特許 7150497 光電式煙感知器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-30

(45)【発行日】2022-10-11

(54)【発明の名称】光電式煙感知器

(51)【国際特許分類】

   G08B 17/107 20060101AFI20221003BHJP

   G01N 21/53 20060101ALI20221003BHJP

【ＦＩ】

G08B17/107 A

G01N21/53 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018124036

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2020004162

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-04-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000003403

【氏名又は名称】ホーチキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079359

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 進

(72)【発明者】

【氏名】長島 哲也

【審査官】永田 義仁

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４８５７８９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平１１－０２３４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２５２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０００７９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２１／００－２１／０１

２１／１７－２１／６１

Ｇ０８Ｂ１７／０２－１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検煙空間に向け、第１波長の光と前記第１波長とは異なる第２波長の光を個別に発する発光素子と、
前記発光素子から発せられる前記第１波長及び前記第２波長の光を直接受光しない位置に設けられ、前記第１波長及び前記第２波長の双方に感度を有し、前記検煙空間に存在する粒子による前記第１波長及び前記第２波長の散乱光を受光する受光素子と、
前記検煙空間を挟んで前記発光素子に対向した位置に配置され、前記第１波長及び前記第２波長の光の何れか一方の波長の光を前記検煙空間へ向けて反射し、他方の波長の光は前記検煙空間へ向けて反射しない反射鏡と、
を備えたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項2】

請求項１記載の光電式煙感知器に於いて、
前記発光素子から発せられる前記第１波長及び前記第２波長の光の光軸と前記受光素子で受光する前記散乱光の光軸の交点、前記発光素及び前記受光素子の３点により形成される前記交点の角度が３０°～７０°の範囲の所定角度となるように前記発光素子と前記受光素子とが配置され、
前記反射鏡は前記第１波長の光を前記検煙空間へ向けて反射し、前記第２波長の光は前記検煙空間へ向けて反射せず、
前記発光素子から発せられる前記第１波長及び前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により前記受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定め、前記反射鏡により前記検煙空間へ向けて反射された前記第１波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により前記受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を３０°～７０°の範囲に定めたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項3】

請求項２記載の光電式煙感知器に於いて、
前記受光素子で受光された、前記発光素子から発せられた前記第１波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と前記反射鏡で反射された前記第１波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量との合計の散乱光量と、前記発光素子から発せられた前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行うことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項4】

請求項１記載の光電式煙感知器に於いて、
前記発光素子から発せられる前記第１波長及び前記第２波長の光の光軸と前記受光素子で受光する前記散乱光の光軸の交点、前記発光素及び前記受光素子の３点により形成される前記交点の角度が１１０°～１５０°の範囲の所定角度となるように前記発光素子と前記受光素子とが配置され、
前記反射鏡は前記第２波長の光を前記検煙空間へ向けて反射し、前記第１波長の光は前記検煙空間へ向けて反射せず、
前記発光素子から発せられる前記第１波長及び前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により前記受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を３０°～７０°の範囲に定め、前記反射鏡により前記検煙空間へ向けて反射された前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により前記受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定めたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項5】

請求項４記載の光電式煙感知器に於いて、
前記受光素子で受光された、前記発光素子から発せられた前記第１波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と、前記発光素子から発せられた前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と前記反射鏡で反射された前記第２波長の光が前記検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量との合計の散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行うことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れかに記載の光電式煙感知器に於いて、
前記発光素子から発せられる前記第１波長の光に対し、前記第２波長の光の波長を短くしたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項7】

