JPS62153736A - 減光式煙検出器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、検煙領域に流入した煙による光の減衰量に基
づいて火災を検出するようにした減光式煙検出器に関す
る。

（従来技術） 従来、減光式煙検出器にあっては、検煙領域に流入した
煙により例えば５〜１５％／ｍというような検出感度を
得るに充分な光の減衰を得るためには、例えば１メート
ル以上の光路長が必要であり、そのため光路長を確保す
ることが困難なスポット型の減光式煙検出器にあっては
、発光部からの光をミラー等により複数回反射さｉてか
ら受光部に入射させ、実質的に光路長を長くしたと同等
の機能をもたせて検煙空間に流入した煙による光の減衰
量を大きくして検出感度を高めるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ミラー等による反射の繰返しで規定の検
出感度を得るための実光路長を確保するようにした場合
には、検煙空間の煙のみならず、ミラーで反射する毎に
ミラーの反射率に依存して反射光が減衰され、且つ経年
変化によるミラーの汚れで更に光の減衰率が高まるので
高い検出感度を得ることが困難であり、更にミラーによ
る光学的な調整機構が複雑化することでコスト的にも高
価になるという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、反射ミラーなどの光学手段を必要とすることなく
実質的に煙による光の減衰量が得られるようにしたスポ
ット型の減光式煙検出器を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、発光器を駆
動する発光駆動回路と発光器に対向配置された受光器の
受光信号を一定時間遅延して出力する受光回路とを備え
てなる１組の煙検出機構を同じ検煙領域について複数組
設け、ある組の受光回路の受光出力を他の組の光駆動回
路へ順次入力して受光信号レベルに応じた発光量に制御
する複数組の煙検出機構のループ接続を栴成し、このル
ープ接続による発光制御の繰返して受光信号に煙による
減衰量が順次累積され−Ｃ行くことから、この減衰量が
累積された受光信号に基づいて片吊を判断するようにし
たものである。

（実施例） 第１図は本発明で用いられる゛煙検出機構の一実施例を
示した回路図であり、この実施例にあっては２組の煙検
出機構をループ接続した場合を例にとっている。

まず構成を説明すると、１は第１の煙検出機構でおり、
発光器１０をパルス駆動する発光駆動回路１Ａと、発光
器１０に検煙領域１５を介して対向配置された受光器１
２の受光信号を一定時間遅延して出力する受光回路１Ｂ
とで構成される。

まず発光駆動回路１Ａは第２の煙検出機構２に於ける受
光回路２Ｂの受光出力を非反転入力端子に入力接続した
演算増幅器１６を備え、演算増幅器１６の出力をダイオ
ードＤ１０、抵抗Ｒ１０を介してトランジスタＱ１０の
ベースに接続している。トランジスタＱＩＯはトランジ
スタＱ１１及び抵抗Ｒ１２，Ｒ１３をもって過電流が流
れないようになっており、トランジスタＱ１０のコレク
タ負荷として発光ダイオード等を用いた発光器１０を接
続している。発光器１０からの光は検煙領域１５を介し
て受光器１２に照射される他に、光ファイバー１６８を
通じて受光器１４に入射されており、受光器１４は抵抗
Ｒ１７と直列接続され抵抗Ｒ１７の両端に生ずる受光電
圧を演算増幅器１６の反転入力端子に帰還入力させ、こ
れによって発光器１０の汚れ補償及び温度補償を行ない
つつ発光器１０の発光輝度を他方の煙検出機構２に於け
る受光回路２Ｂからの受光信号レベルに応じた発光量と
なるように制御する。

次に受光回路１Ｂは受光器１２と直列にコンデンサＣ１
０を接続しており、コンデンサＣ１０に検煙領域１５を
介して受光した光の受光出力に応じた受光電圧を充電す
る。コンデンサＣ１０に充電した受光電圧は演算増幅器
１８の非反転入力端子に与えられてあり、演算増幅器１
Ｂの反転入力端子には出力を抵抗Ｒ１５を介して帰還さ
れると共に入力抵抗Ｒ１６を接地間に接続しており、帰
還抵抗Ｒ１５と入力紙ＲＲ１６で定まる増幅率を持つ波
形発生回路として作動する。この受光回路１Ｂには、Ｆ
圧下なと′を用いたアナログスイッチ８１〜Ｓ３が設け
られている。

