JP6437732B2

JP6437732B2 - 煙感知器

Info

Publication number: JP6437732B2
Application number: JP2014068414A
Authority: JP
Inventors: 克裕鈴木
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015191462A

Description

本発明は、発光部を備える煙感知器に関する。

煙感知器として、例えば、発光部と受光部とを備え、光の散乱を利用して煙を感知する光電式スポット型感知器が提案されている。特許文献１には、半値角が１０度以下の発光素子を備えた発光部が用いられ、この発光部の光軸と受光部の光軸とが交差する散乱角が６０°から８０°の範囲になっている散乱光式煙感知器が開示されている。この従来技術では、発光素子として、赤外光を照射するＬＥＤが使用されている。特許文献１は、発光素子の半値角を規制し、且つ発光部及び受光部の光軸同士のなす散乱角を規制することによって、発光素子から照射された光が、受光部によって直接受光されることを抑制しようとするものである。

特開平７―７２０７３号公報（請求項１、第２頁）

しかしながら、特許文献１に開示された散乱光式煙感知器は、発光部及び受光部の設置位置が最適化されていないため、発光部から照射された光を受光する受光部において、この受光部が受光する光量が充分でない。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、受光部が受光する光量が増加する煙感知器を提供するものである。

本発明に係る煙感知器は、煙が流入する外形円筒状の煙流入部と、煙流入部の外周の縁部に設けられ、煙流入部の内部に光を照射する発光部と、煙流入部の外周の縁部に設けられ、発光部から照射されて煙流入部にて散乱した光を受光する受光部と、を有し、発光部は、第１の発光部と第２の発光部とから構成されており、第１の発光部における第１の発光軸と受光部における受光軸との第１の光軸交点は、煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ第１の発光軸に対し垂直な中心線よりも、第１の発光部の側に位置され、第２の発光部における第２の発光軸と受光部における受光軸との第２の光軸交点は、煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ第２の発光軸に対し垂直な中心線よりも、第２の発光部の側に位置されていることを特徴とする。

本発明によれば、発光部における発光軸と受光部における受光軸との光軸交点が、発光軸に対し垂直且つ煙流入部の中心を通る中心線よりも、発光部の側に位置されているため、受光部が受光する光量を増加させることができる。

実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す正面図である。実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す側面図である。実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す底面図である。実施の形態１における煙検知部４を示す周方向断面図である。実施の形態１における煙進入部３を示す周方向断面図である。実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す軸方向断面図である。実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す軸方向断面図である。実施の形態１における発光部５及び受光部６の位置を示す模式図である。実施の形態１の変形例における発光部５及び受光部６の位置を示す模式図である。実施の形態２における発光部２０５及び受光部６の位置を示す模式図である。実施の形態２の変形例における発光部５及び受光部３０６の位置を示す模式図である。

以下、本発明に係る煙感知器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す正面図であり、図２は、実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す側面図である。この図１、図２に基づいて、煙感知器の光学台１について説明する。図１、図２に示すように、光学台１は、煙の進入口となる煙進入部３と、この煙進入部３の上方に設けられ、煙進入部３から進入した煙を検知する煙検知部４とを備えた煙流入部２を有している。この煙流入部２は、例えば外形略円筒状をなしており、煙進入部３及び煙検知部４が、厚み方向（矢印Ｚ方向）に積層されている。このような光学台１は、煙感知器の本体（図示せず）内に設置されるものであって、詳細な説明は省略するが、煙感知器の本体には、光学台１の煙進入部３の位置に合わせて、煙の流入口が形成される。

図３は、実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す底面図である。図３に示すように、煙流入部２における煙検知部４は、発光部５と受光部６とを備えている。これらの発光部５と受光部６とは、いずれも、例えば、煙流入部２における煙検知部４の外周の縁部に設けられている。そして、発光部５は、煙流入部２の内部に光を照射するものであり、その光は例えば青色光とすることができるが、そのほかの波長の光を使用してもよい。この例としては、紫外光、緑色光、赤色光又は赤外光等が挙げられる。この青色光は、例えば、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の波長の光である。また、受光部６は、発光部５から照射されて煙流入部２にて散乱した光を受光するものである。なお、発光部５から照射される光が青色光である場合、受光部６は、少なくとも、青色光を受光する機能を備えていればよいが、それ以外の波長における光を受光する機能を備えていてもよい。

