TWI437513B - 煙偵測器及其採樣空氣供應方法 - Google Patents

Description

煙偵測器及其採樣空氣供應方法

本發明是關於以光學方式檢測出浮游在空氣中的煙等之污染物質的煙偵測器及其採樣空氣供應方法。

就火災預防及煙霧產生時之檢測系統而言，或是需要一定之環境保全的半導體製造工廠或食品工廠當中，會使用煙偵測器。

該煙偵測器是使用一種高感度煙檢測裝置，該裝置是藉由風扇的驅動，由採樣管從警戒空間吸引空氣，並且利用比較器，將光束點(beam spot)照射在所吸引之空氣中所含的煙粒子所得到的受光訊號與臨界值加以比較後轉換成脈衝訊號，並計算該脈衝訊號的數量以測定煙量。(例如，參照專利文獻1)。

〔專利文獻1〕日本特許第3312712號

習知例是使藉由風扇對流體(採樣空氣)施加能量前的一次側(風扇的吸氣口側)、以及施加能量後的二次側(排氣口側)，經由暗箱的檢煙部來連結，並利用前述一次側與二次側的壓力差而將採樣空氣供應至前述檢煙部。

因此，在風扇或是管路設置過濾用過濾器的狀態下， 採樣流量可能會產生變化。一旦採樣流量如上述產生變化，基於風扇的P－Q特性，一次側與二次側的壓力差也會有所變動，因而無法對檢煙部以設定的流速供應採樣空氣，因此不容易實現正確的煙檢出。

本發明是鑒於上述情況，其目的在於可對檢煙部供應穩定之流速的採樣空氣。

本發明之煙偵測器的特徵為具備有：具有流入口及流出口的檢煙部；鋪設在監視空間的採樣管；連結於該採樣管，並且將風扇藏在內部的氣流管；設在前述氣流管之該風扇之二次側，並且連結於前述檢煙部之流入口的流路分歧部；以及設在前述氣流管之前述風扇之二次側，並且連結於前述檢煙部之流出口的流路合流部，流過前述氣流管內之流體的壓力在該流路合流部比前述流路分歧部更低。

本發明之煙偵測器的特徵為具備有：具有流入口及流出口的檢煙部；鋪設在監視空間的採樣管；將該採樣管連接於吸引口的風扇；連接於該風扇之排氣口的大致錐狀體且朝下游側變寬的漸寬管；設在該漸寬管的下游側，從前述漸寬管將前述採樣空氣供應至前述檢煙部的流路分歧部；以及設在比前述流路分歧部更上游側，從前述檢煙部排氣至前述漸寬管的流路合流部。

本發明之煙偵測器的特徵為具備有：具有流入口及流出口的檢煙部；鋪設在監視空間的採樣管；連結於該採樣 管，將風扇藏在內部的氣流管；設在前述氣流管之該風扇之二次側的流路分歧部，並且連結於前述檢煙部之流入口的流路分歧部；以及以與前述風扇接近的方式設在前述風扇之二次側的流路合流部，是連結於前述檢煙部的流出口，流過前述氣流管內之流體的壓力在該流路合流部比前述流路分歧部更低。

本發明之煙偵測器之採樣空氣供應方法，是對煙偵測器供應採樣空氣的方法，該煙偵測器具備有：具有流入口及流出口的檢煙部；鋪設在監視空間的採樣管；連結於該採樣管，並且將風扇藏在內部的氣流管；設在前述氣流管之該風扇之二次側，並且連結於前述檢煙部之流入口的流路分歧部；以接近前述風扇的方式設在前述風扇之二次側的流路合流部，是連結於前述檢煙部的流出口，流過前述氣流管內之流體的壓力在該流路合流部比前述流路分歧部更低；其特徵為：藉由前述風扇之二次側的前述流體的壓力差，將前述流體的一部分從前述流路分歧部導入前述檢煙部內。

本發明是以如上方式構成，因此，利用在前述流路分歧部與該流路合流部之間所產生的流體的壓力差，流過氣流管內的採樣空氣的一部分會從前述流路分歧部導入檢煙部內，並且通過前述檢煙部而從流路合流部返回前述氣流管內。因此，能以一定的流速將採樣空氣供應至檢煙部， 故可進行正確的煙檢出。

