JP2016021199A

JP2016021199A - 炎感知器

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Publication number: JP2016021199A
Application number: JP2014145444A
Authority: JP
Inventors: 加藤　健一; Kenichi Kato; 健一加藤; 孝治遠藤; Koji Endo
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: JP6416526B2

Abstract

【課題】従来、炎感知器に汚損度測定用発光素子と汚損度測定用受光素子を設けて、受光素子前方に設けられた受光窓の汚損度を測定していた。しかし、汚損度測定用発光素子の発光部である灯部の位置が回路基板から遠い位置にあるため、発光方向を調整する必要がある。更に、調整を行っても発光方向が安定せず、汚損度測定用受光素子の受光量にばらつきが生じるおそれがあった。
【解決手段】汚損度測定用発光素子を回路基板に取り付けるための固定スペーサを設け、固定スペーサに汚損度測定用発光素子の灯部を位置決め固定することで、汚損度測定用発光素子の発光方向を所定の方向に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、火災の検出を行う炎感知器に関するものであり、更に述べると、受光窓の
汚損度測定試験機能を有する炎感知器に関するものである。

炎感知器には、受光窓が設けられており、炎から放射される赤外線は、この受光窓を透過した後に受光素子で受光される。そのため、前記受光窓が粉塵等によって汚れていると、前記赤外線が透過しにくくなるので、精度の高い炎検出を行うことが困難となる。

そこで、上記問題に対して、本体カバーの略中央に設けられた受光窓の汚損度を測定するために、本体カバー内部に設けられた試験光を照射する試験光源と、受光窓の裏面近傍に設けられ、試験光源から光を受光する受光素子とを備えた汚損度測定試験機能付き火災検知器が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１２２４３７号公報

図７は特許文献１に記載された従来の炎感知器である。実施例１の炎感知器と同じ構成については、一部について符号を省略している。図２は炎感知器を天井設置時に下方から見た図であり、図７はそのＩ−Ｉ線概略縦断面図である。１０００は炎感知器、７は受光窓、８は受光素子、３は本体カバー、２２は汚損度測定用受光素子、１００は汚損度測定用発光素子を示す。
汚損度測定用発光素子１００は、近赤外線波長帯域の試験光を発光する発光ダイオードであり、そのリード線部１００ｂはソケット１００ｃを介して回路基板５に取り付けられている。この汚損度測定用発光素子１００の灯部１００ａは第２の収容室２１内において本体カバー３の最下面裏側に近接して位置しており、そのリード線部１００ｂが折り曲げられることで、その灯部１００ａが、所定の曲げ角度、例えば１８度で曲げられて受光窓７に向けられるともに、後述する汚損度測定用受光素子２２と互いの光軸が対向する向きに向けられている。

汚損度測定用発光素子１００からの試験光を受光する汚損度測定用受光素子２２は、開口部６の開口内を避けた位置で、回路基板５に直付けされて搭載されている。
ここで、前記開口を避けた位置とは、該開口と相対位置でない位置であり、前記開口から外光が入り込みにくい領域をいい、例えば、受光素子収容部１３の外側である。汚損度測定用受光素子２２は、可視光から近赤外線までの波長帯域に感度を有するＳｉフォトダイオードであり、その受光面は可視光カット部材により構成されている。汚損度測定用受光素子２２は、回路基板５において受光素子収容部１３を介して汚損度測定用発光素子１００の反対側に位置し、更にそのリード線部２２ｂが折り曲げられて、その受光部２２ａは、汚損度測定用発光素子１００と互いの光軸が対向する向きに向けられている。
そして、試験光は受光窓７の汚損度により減衰するため、汚損度測定用受光素子２２の出力から、その汚損度を測定することができる。

しかしながら、上記した従来の炎感知器１０００では、汚損度測定用発光素子１００における灯部１００ａの位置が回路基板５から遠い位置にあるために、製造時に発光方向を調整する必要があった。更に、調整を行っても発光方向が安定せず、汚損度測定用受光素子２２の受光量にばらつきが生じるおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑み、炎感知器において汚損度測定用発光素子の発光方向及び汚損度測定用受光素子の受光量にばらつきがないようにすることを目的とする。

