JP2011215881A - 煙感知器 - Google Patents

Abstract

【課題】電池内蔵型の煙感知器において、長期間に亘って安定して使用することのできる煙感知器を得る。
【解決手段】本発明に係る煙感知器は、検煙空間１７に向けて発光する発光素子１３と、検煙空間１７に流入した煙粒子による散乱光を受光する受光素子１５と、天井面に設置された蛍光灯２１の光を検煙空間１７に向けて導入する第１光導入路と、蛍光灯２１が点灯していることを検知する検知手段２７と、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されているときは発光素子１３の発光を停止し、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されないときには発光素子１３の発光を行わせる制御手段２９とを備えてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は煙感知器に関する。

一般的に、煙感知器は天井面に取り付けられ、ラビリンスによって形成される検煙空間に向けてＬＥＤを間欠的に発光させて、検煙空間に煙が流入している場合の煙粒子による散乱光をＰＤなどの受光素子で受光して火災を感知するものである。
このような煙感知器において、電源として専用の電池を内蔵して、ＬＥＤの発光等を行わせているものがある。

ところで、煙感知器等の火災感知器は天井面に取り付けることから、同じく天井面に取り付ける電気機器との協働を行えるという考えがあり、そのようなものとして、コンセント付壁掛式住宅用火災警報器が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に提案されたものは、住宅用火災警報器にシーリングプラグを付け、天井のソケットに接続して電気を取り、住宅用火災警報器につけたソケットに照明器具を取り付けるというものである。

特開２００６−２２１５８９号公報

電池を内蔵した煙感知器において、例えば１０年という長期間に亘って安定して電源を供給して安定した動作をすることが求められる。
また、煙感知器の取付に関し、天井面へベースを埋め込む等の手間をなくして簡易に行いたいという要請もある。
この点、取付に関しては、特許文献１に住宅用火災警報器にソケットを取り付けて、このソケットを介して照明器具を取り付けることが提案されている。
しかしながら、特許文献１のものでは住宅用火災警報器の電源を照明器具の電源と供用しているため、特殊なソケットが必要となる。また、停電時などの非常時に電源供給をどのようにするかも問題となる。仮に、非常時においては、電池を使用するとしても、電池が長期間使用されないと電池の劣化の問題もあり、やはり安定的な動作を確保することは難しい。

以上のように、従来の煙感知器においては、長期間に亘って安定的な動作を確保することや、取付を簡易にすることについて、いまだ不十分であり、より安定的な動作の確保や簡易な取付構造の開発が望まれていた。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、電池内蔵型の煙感知器において、長期間に亘って安定して使用することのできる煙感知器を得ることを目的としている。また、天井面への取り付けが容易な煙感知器を得ることを目的としている。

電池内蔵型の煙感知器において、長期間に亘って安定して電源を供給するには、電池の消費を抑えることが必要である。
煙感知器において電源消費の主たるものはＬＥＤの発光に使用する電源である。そこで、発明者は、内蔵する電池の消費を抑えるには、ＬＥＤの発光に消費する電源量を減らすことが効果的であるという点に着眼した。そして、この点を、煙感知器と同様に天井面に取り付けられる照明器具との協働によって解決できるのではないかとの着想を得て、さらに鋭意検討して本発明を完成したものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る煙感知器は、検煙空間に向けて発光する発光素子と、前記検煙空間に流入した煙粒子による散乱光を受光する受光素子と、天井面に設置された照明器具の光を前記検煙空間に向けて導入する第１光導入路と、前記照明器具が点灯していることを検知する検知手段と、該検知手段によって前記照明器具が点灯していることが検知されているときは前記発光素子の発光を停止し、前記検知手段によって前記照明器具が点灯していることが検知されないときには前記発光素子の発光を行わせる制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記照明器具の光を常時前記受光素子に導入する第２光導入路を有し、前記検知手段は前記第２光導入路から導入される光を受光した前記受光素子の受光信号を入力して前記照明器具の点灯を検知することを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記照明器具の光を受光する太陽電池と、該太陽電池で発電された電源を蓄電する蓄電池を備え、該蓄電池に蓄電された電源を前記発光素子を発光させるための電源に使用できるようにしたことを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記照明器具は直管または曲管の蛍光灯からなり、煙感知器の保護カバーに、前記該蛍光灯が挿入されることで煙感知器を前記蛍光灯に保持できる保持部を備えたことを特徴とするものである。

