JP4853396B2 - 煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、煙に反応して火災を検知する煙感知器に関し、詳しくは感煙領域に流入してきた煙に発光部の光をあて、煙の粒子によって散乱された散乱光を受光部で受光させて、火災を検知するようにした光電式の煙感知器に関する。

従来より、この種の煙感知器としては、複数のラビリンス壁を周設した煙感知室内に、発光部を設けるとともに、この発光部から発せられた光を直接受光しない位置に受光部を設けて感煙領域を構成し、ラビリンス壁間の空隙に形成された煙流入口を通って感煙領域に流入して来た煙による散乱光を受光部で受光させ、これを受光信号として閾値を超えたときに火災発報信号を出力して火災警報を行うものが知られている。

下記特許文献１及び２には、この種の煙感知器が開示されており、図５は、特許文献１に記載の煙感知器における煙感知室の内部構造を示す平面図である。この煙感知器１００では、発光部１１０は、ＬＥＤなどの発光素子が配設され、受光部１２０には、受光素子が配設され、発光部１１０と受光部１２０とは、それぞれの光軸Ｌ１，Ｌ２が同一水平面上でおよそ１３０度の角度θをもって交差しており、煙感知室の略中央部分にある感煙領域Ｓに侵入した煙粒子により散乱した散乱光を受光部１２０で受け取って、受け取った光の光量を受光信号に変換し、閾値を超えたときに火災発報信号を出力して火災警報を行う構成になっている。
１３０は遮光壁（遮光用支柱）であり、この遮光壁１３０は、発光部１１０からの投光の障害にならず、かつ発光部１１０から受光部１２０には直接入光しないように、その長さ寸法と位置が規定されている。また、煙感知室の周囲には、煙の侵入は許容し、外光の侵入を防止する複数の「く」の字形状に形成されたラビリンス壁１４０が形成されており、複数のラビリンス壁１４０間の空隙で煙流入口を形成している。
これによれば、遮光壁１３０によって煙による散乱光以外の光が受光部１２０へ入光することを効果的に防ぐことができるとされている。

また下記特許文献２には、受光部の光軸方向の前方にあるラビリンス壁の部位と発光部との間に遮光壁を設けたものが記載されており（特許文献２・図１参照）、これによれば、発光部から出射光がラビリンス壁で反射されて受光部に入射するのを防止することができ、受光部に対して光軸方向の前方に位置するラビリンス壁で反射された迷光による影響を無くすことができるとされている。
特開平９−２３１４８５号公報 特開２００２−３５２３４６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、いずれも煙による散乱光以外の光が受光部に入光することを防いで、煙感知器の感知精度の向上を図ったものであるが、煙感知室内に流入してきた煙を感煙領域に誘導する工夫はされていないものであった。
煙感知器の感知精度を高めるためには、上述のように受光部で受光する光の制御だけでなく、煙感知に無関係な領域への煙の流動を防ぎ、煙感知室に流入してくる煙を感煙領域にスムーズに誘導して、煙の応答性を早める必要がある。特に発光部と受光部とで挟まれた部分は、煙の流入性が悪く、滞留しやすいため、流入してきた煙をスムーズに感煙領域に誘導する必要があった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、煙をスムーズに感煙領域に誘導可能な煙感知器を提供することを目的としている。

