JPS5888641A - 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】 この発明は、パルス駆動される光源と、該光源の直接放
射領域の外部に配設されて該放射領域に煙が存在する場
合に散乱光を受けて出力パルスを発生する受光器と、上
記出力パルスが予め定められた閾値を越えた時に警報信
号を発生するための信号をスイッチ段に伝達する回路素
子を備えている評価回路とを有する煙検出器に関する。

このような煙検出器は例えばＷＯ−ＰＡ　ｇ　０７３Ｂ
およびＥＰ／ＰＡ、ｌり７９から既に知られている。

これらの公知の装置正こおいては、光源はパルス発生器
によって制御されて、短かい接続期間の放射パルスを送
出する。受光器（放射レシーノつは散乱場の煙によって
散乱された光を受けるが、しかしながらまた壁によって
反射された光をも受ける。送光器および受光器の経時変
化および温度依存性変化を補償するために、第一の同じ
受光セルを備えた同じ光で駆動される散乱光検出器を用
いて、送光器から送出される光を測定し制御することが
既に提案されている（例えば米国特許第１７／ｇ０７ダ
ａ号明細書参照）。しかしながらこの構造は、汚染によ
る有ゆる可能な変化の補償には充分ではない。

本発明の課題は、機能もしくは性能が如何なる汚染によ
っても悪影響を受けず、そして煙検知感度が長時間に亘
って安定である煙検出器を提供することにある。本発明
の他の課題は、機能が悪影響を受けるほどに汚染が進行
した時ζこ障害信号を発生する煙検出器を提供すること
にある。

本発明の上記の課題は特許請求の範囲第１項に記載の構
成によって解決される。

特許請求の範囲第ユ項以下には、本発明の好ましい実施
形態および実施態様が記述されている。

本発明による煙検出器の一実施例によれば、下側に配置
された光源は北に向って円錐形状に光を送出する。主受
光素子が中心対称に上方に配置されており、そして基準
受光素子は送光器の直接放射路もしくは光路内で上方で
若干側方に配置されている。このような配置もしくは配
列シこよれば、塵埃は光源だけに堆積する。これに対し
て、気体の凝縮物は主受光器および基準受光器に均等に
伺着する。したがって基準セル即ち基準受光器の信号を
測定することにより送光器の光出力を制御すれば、報知
器の汚染に関係なく、煙によって発生された散乱光信号
だけが主受光セルに入射することになる。

本発明の他の実施例による電子回路は、本質的に、基準
セル（基準受光器）の制御下で光源への電流供給を制御
するための発信器と、増幅器と、識別機能を備えた閾値
検出器とからなる。

汚染が進むと受光パルスが非常に緩慢に変化する。それ
に対処するために閾値は受光パルスの振幅で変化せしめ
られる。これに対して火災で生じた煙で発生されるよう
に受光パルスが迅速に増大する時には、閾値はほとんど
便化せず、処定の受信レベルに達した時にスイッチ段が
起動される。このように識別機能を有する閾値検出器は
、受光パルスの緩慢な変化を補正する。

この閾値検出器と、基準セルによって制御される光源と
を組合わせることにより、汚染が相当に進んだ場合でも
煙感度がほとんど変わらない煙検出器が得られる。さら
に、光源の経時変化および温度依存性が補正される。

上述の回路には、（例えば発振器の電気パルスによる）
阻止パルスを発生する手段ならびに該阻止パルスと受光
器の出力パルスとの差を求め、この差をリセット信号と
して計数装置に供給する手段を設け、該リセット信号が
存在しない場合には計数装置をそのまま計数し続けさせ
て予め定められた計数状態に達した時に答報信号を発生
ずるようにするのが有利であることが判った。このよう
にして改善された回路は、電気信号、特に高周波数の′
に気妨害信号に対して鈍感である。と言うのは、これら
電気的妨害信号は、計数装置に対して精々１つの付加的
なリセット信号を発生し得るに過ぎず、したがって、こ
のような妨害信号により煙検出器が誤警報を発生するこ
とは確実に阻止されるからである。

さらに、下記のようにして光源の制御を障害信号の発生
に利用することができる。即ち、光源が基準セルにより
完全に追従されている限りにおいては、煙検出器は不変
の煙検知感度を維持する。この回路が制御限界に達する
と、このことが検出されて、障害信号を発生することが
できる。即ち、この検出器は、その煙検知感度がほとん
ど変わらないにも拘わらず、光源の汚染が進んだりある
いは経時変化で鈍感になった場合には妨害信号を発生す
る。

