JPS59501283A - 浮遊粒子検出器 - 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】 浮遊粒子検出器 本発明は、浮遊粒子検出器、特に煙検出器に関し、ハウジングと、典型的には可 視光または赤外光の放射ビームをハウジング内を横切って照射するようになされ た放射源と、ハウジング内の浮遊数子によって散乱された放射に応動し浮遊粒子 濃度が予じめ定められた値に達したときに番報を生じるようになされた評価回路 で接読されたセンナとを有する形式の検出器に関する。

この種の検出器の最も単純な形式は、ただ１個のセンナのみを使用し、とのセン サで生じた信号が所定の値を越えた時に９報が指示される。しかしながらこの種 のセンサば、特に放射源、センナ、或いは通常は増幅器とコンパレータとを有す る評価回路など、その電気部品の特性が経時変化することと、センサが包子散乱 光を受光するのみならず、反射率が経時変化するハウジング鷹面で反射された放 射Ｃバックグラウンド放射と称す）も受光するので、実際には非常に信頼性のな いことが証明されている。信頼性のない別の原因は、例えば電圧サージのため放 射源の強度が急に強くなったとすると、警報の出る条件が実際には存在しないＫ も拘わらず１報が生じてしまうことである。

これらの理由のため、更に複雑な二つのセンサ、つまりその内の一方が粒子散乱 放射と必然的に生じるバックグラウンド放射とに応答し、他方がバックグラウン ド放射のみに応答するものを含む検出器が提案されている。

この二つのセンナは、反対に詰合されて、その正味の出力が包子散乱光の強度の みを表示し、この正味の出力が所定の値に遠したときに１報が指示されるように なっている。この構成は、単純な構成の場合の問題の幾分かを解決するものの、 二つのセンサは、反射率が違っている可能性のあるハウジング壁面の別々の部分 に通常向いており、この違いが時間の経過に伴って増加する可能性かめるので、 実際には出力信号が粒子散乱放射強度を真に示すものではないことが判明してい る。更に、両センサの出力が浮遊粒子の発報」度において相違しているため、放 射源の強度のＴ動、または両センナに対して１感度が同一でいったとしても、各 センサの感度の変化、あるいは増幅器ないしコンパレータの特注の変）が、１報 の生じるａ子」度に変動を起たすこととなろう。この変動は高品質部品を使用し て減少することはできるが、これは当然検出器の価格を相当上昇させる。

従って本発明の目的は、上述した欠点が除去され或いは相当に減少された浮遊粒 子検出器でろって特に１報を生じる粒子濃度をはソ一定に維持し、それにも拘わ らず量産された安価な部品で作り得る検出器を提供することである。

不発明によｎば、浮遊粒子検出器は、内部を横切って放射を照射するようになさ れた放射源を内蔵しだハウジングと、ハウジング壁によって散乱された放射とハ ウジング内に浮遊している粒子によって散乱された放射とを受光しとれて入射し た放射の全強度を示す第一信号を発する簗−放射センサと、放射源の強度を示す 第二信号を発する第二放射センナとを含んでシリ、また該検出器は、前記の二つ の信号を反対に組合わせて合成信号を生じるようになされた信号組合わせ手段も 有し、ハウジング内の浮遊数子の濃度が予じめ定められた閾値以下の時は合成信 号が第一１性をもつように、そして前記濃度が前記閾値よりも大きくなった時は 前記合成信号が反対の極性をもつように前記検出器は構成および準備され、更に 、合成信号の１性が反伝する時に検出して）報信号を発生するよう（てなされた 評価手段と有している。

