JP3878919B2

JP3878919B2 - 火災感知器

Info

Publication number: JP3878919B2
Application number: JP2003089612A
Authority: JP
Inventors: 裕史島; 功浅野
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004295704A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、外側に感熱面を有する板状部材の内側に温度検出手段が配置されている火災感知器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外側に感熱面を有する板状部材と、前記板状部材の内側に配置された温度検出手段とを具備する火災感知器が知られている。この種の火災感知器の例としては、例えば特開２００２−６３６６５号公報に記載されたものがある。特開２００２−６３６６５号公報に記載された火災感知器では、外側に感熱面を有する板状部材として基板が用いられており、その板状部材の内側に配置された温度検出手段として温接点検出素子と冷接点検出素子とが用いられている。詳細には、特開２００２−６３６６５号公報の図８〜図１０に記載された火災感知器では、板状部材の厚さが薄い部分と厚い部分とを設けることにより、板状部材の厚さが薄い部分と厚い部分とで蓄熱容量が異ならされている。つまり、特開２００２−６３６６５号公報の図８〜図１０に記載された火災感知器では、蓄熱手段として、板状部材の厚さが厚い部分が設けられている。
【０００３】
ところが、特開２００２−６３６６５号公報の図８〜図１０に記載された火災感知器では、板状部材の厚さが厚い部分を蓄熱手段として構成しているものの、この蓄熱手段は板厚以上の蓄熱容量を稼ぐことができないため、火災感知器として適切な蓄熱容量を有することができないという問題がある。また、板状部材として、例えばセラミック、ガラス、合成樹脂などのような基板材料が開示されているが、この板状部材に設けられた感熱部からの信号をどのように信号処理回路に取り込むかについては開示されていない。さらに、板状部材と本体との固定方法についても、火災感知器としての実用に耐え得る固定方法については記載されておらず、感知器を実現することは困難であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６３６６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点に鑑み、本発明は、蓄熱手段として蓄熱容量を大きし、火災感知器としての性能を有する熱設計を可能とし、かつ、量産性が可能な火災感知器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外側に感熱面を有する板状部材と、板状部材の内側に配置された温度検出手段とを具備する火災感知器において、
板状部材とは別個に折り曲げ可能なフレキシブル基板を設け、フレキシブル基板上に温度検出手段と蓄熱手段を配置し、フレキシブル基板の蓄熱手段の設けていない面を板状部材の内側の面に面接着させ、蓄熱手段の温度を前記温度検出手段により検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の火災感知器では、板状部材とは別個にフレキシブル基板が設けられ、フレキシブル基板上に蓄熱手段が配置されている。つまり、蓄熱手段と板状部材との間にフレキシブル基板が介在せしめられ、蓄熱手段が板状部材とは別個に構成されている。そのため、特開２００２−６３６６５号公報の図８〜図１０に記載された火災感知器のように、蓄熱手段が板状部材と同一の材料によって形成されている場合よりも、蓄熱手段の蓄熱容量を大きくすることができる。
【０００８】
