煙霧探測器的製作方法
2023-05-01 17:48:46
專利名稱：煙霧探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種煙霧探測器。
背景技術：
已經提出了一種通過對煙粒子散射的光的探測來探測煙霧的煙霧探測器，並已進入實踐。該煙霧探測器採用如下方式來探測火災。該煙霧探測器具有暗室，用於存儲光發射器和光探測器。由流入暗室的煙粒子對從光發射器發出的光進行散射，由此產生散射光。該光探測器接收該散射光。
近年來，例如在公開號為11-248628A、2000-65740A和2000-65741A的日本專利中公開了煙霧探測器，其包括光阱，用於抑制噪聲光(由光發射器發出的、經暗室內壁的反射所產生的光)到達光探測器。當採用該煙霧探測器時，可使得噪聲光進入該光阱，從而衰減噪聲光。因此，抑制噪聲光到光探測器的入射，由此能在一定程度上提高S/N比。
然而，在公開號為11-248628A的日本專利中公開的煙霧探測器中，光阱設置在光發射器和光探測器的前面。因此，從光發射器發出的光在與虛擬平面平行的方向上反射，該虛擬平面包含光發射器的光軸和光探測器的光軸。因此，由於噪聲光容易入射到光探測區域，仍很有可能發生假警報。
在公開號為2000-65740A和2000-65741A的日本專利中公開的煙霧探測器使用了迷宮結構，用於抑制光進入暗室。由於從光發射器發出的光由構成迷宮結構的壁元件的邊緣部分反射，產生了不能由光阱充分削弱的不規則噪聲光。因此，該噪聲光可進入光探測區域，由此引起假警報。
另外，在公開號為11-248628A的日本專利中公開的煙霧探測器中，必須設置有多個光阱；並且在公開號為2000-65740A和2000-65741A的日本專利中公開的煙霧探測器中，必須將光阱設置在暗室內的迷宮結構的內部。因此，任何一種情況都需要大的空間來設置光阱，由此煙霧探測器的小型化遭遇到困難。另外，在公開號為2000-65741A的日本專利中公開的煙霧探測器包括有其它元件，如除光阱之外的透鏡，由此增加了用於製造煙霧探測器的成本。而且，該光阱和/或透鏡會阻止煙霧流入暗室。
發明內容
因此，本發明的一個目的在於提供一種煙霧探測器，其可有效地抑制由光發射器發射的光所產生的噪聲光入射到光探測區域，由此大幅提高S/N比，從而能顯著減小由噪聲光引起的假警報。
為了實現上述目的，根據本發明，提供了一種煙霧探測器，包括暗室，用於容納煙粒子；光發射器，設置在暗室中；光探測器，設置在暗室中；第一區域，在該區域處，從光發射器發出的光所經過的區域和光探測器能夠探測光的區域重疊，以便由光探測器探測從光發射器發出的、由煙粒子所散射的光；以及光會聚器，將穿過第一區域的光會聚到第二區域，該第二區域是第一區域外部的區域。
通過這種結構，能夠保持已經從光發射器發出的、相對高強度的光與第一區域分離，由此在第一區域外部的位置上衰減。因此，可以抑制從光發射器發出的光中衍生出的噪聲光入射到光探測器的光探測區域，因此能顯著減小由噪聲光引起的假警報。
優選的，第二區域位於虛擬平面的外部，該虛擬平面包含光發射器的光軸和光探測器的光軸。
根據該結構，該光會聚器能夠將從光發射器發出的光直接會聚到虛擬平面的外部。因此，在虛擬平面外部的位置處能夠有效地衰減由從光發射器照射出的光所產生的噪聲光。
優選的，該暗室具有光衰減器，該光衰減器衰減由光會聚器所會聚的光。
根據該結構，能進一步抑制從光發射器發出的光中所衍生出的噪聲光入射到光探測器的光探測區域，因此能大幅提高S/N比。
優選的，該光會聚器包括凹面，配置為反射穿過第一區域的光，並將所反射的光會聚到第二區域。
根據該結構，通過簡單的結構能夠實現噪聲光的高效衰減。
在此，優選的是凹面朝下。
根據該結構，可以防止灰塵等物在凹面上累積。因此，可以防止從光發射器發出的光在凹面上的灰塵等物上反射而產生噪聲光，由此有助於S/N比的提高。
優選的，該光會聚器與暗室一體形成。
根據該結構，可以節約製造成本。另外，可以節省獨立製造暗室和光會聚器並將它們裝配在一起的工作。
優選的，該暗室具有迷宮結構，該迷宮結構允許煙粒子進入暗室而防止外部光進入第一區域；以及該光會聚器構成該迷宮結構的一部分。