依據第1圖、第2圖來說明本發明之第1實施形態。

如第1圖所示，煙偵測器1具備有：具有暗箱21的煙檢測單元2；將作為偵測對象的空氣(採樣空氣)SA送到該煙檢測單元2的風扇3；形成空氣通路的配管4；配設在煙檢測單元2內的發光元件11；光二極體等的受光元件12；用來測定前述風扇3及空氣之流量的氣流感測器13；將電源供應至該氣流感測器13的電源部14；以及連接於受光元件12的火災判別部15。

接下來針對煙檢測單元2加以說明，在構成大致圓筒形狀的光學箱體21內設有：會發出例如紅外線的發光元件11、將雜散光部22配設在與該發光元件11相對向之位置，使在兩者之間發光的光聚集在設於雜散光部22內的光阱23之曲面部的聚光透鏡24、使空氣通過的檢煙部25、以及受光元件12等。此外，以適當間隔設有光圈26，用來限制照射光。在前述檢煙部25，通過前述配管4並且由過濾器5過濾後的採樣空氣SA會被導入。

第1實施形態的光阱23是形成大致圓錐形狀。而且，射入雜散光部22的光L(省略圖示)會射入光阱23的曲面，而進行複數次反射。又，光L的反射光量是隨著在曲面之反射的次數增加而衰減，以避免擴散光形成於檢煙部25側，換言之不會擴散到受光元件12的視野範圍內。

此外，火災判別部15具備有：將受光元件12之輸出訊號S放大的放大電路；將該放大電路轉換成檢測位準的A/D轉換器；以及當檢測位準成為預先設定的臨界值以上時即判別為火災的比較電路等，綜合性的控制則由CPU來進行。 以下，說明第1實施形態的煙檢測動作。

在正常狀態下，從監視空間由風扇3所吸引的空氣會從檢煙部25的上方向下流動。若是乾淨的空氣，光L就不會在檢煙部25當中散射，光L在被聚光的狀態，並且使其焦點對準在光阱23之曲面的狀態下，射入雜散光部22內。

在光阱23會進行複數次的反射，光L會對應於反射次數而衰減。因此，受光元件12不會接收雜散光，輸出訊號S會變成低位準，因而不會判別為火災。

火災發生時，煙粒子會浮遊在被吸引的空氣中，以光L照射該煙粒子時，在檢煙部25會產生散射光。散射光會被受光元件12接收，並且送出對應於該受光量的輸出訊號S。輸出訊號S被供應至火災判別部25，進行前述訊號處理，然後藉由顯示或聲音來通知火災發生。

關於通過檢煙部25的光L，由於可藉由光阱23進行與前述同樣的反射，因此會衰減而不會以雜散光的方式被接收。因此，即使在火災發生時，輸出訊號的S/N比仍然很高，能以高感度及高精度正確地進行火災判別。

在氣流管P之風扇3的二次側設有擴散部20。該擴 散部20是朝下游側變寬之例如形成圓錐等之大致錐狀體的漸寬管(擴散器)，在基端部20a側設有流路合流部32，又，在位於比前述流路合流部32更下游側的前端部20b側設有流路分歧部33。

風扇3可選擇例如由DC電源所驅動的離心風扇。在風扇3的吸氣口可連接用來吸引採樣空氣SA的採樣管(省略圖示)，另一方面，風扇的排氣口可連接使採樣空氣SA流過煙檢測單元2的配管4。

此外，風扇亦可為軸流風扇。又，亦可為AC電源驅動。

前述擴散部20之流路合流部32的直徑D1比前述流路分歧部33的直徑D2小，但是前述兩部32、33的口徑相同。前述直徑D1、D2的大小以及流路分歧部33、流路合流部32的配設位置等可依需要適當選擇。又，擴散部20是顯示出圓錐的例子，但是亦可為角錐。

在前述風扇3的二次側設有煙檢測單元2的暗箱21，該暗箱21之檢煙部25的流入口是連接於前述流路分歧部33，又，其流出口是連接於前述流路合流部32。該煙檢測單元2的構成，由於說明的需要，是使用與第1圖不同的構成，但是其原理是相同的。

