KR20080082455A

KR20080082455A - 연기 감지기

Info

Publication number: KR20080082455A
Application number: KR1020080017724A
Authority: KR
Inventors: 켄이치 카토
Original assignee: 노미 보사이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2008-09-11
Also published as: JP2008224222A; JP4980101B2; EP1967843A2; AU2008201027A1; KR101451983B1; CN101261225A; EP1967843B1; EP2141484A1; CN102192898A; AU2008201027B2; US7834773B2; CN102192898B; CN101261225B; EP2136199A1; EP2141484B8; TWI430209B; CN102221536A; EP2141484B1; US20080218365A1; TW200901094A

Abstract

연기 감지를 할 때에 수광 소자의 출력 신호의 S/N비를 개선하여 화재 발생을 정확하게 감지하도록 구성한 연기 감지기를 제공한다.

대략 통형상의 광학 케이스(21) 내의 양단부에, 발광 소자(11)와 미광부(迷光部)(22)를 배치하여 설치하고, 미광부(22) 내에 곡면을 가지는 광 트랩(trap)(23)을 설치하였다. 또, 발광 소자(11)의 근방에 집광 렌즈(24)를 설치하고 광 트랩(trap)(23)의 곡면에 광(L)을 입사시키도록 구성하였다. 연기 감지시에는, 연기 검지부(25)로 연기 입자에 의해 산란한 광이 수광 소자(12)에 의해 수광되지만, 광 트랩(trap)(23)으로 입사한 광은 곡면에 있어서 여러 차례의 반사를 하고, 반사마다 감쇠하므로 수광 소자(12)에 수광되는 일은 없다. 따라서, 수광 소자(12)로부터 얻어진 출력 신호 S의 S/N비가 향상하여 연기 감지를 초기의 단계에서 정확하게 할 수가 있다.

연기, 감지, 광학 케이스, 발광 소자, 미광부, 광 트랩, 집광 렌즈, 수광 소자 S/N비

Description

연기 감지기{SMOKE SENSOR}

본 발명은 공기 중에 부유하는 연기 등의 오염 물질을 광학적으로 검지하는 연기 감지기에 관한 것이다.

화재 예방이나 화재 발생시의 검지 시스템으로서 혹은 일정의 환경보전법을 필요로 하는 반도체 제조 공장이나 식품 공장에 있어서 연기 감지기가 사용되고 있다.

종래부터, 연기 감지기로서 여러 가지의 것이 제안되어 있지만, 이하에 그 일례로서 일본국 특허공개 1999-23460호 공보에 의해 개시된 「연기 감지 장치」의 개요를 설명한다.

즉, 상기 연기 감지 장치는, 감시 구역으로부터 흡인한 공기 중에 부유하는 연기 입자를 광학적으로 검출하여 화재를 판단하는 연기 감지 장치에 있어서, 소정 방향으로 전계 성분을 가지는 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드의 출사면의 광원상을 흡입 공기가 통과하는 연기 검지 영역에 결상 하는 결상 렌즈와, 상기 연기 검지 영역의 상기 광원상의 결상 위치를 지나 상기 레이저 광의 전계 성분의 방향으로 대략 평행한 면 상에 설정된 광축 상에 배치되고, 상기 광원상의 결상 위치 및 그 근방을 통과한 연기 입자의 산란광을 수광하는 수광 소자를 구비한 것이다.

이 구성에 의하면, 공기 중에 연기 입자 등의 부유 물질이 존재할 경우, 레이저 광이 연기 입자에 부딪혀서 산란하고, 그 산란광을 수광 소자에 의해 수광하여 연기의 발생을 감지할 수가 있다.

<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 1999-23460호 공보

그러나, 본 발명자의 검토에 의하면 연기의 검지에 대해서 새로운 문제점이 밝혀졌다.

즉, 연기의 발생은 연기 검지부에 있어서의 산란광을 수광 소자에 의해 수광하여 감지한다. 그러나, 광학 케이스 내에 상기 산란광 이외의 광이 확산하면, 그 확산광도 수광 소자에 수광되어 버린다. 상기 산란광에 대응한 수광 소자의 출력 신호를 S, 상기 확산광에 대응하는 출력 신호를 N이라고 하면, 수광 소자로부터 본래의 감지 신호인 출력 신호 S에 잡음 성분인 출력 신호 N이 중복된 출력이 얻어지게 된다.

고감도의 연기 검출을 하기 위해서는 출력 신호 S, N의 레벨 차를 크게 하여 S/N비를 높게 할 필요가 있다. 이를 위해서는 연기 검지부를 통과하는 광의 강도를 높이는 것과 아울러 미광의 확산을 저감해야 한다.

한편, 연기 감지기는 방재 시스템으로서 빌딩이나 공장 등에 설치되는 것이기 때문에 소형 경량인 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 연기 감지시의 S/N비가 높고, 한편 구조가 간단하고 소형 경량화를 도모할 수 있는 연기 감지기를 제공하는 데 있다. 다른 목적은, 연기 검지부 내에 침입한 연기 입자 이외의 미립자가 수광 소자의 시야 범위내에 체류하지 않는 흡인식의 연기 감지기를 제공하는 것이다.

