JP5222217B2 - smoke detector - Google Patents
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Description
本発明は、煙を検知して火災警報を行う煙感知器に関する。 The present invention relates to a smoke detector that detects smoke and issues a fire alarm.
従来から、煙を検知したときに音を発する煙感知器が知られている(例えば特許文献1参照)。従来の煙感知器には、発音体として、ダイナミックスピーカまたは圧電スピーカが用いられている。圧電スピーカは、圧電素子を金属板に張り合わせた圧電振動子と、圧電振動子の外周部と結合して圧電振動子を支持する支持部とを備えている。上記構成の圧電スピーカでは、圧電素子に信号電圧が印加されると、圧電素子は収縮および膨張するが、金属板は収縮も膨張もしないので、圧電振動子は反曲する。これにより、圧電スピーカは、音を発することができる。 Conventionally, a smoke detector that emits a sound when smoke is detected is known (see, for example, Patent Document 1). Conventional smoke detectors use dynamic speakers or piezoelectric speakers as sounding bodies. The piezoelectric speaker includes a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element is bonded to a metal plate, and a support unit that supports the piezoelectric vibrator by being coupled to an outer peripheral portion of the piezoelectric vibrator. In the piezoelectric speaker configured as described above, when a signal voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element contracts and expands, but the metal plate does not contract or expand, and thus the piezoelectric vibrator is bent. Thereby, the piezoelectric speaker can emit sound.
上記のような煙感知器は、住宅内の居室・寝室・階段・廊下などさまざまな場所に取り付けられる。したがって、煙感知器には、インテリアデザインの邪魔にならないように小型化および薄型化の要望がある。しかしながら、ダイナミックスピーカでは、駆動部(永久磁石、ボイスコイル)および振動板(コーン)の構造から、圧電スピーカに比べて、十分な音圧を保ちながら上記の要望を満たすことが難しい。また、ダイナミックスピーカには、振動板の振動が大きくなると、振動板を支持するフレームに振動板が接触してびびり音が発生するという問題もある。 Such smoke detectors can be installed in various places such as living rooms, bedrooms, stairs, and corridors. Therefore, there is a demand for the smoke detector to be small and thin so as not to disturb the interior design. However, in the dynamic speaker, it is difficult to satisfy the above-mentioned demand while maintaining a sufficient sound pressure as compared with the piezoelectric speaker because of the structure of the drive unit (permanent magnet, voice coil) and the diaphragm (cone). The dynamic speaker also has a problem that when the vibration of the diaphragm increases, the diaphragm comes into contact with a frame that supports the diaphragm and chatter noise is generated.
これに対して、圧電スピーカは、圧電振動子が板状であるため、ダイナミックスピーカに比べて、小型かつ薄型であるとともに、安価である。また、圧電スピーカは、圧電振動子の外周部のみを支持部で支持すればよいため、圧電振動子の振動が大きくても、圧電振動子が外周部以外で支持部に接触することはなく、その結果、ダイナミックスピーカのようなびびり音が発生することはない。 On the other hand, since the piezoelectric speaker has a plate shape, the piezoelectric speaker is smaller and thinner and cheaper than the dynamic speaker. In addition, since the piezoelectric speaker only needs to support the outer peripheral portion of the piezoelectric vibrator with the support portion, even if the vibration of the piezoelectric vibrator is large, the piezoelectric vibrator does not contact the support portion other than the outer peripheral portion, As a result, chatter noise unlike a dynamic speaker does not occur.
しかしながら、上記の圧電スピーカは、共振周波数付近での音圧は高いが、他の周波数(特に低周波数領域)での音圧は低いという問題がある(図8の破線参照)。本明細書では、低周波数領域とは約1kHz以下の周波数領域をいい、高周波数領域とは約1kHzを超える周波数領域をいうが、低周波数領域と高周波数領域との間に厳密な境界はない。 However, the above-described piezoelectric speaker has a problem that the sound pressure in the vicinity of the resonance frequency is high, but the sound pressure in other frequencies (particularly in the low frequency region) is low (see the broken line in FIG. 8). In the present specification, the low frequency region means a frequency region of about 1 kHz or less, and the high frequency region means a frequency region exceeding about 1 kHz, but there is no strict boundary between the low frequency region and the high frequency region. .
警報音の場合、3kHz付近の周波数領域のみが用いられるのに対し、音声の場合、1kHz以下の低周波数領域も用いられる。このため、図8の破線のように低周波数領域での音圧レベルが低いと、十分な距離まで音声が明確に届かない場合がある。 In the case of an alarm sound, only the frequency region near 3 kHz is used, whereas in the case of a sound, a low frequency region of 1 kHz or less is also used. For this reason, if the sound pressure level in the low frequency region is low as shown by the broken line in FIG. 8, the sound may not clearly reach a sufficient distance.
