JP2010257258A

JP2010257258A - 煙感知器

Info

Publication number: JP2010257258A
Application number: JP2009107066A
Authority: JP
Inventors: Osamu Akasaka; 修赤坂; Kosaku Kitada; 耕作北田; Minoru Fukushima; 実福島
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP5222217B2

Abstract

【課題】高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げる。
【解決手段】発音体２は、圧電振動子７と、薄厚部材８とを備えている。圧電振動子７は、圧電素子よりなる圧電体７１と、圧電体７１より面積が広く圧電体７１に積層される振動板７２とを備えている。圧電振動子７の周囲には、圧電振動子７の外周部と結合する薄厚部材８が設けられている。薄厚部材８は、コルゲーション８２が環状に形成され、外周部で支持部と接合し、圧電振動子７を弾性的に保持する。煙感知部１で煙が検知されると、基板回路４に実装された回路部によって圧電振動子７に信号電圧が印加される。その後、発音体２は、圧電振動子７および薄厚部材８の振動によって、音を発する。
【選択図】図１

Description

本発明は、煙を検知して火災警報を行う煙感知器に関する。

従来から、煙を検知したときに音を発する煙感知器が知られている（例えば特許文献１参照）。従来の煙感知器には、発音体として、ダイナミックスピーカまたは圧電スピーカが用いられている。圧電スピーカは、圧電素子を金属板に張り合わせた圧電振動子と、圧電振動子の外周部と結合して圧電振動子を支持する支持部とを備えている。上記構成の圧電スピーカでは、圧電素子に信号電圧が印加されると、圧電素子は収縮および膨張するが、金属板は収縮も膨張もしないので、圧電振動子は反曲する。これにより、圧電スピーカは、音を発することができる。

上記のような煙感知器は、住宅内の居室・寝室・階段・廊下などさまざまな場所に取り付けられる。したがって、煙感知器には、インテリアデザインの邪魔にならないように小型化および薄型化の要望がある。しかしながら、ダイナミックスピーカでは、駆動部（永久磁石、ボイスコイル）および振動板（コーン）の構造から、圧電スピーカに比べて、十分な音圧を保ちながら上記の要望を満たすことが難しい。また、ダイナミックスピーカには、振動板の振動が大きくなると、振動板を支持するフレームに振動板が接触してびびり音が発生するという問題もある。

これに対して、圧電スピーカは、圧電振動子が板状であるため、ダイナミックスピーカに比べて、小型かつ薄型であるとともに、安価である。また、圧電スピーカは、圧電振動子の外周部のみを支持部で支持すればよいため、圧電振動子の振動が大きくても、圧電振動子が外周部以外で支持部に接触することはなく、その結果、ダイナミックスピーカのようなびびり音が発生することはない。

しかしながら、上記の圧電スピーカは、共振周波数付近での音圧は高いが、他の周波数（特に低周波数領域）での音圧は低いという問題がある（図８の破線参照）。本明細書では、低周波数領域とは約１ｋＨｚ以下の周波数領域をいい、高周波数領域とは約１ｋＨｚを超える周波数領域をいうが、低周波数領域と高周波数領域との間に厳密な境界はない。

警報音の場合、３ｋＨｚ付近の周波数領域のみが用いられるのに対し、音声の場合、１ｋＨｚ以下の低周波数領域も用いられる。このため、図８の破線のように低周波数領域での音圧レベルが低いと、十分な距離まで音声が明確に届かない場合がある。

上記の問題を解決する手段として、圧電振動子が薄厚の樹脂板を介して支持部に支持される圧電スピーカが知られている（例えば特許文献２参照）。この圧電スピーカ９１は、図９（ｂ）に示すように、圧電振動子９３の外周部と薄厚部材９２が結合し、圧電振動子９３と結合した薄厚部材９２を支持部３が支持する。上記構成の圧電スピーカ９１は、圧電振動子を支持部が直接支持する場合に比べて、共振周波数を低くするとともに、低周波数領域での音圧を上げることができる。

特開２００８−３１０７３２号公報特開平９−２７１０９６号公報

しかしながら、薄厚部材９２を用いた従来の圧電スピーカ９１においても、煙感知器に採用した場合、依然として、低周波数領域での音圧を十分に得ることができなかった（図１０の破線参照）。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる煙感知器を提供することにある。