이 제1의 발명은, 대략 통형상으로 형성된 광학 케이스와, 이 광학 케이스 내에 기체를 유입시켜 연기 검지부를 구성하는 공기 통로와, 상기 광학 케이스 내에 배치하여 설치한 발광 소자와, 이 발광 소자로부터 발광한 광이 상기 연기 검지부에 존재하는 연기 입자에 의해 생기는 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향 배치되어 미광(迷光)을 감쇠시키는 광 트랩(trap)과, 상기 발광 소자로부터 발광한 광을 상기 광 트랩의 근방에 집광시키는 집광 렌즈와, 상기 수광 소자의 출력 신호를 증폭하는 수광 증폭 회로와, 증폭된 상기 출력 신호를 A/D(Analog/Digital) 변환한 검출 레벨이 역치(threshold value) 이상에서 화재로 판별하는 화재 판단부를 구비한 연기 감지기에 있어서, 상기 광 트랩은, 상기 미광을 여러 차례 반사시켜 감쇠시키는 곡면을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

이 제2의 발명은, 발광 소자와, 이 발광 소자와 소정의 광축 각도를 가지고, 연기 검지부의 연기 입자에 의한 발광 소자의 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향시켜 미광을 감쇠시키는 광 트랩이 블랙박스(black box) 내에 설치된 광학 케이스와, 이 광학 케이스의 상기 연기 검지부를 횡단하는 샘플링용의 공기 통로를 구비한 연기 감지기에 있어서, 상기 광학 케이스의 연기 검지부에 있어서의 내벽면 중 상기 수광 소자의 시야 범위내의 부분은 평활면에 형성되고, 상기 시야 범위외의 부분은 요철면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 제3의 발명은, 내부가 블랙박스(black box)인 광학 케이스와, 이 광학 케이스 내에 검지 대상으로 되는 기체를 유입시켜 연기 검지부를 구성하는 제1의 공 기 통로와, 상기 제1의 공기 통로의 주연부에 청정 기체를 유통시키기 위한 제2의 공기 통로와, 상기 광학 케이스 내에 배치하여 설치한 발광 소자와, 이 발광 소자로부터 발광한 광이 상기 연기 검지부에 존재하는 연기 입자에 의해 생기는 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향 배치되어 미광을 감쇠시키는 광 트랩과, 상기 수광 소자의 출력 신호를 증폭하는 수광 증폭 회로와, 증폭된 상기 출력 신호를 A/D(Analog/Digital) 변환한 검출 레벨이 역치(threshold value) 이상에서 화재로 판별하는 화재 판단부를 설치한 것을 특징으로 한다.

이 제1의 발명은, 상기와 같이 구성하였으므로 아래와 같은 여러 가지의 효과를 나타낸다.

즉, 발광 소자로부터 발광한 광을 집광 렌즈로 광 트랩의 근방에 집광하고, 감지 대상으로 되는 연기가 공기와 함께 유입하는 연기 검지부를 통과시킨다. 기체중에 연기가 발생할 경우, 연기 입자에 의해 광이 산란되고, 산란광이 수광 소자에 의해 수광되고, 수광 소자로부터 감지 신호인 출력 신호 S가 얻어진다.

이때 연기 검지부를 통과한 광은 광 트랩에 입사한다. 광 트랩은 곡면을 가지는 형상으로 되어 있으므로, 입사광은 곡면에 부딪혀서 여러 차례 반사하여 감쇠한다. 따라서, 확산하여 수광 소자에 수광되는 일이 없고, 잡음 성분인 출력 신호 N은 거의 발생하지 않아 S/N비가 뛰어난 고감도의 연기 감지를 할 수 있다.

또, 광 트랩의 형상이 간단하기 때문에 광학 케이스를 소형화할 수가 있고 나아가서는 연기 감지기 전체의 소형 경량화를 도모할 수가 있다.

이 제2의 발명은, 이상과 같이 구성하였으므로 발광 소자로부터 조사되는 빔(beam) 중, 수광 소자의 시야 범위내의 평활면에 충돌한 광은, 상기 시야 범위외로 반사되고, 그 반사광은 시야 범위외의 요철면에 충돌하여 감쇠된다. 그 때문에 수광부에 있어서의 잡음광(회절광)의 수광은 대부분 없어지므로 정확한 화재 검지를 할 수가 있다.

이 제3의 발명은 상기와 같이 구성하였으므로 아래와 같은 여러 가지의 효과를 나타낸다.

즉, 발광 소자로부터 발광한 광을 집광 렌즈로 광 트랩 근방에 집광 하고, 감지 대상으로 되는 연기가 공기와 함께 유입하는 연기 검지부를 투과시킨다. 연기 검지부에는, 제1의 필터에 의해 얻은 샘플링 에어와 그 외주를 둘러싸도록 하여, 상기 샘플링 에어를 제2의 필터에 의해 다시 여과하여 얻은 청정한 공기, 또는 다른 계통으로 얻은 청정한 공기를 통과시킨다.

화재 감지에 즈음해서는, 상기 연기 검지부에 레이저 광을 투과시키는 것이지만, 샘플링 에어(sampling air)에 대해 청정한 공기가 말하자면 에어 커튼(air curtain)으로서 작용하므로, 연기 입자를 포함하는 샘플링 에어의 확산이 저지됨과 아울러, 연기 입자 이외의 먼지 등의 혼입을 저지할 수가 있다. 화재가 발생할 경우, 레이저 광이 연기 입자에 부딪혀서 산란하고, 그 산란광을 수광 소자에 의해 수광하여 화재를 감지하는 것이지만, 광학 케이스 내에서의 샘플링 에어에 연기 입자 이외의 부유물이 혼입하지 않기 때문에 상기 화재 감지를 정확하고 고감도로 할 수가 있어 연기 감지기의 신뢰성이 향상된다.