上記の問題を解決する手段として、圧電振動子が薄厚の樹脂板を介して支持部に支持される圧電スピーカが知られている(例えば特許文献2参照)。この圧電スピーカ91は、図9(b)に示すように、圧電振動子93の外周部と薄厚部材92が結合し、圧電振動子93と結合した薄厚部材92を支持部3が支持する。上記構成の圧電スピーカ91は、圧電振動子を支持部が直接支持する場合に比べて、共振周波数を低くするとともに、低周波数領域での音圧を上げることができる。
As means for solving the above problem, there is known a piezoelectric speaker in which a piezoelectric vibrator is supported by a support portion via a thin resin plate (see, for example, Patent Document 2). In this
しかしながら、薄厚部材92を用いた従来の圧電スピーカ91においても、煙感知器に採用した場合、依然として、低周波数領域での音圧を十分に得ることができなかった(図10の破線参照)。
However, even when the conventional
本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる煙感知器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a smoke detector capable of increasing sound pressure not only in a high frequency region but also in a low frequency region.
請求項1の発明は、煙を検知する煙感知部と、電気信号を音に変換する発音体と、前記発音体を支持する支持部と、前記煙感知部で煙が検知されると前記発音体から音が出力するように当該発音体に前記電気信号を出力する回路部とを備え、前記発音体は、圧電素子よりなる圧電体と、前記圧電体より面積が広く当該圧電体に積層される振動板とを有する圧電振動子を含むとともに、前記圧電振動子の外周部と結合して当該圧電振動子の周囲に設けられる薄厚部材を含み、前記薄厚部材は、山部と谷部の少なくとも1つからなるコルゲーションが環状に形成され、外周部で前記支持部と接合し、前記圧電振動子を弾性的に保持し、前記発音体の1次共振周波数は、600Hz以上1kHz以下であり、前記圧電体および前記振動板は、ともに円板形状であり、当該振動板の直径に対する当該圧電体の直径の直径比率が0.40以上0.46以下であることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a smoke detection unit for detecting smoke, a sounding body for converting an electric signal into sound, a support unit for supporting the sounding body, and the sound generation when smoke is detected by the smoke detection unit. A circuit unit that outputs the electrical signal to the sounding body so that sound is output from the body, the sounding body being a piezoelectric body made of a piezoelectric element, and having a larger area than the piezoelectric body and laminated on the piezoelectric body. A piezoelectric vibrator having a vibrating plate and a thin member provided around the piezoelectric vibrator in combination with an outer peripheral portion of the piezoelectric vibrator, wherein the thin member includes at least a peak portion and a valley portion. One corrugation is formed in an annular shape, joined to the support portion at the outer periphery, elastically holding the piezoelectric vibrator, and the primary resonance frequency of the sounding body is 600 Hz to 1 kHz, The piezoelectric body and the diaphragm are both A plate shape, the diameter ratio of the diameter of the piezoelectric element to the diameter of the diaphragm is characterized in that 0.40 to 0.46 or less.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記支持部は、開口部が形成された取付板において当該開口部の全周囲にわたって設けられることを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項2の発明において、複数の孔部が形成された蓋部を備え、前記支持部は、前記取付板の前記開口部の全周囲にわたって当該取付板から突出して設けられ、前記蓋部は、前記発音体との間に空間が形成されるように前記開口部を閉塞することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the lid includes a lid portion in which a plurality of holes are formed, and the support portion is provided so as to protrude from the mounting plate over the entire periphery of the opening of the mounting plate. The lid portion closes the opening so that a space is formed between the lid and the sounding body.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項の発明において、前記煙感知部を収納するハウジングを備え、前記煙感知部は、光を放射する発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部とを有し、前記発光部および前記受光部を用いて光学的に煙を検知することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the housing according to any one of the first to third aspects, wherein the smoke detecting unit includes a light emitting unit that emits light and the light emitting unit. And a light receiving portion that receives the light, and smoke is optically detected using the light emitting portion and the light receiving portion.
請求項1の発明によれば、圧電振動子の周囲に設けられた薄厚部材にコルゲーションが形成されることによって、薄厚部材も反曲して圧電振動子の振幅を大きくすることができるので、発音体が発する音について、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる。
また、請求項1の発明によれば、発音体の1次共振周波数を600Hz以上1kHz以下にすることによって、低周波数領域での音圧を上げることができるので、音声出力時に音質を向上させることができる。
さらに、請求項1の発明によれば、発音体の圧電振動子において、振動板の直径に対する圧電体の直径の直径比率を0.40以上0.46以下にすることによって、発音体の1次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を最大近くまで上げることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the corrugation is formed on the thin member provided around the piezoelectric vibrator, the thin member can also bend and the amplitude of the piezoelectric vibrator can be increased. As for the sound emitted by the body, not only the high frequency region but also the sound pressure in the low frequency region can be increased.
