JPS60500467A - 光電式煙検知器 - 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】 光電式煙検知器およびその適用 この発明は、制御回路によって間欠的に駆動される光源、および、受光部が光源 と同期して動作して煙粒子によって影響された放射光を受光したときに煙アラー ム信号を発することのできる評価回路に接続されている前記受光部を備えた光電 式煙検知器に関するものである。

煙検知器は１例えば、　ＥＰ出願第ＥＰ／ｌＡ２！ｒ／号に記述されているよう に、煙粒子からの散乱放射光が評価される散乱放射光検知器として、または煙粒 子による放射光の減少または吸収を利用した放射光消失検知器として、若しくは 煙粒子が放射光パルスの吸収とともに音響パルスを発して、音響電気変換器がそ れらを電気的パルスに変換させる光学−音行式煙検知器さして構成させることが できる。煙検知器は、また１発せられた煙のアラーム信号の値が煙の濃度を指示 しているものである光センサとしての作用をすることもできる。

それはまた規定の煙の濃度について警報を発する煙アラームとしての作用もする 。

宿　このような煙検知器においては、例えば、火災アラームとして好都合に用い られているＰＣＴ出頒第ＷＯ１０１０／３．２１．号に記述されている散乱放射 光式煙検知器のように、電磁放射線は・列えば発光ダイオード（ＬＥＤ）によっ て計測体に放射され、この計測体内で煙粒子から散乱された放射光は、光源の放 射ゾーンの外側に配設されている散乱放射光の受光部によって受光される。散乱 放射光のレベルが規定の閾値を越えているときに、評価回路は煙アラーム信号を 出力する。電磁放射線には、可視光、赤外線または紫外線を含んでいるものとし て理解されるべきである。

この技術における重要な問題点は、煙アラーム信号は煙粒子からの散乱放射光に よってだけ発生され、同様に受光部によって受入れられて放射光を散乱させる煙 粒子の偽の存在を指示する計測体に侵入する干渉放射光によっては発生されない ことを確実なものにすることである。このことは、ド：」えば、ドイツ特許亘第 ３．０．７７Ａ３Ａ号に記述されているような、放射光の限られたａ度だけが計 測体？こおいて用いられる煙検知器において、例えば、放射光が計測体に対して 光伝導要素または光学ファイバによって導入されたり戻されたりする煙検知器に おいて特に重要なことである。

干渉放射光で偽の煙アラーム信号が発生されることを防止するためには、例えば ＥＰ出願第ＨＰ／：ｕθＳ号または第ＥＰ　／り７９？号にみられるように、　 光源を極めて短かいパルスで動作させ、受光部を一致回路に接続させて、短かい 放射光パルス期間中に散乱放射光が受光されたときにのみ煙アラーム信号を発生 させるが。

中間インタバルにおける干渉放射光パルスの生起に対応する期間には発生させな いようにするこきが知られている。干渉パルスが放射光パルスの短かい期間内に 受入れられるという稀な場合は、複数個の一致が順次的に生じたときにのみ煙信 号を再伝送するくり返し回路によって除去することができる。

充分に強度のある放射光パルスが用いられる限りは、干渉に対して感度の低い火 災アラームが、このような評価回路を通してえられる。しかしながら、多くの光 源は、損失または早期エージングなしには限られた最大強度しか伝送することが できず、更に、光学ファイバでの伝送には放射減衰があり、このことから、充分 な散乱放射光量を得るためには、光源の活性インタバルをより長くすることが有 利であり、またはａ要なことである。一方においては、活性インタバル中に干渉 パルスが生起することは可能性が高いことから、上述された評価回路は干渉に対 して充分な鈍感性をもって動作することはなく、他方においては、受光部におけ るＳ／Ｎ比が極めて小さくなることから、ノイズ・パルスが信号レベルに達して 偽のアラーム信号を発することになる。特に、信号がノイズ・レベルを下回って いる低い濃度の煙はこのようなやり方では全く検知することができなかった。即 ち、このような評価回路を備えた火災アラームの感度は限界があった。

どの発明の中嬰な目的は一牛行技術について上述された不利益をさけることにあ り、特に、干渉に対して改良された抵抗を有し、放射光の強度およびそのユか減 少したときでもより良好な煙感度を有する光電式煙検知器を提供することにある 。

この発明の特徴は、評価回路には制御回路？こよって調整される位相感知回路が 含まれており、受光部からの交番信号を制御回路の交番信号の位相にしたがって 反転させることにある。