請求項１の発明は、煙を検知する煙感知部と、電気信号を音に変換する発音体と、前記発音体を支持する支持部と、前記煙感知部で煙が検知されると前記発音体から音が出力するように当該発音体に前記電気信号を出力する回路部とを備え、前記発音体は、圧電素子よりなる圧電体と、前記圧電体より面積が広く当該圧電体に積層される振動板とを有する圧電振動子を含むとともに、前記圧電振動子の外周部と結合して当該圧電振動子の周囲に設けられる薄厚部材を含み、前記薄厚部材は、山部と谷部の少なくとも１つからなるコルゲーションが環状に形成され、外周部で前記支持部と接合し、前記圧電振動子を弾性的に保持することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記支持部は、開口部が形成された取付板において当該開口部の全周囲にわたって設けられることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、複数の孔部が形成された蓋部を備え、前記支持部は、前記取付板の前記開口部の全周囲にわたって当該取付板から突出して設けられ、前記蓋部は、前記発音体との間に空間が形成されるように前記開口部を閉塞することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項の発明において、前記煙感知部を収納するハウジングを備え、前記煙感知部は、光を放射する発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部とを有し、前記発光部および前記受光部を用いて光学的に煙を検知することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明において、前記発音体の１次共振周波数は、６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記圧電体および前記振動板は、ともに円板形状であり、当該振動板の直径に対する当該圧電体の直径の直径比率が０．４０以上０．４６以下であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧電振動子の周囲に設けられた薄厚部材にコルゲーションが形成されることによって、薄厚部材も反曲して圧電振動子の振幅を大きくすることができるので、発音体が発する音について、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる。

請求項２の発明によれば、支持部が開口部の周囲に設けられることによって、発音体が支持部を介して取付板に取り付けられたときに、発音体の前面側と後面側との間で空気の出入りがないので、後面側から前面側への音の回り込みを防止することができ、その結果、音圧を上げることができる。

請求項３の発明によれば、発音体と蓋部との間に前気室（空間）が形成されることによって、前気室を薄型にすることができる。また、請求項３の発明によれば、前気室内で密閉された空気の制動によって、ピーク音圧の周波数領域を低周波数側に広げることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。

請求項４の発明によれば、火災が発生したときに、煙感知部がハウジング内で発光部および受光部を用いて光学的に煙を検知するので、速やかに警報音や警報音声を出力することができる。

請求項５の発明によれば、発音体の１次共振周波数を６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下にすることによって、低周波数領域での音圧を上げることができるので、音声出力時に音質を向上させることができる。

請求項６の発明によれば、発音体の圧電振動子において、振動板の直径に対する圧電体の直径の直径比率を０．４０以上０．４６以下にすることによって、発音体の１次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を最大近くまで上げることができる。

実施形態１に係る煙感知器の分解斜視図である。同上に係る発音体の断面図である。同上に係る圧電振動子の構成図である。同上に係る発音体であって、（ａ）が分解斜視図、（ｂ）が斜視図である。同上に係る薄厚部材の製造方法を時系列に示す図である。（ａ）が複数対の山部と谷部とがコルゲーションとして形成されている発音体の動作を説明する図、（ｂ）が１つの山部がコルゲーションとして形成されている発音体の動作を説明する図、（ｃ）がコルゲーションのない従来の発音体の動作を説明する図、（ｄ）がダイナミックスピーカである従来の発音体の動作を説明する図である。同上に係る発音体であって、（ａ）が断面図、（ｂ）がモデル図である。同上に係る発音体が発する音の音圧レベル特性と、薄厚部材のない従来の発音体が発する音の音圧レベル特性とを示す図である。（ａ）が同上に係る発音体の断面図、（ｂ）が従来の発音体の断面図である。同上に係る発音体が発する音の音圧レベル特性と、コルゲーションのない従来の発音体が発生する音の音圧レベル特性を示す図である。（ａ）が同上に係る発音体およびカバーの要部を示す断面図、（ｂ）がカバーの要部を示す前面図である。実施形態２に係る発音体であって、（ａ）が圧電振動子の構成図、（ｂ）が圧電体の直径に対する１次共振周波数の変化特性を示す図である。同上に係る発音体であって、圧電体と振動板の直径比率を変動させたときの音圧レベル特性を示す図である。実施形態３に係る発音体であって、（ａ）が、コルゲーションとして谷部、山部が形成されている場合の断面図、（ｂ）が、コルゲーションとして山部、谷部が形成されている場合の断面図、（ｃ）が、コルゲーションとして谷部のみが形成されている場合の断面図、（ｄ）が、コルゲーションとして山部のみが形成されている場合の断面図である。実施形態４に係る煙感知器の断面図である。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る煙感知器の構成について説明する。本実施形態の煙感知器は、例えば住宅などに取り付けられる住宅用火災警報器である。図１に示すように、煙感知器は、煙を検知する煙感知部１と、振動することで音を発する発音体２と、発音体２を支持する支持部３（図２参照）と、少なくとも発音体２を振動させるための回路部を含む基板回路４と、各構成部品１〜４が収納されるハウジング５と、被取付部（図示せず）への取付に用いられるベース６とを備えている。被取付部としては、住宅内の居室・寝室・階段・廊下などがある。

