出空間形成体４０内における受光素子１１３のための遮光空間１２１を形成する遮光部材１１８の働きを説明するための水平断面図である。 導入遮光部材４１と導出遮光部材４２とを背面寄りで下方から見た斜視図である。 導出遮光部材４２と排気案内部材５０とを正面寄りで下方から見た斜視図である。 導入遮光部材４１の正面図である。 導入遮光部材４１の背面図である。 導入遮光部材４１の底面図である。 導出遮光部材４２の背面図である。 導出遮光部材４２の平面図である。 異物検出装置１を示すブロック図である。 異物検出装置１の制御装置６０に備えられる処理回路６２の動作を説明するフローチャートである。 検出領域１１１における煙の濃度に対応する受光素子１１３からの出力電圧の時間経過を示すグラフである。 制御装置６０による吸引ファン３のオン／オフ制御動作を示す波形図である。

図１は本発明の一実施形態の異物検出装置１を備えた火災感知設備２の概略的構成を示す系統図である。図２は異物検出装置１の外観を示す斜視図であり、図３は図２の右方から見た異物検出装置１の側面図であり、図４は図２の上方から見た異物検出装置１の平面図である。図５は図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た異物検出装置１の断面図であり、図６は図２の左方から見た異物検出装置１の側面図であり、図７は図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た異物検出装置１の断面図であり、図８は図６の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た異物検出装置１の断面図である。本実施形態では、一例として、異物検出装置１が船舶の船倉などの異物検出対象領域１７内の複数の荷室などである異物検出対象空間８のそれぞれに火災感知器として用いられる形態について説明する。本発明は、船舶の荷室に限らず、建物の部屋、工場および倉庫を異物検出対象空間として実施することもできる。

本実施形態の異物検出装置１は、吸引手段である吸引ファン３と、一端部６ａが吸引ファン３に接続され、他端部６ｂが異物検出対象空間８に配設された通気管６であって、吸引ファン３によって、一端部６ａから管内の空気が吸引される通気管６と、通気管６の途中に設けられ、検出空間形成体４０と、検出空間形成体４０に設けられ、検出領域１１１で空気に混在する異物を光学的に検出する異物検出手段１１０と、吸引ファン３を、予め定める第１時間Ｗ１だけ吸引動作させた後、予め定める第２時間Ｗ２だけ停止させる一連の吸引／停止動作を繰り返すように、吸引ファン３を制御する制御手段である制御装置６０と、を含む。

異物検出手段１１０が検出対象とする異物は、火災によって発生する煙粒子、煤などの微粒子である。通気管６は、各荷室８と各異物検出装置１とを接続する上流側枝管と、吸引ファン３の吸引ポートに他端部６ｂが接続されたヘッダとしての主管と、主管と各異物検出装置１とを接続する下流側枝管とを含んで構成される。各上流側枝管は、各異物検出対象空間８の天井から積荷が収納された該異物検出対象空間８内に一端部６ａが露出して配設される。

制御装置６０は、コンピュータによって実現されてもよい。この場合、コンピュータに搭載される記憶装置に吸引動作を実行させる第１の時間Ｗ１および停止時間である第２の時間Ｗ２を設定するように構成される。第１の時間Ｗ１を、たとえば１０〜６０ｓｅｃとし、第２の時間Ｗ２を、たとえば１０〜６０ｓｅｃとしてもよい。

検出空間形成体４０は、遮光性の検出空間４５を形成し、この検出空間４５内に異物の検出領域１１１を有し、検出空間４５に清浄空気を導入するための清浄空気導入孔９を有する。清浄空気としては、使用環境が塵埃、油ミストなどの異物の浮遊量が少ない環境であれば、外気を直接取込むようにしてもよい。

異物検出手段１１０は、検出領域１１１に向けて光を発生する発光素子１１２と、検出領域１１１で発光素子１１２の光軸と交差する光軸を有する受光素子１１３と、受光素子１１３の光軸に沿って検出領域１１１に関して受光素子１１３とは反対側に延び、検出領域１１１に臨んで開口し、検出領域１１１から遠ざかった位置で閉鎖され、受光素子１１３の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間とする遮光部材１１８と、を含む。

