JPH04205400A

JPH04205400A - 煙感知器

Info

Publication number: JPH04205400A
Application number: JP33380290A
Authority: JP
Inventors: Masao Inoue; 雅央井上
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-27
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JP3035341B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、火災監視のため煙の発生を光により捕らえる
型の煙感知器に関するものである。

［従来技術］従来、光電式の煙感知器では、−組の投光部と受光部を
用い、投光部から発した光が煙粒子により散乱して受光
部に達するいわゆる散乱光量、または投光部から発した
光が煙粒子により減光されて受光部に達するいわゆる減
光量を検出し、それら散乱光量または減光量から煙を検
知するようにしている。このように、煙監視領域に存在
する煙粒子を検知するものであるが、粉塵、霧、油ミス
ト等の他の粒子や、投光部以外から到来する外光等の影
響により、各種の誤動作が引き起こされることがあった
。

Ｕ発明の目的］本発明は、投光部すなわち発光手段から発光される光の
煙による散乱光を捕らえる型の煙感知器において、光を
散乱させる粒子の質もしくは性状をも判別して火災発生
による煙を検知することにより、誤動作の無い火災煙感
知器を得ることを目的とするものである。

［目的を達成するための手段］本発明によれば、広範囲な波長の光を発光させる発光手
段と、該発光手段により発光された光の散乱光を受光可
能に配置されると共に、光の強度を複数の決められた波
長範囲ごとに個別に検出することができる受光手段と、
該受光手段により検出された散乱光の前記波長範囲ごと
の強度に基づいて火災発生による煙を検出して火災判別
を行う処理部とを備えた煙感知器が提供される。

上記構成において、前記発光手段は、例えば連続スペク
トル光のような広範囲な波長の光を発光する１つの光源
とすることができ、前記受光手段は、前記複数の決めら
れた波長範囲の光の各々をそれぞれが検出することがで
きる複数個の受光素子とすることができる。

この場合、該受光素子の１つの態様として、前記複数の
受光素子の各々は、波長に対する悪友特性のピーク位置
の異なるフォトダイオードとすることができる。

また、受光素子のもう１つの態様として、前記複数の受
光素子の各々は、広域波長の光に感度を有し、例えばフ
ィルタ等により異なった特定の波長の光を選択して受光
するようにすることもできる。

さらに、前記発光手段が、異なった特定の波長の光を別
々に発光するようそれぞれが発光制御される複数の発光
素子であり、前記受光手段は広域波長の光に感度を有す
る光電変換素子であり、これにより、前記受光手段には
、前記発光制御に同期して各特定波長の散乱光を受光さ
せるようにすることができる。

［作用］光を散乱する粒子に光を充てた場合、その散乱光強度は
光の波長に依存して異なっており（Ｈｉｅ散乱）、成る
波長でピーク値を持ち、しかも、そのピーク値並びに該
ピーク値となる波長は、粒子の種類もしくは性状に依存
して著しく異なっている。

本発明は、この波長対散乱光強度の特性が粒子の性状に
依存して異なっていることに着目し、発光手段には広範
囲な波長の光を発光させ、受光手段には、発光手段によ
り発光された光の散乱光だけを受光可能に配置すること
により、光の強度を複数の決められた波長範囲ごとに個
別に検出させる。これにより、散乱光があった場合には
、受光手段では、決められた波長ごとに散乱光強度が得
られ、処理部では、この得られた波長と散乱光強度の関
係から粒子に依存した波長対散乱光強度の特性を決定す
ることができ、このようにして火災発生による煙の散乱
光だけを検出して火災判別を行うことができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例による煙感知器の概略断面
図であり、煙感知器１は、電気回路による処理部２と、
煙を検出するための暗箱３からなっていて、暗箱３の周
囲は、外光を遮りかつ煙を導入することのできるＴ字状
や５字状の壁を組合わせたラビリンス４により囲われ、
上下面の一方（第１図では上面に）に、発光手段として
連続スペクトル光を放出することができる連続光源５が
設けられ、上下面の他方（第１図では下面に）には、光
トラップ６が形成されると共に、連続光源５からの光が
直接入射しないよう側方に、受光手段としての３つの受
光素子７．８．９が設けられている（第１図では受光素
子７だけが示されている）。

暗箱３の概略構成断面図が第２図に示されておリ、連続
光源５は暗箱３の上面の中心に設けられ、受光素子７，
８．９は、暗箱３の側方において、その向きが、連続光
源５から発光される光の光軸に対して垂直に配向される
ように、かつ暗箱３の周壁となるラビリンス４の内側の
３カ所に等角度となるように配置されている。この構成
により、連続光源５から発光された光は直接は受光素子
７．８．９に入射されないが連続光源５の照射領域に煙
等が存在した場合には該煙等の粒子による散乱光が各受
光素子７．８．９に至り、しかも各受光素子で受光され
る条件は同じになる。

連続光源５には広範囲の波長の光すなわち連続スペクト
ル光を放出することができるものを用い、例えば高安定
キセノンランプを使用した場合には、その発光波長の範
囲は、約２００〜２０００ｎｍである。その他にハロゲ
ンランプ、水銀灯、白熱ランプ等を用いることができる
。