発音体２は、図２に示すように、圧電振動子７と、圧電振動子７の周囲に設けられる薄厚部材８とを備えている。発音体２は、火災発生時に煙感知部１（図１参照）で煙が検知されると、音を発する。発音体２が発する音には、例えば「ビュー、ビュー、ビュー」という警報音と、例えば「火事です」という警報音声とがある。警報音は、３ｋＨｚ付近の周波数領域の音がスイープされて発せられる。上記の警報音および警報音声により、火災発生を居住者に知らせることができる。また、電池残量が少なくなったときに「電池切れです」という報知音声も発音体２から発せられる。

圧電振動子７は、図３に示すように、圧電体７１と振動板７２が積層されたユニモルフ構造である。圧電体７１および振動板７２は、ともに円板形状である。圧電体７１は、電気信号を音に変換する効果（圧電効果）を有する圧電素子（ピエゾ素子）からなる。本実施形態の圧電素子としては、厚さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下のチタン酸ジルコン酸鉛（lead zirconium titanate）が用いられている。チタン酸ジルコン酸鉛は、三元系金属酸化物であるチタン酸鉛とジルコン酸鉛の混晶である。本実施形態で用いられるチタン酸ジルコン酸鉛の密度は、８．０×１０^３ｋｇ／ｃｍ^３である。振動板７２は、圧電体７１より直径が長くて面積が大きく、例えば厚さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の４２アロイ（ニッケルを４２％含む鉄ニッケル系合金）である。本実施形態で用いられる４２アロイの密度は、８．１５×１０^３ｋｇ／ｃｍ^３である。圧電体７１と振動板７２の厚さは同等にすることが好ましい。振動板７２は、例えばエポキシ接着剤などによって、圧電体７１と同心状に圧電体７１の表面に接着される。圧電体７１の表面には、厚さが２μｍ程度の銀によって電極が設けられている。電極にはリード線（図示せず）が接続される。電極とリード線の接続には、例えばＬＦはんだなどが用いられる。電極に信号電圧が印加されると、圧電体７１が歪み、圧電振動子７が振動する。

薄厚部材８は、図４に示すように、ドーナツ形状（環状）に形成された樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えばＰＥＩ（ポリエーテルイミド）やＰＥＮ（ポリエーテルナフタレード）などの熱可塑性樹脂が用いられている。薄厚部材８の厚さは、７５μｍ以上１８８μｍ以下である。薄厚部材８の内周部には、図２に示すような段差形状部８１が形成されている。段差形状部８１の内径は、圧電振動子７を周囲から嵌合することができる大きさである。薄厚部材８は、段差形状部８１で圧電振動子７と嵌合した状態で、例えばシリコーン接着剤やエポキシ接着剤などによって、圧電振動子７に接着される。上記のように薄厚部材８に段差形状部８１が形成されていることによって、圧電振動子７が薄厚部材８に確実に取り付けられ、取付位置も一定にすることができるので、発音体２が発する音の音圧や共振周波数を安定にすることができる。

また、薄厚部材８は、外周部で支持部３と結合して支持部３に固定される。薄厚部材８には、薄厚部材８の径方向すべてにおいて谷部８２１と山部８２２の少なくともいずれかからなるコルゲーション８２が環状に形成されている。薄厚部材８は、コルゲーション８２によって外周方向に伸縮する蛇腹構造であり、圧電振動子７を弾性的に保持する。コルゲーション８２としては、図２に示すように谷部８２１と山部８２２が交互に形成されていてもよいし、谷部８２１のみが連続して形成されていてもよいし、山部８２２のみが連続して形成されていてもよい。