以下添付図面を参照し本発明による煙検出器の一実施例
に関し詳細に説明する。

第１図には、断面図で本発明による煙検出器の構造が示
されている。放射源もしくは光源／は、検出器の囲繞さ
れた空間内に中空円錐形の放射もしくは光を送出する。

中心絞り３０は、受光器／乙の直接照射を阻止する働き
をなす。

これに対して、基準セル／２は光円錐内に位置している
。この配列によって、受光器／６および基準セル／２は
同じ程度に汚染される。特に塵埃は主として光源／上に
堆積して基準信号および散乱光信号に同程度に影響を及
ぼす。

第２図に示した本発明の煙検出器の一実施例の回路にお
いて、コつの直流電圧を導く導体Ｌ１およびＬ２間には
送光器Ｓ１受光器Ａ１相関器Ｃ１閾値検出器Ｎ、積分器
工、警報スイッチ段におよびスイッチング段Ｕを有する
監視回路が接続されている。

送光器Ｓは、約２秒の間隔でほぼ１００μ日の持続期間
を有する７アンペアの′電流を光源゛ｌに供給する発振
器から構成されている。光源／は発光ダイオードまたは
赤外線発生ダイオードから構成されている。発振器は、
関連の制限抵抗器３を備えた電カドランシスター、関連
ノ制限抵抗器Ｓを備えたトランジスタグからなる制御回
路ならひに抵抗器りとコンデンサ６とからなる帰還結合
回路から構成されている。大容量のコンデンサ／θは光
源／に対し電流パルスを発生する。

このコンデンサＩＯは抵抗器／ｌを介して充電されるも
のである。該電流パルスは、抵抗器ｇおよび９がトラン
ジスタグのベースに、該トランジスタグを導通にする電
圧を印加する時に発生される。

発光ダイオード（光源／）を流れる電流は、測定抵抗器
／３および帰還結合抵抗器／ダを備えた基準セル（ホト
トランジスタ／コ）を介して制御される。抵抗器／３の
電圧が充分に高くなると、トランジスタ／Ｓが成る程度
導通してそれにより電カドランシスターのベース電流を
減少する。ホトトランジスタの代りにホトセルを使用し
得るこさは言うまでもない。

受光器Ａは、ホトセルからなる受光素子／６ならびに２
段増幅器から構成される。該一段増幅器は、トランジス
タ／りおよびｉｇ、コレクタ抵抗器２．２およびλ３、
パルス増強用の並列コンデンサ２／を備えたエミッタ抵
抗器、２０ならびに帰還結合抵抗器／？から構成されて
いる。

抵抗器２弘およびコンデンサ、２ｊを介して、発振器か
ら阻止パルスが発生される。したがってトランジスタ／
ｌのコレクタには結合コンデンサ、２６を介して負の阻
止パルスが現われ、これに対して増幅された受信もしく
は受光パルスは正の方向に現われる。受光素子／乙とし
てホトセルの代りに、ホトトランジスタを使用すること
もできる。その場合にはトランジスタ／７を省略するこ
とができよう。

相関器Ｃとしては、自己導通性Ｐチャンネル接合形電界
効果トランジスタ（ＪＰＥＴ）　２７が用いられており
、該トランジスタコクのゲートは通常低レベルにあって
、該トランジスタ２７は導通しており、それにより障害
パルスは短絡されている。パルス期間中だけ、ゲートは
高レベルになり、ＪＰ１ｉｉ７１７は不導通となって、
受光パルスおよび阻止パルスはこの段を通過することが
できる。

閾値検出器Ｎは、自己導通性Ｎチャンネル接合形電界効
果トランジスタ（ＦＫＴ）、ｌ　ｆｆと、コンデンサ２
９および高オームの抵抗器３０を有する保持段から構成
される。各パルス毎に、ＦＩＩＣＴλｇは負のパルス縁
によって導通にされる。その結果、ベース抵抗器３２を
有するトランジスタ３１を介してリセット・パルスが発
生される。

同時に、ＦＫＴ、２ｇの順方向ゲート−ソース路を介し
てコンデンサｕ９が充電される。パルス・レベルが一定
のレベルに留まる限り、コンデンサ２９は本質的に同じ
電位に留まる。抵抗器３θを介してコンデンサは非常に
僅かしか放電せず、次続のパルスで再び前の電位に充電
される。パルス・レベルが非常に緩慢に変化する際には
、コンデンサ２９の電位も相応に緩慢に変化する。検出
器内に煙が侵入すると、ＦＦ！Ｔ２ｇのゲートに加わる
パルスの大きさは小さくなる。