根據該結構，防止了外部光入射到光探測區域，由此有助於S/N比的提高。另外，由於光會聚器構成迷宮結構的一部分，不用在迷宮結構的內部或外部確保用於設置光會聚器的空間。因此，可以實現煙霧探測器的小型化，並且可以提高光發射器和光探測器在暗室內的布局靈活性。
優選的，該光會聚器具有面向暗室外部的流線型表面。
根據該結構，能使煙霧(煙粒子)平滑地流入暗室。因此，能夠準確無誤地探測火災，從而有助於挽救生命和財產。
通過結合附圖詳細描述優選實施例，本發明的上述目的和優點將更加顯而易見，其中圖1是根據本發明第一實施例煙霧探測器的暗室的透視圖；圖2是圖1的暗室的剖面圖；圖3是用於解釋圖1的暗室的內部結構的平面圖；圖4和5是圖1的暗室上部的透視圖；圖6是圖1的暗室上部的平面圖；圖7是圖1的暗室下部的透視圖；圖8是圖1的暗室下部的平面圖；圖9是根據本發明第二實施例煙霧探測器的暗室的剖面圖；圖10是根據本發明第三實施例煙霧探測器的暗室的剖面圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述本發明的實施例。
首先，將參考圖1至圖8描述根據第一實施例的煙霧探測器。
如圖1至圖3所示，該煙霧探測器包括由上部元件10和下部元件20構成的厚盤狀的暗室1；光發射器(光發射元件)30和光探測器(光敏元件)40，二者都設置在暗室1的內部；未示出的電路板，用於控制光發射器30和光探測器40。該煙霧探測器安裝在天花板上，使得上部元件10面向天花板而下部元件20面向地面。該光探測器40在預定的煙霧探測區域A(見圖2和圖3)中接收散射的光，由此該煙霧探測器探測火災。
如圖1和圖4至圖6所示，該上部元件10具有在平面圖中呈圓形的板狀元件，並且在該板狀元件的下表面上設置有各種元件。該上部元件10和下部元件20構成暗室1，並且都設置在未示出的電路板的下面，該電路板設置在天花板一側上。
如圖4至圖6所示，用於支承該光發射器30的支架11、設置在支架11附近的光圈(iris)元件12(開口)、用於支承光探測器40的支架13、對從光發射器30發出的光進行反射以使光在預定的區域B(見圖2)會聚的反射會聚器(光會聚元件)14等，都設置在上部元件10的板狀元件的下表面。
在該實施例中，為了抑制光反射，上部元件10的板狀元件和設置在該板狀元件的下表面的各元件(支架11、光圈元件12、支架13和反射會聚器14)由黑色合成樹脂整體地形成。
如圖7和圖8所示，下部元件20包括在平面圖中呈圓形的板狀元件，並且在該板狀元件的上表面上設置有各種元件，這些元件部分地構成迷宮結構。該下部元件20和上部元件10構成暗室1。另外，該迷宮結構是允許煙霧流入暗室1而防止光進入暗室的結構。
如圖7和圖8所示，在下部元件20的板狀元件的上表面上，設置有多個分別具有L形截面的壁元件21和多個分別具有Z形截面的壁元件22，它們構成了迷宮結構的一部分；與上部元件10的支架11配對的支架23；與上部元件10的光圈元件12配對的光圈元件24；用於從後面和側面屏蔽光發射器30的屏蔽牆25；用於從後面和側面屏蔽支架13的屏蔽牆26；設置在光發射器30和光探測器40之間的位置上的屏蔽牆27等。
在該實施例中，為了抑制光反射，下部元件20(包括壁元件21、壁元件22、支架23、光圈元件24、屏蔽牆25、屏蔽牆26和屏蔽牆27)由黑色合成樹脂整體地形成。
該光發射器30是用於產生用來探測煙霧的散射光的光源，並且通過導線31與電路板電連接。
如圖2至圖6所示，上部支架11和下部支架23以如下方式支承光發射器30，即光發射器30的光軸L1在平行於上部元件10的板狀元件和平行於下部元件20的板狀元件的方向延伸。該光發射器30由如圖3所示的屏蔽牆25從後面和側面屏蔽。通過如圖2和圖3所示的上部和下部光圈元件12、24，從光發射器30發出的光所照亮(照射)的區域是狹窄的。另外，屏蔽牆27能阻止從光發射器30發出的光直接進入光探測器40。
該光探測器40在如圖2和圖3所示的煙霧探測區域A中接收所散射的光(由流入到暗室1的煙粒子散射從光發射器30發出的光所產生的光)。該光探測器40由未示出的導線與電路板電連接。
