JP2010020470A - 光電式煙感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】煙の感知能力が十分に高く、しかも、外部から進入した埃による誤検出の生じ難い光電式煙感知器を提供する。
【解決手段】外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部２３を備えたハウジング２１と、ハウジング２１の内部に光を照射する発光部２５と、ハウジング２１の内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部２６と、を備え、発光部２５から照射される光を、発光部２５と受光部２６との各軸心どうしの交差地点を含む煙検知領域２２Ａに向けて反射する反射板２７が、発光部２５に対して対向配置されている光電式煙感知器とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部とを備えている光電式煙感知器に関する。

この種の光電式煙感知器に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された光電式煙感知器では、煙がハウジング内に進入した場合には、煙によって形成される散乱光を受光部によって検出することで、煙の感知が可能となる。
発光部と受光部との各軸心どうしがなす角度は、進入した煙の感知感度が低下せず、且つ、外乱光の影響が少なかった実験結果に基づく値として、１２０°から１４０°の範囲に設定されている。

特開平９−２３１４８５号公報（請求項１、００１３段落、図１、図４）

しかし、特許文献１に記された光電式煙感知器では、発光部から受光部に向かう直接光を遮断する遮光壁の縁部に、外部から進入した細かい埃が堆積すると、この埃が煙の不在時にも散乱光を生じ、誤検出の原因となる場合があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による光電式煙感知器の持つ欠点に鑑み、煙の感知能力が十分に高く、しかも、外部から進入した埃による誤検出の生じ難い光電式煙感知器を提供することにある。

本発明に係る光電式煙感知器の第１の特徴構成は、
外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、
前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、
前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、を備え、
前記発光部から照射される光を、前記発光部と前記受光部との各軸心どうしの交差地点を含む煙検知領域に向けて反射する反射板が、前記発光部に対して対向配置されている点にある。

本発明の第１の特徴構成による光電式煙感知器では、発光部と受光部との各軸心どうしが１００°を下回る角度をなすように構成したので、受光部は発光部から発された光の光束から十分に離間することとなり、受光部が発光部から発された光を直接検出してしまうことによる誤検出が少なくなった。他方、発光部と受光部との各軸心どうしが１００°を下回る角度をなす構成とすると、煙検知領域に進入した煙が散乱光を形成した場合に、受光部には十分な光成分が到達しないために、感知能力も低下する傾向が生じる。しかし、第１の特徴構成による光電式煙感知器では、発光部に対して対向配置されている反射板が、発光部から照射される光を煙検知領域に向けて反射するので、煙検知領域に進入した煙によって生じる散乱光の輝度または光量が増す。その結果、反射板を設置するという簡便な方法でありながら、感知能力の低下抑制が効果的に実現される。

本発明の他の特徴構成は、前記反射板の反射面が鉛直または鉛直よりも下向き姿勢となるように配置されている点にある。

本構成であれば、反射面が鉛直よりも上向き姿勢とされている構成に比して、反射面に埃や微細な虫の死骸などが堆積し難くなるので、反射板の反射率が長期にわたって維持され易い。

本発明の他の特徴構成は、前記発光部の軸心と前記受光部の軸心とを含む平面が鉛直状となる設置状態において、前記反射板の上方に隣接する前記間隙と前記反射板の背後の空間とを前記反射板の反射面を介さずに連通接続させる埃導入経路が設けられている点にある。

本構成であれば、反射板の上方に隣接する間隙から埃などが進入した場合でも、埃導入経路を介して、反射板の背後の空間に移動できるので、同埃が反射面に付着または堆積し難くなるので、反射板の反射率が長期にわたって維持され易い。

本発明の他の特徴構成は、前記発光部と前記反射板とが横向きに配置されており、前記受光部が前記煙検知領域の真上に配置されている点にある。

本構成であれば、発光部と受光部の光軸どうし、及び、反射板と受光部の光軸どうしが約９０°で交差することとなるので、受光部による散乱光の検出能力も十分に得られ、また、受光部が煙検知領域の真上に配置されているので、上方からハウジングに進入し易い埃の進入が受光部によって抑制される。

本発明の他の特徴構成は、前記発光部に発光源からの光を集光する集光レンズが設けられている点にある。

本構成であれば、発光源からの光を煙検知領域の付近に集光させることができるので、発光部からの光が受光部に直に達することによる誤検出、或いは、遮光壁を設けた場合には、遮光壁の縁に溜まった埃によって出来る散乱光による誤検出を抑制し易い。

