JP2000231678A - 早期火災警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加湿装置への給水の頻度を少なくすると共に、
運転中に発生する水分の処理コストを軽減する。 【解決手段】高温路23で加熱された空気を加湿して飽和
状態にし、この空気の温度を低温路22で冷却された空気
で下げてクラウドチャンバー4に送出し、その内部に発
生する霧の濃度から火災の発生を検知する早期火災警報
装置において、低温路22に、低温路22の壁面に結露し、
溜まる水分を回収して加湿装置3のタンク30内に導入す
る水分循環路5を接続すると共に、クラウドチャンバー4
からの排気の少なくとも一部を低温路22に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の浮遊物の
濃度を測定することにより火災の発生を検知し、火災が
発生したときに警報を発する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電線や建物内の可燃物などが過
熱されたときや、可燃物がくすぶり始めたときには、空
気中にサブミクロン微粒子が大量に発生する。このサブ
ミクロン微粒子は、光学的には検知不可能な非常な小さ
な粒子であるため、これを直接検知することはできな
い。このため、本願出願人は、平成１０年特許願第１８
７６５１号において、火災の発生を監視すべき空間から
吸引された空気を高温路及び低温路に二分割して送気
し、低温路を通過する空気を冷却し、高温路を通過する
空気を加熱すると共に、飽和状態になるよう加湿し、両
方の空気を混合してクラウドチャンバー内に導入し、ク
ラウドチャンバー内を過飽和にし、空気中のサブミクロ
ン微粒子を凝縮核とする霧を発生させ、その霧の濃度か
ら空気中のサブミクロン微粒子の濃度を割り出し、その
濃度に応じて火災警報を発する早期火災警報装置を開示
した。

【０００３】この装置では、高温路側の空気の加湿装置
に、多量の水を供給しなければならず、手間がかかると
いう問題があった。また、この装置を作動させると、冷
却路の壁面に水分が結露して溜まるが、従来はこれを定
期的に抜いて排水していたため、コストがかかってい
た。また、上記の装置では、冷却された空気と、加熱、
加湿された空気を混合したものをクラウドチャンバーに
導入していたので、監視すべき空間の空気が高湿な場合
など、使用環境によっては必ずしも正確に作動しない場
合があり、また、エネルギーロスが多く、消費電力がか
さむという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するためになされたものであり、その目的は、加
湿装置への給水の頻度を少なくすると共に、運転中に発
生する水分の処理コストを軽減することにある。また、
他の目的は、使用環境にかかわらず、正確に火災の発生
を早期に検知でき、また、低コストで運転できるように
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、火災の発
生を検知すべき空間の空気を低温路と高温路に二分割し
て送出し、高温路で加熱された空気を加湿して飽和状態
にし、この空気の温度を低温路で冷却された空気で下
げ、クラウドチャンバーに送出してその内部を過飽和と
し、クラウドチャンバー内に発生する霧の濃度から火災
の発生を検知する早期火災警報装置において、低温路
に、低温路の壁面に結露し、溜まる水分を回収して加湿
装置のタンク内に導入する水分循環路を接続し、好まし
くは、クラウドチャンバーからの排気の少なくとも一部
を低温路に導入し、低温路内に結露する水分を加湿装置
のタンクに供給することによって達成される。また、他
の目的は、低温路を通過した空気と、高温路を通過した
空気との間で、熱交換を行い、高温路を通過した空気を
冷却して過飽和状態にし、クラウドチャンバーに導入す
るよう構成することによって達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の詳細を
説明する。図１は本発明にかかる早期火災警報装置の第
一実施例の主要構成を示す縦断面説明図、図２は図１に
示したペルチェ効果素子の低温路側の平面図、図３は本
発明に係る早期火災警報装置の第二実施例の主要構成を
示す縦断面説明図である。まず、図1について説明す
る。図中、１はサンプリングヘッド、２は送気室、３は
加湿装置、４はクラウドチャンバー、５は水分循環路、
６は排気循環路である。