さて、本発明のセンナは上述した既知の４成に対して非常て違った要領でｊ作す る。というのはこれには前述のようなバックグラウンド放射強度Ｑ′７：無関係 な合成出力信号を作るという企てがなく、反対に、警報を生じる粒子１度閾値が 放射源の強度に完全に無関係であり、その他の４度のときは別としてこの閾値・ １度において二つのセンサの出力が等しく、従ってこの強度のどんな変化によっ ても影響を均等に受けるからである。更に、本発明の検出器は、合成信号の絶対 値ではなくその極性変化のみの検出？必要とするだけであるが、これは本質的に 簡単で信頼性のあるものである。この後者の特徴（徒、検出器に使用する電気部 品が、これら部品の特性変化が数子の閾値濃度だおいて消去されるので、従来可 能であったものより低品質のものでよく、従って非常に安価であることを意味す る。

一方、警報を指示する粒子濃度はバックグラウンド光の強度に依存することとな ろう。このことは、最初検出器を較正するときに当然考慮されるが、既知の構造 とは完全に対象的に、ハウジング壁の内面を比較的高反射性にして、例えば塵の 被着による反射率の変化の影響が比例的に減少するようにすることが好ましい。

第二センサは、元来バックグラウンド放射強度が当然ながら放射源の強度自体に 比例するので、既知の構造のもので使用されているものと同様の要領でバックグ ラウンド放射強度を検出するように位置させてもよい。然し、バックグラウンド 放射の強度は比較的弱く、そのため比較的高感度で従って高価なセンサの使用を 要することとなろう。従って第二センサは放射源からの放射に直接に向いている 様に配列されていることが好ましく、これは比較的低感度で従って安価なセンサ の使用を可能とする。

二つのセンナは、経時変化または温度変化に由来する感度の変化が両センサに対 して類似するようにするため同様なセンシング原理に領っていることが好ましい 。好ましくはこれらは共知シリコン接合形フォトダイオードであるが、第二セン サは低価格のガラス封止シリコン整流ダイオードであってもよい。

ハウジングは好ましくは不透明物質のブロックを有し、その内部に、放射源がそ の中に位置する第一通路と、第一通路と連通し、その中に第二センサが位置する 第二通路とを有する。光源からの放射、例えば可視光または赤外光が、パックグ ラウンドおよび、泣子欣乱光の両者から遮蔽されている第二七フサ６で直接に入 射することを１実にする最も簡単な方式がこれであることが判明している。

検出器は好ましくは、浮遊粒子の予じめ定められた】度における第二信号の大き さを変化させるようになされた調節手段を有する。この調節手段は電気的のもの でもよいが、機械的のものが好ましく、第二センサに入射する放射を減衰する様 に１成され、その−実１”５７１Ｊ　ｌて２いては、第二通路の面積の所望の割 合を４１するよう：こ設けられたねじを有する。

従ってこの検出器は、チャンバ内に所望の閾値１度で粒子を導入し１４次いで調 節手段をこの、１度での合ｆｉ信号が零になるまで調節することによって調整さ れ得るが、これに対して既知の構成においては閾値ａ度の調）は増幅器の利得ま たはコンパレータの検出レベルを変えることによって電気的に達成できただけで あシ、これらの部品のセツティングと浮遊粒子の閾値濃度との間に歴然とした関 係がない。

好ましい実施例においては、評価手段は、入力端に信号組合わせ手段が接続され 、且つ出力端に論理ユニットが接続された増幅器を有し、該増幅器は、入力がな い場合出力が前記反対極性のものとなり＞ｉ信号が生じるようになされている。

このことは、放射源が故障した場合に警報が発出されることを意末するが、これ は、元来光源が１光性ハウジング内にちるために、充分に認知されないおそれの ある放射源の故障時において警報の送出ができないという既知の検出ｉＫ比敗し て相当の長所となる。

図面の簡単な説明 本発明のその他の特徴および詳細は、添付図面を参照して以下て述べる一例とし ての特別な一実施例の説明から明らかとなろう。図において： 第１図は本発明による煙検出器の検出チャンバの模式切（新車面図でちゃ、 第２図は検出器回路のブロック図であシ、更Ｋ、第３図は回路中の各点での各種 信号の大きさを示すグラフである。

