JPH08271423A - 微粒子検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、汚損しにくく、長寿命、安価且
つ高感度の微粒子検出センサを提供することを目的とす
る。 【構成】 受光素子２の視野１０の中心軸に垂直な平面
内で且つその中心軸から一定距離の円周上に複数の発光
素子８が配置され、これら複数の発光素子８からそれぞ
れ光を発して煙粒子による散乱光１１が受光素子２で受
光される。複数の発光素子８から光を放射することによ
り、低濃度の煙に照射する光量が増し、これに比例して
煙による散乱光も光量が増加するので、高感度の微粒子
検出がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、火災時に発生する煙
あるいは空気中に含まれる粉塵等の微粒子を検出する微
粒子検出センサに係り、特に微粒子からの散乱光を検出
することにより微粒子の存在を検出する光電式の微粒子
検出センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の微粒子検出センサの一例
としての煙感知器においては、放電管、レーザーなどの
大光量の光源を用いたり、あるいは光電子増倍管、アバ
ランシェ・フォトダイオードなどの高感度な受光素子を
用いて高い感度を得るように構成していた。また、大光
量の光源と高感度の受光素子とを組み合わせて用いた
り、受光素子あるいはその光学系を検煙部に接近させる
ことにより、さらに高感度の微粒子検出を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放電管
は黒化等による光量低下、半導体レーザーは結晶端面に
おける光吸収等による劣化の問題が未解決であり、同様
に光電子増倍管やアバランシェ・フォトダイオードは高
電圧の電源を必要とするため、電源装置内の昇圧回路に
おける電解コンデンサの劣化の問題があり、装置の長寿
命化が課題であった。また、これらの素子自体が高価で
あるだけでなく、電源回路や冷却装置などの周辺回路が
複雑となるため装置全体が高価となるという問題もあっ
た。

【０００４】さらに、受光量を増大させるために受光素
子あるいはその光学系を検煙部に接近させた感知器にあ
っては、燃焼生成物である煙に暴露されることによる受
光素子等の汚損の問題もある。また、煙は煙粒子の粒径
の大小によって散乱角度が変わるため、単一の発光素子
を用いていると、散乱角度が単一となり、粒径の異なる
煙の質による感度変化が大きかった。なお、一般的感度
の微粒子検出センサにおいては、発光ダイオードやフォ
トダイオードなどの長寿命で安価な素子が用いられてい
るが、発光量や受光感度などの制約により、空調装置で
希釈された低濃度の煙を感知し得るような高い感度を有
する煙感知器を実現することができなかった。

【０００５】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、汚損しにくく、長寿命、安価且つ
高感度の微粒子検出センサを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の微粒子
検出センサは、検煙部をはさむように発光素子と受光素
子とを対向位置から所定角度ずらして配置し、検煙部に
流入した、火災時に発生する煙もしくは空気中に含まれ
る粉塵等の微粒子を検出する微粒子検出センサにおい
て、検煙部を照射する発光素子を複数設け、発光光量を
高めたものである。また、請求項２に記載の微粒子検出
センサは、請求項１のセンサにおいて、複数の発光素子
がそれぞれ異なる方向に向いているものである。

【０００７】請求項３に記載の微粒子検出センサは、検
煙部内に発光素子と受光素子とを互いに直交するように
配置し、検煙部に流入した煙による発光素子からの光の
散乱光を受光素子で受光して火災を検出する微粒子検出
センサにおいて、受光素子の視野の中心軸に垂直な平面
内で且つ前記中心軸から一定距離の円周上に複数の発光
素子を配置したものである。

【０００８】請求項４に記載の微粒子検出センサは、請
求項３のセンサにおいて、複数の発光素子が、受光素子
の視野の中心軸方向に複数段配置されたものである。請
求項５に記載の微粒子検出センサは、請求項４のセンサ
において、複数の発光素子が、各段ともその円周を包含
する平面に対して同一の角度を有するように配置された
ものである。請求項６に記載の微粒子検出センサは、請
求項４のセンサにおいて、複数の発光素子が、各段毎に
その円周を包含する平面に対して異なる角度を有するよ
うに配置されたものである。