本発明においては、検知手段によって照明器具が点灯していることが検知されているときは発光素子の発光を停止し、検知手段によって照明器具が点灯していることが検知されないときには発光素子の発光を行わせるようにしたので、電池の消耗を抑えることができ、それ故に長期間安定した動作を確保することができる。

本発明の一実施の形態に係る煙感知器の説明図である。 図１に示した煙感知器を図１に示した矢視Ａ−Ａ方向からみたときの各構成部の配置を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器のブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器の取付方法の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器の動作を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器の動作を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器の動作を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る煙感知器の動作を説明する説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る煙感知器の説明図である。 図９に示した煙感知器を図９に示した矢視Ｂ−Ｂ方向からみたときの各構成部の配置を説明する説明図である。

［実施の形態１］
図１〜図８に基づいて本実施の形態に係る煙感知器を説明する。
なお、図２は各構成部の配置を説明する説明図であり、保護カバー３と回路基板９を重ねて図示している。
本実施の形態に係る煙感知器１は、保護カバー３と、保護カバー３の上部に設けられて直管又は曲管の蛍光灯２１が挿入される挿入穴５を有する保持部７と、保護カバー３の内部に設置された回路基板９と、回路基板９の下面側に設置された光学台１１と、光学台１１に設置された発光素子１３及び受光素子１５と、光学台１１を囲むように設置されて検煙空間１７を形成するラビリンス１９と、蛍光灯２１の光を検煙空間１７に向けて導入する第１光導入路２３と、蛍光灯２１の光を受光素子１５に向けて導入する第２光導入路２５と、蛍光灯２１が点灯していることを検知する検知手段２７と、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されているときは発光素子１３の発光を停止し、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されないときには前記発光素子１３の発光を行わせる制御手段２９と、発光素子１３の発光等のための電源を供給する電池（図示なし）を備えている。
以下、煙感知器１を構成する各部の主なものを更に詳細に説明する。

＜保護カバー＞
保護カバー３は、円筒状をしており、内部には、後述する回路基板９、光学台１１、発光素子１３、受光素子１５等が収められている。また、保護カバー３の下部には煙を検煙空間１７に流入させるためのスリット状の開口部（図示なし）が形成されている。

＜保持部＞
保持部７は、保護カバー３の上面部に保護カバー３と一体に設けられて、煙感知器１を蛍光灯２１に保持させる機能を有するものである。かかる機能を有する保持部７は、保護カバー３の上面部から円柱又は角柱が上側に突出して設けられ、保護カバー３の上面部と平行に蛍光灯２１が挿入される円柱状の挿入穴５を有している。この挿入穴５は、蛍光灯２１の径とほぼ同じ大きさの径に形成されている。図４（ｂ）に示すように、挿入穴５に蛍光灯２１を挿入することで、天井面に設置された蛍光灯２１に煙感知器１が保持される。

＜回路基板＞
回路基板９は、図３に示すようにＬ字状に形成され、発光素子１３の発光を制御する発光制御回路３１、受光素子１５の受光信号を増幅する受光増幅回路３３、火災信号を他の感知器４２に送信する送受信回路３５、プログラムを記憶するＲＯＭ３７、データの記憶と読出しができるＲＡＭ３９、ＲＯＭ３７に記憶されているプログラムを読み出して各種の機能手段を実現するＭＰＵ４１等が搭載されている。検知手段２７、制御手段２９は、ＭＰＵ４１がプログラムを読み出して実行することによって実現される。

＜光学台＞
光学台１１には、発光素子１３を保持する発光素子保持部１１ａと、受光素子１５を保持する受光素子保持部１１ｂとが設けられている。
発光素子保持部１１ａは、図１、図２に示されるように、発光素子１３を斜め上方に向けて保持し、発光素子１３から照射される光が検煙空間１７に向けて照射されるようにしており、発光素子１３から照射された光が受光素子１５に直接入射しないようになっている。また、受光素子保持部１１ｂは、発光素子保持部１１ａと同様に、図１、図２に示されるように、受光素子１５を斜め上方に向けて保持し、発光素子１３から照射される直接光および後述する第１光導入路２３から導入される蛍光灯２１の直接光は受光しないが、斜め上方から入射される散乱光は受光できるようになっている。