본 발명자는, 상기 문제를 해결하기 위해 연구, 실험을 거듭한 결과, 다음과 같이 하면 좋은 것을 알았다. S/N비를 개선하기 위해서 발광 소자로부터 발광한 광을 집광 렌즈에 의해 광 트랩의 곡면부에 집광시킨다. 한편, 광 트랩은 입사한 광을 곡면에 여러 차례 반사시키는 곡면 구조로 한다.

이 결과, 연기 감지시에 연기 입자에 의해 생기는 산란광의 휘도가 올라가고, 수광 소자로부터 얻을 수 있는 출력 신호 S의 레벨이 높아진다. 광 트랩에 입사한 광은, 곡면을 여러 차례에 걸쳐서 반사하는 동안에 감쇠하여 수광 소자에 수광되는 일은 없다. 따라서, 잡음 성분이 되는 출력 신호 N의 레벨이 저감하고 S/N비가 개선되어 고감도인 연기 감지를 할 수 있다.

<실시예 1>

이하에, 본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하여 연기 감지기(1)의 전체 구성을 설명하면, 연기 검출 유닛(2)과, 이 연기 검출 유닛(2)에 감지 대상으로 되는 공기를 보내는 팬(3), 공기 통로로 되는 배관(4), 필터(5)와 연기 검출 유닛(2) 내에 배치하여 설치한 발광 소자(11)와 포토다이오드(photodiode) 등의 수광 소자(12), 또한 상기 팬(3)이나 공기의 유량을 측정하는 에어 흐름 센서(13)에 전원을 공급하는 전원부(14)와, 화재 판별부(15) 등을 구비하고 있다.

또, 화재 판별부(15)는, 수광 소자(12)의 출력 신호 S를 증폭하는 증폭 회 로, 증폭 신호를 검출 레벨로 변환하는 A/D(Analog/Digital) 변환기, 검출 레벨이 미리 설정된 역치(threshold value) 이상으로 되었을 때 화재로 판별하는 비교 회로 등을 구비하고 통합적인 제어는 CPU에 의해 행해지게 되어 있다.

다음에, 도 2를 참조하여 연기 검출 유닛(2)에 대해서 설명하면, 대략 원통 형상으로 구성한 광학 케이스(21) 내에 예를 들면 적외선을 발광하는 발광 소자(11)와, 이 발광 소자(11)에 대향하는 위치에 미광부(迷光部)(22)를 배치하여 설치하고, 양자간에 발광한 광을 미광부(22) 내에 설치한 광 트랩(trap)(23)의 곡면부에 집광시키는 집광 렌즈(24), 공기를 통과시키는 연기 검지부(25), 수광 소자(12) 등을 설치한 것이다. 또, 적당 간격으로 개구(aperture)(26)가 설치되고 조사광을 제한하도록 되어 있다.

본 실시예에 있어서의 광 트랩(trap)(23)은, 도 3에 나타내듯이, 대략 원추 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 미광부(22)에 입사한 광(L)은, 광 트랩(trap)(23)의 곡면에 입사하고, 도 4에 나타내듯이, 여러 차례에 걸쳐서 반사한다. 그리고, 광(L)의 반사광 양은 곡면에서의 반사시마다 감쇠하고, 확산광으로서 연기 검지부(25)측에, 바꾸어 말하면 수광 소자(12)의 시야 범위에 확산하지 않게 구성되어 있다.

본 발명자의 검토에 의하면, 곡면은 동심원이라도 좋고, 타원 형상이라도 좋다. 특히, 곡면의 접선에 대한 광(L)의 입사각 θ이 예각일수록 효과가 있고, 45° 이하이면 여러 차례의 반사를 하고, 덧붙여서 말하자면 30° 이하이면, 도 4에 나타내듯이, 3회 이상의 반사를 하는 것을 모의실험에 의해 해석하였다.

따라서, 도 4에 나타내는 형상으로 한정되지 않고 타원형으로 하면 더욱 많은 반사가 얻어지게 된다.

이하에, 본 실시예에 있어서의 연기 검출 동작을 설명한다.

정상 상태에 있어서는, 도 2에 나타내는 연기 검지부(25) 위로부터 아래를 향해 감시 공간으로부터 팬(3)에 의해 흡인된 공기가 흐른다. 청정한 공기이면, 광(L)이 연기 검지부(25)에 있어서 산란하지 않고 광(L)은 집광된 상태로, 한편 광 트랩(trap)(23)의 곡면에 초점을 맞춘 상태로 미광부(22) 내에 입사한다.

광 트랩(trap)(23)에 있어서 도 4에 나타낸 것 같은 여러 차례의 반사가 이루어지고, 광(L)이 반사 회수에 대응하여 감쇠한다. 따라서, 미광이 수광 소자(12)에 수광되는 일은 없고, 출력 신호 S는 낮은 레벨로 되어 화재로 판별되는 일은 없다.