このパルスが充分に小さくなると、ＦＥＴはこのパルス
期間中、最早や導通せず、リセット・パルスは発生しな
い。

積分器設工は、計数器３３（例えばグθ−ケ型）から構
成されており、該計数器３３は各光パルス（放射パルス
）毎に発振器から計数パルスを受ける。リセット・パル
スが発生されている間は、この計数器は各パルス毎にｐ
」にリセットされる。リセット・パルスが存在しない場
合には１、ｎ−１個のパルス後に、出力Ｑｎは高レベル
になる。

スイッチ段には、計数器の出力Ｑによって制御されるサ
イリスタ３ｙから構成されている。

ツェナーダイオード３Ｓは、警報状態を障害状態から識
別するための電圧（例えば乙ボルト）を発生する。

モニタ回路もしくは監視回路Ｕは、抵抗器３７および３
ｇからなる分圧器とサイリスタ３６とから構成されてい
る。抵抗器３は光源ｌを流れる電流を測定する。光源ｌ
の汚染または経時変化で該′４流が過度に高くなると、
サイリスタ３６が導通に制御されて、それにより障害が
表示される。上に述べた回路は単なるー・実施例に過ぎ
ない。例えばモニタ回路Ｕまたは相関器Ｃのような構成
要素を省略することができる。また、上に述べた、いろ
いろな素子の代りに他の素子を用いることができる。例
ば閾値検出器を、第３図に示すように、計数器とディジ
タル／アナログ変換器とによりディジタル的に実現する
ことが可能である。