検出空間形成体４０の清浄空気導入孔９には、集塵フィルタ１９が設けられる。集塵フィルタは、少なくとも煙粒子の粒径０．３μｍ以上の粒径を有する粒子を、たとえば９９．９９７％以上の捕集率で捕集することができるフィルタであってもよい。このような集塵フィルタ１９としては、たとえばＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency Partculate Air Filter)を用いることができる。また、集塵フィルタ１９は、検出空間形成体４０の清浄空気導入孔９に着脱可能に取付けられていることが好ましい。これによって目詰まりした際に、あるいは目詰まりする前に、集塵フィルタ１９を新たなものと容易に交換することができ、集塵フィルタ１９の保守管理作業を容易化することができる。

図９Ａは検出空間形成体４０内の検出領域１１１における煙による散乱光を示す水平断面図であり、図９Ｂは検出空間形成体４０内における受光素子１１３のための遮光空間１２１を形成する遮光部材１１８の働きを説明するための水平断面図である。これらの図９Ａ、図９Ｂは、前述の図１９に対応する。図１０は導入遮光部材４１と導出遮光部材４２とを背面寄りで下方から見た斜視図であり、図１１は導出遮光部材４２と排気案内部材５０とを正面寄りで下方から見た斜視図である。図１２は導入遮光部材４１の正面図であり、図１３は導入遮光部材４１の背面図であり、図１４は導入遮光部材４１の底面図である。図１５は、導出遮光部材４２の背面図であり、図１６は導出遮光部材４２の平面図である。

異物検出手段１１０は、検出空間形成体４０を有し、この検出空間形成体４０は、煙を含む空気が吸引ファン３によって吸引、圧送される通路の途中に遮光性の検出空間４５を形成し、この検出空間４５内に、煙の検出領域１１１を有する。検出空間４５は、導入遮光部材４１の仕切り板１３１と、垂下壁４７と、導出遮光部材４２の左右両側壁１３３、１３４と、正面壁１３５とによって形成される、矩形体、たとえば、直方体の空間である。導入遮光部材４１と導出遮光部材４２とは、遮光性の合成樹脂などから成り、少なくとも検出空間４５を形成する内面は、乱反射を抑制する黒色であることが好ましい。

導入遮光部材４１の垂下壁４７には、背面側に、発光素子１１２をその上部から保持する凹所が形成される発光素子保持部１３７が設けられる。発光素子１１２は、検出領域１１１に向けて光を発生する。垂下壁４７の背面側にはまた、受光素子１１３をその上部から保持する凹所が形成される受光素子保持部１３８が設けられる。受光素子１１３は、検出領域１１１で発光素子１１２の光軸と交差する光軸を有する。

発光経路形成部材１１５は、遮光性であり、中空であり、垂下壁４７において、発光素子保持部１３７に連なり、発光素子１１２の光軸に沿って延び、検出領域１１１に関して発光素子１１２寄りで、発光素子１１２からの光が辿る、仮想線で示される発光経路１１４を形成する。発光経路形成部材１１５は、発光素子１１２の指向特性に従って、検出領域１１１で煙の検出に必要な発光素子１１２から発光される光の発光光軸に沿う拡がりを規定し、すなわち、発光光軸を中心とする仮想垂直平面内の円周上で、予め定める光度、または照度が得られる範囲、たとえば、指向角、半値角を規定し、煙の検出に不要な低強度の光の検出空間への放射を制限し、乱反射を抑制する。

受光経路形成部材１１７は、遮光性であり、中空であり、垂下壁４７において、受光素子保持部１３８（図１３，１４）に連なり、受光素子１１３の光軸に沿って延び、検出領域１１１に関して受光素子１１３寄りで、受光素子１１３への光が辿る、仮想線で示される受光経路１１６を形成する。受光経路形成部材１１７は、受光素子１１３の指向特性に従って、検出領域１１１から煙の検出に必要な受光素子１１３の受光光軸に沿う入射光の拡がりを規定し、煙の検出に不要であって、検出領域１１１以外からの乱反射光の入射を制限し、誤検出を防ぐ。