According to the first aspect of the present invention, the sound pressure in the low frequency region can be increased by setting the primary resonance frequency of the sounding body to 600 Hz or more and 1 kHz or less. Can do.
Further, according to the first aspect of the present invention, in the piezoelectric vibrator of the sounding body, the diameter ratio of the diameter of the piezoelectric body to the diameter of the diaphragm is set to 0.40 or more and 0.46 or less, whereby the primary sounding body. The resonance frequency can be lowered and the sound pressure in the low frequency region can be increased to a maximum.
請求項2の発明によれば、支持部が開口部の周囲に設けられることによって、発音体が支持部を介して取付板に取り付けられたときに、発音体の前面側と後面側との間で空気の出入りがないので、後面側から前面側への音の回り込みを防止することができ、その結果、音圧を上げることができる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、発音体と蓋部との間に前気室(空間)が形成されることによって、前気室を薄型にすることができる。また、請求項3の発明によれば、前気室内で密閉された空気の制動によって、ピーク音圧の周波数領域を低周波数側に広げることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、火災が発生したときに、煙感知部がハウジング内で発光部および受光部を用いて光学的に煙を検知するので、速やかに警報音や警報音声を出力することができる。 According to the invention of claim 4, when a fire occurs, the smoke detection unit optically detects smoke using the light emitting unit and the light receiving unit in the housing, so that an alarm sound and an alarm sound are output promptly. be able to.
(実施形態1)
まず、実施形態1に係る煙感知器の構成について説明する。本実施形態の煙感知器は、例えば住宅などに取り付けられる住宅用火災警報器である。図1に示すように、煙感知器は、煙を検知する煙感知部1と、振動することで音を発する発音体2と、発音体2を支持する支持部3(図2参照)と、少なくとも発音体2を振動させるための回路部を含む基板回路4と、各構成部品1〜4が収納されるハウジング5と、被取付部(図示せず)への取付に用いられるベース6とを備えている。被取付部としては、住宅内の居室・寝室・階段・廊下などがある。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the smoke detector according to the first embodiment will be described. The smoke detector of the present embodiment is a residential fire alarm attached to, for example, a house. As shown in FIG. 1, the smoke detector includes a
発音体2は、図2に示すように、圧電振動子7と、圧電振動子7の周囲に設けられる薄厚部材8とを備えている。発音体2は、火災発生時に煙感知部1(図1参照)で煙が検知されると、音を発する。発音体2が発する音には、例えば「ビュー、ビュー、ビュー」という警報音と、例えば「火事です」という警報音声とがある。警報音は、3kHz付近の周波数領域の音がスイープされて発せられる。上記の警報音および警報音声により、火災発生を居住者に知らせることができる。また、電池残量が少なくなったときに「電池切れです」という報知音声も発音体2から発せられる。
As shown in FIG. 2, the sounding
圧電振動子7は、図3に示すように、圧電体71と振動板72が積層されたユニモルフ構造である。圧電体71および振動板72は、ともに円板形状である。圧電体71は、電気信号を音に変換する効果(圧電効果)を有する圧電素子(ピエゾ素子)からなる。本実施形態の圧電素子としては、厚さが0.05mm以上0.1mm以下のチタン酸ジルコン酸鉛(lead zirconium titanate)が用いられている。チタン酸ジルコン酸鉛は、三元系金属酸化物であるチタン酸鉛とジルコン酸鉛の混晶である。本実施形態で用いられるチタン酸ジルコン酸鉛の密度は、8.0×103kg/cm3である。振動板72は、圧電体71より直径が長くて面積が大きく、例えば厚さが0.05mm以上0.1mm以下の42アロイ(ニッケルを42%含む鉄ニッケル系合金)である。本実施形態で用いられる42アロイの密度は、8.15×103kg/cm3である。圧電体71と振動板72の厚さは同等にすることが好ましい。振動板72は、例えばエポキシ接着剤などによって、圧電体71と同心状に圧電体71の表面に接着される。圧電体71の表面には、厚さが2μm程度の銀によって電極が設けられている。電極にはリード線(図示せず)が接続される。電極とリード線の接続には、例えばLFはんだなどが用いられる。電極に信号電圧が印加されると、圧電体71が歪み、圧電振動子7が振動する。
As shown in FIG. 3, the
