JPH04117597A - 光電式煙感知器 - 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、投光素子より煙監視領域に照射された光線の
煙粒子による散乱光を受光素子により検出して煙を検出
する光電式煙感知器に関するものである。

【従来の技術】

一般に、この種の光電式煙感知器では、第７図に示すよ
うに、ハウジング１の内部を光学基台２によって上下２
室に分離するとともに、下部の煙監視室１１に投光素子
３と受光素子４とを配置し、上部の回路収納室１２に投
光素子３の駆動回路や受光素子４の出力に基づいて煙を
検出する煙検出回路を実装した回路基板５を糖製してい
る。投光素子３と受光素子４とは、第８図に示すように
、光軸が互いに交差するように配置されており、第７図
に示すように、投光素子３がらの直接光が受光素子４に
入射しないように遮光板１３が配置されている。 煙粒子は、ハウジング１の下部の周壁に形成された煙導
入口（図示せず）を通して煙監視室１１に導入されるの
であり、投光素子３からの光線が、煙監視室１１に導入
された煙粒子によって散乱され、この散乱光が受光素子
４に受光されると煙粒子の存在が検出されるのである。 ここにおいて、受光素子４の出力は微弱な信号であり、
外来雑音の影響を受けやすいものであるから、回路基板
５の両面および周囲をシールド板６によって囲むように
しているのが現状である（特公昭６３−３４５２０号公
報）、また、回路基板５を両面基板として、−面にはパ
ターンを形成せずに全面に互って銅箔を残し、この−面
をシールド部材の一部として利用するものもある。この
構成の場合でも、第９図に示すように、回路基板５の他
面側および周囲にはシールド板６が配設される（特開昭
６３−１６３６９８号公報）。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来構成では、外来雑音による誤動作が生じないよ
うにするためにシールド板を必要としていたから、全体
として大形化しやすいという問題があった。また、シー
ルド板を別途に設けているものであるから、部品点数が
多くなりコスト高につながるという問題もあった。 さらに、この種の光電式煙感知器では、煙が導入される
煙監視室の体積をできるだけ大きくすることにより煙粒
子による散乱光の発生の機会を多くして最大感度を高く
するのが望ましく、その−方で、取付時に目立ちにくく
するために、外径を小さくすることが要望されている。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、シ
ールド板を不要として小形化するとともに部品点数の削
減によるコストの低減を図り、さらには、煙監視室の体
積を大きくとることができるようにしながらも外径を小
さくすることができるようにした光電式煙感知器を提供
しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するために、ハウジング内
に形成された煙監視領域に投光素子より照射された光線
の煙粒子による散乱光を受光素子により検出して煙を検
出する光電式煙感知器において、投光素子が実装される
とともに光学基台が結合された回路基板上に受光素子を
面実装し、光学基台に投光素子を取り付けるとともに煙
監視領域からの散乱光を受光素子に集光する受光レンズ
を取り付け、受光レンズには、煙監視領域からの散乱光
の進行方向を変更する反射面を有したプリズム部と、プ
リズム部により進行方向が変更された光を受光素子に集
光するレンズ部とを一体に設け、光学基台には、レンズ
部から受光素子に至る光路を囲み一端面が回路基板の表
面に当接する遮光筒を設けているのである。

【作用】

上記構成によれば、受光素子を回路基板に面実装してい
るから、受光素子のリード線に外来雑音が侵入する機会
が減少して外来雑音の影響を受けにくくなるのであって
、シールド部材が不要になる結果、全体として小形化さ
れることになり、しかも、シールド部材が不要であるこ
とにより、従来構成よりも部品点数が削減されてコスト
の低減につながるのである。また、煙監視領域からの散
乱光を受光素子に集光する受光レンズを、煙監視領域か
らの散乱光の進行方向を変更する反射面を有したプリズ
ム部と、プリズム部により進行方向が変更された光を受
光素子に集光するレンズ部とを一体に設けた形に形成し
ているから、投光素子と受光レンズとを光軸が取付面に
対して傾斜する形で配設することができ、煙監視領域の
体積を大きくとることができるとともに、プリズム部に
より散乱光の進行方向を変更するから、取付面に平行な
面内での投光素子と受光素子との間の距離を小さくして
外径を小さくすることが可能になるのである。さらに、
レンズ部から受光素子に至る光路を囲み一端部が回路基
板に当接する遮光筒を光学基台に設けているので、回路
基板と光学基台との間に迷光が侵入したとしても、遮光
筒によって遮断されることになり受光素子に入射するこ
とがないのである。

