JP5562097B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は光電式煙感知器に関し、特に薄型化・小型化しても検煙部への煙流入特性がよい光電式煙感知器に関する。

薄型化・小型化された従来の光電式煙感知器としては、例えば「複数のラビリンス壁１２（＃１〜＃３）のうち、受光ユニット１１に対向したラビリンス壁１２（＃１）は、図２に示したように、煙感知室Ａの外方、すなわち、光学基台１の側壁１３に向く側を裾広形状に形成して、煙感知室Ａの外方から侵入する煙を遮断する外光遮断端１２ｄを有しており、これによって、ラビリンス壁１２（＃１）間の隙間（煙流入口）１２ａの大きさを小さくして、受光ユニット１１に直接到達する外光の量を少なくしている。」（特許文献１参照）というものが提案されている。

特開２００８−３１０７５５号公報（段落００２２，図２）

従来の光電式煙感知器（例えば、特許文献１参照）は、薄型化・小型化によっても煙の流入性を良くするために煙感知室Ａを取り巻くすべてのラビリンス壁に外光遮断端を設けている。ただし、投光ユニットや受光ユニットが収容された煙感知室Ａを回路基板上に実装するため、煙流入部への煙流入特性にバラツキが生じてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、薄型化・小型化しても煙流入部への煙流入特性がよい光電式煙感知器を得ることを目的とする。

本発明に係る光電式煙感知器は、内部に光を照射する発光素子、及び煙粒子により散乱した光を受光する受光素子を備えた検煙部と、検煙部の出力信号に基づいて火災を判断する火災判別部と、を有し、火災判別部が火災と判断すると火災信号を出力する光電式煙感知器において、発光素子と受光素子とが所定の光軸角度をなして実装された回路基板と、回路基板を収容する筐体と、を備え、検煙部は、実装部と、煙流入部と、を有し、実装部は、発光素子と、受光素子と、発光素子及び受光素子を覆って、回路基板を挟み込むように設けられた第１光学素子カバー及び第２光学素子カバーと、を有し、煙流入部は、煙流入部に外光が入射することを防止する複数の壁体と、壁体の間に形成された煙流入口と、を有し、実装部と煙流入部とは、設置面が天井面の場合においては、煙流入部が下側になるように重ねて配置されて開口部で連通され、回路基板の側縁部には、発光素子の照射範囲と受光素子の受光範囲との重合部となる検煙領域に切欠き部が形成され、実装部は、切欠き部と、第１光学素子カバーと、第２光学素子カバーとで形成された暗箱となっており、回路基板は、設置面が天井面の場合においては切欠き部が下方となり、設置面に対して立設するように筐体内部に設けられており、第１光学素子カバー及び第２光学素子カバーの下部が、開口部に嵌め入れられて、実装部と煙流入部とが連結されているものである。

また、煙流入部には、開口部と対向する範囲に、煙流入部に流入した煙を実装部へ誘導するガイドが設けられており、複数の壁体は、所定の間隔を空けて略等間隔に配置され、且つ煙流入部に対し略円環状に立設されており、全ての壁体において、第１壁体の一方の端部、第２壁体の一方の端部、及び第３壁体の一方の端部が接続された部分には、煙の滞留を防止する筒状のボス部が設けられており、回路基板の側方には、電池を収納する電池収納部が設けられている。

本発明においては、回路基板の切欠き部に検煙領域が形成されているので、薄型化・小型化した光電式煙感知器を得ることができる。

また、本発明においては、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を回路基板に形成された切欠き部の隅に配置することにより、煙流入部に流入した煙をより精度よく検出することができる。したがって、より精度良く火災を判断することができる光電式煙感知器を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る火災警報器の外観を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る火災警報器の外観を示す底面図である。 本発明の実施の形態に係る火災警報器の外観を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面模式図である。 図２のＢ−Ｂ断面模式図である。 図１のＣ−Ｃ断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る火災警報器を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る火災警報器の検煙部近傍を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る火災警報器の動作状態を示す説明図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態に係る壁体の別の一例を示す横断面図である。 本発明の実施の形態に係るガイドの別の一例を示す縦断面図である。

