JPH0481997A

JPH0481997A - 光電式煙感知器

Info

Publication number: JPH0481997A
Application number: JP19655690A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Shimomura; 下村　茂樹; Akira Nagaoka; 長岡　暁
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-03-16

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、光電式煙感知器に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光電式煙感知器の要部を示す断面図であ
り、光学室１は暗室状態とするため遮光壁５と光学基台
６で覆われている。遮光壁５は光学室１への外光の侵入
を阻止するが、煙や気体は流入出できるように迷路状の
煙導入路（図示せず）を有している。光学基台６は投光
素子２を収容する投光素子収容部６ａ、受光レンズ７を
収容する受光レンズ収容部６ｂ、受光素子３を収容する
受光素子収容部６ｃを備えており、それぞれの収容部に
は投光素子２、受光レンズ７、受光素子３が収容されて
いる。また、光学基台６の中央部の遮光突起６ｄは投光
素子２からの直接光が受光レンズ７に導入しないように
設けられ、また、遮光カバー１０は受光レンズ７に受光
面以外からの光が導入されないように設けられている。

投光素子２及び受光素子３は回路基板８に実装されると
ともに、回路基板８には投光素子２の駆動回路や受光素
子３の出力に暴行いて煙の存否を判定する煙検出回路等
が実装されている。煙検出回路は一部が集積回路４で構
成され、受光素子３はこの集積回路上に設けられている
。集積回路化できない部分は電子部品９単体として回路
基板８に実装されている。また、光学室１や光の経路を
囲む表面は乱反射光を防止するため、光を吸収する黒色
で塗装されている。

さて、煙が遮光壁５を通過して光学室１の、投光素子２
の投光領域Ａと、受光素子３と受光レンズ７の関係で決
まる受光領域Ｂが交差して形成された検煙領域Ｃに達す
ると、投光素子２からの光が煙粒子りに照射され、煙粒
子りは散乱光を発生する。散乱光の一部は、光路Ｅで示
すように、プリズム付凸レンズ（受光レンズ７）の受光
面７ａから侵入しプリズム面７ｂで全反射され、凸レン
ズ面７ｃを通って集積回路４の受光素子３に達する。こ
の光量をシグナル成分Ｓと呼ぶ、また、煙が無くても、
投光素子２から発っ廿られた光は、光学室１を囲む面が
黒く塗装されているとはいえ反射するため、ごく弱い光
が受光素子３に達する、この光量をノイズ成分Ｎと呼ぶ
。

ところで、煙濃度を一定に管理した試験槽（図示せず）
に光電式煙感知器を入れ光学室ｌの煙濃度を一定にして
も、前述のシグナル成分Ｓとノイズ成分Ｎの値は光電式
煙感知器個々で異なる値をとり、ばらついていた、この
ばらつく要因は、受光レンズ７、受光素子３、投光素子
２の位置のばらつき等いくつかあるが、位置のばらつき
に対しては精度のよい設計が可能であり問題とはならな
い。最大の問題は投光素子２そのものに有り、その一つ
は、投光素子２の発する光の強さのばらつきであり、他
の一つは、投光素子２の発する光の方向のばらつき（第
５図参照）である。

ここで、投光素子２そのものによる発光強さ及び発光方
向のばらつきが、シグナル成分Ｓとノイズ成分Ｎの値に
どのような影響を与えるかを述べる。

発光強さのばらつきは、単に光の強さが異なるだけで光
の方向は同じなので、シグナル成分Ｓとノイズ成分Ｎの
値は同じ割合で変化し、シグナル成分Ｓとノイズ成分Ｎ
との比（これをＳ／Ｎ比と言う）には変化を与えない。

発光方向のばらつきは厄介である。つまり、検煙領域Ｃ
は光学基台６の投光素子２を囲む円筒面６ｅの方向で決
まる投光ｗ４域Ａと、受光素子３と受光レンズ７の位置
で決まる受光領域Ｂで決まるが、投光素子２の発光強さ
が同じでも発光方向のばらつきが第５図のように有ると
、当然、投光素子２の中心軸Ｚと投光方向軸Ｙとのずれ
のないＩの方が、■、■より検煙領域Ｃを通過する光量
は多く、検煙領域Ｃの煙濃度を一定とするならばシグナ
ル成分ＳはＩの方が、■、■よりも大きくなる。しかし
、ノイズ成分Ｎは投光素子２から発せられた光が、光学
室ｌの内壁の様々な所に反射して、その一部が受光素子
３に入射するものであるから、投光素子２の発光強さに
大きく左右され、発光方向のばらつきにはあまり影響さ
れない。即ち、発光強さが同じでも発光方向が異なると
Ｓ／Ｎ比は異なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、検煙領域Ｃの煙濃度が商品規格である所定煙濃
度以上になったとき、煙の存否を、存在すると判断する
光電式煙感知器を製造するには、実際に煙を用いて光電
式煙感知各個々に感度調整をしなければならず、製造工
程が簡略化できないと言う問題点があった。

