JP4995608B2 - 煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、空気中に浮遊する煙等の汚染物質を光学的に検知する煙感知器に関するものである。

火災予防や火災発生時の検知システムとして、或いは一定の環境保全を必要とする半導体製造工場や食品工場において、煙感知器が使用されている。
従来から、煙感知器として種々のものが提案されているが、以下にその一例として特開昭６３−９８４５号公報により開示された「微粒子検知方法およびその装置」の概要を説明する。
特開昭６３−９８４５号公報

即ち、前記微粒子検知方法およびその装置は、測定すべき気体を光学系の検知部に導き、この検知部に装備した対構成の投光器と受光器により気体中に浮遊する微粒子からの散乱光を受光して微粒子の存在の有無及び濃度を検出する微粒子検知装置において、前記検知部に測定すべき気体を供給する第１供給系と、前記検知部に清浄空気を供給するための第２供給系と、これら第１供給系および第２供給系を交互に切換えるための切換機構とを備えたものである。

この構成によれば、測定すべき気体と清浄空気の供給とを交互に実施することにより、測定すべき気体中に微粒子が存在しているときの受光器出力と、微粒子が存在していないときの受光器出力の両方を即座に検出でき、そして、この両方の検出値の差を求めることで、変動分を除いた、微粒子の散乱光によるものだけの検出値が得られる。

しかし、本発明者の検討によると、煙の検知について新たな問題点が明らかになった。
即ち、検煙部において、第１供給系の気体と第２供給系の気体とが混在することがある。この場合、微粒子が存在しているときの受光器出力と、微粒子が存在していないときの受光器出力との差が小になり、変動分を除いた微粒子の散乱光によるものだけの検出値が得にくくなる。

また、第１供給系と第２供給系とを切換えるための開閉弁、及び切換制御のための制御回路等が必要になり、装置全体が複雑になっていた。
更に、煙検知装置を長期間にわたって使用していると、装置内の壁面が汚れ、付着した微小な塵埃等が検煙部近傍に浮遊する可能性がある。この現象が発生すると、煙検知と同様の散乱光が発生するので、甚だしい場合は火災発生と誤認する恐れがある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は煙感知を正確に行い得るとともに、構造が簡単な煙感知器を提供することにある。

この発明は、内部が暗箱である光学ケースと、監視空間から吸引した空気を、第１のフィルタを介して濾過して、検知対象となる気体として、該光学ケース内に流入させて検煙部を構成する第１の空気通路と、前記監視空間から吸引した空気を、第２のフィルタを介して濾過して、清浄気体として、流通させるための経路であって、前記第１の空気通路の周囲を環状に囲む第２の空気通路と、前記光学ケース内に配設した発光素子と、該発光素子から発光した光が前記検煙部に存在する煙粒子によって生じる散乱光を受光する受光素子と、前記発光素子に対向配置されて迷光を減衰させる光トラップと、 前記受光素子の出力信号を増幅する受光増幅回路と、 増幅された前記出力信号をＡ／Ｄ変換した検出レベルが閾値以上で火災判別する火災判断部と、を設けたことを特徴とする。

前記火災判断部は、前記検煙部の煙濃度上昇または汚れを検出した時、前記第１の空気通路または前記第２の空気通路の気体供給量を調整する制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明は前記のように構成したので、下記のような種々の効果を奏する。
即ち、発光素子から発光した光を集光レンズにて光トラップ近傍に集光し、感知対象となる煙が空気とともに流入する検煙部を透過させる。検煙部には、第1のフィルタにより得たサンプリングエアと、その外周を囲むようにして、前記サンプリングエアを第２のフイルタにより再濾過して得た清浄な空気、または別系統で得た清浄な空気とを通過させる。

火災感知に際しては、前記検煙部にレーザ光を透過させるのであるが、サンプリングエアに対し清浄な空気が言わばエアカーテンとして作用するので、煙粒子を含むサンプリングエアの拡散が阻止されると同時に、煙粒子以外の塵埃等の混入を阻止することができる。火災が発生した場合、レーザ光が煙粒子に当たって散乱し、その散乱光を受光素子により受光して火災を感知するのであるが、光学ケース内でのサンプリングエアに煙粒子以外の浮遊物が混入しないので、前記火災感知を正確かつ高感度で行うことができ、煙感知器の信頼性が向上する。
また、受光素子の受光切換、開閉弁の切換等が一切不要であり、構成動作とも大幅に簡略化することができ、これも煙感知器の信頼性向上の一因になる上、小型軽量化を図ることができる。