請求項６記載の光電式煙感知器に於いて、
前記発光素子から発せられる前記第１波長の光の中心波長を８００ｎｍ以上に定め、前記第２波長の光の中心波長を６００ｎｍ以下に定めたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れかに記載の光電式煙感知器に於いて、
前記反射鏡をダイクロイックミラーとしたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れかに記載の光電式煙感知器に於いて、
前記発光素子を、前記第１波長の光を発する第１発光チップと前記第２波長の光を発する第２発光チップを備え、前記第１波長と前記第２波長の光を間欠的に発する２色発光ダイオードとしたことを特徴とする光電式煙感知器。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れかに記載の光電式煙感知器に於いて、
通常の監視状態では、前記発光素子から前記第１波長の光を発するように駆動し、前記受光素子で所定の受光量が得られた際に、前記発光素子から前記第２波長の光を発するように駆動することを特徴とする光電式煙感知器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受光素子に対する散乱特性が異なるように２波長の光を発して火災による煙の種類を識別して検知する光電式煙感知器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の光電式煙感知器は、火災による煙に限らず、調理の煙やバスルームの湯気等により非火災報を発してしまうことがある。

【0003】

このような火災以外の原因による非火災報を防止するため、２種類の波長の光を検煙空間に照射し、煙による散乱光について異なる波長の光強度の比を求めて煙の種類を判定し、煙識別の確度を高めて非火災報防止を確実なものとする光電式煙感知器が提案されている（特許文献１）。

【0004】

特許文献１の光電式煙感知器にあっては、異なる波長の光を発する２つの発光素子につき受光素子に対する散乱角を異ならせることで煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に２つの発光素子から発する光の波長を異ならせることで波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることで煙の識別確度を高め、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を防止し、更に火災による煙についても黒煙火災と白煙火災といった燃焼物の種類を確実に識別することを可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－３２５２１１号公報

【文献】特開平６－１０９６３１号公報

【文献】特開平７－１２７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような従来の光電式煙感知器にあっては、２つの発光素子からの光軸が２本となって光が照射される範囲が広くなり、粉塵や結露により内部反射光が増大して非火災報が出力されることから、内部反射光を抑制するための処理や構造が複雑になる問題がある。

【0007】

また、感知器の寿命を決定する部品である発光素子が２つとなるため、その分、故障の確率が大きくなり、製品寿命の低下の懸念があった。

【0008】

本発明は、異なる波長の光の散乱特性の相違による散乱光を受光して煙の種類を識別する検煙部構造につき、部品数を削減して構造を簡略化し、信頼性を向上可能とする光電式煙感知器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（光電式煙感知器）
本発明は、光電式煙感知器に於いて、
検煙空間に向け、第１波長の光と第１波長とは異なる第２波長の光を個別に発する発光素子と、
発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光を直接受光しない位置に設けられ、第１波長及び第２波長の双方に感度を有し、検煙空間に存在する粒子による第１波長及び第２波長の散乱光を受光する受光素子と、
検煙空間を挟んで発光素子に対向した位置に配置され、第１波長及び第２波長の光の何れか一方の波長の光を検煙空間へ向けて反射し、他方の波長の光は検煙空間へ向けて反射しない反射鏡と、
を備えたことを特徴とする。

【0010】

（検煙部構造１）
発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光の光軸と受光素子で受光する散乱光の光軸の交点、発光素及び受光素子の３点により形成される交点の角度が３０°～７０°の範囲の所定角度となるように発光素子と受光素子とが配置され、
反射鏡は第１波長の光を検煙空間へ向けて反射し、第２波長の光は検煙空間へ向けて反射せず、
発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定め、反射鏡により検煙空間へ向けて反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を３０°～７０°の範囲に定める。

【0011】

（検煙部構造１による煙の種類の識別）
検煙部構造１にあっては、受光素子で受光された、発光素子から発せられた第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と反射鏡で反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光散乱光量との合計の散乱光量と、発光素子から発せられた第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行う。

【0012】

（検煙部構造２）
発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光の光軸と受光素子で受光する散乱光の光軸の交点、発光素及び受光素子の３点により形成される交点の角度が１１０°～１５０°の範囲の所定角度となるように発光素子と受光素子とが配置され、
反射鏡は第２波長の光を検煙空間へ向けて反射し、第１波長の光を検煙空間へ向けて反射せず、
発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を３０°～７０°の範囲に定め、反射鏡により検煙空間へ向けて反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定める。