화재 발생시에 있어서는, 흡인된 공기 중에 연기 입자가 부유하고, 이를 광(L)으로 조사하면 연기 검지부(25)에서 산란광이 발생한다. 산란광은 수광 소자(12)에 의해 수광되고, 그 수광량에 대응하는 출력 신호 S가 도출된다. 출력 신호 S는, 화재 판별부(25)로 공급되고, 상기 신호 처리가 이루어지고, 표시 혹은 음성에 의해 화재 발생을 통지하게 된다.

연기 검지부(25)를 통과한 광(L)에 대해서는, 광 트랩(trap)(23)에 의해 상기와 마찬가지로 반사를 하므로 감쇠하여 미광으로서 수광되는 일은 없다. 따라서, 화재 발생시라도 출력 신호의 S/N비는 높고, 화재 판별이 고감도 및 고정밀도로 정확하게 행해진다.

다음에, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 또, 본 실시예와 상기 제1 실시예와의 차이점은 광 트랩의 형상을 바꾼 것에 있다. 따라서, 제1 실시예와 같은 부재에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 피하는 것으로 한다.

본 실시예에서는, 광 트랩(31)으로서 곡면을 형성한 판 형상체를 적용 하였다.

이 구성에 있어도, 도시와 같이 광(L)은 여러 차례에 걸쳐서 반사하여 상기 미광을 저감할 수가 있다. 따라서, 상기와 같이 수광 소자(12)로부터 S/N비가 뛰어난 출력 신호 S가 도출되어 화재 검지를 오동작 없이 정확하게 할 수가 있다.

또, 본 실시예에 있어서, 광 트랩(31)의 경사 방향은, 실선으로 나타낸 방향에 한정되지 않고, 2점 쇄선으로 나타내는 방향으로 변경하여도 좋다. 따라서, 설계의 자유도가 향상된다.

또, 상기 제1 및 제2 실시예의 어느 쪽에 있어서도 광 트랩(trap)(23, 31)의 먼 곳에 배치하여 설치한 집광 렌즈(24)에 의해 집광을 하기 위해 광 트랩(trap)(23, 31)에의 입사 위치의 초점 맞추어 입사 각도를 균일하게 할 수 있어 여러 차례의 광 반사를 확실히 하게 할 수가 있다. 따라서, 미광이 확실히 감쇠하여 S/N비의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 광 트랩(trap)(23, 31)이 광축 상에서 이동 가능하기 때문에 집광 렌즈(24)나 발광 소자에 개체 격차가 있어도 초점 맞춤을 용이하게 할 수 있다. 또한, 구조를 간소화 할 수 있기 때문에 연기 검출 유닛(2)의 소형화를 도모할 수가 있다.

본 발명자는, 잡음광이 수광부에서 수광되는 것은 연기 검지부의 벽면의 매끄러움의 정도가 영향을 주는 것은 아닐까라고 생각하였다. 그래서, 도 6에 나타내듯이, 연기 검지부의 내벽면이 전부 평활면인 경우(제3 실시예)와 도 7에 나타내듯이, 연기 검지부의 수광부의 대면하고 있는 내벽면만을 전부 요철면으로 하는 경우(제4 실시예)와 도 8에 나타내듯이, 연기 검지부의 벽면 중, 수광부의 시야 범위내의 부분을 평활면으로 하고, 그 외의 부분을 요철면으로 하는 경우(제5 실시예)에 대해서 검토하였다. 이 평활면은 반드시 광택이 있는 거울면 뿐만이 아니고, 입사광을 거의 정반사하는 매끄러운 표면을 가지는 것이면 좋다. 한편, 이 요철면은 입사광을 확산 반사하는 거친 면을 가지는 것이면 좋다. 이하, 각 실시예에 대해서 설명한다.

제3 실시예의 연기 감지기 :

대략 원통 형상의 광학 케이스(101)의 일단부에는 발광부(103)가 설치되고, 그 외 단부에는 미광부(105)가 설치되어 있다. 상기 발광부(103)에는 집광 렌즈를 구비한 발광 소자(103a)가 설치되고, 또 상기 미광부(105)에는 미광을 감쇠시키는 광 트랩(105a)이 설치되어 있다.

상기 광학 케이스(101) 내에는 연기 검지부(107)가 설치되고, 이 연기 검지부(107)의 양단부는 개구(109a, 109b)에 의해 칸막이 되어 있다. 상기 연기 검지부(107)의 측벽에는 이 연기 검지부(107)를 횡단하는 샘플링용의 공기 통로(도시 생략)와, 산란광을 수광하는 수광부(110)와, 발광 소자(103a)의 광이 직접 수광부(110)에 들어가지 않게 하기 위한 차광판(도시 생략)이 설치되어 있다.

　수광부(110)은, 수광 소자(110a)를 구비하고 있어 이 수광 소자(110a)의 광축 110 c는, 발광 소자(103a)의 광축 103 c(메인 빔)와 직교 하고 있다. 상기 연기 검지부(107)의 내벽면은, 전면에 걸쳐, 요철이 없는 면, 소위 평활면에 형성되어 있다.

다음에, 이 연기 감지기의 작동에 대해서 설명한다.

