JP2006268546A

JP2006268546A - 火災感知器

Info

Publication number: JP2006268546A
Application number: JP2005086667A
Authority: JP
Inventors: Noboru Oyamada; 昇小山田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】電源線や信号線が不要、且、バッテリも不要な火災感知器、及び火災警報システムに組み込むのに適した火災感知器を得ること。
【解決手段】ゼンマイ２０により駆動する打撃手段１２と、該ゼンマイ２０の駆動力を制御しながら前記打撃手段１２に伝達する減速機構２１，２２と、該ゼンマイ２０の駆動を阻止するストッパ８と、形状記憶合金のコイルばね１のの熱変形に伴い前記ストッパ８を解除せしめる変形手段と、前記打撃手段１２の打撃により発電する圧電素子２８と、発電された電荷に基き火災信号を受信機に無線送信する送信ユニット３５と、を備えている。
【選択図】図５

Description

この発明は、プラントや一般建築物等に設けられる火災感知器に関するものである。

従来の火災警報システムには、複数の火災感知器が配設され、各火災感知器に対応する電源線や信号線が配線されているが、前記配線は、火災警報設備及び工事のコストアップの要因となっている。

そこで、火災感知器を戸建て住戸などの小規模な場所に設置する場合には、バッテリを用いることにより電源線を省略している。
しかし、このバッテリは、寿命があるので、定期的に新しいものと交換しなければならない。そのため、メンテナンスに多くの時間と費用がかかる。

そこで、バッテリの代わりに、ゼンマイが用いられている。
このゼンマイ式火災感知器は、ゼンマイ式のベルと、このベルのゼンマイにより駆動する打撃対に当接し、その駆動を阻止するロック部材と、該ロック部材を駆動阻止方向に常に付勢するコイルばねと、周辺環境が所定以上の温度となった場合に変形し、前記コイルばねの付勢力に抗して上記ロック部材を解除方向に引っ張る形状記憶合金で形成された棒状ばねと、から構成されている。（例えば、特許文献１参照）

特開２０００−２３１６７７

従来例のゼンマイ式火災感知器は、ゼンマイの機械的エネルギーを利用して警報をしているため、電気的エネルギー源を備えていない。そのため、このゼンマイ式火災感知器では、火災信号を生成し、受信機に送信することができないので、火災警報システムに組み込むのに適していない。

この発明は、上記事情に鑑み、電源線や信号線が不要で、かつ、バッテリも不要な火災感知器を提供することを目的とする。他の目的は、火災警報システムに組み込むのに適した火災感知器を得ることを目的とする。

この発明は、熱エネルギーが加わると変形部の形状が変わる変形手段と、該変形部の形状変化により打撃部が働く打撃手段と、上記打撃の機械エネルギーを、減速機構を介して電気エネルギーに変換する発電手段と、発電された電荷に基き上記熱が発生したことを所定の通信先に無線通報する無線通報手段と、を有することを特徴とする。

この発明は、ゼンマイにより駆動する打撃手段と、該ゼンマイの戻り速度を制御しながら前記打撃手段に伝達する減速機構と、該ゼンマイの戻りを阻止するストッパと、変形部の熱変形に伴い前記ストッパを解除せしめる変形手段と、前記打撃手段の打撃により発電する圧電素子と、発電された電荷に基き火災信号を受信機に無線送信する送信ユニットと、を備えていることを特徴とする。

この発明の変形部は、バイメタル、形状記憶合金、又は、半田であることを特徴とする。この発明の打撃部の駆動力は、ゼンマイであることを特徴とする。この発明の減速機構は、ベベルギヤを備えていることを特徴とする。この発明の発電手段は、上記打撃部が圧電素子を打撃することにより上記圧電素子に電荷を発生させることを特徴とする。

この発明は、ゼンマイを火災感知器の動力として使用するので、電源が不要である。従って、従来例と異なり、バッテリを使用しないので、該バッテリの寿命の心配や交換は不要となると共に、電源線の配線工事も不要となるので、コストの低減を図ることができる。

この発明は、圧電素子を打撃することにより機械的エネルギーは電気的エネルギーに変換する。そのため、電気信号である火災信号が発生するので、該火災信号を外部に送信することができる。

この発明は、無線通信手段を有するので、信号線の配線は不要である上、火災信号は外部の受信機に無線通信できるので、火災警報システムに組み込むのに適した火災感知器となる。

この発明の第１実施例を図１〜図９により説明する。
火災感知器は、図示しない火災監視領域に、所定間隔をおいて複数個配設されている。この火災感知器は、熱エネルギーが加わると変形部の形状が変わる変形手段と、該変形部の形状変化により打撃部が働く打撃手段と、上記打撃の機械エネルギーを、減速機構を介して電気エネルギーに変換する発電手段と、発電された電荷に基き上記熱が発生したことを所定の通信先に無線通報する無線通報手段と、を備えている。

