光電式煙センサおよび照明機器
【課題】簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる光電式煙センサを提供する。
【解決手段】発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサにおいて、ラビリンス壁１bにより内部空間Ｓが形成され、内部空間Ｓに連なる開口部６が設置面側に設けられたケース部材１と、上記ケース部材１の開口部６が設けられた設置面側に配置され、ケース部材１の開口部６に対向する穴を有するプリント基板とを備える。上記発光素子２と受光素子４は、ケース部材１の開口部６内において発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が開口部６の開口面と略平行な同一平面上で交差するようにプリント基板に実装する。
【解決手段】発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサにおいて、ラビリンス壁１bにより内部空間Ｓが形成され、内部空間Ｓに連なる開口部６が設置面側に設けられたケース部材１と、上記ケース部材１の開口部６が設けられた設置面側に配置され、ケース部材１の開口部６に対向する穴を有するプリント基板とを備える。上記発光素子２と受光素子４は、ケース部材１の開口部６内において発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が開口部６の開口面と略平行な同一平面上で交差するようにプリント基板に実装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電式煙センサおよび照明機器に関し、光電式煙センサの小型化と煙検知能力の高精度化を達成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から煙やほこりなどの検出を目的にした光電式センサには、赤外ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)とシリコンフォトダイオードを用いた反射型センサや透過型センサなどが使用されている。これら受発光素子の配置や筐体内部構造に外乱光除去や迷光除去の効果を持たせるための様々な工夫を施している。
【０００３】
従来の反射型センサを用いた光電式煙センサとして、受光素子へ入射する外乱光を低減させるために発光素子と受光素子の光軸前面にプリズムレンズを用いて光路を変化させ、発光素子から受光素子へ直接光が進入しないように所定の角度を有するように受発光素子とプリズムレンズを配置したものがある(例えば、特許文献１(特開平９−２３１４８５号公報)参照)。
【０００４】
この光電式煙センサの筐体には、光トラップを目的とした外乱光遮光用支柱を設けてラビリンス構造を形成している。この筐体のラビリンス構造の内部に、粗面加工を施すことによって、外乱光や迷光の影響を低減させ、温度変化などの環境変化に対する特性変動を小さくしている。しかしながら、上記のプリズムレンズを用いた光路変更は、筐体内部の反射光の影響を避けるために、筐体底部や蓋部から光軸を離す必要がある。このため、筐体の薄型化を阻害するという問題があり、用途や使用場所に制限がある。また、大型の筐体やプリズムレンズ使用といったコスト低減を阻害する影響を持っている。
【０００５】
従来の拡散反射光を用いた光電式センサのような光軸を斜めに打ち上げる配置の光学系では、発光素子前方に筐体が存在すると、筐体内部の反射が大きくなるために筐体内部を広くする必要がありセンサ本体が大型になってしまうという問題がある。しかし、内部の反射を低減させなければ、煙からの拡散反射光以外の外乱光や内部反射光が受光素子に入射してしまい、煙検知の精度を低下させるだけでなく、温度変化や外乱光などの周囲環境変化に弱いセンサとなってしまう。また、プリズムレンズなどの光学部品の使用や筐体の大型化はコスト増加につながる。
【特許文献１】特開平９−２３１４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる光電式煙センサおよびそれを用いた照明機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の光電式煙センサは、
発光素子の光軸と受光素子の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサであって、
ラビリンス壁により内部空間が形成され、上記内部空間に連なる開口部が設置面側に設けられたケース部材と、
上記ケース部材の上記開口部が設けられた設置面側に配置され、上記ケース部材の上記開口部に対向する穴を有するプリント基板と
を備え、
上記発光素子と上記受光素子は、上記ケース部材の上記内部空間内の上記開口部近傍または上記開口部内において上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸が上記開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、上記プリント基板に実装されていることを特徴とする。
【０００８】
なお、上記発光素子と受光素子は、それぞれ１つであってもよいし、複数であってもよい。
【０００９】
上記構成の光電式煙センサによれば、例えば、ＬＥＤ(発光ダイオード)を用いた発光素子と、フォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いた受光素子をプリント基板に実装して、ケース部材の内部空間内の開口部近傍(または開口部内)において発光素子の光軸と受光素子の受光軸が開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するようにした光学系において、発光素子の前面と受光素子の前面のそれぞれの光軸が交差する領域とその領域近傍に対向するプリント基板の穴およびケース部材の開口部により、ケース部材の内部空間が設置面側の外部の空間に連なる。この外部の空間は、設置する壁内部の空間や天井裏の空間となるので、外乱光がケース部材内に入ってくることもなく、さらにケース部材内から開口部を介して外部に出た散乱光は、その広い空間に拡散して迷光が処理される。こうして、ケース部材やプリント基板による反射光をなくし、受光素子への煙による反射光以外の入射光を軽減する。これにより、従来技術では、筐体の高さを高くして反射光の強度を低減していた構造を用いることなくケース部材の薄型化を可能とする。したがって、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１０】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸を含む平面に対して上記開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けた。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記発光素子からの発光ビームの光軸方向の前方かつケース部材の開口部の内壁に、発光素子の光軸と受光素子の受光軸を含む平面に対して開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けることによって、ケース部材の開口部の内壁に照射された光が上記傾斜面で反射し、ケース部材の開口部およびプリント基板の穴をとおり、ケース部材から設置面側の外部に出て行く。これにより、煙に当たらない光が、ケース部材の開口部の内壁で反射して受光素子に入射することを防ぐことができる。
【００１２】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記ケース部材の上記開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けた。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の開口部の内壁に、ケース部材の開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けることによって、発光素子の前方に発せられた光がケース部材の開口部の内壁で反射するのを低減でき、ケース部材内部の反射光が受光素子に入射するのを防ぐことができる。
【００１４】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記ケース部材の内側の上記内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けた。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の内側の内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けることによって、発光素子から照射された光がケース部材の開口部の内壁に直接当たるのではなく、突起部に当たり拡散することにより光の強度を弱くすることができる。このとき、拡散する角度は、照射光進行方向に対して上方に拡散すると共に左右に分散するので、効率よく照射光の強度を低下することができる。
【００１６】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記複数の突起部は、角錐形状または円錐形状である。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記複数の突起部を角錐形状または円錐形状とすることによって、この突起部による反射方向を上方と左右に分散させることができる。なお、上記複数の突起部は、先端が丸みを帯びた角錐形状または円錐形状とするのがより望ましい。
