JPH0399397A - 煙検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発光部からの照射光を煙等により反射させ、
この反射光を受光部で受光して検出する反射型煙検出器
に関する。

〈従来技術〉 従来の煙検出器では、煙のように希薄な気体を検知する
ためには、発光素子と受光素子を対向して配置した透過
型では、受光量の変化が小さく検知が困難なため、反射
型のものが用いられる。

この反射型煙検出器は、第５図の如く、発光部ｌとして
近赤外発光ダイオードの発光素子２を内装した発光素子
固定ケース３と、受光部４としてフォトダイオードの受
光素子５を内装した受光素子固定ケース６とから構成さ
れ、両固定ケース３゜６は発光素子２および受光素子５
の光軸が約９０度で交差するように連結されている。

そして、発光素子固定ケース３には、発光素子２の前側
に照射領域を規制するためのスリット板７ａが配されて
いる。受光素子固定ケース６には、受光素子５の前側に
不要反射光の入射を遮断するためのスリット板７ｂと、
太陽光、蛍光灯等の可視光を遮断する可視光フィルター
８とが配されている。

前記両固定ケース３．６は、外装ケース９内に収納され
ており、外装ケース９には煙導入用スリット（図示せず
）が形成されている。

上記構成において、発光素子２から出た光は、検出領域
Ｔにある煙により乱反射し、受光素子５によって検出さ
れる。受光素子５に至る光量は微少なため、発光素子２
をパルスによる大電流駆動を行なうと共に受光信号を増
幅することによって煙による微少な反射光を検出してい
る。

ここで、煙検出器の検出領域Ｔの内で、最も高感度な箇
所は、発光素子２の照射方向と受光素子５の受光方向の
重なるＰ点であるが、Ｐ点の反射物（検出しようとする
煙）による反射量は微少であり、外装ケース９の内壁面
９ａより乱反射して受光素子５に至る不要反射光に比べ
約１／１０程度である。そのため、煙がある時の受光量
と煙が無い時の受光量の差を検出する検出回路１０が設
けられている。

煙検出器は、第６図の如く、発光部１に、Ｉｌｉｇｈ信
号とＬｏｗ信号を交互に出力する発振器（Ｏ２０）１１
と、抵抗Ｒ１およびトランジスタＱ１からなる発光素子
駆動回路１２とを備え、受光部４に、受光索子５と、受
光素子５の電流を制限する抵抗Ｒ２と検出回路１０とを
備え、該検出回路１０は、抵抗Ｒ３および電界効果トラ
ンジスタＱ２からなるインピーダンス変換回路１３と、
交流増幅器へと、感度調整用ボリューム抵抗Ｒｖと、パ
ルス波形をＤＣ波形に変換するとともに煙の有る時と無
い時の信号変化を検出する回路Ｂとを備えている。

なお、抵抗Ｒ２は受光素子５を高感度で使用しているた
め、高抵抗のものが用いられる。

〈　発明が解決しようとする課題　〉 上記従来技術において、煙感度は、発光素子２、受光素
子５、外装ケース９、固定ケース３，６、スリット７　
ａ、　７　ｂ、可視光フィルター８の特性や取付状態に
よって変わってくるために、ボリューム抵抗Ｒｖにより
煙に対する感度を一定に調節する必要がある。

最も正確な手段としては、一定量の煙を充てんして、煙
の無い時との差を測定することであるが、この方法は、
生産性に欠ける。

また、煙の無い時の反射光（不要反射光）によって得ら
れる信号電圧は、次のような理由によって煙の感度とは
比例せず、この電圧を一定にする方法では、煙感度を一
定にすることはできない。すなわち、 （１）煙に対する感度は、Ｐ点で最も高いのに比べ、不
要反射光は外装ケース９の内壁面９ａあるいは、Ｐ点以
外に位置する回路部品（図示していない）から反射して
くる。

（２）不要反射光は、外装ケース９の取付角度、内壁面
９ａの表面状態によって容易に変わる。一方、煙による
反射光はＰ点からのものが最も多いため、これらの状態
によっては変わらない。

（３）煙の代用として、Ｐ点に一般の反射物を置いた場
合（網、ガラス等のように光を透過するものであっても
よい）、高感度なため信号（増幅器Ａの出力）はすぐに
飽和し、煙感度に比例した信号変化は得られない。

本発明は、上記に鑑み、主要な検出部に煙の代用として
の反射物を置き、反射物の有無の受光信号電圧差をモニ
ターすることによって、煙感度を」１整できる煙検出器
の提供を目的とする。

く　課題を解決するための手段　〉 本発明による課題解決手段は、第１図〜第４図の如く、
パルス駆動される発光部ｌと、該発光部ｌから照射され
て煙等の被検出体１４により反射された反射光を受光す
る受光部４と、該受光部４での被検出体１４の有る時と
無い時の受光量の差を検出ずろ検出回路ｌＯとからなる
煙検出器において、前記発光部ｌは、被検出体１４の検
出用大電流で発光素子２をパルス駆動する大電流発生手
段１５と、感度調整用小電流で発光素子２をパルス駆動
する小電流発生手段１６とを備え、大電流と小電流とが
交互に発生ずるよう駆動されるものである。

