JPH04124798A - 光電式煙感知器 - Google Patents
光電式煙感知器Info
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- JPH04124798A JPH04124798A JP24531290A JP24531290A JPH04124798A JP H04124798 A JPH04124798 A JP H04124798A JP 24531290 A JP24531290 A JP 24531290A JP 24531290 A JP24531290 A JP 24531290A JP H04124798 A JPH04124798 A JP H04124798A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、建物内外で火災時などに発生ずる煙を感知す
る光電式煙感知器に関するものである。
る光電式煙感知器に関するものである。
従来より、煙感知器として煙粒子による光の散乱を利用
した光電式煙感知器が掟供されている（特開昭５６−１
４７２９４号、実開昭５８−１７１５９号、実開昭６０
−１０９１８９号、実開昭６０−１３４４９号、実開昭
６２−２０３５８号の各公報を参照）、即ち第７図に示
すように発光素子１と受光素子２とを光軸が一致しない
ように感知器４内に配置し、発光素子１から投光された
光の煙粒子３による散乱光を受光素子２で受光するよう
にしている。従って煙粒子３が存在するときには受光素
子２での受光量が増大するから受光素子２での受光量の
大小によって煙粒子３の存在が検知できるわけである。
した光電式煙感知器が掟供されている（特開昭５６−１
４７２９４号、実開昭５８−１７１５９号、実開昭６０
−１０９１８９号、実開昭６０−１３４４９号、実開昭
６２−２０３５８号の各公報を参照）、即ち第７図に示
すように発光素子１と受光素子２とを光軸が一致しない
ように感知器４内に配置し、発光素子１から投光された
光の煙粒子３による散乱光を受光素子２で受光するよう
にしている。従って煙粒子３が存在するときには受光素
子２での受光量が増大するから受光素子２での受光量の
大小によって煙粒子３の存在が検知できるわけである。
【発明が解決しようとする課！１１１
上記構成では、受光量の大小により煙粒子３の存否を判
定しているものであるから、感知器４内に入った虫や水
蒸気等による反射光と煙粒子による散乱光との識別がで
きず、誤認が生じ易いという問題がある。また感知器４
内部での反射光が受光素子２に常時入射しているからバ
ックグランドノイズが多く、そのため煙粒子が存在する
ときの信号比率を大きくとることができず、ノイズマー
ジンが小さいという問題がある。 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、散乱光
を生じている煙粒子の粒径を識別することにより、水蒸
気等による散乱光や虫等による反射光によって起きる誤
検知を防止し、しかも感知器内部の反射光によるバック
グランドノイズの影響を低減してノイズマージンが大き
く取れる充電式煙感知器を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を達成するために、光ビームを投光
する１つの投光手段と、夫々の光軸が投光手段の光軸に
対して夫々所定の角度をなすように配置された複数の受
光手段とを備え、上記光ビームの煙粒子による散乱光を
受光手段により受光するようにした光電式煙感知器にお
いて、複数の受光手段の出力レベルの比を計算し、この
比が所定の範囲内であるとき煙粒子が存在すると判断す
る判別手段を設けている。 尚投光手段の光軸と複数の受光手段の夫々の光軸の交点
から、夫々の受光手段までの距離が、各受光手段毎に異
なるように各受光手段を配置しても良い。
定しているものであるから、感知器４内に入った虫や水
蒸気等による反射光と煙粒子による散乱光との識別がで
きず、誤認が生じ易いという問題がある。また感知器４
内部での反射光が受光素子２に常時入射しているからバ
ックグランドノイズが多く、そのため煙粒子が存在する
ときの信号比率を大きくとることができず、ノイズマー
ジンが小さいという問題がある。 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、散乱光
を生じている煙粒子の粒径を識別することにより、水蒸
気等による散乱光や虫等による反射光によって起きる誤
検知を防止し、しかも感知器内部の反射光によるバック
グランドノイズの影響を低減してノイズマージンが大き
く取れる充電式煙感知器を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を達成するために、光ビームを投光