【００１８】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記ケース部材に設けられた発光素子収納用凹部内に、上記発光素子の少なくとも一部が配置され、
上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部近傍の上記発光素子の前面側、かつ、上記発光素子の光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けた。
【００１９】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部の発光素子の前面側、かつ、発光素子からの発光ビームの光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けることによって、発光素子からの発光ビームの光軸よりも外側に広がる光の一部は、三角形状の窪みで反射を繰り返して減衰する。このような光トラップ効果持った三角形状の窪みを用いることによって、光トラップ効果と光学系の小型化の両立を可能とする。
【００２０】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記受光素子により検出された受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
可視光線と近赤外線と遠赤外線を透過する警報表示用の窓部を有し、上記煙検知部が煙を検知したときに警報を表示する警報表示部と
を備えた。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記受光素子の受光量に基づいて煙検知部が煙を検知したとき、警報表示部により警報を表示することによって、煙に対する警報を視覚により人に知らせることができる。
【００２２】
例えば、煙検知部により煙やほこりを検知したときに、警報表示部のＬＥＤが点灯することにより、警報表示として働く。この警報表示部の警報表示用の窓部が、警報表示に用いる可視光線だけでなく、近赤外線と遠赤外線を透過することによって、近赤外線を利用したリモートコントローラ用受光素子や遠赤外線を検知することで人の有無を検知できる焦電センサを内部に備えても、それぞれに窓部を用意することなく小さなスペースで多機能化を果たすことができる。これらの機能は、それぞれ利用する光の波長領域が異なるために一つの窓部の内部でそれぞれ近接しても干渉することなく、機能を効率的に発揮することができる。
【００２３】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記警報表示部は、上記窓部内に配置され、発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能な警報表示用発光素子を有する。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記警報表示部により発光素子の発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能とすることによって、煙を検出したときの警報表示部の明るさに対して動作確認時やバッテリーレベル検出時の警報表示部の明るさを少なくすることが可能となり、光電式煙センサの消費電流を抑制することができる。
【００２５】
例えば、マイクロコンピュータからの警報表示部の点灯の信号によってＬＥＤ電流を少なくとも２段階に変化させることができるようなプログラムとし、煙を検知したときの警報表示時と動作確認時ではＬＥＤ電流を変化し、発光部の明るさを変える機能を持たせる。
【００２６】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記警報表示部の上記窓部内にリモートコントローラ用受光素子を備えた。
【００２７】
上記実施形態によれば、警報表示用の窓部の内部にリモートコントローラ用受光素子を備えることによって、窓部を通して赤外線リモートコントローラ用受光素子に信号を入力し、光電式煙センサの動作確認・警報停止の操作を、赤外線信号を発するリモートコントローラを用いて行うことが可能となる。
【００２８】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記受光素子の受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
上記煙検知部により煙を検知すると警報音を発する警報音発生部と、
上記警報表示部の上記窓部内に配置されて人体検知を行う焦電センサと
備え、
上記警報音発生部は、上記焦電センサにより検知された上記人の有無に基づいて上記警報音量を変更可能である。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記警報表示部の窓部内に配置された焦電センサにより、室内の人体の有無を検出し、人体の有無により警報音発生部の警報音量を変化させることによって、外部に人の有無を知らせることができる。
【００３０】
なお、人体の有無により警報表示部の発光色、タイミング、強度を変化させることによって、外部に人の有無を知らせてもよい。また、警報表示用のＬＥＤ発光波長は可視光領域波長のものを使用し、リモートコントローラ用受光素子は近赤外波長領域を利用し、焦電センサは遠赤外線を利用することによって、それぞれ利用波長領域が異なために内部でそれぞれの光が干渉することなく、近接して配置できる。そのため、窓部を一つの使用で役割を果たし、小型、安価を達成することができる。
【００３１】
また、この発明の照明機器では、上記の光電式煙センサを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、この照明機器と同じ電源で光電式煙センサを駆動することにより、電池交換が不要となって長期間メンテナンス不要となる。また、天井や壁に突起物を取り付けることになる光電式煙センサがこの照明機器と一体化することにより、室内の景観悪化を回避することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上より明らかなように、この発明の光電式煙センサによれば、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる光電式煙センサを実現することができる。
【００３４】
また、この発明の照明機器によれば、上記光電式煙センサを備え、照明機器用電源で光電式煙センサを駆動することにより、電池交換が不要となってメンテナンスが長期間不要となると共に、天井や壁に突起物を取り付けることになる光電式煙センサがこの照明機器と一体化することにより、室内の景観悪化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の光電式煙センサおよび照明機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３６】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の光電式煙センサの分解側面図を示している。この光電式煙センサは、図１に示すように、円形の開口部６(図２Ａに示す)が設けられた略正方形状の基部１aとその基部１aの一方の端面に立設するラビリンス壁１bとを有するケース部材１と、上記ケース部材１の他方の端面に取り付けられ、発光素子２と受光素子４が実装された略正方形状のプリント基板８と、上記ラビリンス壁１bの先端側を覆う遮光カバー３０とを備えている。また、ケース部材１の開口部６の縁部からプリント基板８側に突出した環状凸部１cを設けている。このケース部材１の環状凸部１cは、プリント基板８に設けられた円穴８a内に挿入される。また、プリント基板８に実装された発光素子２と受光素子４は、ケース部材１に設けられた図示しない凹部に夫々収納される。
【００３７】
上記発光素子２にＬＥＤ(発光ダイオード)を用い、受光素子４にフォトダイオードまたはフォトトランジスタを用いている。図１において、この光電式煙センサのプリント基板８側が、壁や天井などに取り付けられる設置面側となる。
【００３８】
また、図２Ａは図１のIIA−IIA線から見たケース部材１の平面図を示している。上記ラビリンス壁１bは、断面くの字形状の複数の柱が開口部６の周りを囲むように周方向に配列され、互いに隣接する柱の間にラビリンスを形成している。
【００３９】
また、図２Ｂは図１のIIB−IIB線から見たプリント基板８の平面図を示している。図２Ｂに示すように、ケース部材１の開口部６に対向する円穴８aをプリント基板８の略中央に設けている。上記プリント基板８の円穴８aの近傍に、ケース部材１の開口部６内において発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が、プリント基板８平面と同一平面上(ケース部材１の開口部６の開口面と略平行な同一平面上)になるように、発光素子２と受光素子４を実装している。また、上記プリント基板８にチップ部品、マイクロコンピュータ、ＩＣ(Integrated Circuit：集積回路)などを搭載している。
【００４０】
図３には発光素子２からの照射光３が煙に当たり、拡散反射する状態を示している。図３に示すように、発光素子２からの照射光３は、ケース部材１のスリット(図示せず)を通過して開口部６内に照射され、前方の煙に当たった拡散反射光７がケース部材１のスリット(図示せず)を通過して受光素子４に入射することによって煙を検出する。上記ケース部材１のラビリンス壁１bの内側かつ発光素子２と受光素子４との間に、開口部６に一部が覗いている遮光壁１dが立設されており、この遮光壁１dにより発光素子２と受光素子４との間の直線経路を遮っている。
【００４１】
また、図４は図３に示す矢印Ｒの方向かつ斜め上方から見た斜視図であり、上記光電式煙センサのラビリンス壁１bを備えたケース部材１の内部構造と検出原理を説明する図である。また、図５は図４のＶ−Ｖ線から見たケース部材１の中央付近の断面図である。
