JP2008250684A - 煙感知器及びそのサンプリングエア供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検煙部に安定した流速のサンプリングエアを供給できるようにする。
【解決手段】流入口と流出口とを有する、検煙部２５を備えた暗箱２１と、監視空間に敷設されたサンプリング管３０と、該サンプリング管に連結され、ファン３を内蔵する気流管Ｐと、該ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部３３と、前記ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流出口に連結された流路合流部３２であって、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部３２と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、空気中に浮遊する煙等の汚染物資を光学的に検知する煙感知器及びそのサンプリングエア供給方法に関するものである。

火災予防や煙発生時の検知システムとして、或いは、一定の環境保全を必要とする半導体製造工場や食品工場において煙感知器が使用される。

この煙感知器として、ファンの駆動により警戒空間からサンプリングパイプにより空気を吸引し、吸引した空気に含まれる煙粒子に対するビームスポットの光の照射で得られた受光信号を比較器で閾値と比較してパルス信号に変換し、このパルス信号の数をカウントして煙量を測定する高感度煙検出装置が用いられている（例えば、特許文献１、参照）。

特許第３３１２７１２号

従来例では、ファンによって流体（サンプリングエア）にエネルギーが加えられる前の一次側（ファンの吸気口側）と、エネルギーが加えられた後の二次側（排気口側）とを暗箱の検煙部を介して連結し、前記一次側と二時側の圧力差を利用して前記検煙部にサンプリングエアを供給している。

そのため、ファンや管路に設けられた濾過用フィルタの状態でサンプリング流量が変化する場合がある。この様にサンプリング流量が変化すると、ファンのＰ−Ｑ特性によって、一次側と二次側の圧力差も変動し、検煙部に設定した流速でサンプリングエアを供給することができなくなるので、正確な煙検出は困難となる。

この発明は、上記事情に鑑み、検煙部に安定した流速のサンプリングエアを供給できるようにすることを目的とする。

この発明は、流入口と流出口とを有する検煙部と、監視空間に敷設されたサンプリング管と、該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、該ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、前記ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流出口に連結された流路合流部であって、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部と、を備えていることを特徴とする煙感知器、である。

この発明は、流入口と流出口とを有する検煙部と、監視空間に敷設されたサンプリング管と、該サンプリング管を吸引口に接続するファンと、該ファンの排気口に接続する略錐体かつ下流側が広くなる広がり管と、該広がり管の下流側に設けられ、前記広がり管から前記検煙部に前記サンプリングエアを供給する流路分岐部と、前記流路分岐部より上流側に設けられ、前記検煙部から前記広がり管に排気する流路合流部と、を備えていることを特徴とする煙感知器、である。

この発明は、流入口と流出口とを有する検煙部と、監視空間に敷設されたサンプリング管と、該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、該ファンの二次側の前記気流管に設けられた流路分岐部であって、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、前記ファンの二次側に前記ファンに近接して設けられた流路合流部であって、前記検煙部の流出口に連結され、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部と、を備えていることを特徴とする煙感知器、である。

この発明は、流入口と流出口とを有する検煙部と、監視空間に敷設されたサンプリング管と、該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、該ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、前記ファンの二次側に前記ファンに近接して設けられた流路合流部であって、前記検煙部の流出口に連結され、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部とを備えている、煙感知器のサンプリングエア供給方法であって、前記ファンの二次側における前記流体の圧力差により、前記流体の一部を前記流路分岐部から前記検煙部内に導入することを特徴とする煙感知器のサンプリングエア供給方法、である。

この発明は、以上の様に構成したので、前記流路分岐部と該流路合流部との間に発生する流体の圧力差により、気流管内を流れるサンプリングエアの一部は前記流路分岐部から検煙部内に導入され、前記検煙部を通って流路合流部から前記気流管内に戻される。そのため、サンプリングエアを一定の流速で検煙部に供給できるので、正確な煙検出を行うことができる。

この発明の第１実施の形態を図１、図２により説明する。
図１に示す様に、煙感知器１には、暗箱２１を有する煙検出ユニット２と、該煙検出ユニット２に感知対象となる空気（サンプリングエア）ＳＡを送るファン３と、空気通路となる配管４と、煙検出ユニット２内に配設した発光素子１１と、フォトダイオード等の受光素子１２と、前記ファン３や空気の流量を測定するエアフローセンサ１３と、該エアフローセンサ１３に電源を供給する電源部１４と、受光素子１２に接続させた火災判別部１５と、を備えている。

煙検出ユニット２の暗箱２１の中央部には、検煙部２５が設けられ、該検煙部２５には前記配管４を通りフィルタ５で濾過されたサンプリングエアＳＡが導入される。２３は遮光部２２に設けた光トラップ、２４は集光レンズ、２６はアパーチャ、をそれぞれ示す。