また、３つの受光素子は、受光波長に対する感度特性が
異なっており、本実施例としては一例として、受光素子
７は青色光を中心とした波長の受光感度を有し、受光素
子８は緑色光を中心とした波長の受光感度を有し、そし
て受光素子９は赤色光を中心とした波長の受光感度を有
したものを用いるものとする。

青色光を受光する受光素子７としては、例えば紫外から
緑色光専用のＧａＰフォトダイオードとすることができ
、ビーク波長は４４０ｎｍ、波長範囲は１９０〜５５０
ｎｍである。

緑色光を受光する受光素子８としては、例北ば、可視域
一般測定用やカメラ用のシリコンフォトダイオードとす
ることかてさ２ピーク波長は５６０ｎｍ、波長範囲は３
２０〜７３０ｎｍである。

赤色光を受光する受光素子つとしては、例えば、可視カ
ット型光リモコン用のＰＩＮフォトダイオードとするこ
とかてさ、ビーク波長は９６０ｎｍ、波長範囲は７００
〜１ｌ１００ｎである。

受光素子の他の態様としては、広範囲の波長領域に受光
感度を有する、例えば、紫外から赤外域精密測光用のシ
リコンダイオード（ビーク波長９６０ｎｍ、波長範囲１
９０〜１１ｌ１００ｎを各受光素子ごとに用い、各受光
素子て受光したい波長だけを通すフィルタを各シリコン
ダイオードの前面に設けるようにすることもできる。

受光素子として用いられ得る上記各ダイオードの波長対
感度特性を第３図に示す。第３図において、青色光受光
用のＧａＰフォトダイオードを曲線Ａで、緑色光受光用
のシリコンフォトダイオードを曲線Ｂで、赤色光受光用
のＰＩＮフォトダイオードを曲線Ｃで、それぞれ示す。

さて、前述のように、連続スペクトル光が照射されたと
き、波長対散乱光強度の特性は粒子により異なっている
ので、波長対散乱光強度の特性を知れば粒子の性質を知
ることができる。第４図を参照すると、各種の粒子によ
る波長対散乱光強度の特性が相対的に示されている。曲
ｔｉａは、油蒸気（例えば調理時に発生）の粒子に対す
る波長対散乱光強度の特性を示しており、曲線すは、例
えば火災発生時の煙による粒子に対する波長対散乱光強
度の特性を示しており、曲線Ｃは、ゴミや塵埃の粒子に
対する波長対散乱光強度の特性を示している。

第３図及び第４図の双方を参照し、例えば第４図の曲線
ａの油蒸気が発生した場合について考察すると、波長が
４００ｎｍ当たりて散乱光強度が強く、従って、第３図
を見ると、青色受光用の受光素子７での受光出力が強く
、次に、緑色受光用の受光素子８での受光出力が続き、
赤色受光用の受光素子９での受光出力は弱い。

また、例えば第４図の曲線すの煙が発生した場合につい
て考察すると、波長が６００ｎｍ当たりで散乱強度が強
く、従って、第３図から分かる通り、緑色受光用の受光
素子８での受光出力が強く、次に、青色受光用の受光素
子７での受光出力、そして赤色受光用の受光素子９での
受光出力の順で続く。

第４図の曲線Ｃのゴミや塵埃が発生した場合について考
察すると、波長が８００ｎｍ当たりで散乱強度が強く、
従って、赤色受光用の受光素子９での受光出力が強く、
次に、緑色受光用の受光素子８、青色受光用の受光素子
７の順で続く。

従って、３つの受光素子での受光出力を比較判別するこ
とにより、発生した粒子の性状を知ることができ、従っ
て、各受光素子が成る限度以上の受光出力を得た場合で
も、それが火災発生による煙によるものが、または火災
とは無関係の他の粒子の発生によるものかを判別するこ
とができる。

具体的には、この第４図の関係から粒子の性状を知るた
めに、各受光素子７．８．９で得られた受光出力０　シ
ｌ　Ｔ　＋、ＯＵＴ、、ＯＵＴ、をそのまま相互に比較
して判別するようにしても良いが、例えば、各受光素子
７．８．９での受光出力があったとき、ＯＵＴ、、ＯＵ
Ｔ、、ＯＵＴ、の差や割合等の関係を予め各粒子ごとに
求めておき、実際の測定値を該予め求められている関係
と比較することにより、煙もしくは粒子の性状を知るよ
うにすることができる。

なお、本実施例では、３個の受光素子を設けてほぼ３波
長での散乱光の監視を行うものを示しているが、これに
限らず、火災による煙の特徴をつかむためには散乱光を
受光する受光素子の数を殖やして、より多くの波長によ
り散乱させる粒子の性状を捕らえることができるように
するのが好ましい。

また、発光側には、連続スペクトル光のような広範囲な
波長の光を発光する連続光源５を発光手段として設け、
受光側には、散乱光の強度を複数の決められた波長範囲
ごとに個別に検出する受光素子７．８．９を受光手段と
して設けたものを示したが、散乱光強度を波長ごとに検
出する構成は他にも種々に考えられ得る。