図４は、実施の形態１における煙検知部４を示す周方向断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、煙流入部２における煙検知部４は、ラビリンス領域４１と煙検出領域４３とを備えている。ラビリンス領域４１は、煙検出領域４３内にノイズ光が発生しないように、光を散乱させてトラップする領域であり、中心側を向く先端が尖った柱状部材であるラビリンス４２が円周状に複数設置されることによって構成されている。そして、発光部５から照射された光は、これらの複数のラビリンス４２の壁面によって、散乱され減衰する。また、煙検出領域４３は、ラビリンス領域４１の内側に設けられ、煙が検出される領域である。

煙検知部４に煙がない場合、発光部５から照射された光は、ラビリンス領域４１に設けられた複数のラビリンス４２によって散乱され、光強度が減衰されていくため、受光部６によって受光されない。これに対し、煙検知部４に煙が進入した場合、発光部５から照射された光は、煙検出領域４３における煙によって散乱され、受光部６によって受光される。このように、煙感知器の光学台１は、受光部６によって光を受光することによって、煙を感知するものである。

図５は、実施の形態１における煙進入部３を示す周方向断面図であり、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図５に示すように、煙流入部２における煙進入部３には、屈曲した板状部材である遮光部３１が円周状に複数設置されている。これらの遮光部３１は、光学台１の外部から外光が入射しようとする際に、この外光を遮断して、煙進入部３の内部に、外光が入り込むことを抑制するものである。一方、これらの遮光部３１同士の間は、開口部３２となっており、これらの開口部３２から、煙進入部３の内部に、煙が進入する。

図６は、実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す軸方向断面図であり、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。また、図７は、実施の形態１に係る煙感知器の光学台１を示す軸方向断面図であり、図２におけるＤ−Ｄ断面図である。図６、図７に示すように、煙進入部３と煙検知部４とは、これらの煙進入部３における中央部と煙検知部４における中央部とが、互いに開口されて繋がっており、煙が通過する煙流路２１となっている。煙進入部３の内部に進入した煙は、この煙流路２１を通って、煙検知部４の内部に進入する。

次に、煙流入部２の煙検知部４における発光部５及び受光部６の設置位置について、詳細に説明する。図８は、実施の形態１における発光部５及び受光部６の位置を示す模式図である。図８に示すように、発光部５における光軸を発光軸Ａｅ、受光部６における光軸を受光軸Ａｒ、これらの発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとの交点を光軸交点Ｉとする。また、煙流入部２の中心の点を中心点Ｏとする。なお、煙流入部２の中心点Ｏは、煙検出領域４３の中心点Ｏと共通する。そして、発光軸Ａｅに対し垂直且つ中心点Ｏを通る線分を中心線Ｌｏとする。

本実施の形態１では、発光部５における発光軸Ａｅと受光部６における受光軸Ａｒとの光軸交点Ｉは、発光軸Ａｅに対し垂直且つ煙流入部２の中心点Ｏを通る中心線Ｌｏよりも、発光部５の側に位置されている。なお、光軸交点Ｉは、発光部５又は受光部６の向き又は位置によって、適宜変更することができる。

また、図８に示すように、煙流入部２の中心点Ｏを通る水平（矢印Ｘ方向）な線を水平線Ｌｈとする。本実施の形態１では、発光部５は、発光軸Ａｅが煙流入部２の中心点Ｏから逸れている。即ち、発光軸Ａｅは、中心点Ｏを通らない。また、発光軸Ａｅが受光部６の側に傾いており、発光軸Ａｅと水平線Ｌｈとのなす角度はθｅである。なお、発光軸Ａｅと水平線Ｌｈとは平行且つ重なっていてもよい。即ち、発光軸Ａｅは、中心点Ｏを通ってもよい。この場合、発光部５から照射された光において、煙検出領域４３の径方向の長さを最大限に活用することができる。即ち、発光部５から照射された光の光路長が長くなり、その結果、煙を感知する機能が向上する。

