JP2005134950A - 火災感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】
製造工程を簡略化した安価な火災感知器を提供すること。
【解決手段】
火災感知器の信号処理に必要な電子部品を配設する回路基板部３の配線回路パターンである回路部６ｄと、回路基板部３と電気的に接続され、温度変化に伴ってインピーダンスのが変化するサーミスタを実装してなる温度検知部の配線回路パターンである一対の端子部６ａとは、同一のリードフレーム７を打ち抜いて形成した配線回路パターン６で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度変化を計測して火災を感知する火災感知器に関するものである。

従来、この種の火災感知器は、温度変化に伴ってインピーダンスの変化する温度検出素子を備えた半導体式熱感知方式の火災感知器であり、例えば、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、火災感知器１０１は、フィン１０２を一体に形成したカバー１０３と、カバー１０３に取着する基台１０４と、基台１０４に装着され、かつ、プリント基板１０５に接続する端子板１０６と、温度検出素子１０７を接続するプリント基板１０５とで構成されているものがあった（特許文献１）。

また、図９に示ように、内部に回路収納部１１１ａを形成すると共に下部に外カバー１１１ｂを有する感知器本体１１１と、プリント基板１１２が配設される回路収納部１１１ａと、サーミスタ１１３が接続されるプリント基板１１２と、プリント基板１１２から感知器１１１の天井面側となる外部に引き出されるリード線１１４と、プリント基板１１２に配設され、サーミスタ１１３による検出温度が火災を判断する所定温度を超えたときに火災検出信号をリード線１１４から送出する感知器回路と、感知器本体１１１を貫通して外カバー１１１ｂの下部の火災による熱気流を受ける位置に先端を配置されるサーミスタ１１３とから構成されており、サーミスタ１１３の感知器本体１１１の貫通部分を、接着剤１１５による接着で密閉し、リード線１１４及びサーミスタ１１３を接続したプリント基板１１２が配設された回路収納部１１１ａには、充填剤１１６としてウレタン樹脂を充填し、前記ウレタン樹脂の上面全面に防水性、耐酸、耐アルカリ性の樹脂をコーティング剤１１７としてコーティングしているものがあった（特許文献２）。
特開平１１−２３８１８４号公報（第１図） 特開２００１−３２５６７４号公報（第１図）

通常、火災感知器において、細長い棒状に形成される熱を検知する温度検出素子は、熱応答性を得るためにプリント基板から垂下して配置される。そのため、上述の前者のように、温度検出素子１０７とプリント基板１０５とが別々の部品で構成されている場合、温度検出素子１０７をプリント基板１０５の実装面に対して略垂直となるように電気的に接続する工程が必要となる。而して、製造工程が複雑になり、設備投資コストが増加するという問題があった。

一方、上述の後者では、プリント基板１１２を保護するために、回路収納部１１１ａを形成し、回路収納部１１１ａ内に充填剤１１６を充填し、充填剤１１６の上面全面に亘ってコーティング剤１１７をコーティングしている。そのため、製造工程が複雑になるという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、製造工程を簡略化した安価な火災感知器を提供することである。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、中央下部に気流流入室を有する器体と、前記器体内に配設される回路基板部と、一端部に温度変化に伴ってインピーダンスが変化するサーミスタのチップを有する温度検知部とから構成され、前記温度検知部の他端部を前記回路基板部と電気的に接続するとともに前記温度検知部の一端部を前記気流流入室内の下部側に位置するように垂下させて配置している火災感知器において、前記温度検知部と、前記回路基板部とが、同一のリードフレームから打ち抜きされた配線回路パターンによって構成されていることを特徴とする火災感知器とした。

請求項１の発明によれば、温度検知部と回路基板部とを、一体的に形成しているので、温度検知部と回路基板部とを別部材で形成する必要がなくなり、温度検知部を回路基板部と同一機材で製造できる。そのため、火災感知器の製造工程を簡略化することができ、製造コストを削減することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記温度検知部が、前記回路基板部に対して概ね垂直方向に折り曲げ形成されていることを特徴とする火災感知器とした。

