JPH04160697A - 光散乱式粒子検知センサ - 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、空気清浄器等において粉塵や煙草の煙を検知
したり、あるいは光電式煙感知器等において煙粒子を検
知したりするために用いられる光散乱式粒子検知センサ
に関するものである。

［従来の技術］ この種の光散乱式粒子検知センサＡは、第８図に示すよ
うに、夫々光軸を交差させる形で光学室２内に配置され
た投光素子４と受光素子５とを備え、投光素子４の投光
領域と受光素子５の受光領域とが重合する領域である検
知領域における煙や粉塵などの粒子による投光素子４が
らの光の散乱光を受光素子５にて受光することにより粒
子を検出するものて、光学室２を形成するケース１′は
煙や粉塵等の粒子が流入しやすいが外光は入りにくい２
重構造としである。なお、ケース１′の煙粒子などの流
入部を複雑な迷路（ラビリンス）構造としたものもある
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のこの種の光散乱式粒子検知センサ
は形状が大きく且つ感度が低いため、空気清浄器なとに
内蔵する場自に適さなかった。しかも、空気清浄機能付
きの空調機などであると、空調のために煙濃度が希釈さ
れ、上記従来の光散乱式粒子検知センサは用いることが
できなかった。

そこで、形状を小形化し且つ高感度化を図った光散乱式
粒子検知センサが提供されている。

しかし、このように形状を小形化した場き、投光素子か
らの光が光学室の内壁によって反射され、その光が迷光
となって受光素子に達し、光学的なＳ／Ｎ比が悪化する
問題があった。

そこで、この点を改善した光散乱式煙感知器が特開昭６
３　１６３６９５号公報で提案されている。この光散乱
式煙感知器では、第９図に示すように、煙を流入する部
分の壁構造をラビリンス構造としてあり、そのラビリン
ス構造を形成する夫々の壁体１２の形状に工夫を加えて
迷光を低減するようにし、である。なお、投光素子４と
受光素子５との間には投光素子４からの光の受光素子５
への直接の回り込みを防止する第１の遮光部１３を設け
、さらにこの第１の遮光部１３の受光素子５側に遮光部
１３のエツジに結露を生しても直射光が受光素子５に回
り込まないようにする第２の遮光部１４を設けである。

ところで、この種の光散乱式粒子検知センサでは、粒子
の種類や濃度、受光角度なとによって投光パワーに対す
る受光パワーの比率（受光パワー／投光パワー）は変わ
るか、現行の煙感知器の場合には、上記比率はほぼ１０
−７〜１０−６となっている。また、Ｓ／Ｎ比は１０以
内のものが普通であるので、投光パワーに対する迷光パ
ワーの比率（迷光パワー／投光パワー）はほぼ１０−８
〜１０−７となる。

しかしながら、例えばビル環境基準における煙草の煙の
濃度が０　、１５　ｍｇ／ｍ３の場６を感知てきるよう
な高感度化が望まれる場合、投光パワーに対する受光パ
ワーの比率は、はぼ１０−９〜１０−８程度にする必要
があり、これに伴って投光パワーに対する迷光パワーの
比率も２桁程度改善する必要がある。

このような高感度化を達成する場合には、上記特開昭６
３−１６３６９５号公報の光散乱式煙感知器の構造では
不十分であった。つまりは、この光散乱式煙感知器ては
、投光素子から出た光の一部は図中に矢印で示すように
２回程度の壁体１２による反射で受光素子５に迷光か入
射されてしまうため、小形化しても現行の性能を満たす
Ｓ／Ｎ比を得ることはできても、迷光パワーの低減能力
に限界があるため、上述したようなさらに一層の高感度
化は期待できないのである。

本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、小形化してもさらに一層の高感度化
を図ることができる光散乱式粒子検知センサを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は検知領域の投光素
子及び受光素子が配置された側における投光領域及び受
光領域に共に入らない近傍に遮光部を設けると共に、検
知領域の投光素子及び受光素子が配置された側とは反対
側で投光領域と受光領域とが重なり合う検知領域の境界
部に先端が臨み光学室の一部を投光素子及び受光素子側
に分離する遮光壁を設け、上記遮光部、遮光壁及び光学
室の内壁面を投光素子の光が受光素子に入射されるまで
の反射回数が増加する形状に形成しである。