接下來，針對第1實施形態的動作加以說明。

驅動風扇3時，監視空間的空氣A會經由採樣管(省略圖示)被吸入氣流管P，並且通過擴散部20而被排氣，但是此時，由於前述擴散部20內之流路合流部32的流 速與流路分歧部33的流速不同，因此在兩部間會產生壓力差。

亦即，根據伯努利定律(Bernoulli law)：V² /2g＋Z＋p/γ＝一定(V：速度、Z：高度、p：壓力、γ：比重、g：重力加速度)，由於流速V＝4Q(流量)/D² π，因此當內徑大時，流速會降低，因此會形成流路合流部32的流速V1>流路分歧部33的流速V2的關係。因此，對於檢煙部25的差壓△p，也就是流路分歧部33的壓力p2－流路合流部32的壓力p1，依據伯努利定律會形成：(p2－p1)＝γ×(V1² －V2² )/2g。

藉由該壓力差之產生，流過擴散部20內的採樣空氣SA中所含的煙粒子會從流路分歧部33被吸引而進入檢煙部25的流入口，一面被發光元件11的雷射光照射而使其產生散射光，一面在該檢煙部25內行進，並且從流路合流部32返回擴散部20內。

前述兩部32、33間的差壓△p在採樣流量一定的情況下是經常固定的，因此在檢煙部25能以一定的流速供應採樣空氣SA。

依據第3圖、第4圖來說明本發明之第2實施形態，與第1圖、第2圖相同的圖面符號，其名稱及功能也相同。

第2實施形態與第1實施形態的相異點為：作為差壓產生手段，是取代擴散部20，而在風扇3之二次側，在基於與風扇3之旋轉葉片3f之周緣的距離的差異而產生壓 力差的位置設置前述流路分歧部及流路合流部。

亦即，如第4圖所示，將配設在監視區域內的採樣管30，經由吸引管(氣流管)P1連結於風扇3的吸氣口3a，在該風扇3的二次側設置排氣導管(氣流管)P2，並將節流管P3連結於該排氣導管P2的後端部。在該排氣導管P2的附近設有暗箱21。

暗箱21之檢煙部25的流出口是連結於流路合流部32，該流路合流部32是設在接近前述風扇3之旋轉葉片3f之周緣的位置，例如設在比暗箱21之底面21a更上方。前述流路合流部32的位置，隨著靠近風扇3之旋轉葉片3f的周緣，流速越快，流體壓力越低。

又，前述檢煙部25的流入口是連結於流路分歧部33，該流路分歧部33是以離開風扇3之旋轉葉片3f之周緣的方式設在排氣導管P2的後端側，也就是前述流路合流部32的下游側。前述流路分歧部33的位置，隨著離風扇3之旋轉葉片3f的周緣越遠，流速越慢，流體壓力越高。因此，可藉由流路分歧部33及流路合流部32的位置關係來調整差壓。

第2實施形態當中，藉由風扇3的旋轉，當監視空間內的空氣A從採樣管30的吸引口34被吸引時，該空氣A會通過吸氣管p1而流入排氣導管p2。

該時，風扇3的轉速V會成為：V＝旋轉次數r×風扇外徑D×π，與風扇3之旋轉葉片3f之周緣距離R1之最近的流路合流部32的流速V1會成為V1＝V，與風扇3之旋 轉葉片3f之周緣距離R2的位置(流路分歧部33)的流速V2會成為V2＝黏性係數μ×V1。(空氣的黏性係數<1)

因此，當V1>V2時會有流速差，所以會根據伯努利定律而產生壓力差，採樣空氣SA會從流路分歧部33被導入檢煙部25的流入口。又，該採樣空氣SA中所含的煙粒子會一面被從發光元件11所照射的雷射光照射而使其產生聚射光，一面從流出口排出至流路合流部32。

第2實施形態當中，只要風扇3的旋轉速度一定，則流速差，也就是壓力差也會大致一定，因而能以穩定的速度將採樣空氣SA導入檢煙部25。又，將檢煙部25設在風扇3附近時，可使整個裝置小型化。

依據第5圖來說明本發明之第3實施形態，與第4圖相同的圖面符號，其名稱及功能也相同。

第3實施形態與第2實施形態的相異點為：在流路分歧部33設置過濾器31，以去除採樣管SA中之灰塵等的異物。藉由該過濾器31，對檢煙部25可供應僅含有煙粒子的採樣空氣SA，因此可更正確地進行煙檢測。