【実施例】 第１図および第２図に示すように、ハウジング１は、下
面開口する有底円筒状のボディ１０と、ボディ１０の開
口面に装着され煙監視室１１を形成する円筒状のラビリ
ンス体２０と、ラビリンス体２０の下端面を覆うカバー
３０とにより形成される。ラビリンス体２０は、第３図
に示すように、周部に水平断面が略く形に形成された多
数の隔壁２１を有し、隣合う隔壁２１の間に略く形の煙
導入路を形成したものである。煙導入路の′−一端部ハ
ウジング１の外周面に開口して煙導入口となり、煙導入
路の他端部はラビリンス体２０の中央部に形成された円
形の煙監視室１１に連通ずる。隔壁２１は反射が生じな
いようにした黒色とされ、かつ、煙導入路が屈曲してい
ることにより、外光が煙監視室１１に導入されないよう
にしである。ラビリンス体２０の周面には防虫網２２が
装着され、煙監視室１１への虫の侵入が防止されている
。 一方、ボディ１０には、光学基台２と回路基板５とが糖
製され、光学基台２よりも上部が回路収納室１２となっ
ている０回路基板５には集積回路７が面実装され、この
集積回路７には、ホトダイオードなどよりなる受光素子
のほか、受光素子の出力に基づいて煙の存否を検出する
煙検出回路、投光素子駆動回路、電源回路が組み込まれ
ている。 煙検出回路は、受光素子の出力を処理するアナログ信号
処理回路と、アナログ信号処理回路の出力に基づいてス
イッチング回路を制御するディジタル回路とを備えてい
る。すなわち、この集積回路７には、集積回路内に組み
込めない部品や組み込むのが望ましくない部品以外は、
煙感知器に必要な回路がすべて組み込まれているのであ
る０回路基板５には、発光ダイオードよりなる投光素子
３、サージ保護素子ＺＮＲ１感度調節用の可変抵抗器Ｖ
Ｒ、コンデンサＣなども実装されている０回路基板５は
ボディ１０の内底面に沿うように配置されている。 投光素子３は、回路基板５に結合された光学基台２の一
端部（第１図中右端部）に設けられた保持筒１４内に挿
入されることにより位置決めされる。 また、光学基台２の他端部（第１図中左端部）には受光
レンズ８が保持される。 受光レンズ８は、第４図に示すように、散乱光を反射さ
せて進行方向を変更するプリズム部８ａと、プリズム部
８ａにより進行方向が変更された光線を、集積回路７に
組み込まれた受光素子に集光するレンズ部８ｂとをアク
リルやポリカーボネイトのような透明材料により一体に
形成したものである。プリズム部８ａは、全反射を利用
して光線の進行方向を変更するように形成される。投光
素子３としては、出力波長が６００〜１１０００ｎ程度
のものが用いられるから、上記材料では屈折率ｎは１．
４８〜１．５９程度となる。一般に入射角ｉと屈折角１
′の間には、 ｉ　’＋５ｉｏ−’（（ｓｉｎｉ　）／ｎ　）という関
係があるから、１＝２０°とすれば、プリズム部８ａへ
の入射面では、ｉ’ｔ１２．４〜１３．４°となる。一
方、全反射を生じる臨界角Φ。 は、Φｃ＝ｓｉｎ−’（１／ｎ）であるから、Φｃｂ；
　３９　。 ０〜４２．５°となる。たとえば、第３図において、２
θ＋ｉ’＝９０’″と設定すれば、θ！１ｌｆ３８．３
〜３８．８°となり、θ＋Φ＝９０°であるから、Φ＝
５１．２〜５１．７″となる。この角度は臨界角ΦＣを
越えているから、全反射を生じるのであり、反射面にア
ルミニウムの蒸着などを施さなくとも入射光のエネルギ
ーを損失することなく、光線の進行方向の変更ができる
のである。 以上のようにして進行方向が変更された光線は。 回転双曲面を有するレンズ部８ｂに導入される。 このレンズ部８ｂは、球面レンズに比較して焦点距離が
短くなるように設計しである。すなわち、口径に対して
焦点距離を短く設定できるのであって、Ｆナンバーを小
さくすることができるから、受光効率が高くなるのであ
る。たとえば、正面形状的□Ｘ８ｉ＋ｉ＋の楕円状とし
、焦点距離を５厘厘に設定することが可能であり、収差
の少ない受光レンズ８を得ることができるのである。し
たがって、受光素子の受光面ｆ　３ｍｍ角などと大きく
することなく、集積回路７への組み込みのために０．８
ｓ＋ｉなどと小さくしながらも、高い受光効率を得るこ
とができるのである。また、受光レンズ８の収差が少な
くなった結果、受光素子の視野の境界のぼやけが少なく
なり、迷光の影響を低減するという効果もある。 ところで、光学基台２には、第５図に示すように、遮光
筒１５が一体に形成されている。遮光澤１５は、受光レ
ンズ８におけるレンズ部８ｂが６受光素子を備えた集積
回路７に至る光路を囲むＪうに形成されており、光学基
台２を回路基板５に結合したときに、第６図に示すよう
に、遮光筒１５の一端面が回路基板５に当接するように