また本発明は、フレキシブル基板には蓄熱手段が配置され蓄熱手段の温度を集熱する集熱パッドを備え、温度検出手段は集熱パッドに接続されて温度検出を行うことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、フレキシブル基板にはさらに蓄熱手段を備えない集熱パッドとは熱絶縁性が保たれた別の集熱パッドを備え、温度検出部は前記２種の集熱パッドの温度を検出することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、フレキシブル基板は、感知器本体内に設けられた外部のリード線が接続されるプリント基板に折り曲げられて直接接続されることを特徴とする。
【００１７】
図１は例えば天井に取付けられる本発明の第１の実施形態の火災感知器を床側から見た図、図２は図１に示した火災感知器を水平方向から見た図、図３は図１に示した火災感知器のＡ−Ａ断面図、図４は図１に示した火災感知器を天井側から見た図、図５は図１に示した火災感知器の分解斜視図、つまり、図１に示した火災感知器の組立方法を説明するための図である。図１〜図５において、１は外側（床側）に感熱面１ａを有する薄板部材である。この薄板部材１は、熱拡散率が比較的小さい材料により形成されている。５３ａ，５３ｂは薄板部材１の内側に配置された温度検出素子、５２は温度検出素子５３ａ，５３ｂによりその温度が検出される蓄熱部、３は薄板部材１を補強するために薄板部材１の内側に配置された補強部材である。４は例えば天井に取付けられる本体部分、５は薄板部材１の内側に配置されたフレキシブル基板である。詳細には、温度検出素子５３ａ，５３ｂおよび蓄熱部５２はフレキシブル基板５上に配置されている。６は本体部分４に取付けられたプリント基板、７は一端がプリント基板６に接続されているリード線、８は温度検出素子５３ａ，５３ｂ、フレキシブル基板５、プリント基板６等を天井からの漏水から保護するための裏蓋である。９は本体部分４と裏蓋９との間、およびリード線７と裏蓋９との間をシールするためのポッティング剤、１０は例えば天井に取付けられた本体部分４を覆うためのカバーである。３０はフレキシブル基板５を薄板部材１に取付けるための両面テープである。
【００１８】
図１〜図５に示すように、第１の実施形態の火災感知器では、火災感知器全体の薄型化を図るために、薄板部材１の厚みが薄くされており、また、温度検出素子５３ａ，５３ｂおよび蓄熱部５２を配置するための基板として、厚みが薄いフレキシブル基板５が用いられている。
【００１９】
図３及び図５に詳細に示すように、第１の実施形態の火災感知器では、フレキシブル基板５の一部が延ばされ、半田付けによってプリント基板６に接続されている。即ち、フレキシブル基板を直接、プリント基板６に結線することが可能であるので、感熱部で得られた信号をプリント基板６に取り込むために特別な配線を使用する必要がない。
【００２０】
図６は図３及び図５に示したフレキシブル基板の展開図、図７は折り曲げられた状態における図６に示したフレキシブル基板の斜視図である。図６及び図７において、５１ａ（菱形部分）は例えば銅により形成された集熱パッド、５１ｂ，５１ｃ（五角形部分）は例えば銅により形成された集熱パッドである。蓄熱部５２ａ（円形部分）は例えば真鍮等の熱拡散率が良い材料からなる蓄熱部５２が配置されるパッド等が配置されるパッドである。温度検出素子５３ａは、例えば、内部に同一の特性のトランジスタ２個が内臓された複合トランジスタにより構成されている。即ち、温度検出素子５３ａには、蓄熱部５２の温度を検出する低温用温度検出機能と、集熱パッド５１ｂの温度を検出する高温用温度検出機能とが設けられている。同様に、温度検出素子５３ｂも、例えば、内部に同一の特性のトランジスタ２個が内臓される複合トランジスタにより構成されている。従って、温度検出素子５３ｂにも、蓄熱部５２の温度を検出する低温用温度検出機能と、集熱パッド５１ｃの温度を検出する高温用温度検出機能とが設けられている。
【００２１】