なお、火災判別部１５は、受光素子１２の出力信号Ｓを増幅する増幅回路と、該増幅回路を検出レベルに変換するＡ／Ｄ変換器と、検出レベルが予め設定された閾値以上になった時に火災と判別する比較回路等を備え、総合的な制御はＣＰＵにより行われるようになっている。

気流管Ｐのファン３の二次側には、ディフューザー部２０が設けられている。このディフューザー部２０は、下流側が広くなる、例えば、円錐などの略錐体をなす広がり管(拡散器)であり、基端部２０ａ側に流路合流部３２が設けられ、又、前記流路合流部３２より下流側にある、先端部２０ｂ側に流路分岐部３３が設けられている。

前記ディフューザー部２０の流路合流部３２における直径Ｄ１は、前記流路分岐部３３における直径Ｄ２より小さく形成されているが、前記両部３２、３３の口径は、同一に形成されている。前記直径Ｄ１、Ｄ２の大きさや流路分岐部３３、流路合流部３２の配設位置などは、必要に応じて適宜選択される。又、広がり管２０は、円錐の例を示したが、角錐でもよい。

前記ファン３の二次側には、煙検出ユニット２の暗箱２１が設けられ、この暗箱２１の検煙部２５の流入口は前記流路分岐部３３に接続されており、又、その流出口は前記流路合流部３２に接続されている。この煙検出ユニット２の構成は、説明の都合上、図１と異なるものを用いているが、その原理は同一である。

次に、本実施例の作動について説明する。
ファン３を駆動すると、監視空間の空気Ａはサンプリング管（図示省略）を介して気流管Ｐに吸い込まれ、ディフューザー部２０を通って排気されるが、この時、前記ディフューザー部２０内の流路合流部３２における流速と流路分岐部３３における流速が異なるので、両部間に圧力差が発生する。

即ち、ベルヌーイの定理：Ｖ²／２ｇ＋Ｚ＋ｐ／ｒ＝一定
（Ｖ：速度 Ｚ：高さ ｐ：圧力 γ：比重量 ｇ：重力加速度） から、
流速Ｖ＝４Ｑ（流量）／Ｄ²π より内径が大きいと流速が低下するので、
流路合流部３２の流速Ｖ１＞流路分岐部３３の流速Ｖ２
の関係となる。よって、検煙部２５への差圧Δｐ、即ち、
流路分岐部３３の圧力ｐ２―流路合流部３２の圧力ｐ１ は、
ベルヌーイの定理より、
（ｐ２−ｐ１）＝γ×（Ｖ１²―Ｖ２²）／２ｇ となる。

この圧力差の発生によりディフューザー部２０内を流れるサンプリングエアＳＡに含まれる煙粒子は、流路分岐部３３から吸引されて検煙部２５の流入口に入り、発光素子１１のレーザ光に照射されて散乱光を発生させながら該検煙部２５内を進行し、流路合流部３２からディフューザー部２０内に戻される。

前記両部３２、３３間の差圧Δｐは、サンプリング流量が一定の場合には常に一定であるので、検煙部２５には一定の流速でサンプリングエアＳＡを供給することができる。

この発明の第２実施の形態を図３、図４により説明するが、図１、図２と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第１実施の形態との相違点は、差圧発生手段としてディフューザー部２０の代わりに、ファン３の二次側におけるファン３の回転翼３ｆの周縁からの距離の違いにより、圧力差が生じる位置に前記流路分岐部と流路合流部を設けることである。

即ち、図４に示すように、監視区域内に配設されているサンプリング管３０を、吸引管（気流管）Ｐ１を介してファン３の吸気口３ａに連結し、該ファン３の二次側に排気ダクト（気流管）Ｐ２を設け、該排気ダクトＰ２の後端部に絞り管Ｐ３を連結する。この排気ダクトＰ２の近傍には、暗箱２１が設けられている。

暗箱２１の検煙部２５の流出口は、流路合流部３２に連結されているが、この流路合流部３２は前記ファン３の回転翼３ｆの周縁に近接した位置で、例えば、暗箱２１の底面２１ａより上方に設けられている。前記流路合流部３２の位置は、ファン３の回転翼３ｆの周縁から近くなるにつれて、流速が速くなり、流体圧力が低下する。

又、前記検煙部２５の流入口は流路分岐部３３に連結されているが、この流路分岐部３３は排気ダクトＰ２の後端側、即ち前記流路合流部３２の下流側にファン３の回転翼３ｆの周縁から離れて設けられている。前記流路分岐部３３の位置は、ファン３の回転翼３ｆの周縁から遠くなるにつれて流速が遅くなり、流体圧力が上昇する。従って、流路分岐部３３と流路合流部３２の位置関係により差圧を調整できる。