【0013】

（検煙部構造２における煙の種類の識別）
検煙部構造２にあっては、受光素子で受光された、発光素子から発せられた第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と、発光素子から発せられた第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と反射鏡で反射された第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量との合計の散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行う。

【0014】

（第１波長と第２波長の大小関係）
発光素子から発せられる第１波長の光に対し、第２波長の光の波長を短くする。例えば、発光素子から発せられる第１波長の光の中心波長を８００ｎｍ以上に定め、第２波長の光の中心波長を６００ｎｍ以下に定める。

【0015】

（ダイクロイックミラー）
反射鏡をダイクロイックミラーとする。

【0016】

（２色ＬＥＤ）
発光素子を、第１波長の光を発する第１発光チップと第２波長の光を発する第２発光チップを備え、第１波長と第２波長の光を間欠的に発する２色ＬＥＤとする。

【0017】

（発光制御）
通常の監視状態では、発光素子から第１波長の光を発するように駆動し、受光素子で所定の受光量が得られた際に、発光素子から第２波長の光を発するように駆動する。

【発明の効果】

【0018】

（基本的な効果）
本発明は、光電式煙感知器に於いて、検煙空間に向け、第１波長の光と第１波長とは異なる第２波長の光を個別に発する発光素子と、発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光を直接受光しない位置に設けられ、第１波長及び第２波長の双方に感度を有し、検煙空間に存在する粒子による第１波長及び第２波長の散乱光を受光する受光素子と、検煙空間を挟んで発光素子に対向した位置に配置され、第１波長及び第２波長の光を検煙空間へ向けて反射し、他方の波長の光は検煙空間へ向けて反射しない反射鏡とを備えたため、検煙空間に対する発光素子からの光軸が１本となり、光が照射される範囲が限定され、粉塵や結露による内部反射光が低減して非火災報が抑制され、構造も簡単になることでコストも低減できる。

【0019】

また、感知器の寿命を決める部品である発光素子が１つとなるため、故障確率が小さくなり、信頼性を高めることができ、環境負荷を低減できる。

【0020】

（検煙部構造１の効果）
また、検煙部構造１にあっては、発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光の光軸と受光素子で受光する散乱光の光軸の交点、発光素及び受光素子の３点により形成される交点の角度が３０°～７０°の範囲の所定角度となるように発光素子と受光素子とが配置され、反射鏡は第１波長の光を検煙空間へ向けて反射し、第２波長の光は検煙空間へ向けて反射せず、発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定め、反射鏡により検煙空間へ向けて反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を３０°～７０°の範囲に定められ、更に、受光素子で受光された、発光素子から発せられた第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と反射鏡で反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光散乱光量との合計の散乱光量と、発光素子から発せられた第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行うようにしたため、発光素子から発した第１波長の光については、発光素子から発せられる光に基づく第１波長の散乱光と散乱角を異ならせた反射鏡で検煙空間へ向けて反射した光に基づく第１波長の散乱光との合成散乱光を受光素子で受光し、発光素子からの第２波長の光については、発光素子から発せられる光に基づく第２波長の散乱光を受光素子で受光することで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に発光素子から発する光の波長を異ならせることで波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることで煙の識別確度を高め、火災による煙から燻焼と燃焼を識別することにより、識別以降の火災対応、制御が異なり、更に、湯気やタバコは白煙よりもさらに大きな粒子である場合が多いことで、非火災要因として識別することにより、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を確実に防止できる。