【０００９】また、請求項７に記載の微粒子検出センサ
は、検煙部をはさむように発光素子と受光素子とを対向
位置から所定角度ずらして配置し、検煙部に流入した、
火災時に発生する煙もしくは空気中に含まれる粉塵等の
微粒子を検出する微粒子検出センサにおいて、本体の一
部に形成される吸引口及び排気口と、吸引口と排気口の
間に設けられる発光素子と、発光素子の吸引口側に設け
られるバッフル板とを備えたものである。

【００１０】

【作用】請求項１に係る微粒子検出センサにおいては、
複数の発光素子を設けることにより発光光量が高められ
ている。請求項２に係る微粒子検出センサにおいては、
複数の発光素子がそれぞれ異なる方向を向き、広範囲で
散乱光を発生させて微粒子の検出を行うことができる。

【００１１】請求項３に係る微粒子検出センサにおいて
は、受光素子の視野の中心軸から一定距離の円周上に配
置された複数の発光素子からそれぞれ光を発することに
より低濃度の煙に照射する光量を増し、これに比例して
煙による散乱光も光量が増加し、この増加した散乱光が
受光素子で受光される。これにより、発光素子及び受光
素子として一般的な感度の微粒子検出センサに使用され
ている長寿命且つ安価な素子を用いても、高感度の微粒
子検出センサを実現できる。

【００１２】請求項４に係る微粒子検出センサにおいて
は、請求項３のセンサにおいて、複数の発光素子を受光
素子の視野の中心軸方向に複数段配置することにより、
さらに煙に照射する光量が増加し、感度が向上する。請
求項５に係る微粒子検出センサにおいては、請求項４の
センサにおいて、複数の発光素子を各段ともその円周を
包含する平面に対して同一の角度を有するように配置す
ることにより、後方散乱、側方散乱及び前方散乱のうち
のいずれか、例えば後方散乱の散乱光のみを高感度で捕
らえることができる。請求項６に係る微粒子検出センサ
においては、請求項４のセンサにおいて、複数の発光素
子を各段毎にその円周を包含する平面に対して異なる角
度を有するように配置することにより、後方散乱、側方
散乱及び前方散乱が混在した散乱光が受光素子で捕らえ
れ、煙の質による感度変化を少なくすることができる。

【００１３】請求項７に係る微粒子検出センサにおいて
は、バッフル板により空気流が抵抗を受け、空気中の微
粒子は流速が最も大きい本体の中心軸付近に集まって流
れる。このため、発光素子が煙粒子による汚損を受けに
くい。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１にこの発明の一実施例に係る微粒子検
出センサの構成を示す。円筒状の感知器本体１内の一端
部には感知器本体１の中心軸と視野の中心軸とが合致す
るように、受光素子２とレンズ３とからなる受光部が形
成されており、他端部には反射光を減衰するための光ト
ラップ部４が形成されている。感知器本体１の中間部の
側壁には監視空間の空気を吸引して感知器本体１内に導
入するための吸引口５が設けられ、感知器本体１の他端
部近傍の側壁には空気を排出するための排気口６が設け
られている。吸引口５と排気口６との間の感知器本体１
の壁部に発光部７が形成されている。この発光部７は、
図２に示されるように感知器本体１の円筒状壁部の周に
沿って配置された複数の発光素子８が図１のように感知
器本体１の中心軸方向に複数段互いに隣接して並置され
た構造を有している。各段の複数の発光素子８は、感知
器本体１の中心軸、すなわち受光部の視野の中心軸に対
して垂直な平面内でこの中心軸から一定距離の円周上に
配置されている。なお、受光素子２及び発光素子８とし
ては、それぞれフォトダイオード及び発光ダイオードを
用いることができる。

【００１５】また、感知器本体１内には感知器本体１の
中心軸に垂直に複数のバッフル板９が設けられている。
各バッフル板９の中心には、そのバッフル板９の配置位
置に応じた大きさの円形の開口部が形成されており、こ
れらバッフル板９とレンズ３により受光素子２の視野１
０は発光部７と感知器本体１の内壁面を直接視ることは
なく、鋭い指向性を有するものとなっている。