薄厚部材８の製造方法について一例を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、厚さが一定の樹脂フィルムＡを金型Ｂとゴム材Ｃの間に置き、金型Ｂを所定の温度に加熱する。金型Ｂはコルゲーション８２の形状に加工されている。その後、図５（ｂ）に示すように、樹脂フィルムＡを挟んで金型Ｂをゴム材Ｃに押圧する。その後、図５（ｃ）に示すように、金型Ｂを開いて樹脂フィルムＡを取り外す。樹脂フィルムＡには、金型Ｂの形状にしたがってコルゲーション８２が形成される。このようにコルゲーション８２が形成された樹脂フィルムＡが薄厚部材８となる。なお、上述の薄厚部材８の製造方法において、金型Ｂを加熱するのではなく、樹脂フィルムＡを加熱してもよい。また、上述の薄厚部材８の製造方法において、ゴム材Ｃに代えて、圧縮空気であってもよい。

図２に示す支持部３は、薄厚部材８の周囲に設けられ、薄厚部材８が載置される載置面３１を有している。載置面３１には、切欠部３２が形成されている。切欠部３２には、接着剤がディスペンサなどによって充填される。接着剤としては、粘性の低いシリコーン接着剤や可視光硬化性樹脂が用いられる。切欠部３２に接着剤が堆積するため、薄厚部材８は、浮き上がることなく支持部３に接着される。これにより、薄厚部材８が支持部３に確実に取り付けられ、発音体２が発する音の音圧や共振周波数を安定にすることができる。

次に、発音体２が音を発するときの発音体２の動作について説明する。圧電体７１に信号電圧が印加されると、圧電体７１は収縮および膨張を繰り返すが、振動板７２は収縮も膨張もしないので、図６に示すように、圧電振動子７（発音体２）が反曲する。発音体２は、反曲動作を繰り返すことで、図６の矢印のように横方向に振動する。この振動によって、発音体２は音を発する。図６（ｃ）に示すようにコルゲーションのない従来の薄厚部材９２の場合、発音体９１の圧電振動子９３は、上述の振動のみである。これに対して、図６（ａ）（ｂ）に示すようにコルゲーション８２のある薄厚部材８は、コルゲーション８２のところで反曲しやすく、コルゲーション８２が反曲することによって外周方向に伸縮しやすい。その結果、発音体２（圧電振動子７）の振幅が大きくなり、低周波数領域および高周波数領域にわたって、発音体２が発する音の音圧が上がる。

ところで、図６（ａ）に示すように複数対の谷部８２１と山部８２２がコルゲーション８２として形成されている薄厚部材８の場合、拘束力が強くなる。一方、図６（ｂ）に示すように１つのみの山部８２２（または谷部８２１）がコルゲーション８２と形成されている薄厚部材８の場合、図６（ａ）の薄厚部材８に比べて、発音体２（圧電振動子７）の振幅は大きくなり、１次共振周波数での音圧が上がる。なお、図６（ｄ）に示すように発音体９４がダイナミックスピーカの場合、振動板９５が上下方向に振動するため、コルゲーション９６としての谷部９６１と山部９６２の数が多いほど、発音体９４の振動は大きくなる。

続いて、発音体２の１次共振周波数について説明する。図７（ａ）に示す発音体２は、図７（ｂ）に示すように、錘ＧがばねＪによって支持体Ｐに支持されている振動構造物Ｑとみなすことができる。振動構造物Ｑの１次共振周波数ｆは、ばねＪのばね定数をｋ、錘Ｇの質量をｍとすると、数１によって表わされる。

したがって、発音体２の１次共振周波数ｆ０は、薄厚部材８のばね定数をｋ０、圧電振動子７の質量をｍ０とすると、数２によって表わされる。薄厚部材８のばね定数ｋ０は、薄厚部材８のヤング率をＥ、薄厚部材８の厚さをｈ、薄厚部材８の径方向の長さをＬとすると、数３によって表わされる。

したがって、薄厚部材８の厚さｈを薄くすれば、ばね定数ｋ０を小さくすることができ、発音体２の１次共振周波数ｆ０を低くすることができる。

本実施形態の発音体２の１次共振周波数ｆ０は、薄厚部材８のばね定数ｋ０、圧電振動子７の質量ｍ０を調整することによって、６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下に設定されている。ばね定数ｋ０は、薄厚部材８のヤング率Ｅ、薄厚部材８の厚さｈ、薄厚部材８の径方向の長さＬで決定される。