本発明は前記課題を解決するものであり、次のとおりのものである。
本体と、前記本体に連結され開口部を有する本体カバーとからなるケースと、前記ケース内に収容される回路基板と、赤外線を透過させる素材からなる受光窓を介して、前記開口部から入射される炎から放射された赤外線を受光する受光素子と、前記受光窓の汚損度測定試験を行うための試験光を発光する汚損度測定用発光素子と、前記受光窓を介して前記試験光を受光する汚損度測定用受光素子と、を備えてなる炎感知器であって、前記汚損度測定用発光素子を前記回路基板に取り付けるための固定スペーサを設け、前記固定スペーサに前記汚損度測定用発光素子の灯部を位置決め固定することで、前記汚損度測定用発光素子の発光方向が所定の方向に固定されることを特徴とする炎感知器。

本願の発明は、次の効果を奏する。
（１）製造時に汚損度測定用発光素子の発光方向を調整する必要がなく、製造工程数が低減されて生産性が向上する。
（２）汚損度測定用発光素子の発光方向が安定するため、歩留まりを高めることができる。
（３）発光素子を生産時に正確な位置に固定することができ、また、現場での振動等による外的要因を受けにくくなることから、現場での異常誤作動を低減することができる。

実施例１における炎感知器。図２のＩ−Ｉ線概略縦断面図である。従来および実施例１の炎感知器を天井設置時に下方から見た図。実施例１における汚損度測定用発光素子１０の斜視図。実施例１における固定スペーサ５０。実施例１において、回路基板５に固定スペーサ５０等を取り付けた状態を示す図。汚損度測定用発光素子１０の発光特性。従来の炎感知器。図２のＩ−Ｉ線概略縦断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。従来例の図７と同じ部分には共通の符号を付す。

図１は、本発明の実施例１を示す炎感知器１の図で、図２のＩ−Ｉ線概略縦断面図である。
炎感知器１は、本体２と、本体２に連結される本体カバー３とからなるケース４を備えており、図示しない刃金具により取り付けベースに結合されて天井面等に取り付けられるものである。図２は、炎感知器１を天井に取り付けた状態で、下方から見た図である

本体カバー３は、截頭円錐状に形成されるとともに、底面中央の凹状部には、開口を有する底壁６ｂと側壁６ａとから形成される開口部６が形成されている。更に、本体カバー３には、キャップ嵌合部１１が形成されており、このキャップ嵌合部１１に嵌合されて、動作確認灯９と汚損度測定用発光素子１０を収容するメタクリル樹脂材質からなる透明な透光キャップ１１ａが設けられている。

受光素子８は、受光素子収容部１３に収容され、その受光部８ａが本体カバー３の開口部６との相対位置に位置する如く回路基板５に搭載されている。受光素子収容部１３は、受光素子８の周囲を囲み、かつ、受光素子８の受光部８ａとの相対位置にバンドパスフィルタ１４を固定する円筒状の受光素子ホルダ１５と、この受光素子ホルダ１５の前面に配置された受光窓７と、受光素子ホルダ１５が収容され、受光素子８の受光部８ａとの相対位置に受光窓７を固定する、メタクリル樹脂材質からなる透明な円筒状の受光素子カバー１６とからなる。受光素子カバー１６は、汚損度測定用発光素子１０が発する試験光を後述する汚損度測定用受光素子２２に向けて透過する第３の透光窓１６ａを備えている。