更に、図８に示すように、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度は、鋭角θｓであり、例えば３０°である。また、発光部５は、発光スペクトルにおける半値角が１５°以下である。なお、発光部５の発光スペクトルにおける半値角は、１５°より広角にしてもよい。

次に、本実施の形態１に係る煙感知器の光学台１の作用について説明する。本実施の形態１は、青色光を照射する発光部５が使用されている。粒径が小さい粒子は、波長が短い光ほど、検出し易い。本実施の形態１は、青色光を照射する発光部５が使用されているため、粒径が小さい粒子を含む煙を検出することができる。

また、前述の如く、発光部５における発光軸Ａｅと受光部６における受光軸Ａｒとの光軸交点Ｉは、発光軸Ａｅに対し垂直且つ煙流入部２の中心、即ち中心点Ｏを通る中心線Ｌｏよりも、発光部５の側に位置されている。青色光は、青色光よりも波長が長い赤外光等よりも、光強度（明るさ）が低く、受光感度も低い。このため、青色光は、受光部６によって検出され難い。

しかしながら、本実施の形態１は、光軸交点Ｉが、発光部５に近いため、煙流入部２の内部に煙が進入した場合、発光部５から照射された青色光は、光軸交点Ｉの近傍で煙粒子に当たり、散乱され、直ちに受光部６によって受光される。このため、受光部６は、発光部５から照射される青色光が散乱されて、光強度が減衰する前に、この青色光を受光することができる。従って、発光部５から照射される青色光を受光する受光部６において、受光部６が受光する光量を増加させることができる。

更に、発光部５は、発光軸Ａｅが煙流入部２の中心、即ち中心点Ｏから逸れており、また、受光部６の側に傾いており、発光軸Ａｅと水平線Ｌｈとのなす角度はθｅである。このため、発光部５から照射された後に煙粒子に当たり、散乱された青色光は、より迅速に受光部６によって受光される。このため、発光部５から照射される青色光を受光する受光部６において、受光部６が受光する光量を更に増加させることができる。

従来の煙感知器の光学台は、発光部５の光軸と受光部６の光軸とのいずれもが、煙流入部２の中心点Ｏを通るように、発光部５及び受光部６が配置されており、これにより、煙流入部２の全域において散乱された光を均一に受光して、煙の流入方向に依存する感度のばらつきを低減しようとしている。しかしながら、発光部５の光軸と受光部６の光軸とのいずれもが、煙流入部２の中心点Ｏを通っていても、実際には、煙流入部２における発光部５から煙粒子までの距離、又はラビリンス４２の構造等によって、感度のばらつきが生じてしまう。

更にまた、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度は、鋭角θｓである。このように、発光部５と受光部６とが、より近い位置に配置されており、従って、発光部５から照射された後に煙粒子に当たり、散乱された青色光は、より迅速に受光部６によって受光される。また、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度が、鋭角θｓであることにより、受光部６は、発光部５から照射されて煙粒子に当たった後の後方散乱光を、受光することができる。

そして、発光部５は、発光スペクトルにおける半値角が１５°以下である。このように、発光部５は、半値角が絞られた特性を備えているため、正面に向かって発光する光量を増加させることができる。これにより、光強度（明るさ）が比較的低い青色光においても、受光部６が受光する光量を増加させることができる。

以上説明したように、本実施の形態１は、受光部６が受光する青色光の光量を増加させることができるため、粒径が小さい粒子を含む煙を効率的に検出することができる。このため、煙感知器の光学台１は、煙を感知する精度が極めて高い。なお、発光部５における発光軸Ａｅと受光部６における受光軸Ａｒとの光軸交点Ｉは、受光軸Ａｒに対し垂直且つ煙流入部２の中心点Ｏを通る中心線Ｌｏよりも、受光部６の側に位置されていてもよい。