薄厚部材8は、図4に示すように、ドーナツ形状(環状)に形成された樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えばPEI(ポリエーテルイミド)やPEN(ポリエーテルナフタレード)などの熱可塑性樹脂が用いられている。薄厚部材8の厚さは、75μm以上188μm以下である。薄厚部材8の内周部には、図2に示すような段差形状部81が形成されている。段差形状部81の内径は、圧電振動子7を周囲から嵌合することができる大きさである。薄厚部材8は、段差形状部81で圧電振動子7と嵌合した状態で、例えばシリコーン接着剤やエポキシ接着剤などによって、圧電振動子7に接着される。上記のように薄厚部材8に段差形状部81が形成されていることによって、圧電振動子7が薄厚部材8に確実に取り付けられ、取付位置も一定にすることができるので、発音体2が発する音の音圧や共振周波数を安定にすることができる。
As shown in FIG. 4, the
また、薄厚部材8は、外周部で支持部3と結合して支持部3に固定される。薄厚部材8には、薄厚部材8の径方向すべてにおいて谷部821と山部822の少なくともいずれかからなるコルゲーション82が環状に形成されている。薄厚部材8は、コルゲーション82によって外周方向に伸縮する蛇腹構造であり、圧電振動子7を弾性的に保持する。コルゲーション82としては、図2に示すように谷部821と山部822が交互に形成されていてもよいし、谷部821のみが連続して形成されていてもよいし、山部822のみが連続して形成されていてもよい。
The
薄厚部材8の製造方法について一例を説明する。まず、図5(a)に示すように、厚さが一定の樹脂フィルムAを金型Bとゴム材Cの間に置き、金型Bを所定の温度に加熱する。金型Bはコルゲーション82の形状に加工されている。その後、図5(b)に示すように、樹脂フィルムAを挟んで金型Bをゴム材Cに押圧する。その後、図5(c)に示すように、金型Bを開いて樹脂フィルムAを取り外す。樹脂フィルムAには、金型Bの形状にしたがってコルゲーション82が形成される。このようにコルゲーション82が形成された樹脂フィルムAが薄厚部材8となる。なお、上述の薄厚部材8の製造方法において、金型Bを加熱するのではなく、樹脂フィルムAを加熱してもよい。また、上述の薄厚部材8の製造方法において、ゴム材Cに代えて、圧縮空気であってもよい。
An example of the method for manufacturing the
図2に示す支持部3は、薄厚部材8の周囲に設けられ、薄厚部材8が載置される載置面31を有している。載置面31には、切欠部32が形成されている。切欠部32には、接着剤がディスペンサなどによって充填される。接着剤としては、粘性の低いシリコーン接着剤や可視光硬化性樹脂が用いられる。切欠部32に接着剤が堆積するため、薄厚部材8は、浮き上がることなく支持部3に接着される。これにより、薄厚部材8が支持部3に確実に取り付けられ、発音体2が発する音の音圧や共振周波数を安定にすることができる。
The
次に、発音体2が音を発するときの発音体2の動作について説明する。圧電体71に信号電圧が印加されると、圧電体71は収縮および膨張を繰り返すが、振動板72は収縮も膨張もしないので、図6に示すように、圧電振動子7(発音体2)が反曲する。発音体2は、反曲動作を繰り返すことで、図6の矢印のように横方向に振動する。この振動によって、発音体2は音を発する。図6(c)に示すようにコルゲーションのない従来の薄厚部材92の場合、発音体91の圧電振動子93は、上述の振動のみである。これに対して、図6(a)(b)に示すようにコルゲーション82のある薄厚部材8は、コルゲーション82のところで反曲しやすく、コルゲーション82が反曲することによって外周方向に伸縮しやすい。その結果、発音体2(圧電振動子7)の振幅が大きくなり、低周波数領域および高周波数領域にわたって、発音体2が発する音の音圧が上がる。
Next, the operation of the sounding
ところで、図6(a)に示すように複数対の谷部821と山部822がコルゲーション82として形成されている薄厚部材8の場合、拘束力が強くなる。一方、図6(b)に示すように1つのみの山部822(または谷部821)がコルゲーション82と形成されている薄厚部材8の場合、図6(a)の薄厚部材8に比べて、発音体2(圧電振動子7)の振幅は大きくなり、1次共振周波数での音圧が上がる。なお、図6(d)に示すように発音体94がダイナミックスピーカの場合、振動板95が上下方向に振動するため、コルゲーション96としての谷部961と山部962の数が多いほど、発音体94の振動は大きくなる。
By the way, in the case of the
続いて、発音体2の1次共振周波数について説明する。図7(a)に示す発音体2は、図7(b)に示すように、錘GがばねJによって支持体Pに支持されている振動構造物Qとみなすことができる。振動構造物Qの1次共振周波数fは、ばねJのばね定数をk、錘Gの質量をmとすると、数1によって表わされる。
Next, the primary resonance frequency of the sounding
したがって、発音体2の1次共振周波数f0は、薄厚部材8のばね定数をk0、圧電振動子7の質量をm0とすると、数2によって表わされる。薄厚部材8のばね定数k0は、薄厚部材8のヤング率をE、薄厚部材8の厚さをh、薄厚部材8の径方向の長さをLとすると、数3によって表わされる。
Therefore, the primary resonance frequency f0 of the sounding
したがって、薄厚部材8の厚さhを薄くすれば、ばね定数k0を小さくすることができ、発音体2の1次共振周波数f0を低くすることができる。
Therefore, if the thickness h of the
本実施形態の発音体2の1次共振周波数f0は、薄厚部材8のばね定数k0、圧電振動子7の質量m0を調整することによって、600Hz以上1kHz以下に設定されている。ばね定数k0は、薄厚部材8のヤング率E、薄厚部材8の厚さh、薄厚部材8の径方向の長さLで決定される。
The primary resonance frequency f0 of the sounding