【０００７】サンプリングヘッド１は、図１中では一個
しか示していないが、火災の発生を検知すべき空間に所
定間隔を介して複数設けられるものである。送気室２
は、縦長の略円筒状の箱であり、その上端側に吸気口２
ａを、また、下端側中央に排気口２ｂを有する。吸気口
２ａはサンプリングヘッド１に接続され、排気口２ｂは
クラウドチャンバー４に接続される。送気室２内部の吸
気口２ａ寄りにはサンプリングヘッド１から空気を吸引
し得る送風装置２０が設けられる。

【０００８】送風装置２０の下流側空間の中程は、送気
室２の対称軸に沿って配される平板状のペルチェ効果素
子２１によって二分割される。ペルチェ効果素子２１に
仕切られた空間のうち、ペルチェ効果素子２１の冷却面
側が低温路２２、加熱面側が高温路２３となる。ペルチ
ェ効果素子２１の冷却面の下縁下方には、ペルチェ効果
素子２１に結露した水分を回収し、回収した水分を送気
室２の下方に設けられる後述の加湿装置３のタンク３０
に循環させる水分循環路５が接続される。

【０００９】この水分循環路５は、樋５０と、排水パイ
プ５１とからなる。樋５０は、図２に示したように、ペ
ルチェ効果素子２１の冷却面の下縁部下方に傾斜して設
けられる。排水パイプ５１は、樋５０の下がっている側
の一端と加湿装置３のタンク３０とを接続するよう設け
られる。また、ペルチェ効果素子２１の下面側の、排気
口２ｂに対向する位置には、クラウドチャンバー４内に
向けて光線を発する発光素子２４が設けられる。

【００１０】クラウドチャンバー４は略箱状のものであ
り、上面の中央に送気室２に接続される導入口４０と、
下面の隅に排気口４１と、発光素子２４から発せられる
光を受光し得る位置に設けられる受光素子４２とを有す
る。この排気口４１には、排気循環路５が接続される。
この排気循環路６は、主管６０と、ブロア６１と、分岐
管６２とからなる。主管６０は、クラウドチャンバー４
と、送気室２の低温路２２との間に設けられ、ブロア６
１は、その主管６０の途中にクラウドチャンバー４から
送気室２低温路２２に排気を送り得るよう設けられる。

【００１１】分岐管６２は、主管６０の途中の、クラウ
ドチャンバー４寄りに、排気の一部を外部に自然放出し
得るよう設けられる。加湿装置３は、加湿に利用する水
を溜めておくタンク３０を具備する。このタンク３０に
は、上記したとおり、水分循環路５を経由して送気室２
から水分が流下する。この加湿装置３は、送気室２の高
温路２３内に蒸気を送出し、高温路２３内を飽和状態に
する。

【００１２】この実施例では、送風装置２０が作動する
と、サンプリングヘッド１から火災の発生を監視すべき
空間の空気が送気室２に向けて吸引される。吸引された
空気は、送風装置３を通過して低温路２２及び高温路２
３に二分割されて導入される。低温路２２に導入された
空気は、ペルチェ効果素子２１によって冷却されるが、
このとき、ペルチェ効果素２１の冷却面には、空気中の
水分が結露する。結露した水分が増えてくると、水滴と
なって、ペルチェ効果素子２１の表面を流れ落ち、樋５
０によって回収され、排水パイプ５１に流れ込む。な
お、ペルチェ効果素子２１の冷却面に結露する水分が氷
結するような状況のときは、時々ペルチェ効果素子の極
性を逆にして氷を溶解する。そして、回収された水分
は、加湿装置３のタンク３０に導入される。

【００１３】また、高温路２３に導入された空気は、ペ
ルチェ効果素子２１によって加熱されると共に、加熱装
置３によって加湿され、飽和状態となる。低温路２２及
び高温路２３を通ってきた空気は、送気室２の排気口２
ｂ直前で混合され、クラウドチャンバー４に送出され
る。このとき、高温路２３を通過した飽和状態の空気の
温度が、低温路２２を通過した空気によって冷却される
ので、クラウドチャンバー４内は過飽和状態となる。こ
のため、クラウドチャンバー４内に導入された空気にサ
ブミクロン粒子が含まれていれば、そのサブミクロン粒
子を核として霧が発生する。