（実施の形態１の変形例）
次に、本実施の形態１の変形例に係る煙感知器の光学台１００について説明する。図９は、実施の形態１の変形例における発光部５及び受光部６の位置を示す模式図である。この変形例では、図９に示すように、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度は、鈍角θｏであり、例えば１２０°である。このように、変形例では、発光部５と受光部６とが、対向する位置に配置されている。そして、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度が、鈍角θｏであることにより、受光部６は、発光部５から照射されて煙粒子に当たった後の前方散乱光を、受光することができる。

実施の形態２．
次に、本実施の形態２に係る煙感知器の光学台２００について説明する。図１０は、実施の形態２における発光部２０５及び受光部６の位置を示す模式図である。本実施の形態２は、発光部２０５が、第１の発光部２０５ａと第２の発光部２０５ｂとから構成されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態２は、図１０に示すように、第１の発光部２０５ａにおける第１の発光軸Ａｅ_１と受光軸Ａｒとの第１の光軸交点Ｉ_１は、第１の発光軸Ａｅ_１に対し垂直且つ中心点Ｏを通る第１の中心線Ｌｏ_１よりも、第１の発光部２０５ａの側に位置されている。また、第２の発光部２０５ｂにおける第２の発光軸Ａｅ_２と受光軸Ａｒとの第２の光軸交点Ｉ_２は、第２の発光軸Ａｅ_２に対し垂直且つ中心点Ｏを通る第２の中心線Ｌｏ_２よりも、第２の発光部２０５ｂの側に位置されている。

そして、第１の発光部２０５ａの第１の発光軸Ａｅ_１と受光軸Ａｒとのなす角度は、鈍角θｏである。また、第２の発光部２０５ｂの第２の発光軸Ａｅ_２と受光軸Ａｒとのなす角度は、鋭角θｓである。そして、第１の発光軸Ａｅ_１と受光軸Ａｒとのなす角度が、鈍角θｏであることにより、受光部６は、第１の発光部２０５ａから照射されて煙粒子に当たった後の前方散乱光を受光することができる。また、第２の発光軸Ａｅ_２と受光軸Ａｒとのなす角度が、鋭角θｓであることにより、受光部６は、第２の発光部２０５ｂから照射されて煙粒子に当たった後の後方散乱光を受光することができる。

このように、本実施の形態２は、第１の発光軸Ａｅ_１と受光軸Ａｒとのなす角度は、鈍角θｏであり、第２の発光軸Ａｅ_２と受光軸Ａｒとのなす角度は、鋭角θｓであるため、光が煙粒子に当たった後の前方散乱光及び後方散乱光のいずれをも、受光部６によって受光することができる。これにより、実施の形態１で得られる効果に加えて、煙の検出能力を向上させることができるという効果を奏する。

（実施の形態２の変形例）
次に、本実施の形態２の変形例に係る煙感知器の光学台３００について説明する。図１１は、実施の形態２の変形例における発光部５及び受光部３０６の位置を示す模式図である。この変形例では、発光部５は１個であり、受光部３０６は、第１の受光部３０６ａと第２の受光部３０６ｂとから構成されている。

図１１に示すように、発光軸Ａｅと第１の受光部３０６ａにおける第１の受光軸Ａｒ_１との第１の光軸交点Ｉ_１は、発光軸Ａｅに対し垂直且つ煙流入部２の中心点Ｏを通る中心線Ｌｏよりも、発光部５の側に位置されている。また、発光軸Ａｅと第２の受光部３０６ｂにおける第２の受光軸Ａｒ_２との第２の光軸交点Ｉ_２は、発光軸Ａｅに対し垂直且つ煙流入部２の中心点Ｏを通る中心線Ｌｏよりも、発光部５の側に位置されている。

