JP2015191466A

JP2015191466A - 煙感知器

Info

Publication number: JP2015191466A
Application number: JP2014068462A
Authority: JP
Inventors: 克裕鈴木; Katsuhiro Suzuki
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6399780B2

Abstract

【課題】煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光を、受光部が受光する光量が増加する煙感知器を提供する。【解決手段】煙感知器の光学台１は、煙が流入する煙流入部２と、煙流入部２の内部に光を照射する発光部５と、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受光部６と、発光部５から照射される光を、発光部５における発光軸又は受光部６における受光軸を含み煙流入部２と水平な散乱面に対し、垂直の方向に偏光させて垂直偏光にする偏光部材５ａと、を有し、発光軸と受光軸とのなす角度は、４５?〜１８０?である。【選択図】図８

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）

特許文献１に開示された散乱光式煙感知器は、発光部から照射される光に対し何ら処理が施されていないため、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光を効率的に受光するように考慮されていない。

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、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光を、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、煙が流入する煙流入部と、煙流入部の内部に光を照射する発光部と、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、発光部から照射される光を、発光部における発光軸又は受光部における受光軸を含み煙流入部と水平な散乱面に対し、垂直の方向に偏光させて垂直偏光にする偏光部材と、を有し、発光軸と受光軸とのなす角度は、４５°〜１８０°であることを特徴とする。

本発明によれば、発光部から照射された光が垂直偏光であり、角度が４５°〜１８０°である。このため、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光における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から照射される光を示す斜視図である。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における散乱角度Ｇｓと散乱光強度Ｉｓとの関係を示すグラフである。

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によって、散乱される。このラビリンス４２は、煙流入部２の厚み方向（矢印Ｚ方向）に延び、鋭角の三角柱の形状をなしている。これにより、ラビリンス４２において反射した光は、垂直偏光の成分が減少し、水平偏光の成分が多く残る。

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。なお、発光部５には、偏光部材５ａが取り付けられており、これにより、発光部５から照射された光は偏光する。

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、煙感知器の光学台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、発光部５から照射される光について説明する。図８は、実施の形態１における発光部５から照射される光を示す斜視図である。図８に示すように、発光部５における光軸を発光軸Ａｅとし、この発光軸Ａｅを含み煙流入部２と水平な面を散乱面Ｆｓとする。本実施の形態１では、発光部５から照射される光は、散乱面Ｆｓに対し垂直の方向（矢印Ｚ方向）に偏光した垂直偏光である。即ち、偏光部材５ａは、発光部５から照射される光を、発光部５における発光軸Ａｅを含み煙流入部２と水平な散乱面Ｆｓに対し、垂直の方向に偏光する垂直偏光にするものである。

図９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９に示すように、受光部６における光軸を受光軸Ａｒとし、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度を散乱角度Ｇｓとする。本実施の形態１では、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度、即ち、散乱角度Ｇｓは、９０°である。

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。図１０は、実施の形態１における散乱角度Ｇｓと散乱光強度Ｉｓとの関係を示すグラフであり、異なる粒子径の煙粒子に対し、青色光における垂直偏光又は水平偏光を当てたときにおける散乱角度Ｇｓと散乱光強度Ｉｓとの関係を示すものである。なお、この図１０は、シミュレーションを行った結果に対し経験則による補正を施したグラフである。

図１０において、横軸は、散乱角度Ｇｓを示し、縦軸は、散乱光強度Ｉｓを示す。また、図１０において、実線（グラフ１及びグラフ２）は、散乱面Ｆｓに対し垂直の方向（矢印Ｚ方向）に偏光した垂直偏光を示し、そのうち、太線（グラフ１）は、粒子径が大きい煙粒子に垂直偏光を当てた際の散乱光強度Ｉｓを示す。一方、細線（グラフ２）は、粒子径が小さい煙粒子に垂直偏光を当てた際の散乱光強度Ｉｓを示す。

また、破線（グラフ３及びグラフ４）は、散乱面Ｆｓに対し水平の方向（矢印Ｙ方向）に偏光した水平偏光を示し、そのうち、太線（グラフ３）は、粒子径が大きい煙粒子に水平偏光を当てた際の散乱光強度Ｉｓを示す。一方、細線（グラフ４）は、粒子径が小さい煙粒子に水平偏光を当てた際の散乱光強度Ｉｓを示す。

なお、粒子径は、光の波長λに対する相対的な粒子の大きさである粒径パラメータαを指標としている。煙粒子の粒子半径をｒとすると、粒径パラメータαは、下記式（１）から求められる。