【0021】

（検煙部構造２の効果）
また、検煙部構造２にあっては、発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光の光軸と受光素子で受光する散乱光の光軸の交点、発光素及び受光素子の３点により形成される交点の角度が１１０°～１５０°の範囲の所定角度となるように発光素子と受光素子とが配置され、反射鏡は第２波長の光を検煙空間へ向けて反射し、第１波長の光を検煙空間へ向けて反射せず、発光素子から発せられる第１波長及び第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第１散乱角を３０°～７０°の範囲に定め、反射鏡により検煙空間へ向けて反射された第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により受光素子に向けて散乱する散乱光の第２散乱角を１１０°～１５０°の範囲に定め、更に、受光素子で受光された、発光素子から発せられた第１波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と、発光素子から発せられた第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量と反射鏡で反射された第２波長の光が検煙空間に存在する粒子により散乱した散乱光の散乱光量との合計の散乱光量とに基づき、煙の種類を識別し、識別された煙の種類に応じて火災判断を行うようにしたため、発光素子からの第１波長の光については、発光素子から発せられる光に基づく第１波長の散乱光を受光素子で受光し、発光素子から発した第２波長の光については、発光素子から発せられる光に基づく第２波長の散乱光と反射鏡で検煙空間へ向けて反射した光に基づく第２波長の散乱光との合成散乱光を受光素子で受光することで、煙の種類による散乱特性の相違を作り出し、同時に発光素子から発する光の波長を異ならせることで波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、この散乱角の相違と波長の相違の相乗効果によって煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることで煙の識別確度を高め、調理の湯気やタバコの煙による非火災報を防止し、更に火災による煙についても黒煙火災と白煙火災といった燃焼物の種類を確実に識別することができる。

【0022】

（第１波長と第２波長の大小関係による効果）
また、発光素子から発せられる第１波長の光に対し、第２波長の光の波長を短くし、例えば、発光素子から発せられる第１波長の光の中心波長を８００ｎｍ以上に定め、第２波長の光の中心波長を６００ｎｍ以下に定めるようにしたため、発光素子から発する光の波長を十分に異ならせることで波長に起因した散乱特性の相違を作り出し、煙の種類による散乱光の光強度に顕著な差を持たせることができる。

【0023】

（ダイクロイックミラーの効果）
また、反射鏡をダイクロイックミラーとしたため、誘電体の多層膜などの薄膜を鏡面に形成させることで、発光素子からの第１波長又は第２波長の光を効率よく反射して仮想的な発光素子として利用できる。また、反射により光量を確保できるため、反射する波長の発光量が従来より少なくて済み、省電力化できる。

【0024】

（２色ＬＥＤの効果）
また、発光素子を、第１波長の光を発する第１発光チップと第２波長の光を発する第２発光チップを備え、第１波長と第２波長の光を間欠的に発する２色ＬＥＤとしたため、第１発光チップと第２発光チップは個別に駆動することができ、これにより第１波長の光と第２波長の光を間欠的に発することができる。また、２色ＬＥＤを使用したことで、波長の異なるＬＥＤを２個配置した場合に比べ、部品点数の低減と省スペース化及び省電力化を図ることができる。

【0025】

（発光制御の効果）
また、通常の監視状態では、発光素子から第１波長の光を発するように駆動し、受光素子で所定の受光量が得られた際に、発光素子から第２波長の光を発するように駆動するようにしたため、通常の監視状態での消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明による光電式煙感知器の回路構成を示したブロック図

【図2】図１における検煙部構造の第１実施形態を示した説明図

【図3】綿灯芯とケロシンを燃焼した場合の煙に対する図２の検煙部構造により検出された受光出力とその比率を示した説明図

【図4】図２の検煙部構造を用いた図１の回路ブロックによる火災感知制御を示したフローチャート

【図5】図１における検煙部構造の第２実施形態を示した説明図

【図6】綿灯芯とケロシンを燃焼した場合の煙に対する図５の検煙部構造により検出された受光出力とその比率を示した説明図

【発明を実施するための形態】

【0027】

［光電式煙感知器の回路構成］
図１は本発明による光電式煙感知器の回路構成を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態の光電式煙感知器１０は、ＣＰＵ、メモリ及び各種の入出力ポートを備えたコンピュータ回路で構成される制御部１２、Ｓ端子とＳＣ端子に接続された伝送線１１ａ，１１ｂを介して受信機との間で信号を送受信する伝送部１４、伝送線１１ａ，１１ｂを介して供給された電源電圧を所定の安定化電圧に変換して出力する電源部１５、発光駆動部１６、検煙部１８、増幅回路部２８で構成される。

