JP2011192244A - 熱感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱感知器の薄型化を図ると共に、迅速且つ正確に温度測定することができるようにする。
【解決手段】熱感知器１において、本体３と、該本体３に設けられたカーボン製吸熱板１１と、該カーボン製吸熱板１１の内面１１ａと対向する位置であって、該カーボン製吸熱板１１と離して設けられた非接触温度センサ７とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、火災を検出する熱感知器に関するものである。

従来の熱感知器は、筐体の表面にサーミスタを突設し、そのサーミスタに熱気流を直接接触させて温度を測定している（例えば、特許文献１参照）

特開２００３−１０９１４１号公報

従来の熱感知器では、サーミスタを熱気流にさらして温度を測定するために、そのサーミスタを筐体から突出させて設けている。そのため、サーミスタに棒体などが衝突して外力が加わると、変形して温度測定が不可能となったり、又は正確に温度測定ができなくなることがある。

そこで、サーミスタを外力から守るために、サーミスタの保護構造部（ガード）が必要となるが、この保護構造部を設けると、熱感知器全体が厚くなってしまうので、熱感知器の薄型化の要求に応えることができない。

この発明は、上記事情に鑑み、熱感知器の薄型化を図ると共に、迅速且つ正確に温度測定することができるようにすることを目的とする。

この発明は、本体と、該本体に設けられたカーボン製吸熱板と、該カーボン製吸熱板の内面と対向する位置であって、該カーボン製吸熱板と離して設けられた非接触温度センサとを有することを特徴とする熱感知器である。

又、この発明は、本体と、該本体に設けられたカーボン製吸熱板と、該カーボン製吸熱板の内面と対向する位置であって、該カーボン製吸熱板と離して設けられた非接触温度センサと、該本体に設けられた自己温度センサとを有することを特徴とする熱感知器である。

尚、この発明において、前記カーボン製吸熱板は、その内面及び／又は外面が粗面加工されたものとすることができる。又、前記カーボン製吸熱板は、ドライカーボンにより形成されたものとすることができる。又、前記非接触温度センサは、サーモパイルとすることができる。又、前記自己温度センサは、サーミスタとすることができる。

この発明は、熱感知器を薄型化することができるが、吸熱板がカーボン製で、熱伝導率と赤外線放射率が共に高く、熱が伝わり易いと共に赤外線放射エネルギーが大きいものであることで、周囲環境の温度変化に迅速に追従して、吸熱板の温度及びそれに対応する赤外線放射エネルギーが迅速に変化すると共に、温度変化に対応する赤外線放射エネルギーの変化が大きいため、周囲環境の温度変化の検出がし易くなっているので、温度測定を迅速且つ正確に測定することができる。

即ち、この発明は、熱感知器の薄型化を図ると共に、温度を迅速且つ正確に測定することができる。

又、この発明は、所定の温度を検出すると火災を検出する定温式の熱感知器に適用することができるのは勿論のこと、差動式の熱感知器にも適用することができる。差動式の熱感知器は、所定時間内に所定の温度上昇を検出すると火災を検出するものであるが、吸熱板がカーボン製であり、前記のように、温度変化に対応する赤外線放射エネルギーの変化が迅速であり、且つその変化が大きいものであることで、限られた時間内の温度変化を検出する必要があるものであっても、それを確実に検出することができ、即ち、差動式の熱感知器であっても、温度を迅速且つ正確に測定することができ、正確な火災判定ができる。

更に、この発明は、カーボン製の吸熱板の内面を粗面にすれば、光線が反射するのを抑えることができ、より熱外線の放射率が高くなるので、温度センサによる熱感知部の外部の温度測定をより正確なものとすることができる。

更に、この発明は、カーボン製の吸熱板の外面を粗面にすれば、熱気流にさらされる外面の表面積を増やすことができ、吸熱性を高めることができる。

この発明の実施形態を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 熱感知器のセンサを示す平面図である。 前記センサの正面図である。 使用状態を示す斜視図である。

熱感知器１は、本体３と本体３を覆う筐体５を備えている。本体３は、プラスチックにより円盤状に形成され、図示しないベースを介して天井面に設置される。本体３の中央部には、非接触温度センサ７が設けられているが、このセンサ７として、例えばサーモパイルが用いられる。このサーモパイルは、物体から放射される赤外線を受け、そのエネルギー量に応じた熱起電力を発生する赤外線センサである。