前記変形手段は、プロペラ７の回転を阻止するストッパ８を制御する手段であり、変形部を備えている。この変形部として、例えば、形状記憶合金で形成されたコイルばね１が用いられる。このコイルばね１は、摺動可能なロッド２の下端部側に嵌着され、常時では縮んだ状態となっている。このロッド２は筐体の下面板３を貫通しており、前記コイルばね１は、該ロッド２下端のピストン４と前記筐体の下端面３との間に嵌着されている。前記ピストン4は、感熱板５を支持するシリンダ６内に摺動可能に収納されている。

ロッド２の上端部は、プロペラ７の回転を阻止するストッパ８となっている。このストッパ８の下部にはフランジ９が設けられ、このフランジ９と下面板３との間には、ステンレス等の通常のばね材料で形成された、コイルばね１０が嵌着されている。このコイルばね１０は前記フランジ９と下面板３の間隔が大きくなるように付勢している。そのため、ロッド２はストッパ８側方向に摺動するので、コイルばね１は圧縮された状態となっている。

打撃手段は、圧電素子を打撃して発電させる手段であり、打撃部を備えている。この打撃部として、例えば、球１２が用いられるが、この球１２は、打撃盤１４に固定されている。該打撃棒１４はばね力を有し、その基端部は、下面板３に立設された支柱１６に固定され、又、その先端部１４ａは、球１２から突出している。打撃棒１４の先端部１４ａは、爪車１８の係合爪１８ａに係合可能な位置に配設されている。この爪車１８は、回転軸１９に固定されており、又、該爪車１８の爪１８ａは、円周方向に所定間隔をおいて複数配設されている。この爪１８ａの形状や数は必要に応じて適宜選択される。

減速手段は、ゼンマイ２０の戻り速度を減速する手段であり、例えば、ベベルギヤなどの歯車を備えている。前記ベベルギヤは、ゼンマイ２０により回転する大歯車２１と、前記回転軸１９に固定された小歯車２２とから構成されている。前記回転軸１９には第１歯車２３が固定されており、この第１歯車２３は、回転軸３０に固定された第２歯車２４と噛み合っている。前記回転軸３０にはウオムホイル２５が固定され、このウオムホイル２５は、プロペラ７の回転軸３２に固定された、ウオーム２６と噛み合っている。これによって上記圧電素子の打撃を長時間継続させ、打撃の効率を高めることができる。

発電手段は、前記打撃手段の打撃により電荷を発生させる手段であり、板状の圧電素子２８を備えている。この圧電素子２８は支持盤２９の上端部に固定されており、その基端部は支柱１６に固定されている。圧電素子２８は球１２と対向する様に位置調整されている。

無線通信手段は、火災信号を外部の受信ユニット４１に無線送信するための手段であり、送信ユニット３５を備えている。この送信ユニット３５は、前記発電手段に電気的に接続されており、電荷が供給されると所望の電圧に変換する電源部３６と、特定小電力で通信フレームを送信する無線送出部３７と、送信ユニット３５を制御する制御部３８と、を備えている。なお、３９は、ゼンマイを回す掴みである。

次に本実施例の作動について説明する。
火災が発生し、火災熱が感熱板５を加熱すると、縮んでいる形状記憶合金製のコイルばね１（図３参照）に伝熱されるので、該ばね１は熱変形し、ばね１０のばね力に抗して伸びる（図４参照）。そのため、ロッド２はピストン４側に摺動し、ストッパ８はプロペラ７から外れるので、該ストッパ８は解除される。

ストッパ８が解除されると、ベベルギヤの大歯車２１がゼンマイ２０のばね力により回転するので、ベベルギヤの小歯車２２が回転する。この時、小歯車２２は大歯車２１より小径であり、両歯車２２、２１の回転径の比は、例えば、５対１であるので、小歯車２２の回転が増幅される。

小歯車２２の回転により、第１歯車２３、第２歯車２４、ウオムホイル２５、ウオーム２６が回転し、プロペラ７を回転させると共に、爪車１８も回転させる。これらの歯車の噛み合わせにより、歯車の増幅等による摩擦抵抗等が発生し、ゼンマイ２０の戻り速度が減速される。

爪車１８が矢印Ａ１８方向に回転すると、打撃棒１４の先端部１４ａが、爪１８ａに係合して持ち上げられる。そして、該爪車１８が所定回転角度回転すると、前記先端部１４ａは爪１８ａから離れ係合が解除されるので、打撃棒１４は元の位置に戻る。この時、球１２は圧電素子２８を打撃するので、圧電素子２８が歪み電荷が発生する。この発生した電荷は送信ユニット３５に伝送され蓄積される。前記先端部１４ａは、前記爪１８ａの次の爪に係合し、前記行程を繰り返す。

前記圧電素子２８の球１２による打撃は、ゼンマイ２０の戻り速度が無くなるまで継続するが、ベベルギヤの小歯車２２の回転径は大歯車２１の回転径より小さい。そのため、大歯車２１の回転数に比べ、爪車１８の回転数が多くなり、球１２の打撃回数及び発電量も多くなる。例えば、前記打撃回数は、２分間で１２〜１３回、発電量は５Ｖである。