また、評価回路には積分回路も含まれており、この積分回路は規定の時定数をも って位相感知回路の出力信号を積分し、積分信号に応じて表示回路を調整するも のである。

この発明について、有用で利点のある実施例が、以下の図面を参照して説明され る。

第１図には、散乱放射光式煙検知器の概略的回路図が例示されている。

第二図には、散乱放射光式煙検知器のデザインが例示されている。

第３図には、第１図および第二図による煙検知器に適合される信号処理回路が示 されている。

第を図には、第３図による信号処理回路の諸種の点に存在する信号のタイミンク 図が示されている。

第７図に例示されている光電式煙検知器の実施例において、検知器ユニットＤに は、放射伝導要素才たは光伝導体Ｌ１およびり、によって、評価回路Ａに接続さ れている。この光伝導体の形式は、採用される放射の形式に対して有利に適合さ れている。また、複数個の検知器ユニットは、既知のゲート要素を用いた共通の 光伝導体によって、または、複数個の光伝導体によって、評価回路Ａに対して並 列に接続されている。こ＼に示されている装置においては、評価回路Ａの制御回 路ｌは１発光ダイオード（ＬＥＤ）によって構成される放射源ユを、例えばｏ、 ｉないし’Ｉ　Ｏｋｎ、の周波数をもって、間欠的に制御する。その活性インタ バルは、好ましくは、不活性インタバルの大きさと同じである。

放射源コからの放射光であって、ＬＥＤの形式？こより可視光線、赤外線または 紫外線である放射光は、光伝導体舅に導入され、　これを通して検卸器ユニツ） Ｄに伝送される。

コリメート・デバイスゲは、この光伝導体の出口３に配設されている。これは特 別な光学的デバイスであって、光伝導体から出される放射光を少なくさも近似的 に平行な光ビームになるように平行化させるものである。別異のコリメート・デ バイスＡはこの光ビームの外側に配設され、シールドＳによって直接的な放射光 からシールドされている。コリメート・デバイス乙の受光ゾーンは、散乱体７か ら煙粒子によって散乱された放射光を捕捉し、これを第二の光伝導体Ｌ２の入口 ｇに導くように配位されている。前記第二の光伝導体Ｌ２は、受光した散乱光を ソラー・セル９に対して１俵顯ＧＯ−５００４６７（３） 伝送する。このソラー・セルは、受光した放射光、即ち光学的信号を４気的信号 に変換する。この心ぷ的信号は入力増幅器ｉｏによって増幅される。この増幅器 の出力信号は信号処理回路に送られる。この信号処理回路は、また、４房／コを 介して制御回路／からの基準信号をも受入れ、伝送した放射光および受光した放 射光が一致しているときに、後続の表示回路／３に対して信号を伝送するだけで ある。この表示回路／３は。

煙センサとして用いられるときには、散乱光信号の値に対応した煙濃度を指示し 、また、火災アラームとして用いられるときには、散乱光信号が所定のＩＡ値を 越えて、火災の発生を示しているとき、アラーム・デバイスの動作を指示する。

第一図に示されているものは、火災アラームの目的に適合された散乱放射光式の 煙検知器の検知器ユニットＤの構成である。通気性ハウジング、２／はプラスチ ック基板２θ上に搭載されて、検知室１１および支持要素−二を包囲している。

既知の接続手段またはプラグ・コネクタＣは基板−０円に設けられて、光伝導体 り、　、　Ｌ、を、その端部がコリメート・デバイス、２１Ｉおよびコロと共同 で動作する検知器の内部において、光伝導体コネクタコ３および２ｇに対して接 続するようにされている。複数個のシールドが支持要素の中心領域に搭載されて 、コリメーク、２ｚからの残留放射光をシールドするようにされている。ハウジ ング２／内の光学的配列は、放射光の干渉を防止するために１通気性を有し、光 吸収性を有する迷路９索ニアによって包囲されている。迷路要素ニアには１例え ば、その狭面においてインタリーブ・フィンまたは光吸収リブユ９が設けられて いる。通誦な放射光トラップ３０は、直接的な放射光を捕捉するために設けるこ とができる。

対応する放射光トラップ３１は、受光ゾーンを終らせるために設けることができ る。

この発明は、放射光の供給および信号の伝送が、通常は低い放射能力しかない光 伝導体または光ファイバによって達成されるような検知ユニットのために特に利 点があるものであるけれども、特に高感度が必要とされるとき、即ち極めて低い 濃度の煙が検知されるべきであるとき、電気的伝導による従来の煙検知器におい ても特に有利であることが明らかにされている。第１図の配列において、光源コ はコリメート・デバイスゲに代り、受光部デはコリメート−デバイス乙に代り、 そして、光伝導体り、　、　Ｌ２は省略される。このような煙検知器のデザイン は、米国特許第’４／１４り３デ号の教示にしたがうものである。