する１つの投光手段と、夫々の光軸が投光手段の光軸に
対して夫々所定の角度をなすように配置された複数の受
光手段とを備え、上記光ビームの煙粒子による散乱光を
受光手段により受光するようにした光電式煙感知器にお
いて、複数の受光手段の出力レベルの比を計算し、この
比が所定の範囲内であるとき煙粒子が存在すると判断す
る判別手段を設けている。 尚投光手段の光軸と複数の受光手段の夫々の光軸の交点
から、夫々の受光手段までの距離が、各受光手段毎に異
なるように各受光手段を配置しても良い。
而して本発明によれば、煙による散乱光の角度分布に基
づいて煙粒子の粒径を求め、粒径が所定の範囲以内であ
るときに煙粒子が存在すると判断することができるから
、散乱光を生じている煙粒子の粒径が反映されることに
なり、煙粒子による散乱光か、他の物質による反射光か
の識別が容易になるのである。 ［実施例］ 本発明光電式煙感知器はＭｉｅ散乱理論によって知られ
ている散乱光強度の角度分布を用いたものである。 ここで実施例の説明の前に原理説明を行う。 まず粒径パラメータαを粒子径りと波長λからα＝πＤ
／λ で定義される数値とする。 そして粒子の屈折率がｍ＝１．３３（水の場合）の粒径
パラメータα（＝０．３，５，２．１０）と散乱光強度
角度分布の関係を求めると、第４図（ａ）〜（ｄ）のよ
うになる。 尚図中実線は投光光軸と受光光軸とによって決まる面に
垂直方向の偏光成分のみの強度を示し、破線は平行方向
の偏光成分のみの強度を示し、受光手段の前に偏光フィ
ルター等ある偏光成分のみを抽出する機能を持つものを
挿入しなければ偏光方向を考慮する必要が無くなって、
実線と破線の平均が強度となる。 また屈折率ｍが１．３３（水の場合）における粒径パラ
メータα（０〜１０）と、偏光方向を考慮しない場合の
受光角度４５度と１３５度における散乱光強度の比の関
係を求めると、第５図（ａ）のようになり５粒径パラメ
ータα（０〜２．０）と、上記受光角度４５度と１３５
度における散乱光強度の比の関係を粒子の屈折率ｍが１
．５５゜１．４４，１．３３の各場合について求めると
第５図（ｂ）のようになる。 第５図（ａ）の場合粒子の屈折率をｍ＝１．３３とした
が、種々の屈折率について受光角度（２０度と５０度、
２０度と６０度）を変えたときの強度比をα＝０〜４の
範囲で計算したところ第６区（ａ）、（ｂ）のようにな
る、尚偏光方向は考慮していない。 ここで照射光の波長を０．９μｍ、α＝４の時粒径は１
．１４μｍとなる。また近年光通信分野において用いら
れるようなった波長１．５５μｍの発光素子を用いれば
α＝４の時粒径は１，９７μｍとなる。一方、煙粒子の
粒径は０．１〜１μｍであるから、散乱光の強度比を用
いることによって煙粒子の存否が判定できるわけである
。 以下本発明を実施例により説明する。 第１図は本実施例の光学系の概略構成を示しており、投
光手段は発光素子１と投光レンズ５とからなる０発光素
子１としては、発光ダイオード、半導体レーザ、キ七ノ
ンランプ等からの光を煙粒子Ｘが導入される空間領域に
導く、ここに、発光素子１及び投光レンズ５の光軸を６
ｔとして、光の進行方向を０度とする。２個の受光手段
は、投光軸６、に対して所定の角度θ３．θ、をなす光
軸を６ｒｌ、６゜とじたもので２夫々の光軸６ ｒ＋、
６１上には集光レンズである受光レンズ７と受光素子２
＋ ＋ ２２を配設している。受光素子２．．２２と
しては、ホトトランジスタ、ホトダイオード、又はホト
ダイオードと信号処理回路が一体となった半導体ＩＣ等
が用いられる。 各受光素子２ ｌ＋ ２２の出力ＩＰ、１．は第２図に
示すように夫々受光回路８１．８２に入力され、各受光
素子２５．２２の受光量に対応した電圧が出力され、そ
の出力電圧Ｖｐ、Ｖｓは夫々対数増幅回路９１．９２に
より対数増幅される。夫々の対数増幅回路９１．９ｚの
出力は減ｇ回路１０に入力され、減算回Ｒ１０の出力と
して得られるものは各受光素子２．，２２に入射した光
強度比の対数となる。 比較回路１１では減算回路１０の出力値Ｉｎ Ｖｐ／Ｌ
が予め設定されている所定の範囲以内であるかどうかを
判定し、所定の範囲以内であれば信号処理回路１２を介
して出力回路１３を作動させる。つまり、比較回路１１
は判定手段として機能する。 ここで比較回＆’８１１の設定値は可変抵抗ＶＲにより
調節可能となっている。信号処理回路】、２には、発光
素子１を間欠点灯させる発振回路１４の出力が入力され
ており、受光系を発光素子１の点滅に同期させることに
よって発光素子１から放射された光の散乱光のみが処理
されるようにし、雑音成分を除去するようになっている
。 発振回路１４と発光素子１との間には発振回路１４の出