＜発光素子＞
発光素子１３は、例えばＬＥＤによって形成される。発光素子１３は制御手段２９の制御信号に基づいて発光制御回路３１から発信される信号によって間欠的に発光、つまりパルス発光するように発光が制御される。

＜受光素子＞
受光素子１５は、例えばＰＤ（フォトダイオード）によって形成される。受光素子１５は、発光素子１３又は蛍光灯２１から照射された光が検煙空間１７内に流入した煙粒子による散乱光を受光して受光信号を出力する。受光信号は、受光増幅回路３３によって増幅されてＭＰＵ４１に入力される。

＜ラビリンス＞
ラビリンス１９は、外部からの煙の流入を可能にすると共に外部からの光を遮断して検煙空間１７を形成する。

＜第１光導入路＞
第１光導入路２３は、照明器具、例えば蛍光灯２１の光を検煙空間１７に向けて導入する。第１光導入路２３は、図１に示すように、保持部７の挿入穴５の周壁下部、保護カバー３の上面部を貫通するようにして形成されている。蛍光灯２１が点灯しているときには、常時、蛍光灯２１の光が第１導入路を介して検煙空間１７に導入される。
第１光導入路２３から検煙空間１７に導入される光が、直接、受光素子１５に入射しないように、挿入穴５の周壁下部、保護カバー３の上面部及び回路基板９に設ける開口部の位置及び大きさが設定されている。

＜第２光導入路＞
第２光導入路２５は、常時点灯している蛍光灯２１の光を受光素子１５に向けて導入する。第２光導入路２５は、図１に示すように、保持部７の挿入穴５の斜下部周壁、保護カバー３の上面部及び回路基板９を貫通するようにして形成されている。蛍光灯２１が点灯しているときには、常時、蛍光灯２１の光が第２光導入路２５を介して受光素子１５に受光される。
この第２光導入路２５は、受光素子１５の受光量が飽和閾値に達しないよう、第２光導入路２５の穴の径を小さくするか、第２光導入路２５内に減光フィルタを設けるなどの光量調整手段を利用して、光量を調整する必要がある。より具体的に述べると、受光素子１５の飽和閾値を１００とした場合、蛍光灯２１が点灯している初期状態で、第２光導入路から取り入れる光による出力が１０になるように、第２光導入路２５の穴の径を調整する。即ち、第２光導入路２５は、散乱光を検出するのを阻害しない程度の光量が入射するようにその穴径が調整されている。これにより、残りの９０は散乱光の検出に割り当てることが可能となる。なお、散乱光入射時の受光素子１５の出力は、例えば７５となり、蛍光灯２１の直接入射に比べて大きな値をとる。

＜検知手段＞
検知手段２７は、第２光導入路２５から導入される光又は、発光素子１３のパルス光を受光した受光素子１５からの受光信号を入力して蛍光灯２１の点灯及び火災の有無を検知する。
以下、検知手段２７による検知方法を説明する。
受光素子１５の受光状況としては、以下に示す状況の場合がある。
(a)蛍光灯２１が点灯しており、かつ火災が発生していない場合
この場合、蛍光灯２１の光が第２光導入路２５からのみから受光素子１５に入射する（図５参照）。この時入射する光のパターンは、蛍光灯２１が常時点灯しているので、一定の光量が連続して入射する。
(b)蛍光灯２１が点灯しており、かつ火災が発生している場合
この場合、蛍光灯２１の光が第２光導入路２５から受光素子１５に入射すると共に、検煙空間１７に存在する煙粒子による蛍光灯２１の散乱光が増加するように受光素子１５に入射する（図６参照）。
(c)蛍光灯２１が消灯しており、かつ火災が発生していない場合
この場合、蛍光灯２１の光が受光素子１５に入射しないことで検知手段２７が蛍光灯２１の消灯を検知し、後述する制御手段２９が発光素子１３をパルス発光させているが、受光素子１５にはこのパルス光は入射しない（図７参照）。
(d)蛍光灯２１が消灯しており、かつ火災が発生している場合
この場合、上記と同様に検知手段２７が蛍光灯２１の消灯を検知し、後述する制御手段２９が発光素子１３をパスす発光させるので、検煙空間１７に存在する煙粒子による発光素子１３の散乱光が受光素子１５に間欠的に入射する（図８参照）。

