JPS5924478B2 - 光散乱式煙感知器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光散乱式煙感知器に関するものである。

煙による散乱光を受光して煙感知動作する光散乱式煙感
知器の従来の光学系は、第１図に示すようなものであつ
た。

すなわち、空間のＺ軸上に発光素子Ａを配し、Ｙ軸上に
受光素子Ｂを配して、発光素子Ａを発光させる。煙がＺ
軸上にないときは受光素子Ｂに光が到達しないため受光
されない。ＣはＸ−Ｙ軸に平行に配置された遮光板で漏
光による誤動作を防止する。一方、煙がＺ軸上に存在す
ると煙粒子ＤによＶＸ軸，Ｙ軸卦よびｚ軸を含む四方（
立体角は４π）に散乱し、受光素子ＢはそのうちＹ軸方
向の散乱光を受光素子Ｂで受光する。しかしながら、こ
の光学系は、全散乱光のうち立体角φの部分だけしか検
出できず、また受光素子Ｂに集光レンズを付加しても程
度の差にすぎないため、検知感度を表わすいわゆるＳ／
Ｎ比（煙による散乱光／外乱ノイズ）がいきおい低くな
Ｖ１誤動作を起こしやすいという欠点を有している。

このため、この光学系では、発光素子Ａの光束を増大す
る必要が生じて消費電力を増大させたＶ１受光側の信号
増幅のゲインを高くする必要が生じて回路の余裕をなく
するという問題があつた。したがつて、この発明の目的
は、散乱光の受光効率を向上させた光散乱式煙感知器を
提供することである。この発明の第１の実施例を第２図
ないし第４図に示す。

すなわち、この光散乱式煙感知器は、天井等に取付けら
れる基台１にプリント基板２をねじ止めし、プリント基
板２に回路部品３；集光プロツク４；発光ダイオード、
タングステンランプ、放電管等の発光素子５卦よびフオ
トダィォード、フオトトランジスタ、硫化カドミウム（
ＣｄＳ）等の受光素子６が取付けられ、表カバー７で被
覆されている。表カバー７は煙取入孔８と発光素子５の
光を吸収する黒色発泡ウレタン等の光トラツプ９が設け
られている。１０は感煙領域である。

このような構造によ抵火災で煙が発生すると、煙は表カ
バー７の煙取入孔８から感知器内に入り、感煙領域１０
に達すると、発光素子５からの１次光が煙粒子によつて
散乱され、その散乱光は集光プロツク４によつて受光素
子６に集光され、受光素子６の出力信号のレベルが一定
値以上に上昇すると、感知器が作動するものである。つ
ぎに、光学系の構成を説明する。

すなわち、第３図および第４図に示すように、アクリル
樹脂、スチロール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂等の光学的に等方等質である透明材料を用いて中実の
楕円柱を形成し、その楕円柱面１３ａをアルミニウム等
でめつきあるいは蒸着して第１の反射体１３を形成して
、これにより集光プロツク４を構成する。この第１の反
射体１３の一方の焦軸１４を中心軸として筒孔１５を形
成し、筒孔１５内に軸長の半分程度の長さをもつた遮光
筒１６を嵌着し、遮光筒１６内に発光素子５を装着する
とともに、筒孔１５の遮光筒１６の位置しない部分によ
シ表カバー７の煙取入孔８に連通する感煙領域１０を形
成する。一方、第１の反射体１３の他方の焦軸１８を第
１の焦軸とし第１の反射体１３の長軸１９上に第２の焦
軸２０を有する双曲柱面２１を、第１の反射体１３を切
欠くことによジ形成し（成形）、その表面に鏡面を形成
して、第２の反射体２２を形成する。

受光素子６は第１の反射体１３内に位置する第２の反射
体２２の第２の焦軸２０上に埋込んでその受光面を第２
の反射体２２の反射面に向けるようにする。このような
構成によジ、発光素子５から発光した１次光は、感煙領
域１０内に煙が侵入しない場合、そのまま直進して光ト
ラツプ９に捕かくされ、感煙領域１０内に煙が侵入した
場合、四方散乱して、その散乱光の焦軸１４に直角な平
面にあるものの全てが第４図矢印のように楕円柱面１３
ａおよび双曲柱面２１を幾何学的に反射して受光素子６
に到達する。

すなわち、焦軸１４に直角な平面内にある散乱光ａ１は
楕円柱面１３ａの一方の焦軸１４を中心として楕円柱面
１３ａに向けて入射するから、その第１反射光Ａ２は幾
何学的に他方の焦軸１８に集光する。一方、双曲柱面２
１は楕円柱面１３ａの焦軸１８を第１の焦軸とし、受光
素子６を第２の焦軸２０としているから、第１反射光Ａ
２が双曲柱面２１に入射すると、第２反射光Ａ３は第２
の焦軸２０に集まｂ１受光素子６に入光する。したがつ
て、この光学系を用いた光散乱式煙感知器は、焦軸１４
に対して直角方向に散乱する散乱光の全て（角度で２π
）を受光するため、従来と比較して、受光効率を著しく
向上でき、そのためＳ／Ｎ比を高めることができるので
、前記した諸問題の低減を図れる。