第３図を参照するに、結合コンデンサ３９を介して、パ
ルス信号は抵抗器１１Ｑおよびグ／からなる分圧器の電
圧ζこ加算されて比較器＜ｚ、ｔおよびＩＩＡの負の入
力端に印加される。これら比較器はその正の入力端に、
抵抗器’７２．′Ｉ３およびり４７１こよって発生され
る電圧を受ける。各パルスの終末で、比較器Ｑ−Ａの状
態にしたがい、計数パルスが発生され、該計数パルスは
素子ｌ１９で反転されて、計数器グア（例えば／ダｊ／
Ａ型）の状態「／」だけ増分または減分する。この計数
器ｙ７の状態は並列ディジタル／アナログ変換器ｌＩｇ
を介し、抵抗器＋／およびり０を介して入力直流電圧を
発生する。この回路構成においては、休止状態で、比較
器ｑ４の負の入力端に現われるパルス電圧が該比較器グ
乙の正の入力端の電圧を振動させる。パルスの大きさが
急激に減少する時には、計数器４′７はこの振動電圧に
追従することはできない。パルスが比較器ｐ、１の正の
入力端の電圧に達しなくなると直ちに、リセット・パル
スは発生されなくなって計数器３３は最早やりセットさ
れない。この形式の回路はまた、阻止パルスを用いない
検出器回路にも採用し得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は基準セルを備えた煙検出器の構造を示す部分断
面図、第二図は本発明の好ましい実施例による回路を示
す回路図、そして第３図はディジタル構成による別の回
路例を示す回路図である。 ／・拳光源、λ・・電力トランジスタ、３．Ｓ・・制限
抵抗器、夕、／！、／７．／ｇ　、３／＠・トランジス
タ、り、ｔ、９．．２２，１３．Ｚ’ｌ、３θ、３７．
．３ｇ、ｌｌＯ。 ４／ｉ　、＜ｚ、２．り３．りｙＩＩ・抵抗器、乙、／
θ、／／、コＳ。 、２９＠−コンデンサ、１２Ｉ１１１基準セル、／３・
・測定抵抗器、／４７．ハト帰還結合抵抗器、／６・・
受光素子、２ｏ・・エミッタ抵抗器１．２／。 ２Ａ、３９”・結合コンデンサ、３コ・φベース抵抗器
、λり・・Ｐチャンネル接合形電界効果トランジスタ（
ｙｙｇＴ）、λｇ・・Ｎチャンネル接合形電界効果トラ
ンジスタ（ＦＩＩＣＴ　）、３３．４＃・・計数器、３
１Ｉ、、３Ａ・・サイリスク、３Ｓ・・ツェナーダイオ
ード、ｌＩＳ、ｌＩ６＠・比較器、５０・・中心絞り、
ｌＩｔ・・並列ディジクル／アナログ変換器、Ｌ・・導
体、Ｓ・・送光器、Ａ・・受光器、Ｃ・・相関器、Ｎ・
・閾値検出器、■・・積分器、Ｋ・・警報スイッチ段、
ＵΦ・スイッチング段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 θ　パルス駆動される光源（ｔｌと、該光源（１）の１
   ｒ穐接放射領域の外部に配設されて核放射領域に煙が存
   、在する場合に散乱光を受けて出力パルスを発生する受
   光器θｅと、前記出力パルスが予め定められた閾値を越
   えた時に警報信号を発生するための信号をスイッチ段（
   Ｋ）に伝達する回路累子（Ａ％Ｎ）を備えている評価回
   路とを有する煙検出器において、前記光源（１）の直接
   照射路内で前記受光器αＱの近傍に、前記光源（１）の
   放射を制御する基準セルα力を設け、さらに、受信パル
   スが緩慢に変化する場合に前記閾値を、７分より大きい
   時定数で追従制御する手段（２ｇ　、ｓｑ　、、７（１
   ）　）を設けたことを特徴とする煙検出器。 ユ）　光源（１）を下方に、そして受光器（１６）およ
   び基準セル０２を上方に配置した特許請求の範囲第１項
   記載の煙検出器。 ３）　基準セル０邊がホトトランジスタまたはホトダイ
   オードである特許請求の範囲第１項または第１項記載の
   煙検出器。 ｋ）　各パルス毎に、光源（１）の電流を、基準セルθ
   ４が予め定められた信号を発生するように制御する手段
   を備えている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れか７つに記載の煙検出器。 Ｓ）　各パルス毎に光源００の電流を所定の１７ベルに
   調整する手段を備え、該レベルは、基準セル員によって
   徐々に追従される特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれか７つに記載の煙検出器。 ム）受光パルスによって所定のレベルに設定されるコン
   デンサ（２つを備え、さらに、越えられた場合に信号が
   発生される閾値を、前記コンデンサ（λ９）の電位に対
   して同じ大きさに留まる電圧に保持するだめの手段（２
   ｇ）を設けた特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
   れか１つに記載の煙検出器。 ７）　阻止パルスを発生する手段（コリを設け、さらに
   、該阻止パルスと受信パルスとの差が成る大きさを下回
   った時に、後置接続されている積分器（１）をリセット
   するリセット信号を発生するための手段（Ｎ）を設けた
   特許請求の範囲第７項ないし第を項のいずれか１つに記
   載の煙検出器。 ｇ、）閾値検出のための大きな時定数で追従する手段（
   ２ｇ）が、ゲートに保持コンデンサを備えた接合形電界
   効果トランジスタ（２ｇ）によって形成され、該コンデ
   ンサ（，２９）の充電はゲート−ソースによって形成さ
   れるダイオードを介して行なわれる特許請求の範囲第６
   項記載の煙検出器。 ９）　閾値を大きい時定数で追従するための手段が、順
   方向／逆方向計数器（り７）およびディジタル／アナロ
   グ変換器（ｌＩｇ）によって形成されている特許請求の
   範囲第７項ないし第５項および第７項のいずれか７つに
   記載の煙検出器。 ／の　順方向／逆方向計数器（ｌＩり）を順方向または
   逆方向に制御するための比較器（ｙ６）を設け、さらに
   前記計数器（ｌ１７）によって制御されるディジタル／
   アナログ変換器（＜＝ｒ）が、受信パルス番こ加算され
   る直流電圧を制御する特許請求の範囲第デ項記載の煙検
   １月器。 ／Ｚ）　　閾値を越える煙検知パルスの予め定められた
   数または設定可ｕＬな数の受信後にスイッチ段（Ｋ）を
   制御する計数器（３３）を後置接続した特許請求の範囲
   第６項ないし第１θ項のいずれか７つに記載の煙検出器
   。 ／２）　　光源＋１１を流れる電流を測定し、該電流が
   予め定められた閾値を越えた時に障害信号を発生する手
   段（Ｕ）を設けた特許請求の範囲第１項ないし第１／項
   のいずれか７つに記載の煙検出器。 ／３．）　　障害信号が存在する場合にトリガされるサ
   イリスタ（３６）を設けた特許請求の範囲第１−項記載
   の煙検出器。 ／リ　障害信号によってトリガされて、コθないし２０
   ０秒の時間間隔で導体Ｌ１およびＬ２をＯ，Ｓ秒ないし
   １０秒間短絡する発振器を設けた特許請求の範囲第１−
   項記載の煙検出器。