本発明は、上記の問題点を改善するために成されたもの
で、その目的とするところは、感度調整に煙を使用する
ことなく行え、製造工程が簡略化できる光電式煙感知器
を捉供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するため、光学室に投光素
子と受光素子を配設し、該投光領域と該受光領域を交差
して検煙領域を形成し、該検煙領域に達した煙粒子によ
る散乱光を前記受光素子で受光し、該受光量の大小で煙
の存否を感知する光電式煙感知器において、検煙領域通
過光を受光する手段と、該検煙領域通過光を所定の値で
減衰する手段と、該減衰光を受光素子に導く光道を設け
たことを特徴とする。

〔作用〕

上記のように構成したことにより、検煙領域の通過光を
受光でき、この検煙領域通過光を適宜に減衰した光と、
検煙領域に達した煙粒子による散乱光を、同時に受光素
子へ導入でき、光、電式煙感知器のＳ／Ｎ比のばらつき
範囲を狭くできるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて、他の実施
例を第２図に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る光電式煙感知器の要部断面図で
あり、従来例と異なる構成は次の点である。

投光素子２より発光された光中、検煙領域Ｃを通過する
光だけを、検煙領域通過光を受光する手段としての検煙
領域通過光レンズ２１．で受光し、検煙領域通過光を光
ファイバー２２の導入口２３へ集光する。光ファイバー
２２へ導入された光は減衰器２５で減衰され、受光レン
ズ７のプリズム面７ｂに対し入射角θ、に設けられた光
ファイバー２２の導出口２４から放出される。なお、入
射角θ１は第３図に示すように θｌ−５ｉｎ　−’（ｎ　ｓｉｎθよ）とすると良い、
但し、ｎは受光レンズ７の屈折率である。

導出口２４から放出される光はプリズム面７ｂから受光
レンズ７に入り込み凸レンズ面７ｃを通って、煙粒子り
の散乱光とともに受光素子３に達することである。

第２図は本発明に係る光電式煙感知器の他の実施例であ
り、第１図と異なるのは検煙領域通過光レンズ２１．を
集光反射板２１．に置き換えたことであり、他は同様で
ある。

次に、本発明に係る光電式煙感知器では、第５図に示す
ような投光素子２の発光方向のばらつきによるＳ／Ｎ比
のばらつき範囲は、従来の光電式煙感知器より少なくな
ることを説明する。

本発明は検煙領域Ｃを通過する光だけを受光し、それを
適当な値に減衰して、それを受光レンズ７を通して受光
素子３へ到らしめるものである。

今、光電式煙感知器をこの光電式煙感知器の商品規格で
ある、煙の存否を判別しなければならない境界煙濃度Ｑ
、の煙で満たした楢の中に入れたとする。この時、検煙
領域Ｃの煙濃度もＱｏとなり、受光レンズ７が検煙領域
Ｃの煙粒子りによる散乱光を受光し受光素子３に入射す
る。この時のシグナル成分ＳをＳｏとする。また、この
時の光学室１を囲む面からのごく弱い反射光が受光素子
３へ入射する。この時のノイズ成分ＮをＮ、とする、ま
た、この時の検煙領域Ｃを通過する光だけを受光し、そ
れを適当な値に減衰して受光レンズ７を通して受光素子
３へ到らしめた第２のノイズ成分Ｎ、をＮ、。とする。

すると、この時、従来と本発明のそれぞれの光電式煙感
知器の受光素子３の総受光量ＸＩおよびＸ、は次のよう
になる。

Ｘ　＋　＝　Ｓ　ｏ　＋　Ｎ　ｏ　　　　　−−−−（
ＤＸｓ　””Ｓｏ　＋Ｎａ　＋Ｎ５ｏ−”””−■そし
て、第５図に示す投光素子２の発光方向のばらつきによ
る従来の光電式煙感知器のＳ／Ｎ比のばらつき範囲かに
、±εであるとすると次式が成立する。

（Ｋｌ−ε）≦（ｓｏ　／Ｎｏ　）≦（Ｋｌ　＋ε）・
・・・・・・・・・　　　　　■ 一方、本発明に係る光電式煙感知器のＳ／Ｎ比をに！と
すると次式が成立する。

Ｋｔ　＝Ｓｏ　／　（Ｎ、＋Ｎ、。）−・・・・・−・
・〜・−０次に、Ｋ、のばらつき範囲を考える。

０式は次のように変形できる。

Ｋｌ　＝１／　（Ｎｏ　／Ｓｓ　＋Ｎ、。／Ｓ０）■ ところで、Ｎ３゜／　Ｓ　Ｏは減衰器２５の減衰量によ
って決まる一定値をとる。つまり、投光素子２の発光強
さや発光方向のばらつきの影響を受けない、なぜならば
、Ｎ、。は検煙領域Ｃを通過する光と比例し、Ｓ、も検
煙領域Ｃを通過する光と比例するからである。