請求項２の発明によれば、温度検知部を回路基板部の実装面に対して概ね垂直方向に折り曲げ形成している。そのため、温度検知部を回路基板部の実装面に対して略垂直となるように電気的に接続する工程を必要としないため、火災感知器の製造工程を簡略化することができる。

請求項３の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記温度検知部の折曲基部を嵌め合わせて、前記温度検知部を前記回路基板部に固定する嵌合部を、前記回路基板部の樹脂成形部位と一体に形成していることを特徴とする火災感知器とした。

請求項３の発明のよれば、温度検知部と回路基板部とが折曲基部と嵌合部とを嵌め合わせることにより固定されているため、火災感知器の組立性が向上する。

請求項４の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出させた実装面を形成する１次成形層を有し、前記１次成形層に形成された、前記配線回路パターンを１次成形金型に位置決めする位置決めピンの跡孔を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする火災感知器とした。

請求項４の発明によれば、１次成形層に形成された跡穴を２次成形樹脂で封止しているので、配線回路パターンが１次成形層から外部へ露出することを防止することができる。そのため、火災感知器の防水性が向上する。

請求項５の発明では、請求項４の発明の構成に加えて、前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出させた実装面を形成する１次成形層を有し、前記１次成形層の側部から露出した前記配線回路パターンの切断面を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする火災感知器とした。

請求項５の発明によれば、１次成形層の側部から露出した配線回路パターンの切断面を２次成形層で封止しているので、配線回路パターンが外部へ露出することを防止することができる。そのため、さらに火災感知器の防水性が向上する。

請求項６の発明では、請求項４又は５の発明の構成に加えて、前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出して実装面を形成する１次成形層を有し、前記配線回路パターンの前記回路基板部の回路構成に不必要な部位を切り落とすタイバーカットにより、前記配線回路パターンに形成される孔を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする火災感知器とした。

請求項６の発明によれば、配線回路パターン及び１次成形層を貫通して形成された孔を、２次成形層で封止しているので、前記孔の内壁面に露出した配線回路パターンが外部へ露出することを防止することができる。そのため、さらに火災感知器の防水性が向上する。

請求項７の発明では、請求項４乃至６何れかの発明の構成に加えて、前記１次成形層、もしくは前記２次成形樹脂で、前記配線回路パターンの外周部に沿って全周に亘り、前記実装面側に突出する凸状の外枠部を形成していることを特徴とする火災感知器とした。

請求項７の発明によれば、配線回路パターンの外周部に沿って全周に亘り、１次成形層もしくは２次成形樹脂で、実装面側に突出する凸状の外枠部が形成してあるので、配線回路パターンが外部へ露出することを防止するとともに、前記外枠部内にウレタンやエポキシなどの樹脂を容易にポッティングして封止することができる。

本発明は、温度検知部と回路基板部とを一体的に形成しているので、温度検知部と回路基板部とを別部材で形成する必要がなくなり、そのため製造工程を簡略化した安価な火災感知器を得ることができる。

図１乃至７を用いて、本発明の火災感知器１について説明する。

本実施形態の火災感知器１は、図２に示すように、中央下部に気流流入室２ａを有する器体２内に回路基板部３を配設するとともに、回路基板部３と一体に形成され、一端部に温度変化に伴ってインピーダンスが変化するサーミスタのチップを有する温度検知部４を、気流流入室２ａ内に温度検知部４の一端部を下側に位置して配設して構成されている。

器体２は、有底の略円筒形状を有し、その底部の略中央部に貫通孔が形成され、前記底部の下面に前記下面から鉛直下方向に、複数の平板状のフィン２ｂが前記下面の略中央部から所定の間隔を有して放射状に配置され、フィン２ｂの下端部に、中央部に円形状の孔である気流流入口２ｃを有する円盤部２ｄが形成されている。前記底部、フィン２ｂ、及び円盤部２ｄは器体２と一体的に形成され、前記底部、フィン２ｂ、及び円盤部２ｄとで気流流入室２ａを構成している。また、気流流入室２ａと器体２内部とは、前記底部に形成された前記貫通孔により連通している。