力を増幅するドライブ回路１５が挿入される。 ところで第１図では投光軸６．と２つの受光軸６１’ｌ
＋ ６ｒｚは１点で交わり、その交点から２個の受光手
段までの距離は同じであったが２第４図（ａ）〜（ｄ）
から分かるように受光角度が小さい方は受光角度が大き
い方よりも受光量が多い。この２つの受光角度の関係、
及び粒子径にもよるが、第６図（ａ＞に示す受光角度５
０度と受光角度２０度において、粒子パラメータαが４
″の時の受光量はほぼ１桁異なる。このため、受光回路
８．８２など他の回路にはダイナミックレンジが要求さ
れる。 そこで、受光角度の小さい方、この例では受光角度２０
度の受光手段を受光角度５０度の受光手段よりも投光軸
と受光軸の交点から例えば２倍の距離に遠ざける。この
とき受光角度２０度の受光量は遠ざける前に比べて１／
４に減にしする。受光量が減少すれば受光回路８１．８
２に対して広いダイナミックレンジが要求されず回路設
計が簡略化され、受光角度２０度と受光角度５０度の受
光回路８１．８２は同じｌ′ｌ！ｌ成にすることも可能
になる。 この実施例の光字系の構成を第３図に示す。 【発明の効果］ 本発明は上述のように、光ビームを投光する１つの投光
手段と、夫々の光軸が投光手段の光軸に対１．て夫々所
定の角度をなすように配置された複数の受光手段とを備
え、上記光ビーノ、の煙粒子による散乱光を受光手段に
より受光するようにｌまた光電式煙感知器において、複
数の受光手段の出力レベルの比を計算し、この比が所定
の範囲内であるとき煙粒子が存在すると判断する判別手
段を設けであるから、出力レベルの比から煙粒子の粒径
を求め、粒径が所定の範囲以内て′あるときに煙粒子が
存在すると判断することができ、そのため散乱を生じて
いる粒子の粒径が反映されることになり、煙粒子による
散乱から煙感知器の内周面や虫等の他の物体による反射
かの識別が容易になり、その結果誤検出が防止され、信
頼性が高くなるという効果がある。 また請求項２記載の発明は 投光手段の光軸と複数の受
光手段の夫々の光軸の交点から、夫々の受光手段までの
距箭が、各受光手段毎に資なるように各受光手段を配置
したので、遠くなった受光手段での受光量が減少する６
：とにより、受光信号を増幅する回路に対して広いダイ
ナミックレンジが要求されず、結果回路設計を簡略化し
て、各受光手段に接続さ′１する回路を同じ構成に憚る
ことも可能になるという効果がある。
づいて煙粒子の粒径を求め、粒径が所定の範囲以内であ
るときに煙粒子が存在すると判断することができるから
、散乱光を生じている煙粒子の粒径が反映されることに
なり、煙粒子による散乱光か、他の物質による反射光か
の識別が容易になるのである。 ［実施例］ 本発明光電式煙感知器はＭｉｅ散乱理論によって知られ
ている散乱光強度の角度分布を用いたものである。 ここで実施例の説明の前に原理説明を行う。 まず粒径パラメータαを粒子径りと波長λからα＝πＤ
／λ で定義される数値とする。 そして粒子の屈折率がｍ＝１．３３（水の場合）の粒径
パラメータα（＝０．３，５，２．１０）と散乱光強度
角度分布の関係を求めると、第４図（ａ）〜（ｄ）のよ
うになる。 尚図中実線は投光光軸と受光光軸とによって決まる面に
垂直方向の偏光成分のみの強度を示し、破線は平行方向
の偏光成分のみの強度を示し、受光手段の前に偏光フィ
ルター等ある偏光成分のみを抽出する機能を持つものを
挿入しなければ偏光方向を考慮する必要が無くなって、
実線と破線の平均が強度となる。 また屈折率ｍが１．３３（水の場合）における粒径パラ
メータα（０〜１０）と、偏光方向を考慮しない場合の
受光角度４５度と１３５度における散乱光強度の比の関
係を求めると、第５図（ａ）のようになり５粒径パラメ
ータα（０〜２．０）と、上記受光角度４５度と１３５
度における散乱光強度の比の関係を粒子の屈折率ｍが１
．５５゜１．４４，１．３３の各場合について求めると
第５図（ｂ）のようになる。 第５図（ａ）の場合粒子の屈折率をｍ＝１．３３とした
が、種々の屈折率について受光角度（２０度と５０度、
２０度と６０度）を変えたときの強度比をα＝０〜４の
範囲で計算したところ第６区（ａ）、（ｂ）のようにな
る、尚偏光方向は考慮していない。 ここで照射光の波長を０．９μｍ、α＝４の時粒径は１
．１４μｍとなる。また近年光通信分野において用いら
れるようなった波長１．５５μｍの発光素子を用いれば
α＝４の時粒径は１，９７μｍとなる。一方、煙粒子の
粒径は０．１〜１μｍであるから、散乱光の強度比を用
いることによって煙粒子の存否が判定できるわけである
。 以下本発明を実施例により説明する。 第１図は本実施例の光学系の概略構成を示しており、投
光手段は発光素子１と投光レンズ５とからなる０発光素
子１としては、発光ダイオード、半導体レーザ、キ七ノ