例えば、各受光素子７．８．９は広域の波長の光に対し
て感度を有する光電変換素子等てあり、各光電変換素子
の前に例えばフィルタを取り付ける等して、各波長ごと
の散乱光強度を選択して検出させるようにすることがで
きる。

逆に、発光手段として１つの連続光源５ではなくて複数
の発光素子を用い、各発光素子には互いに異なった特定
の波長の光を順次に発光させるように発光制御し、受光
手段としては、広域波長の光に感度を有する光電変換素
子を用い、これにより、前記発光制御に同期して前記受
光手段に各特定波長の散乱光を受光させるようにするこ
ともできる。

さらに、発光側において複数の異なった特定の波長の光
を発光させ、受光側では、前記複数の異なった特定の波
長の光を各特定波長ごとに個別に検出させるようにする
こともできる。

また、発光側では連続スペクトル光を発光させ、受光側
では、広域波長の光に感度を有して、受光した散乱光の
各波長を走査し強度を比較してスペクトル分析を行うこ
とが可能であり、該散乱光のスペクトル分析に基づいて
火災による煙を検出して火災判別を行うようにすること
もできる。

第５図は、第１図に示された処理部２のブロック回ＦＩ
＠図であり、周期信号を発生する検出周期発生器回路１
０、連続光源５をパルス発光させる発光回路１２、各受
光素子７．８．９に対応した受光増幅回路７゛、８°、
９°、各受光増幅回路７゛、８゛、９′の動作を発光回
路１２のパルス発光に同期させるように制御を行う検出
制御回路１４、検出制御回路１４から信号制御回路１８
へ信号の受は渡しを行う信号インターフェース回路１６
、信号インターフェース回路１６を介した信号を判別処
理する信号制御回路１８、無極性化回路２２を介して図
示しない火災受信機等へ送受信を行う送受信回路２０、
所定の電圧を供給する定電圧回路２４により構成されて
いる。

検出周期発生回路１０の周期を基に発光回路１２が連続
光源５を発光させる。その発光と同時にまたは個別に各
受光増幅回路７゛、８°、９′を動作させ、その発光に
よる散乱光を検出する。信号制御回路１８は、検出制御
回路等を介して取り込まれた各信号に基づいて火災判別
を行う６火災判別態様としては、例えば、まず、測定さ
れた散乱光強度を通常の基準値と比較し、基準値以上と
判別されれば、次に、第４図で説明したような方法によ
り、検出制御回路１４等を介して取り込まれた各信号の
強度や相対量を比較判別し、発生粒子の性状が火災発生
による煙によるものであるか否かを判別する。その結果
、火災と判別された場台には、送受信回路２０を動作さ
せて、火災受信機等の受信部へ火災信号を送出する。

また、信号制御回路１８は、火災受信機等の受信部に判
別させるように各受光増幅回路７′、８′、９°からの
信号を個別にアナログ信号として送出するように送受信
回路を制御しても良い。

［発明の効果］以上、本発明によれば、粒子による散乱光の波長対散乱
光強度の特性が粒子の性状に依存して異なることを利用
し、受光手段が、波長別に散乱光強度を検出して火災発
生による煙だけを検知できるように構成したので、誤報
の無い、−層正確な火災判別を行うことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による煙感知器を示す概略
断面図、第２図は、第１図に示された暗箱３を線■−■
から見た概略断面図、第３図は、各種受光素子の波長対
感度特性を示す図、第４図は、各種粒子の波長対散乱光
強度特性を示す図、第５図は、第１図に示された処理部
２の一実施例を示す図、である。図において、１は煙感
知器、２は処理部、３は暗箱、４はラビリ〉ス、５は連
続光源（発光手段）、６は光トラップ、７．８及び９は
受光素子（受光手段）、である。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）広範囲な波長の光を発光させる発光手段と、該発
光手段により発光された光の散乱光を受光可能に配置さ
れると共に、光の強度を複数の決められた波長範囲ごと
に個別に検出することができる受光手段と、該受光手段
により検出された散乱光の前記波長範囲ごとの強度に基
づいて火災発生による煙を検出して火災判別を行う処理
部とを備えた煙感知器。
（２）前記発光手段は１つの光源であり、前記受光手段
は、前記複数の決められた波長範囲の光の各々をそれぞ
れが検出することができる複数個の受光素子である特許
請求の範囲第１項記載の煙感知器。
（３）前記複数の受光素子の各々は、波長に対する感度
特性のピーク位置の異なるフォトダイオードである特許
請求の範囲第２項記載の煙感知器。
（４）前記複数の受光素子の各々は、異なった特定の波
長の光を選択して受光する特許請求の範囲第２項記載の
煙感知器。
（５）前記発光手段は、異なった特定の波長の光を別々
に発光するようそれぞれが発光制御される複数の発光素
子であり、前記受光手段は、広域波長の光に感度を有す
る光電変換素子である特許請求の範囲第１項記載の煙感
知器。