ところで、薄厚部材８がなく圧電振動子を支持部が直接支持する従来の発音体では、本実施形態の薄厚部材８に相当する部分が振動板の一部となる。振動板は、薄厚部材より厚いため、ばね定数ｋ０は大きくなる。その結果、薄厚部材８がない従来の発音体は、本実施形態の発音体２に比べて、１次共振周波数ｆ０が高くなる。つまり、本実施形態の発音体２は、薄厚部材８がない従来の発音体に比べて、１次共振周波数ｆ０を低くすることができる。

図８には、本実施形態の発音体２が発する音の音圧レベル特性（図８の実線）と、薄厚部材８のない発音体（以下「比較例１の発音体」という）が発する音の音圧レベル特性（図８の破線）とが示されている。本実施形態の発音体２は、直径３５ｍｍの圧電振動子７にドーナツ形状の薄厚部材８が接着されて直径５０ｍｍとした構成である。比較例１の発音体は、直径５０ｍｍの圧電振動子のみである。図８の音圧レベル特性は、これらの発音体に４０Ｖｐ−ｐの電圧を印加して、発音体から１ｍ前方の位置における音圧レベルを測定した結果である。本実施形態の発音体２が発する音の音圧レベル特性は、比較例１の発音体が発する音の音圧レベル特性に比べて、１次共振周波数が低くなるとともに、低周波数領域での音圧レベルも上がっている。

また、図９（ａ）に示すように薄厚部材８にコルゲーション８２が設けられると、図９（ｂ）に示すようにコルゲーションのない薄厚部材９２の場合に比べて、ばね定数ｋ０は大きくなる。発音体２の外径を大きくすれば、音圧は比例して上がるが、限られた外径で効率よく音圧を上げるためには、薄厚部材８のばね定数ｋ０を変えればよい。

図１０には、本実施形態の発音体２が発する音の音圧レベル特性（図１０の実線）と、薄厚部材９２にコルゲーションがない発音体（以下「比較例２の発音体」という）９１が発する音の音圧レベル特性（図１０の破線）とが示されている。本実施形態の発音体２は、直径３５ｍｍの圧電振動子７に、コルゲーション８２が形成された薄厚部材８が接着されて直径５０ｍｍとした構成である。比較例２の発音体９１は、直径３５ｍｍの圧電振動子９３に、コルゲーションのない薄厚部材９２が接着されて直径５０ｍｍとした構成である。図１０の音圧レベル特性は、これらの発音体に４０Ｖｐ−ｐの電圧を印加して、発音体から１ｍ前方の位置における音圧レベルを測定した結果である。高周波数領域および低周波数領域の両領域において、本実施形態の発音体２が発する音のほうが、比較例２の発音体９１が発する音に比べて、音圧レベルが高い。特に、低周波数領域において顕著である。

次に、図１に示す煙感知部１について説明する。煙感知部１は、発光部および受光部（図示せず）を用いて光学的に煙を検知する。煙感知部１は、発光部および受光部が収納される光学基台１３を備えている。光学基台１３は、それぞれ屈曲した壁である複数のラビリンス壁を有し、防虫網１４で覆われている。各ラビリンス壁は、光学基台１３の内部への外光の侵入を防止するために設けられている。防虫網１４は、光学基台１３の外形に合わせた筒状に形成されている。発光部および受光部は、基板回路４に実装されている。発光部には、光を放射する光源としてＬＥＤが設けられ、受光部には、発光部からの光を受光する受光素子としてフォトダイオードが設けられている。発光部および受光部は、基板回路４が光学基台１３に取り付けられたときに、光学基台１３に収納される。このとき、受光部は、光学基台１３内において、発光部からの光の光軸上から外れた位置に配置される。つまり、受光部は、発光部からの光の光軸上には配置されていない。また、光学基台１３の各ラビリンス壁によって外光が侵入しないので、受光部が外光を受光することはない。

上記構造の煙感知部１では、光学基台１３の内部に煙が存在しない場合、発光部からの光が受光部で受光されることはない。一方、光学基台１３の内部に煙が存在する場合、煙感知部１では、発光部からの光が煙によって散乱し、散乱した光を受光部が受光する。つまり、煙感知部１は、受光部で光が受光されることによって、煙を検知する。