【0028】

検煙部１８には発光素子２０が設けられる。本実施形態にあっては、発光素子２０として２色ＬＥＤ（２色発光ダイオード）を使用しており、２色ＬＥＤは、第１波長λ１の光を発する第１発光チップ２２と、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２の光を発する第２発光チップ２４を備え、発光駆動部１６により第１発光チップ２２と第２発光チップ２４を個別に駆動することにより、第１波長λ１の光又は第２波長λ２の光を発することができる。

【0029】

受光素子２６は発光素子２０から発せられる第１波長λ１の光と第２波長λ２の光の双方に感度を持つフォトダイオード（ＰＤ）が使用される。

【0030】

［検煙部の第１実施形態］
図２は図１における検煙部の構造の第１実施形態を示した説明図であり、発光素子２０と受光素子２６の交差角θ２を９０°以下とした場合である。

【0031】

図２に示すように、外部からの煙が流入する検煙部１８内には発光素子２０、受光素子２６及び波長選択性をもつ反射鏡として機能するダイクロイックミラー３０が配置されている。

【0032】

２色ＬＥＤを用いた発光素子２０は、第１発光チップ２２から第１波長λ１の光を光軸２０ａの方向に照射し、また、第２発光チップ２４から第２波長λ２の光を光軸２０ａの方向に照射する。

【0033】

発光素子２０が発する第１波長λ１の光は中心波長を８００ｎｍ以上に定めており、本実施形態ではλ１＝９００ｎｍに設定している。また、発光素子２０が発する第２波長λ２の光は中心波長を６００ｎｍ以下に定めており、本実施形態ではλ２＝５００ｎｍに設定している。

【0034】

受光素子２６は発光素子２０からの光を直接受けることのない位置に配置され、発光素子２０の光軸２０ａと受光素子２６の光軸２６ａの交差角θ２は３０°～７０°の範囲の所定角度であり、本実施形態にあっては、交差角θ２を例えばθ２＝３０°に設定している。

【0035】

ダイクロイックミラー３０は発光素子２０からの光軸２０ａ上で検煙点Ｐを介して対向した位置に配置され、本実施形態にあっては、発光素子２０の第１発光チップ２２から発せられた第１波長λ１の光のみを反射するように構成されている。

【0036】

受光素子２６は発光素子２０から発せられる第１波長λ１＝９００ｎｍの光と第２波長λ２＝５００ｎｍの光の双方に感度をもつ。発光素子２０が第１波長λ１の光を発すると、検煙部１８に流入した煙による散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ１はθ１＝１５０°となり、受光素子２６は後方散乱光を受光する。

【0037】

同時に、発光素子２０から発せられた第１波長λ１の光はダイクロイックミラー３０で反射されて検煙点Ｐの方向に戻り、検煙部１８に流入している煙による散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ２は、発光素子２０と受光素子２６の交差角と同じθ２＝３０°となり、受光素子２６は前方散乱光を受光する。

【0038】

このため発光素子２０が第１波長λ１の光を発した場合、受光素子２６は発光素子２０からの直接光による散乱角θ１＝１５０°の後方散乱光と、ダイクロイックミラー３０からの反射光による散乱角θ２＝３０°の前方散乱光の両方を受光し、合成散乱光量に対応した受光出力Ａ１が得られる。

【0039】

一方、発光素子２０が第２波長λ２の光を発した場合には、検煙部１８に流入した煙による第２波長λ２の散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ１はθ１＝１５０°となり、受光素子２６は後方散乱光のみを受光し、受光出力Ａ２が得られる。