回路基板部３は、温度検知部４と一体に形成され、２枚の端子板５と電気的に接続されている。この回路基板部３は、温度検知部４を前記貫通孔から気流流入室２ａ内へ配置するとともに器体２内に配設されている。

次に、本実施形態の回路基板部３及び温度検知部４の製造方法について説明する。

回路基板部３及び温度検知部４は、後述する配線回路パターン６を有し、この配線回路パターン６は、打ち抜き工程において、図３（ａ）に示すような、ばね性を有する金属性のリードフレーム７を打ち抜いて、図３（ｂ）に示すように一筆書きに形成してある。

この配線回路パターン６には、その略中央部から外側方向に延設される温度検知部４用の一対の端子部６ａ、及び火災感知器の信号処理に必要な電子部品を配設する回路基板部３用の回路部６ｂとから構成され、回路部６ｂの外周部には、端子板５溶接用の溶接部６ｃを設けている。また、一対の端子部６ａの先端側の一端部及び略中央部に、後述する１次成形工程において、配線回路パターン６を１次成形金型に位置決め固定するための支持部６ｄ、６ｄ´をそれぞれ互いに対向するように一体形成してある。

配線回路パターン６は、配線回路パターン６をリードフレーム７に仮保持するための保持部７ａ及び溶接部６ｃによって、リードフレーム７と一体的に接続されている。

前記１次成形工程において、まず、このようにして形成した配線回路パターン６を、１次成形金型内に載置する。

この１次成形金型は、その内部下面に、配線回路パターン６を鉛直方向に位置ずれしないように所定の位置に下面側から支持する位置決めピン、及び内部上面に配線回路パターン６を水平方向に位置ずれしないように所定の位置に保持する位置決めピンが設けられている。そのため、前記１次成形金型内に載置された配線回路パターン６は、上述の支持部６ｄ、６ｄ´を前記１次成形金型の内部下面に設けた位置決めピンで支持されるとともに、上述の２種の位置決めピンを用いて水平方向及び鉛直方向に所定の位置に位置決め固定されることとなる。

次に、前記１次成形金型内に樹脂を注入して樹脂成形を行い、一面に配線回路パターン６の回路部６ｂの一部を露出させて実装面８を形成するとともに、両端子部６ａの末端部の折曲部６ｅを露出させて、図１（ａ）に示すような、１次成形層９を形成する。

このようにして１次成形した配線回路パターン６の１次成形層９には、図７（ａ）に示すように、前記１次成形金型に設けた位置決めピンの跡穴１０が形成され、また、支持部６ｄ、６ｄ´を１次成形層９の側部から外部へ露出している。

次に、タイバーカット工程において、配線回路パターン６の回路基板部３の回路構成に不用な部位を切り落として所望の回路構成を得るために、配線回路パターン６をタイバーカットする。

図１（ｂ）にタイバーカット後の配線回路パターン６を示す。タイバーカットにより切り落とされた部位には、図７（ｂ）に示すような、配線回路パターン６及び１次成形層９をともに貫通する孔からなるタイバーカット部１１が形成されることとなる。

２次成形工程において、上記のようにタイバーカットした配線回路パターン６及び１次成形層９を、２次成形金型内に載置した後に２次成形樹脂を注入して樹脂成形して２次成形層１２を形成する。

２次成形層１２は、その表面側において、図１（ｃ）に示すように、実装面８の一部、及び両端子部６ａの先端側の一端部に形成された支持部６ｄを表面に、折曲部６ｅを外部に露出するとともに、両端子部６ａの略中央部に形成された支持部６ｄ´をその切断面も含めて封止している。