上記課題を達成するために、請求項１の発明に係る煙感知器は、複数のラビリンス壁を周設した煙感知室内に、発光部を設けるとともに、この発光部から発せられた光を直接受光しない位置に受光部を設けて感煙領域を構成し、ラビリンス壁間の空隙に形成された煙流入口を通って感煙領域に流入して来た煙の散乱光を受光部で受光させて、火災を検知するようにしたものにおいて、上記煙感知室は、上記発光部と上記受光部とを内装した光学基台内に、上記発光部と上記受光部とを取り囲むようにして、上記ラビリンス壁を構成するとともに、上記煙感知室の中心近傍には、上記発光部から上記受光部に直行する光を遮る遮光壁を設けており、上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分に設けられたいずれかの上記ラビリンス壁の感煙領域側に向いた端部と、上記遮光壁の対向端部とは仕切部材で連結され、該仕切部材で煙誘導壁を構成し、上記光学基台の底板には、煙が流入しない閉鎖空間を形成する上げ底が設けられており、上記上げ底は、上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分及び上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分とは反対側の上記発光部及び上記受光部に近接した部分に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る煙感知器によれば、発光部と受光部とで挟まれた部分に設けられたいずれかのラビリンス壁の感煙領域側に向いた端部と、遮光壁の対向端部とは仕切部材で連結され、該仕切部材で煙誘導壁を構成しているので、ラビリンス壁間の煙流入口を通って流入してきた煙を仕切部材で構成された煙誘導壁によって、スムーズに感煙領域へと誘導することができる。特に煙の流入性が劣る発光部と受光部とで挟まれた部分に遮光壁と連結された仕切部材が設けられているので、煙が滞留してしまうことがない。よって、煙の応答性が早くなり、煙感知精度が高い煙感知器を構成することができる。

また、発光部と受光部とで挟まれた部分に、上げ底による煙の流入しない閉鎖空間が形成されているので、発光部と受光部とで挟まれた部分に滞留しようとする煙が行き場をなくして感煙領域へ一層流入しやすくなるとともに、上げ底が形成されることにより煙感知室の容積が小さくなるので、流入してきた煙の濃度が高くなる。よって仕切部材（煙誘導壁）との相乗効果でより煙の応答性が早くなり、煙感知精度の高い煙感知器を構成することができる。

さらに、上げ底は、発光部と受光部とで挟まれた部分とは反対側の発光部及び受光部に近接した部分に形成されているので、発光部及び受光部に近接した部分に滞留しようとする煙を感煙領域へと流入しやすいものとできる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の煙感知器における煙感知室の内部構造を示す平面図、図２（ａ）は、同煙感知器の他の実施形態を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図、図３は、同煙感知器の変形例を示す平面図、図４は、同煙感知器の分解斜視図である。

本発明の煙感知器Ａは、図１に示すように、複数のラビリンス壁１２を周設した煙感知室Ｓ内に、発光ユニット１０（発光部）を設けるとともに、この発光ユニット１０からの出射光を直接受光しない位置に受光ユニット１１（受光部）を設けて感煙領域１５を構成し、ラビリンス壁１２の空隙から感煙領域１５に流入してきた煙の散乱光を受光ユニット１１で受光し、受光信号が閾値を超えたときに火災発報信号を出力して火災警報を行うよう構成されている。
図４に示すように煙感知器Ａは、天井面等に取り付けられる感知器ボディ６と、発光ダイオードＬやフォトダイオードＰＤの光学系素子や受光信号を監視して閾値を超えたときに火災発報信号を出力する投受光回路やマイコン（不図示）等の回路部品が実装される回路基板２と、煙感知室Ｓが設けられ、発光ユニット１０、受光ユニット１１等の光学系部品とラビリンス壁１２を備えた光学基台１と、煙感知室Ｓの内部に虫等が侵入するのを防止する防虫カバー３と、火災を検知すると警報音を鳴動する板状スピーカ４と、保護カバー５とで構成される。尚、図４の分解斜視図は天地が逆になっており、紙面下方側が天井面等に取り付けられる側となる。

感知器ボディ６は、略円板状の主部６０と、主部６０の外周縁から上方に突出する側壁６１と、ベース６３とを備えており、主部６０の下面略中央には円状の開口部６２が形成されている。この感知器ボディ６内には、回路基板２が収容され、光学基台１、防虫カバー３、スピーカ４が収容された保護カバー５が、開口部６２から突出した状態で組み付けられ、これらが一体に組み合わされて煙感知器Ａとして天井面等に取り付けられる。回路基板２は光学基台１に固着されており、光学基台１は防虫カバー３、スピーカ４とともに、保護カバー５で一体に組み合わされるので、これらが収容可能なように、主部６０は取り外し可能に構成されている。尚、主部６０と側壁６１が一体形成されているような場合は、ベース６３から一体形成された主部６０と側壁６１とを取り外し可能にしたものであってもよい。