■と０式よりに２の値の範囲は次式で表される１／　（
ｔ　／＜　Ｋｌ　　−ε）十Ｎ３゜／Ｓ０　）　≦に２
≦ｌ／（ｔ／（Ｋｌ十ε）十Ｎ、。／Ｓ、１■ 今、Ｎ８゜／　ｓ　ｅは減衰器２５の減衰量を可変する
ことによって可変できる量なので、これをαとする。す
ると０式は次のようになる。

１／　（１／　（Ｋ、−ε）十α）≦に２≦’　／　（
１／　（Ｋ　Ｉ＋ε）＋α）■ よって、Ｋ２の上限はＫｇ（Ｍａｘ）＝　１　／　（１／　（Ｋ＋　＋ｔ　）
＋α）■ に２の下限はＫｇ（Ｍｉｎ）＝　１　／　（１／　（Ｋ、　−ｔ　）
十α）■ となるのである、よってに、のばらつきの範囲は（（Ｋ
ｇ（Ｍａｙ）＋Ｋｚ（Ｗｉｎ＞）／２　　（Ｋｘ（Ｍａ
ｘ）−Ｋ　ｚ（Ｍｉｎ）　ｌ　／　２　） ≦□　Ｃ（Ｋｇ（Ｍａｙ）’＋　Ｋｔ（Ｌｆｎ））　／
　２〕≦（（Ｋｇ（Ｍａｘ）＋Ｋｘ（Ｍｉｎ）］　　／
２　　＋　　（Ｋｇ（Ｍａｘ）−Ｋ　ｇ（Ｍｉｎ）　ｌ
　／　２　）　　　・・・−−一−−−−−・〜・−・
−−−一一一・・・・−−−−−一［相］となるのであ
る。

仮に　　Ｋ１＝９と　＝４．５Ｎ３゜／Ｓ、＝α＝１／３と成るように設計したとすると、Ｋ、（Ｍａｙ）＝１／　（１／（９＋４．５）＋１／３
１″：２．５Ｋｚ（Ｍｉｎ）＝１／　（１／（９４，５
）＋１／３　）　！＝：１．８となり、Ｋ、は１．８〜
２．５の範囲でばらつくことになり、Ｋ１は４．５〜１
３．５の範囲でばらついたのに対しに２のばらつき範囲
は少なくなるのである。

そして、もしもＮｏを略零とできれば（Ｋ、！−ｉωと
できれば）Ｋｔのばらつき範囲は略零となりに、−１／
α とできる、つまり、Ｋ２は減衰器２５の減衰量で決定す
る量とできるのである。従って、投光素子２の発光方向
のばらつきがあっても、Ｓ／Ｎ比の変化が少なく、Ｓ／
Ｎ比が略に、ζ１／αの光電式煙感知器を作ることがで
きるのである。

従って、Ｓ／Ｎ比が略一定でばらつきの少ない光電式煙
感知器ができるので、煙の無い場合のノイズ成分Ｎに対
する受光素子３の電気的出力（■８とする）を計測し、
この既知の電気的出力■８のＣＩ＋１／α）倍の電気的
出力を発生器により発生させ検煙回路に入力しておき、
この時ちょうど煙の存否を感知する境界となるよう感度
調整を行えば、商品規格に適合した光電式煙感知器がで
きる。すなわち、実際に煙を用いなくても感度調整がで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の光電式煙感知器は上記のように構成されている
ので、実際に煙を用いなくても感度調整ができ、製造工
程が簡略化できるとともに製造コストが低減できる。更
には、長期間使用することにより投光素子の発光強さめ
低下が予想されるが、定期的にノイズ成分の値をモニタ
ーすることで、感度劣化を正確に検知できる自己診断能
力の優れた信転性の高い光電式煙感知器を提供できると
言う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光電式煙感知器の一実施例を示す
要部断面図、第２図は他の実施例を示す要部断面図、第
３図は受光レンズに対する光ファイバーの導出口から放
出された光との関係を示す断面図、第４図は従来の例の
光電式煙感知器を示す要部断面図、第５図は投光素子の
発光方向のばらつきを示す平面図である。１・−光学室、２−投光素子、３・・・・受光素子、Ａ
・・−投光領域、Ｂ・・−受光領域、ｃ　−検煙領域、
Ｄ−・−煙粒子、２１．．２１ｂ−検煙領域通過光を受
光する手段、２２−・光道、２５・・−検煙領域通過光
を減衰する手段。特許出願人　　松下電工株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光学室に投光素子と受光素子を配設し、該投光領
域と該受光領域を交差して検煙領域を形成し、該検煙領
域に達した煙粒子による散乱光を前記受光素子で受光し
、該受光量の大小で煙の存否を感知する光電式煙感知器
において、検煙領域通過光を受光する手段と、該検煙領
域通過光を所定の値で減衰する手段と、該減衰光を受光
素子に導く光道を設けたことを特徴とする光電式煙感知
器