実施の形態．
以下の実施の形態では、光電式煙感知器の構成に押し釦スイッチやブザー等の警報装置を設けた火災警報器に本発明を実施した場合について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る火災警報器の外観を示す正面図である。図２は、この火災警報器の外観を示す底面図である。図３は、この火災警報器の外観を示す平面図である。図４は、図２のＡ−Ａ断面模式図である。図５は、図２のＢ−Ｂ断面模式図である。図６は、図１のＣ−Ｃ断面模式図である。図７は、この火災警報器を示す分解斜視図である。図８は、この火災警報器の検煙部近傍を示す縦断面模式図である。これら図１〜図８は、縮尺を一部異ならせて示している。以下、これら図１〜図８を用いて、本実施の形態に係る火災警報器について説明する。なお、以下の説明では、図１の上下左右方向に合わせて説明する。

この火災警報器１００は、例えば家屋の室内等の監視空間に設置されるものである。火災警報器１００が監視空間の天井面に取り付けられた状態においては（つまり設置面が天井面の場合においては）、火災警報器１００は、図１に示すように、煙流入部１０が下側となって設置される。

火災警報器１００の検煙部１は、煙流入部１０及び実装部２０等から構成されている。煙流入部１０は、略円筒形状をしており、光学台１１及び壁体１２等から構成されている。光学台１１は略円板状をしており、略中心部に例えば略長方形の開口部１３が形成されている。この光学台１１における下面側の周縁部には、複数（本実施の形態では８本）の例えば略Ｙ字状の壁体１２が、所定の間隔を空けて略等間隔に配置され、略円環状に立設されている。これにより、煙流入部１０は、上面部が光学台１１によって覆われるように略円筒状に形成されている。

平面視略Ｙ字状の壁体１２は、煙流入部１０へ外光が入射することを防止するものであり、第１壁体１２ａ、第２壁体１２ｂ、第３壁体１２ｃ及びボス部１２ｄ等から構成されている。ボス部１２ｄは、壁体１２の略中心部に配置され、略円筒形状をしている。ボス部１２ｄの内部には、非貫通の孔１２ｅが形成されている。第１壁体１２ａは、ボス部１２ｄから光学台１１の略中心部に向かって延設されている。より詳しくは、平面視において、光学台１１の略中心部から隣接された壁体１２の方へ若干傾くように、第１壁体１２ａは、ボス部１２ｄから延設されている。本実施の形態では、図６で見た場合、第１壁体１２ａは、時計回り方向に隣接された壁体１２に向かって、若干傾いている。

第２壁体１２ｂは、隣接する壁体１２のボス部１２ｄへ向かって、ボス部１２ｄから延設されている。本実施の形態では、図６で見た場合、第２壁体１２ｂは、反時計回り方向に隣接された壁体１２のボス部１２ｄに向かって、ボス部１２ｄから延設されている。第３壁体１２ｃは、ボス部１２ｄから光学台１１の外周側へ向かって延設されている。より詳しくは、平面視において、隣接する壁体１２の方へ略円弧状に曲がるように、第３壁体１２ｃはボス部１２ｄから延設されている。本実施の形態では、図６で見た場合、第３壁体１２ｃは、時計回り方向に隣接された壁体１２に向かって略円弧状に曲がるように、延設されている。各壁体１２間に形成された空間（所定の間隔）は、煙流入部１０に煙が流入するための煙流入口１４となっている。
このように壁体１２を形成することにより、隣接する壁体１２の間に形成される間隙の平面視における幅を、煙流入口１４から開口部１３にかけて略同等に形成できる。

煙流入部１０の下面側開口部は光学台カバー１６により閉塞されており、煙流入部１０内が暗箱となっている。光学台カバー１６は、光学台カバー１６の上面部に形成されたピン１６ａを壁体１２のボス部１２ｄに形成された孔１２ｅに嵌め入れることにより、煙流入部１０の下面側開口部を閉塞する。また、光学台カバー１６の上面部の略中心部には、平面視略十字状のガイド１７が設けられている。