第３図に例示されているものは、第１図および第２図による煙検知器に適合され る信号処理回路／ｌである。この回路において、入力増幅・信号変換器１０の出 力信号は、低いノイズ・レベルの予備増幅器ｌＳ、セＪｒＳ−舗葡回洛／の周波 数を選析的に通１７てノイズを低下させる周波数フィルタ／６に送られる。予備 増幅器ｌＳおよび周波数フィルタ／６（ま、また、周波数選択増幅器としての組 合せにすることもできる。このフィルタ処理された信号は周波数感知回路／７に 通される。周波数感知回路１７は、トリガ回路３２および位相シフト回路３Ｊを 通じて、制御回路ｌによって調整される。この周波数感知回路／りは、制御回路 ／の交流信号の位相にしたがって信号変換器からの信号の極性を保持したり、ま たは反転したりする。例えば。

光源が活性位相にある間は、その極性が保持される。

即ち、受信信号は変化を受けることなく再伝送される。

また、中間の不活性位相にある間は、その極性は反転される。即ち、正の信号は 負の信号に、また、負の信号は正の信号に変換される。このようにして修正され た位相感知回２４／７の出力信号は、次いで１例えばキャパシタ／ｑによって調 整することのできる規足の時定数をもって、後続の積分回路／ｇに入力される。

全体としての信号処理回路／ｌは、また、いわゆるロック・イン増幅器のような 、単一ハイブリッド回路または対応のデバイスとして設計される。

実用の評価回路に２いては、下記の普通に用いられる構成部が使用された。

制御回路　７り７３フリツプ・フロップをもつ１：ｓｓｓのタイマ（Ｓｉｇｎｅ ｔｉｃｓ　）　；光　源　２　：　２　ＳＥ　、３３！ｒ２　（Ｈｏｎｅｙｗｓ ｌ　）　；受　光　部　？　：ＰＩＮ　’ＢＰＸ　Ａｊ　（ＢｌｅｍｅｎＢ　） 　ｒ入力増幅器　１０：工ＣＬ　７／、２／　（Ｉｎｔｅｒｓｉｌ　）　；信号 処理回路　／／：０／ｌ／　（Ｎｏｖａｓｉｎａ）　；またはデバイス　＝５． ２０６０ツク・イン　（ＥＧ＆Ｇ）。

回路の機能については、第３図による信号処理回路の諸点に対して第ダ図で表わ されている信号タイミング図を参照しながら説明される。位相感知回路は、その 制御入力部ａにおいて、制御回路／からの増幅信号を受入れる。受信信号につい てのどのような位相伝送エラーでも１位相シフト回路３３によって訂正される。

回路／７は１才た。その信号入力部すにおいて、増幅され、フィルタ処理された 受信信号を受入れる。位相感知回路／７の出力信号はその出力部Ｃに現われ、積 分回路／ざによって積分されて出力信号ｄになる。時間インタバルＸの間は、散 乱光は受光されない。信号すは、制御回路ｌの周波数成分をもたない完全なノイ ズ信号である。信号Ｃは完全なノイズ信号と同様であって、積分されると信号ｅ Ｌ＝０になる。次の時間インタバルＹにおいては、−個の一様でない干渉信号す 。

およびｂ２が通常のノイズ信号に重ね合わされる。これらの信号は制御信号ａと 同期していないことから。

それらは周期的な位相反転により一様でない信号Ｃに変換されて、積分信号ｄが 実質的にＯから外れないようにされる。しかしながら１周波数および位相が制御 信号ａに等しい時間インタバルの間に、受信信号すの符表昭６０〜５００４６７ （４） 中に最少の周期的蕊分でも存在すれば、この成分は。

同時に存在するノイズに比べて相当に微弱であって。

殆どダ知できないものであっても１周期的な位相反転によって定常力な正の信号 Ｃに変換される。これのジ分により、一定の増大信号ｄが生成される。その上昇 率は積分回路ｔｇの時定数によって規定されるものであり２時定数の適当な選択 または調整によって干渉ノくルスの期待レベルにまで調整Ｔることができる。こ のようにして、規定数の順次的な同期受信パルスによって規定の上昇かえられる けれども、不規則に発生する干渉パルスによっては、このようなことはえられな い。

積分信号が規定の閾値ｄＯを越えたとき、即ちアラームの閾値ζこ逮したときに は、直ちに表示回路ノ３が既知のＦ３様で付勢されて、可視、可聴または電気的 アラームを発する。

制御回路／によって伝送される制御電圧が矩形波であるときには１回路を簡略化 することかでざる。この場合１回路３コを祠成する簡単な周波数フィルタによっ て伝送される交流信号は、・極値（＋７）と（−／）との間で周期的に交番する 。また１位相感知回路は簡単なマルチプライア回路とすることができ、（十）） および（−））との交番的な乗算は正確に必要な効果を有することから、制御さ れた信号の比率をもって信号のス性反転がなされる。