【００１４】霧が発生すると、発光素子２４から発せら
れる光が乱反射し、受光素子４２で受けられる光の強さ
が変化するので、この変化に基づいて霧の濃度を測定す
る。この測定結果から、霧の濃度が所定のしきい値を超
えたときに火災警報を発するようにする。クラウドチャ
ンバー４から排出される空気の一部は、ブロア６１によ
って吸引され、低温路２２に導入され、吸引しきれなか
った残りの空気は分岐管６２から外部に排気される。

【００１５】ブロア６１によって低温路２２に導入され
る空気は高湿度であるので、この空気が低温路２２に導
入されると、その空気中の湿度はペルチェ効果素子２１
に結露し、回収され、加湿装置３のタンク３０に導入さ
れる。従って、この実施例では、空気中に含まれる水
分、及び、加湿装置によって添加された水分の一部を加
湿装置３のタンク３０に循環させることができ、外部か
らの給水の分量が少なくてすみ、また、送気室２内に溜
まる水分を定期的に抜く必要もなく、また、抜いた水分
を排水できるように浄化処理する必要もなくなる。

【００１６】次に、図３について説明する。図中、７は
上方から下方に向けて空気が流れる縦型の送気室、８０
は加湿装置、８１は熱交換器、９はクラウドチャンバー
である。送気室７は、その内部上方に送風装置７０を有
し、その底面中央には、鉛直に上方に向けて延びる平板
状のペルチェ効果素子７１を有し、このペルチェ効果素
子７１により、この送気室７内の下側の領域は二分割さ
れる。

【００１７】このペルチェ効果素子７１によって仕切ら
れた領域のうち、ペルチェ効果素子７１の冷却面側が低
温路７２、加熱面側が高温路７３となる。高温路７３側
の底面近傍の側面には、検査空気排出路７４が設けられ
る。この検査空気排出路７４は、熱交換器８１を経由し
てクラウドチャンバー９に接続される。低温路７２側の
底面近傍の側面には、排気パイプ７５が、また、その底
面には水分循環路７３が設けられる。

【００１８】排気パイプ７５は、熱交換器８１の内部を
貫通し、外部に低温路７２を通過した空気を排気するも
のである。この排気パイプ７５の熱交換器８１内の外面
には、熱交換効率を上げるため、複数のフィンが設けら
れる。水分循環路７３は排水パイプであり、冷却路７２
内に溜まる水分を送気室７の下方に設けられる後述の加
湿装置８０のタンク８００に導入する。

【００１９】クラウドチャンバー９は、長尺の箱状のも
のであり、一方の端部近傍から、高温路７３及び熱交換
器８１を通過してきた空気を受け入れ、他方の端部近傍
から、その空気を排出する。また、クラウドチャンバー
９内の一方の端部側には発光素子９０が、また、他方の
端部側には受光素子９１が配され、クラウドチャンバー
９内の霧の濃度を検知する。加湿装置８０は、タンク８
００と、タンク８００内の水を加熱して蒸気にするヒー
ター８０１とからなり、ヒーター８０１によって発せら
れる蒸気は、検査空気排出路７４に送出され、高温路７
３を通過した検査用の高温の空気を飽和状態にする。

【００２０】この第二実施例では、送風装置７０を作動
させると、火災の発生を監視すべき空間に配設された図
示しないサンプリングヘッドから空気が吸引され、低温
路７２及び高温路７３に二分割して送り込む。高温路７
３を通過した高温の空気は、検査空気排出路７４を通
り、熱交換器８１に送出される。低温路７２を通過した
低温の空気は、熱交換器８１内を通過する排気パイプ７
５を通って外部に排気されるが、熱交換器８１内で検査
空気排出路７４から送られてきた飽和状態の空気から熱
を奪う。

【００２１】高温路７３を通過してきた空気は、熱交換
器８１で温度が下げられ、クラウドチャンバー９に送出
されるので、クラウドチャンバー９内は過飽和状態とな
る。このとき、クラウドチャンバー９内に送られた空気
中にサブミクロン粒子があれば霧が発生するので、第一
実施例と同様にして発光素子９０及び受光素子９１を用
いてクラウドチャンバー９内の霧の濃度を測定し、火災
の発生を検知するようにする。