【００４２】
図４に示すように、ケース部材１の内部に配置された発光素子２からの照射光３が発光素子２の前方の内部空間Ｓへと照射され、この照射光３と受光素子４の受光視野領域が交差する検知領域５がケース部材１の開口部６に存在している。この検知領域５に煙やホコリが存在した場合には、照射光３が煙やホコリにあたり拡散反射した拡散反射光７が受光素子４に入射することでホコリや煙を検出する。
【００４３】
従来は、発光素子から斜めに打ち上げるように光軸方向を設定していたが、この発明では、発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸を同一平面上とすることで、センサ本体の厚みを薄くすることができる。この薄型化を実現するために、発光素子２と受光素子４の前面にある検知領域５のケース部材１に開口部６を設け、発光素子２,受光素子４や電気部品を搭載したプリント基板８に円穴８aを設けることにより、同一平面上に光軸を設定しても検知領域５近傍のプリント基板８やケース部材１の内壁からの反射による迷光１３を低減することができる。
【００４４】
上記第１実施形態の光電式煙センサによれば、簡単な構成で小型化(薄型化)と低コスト化を図ることができる。
【００４５】
この検知領域５周辺の空間を設けることで、図５に示すように、発光素子２から光を照射することになる。このケース部材１やプリント基板８の断面から反射する光が受光素子４に入射するのを低減するため、発光素子２からの発光ビームの光軸方向の前方かつケース部材１の開口部６の内壁に、発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸を含む平面に対して開口部６側が鈍角θをなす傾斜面１０を設けることによって、反射光がその平面上から外れるような構造とする。
【００４６】
また、上記の発光素子２から発せられた照射光３が直接当たるケース部材１の内壁に、図６に示すように、ケース部材１の開口部６の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凸凹１２を設けることによって、三角刃状の凸凹１２の内壁に当たった光の反射が繰り返されて減衰し、断面からの反射による迷光１３を低減することができる。
【００４７】
さらに、迷光対策として、ケース部材１の底面１５による反射とケース部材１の底面付近の光による迷光を低減し、煙からの反射光以外が受光素子４に入ることがないようにするため、図４,図６に示すように、ケース部材１の底面に突起部１４を設ける。これにより、ケース部材１の底面１５に向かう光１６が突起部１４に当たることにより拡散され、図６の拡散光１７のように拡散して減衰することができる。
【００４８】
また、この突起部１４については、様々な方向へ拡散することを目的とするために柱状では効果が低いため、先端が丸みを帯びた角錐形状か円錐形状とすることが効果的な迷光低減に役立つ。
【００４９】
また、発光素子２からの照射光３の拡がりおよび迷光を抑えるために、発光素子２の出射側のすぐ前方に三角形状の窪み１８を設ける。これにより、発光素子２から照射された光は、検知領域５に達する前に光軸方向とは異なる方向へと進もうとする光や迷光２０を減衰させることで、三角形状の窪み１８を通過した光は、平行光成分以外を低減することができる。このため、不要にケース部材１の内部で反射する光を低減し、煙のないときの受光素子４への入射光を低減できる。
【００５０】
したがって、このような迷光対策により、煙のないときの受光素子４への入射光を抑えることによって、周囲温度や外乱光などの環境によっても特性が変化しない安定した煙検知を行うことができる光電式煙センサを実現できる。
【００５１】
また、図８は上記第１実施形態の光電式煙センサのブロック図を示しており、この光電式煙センサは、発光素子２に駆動信号を出力する制御部４０と、煙を検知したことを表示する警報表示部４１を備えている。この警報表示部４１は、ＬＥＤ４１aと、そのＬＥＤ４１aから発する可視光線を透過する警報表示用の窓部５０を有している(図８では、警報表示部４１と窓部５０を便宜上別々に示す)。
【００５２】
上記制御部４０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、受光素子４からの受光量を表す信号を受けて、その受光量に基づいて煙を検知する煙検知部４０aを有している。上記制御部４０は、煙検知部４０aにより煙を検知すると外部に警報信号を出力する。
【００５３】
また、上記受光素子の受光量に基づいて煙検知部４０aが煙を検知すると、警報表示部４１により警報を表示することによって、煙に対する警報を視覚により人に知らせることができる。
【００５４】
〔第２実施形態〕
図９はこの発明の第２実施形態のリモートコントローラ用受光素子を備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第２実施形態の光電式煙センサは、リモートコントローラ用受光素子４２を除いて第１実施形態の図８に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００５５】
第１実施形態において説明した迷光対策を施して小型化,高精度化を図った光電式煙センサの警報表示部４１の窓部５０に、警報表示用の可視光線だけでなく、近赤外線や遠赤外線も透過する材料を用いる。これにより、警報表示部４１の警報表示用発光素子の一例としてのＬＥＤ４１aが窓部５０内で発光し、窓部５０を透過して警報表示となるだけでなく、同じ窓部５０内に近赤外線を用いたリモートコントローラ用受光素子４２を備え、外部のリモートコントローラ(図示せず)からの指令信号をリモートコントローラ用受光素子４２により受けて、その指令信号に基づいて、動作確認や警報停止などの制御を制御部４０により行うことができる。
【００５６】
上記第２実施形態の光電式煙センサは、第１実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００５７】
また、上記光電式煙センサは、屋内の壁面上方や天井部に取り付けることになっており、動作確認時や警報動作を停止するときには、光電式煙センサ本体にあるスイッチを押す必要がある。このために高所に取り付けられている場合は、光電式煙センサのスイッチと連動するような紐を取り付け、この紐を引くことによって動作確認や警報停止を行うが、警報表示部４１のＬＥＤ４１aを内部に備えた窓部５０の役割を果たす透明の発光部にリモートコントローラ用受光素子４２を同一パッケージ化とすることによって、遠方からのリモートコントローラ動作を可能とする。このリモートコントローラ用受光素子は、近赤外線による動作を行うために可視光線を発する警報表示用のＬＥＤ４１aからの光の影響を受けない。
【００５８】
〔第３実施形態〕
図１０はこの発明の第３実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサを備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第３実施形態の光電式煙センサは、焦電センサ４３を除いて第２実施形態の図９に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００５９】
この第３実施形態の光電式煙センサは、図１０に示すように、窓部５０内に遠赤外線を検知することで人体を検知する焦電センサ４３を備えている。この光電式煙センサでは、窓部５０を遠赤外線も透過することで、窓部５０内に遠赤外線を検知することにより人体を検知する焦電センサ４３を窓部５０内に内蔵することが可能となる。
【００６０】
上記第３実施形態の光電式煙センサは、第２実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００６１】
また、この発明の光電式煙センサが設置される室内や通路などに人体が存在する場合には、これを検知することができ、他の部屋や外部へ人の存在を知らせることができる。ここで、警報表示部４１のＬＥＤ４１aの発光波長は可視光線を利用し、リモートコントローラ用受光素子４２の感度波長は近赤外線を利用し、焦電センサ４３は遠赤外線を利用しており、それぞれ使用波長領域が異なるために干渉することはなく、一つの窓部５０を利用して内部に全ての光学素子を備えることができる。このため、小型化,低コスト化ができる。
【００６２】
〔第４実施形態〕
図１１はこの発明の第４実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサおよび警報音発生部を備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第４実施形態の光電式煙センサは、警報音発生部４４を除いて第３実施形態の図１０に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００６３】
この第４実施形態の光電式煙センサは、図１１に示すように、煙検知部４０aにより煙を検知すると警報音を発する警報音発生部４４を備えている。
【００６４】
上記第４実施形態の光電式煙センサは、第３実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００６５】
また、上記警報表示部４１の窓部５０内に配置された焦電センサ４３により、室内の人体の有無を検出し、その人体の有無に基づいて、制御部４０により警報音発生部４４の警報音量を変化させることによって、外部に人の有無を知らせることができる。
【００６６】
〔第５実施形態〕
図１２はこの発明の第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器のブロック図を示している。この第５実施形態の照明機器に用いられる光電式煙センサは、照明部６０を除いて第２実施形態の図８に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００６７】