図６及び図７に示すように、集熱パッド５１ａ（菱形部分）には、蓄熱部５２が例えば半田付けにより固定されている。従って、集熱パッド５１ａにおいて集熱された熱は集熱パッド５１ａを介して蓄熱部５２に流れる。そのため、感熱面１ａ（図３）の温度が上昇するのに伴ってフレキシブル基板５の表面の温度が上昇しても、集熱パッド５１ａ自体の温度はなかなか上昇しない。つまり、集熱パッド５１ａの温度は、感熱面１ａおよびフレキシブル基板５の表面の温度変化よりも遅れて変化する。一方、集熱パッド５１ｂ，５１ｃには蓄熱部が設けられていないため、集熱パッド５１ｂ，５１ｃの温度は、感熱面１ａおよびフレキシブル基板５の表面の温度変化に対して殆ど遅れなく変化する。
【００２２】
なお、集熱パッド５１ａと集熱パッド５１ｂ，５１ｃとの間の熱の流入出は、薄板部材１およびフレキシブル基板５を介して生じうる。しかしながら、第１の実施形態の熱感知器では、薄板部材１およびフレキシブル基板５が熱拡散率の比較的小さい樹脂系材料により形成されており、更に、薄板部材１およびフレキシブル基板５の厚さが薄くされているため、集熱パッド５１ａと集熱パッド５１ｂ，５１ｃとの間では、高い熱絶縁性が保たれている。一方、集熱パッド５１ａには、蓄熱部５２が取付けられているため、感熱面１ａを介して集熱パッド５１ａに集熱された熱は、速やかに蓄熱部５２に蓄熱される。
【００２３】
第１の実施形態の火災感知器では、図３及び図５に示したように、薄板部材１とは別個のフレキシブル基板５が両面テープ３０により接着されて、一体化される。即ち、薄い板状を維持しながら、蓄熱部５２等が半田付けできる電気配線パターンを有する構造とすることができる。
【００２４】
すなわち、蓄熱手段として板状部材の厚さが厚い部分が設けられている特開２００２−６３６６５号公報の図８〜図１０に記載された従来の火災感知器では、蓄熱手段が薄板部材と同一の材料によって形成されているため、蓄熱手段および薄板部材の径方向の熱拡散率と厚さ方向の熱拡散率とが等しくなる。その結果、径方向の熱絶縁性を確保するために熱拡散率の小さい材料によって蓄熱手段および薄板部材を形成してしまうと、厚さ方向の熱拡散率が小さくなってしまい、十分な蓄熱効果を得ることができない。一方、十分な蓄熱効果を得るために熱拡散率の大きい材料によって蓄熱手段および薄板部材を形成してしまうと、径方向の熱絶縁性を確保することができない。つまり、従来の火災感知器では、十分な蓄熱効果を確保しつつ、径方向の熱絶縁性を確保することができなかった。
【００２５】
第１の実施形態の火災感知器では、上述したように、薄板部材１とフレキシブル基板５を一体に接着し、その一体化した薄板状構造に蓄熱部５２を配置することができるので、従来の火災感知器の問題点を解消することができる。つまり、径方向の熱絶縁性を確保しつつ、厚さ方向の熱の流れを最適に設計することにより、熱感知器としての規格を満足する構成を実現することができる。
【００２６】
また、従来の火災感知器では、その製造時にエッチング工程が必要であるが、第１の実施形態の火災感知器は、上述したように、薄板部材１とは別個にフレキシブル基板５を設け、フレキシブル基板５上に蓄熱部５２を配置することにより構成されるため、第１の実施形態の火災感知器では、その製造時にエッチング工程が不要である。そのため、製造工程の簡素化および取り扱い性の向上を達成することができる。
【００２７】
また、第１の実施形態の火災感知器では、上述したように、蓄熱部５２が真鍮等の熱拡散率の良い材料により形成されている。そのため、蓄熱部が例えばセラミック、ガラス、合成樹脂などのような熱拡散率の小さな材料によって形成されている場合（図示せず）よりも、蓄熱部５２の蓄熱容量を大きくすることができる。
【００２８】
また、第１の実施形態の火災感知器では、図１〜図１０に示したように、例えば火災感知器の取付け時などに薄板部材１が破損してしまうのを抑制するために、薄板部材１を補強するための補強部材３が設けられている。図８は図３及び図５に示した補強部材を天井側（図３の上側）から見た図、図９は図８に示した補強部材を床側（図３の下側）から見た図、図１０は図８に示した補強部材のＢ−Ｂ断面図である。図８〜図１０において、３ａは環状部分、３ｂは環状部分３ａからその中心側かつ床側（図１０の左側）に突出している突出部分、３ｃは薄板部材１を補強するために突出部分３ｂに形成された補強面である。図８〜図１０に示した補強部材３により、薄板部材１が補強されるのみならず、フレキシブル基板５上に配置された集熱パッド５１ａ，５１ｂ，５１ｃ、蓄熱部５２、温度検出素子５３ａ，５３ｂが保護される。更に、その補強部材３が薄板部材１の内側（天井側）に配置されている。そのため、薄板部材の外側（床側）に補強部材が配置される場合（図示せず）のように、薄板部材よりも外側（床側）に突出した補強部材の分だけ火災感知器全体の厚みが増してしまうのを回避することができる。