本体３には、自己温度センサ９が非接触温度センサ７と一体となって設けられているが、このセンサ９としては、例えばサーミスタが用いられる。サーミスタは、温度変化に対して極めて大きな抵抗値変化を示す抵抗器である。

両センサ７、９を本体３と一体に設けることにより、より熱感知器１の小型化を図ることができる。

筐体５は、プラスチックで形成され、円筒部５ａと、円筒部５ａに連続する円錐台形部５ｂとを備えている。円錐台形部５ｂの頂面５ｃには、吸熱板１１が設けられている。

吸熱板１１は、円形状に形成され、且つ着脱自在に設けられており、本体３の表面３ａと平行に配置され、内面１１ａはサーモパイル７と間隔ｔをおいて対向している。この間隔ｔは、吸熱板１１がサーモパイル７の視野範囲Ｓ内に位置するように調整されている。

そして、吸熱板１１は、火災の熱を吸収し易く、且つ吸収した熱により赤外線を放射し易く、燃え難い材料であるカーボンにより形成されている。

吸熱板１１を形成しているカーボンは、熱伝導率と赤外線放射率が共に高い材料ということができる。即ち、次表に示す通り、金属であるアルミニウム、銅、鉄は、熱伝導率は高いものの、赤外線放射率は低く、樹脂は、赤外線放射率は高いものの、熱伝導率は低いが、これらの材料と比べて、カーボンは比較的熱伝導率も高いし、赤外線放射率も高い。

例えば、吸熱板１１を金属製のものにした場合、熱伝導率は高いので、温まり易く、周囲温度の変化に迅速に追従するが、赤外線放射率が低いため、赤外線放射エネルギーが小さく、温度変化に対応した赤外線放射エネルギーの変化が小さいので、非接触温度センサ７の出力電圧の変化が小さく、その変化を正確には検出し難い。検出し易くするためには、非接触温度センサ７の出力電圧を増幅する必要があるが、出力電圧を増幅するとなると、ノイズも増幅されるので、ノイズ対策が必要となる。金属の赤外線放射率は黒体塗装することで高めることができるが、黒体塗装をするとなると、逆に熱伝導率を低くしてしまうし、製造工程を増やしてしまう。又、吸熱板１１を樹脂製のものにした場合、赤外線放射率は高いため、赤外線放射エネルギーが大きく、温度変化に対応した赤外線放射エネルギーの変化が大きいので、その変化を検出し易いが、熱伝導率が低いため、周囲温度の変化に迅速に追従できず、赤外線放射エネルギーの変化が緩慢であり、温度変化を迅速には検出し難い。熱伝導率は、薄くし、体積を減らして熱容量を減らすことで高めることはできるが、樹脂の場合、強度を確保しつつ、薄くするのは困難である。

これに対し、カーボン製の吸熱板１１は、熱伝導率と赤外線放射率が共に高いカーボン製であることで、熱が伝わり易く、且つ赤外線放射エネルギーが大きいので、周囲環境の温度変化に迅速に追従して、温度及びそれに対応する赤外線放射エネルギーが迅速に変化し、且つ温度変化に対応する赤外線放射エネルギーの変化が大きいので、非接触温度センサ７の出力電圧の変化が大きく、その変化の検出がし易くなっており、温度測定を迅速且つ正確に測定することができるものとなっている。

即ち、熱感知器１は、吸熱板１１がカーボン製であることで、それを金属製や樹脂製のもにした場合に比べて、温度測定を迅速且つ正確にすることができるものとなっている。

熱感知器１には、吸熱板１１がカーボン製であることで、それを金属製や樹脂製のものにした場合に比べ、更に次の利点がある。即ち、金属製のものにした場合、前記のように黒体塗装する必要があるが、カーボン製であれば、そのような塗装の必要はないので、製造工程を少なくなくすることができ、製造効率を上げることができる。又、樹脂製のものにした場合、強度を確保しつつ、薄くするのは難しいが、カーボンは高い強度を有するものであり、カーボン製であれば、強度を確保しつつ、薄くすることができる。そして、薄くすることで、熱伝導率をより高めることができるし、感知器全体としても、剛性を確保しつつ、軽量化することができる。