【0040】

［制御部による煙の識別］
図１に示した制御部１２は、通常の監視状態では、発光駆動部１６に指示して発光素子２０の第１発光チップ２２を所定周期で間欠駆動することで、第１波長λ１の光を発し、第１波長λ１による後方散乱光とダイクロイックミラー３０の反射による前方散乱光の和となる合成散乱光が受光素子２６で受光され、これに対応して増幅回路部２８から出力される受光出力Ａ１を検出しており、受光出力Ａ１が所定の煙濃度、例えば注意警報を必要とする煙濃度に対応した閾値Ａｔｈ以上となったことを判別すると、受光出力Ａ１をメモリに記憶する。

【0041】

続いて、制御部１２は、煙の種類を識別するために発光素子２０の第２発光チップ２４を駆動して第２波長λ２の光を発する。この場合、ダイクロイックミラー３０は第２波長λ２の光を反射しないので、受光素子２６は第２波長λ２による後方散乱光のみを受光し、増幅回路部２８から出力される受光出力Ａ２を検出してメモリに記憶する。

【0042】

続いて、制御部１２は、発光素子２０から発せられた第１波長λ１の光による煙の後方散乱光とダイクロイックミラー３０で反射された第１波長λ１の光による前方散乱光との合計散乱光による受光出力Ａ１と、発光素子２０から発せられた第２波長λ２の光による煙の散乱光による受光出力Ａ２とを比較することにより、煙の種類を識別し、煙の種類に応じた判断基準により火災判断を行う。

【0043】

［受光出力の比率による煙種類の判断］
図３は綿灯芯とケロシンを燃焼した場合の煙に対する図２の検煙部構造により検出された受光出力とその比率を示した説明図であり、燻焼煙となる白煙と燃焼煙となる黒煙を識別するため、その代表サンプルとして綿灯芯とケロシンを選んでいる。

【0044】

図３に示すように、受光出力Ａ１は、第１波長λ１＝９００ｎｍ、散乱角θ１＝１５０°の後方散乱光と、第１波長λ１＝９００ｎｍ、散乱角θ２＝３０°の前方散乱光の和となり、また、受光出力Ａ２は、第２波長λ２＝５００ｎｍ、散乱角θ１＝１５０°の後方散乱光となる。

【0045】

このような綿灯芯とケロシンの燃焼で測定された受光出力Ａ１，Ａ２の比率Ｒ＝Ａ１／Ａ２を取ると、綿灯芯の場合はＲ＝６．１となり、ケロシンの場合はＲ＝１．６となり、綿灯芯とケロシンでは両者の比率Ｒに顕著な差異が表れ、比率Ｒに基づく煙の種類の識別が可能となる。

【0046】

このため制御部１２は、比率閾値Ｒｔｈとして例えばＲｔｈ＝４を設定し、Ｒ＞４の場合は燻焼火災による白煙が発生していると判断し、Ｒ＜４の場合には燃焼火災による黒煙が発生していると判断し、判断した煙の種類又は火災の種類を示す識別情報を含む火災信号を受信機に送信して火災警報を出力させる制御を行う。

【0047】

なお、光電式煙感知器１０にバスルーム等からの非火災要因となる湯気が流入した場合、比率Ｒは例えばＲ＝１０以上の大きな値となることから、例えば非火災閾値Ｒｔｈ２として例えばＲｔｈ２＝１２を設定し、比率ＲがＲｔｈ２以上の場合は非火災要因と判別し、非火災要因の識別情報を含む火災信号を送信しても良い。

【0048】

［感知器制御］
図４は図２の検煙部構造を用いた図１の回路ブロックによる火災感知制御を示したフローチャートであり、制御部１２による制御動作となる。

【0049】

図４に示すように、制御部１２はステップＳ１で発光駆動部１６に指示して発光素子２０の第１発光チップ２２を所定周期で間欠的に発光駆動して第１波長λ１の光を検煙部１８内に照射し、ステップＳ２で受光素子２６で受光された第１波長λ１の後方散乱光とダイクロイックミラー３０の反射による前方散乱光の和に対応した受光出力Ａ１を検出し、ステップＳ３で所定の閾値Ａｔｈ以上であることを判別すると、ステップＳ４に進み、そのとき検出している受光出力Ａ１をメモリに記憶する。