以下に、本発明に係る光電式煙感知器の一実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明を最も一般的な屋内の垂直壁面に壁掛け式に取り付けて用いることを想定して作られた火災警報器１の煙感知部２に適用した場合について説明する。

ここで例示する火災警報器１は、図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、煙を感知する煙感知部２と、煙の感知を音声やブザー等の警報音によって報知する警報スピーカ部３と、同感知をＬＥＤ等による光の点灯または点滅によって報知する警報ランプ４とを備える。煙感知部２は円筒状のハウジング２１を備える。火災警報器１は、煙感知部２が煙を感知した時に、例えば、煙の濃度が予め設定した閾値より高いか低いかを判断し、煙の濃度が閾値を超えている場合に火災と判定して、警報スピーカ３及び警報ランプ４を作動させる。作動した警報スピーカ３及び警報ランプ４は、警報停止ボタン５を操作することにより停止させることができる。火災警報器１の背面には、火災警報器１を壁材等に固定する取り付け部（不図示）や、火災警報器１を駆動させる電池を収納する電池収納部（不図示）等が設けてある。

図２に示すように、ハウジング２１の内部には煙を感知する煙感知室２２が設けられている。ハウジング２１には、複数の鉤状の壁部２３が煙感知室２２の周りを取り囲むように設けてある。これらの鉤状の壁部２３は、クランク状などの間隙部を介して多数並置されることで、外部の光が煙感知室２２に進入しないように遮断し、且つ、外部からの煙の流入を許すラビリンス構造を形成している。また、図１（ｂ）に示すように、壁部２３の外側には、煙感知室２２に虫等が入り込むことによる誤検出を防止するための防虫網２４が設けてある。

ハウジング２１の内部には、煙感知室２２に近赤外線等の光を照射する発光部２５と、煙感知室２２に流入した煙による散乱光を検知する受光部２６とが設けられている。発光部２５は、光源としての発光ダイオード等の発光素子２５Ｄ、及び、発光素子２５Ｄの前面に配置された集光レンズ２５Ｌを備える。受光部２６は、フォトダイオード等の受光素子２６Ｄ、及び、受光素子２６Ｄの前面に配置された集光レンズ２６Ｌを備える。

さらに、発光部２５から照射される光の一部を、主に煙検知領域２２Ａに向けて反射する反射板２７が、発光部２５に対して対向配置されている。反射板２７は矩形の樹脂面を２０００番のコンパウンドで研磨することで反射率の高い鏡面状にしたものである。

発光部２５は発光素子２５Ｄ及び集光レンズ２５Ｌの光軸が略水平となるように配置されている。受光部２６は受光素子２６Ｄ及び集光レンズ２６Ｌの光軸が略鉛直となるようにハウジング２１の内部の最上部に下向き姿勢で配置されている。発光部２５と受光部２６の光軸どうしは煙感知室２２の略中央で約９０°で交差する。反射板２７の中心は発光部２５の光軸上に配置されているが、その反射面は厳密には水平方向よりも僅かに（０．５°〜５°の角度で）下方に向けられているので、反射板２７と受光部２６の光軸どうしは、煙感知室２２の中央よりも少し下方で交差する。煙感知部２は、これらの交差地点を中心として広がる煙検知領域２２Ａに煙が進入した際に生じる散乱光を検出することで煙の存在を感知する。

ところで、本実施形態のように壁掛け式として用いる場合、すなわち、発光部２５の軸心と受光部２６の軸心とを含む平面が建物の垂直壁面に略沿った設置状態では、埃は上方の間隙部からハウジング２１の内部に侵入し易い。そこで、上述したように、受光素子２６を上方に設けることにより、煙感知室２２の内部への埃の侵入を抑制している。また、受光素子２６の受光面を下方に向けることにより、埃が受光面に堆積することを防止している。

前述した鉤状の壁部２３のうち、煙感知室２２の下半分に位置するものの大半は、図３に示すように、ハウジング２１の外周に沿って延びた壁本体３４、壁本体３４の時計方向端部から内径方向に延設された第１延長部３５、壁本体３４の反時計方向端部から内径方向に延設された第２延長部３６を有する。第１延長部３５はハウジング２１の外周面に対して約４５°の傾斜姿勢で延設されている。第２延長部３６は、さらに、壁本体３４の反時計方向端部から内径方向に略直角に延びた短い基端部３６ａと、基端部３６ａから約３０°の角度で図の右側に傾斜して延びた中間部３６ｂと、中間部３６ｂの先端から左右に直角に延びた傾斜したフランジ状部３６ｃとからなる。