【００２９】
また、補強部材３は、フレキシブル基板５に対し、比較的面積の小さい補強面３ｃにより接触する。そのため、薄板部材１およびフレキシブル基板５の熱が補強部材３に流れるのを抑制することができる。つまり、薄板部材１およびフレキシブル基板５の熱が補強部材３に流れるのに伴って、温度検出素子５３ａ，５３ｂにより検出される温度上昇がにぶってしまうのを抑制することができる。
【００３０】
図５は第１の実施形態の火災感知器の組立イメージであり、図面の上方が天井側、下方が床側となるように示している。薄板部材１とフレキシブル基板５（詳細には、温度検出素子５３ａ，５３ｂなどが配置されていない面）とが例えば両面テープ３０により接合される。また、薄板部材１は本体部分４に対して例えば超音波溶着により接合される。詳細には、超音波溶着を容易にするために、熱変形温度が近い材質、好ましくは、同一の材質によって、薄板部材１と本体部分４とが形成されている。ここで、第１の実施形態では、薄板部材１とフレキシブル基板５を用いて、いわゆる通常のプリント基板としての機能を作り出している。すなわち、既製の薄型プリント基板を用いても、蓄熱部５２を既製の薄型プリント基板に半田溶接することは可能であるが、既製のプリント基板と本体部分４との材質が異なるために、既製のプリント基板では本体部分４とは超音波溶着できない。従って、既製のプリント基板等を用いる場合には接着剤などによって本体部分４と接着する必要があるが、これでは火災感知器としての耐性や防水性を得ることができない。一方、本願発明の第１の実施形態に示した薄板部材１とフレキシブル基板５の構成とすることにより、蓄熱部５２をフレキシブル基板５に固定し、かつ薄板状態を維持し、かつ本体部分４との超音波溶着が可能となる。
【００３１】
また、上述したように、第１の実施形態の火災感知器では、超音波溶着によって薄板部材１が本体部分４に接合されたが、図示しない第３の実施形態の火災感知器では、例えばレーザー溶着によって薄板部材を本体部分に接合することも可能である。好ましくは、薄板部材と本体部分とをレーザー溶着し易いように、レーザー光を透過し易い色または材質によって薄板部材が形成されている。あるいは、薄板部材のうち、レーザー溶着される部分のみが、レーザー光を透過し易い色または材質によって形成されている。つまり、薄板部材のうち、レーザー溶着されない部分の色は、本体部分と同一の色とされていても良い。
【００３２】
また、第１の実施形態の火災感知器では、図５に示すように、フレキシブル基板５に設けられた温度検出素子５３ａ，５３ｂからの信号を処理する信号処理回路がプリント基板６に設けられており、そのプリント基板６とフレキシブル基板５とが電気的に接続される。
【００３３】
第１の実施形態の火災感知器では、薄板部材１と本体部分４との間を介して異物が侵入しないように、本体部分４の床側（図３の下側）端面から天井側（図３の上側）に少し窪んだ部分に、薄板部材１が取付けられている。この窪んだ部分は、本体部分４に対する薄板部材１の位置決めにも用いられる。
【００３４】
第１の実施形態の火災感知器では、本体部分４が薄板部材１の感熱面１ａよりも床側（図３の下側）に突出しているのに伴って、水平方向（図３の左右および／または表裏方向）の気流に対する熱応答性が低下してしまうのを抑制するために、薄板部材１の感熱面１ａに対する本体部分４の床側（図３の下側）への突出量が１ｍｍ以下に設定されている。好ましくは、薄板部材１の感熱面１ａに対する本体部分４の床側（図３の下側）への突出量がほぼ０ｍｍに設定されている。つまり、本体部分４に薄板部材１を取付けるために本体部分４に形成された窪みの深さが、薄板部材１の厚さとほぼ同一またはそれ以下に設定されている。
【００３５】