【0050】

続いて、制御部１２はステップＳ５で発光駆動部１６に指示して発光素子２０の第２発光チップ２４を発光駆動して第２波長λ２の光を検煙部１８内に照射し、ステップＳ６で受光素子２６で受光された第２波長λ２の後方散乱光に対応した受光出力Ａ２を検出してステップＳ７でメモリに記憶する。

【0051】

続いて、制御部１２は、ステップＳ８で受光出力Ａ１，Ａ２の比率Ｒ＝Ａ１／Ａ２を算出し、ステップＳ９で比率Ｒを例えば閾値Ｒｔｈ＝４と比較し、比率Ｒが閾値Ｒｔｈ＝４以上であれば、ステップＳ１０に進んで白煙による燻焼火災と判断し、ステップＳ１１で受光出力Ａ１が閾値Ａｔｈ１以上であることを判別するとステップＳ１２に進み、白煙識別情報を含む火災信号を受信機に送信し、白煙による燻焼火災であることを示す火災警報を出力させる。

【0052】

一方、制御部１２は、ステップＳ９で比率Ｒが閾値Ｒｔｈ＝４未満であれば、ステップＳ１３に進んで黒煙による燃焼火災と判断し、ステップＳ１４で受光出力Ａ２が閾値Ａｔｈ２以上であることを判別するとステップＳ１５に進み、黒煙識別情報を含む火災信号を受信機に送信し、黒煙による燃焼火災であることを示す火災警報を出力させる。

【0053】

［検煙部構造の第２実施形態］
図５は図１における検煙部の構造の第２実施形態を示した説明図であり、発光素子２０と受光素子２６の交差角θ２を９０°以上とした場合である。

【0054】

図５に示すように、外部からの煙が流入する検煙部１８内には発光素子２０、受光素子２６及び反射鏡として機能するダイクロイックミラー３０が配置されている。

【0055】

２色ＬＥＤを用いた発光素子２０は、第１発光チップ２２から第１波長λ１の光を光軸２０ａの方向に照射し、また、第２発光チップ２４から第２波長λ２の光を光軸２０ａの方向に照射する。発光素子２０が発する第１波長λ１の光は中心波長を８００ｎｍ以上に定めており、本実施形態ではλ１＝９００ｎｍに設定している。また、発光素子２０が発する第２波長λ２の光は中心波長を６００ｎｍ以下に定めており、本実施形態ではλ２＝５００ｎｍに設定している。

【0056】

受光素子２６は発光素子２０からの光を直接受けることのない位置に配置され、発光素子２０の光軸２０ａと受光素子２６の光軸２６ａの交差角θ２は１１０°～１５０°の範囲の所定角度であり、本実施形態にあっては、交差角θ２を９０°より大きい例えばθ２＝１５０°に設定している。

【0057】

ダイクロイックミラー３０は発光素子２０からの光軸２０ａ上で検煙点Ｐを介して対向した位置に配置され、本実施形態にあっては、発光素子２０の第２発光チップ２４から発せられた第２波長λ２の光のみを反射するように構成されている。

【0058】

受光素子２６は発光素子２０から発せられる第１波長λ１＝９００ｎｍの光と第２波長λ２＝５００ｎｍの光の双方に感度をもち、発光素子２０が第１波長λ１の光を発した場合は、検煙部１８に流入した煙による第１波長λ１の散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ１はθ１＝３０°となり、受光素子２６は前方散乱光のみを受光し、受光出力Ａ１が得られる。

【0059】

一方、発光素子２０が第２波長λ２の光を発すると、検煙部１８に流入した煙による散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ１はθ１＝３０°となり、受光素子２６は前方散乱光を受光する。同時に、発光素子２０から発せられた第２波長λ２の光はダイクロイックミラー３０で反射されて検煙点Ｐの方向に戻り、検煙部１８に流入している煙による散乱光が受光素子２６で受光され、この場合の散乱角θ２は、発光素子２０と受光素子２６の交差角と同じθ２＝１５０°となり、受光素子２６は後方散乱光を受光する。