この第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器は、図１２に示すように、制御部４０により制御されさる照明部６０を備えている。この照明部６０は、蛍光灯、白熱電球などの全ての照明器具を用いることができる。
【００６８】
この第５実施形態の照明機器に用いられる光電式煙センサは、煙センサ単品としての利用も可能であるが、図１２に示すように、照明機器に内蔵することによって、室内の景観を損ねたり、天井に穴を開けて取り付けたりすることが不要となる。さらに、リモートコントローラも照明機器制御用のもの等で兼用すれば光電式煙センサ専用のリモートコントローラを用意する必要はない。
【００６９】
このように上記第１〜第４実施形態の光電式煙センサによれば、ケース部材の内部空間内の開口部近傍(または開口部内)において発光素子の光軸と受光素子の受光軸が開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、発光素子と受光素子を配置することによって、光学系を小型化することが可能となる。この小型化によって大きくなる迷光の影響をケース部材内部の突起物や光トラップ効果を有した窪みを備えることで低減できる。これらのことより高精度に煙を検出できる小型の光電式煙センサを提供することができる。
【００７０】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示部の窓部を可視光線だけではなく、近赤外線、遠赤外線を透過する材質とする。これにより、従来では、可視光線発光素子用の窓部、近赤外線を利用したリモートコントローラ用受光素子のための窓部、遠赤外線による人体検知を行う焦電センサのための窓部としてそれぞれ必要であったが、全ての波長を透過する材料とすることで窓部を一つで運用できるようになる。このそれぞれの機能は、使用波長領域が異なるために一つに集約してもそれぞれに干渉することなく機能を果たすことができる。
【００７１】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示部のＬＥＤを用いた発光部が煙を検出したときにマイクロコンピュータによる信号を変化することで、警報表示部のＬＥＤの電流Ifを大きくし発光量を大きくすることを可能にすることによって、バッテリーレベル検知時や自己診断機能作動時、動作確認時とで警報表示部のＬＥＤの明るさが変化する。これにより、通常使用時の警報表示部のＬＥＤによる消費電流を抑制し、バッテリー寿命を長期化することができる。また、煙が充満している室内においても、警報表示部のＬＥＤの明るさを最大にすることにより光電式煙センサの位置を示し、周囲を照らすことで非常灯の役割を果たすことができる。
【００７２】
また、光電式煙センサは、天井や壁の高い位置に設置されることが多く、動作確認機能を作動したり、煙の誤検知をスイッチにより止めたりすることが困難であるが、この発明の光電式煙センサによれば、リモートコントローラで赤外線リモートコントローラを用いて操作することで安全で簡単に操作可能となる。このために、警報表示部が点灯する部分を赤外線も透過する材質とし、内部にリモートコントローラ用受光素子を備えることで一つの窓部により警報表示とリモートコントローラ用赤外線を受光するといった機能を有し、小型化、安価を達成することができる。
【００７３】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示が点灯する窓部の内部に焦電センサを備えることで、光電式煙センサを設置された室内や通路の人体有無を検出し、人体の有無により警報音を変化し、外部に知らせることができる。警報表示部のＬＥＤ、リモートコントローラ用受光素子、焦電センサは、それぞれ使用波長領域が異なるためにそれぞれが干渉することがなく効果的に使用できる。
【００７４】
また、この発明の光電式煙センサを室内の照明機器に搭載することによって、天井や壁へ光電式煙センサを設置による見た目の悪化を回避できる。また、ほとんどの照明機器に付属しているリモートコントローラを用いて、光電式煙センサを操作することによってリモートコントローラの増加も回避できる。
【００７５】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の光電式煙センサの分解側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図１のIIA−IIA線から見たケース部材の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１のIIB−IIB線から見たプリント基板の平面図である。
【図３】図３は図２Ａの拡大図である。
【図４】図４は上記ケース部材の要部の斜視図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ線から見た断面図である。
【図６】図６は迷光対策構造を示す拡大図である。
【図７】図７は迷光対策構造を示す要部の拡大図である。
【図８】図８は上記光電式煙センサのブロック図である。
【図９】図９はこの発明の第２実施形態のリモートコントローラ用受光素子を備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１０】図１０はこの発明の第３実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサを備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１１】図１１はこの発明の第４実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサおよび警報音発生部を備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１２】図１２はこの発明の第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器のブロック図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…ケース部材
１a…基部
１b…ラビリンス壁
２…発光素子
３…照射光
４…受光素子
５…検知領域
６…開口部
７…拡散反射光
８…プリント基板
８a…円穴
９…開口部
１０…傾斜面
１１…基板内壁
１２…三角刃状の凹凸
１３…迷光
１４…突起部
１５…底面
１６…入射光
１７…拡散光
１８…三角形状の窪み
１９…照射光
２０…迷光
２１…発光素子用凹部
３０…遮光カバー
４０…制御部
４０a…煙検知部
４１…警報表示部
４２…リモートコントローラ用受光素子
４３…焦電センサ
４４…警報音発生部
５０…窓部
６０…照明部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電式煙センサおよび照明機器に関し、光電式煙センサの小型化と煙検知能力の高精度化を達成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から煙やほこりなどの検出を目的にした光電式センサには、赤外ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)とシリコンフォトダイオードを用いた反射型センサや透過型センサなどが使用されている。これら受発光素子の配置や筐体内部構造に外乱光除去や迷光除去の効果を持たせるための様々な工夫を施している。
【０００３】
従来の反射型センサを用いた光電式煙センサとして、受光素子へ入射する外乱光を低減させるために発光素子と受光素子の光軸前面にプリズムレンズを用いて光路を変化させ、発光素子から受光素子へ直接光が進入しないように所定の角度を有するように受発光素子とプリズムレンズを配置したものがある(例えば、特許文献１(特開平９−２３１４８５号公報)参照)。
【０００４】
この光電式煙センサの筐体には、光トラップを目的とした外乱光遮光用支柱を設けてラビリンス構造を形成している。この筐体のラビリンス構造の内部に、粗面加工を施すことによって、外乱光や迷光の影響を低減させ、温度変化などの環境変化に対する特性変動を小さくしている。しかしながら、上記のプリズムレンズを用いた光路変更は、筐体内部の反射光の影響を避けるために、筐体底部や蓋部から光軸を離す必要がある。このため、筐体の薄型化を阻害するという問題があり、用途や使用場所に制限がある。また、大型の筐体やプリズムレンズ使用といったコスト低減を阻害する影響を持っている。
【０００５】
従来の拡散反射光を用いた光電式センサのような光軸を斜めに打ち上げる配置の光学系では、発光素子前方に筐体が存在すると、筐体内部の反射が大きくなるために筐体内部を広くする必要がありセンサ本体が大型になってしまうという問題がある。しかし、内部の反射を低減させなければ、煙からの拡散反射光以外の外乱光や内部反射光が受光素子に入射してしまい、煙検知の精度を低下させるだけでなく、温度変化や外乱光などの周囲環境変化に弱いセンサとなってしまう。また、プリズムレンズなどの光学部品の使用や筐体の大型化はコスト増加につながる。
【特許文献１】特開平９−２３１４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる光電式煙センサおよびそれを用いた照明機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の光電式煙センサは、
発光素子の光軸と受光素子の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサであって、