く　作　　用　　〉 上記課題解決手段において、発光部ｌでは、大電流発生
手段１５および小電流発生手段１６により大電流、小電
流が交互に発生して、発光素子２が駆動される。

感度調整のために煙に代わる疑似反射物を検出領域に置
いたとき、発光素子２からの照射光は、疑似反射物によ
り乱反射され、その反射光の一部が受光素子５に入射す
る。そして、検出回路１０により受信信号を増幅して反
射光を検出する。

このとき、第３図に示すように、発光素子２の駆動電流
大のときの波形は飽和するが、駆動電流小のときの波形
は、疑似反射物の反射光によって飽和しない電圧値■ρ
゛を示ず。駆動電流が小のとき、不要反射光による受光
量はほとんどＯ■に近いため、■ρ′は不要反射光には
影響されず、疑似反射物による反射１であるので、煙感
度に比例した値となる。

そこで、■ρ°を調節することによって煙感度を調整す
ることができ、第４図に実線で示す煙のないときの波形
と、破線で示す一定量の煙があるときの波形との大電流
側の波形変化■ρ、すなわち煙感度も、実際の煙に比例
した（不要反射光等に影響されない）値が得られる。

したがって、小電流駆動パルスの時間帯では、煙検出器
は低感度の煙検出器として動作する。このとき、最ら高
感度な位置に疑似反射物を置いても波形は飽和せず、煙
感度に比例した出力電圧が得られるため、疑似反射物を
所定位置にセットするだけで感度を調整することができ
る。

〈実施例、〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は本発明の一実施例を示す煙検出器の検出回路図、
第２図は同じく信号波形図、第３図は同じく感度調整時
の出ツノ波形図、第４図は同じく煙の有る時と無い時の
出力波形図である。なお、従来と同じ構成部品には同一
符号を付す。

本発明の煙検出器は、パルス駆動される発光部ｌと、該
発光部ｌから照射されて煙等の被検出体１４により反射
された反射光を受光する受光部４と、該受光部４での被
検出体１４の有る時と無い時の受光量の差を検出する検
出回路１０とからなり、第１．２図の如く、前記発光部
ｌは、被検出体１４の検出用大電流で発光素子２をパル
ス駆動する大電流発生手段１５と、感度調整用小電流で
発光素子２をパルス駆動する小電流発生手段１６とを備
え、大電流と小電流とが交互に発生するよう駆動される
ものである。

そして、煙検出器の発光部１では、第１図の如く、ＮＰ
Ｎ形トランノスタＱ４と抵抗ＴＬ４とからなる発光素子
駆動回路１７に、大電流、小ｉｌ！流を交互に発生させ
るための大電流発生手段１５および小電流発生手段１６
が接続されている。なお、受光部４側は従来と同じ回路
構成である。

前記大電流発生手段１５は、ＰＮＰ形トランジスタＱ３
および抵抗Ｒ５と、トランジスタＱ３の駆動用波形Ｔ１
を発生させる波形発生回路Ｃとから構成されており、該
波形発生回路Ｃは、発振器１１の信号から分周器等の手
段によって、発振器１１がＩ（ｉｇｈ信号を出力する毎
に第２図（ｂ）に示すＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルを
交互に繰り返す駆動用波形ＴＩを発生させる。そして、
トランジスタＱ３は、波形ＴｌがＬｏｗレベルのときオ
ンし、Ｈ１ｇｈレヘルのときオフする。

すなわち、駆動用波形ＴＩがＬ　ｏｗレベルのとき、ト
ランジスタＱ３かオンし、か−）トランジスタＱ４がオ
ンしたときに、発光素子２へ抵抗１ｔ５およびＲ４から
電流が流れ、発光素子２に大電流を流す。

重犯小電流発生手段１６は、発光素子駆動回路１７と抵
抗Ｒ４とからなり、駆動用波形Ｔ　Ｉか１４ｉｇｈレベ
ルのとき、トランジスタＱ３はオフでトランジスタＱ４
だけがオンしたときに、発光素子２へ抵抗Ｒ４から電流
が流れ、発光素子２に小電流を流す。

なお、Ｒ５／Ｒ４は、１７１００以上を必要とする。そ
して、他の構成は、従来と同じである。

上記構成において、煙検出器の感度調整を行なう場合、
発振器１１がＨｉｇｈ信号を出力すると、波形発生回路
Ｃは、第２図（ｂ）に示すＬｏｗレベルの波形Ｔｌを発
生する。このとき、トランジスタＱ３かオンし・、発振
器２からのＨ４ｇｈ信号によりトランジスタＱ４がオン
し、発光素子２へ抵抗Ｒ５およびＲ４双方からの大電流
が流れろ。