壁本体２４と、第１延長部３５と、第２延長部３６の基端部３６ａとは互いに協働して、内径側に開放された有底のカップ状を呈したポケット部２３Ｐを構成している。このポケット部２３Ｐは、主に上方の間隙を介してハウジング２１内に進入した埃をその底部に捕獲して蓄積する機能を有する。ポケット部２３Ｐの底面は第１延長部３５及び第２延長部３６の基端部３６ａによって囲まれているので、ポケット部２３Ｐの底部に溜まった埃がハウジング２１内の気流や外部から伝わる振動によってハウジング２１の内部で舞い上がる虞が少ない。

基端部３６ａと中間部３６ｂとフランジ状部３６ｃの外径側部位とは、互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、反時計方向に隣接する壁部２３の第１延長部３５がこの空間に向かって延びていることで、第１延長部３５の外周に第１のコの字状流路が形成されている。
同様に、フランジ状部３６ｃの内径側部位と中間部３６ｂと基端部３６ａと壁本体３４と第１延長部３５とは、やはり互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、時計方向に隣接する壁部２３のフランジ状部３６ｃの外径側部位がこの空間に入り込むように延びていることで、フランジ状部３６ｃの外径側部位の外周に第２のコの字状流路が形成されている。
これらの２つのコの字状流路が互いに連続的に接続されることで、一つの逆Ｓ字状のラビリンス部Ｌを形成している。

一般に、火災警報器１を取り付けた室内で生じる風や、ハウジング２１の内と外の間に存在する僅かな温度差などによって、複数の壁部２３どうしの間隙を介してハウジング２１の内部から外部に向かって排出される気流や、逆に外部から内部に向かって流入する気流が発生することが予測される。図４と図５は、これらの気流の流れをコンピュータによってシミュレーションした結果を示す。

このような気流のうち、ハウジング２１の外部から内部に流入する気流は、図３の太い実線及び図４に示すように、先ず、一つの壁部２３の基端部３６ａと、反時計方向に隣接する壁部２３の第１延長部３５との間からラビリンス部Ｌに進入する。ラビリンス部Ｌを通過する際には、中間部３６ｂの背面とフランジ状部３６ｃの外径側部位とによって案内されて、ポケット部２３Ｐの底面を迂回した形で、引き続き、反時計方向に隣接する壁部２３の中間部３６ｂとフランジ状部３６ｃの内径側部位とによって径方向内側に案内されて、煙検知領域２２Ａ付近に進む。すなわち、ラビリンス部Ｌの形状は、ハウジング２１の外部から内部に流入する気流によって、ポケット部２３Ｐの底面に溜まっている埃が同気流で舞い上がり、煙検知領域２２Ａに達するといった事態を防止するように設計されている。

次に、上記気流のうち、ハウジング２１の内部から外部に流入する気流は、図３の破線及び図５に示すように、先ず、互いに隣接するフランジ状部３６ｃどうしの間隙からラビリンス部Ｌに進入する。ラビリンス部Ｌを通過する際には、フランジ状部３６ｃの外径側部位によって案内されながら、ポケット部２３Ｐの底面の内面形状に忠実に沿って、底面に在るものをすくい上げるように進む。気流は次に第１延長部３５に沿ってポケット部２３Ｐから抜け出て、時計方向に隣接する壁部２３の中間部３６ｂと基端部３６ａの背面部によって案内されながら、第１延長部３５の先端部を回り込んで、ハウジング２１の外部に排出される。このように気流がポケット部２３Ｐの底面に沿って進む際には、ポケット部２３Ｐの底面に溜まっている埃を積極的に連行して外部に排出する作用を発揮する。

このように、言い換えれば、壁部２３を構成する各部位は、隣接した壁部２３を構成する各部位と協働して、外部からハウジング２１の内部に流入する気流はポケット部２３Ｐを迂回し、ハウジング２１の外部に排出される気流の少なくとも一部はポケット部２３Ｐの底面に沿って流れるように気流を案内する気流案内機構Ｇを構成している。ポケット部２３Ｐ及び気流案内機構Ｇは、主にハウジング２１内部の下方を中心とした位置に配置されている。

尚、図２に示すように、発光部２５の集光レンズ２５Ｌと受光部２６の集光レンズ２６Ｌとの間には、発光部２５から受光部２６へ向かう直接光を遮断する遮光壁２８が設けてある。したがって、発光部２５から発される光が受光素子２６にそのまま到達することはなく、受光素子２６は煙感知室２２に煙が流入した時に煙によって形成される散乱光のみを受光するようになる。

