JPS5940255B2 - 光散乱式煙感知器 - Google Patents
光散乱式煙感知器Info
- Publication number
- JPS5940255B2 JPS5940255B2 JP9915879A JP9915879A JPS5940255B2 JP S5940255 B2 JPS5940255 B2 JP S5940255B2 JP 9915879 A JP9915879 A JP 9915879A JP 9915879 A JP9915879 A JP 9915879A JP S5940255 B2 JPS5940255 B2 JP S5940255B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- smoke
- axis
- smoke detector
- focal axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
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- Pathology (AREA)
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- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光散乱式煙感知器に関するものであ 。
る。煙による散乱光を受光して煙感知動作する光散乱式
煙感知器の従来の光学系は、第1図に示すようなもので
あつた。
煙感知器の従来の光学系は、第1図に示すようなもので
あつた。
すなわち、空間のZ軸上に発光素子Aを配し、Y軸上に
受光素子Bを配して、 、発光素子Aを発光させる。煙
がZ軸上にないときは受光素子Bに光が到達しないため
受光されない。CはX−Y軸に平行に配置された遮光板
で漏光による誤動作を防止する。一方、煙がZ軸上に存
在すると煙粒子DによりX軸、Y軸およびZ軸を含む四
方(立体角は4π)に散乱し、受光素子BはそのうちY
軸方向の散乱光を受光素子Bで受光する。しかしながら
、この光学系は、全散乱光のうち立体角φの部分だけし
か検出できず、また受光素子Bに集光レンズを付加して
も程度の差にすぎないため、検知感度を表わすいわゆる
S/N比(煙による散乱光/外乱ノイズ)がいきおい低
くなり、誤動作を起こしやすいという欠点を有している
。このため、この光学系では、発光素子Aの光束を増大
する必要が生じて消費電力を増大させたり、受光側の信
号増幅のゲインを高くする必要が生じて回路の余裕をな
くするという問題があつた。この問題を解決するために
散乱光の受光効率を改善したこの発明の基礎となる光散
乱式煙感知器を第2図ないし第4図に示している。
受光素子Bを配して、 、発光素子Aを発光させる。煙
がZ軸上にないときは受光素子Bに光が到達しないため
受光されない。CはX−Y軸に平行に配置された遮光板
で漏光による誤動作を防止する。一方、煙がZ軸上に存
在すると煙粒子DによりX軸、Y軸およびZ軸を含む四
方(立体角は4π)に散乱し、受光素子BはそのうちY
軸方向の散乱光を受光素子Bで受光する。しかしながら
、この光学系は、全散乱光のうち立体角φの部分だけし
か検出できず、また受光素子Bに集光レンズを付加して
も程度の差にすぎないため、検知感度を表わすいわゆる
S/N比(煙による散乱光/外乱ノイズ)がいきおい低
くなり、誤動作を起こしやすいという欠点を有している
。このため、この光学系では、発光素子Aの光束を増大
する必要が生じて消費電力を増大させたり、受光側の信
号増幅のゲインを高くする必要が生じて回路の余裕をな
くするという問題があつた。この問題を解決するために
散乱光の受光効率を改善したこの発明の基礎となる光散
乱式煙感知器を第2図ないし第4図に示している。
すなわち、この光散乱式煙感知器は、天井等に取付けら
れる基台1にプリント基板2をねじ止めし、プリント基
板2に回路部品3■集光ブロック4;発光ダイオード、
タングステンランプ、放電管等の発光素子5およびフォ
トダイオード、フォトトランジスタ、硫化カドミウム(
CdS)等の受光素子6が取付けられ、表カバーTで被
覆されている。表カバーTは煙取入孔8と発光素子5の
光を吸収する黒色発泡ウレタン等の光トラップ9が設け
られている。10は感煙領域である。
れる基台1にプリント基板2をねじ止めし、プリント基
板2に回路部品3■集光ブロック4;発光ダイオード、
タングステンランプ、放電管等の発光素子5およびフォ
トダイオード、フォトトランジスタ、硫化カドミウム(
CdS)等の受光素子6が取付けられ、表カバーTで被
覆されている。表カバーTは煙取入孔8と発光素子5の
光を吸収する黒色発泡ウレタン等の光トラップ9が設け
られている。10は感煙領域である。
このような構造により、火災で煙が発生すると、煙は表
カバー7の煙取入孔8から感知器内に入り、感煙領域1
0に達すると、発光素子5からの1次光が煙粒子によつ
て散乱され、その散乱光は集光ブロック4によつて受光
素子6に集光され、受光素子6の出力信号のレベルが一
定値以上に上昇すると、感知器が作動するものである。
つぎに、光学系の構成を説明する。すなわち、第3図お
よび第4図に示すように、アクリル樹脂、スチロール樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の光学的に等方