この受光素子カバー１６は、凹状部の開口部６の底壁６ｂ内面に当接しているので、前記開口部６の開口は、前記受光素子収容部１３につながっているような状態となっている。この受光素子収容部１３では、受光素子カバー１６と受光素子ホルダ１５とが対応する複数個の係止孔１６ｂと突起１５ｃ（図１において１組のみ示す）により係合１７が形成され、受光素子ホルダ１５が回路基板５に係合（図示省略）されることで、回路基板５に取り付けられている。なお、バンドパスフィルタ１４は、特定の波長帯の範囲内にある光線のみを透過させる性質を有するもので、本実施の形態においては、炎から放射されるＣＯ_２共鳴放射の波長帯域の赤外線のみを透過させるために用いられている。又、受光窓７は、赤外線を透過させる素材、例えば、サファイアガラスからなる。

これにより、炎感知器１において、炎から放射された赤外線は、本体カバー３の開口部６から入射されて受光窓７及びバンドパスフィルタ１４を透過し、受光素子８の受光部８ａに受光されることとなり、受光素子８がその赤外線を検出して炎の発生を感知することができるようになっている。

透光キャップ１１ａは、動作確認灯９を収容し、動作確認灯９用の第１の透光窓１８を有する第１の収容室１９と、汚損度測定用発光素子１０を収容し、汚損度測定用発光素子１０用の第２の透光窓２０を有する第２の収容室２１とを備えている。なお、第１の収容室１９は、回路基板５側の面を有しない略箱状であり、第２の収容室２１は、回路基板５側及び本体カバー３表面側の面を有しない略箱状である。第２の収容室２１の本体カバー３表面側の面は、本体カバー３で塞がれている。

透光キャップ１１ａにおいて、第１の透光窓１８は、四角錘状に形成されるとともに表面が梨地状に形成され、本体カバー３の表面より外方に突出して設けられており、第２の透光窓２０は、第２の収容室２１の側壁２１ａに形成され、本体カバー３の開口部６に臨んで設けられている。

ケース４内に収容される回路基板５には、炎を感知する受光素子８と共に動作確認灯９、汚損度測定用発光素子１０と汚損度測定用受光素子２２が接続される。本発明の実施例１では、動作確認灯９と汚損度測定用発光素子１０は固定スペーサ５０に搭載された状態で回路基板５に固定されている。固定スペーサ５０は回路基板５から下方に延びて汚損度測定用発光素子１０の灯部１０ａを位置決め固定することで、灯部１０ａの発光方向が所定の方向に固定される。

図３は、汚損度測定用発光素子１０の斜視図であり、灯部１０ａとリード線部１０ｂを有する。

図４は、固定スペーサ５０である。炎感知器１を天井に設置した際には上下が逆になる。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は斜め上方（天井設置状態では斜め下方）から見た図である。図４については炎感知器１の天井設置状態ではなく図４の上下関係で説明する。固定スペーサ５０は側面から見て、図４（ａ）に示したように高台部５０ａと低台部５０ｂが接続された構造となっており、下部には３つの固定脚５０ｃがある。固定スペーサ５０はこの固定脚５０ｃにより回路基板５に固定される。

高台部５０ａにはその上部に灯部搭載部５０ｄがあり、その低台部５０ｂ側に灯背固定部５０ｅが、逆側の両側に灯前側固定部５０ｆがある。図４（ｂ）に示したように、灯前側固定部５０ｆは二つに分かれており、その間に灯前溝５０ｇがある。これらの構造により汚損度測定用発光素子１０の灯部１０ａを固定する。
また、高台部５０ａにはリード線収納溝５０ｈがその両側面に設けられ、下部にはリード線挿入孔５０ｉが設けられている。これらを介して汚損度測定用発光素子１０のリード線部１０ｂが回路基板５に直付けされる。
低台部５０ｂの上部には確認灯搭載部５０ｊがあり、その面から下部に向けて確認灯リード線挿入部５０ｋが設けられている。そして、動作確認灯９が搭載され、リード線部９ｂが確認灯リード線挿入部５０ｋを介して回路基板５に直付けされる。