光学台カバー１６が煙流入部１０の下面側開口部を閉塞した状態においては、ガイド１７は、光学台１１の開口部１３と対向するように（換言すると、各壁体１２の内周側に）配置される。ガイド１７の高さは壁体１２の高さよりも低く形成されている。より詳しくは、本実施の形態においては、煙流入高さ（煙流入口１４の高さ、又は後述の光学素子カバー２５，２６下面部と光学台カバー１６上面部との距離）とガイド１７の高さとの比は、１：０．２〜０．８となっている。このため、光学台カバー１６が煙流入部１０の下面側開口部を閉塞した状態においては、ガイド１７と後述の第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６との間には、所定の間隙が形成されている。また、煙流入部１０の側面部には、煙流入口１４から虫が侵入することを防止するため、防虫網（図示せず）が設けられている。

なお、本実施の形態に係るガイド１７は平面視略十字状となっているが、ガイド１７の形状はこれに限定されるものではなく、開口部１３の形状に応じて決定すればよい。例えば、開口部１３が平面視略円形状の場合、ガイド１７は、開口部１３の略中心部から複数の壁体が放射状に延設された形状としてもよい。

煙流入部１０の上方には、実装部２０が設けられている。この実装部２０は、発光素子２２、受光素子２３、第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６等から構成されている。
発光素子２２及び受光素子２３は、例えばチップＬＥＤやチップＰＤであり、回路基板２に実装されている。より詳しくは、回路基板２の下部側縁部には略凹状の切欠き部２ａが形成され、発光素子２２及び受光素子２３はこの切欠き部２ａの隅に設けられている。また、第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６は、これら発光素子２２及び受光素子２３を覆うように（換言すると回路基板２を挟み込むように）設けられている。なお、受光素子２３は、シールドケース２４に覆われている。シールドケース２４は、受光素子２３の受光部と対向する範囲が開口した略角筒形状をしている。

第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６は、凹部２５ａ及び凹部２６ａを備えており、これら凹部２５ａ及び凹部２６ａが対向するように設けられる。第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６の下部外周形状は、光学台１１の開口部１３に対応した形状となっている。そして、第１光学素子カバー２５及び第２光学素子カバー２６の下部が光学台１１の開口部１３に嵌め入れられることで、煙流入部１０と実装部２０とが連結される。このとき、第１光学素子カバー２５の凹部２５ａ、第２光学素子カバー２６の凹部２６ａ及び回路基板２の切欠き部２ａによって形成される空間は、開口部１３を介して、暗箱となっている煙流入部と連通している。つまり、第１光学素子カバー２５の凹部２５ａ、第２光学素子カバー２６の凹部２６ａ及び回路基板２の切欠き部２ａによって形成される空間は、暗箱となっている実装部に相当する。

また、第１光学素子カバー２５には、凹部２５ａと発光素子２２の収容空間とを連通する絞り部２５ｂが設けられている。また、第１光学素子カバー２５には、凹部２５ａと受光素子２３の収容空間とを連通する絞り部２５ｃも設けられている。絞り部２５ｂは、発光素子２２の光軸２２ａ（照射範囲２２ｂ）を決めるためのものである。絞り部２５ｃは、受光素子２３の光軸２３ａ（受光範囲２３ｂ）を決めるためのものである。

これら絞り部２５ｂ及び絞り部２５ｃにより、第１光学素子カバー２５の凹部２５ａ、第２光学素子カバー２６の凹部２６ａ及び回路基板２の切欠き部２ａによって形成される空間には、図８に示すように検煙領域２１が形成される。より詳しくは、発光素子２２の光軸２２ａと受光素子２３の光軸２３ａは、平面視において略平行となり、側面視において発光素子２２から照射された光が直接受光素子２３で受光されない所定の角度をなすように形成される。そして、発光素子２２の照射範囲２２ｂと受光素子２３の受光範囲２３ｂとの重合部である検煙領域２１で煙を検出する。つまり、発光素子２２から照射された光がこの検煙領域２１に進入する煙によって散乱される光を、受光素子２３は受光する。