【0060】

このため発光素子２０が第２波長λ２の光を発した場合、受光素子２６は発光素子２０からの直接光による散乱角θ１＝３０°の前方散乱光と、ダイクロイックミラー３０からの反射光による散乱角θ２＝１５０°の後方散乱光の両方を受光し、合成散乱光量に対応した受光出力Ａ２が得られる。

【0061】

［制御部による煙の識別］
図６は綿灯芯とケロシンを燃焼した場合の煙に対する図５の検煙部構造により検出された受光出力とその比率を示した説明図である。

【0062】

図６に示すように、受光出力Ａ１は、第１波長λ１＝９００ｎｍ、散乱角θ１＝３０°の前方散乱光となり、受光出力Ａ２は、第２波長λ２＝５００ｎｍ、散乱角θ１＝３０°の前方散乱光と、第２波長λ２＝５００ｎｍ、散乱角θ２＝１５０°の後方散乱光の和となる。

【0063】

このような綿灯芯とケロシンの燃焼で測定された受光出力Ａ１，Ａ２の比率Ｒ＝Ａ１／Ａ２を取ると、綿灯芯の場合はＲ＝２．７となり、ケロシンの場合はＲ＝０．４となり、綿灯芯とケロシンでは両者の比率Ｒに差異が表れ、比率Ｒに基づく煙の種類の識別が可能となる。

【0064】

このため制御部１２は、比率閾値Ｒｔｈとして例えばＲｔｈ＝１．５を設定し、Ｒ＞１．５の場合は燻焼による白煙が発生していると判断し、Ｒ＜１．４の場合には燃焼による黒煙が発生していると判断し、判断した煙の種類を示す情報を含む火災信号を受信機に送信して火災警報を出力させる制御を行う。

【0065】

また、図６の検煙部構造を対象とした図１の制御部１２による感知器制御は、図４のフローチャートに示した制御と基本的に同じになる。

【0066】

［本発明の変形例］
（発光素子の駆動制御）
上記の実施形態は、発光素子２０から間欠的に第１波長λ１の光を発して受光出力Ａ１を検出し、受光出力Ａ１が閾値以上の場合に第２波長λ２を発して受光出力Ａ２を検出して煙の種類を識別しているが、所定周期毎に、発光素子２０から第１波長λ１の光と第２波長λ２の光を時間をずらして発して受光出力Ａ１，Ａ２を検出して煙の種類を識別するようにしても良い。

【0067】

（散乱角）
上記の実施形態では、散乱角θ１を１５０°又は３０°とした例を挙げているが、散乱角θ１は光電式煙感知器の要求仕様に合わせて適宜選択することができる。例えば感知器の大きさを小さくしたければ、散乱角θ１を小さくして検煙部１８の幅を狭くすることができる。ただし、散乱角θ１が小さくなることに伴い、発光素子２０からの光線が受光素子２６に直接入射したり、検煙部１８の壁面での反射光が受光素子２６に入射する可能性があり、検煙部１８の内部反射光対策が必要となる。

【0068】

逆に検煙部１８の内部反射光の処理を効率的に行うためには、散乱角θ１を９０°に近く大きめに設定することが望ましい。このように光電式煙感知器に要求される仕様により散乱角θ１を適宜選択することができる。

【0069】

（その他）
また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

【符号の説明】

【0070】

１０：光電式煙感知器
１１ａ，１１ｂ：伝送線
１２：制御部
１４：伝送部
１５：電源部
１６：発光駆動部
１８：検煙部
２０：発光素子
２０ａ，２６ａ：光軸
２２：第１発光チップ
２４：第２発光チップ
２６：受光素子
２８：増幅回路部
３０：ダイクロイックミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】