ところで、薄厚部材8がなく圧電振動子を支持部が直接支持する従来の発音体では、本実施形態の薄厚部材8に相当する部分が振動板の一部となる。振動板は、薄厚部材より厚いため、ばね定数k0は大きくなる。その結果、薄厚部材8がない従来の発音体は、本実施形態の発音体2に比べて、1次共振周波数f0が高くなる。つまり、本実施形態の発音体2は、薄厚部材8がない従来の発音体に比べて、1次共振周波数f0を低くすることができる。
By the way, in the conventional sounding body that does not have the
図8には、本実施形態の発音体2が発する音の音圧レベル特性(図8の実線)と、薄厚部材8のない発音体(以下「比較例1の発音体」という)が発する音の音圧レベル特性(図8の破線)とが示されている。本実施形態の発音体2は、直径35mmの圧電振動子7にドーナツ形状の薄厚部材8が接着されて直径50mmとした構成である。比較例1の発音体は、直径50mmの圧電振動子のみである。図8の音圧レベル特性は、これらの発音体に40Vp−pの電圧を印加して、発音体から1m前方の位置における音圧レベルを測定した結果である。本実施形態の発音体2が発する音の音圧レベル特性は、比較例1の発音体が発する音の音圧レベル特性に比べて、1次共振周波数が低くなるとともに、低周波数領域での音圧レベルも上がっている。
FIG. 8 shows the sound pressure level characteristic of the sound emitted by the sounding
また、図9(a)に示すように薄厚部材8にコルゲーション82が設けられると、図9(b)に示すようにコルゲーションのない薄厚部材92の場合に比べて、ばね定数k0は大きくなる。発音体2の外径を大きくすれば、音圧は比例して上がるが、限られた外径で効率よく音圧を上げるためには、薄厚部材8のばね定数k0を変えればよい。
Further, when the
図10には、本実施形態の発音体2が発する音の音圧レベル特性(図10の実線)と、薄厚部材92にコルゲーションがない発音体(以下「比較例2の発音体」という)91が発する音の音圧レベル特性(図10の破線)とが示されている。本実施形態の発音体2は、直径35mmの圧電振動子7に、コルゲーション82が形成された薄厚部材8が接着されて直径50mmとした構成である。比較例2の発音体91は、直径35mmの圧電振動子93に、コルゲーションのない薄厚部材92が接着されて直径50mmとした構成である。図10の音圧レベル特性は、これらの発音体に40Vp−pの電圧を印加して、発音体から1m前方の位置における音圧レベルを測定した結果である。高周波数領域および低周波数領域の両領域において、本実施形態の発音体2が発する音のほうが、比較例2の発音体91が発する音に比べて、音圧レベルが高い。特に、低周波数領域において顕著である。
FIG. 10 shows a sound pressure level characteristic of the sound emitted by the sounding
次に、図1に示す煙感知部1について説明する。煙感知部1は、発光部および受光部(図示せず)を用いて光学的に煙を検知する。煙感知部1は、発光部および受光部が収納される光学基台13を備えている。光学基台13は、それぞれ屈曲した壁である複数のラビリンス壁を有し、防虫網14で覆われている。各ラビリンス壁は、光学基台13の内部への外光の侵入を防止するために設けられている。防虫網14は、光学基台13の外形に合わせた筒状に形成されている。発光部および受光部は、基板回路4に実装されている。発光部には、光を放射する光源としてLEDが設けられ、受光部には、発光部からの光を受光する受光素子としてフォトダイオードが設けられている。発光部および受光部は、基板回路4が光学基台13に取り付けられたときに、光学基台13に収納される。このとき、受光部は、光学基台13内において、発光部からの光の光軸上から外れた位置に配置される。つまり、受光部は、発光部からの光の光軸上には配置されていない。また、光学基台13の各ラビリンス壁によって外光が侵入しないので、受光部が外光を受光することはない。
Next, the
上記構造の煙感知部1では、光学基台13の内部に煙が存在しない場合、発光部からの光が受光部で受光されることはない。一方、光学基台13の内部に煙が存在する場合、煙感知部1では、発光部からの光が煙によって散乱し、散乱した光を受光部が受光する。つまり、煙感知部1は、受光部で光が受光されることによって、煙を検知する。
In the
基板回路4は、実装基板41を備えている。実装基板41には、発音体2を振動させる回路部が実装されている。この回路部は、煙感知部1で煙が検知されると、発音体2が音を発するように、発音体2に電気信号を出力する。また、実装基板41には、ボタン42が設けられている。ボタン42の前面部421は、基板回路4が収納される後述のボディ51にカバー52が取り付けられたとき、カバー52の開口部526から外部に露出する。ボタン42の前面部421にはLED(図示せず)が設けられている。ボタン42のLEDは、例えば煙感知部1で煙が検知されると点灯する。つまり、例えば煙感知部1で煙が検知されると、ボタン42の前面部421が明るくなる。外部に露出したボタン42の前面部421が押操作されると、ボタン42のLEDが消灯し、発音体2からの音が停止する。
The substrate circuit 4 includes a mounting substrate 41. A circuit unit that vibrates the sounding
ハウジング5は、煙感知部1および基板回路4が収納されるボディ51と、ボディ51の表側(図1の上側)に取り付けられるカバー52と、ボディ51の裏側(図1の下側)に取り付けられる裏カバー53とを備えている。ボディ51とカバー52と裏カバー53とは、それぞれ難燃性ABS材料で形成された部材である。
The
ボディ51は、円板状の底面部511を備えている。底面部511には、防虫網14が取り付けられる開口部513と、後述の電池収納部532が挿入される開口部514とが形成されている。底面部511の外周部からは、上下方向に突出する円筒状の側面部512が底面部511と一体に設けられている。側面部512には、複数の開口窓515,515・・・が形成されている。複数の開口窓515,515・・・は、煙感知部1に煙を流入させるために、格子状に枠組された複数の窓枠で仕切られている。