等質である透明材料を用いて中実の楕円形を形成し、そ
の楕円柱面13aをアルミニウム等でめつきあるいは蒸
着して第1の反射体13を形成して、これにより集光プ
ロツク4を構成する。この第1の反射体13の一方の焦
軸14を中心軸として筒孔15を形成し、筒孔15内に
軸長の半分程度の長さをもつた遮光筒16を嵌着し、遮
光筒16内に発光素子5を装着するとともに、筒孔15
の遮光筒16の位置しない部分により表カバー7の煙取
入孔8に連通する感煙領域10を形成する。一方、放物
線の焦点を含む主軸に直角な軸の周りに放物線を回転し
て得られる錐状の回転放物面17を形成する第2の反射
体18を、その回転軸が前記第1の反射体13の他方の
焦点19に一致するように、第1の反射体13を凹設し
鏡面施工することにより形成し、他方の焦軸19上に位
置する第2の反射体18の焦点20に受光素子6を配置
してその受光面を第2の反射体18に向けている。
カバー7の煙取入孔8から感知器内に入り、感煙領域1
0に達すると、発光素子5からの1次光が煙粒子によつ
て散乱され、その散乱光は集光ブロック4によつて受光
素子6に集光され、受光素子6の出力信号のレベルが一
定値以上に上昇すると、感知器が作動するものである。
つぎに、光学系の構成を説明する。すなわち、第3図お
よび第4図に示すように、アクリル樹脂、スチロール樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の光学的に等方
等質である透明材料を用いて中実の楕円形を形成し、そ
の楕円柱面13aをアルミニウム等でめつきあるいは蒸
着して第1の反射体13を形成して、これにより集光プ
ロツク4を構成する。この第1の反射体13の一方の焦
軸14を中心軸として筒孔15を形成し、筒孔15内に
軸長の半分程度の長さをもつた遮光筒16を嵌着し、遮
光筒16内に発光素子5を装着するとともに、筒孔15
の遮光筒16の位置しない部分により表カバー7の煙取
入孔8に連通する感煙領域10を形成する。一方、放物
線の焦点を含む主軸に直角な軸の周りに放物線を回転し
て得られる錐状の回転放物面17を形成する第2の反射
体18を、その回転軸が前記第1の反射体13の他方の
焦点19に一致するように、第1の反射体13を凹設し
鏡面施工することにより形成し、他方の焦軸19上に位
置する第2の反射体18の焦点20に受光素子6を配置
してその受光面を第2の反射体18に向けている。
このような構成により、発光素子5から発光した1次光
は、感煙領域10内に煙が侵入しない場合、そのまま直
進して光トラツプ9に補かくされ、感煙領域10内に煙
が侵入した場合、四方散乱して、その散乱光の焦軸14
に直角な平面にあるものの全てが第4図矢印のように楕
円柱面13aおよび回転放物面17を幾何学的に反射し
て受光素子6に到達する。
は、感煙領域10内に煙が侵入しない場合、そのまま直
進して光トラツプ9に補かくされ、感煙領域10内に煙
が侵入した場合、四方散乱して、その散乱光の焦軸14
に直角な平面にあるものの全てが第4図矢印のように楕
円柱面13aおよび回転放物面17を幾何学的に反射し
て受光素子6に到達する。
すなわち、焦軸14に直角な平面内に散乱する散乱光C
1が第1の反射体13の楕円柱面13aに入射し、その
反射光C2が他方の焦軸19に位置する第2の反射体1
8に入射する。この場合、反射光C2は回転放物面17
による主軸平面と平行であるから、その反射光C3は第
2の反射体18の焦点20に位置する受光素子6に入光
する。したがつて、この光学系を用いた光散乱式煙感知
器は、焦軸14に対して直角方向に散乱する散乱光の全
て(角度で2π)を受光するため、従来と比較して、受
光効率を著しく向上でき、そのためS/N比を高めるこ
とができるので、前記した諸問題の低減を図れるのであ
る。
1が第1の反射体13の楕円柱面13aに入射し、その
反射光C2が他方の焦軸19に位置する第2の反射体1
8に入射する。この場合、反射光C2は回転放物面17
による主軸平面と平行であるから、その反射光C3は第
2の反射体18の焦点20に位置する受光素子6に入光
する。したがつて、この光学系を用いた光散乱式煙感知
器は、焦軸14に対して直角方向に散乱する散乱光の全
て(角度で2π)を受光するため、従来と比較して、受
光効率を著しく向上でき、そのためS/N比を高めるこ
とができるので、前記した諸問題の低減を図れるのであ
る。
しかしながら、この光散乱式煙感知器は、第5図に示す
ように、散乱光C1の一部は楕円柱面13aを反射した
後他方の焦軸19に進行する途中で感煙領域10の筒孔
15に入射しその境界面で屈折して他方の焦軸19に集
束しないものがある。
ように、散乱光C1の一部は楕円柱面13aを反射した
後他方の焦軸19に進行する途中で感煙領域10の筒孔
15に入射しその境界面で屈折して他方の焦軸19に集
束しないものがある。
したがつてこの光散乱式煙感知器は、その分だけ受光効
率を低下させているという欠点がある。したがつて、こ
の発明の目的は、この受光効率の低下分を除去した光散
乱式煙感知器を提供することである。この発明の一実施
例を第6図および第7図に示す。
率を低下させているという欠点がある。したがつて、こ
の発明の目的は、この受光効率の低下分を除去した光散
乱式煙感知器を提供することである。この発明の一実施
例を第6図および第7図に示す。
すなわち、この光散乱式煙感知器は、第2図ないし第4
