JPS61223538A

JPS61223538A - 光電式煙センサ

Info

Publication number: JPS61223538A
Application number: JP6380185A
Authority: JP
Inventors: Norisuke Fukuda; 福田　典介
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-04

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】［発明の技術分野］この発明は、火災などによる煙を光を利用して検出する
光電式煙センサの改良に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］光電式煙センサでは、煙が流通可能な暗箱内に発光部と
受光部とが配置されている。発光部からの光は暗箱内の
空間を照明するが、煙が存在しない状態では、発光部か
らの光が受光部に達しないような光学系の構成になって
いる。暗箱内に煙が侵入すると、上記照明光が煙粒子に
よって散乱する。その散乱光の一部が上記受光部に受光
される。

この種の光電式煙センサにおいて重要なのは、暗箱内に
煙が存在しない時の受光部の出力レベル（これを暗レベ
ルと称す）と、検出すべき濃度の煙が暗箱内に存在する
ときの受光部の出力レベル（これを検知レベルと称す）
との差を大きくし、検出精度および信頼性を高くするこ
とである。

暗レベルを低くするには、発光部からの照明光で暗箱内
面で反射して受光部に達する光量を極力小さくすること
が大切である。検知レベルを高くするには、煙による散
乱光のより多くの部分を受光部に導くことが大切である
。この２つの面は、光学系の設計上、相反する事項にな
りやすい。

発光部による照明範囲を広くし、受光部の指向角（集光
範囲）を広くすることは、上記検知レベルを高める上で
大いに効果がある。しかし内部反射光も受光部に入りや
すくなり、上記暗レベルも高くなってしまう。従来の光
電式煙センサでは、通常のレンズを用いた光学系により
、照明エリアおよび集光エリアを適宜な拡がり角を持つ
円錐状にしているのが普通である。

第４図は従来の光電式煙センサにおける上述の照明エリ
アと集光エリアの関係を示している。発光部５０からの
光は円錐状の照明エリア５２の空間を照明し、集光部５
４には円錐状の集光エリア５６内の光で集光部５４に向
かう光を受光する。

照明エリア５２と集光エリア５６とは図のように交差し
ており、この交差部分が煙検知エリアとなる。つまりこ
の煙検知エリアに煙が存在すると、煙粒子で散乱した照
明光の一部が受光部５４に受光されるわけである。

第４図において、煙検知エリア内におけるＡの部分は発
光部５０から遠いので、煙検知エリア内に煙が存在する
と、Ａの部分まで到達する光量は著しく低下し、従って
散乱光量も少なくなる。またＢの部分は受光部５４から
遠いので、Ｂの部分で煙による散乱光が生じても、その
散乱光は受光部５４に蓮するまで連中を長く通過しなけ
ればならず、受光部５４に達する光量は著しく少なくな
る。このことから明らかなように、照明エリア５２と集
光エリア５６との交差部分が大きくても、煙が充分強い
照明光を受け、その散乱光が効果的に受光部５４に達し
得る高感度な煙検知エリアはごく僅かな狭い領域でしか
ない。図のＣの部分がそれに相当する。

このように従来の光電式煙センサでは、暗箱の容積を大
きくし、照明エリア５２および集光エリア５６の拡がり
角を大きくしても、それほど検知レベルを上げることが
できず、かえって機器の大型化という問題を招いている
。

なお照明光ｍを増大させることは有効であるが、機器の
電源電池の寿命からこれは大きく制約される。

［発明の目的］この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、実質的に有効に動く煙検知エリアを広く
し、そのエリアに発光部からの照明光を効率良く集め、
全体として小さなスペースで上述の検知レベルを高くし
、暗レベルとの差を大きくとれるようにした高精度かつ
高信頼性の光電式煙センサを提供することにある。