The body 51 includes a disk-shaped
カバー52は、曲面状の前面部521を備えている。前面部521には、前面部521の外周部から下方に突出する円筒状の側面部522が一体に設けられている。また、図11(a)に示すように、前面部521には、複数の音孔(孔部)523,523・・・が形成された領域524がある。各音孔523は、共鳴が起こらないように、カバー52の厚さに対して十分大きなサイズである。前面部521の背面には、支持部3として、領域524の周囲から円筒状のリブが突出して設けられている。図2を用いて上述したように、支持部3には、発音体2が接着剤によって接着されている。この接着によって、領域524と発音体2の間には、前気室54が形成される。前気室54と後気室55の間は空気の出入りが遮断されているので、圧電振動子7の背面(図11(a)の下面)から前気室54に音が回り込まないようになっている。本実施形態のカバー52(領域524以外)は、本発明の取付板に相当し、本実施形態の領域524は、本発明の蓋部に相当する。また、本実施形態では、領域524がカバー52の一部となっているが、仮にカバー52から領域524を取り除いたとすると、このときカバー52に形成される開口部は、本発明の開口部に相当する。
The
また、前面部521の背面には、発音体2が発する音(音波)の反射体となるディフューザ525が領域524の中心に一体に設けられている。ディフューザ525が設けられた面には音孔523が形成されていない(図11(b)参照)。ディフューザ525における発音体2との対向位置は曲面(凹面)になっている。このようなディフューザ525が発音体2の前方に設置されることによって、音圧分布が制御される。つまり、発音体2から真上方向に発せられた音(音波)は、図11(a)の矢印のように、ディフューザ525の曲面で反射する。ディフューザ525で反射した音は、さらに発音体2などで反射し、音孔523を通って斜め方向に伝播する。これにより、発音体2が発する音が挟指向性になるのを防止することができる。その結果、本実施形態の煙感知器は、戸建住宅のような広い空間に向かって音を発するのに適している。
Further, a
前面部521には、図1に示すように、ボタン42の前面部421を露出するための開口部526が形成されている。
As shown in FIG. 1, an
裏カバー53は、円板状の底面部531を備えている。底面部531には、電池が収納される電池収納部532が設けられている。電池収納部532には、裏カバー53がボディ51に取り付けられた後、外側(図1の下側)から電池BTが収納される。電池収納部532に収納された電池BTは、基板回路4に電気的に接続される。
The
ベース6は、被取付部(図示せず)に取り付けられた後、ハウジング5と係合する。これにより、本実施形態の煙感知器は、被取付部(図示せず)に設置される。
The
次に、本実施形態に係る煙感知器の動作について説明する。煙感知部1で煙が検知されると、基板回路4に実装された回路部によって圧電体71に信号電圧が印加される。その後、発音体2は、圧電振動子7および薄厚部材8の振動によって、音を発する。これにより、本実施形態の煙感知器から警報音または警報音声が出力される。
Next, the operation of the smoke detector according to this embodiment will be described. When smoke is detected by the
以上、本実施形態によれば、圧電振動子7の周囲に設けられた薄厚部材8にコルゲーション82が形成されることによって、薄厚部材8も反曲して圧電振動子7の振幅を大きくすることができるので、発音体2が発する音について、高周波数領域だけではなく低周波数領域での音圧も上げることができる。その結果、煙感知器は、煙を検知して火災発生と判断した場合、明確に音声出力することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、発音体2が支持部3を介してカバー52に取り付けられたときに、発音体2の前面側と後面側との間で空気の出入りがないので、後面側から前面側への音の回り込みを防止することができ、その結果、音圧を上げることができる。
Further, according to the present embodiment, when the sounding
さらに、本実施形態によれば、発音体2とカバー52の領域524との間に前気室54が形成されることによって、前気室54を薄型にすることができる。また、本実施形態によれば、前気室54内に密閉された空気の制動によって、ピーク音圧の周波数領域を低周波数側に広げることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。
Furthermore, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、火災が発生したときに、煙感知部1がハウジング5内で発光部および受光部を用いて光学的に煙を検知するので、速やかに警報音や警報音声を出力することができる。
In addition, according to the present embodiment, when a fire occurs, the
さらに、本実施形態によれば、発音体2の1次共振周波数を600Hz以上1kHz以下にすることによって、低周波数領域での音圧を上げることができるので、音声出力時に音質を向上させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the sound pressure in the low frequency region can be increased by setting the primary resonance frequency of the
なお、本実施形態では、振動板72として42アロイの板を用いているが、本実施形態の変形例として、振動板72が他の金属板であってもよいし、振動板72が樹脂板であってもよい。このような構成であっても、本実施形態と同様の効果を奏する。ただし、上述したように、発音体2の1次共振周波数は圧電振動子7の質量に依存するため、本変形例のように振動板72が他の金属板または樹脂板であっても、質量を考慮する必要がある。また、撓みも考慮する必要がある。