図の楕円柱面13aにおいて、反射光C2が筒孔15に
入射する部分(開き角θ)に、その焦軸14を曲率中心
とする円柱面21を形成して曲面鏡を構成し、その反射
光C2′を焦軸14、を集束通過するようにしたもので
ある。このようにすると、反射光C2′は焦軸14を通
つて再度楕円柱面13aに反射して他の反射光C2と同
様に回転放物面17に集束するようになる。したがつて
受光効率がさらに改善されたこととなる。なお、楕円反
射面で反射した後の反射光を集束させる光学系は双曲面
を介在させたり楕円的放物面を形成する等種々の態様が
ある。以上のように、この発明の光散乱式煙感知器は、
透明体に楕円反射面を形成して一方の焦点から煙散乱光
を発散させ他方の焦点へ集束するようにして受光する集
束プロツクにおいて、楕円反射面に一方の焦点を曲率中
心とする部分円柱反射面を形成して感煙領域により屈折
する反射光を他方の焦点へ集束するようにしたため、受
光効率がさらに改善されるという効果を有する。
図の楕円柱面13aにおいて、反射光C2が筒孔15に
入射する部分(開き角θ)に、その焦軸14を曲率中心
とする円柱面21を形成して曲面鏡を構成し、その反射
光C2′を焦軸14、を集束通過するようにしたもので
ある。このようにすると、反射光C2′は焦軸14を通
つて再度楕円柱面13aに反射して他の反射光C2と同
様に回転放物面17に集束するようになる。したがつて
受光効率がさらに改善されたこととなる。なお、楕円反
射面で反射した後の反射光を集束させる光学系は双曲面
を介在させたり楕円的放物面を形成する等種々の態様が
ある。以上のように、この発明の光散乱式煙感知器は、
透明体に楕円反射面を形成して一方の焦点から煙散乱光
を発散させ他方の焦点へ集束するようにして受光する集
束プロツクにおいて、楕円反射面に一方の焦点を曲率中
心とする部分円柱反射面を形成して感煙領域により屈折
する反射光を他方の焦点へ集束するようにしたため、受
光効率がさらに改善されるという効果を有する。
第1図は従来の光散乱式煙感知器の光学系の原理図、第
2図はこの発明の基礎となる光散乱式煙感知器の縦断面
図、第3図はその集光プロツクの断面図、第4図はその
底面図、第5図はその部分底面図、第6図はこの発明の
一実施例の集光プロツクの断面図、第r図はその底面図
である。 4・・・・・・集光プロツク、10・・・・・・感煙領
域、13a・・・・・・楕円柱面(楕円反射面)14・
・・・・・一方の焦軸、15・・・・・・筒孔、17・
・・・・・回転放物面、19・・・・・・他方の焦軸、
20・・・・・・焦点、21・・・・・・円柱面(曲面
鏡)、C2′・・・・・・反射光。
2図はこの発明の基礎となる光散乱式煙感知器の縦断面
図、第3図はその集光プロツクの断面図、第4図はその
底面図、第5図はその部分底面図、第6図はこの発明の
一実施例の集光プロツクの断面図、第r図はその底面図
である。 4・・・・・・集光プロツク、10・・・・・・感煙領
域、13a・・・・・・楕円柱面(楕円反射面)14・
・・・・・一方の焦軸、15・・・・・・筒孔、17・
・・・・・回転放物面、19・・・・・・他方の焦軸、
20・・・・・・焦点、21・・・・・・円柱面(曲面
鏡)、C2′・・・・・・反射光。
Claims (1)
- 1 柱状で断面が略楕円形をなす透明体の略全周面を楕
円反射面とする集光ブロックと、この集光ブロックの第
1の焦軸を中心軸とする円筒形の感煙領域孔と、この感
煙領域孔の一端側より軸方向に入光する発光源と、前記
集光ブロックの周面で前記第1の焦軸の近傍の楕円反射
面の周方向所定範囲に形成され前記第1の焦軸を曲率中
心とする部分円柱状反射面と、前記第2の焦軸に構成さ
れた受光部とを備えた光散乱式煙感知器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9915879A JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9915879A JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5622934A JPS5622934A (en) | 1981-03-04 |
JPS5940255B2 true JPS5940255B2 (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=14239855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9915879A Expired JPS5940255B2 (ja) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | 光散乱式煙感知器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5940255B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
-
1979
- 1979-07-31 JP JP9915879A patent/JPS5940255B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5622934A (en) | 1981-03-04 |
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