導出遮光部材４２の下部にもまた、導入遮光部材４１の発光素子保持部１３７、受光素子保持部１３８に対応する構成要素が設けられ、同一の数字の参照符に添え字ａを付して示し、これらが上下に組み合されて保持機能を果たす。

遮光部材１１８は、受光素子１１３の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間１２１とする働きをし、一対の遮光板１２２、１２３と、仕切り板１３１と、側壁１３３とによって囲まれて形成される。遮光空間１２１は、受光素子１１３の光軸に沿って検出領域１１１に関して受光素子１１３とは反対側に延び、検出領域１１１に臨んで開口し、検出領域１１１から遠ざかった位置で、実施の一形態では、側壁１３３によって閉鎖される。

遮光部材１１８は、受光素子１１３の光軸に沿って検出領域１１１に関して受光素子１１３とは反対側で、受光素子１１３の対向する位置に、受光素子１１３の入射光の拡がりを、すなわち、受光感度が予め定める値以上得られる、たとえば、視野角が、覆いかぶさって包み込むように延びる設定される。

図９Ｂに示されるとおり、遮光部材１１８によって、検出空間４５内で、発光素子１１２から出射された光が、矢印で示されるように、どのように乱反射しようとも、乱反射光が遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入った後でないと、受光素子１１３に到達しないので、受光素子１１３に到達する乱反射光を少なくできる。

遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入る光は、検出空間４５内の乱反射によって、その光量であるエネルギが既に弱まっているので、受光素子１１３に到達して入射する、仮想線１１９で示される範囲の反射光は、自ずと弱くなり、したがって、受光素子１１３の光電流による検出動作に悪影響を及ぼさない。遮光部材１１８は、遮光板１２２、１２３のような隔壁などの単純な構成で実現できるので、検出空間形成体４０と遮光部材１１８などとを含む構成要素を合成樹脂製とすることによって、射出成形の金型を簡単化できる。

受光経路形成部材１１７の検出領域１１１寄りの端部に、受光素子１１３の受光経路１１６に関して発光素子１１２から遠ざかった位置に、発光素子１１２の発光経路１１４の外方で、検出空間４５に上下に延びて突出する遮光性の突起１２５が設けられる。この突起１２５は、発光素子１１２の発光経路１１４の外方で、したがって、発光素子１１２から出射される光の検出領域１１１への煙検出に必要な拡がりの照射を妨げることなく、検出空間４５内で乱反射した光が受光素子１１３へ入射することを防ぐことが確実である。

実施の他の形態では、発光素子１１２の光軸に沿って検出領域１１１に関して発光素子１１２とは反対側に延び、検出領域１１１に臨んで開口し、検出領域１１１から遠ざかった位置で閉鎖され、発光素子１１２の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間１２１とする、もう１つの遮光部材を、さらに設けることができる。これによって、検出空間４５における発光素子１１２からの光の乱反射をより一層確実に防ぐことができる。

図１７は、異物検出装置１の制御装置６０の構成を示すブロック図である。処理回路６２は、発光駆動回路１４６によって発光素子１１２を駆動させる。受光素子１１３の出力は、増幅回路１４７を介して処理回路６２に与えられる。コネクタ６１の通信用端子６７は、通信回路１４８を介して処理回路６２に接続され、これによって、処理回路６２は遠隔の表示装置などとの信号の授受をすることができる。処理回路６２は、表示素子９２を点灯制御する。制御用電源回路１４９が備えられる。異物検出手段１１０は、検出空間形成体４０、ならびに発光素子１１２、受光素子１１３、および処理回路６２などの検出回路を含む制御装置６０などによって、構成される。

図１８は、異物検出装置１の制御装置６０に備えられる処理回路６２の動作を説明するフローチャートである。ステップｓ１からステップｓ２へ移り、処理回路６２を初期化し、ステップｓ３において、処理回路６２は吸引ファン３の吸引動作を開始させるとともに、処理回路６２に備えられるタイマによる計時動作を開始し、表示素子９２を含むインジケータのための処理動作を行なう。ステップｓ４において、火災情報を送信するための処理動作を行なう。