［発明の概要］この発明においては、上記発光部に、発光素子と、この
発光素子からの光を案内し、照明光束に直交した断面が
細長い形状で、照明光束と平行な平板状の照明エリアを
空間に形成する発光側ライトガイドとを設けた。また受
光部に、受光素子と、集光光束に直交した断面が細長い
形状で、集光光束と平行な平板状の集光エリアを空間に
形成し、この集光エリアに存在する上記集光光束方向の
光を案内して上記受光素子に導く受光側ライトガイドと
を設けた。そして上記暗箱内において、上記平板状照明
エリアと上記平板状集光エリアとが適宜角度をなして交
差し、かつ、その交差部分の細長いエリアが上記照明光
束及び集光光束と直交するように、上記発光部と上記度
光部とを配置した。

［発明の効果］この発明による光電式煙センサにあっては、照明エリア
と集光エリアとが交差する煙検知エリアは照明光束およ
び集光光束と直交方向に細長く拡がる。この細長い煙検
知エリアはほぼ均一な光量で照明させる。またこの検知
エリアに生じた煙による散乱光はほぼ均一な伝播損失で
もって受光素子に達する。したがって細長く拡がった煙
検知エリアの全体が実質的に有効な高感度の検知エリア
となり、上記検知レベルを非常に大きくすることができ
る。その結果検知レベルと暗レベルとの差を大きくでき
、検出精度および信頼性が向上する。

［発明の実施例］第１図はこの発明の一実施例による光学式煙センサの光
学系を中心にした斜視図である。１０は概略的に示す暗
箱であり、外部からの光の侵入を阻止すると共に、煙は
自由に流通させる構造となっている。このｌｌｆｌ箱１
０内に発光部２０と受光部３０とが配設されている。

第２図は発光部２０と受光部３０をそれぞれの光束に沿
った断面を組合せた因である。発光部２０は、ＬＥＤな
どの発光素子２１と、発光素子２１からの光を後述する
平板状照明エリアに導くライトガイド２２と、発光素子
２１をライトガイド２２に取付けるためのホルダ２３と
を備える。受光部３０も同様な構成で、受光素子３１と
ライトガイド３２とホルダ３３を備える。

ライトガイド２２は、透明プラスチックあるいは光学ガ
ラス製の適宜厚みの板体で、その厚み側の面は直交する
２つの平面２２ａ　、２２ｂと、パラボラ形状の一部を
なす放物面２２Ｃとで構成されている。平面２２ａはホ
ルダ２３が接合される面で、発光素子２１からの光が入
射する入射面である。平面２２ｂは発光素子２１からの
光を外部へ出射させる出射面である。この入射面２２ａ
と出射面２２ｂとを除き、放物面２２Ｇおよび対向する
２平而にはアルミニウムなどが蒸着され、光の反射面と
なっている。そして、発光素子２１は光の反射面である
放物面２２ｃのほぼ焦点位置に配置されている。

したがって第２図に示すように、発光素子２１からの光
が入射面２２ａよりライトガイド２２中に入射すると、
対向する２平面および放物面２２Ｃでその光が反射し、
出射面２２ｂからほぼ平行光束となって外部に出射する
。この平行光束が第３図に示すように、照明光束に直交
した断面が細長い形状で、照明光束と平行な平板状の照
明エリア２４を空間に形成する。

受光側ライトガイド３２も発光側ライトガイド２２と全
く同じ形状である。但し、２２ｂに対応する平面が外部
からの光を導入する入射面となり、２２ａに対応する平
面が受光素子３１に光を導く出射面となる。受光素子３
１はやはり放物面３２Ｃのほぼ焦点位置におかれている
。したがって、入射面３２ｂにほぼ垂直に入射する平行
光束が放物面３２０で反射して受光素子３１に集光され
る。

第３図に示すように、上記平板状照明エリア２４と同じ
く、集光光束に直交した断面が細長い形状で、集光光束
と平行な平板状の集光エリア３４がライトガイド３２に
よって空間に形成される。

第１図に示すように、ライトガイド２２とライトガイド
３２は約３０”程度の角度をなし、出射面２２ｂと入射
面３２ｂとの間に遮光ブロック１２を挾んで暗箱１０内
に設置されている。遮光ブロック１２は出射面２２ｂか
ら出た照明光が直接入射面３２ｂ側に回り込むのを防止
する。