발광 소자(103a)로부터 조사된 광은 개구(109a)의 통공을 지나 연기 검지부(107)에 들어가고, 이 연기 검지부(107) 내를 직진한다. 이 직진하는 광은 개구(109b)를 통과하고, 미광부(105)로 도달한 후, 광 트랩(105a)에 의해 감쇠된다.

이때 상기 광은 개구(109a)의 통공에 의해 좁혀져 메인 빔(main beam) B로 되지만, 상기 통공 근방으로부터는 회절광(잡음광) N이 발생한다.

이 회절광 N은 수광부(110)의 시야 범위(감시 범위) F 내의 내벽면에 충돌하여 반사하고, 그 반사광 N은 시야 범위 F 외에 위치하는 개구(109b)에 충돌하여 반사한다. 이 반사광 N은 수광부(110)의 입구 근방의 내벽면에 충돌하여 반사하고, 또한 그 반사광은 수광부(110)의 내벽면에 충돌한 후, 수광 소자(110a)에 의해 수광된다. 또, 상기 회절광 N의 일부는 상기 시야 범위 F 외의 내벽면에 충돌하여 반사하고, 그 반사광이 수광부(110)로 직접 들어가 버리는 일도 있다.

이와 같이 하여 회절광(잡음광) N은 내벽면에 충돌하고, 여러 차례의 반사를 반복하여 수광부(110)에 도달하지만, 상기 내벽면은 입사각과 반사각이 대충 같고, 평활면이므로 충분히 잡음광을 감쇠시킬 수가 없다.

제4 실시예의 연기 감지기 :

도 7에 있어서 도 6과 동일 도면 부호는 그 명칭도 기능도 동일하다.

이 연기 감지기와 상기 케이스(101)의 연기 감지기의 차이점은 연기 검지부(107)의 내벽면 중, 수광부(110)와 대향하는 부분(시야 범위 F 내의 부분 및 시야 범위 F 근방의 부분)을 요철면에 형성하고, 그 외의 부분을 평활면에 형성한 것이다.

이 연기 감지기에서는, 회절광 N은 수광부(110)의 시야 범위(감시 범위) F 내의 내벽면(107a)에 충돌하여 반사하고, 그 반사광 N은 시야 범위 F외에 위치하는 개구(109b)에 충돌하여 반사한다. 이때 상기 내벽면(107a)은 요철면이므로, 광 흡수율이 높고, 반사 에너지의 전체 합은 적지만, 반사광은 확산하므로, 이 확산한 잡음광의 일부 N1이 직접 수광부(110)에 도달하여 버린다. 그 때문에 회절광 N을 충분히 감쇠시킬 수가 없다.

제5 실시예의 연기 감지기 :

도 8에 있어서 도 6과 동일 도면 부호는 그 명칭도 기능도 동일하다.

이 연기 감지기와 상기 케이스(101)의 연기 감지기의 차이점은 연기 검지부(107)의 내벽면 중, 수광부(110)의 시야 범위 F 내의 내벽면(107b)을 평활면에 형성하고, 그 외의 부분을 요철면에 형성한 것이다.

이 연기 감지기에서는, 회절광 N은 수광부(110)의 시야 범위(감시 범위) F 내의 내벽면(107b)에 충돌하여 반사하고, 그 반사광 N은 시야 범위외에 위치하는 개구(109b)에 충돌하여 반사한다. 이때 개구(109b)는 요철면이므로, 광 흡수율이 높고, 반사 에너지의 전체 합은 적다. 상기 회절광 N은 또한 요철면에 의한 광흡수 가 되면서 반사를 반복하므로 크게 감쇠된다.

또, 개구(109a)의 통공 근방에서 발생한 상기 회절광의 일부는, 시야 범위 F의 내벽면(107b) 이외의 부분, 즉 수광부(110)의 시야 범위외의 내벽면에도 충돌하지만, 그 부분은 요철면이므로 효율 좋게 광흡수가 됨과 아울러, 잡음광이 확산하여도 수광부(110)에 도달할 때까지 충분히 감쇠된다.

이상으로부터 분명하듯이, 제5 실시예는 제3 실시예 및 제4 실시예에 비해 회절광의 감쇠가 크고, 수광부에 들어가는 수광량도 적기 때문에 화재 등을 정확하게 검지하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 광학 케이스의 연기 검지부에 있어서의 내벽면 중 상기 수광 소자의 시야 범위내의 부분은 평활면에 형성되고, 상기 시야 범위외의 부분은 요철면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

<실시예 2>

이 발명의 제6 실시예를 도 9 내지 11에 의해 설명한다.

상기 광학 케이스(101) 내에는 연기 검지부(107)가 설치되고, 이 연기 검지부(107)의 양단부는 개구(109a, 109b)에 의해 칸막이 되어 있다. 상기 연기 검지 부(107)의 측벽에는 이 연기 검지부(107)를 횡단하는 샘플링용의 공기 통로(114)와, 산란광을 수광하는 수광부(110)와, 발광 소자(103a)의 광이 직접 수광부(110)에 들어가지 않게 하기 위한 차광판(도시 생략)이 설치되어 있다.

상기 샘플링용의 공기 통로(114)는 팬(115)의 회전에 의해 연기 검지부에 샘플링용 에어 SA(Sampling Air)를 흡입하는 샘플링관(116)과, 상기 샘플링관(116)과 통로 간격을 두고 대향하는 배기관(117)을 구비하고 있다.