送信ユニット３５に蓄積された電圧が、所定電圧、例えば、3.5Ｖ以上になると、制御部３８は異常と判断し、無線送信部３７から火災0N信号及び当該火災感知器のアドレスIDを受信ユニット４１に送信する。
この送信ユニット３５は、例えば、電源電圧2.7〜６Ｖ、動作電流が3.5mＡ
（電源電圧３Ｖのとき）、送信周波数は426.025ＭHZ、送信電力は４０mＡである。

前記火災ユニット４１は、送信ユニット３５からの火災ON信号及び火災感知器のアドレスIDを受信すると、火災感知器からの通報が、確か否かを判断し、火災と判断したときは火災受信機４２にそのデータを送信する。
前記データを受信した火災受信機４２は、警報等の必要な処理を行う。

散水などにより、火災感知器の周辺温度が低下すると、形状記憶合金製のコイルばね１は、収縮し、元の状態に戻るので、コイルばね１０は伸張して元の状態に戻る。そのため、ロッド２が摺動しストッパ８がプロペラ７に係合するので、ベベルギヤの回転は停止する。そのため、圧電素子２８の起電力がなくなるので、該火災感知器からの火災ON信号の送出は停止する。

この発明の第２実施例を図１０により説明するが、図１〜図９と同一図面符号はその名称も機能も同一である。
この実施例と第１実施例との相違点は、変形部として、形状記憶合金製のコイルばねの代わりに、通常のコイルばね５０と、該ばねの伸縮を規制する半田（可溶合金）５１を用いたことである。

この実施例のコイルばね５０は、ステンレス等の通常のばね材で形成され、ロッド２下端のばね止め５４と筐体の下面板３との間に嵌着されている。前記ばね止め５４は、その底面を板状の半田５１により支持されている。この半田５１は、下面板３に垂設された支持部材５２に固定されている。なお、ロッド２の下面板３より上方には、落下防止フランジ５５は設けられているが、コイルばねは設けられていない。

この実施例では、火災熱により半田５１が溶融して落下すると、コイルばね５０が伸びるので、ロッド２が下方に摺動し、鎖線で示す状態となる。そのため、ストッパ８とプロペラ７との係合が解除される。

この発明の第３実施例を図１１により説明するが、図１〜図１０と同一図面符号はその名称も機能も同一である。
この実施例と第２実施例との相違点は、変形部として、半田の代わりに、バイメタル６０を用いたことである。

この実施例のバイメタル６０は、ばね止め５４の下端面と接する状態で、支持部材５２の下端に固定されているが、このバイメタル６０は、ばね止め５４に向かって凸状となっている。
この実施例では、火災熱によりバイメタル６０が反転すると、コイルばね５０が伸びるので、ロッド２が下方に摺動する。そのため、ストッパ８とプロペラ７との係合が解除される。

この発明の実施例は、上記に限定されるものではなく、例えば、プロペラの回転によりベルを叩き、警報が発生するようにしても良い。

本件発明の第１実施例を示す平面図である。図１のII−II線断面拡大図である。図１のIII−III線断面拡大図である。図３の他の状態を示す図である。図１の原則機構のカバーを開けた状態の拡大平面図である。図５のVI−VI線断面図である。減速機構のウオームギヤを示す一部断面ある。減速機構のベベルギヤを示す斜視図である。送信ユニットと受信ユニットを示す図である。本件発明の第２施例を示す要部断面拡大図である。本件発明の第３例を示す要部断面拡大図である。

符号の説明

１コイルばね
２ロッド
７プロペラ
８ストッパ
１０コイルばね
１２球
１８爪車
２０ゼンマイ
２８圧電素子
３５送信ユニット

Claims

熱エネルギーが加わると変形部の形状が変わる変形手段と、該変形部の形状変化により打撃部が働く打撃手段と、上記打撃の機械エネルギーを、減速機構を介して電気エネルギーに変換する発電手段と、発電された電荷に基き上記熱が発生したことを所定の通信先に無線通報する無線通報手段と、を有することを特徴とする火災感知器。
前記変形部は、バイメタル、形状記憶合金、又は、半田であることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
前記打撃部の駆動源は、ゼンマイであることを特徴とする請求項１、又は、２記載の火災感知器。
前記減速機構は、互いに回転数が異なる歯車を備えていることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載の火災感知器。
前記発電手段は、上記打撃部が圧電素子を打撃することにより上記圧電素子に電荷を発生させることを特徴とする請求項1、２、３、又は、４記載の火災感知器。
ゼンマイにより駆動する打撃手段と、該ゼンマイの戻り速度を制御しながら前記打撃手段に伝達する減速機構と、該ゼンマイの戻りを阻止するストッパと、変形部の熱変形に伴い前記ストッパを解除せしめる変形手段と、前記打撃手段の打撃により発電する圧電素子と、発電された電荷に基き火災信号を受信機に無線送信する送信ユニットと、を備えていることを特徴とする火災感知器。