なお、この変形例として、楕円柱面に代えて長軸の周ｖ
に回転する回転楕円反射面を形成し、その一方の焦点を
含む長軸に直角な任意方向を焦軸としてその焦点に球状
感煙領域焦軸に発光素子を構成するとともに、前記双曲
柱面に代えて切軸の周Ｄに回転する回転双曲面を形成し
、その第１および第２の焦点を前記位置に設定しても同
様の効果が期待される。

この発明の第２の実施例を第５図｝よび第６図に示す。

すなわち、この光散乱式煙感知器は、第１の反射体１３
が主楕円柱面１３ａと部分楕円柱面２３を形成し、両者
は一方の焦軸１４と長軸１９が共通し、部分楕円柱面２
３による他方の焦軸２４は主楕円柱面１３ａによる他方
の焦軸１８よりも焦軸間距離が短くて焦軸１８の内方に
位置している。受光素子６は長軸１９上で焦軸１８に位
置して受光面を焦軸１４に向ける。また、双曲柱面２１
を形成する第２の反射体２２は、第１の焦軸を前記部分
楕円柱面２３による焦軸２４に一致し、第２の焦軸２０
を主楕円柱面１３ａによる焦軸１８と一致するように第
１の反射体１３内に穿孔形成している。その他の構成は
第１の実施例と同様である。この光学系による反射経路
は、焦軸１４に直角な平面内に散乱する散乱光のうち、
一部の散乱光ｂ１は楕円柱面１３ａに入射し、その反射
光Ｂ２は焦軸１８に集光して受光素子６の受光面に到達
する。

残ジの散乱光Ｂ３は頂度受光素子６の受光面が対面しな
い背面に位置する部分楕円柱面２３に入射し、その反射
光Ｂ４は双曲柱面２１に入射し、その反射光Ｂ５は第２
の焦軸２０にある受光素子６の受光面に入光する。した
がつて、受光素子６の受光効率は第１の実施例と同様に
なシ、同様の作用効果を有する。

この発明の第３の実施例を第７図卦よび第８図に示す。
すなわち、この光散乱式煙感知器は、放物線の焦点を含
む主軸に直角な軸の周ジに放物線を回転して得られる錐
状の回転放物面２５を形成する第２の反射体２６を、そ
の回転軸が前記第１の反射体１３の・池方の焦軸１８に
一致するように、第１の反射体１３を凹設し鏡面施工す
ることにより形成し、他方の焦軸１８上に位置する第２
の反射体２６の焦点２７に受光素子６を配置してその受
光面を第２の反射体２６に向けている。その他の構成は
第１の実施例と同様である。この光学系による反射経路
は、焦軸１４に直角な平面内に散乱する散乱光Ｃ１が第
１の反射体１３の楕円柱面１３ａに入射し、その反射光
Ｃ２が他方の焦軸１８に位置する第２の反射体２６に入
射する。

この場合、反射光Ｃ２は回転放物面２５による主軸平面
と平行であるから、その反射光Ｃ３は第２の反射体２６
の焦点に位置する受光素子６に入光する。したがつて、
その作用効果は第１の実施例と同様である。

この発明の第４の実施例を第９図卦よび第１０図に示す
。

すなわち、この光散乱式煙感知器は、光学系の第１の反
射体２８の横断面が第１０図のように楕円２８ａであり
、かつ、縦断面が第９図のようにその楕円の他方の焦軸
１８′上に焦点２９をもち、かつ焦点２９を含み横断面
と平行な平面内に主軸をもつ放物面２８ｂである楕円的
放物面を形成し、これにより第２の反射体を兼ねるよう
にして、受光素子６をその放物面の焦点２９に位置させ
ている。その他の構成は第１の実施例と同様である。こ
の光学系による反射経路は、焦軸１４に直角な平面内に
煙散乱する散乱光ｄ１が楕円的放物面に入射し、その反
射光Ｄ２が楕円面による他方の焦軸１８′上で放物面に
よる焦点２９に位置する受光素子６に入光する。

したがつて、その作用効果は第１の実施例と同様である
。

この発明の第５の実施例を第１１図卦よび第１２図に示
す。

すなわち、この光散乱式煙感知器は第２の実施例におい
て、第１の反射体１３の焦軸１４上に形成する筒孔１５
に代えて、焦軸１４の下端側に感煙領域形成孔３０を形
成し、上端側に底面３１ａを焦軸１４に対して４５度に
傾けた円孔３１を形成して、その底面３１ａに鏡面を施
こし、さらに中心軸が焦軸１４に直角で底部が底面３１
ａの中心に面する横孔３２を形成し、横孔３２に遮光筒
１６を嵌着して発光素子５を装着するようにしている。
この構成によると、発光素子５からの光は底面３１ａに
入射し、その反射光が焦軸１４上を軸方向に射光するよ
うになる。

その他の作用効果は第２の実施例と同様であるほか、集
光プロツク４の構成が便利になるという利点がある。ま
た、この実施例は前記した他の実施例にもそのまま適用
できる。この発明の第６の実施例を第１３図および第１
４図に示す。

