JPS5940255B2 - 光散乱式煙感知器 - Google Patents
光散乱式煙感知器Info
- Publication number
- JPS5940255B2 JPS5940255B2 JP9915879A JP9915879A JPS5940255B2 JP S5940255 B2 JPS5940255 B2 JP S5940255B2 JP 9915879 A JP9915879 A JP 9915879A JP 9915879 A JP9915879 A JP 9915879A JP S5940255 B2 JPS5940255 B2 JP S5940255B2
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- JP
- Japan
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- light
- smoke
- axis
- smoke detector
- focal axis
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
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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。
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によりＸ軸、Ｙ軸および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
くなり、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り、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。この問題を解決するために
散乱光の受光効率を改善したこの発明の基礎となる光散
乱式煙感知器を第２図ないし第４図に示している。
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によりＸ軸、Ｙ軸および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
くなり、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り、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。この問題を解決するために
散乱光の受光効率を改善したこの発明の基礎となる光散
乱式煙感知器を第２図ないし第４図に示している。
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■集光ブロック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およびフォ
トダイオード、フォトトランジスタ、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Ｔで被
覆されている。表カバーＴ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ップ９が設け
られている。１０は感煙領域である。
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■集光ブロック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およびフォ
トダイオード、フォトトランジスタ、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Ｔで被
覆されている。表カバーＴ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ップ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り、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１
０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、その散乱光は集光ブロック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形を形成し、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り表カバー７の煙取
入孔８に連通する感煙領域１０を形成する。一方、放物
線の焦点を含む主軸に直角な軸の周りに放物線を回転し
て得られる錐状の回転放物面１７を形成する第２の反射
体１８を、その回転軸が前記第１の反射体１３の他方の
焦点１９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１９上に位
置する第２の反射体１８の焦点２０に受光素子６を配置
してその受光面を第２の反射体１８に向けている。
カバー７の煙取入孔８から感知器内に入り、感煙領域１
０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、その散乱光は集光ブロック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形を形成し、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り表カバー７の煙取
入孔８に連通する感煙領域１０を形成する。一方、放物
線の焦点を含む主軸に直角な軸の周りに放物線を回転し
て得られる錐状の回転放物面１７を形成する第２の反射
体１８を、その回転軸が前記第１の反射体１３の他方の
焦点１９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１９上に位
置する第２の反射体１８の焦点２０に受光素子６を配置
してその受光面を第２の反射体１８に向けている。
このような構成により、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に補かくされ、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１３ａおよび回転放物面１７を幾何学的に反射し
て受光素子６に到達する。
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に補かくされ、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１３ａおよび回転放物面１７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に直角な平面内に散乱する散乱光Ｃ
１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１９に位置する第２の反射体１
８に入射する。この場合、反射光Ｃ２は回転放物面１７