そして、発光軸Ａｅと第１の受光部３０６ａにおける第１の受光軸Ａｒ_１とのなす角度は、鈍角θｏである。また、発光軸Ａｅと第２の受光部３０６ｂにおける第２の受光軸Ａｒ_２とのなす角度は、鋭角θｓである。そして、発光軸Ａｅと第１の受光軸Ａｒ_１とのなす角度が、鈍角θｏであることにより、第１の受光部３０６ａは、発光部５から照射されて煙粒子に当たった後の前方散乱光を受光することができる。また、発光軸Ａｅと第２の受光軸Ａｒ_２とのなす角度が、鋭角θｓであることにより、第２の受光部３０６ｂは、発光部５から照射されて煙粒子に当たった後の後方散乱光を受光することができる。

このように、変形例では、発光軸Ａｅと第１の受光軸Ａｒ_１とのなす角度は、鈍角θｏであり、発光軸Ａｅと第２の受光軸Ａｒ_２とのなす角度は、鋭角θｓであるため、光が煙粒子に当たった後の前方散乱光及び後方散乱光のいずれをも、第１の受光部３０６ａ及び第２の受光部３０６ｂによって受光することができる。これにより、実施の形態２と同様に、実施の形態１で得られる効果に加えて、煙の検出能力を向上させることができるという効果を奏する。

なお、上記実施の形態においては、煙流入部２が、煙進入部３と煙検知部４との２段構造からなる煙感知器を例示したが、煙流入部２は１段構造からなるように構成してもよい。また、発光部５と受光部６とは、夫々２個設けられていてもよく、更に３個以上設けられていてもよい。

１光学台、２煙流入部、３煙進入部、４煙検知部、５発光部、６受光部、２１煙流路、３１遮光部、３２開口部、４１ラビリンス領域、４２ラビリンス、４３煙検出領域、１００光学台、２００光学台、２０５発光部、２０５ａ第１の発光部、２０５ｂ第２の発光部、３００光学台、３０６受光部、３０６ａ第１の受光部、３０６ｂ第２の受光部。

Claims

煙が流入する外形円筒状の煙流入部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記煙流入部の内部に光を照射する発光部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記発光部から照射されて前記煙流入部にて散乱した光を受光する受光部と、を有し、
前記発光部は、第１の発光部と第２の発光部とから構成されており、
前記第１の発光部における第１の発光軸と前記受光部における受光軸との第１の光軸交点は、
前記煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ前記第１の発光軸に対し垂直な中心線よりも、前記第１の発光部の側に位置され、
前記第２の発光部における第２の発光軸と前記受光部における受光軸との第２の光軸交点は、
前記煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ前記第２の発光軸に対し垂直な中心線よりも、前記第２の発光部の側に位置されている
ことを特徴とする煙感知器。
煙が流入する外形円筒状の煙流入部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記煙流入部の内部に光を照射する発光部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記発光部から照射されて前記煙流入部にて散乱した光を受光する受光部と、を有し、
前記受光部は、複数設けられており、
前記発光部における発光軸と前記受光部における複数の受光軸との光軸交点は、
前記煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ前記発光軸に対し垂直な中心線よりも、前記発光部の側に位置されている
ことを特徴とする煙感知器。
前記発光部は、
発光軸が前記煙流入部の中心から逸れており、前記受光部の側に傾いている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の煙感知器。
前記煙流入部は、
光を散乱させるラビリンス領域と、
前記ラビリンス領域の内側に設けられ、前記煙が検出される煙検出領域と、を備え、
前記煙流入部の中心点は、
前記煙検出領域の中心点である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の煙感知器。
煙が流入する外形円筒状の煙流入部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記煙流入部の内部に光を照射する１個の発光部と、
前記煙流入部の外周の縁部に設けられ、前記発光部から照射されて前記煙流入部にて散乱した光を受光する１個の受光部と、を有し、
前記発光部における発光軸と前記受光部における受光軸との光軸交点は、
前記煙流入部の周方向断面における中心を通って且つ前記発光軸に対し垂直な中心線よりも、前記発光部の側に位置されており、
前記発光軸と前記受光軸とのなす角度は、鋭角である
ことを特徴とする煙感知器。