【００１６】監視空間に開口する図示しないエアサンプ
リング管を吸引口５に接続すると共に図示しない吸引フ
ァンを排気口６に接続して吸引ファンを駆動させると、
監視空間内の空気がエアサンプリング管を介して負圧に
よって吸引され、吸引口５を経て感知器本体１内に導入
され、発光部７近傍の検煙部を通った後、排気口６を経
て外部に排出される。感知器本体１内に導入された空気
中の煙粒子は、バッフル板９の抵抗により流速が最も速
い感知器本体１の中心軸付近に集まり、排気口６へと流
れる。このとき、複数の発光素子８から感知器本体１の
中心軸に向かって放射された光の一部は導入された空気
中に含まれる煙粒子によって散乱し、その散乱光１１が
バッフル板９の開口部及びレンズ３を介して受光素子２
に入射する。図２に示されるように、各発光素子８から
放射された光束は、受光素子２の視野１０の中心におい
て交差して重畳され、この部分の入射光量が増大される
ため、散乱光１１の光量も増大する。

【００１７】発光素子８から放射された光の大部分は、
検煙部を透過して直進するが、その透過光は、感知器本
体１の内壁面、光トラップ４及びバッフル板９において
反射を繰り返しながら減衰し、受光素子２には入射しな
い。

【００１８】上述したように、感知器本体１内に導入さ
れた空気中の煙粒子は、バッフル板９の抵抗により流速
が最も速い感知器本体１の中心軸付近に集まって排気口
６へと流れる。このため、感知器本体１の周壁上に配置
された発光部７は煙粒子による汚損を受けにくい構造と
なっている。このため、発光素子８の頂部を本体の内壁
面とほぼ同じ位置、またはやや内側に位置させることが
でき、検煙部との距離を短くできる。また、レンズ３と
受光素子２により構成される受光部が配置されている感
知器本体１の端部は、吸引口５から排気口６へと向かう
空気の流れにさらされず、煙粒子が流入しないため、受
光部も汚損されにくい構造となっている。

【００１９】なお、この実施例では、発光部７において
複数の発光素子８が感知器本体１の中心軸方向に複数段
設けられているので、煙粒子による散乱光は受光素子２
に入射する際に互いに重畳され、受光量が増大する。

【００２０】上記の実施例では、発光部７において受光
素子２の視野１０の中心軸から一定距離の円周上に配置
された複数の発光素子８が、それぞれその円周を包含す
る平面内で円の中心を向いていたが、図３に示されるよ
うに、発光部１７の複数の発光素子８が、その円周を包
含する平面に対して一定の角度を有するように配置する
こともできる。図３の煙感知器では、全ての発光素子８
が受光部の方向に所定角度だけ傾けて取り付けられてい
る。これにより、発光素子８から放射された光の煙粒子
による前方散乱の散乱光１１が受光素子２で捕らえられ
ることとなり、受光素子２における受光量を増加させて
感度を高めることができる。

【００２１】また、複数段の各発光素子８を、各段毎に
その円周を包含する平面に対して異なる角度を有するよ
うに配置することもできる。例えば、図４に示される発
光部２７のように、全ての発光素子８から発せられる光
が受光素子２の視野１０の中心軸上の一点Ｐに集光する
ように配置してもよい。このように各発光素子８からの
光束を一点Ｐに集光させることにより、散乱光２１の光
量を増加させて感度を高めることができる。また、図５
に示される発光部３７のように、各段毎に発光素子８か
ら発せられる光が受光素子２の視野１０の中心軸上の異
なる点Ｐ１〜Ｐ５に集光するように配置してもよい。図
４あるいは図５のように複数段の各発光素子８を各段毎
にその円周を包含する平面に対して異なる角度を有する
ように配置すれば、後方散乱、側方散乱及び前方散乱の
うちの二つあるいは三つが混在された散乱光２１あるい
は３１が受光素子２で受光される。このため、粒径の異
なる煙の質の差による感度変化を少なくすることがで
き、信頼性の高い煙感知が可能となる。

【００２２】なお、本発明の本体は円筒状からなる。こ
のため、発光部を１段毎に別の円筒体で構成し、感知器
本体に、ねじや溶接等により取り付けられるようにして
もよい。これにより、感知器の感度によって発光素子の
個数を容易に変更できる。つまり、感知器の感度が低い
場合には、８個の発光素子を備えた円筒体を一つだけ感
知器本体に組み込み、高感度が要求される場合には円筒
体を５個感知器本体に接続する。