基板回路４は、実装基板４１を備えている。実装基板４１には、発音体２を振動させる回路部が実装されている。この回路部は、煙感知部１で煙が検知されると、発音体２が音を発するように、発音体２に電気信号を出力する。また、実装基板４１には、ボタン４２が設けられている。ボタン４２の前面部４２１は、基板回路４が収納される後述のボディ５１にカバー５２が取り付けられたとき、カバー５２の開口部５２６から外部に露出する。ボタン４２の前面部４２１にはＬＥＤ（図示せず）が設けられている。ボタン４２のＬＥＤは、例えば煙感知部１で煙が検知されると点灯する。つまり、例えば煙感知部１で煙が検知されると、ボタン４２の前面部４２１が明るくなる。外部に露出したボタン４２の前面部４２１が押操作されると、ボタン４２のＬＥＤが消灯し、発音体２からの音が停止する。

ハウジング５は、煙感知部１および基板回路４が収納されるボディ５１と、ボディ５１の表側（図１の上側）に取り付けられるカバー５２と、ボディ５１の裏側（図１の下側）に取り付けられる裏カバー５３とを備えている。ボディ５１とカバー５２と裏カバー５３とは、それぞれ難燃性ＡＢＳ材料で形成された部材である。

ボディ５１は、円板状の底面部５１１を備えている。底面部５１１には、防虫網１４が取り付けられる開口部５１３と、後述の電池収納部５３２が挿入される開口部５１４とが形成されている。底面部５１１の外周部からは、上下方向に突出する円筒状の側面部５１２が底面部５１１と一体に設けられている。側面部５１２には、複数の開口窓５１５，５１５・・・が形成されている。複数の開口窓５１５，５１５・・・は、煙感知部１に煙を流入させるために、格子状に枠組された複数の窓枠で仕切られている。

カバー５２は、曲面状の前面部５２１を備えている。前面部５２１には、前面部５２１の外周部から下方に突出する円筒状の側面部５２２が一体に設けられている。また、図１１（ａ）に示すように、前面部５２１には、複数の音孔（孔部）５２３，５２３・・・が形成された領域５２４がある。各音孔５２３は、共鳴が起こらないように、カバー５２の厚さに対して十分大きなサイズである。前面部５２１の背面には、支持部３として、領域５２４の周囲から円筒状のリブが突出して設けられている。図２を用いて上述したように、支持部３には、発音体２が接着剤によって接着されている。この接着によって、領域５２４と発音体２の間には、前気室５４が形成される。前気室５４と後気室５５の間は空気の出入りが遮断されているので、圧電振動子７の背面（図１１（ａ）の下面）から前気室５４に音が回り込まないようになっている。本実施形態のカバー５２（領域５２４以外）は、本発明の取付板に相当し、本実施形態の領域５２４は、本発明の蓋部に相当する。また、本実施形態では、領域５２４がカバー５２の一部となっているが、仮にカバー５２から領域５２４を取り除いたとすると、このときカバー５２に形成される開口部は、本発明の開口部に相当する。

また、前面部５２１の背面には、発音体２が発する音（音波）の反射体となるディフューザ５２５が領域５２４の中心に一体に設けられている。ディフューザ５２５が設けられた面には音孔５２３が形成されていない（図１１（ｂ）参照）。ディフューザ５２５における発音体２との対向位置は曲面（凹面）になっている。このようなディフューザ５２５が発音体２の前方に設置されることによって、音圧分布が制御される。つまり、発音体２から真上方向に発せられた音（音波）は、図１１（ａ）の矢印のように、ディフューザ５２５の曲面で反射する。ディフューザ５２５で反射した音は、さらに発音体２などで反射し、音孔５２３を通って斜め方向に伝播する。これにより、発音体２が発する音が挟指向性になるのを防止することができる。その結果、本実施形態の煙感知器は、戸建住宅のような広い空間に向かって音を発するのに適している。

前面部５２１には、図１に示すように、ボタン４２の前面部４２１を露出するための開口部５２６が形成されている。

裏カバー５３は、円板状の底面部５３１を備えている。底面部５３１には、電池が収納される電池収納部５３２が設けられている。電池収納部５３２には、裏カバー５３がボディ５１に取り付けられた後、外側（図１の下側）から電池ＢＴが収納される。電池収納部５３２に収納された電池ＢＴは、基板回路４に電気的に接続される。