上記のように、蛍光灯２１が点灯している時の受光素子１５の出力は連続して所定値以上を有する。また、蛍光灯２１が消灯している時、つまり発光素子がパルス発光している時の受光素子１５の出力は、所定周期毎に生じる。従って、受光素子１５の出力（受光パターン）が異なることから、蛍光灯２１の点灯時の平常状態（図５）と煙検出状態（図６）との識別が可能となる。

上記の（ａ）〜（ｄ）の各場合の受光素子１５による受光信号の強度及び受光パターンを予め記憶しておき、検知手段２７はＲＡＭ３９に記憶されている信号強度及び受光パターンを、現在の受光信号強度及び受光パターンと比較することで、現在の状況を検知して、検知信号を発信する。

例えば、上記（ａ）の場合、検知手段２７は、蛍光灯２１が点灯している旨の検知信号（以下、「蛍光灯点灯信号」という）を発信する。
また、上記（ｂ）の場合には、蛍光灯点灯信号に加えて火災信号を発信する。
また、上記（ｃ）の場合には、蛍光灯２１が消灯している旨の検知信号（以下、「蛍光灯消灯信号」という）を発信する。
また、上記（ｄ）の場合には、蛍光灯消灯信号に加えて火災信号を発信する。

＜制御手段＞
制御手段２９は、検知手段２７からの検知信号を入力し、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知され、蛍光灯点灯信号が発信されたときは、発光素子１３の発光を停止する信号を発光制御回路３１に発信する。また、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されず、蛍光灯消灯信号が発信されたときは、発光素子１３のパルス発光を行わせる制御信号を発光制御回路３１に発信する。

＜送受信回路＞
送受信回路３５は、検知手段２７によって火災信号が発信されたとき、この火災信号を他の火災感知器４２に無線で送信する。また、他の火災感知器４２からの各種信号を受信する。例えば、他の火災感知器から火災信号を受信すると、他の場所で火災が起きたと判断し、制御手段２９が警報部（図示しない）から警報を発する。

以上のように構成された本実施の形態の煙感知器１の動作を説明する。
図４に示すように、保持部７の挿入穴５に蛍光灯２１が挿入されて蛍光灯２１を天井の蛍光灯取り付け位置に取り付けることで、煙感知器１が天井面に取り付けられる。
例えば、煙感知器１が会社のオフィスに設置されている場合において、会社の就業時間中のように、蛍光灯２１が点灯しているときには、図５に示すように、蛍光灯２１の光が第１光導入路２３を通り検煙空間１７に導入されると共に、第２光導入路２５を通って受光素子１５に入射する。
蛍光灯２１の光が第２光導入路２５から受光素子１５に入射することで、検知手段２７によって、蛍光灯２１が点灯していることが検知され、蛍光灯点灯信号が発信されると、制御手段２９はこれを入力して、発光素子１３の発光を停止するように制御信号を発光制御回路３１に発信する。
したがって、蛍光灯２１が点灯している場合には、発光素子１３は発光することなく、検煙空間１７には蛍光灯２１の光が導入されて監視される。つまり、この状態では、煙感知器１に搭載されている電池が発光によって消費されることがない。

図５に示す状態で、火災が発生すると、図６に示すように、検煙空間１７に導入されている蛍光灯２１の光が検煙空間１７に流入した煙粒子によって散乱され、この散乱光が受光素子１５に入射する。したがって、受光素子１５では第２光導入路２５からのわずかな入射光に加えて散乱光が入射することになり、受光量の変化が連続的に生ずることから、検知手段２７によって火災が検知され、火災信号が発信される。
検知手段２７によって火災信号が発信されると、送受信回路３５がこの火災信号を他の火災感知器４２に送信する。

深夜のように蛍光灯２１が消灯されているときには、図７に示すように、第２光導入路２５から受光素子１５に蛍光灯２１の光が入射しないので、検知手段２７によって蛍光灯２１が点灯していることが検知されず、蛍光灯消灯信号が発信されると、制御手段２９はこれを入力して、発光素子１３のパルス発光を指示する制御信号を発光制御回路３１に発信する。
したがって、蛍光灯２１が消灯している場合には、発光素子１３はパルス発光し、検煙空間１７には発光素子１３の光が間欠的に照射されて監視される。