アナログスイッチＳ１は、第１及び第２の煙検出機構１
，２をループ接続した複数回の発光駆動を開始するスタ
ート用のアナログスイッチでおり、基準電圧Ｖｒｅｆを
印加した基準端子４と演算増幅器１８の非反転入力端子
に対するコンデンサＣ１０の接続端子間に接続され、ア
ナログスイッチＳ１のオンにより基準電圧ｒｅｆをコン
デンサＣ１０に充電させる。またアナログスイッチＳ２
はコンデンサＣ１０に充電保持された受光電圧を放電リ
セットするために設けられる。更にアナログスイッチＳ
３は演算増幅器１８の出力を制御するために設けられて
あり、通常アナログスイッチ＄３はオン状態にあって演
算増幅器１８の反転入力端子を電源電圧ＶＣにプルアッ
プすることで出力を零ホルトに押えており、所定のタイ
ミングでアナログスイッチＳ３がオフされるとコンデン
サＣ１０に充電保持された基準電圧Ｖｒｅｆまたは受光
電圧を次段の煙検出機構２に出力する。

次に第１の煙検出機構１に於ける受光回路１Ｂの受光出
力を入力した第２の煙検出機構２を説明すると、発光駆
動回路２Ａは発光駆動回路１Ａと全く同じ回路構成をも
つ。即ち、演算増幅器２６の非反転入力端子に受光回路
１Ｂに於ける演算増幅器１８の出力を入力接続しており
、受光回路１Ｂから出力された受光信号レベルに応じて
発光器２０を駆動するためのトランジスタＱ２０とＱ２
１で成る回路に出力が加えられている。発光器２０から
の光は同じ検煙領域１５を介して受光器２２に入射させ
る。また、発光器２０からの光は光ファイバー１６ｂを
介して受光器２４に入射され、抵抗Ｒ２７で得られる受
光電圧を演算増幅器２６の反転入力端子に帰還して汚れ
補償及び温度補償を行なうと共に発光５２０を受光信号
レベルに応じた発光量となるように帰還制御する。

第２の煙検出機構２に於ける受光回路２Ｂも、第１の煙
検出機構１に於ける受光回路１Ｂと基本的には同じであ
るが、アナログスイッチＳ１に（目当するアナログスイ
ッチを持たない点で異なる。

即ち、受光器２２と直列にコンデンサＣ２０を接続し、
コンデンサＣ２０と並列には抵抗Ｒ２４を介して放電リ
セット用のアナログスイッチＳ４が設けられ、更にコン
デンサＣ２０に充電保持された受光電圧は演算増幅器２
８の非反転入力端子に与えられ、この反転入力端子と電
源線間にはアナログスイッチＳ５が接続され、通常はア
ナログスイッチＳ５がオン状態にあることから演算増幅
器２８は出力が零ポルト状態にあり、アナログスイッチ
Ｓ５をオフするとコンデンサＣ２０に充電保持されてい
る受光電圧が第１の煙検出機構１に於ける発光駆動回路
１Ａに出力される。また受光回路２Ｂに於ける演算増幅
器２８の出力は、出力端子３より受光信号として後の説
明で明らかにされる煙量の演算部へ出力される。

ここで第１図の実施例に於ける２組の煙検出機構１．２
で用いた発光器１０．２０及び受光器１２．２２の煙検
出器に於ける設置状態は、第２図に示すようイこなる。

即ち、検出器筐体の内部に形成された検煙領域１５に対
し、第１の煙検出機構に於ける発光器１０と受光器１２
及び第２の煙検出機構に於ける発光器２０と受光器２２
を両者の光軸が直交するように配置しており、同じ検煙
領域１５に於いて異なった光路設定により煙を検出する
ようにしている。

次に第１図の実施例の動作を第３図のタイミングチャー
トを参照して説明する。

まず初期状態に於いてアナログスイッチ３１゜３２．３
４がオフ、アナログスイッチ３３．３５はオン状態にあ
る。この状態でまず時刻ｔｏでアナログスイッチＳ１を
オンすることでスタートさせる。即ち、初期状態にあっ
てはコンデンサＣ１０に受光電圧が充電保持されていな
いことから、アナログスイッチＳ１のオンにより強制的
に基準電圧ＶｒｅｆをコンデンサＣ１０に充電保持させ
、これによって発光制御のスタンバイ状態が得られる。