In the present embodiment, a 42 alloy plate is used as the
(実施形態2)
実施形態2では、図12(a)に示す圧電振動子7について、振動板72の直径r1に対する圧電体71の直径r2の直径比率(r2/r1)を変えた場合について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the case where the diameter ratio (r2 / r1) of the diameter r2 of the
図12(b)には、直径r1を50mmに一定にして圧電体71の直径r2を変えたときの圧電振動子7の1次共振周波数の変化特性を示す。図12(b)では、所定の周波数に対する1次共振周波数の相対値を示し、a0<a1<a2<a3である。圧電振動子7の1次共振周波数は、直径r2が20mm付近で最小となる。圧電振動子7の1次共振周波数が低いほうが、薄厚部材8を有する発音体2の1次共振周波数も低くなる。したがって、発音体2の1次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を上げるためには、直径比率(r2/r1)を0.40以上0.46以下にするのが好ましい。
FIG. 12B shows a change characteristic of the primary resonance frequency of the
図13には、直径比率(r2/r1)が0.4である発音体2が発する音の音圧レベル特性(図13の実線)と、直径比率(r2/r1)が0.6である発音体2が発する音の音圧レベル特性(図13の破線)とが示されている。図13に示すように、直径比率(r2/r1)が0.4である発音体2が発する音のほうが、直径比率(r2/r1)が0.6である発音体2が発する音に比べて、1次共振周波数が低くなり、低周波数領域での音圧レベルが高い。
In FIG. 13, the sound pressure level characteristic (solid line in FIG. 13) of the sound emitted by the sounding
以上、本実施形態によれば、発音体2の圧電振動子7において、振動板72の直径r1に対する圧電体71の直径r2の直径比率(r2/r1)を0.40以上0.46以下にすることによって、発音体2の1次共振周波数を低くして、低周波数領域での音圧を最大近くまで上げることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
(実施形態3)
実施形態3では、図14に示すように、コルゲーション82が支持部3の近傍のみに形成されている薄厚部材8について説明する。本実施形態のコルゲーション82としては、図14(a)(b)に示すように谷部821と山部822の両方が形成されていてもよいし、図14(c)に示すように谷部821のみが形成されていてもよいし、図14(d)に示すように山部822のみが形成されていてもよい。本実施形態の薄厚部材8を有する発音体2は、コルゲーション82が薄厚部材8の径方向すべてに形成されている場合に比べて、特に高周波数領域において振幅が大きくなり、高周波数領域での音圧が上がる。
(Embodiment 3)
In
(実施形態4)
実施形態4に係る煙感知器は、図15に示すように、居室などの天井を構成する表面板Mに煙感知部1と発音体2とが別体に設けられている点で、実施形態1に係る煙感知器(図1参照)と相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 15, the smoke detector according to the fourth embodiment is different in that the
本実施形態では、表面板Mとともに天井を構成する天井基板Nに、開口部N1が形成されている。この開口部N1において、支持部3が表面板Mに取り付けられ、発音体2が支持部3を介して表面板Mに固定される。発音体2と支持部3と表面板Mとによって、気密封止された前気室Pが形成される。
In the present embodiment, an opening N1 is formed in a ceiling substrate N that constitutes the ceiling together with the surface plate M. In the opening N1, the
表面板Mの領域M1は、発音体2と対向する位置が曲面状(凸面状)に前方(図15の下方)に突出するいわゆるドロンコーンを形成している。上記のように表面板Mが曲面状に前方に突出することによって、発音体2が発する音を広い範囲に放射させることができる。つまり、音の拡散性を高めることができる。また、表面板Mの領域M1の強度を高めることができる。さらに、前気室Pに密閉された空気の制動によって、発音体2が発する音を低周波数側にシフトさせることができるので、低周波数領域での音圧を上げることができる。本実施形態の表面板M(領域M1以外)は、本発明の取付板に相当し、表面板Mの領域M1は、本発明の蓋部に相当する。また、本実施形態では、領域M1が表面板Mの一部となっているが、仮に表面板Mから領域M1を取り除いたとすると、このとき表面板Mに形成される開口部は、本発明の開口部に相当する。
The region M1 of the surface plate M forms a so-called drone cone in which the position facing the sounding
本実施形態の煙感知部1は、表面板Mの前面(図15の下面)に取り付けられている。発音体2を振動させる回路部は、図示していないが、煙感知部1または発音体2のいずれかの近傍に設置されている。
The
本実施形態では、煙感知部1で煙が検知された場合、発音体2の圧電振動子7に信号電圧が印加されると、発音体2が振動して前気室Pの空気振動が表面板M(特に領域M1)に伝達する。表面板Mが振動することによって、天井から居室空間に音が発せられる。