図７に示す状態で、火災が発生すると、図８に示すように、検煙空間１７に導入されている発光素子１３の光が検煙空間１７に流入した煙粒子によって散乱され、この散乱光が受光素子１５に入射し、受光信号が発信され、検知手段２７によって火災が検知され、火災信号が発信される。
検知手段２７によって火災信号が発信されると、送受信回路３５がこの火災信号を他の火災感知器４２に送信する。

以上のように、本実施の形態によれば、蛍光灯２１が点灯されている時間帯は発光素子１３が発光しないので、発光による電池の消費がなく、電池の寿命が格段に延びる。これによって、長期間に亘って安定的な動作を確保できることになる。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を図９及び図１０に基づいて説明する。なお、図９及び図１０において、実施の形態１を示した図１〜図８に示した部分と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
本発明の実施の形態２に係る煙感知器４３は、実施の形態１のものに加えて、検煙空間１７の下面に太陽電池４５を設置し、この太陽電池４５で蛍光灯２１の光を受光することによって発電して、発電された電源を図示しない蓄電池に蓄電し、この蓄電した電源を発光素子１３を発光させるために使用するようにしたものである。
このように、太陽電池４５と蓄電池を用いることで、煙感知器４３に搭載された電池の消費がさらに抑えられ、さらなる長寿命化と安定動作が可能になる。
また、検煙空間１７の下面に設置した太陽電池４５の出力を監視することによって、煙を検出するようにしても良い。より詳しく述べると、図９の状態で検知手段２７によって太陽電池４５の出力を監視し、検煙空間１７に煙が流入すると煙によって太陽電池４５の出力が低下する。これによって検知手段２７が火災を検出するようにしても良い。

なお、上記の実施の形態１，２においては、蛍光灯２１の点灯を第２光導入路２５から導入される光を受光素子１５で受光して、受光素子１５の受光信号によって検知するようにしたが、蛍光灯２１の点灯の有無を検知する手段としてはこれに限定されるものではなく、例えば別途蛍光灯２１の点灯を監視する受光素子を設けたり、煙感知器１の外周に明るさセンサーを設け、その明るさセンサーの出力によって蛍光灯２１の点灯の有無を通知したり、太陽電池４５の発電によって出力される起電力等、各種の信号を入力して検知するようにしてもよい。

１ 煙感知器 ３ 保護カバー
５ 挿入穴 ７ 保持部
９ 回路基板 １１ 光学台
１１ａ 発光素子保持部 １１ｂ 受光素子保持部
１３ 発光素子 １５ 受光素子
１７ 検煙空間 １９ ラビリンス
２１ 蛍光灯 ２３ 第１光導入路
２５ 第２光導入路 ２７ 検知手段
２９ 制御手段 ３１ 発光制御回路
３３ 受光増幅回路 ３５ 送受信回路
３７ ＲＯＭ ３９ ＲＡＭ
４１ ＭＰＵ ４２ 他の火災感知器
４３ 煙感知器
４５ 太陽電池

Claims (4)

1. 検煙空間に向けて発光する発光素子と、前記検煙空間に流入した煙粒子による散乱光を受光する受光素子と、天井面に設置された照明器具の光を前記検煙空間に向けて導入する第１光導入路と、前記照明器具が点灯していることを検知する検知手段と、該検知手段によって前記照明器具が点灯していることが検知されているときは前記発光素子の発光を停止し、前記検知手段によって前記照明器具が点灯していることが検知されないときには前記発光素子の発光を行わせる制御手段とを備えてなることを特徴とする煙感知器。
2. 前記照明器具の光を常時前記受光素子に導入する第２光導入路を有し、前記検知手段は前記第２光導入路から導入される光を受光した前記受光素子の受光信号を入力して前記照明器具の点灯を検知することを特徴とする請求項１記載の煙感知器。
3. 前記照明器具の光を受光する太陽電池と、該太陽電池で発電された電源を蓄電する蓄電池を備え、該蓄電池に蓄電された電源を前記発光素子を発光させるための電源に使用できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の煙感知器。
4. 前記照明器具は直管または曲管の蛍光灯からなり、煙感知器の保護カバーに、前記該蛍光灯が挿入されることで煙感知器を前記蛍光灯に保持できる保持部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の煙感知器。