この２次成形層１２は、図７（ｃ）に示すように、跡穴１０及びタイバーカット部１１に２次成形樹脂が入り込んで、跡穴１０及びタイバーカット部１１から露出する配線回路パターン６を封止するとともに、配線回路パターン６の外周部に沿って全周に亘り実装面８側へ突出する凸状の外枠部１２ａを設けている。

以上により、回路部６ｂをインサートした成形部位により回路基板部３が形成されることになる。この回路基板部３は、その表面に実装面８の一部を露出させて、電子部品を実装するためのランドを形成している。一方、一対の端子部６ａをインサートした成形部位により温度検知部４用の基体１３が構成されることになる。この基体１３は、先端側の一端部の表面に、両端子部６ａの先端側の一端部に形成した支持部６ｄを一部露出して後述するサーミスタのチップ実装用のランドを形成するとともに、基体１３の末端の折曲基部１３ａに、後述する嵌合部１４と嵌め合される基台１５が一体形成されている。

ここで、図４乃至６を用いて本実施形態の前記嵌合部１４、及び基体１３に一体成形される基台１５について説明する。

基体１３の折曲基部１３ａに一体成形される基台１５は、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように平板状の台部１５ａ、及び台部１５ａの上面に台部１５ａの平面上に収まるように形成された平板状の小台部１５ｂ、並びに図４（ａ）に示すように台部１５ａの左側面に形成され嵌合部１４に圧入される凸部１５ｃとが一体となって構成されている。

この基台１５は、小台部１５ｂの略中央部から基体１３が貫通するようにして、基体１３と一体に２次成形樹脂で形成され、また凸部１５ｃは、嵌合部１４に圧入するために、図４（ａ）及び（ｂ）並びに図６（ａ）に示すように基体１３の上部に位置している。

嵌合部１４は、図５に示すように平面方向の断面形状が略コ字形の柱状に形成され、その両側片間に上述の基台１５の凸部１５ｃが圧入される圧入部１４ａを有している。この圧入部１４ａは、凸部１５ｃと対向するようにして設けられ、圧入部１４ａの長手方向の長さ寸法は、凸部１５ｃの長手方向の幅よりも狭く形成されているため、凸部１５ｃを圧入部１４ａに圧入固定できるようになっている。この嵌合部１４は、回路基板部３の樹脂成形部位である２次成形層１２に一体に形成されている。

また、嵌合部１４及び基台１５はともに、図６（ａ）に示すように、基体１３を折曲部６ｅで折り曲げる際の回転軸となる回転中心Ｏと所定の距離ｄを設けて形成されている。

すなわち、この所定の距離ｄは、回転中心Ｏと嵌合部１４の上面との間の距離であり、嵌合部１４の高さを上述の条件を満たすように形成するとともに、回転中心Ｏと基台１５の台部１５ａの下面との間の距離を上記距離ｄとなるように、基台１５は基体１３の折曲基部１３ａに形成されている。

上述のように基台１５と嵌合部１４を形成することで、基体１３から露出させた折曲部６ｅを回転中心Ｏで折り曲げ形成して、基台１５の凸部１５ｃを嵌合部１４の圧入部１４ａに圧入して基台１５を嵌合部１４に嵌め合わせる際に、図６（ｂ）に示すように、基台１５と嵌合部１４とを隙間無く嵌合させることができる。

次に、基体１３及び回路基板部３に電子部品を実装するために、上述の基体１３に形成されたサーミスタのチップ実装用のランド、及び上述の回路基板部３に形成された電子部品を実装するためのランドにペーストを塗布した後に、サーミスタのチップ実装用のランド間に温度変化に伴ってインピーダンスが変化するサーミスタのチップを載置するとともに、電子部品を実装するためのランドに電子部品を載置してリフロー半田付けを行う。この後に、基体１３の一端部、及び実装面８の外枠部１２ａで囲まれる部位にエポキシ樹脂をポッティングして、前記サーミスタのチップ、及び前記電子部品を封止している。