상기 샘플링관(116)의 선단에는 거친 필터(118)가 설치되고, 이 거친 필터(118)의 외주부에는 보다 눈이 세세한 원통형의 미세 필터(119)가 세워서 설치되어 있다. 상기 미세 필터(119)와 상기 배기관(117)의 사이에는 샘플링 통로(제1 공기 통로)(120)를 포위하는 청정 공기 통로(제2 공기 통로)(121)가 형성된다.

수광부(110)는 수광 소자(110a)를 구비하고 있고, 이 수광 소자(110a)의 광축(110c)은 발광 소자(103a)의 광축(103c)(메인 빔)과 소정 각도로 교차하고 있다.

상기 연기 검지부(107)의 내벽면 중, 수광부(110)의 시야 범위(감시 범위) F 내의 내벽면(107b)은 평활면에 형성되고, 그 외의 부분은 요철면에 형성되어 있다.

다음에, 본 실시예의 작동에 대해서 설명한다.

팬(115)을 회전시키면, 샘플링관(116)으로부터 샘플링 에어 SA가 연기 검지부(107)에 흡인되고, 이 흡인된 샘플링 에어 SA는 거친 필터(118)를 거쳐 쓰레기 등의 큰 이물이 제거되고 샘플링 에어 SA1로 된다.

이 샘플링 에어 SA1은 샘플링 에어 통로(제1 공기 통로)(120)를 거쳐 배기관(117) 내에 흡인되지만, 그 일부의 샘플링 에어 SA1은 미세 필터(119)를 거쳐 여 과되고 청정 공기 SA2로 된다. 이 청정 공기 SA2는 청정 공기 통로(121)를 통과하고, 상기 샘플링 에어 SA1을 둘러싸도록 하면서 진행하고, 배기관(117)에 흡인된다.

발광부(103)의 발광 소자(103a)로부터 조사된 광은 개구(109a)의 통공을 지나 연기 검지부(107)에 들어가고, 이 연기 검지부(107) 내를 직진한 후, 개구(109b)를 통과해 미광부(105)로 도달하고, 광 트랩(105a)에 의해 감쇠된다.

상기 광(메인 빔)이 연기 검지부(107)를 통과할 때에, 공기 통로(114)로부터 도입되어 있는 샘플링 에어 SA1 중에 연기 입자가 존재하면, 산란광이 발생함과 아울러, 이 산란광은 수광부(110)에 의해 수광된다. 상기 산란광이 수광부(110)에 의해 수광되면, 수광 소자(110a)의 출력 신호는 수광 증폭 회로(도시 생략)에 의해 증폭된 후, A/D 변환되어 화재 판단부로 출력된다. 이 화재 판단부는 상기 출력 레벨이 역치(threshold value) 이상인 경우에는 화재와 판단하여 경보 등을 발한다.

상기 발광 소자(103a)의 광이 개구(109a)를 통과할 때에는, 회절광(잡음광) N이 발생하지만, 이 회절광 N은 수광부(110)의 시야 범위(감시 범위) F 내의 내벽면(107b)에 충돌하여 반사하고, 그 반사광 N은 시야 범위 F외에 위치하는 개구(109b)에 충돌하여 반사한다. 이때 상기 개구(109b)는 요철면이므로, 광 흡수율이 높고, 반사 에너지의 전체 합은 적다. 상기 회절광 N은, 또한 요철면에 의한 광흡수가 되면서 반사를 반복하므로 크게 감쇠된다.

또, 개구(109a)의 통공 근방에서 발생한 상기 회절광 N의 일부는, 시야 범위 F의 내벽면(107b) 이외의 부분, 즉 수광부(110)의 시야 범위외의 내벽면에도 충돌 하지만, 그 부분은 요철면이므로 효율 좋게 광흡수가 됨과 아울러, 잡음광이 확산하여도 수광부(110)에 도달할 때까지 충분히 감쇠된다.

다음에, 본 발명의 제7 실시예에 있어서의 연기 검지부(206)에 대해서 설명한다.

연기 검지부(206)는 단지 검지 대상으로 되는 공기(샘플링 에어)(a), 즉 화재시에 연기를 포함한 기체를 유통시킬 뿐만 아니라, 중심부에 샘플링 에어(a)를 유통시킴과 아울러, 그 주위를 원환상으로 둘러싸도록 하여 청정한 공기를 유통시키는 구성으로 되어 있다.

이 구성을 더욱 상세하게 설명하면, 도 13에 나타낸 것처럼 감시 공간으로부터 흡인한 공기(A)를 제1의 필터(221)에 공급하고, 엉성하게 여과한 공기의 일부를 샘플링 에어(a)로서 연기 검지부(206)에 유통시킨다. 또한, 제1의 필터(221)로 여과한 공기의 일부를 제2의 필터(222)에 공급하여 이중 여과하고, 샘플링 에어(a)에 대해 비교적으로 청정한 공기(b)를 얻는다. 그리고, 청정한 공기(b)를 샘플링 에어(a)의 주위에 원환상으로 유통시킨다. 또, 제1 및 제2의 필터(221, 222)로서는 HEPA 필터 등을 적용하여도 좋다.