ベース６は、被取付部（図示せず）に取り付けられた後、ハウジング５と係合する。これにより、本実施形態の煙感知器は、被取付部（図示せず）に設置される。

次に、本実施形態に係る煙感知器の動作について説明する。煙感知部１で煙が検知されると、基板回路４に実装された回路部によって圧電体７１に信号電圧が印加される。その後、発音体２は、圧電振動子７および薄厚部材８の振動によって、音を発する。これにより、本実施形態の煙感知器から警報音または警報音声が出力される。

以上、本実施形態によれば、圧電振動子７の周囲に設けられた薄厚部材８にコルゲーション８２が形成されることによって、薄厚部材８も反曲して圧電振動子７の振幅を大きくすることができるので、発音体２が発する音について、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる。その結果、煙感知器は、煙を検知して火災発生と判断した場合、明確に音声出力することができる。

また、本実施形態によれば、発音体２が支持部３を介してカバー５２に取り付けられたときに、発音体２の前面側と後面側との間で空気の出入りがないので、後面側から前面側への音の回り込みを防止することができ、その結果、音圧を上げることができる。

さらに、本実施形態によれば、発音体２とカバー５２の領域５２４との間に前気室５４が形成されることによって、前気室５４を薄型にすることができる。また、本実施形態によれば、前気室５４内に密閉された空気の制動によって、ピーク音圧の周波数領域を低周波数側に広げることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。

また、本実施形態によれば、火災が発生したときに、煙感知部１がハウジング５内で発光部および受光部を用いて光学的に煙を検知するので、速やかに警報音や警報音声を出力することができる。

さらに、本実施形態によれば、発音体２の１次共振周波数を６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下にすることによって、低周波数領域での音圧を上げることができるので、音声出力時に音質を向上させることができる。

なお、本実施形態では、振動板７２として４２アロイの板を用いているが、本実施形態の変形例として、振動板７２が他の金属板であってもよいし、振動板７２が樹脂板であってもよい。このような構成であっても、本実施形態と同様の効果を奏する。ただし、上述したように、発音体２の１次共振周波数は圧電振動子７の質量に依存するため、本変形例のように振動板７２が他の金属板または樹脂板であっても、質量を考慮する必要がある。また、撓みも考慮する必要がある。

（実施形態２）
実施形態２では、図１２（ａ）に示す圧電振動子７について、振動板７２の直径ｒ１に対する圧電体７１の直径ｒ２の直径比率（ｒ２／ｒ１）を変えた場合について説明する。

図１２（ｂ）には、直径ｒ１を５０ｍｍに一定にして圧電体７１の直径ｒ２を変えたときの圧電振動子７の１次共振周波数の変化特性を示す。図１２（ｂ）では、所定の周波数に対する１次共振周波数の相対値を示し、ａ０＜ａ１＜ａ２＜ａ３である。圧電振動子７の１次共振周波数は、直径ｒ２が２０ｍｍ付近で最小となる。圧電振動子７の１次共振周波数が低いほうが、薄厚部材８を有する発音体２の１次共振周波数も低くなる。したがって、発音体２の１次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を上げるためには、直径比率（ｒ２／ｒ１）を０．４０以上０．４６以下にするのが好ましい。

図１３には、直径比率（ｒ２／ｒ１）が０．４である発音体２が発する音の音圧レベル特性（図１３の実線）と、直径比率（ｒ２／ｒ１）が０．６である発音体２が発する音の音圧レベル特性（図１３の破線）とが示されている。図１３に示すように、直径比率（ｒ２／ｒ１）が０．４である発音体２が発する音のほうが、直径比率（ｒ２／ｒ１）が０．６である発音体２が発する音に比べて、１次共振周波数が低くなり、低周波数領域での音圧レベルが高い。

以上、本実施形態によれば、発音体２の圧電振動子７において、振動板７２の直径ｒ１に対する圧電体７１の直径ｒ２の直径比率（ｒ２／ｒ１）を０．４０以上０．４６以下にすることによって、発音体２の１次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を最大近くまで上げることができる。

（実施形態３）
実施形態３では、図１４に示すように、コルゲーション８２が支持部３の近傍のみに形成されている薄厚部材８について説明する。本実施形態のコルゲーション８２としては、図１４（ａ）（ｂ）に示すように谷部８２１と山部８２２の両方が形成されていてもよいし、図１４（ｃ）に示すように谷部８２１のみが形成されていてもよいし、図１４（ｄ）に示すように山部８２２のみが形成されていてもよい。本実施形態の薄厚部材８を有する発音体２は、コルゲーション８２が薄厚部材８の径方向すべてに形成されている場合に比べて、特に高周波数領域において振幅が大きくなり、高周波数領域での音圧が上がる。