ラビリンス壁により内部空間が形成され、上記内部空間に連なる開口部が設置面側に設けられたケース部材と、
上記ケース部材の上記開口部が設けられた設置面側に配置され、上記ケース部材の上記開口部に対向する穴を有するプリント基板と
を備え、
上記発光素子と上記受光素子は、上記ケース部材の上記内部空間内の上記開口部近傍または上記開口部内において上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸が上記開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、上記プリント基板に実装されていることを特徴とする。
【０００８】
なお、上記発光素子と受光素子は、それぞれ１つであってもよいし、複数であってもよい。
【０００９】
上記構成の光電式煙センサによれば、例えば、ＬＥＤ(発光ダイオード)を用いた発光素子と、フォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いた受光素子をプリント基板に実装して、ケース部材の内部空間内の開口部近傍(または開口部内)において発光素子の光軸と受光素子の受光軸が開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するようにした光学系において、発光素子の前面と受光素子の前面のそれぞれの光軸が交差する領域とその領域近傍に対向するプリント基板の穴およびケース部材の開口部により、ケース部材の内部空間が設置面側の外部の空間に連なる。この外部の空間は、設置する壁内部の空間や天井裏の空間となるので、外乱光がケース部材内に入ってくることもなく、さらにケース部材内から開口部を介して外部に出た散乱光は、その広い空間に拡散して迷光が処理される。こうして、ケース部材やプリント基板による反射光をなくし、受光素子への煙による反射光以外の入射光を軽減する。これにより、従来技術では、筐体の高さを高くして反射光の強度を低減していた構造を用いることなくケース部材の薄型化を可能とする。したがって、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１０】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸を含む平面に対して上記開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けた。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記発光素子からの発光ビームの光軸方向の前方かつケース部材の開口部の内壁に、発光素子の光軸と受光素子の受光軸を含む平面に対して開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けることによって、ケース部材の開口部の内壁に照射された光が上記傾斜面で反射し、ケース部材の開口部およびプリント基板の穴をとおり、ケース部材から設置面側の外部に出て行く。これにより、煙に当たらない光が、ケース部材の開口部の内壁で反射して受光素子に入射することを防ぐことができる。
【００１２】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記ケース部材の上記開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けた。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の開口部の内壁に、ケース部材の開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けることによって、発光素子の前方に発せられた光がケース部材の開口部の内壁で反射するのを低減でき、ケース部材内部の反射光が受光素子に入射するのを防ぐことができる。
【００１４】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記ケース部材の内側の上記内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けた。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の内側の内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けることによって、発光素子から照射された光がケース部材の開口部の内壁に直接当たるのではなく、突起部に当たり拡散することにより光の強度を弱くすることができる。このとき、拡散する角度は、照射光進行方向に対して上方に拡散すると共に左右に分散するので、効率よく照射光の強度を低下することができる。
【００１６】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記複数の突起部は、角錐形状または円錐形状である。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記複数の突起部を角錐形状または円錐形状とすることによって、この突起部による反射方向を上方と左右に分散させることができる。なお、上記複数の突起部は、先端が丸みを帯びた角錐形状または円錐形状とするのがより望ましい。
【００１８】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記ケース部材に設けられた発光素子収納用凹部内に、上記発光素子の少なくとも一部が配置され、
上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部近傍の上記発光素子の前面側、かつ、上記発光素子の光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けた。
【００１９】
上記実施形態によれば、上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部の発光素子の前面側、かつ、発光素子からの発光ビームの光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けることによって、発光素子からの発光ビームの光軸よりも外側に広がる光の一部は、三角形状の窪みで反射を繰り返して減衰する。このような光トラップ効果持った三角形状の窪みを用いることによって、光トラップ効果と光学系の小型化の両立を可能とする。
【００２０】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記受光素子により検出された受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
可視光線と近赤外線と遠赤外線を透過する警報表示用の窓部を有し、上記煙検知部が煙を検知したときに警報を表示する警報表示部と
を備えた。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記受光素子の受光量に基づいて煙検知部が煙を検知したとき、警報表示部により警報を表示することによって、煙に対する警報を視覚により人に知らせることができる。
【００２２】
例えば、煙検知部により煙やほこりを検知したときに、警報表示部のＬＥＤが点灯することにより、警報表示として働く。この警報表示部の警報表示用の窓部が、警報表示に用いる可視光線だけでなく、近赤外線と遠赤外線を透過することによって、近赤外線を利用したリモートコントローラ用受光素子や遠赤外線を検知することで人の有無を検知できる焦電センサを内部に備えても、それぞれに窓部を用意することなく小さなスペースで多機能化を果たすことができる。これらの機能は、それぞれ利用する光の波長領域が異なるために一つの窓部の内部でそれぞれ近接しても干渉することなく、機能を効率的に発揮することができる。
【００２３】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記警報表示部は、上記窓部内に配置され、発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能な警報表示用発光素子を有する。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記警報表示部により発光素子の発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能とすることによって、煙を検出したときの警報表示部の明るさに対して動作確認時やバッテリーレベル検出時の警報表示部の明るさを少なくすることが可能となり、光電式煙センサの消費電流を抑制することができる。
【００２５】
例えば、マイクロコンピュータからの警報表示部の点灯の信号によってＬＥＤ電流を少なくとも２段階に変化させることができるようなプログラムとし、煙を検知したときの警報表示時と動作確認時ではＬＥＤ電流を変化し、発光部の明るさを変える機能を持たせる。
【００２６】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、上記警報表示部の上記窓部内にリモートコントローラ用受光素子を備えた。
【００２７】
上記実施形態によれば、警報表示用の窓部の内部にリモートコントローラ用受光素子を備えることによって、窓部を通して赤外線リモートコントローラ用受光素子に信号を入力し、光電式煙センサの動作確認・警報停止の操作を、赤外線信号を発するリモートコントローラを用いて行うことが可能となる。
【００２８】
また、一実施形態の光電式煙センサでは、
上記受光素子の受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
上記煙検知部により煙を検知すると警報音を発する警報音発生部と、
上記警報表示部の上記窓部内に配置されて人体検知を行う焦電センサと
備え、