【００２２】この第二実施例では、高温の飽和状態の空
気を低温の空気と混合せず、熱交換器８１で熱交換する
ことにより、検査用の空気を過飽和状態にするものであ
るので、火災を検知すべき空間の環境にかかわらず、火
災の発生を正確かつ早期に検知することができる上、第
一実施例のものに比べて少ない消費電力で運転すること
ができる。また、この実施例では低温路７２内の壁面全
面に結露した水分も回収できる。

【００２３】なお、上記の実施例において、ペルチェ効
果素子は、その冷却面側に結露する水分がその面を伝っ
て流れ落ちるようになっていればよいので、傾斜して設
けるようにしてもよく、また、その結露した水分を回収
する仕組みは上記の実施例に限定されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので、
本発明では、加湿装置への給水の頻度を減らすことがで
きると共に、ランニングコストを低く抑えることができ
るようになり、さらに、使用環境にかかわらず、火災の
発生を早期かつ正確に検知できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる早期火災警報装置の第一実施例
の主要構成を示す縦断面説明図である。

【図２】図１に示したペルチェ効果素子の低温路側の平
面図である。

【図３】本発明に係る早期火災警報装置の第二実施例の
主要構成を示す縦断面説明図である。

【符号の説明】

１ サンプリングヘッド ２ 送気室 ２ａ 吸気口 ２ｂ 排気口 ２０ 送風装置 ２１ ペルチェ効果素子 ２２ 低温路 ２３ 高温路 ２４ 発光素子 ３ 加湿装置 ３０ タンク ４ クラウドチャンバー ４０ 導入口 ４１ 排気口 ４２ 受光素子 ５ 水分循環路 ５０ 樋 ５１ 排水パイプ ６ 排気循環路 ６０ 主管 ６１ ブロア ６２ 分岐管 ７ 送気室 ７０ 送風装置 ７１ ペルチェ効果素子 ７２ 低温路 ７３ 高温路 ７４ 検査空気排出路 ７５ 排気パイプ ７６ 水分循環路 ８０ 加湿装置 ８００ タンク ８０１ ヒーター ８１ 熱交換器 ９ クラウドチャンバー ９０ 発光素子 ９１ 受光素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部が冷却される低温路（２２、７２）
   と、 内部が加熱される高温路（２３、７３）と、 火災の発生を監視すべき空間内の空気を吸引し、吸引し
   た空気を低温路（２２、７２）及び高温路（２３、７
   ３）に二分割して送気する送風装置（２０、７１）と、 タンク（３０、８００）を有し、そのタンク（３０、８
   ００）内の水を用いて高温路（２３、７３）内で加熱さ
   れた空気を加湿し、飽和状態にする加湿装置（３、８
   ０）と、 低温路（２２、７２）を通過した低温の空気によって温
   度が下げられた、高温路（２３、７３）を通過した空気
   が導入され、内部が過飽和となるクラウドチャンバー
   （４、９）と、 クラウドチャンバー（４、９）内の霧の濃度を検出する
   装置と、 からなり、霧の濃度が所定のしきい値以上に達したとき
   に警報を発する早期火災警報装置において、 低温路（２２、７２）の壁面に結露する水分を加湿装置
   （３、８０）のタンク（３０、８００）に導入する水分
   循環路（５、７６）を具備する上記の早期火災警報装
   置。
2. 【請求項２】少なくとも低温路（２２、７２）の冷却領
   域の壁面が、結露した水分が壁面を伝って流下するよう
   配され、その冷却領域の下方に流下した水分を回収し、
   加湿装置（３、８０）のタンク（３０、８００）に導入
   する請求項１に記載の早期火災警報装置。
3. 【請求項３】クラウドチャンバー（４、９）内で凝結し
   た霧を含む排気の少なくとも一部を低温路（２２、７
   ２）内に導入する排気循環路（６）を設けた請求項１又
   は２に記載の早期火災警報装置。
4. 【請求項４】高温路（２３、７３）を通過した空気に低
   温路（２２、７２）を通過した空気を混合することによ
   り高温路（２３、７３）を通過した空気の温度を下げる
   請求項１ないし３の何れか一に記載の早期火災警報装
   置。
5. 【請求項５】低温路（２２、７２）を通過した空気と、
   高温路（２３、７３）を通過した空気との間で熱交換を
   行い、高温路（２３、７３）を通過した空気の温度を下
   げる請求項１ないし３の何れか一に記載の早期火災警報
   装置。