本発明者は、前記問題を解決するため研究、実験を重ねた結果、次のようにすればよいことが解った。
サンプリングエアの拡散と不所望な浮遊物の混入を防止するため、検煙部に流入させるサンプリングエアの外側を囲むようにして清浄な空気を流入する。この結果、サンプリングエアに対し、清浄な空気が恰もエアカーテンのように作用する。火災発生時には、サンプリングエアに煙粒子が含まれるが、煙粒子が拡散しないので火災発生を正確に且つ高感度で感知することができる。

以下に、本発明の第1実施例を図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１を参照して煙感知器１の全体構成を説明すると、略円筒形状に構成した光学ケース２内に、例えば赤外線を発光する発光素子３と、該発光素子２に対向する位置に迷光部４を配設し、両者の間に発光した光Ｌを迷光部４に集光させる集光レンズ５、検知対象となる空気を通過させる検煙部６、散乱光を受光する受光素子７等を設けたものである。なお、適宜間隔でアパーチャ８が設けられ、照射光による遮光及び回折光を制限するようになっている。

受光素子７の出力信号Ｓは、火災判断部１１に供給される。火災判別部１１は、受光素子７の出力信号Ｓを増幅する増幅回路、検出レベルに変換するＡ／Ｄ変換器、検出レベルが予め設定された閾値以上になったとき火災と判別する比較回路等を備え、統合的な制御はＣＰＵにより行われるようになっている。
また、図１では図示を省略しているが、発光素子３や受光素子７、更に図４に示したファン３１等に電源を供給するための電源部も備えている。

次に、本実施例における検煙部６について説明する。
検煙部６は、単に検知対象となる空気（サンプリングエア）ａ、即ち火災時に煙を含む気体を流通させるだけでなく、中心部にサンプリングエアａを流通させるとともに、その周囲を円環状に囲むようにして清浄な空気を流通させる構成になっている。
この構成を更に詳細に説明すると、図２に示したように監視空間から吸引した空気Ａを第１のフィルタ２１に供給し、粗く濾過した空気の一部をサンプリングエアａとして検煙部６に流通させる。更に、第１のフィルタ２１で濾過した空気の一部を第２のフィルタ２２に供給して二重濾過し、サンプリングエアａに対し比較的に清浄な空気ｂを得る。そして、清浄な空気ｂをサンプリングエアａの周囲に円環状に流通させる。なお、第１及び第２のフィルタ２１，２２としては、ＨＥＰＡフィルタ等を適用してよい。

第１及び第２のフィルタ２１，２２の構成としては、図３に示すように円板状に形成した第１のフィルタ２１に円環状に形成した第２のフィルタ２２を積層した構成であってよい。第１のフィルタ２１の外側面と第２のフィルタ２２の内側面との間には、円環状の隙間Ｇが形成されている。

この構成によれば、検煙部６におけるサンプリングエアａと二重に濾過された清浄な空気ｂとの間に、図２に示すような円環状の隙間ｇが生ずる。そして、サンプリングエアａは粗く濾過したものであるが、清浄な空気ｂは二重に濾過されたものであるから、両者の流速に差が生じる。即ち、本実施例においては、サンプリングエアａの流速に対し、清浄な空気ｂの流速は遅くなる。従って、清浄な空気ｂがサンプリングエアａの流れを乱すことは無い。

なお、サンプリングエアａ及び清浄な空気ｂの何れも、検煙部６を通過した後は吸引部２３から光学ケース２外に吸い出される。
ここで火災監視空間の空気Ａの循環について説明すると、図４に示したように、前記空気Ａは、ファン３１によって吸引され、配管３２を介して排気側に送風されるが、その一部が矢印Ａ１で示したように、第１のフィルタ２１側に吸引される。そして、第１のフィルタ２１により濾過されてサンプリングエアａが得られ、これと同時に第２のフィルタ２２から清浄な空気ｂが得られて、前記のように検煙部６に供給される。

煙感知を行う場合は、図１〜図3に矢印Lで示したように、発光素子３から発光した光、例えば、レーザ光Lを通過させる。定常状態では、サンプリングエアa内に煙粒子が含まれていないので、検煙部6においてレーザ光Lは散乱しない。従って、受光素子7から出力信号Sが得られず、火災判断部11も火災報知を行わない。