上記警報音発生部は、上記焦電センサにより検知された上記人の有無に基づいて上記警報音量を変更可能である。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記警報表示部の窓部内に配置された焦電センサにより、室内の人体の有無を検出し、人体の有無により警報音発生部の警報音量を変化させることによって、外部に人の有無を知らせることができる。
【００３０】
なお、人体の有無により警報表示部の発光色、タイミング、強度を変化させることによって、外部に人の有無を知らせてもよい。また、警報表示用のＬＥＤ発光波長は可視光領域波長のものを使用し、リモートコントローラ用受光素子は近赤外波長領域を利用し、焦電センサは遠赤外線を利用することによって、それぞれ利用波長領域が異なために内部でそれぞれの光が干渉することなく、近接して配置できる。そのため、窓部を一つの使用で役割を果たし、小型、安価を達成することができる。
【００３１】
また、この発明の照明機器では、上記の光電式煙センサを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、この照明機器と同じ電源で光電式煙センサを駆動することにより、電池交換が不要となって長期間メンテナンス不要となる。また、天井や壁に突起物を取り付けることになる光電式煙センサがこの照明機器と一体化することにより、室内の景観悪化を回避することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上より明らかなように、この発明の光電式煙センサによれば、簡単な構成で小型化と低コスト化を図ることができる光電式煙センサを実現することができる。
【００３４】
また、この発明の照明機器によれば、上記光電式煙センサを備え、照明機器用電源で光電式煙センサを駆動することにより、電池交換が不要となってメンテナンスが長期間不要となると共に、天井や壁に突起物を取り付けることになる光電式煙センサがこの照明機器と一体化することにより、室内の景観悪化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の光電式煙センサおよび照明機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３６】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の光電式煙センサの分解側面図を示している。この光電式煙センサは、図１に示すように、円形の開口部６(図２Ａに示す)が設けられた略正方形状の基部１aとその基部１aの一方の端面に立設するラビリンス壁１bとを有するケース部材１と、上記ケース部材１の他方の端面に取り付けられ、発光素子２と受光素子４が実装された略正方形状のプリント基板８と、上記ラビリンス壁１bの先端側を覆う遮光カバー３０とを備えている。また、ケース部材１の開口部６の縁部からプリント基板８側に突出した環状凸部１cを設けている。このケース部材１の環状凸部１cは、プリント基板８に設けられた円穴８a内に挿入される。また、プリント基板８に実装された発光素子２と受光素子４は、ケース部材１に設けられた図示しない凹部に夫々収納される。
【００３７】
上記発光素子２にＬＥＤ(発光ダイオード)を用い、受光素子４にフォトダイオードまたはフォトトランジスタを用いている。図１において、この光電式煙センサのプリント基板８側が、壁や天井などに取り付けられる設置面側となる。
【００３８】
また、図２Ａは図１のIIA−IIA線から見たケース部材１の平面図を示している。上記ラビリンス壁１bは、断面くの字形状の複数の柱が開口部６の周りを囲むように周方向に配列され、互いに隣接する柱の間にラビリンスを形成している。
【００３９】
また、図２Ｂは図１のIIB−IIB線から見たプリント基板８の平面図を示している。図２Ｂに示すように、ケース部材１の開口部６に対向する円穴８aをプリント基板８の略中央に設けている。上記プリント基板８の円穴８aの近傍に、ケース部材１の開口部６内において発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸が、プリント基板８平面と同一平面上(ケース部材１の開口部６の開口面と略平行な同一平面上)になるように、発光素子２と受光素子４を実装している。また、上記プリント基板８にチップ部品、マイクロコンピュータ、ＩＣ(Integrated Circuit：集積回路)などを搭載している。
【００４０】
図３には発光素子２からの照射光３が煙に当たり、拡散反射する状態を示している。図３に示すように、発光素子２からの照射光３は、ケース部材１のスリット(図示せず)を通過して開口部６内に照射され、前方の煙に当たった拡散反射光７がケース部材１のスリット(図示せず)を通過して受光素子４に入射することによって煙を検出する。上記ケース部材１のラビリンス壁１bの内側かつ発光素子２と受光素子４との間に、開口部６に一部が覗いている遮光壁１dが立設されており、この遮光壁１dにより発光素子２と受光素子４との間の直線経路を遮っている。
【００４１】
また、図４は図３に示す矢印Ｒの方向かつ斜め上方から見た斜視図であり、上記光電式煙センサのラビリンス壁１bを備えたケース部材１の内部構造と検出原理を説明する図である。また、図５は図４のＶ−Ｖ線から見たケース部材１の中央付近の断面図である。
【００４２】
図４に示すように、ケース部材１の内部に配置された発光素子２からの照射光３が発光素子２の前方の内部空間Ｓへと照射され、この照射光３と受光素子４の受光視野領域が交差する検知領域５がケース部材１の開口部６に存在している。この検知領域５に煙やホコリが存在した場合には、照射光３が煙やホコリにあたり拡散反射した拡散反射光７が受光素子４に入射することでホコリや煙を検出する。
【００４３】
従来は、発光素子から斜めに打ち上げるように光軸方向を設定していたが、この発明では、発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸を同一平面上とすることで、センサ本体の厚みを薄くすることができる。この薄型化を実現するために、発光素子２と受光素子４の前面にある検知領域５のケース部材１に開口部６を設け、発光素子２,受光素子４や電気部品を搭載したプリント基板８に円穴８aを設けることにより、同一平面上に光軸を設定しても検知領域５近傍のプリント基板８やケース部材１の内壁からの反射による迷光１３を低減することができる。
【００４４】
上記第１実施形態の光電式煙センサによれば、簡単な構成で小型化(薄型化)と低コスト化を図ることができる。
【００４５】
この検知領域５周辺の空間を設けることで、図５に示すように、発光素子２から光を照射することになる。このケース部材１やプリント基板８の断面から反射する光が受光素子４に入射するのを低減するため、発光素子２からの発光ビームの光軸方向の前方かつケース部材１の開口部６の内壁に、発光素子２の光軸と受光素子４の受光軸を含む平面に対して開口部６側が鈍角θをなす傾斜面１０を設けることによって、反射光がその平面上から外れるような構造とする。
【００４６】
また、上記の発光素子２から発せられた照射光３が直接当たるケース部材１の内壁に、図６に示すように、ケース部材１の開口部６の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凸凹１２を設けることによって、三角刃状の凸凹１２の内壁に当たった光の反射が繰り返されて減衰し、断面からの反射による迷光１３を低減することができる。
【００４７】
さらに、迷光対策として、ケース部材１の底面１５による反射とケース部材１の底面付近の光による迷光を低減し、煙からの反射光以外が受光素子４に入ることがないようにするため、図４,図６に示すように、ケース部材１の底面に突起部１４を設ける。これにより、ケース部材１の底面１５に向かう光１６が突起部１４に当たることにより拡散され、図６の拡散光１７のように拡散して減衰することができる。
【００４８】
また、この突起部１４については、様々な方向へ拡散することを目的とするために柱状では効果が低いため、先端が丸みを帯びた角錐形状か円錐形状とすることが効果的な迷光低減に役立つ。
【００４９】
また、発光素子２からの照射光３の拡がりおよび迷光を抑えるために、発光素子２の出射側のすぐ前方に三角形状の窪み１８を設ける。これにより、発光素子２から照射された光は、検知領域５に達する前に光軸方向とは異なる方向へと進もうとする光や迷光２０を減衰させることで、三角形状の窪み１８を通過した光は、平行光成分以外を低減することができる。このため、不要にケース部材１の内部で反射する光を低減し、煙のないときの受光素子４への入射光を低減できる。
【００５０】
したがって、このような迷光対策により、煙のないときの受光素子４への入射光を抑えることによって、周囲温度や外乱光などの環境によっても特性が変化しない安定した煙検知を行うことができる光電式煙センサを実現できる。
【００５１】
また、図８は上記第１実施形態の光電式煙センサのブロック図を示しており、この光電式煙センサは、発光素子２に駆動信号を出力する制御部４０と、煙を検知したことを表示する警報表示部４１を備えている。この警報表示部４１は、ＬＥＤ４１aと、そのＬＥＤ４１aから発する可視光線を透過する警報表示用の窓部５０を有している(図８では、警報表示部４１と窓部５０を便宜上別々に示す)。
【００５２】
上記制御部４０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、受光素子４からの受光量を表す信号を受けて、その受光量に基づいて煙を検知する煙検知部４０aを有している。上記制御部４０は、煙検知部４０aにより煙を検知すると外部に警報信号を出力する。
【００５３】
また、上記受光素子の受光量に基づいて煙検知部４０aが煙を検知すると、警報表示部４１により警報を表示することによって、煙に対する警報を視覚により人に知らせることができる。