제1 및 제2의 필터(221, 222)의 구성으로서는, 도 13에 나타내듯이, 원판 형상으로 형성한 제1의 필터(221)에 원환상으로 형성한 제2의 필터(222)를 적층한 구성이라도 좋다. 제1의 필터(221)의 외측면과 제2의 필터(222)의 내측면과의 사이에는 원환상의 간극(G)이 형성되어 있다.

이 구성에 의하면, 연기 검지부(206)에 있어서의 샘플링 에어(a)와 이중으로 여과된 청정한 공기(b)의 사이에, 도 14에 나타내는 것 같은 원환상의 간극(g)이 발생한다. 그리고, 샘플링 에어(a)는 엉성하게 여과한 것이지만, 청정한 공기(b)는 이중으로 여과된 것이기 때문에 양자의 유속에 차이가 생긴다. 즉, 본 실시예에 있어서, 샘플링 에어(a)의 유속에 대해 청정한 공기(b)의 유속은 늦어진다. 따라서, 청정한 공기(b)가 샘플링 에어(a)의 흐름을 흐트리는 일은 없다.

또, 샘플링 에어(a) 및 청정한 공기(b)의 어느 쪽도 연기 검지부(206)를 통과한 후는 흡인부(223)로부터 광학 케이스(202) 외로 흡출된다.

여기서 화재 감시 공간의 공기(A)의 순환에 대해서 설명하면, 도 15에 나타낸 것처럼, 상기 공기(A)는 팬(231)에 의해 흡인되고, 배관(232)을 통해 배기측으로 송풍되지만, 그 일부가 화살표 A1로 나타낸 것처럼, 제1의 필터(221) 측에 흡인된다. 그리고, 제1의 필터(221)에 의해 여과되어 샘플링 에어(a)가 얻어지고, 이와 아울러 제2의 필터(222)로부터 청정한 공기(b)가 얻어지고, 상기와 같이 연기 검지부(206)에 공급된다.

연기 감지를 하는 경우는, 도 12 내지 도 14로 화살표 L로 나타낸 것처럼, 발광 소자(203)로부터 발광한 광, 예를 들면, 레이저 광(L)을 통과시킨다. 정상 상태에서는, 샘플링 에어(a) 내에 연기 입자가 포함되어 있지 않기 때문에 연기 검지부(206)에 있어서 레이저 광(L)은 산란하지 않는다. 따라서, 수광 소자(207)로부터 출력 신호 S가 얻어지지 않고 화재 판단부(211)도 화재 통지를 하지 않는다.

한편, 화재 감시 구역 내에 화재가 발생할 경우는, 샘플링 에어(a) 내에 연기 입자가 포함된다. 이 경우 레이저 광(L)이 상기 연기 입자와 충돌하여 산란하 고, 이 산란광의 일부가 수광 소자(207)에 의해 수광된다. 따라서, 수광 소자(207)로부터 출력 신호 S가 얻어지고, 화재 판단부(211)가 동작하여 화재 발생을 통지한다.

화재 판단부(211)가 광학 케이스(202) 내의 연기 농도 상승을 검출하였을 때는, 샘플링 에어(a)의 공급량을 많이 하면, 검출 레벨이 빨리 역치(threshold value) 이상에 도달한다. 한편, 화재 판단부(211)가 광학 케이스(202) 내의 오염을 검출하였을 때는, 샘플링 에어(a)를 공급 정지하고, 청정한 공기(b)의 공급량을 많이 하면, 광학 케이스(202) 내에 체류하는 먼지 등을 날려 버릴 수가 있다. 이들은 화재 판단부(211)에 의해 제어된다.

상기 제 7 실시예는 아래와 같은 여러 가지의 효과를 나타낸다.

청정한 공기(b)가 샘플링 에어(a)에 대해 에어 커튼과 같이 작용하므로, 샘플링 에어(a)가 확산하는 일이 없어 화재 감지가 정확하게 행해진다.

또, 광학 케이스(202) 내의 오염을 저감할 수가 있다.

또한, 광학 케이스(202) 내의 벽면에 부착하고 있던 먼지 등이 공기 중에 부유하여도, 샘플링 에어(a)중에 혼입하는 일이 없어 화재 감지의 S/N비를 향상시킬 수가 있다.

다음에, 도 16을 참조하여 본 발명의 제8 실시예를 설명한다.

본 실시예는, 상기 샘플링 에어(a)는 다른 계통으로 청정한 공기(b)를 얻도록 구성한 것이다.

즉, 팬(231)의 2차측으로 배기되는 감시 구역의 공기(A)의 일부 A1과 다른 바깥 공기(C)를 펌프 또는 팬(232)에 의해 흡인함과 아울러 혼합하고, 제2의 필터(222)로 공급하도록 구성하였다. 또, 청정한 공기(b)는 감시 구역의 공기(A)의 일부 A1 혹은 바깥 공기(C)의 어느 쪽이든 한쪽만으로부터 공급하여도 좋다.

제2의 필터(222)로부터 얻어진 청정한 공기(b)는 상기와 마찬가지로 광학 케이스(202) 내에 있어서 샘플링 에어(a)의 외주위로 배출된다.