ンランプ等からの光を煙粒子Ｘが導入される空間領域に
導く、ここに、発光素子１及び投光レンズ５の光軸を６
ｔとして、光の進行方向を０度とする。２個の受光手段
は、投光軸６、に対して所定の角度θ３．θ、をなす光
軸を６ｒｌ、６゜とじたもので２夫々の光軸６ ｒ＋、
６１上には集光レンズである受光レンズ７と受光素子２
＋ ＋ ２２を配設している。受光素子２．．２２と
しては、ホトトランジスタ、ホトダイオード、又はホト
ダイオードと信号処理回路が一体となった半導体ＩＣ等
が用いられる。 各受光素子２ ｌ＋ ２２の出力ＩＰ、１．は第２図に
示すように夫々受光回路８１．８２に入力され、各受光
素子２５．２２の受光量に対応した電圧が出力され、そ
の出力電圧Ｖｐ、Ｖｓは夫々対数増幅回路９１．９２に
より対数増幅される。夫々の対数増幅回路９１．９ｚの
出力は減ｇ回路１０に入力され、減算回Ｒ１０の出力と
して得られるものは各受光素子２．，２２に入射した光
強度比の対数となる。 比較回路１１では減算回路１０の出力値Ｉｎ Ｖｐ／Ｌ
が予め設定されている所定の範囲以内であるかどうかを
判定し、所定の範囲以内であれば信号処理回路１２を介
して出力回路１３を作動させる。つまり、比較回路１１
は判定手段として機能する。 ここで比較回＆’８１１の設定値は可変抵抗ＶＲにより
調節可能となっている。信号処理回路】、２には、発光
素子１を間欠点灯させる発振回路１４の出力が入力され
ており、受光系を発光素子１の点滅に同期させることに
よって発光素子１から放射された光の散乱光のみが処理
されるようにし、雑音成分を除去するようになっている
。 発振回路１４と発光素子１との間には発振回路１４の出
力を増幅するドライブ回路１５が挿入される。 ところで第１図では投光軸６．と２つの受光軸６１’ｌ
＋ ６ｒｚは１点で交わり、その交点から２個の受光手
段までの距離は同じであったが２第４図（ａ）〜（ｄ）
から分かるように受光角度が小さい方は受光角度が大き
い方よりも受光量が多い。この２つの受光角度の関係、
及び粒子径にもよるが、第６図（ａ＞に示す受光角度５
０度と受光角度２０度において、粒子パラメータαが４
″の時の受光量はほぼ１桁異なる。このため、受光回路
８．８２など他の回路にはダイナミックレンジが要求さ
れる。 そこで、受光角度の小さい方、この例では受光角度２０
度の受光手段を受光角度５０度の受光手段よりも投光軸
と受光軸の交点から例えば２倍の距離に遠ざける。この
とき受光角度２０度の受光量は遠ざける前に比べて１／
４に減にしする。受光量が減少すれば受光回路８１．８
２に対して広いダイナミックレンジが要求されず回路設
計が簡略化され、受光角度２０度と受光角度５０度の受
光回路８１．８２は同じｌ′ｌ！ｌ成にすることも可能
になる。 この実施例の光字系の構成を第３図に示す。 【発明の効果］ 本発明は上述のように、光ビームを投光する１つの投光
手段と、夫々の光軸が投光手段の光軸に対１．て夫々所
定の角度をなすように配置された複数の受光手段とを備
え、上記光ビーノ、の煙粒子による散乱光を受光手段に
より受光するようにｌまた光電式煙感知器において、複
数の受光手段の出力レベルの比を計算し、この比が所定
の範囲内であるとき煙粒子が存在すると判断する判別手
段を設けであるから、出力レベルの比から煙粒子の粒径
を求め、粒径が所定の範囲以内て′あるときに煙粒子が
存在すると判断することができ、そのため散乱を生じて
いる粒子の粒径が反映されることになり、煙粒子による
散乱から煙感知器の内周面や虫等の他の物体による反射
かの識別が容易になり、その結果誤検出が防止され、信
頼性が高くなるという効果がある。 また請求項２記載の発明は 投光手段の光軸と複数の受
光手段の夫々の光軸の交点から、夫々の受光手段までの
距箭が、各受光手段毎に資なるように各受光手段を配置
したので、遠くなった受光手段での受光量が減少する６
：とにより、受光信号を増幅する回路に対して広いダイ
ナミックレンジが要求されず、結果回路設計を簡略化し
て、各受光手段に接続さ′１する回路を同じ構成に憚る
ことも可能になるという効果がある。
第１図は本発明の実施例の光学系の構成図、第２図は同
上の回路構成図、第３図は本発明の別の実施例の光学系
の構成図、第４図〜第６図は本発明の原理説明図、第７
図は従来例の構成説明図である。 １は発光素子、２＋１２２は受光素子、８１．８２は受
光回路、９＋、９２は対数増幅回路、１０が減算回路、
１１は比較回路、１２は信号処理回路、１３は出力回路