上述のように下部側縁部に実装部２０が設けられた回路基板２には、複数の電気部品（図示せず）が実装されており、これら電気部品が火災判別部３等を構成する。実装部２０が回路基板２に実装された状態においては、発光素子２２及び受光素子２３と火災判別部３とは電気的に接続されている。そして、火災判別部３は、受光素子２３が検出する受光量に基づいて火災が発生したか否かを判別する。受光素子２３が検出する受光量は、例えば電圧等によって火災判別部３に出力される。

また、回路基板２は、ブザー５４に接続されており、火災判別部３によって火災が発生したと判断されると、ブザー５４から警報音を発する。ブザー５４は、例えば第１光学素子カバー２５の側方に設けられている。また、回路基板２には、ブザー５４から発する警報音を停止させるスイッチ５１、及び警報音発生中に例えば点滅する表示灯５２も設けられている。この表示灯５２の下部は、スイッチ５１を操作するための押し釦５３で覆われている。つまり、表示灯が発する光は押し釦５３で拡散され、押し釦５３が発光するように見えるので視認性が向上する。

検煙部１及び回路基板２は、筐体４０内に設けられている。この筐体４０は、本体４１及び保護カバー４２で構成されている。本体４１は、検煙部１の実装部２０、回路基板２及びブザー５４を上部から覆うように設けられている。回路基板２が本体４１内に設けられている状態においては、回路基板２は設置面（天井面）に対してほぼ垂直に立設するように設けられている。また、保護カバー４２は、検煙部１（煙流入部１０及び実装部２０）、回路基板２、ブザー５４及び本体４１を下部から覆うように設けられている。保護カバー４２は、煙流入部１０への通気性が確保されるよう、煙流入口１４と対向する範囲が開口している。また、保護カバー４２には、ブザー５４からの警報音が監視空間へ伝達されやすいように、ブザー５４と対向する範囲に音響孔としての複数の孔４２ａが形成されている。また、保護カバー４２には、押し釦５３の操作部を保護カバー４２の外部へ突出させるための開口部４２ｂが形成されている。

本実施の形態に係る火災警報器１００は、例えばリチウム電池である電池３０を駆動源としている。つまり、電池３０は、検煙部１の発光素子２２や回路基板２の火災判別部３等に電源供給する。この電池３０は、回路基板２の側方に設けられている。つまり、電池３０を収納する電池収納部が、回路基板２の側方に設けられている。したがって、本実施の形態に係る火災警報器１００は、電池収納部の位置に影響を受けることなく、検煙部１を配置することが可能となっている。

（動作説明）
続いて、本実施の形態に係る火災警報器１００の動作について説明する。
図９は、本発明の実施の形態に係る火災警報器の動作状態を示す説明図（縦断面図）である。なお図９（ａ）は、検煙部１に煙が流入した状態を示す縦断面図であり、検煙部１内の煙の流れを破線の矢印で示している。また、図９（ｂ）は、検煙部１に湯気が流入した状態を示す縦断面図であり、検煙部１内の湯気の流れを破線の矢印で示している。

図９（ａ）に示すように、火災により発生した煙は、監視空間の天井面等に沿って流れ、検煙部１の煙流入部１０に流入する。ここで、本実施の形態に係る火災警報器１００は、上述のように、電池収納部の位置に影響を受けることなく、検煙部１を配置することが可能となっている。このため、本実施の形態に係る火災警報器１００は、検煙部１の煙流入部１０の外周部に、均等に煙流入口１４を形成することができる。したがって、本実施の形態に係る火災警報器１００は、平面視において、煙流入方向の違いによる煙流入部１０への煙流入特性のバラツキを低減できる。換言すると、本実施の形態に係る火災警報器１００は、平面視において、煙の流入特性に対する煙流入方向の影響（以下、方向性という）が少なくなる。つまり、側面視において、煙の流れ方向と水平方向との角度が同じであれば、本実施の形態に係る火災警報器１００は、平面視におけるいずれの方向からの煙であっても、煙流入部１０への煙の流入特性（流入しやすさ）は略同等となる。