更に、熱感知器１は、定温式の熱感知器とすることもできるし、差動式の熱感知器とすることもできる。差動式の熱感知器は、所定時間内に所定の温度上昇を検出して、火災を検出するものであるが、吸熱板１１が、カーボン製であり、前記のように、温度変化に対応する赤外線放射エネルギーの変化が迅速であり、且つその変化が大きいものであることで、限られた時間内の温度変化を検出する必要のあるものであっても、それを確実に検出することができる。即ち、熱感知器１を差動式のものにしたとしても、温度測定を迅速且つ正確なものとすることができる。

尚、吸熱板１１はカーボン製のものであるが、具体的には、例えばドライカーボンにより形成されたものとすることができる。このドライカーボンとは、樹脂を染み込ませたカーボンファイバを高温高圧釜で焼き上げたもので、不要な樹脂分が取り除かれ、軽量且つ剛健なものである。又、吸熱板１１の内面１１ａは粗面加工したものとすることができ、そのようにすることで光線が反射するのを抑えることができ、より熱外線の放射率が高くなるので、サーモパイル７による熱感知器１の外部の温度測定をより正確なものとすることができる。更に、吸熱板１１の外面（頂面５ｃ）も粗面加工（例えば、エンボス加工）したものとすることができ、そのようにすることで表面積を大きくすることができ、吸熱性を高めることができる。

ここで、自己温度センサ９について説明する。本実施の形態は、前記のように、非接触式温度センサ７（サーモパイル）に加えて、自己温度センサ（サーミスタ）９を備えたものとなっている。これは、サーモパイルの場合、同じ赤外線量であっても、自己の温度により出力電圧が変化するのを考慮したものであり、本体３に自己温度センサ（サーミスタ）９を設けることにより、自己の温度を測定し、温度補正ができるようになっている。尚、この自己温度センサ９と非接触式温度センサ７は、同じケースに収納し、ユニット化してもよく、そのようにすれば更に正確な温度補正をすることができる。又、自己温度センサ９を備えず、非接触式温度センサ７のみにより温度測定するようにしてもよいことは勿論である。

最後に、本実施の形態の作動について説明する。

熱感知器１は、火災監視領域の天井面に図示しないベースを介して取り付けられ、熱感知器１のサーモパイル７とサーミスタ９は、常時、温度監視を行っている。即ち、サーモパイル７は、外気の温度としての吸熱板１１の温度を監視し、又、サーミスタ９は、本体３内の温度を監視している。

監視領域において火災が発生すると、監視領域の温度が上昇すると共に、熱気流Ａが天井面に沿って流れる。そのため、熱気流Ａは熱感知器１の筐体５の円錐台形部５ｂに案内されながら頂面５ｃに向かって流れるので、吸熱板１１は熱気流Ａにより加熱されて温度が上昇する。吸熱板１１の温度は、その温度に対応して放射される赤外線放射エネルギーに基づいてサーモパイル７が測定し、その測定結果は図示しない制御部に送信される。この時、筐体５に覆われている本体３の温度は、サーミスタ９により測定され、その測定結果も制御部に送信される。制御部は、サーモパイル７の測定温度（出力電圧）とサーミスタ９の測定温度（出力電圧）に基づき、火災か否かを判断する。より詳細に説明すると、サーミスタ９の測定温度（出力電圧）により、サーモパイル７の測定温度（出力電圧）を温度補正し、この補正したサーモパイル７の測定温度（出力電圧）に基づいて、火災か否かを判断する。制御部が火災の発生を判断すると、制御部はＬＥＤ等の発光素子やブザー等の警報装置（図示せず）によって火災の発生を周囲に警報する。本実施の形態では熱感知器について示したが、炎感知器や煙感知器と組み合わせて、複合型感知器としてもよい。

１ 熱感知器
３ 本体
５ 筐体
７ 非接触温度センサ（サーモパイル）
９ 自己温度センサ（サーミスタ）

Claims (4)

1. 本体と、該本体に設けられたカーボン製吸熱板と、該カーボン製吸熱板の内面と対向する位置であって、該カーボン製吸熱板と離して設けられた非接触温度センサとを有することを特徴とする熱感知器。
2. 本体と、該本体に設けられたカーボン製吸熱板と、該カーボン製吸熱板の内面と対向する位置であって、該カーボン製吸熱板と離して設けられた非接触温度センサと、該本体に設けられた自己温度センサとを有することを特徴とする熱感知器。
3. 前記カーボン製吸熱板の内面及び／又は外面が粗面加工されたものであることをことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱感知器。
4. 前記カーボン製吸熱板をドライカーボンにより形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱感知器。

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