In the present embodiment, when smoke is detected by the
1 煙感知部
2 発音体
3 支持部
4 基板回路
5 ハウジング
52 カバー(取付板)
523 音孔(孔部)
524 領域(蓋部)
7 圧電振動子
71 圧電体
72 振動板
8 薄厚部材
82 コルゲーション
M 表面板(取付板)
M1 領域(蓋部)
DESCRIPTION OF
523 Sound hole (hole)
524 area (lid)
7
M1 area (lid)
Claims (4)
電気信号を音に変換する発音体と、
前記発音体を支持する支持部と、
前記煙感知部で煙が検知されると前記発音体から音が出力するように当該発音体に前記電気信号を出力する回路部とを備え、
前記発音体は、
圧電素子よりなる圧電体と、前記圧電体より面積が広く当該圧電体に積層される振動板とを有する圧電振動子を含むとともに、
前記圧電振動子の外周部と結合して当該圧電振動子の周囲に設けられる薄厚部材を含み、
前記薄厚部材は、山部と谷部の少なくとも1つからなるコルゲーションが環状に形成され、外周部で前記支持部と接合し、前記圧電振動子を弾性的に保持し、
前記発音体の1次共振周波数は、600Hz以上1kHz以下であり、
前記圧電体および前記振動板は、ともに円板形状であり、当該振動板の直径に対する当該圧電体の直径の直径比率が0.40以上0.46以下である
ことを特徴とする煙感知器。 A smoke detector for detecting smoke;
A sounding body that converts electrical signals into sound;
A support for supporting the sounding body;
A circuit unit that outputs the electrical signal to the sounding body so that sound is output from the sounding body when smoke is detected by the smoke sensing unit;
The sounding body is
Including a piezoelectric vibrator having a piezoelectric body made of a piezoelectric element and a diaphragm having a larger area than the piezoelectric body and laminated on the piezoelectric body;
Including a thin member provided around the piezoelectric vibrator in combination with the outer periphery of the piezoelectric vibrator;
In the thin member, a corrugation formed of at least one of a peak portion and a valley portion is formed in an annular shape, joined to the support portion at an outer peripheral portion, and elastically holds the piezoelectric vibrator ,
A primary resonance frequency of the sounding body is 600 Hz to 1 kHz,
Both the piezoelectric body and the diaphragm are disk-shaped, and the diameter ratio of the diameter of the piezoelectric body to the diameter of the diaphragm is 0.40 or more and 0.46 or less .
前記支持部は、前記取付板の前記開口部の全周囲にわたって当該取付板から突出して設けられ、
前記蓋部は、前記発音体との間に空間が形成されるように前記開口部を閉塞する
ことを特徴とする請求項2記載の煙感知器。 A lid having a plurality of holes formed therein;
The support portion is provided to protrude from the mounting plate over the entire periphery of the opening of the mounting plate,
The smoke detector according to claim 2, wherein the lid closes the opening so that a space is formed between the sounding body and the lid.
前記煙感知部は、光を放射する発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部とを有し、前記発光部および前記受光部を用いて光学的に煙を検知する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の煙感知器。 A housing for storing the smoke sensing unit;
The smoke sensing unit includes a light emitting unit that emits light and a light receiving unit that receives light from the light emitting unit, and optically detects smoke using the light emitting unit and the light receiving unit. The smoke detector according to any one of claims 1 to 3 .
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