次のＴ１サイクルに於ける時刻ｔ１１〜ｔ１４に於ける
アナログスイッチ８２〜Ｓ５のスイッチング制御により
１ル一プ分の発光制御が行なわれる。

まず時刻ｔ１１でアナログスイッチＳ３がオンし、コン
デンサＣ１０に充電保持されている基準電圧Ｖ　ｒｅｆ
を演算増幅器１８から最初の受光信号として第２の煙検
出機構２に於ける発光駆動回路２Ａに出力し、演算増幅
器２６によるトランジスタＱ２０の駆動で発光器２０を
発光駆動し、第１の煙検出機構１側から転送された受光
信号、即ち基準電圧Ｖ　ｒｅｆに応じた発光量に制御す
る。発光器２０からの光は受光器２２で受光され、コン
デンサＣ２０に受光量に応じた受光電圧が充電保持され
る。

次の時刻し１２のタイミングでは、第１の煙検出機構に
於ける受光回路１ＢのアナログスイッチＳ２がオンし、
コンデンサＣＩＯに充電保持されていた基準電圧Ｖｒｅ
ｆを抵抗Ｒ１４を介して放電させる。

続いて時ａｌｊ’１３でアナログスイッチＳ５がオフし
、演算増幅器２８が作動状態となることでコンデンサＣ
２０に充電保持されている受光電圧が第１の煙検出機構
１に於（′ｊる発光駆動回路１Ａに出力される。この第
２の検出機構２側からの受光出力を受りて第１の検出機
構１側の発光駆動回路１Ａの発光器１０が発光駆動され
、検煙領域１５を介して受光器１２で受光した受光電圧
がコンデンサＣ１０に充電保持されるようになる。

このような時刻１１１〜１４に亘るアナログスイッチ８
２〜＄５のスイッチング制御て、まず第２の煙検出機構
２に於ける発光器２０の発光制御が行なわれ、続いて第
２の煙検出機構の受光出力を受けて第１の煙検出機構に
於ける発光器１０の発光制御が行なわれることになる。

続いてＴ２サイクルに於ける時刻ｔ２１〜ｔ２４の各タ
イミングでのアナログスイッチ８２〜Ｓ５のスイッチン
グ制御が行なわれる。このスイッチング制御はＴ１サイ
クルに於けるスイッチング制御と全く同じであるが、時
刻ｔ２１の初期状態でコンデンサＣＩＯが検煙領域１５
を２回通った光の受光信号レベルに充電保持されている
点て異なる。

以下同様にＴ３〜Ｔｎの予め定めた複数サイクルについ
てアナログスイッチ８２〜Ｓ５のスイッチング制御が繰
り返され、各サイクル毎に出力端子３がらアナログスイ
ッチＳ５のオフタイミングに同期して受光信号が出力さ
れるようになる。

この受光出力は、もし検煙領ｔ＠１５に煙の流入がなけ
れば、Ｔ１〜Ｔ０サイクルに亘る複数回の発光制御を繰
り返しても、受光出力は基準電圧■ｒｅｆて定まる一定
レベルに保たれている。一方、検煙領域１５に・煙の流
入があれば、発光制御を繰−色代 返す毎に煙濃度に応じて光の減衰率が（１−ε　）（但
し、αは減光係数、Ｒは桃源空間の長さ、ｎは”ｉ、２
．・・・Ｎの発光回数）で増ｂｏｂ、最終サイクルＴＴ
１に於いては検煙領１ｉｊ！１５の光路長に発光回数Ｎ
を掛は合わせた光路長での光の滅哀徂に相当した受光出
力が得られるようになる。

またＮ回の発光制御を繰り返すＴ”ｌ〜Ｔｒ′１サイク
ルを含む１回の演算周期Ｔｏは、例えばＴＯ＝１０ｍｓ
に定められており、この一定の検出周期Ｔｏ以内にＮ回
、例えば１０回の発光制御を、繰り返すようにアナログ
スイッチ８１〜Ｓ５の制御タイミングが設定されている
。