【００５４】
〔第２実施形態〕
図９はこの発明の第２実施形態のリモートコントローラ用受光素子を備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第２実施形態の光電式煙センサは、リモートコントローラ用受光素子４２を除いて第１実施形態の図８に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００５５】
第１実施形態において説明した迷光対策を施して小型化,高精度化を図った光電式煙センサの警報表示部４１の窓部５０に、警報表示用の可視光線だけでなく、近赤外線や遠赤外線も透過する材料を用いる。これにより、警報表示部４１の警報表示用発光素子の一例としてのＬＥＤ４１aが窓部５０内で発光し、窓部５０を透過して警報表示となるだけでなく、同じ窓部５０内に近赤外線を用いたリモートコントローラ用受光素子４２を備え、外部のリモートコントローラ(図示せず)からの指令信号をリモートコントローラ用受光素子４２により受けて、その指令信号に基づいて、動作確認や警報停止などの制御を制御部４０により行うことができる。
【００５６】
上記第２実施形態の光電式煙センサは、第１実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００５７】
また、上記光電式煙センサは、屋内の壁面上方や天井部に取り付けることになっており、動作確認時や警報動作を停止するときには、光電式煙センサ本体にあるスイッチを押す必要がある。このために高所に取り付けられている場合は、光電式煙センサのスイッチと連動するような紐を取り付け、この紐を引くことによって動作確認や警報停止を行うが、警報表示部４１のＬＥＤ４１aを内部に備えた窓部５０の役割を果たす透明の発光部にリモートコントローラ用受光素子４２を同一パッケージ化とすることによって、遠方からのリモートコントローラ動作を可能とする。このリモートコントローラ用受光素子は、近赤外線による動作を行うために可視光線を発する警報表示用のＬＥＤ４１aからの光の影響を受けない。
【００５８】
〔第３実施形態〕
図１０はこの発明の第３実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサを備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第３実施形態の光電式煙センサは、焦電センサ４３を除いて第２実施形態の図９に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００５９】
この第３実施形態の光電式煙センサは、図１０に示すように、窓部５０内に遠赤外線を検知することで人体を検知する焦電センサ４３を備えている。この光電式煙センサでは、窓部５０を遠赤外線も透過することで、窓部５０内に遠赤外線を検知することにより人体を検知する焦電センサ４３を窓部５０内に内蔵することが可能となる。
【００６０】
上記第３実施形態の光電式煙センサは、第２実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００６１】
また、この発明の光電式煙センサが設置される室内や通路などに人体が存在する場合には、これを検知することができ、他の部屋や外部へ人の存在を知らせることができる。ここで、警報表示部４１のＬＥＤ４１aの発光波長は可視光線を利用し、リモートコントローラ用受光素子４２の感度波長は近赤外線を利用し、焦電センサ４３は遠赤外線を利用しており、それぞれ使用波長領域が異なるために干渉することはなく、一つの窓部５０を利用して内部に全ての光学素子を備えることができる。このため、小型化,低コスト化ができる。
【００６２】
〔第４実施形態〕
図１１はこの発明の第４実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサおよび警報音発生部を備えた光電式煙センサのブロック図を示している。この第４実施形態の光電式煙センサは、警報音発生部４４を除いて第３実施形態の図１０に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００６３】
この第４実施形態の光電式煙センサは、図１１に示すように、煙検知部４０aにより煙を検知すると警報音を発する警報音発生部４４を備えている。
【００６４】
上記第４実施形態の光電式煙センサは、第３実施形態の光電式煙センサと同様の効果を有する。
【００６５】
また、上記警報表示部４１の窓部５０内に配置された焦電センサ４３により、室内の人体の有無を検出し、その人体の有無に基づいて、制御部４０により警報音発生部４４の警報音量を変化させることによって、外部に人の有無を知らせることができる。
【００６６】
〔第５実施形態〕
図１２はこの発明の第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器のブロック図を示している。この第５実施形態の照明機器に用いられる光電式煙センサは、照明部６０を除いて第２実施形態の図８に示す光電式煙センサと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００６７】
この第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器は、図１２に示すように、制御部４０により制御されさる照明部６０を備えている。この照明部６０は、蛍光灯、白熱電球などの全ての照明器具を用いることができる。
【００６８】
この第５実施形態の照明機器に用いられる光電式煙センサは、煙センサ単品としての利用も可能であるが、図１２に示すように、照明機器に内蔵することによって、室内の景観を損ねたり、天井に穴を開けて取り付けたりすることが不要となる。さらに、リモートコントローラも照明機器制御用のもの等で兼用すれば光電式煙センサ専用のリモートコントローラを用意する必要はない。
【００６９】
このように上記第１〜第４実施形態の光電式煙センサによれば、ケース部材の内部空間内の開口部近傍(または開口部内)において発光素子の光軸と受光素子の受光軸が開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、発光素子と受光素子を配置することによって、光学系を小型化することが可能となる。この小型化によって大きくなる迷光の影響をケース部材内部の突起物や光トラップ効果を有した窪みを備えることで低減できる。これらのことより高精度に煙を検出できる小型の光電式煙センサを提供することができる。
【００７０】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示部の窓部を可視光線だけではなく、近赤外線、遠赤外線を透過する材質とする。これにより、従来では、可視光線発光素子用の窓部、近赤外線を利用したリモートコントローラ用受光素子のための窓部、遠赤外線による人体検知を行う焦電センサのための窓部としてそれぞれ必要であったが、全ての波長を透過する材料とすることで窓部を一つで運用できるようになる。このそれぞれの機能は、使用波長領域が異なるために一つに集約してもそれぞれに干渉することなく機能を果たすことができる。
【００７１】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示部のＬＥＤを用いた発光部が煙を検出したときにマイクロコンピュータによる信号を変化することで、警報表示部のＬＥＤの電流Ifを大きくし発光量を大きくすることを可能にすることによって、バッテリーレベル検知時や自己診断機能作動時、動作確認時とで警報表示部のＬＥＤの明るさが変化する。これにより、通常使用時の警報表示部のＬＥＤによる消費電流を抑制し、バッテリー寿命を長期化することができる。また、煙が充満している室内においても、警報表示部のＬＥＤの明るさを最大にすることにより光電式煙センサの位置を示し、周囲を照らすことで非常灯の役割を果たすことができる。
【００７２】
また、光電式煙センサは、天井や壁の高い位置に設置されることが多く、動作確認機能を作動したり、煙の誤検知をスイッチにより止めたりすることが困難であるが、この発明の光電式煙センサによれば、リモートコントローラで赤外線リモートコントローラを用いて操作することで安全で簡単に操作可能となる。このために、警報表示部が点灯する部分を赤外線も透過する材質とし、内部にリモートコントローラ用受光素子を備えることで一つの窓部により警報表示とリモートコントローラ用赤外線を受光するといった機能を有し、小型化、安価を達成することができる。
【００７３】
また、この発明の光電式煙センサによれば、警報表示が点灯する窓部の内部に焦電センサを備えることで、光電式煙センサを設置された室内や通路の人体有無を検出し、人体の有無により警報音を変化し、外部に知らせることができる。警報表示部のＬＥＤ、リモートコントローラ用受光素子、焦電センサは、それぞれ使用波長領域が異なるためにそれぞれが干渉することがなく効果的に使用できる。
【００７４】
また、この発明の光電式煙センサを室内の照明機器に搭載することによって、天井や壁へ光電式煙センサを設置による見た目の悪化を回避できる。また、ほとんどの照明機器に付属しているリモートコントローラを用いて、光電式煙センサを操作することによってリモートコントローラの増加も回避できる。
【００７５】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の光電式煙センサの分解側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図１のIIA−IIA線から見たケース部材の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１のIIB−IIB線から見たプリント基板の平面図である。