次に、発振器ｌｌがＬｏｗ信号を出力すると、トランジ
スタＱ３はオンしているがトランジスタＱ４はオフとな
り、発光素子２へは電流は流れない。

再び発振器１１　ｈ＜Ｈｉｇｈ信号を出力すると、波形
発生回路ＣはＩｌｉｇｈレベルの波形Ｔ１を発生する。

このとき、トランジスタＱ３はオフし、トランジスタＱ
４がオンして、発光素子２へ抵抗Ｒ４からの小電流が流
れる。このように、大電流発生手段１５と小電流発生手
段１６により、トランジスタＱ３は、トランジスタＱ４
がオンする毎にオンオフを繰り返し、発光素子２に流れ
る電流値は大小交互に切り換わる。

ここで、煙または感度調整用疑似反射物がないとき、検
出回路１０の増幅器Ａの出力であるＡ１点の波形は第２
図（ｃ）のようになる。

小電流の時の感度は低減度となっているため、外装ケー
ス９の内壁面９ａ等からの不要反射光による信号波形は
、Ｐ点付近に反射物が無い場合、ＯＶ付近まで低下する
。なお、第２図（ａ）は従来の煙検出器における増幅器
Ａの出力点Ａｏでの波形を示す。

次に、感度調整のために煙に代わる疑似反射物を検出領
域中のＰ点に置いたとき、発光素子２からの照射光は、
疑似反射物により乱反射され、その反射光の一部が受光
素子５に入射し、また、外装ケース９の内壁面９ａ等か
らの反射光も受光素子５に入射し、受光素子５で光電流
に交換されインピーダンス変換回路１３によりインピー
ダンスの整合を行なって、交流増幅器Ａで増幅されろ。

このとき、第３図に示すように、Ａ１点ては発光索子２
の駆動電流大のときの波形は飽和するが、駆動電流小の
ときの波形は、疑似反射物の反射光によって飽和しない
電圧値Ｖρ°を示す。駆動電流が小のとき、不要反射光
による受光量はほとんど０■に近いため、■ρ′は外装
ケース９の不要反射光には影響されず、煙感度に直接関
係する発光素子２、受光素子５、固定ケース３，６、ス
リット７　ａ、　７　ｂ、フィルター８の特性および取
付状態により決まる。しかも、最も感度の高いＰ点に置
いた疑似反射物による反射量であるので、煙感度に比例
した値が得られる。さらに、抵抗Ｒ４を適切に選べば、
疑似反射物を指向性の少ない（−様に乱反射する）広面
積のものにすることができるので、更に煙感度との比例
関係は改涛される。

一方、発光素子２の駆動電流と発先遣は比例するので、
ボリューム抵抗ｎｖを調節して■ρ°を調節することに
より、第４図に実線で示す煙のないときの波形と、破線
で示す一定里の煙があるときの波形との大電流側の波形
変化Ｖρ、すなわち煙感度も、実際の煙に比例した（不
要反射光等に影響されない）値が得られる。

したがって、小電流駆動パルスの時間帯では、煙検出器
は低感度の煙検出器として動作する。このとき、最も高
感度な位置に疑似反射物を置いても波形は飽和せず、煙
感度に比例した出力電圧が得られろため、煙検出器をセ
ットに組み込んで、防湿等のためコーティングした後、
ヂエツカーにより駆動電流を変えられない状態において
、煙感度を調整・セットする場合に、疑似反射物を所定
位置にセットするだけで感度を調整することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、被検出体として、煙だけでなく埃等の微粒−ｒ
−にら適用してもよい。

〈発明の効果〉 以−１−の説明から明らかな通り、本発明によると、発
光部は、被検出体の検出用大電流で発光素子をパルス駆
動する大電流発生手段と、感度調整用小電流で発光素子
をパルス駆動する小電流発生手段とを備え、大電流と小
電流とが交互に発生するよう駆動されるので、小電流駆
動パルスの時間帯では、煙検出器は低感度の煙検出器と
して動作する。

このとき、最も高感度な位置に疑似反射物を置いても波
形は飽和せず、煙感度に比例した出力電圧が得られるた
め、疑似反射物を所定位置にセットするだけで感度を調
整することができるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す煙検出器の検出回路図
、第２図は同じく信号波形図、第３図は同じく感度調整
時の出力波形図、第４図は同じく煙の有る時と無い時の
出力波形図、第５図は従来の煙検出器の断面図、第６図
は同じく検出回路図である。 １−発光部、４：受光部、１０：検出回路、１４：被検
出体、 １５：大電流発生手段、１６＋小電流発生手段。 出 願 人 シャープ株式会社 代 理 人 中村恒久 第夕図 第６図 第２ 図 第３ 囚 第≠図 第１ 図 ０ ／　−ｆ　ンａ＃ｐ ４−　’　ｆ＃−ケＰ １０：績ヱ田隆 厚：級橡叫 び：人転り弛材欣 １６；、ト（う流小ケ窮（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス駆動される発光部と、該発光部から照射されて煙
   等の被検出体により反射された反射光を受光する受光部
   と、該受光部での被検出体の有る時と無い時の受光量の
   差を検出する検出回路とからなる煙検出器において、前
   記発光部は、被検出体の検出用大電流で発光素子をパル
   ス駆動する大電流発生手段と、感度調整用小電流で発光
   素子をパルス駆動する小電流発生手段とを備え、大電流
   と小電流とが交互に発生するよう駆動されることを特徴
   とする煙検出器。