すなわち、この光散乱式煙感知器は第１の実施例に卦い
て、第１の反射体１３卦よび第２の反射体２２を中空の
筒状体３３に一体形成し、その内面に鏡面３４を施した
ものである。この場合、感煙領域１０は中空空間の一部
として無境界に形成され、また光の反射や集光は中空中
の空気を媒質とする。この実施例の作用効果は第１の実
施例と同様であり１また前記した他の実施例にも適用で
きる。

以上のように、この発明の光散乱式煙感知器は、楕円反
射面を有する第１の反射体の一方の焦軸上に感煙領域を
形成し、この感煙領域に焦軸方向に光を入射させるとと
もに、煙による焦軸と直角な平面内の散乱光の第１の反
射体による反射光を、第２の反射体で反射して集光させ
、これを受光するように構成したため、散乱光の受光効
率は従来に比較して著しく向上できるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光散乱式煙感知器の光学系の原理図、第
２図はこの発明の第１の実施例の縦断面図、第３図はそ
の集光プロツクの断面図、第４図はその横断面図、第５
図は第２の実施例の集光プロツクの断面図、第６図はそ
の横断面図、第７図は第３の実施例の集光プロツクの断
面図、第８図はその横断面図、第９図は第４０実施例の
集光プロツクの断面図、第１０図はその横断面図、第１
１図は第５の実施例の集光プロツクの断面図、第１２図
はその横断面図、第１３図は第６の実施例の集光プロツ
クの断面図、第１４図はその横断面図である。 ４・・・集光プロツク、５・・・発光素子、６・・・受
光素子、１０・・・感煙領域、１３，２８・・・第１の
反射体、１３ａ・・・楕円柱面、１４・・・一方の焦軸
、１８・・・他方の焦軸、１９・・・長軸、２０・・・
第２の焦軸、２１・・・双曲柱面、２２・・・第２の反
射体、２３・・・部分楕円柱面、２４・・・部分楕円柱
面による他方の焦軸、２５・・・回転放物面、２６・・
・第２の反射体、２７・・・回転放物面の焦点、２８・
・・楕円的放物面、２９・・・楕円的放物面による放物
面の焦点、３１ａ・・・底面（反射面）、３３・・・筒
状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楕円反射面を有する第１の反射体と、この第１の反
   射体の一方の焦軸を中心として第１の反射体内に形成さ
   れた感煙領域と、この感煙領域に前記一方の焦軸の方向
   に照射する発光素子と、前記第１の反射体の他方の焦軸
   に集光する煙散乱光を反射してこれを集光させる焦点を
   もつた第２の反射体と、この第２の反射体の焦点に配置
   されてその反射光を受光する受光面を持つた受光素子と
   を備えた光散乱式煙感知器。 ２ 前記第１の反射体は楕円柱面を形成し、また、前記
   第２の反射体は第１の反射体の前記他方の焦軸上を第１
   の焦点とした双曲柱面を形成し、かつ、前記受光素子は
   その第２の焦点に配置される特許請求の範囲第１項記載
   の光散乱式煙感知器。 ３ 前記第１の反射体は主楕円柱面と、その前記他方の
   焦軸の近傍部分に形成されて、その主楕円柱面の長軸お
   よび前記一方の焦軸を共通としかつ焦軸間距離が主楕円
   柱面のそれより小さい部分楕円柱面とからなり、前記受
   光素子は前記他方の焦軸上にあつてその受光面を前記一
   方の焦軸に向けて配置され、前記第２の反射体は前記部
   分楕円柱面による焦軸に第１の焦点があり前記主楕円柱
   面による前記他方の焦軸に第２の焦点がある双曲柱面を
   形成しかつその反射面を前記受光素子の受光面に向けて
   いる特許請求の範囲第１項記載の光散乱式煙感知器。 ４ 前記第１の反射体は楕円柱面を形成し、また、前記
   第２の反射体は、放物線の焦点を含みかつその主軸に直
   角な回転軸の周りに回転して得られる錐状の回転放物面
   を形成し、その焦点および回転軸を前記楕円柱面の前記
   他方の焦軸上に配置し、前記受光素子をその焦点に配置
   している特許請求の範囲第１項記載の光散乱式煙感知器
   。 ５ 前記第１の反射体は、横断面で楕円を形成しかつ縦
   断面でその楕円の一つの焦軸上に焦点を形成するととも
   に焦点を含む焦軸に直角な平面内に主軸を有する放物線
   を形成する楕円的放物面を形成して、前記第２の反射体
   を兼ね、前記受光素子はその放物面の焦点に配置される
   特許請求の範囲第１項記載の光散乱式煙感知器。 ６ 前記発光素子はその射光を平面反射して前記一方の
   焦軸上軸方向に照射する特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項、第４項または第５項記載の光散乱式煙感知器
   。 ７ 前記第１の反射体は光学的に等方等質な透明合成樹
   脂材料で中実形成され、表面が鏡面形成される特許請求
   の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第５項記
   載の光散乱式煙感知器。 ８ 前記第１の反射体は中空筒状で内面に鏡面が形成さ
   れる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項ま
   たは第５項記載の光散乱式煙感知器。