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１８の焦点２０に位置する受光素子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のであ
る。
１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１９に位置する第２の反射体１
８に入射する。この場合、反射光Ｃ２は回転放物面１７
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１８の焦点２０に位置する受光素子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のであ
る。
しかしながら、この光散乱式煙感知器は、第５図に示す
ように、散乱光Ｃ１の一部は楕円柱面１３ａを反射した
後他方の焦軸１９に進行する途中で感煙領域１０の筒孔
１５に入射しその境界面で屈折して他方の焦軸１９に集
束しないものがある。
ように、散乱光Ｃ１の一部は楕円柱面１３ａを反射した
後他方の焦軸１９に進行する途中で感煙領域１０の筒孔
１５に入射しその境界面で屈折して他方の焦軸１９に集
束しないものがある。
したがつてこの光散乱式煙感知器は、その分だけ受光効
率を低下させているという欠点がある。したがつて、こ
の発明の目的は、この受光効率の低下分を除去した光散
乱式煙感知器を提供することである。この発明の一実施
例を第６図および第７図に示す。
率を低下させているという欠点がある。したがつて、こ
の発明の目的は、この受光効率の低下分を除去した光散
乱式煙感知器を提供することである。この発明の一実施
例を第６図および第７図に示す。
すなわち、この光散乱式煙感知器は、第２図ないし第４
図の楕円柱面１３ａにおいて、反射光Ｃ２が筒孔１５に
入射する部分（開き角θ）に、その焦軸１４を曲率中心
とする円柱面２１を形成して曲面鏡を構成し、その反射
光Ｃ２′を焦軸１４、を集束通過するようにしたもので
ある。このようにすると、反射光Ｃ２′は焦軸１４を通
つて再度楕円柱面１３ａに反射して他の反射光Ｃ２と同
様に回転放物面１７に集束するようになる。したがつて
受光効率がさらに改善されたこととなる。なお、楕円反
射面で反射した後の反射光を集束させる光学系は双曲面
を介在させたり楕円的放物面を形成する等種々の態様が
ある。以上のように、この発明の光散乱式煙感知器は、
透明体に楕円反射面を形成して一方の焦点から煙散乱光
を発散させ他方の焦点へ集束するようにして受光する集
束プロツクにおいて、楕円反射面に一方の焦点を曲率中
心とする部分円柱反射面を形成して感煙領域により屈折
する反射光を他方の焦点へ集束するようにしたため、受
光効率がさらに改善されるという効果を有する。
図の楕円柱面１３ａにおいて、反射光Ｃ２が筒孔１５に
入射する部分（開き角θ）に、その焦軸１４を曲率中心
とする円柱面２１を形成して曲面鏡を構成し、その反射
光Ｃ２′を焦軸１４、を集束通過するようにしたもので
ある。このようにすると、反射光Ｃ２′は焦軸１４を通
つて再度楕円柱面１３ａに反射して他の反射光Ｃ２と同
様に回転放物面１７に集束するようになる。したがつて
受光効率がさらに改善されたこととなる。なお、楕円反
射面で反射した後の反射光を集束させる光学系は双曲面
を介在させたり楕円的放物面を形成する等種々の態様が
ある。以上のように、この発明の光散乱式煙感知器は、
透明体に楕円反射面を形成して一方の焦点から煙散乱光
を発散させ他方の焦点へ集束するようにして受光する集
束プロツクにおいて、楕円反射面に一方の焦点を曲率中
心とする部分円柱反射面を形成して感煙領域により屈折
する反射光を他方の焦点へ集束するようにしたため、受
光効率がさらに改善されるという効果を有する。
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図はこの発明の基礎となる光散乱式煙感知器の縦断面
図、第３図はその集光プロツクの断面図、第４図はその
底面図、第５図はその部分底面図、第６図はこの発明の
一実施例の集光プロツクの断面図、第ｒ図はその底面図
である。 ４・・・・・・集光プロツク、１０・・・・・・感煙領
域、１３ａ・・・・・・楕円柱面（楕円反射面）１４・
・・・・・一方の焦軸、１５・・・・・・筒孔、１７・
・・・・・回転放物面、１９・・・・・・他方の焦軸、
２０・・・・・・焦点、２１・・・・・・円柱面（曲面
鏡）、Ｃ２′・・・・・・反射光。
２図はこの発明の基礎となる光散乱式煙感知器の縦断面
図、第３図はその集光プロツクの断面図、第４図はその
底面図、第５図はその部分底面図、第６図はこの発明の
一実施例の集光プロツクの断面図、第ｒ図はその底面図
である。 ４・・・・・・集光プロツク、１０・・・・・・感煙領
域、１３ａ・・・・・・楕円柱面（楕円反射面）１４・
・・・・・一方の焦軸、１５・・・・・・筒孔、１７・
・・・・・回転放物面、１９・・・・・・他方の焦軸、
２０・・・・・・焦点、２１・・・・・・円柱面（曲面
鏡）、Ｃ２′・・・・・・反射光。
Claims (1)
- １ 柱状で断面が略楕円形をなす透明体の略全周面を楕
円反射面とする集光ブロックと、この集光ブロックの第
１の焦軸を中心軸とする円筒形の感煙領域孔と、この感
煙領域孔の一端側より軸方向に入光する発光源と、前記
集光ブロックの周面で前記第１の焦軸の近傍の楕円反射
面の周方向所定範囲に形成され前記第１の焦軸を曲率中
心とする部分円柱状反射面と、前記第２の焦軸に構成さ
れた受光部とを備えた光散乱式煙感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9915879A JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9915879A JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5622934A JPS5622934A (en) | 1981-03-04 |
| JPS5940255B2 true JPS5940255B2 (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=14239855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9915879A Expired JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940255B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
-
1979
- 1979-07-31 JP JP9915879A patent/JPS5940255B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5622934A (en) | 1981-03-04 |
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