この発明は、散乱放射光式煙検知器について説明された。この発明の七念は、才 た。放射光消失または光音響式の煙検知器のような別異の形式の光冠式煙検知器 に対して、類似の悪球で、同様な利点をもって適用することができる。その必要 な適応の仕方は、当業者にとっては知られていることである。いずれの場合にお いても１表示信号才たはアラーム信号は、受信信号が光源の調整信号に対して正 確に、即ち周波数および位相が完全に同じであるように同期しているときにのみ 着るしい信頼性をもって発せられるという効果かえられるものであるが、別異の 干渉信号によってはえられない。受信信号が極めて微弱で、ノイズが検知信号を 完全にマスクしているときでも１回路は確実に動作して、これまで可能であった よりも低い濃度の煙を検知または計測することができる。この発明は、放射光パ ルスの振幅を増大させ、その幅を減少させることによってＳ／Ｎ比を改善すると いう、尚業者にとって明白な従来の支配的傾向から、意識的に脱却されている。

この発明による回路は、また、パルス・インタバルの太きさき同じ程度のパルス 幅を選択することが有用才たは必要である場合にも、有利に動作することができ る。

前述された煙検知器は、奸才しくは火災アラームとして使用されるが１才た１例 えば煙臭気のモニタ、煙濃度の計測等の、別異の適用もされるものである。

角′ｔ１イ１（内容に変１ぜなし） ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ 符表口Ｕ６０−５００４Ｅ７　（５） 手続補Ｔ：、書（′方へ゛少 昭和６０年　１月２１日 特許庁長官　志賀　７殿 １、事［牛の表示 ＰＣＴ／ＣＨ８３１００１１２ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ツェルベルス・アクチェンデセ゛ルシャ７ト４、代理人 住所　東京都千代田区九の内皿丁目４番１号丸の内ヒルディング４階 昭和５９年１２Ｊ−１２５Ｂ ６、補正の請求 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定（こよる害面の特許出願人の代表者の 榴 （２）図面の翻訳文 （３）代理権を証明する居、而 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　制御回路（１）によって間欠的に駆動される光源（＝）、および、受光部（ ９）が前記光源（２）の動作に同期して煙粒子で影響された放射光を受入れたと きに煙アラーム信号を出力させることのできる評価回路（Ａ）に接続されている 前記受光部（９）を備えた光電式煙検知器であって、前記評価回路に））には、 前記制御回路（１）により調整されて、該制御回路（１）の交流信号（ａ）にし たがって受光部（ワ）の交流信号中）を反転させる位相感知回路（１７）と、前 記位相感知回路（／７）の出力信号（Ｃ１を積分して、積分信号←）に応じて表 示回路（／３）を調整する積分回路（１１）が含まれていることを特徴とする光 電式煙検知器。 ２　受光部（テ）の信号は周波数フィルタ（１６）を通じて位相感知回路（／７ ）に伝送されることを特徴とする請求の範囲第７項記載の煙検知器。 ３　制御回路（１）の信号は位相シフト回路（３３）を通じて位相感知回路（／ ７）に伝送されることを特徴とする請求の範囲第１項または第１項記載の煙検知 器。 ｌＡ　ｙ分回路（／ｌ）の時定数は可変であることを特徴とする請求の範囲第１ 項ないし第３項のいずれか１項記載の煙検知器。 Ｓ　制御回路（１）は周期信号（２Ｌ）を発生させて光源（コ）の動作および位 相感知回路（１７）の調整を行ない、この周期信号の活性期間は不活性インタバ ルの大きさと同程度にされていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４ 項のいずれか１項記載の煙検知器。 ４　制御回路（１）は少なくとも近似的な矩形波信号（ａ）を発生し、その交流 成分は位相感知回路（／７）に伝送されることを特徴とする請求の範囲第１項な いし第５項のいずれか７項記載の煙検知器０ ２　位相感知回路（／７）にはマルチプライア回路が含まれていることを特徴と する請求の範囲第６項記載の煙検知器。 ｇ　表示回路（１３）は積分信号（ロ））が規定の閾値（ｄＯ）を越えたときは 直ちに信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１項 ないし第７項のいずれか１項記載の煙検知器０ ９　受光部（９）は煙粒子から散乱された放射光を受入れて、受光した散乱放射 光の濃度に依存゛して信号を発するように構成・配置されていることを特徴とす る請求の範囲第１項ないし第ｇ項のいずれか１項記載の煙検知器。 ＩＱ　火災によって発生された煙粒子が検知されたときに火災アラームとしての 請求の範囲第１項ないし第９項記載による煙検知器の使用。