［作用］ 本発明は、上述のように構成することにより、投光素子
からの迷光となる光の反射回数を多くして迷光パワーを
低減することができるようにして、十分なＳ／Ｎ比をと
ることが可能となるようにし１、これによりさらに−層
の高感度化を可能となるようにしたものである。

［実施例］ 第１図乃至第６図に本発明の一実施例を示す。

本実施例の光散乱式粒子検知センサでは、第１図及び第
２図に示すように中空の直方状のケース１により光学室
２を形成し、上記ケース１内の一端面の上方に光軸を他
端面の下方方向に向けて発光タイオートなどの投光素子
４を配置すると共に、他端面の上方に光軸を一端面の下
方に向けてフォトダイオードなどの受光素子５を配置し
である。

ここで、投光素子４はケース１に一体形成されたアパー
チャ６によって投光領域を制限してあり、また受光素子
５はケース１に一体形成されたフード９により受光領域
を制限しである。なお、フート９の内面には光トラップ
８を設けると共に、受光レンズ７を設けである。但し、
上記受光レンズ７は必ずしも用いなくてもよいのである
が、受光効率を上げて受光素子５の出力を受けて信号処
理を行う処理回路の負担を軽くするために本実施例では
設けである。また、受光素子５には電気ノイズの影響を
少なくするためにシールド部材１５で受光面を除く外面
を覆っである。上記ケース１は、第３図に示すように、
−側面が開口された矩形箱状で光学室２の一側壁となる
面の外面に受光素子５の出力に応して適宜信号処理を行
う処理回路を構成するプリント基板１６が装着されたベ
ース１ａと、このベース１ａの開口に被着されるカバー
１−７＝ １Ｊとて構成してあり、少なくとも受光素子５を装着す
るフード９はベース１ａとカバー１ｂとに分離形成し、
ベース１ａにカバー１１１を被着した状態でフード９が
形成されろようにしである。

検知領域は投光素子４の投光領域と受光素子５の受光領
域とが重なる領域（第１図中斜線で示す領域イ）となり
、この検知領域イに一致させて煙や粉塵などの粒子を流
入させる流入口３をケース１の両側壁１ｃ、ｌｄに形成
しである。この光散乱式粒子検知センサでは、検知領域
イにおける煙や粉塵などの粒子による投光素子４からの
光の散乱光を受光素子５にて受光することにより粒子を
検出する。

ところで、本実施例においては検知領域イの投光素子４
及び受光素子５が配置された側（第１図中の検知領域イ
の上方）における投光領域及び受光領域に共に入らない
近傍に遮光部１０を設けると共に、検知領域イの投光素
子４及び受光素子５が配置された側とは反対側（第１図
中の検知領域イの下方）で投光領域と受光領域とが重な
り合う検知領域イの境界部に先端か臨み光学室２の下部
を投光素子４及び受光素子５側に分離する遮光壁１１を
設けである。これら遮光部１０及び遮光壁１１はケース
１に一体に形成しである。ここで、本実施例の遮光部１
０は略台形状て底部を三角形状に凹設してあり、遮光壁
１１の先端は尖らせてあり、遮光部１０の下部のエツジ
や遮光壁１］の先端に結露を生じに＜＜シである。

このように遮光部１０及び遮光壁１１を形成することに
より、本実施例ては投光素子４から投光された光が光学
室２の壁面なとで少なくとも１０回反射しても受光素子
５に入射されないようにすることができるようになって
いる。第４図は、遮光体１．０の右エツジをかすめるよ
うに照射された投光素子４からの光が１０回まで反射し
た場合の経路を示し、第５図は投光素子４の光軸方向に
照射された光が１０回まで反射した場合の経路を示し、
第６図は投光素子４の遮光壁１１の先端をかすめるよう
に照射された投光素子４の光が１０回まで反射する経路
を示す。つまり、本実施例の場合には投光素子４からの
光が少なくとも１０回以上光学室２の内壁面で反射され
ないと、受光素子５に迷光が到達しないことになる。そ
して、この種の光散乱式粒子検知センサのケース１は黒
色のＡＢＳ樹脂などで形成されることが多く、反射率は
約５〜１０％程度であるので、反射率を多めに見ても１
０回反射すれば、投光パワーに対する迷光パワーの比率
（迷光パワー／投光パワー）は約１０−１０とすること
ができ、このためビル環境基準における煙草の煙濃度が
０　、１５　ｍｇ／ｍ’の場６を検知する高感度（受光
パワー／投光パワー１＝１０−９〜１０−８＞としても
、Ｓ／Ｎ比を１０以上確保てきるのである。