吸引ファン３が吸引動作している第１時間Ｗ１においては、吸引ファン３によって通気管６の他端部６ｂから管内の空気が吸引され、異物検出対象空間に配設された通気管６の一端部６ａから、異物検出対象空間８内の空気が吸引される。通気管６の途中に設けられる検出空間形成体４０の清浄空気導入孔９から、吸引ファン３の吸引力による通気管６内を通る空気の流れによって、検出空間４５内に滞留している空気が、検出空間４５よりも下流側の通気管６へ引き込まれ、これによって清浄空気導入孔９から外気が検出空間４５内へ引き込まれる。このような検出空間４５へ引き込まれる清浄な空気によって、検出空間４５の壁面、発光素子１１２および受光素子１１３などへの異物の付着が抑制されるとともに、既に付着した異物が除去される。

ステップｓ５において、処理回路６２に備えられるタイマによる計時時間Ｗが予め定める第１時間Ｗ１以上経過したかを判断し、経過していなければ、ステップｓ３に戻る。ステップｓ５において、計時時間が第１時間Ｗ１以上経過したことが判断されると、ステップｓ６において、吸引ファン３の吸引動作を停止させる。

処理回路６２によって吸引ファン３の吸引動作が停止されている第２時間Ｗ２においては、通気管６内の空気の流れは停止するので、清浄空気導入孔９からの外気の検出空間４５への吸引作用がなくなり、清浄空気導入孔９から外気が検出空間４５には引き込まれない。このとき検出空間形成体４０よりも上流側の通気管６内の空気のうち、検出空間４５の近傍の通気管６内の空気が検出空間４５内に拡散して、検出空間４５内の空気に混合する。検出領域１１１には混合した空気が滞留し、混合した空気に煙粒子などの異物が存在していれば、発光素子１１２からの光が異物によって散乱し、受光素子１１３によって受光される。

ステップｓ７では、受光素子１１３からの受光信号を、処理回路６２に取り込み、ステップｓ８では、発光素子１１２を消灯する。ステップｓ９では、受光素子１１３からの受光信号の出力電圧レベルから、煙の濃度を演算し、火災の発生を判定する。受光素子１１３からの受光信号の出力電圧が、検出された煙の濃度に対応する予め定めるしきい値以上であって、火災が発生したものと判定されると、表示素子９２を予め定める態様で、たとえば、点滅または連続点灯などして、火災の発生を目視表示する。火災が発生していなければ、表示素子９２を消灯したままに保つ。ステップｓ１０では、タイマの計時時間を零にリセットし、ステップｓ３に戻る。こうして、第１の時間Ｗ１は清浄空気を取り込んで検出空間４５内の異物による汚損を抑制し、第２の時間Ｗ２は吸引を停止させて煙の濃度の検出を行なう。

図１９は、検出領域１１１における煙の濃度に対応する受光素子１１３からの出力電圧の時間経過を示すグラフである。受光素子１１３の出力電圧は、検出空間形成体４０の検出空間４５における検出領域１１１を通過する空気に含まれる煙の濃度に対応する。処理回路６２は、図１８のステップｓ９において、受光素子１１３の出力に応答し、その出力電圧が、たとえば、参照符Ｌ１で示される予め定めるしきい値以上であるとき、火災が発生したものと判定して、表示素子９２によって、火災の発生を表わす表示動作を行なわせる。

図２０は制御装置６０による吸引ファン３のオン／オフ制御動作を説明する波形図である。制御装置６０は、処理回路６２を備え、処理回路６２には第１時間Ｗ１および第２時間Ｗ２を計時する前述のタイマが備えられる。このタイマの経時動作によって、第１時間Ｗ１が経過すると、処理回路６２は吸引ファン３の吸引動作を停止させる。これによって、通気管６および検出空間形成体４０内の空気は、それまでの吸引ファン３の吸引力による運動エネルギまたは慣性によって流れ方向に移動し、吸引ファン３の停止直後に、検出空間形成体４０よりも下流側の通気管６内に流れ込み、これによって下流側の通気管６内の空気が圧縮されるとともに、検出空間形成体４０よりも上流側の通気管６内の空気が検出空間内に流れ込む。このような停止直後に検出空間４５に流れ込む空気は、清浄空気導入孔９から流入した清浄な空気が混合していない。したがって吸引ファン３が吸引動作を停止している第２時間Ｗ２の期間に異物検出装置１によって、煙検出動作が実行される。