図５は、汚損度測定用発光素子１０等を回路基板５に取り付けた状態を表す図である。汚損度測定用発光素子１０は、動作確認灯９と共に固定スペーサ５０に取り付けたうえで、回路基板５に取り付けられている。汚損度測定用発光素子１０は固定スペーサ５０の灯部搭載部５０ｄに跨るようにして設置され、その灯部１０ａは灯背固定部５０ｅと灯前側固定部５０ｆにより固定され、そのリード線部１０ｂはリード線収納溝５０ｈに収納されてリード線挿入孔５０ｉを通り回路基板５に接続されている。また、動作確認灯９は確認灯搭載部５０ｊに搭載され、確認灯リード線挿入部５０ｋを通り回路基板５に接続されている。さらに汚損度測定用受光素子２２も回路基板５に取り付けられている。灯部１０ａは回路基板５から離れた位置にあり、回路基板５近傍に取り付けた汚損度測定用受光素子２２に向かって近赤外線の試験光を発光する。図５の矢印で示したように、近赤外線は受光窓７から入り、第３の透光窓１６ａを透過して汚損度測定用受光素子２２で受光される。灯部１０ａは固定スペーサ５０の先端に固定されているので位置や方向がずれることはない。

汚損度測定用発光素子１０と動作確認灯９は固定スペーサ５０に搭載された状態で透光キャップ１１ａに挿入される。汚損度測定用発光素子１０は第２の収容室２１内に位置し、灯部１０ａからの光は第２の透光窓２０を介して汚損度測定用受光素子２２へ向けて放出される。また、動作確認灯９は、その発光部９ａが透光キャップ１１ａの第１の収容室１９内に位置する。

図６は、実施例１における汚損度測定用発光素子１０の発光特性である。この素子では、１０度近傍の発光量が最も高いが、本実施例では−２０〜−３０度の方向の発光を用いる。すなわち、汚損度測定用受光素子２２の方向が−２０〜−３０度になるように設置される。この方向では灯部１０ａの方向を変える必要がないだけでなく、角度が少し変わったとしても発光量はほとんど変わらないので、発光強度に角度安定性がある。この点でも汚損度測定用受光素子２２のばらつきは生じにくい。

汚損度測定用発光素子１０からの光を受光する汚損度測定用受光素子２２は、開口部６の開口内を避けた位置で、回路基板５に直付けされて搭載されている。
ここで、前記開口を避けた位置とは、該開口と相対位置でない位置であり、前記開口から外光が入り込みにくい領域をいい、例えば、受光素子収容部１３の外側である。汚損度測定用受光素子２２は、可視光から近赤外線までの波長帯域に感度を有するＳｉフォトダイオードであり、その受光面は可視光カット部材により構成されている。汚損度測定用受光素子２２は、回路基板５において受光素子収容部１３を介して汚損度測定用発光素子１０の反対側に位置し、更にそのリード線部２２ｂが折り曲げられて、その受光部２２ａが、所定の曲げ角度で曲げられて、汚損度測定用発光素子１０と互いの光軸が対向する向きに向けられている。

次に、実施例１の炎感知器における動作について説明する。
火災監視時：
図１において、受光素子８は、受光窓７を介して炎を監視している。火災が発生すると、火災により発生した赤外線は、開口部６の開口、受光窓７及びバンドパスフィルタ１４を透過して受光素子８に受光されるので、火災が検出できる。

受光窓の汚損度測定試験時：
汚損度測定用発光素子１０に給電すると近赤外線の試験光が発生する。そして、灯部１０ａは固定スペーサ５０によって位置固定されており、その試験光は図１，５に示すように、透光キャップ１１ａの第２の透光窓２０、受光窓７、受光素子ホルダ１５の切欠部１５ａ、受光素子カバー１６の第３の透光窓１６ａ、を透過して汚損度測定用受光素子２２に正確に受光される。
試験光は受光窓７の汚損度により減衰するため、汚損度測定用受光素子２２の出力から、その汚損度を測定する。
測定した汚損度により受光素子８から得られる信号の補正や、炎感知器１の異常報知が行われる。