ところで、この種の光散乱式粒子検知センサにおいては
、光学室２の内壁面に埃なとか付着する−と迷光が増大
する。ここで、迷光を増大さぜる最大の要因となるのは
、受光素子５の受光領域の前方に臨む光学室２の一端壁
に埃が付着する場きであり、次に投光素子４の投光領域
の前方に望む他端壁に埃が付着する場合である。そこで
、これら端壁面を夫々下方に向く面に形成する（いわゆ
るオーバーハングさせる）と、埃の付着を少なくするこ
とができて迷光の増大を阻止てきる。なお、第７図の場
合には、この種の光散乱式粒子検知センサが横置きある
いは縦置きのいずれても使用されることを考慮し、上記
端壁面１ｆが常に下方を向くように形成しである。従っ
て、例えば空気清浄器などに内蔵する場合の配設方法の
自由度が増す利点がある。なお、このように上記端壁面
１ｆを形成すると、投光素子４からの光を両側面に反射
させることができ、さらに投光素子４の迷光となる光の
反射回数を増加させることが望め、さらに３　、／　Ｎ
比を改善することか期待できる。なお、第７図において
は端壁面１ｆを平面としであるが、曲面に形成してもよ
いことは言うまでもない。

上述の実施例においてはケース１が中空の直方体とし、
且−）遮光体１０を断面を略台形状とし、遮光壁１１を
平板状とした場きについてのみ説明したが、要は迷光が
十分な回数反射されて低減された後に受光素子５に入射
される構造であれば、上記実施例に示された形状たけに
限定されるものではないことは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、検知領域の投光素子及び受光素
子が配置された側における投光領域及び受光領域に共に
入らない近傍に遮光部を設けると共に、検知領域の投光
素子及び受光素子か配置された側とは反対側て投光領域
と受光領域とが重なり合う検知領域の境界部に先端が臨
み光学室の一部を投光素子及び受光素子側に分離する遮
光壁を設け、上記遮光部、遮光壁及び光学室の内壁面を
投光素子の光が受光素子に入射されるまでの反射回数が
増加する形状に形成しであるので、投光素子からの迷光
となる光の反射回数を多くして迷光パワーを低減するこ
とができ、十分なＳ／Ｎ比をとることか可能となり、従
ってさらに一層の高感度化を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は同上の
横断面図、第３図は同上の分解した部分斜視図、第４図
乃至第６図は迷光の反射状態を示す説明図、第７図は埃
の付着を防止する構造を示す部分斜視図、第８図は従来
例の構造を示す一部を破断した側面図、第９図は他の従
来例の構造を示す平面図である。 ２は光学室、４は投光素子、５は受光素子、］０は遮光
部、１］は遮光壁、イは検知領域である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第７図 ７′ ／ ７′／Ｉ。 ／′ ７′ ど、 ｌ　　＼、 １　　　　　　＼ ！ へ　／ 第８図 Δ ）姿〈政Ｃと ？ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々光軸を交差させる形で光学室内に配置された
   投光素子と受光素子とを備え、投光素子の投光領域と受
   光素子の受光領域とが重合する領域である検知領域にお
   ける煙や粉塵などの粒子による投光素子からの光の散乱
   光を受光素子にて受光することにより粒子を検出する光
   散乱式粒子検知センサにおいて、検知領域の投光素子及
   び受光素子が配置された側における投光領域及び受光領
   域に共に入らない近傍に遮光部を設けると共に、検知領
   域の投光素子及び受光素子が配置された側とは反対側で
   投光領域と受光領域とが重なり合う検知領域の境界部に
   先端が臨み光学室の一部を投光素子及び受光素子側に分
   離する遮光壁を設け、上記遮光部、遮光壁及び光学室の
   内壁面を投光素子の光が受光素子に入射されるまでの反
   射回数が増加する形状に形成して成ることを特徴とする
   光散乱式粒子検知センサ。