第１図に示す検出器は、不透明の基部２を備え、とれてはカバー１が請合されて いて、両者で空所を画定し、この空所内へは光は入ることができず、一方、空気 および浮遊煙粒子は曲がった通路（図示せず）を経て到来し得るようになってい る。基部内の通路９中にセットされているのはパルス放射源３、この場合は赤外 発光ダイオードであり、この放射源は、はぼ平行光束のパルス赤外ビームを通！ ：ｆ！９を通して、次いでチャンバの内部を横切って放射するように取付けられ ている。また、基部内にあるのは第一、即ち煙散乱放射センサ５、この場合はフ ォトダイオードでアシ、その前面にレンズと光学フィルタから成る光学系６があ る。センサ５は、チャンバ内部を横切って延び、且つ容積部８にわたって発光ダ イオード３からのパルスビームの進路と交叉する視ゴを有する。

通路９につながっているのが基部２内の別の通路１０であって、その中に別のフ ォトダイオードから成る第二の即ち基準センサ４がある。放射源３と基準センサ ４との間に配置されているのは調節可能な放射減衰器７であシ、これは基部内の ねじ孔に１合している円鍾状の先端のウオームねじから成シ、基準センサに入射 する放射の強度をチャンバの外部から変化可能としている。

使用に当っては、発光ダイオード３はパルス付勢されて基準セ／す４が放射を受 光し、この放射の強度はねじ７の位置とダイオード３の発光強度のみに依存する ものであシ、従って、ねじ７の任意の特定のセツティングにおいて、その出力信 号はダイオード６からの放射強度のみを表わす。センサ５は二成分の放射を受光 し、そのうちの第一の成分はバックグラウンド放射で、換言すればチャンバ壁で 散乱された放射であシ、二番目の成分は煙散乱放射、即ち容積部８内に存在する 可能性のある煙粒子で散乱された放射であシ、従ってその出力信号はバックグラ ウンド放射と煙敗乱放射の強度の和である。

第２図に示す回路は、発光ダイオード乙に接読され、チャンバ内に１５０マイク ロ号の持続時間の赤外パルスを放射するように設けられたパルス発糸器２１を有 する。

二つのセンサ４と５は、直話逆並列接続で有する信号組合わせ回路２２に接続さ れ、この直納逆並列接続は、その出力、即ちセンサ４と５の出力間の差が増（易 器２３の入力となるように接続されている。増幅器２６はディスクリート構成の オペレーショナルアンプで、ツェナダイオードで制御された５ボルトの電源（図 示せず）でぶ動され、その出力は増１器の出力の極性が変化した時を検出する論 理ユニット２４に接αされている。増１１器の無信号状態の出力はユニット２４ の論理閾・直の近くまたはその少し上にセットされている。増］易器の利得は、 出力パルスの振幅が論理閾値中の不確定さに比べて大きく、ま次無信号出力と論 理閾値の間の差に比べて大きいようになっておシ、また増福済信号パルスの伸び は増ＩＸ器のとシ出し得る出力で制限されている。

論理ユニットはＣＭＯＳカウンタで構成され、これはパルス発振器２１の補助出 力でクロックされ、クロック信号の正トランジションの間に増幅器の出力が論理 「低」レベルを示しているときは毎回「リセット」テ、またクロック信号の正ト ランジションの間に増幅器が論理的最後の「リセット」の後、引続いて６回の「 カウント」があったときは出力信号が発生して出力スイッチ２５を作ｌする。こ れは出力端２６から負電源端２７に通電を起させ、従って警報器の付勢を行い、 この場合は発光ダイオード表示器２８が付勢され、また本実施例では類似の遠隔 表示器２９も付ンされる。

パルス発撮器２１は相補型単安定発振器であシ、出力端２６から与えられる約８ ０マイクロアンペアのＭＬ　’Ｘ　テ動作している。この発Ｓ器は各２秒毎に赤 外発光ダイオード３に向けて尖頭値１．２アンペア持続時間１５０マイクロ秒の 電流パルスを発生する。

