JPH0449645B2 - - Google Patents

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JPH0449645B2
JPH0449645B2 JP59166630A JP16663084A JPH0449645B2 JP H0449645 B2 JPH0449645 B2 JP H0449645B2 JP 59166630 A JP59166630 A JP 59166630A JP 16663084 A JP16663084 A JP 16663084A JP H0449645 B2 JPH0449645 B2 JP H0449645B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光散乱技術による煙の検出用装置に
関する。
従来の技術および発明が解決しようとする問題点 光散乱技術による煙の検出用装置は既知であ
る。かかる装置は、煙の分子が漂う可能性のある
サンプリング領域に設けられた、所定量の空気を
照射するように形成された光源をそなえている。
該煙の分子から散乱された光は光検出装置に集め
られる。該光検出装置から生起される信号の振巾
は空気中に漂つている煙の量を表すこととなる。
特にかかる煙検出装置の高感度な型式は、空気
汚染を監視することも可能である。かかる高感度
は火災の検出をできるだけ初期の段階において可
能にし、それによつて煙のレベルが生命に危険と
なる前に現場の人々によるポータブルな消化器に
よつて火災が抑制されることができる。このよう
な検出装置は、木材の煙に対し立方米当り20マイ
クログラムの感度を必要とし、これは40Kmの視界
範囲と等価である。このような感度を達成するた
めに、光源はキセノンフラツシユチユーブとさ
れ、光検出装置はフオト増倍管とされて、両装置
は空気伝達される煙のサンプルが通過するサンプ
リング室と関連して取付けられる。
本発明の主要な目的は、先行技術の装置に固有
な不利な点が少くとも実質的に克服される改良さ
れた煙検出装置を提供するにある。
該フオト増倍管のもつ不利な点は、次のとおり
である。
１ 真空管デバイスであるため、破損、振動によ
る損傷、真空圧のそう失又はガスによる毒性の
傾向があること。
２ 動作寿命が限られていること。
３ 太陽光のような明るい光への露出を避けるた
めの注意がなされなければならないこと。
４ ユニツト間の感度の変動が10又はそれ以上の
フアクターとなる可能性があること。
５ それらの感度が温度によつて影響されるこ
と。
６ それらが比較的高価であること。
７ それらが高価な電力の供給を必要とするこ
と。
８ それらが大きくて小型化に適していないこ
と。
本発明の１つの特徴によれば、該フオト増倍管
は極めて高感度の固体素子（solid−state）の光
検出装置に置き換えられることが提案される。
本発明は、これまで室温において、また合理的
なコストにおいては不可能と考えられていた固体
素子による検出技術の使用に向けられている。
固体素子による検出は、熱イオン管技術（フオ
ト増倍管）に固有の問題、たとえば装置相互間に
おける感度の異常なばらつき（10乃至１）、こわ
れ易さ、エイジング、明るい光にさらされたとき
の品質低下、および高度に安定した特別高圧の電
力供給の必要性などの問題を解決する一層信頼性
のある装置をもたらす。
本発明の一層の特徴によれば、本発明による煙
検出装置はサンプリング室を具備し、該サンプリ
ング室は内部的に丸い管状となつており、その内
壁から反射される光を吸収する一連のデバイスを
具備している。該室に通ずる空気の流れは２つの
結合管によつて達成され、該結合管は該室に直角
に取付けられる。該結合管の間には、1983年８月
12日に出願された自己のオーストラリヤ出願
PG0822／83に記載されているように、該室内の
煙分子を照射するためのキセノンフラツシユ チ
ユーブ用の封止された反射器と窓がある。該室の
一端には極めて高感度の光検出装置があり、一方
その対向端には、1983年８月12日に出願された自
己のオーストラリヤ出願PG0821／83に記載され
ているように、軸方向の光を吸収する装置があ
る。該室は結合管を除いては密閉されている。一
方の結合管の中には電子的な空気流センサがあ
り、空気流は外部フアンによつて達成される。該