なお、受光素子収容部１３は、防風機能をもち、受光素子８が外気の影響を受けることを防止することができる。

この発明の他の複数の実施例を、実施例１との相違点を示して説明する。
（１）汚損度測定用発光素子１０と汚損度測定用受光素子２２の位置を逆にして、汚損度測定用受光素子２２を固定スペーサ５０に搭載する。これにより受光方向が固定されるので受光感度が安定する。また、汚損度測定用発光素子１０と汚損度測定用受光素子２２との両方を固定部品等により固定するようにしてもよい。

（２）固定スペーサ５０を回路基板５から斜め方向に傾いて突出した形状とする。そうすると、実施例１のように汚損度測定用発光素子１０の斜め方向の発光を用いなくても、固定スペーサ５０の傾きを変えれば任意の方向の発光を用いることができ、発光特性が異なる種々の発光素子を用いることができる。また、当該方向が汚損度測定用受光素子２２に向くように、固定スペーサ５０は灯部１０ａが当接する灯部搭載部５０ｄの近傍のみ傾けても良く、汚損度測定用発光素子１０のリード線部１０ｂを通過させるための固定スペーサ５０の灯部搭載部５０ｄ、リード線収納溝５０ｈ、リード線挿入孔５０ｉ等に任意の角度を設けてもよい。これらの場合には、第２の収容室２１が固定スペーサ５０等を収容できる形状と大きさになるように透光キャップ１１ａ等を設計する。

（３）実施例１では、固定スペーサ５０は回路基板５に固定されて灯部１０ａの方向を規定するが、本体カバー３に固定してもよい。この場合には、汚損度測定用発光素子１０等を搭載した固定スペーサ５０を本体カバー３に固定した後で、はんだ付けやコネクタによってリード線部１０ｂ等を回路基板５に接続する。
また、図６における−２０〜−３０度の方向の角度安定性を有した発光特性のみを利用して、灯部１０ａを固定スペーサ５０に固定せずに、従来のように設置しても良い。

１炎感知器、２本体、３本体カバー、４ケース、５回路基板、６開口部、７受光窓、８受光素子、９動作確認灯、１０汚損度測定用発光素子、１０ａ灯部、１０ｂリード線部、１１キャップ嵌合部、１１ａ透光キャップ、１３受光素子収容部、１４バンドパスフィルタ、１５受光素子ホルダ、１６受光素子カバー、１６ａ第３の透光窓、１８第１の透光窓、１９第１の収容室、２０第２の透光窓、２１第２の収容室、２１ａ側壁、２２汚損度測定用受光素子、５０固定スペーサ、５０ａ高台部、５０ｂ低台部、５０ｃ固定脚、５０ｄ灯部搭載部、５０ｅ灯背固定部、５０ｆ灯前側固定部、５０ｇ灯前溝、５０ｈリード線収納溝、５０ｉリード線挿入孔、５０ｊ確認灯搭載部、５０ｋ確認灯リード線挿入部、１００汚損度測定用発光素子、１００ａ灯部、１００ｂリード線部、１００ｃスペーサ、１０００炎感知器

Claims

本体と、前記本体に連結され、開口部を有する本体カバーとからなるケースと、
前記ケース内に収容される回路基板と、
赤外線を透過させる素材からなる受光窓を介して、前記開口部から入射される炎から放射された赤外線を受光する受光素子と、
前記受光窓の汚損度測定試験を行うための試験光を発光する汚損度測定用発光素子と、
前記受光窓を介して前記試験光を受光する汚損度測定用受光素子と、を備えてなる炎感知器であって、
前記汚損度測定用発光素子を前記回路基板に取り付けるための固定スペーサを設け、
前記固定スペーサに前記汚損度測定用発光素子の灯部を位置決め固定することで、前記汚損度測定用発光素子の発光方向が所定の方向に固定されることを特徴とする炎感知器。
前記汚損度測定用発光素子は、前記固定スペーサを介して前記回路基板に取り付けられた状態で、前記汚損度測定用受光素子の方向の発光強度に角度安定性があることを特徴とする請求項１に記載の炎感知器。