JP4315280B2 - 炎感知器 - Google Patents

Description

この発明は、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等は、この受光窓を透過して受光素子に受光される。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、上記問題を解決するため、本体カバーのほぼ中央に設けられた受光窓と、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センサと、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２００２−３５８５８３号公報

この火災検知器では、試験光源からの試験光は受光窓を透過して受光センサに受光され、そのときの出力レベルが、初期レベルの所定％、例えば、８５％以下になった場合に、受光窓が汚損したと判別している。

従来の炎感知器では、試験光を受光する受光センサ（汚損度測定用受光素子）は火災監視用の受光センサと兼用になっており、受光窓内部に設けられているので、汚損度測定試験時に、汚損度測定用受光素子は、汚損度測定用発光素子からの試験光のほか、火災監視領域からの外光も受光してしまう。そのため、外光の影響により、出力レベルが飽和したり、外光成分を含んだ出力レベルとなってしまい、正確な汚損度測定試験結果を得ることができない。

この発明は、上記事情に鑑み、精度の高い汚損度測定試験結果が得られる様にすることを目的とする。

この発明は、本体と該本体に連結される開口付き本体カバーとからなるケースと、該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、前記開口から入射される炎から放射される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、前記受光窓を透過した該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において；前記汚損度測定用受光素子は、前記赤外線を受光する受光素子の火災監視領域の外側で、かつ、該受光素子を収容する素子収容部の外側で、前記ケース内に収容された前記回路基板に搭載されていることを特徴とする。

この発明の前記受光素子を内部に収容する受光素子ホルダと、該ホルダの前面に配置された前記受光窓と、該受光窓を前記ホルダに固定する受光素子カバーとからなる素子収容部とが前記開口を塞ぐように前記回路基板に搭載され、前記汚損度測定用受光素子は、前記素子収容部の外側に配設され、前記素子収容部は、前記汚損度測定用受光素子に面する部分を可視光カット部材とすることを特徴とする。

この発明の前記汚損度測定用発光素子と汚損度測定用受光素子は、前記受光窓を介して対向するように前記回路基板に搭載されており、前記汚損度測定用発光素子は、前記本体カバーに形成された凹状部の側壁内面側に配置され、前記汚損度測定用受光素子は、前記回路基板のほぼ面上に配置されていることを特徴とする。

この発明の汚損度測定用受光素子は、前記赤外線を受光する受光素子の火災監視領域の外側で、かつ、該受光素子を収容する素子収容部の外側で、前記ケース内に収容された回路基板に搭載されているので、汚損度測定試験時における外光入射領域は、従来より大幅に狭くなっている。そのため、汚損度測定発光素子からの試験光以外の外光を受光しにくくなるので、従来例に比べ、正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。

この発明の素子収容部の汚損度測定用受光素子に面する部分は、可視光カット部材なので、汚損度測定用受光素子は、更に汚損度測定用発光素子からの試験光以外の外光の可視光成分を受光しにくくなるため、更に正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。

この発明の汚損度測定用発光素子は、前記本件カバーに形成された凹状部の側壁内面側に配置され、汚損度測定用受光素子は、前記回路基板のほぼ面上に配置されているので、ケース内でとりえる最大限の高低差をとって、試験光の受光窓への入射角を最小限の入射角にすることができる。そのため、受光窓における試験光の透過率が大きくなり、汚損度測定用受光素子の出力レベルにおけるＳ／Ｎを大きくとることができる。従って、より正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。

この発明の第１実施の形態を図１〜図３により説明する。
炎感知器１は、本体２と本体カバー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。

ケース４内に収容される回路基板５には、受光素子８が搭載され、更に動作確認灯９と汚損度測定用発光素子１０が近接して搭載されている。

本体カバー３は、截頭円錐状に形成されるとともに、凹状部の中央部には、開口を有する底壁６ｃ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１１Ｃ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。