前述の実施形態では、吸引ファン３が遠心ファンによって実現されたが、本発明の他の実施形態では、遠心ファンに代えて、空気を吸引、圧送する他の構成でもよく、軸流ファンなどでもよい。また、処理回路６２によって吸引ファン３を第１時間Ｗ１は吸引動作させ、第２時間Ｗ２は停止する構成に代えて、本発明の他の実施形態では、処理回路６２によって、吸引ファン３は連続して吸引動作させ、通気管６に開閉弁を介在させて、この開閉弁を第１時間Ｗ１は開弁し、第２時間Ｗ２は閉弁し、検出空間４５への吸引力の導入／遮断を切換えるように構成されてもよい。さらに、処理回路６２は、異物検出が可能であれば、第２時間Ｗ２の間、吸引ファン３を完全に停止させるのではなく、低出力の吸引状態で吸引動作を継続しながら異物検出を行なう、たとえばインバータ制御を実行可能に構成されてもよい。

このように第１時間Ｗ１においては、通気管６から検出空間４５内に流入した空気は、清浄空気導入孔９から流れ込んだ清浄空気によって希釈され、煙粒子などの異物の付着が防がれるとともに、付着している異物が除去される。また、第２時間Ｗ２においては、吸引ファン３の吸引動作が停止しているので、清浄空気導入孔９から検出空間４５内へ清浄空気の流入がなくなり、検出空間４５に異物検出対象空間８から吸引された空気が混合し、この混合空気中の異物が異物検出手段１１０によって光学的に検出される。

このように通気管６の途中に検出空間形成体４０が設けられることによって、検出空間４５には通気管６を流れる空気によって、いわばエジェクタが構成され、清浄空気導入孔９から清浄な外気を検出空間に取込んで、清浄空気の流れによって異物の付着を防止し、付着した異物を除去することができる。

本発明の他の実施形態では、清浄空気導入孔に設けられるフィルタは、煙粒子以外に、たとえば、塵埃、虫などの異物、または外部からの外乱光などが検出空間４５へ侵入し難くなればよく、たとえば多孔質の３次元の複雑に屈曲した連続気泡による連通孔を有する焼結金属、合成樹脂、不織布、紙などから成ってもよく、弾発性を有してもよく、剛性であってもよい。

受光素子１１３、たとえば、シリコンフォトダイオードには、視野角、または指向半値角が存在し、視野角外の感度は、視野角内である正面に対して低い。本発明では、受光素子１１３の光軸に沿って検出領域１１１に関して受光素子１１３とは反対側で、受光素子１１３の対向する位置に、受光素子１１３の入射光の拡がりを、たとえば、後述の図９Ａの受光経路１１６のとおり、視野角を、覆いかぶさって包み込むように延びる遮光部材１１８を設ける。遮光部材１１８は、検出領域１１１に臨んで開口し、検出領域１１１から遠ざかった位置で閉鎖され、受光素子１１３の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間１２１とする。

この遮光部材１１８によって、検出空間４５内で、発光素子１１２、たとえば、発光ダイオードから出射された光が、どのように乱反射しようとも、乱反射光が遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入った後でないと、受光素子１１３に到達しないので、図９Ｂに示されるとおり、受光素子１１３に到達する乱反射光を少なくできる。遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入る光は、検出空間４５内の乱反射によって、その光量であるエネルギが既に弱まっているので、受光素子１１３に到達して入射する反射光は、自ずと弱くなり、したがって、受光素子１１３の光電流による検出動作に悪影響を及ぼさない。遮光部材１１８は、隔壁などの単純な構成で実現できるので、検出空間形成体４０と遮光部材１１８などとを含む構成要素を合成樹脂製とすれば、射出成形の金型を簡単化できる。