室のそばには、必要な電子回路板が収容されてい
る。
該サンプリング室は、1983年７月４日に出願さ
れた自己のオーストラリヤ出願PG0116／83に開
示されたサンプリング装置又は部分と共に用いる
のに特に適している。
光学的空気汚染監視装置を開示する1983年10月
21日に出願された自己のオーストラリヤ出願
PG1975／83および改良された固体素子風力計を
開示する1984年５月９日に出願されたPG4919／
84もまた関連出願として参照される。
粗い取扱いの場合における頑強さを増加させ、
輸送コストを低減するために重量を軽くし、美し
さを増し、大量に用いた場合の費用を低下させ、
組立て時間を低減する必要性にもとづいて、特殊
のアルミニウム押し出しが用いられる。基本的な
管状の設計を維持する一方、取付用のねじ溝の付
設は、１個の大きな電子回路板を保持するスロツ
トの設置と同様に機械加工の必要性を減少させ
る。適当なウエブの設計は電子デバイスのヒート
シンクとして役立つ。押出し設計の一部としての
平らな「テーブル」の設置は、結合管とフラツシ
ユ窓との係合を単純化し、サドル状に形成された
カツプリング部材を除去する。このテーブルに対
向して平行な平坦表面が機械加工動作に対する締
め付けを補助するために設けられる。
改良された品質制御をもたらす製品における寸
法的な精度と再現性をよりよくするような治具構
造が施される。更に単純な組立て部品は保守を単
純化する。本発明の検出装置はキセノンフラツシ
ユチユーブを除外すれば長寿命の固体素子により
設計される。この出願と同時に出願された自己の
出願において、キセノンフラツシユチユーブの特
殊形状に適合するように設計された新規な焦点集
束形反射器が開示されている。フラツシユエネル
ギーを低減させたこの改良された光源は、連続動
作のもとで２年を超えてその維持期間を延長する
であろう。
上述した自己の出願に開示されるようにサンプ
リング室に改良された光吸収装置を設置すること
は、電話交換機および他の装置室のような制限さ
れた空間における検出装置の取付けを可能にする
ために室の長さの減少を許容する。さらに本発明
の検出装置は直流24Vの無調整の電源により動作
させられることができ、該電源は、最も一般的な
火災警報システムに適合した直流20乃至28Vの範
囲内に許容誤差をもつ予備の電池を具備すること
ができる。
問題点を解決するための手段 したがつて本発明の煙検出装置は、 光に応答した信号を生成するための光感知性の
固体状態の光電池、 該信号に応答して後続の処理に適合したインピ
ーダンスレベルでの増巾信号を生成するためのイ
ンピーダンス整合バツフア段増巾器、 該増巾信号および利得制御信号に応答して利得
制御された信号を生成するための利得制御される
増巾段、 該利得制御された信号に応答して出力信号を生
成するための出力増巾段、 周囲温度を示す温度信号を生成するための温度
センサ、 該温度信号および該出力信号に応答して該利得
制御信号を生成するための利得制御回路網であつ
て、該光感知性の固体状態の光電池によつて生成
される該信号の温度依存性を補償するように調整
可能であるもの、および、 該利得制御信号を該利得制御される増巾段に伝
達する手段を具備する。
好都合には、該固体素子のフオトセルはゼロバ
イアス光起電力モードで作動するようにされた
PINフオトダイオードセルである。かくして最大
の信号対雑音比により極めて高い減度が達成され
る。検出装置は広い温度範囲に亘つて極めて低い
雑音と高い安定度を示すような前置増巾器
（preamplifier）と結合される。
該ゼロバイアス光起電力モードで作動するPIN
フオトダイオードセルは種々の温度レベルにおい
て低レベルの光に対し可変の非直線性の感度を示
す。このようにして該セルの出力は−20°乃至50
℃の動作温度範囲に亘り正確に較正されなければ
ならない。
好都合には、該温度センサとフオトダイオード
とは等価の熱的環境下に、換言すれば両者間の温
度差が最小となるような熱的接触状態に維持され
る。
したがつて該温度センサと該利得制御回路網と
の組合せにより生ずる出力はフオトダイオードセ
ルの非直線性に対して逆比例的に非直線性とな
り、それによつて該セルの温度依存性が実質的に
除去される。
また回路の任意の段への雑音の導入を防止又は
制限するための給電フイルタ回路網も設けられて
いる。信号、電源および接地に対する電気接続は