また、遮光壁２８は、受光部２６の略直に位置するので、埃が煙感知室２２に侵入した場合でも、埃は遮光壁２８の上には堆積し難い。さらに、発光部２５と受光部２６の光軸どうし、及び、反射板２７と受光部２６の光軸どうしを約９０°で交差するように設定した効果によって、遮光壁２８は僅かながら煙検知領域２２Ａの外側に位置し、且つ、受光部２６の軸心から十分に外れている。したがって、仮に埃が遮光壁２８の上に堆積しても、埃が形成する散乱光が受光部２６によって検出される虞は少ない。

因みに、発光部２５と受光部２６との位置関係が、両者の光軸どうしが例えば約１２０°〜１６０°など、発光部２５と受光部２６が対峙的となるように設定されると、受光部２６による散乱光の検出能力は高まるが、間に設ける遮光壁を、より径方向内側に配置する必要が生じる結果、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞が増す。
逆に、発光部２５と受光部２６との位置関係が、両者の光軸どうしが例えば約５０°〜７０°など、発光部２５と受光部２６が並行的になるように設定されると、間に設ける遮光壁は径方向外側に配置できるので、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞は減るが、散乱光が受光部２６にとって後方散乱となるので、散乱光の検出能力が減少する。
すなわち、発光部２５と受光部２６の光軸どうし、及び、反射板２７と受光部２６の光軸どうしを本実施形態のように、約９０°で交差するように設定した場合、受光部２６による散乱光の検出能力も十分に得られ、且つ、間に設ける遮光壁を比較的径方向外側に配置できるので、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞も抑えられる。

反射板２７は、発光部２５と対向配置されている壁部２３のフランジ状部３６ｃを僅かに変形し、その内面側を鏡面化することで実現されている。そして、反射板２７の背面には、上方に隣接する間隙と反射板の背後の空間とを反射板の反射面を介さずに連通接続させる埃導入経路３０が設けられている。反射板２７の上方に隣接する間隙から進入した埃は、図２に破線の矢印で例示するように、反射板２７の反射面の前を通らずに、この埃導入経路３０に沿って反射板２７の背面から、反射板２７の背後にある間隙を介して、外部に排出され易い。

〔別実施形態〕
反射板２７が煙検知領域２２Ａ付近に向けて反射させる光が広がり過ぎないように、反射板２７の反射面を適当な湾曲率の凹面鏡状としても良い。

本発明による光電式煙感知器を備えた火災警報器の外観図 図１の光電式煙感知器に設けられた煙感知部の破断正面図 図２の煙感知部の要部を示す拡大図 外部から内部へ向かう気流の経路を示す略図 内部から外部へ向かう気流の経路を示す略図

符号の説明

１ 火災警報器
２ 煙感知部
３ 警報スピーカ部
４ 警報ランプ
２１ ハウジング
２２ 煙感知室
２２Ａ 煙検知領域
２３ 壁部
２３Ｐ ポケット部
２５ 発光部
２５Ｄ 発光素子
２５Ｌ 集光レンズ
２６ 受光部
２６Ｄ 受光素子
２６Ｌ 集光レンズ
２７ 反射板
２８ 遮光壁
３０ 埃導入経路
３４ 壁本体
３５ 第１延長部
３６ 第２延長部
３６ａ 基端部
３６ｂ 中間部
３６ｃ フランジ状部
Ｌ ラビリンス部
Ｇ 気流案内機構

Claims (5)

1. 外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、
   前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、
   前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、を備え、
   前記発光部から照射される光を、前記発光部と前記受光部との各軸心どうしの交差地点を含む煙検知領域に向けて反射する反射板が、前記発光部に対して対向配置されている光電式煙感知器。
2. 前記反射板の反射面が鉛直または鉛直よりも下向き姿勢となるように配置されている請求項１に記載の光電式煙感知器。
3. 前記発光部の軸心と前記受光部の軸心とを含む平面が鉛直状となる設置状態において、前記反射板の上方に隣接する前記間隙と前記反射板の背後の空間とを前記反射板の反射面を介さずに連通接続させる埃導入経路が設けられている請求項１または２に記載の光電式煙感知器。
4. 前記発光部と前記反射板とが横向きに配置されており、前記受光部が前記煙検知領域の真上に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の光電式煙感知器。
5. 前記発光部に発光源からの光を集光する集光レンズが設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の光電式煙感知器。

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