なっている。この構成により、集積図Ｎ７には煙監視遁
１１からの光であって受光レンズ８を通った光ν外は入
射せず、光学基台２と回路基板５とのＩ′Ｉｌｋ迷光が
侵入しても、そのような迷光による誤報力防止されるの
である。第６図に示すように、気顎回路７は、透明な合
成樹脂よりなる封止材１６に覆われる。 以上のように構成されているから、ラビリンヌ体２０の
外周面より煙監視室１１に煙粒子が導λされると、煙監
視室１１の中の煙監視領域（投光素子３からの光ビーム
と、受光素子の視野との盾なる領域）において散乱光が
生じ、受光素子ではこれを検出し、集積回路７から煙検
知信号が出力されるのである。また、受光素子は煙検出
回路とともに集積回路７に組み込まれて回路基板５に対
して面実装されているから、外来雑音の影響を受けにく
くなり、従来のようなシールド部材を設けなくとも信号
対雑音比を良好にすることができる。 さらに、投光素子２と受光レンズ８との光軸を、取付面
に対して傾斜させているので、煙監視室１１の体積を大
きくとることができ５最大感度を高めることができるの
である。しかも、受光レンズ８にプリズム部８ａを設け
て煙監視室１１からの散乱光の進行方向を変更するよう
にしているので、取付面に平行な面における投光素子２
と受光素子との距離を小さくすることができ、ハウジン
グ１の外径を小さくすることができるのである。 に発明の効果】 本発明は上述のように、受光素子を回路基板に面実装し
ているから、受光素子のリード線に外来雑音が侵入する
機会が減少して外来雑音の影響を受けにくくなるのであ
って、シールド部材が不要になる結果、全体として小形
化されることになり、しかも、シールド部材が不要であ
ることにより、従来構成よりも部品点数が削減されてコ
ストの低減につながるという利点がある。また、煙監視
領域からの散乱光を受光素子に集光する受光レンズを、
煙監視領域からの散乱光の進行方向を変更する反射面を
有したプリズム部と、プリズム部により進行方向が変更
された光を受光素子に集光するレンズ部とを一体に設け
た形に形成しているがら、投光素子と受光レンズとを光
軸が取付面に対して傾斜する形で配設することができ、
煙監視領域の体積を大きくとることができるという効果
を奏し、しかも、プリズム部により散乱光の進行方向を
変更するから、取付面に平行な面内での投光素子と受光
素子との間の距離を小さくして外径を小さくすることが
可能になるのである。さらに、レンズ部から受光素子に
至る光路を囲み一端部が回路基板に当接する遮光筒を光
学基台に設けているので、回路基板と光学基台との間に
迷光が侵入したとしても、遮光筒によって迷光が遮断さ
れることになり受光素子に入射することがないという利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は同上の
一部切欠分解斜視図、第３図は同上のカバーを外した状
態を示す下面図、第４図は同上に用いる受光レンズを示
す動作説明図、第５図は同上の要部分解斜視図、第６図
は同上の要部断面図、第７図は′従来例を示す断面図、
第８図は同上の要部下面図、第９図は他の従来例を示す
断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・光学基台、３・・・発光
素子、５・・・回路基板、７・・・集積回路、８・・・
受光レンズ、８ａ・・・プリズム部、８ｂ・・・レンズ
部、１１・・・煙監視室、１５・・・遮光筒。 代理人　弁理士　石　１）長　七 ＩＦＡ １・・・ハウジング ２・・・光学基台 ３・・発光素子 ５・・回路基板 ７・集積回路 ８・・・受光レンズ ８ａ・・プリズム部 ８ｂ−・レンズ部 １１・・・煙監視室 １５・・・遮光筒 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング内に形成された煙監視領域に投光素子
   より照射された光線の煙粒子による散乱光を受光素子に
   より検出して煙を検出する光電式煙感知器において、受
   光素子は投光素子が実装されるとともに光学基台が結合
   された回路基板上に面実装され、光学基台は投光素子を
   保持するとともに煙監視領域からの散乱光を受光素子に
   集光する受光レンズを保持し、受光レンズは、煙監視領
   域からの散乱光の進行方向を変更する反射面を有したプ
   リズム部と、プリズム部により進行方向が変更された光
   を受光素子に集光するレンズ部とを一体に備え、光学基
   台は、レンズ部から受光素子に至る光路を囲み一端面が
   回路基板の表面に当接する遮光筒を備えて成ることを特
   徴とする光電式煙感知器。