依據第6圖來說明本發明之第4實施形態，與第4圖相同的圖面符號，其名稱及功能也相同。

第4實施形態與第2實施形態(第4圖)的相異點為：流路合流部32的位置是在暗箱21之底面21a的下方，也就是流路合流部32設在比前述實施形態更靠風扇3之旋轉方向的下游側。

該風扇3之旋轉葉片3f的周緣附近的流速，只要位 於同一圓周上便相同，因此可在該圓周上的任意位置設置流路合流部32。第4實施形態當中，比起第2實施形態，可使採樣空氣SA被導入檢煙部25的流路構造更為簡化。

1‧‧‧煙偵測器

2‧‧‧煙檢測單元

3‧‧‧風扇

3a‧‧‧吸氣口

3f‧‧‧旋轉葉片

4‧‧‧配管

5‧‧‧過濾器

11‧‧‧發光元件

12‧‧‧受光元件

13‧‧‧氣流感測器

14‧‧‧電源部

15‧‧‧火災判別部

20‧‧‧漸寬管(擴散部)

20a‧‧‧基端部

20b‧‧‧前端部

21‧‧‧暗箱

21a‧‧‧底面

22‧‧‧雜散光部

23‧‧‧光阱

24‧‧‧聚光透鏡

25‧‧‧檢煙部

26‧‧‧光圈

30‧‧‧採樣管

31‧‧‧過濾器

32‧‧‧流路合流部

33‧‧‧流路分岐部

34‧‧‧吸引口

SA‧‧‧採樣空氣

A‧‧‧監視空間的空氣

P‧‧‧氣流管

S‧‧‧輸出訊號

P1‧‧‧吸引管(氣流管)

P2‧‧‧排氣導管(氣流管)

P3‧‧‧節流管

第1圖是本發明之第1實施形態的構成圖。

第2圖是本發明之第1實施形態的縱剖面圖。

第3圖是本發明之第2實施形態的風扇的前視圖。

第4圖是本發明之第2實施形態的縱剖面圖。

第5圖是本發明之第3實施形態的縱剖面圖。

第6圖是本發明之第4實施形態的縱剖面圖。

2‧‧‧煙檢測單元

3‧‧‧風扇

11‧‧‧發光元件

12‧‧‧受光元件

20‧‧‧(漸寬管)擴散部

20a‧‧‧基端部

20b‧‧‧前端部

21‧‧‧暗箱

25‧‧‧檢煙部

32‧‧‧流路合流部

33‧‧‧流路分歧部

SA‧‧‧採樣空氣

A‧‧‧監視空間的空氣

P‧‧‧氣流管

P1‧‧‧吸引管(氣流管)

P2‧‧‧排氣導管(氣流管)

V1、V2‧‧‧流速

D1、D2‧‧‧直徑

Claims (4)

1. 一種煙偵測器，其特徵為具備有：具有流入口及流出口的檢煙部；鋪設在監視空間的採樣管；連結於該採樣管，將風扇藏在內部的氣流管；設在前述氣流管之該風扇之二次側，並且連結於前述檢煙部之流入口的流路分歧部；以及設在前述氣流管之前述風扇之二次側、即排氣口側，並且連結於前述檢煙部之流出口的流路合流部，在該流路合流部使流過氣流管內之流體的壓力比流過前述流路分歧部的氣流管內之流體的壓力更低，而使檢煙部的流速成為一定。
2. 如申請專利範圍第1項所述之煙偵測器，其進一步具備有：連接於該風扇之排氣口的大致錐狀體且朝下游側變寬的漸寬管；前述流路分歧部，設在該漸寬管的下游側，從前述漸寬管將前述採樣空氣供應至前述檢煙部；前述流路合流部，設在比前述流路分歧部更上游側，從前述檢煙部排氣至前述漸寬管。
3. 如申請專利範圍第1項所述之煙偵測器，其中，前述流路合流部，以與前述風扇接近的方式設在前述風扇之二次側。
4. 一種採樣空氣供應方法，是使用申請專利範圍第3項所述之煙偵測器之採樣空氣供應方法， 其特徵為：利用前述風扇之二次側的前述流體的壓力差，將前述流體的一部分從前述流路分歧部導入前述檢煙部內。