この受光素子カバ−１６は、凹状部の開口部６の底壁６ｃ内面に当接しているので、前記開口部６の開口は、前記素子収容部１３により塞がれている様な状態となっている。この受光素子収容部１３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。尚、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ＣＯ₂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、炎からの赤外線は、本体カバー３の開口部６の開口から受光窓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様になっている。

透光キャップ１１Ｃ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１１Ｃ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２１ｂ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。

動作確認灯９は、そのリード線部９ｂが回路基板５に直付けされて搭載されており、その発光部９ａが透光キャップ１１Ｃの第１の収容室１９内に位置している。汚損度測定用発光素子１０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、ソケット１０ｃを介して回路基板５に搭載されている。この発光素子１０の発光部１０ａが第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１０ｂが折り曲げられることで、その発光部１０ａ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１０が収容される第２の収容室２１には、その先端部に汚損度測定用発光素子１０の発光部１０ａを収容する発光部ホルダ２１ａが設けられている。この発光部ホルダ２１ａは、側壁２１ｂと、本体カバー３の最下面裏側に設けられる、発光部１０ａの所定の曲げ角度に沿う傾斜面２１ｃとにより形成されている。
そして、側壁２１ｂが発光部１０ａの前面側に位置し、かつ、傾斜面２１ｃが発光部１０ａの背面側に位置することで、発光部10aの位置を規制している。なお、発光部10aは、本体カバー３から見て凹状部の側壁６ａ内面側に配置されている。

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、従来例よりも前記開口から外光が入り込みにくい領域をいい、例えば、素子収容部１３の外側である。この受光素子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。前記受光素子２２は、回路基板５において素子収容部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。

尚、前記発光部１０ａの所定の曲げ角度は、リード線部１０ｂを治具曲げにより折り曲げることにより規定しても良いし、或いは、治具曲げにはよらずに、組立時に発光部１０ａを発光部ホルダ２１ａの傾斜面２１ｃ、即ち発光部１０ａの所定の曲げ角度に沿う傾斜面を摺動させつつ発光部ホルダ２１ａに収容させることにより規定しても良いし、発光部ホルダ２１ａの傾斜面２１ｃと同じ角度を有し、汚損度測定用発光素子１０の発光部10aと対向するように規制する部材を回路基板５や受光素子収容部１３の外側に設けたり、取り付けたりして、汚損度測定用受光素子２２の受光部２２ａを汚損度測定用発光素子１０の発光部10aと対向させるようにしても良い。

又、リード線部１０ｂを治具曲げにより折り曲げて発光部１０ａの曲げ角度を規定した場合は、反力が生じているので、経時変化により曲げ角度が浅くなることが考えられるが、発光部１０ａの所定の曲げ角度に沿う傾斜面２１ｃにより所定の曲げ角度からの変化を防ぐことができる。又、発光部ホルダ２１ａの傾斜面２１ｃは、本体カバー３の最下面裏側に設けられているが、透光キャップ１１の第２の収容室２１に形成しても良い。

次に、本実施の形態の作動について説明する。
火災監視時：
図3に示すように、受光素子８は、受光窓７を介して炎監視領域８Ａを監視している。この炎監視領域８Ａは、開口部６の側壁６ａの先端側に形成された内壁６Ｌと底壁６ｃの開放端壁６Ｂとにより規制され、円錐台形状の領域となっている。この炎監視領域８Ａ内で火災が発生すると、火災により発生した赤外線は、開口部６の開口、受光窓７及びバンドパスフイルタ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：
測定度測定用発光素子１０に給電すると、近赤外線波長帯域の試験光が発生し、その試験光は透光キャップ１１Ｃの第２の透光窓２０、受光窓７、受光素子カバー１６の透光窓１６ａ（図１）、を透過して汚損度測定用受光素子２２に受光される。