このようにして基体１３に前記サーミスタのチップを実装してエポキシ樹脂で封止することで、温度検知部４は構成されている。

以上により、温度検知部４及び回路基板部３が完成し、これらは同一の配線回路パターン６を有することとなる。

温度検知部４及び回路基板部３は、本実施形態の火災感知器１に使用する際に、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、温度検知部４の基体１３から露出させた折曲部６ｅを回転中心Ｏで、基体１３が回路基板部３に対して垂直方向かつ、２次成形層１２の嵌合部１４が形成されている方向へと向くように折り曲げ形成して、上述のように基体１３の基台１５と嵌合部１４とを嵌め合わせて、基体１３を回路基板部３に固定した後、溶接部６ｃをリードフレーム７側、及び保持部７ａを回路基板部３側で切断して、リードフレーム７から分断される。

そして、このようにして温度検知部４を折り曲げ形成した回路基板部３を、上述したように火災感知器１に配設することで、本実施形態の火災感知器１は形成されている。

本実施形態の火災感知器１によれば、リードフレーム７から打ち抜き形成した配線回路パターン６を用いて、温度検知部４と回路基板部３とを一体に形成したため、温度検知部４と回路基板部３とを別部材で形成する必要がなくなる。また、温度検知部４を回路基板部３と同一機材で構成することができる。以上により、火災感知器１の製造工程を簡略化することができ、製造コストの低下を実現できる。

また、リードフレーム７としてばね性のある金属を用いているので、温度検知部４を回路基板部３に対して略垂直に破断することなく折り曲げることができる。

その上、温度検知部４の基体１３に基台１５を、回路基板部３に嵌合部１４を、それぞれ２次成形工程時に２次成形層１２と一体的に形成しているので、温度検知部４の基体１３から露出させた折曲部６ｅを回転中心Ｏで回路基板部３に対して略垂直に折り曲げ形成して、温度検知部４の基台１５を回路基板部３の嵌合部１４に上述のように嵌め合わせることで、温度検知部４を回路基板部３に対して略垂直に固定することができる。そのため、温度検知部４を回路基板部３に半田付けなどで電気的に接続する工程を必要としない。これにより、火災感知器１の組立性が向上し、製造コストの低下を実現できる。

なお、１次成形工程において１次成形層９に形成された１次成形金型の位置決めピンの跡穴１０に露出した配線回路パターン６、１次成形層９から露出した支持部６ｄ´、及びタイバーカット工程において所望の回路構成を得るために穿設したタイバーカット部１１内に露出した配線回路パターン６を、２次成形工程において、２次成形樹脂で封止しているので、配線回路パターン６の外部への露出を防止している。そのため、火災感知器１の耐防水性、耐錆性、耐腐食性を高めることができる。

また、２次成形工程において、回路基板部３の外周部に沿って全周に亘る凸状の外枠部１２ａを２次成形層１２と一体的に形成しているので、実装面８に実装した電子部品をエポキシやウレタン等の樹脂をポッティングして封止することが容易になる。

本実施形態では、外枠部１２ａを２次成形層１２と一体に形成したが、例えば図７（ｄ）に示すように、１次成形層９に、２次成形層１２の外枠部１２ａと同様の効果を奏する外枠部９ａを一体に形成することとしても良い。

さらに、上述のようにエポキシ等の樹脂をポッティングする代わりに、回路基板部３全体を防水性を有する樹脂で覆っても良い。

その上、回路基板部３の実装面８を露出させた表面をフラットな面に構成することで、シルク印刷により半田や導電性接着剤を塗布して部品実装をすることができる。また、１次成形工程時もしくは２次成形工程時に、火災感知器１の器体２と配線基板部３を勘合するための部位や、端子板、防水用リード線、光ガイドなどを位置決めするための部位を一体に形成しておくことで、上述のものの位置決めや、火災感知器１の組み立て等が容易となる。加えて、火災感知器１を構成する部品点数を削減することができる。