また、本実施の形態に係る火災警報器１００においては、発光素子２２及び受光素子２３は、煙流入部１０ではなく、実装部２０に設けられている。したがって、本実施の形態に係る火災警報器１００においては、発光素子２２及び受光素子２３等が煙流入部１０に流入する煙の流れを遮らず、煙流入部１０の煙流入特性が向上する。

また、本実施の形態に係る火災警報器１００は、煙流入部１０に形成された壁体１２が平面視略Ｙ字状となっているとともに、所定の間隔を空けて略等間隔に配置されるので、煙流入特性の方向性によるバラツキを低減することができる。図６を用いてより詳しく説明すると、煙流入口１４から流入した煙Ｓ１は、隣接する第２壁体１２ｂと第３壁体１２ｃとの間を通り、ボス部１２ｄの方へ導かれる。この煙は、隣接する第２壁体１２ｂと第１壁体１２ａの間、及び隣接する第１壁体１２ａと第１壁体１２ａとの間を通り、ガイド１７（開口部１３）の方へ導かれる。このとき、隣接する壁体１２の間に形成される間隙の平面視における幅が煙流入口１４から開口部１３にかけて略同等となっているので、流速が小さくなっても煙流入特性の方向性によるバラツキを低減することができる。

このとき、例えば壁体１２にボス部１２ｄが形成されていない場合、図１０に示すように、第１壁体１２ａと第２壁体１２ｂとの接続部で煙Ｓ２が滞留してしまう場合がある。このため、壁体１２にボス部１２ｄを設けることにより、第１壁体１２ａと第２壁体１２ｂとの接続部で発生する煙の滞留を防止し、煙流入部１０の煙流入特性を向上させている。

なお、壁体１２を略Ｙ字状にすることで得られる効果は、本実施の形態に係る検煙部１（煙流入部１０と実装部２０が二段重ねになっているもの）に限られるものではない。煙流入部の内部に発光素子及び受光素子を配置した検煙部（煙流入部と実装部が一段のもの）に本実施の形態に係る略Ｙ字状の壁体１２を設けても、煙流入特性の方向性によるバラツキを低減することができる。

ガイド１７の近傍に到達した煙は、ガイド１７の側面に沿って、開口部１３の方へ導かれる。このため、実装部２０への煙流入特性が向上する。なお、図１１に示すように、光学台カバー１６とガイド１７との接続部形状を、側面視略円弧状にしてもよい。光学台カバー１６とガイド１７との接続部で煙が滞留することを防止でき、実装部２０への煙流入特性がより向上する。

煙は粒子の質量が小さいため慣性が小さく、流動状態を変化させやすい。このため、開口部１３の方へ導かれた煙は、開口部１３を通って実装部２０へ流入する。実装部２０に煙が流入すると、この煙によって発光素子２２の照射した光が散乱する。この散乱光は受光素子２３によって受光される。つまり、受光素子２３の受光量が変化する。そして受光素子２３は、受光量に応じた検出値（電圧等）を火災判別部３に出力する。この検出値に基づいて、火災判別部３は火災が発生したか否かを判別する。火災が発生したと判断すると、火災判別部３は、表示灯５２やブザー５４等の警報装置によって火災が発生したことを周囲に警報する。なお、本実施の形態では、検煙領域２１を広くし、より精度よく煙を検出するため（より精度よく火災を判断するため）、発光素子２２及び受光素子２３を、回路基板２の切欠き部２ａの隅に配置している。しかしながら、発光素子２２及び受光素子２３の配置は、この位置に限らず、煙検出に影響の無い範囲で回路基板２の切欠き部２ａから離して配置しても勿論よい。