受光素子１１３には、視野角、または指向半値角が存在し、視野角外の感度は、視野角内である正面に対して低い。本発明では、受光素子１１３の光軸に沿って検出領域１１１に関して受光素子１１３とは反対側で、受光素子１１３の対向する位置に、受光素子１１３の入射光の拡がりを、たとえば、後述の図９Ａの受光経路１１６のとおり、視野角を、覆いかぶさって包み込むように延びる遮光部材１１８を設ける。遮光部材１１８は、検出領域１１１に臨んで開口し、検出領域１１１から遠ざかった位置で閉鎖され、受光素子１１３の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間１２１とする。

この遮光部材１１８によって、検出空間４５内で、発光素子１１２、たとえば、発光ダイオードから出射された光が、どのように乱反射しようとも、乱反射光が遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入った後でないと、受光素子１１３に到達しないので、後述の図９Ｂに示されるとおり、受光素子１１３に到達する乱反射光を少なくできる。遮光部材１１８の遮光空間１２１内に入る光は、検出空間４５内の乱反射によって、その光量であるエネルギが既に減衰しているので、受光素子１１３に到達して入射する反射光は、自ずと弱くなり、したがって、受光素子１１３の光電流による検出動作に悪影響を及ぼさない。遮光部材１１８は、隔壁などの単純な構成で実現できるので、検出空間形成体４０と遮光部材１１８などとを含む構成要素を合成樹脂製とすれば、射出成形の金型を簡単化できる。

本発明は、空気中の煙粒子および塵埃だけでなく、気体または液体に含まれる油粒子などの微粒子を検出するためなどに、広い技術分野で実施できる。

１ 異物検出装置
３ 吸引ファン
６ 通気管
６ａ 一端部
６ｂ 他端部
８ 異物検出対象空間
９ 清浄空気導入孔
１７ 異物検出対象領域
１９ 集塵フィルタ
４０ 検出空間形成体
４２ 導出遮光部材
４５ 検出空間
４７ 垂下壁
６０ 制御装置
６１ コネクタ
６６ 電源用端子
６２ 処理回路
９２ 表示素子

１１０ 異物検出手段
１１１ 検出領域
１１２ 発光素子
１１３ 受光素子
１１４ 発光経路
１１５ 発光経路形成部材
１１６ 受光経路
１１７ 受光経路形成部材
１１８ 遮光部材
１２１ 遮光空間
１２２，１２３ 遮光板
１２５ 突起
１３１ 仕切り板
１３３，１３４ 側壁
１３５ 正面壁
１３７ 発光素子保持部
１３８ 受光素子保持部
１４６ 発光駆動回路
１４７ 増幅回路
１４８ 通信回路
１４９ 制御用電源回路
Ｗ１ 第１時間
Ｗ２ 第２時間

Claims (3)

1. 吸引手段と、
   一端部が前記吸引手段に接続され、他端部が予め定める異物検出対象空間に配設された通気管であって、前記吸引手段によって、前記一端部から管内の空気が吸引される通気管と、
   前記通気管の途中に設けられ、遮光性の検出空間を形成し、この検出空間内に異物の検出領域を有する検出空間形成体であって、前記検出空間に清浄空気を導入するための清浄空気導入孔を有する検出空間形成体と、
   前記検出空間形成体に設けられ、前記検出領域で空気中の異物を光学的に検出する異物検出手段と、
   前記吸引手段を、予め定める第１時間だけ吸引動作させた後、予め定める第２時間だけ停止させる一連の吸引／停止動作を繰り返すように、前記吸引手段を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする異物検出装置。
2. 前記異物検出手段は、
   前記検出領域に向けて光を発生する発光素子と、
   前記検出領域で前記発光素子の光軸と交差する光軸を有する受光素子と、
   前記受光素子の光軸に沿って前記検出領域に関して前記受光素子とは反対側に延び、前記検出領域に臨んで開口し、前記検出領域から遠ざかった位置で閉鎖され、前記受光素子の光軸の周辺で指向特性に対応した範囲を遮光空間とする遮光部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
3. 前記検出空間形成体の前記清浄空気導入孔には、集塵フィルタが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の異物検出装置。