回路基板２の下面には、発光素子を構成する発光ダイオードＬと、受光素子を構成し、フォトダイオードＰＤとが実装されている。
煙感知室Ｓが構成される光学基台１は、略円板状の底板１３と、底板１３の縁部に形成された周壁１４とを備え、底板１３の下面には、発光ユニット１０と受光ユニット１１とを取り囲むようにしてラビリンス壁１２が複数設けられている。また光学基台１には、発光ダイオードＬ、フォトダイオードＰＤをそれぞれ収容し、外来ノイズからシールドされるよう収容部１６，１７が一体に形成されている。そして光学基台１を回路基板２に図４の矢印方向に取り付けると、収容部１６，１７にそれぞれ、発光ダイオードＬ、フォトダイオードＰＤが収容されるようその部分だけ底板１３がない状態に形成されている。

防虫カバー３は、虫や埃等が煙感知室Ｓ内に入らないように防虫網３１を有した構造としており、その上端部３１が光学基台１の周壁１４と嵌合されるよう構成されている。スピーカ４は、保護カバー５の底部５１に載置され、取付状態においては、防虫カバーの丸穴３２に嵌り込む形状になっている。保護カバー５は有底円筒状に形成され、その周壁５２には周方向に沿って開口部５２ａが形成されており、該開口部５２ａから煙が流入するようになっている。尚、スピーカ４は防虫カバー３の丸穴３２に嵌合された状態で、保護カバー５に収容されるものとしてもよいことは言うまでもない。

次に図１に基づいて煙感知室Ｓを備えた光学基台１の内部構造について説明する。尚、図１は回路基板２と固着される前の状態を示している。
光学基台１は、発光ユニット１０、受光ユニット１１、複数のラビリンス壁１２、遮光壁１９、仕切部材（煙誘導壁）１８とを備えている。
発光ユニット１０は、回路基板２に実装された発光ダイオードＬよりなる発光素子等により構成され、収容部１６に収容される。受光ユニット１１は、回路基板２に実装されたフォトダイオードＰＤよりなる、受光素子等より構成され、収容部１７に収容される。図中１７ｂは受光素子を固定する突起部を示している。発光ユニット１０と受光ユニット１１とは、両者の光軸Ｌ１，Ｌ２が所定の角度θをもって交差するように、配置されており、発光ユニット１０から出射光を直接受光しない位置に受光ユニット１１が設けられている。ここでＬ１は発光ユニット１０から発せられる光の軸を示しており、Ｌ２は受光ユニット１１で受光される光の軸を示しており、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２が交わる周辺が感煙領域１５となる。発光ユニット１０から出射光は光軸Ｌ１に示すように照射され、感煙領域１５に侵入した煙粒子によって散乱した散乱光を受光ユニット１１で受光し、煙が検知されるようになっている。

複数のラビリンス壁１２は、光学基台１の底板１３より立設されており、発光ユニット１０と受光ユニットの光軸Ｌ１、Ｌ２が重なる部分周辺に存在する感煙領域１５を取り囲むように形成され、周壁１４より突出する高さを備えた板状のフィン（壁体）で構成されており、配置される箇所によってその形状を異ならせることによって、より外光の遮断効果を高めるとともに、煙の流入性が確保されるよう構成されている。図例のものは、大きく２パターンの形状を持つラビリンス壁１２（１２Ａ、１２Ｂ）が適所に設けられている。ラビリンス壁１２とラビリンス壁１２の間は、発光ユニット１０及び受光ユニット１１が設けられている場所以外に、略等間隔に構成され、ラビリンス壁１２間の空隙は煙流入口１ａが形成されている。