（実施形態４）
実施形態４に係る煙感知器は、図１５に示すように、居室などの天井を構成する表面板Ｍに煙感知部１と発音体２とが別体に設けられている点で、実施形態１に係る煙感知器（図１参照）と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、表面板Ｍとともに天井を構成する天井基板Ｎに、開口部Ｎ１が形成されている。この開口部Ｎ１において、支持部３が表面板Ｍに取り付けられ、発音体２が支持部３を介して表面板Ｍに固定される。発音体２と支持部３と表面板Ｍとによって、気密封止された前気室Ｐが形成される。

表面板Ｍの領域Ｍ１は、発音体２と対向する位置が曲面状（凸面状）に前方（図１５の下方）に突出するいわゆるドロンコーンを形成している。上記のように表面板Ｍが曲面状に前方に突出することによって、発音体２が発する音を広い範囲に放射させることができる。つまり、音の拡散性を高めることができる。また、表面板Ｍの領域Ｍ１の強度を高めることができる。さらに、前気室Ｐに密閉された空気の制動によって、発音体２が発する音を低周波数側にシフトさせることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。本実施形態の表面板Ｍ（領域Ｍ１以外）は、本発明の取付板に相当し、表面板Ｍの領域Ｍ１は、本発明の蓋部に相当する。また、本実施形態では、領域Ｍ１が表面板Ｍの一部となっているが、仮に表面板Ｍから領域Ｍ１を取り除いたとすると、このとき表面板Ｍに形成される開口部は、本発明の開口部に相当する。

本実施形態の煙感知部１は、表面板Ｍの前面（図１５の下面）に取り付けられている。発音体２を振動させる回路部は、図示していないが、煙感知部１または発音体２のいずれかの近傍に設置されている。

本実施形態では、煙感知部１で煙が検知された場合、発音体２の圧電振動子７に信号電圧が印加されると、発音体２が振動して前気室Ｐの空気振動が表面板Ｍ（特に領域Ｍ１）に伝達する。表面板Ｍが振動することによって、天井から居室空間に音が発せられる。

１煙感知部
２発音体
３支持部
４基板回路
５ハウジング
５２カバー（取付板）
５２３音孔（孔部）
５２４領域（蓋部）
７圧電振動子
７１圧電体
７２振動板
８薄厚部材
８２コルゲーション
Ｍ表面板（取付板）
Ｍ１領域（蓋部）

Claims

煙を検知する煙感知部と、
電気信号を音に変換する発音体と、
前記発音体を支持する支持部と、
前記煙感知部で煙が検知されると前記発音体から音が出力するように当該発音体に前記電気信号を出力する回路部とを備え、
前記発音体は、
圧電素子よりなる圧電体と、前記圧電体より面積が広く当該圧電体に積層される振動板とを有する圧電振動子を含むとともに、
前記圧電振動子の外周部と結合して当該圧電振動子の周囲に設けられる薄厚部材を含み、
前記薄厚部材は、山部と谷部の少なくとも１つからなるコルゲーションが環状に形成され、外周部で前記支持部と接合し、前記圧電振動子を弾性的に保持する
ことを特徴とする煙感知器。
前記支持部は、開口部が形成された取付板において当該開口部の全周囲にわたって設けられることを特徴とする請求項１記載の煙感知器。
複数の孔部が形成された蓋部を備え、
前記支持部は、前記取付板の前記開口部の全周囲にわたって当該取付板から突出して設けられ、
前記蓋部は、前記発音体との間に空間が形成されるように前記開口部を閉塞する
ことを特徴とする請求項２記載の煙感知器。
前記煙感知部を収納するハウジングを備え、
前記煙感知部は、光を放射する発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部とを有し、前記発光部および前記受光部を用いて光学的に煙を検知する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の煙感知器。
前記発音体の１次共振周波数は、６００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の煙感知器。
前記圧電体および前記振動板は、ともに円板形状であり、当該振動板の直径に対する当該圧電体の直径の直径比率が０．４０以上０．４６以下であることを特徴とする請求項５記載の煙感知器。