この時、該受光素子２２は、受光素子カバー１６の外側、即ち、開口部６の開口内を避けた位置、に配設されているので、その外光入射領域２２Ａは、前記炎監視領域８Ａと異なった方向を向いており、かつ、その領域も狭くなっている。そのため、従来例に比べ、汚損度測定用受光素子２２に外光が入射しにくくなるので、正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。
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ので、従来例のような保護部材が必要なくなる。

又、汚損度測定用発光素子１０の光が透過する第２の透光窓２０は、第２の収容室２１の側壁２１ｂに形成され、本体カバー３の凹状の開口部６に臨んで設けられている。そのため、塵埃等が付着し難く、試験光の透過度が低下し難いので、正確に受光窓７の汚損度の測定ができる。

この発明の第２実施の形態を図４により説明するが、図１〜図３と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と前記第１の実施の形態との相違点は、次の通りである。
（１）：受光素子ホルダ１５の切欠部１５ａ（図１、図４）に可視光カット部材２５を設け、このカット部材２５を介して試験光を汚損度測定用受光素子２２に入射させる。これにより外光の可視光成分をカットできるので、より正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。
なお、このカット部材２５として、例えば、ポリカーボネート（商品名「ユーピロン Ｎー５ Ｌ９０３Ｅ」三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製）が用いられる。

可視光カット部材を、前記切欠部１５ａに設ける代わりに、前記ホルダ１５の切欠部をなくしホルダ全体を可視カット部材で形成したり、又、受光素子カバーを可視光カット部材としても良い。つまり、素子収容部１３において、汚損度測定用受光素子２２に面する部分を可視光カット部材とすればよい。

（２）前記受光素子２２を受光窓７から離れる方向に移動し、ケース４の側面に近い位置２２Ｓに配置する。この様にすると、外光入射領域２２ＳＡは前記実施の態様の外光入射領域２２Ｓに比べ、狭くなるので、より正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。

（３）前記受光素子２２を表面実装型フォトダイオードにする。この様にすると、前記発光素子１０と前記受光素子２２との高低差を大きくすることができるので、受光窓７における試験光の入射角を小さくすることができる。そのため、受光窓７における試験光の反射率の値を小さくすることができるので、つまり、試験光の透過率を大きくすることができるため、汚損度測定用素子の出力レベルにおけるｓ/n比を大きくすることができるので、より正確な汚損度測定試験結果を得ることができる。

この発明の第１実施の形態を示す炎感知器の図で、図２のI−I線概略縦断面図である。 この発明の炎感知器の平面図である。 図１における炎監視領域及び外光入射領域を示す図である。 この発明の第２実施の形態を示す炎感知器の概略縦断面図であり、図１に対応する図である。

符号の説明

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
１０ 汚損度測定用発光素子
１３ 受光素子収容部
２２ 汚損度測定用受光素子

Claims (3)

1. 本体と該本体に連結される開口付き本体カバーとからなるケースと、該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、前記開口から入射される炎から放射される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、前記受光窓を透過した該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において；
   前記汚損度測定用受光素子は、前記赤外線を受光する受光素子の火災監視領域の外側で、かつ、該受光素子を収容する素子収容部の外側で、前記ケース内に収容された前記回路基板に搭載されていることを特徴とする炎感知器。
2. 前記受光素子を内部に収容する受光素子ホルダと、該ホルダの前面に配置された前記受光窓と、該受光窓を前記ホルダに固定する受光素子カバーとからなる素子収容部が前記開口を塞ぐように前記回路基板に搭載され、
   前記汚損度測定用受光素子は、前記素子収容部の外側に配設され、
   前記素子収容部は、前記汚損度測定用受光素子に面する部分を可視光カット部材とすることを特徴とする請求項１記載の炎感知器。
3. 前記汚損度測定用発光素子と汚損度測定用受光素子は、前記受光窓を介して対向するように前記回路基板に搭載されており、
   前記汚損度測定用発光素子は、前記本体カバーに形成された凹状部の側壁内面側に配置され、
   前記汚損度測定用受光素子は、前記回路基板のほぼ面上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の炎感知器。

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