増１扁器は正クロックトランジションが各放射パルスの終りで生じるときに論理 ユニットのための適当な入力を発生するために放射パルスの持祝期間、てわたっ て合成信号を積分し増幅する。

第６図のグラフは時間に対する各信号の犬ぎさを示すが、すべての構分は同一持 続期間、即ち１５０マイクロ秒で放射源と同期してパルス状になっている。６０ で示す工軸は論理ユニットの論理閾値レベルを示し、一方、線６１はこれに対し て若干正であるが増幅器出力無信号出力レベルを示している。ろ２はハウジング 内に煙が無いときのフォトダイオード４の出力、即ちパックグラウンド放射のみ の結果の出力を示し、一方６６はハウジング中に煙がある時のこのダイオードの 出力、即ちバックグラウンドと煙散乱放射の結果の出力を示す。′５４は基準セ ンサ５の出力を示し、これは、放射強度が変化しないので各パルス毎に完全に等 しい。３５と６６はそれぞれ−ウジング内に煙が無い場合と閾値濃度よりも大き い煙がある時との合成信号を示す。

従って、使用に当って、基準センサ４は各放射パルス毎に曲線６４で示す出力を 常に発生するが、煙が存在しない時にはセンサ４は曲線６２で示す出力を発生し 、従って曲線３５で示す合成信号は負性で、換言すれば論理閾値より低く従って 警報は発生されない。ハウジング内の煙の濃度が増すとセンサ４の出力は値３６ で示すものに増加し合成信号は曲線３６で示す曲線に向かって上昇するが、これ は正であると共に論理閾値よりも上である。

合成信号が３回のパルスて対して論理閾値以上となったのちに１報が発生される が、この６回というのは不正確な表示の９１を生じることとなる過渡的信号ない しは論理閾値の変動の可能性を事実上除外するために選定した任意の数と解すべ きである。

Ｆｔｃ、／。

ｆｔｃＪ。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　ハウジングの内部を横切って放射を照射するように表された放射源（３′ ）を有するハウジング（１，２）と、ハウジング壁（１）で散乱された放射とハ ウジング内に浮遊している粒子から散乱された放射とを受光する様に配設されこ れに入射した放射の全強度を示す第一信号を発生する第一放射センサ（５）と、 放射源の強度を示す第二信号を生じるようになされた第二放射センナ（４）を有 する浮遊粒子検出器であって、該検出器は合成信号を発生するために二つの信号 を反対に組合わせる信号組合わせ手段も含む浮遊粒子検出器において、検出器は 、合成信号がノ・ウジフグ内の浮遊包子の濃度が予じめ定められた閾値以下であ る場合には第一の極性を、７足前記１度が、ｊｊ値よシ高いときは逆の１性を有 するようＫｉ成され拳備され、また評価手段（２３，２４，２５）が合成信号の 極性が反転するときを検出して）報信号を発生するように配設されていることを 特徴とする浮遊粒子検出器。 Ｚ　第二センサ（４）は放射源からの放射を直接に受けるように配設されている ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の検出器。 五　ハウジング（１，２）は不透明材料製のブロック（２を有し、その中に放射 源（３）が位置する第一通路（９）と、第二センサ（４）が中に位置し第一通路 と連通している第二通路とがあることを特徴とする請求の範囲第２項に包含され る検出器。 ４、浮遊包子の所定の濃度における第二信号の大きさを変えるように配設された 調節手段で特徴付けられる前出請求範囲の任意−項記載の検出器。 ｉ　調節手段は第二通路（ト）の面積の所望の割合を速蔽するように配設された ねじ■を有することを特徴とする請求の範囲第３項および第４項記載の検出器。 ＆　評価手段（２３，２４，２５）は、入力に信号組合わせ手段（２２）が接続 され出力には論理ユニツ）　（２４）が接続された増幅器（２３）を含み、該増 幅器（２３）は無人力のときは出力が前記反対極性であり従って警報信号が作ら れる様に配設されていることを特徴とする請求求範囲各項中の任意一項記裁の検 出器。