第４図は第１図の実施例に示した２組の煙検出機構１，
２をループ接続して成る煙検出部に設けたアナログスイ
ッチ８１〜Ｓ５をスイッチング制御し、且つその受光出
力に基づいて煙量を演算するための演算制御部の一実施
例を示したブロック図である。

即ち、６０はスイッチング駆動回路で市り、第１図の“
岸検出機＠］、２に設けたアナログスイッチ８１〜Ｓ５
を制御するため第３図のタイミングチャートに示すタイ
ミングでクロックパルス発生器６コからのクロックパル
スに基づいてスイッチング信号８１〜ｅ５を出力する。

煙検出１ｇｔ＠１．２からの受光出力は計数回路６２及
び比較回路６３に入力されており、計数回路６２は第３
図に示したようにＴ１〜Ｔｎの各サイクル間でそれぞれ
１回得られる受光出力を計数し、計数出力Ｎｉ　　（但
し、ｒ　＝１．２．・・・Ｎとなる検出回数）を出力す
る。また、比較回路６３には受光信号の低下を検出する
ための閾値が設定されており、受光信号のレベルが閾値
を下回ると演算起動用の比較出力を生ずる。

計数回路６２及び比較回路６３の出力は時間比率演算回
路６４に与えられており、受光信号レベルが閾値を下回
ったときの比較回路６３の出力を受けて時間比率演算回
路６４は時間比率の演算動作を行なう。この時間比率の
演算のため、検出周期ＴＯ内に於ける発光回数（検出回
数＞Ｎｎを設定する回数設定回路６５が設けられ、回数
設定回路６５で設定した検出回数Ｎｎを時間比率演算回
路６４に定数として与えており、時間比率演算回路６４
は受光信号レベルが閾値を下回ったときの比較回路６３
の比較出力を受けて、そのときの計数回路６２の計数値
Ｎｉと設定回数Ｎｎとにより時間比率（Ｎｎ／Ｎｉ）を
演算して出力する。

時間比率演算回路６４の出力は煙量演算部７０に与えら
れており、煙量演算部７０はそのときの受光信号で得ら
れた煙量を時間比率（Ｎｎ／Ｎｉ）により補正して発光
駆動を設定回数Ｎｎ回繰り返したときの受光レベルに基
づく煙にとして演算し、表示部８０に表示させる。

一方、検出回数が設定回数Ｎｎに達する前に、比較回路
６３の比較出力に基づいた時間比率演算回路６４の演算
出力が得られないときには、検出周期Ｔｏのスタートタ
イミングを与えるスイッチング信号ｅ１の出力で設定時
間Ｔｏを有する遅延タイマ６６を起動していることから
、検出周期ＴＯに達したときの遅延タイマ６６の出力を
煙量演算部７０に与え、検出回数Ｎｎ回に達したときの
受光出力から煙量を演算し、表示部８に表示するように
なる。

更に、回数設定回路６５の出力はスイッチング駆動回路
６０にも与えられており、スイッチング駆動回路６０で
設定回数Ｎｎ回のスイッチング制御が繰り返されると、
再び初期状態に戻って新たな検出周期ＴＯのスイッチン
グ制御を繰り返すようになる。

このように同じ検煙領域］５について２組の煙検出機構
を設け、一方の煙検出＃ａ横による受光出力を他方の煙
検出機構へ入力して、受光信号レベルに応じた発光量と
なるように発光駆動させるループ接続構成を持たせるこ
とで、第２図に示したように、同じ検出領１ａ”１５に
ついて異なる光路設定による光の照射で流入した煙によ
る光の減衰が検知され、且つループ構成による繰り返し
発光で煙による減光量が累積された受光信号を得ている
ことから、発光回数の繰り返しで充分な検出感度を与え
る光路長を実質的に得ることができ、また１回毎に検煙
領域１５に於ける光の照射位置が変わることで、検煙領
域１５に流入した煙の分布状態に偏りがあっても煙量を
正確に検出することができる。