如圖3至圖6所示，支架13以如下方式支承光探測器40，即光探測器40的光軸L2在平行於上部元件10的板狀元件和平行於下部元件20的板狀元件的方向延伸。該光探測器40由如圖3所示的屏蔽牆26從後面和側面屏蔽。另外，屏蔽牆27能阻止從光發射器30發出的光直接進入光探測器40。
同時，如圖3所示，該煙霧探測區域A是光發射器30的照亮區域和光探測器40的光探測區域所重疊的區域，並且包括光發射器30的光軸L1和光探測器40的光軸L2的交叉。另外，在該實施例中，如圖3和圖6所示，設置光發射器30和光探測器40，以使得光發射器30的光軸L1和光探測器40的光軸L2在上部元件10的中央部分交叉；並且將由光軸L1和L2形成的角度設置為大約110°。
如圖2所示，反射會聚器14使得從光發射器30發出並穿過煙霧探測區域A的光在位於煙霧探測區域A外部的預定的光會聚區域B上會聚。在該實施例中，光會聚區域B設置在包括光發射器30的光軸L1和光探測器40的光軸L2的虛擬平面H的下面(即，地面一側)。因此，能夠立刻保持從光發射器30發出的、相對高強度的光與煙霧探測區域A分開。
如圖2至圖4和圖6所示，該反射會聚器14具有凹面14a(形成為凹形的曲面)，用於將從光發射器30發出並穿過該煙霧探測區域A的光向著光會聚區域B反射，從而會聚光。對於凹面14a的形狀的基本要求是，能夠將從光發射器30發出的並穿過該煙霧探測區域A的光向著虛擬平面H下面的光會聚區域B反射，從而會聚光。因此，例如，可以使用如圖2所示的弧形截面的形狀或拋物線截面的形狀。根據所需的光會聚區域B的位置、光發射器30的照亮區域、光發射器30和反射會聚器14之間的距離等，可以改變凹面14a的形狀。
使反射會聚器14的凹面14a面向地面(向下)，如圖2所示。根據這種結構，可以防止凹面14a上灰塵的累積。另外，將如圖5所示的屏蔽牆15設置在反射會聚器14的後面和側面。如圖3所示，該反射會聚器14、壁元件21、壁元件22、屏蔽牆25、屏蔽牆26等構成迷宮結構。換句話說，該反射會聚器14構成迷宮的一部分。另外，該反射會聚器14的背面14b(即，凹面14a的反面)是光滑的、流線型的形狀，如圖5所示。
根據上述實施例的煙霧探測器包括反射會聚器14，其使得從光發射器30發出的並穿過該煙霧探測區域A的光在位於探測區域A外部的預定的會聚區域B上會聚。因此，能夠保持從光發射器30發出的、相對高強度的光與煙霧探測區域A分開，從而在煙霧探測區域A外部的位置進行衰減。尤其是，設置該煙霧探測器以使得從光發射器30發出的光被反射會聚器14反射，從而在反射會聚器下面的光會聚區域中會聚。根據該結構，由反射會聚器14反射的光被下部元件20的板狀元件反射，此後由暗室1的內壁向上和向下反射多次，由此進行衰減。因此，可以抑制由光發射器30發出的光所衍生的噪聲光入射到光探測區域，從而大幅度提高S/N比，因此能顯著減小由噪聲光引起的假警報。
另外，在包括光發射器30的光軸L1和光探測器40的光軸L2的虛擬平面H的外部設置光會聚區域B(位於虛擬平面H向下的預定距離的位置)。因此，該反射會聚器14的配置，首次將光發射器30發出的光會聚到虛擬平面的外部。因此，能夠在虛擬平面外部的位置非常有效地衰減從光發射器30照射的光所產生的噪聲光。
由於該凹面14a對從光發射器30發出並穿過該煙霧探測區域A的光向著光會聚區域B反射，從而會聚該光。因此，通過簡單的結構可以實現噪聲光的高效衰減。
由於反射會聚器14的凹面14a面向下，可以防止灰塵等物在凹面14a上累積。因此，可以防止從光發射器30發出的光在凹面14a上的灰塵等物上反射所產生的噪聲光，由此有助於提高S/N比。
由於該煙霧探測器的反射會聚器14與構成暗室1的上部元件10一體形成，可以節約製造成本。另外，可以節省獨立製造暗室1的上部元件10和反射會聚器14並將其裝配在一起所需的工作。
該煙霧探測器使用迷宮結構來阻止光入射到暗室1。因此，防止了外部光入射到光探測區域，因此有助於提高S/N比。另外，由於反射會聚器14構成了迷宮的一部分，不用在迷宮結構的內部或外部確保用於設置光會聚器14的空間。因此，可以實現煙霧探測器的小型化，並且可以增強光發射器30和光探測器40在暗室1內的布局靈活性。