まず、受光ユニット１１の光軸Ｌ２上及びその周辺は、特に外光の入射による煙感知への障害が大きい場所であるので、外光の遮断が強固なされるようラビリンス壁１２Ｂの周壁側端部１２ｂは、ラビリンス壁１２Ｂの感煙領域側端部１２ａより幅広の厚みのある形状とし、外光の入射をブロックしている。そしてラビリンス壁１２Ｂの感煙領域側端部１２ａは、２股に分かれた折曲形状の壁体で構成されており、その縁部は先細形状となっている。これにより、端部１２ａに光が当たっても光が散乱しないよう形成されている。
受光ユニット１１の光軸Ｌ２上及びその周辺以外に設けられたラビリンス壁１２Ａは、周壁側端部１２ｂの形状が幅広形状とはなっていない点でラビリンス壁１２Ｂとは異なるものである。ラビリンス壁１２Ａは、感煙領域１５に向かって煙が誘導されるよう折曲形状となっており、感煙領域側端部１２ａは、ラビリンス壁１２Ｂと同様に２股に分かれた壁体となっている。そしてその縁部が先細形状となっている点もラビリンス壁１２Ｂと同様である。
また受光ユニット１１の近傍には、ラビリンス壁１２（１２Ａ、１２Ｂ）の他に外光を効果的に遮断するために遮断壁１７ａが設けられている。

更に煙感知室Ｓの中心近傍、即ち感煙領域１５付近に遮光壁１９を設けて、発光ユニット１０からの出射光が直接受光ユニット１１に入射するのを防いでいる。また発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分に設けられたラビリンス壁１２Ａの感煙領域１５側に向いた端部１２ｃと、遮光壁１９のラビリンス壁１２Ａと対向する対向端部１９ａとは仕切部材１８で連結され、該仕切部材１８で煙誘導壁を構成している。この仕切部材１８によって、煙流入口１ａから流入してきた煙は、発光ユニット１０部と受光ユニット１１とで挟まれた部分に滞留することなく、矢印ｄに示すように感煙領域１５へと誘導される。
ここで遮光壁１９の受光ユニット１１と対向する面１９ｂが、先端にいくほど、受光ユニット１１側に傾いたものとすれば、発光ユニット１０の出射光が反射して受光ユニット１１に入射してしまうことを効果的に防ぐことができる。
また遮光壁１９、仕切部材１８、ラビリンス壁１２Ａはそれぞれが連結された図例のものに限定されず、一体に形成されたものであってもよい。

これによれば、発光ユニット１０部と受光ユニット１１とで挟まれ、且つ感煙領域１５を含まない部分に設けられたラビリンス壁１２Ａの感煙領域１５側に向いた端部１２ｃと、遮光壁１９の対向端部１９ａとは仕切部材１８で連結され、該仕切部材１８で煙誘導壁を構成しているので、遮光壁１９及び仕切部材１８によって煙の散乱光以外の光が受光ユニット１１に入射するのを防ぐとともに、ラビリンス壁１２間の煙流入口１ａを通って流入してきた煙を仕切部材１８で構成された煙誘導壁によって、スムーズに感煙領域１５へと誘導することができる。特に煙の流入性が劣る発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分に遮光壁１９と連結された仕切部材１８が設けられているので、煙が滞留してしまうことがない。よって、煙の応答性が早くなり、煙感知精度が高い煙感知器Ａを構成することができる。

図２、図３は、煙感知器Ａの他の実施形態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。尚、この図も図１同様回路基板２と固着される前の状態を示しており、天井面等に取り付けられる状態とは天地が逆となっている。また上述の実施形態と共通する部分は同一の符号を付し、その説明は割愛する。
この実施形態は、図１に示すものとは、光学基台１内の煙の流入性が劣る周辺部分に上げ底１３ａが形成されている点が異なる。図では上げ底１３ａが形成されている箇所をクロスハッチングで示している。
図２（ａ）の例は、煙の流入性が劣る部分、即ち発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分のうち、仕切部材１８周辺部分に上げ底１３ａによる閉鎖空間が形成されている。図２（ｂ）の図からわかるように上げ底１３ａが形成されている部分のラビリンス壁１２Ａは、上げ底１３ａよりも上方に突出形成されている。