である。 代理人 弁理士 石 １）長 七 第５図 （ｂ） 第６図 第６図 （ｂ） 第７図 手続補正魯（自発） 平成３年２月 １日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２年特許願第２４５３１、 発明の名称 光電式煙感知器 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府門真市大字門真１０４８番地名 称 （
５８３）松下電工株式会社 代表者 三 好 俊 夫
上の回路構成図、第３図は本発明の別の実施例の光学系
の構成図、第４図〜第６図は本発明の原理説明図、第７
図は従来例の構成説明図である。 １は発光素子、２＋１２２は受光素子、８１．８２は受
光回路、９＋、９２は対数増幅回路、１０が減算回路、
１１は比較回路、１２は信号処理回路、１３は出力回路
である。 代理人 弁理士 石 １）長 七 第５図 （ｂ） 第６図 第６図 （ｂ） 第７図 手続補正魯（自発） 平成３年２月 １日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２年特許願第２４５３１、 発明の名称 光電式煙感知器 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府門真市大字門真１０４８番地名 称 （
５８３）松下電工株式会社 代表者 三 好 俊 夫
Claims (2)
- （１）光ビームを投光する１つの投光手段と、夫々の光
軸が投光手段の光軸に対して夫々所定の角度をなすよう
に配置された複数の受光手段とを備え、上記光ビームの
煙粒子による散乱光を受光手段により受光するようにし
た光電式煙感知器において、複数の受光手段の出力レベ
ルの比を計算し、この比が所定の範囲内であるとき煙粒
子が存在すると判断する判別手段を設けて成ることを特
徴とする光電式煙感知器。 - （２）投光手段の光軸と複数の受光手段の夫々の光軸の
交点から、夫々の受光手段までの距離が、各受光手段毎
に異なるように各受光手段を配置したことを特徴とする
請求項１記載の光電式煙感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531290A JPH04124798A (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 光電式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531290A JPH04124798A (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 光電式煙感知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124798A true JPH04124798A (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=17131803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24531290A Pending JPH04124798A (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 光電式煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04124798A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0989769A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-04-04 | Sharp Corp | トナー濃度センサー |
| JPH1062340A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Sharp Corp | トナー濃度センサー |
| WO2011033552A1 (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | ホーチキ株式会社 | 煙感知器 |
| US8098972B2 (en) | 2007-04-05 | 2012-01-17 | Panasonic Corporation | Reproduced signal processor and video display |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP24531290A patent/JPH04124798A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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