この実施の形態では、ファン３の回転により、サンプリング管３０の吸引口３４から監視空間内の空気Ａが吸引されると、該空気Ａは吸気管ｐ１を通って排気ダクトｐ２に流れ込む。

この時、ファン３の周速Ｖは、
Ｖ＝回転数ｒ×ファン外径Ｄ×π となり、
ファン３の回転翼３ｆの周縁から距離Ｒ１離れた、直近の流路合流部３２の流速Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｖ となり、
ファン３の回転翼３ｆの周縁から距離Ｒ２離れた位置（流路分岐部３３）の流速Ｖ２は、
Ｖ２＝粘性係数μ×Ｖ１ となる。（空気の粘性係数＜１）

従って、Ｖ１＞Ｖ２ と流速差があるので、ベルヌーイの定理によって圧力差が発生し、流路分岐部３３から検煙部２５の流入口にサンプリングエアＳＡが導入される。そして、このサンプリングエアＳＡに含まれる煙粒子は、発光素子１１から照射されるビーム光に照射されて散乱光を発生させながら流出口から流路合流部３２に排出される。

第２実施の形態では、ファン３の回転速度が一定ならば流速差、即ち、圧力差もほぼ一定となり、安定した速度でサンプリングエアＳＡを検煙部２５に導入することができる。又、検煙部２５をファン３の近傍に設けると、装置全体を小型化することができる。

この発明の第３実施の形態を図５により説明するが、図４と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第２実施の形態との相違点は、流路分岐部３３にフィルタ３１を設け、サンプリングエアＳＡ中のゴミ等の異物を除去することである。このフィルタ３１により、検煙部２５には煙粒子だけが含まれているサンプリングエアＳＡを供給することができるので、さらに正確に煙検出をすることができる。

この発明の第４実施の形態を図６により説明するが、図４と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第２実施の形態（図４）との相違点は、流路合流部３２の位置が暗箱２１の底面２１ａより下方、即ち、流路合流部３２が前記実施の形態よりファン３の回転方向における下流側、に設けられていることである。

このファン３の回転翼３ｆの周縁から近傍における流速は、同一円周上に位置する限り、同一なので、該円周上の任意の位置に流路合流部３２を設けることが可能である。第4実施の形態では、第2実施の形態よりもサンプリングエアＳＡが検煙部２５に導入される流路構造を簡素化できる。

本発明の第１実施の形態を示す平面図である。 本発明の第１実施の形態を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施の形態のファンを示す正面図である。 本発明の第２実施の形態を示す縦断面図である。 本発明の第３実施の形態を示す縦断面図である。 本発明の第４実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

３ ファン
２０ ディフューザー部
２１ 暗箱
２５ 検煙部
３２ 流路合流部
３３ 流路分岐部
ＳＡ サンプリングエア

Claims (4)

1. 流入口と流出口とを有する検煙部と、
   監視空間に敷設されたサンプリング管と、
   該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、
   該ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、
   前記ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流出口に連結された流路合流部であって、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部と、
   を備えていることを特徴とする煙感知器。
2. 流入口と流出口とを有する検煙部と、
   監視空間に敷設されたサンプリング管と、
   該サンプリング管を吸引口に接続するファンと、
   該ファンの排気口に接続する略錐体かつ下流側が広くなる広がり管と、
   該広がり管の下流側に設けられ、前記広がり管から前記検煙部に前記サンプリングエアを供給する流路分岐部と、
   前記流路分岐部より上流側に設けられ、前記検煙部から前記広がり管に排気する流路合流部と、
   を備えていることを特徴とする煙感知器。
3. 流入口と流出口とを有する検煙部と、
   監視空間に敷設されたサンプリング管と、
   該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、
   該ファンの二次側の前記気流管に設けられた流路分岐部であって、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、
   前記ファンの二次側に前記ファンに近接して設けられた流路合流部であって、前記検煙部の流出口に連結され、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部と、
   を備えていることを特徴とする煙感知器。
4. 流入口と流出口とを有する検煙部と、監視空間に敷設されたサンプリング管と、該サンプリング管に連結され、ファンを内蔵する気流管と、該ファンの二次側の前記気流管に設けられ、前記検煙部の流入口に連結された流路分岐部と、前記ファンの二次側に前記ファンに近接して設けられた流路合流部であって、前記検煙部の流出口に連結され、前記気流管内を流れる流体の圧力が前記流路分岐部より低くなる流路合流部とを備えている、煙感知器のサンプリングエア供給方法であって、
   前記ファンの二次側における前記流体の圧力差により、前記流体の一部を前記流路分岐部から前記検煙部内に導入することを特徴とする煙感知器のサンプリングエア供給方法。

Images