図３の例は、煙の流入性が劣る部分、即ち発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分の広範に上げ底１３ａによる閉鎖空間が形成されている。そしてここでは更に発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分とは反対側の発光ユニット１０及び受光ユニット１１に近接した部分（１０Ａ、１１Ａ）にも上げ底１３ａによる閉鎖空間が形成されている。

ここで、煙感知室Ｓ内の全底面や広範にわたって底上げすると、煙感知室Ｓ内で発光ユニット１０による出射光の反射が発生しやすくなり、受光ユニット１１での受光に影響がでてしまう。よって、図２（ａ）や図３の実施形態のように、発光ユニット１０の反射光が発生しにくい場所に上げ底１３ａを形成すれば、反射光の影響もなく効果的に煙を感煙領域１５に誘導することできる。
また図２（ａ）及び図３の実施形態によれば、煙の流入性の劣る部分に滞留しようとする煙が行き場をなくして感煙領域１５へ一層煙が流入しやすくなるとともに、上げ底１３ａが形成されることにより煙感知室Ｓの容積が小さくなるので、流入してきた煙の濃度が高くなる。よって上述した仕切部材１８（煙誘導壁）と上げ底１３ａの相乗効果で、より煙の応答性が早くなり、煙感知精度の高い煙感知器Ａを構成することができる。

ここで上げ底１３ａの高さは煙流入口１ａが狭まらない程度とし、上げ底１３ａは図示するように中実に限定されるものではなく、中空であってもよく、要は上げ底１３ａが設けられた部分に煙が流入しない構造になっていればよい。中空のものとすれば、材料が少なく、軽量化を図ることができる。また上げ底１３ａの形成される箇所は図例のものに限定されず、例えば、発光ユニット１０と受光ユニット１１とで挟まれた部分とは反対側の発光ユニット１０及び受光ユニット１１に近接した部分（１０Ａ、１１Ａ）のみに設けたものとしてもよい。

尚、煙感知器Ａの組み付け構成や内部構成等は、上述の例、図示した形状に限定されるものではない。またサーミスタ等の熱感知素子を備えたものとし、煙感知機能だけでなく、熱感知機能を備えた煙感知器Ａにも適用可能であることは言うまでもない。

本発明の煙感知器における煙感知室（光学基台）の内部構造を示す平面図である。 （ａ）は、同煙感知器の他の実施形態を示す平面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。 同煙感知器の変形例を示す平面図である。 同煙感知器の分解斜視図である。 従来の煙感知器における煙感知室の内部構造を示す平面図である。

符号の説明

Ａ 煙感知器
Ｓ 煙感知室
１ 光学基台
１ａ 煙流入口
１０ 発光ユニット（発光部）
１１ 受光ユニット（受光部）
１２（１２Ａ、１２Ｂ） ラビリンス壁
１５ 感煙領域
１８ 仕切部材（煙誘導壁）
１９ 遮光壁

Claims (1)

1. 複数のラビリンス壁を周設した煙感知室内に、発光部を設けるとともに、この発光部から発せられた光を直接受光しない位置に受光部を設けて感煙領域を構成し、ラビリンス壁間の空隙に形成された煙流入口を通って感煙領域に流入して来た煙の散乱光を受光部で受光させて、火災を検知するようにした煙感知器において、
   上記煙感知室は、上記発光部と上記受光部とを内装した光学基台内に、上記発光部と上記受光部とを取り囲むようにして、上記ラビリンス壁を構成するとともに、上記煙感知室の中心近傍には、上記発光部から上記受光部に直行する光を遮る遮光壁を設けており、
   上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分に設けられたいずれかの上記ラビリンス壁の感煙領域側に向いた端部と、上記遮光壁の対向端部とは仕切部材で連結され、該仕切部材で煙誘導壁を構成し、
   上記光学基台の底板には、煙が流入しない閉鎖空間を形成する上げ底が設けられており、
   上記上げ底は、上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分及び上記発光部と上記受光部とで挟まれた部分とは反対側の上記発光部及び上記受光部に近接した部分に形成されていることを特徴とする煙感知器。

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