이 구성에 있어도 상기와 같이 확실히 화재 발생을 감지 할 수 있을 뿐만 아니라, 광학 케이스(202) 내의 오염 등을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 샘플링 에어(a)의 유속에 대해 청정한 공기(b)의 유속을 자유롭게 변경할 수 있으므로, 예를 들면 일시적으로 유속을 빨리하여 청소 모드로 하고, 광학 케이스(202) 내에 체류하는 먼지를 날려 버리는 등의 다목적 이용을 도모하는 것도 할 수 있다. 이 경우도 샘플링 에어(a)의 확산 방지는 행해지므로 연기 감지에 오동작은 생기지 않는다.

이상으로 본 발명의 실시예를 설명했지만 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 샘플링 에어(a)와 청정한 공기(b)의 흐름 형상은 원주 혹은 원환상에 한정되지 않고, 타원형, 직사각형이라도 좋다. 그리고, 긴 방향을 레이저 광(L)에 따르게 함으로써 광의 산란 영역이 증가하므로 수광 소자(207)에 의한 산란광의 수광량이 증가하여 화재 감지를 보다 빨리 정확하게 할 수가 있다.

본 발명의 각 실시예는 필요한 부분을 조합하여 실시할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 연기 감지기의 구성도이다.

도 2는 연기 검출 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 광 트랩의 사시도이다.

도 4는 광 트랩에 있어서의 광의 반사 형태를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 연기 검출 유닛의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 9는 본 발명의 열매 6 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 10은 공기 통로를 나타내는 확대도이다.

도 11은 샘플링 에어의 흡인 및 배기의 유로를 나타내는 구성도이다.

도 12는 본 발명의 제7 실시예를 나타내는 연기 감지기의 구성도이다.

도 13은 필터의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 14는 필터의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 15는 공기의 흐름을 나타내는 계통도이다.

도 16은 본 발명의 제8 실시예를 나타내는 계통도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연기 감지기

2 : 연기 검출 유닛

3 : 팬

4 : 배관

5 : 필터(filter)

11 : 발광 소자

12 : 수광 소자

13 : 에어 흐름 센서

14 : 전원부

15 : 화재 판별부

Claims

내부가 블랙박스인 광학 케이스와, 이 광학 케이스 내에 기체를 유입시켜 연기 검지부를 구성하는 공기 통로와, 상기 광학 케이스 내에 배치하여 설치한 발광 소자와, 이 발광 소자로부터 발광한 광이 상기 연기 검지부에 존재하는 연기 입자에 의해 생기는 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향 배치되어 미광을 감쇠시키는 광 트랩과, 상기 발광 소자로부터 발광한 광을 상기 광 트랩의 근방에 집광시키는 집광 렌즈와, 상기 수광 소자의 출력 신호를 증폭하는 수광 증폭 회로와, 증폭된 상기 출력 신호를 A/D(Analog/Digital) 변환한 검출 레벨이 역치 이상에서 화재로 판별하는 화재 판단부를 구비한 연기 감지기에 있어서,

상기 광 트랩은, 상기 미광을 여러 차례 반사시켜 감쇠시키는 곡면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
제1항에 있어서,

상기 광 트랩은, 곡면부를 가지는 대략 원추 형상인 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 광 트랩은, 광축 상을 이동 가능한 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
발광 소자와, 이 발광 소자와 소정의 광축 각도를 가지고, 연기 검지부의 연기 입자에 의한 발광 소자의 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향시켜 미광을 감쇠시키는 광 트랩이 블랙박스 내에 설치된 광학 케이스와, 이 광학 케이스의 상기 연기 검지부를 횡단하는 샘플링용의 공기 통로를 구비한 연기 감지기에 있어서,

상기 광학 케이스의 연기 검지부에 있어서의 내벽면 중 상기 수광 소자의 시야 범위내의 부분은 평활면에 형성되고, 상기 시야 범위외의 부분은 요철면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
제4항에 있어서,

상기 연기 검지부는, 상기 발광 소자의 광을 규제하는 개구에 의해 칸막이 되어 있는 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 발광 소자의 광이 개구를 통과할 때에 회절광이 발생하고, 이 회절광이 상기 평활면에 충돌하여 수광부의 시야 범위외로 반사되고, 이 반사된 광은 상기 요철면에 충돌하여 감쇠되는 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
내부가 블랙박스인 광학 케이스와,

이 광학 케이스 내에 검지 대상으로 되는 기체를 유입시켜 연기 검지부를 구 성하는 제1의 공기 통로와,

상기 제1의 공기 통로의 주연부에 청정 기체를 유통시키기 위한 제2의 공기 통로와, 상기 광학 케이스 내에 배치하여 설치한 발광 소자와, 이 발광 소자로부터 발광한 광이 상기 연기 검지부에 존재하는 연기 입자에 의해 생기는 산란광을 수광하는 수광 소자와, 상기 발광 소자에게 대향 배치되어 미광을 감쇠시키는 광 트랩과, 상기 수광 소자의 출력 신호를 증폭하는 수광 증폭 회로와, 증폭된 상기 출력 신호를 A/D(Analog/Digital) 변환한 검출 레벨이 역치(threshold value) 이상에서 화재로 판별하는 화재 판단부를 설치한 것을 특징으로 하는 연기 감지기.
제7항에 있어서,

상기 화재 판단부는, 상기 연기 검지부의 연기 농도 상승 또는 오염을 검출하였을 때, 상기 제1의 공기 통로 또는 상기 제 2의 공기 통로의 기체 공급량을 조정하는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연기 감지기.