尚、上記の実施例にあっては、２組の煙検出機構を同じ
検煙領域に設けてループ接続する場合を例にとるもので
あったが、本発明はこれに限定されず同じ検煙領域に設
ける煙検出機構としては、２以上の適宜の数とすること
ができ、ループ接続を構成する煙検出機構の数を増やす
ことで検出機構の数に応じて同じ検煙領域の異なった位
置に複数の煙検出用の光路を設定することができるため
、検煙領域に流入した煙検出の分解能を更に向上するこ
とができる。

また、第４図に於いて、煙量演算部７は前回の説明に変
換して表示部８に出力したが、“煙量演算部７は煙量に
変換することなく、検出信号レベルを直接出力するよう
にしても良い。

更に、煙量演算部７は表示部８だけでなく、図示しない
信号送出部（例えば△／Ｄ変換器及び伝送回路から構成
される）に出力しても良い。

（発明の効果） 以上説明しできたように本発明によれば、発光器を駆動
する発光駆動回路と、発光器に対向配置された受光器の
受光信号を一定時間遅延して出力する受光回路とで成る
１岨の煙検出機構を同じ検煙領域について複数組設けて
おる粗の受光回路の受光出力を他の組の発光駆動回路へ
順次入力接続して受光信号レベルに応じた発光量に制御
する複数組の゛煙検出機構のループ接続を構成し、この
ループ接続による発光制御の繰り返しで煙による滅哀貫
が累積された受光信号に基づいて煙量を演算するように
したため、ミラー等の反射手段を使用することなくスポ
ット型の煙検出器であっても充分な検出感度を得るため
の光路長に相当した煙の流入による光の減衰が得られる
。

また、検出器筐体内部に形成される検煙領域には、複数
組の発光器と受光器をそれぞれ対向配置するだけで良い
ことから、検出器の構造が大幅に小型化され、且つコス
ト的にも安価で済む。

更に、同じ検煙領域につき異なった光路設定で煙による
光の減衰を検知しているため、検煙領域内に流入した煙
が場所によって偏りかあったとしても検煙領域に流入し
た煙が略均−に分布し・でいる状態と同等な煙による光
の減衰ができ、煙量の検出精度を大幅に向上することが
できる。

更に、受光出力を他の煙検出機構の発光駆動回路への遅
延送出をコンデンサに充電保持した受光電圧をアナログ
スイッチのスイッチング制−で一定の遅延時間をもって
転送させていることから、遅延線や遅延素子が不要であ
り、これらを用いた時のような伝送歪みを生ずることな
く、受光信号を遅延伝送して受光信号レベルに応じた正
確な発光制御を順次繰り返すことがで′き、発光回数と
実際の光路長との積で与えられる等両前な桃源距離に、
於Ｃブる煙による正確な光の減衰を再現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にお【プる煙検出機構の一実施例を示し
た回路図、第２図は本発明における発光器と受光器の配
置を示した説明図、第３図は第１図の実施例におけるア
ナログスイッチの制御を示したタイミングチャート、第
４図は第１図のスイッチング制御と受光出力に基づく煙
量の演算を行なう制画演算部の一実施例を示したブロッ
ク図である。 １：第］の煙検出機構 ２：第２の煙検出機、＠ ］△、２△：発光駆動回路 １Ｂ、２Ｂ：受光回路 ３：出力端子 ４：基準端子 １０．２０：発光器 １２．１４，２２，２４：受光器 １５：検煙領域 １６ａ、１６ｂ：光’７フイバー １６．１８，２６，２８：演算増幅器 ６０ニスイツチング駆動回路 ６１：クロックパルス発生器 ６２：計数回路 ６３：比較回路 ６４：時間比率演算回路 ６５：回数設定回路 ６６：遅延タイマ ７０：煙量演算部 ８Ｑ：表示部 Ｃ１０，Ｃ２０：コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光器を駆動する発光駆動回路と前記発光器に対向配置
   された受光器の受光信号を一定時間遅延して出力する受
   光回路とで成る１組の煙検出機構を同じ検煙領域につい
   て複数組設け、ある組の受光回路の受光出力を他の組の
   発光駆動回路へ順次入力接続して受光信号レベルに応じ
   た発光量に制御する複数組の煙検出機構のループ接続を
   構成し、該ループ接続による発光制御の繰返しで煙によ
   る減光量が累積された受光信号に基づいて煙量を判断し
   たことを特徴とする減光式煙検出器。