シールドされたケーブルを用いてなされる。
本発明は添付図面を参照して更に詳細に説明さ
れるのであろう。
実施例 第２図において、検出装置は壁から反射される
光を吸収しかつ消散させるために一連の絞り
（iris）２１，２２を有するサンプリング室７０
を具備する。結合管５０は、ハウジング６０にお
けるキセノンフラツシユチユーブからの光にさら
される領域７２を横切る室７０中に、火災監視領
域からの周囲の空気を循環させるために設けられ
る。空気の流れはフアン（図示しない）によつて
生起される。空気サンプリング室の長さは、偶発
的な光が検出されるのを防止するために臨界的で
あり、新規な光吸収装置１０の設置がチユーブの
かなりの短縮を可能にする。
第１図において、固体素子のセル（solid−
state cell）１は好ましくは低い光レベルに応答
可能なPINフオトダイオードであつてインピーダ
ンス整合バツフア段２に小信号を与え、該バツフ
ア段２は利得制御される増巾段３および出力増巾
段４に接続される。次いで増巾信号は、温度セン
サ６により制御される利得制御回路網５にフイー
ドバツクされる。該センサとPINフオトダイオー
ドは密な熱的接触状態に維持されているのでそれ
らの間の温度差は種々の運転状態のもので微小で
ある。
利得制御付増巾段３の利得はPINフオトダイオ
ード１からの小信号の温度依存性を補償するよう
に調節される。
温度センサと利得制御回路網の出力は、PINフ
オトダイオードセルの非直線性とは逆比例して非
直線的であるから、該セルの信号の温度依存性は
実質的に除去される。
ソリツド状態の検出器セル１は容量を最小にす
るように小さくされなければならず、もしそうで
ないとフラツシユチユーブからの約１マイクロ秒
というフラツシユ発生時間に対しては低減された
感度しかもたらすことができないであろう。その
結果としてフオトン又は光ビームの捕獲面積は通
常のフオト増倍管に比較して小さい。そのために
集束レンズ１７が第３図に示されるように関連す
る取付器材に設けられる。
第３図と第４図において、前置増巾回路がエポ
キシ１５中に入れられており、該回路はベース９
に対して取り付けられるプリント回路板上に構成
される。内部反射に打ち勝ち、セルを保護し、製
造期間中のエポキシ樹脂の進入を防ぐために検出
装置付属体（detector attachment）１６が設け
られる。容器（コンテナ）１０はまたレンズアセ
ンブリ１７を収容する。前置増巾器、検出装置セ
ル光学系およびハウジングは、シールド付ケーブ
ル８によつて接続された自己内包型のそして別々
に試験されるプラグインモジユールとなつてい
る。容器１０はシリンダー区分にかたく固定され
たベース９を含んでいる。レンズを支持するフラ
ンジ１１はシリンダ区分中にその他端において摺
動固定され、グラブねじ１２によつて保持され
る。レンズフランジはレンズアセンブリ１７用の
取付部１４とくぼみ１３中に取付けられた封止用
のＯリングを含む。封止用リングの使用により室
が密閉され、大気圧以外の場所で動作可能とな
る。
レンズ取付装置はレンズ又は検出装置アセンブ
リの除去を容易にし、それによつてサービスの目
的で該サンプリング室に近づくのを容易にする。
PINフオトダイオードセルはゼロバイアスの光
起電力モード（photovoltaic mode）で作動され
るもので、該モードは、低速度、低安定度、小さ
いダイナミツクレンジ、高い温度係数および低減
された光学的帯域巾などの点で一般の光電流モー
ドの場合と比較したとき多くの不利を受ける。し
かしながらフリツカー雑音が零であるという大き
な利点が達成可能であり、この利点によつて最大
限に可能な信号対雑音比が得られる。更に上記の
不利な点は上述したようにして補償されることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に用いられるセルと補償増巾
回路を示すブロツク図、第２図は、本発明に用い
られる空気サンプリング室の断面図、第３図は、
レンズと検出装置アセンブリを示す該サンプリン
グ室の部分図、第４図は、干渉シールド用の容器
を示す図である。 符号の説明、１……固体素子のセル、２……イ
ンピーダンス整合バツフア段、３……利得制御さ
れる増巾段、４……出力増巾段、５……利得制御
回路網、６……温度センサ、７……給電フイル
タ、８……シールドされたケーブル、１０……光