（ａ）は、１次成形工程後の配線回路パターンの斜視図であり、（ｂ）は、タイバーカット工程後の配線回路パターンの斜視図であり、（ｃ）は、２次成形工程後の配線回路パターン表面側の斜視図である。 本発明の火災感知器の断面図である。 （ａ）は、リードフレームの斜視図であり、（ｂ）は、配線回路パターンの裏面側の斜視図である。 （ａ）は、２次成形工程後の配線回路パターンの裏面側の斜視図であり、（ｂ）は、同上の配線回路パターンの裏面側の平面図であり、（ｃ）は、同上の嵌合後の配線回路パターンの裏面側を示す斜視図であり、（ｄ）は、同上の嵌合後の配線回路パターンの裏面側を示す平面図である。 折曲基部と嵌合部を含む部分拡大図である。 （ａ）は、嵌合前の基台と嵌合部の位置関係を示す断面図であり、（ｂ）は、嵌合後の基台と嵌合部の位置関係を示す断面図である。 （ａ）は、１次成形工程後の配線回路パターンの部分断面図であり、（ｂ）は、タイバーカット工程後の配線回路パターンの部分断面図であり、（ｃ）は、２次成形工程後の配線回路パターンの部分断面図であり、（ｄ）は、他の１次成形工程後の配線回路パターンの部分断面図である。 （ａ）は、従来の火災感知器の断面図であり、（ｂ）は、同上の火災感知器の下面図である。 他の従来の火災感知器の断面図である。

符号の説明

３ 回路基板部
６ 配線回路パターン
６ａ 端子部
６ｂ 回路部
６ｃ 溶接部
６ｄ、６ｄ´ 支持部
６ｅ 折曲部
７ リードフレーム
７ａ 保持部
８ 実装面
９ １次成形層
１１ タイバーカット部
１２ ２次成形層
１２ａ 外枠部
１３ 基体
１３ａ 折曲基部
１５ 基台
１５ａ 台部
１５ｂ 小台部
１５ｃ 凸部

Claims (7)

1. 中央下部に気流流入室を有する器体と、前記器体内に配設される回路基板部と、一端部に温度変化に伴ってインピーダンスが変化するサーミスタのチップを有する温度検知部とから構成され、前記温度検知部の他端部を前記回路基板部と電気的に接続するとともに前記温度検知部の一端部を前記気流流入室内の下部側に位置するように垂下させて配置している火災感知器において、前記温度検知部と、前記回路基板部とが、同一のリードフレームから打ち抜きされた配線回路パターンによって構成されていることを特徴とする火災感知器。
2. 前記温度検知部が、前記回路基板部に対して概ね垂直方向に折り曲げ形成されていることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
3. 前記温度検知部の折曲基部を嵌め合わせて、前記温度検知部を前記回路基板部に固定する嵌合部を、前記回路基板部の樹脂成形部位と一体に形成していることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
4. 前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出させた実装面を形成する１次成形層を有し、前記１次成形層に形成された、前記配線回路パターンを１次成形金型に位置決めする位置決めピンの跡孔を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
5. 前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出させた実装面を形成する１次成形層を有し、前記１次成形層の側部から露出した前記配線回路パターンの切断面を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする請求項４記載の火災感知器。
6. 前記回路基板部は、前記配線回路パターンをインサートして、一面に前記配線回路パターンの一部を露出させた実装面を形成する１次成形層を有し、前記配線回路パターンの前記回路基板部の回路構成に不必要な部位を切り落とすタイバーカットにより、前記配線回路パターンに形成される孔を、２次成形樹脂で封止してなることを特徴とする請求項４又は５記載の火災感知器。
7. 前記１次成形層、もしくは前記２次成形樹脂で、前記配線回路パターンの外周部に沿って全周に亘り、前記実装面側に突出する凸状の外枠部を形成していることを特徴とする請求項４乃至６いずれか記載の火災感知器。

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