発光部２０と受光部３０の上記の配置関係により、ライ
トガイド２２によって作られる平板状照明エリア２４と
ライトガイド３２によって作られる平板状集光エリア３
４とは、第３図に示すように適宜角度をなして交差し、
かつ、その交差部分の細長いエリア４０が上記照明光束
および集光光束と直交する状態になっている。この交差
部分の細長いエリア４０が煙検知エリアである。つまり
、このエリア４０内に煙が存在すると、その煙はライト
ガイド２２からの光で照明され、煙粒子からの散乱光が
ライトガイド３２に入射して受光素子３１によって検知
される。

ここで注目すべきことは、煙検知エリア４０が照明光束
および集光光束と直交する方向に細長く拡大されている
点である。この細長い煙検知エリア４０はライトガイド
２２からの光によってほぼ均一に照明されている。また
エリア４０内の煙粒子による散乱光はほぼ均一な伝播損
失でもってライトガイド３２に入射する。換言すると、
ライトガイド２２から出射して煙検知エリア４０に至る
照明光の光路長と、エリア４０内の煙で生じた散乱光が
ライトガイド３２に達するまでの光路長は、煙検知エリ
ア４０の全領域についてほぼ等しいのである。したがっ
て照明光および散乱光の煙による伝播損失もほぼ等しい
。その結果、煙検知エリア４０の全領域が実質的に高感
度に作用する煙検知エリアとなり得るわけである。

なお第２図から明らかなように、この実施例においては
発光素子２１から受光素子３１に至るまでの光路長がど
の部分でもほぼ等しくなっている。

なお、この発明に係る光電式煙センサの回路的な動作は
従来と同じでよく、したがってその詳細な説明は省略す
る。代表的な動作例の概略について説明すると、煙を検
知するまでは、発光素子２１は非常に大きな間隔でもっ
てパルス点灯される（これで電源電池の消耗を低くして
いる）。受光素子３１の出力は発光タイミングと同期し
て処理され、受光出力レベルが基準値以上になると、そ
れを一応の煙検知信号とする。しかしこの段階では警報
出力は発しない。一度煙検知信号が得られると、発光素
子２１のパルス点灯の間隔を短くし検知動作を密に行な
う。そして予め決めた回数だけ連続し煙検知信号が得ら
れると、その段階で初めて警報出力を発する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光電式煙センサの光
学系を中心にした斜視図、第２図は同上光学系の光軸に
沿った断面図、第３図は同上光学系による平板状照明エ
リア２４．平板状集光エリア３４．煙検知エリア４０の
関係を示す説明図、第４図は従来の代表的な光電式煙セ
ンサにおける光学系の作用を示す説明図である。１０・・・暗箱　　　　　　　１２・・・遮光ブロック
２０・・・発光部　　　　　　２１・・・発光素子２２
・・・ライトガイド　　　２３・・・ホルダ２２ｂ・・
・出射面　　　　　２２ｃ・・・放物面２４・・・平板
状照明エリア　３０・・・受光部３１・・・受光素子　
　　　　３２・・・ライトガイド３３・・・ホルダ　　
　　　　３２ｂ・・・入射面３２ｃ・・・放物面３４・・・平板状集光エリア　４０・・・煙検知エリア
第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】煙が流通可能な暗箱内に発光部と受光部とを配し、上記
暗箱内に侵入した煙によって散乱した光を上記受光部で
検知する光電式煙センサであって、上記発光部は、発光素子と、この発光素子からの光を案
内し、照明光束に直交した断面が細長い形状で、照明光
束と平行な平板状の照明エリアを空間に形成する発光側
ライトガイドとを有し、上記受光部は、受光素子と、集
光光束に直交した断面が細長い形状で、集光光束と平行
な平板状の集光エリアを空間に形成し、この集光エリア
に存在する上記集光光束方向の光を案内して上記受光素
子に導く受光側ライトガイドとを有し、上記暗箱内にお
いて上記平板状照明エリアと上記平板状集光エリアとが
適宜角度をなして交差し、かつ、その交差部分の細長い
エリアが上記照明光束および集光光束と直交するように
、上記発光部と上記受光部とが配置されていることを特
徴とする光電式煙センサ。