吸収装置、５０……結合管、７０……サンプリン
グ室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光に応答した信号を生成するための光感知性
    の固体状態の光電池、 該信号に応答して後続の処理に適合したインピ
    ーダンスレベルでの増巾信号を生成するためのイ
    ンピーダンス整合バツフア段増巾器、 該増巾信号および利得制御信号に応答して利得
    制御された信号を生成するための利得制御される
    増巾段、 該利得制御された信号に応答して出力信号を生
    成するための出力増巾段、 周囲温度を示す温度信号を生成するための温度
    センサ、 該温度信号および該出力信号に応答して該利得
    制御信号を生成するための利得制御回路網であつ
    て、該光感知性の固体状態の光電池によつて生成
    される該信号の温度依存性を補償するように調整
    可能であるもの、および、 該利得制御信号を該利得制御される増巾段に伝
    達する手段を具備する煙検出装置。 ２ 該固体状態の光電池は、最大の信号対雑音比
    において極めて高い感度を得るために、ゼロバイ
    アス光起電力モードでの作動に適合したPINフオ
    トダイオードセルで構成されている、特許請求の
    範囲１記載の装置。 ３ 該温度センサと該固体状態の光電池とは等価
    の熱的環境下に維持されている、特許請求の範囲
    １記載の装置。 ４ 該温度センサと該光電池とは相互に接触して
    いる、特許請求の範囲３記載の装置。 ５ 該温度センサと該利得制御回路網は第１の非
    直線性出力を生成し、該固体状態の光電池は第２
    の非直線性出力を生成し、該第１の出力の非直線
    性は該第２の出力の非直線性に対して逆比例関係
    にあり、これによつて該固体状態の光電池の温度
    依存性が実質的に除去される、特許請求の範囲
    ２，３又は４のいずれか１つに記載の装置。 ６ 該インピーダンス整合バツフア段、該利得制
    御される増巾段、および該出力増巾段にバイアス
    電力を供給し、また同時に少くとも上記各段への
    雑音の導入を制限する給電フイルタをそなえてい
    る、特許請求の範囲１記載の装置。 ７ 遠隔の場所からのサンプルされる空気を受け
    入れる手段を有する室を形成する手段、該室内に
    設置されている該光電池、該室内に収容され該光
    電池から隔離されている光吸収手段、および該光
    電池と該光吸収手段との間で該室内に光を放射す
    る光源をそなえている、特許請求の範囲１，２，
    ３又は４のいずれか１つに記載の装置。 ８ 該室からの空気を排出する手段をそなえ、該
    光源が該空気を受け入れる手段と該空気を排出す
    る手段との間で該室内に光を放射するように設置
    されている、特許請求の範囲７記載の装置。 ９ 該室は、該空気を受け入れる手段と該空気を
    排出する手段を除き気密になつている、特許請求
    の範囲８に記載の装置。
JP59166630A 1983-08-12 1984-08-10 煙検出装置 Granted JPS60100022A (ja)

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AU0820 1983-08-12

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Publication Number Publication Date
JPS60100022A JPS60100022A (ja) 1985-06-03
JPH0449645B2 true JPH0449645B2 (ja) 1992-08-12

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US (1) US4665311A (ja)
EP (1) EP0140502B1 (ja)
JP (1) JPS60100022A (ja)
KR (1) KR950002498B1 (ja)
AT (1) ATE48044T1 (ja)
AU (1) AU573243B2 (ja)
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