由於構成迷宮結構的一部分的反射會聚器14的外部形狀(即，背面14b的形狀)是流線型，煙霧可以平滑地流入暗室1。因此，可以準確無誤地探測火災，從而有助於挽救生命和財產。
在第一實施例中，設置反射會聚器14以使得光會聚區域B設置在煙霧探測區域A的下面(即，在地面一側)。然而，反射會聚器的設置不限於此。例如，可以使用一種反射會聚器，其使得從光發射器30發出的光反射到設置在煙霧探測區域A上面(即，在天花板一側)的光會聚區域，從而會聚光。
在第一實施例中，反射會聚器14包括凹面14a。然而，曲面不是必須的；可以使用由構成凹面的多個平面組成的多面體。
下面，將參考圖9描述本發明的第二實施例。在第一實施例中，由反射會聚器14反射的光在到達光會聚區域B之前，由下部元件20的板狀元件再次進行反射，此後在由暗室1的內壁反射多次時，光被衰減。然而，如圖9所示，通過在下部元件20的板狀元件的光入射面(由反射會聚器14反射的光入射的表面)上形成鋸齒狀部分28來衰減光，從而在該鋸齒狀部分28上散射光。在該情況下的鋸齒狀部分28充當衰減器。當設置有該衰減器時，可以進一步有效抑制入射到光探測區域中的噪聲光，從而能進一步提高S/N比。
代替的，也可以使用下面的結構作為本發明的第三實施例。如圖10所示，在下部元件20的板狀元件的光入射面上，形成多個縫隙29代替圖9中示出的鋸齒狀部分28，從而使得光通過縫隙29透射到外部。在該情況下，該縫隙29充當衰減器。
在上述實施例中，已經描述了暗室1是厚盤狀，並且在平面圖上呈圓形。然而，暗室1的形狀不限於此。
在上述實施例中，反射會聚器14、屏蔽牆25和屏蔽牆26表示了迷宮結構的一部分。然而，迷宮結構可以由壁元件21和壁元件22構成；可以將反射會聚器14、屏蔽牆25和屏蔽牆26設置在迷宮結構的內部。
權利要求
1.一種煙霧探測器，其特徵在於包括暗室，用於容納煙粒子；光發射器，設置在暗室中；光探測器，設置在暗室中；第一區域，在該區域處，從光發射器發出的光所經過的區域和光探測器能夠探測光的區域重疊，以便由光探測器探測從光發射器發出的、由煙粒子所散射的光；以及光會聚器，將穿過第一區域的光會聚到第二區域，該第二區域是第一區域外部的區域。
2.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於第二區域位於虛擬平面的外部，該虛擬平面包含光發射器的光軸和光探測器的光軸。
3.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於該暗室具有光衰減器，該光衰減器衰減由光會聚器所會聚的光。
4.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於該光會聚器包括凹面，配置為反射穿過第一區域的光，並將所反射的光會聚到第二區域。
5.根據權利要求4所述的煙霧探測器，其特徵在於該凹面朝下。
6.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於該光會聚器與暗室一體形成。
7.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於該暗室具有迷宮結構，該迷宮結構允許煙粒子進入暗室而防止外部光進入第一區域；以及該光會聚器構成該迷宮結構的一部分。
8.根據權利要求1所述的煙霧探測器，其特徵在於該光會聚器具有面向暗室外部的流線型表面。
全文摘要
本發明提供一種煙霧探測器。該煙霧探測器包括暗室，用於容納煙粒子；光發射器和光探測器設置在暗室中；在第一區域中，從光發射器發出的光所經過的區域和光探測器能夠探測光的區域重疊，以便由光探測器探測從光發射器發出的、由煙粒子所散射的光；光會聚器在位於第一區域外部的第二區域處會聚穿過第一區域的光。
文檔編號G08B17/103GK1691075SQ20051006613
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月21日 優先權日2004年4月21日
發明者山崎龍一, 上野丈司, 大矢泰德 申請人:尼塔恩株式會社