α＝２πｒ／λ・・・・・・（１）

図１０におけるグラフ１及びグラフ３は、α＝１０であり、光の波長λに対して粒子が大きく、白煙を想定している。一方、図１０におけるグラフ２及びグラフ４は、α＝１であり、光の波長に対して粒子が小さく、黒煙を想定している。なお、白煙は、主に燻焼によって生じる煙であり、また、黒煙は、主に有炎燃焼によって生じる煙である。

図１０において、垂直偏光であるグラフ１とグラフ２とを比較すると、散乱角度Ｇｓが４５°〜１８０°であるとき、グラフ１における散乱光強度Ｉｓとグラフ２における散乱光強度Ｉｓとの差が小さい。即ち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれも、それらの粒子によって散乱された光を、受光部６がバランスよく受光することができる。なお、散乱角度Ｇｓは、７５°〜１５０°であるとき、グラフ１における散乱光強度Ｉｓとグラフ２における散乱光強度Ｉｓとの差が更に小さくなる。更にまた、散乱角度Ｇｓは、９０°〜１２０°であるとき、グラフ１における散乱光強度Ｉｓとグラフ２における散乱光強度Ｉｓとの差が飛躍的に縮まる。

一方、図１０において、水平偏光であるグラフ３とグラフ４とを比較すると、散乱角度Ｇｓが１２０°〜１８０°であるとき、グラフ３における散乱光強度Ｉｓとグラフ４における散乱光強度Ｉｓとの差が小さい。このように、発光部５から照射される光を水平偏光とし、散乱角度Ｇｓを１２０°〜１８０°としてもよく、この場合、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれも、それらの粒子によって散乱された光を、受光部６がバランスよく受光することができる。

前述の如く、本実施の形態１は、発光部５から照射される光は、発光軸Ａｅを含み煙流入部２と水平な散乱面Ｆｓに対し、垂直の方向に偏光した垂直偏光であり、また、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす角度、即ち、散乱角度Ｇｓは、９０°である。図１０に示すように、垂直偏光、即ち、グラフ１とグラフ２とは、散乱角度Ｇｓが９０°のとき、グラフ１における散乱光強度Ｉｓとグラフ２における散乱光強度Ｉｓとの差が小さい。このため、煙の粒子径に係わらず、受光部６は、その煙によって散乱された光を受光することができる。このように、本実施の形態１は、煙粒子のうち、粒子径が小さい粒子及び粒子径が大きい粒子のいずれにおいても、その煙粒子によって散乱された光における受光部６が受光する光量を増加させることができる。このような結果を得るために、本実施の形態１では、発光部５に偏光部材５ａが取り付けられ、発光部５から照射された光を垂直偏光させているが、受光部６に同様の偏光部材を取り付け、この偏光部材によって、受光部６が受光する散乱光のうち、垂直偏光のみを通過させても、同様の結果を得ることができる。この場合、受光部６に向いている散乱光は、受光軸Ａｒを含み煙流入部２と水平な散乱面Ｆｓに対し、垂直の方向に偏光した垂直偏光であり、また、発光軸Ａｅと受光軸Ａｒとのなす散乱角度Ｇｓが９０°であることにより、水平偏光を受光せず、同様の効果を奏する。

なお、本実施の形態１では、散乱角度Ｇｓを９０°としているが、散乱角度Ｇｓは、受光部６において検出される散乱光強度Ｉｓの安定性、及び受光部６において検出される散乱光強度Ｉｓの大きさ等によって、適宜変更することができる。また、前述の如く、ラビリンス４２において反射した光は、垂直偏光の成分が減少し、水平偏光の成分が多く残る。本実施の形態１は、発光部５から照射される光が垂直偏光であるため、ラビリンス４２において反射した光は減少し、これにより、ノイズとなる光を低減することができる。

また、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。

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。

１光学台、２煙流入部、３煙進入部、４煙検知部、５発光部、５ａ偏光部材、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。

Claims

煙が流入する煙流入部と、
前記煙流入部の内部に光を照射する発光部と、
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、
前記発光部から照射される光を、前記発光部における発光軸又は前記受光部における受光軸を含み前記煙流入部と水平な散乱面に対し、垂直の方向に偏光させて垂直偏光にする偏光部材と、を有し、
前記発光軸と前記受光軸とのなす角度は、４５°〜１８０°である
ことを特徴とする煙感知器。
前記発光軸と前記受光軸とのなす角度は、７５°〜１５０°である
ことを特徴とする請求項１記載の煙感知器。
前記発光軸と前記受光軸とのなす角度は、９０°〜１２０°である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の煙感知器。
前記発光部から照射される光は、青色光である
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。