【００２３】上記の各実施例では、円筒形の感知器本体
１の内部にそれぞれ円形の開口部を有する複数のバッフ
ル板９を設けて、感知器本体１の内部空間を区画した
が、感知器本体１やバッフル板９の開口部形状が他の形
状であっても同様の効果を得ることができる。なお、本
発明では、複数の発光素子として４０個の発光素子を用
いているが、４個程度以上あればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る微
粒子検出センサは、検煙部内に発光素子と受光素子とを
互いに直交するように配置し、検煙部に流入した煙によ
る発光素子からの光の散乱光を受光素子で受光して火災
を検出する微粒子検出センサにおいて、受光素子の視野
の中心軸に垂直な平面内で且つ前記中心軸から一定距離
の円周上に複数の発光素子を配置し発光光量を増加させ
たので、一般的な長寿命で安価な発光素子と受光素子を
用いながらも、高感度のセンサを実現することができ
る。

【００２５】複数の発光素子を、受光素子の視野の中心
軸方向に複数段配置すれば、さらに煙に照射する光量が
増加し、感度が向上する。また、複数の発光素子を、各
段ともその円周を包含する平面に対して同一の角度を有
するように配置すれば、後方散乱、側方散乱及び前方散
乱のうちのいずれか、例えば後方散乱の散乱光のみを高
感度で捕らえることができる。一方、複数の発光素子
を、各段毎にその円周を包含する平面に対して異なる角
度を有するように配置すれば、後方散乱、側方散乱及び
前方散乱が混在した散乱光を受光素子で捕らえて、煙の
質による感度変化を少なくすることができる。この場
合、複数の発光素子は、各発光素子から発せられる光が
受光素子の視野の中心軸上の一点に集光するように配置
しても、また各段毎に発光素子から発せられる光が受光
素子の視野の中心軸上の異なる点に集光するように配置
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る微粒子検出センサを
示す側断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図であって発光部の正面断
面を示す図である。

【図３】他の実施例に係る微粒子検出センサを示す側断
面図である。

【図４】さらに他の実施例の要部を示す断面図である。

【図５】さらに他の実施例の要部を示す断面図である。

【符号の説明】 １ 感知器本体 ２ 受光素子 ３ レンズ ４ 光トラップ部 ５ 吸引口 ６ 排気口 ７，１７，２７，３７ 発光部 ８ 発光素子 ９ バッフル板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検煙部をはさむように発光素子と受光素
   子とを対向位置から所定角度ずらして配置し、検煙部に
   流入した、火災時に発生する煙もしくは空気中に含まれ
   る粉塵等の微粒子を検出する微粒子検出センサにおい
   て、 検煙部を照射する発光素子を複数設け、発光光量を高め
   たことを特徴とする微粒子検出センサ。
2. 【請求項２】 前記複数の発光素子は、それぞれ異なる
   方向に向いていることを特徴とする請求項１に記載の微
   粒子検出センサ。
3. 【請求項３】 検煙部内に発光素子と受光素子とを互い
   に直交するように配置し、検煙部に流入した煙による発
   光素子からの光の散乱光を受光素子で受光して火災を検
   出する微粒子検出センサにおいて、 受光素子の視野の中心軸に垂直な平面内で且つ前記中心
   軸から一定距離の円周上に複数の発光素子を配置したこ
   とを特徴とする微粒子検出センサ。
4. 【請求項４】 前記複数の発光素子は、前記受光素子の
   視野の中心軸方向に複数段配置されたことを特徴とする
   請求項３に記載の微粒子検出センサ。
5. 【請求項５】 前記複数の発光素子は、各段ともその円
   周を包含する平面に対して同一の角度を有するように配
   置されたことを特徴とする請求項４に記載の微粒子検出
   センサ。
6. 【請求項６】 前記複数の発光素子は、各段毎にその円
   周を包含する平面に対して異なる角度を有するように配
   置されたことを特徴とする請求項４に記載の微粒子検出
   センサ。
7. 【請求項７】 検煙部をはさむように発光素子と受光素
   子とを対向位置から所定角度ずらして配置し、検煙部に
   流入した、火災時に発生する煙もしくは空気中に含まれ
   る粉塵等の微粒子を検出する微粒子検出センサにおい
   て、 本体の一部に形成される吸引口及び排気口と、 前記吸引口と排気口の間に設けられる発光素子と、 前記発光素子の吸引口側に設けられるバッフル板とを備
   えたことを特徴とする微粒子検出センサ。