一方、火災監視区域内に火災が発生した場合は、サンプリングエアa内に煙粒子が含まれる。この場合、レーザ光Lが前記煙粒子と衝突して散乱し、該散乱光の一部が受光素子7によって受光される。従って、受光素子7から出力信号Sが得られ、火災判断部11が動作して火災発生を報知する。
火災判断部１１が光学ケース２内の煙濃度上昇を検出したときは、サンプリングエアａの供給量を多くすると、検出レベルが早く閾値以上に達する。一方、火災判断部１１が光学ケース２内の汚れを検出した時は、サンプリングエアａを供給停止し、清浄な空気ｂの供給量を多くすると、光学ケース２内に滞留した塵埃等を吹き飛ばすことができる。これらは火災判断部１１により制御される。

前記第１実施例は、下記のような種々の効果を奏する。
清浄な空気bがサンプリングエアaに対しエアカーテンのように作用するので、サンプリングエアaが拡散することがなく、火災感知が正確に行われる。
また、光学ケース2内の汚れを低減することができる。
更に、光学ケース2内の壁面に付着していた塵埃等が気中に浮遊しても、サンプリングエアa中に混入することがなく、火災感知のS/N比を向上させることができる。

次に、図５を参照して本発明の第2実施例を説明する。
本実施例は、前記サンプリングエアaとは別系統で清浄な空気bを得るように構成したものである。
即ち、ファン３１の二次側に排気される、監視区域の空気Ａの一部Ａ１と、他の外気Ｃとをポンプ又はファン32によって吸引するとともに混合し、第2のフィルタ22に供給するように構成した。また、清浄な空気ｂは、監視区域の空気Ａの一部Ａ１若しくは外気Ｃのいずれか一方のみから供給してもよい。
第2のフィルタ22から得られた清浄な空気bは、前記同様に光学ケース2内において、サンプリングエアaの外周囲に排出される。

この構成にあっても、前記同様に確実に火災発生を感知できる上に、光学ケース2内の汚れ等を防止する効果が得られる。
その上、サンプリングエアａの流速に対し清浄な空気bの流速を自在に変更できるので、例えば一時的に流速を早くして清掃モードとし、光学ケース2内に滞留した塵埃を吹き飛ばすなどの多目的利用を図ることもできる。この場合も、サンプリングエアaの拡散防止は行われるので、煙感知に誤動作は生じない。

以上に、本発明の実施例を説明したが、本発明は前記各実施例に限定されるものではない。例えば、サンプリングエアaと清浄な空気bの流れ形状は、円柱もしくは円環状に限定されず、楕円形、長方形であってもよい。そして、長尺方向をレーザ光Lに沿わせることにより、光の散乱領域が増加するので、受光素子7による散乱光の受光量が増加し、火災感知をより早く正確に行うことができる。

本発明の第１実施例を示す煙感知器の構成図である。 フィルタの構成を示す断面図である。 フィルタの構成を示す斜視図である。 空気の流れを示す系統図である。 本発明の第２実施例を示す系統図である。

符号の説明

１ 煙感知器
２ 光学ケース
３ 発光素子
４ 迷光部
５ 集光レンズ
６ 検煙部
７ 受光素子
１１ 火災判断部
２１ 第1 のフィルタ
２２ 第2のフィルタ
２３ 吸引部
３１ ファン
３２ ポンプ又はファン
ａ サンプリングエア
ｂ 清浄な空気
Ｌ 光

Claims (2)

1. 内部が暗箱である光学ケースと、
   監視空間から吸引した空気を、第１のフィルタを介して濾過して、検知対象となる気体として、該光学ケース内に流入させて検煙部を構成する第１の空気通路と、
   前記監視空間から吸引した空気を、第２のフィルタを介して濾過して、清浄気体として、流通させるための経路であって、前記第１の空気通路の周囲を環状に囲む第２の空気通路と、
   前記光学ケース内に配設した発光素子と、
   該発光素子から発光した光が前記検煙部に存在する煙粒子によって生じる散乱光を受光する受光素子と、
   前記発光素子に対向配置されて迷光を減衰させる光トラップと、
   前記受光素子の出力信号を増幅する受光増幅回路と、
   増幅された前記出力信号をＡ／Ｄ変換した検出レベルが閾値以上で火災判別する火災判断部と、
   を設けたことを特徴とする煙感知器。
2. 前記火災判断部は、前記検煙部の煙濃度上昇または汚れを検出した時、前記第１の空気通路または前記第２の空気通路の気体供給量を調整する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の煙感知器。

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