第１の実施形態の火災感知器では、薄板部材１の厚さが０．２ｍｍ以下に設定されている。そのため、集熱パッド５１ｂ、５１ｃに隣接する薄板部材１の表面と、蓄熱部５２に隣接する薄板部材１の表面との間の熱絶縁性を確保することができる。
【００３６】
また、上述したように、第１の実施形態の火災感知器では、本体部分４に対して薄板部材１を位置決めするために本体部分４に窪みが形成されているが、図示しない第４の実施形態の火災感知器では、代わりに、本体部分の床側端面のうち、薄板部材の外周部が位置する部分に少なくとも３個以上の突起を形成し、それらの突起により、本体部分に対する薄板部材の位置決めを行うことも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、蓄熱手段が板状部材と同一の材料によって形成されている場合よりも、蓄熱手段の蓄熱容量を大きくすることができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、板状部材と本体部分を溶着することで、接着性が高く、難剥離構造を形成し、防水性などが確保できる。更に、フレキシブル基板を用いているので、板状部材上に容易に温度検出手段を設けることができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、より強固な接着性を実現できる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、板状部材と本体部分を溶着することで、接着性が高く、難剥離構造を形成し、防水性などが確保できる。更に、フレキシブル基板を用いているので、板状部材上に容易に温度検出手段を設けることができる。
【００４１】
請求項５に記載の発明によれば、より強固な接着性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例えば天井に取付けられる本発明の第１の実施形態の火災感知器を床側から見た図である。
【図２】図１に示した火災感知器を水平方向から見た図である。
【図３】図１に示した火災感知器のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示した火災感知器を天井側から見た図である。
【図５】図１に示した火災感知器の分解斜視図である。
【図６】図３及び図５に示したフレキシブル基板の展開図である。
【図７】折り曲げられた状態における図６に示したフレキシブル基板の斜視図である。
【図８】図３及び図５に示した補強部材を天井側（図３の上側）から見た図である。
【図９】図８に示した補強部材を床側（図３の下側）から見た図である。
【図１０】図８に示した補強部材のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１薄板部材
１ａ感熱面
５フレキシブル基板
５２蓄熱部
５３ａ，５３ｂ温度検出素子

Claims

外側に感熱面を有する板状部材と、前記板状部材の内側に配置された温度検出手段とを具備する火災感知器において、
前記板状部材とは別個に折り曲げ可能なフレキシブル基板を設け、前記フレキシブル基板上に温度検出手段と蓄熱手段を配置し、前記フレキシブル基板の蓄熱手段の設けていない面を前記板状部材の内側の面に面接着させ、前記蓄熱手段の温度を前記温度検出手段により検出することを特徴とする火災感知器。
前記フレキシブル基板には前記蓄熱手段が配置され蓄熱手段の温度を集熱する集熱パッドを備え、前記温度検出手段は前記集熱パッドに接続されて温度検出を行うことを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
前記フレキシブル基板にはさらに蓄熱手段を備えない前記集熱パッドとは熱絶縁性が保たれた別の集熱パッドを備え、前記温度検出部は前記２種の集熱パッドの温度を検出することを特徴とする請求項２記載の火災感知器。
前記フレキシブル基板は、感知器本体内に設けられた外部のリード線が接続されるプリント基板に折り曲げられて直接接続されることを特徴とする請求項１〜３記載の火災感知器。