【図３】図３は図２Ａの拡大図である。
【図４】図４は上記ケース部材の要部の斜視図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ線から見た断面図である。
【図６】図６は迷光対策構造を示す拡大図である。
【図７】図７は迷光対策構造を示す要部の拡大図である。
【図８】図８は上記光電式煙センサのブロック図である。
【図９】図９はこの発明の第２実施形態のリモートコントローラ用受光素子を備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１０】図１０はこの発明の第３実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサを備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１１】図１１はこの発明の第４実施形態のリモートコントローラ用受光素子と焦電センサおよび警報音発生部を備えた光電式煙センサのブロック図である。
【図１２】図１２はこの発明の第５実施形態の光電式煙センサを用いた照明機器のブロック図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…ケース部材
１a…基部
１b…ラビリンス壁
２…発光素子
３…照射光
４…受光素子
５…検知領域
６…開口部
７…拡散反射光
８…プリント基板
８a…円穴
９…開口部
１０…傾斜面
１１…基板内壁
１２…三角刃状の凹凸
１３…迷光
１４…突起部
１５…底面
１６…入射光
１７…拡散光
１８…三角形状の窪み
１９…照射光
２０…迷光
２１…発光素子用凹部
３０…遮光カバー
４０…制御部
４０a…煙検知部
４１…警報表示部
４２…リモートコントローラ用受光素子
４３…焦電センサ
４４…警報音発生部
５０…窓部
６０…照明部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の光軸と受光素子の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサであって、
ラビリンス壁により内部空間が形成され、上記内部空間に連なる開口部が設置面側に設けられたケース部材と、
上記ケース部材の上記開口部が設けられた設置面側に配置され、上記ケース部材の上記開口部に対向する穴を有するプリント基板と
を備え、
上記発光素子と上記受光素子は、上記ケース部材の上記内部空間内の上記開口部近傍または上記開口部内において上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸が上記開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、上記プリント基板に実装されていることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸を含む平面に対して上記開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記ケース部材の上記開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記ケース部材の内側の上記内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の光電式煙センサにおいて、
上記複数の突起部は、角錐形状または円錐形状であることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記ケース部材に設けられた発光素子収納用凹部内に、上記発光素子の少なくとも一部が配置され、
上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部近傍の上記発光素子の前面側、かつ、上記発光素子の光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記受光素子により検出された受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
可視光線と近赤外線と遠赤外線を透過する警報表示用の窓部を有し、上記煙検知部が煙を検知したときに警報を表示する警報表示部と
を備えたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の光電式煙センサにおいて、
上記警報表示部は、上記窓部内に配置され、発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能な警報表示用発光素子を有することを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項９】
請求項７に記載の光電式煙センサにおいて、
上記警報表示部の上記窓部内にリモートコントローラ用受光素子を備えたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記受光素子の受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
上記煙検知部により煙を検知すると警報音を発する警報音発生部と、
上記警報表示部の上記窓部内に配置されて人体検知を行う焦電センサと
備え、
上記警報音発生部は、上記焦電センサにより検知された上記人の有無に基づいて上記警報音量を変更可能であることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光電式煙センサを備えたことを特徴とする照明機器。
【請求項１】
発光素子の光軸と受光素子の受光軸が交差する領域とその領域近傍の煙を検出する光電式煙センサであって、
ラビリンス壁により内部空間が形成され、上記内部空間に連なる開口部が設置面側に設けられたケース部材と、
上記ケース部材の上記開口部が設けられた設置面側に配置され、上記ケース部材の上記開口部に対向する穴を有するプリント基板と
を備え、
上記発光素子と上記受光素子は、上記ケース部材の上記内部空間内の上記開口部近傍または上記開口部内において上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸が上記開口部の開口面と略平行な同一平面上で交差するように、上記プリント基板に実装されていることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記発光素子の光軸と上記受光素子の受光軸を含む平面に対して上記開口部側が鈍角をなす傾斜面を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記発光素子の光軸方向の前方かつ上記ケース部材の上記開口部の内壁に、上記ケース部材の上記開口部の内側に向かって先端が突出する三角刃状の凹凸を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記ケース部材の内側の上記内部空間に面する部分に、複数の突起部を設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の光電式煙センサにおいて、
上記複数の突起部は、角錐形状または円錐形状であることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記ケース部材に設けられた発光素子収納用凹部内に、上記発光素子の少なくとも一部が配置され、
上記ケース部材の上記発光素子収納用凹部近傍の上記発光素子の前面側、かつ、上記発光素子の光軸の両側に、側方に向かって徐々に狭くなった三角形状の窪みを設けたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記受光素子により検出された受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
可視光線と近赤外線と遠赤外線を透過する警報表示用の窓部を有し、上記煙検知部が煙を検知したときに警報を表示する警報表示部と
を備えたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の光電式煙センサにおいて、
上記警報表示部は、上記窓部内に配置され、発光強度を少なくとも２段階に切り替え可能な警報表示用発光素子を有することを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項９】
請求項７に記載の光電式煙センサにおいて、
上記警報表示部の上記窓部内にリモートコントローラ用受光素子を備えたことを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の光電式煙センサにおいて、
上記受光素子の受光量に基づいて煙を検知する煙検知部と、
上記煙検知部により煙を検知すると警報音を発する警報音発生部と、
上記警報表示部の上記窓部内に配置されて人体検知を行う焦電センサと
備え、
上記警報音発生部は、上記焦電センサにより検知された上記人の有無に基づいて上記警報音量を変更可能であることを特徴とする光電式煙センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光電式煙センサを備えたことを特徴とする照明機器。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２１６１９３（Ｐ２００８−２１６１９３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５７３９５（Ｐ２００７−５７３９５）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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