一方、図９（ｂ）に示すように、湯気は粒子の質量が大きく慣性が大きいため、流動状態を変化させにくい。このため、開口部１３の方へ導かれた煙は、ほとんど実装部２０に流入することなく、ガイド１７上端部と光学素子カバー２５，２６下面部との間を通って煙流入部１０を通過する。このため、実装部２０内では、発光素子２２の照射した光が湯気によって散乱することはない（又は少ない）。したがって、煙流入部１０（検煙部１）に湯気が流入しても、火災判別部３（火災警報器１００）は火災であると誤判断することがない。

以上、このように構成された火災警報器１００においては、検煙部１の配置は電池収納部によって影響を受けないので、煙流入方向の違いによる煙流入部１０への煙流入特性のバラツキを低減できる。また、このように構成された火災警報器１００においては、回路基板２の切欠き部２ａに検煙領域２１が形成されているので、薄型化・小型化した光電式煙感知器を得ることができる。

また、発光素子２２及び受光素子２３を回路基板２の切欠き部２ａの隅に配置しているので、より精度良く火災を判断することができる光電式煙感知器を得ることができる。

なお、本実施の形態に係る火災警報器１００は、天井面と略直交する側壁面に設置されても、煙と湯気はそれぞれ図９（ａ），（ｂ）の通りに流動するので、天井面取付時と同様な効果が得られる。

また、本実施の形態では散乱光式の火災警報器１００に本発明を実施したが、火災感知器に本発明を実施することももちろん可能である。

１ 検煙部、２ 回路基板、２ａ 切欠き部、３ 火災判別部、１０ 煙流入部、１１ 光学台、１２ 壁体、１２ａ 第１壁体、１２ｂ 第２壁体、１２ｃ 第３壁体、１２ｄ ボス部、１２ｅ 孔、１３ 開口部、１４ 煙流入口、１６ 光学台カバー、１６ａ ピン、１７ ガイド、２０ 実装部、２１ 検煙領域、２２ 発光素子、２２ａ 光軸、２２ｂ 照射範囲、２３ 受光素子、２３ａ 光軸、２３ｂ 受光範囲、２４ シールドケース、２５ 第１光学素子カバー、２５ａ 凹部、２５ｂ 絞り部、２５ｃ 絞り部、２６ 第２光学素子カバー、２６ａ 凹部、３０ 電池、４０ 筐体、４１ 本体、４２ 保護カバー、４２ａ 孔、４２ｂ 開口部、５１ スイッチ、５２ 表示灯、５３ 押し釦、５４ ブザー、１００ 火災警報器。

Claims (2)

1. 内部に光を照射する発光素子、及び煙粒子により散乱した光を受光する受光素子を備えた検煙部と、
   該検煙部の出力信号に基づいて火災を判断する火災判別部と、
   を有し、
   前記火災判別部が火災と判断すると火災信号を出力する光電式煙感知器において、
   前記発光素子と前記受光素子とが所定の光軸角度をなして実装された回路基板と、
   前記回路基板を収容する筐体と、
   を備え、
   前記検煙部は、実装部と、煙流入部と、を有し、
   前記実装部は、前記発光素子と、前記受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子を覆って、前記回路基板を挟み込むように設けられた第１光学素子カバー及び第２光学素子カバーと、を有し、
   前記煙流入部は、該煙流入部に外光が入射することを防止する複数の壁体と、該壁体の間に形成された煙流入口と、を有し、
   前記実装部と前記煙流入部とは、設置面が天井面の場合においては、前記煙流入部が下側になるように重ねて配置されて開口部で連通され、
   前記回路基板の側縁部には、前記発光素子の照射範囲と前記受光素子の受光範囲との重合部となる検煙領域に切欠き部が形成され、
   前記実装部は、
   前記切欠き部と、前記第１光学素子カバーと、前記第２光学素子カバーとで形成された暗箱となっており、
   前記回路基板は、設置面が天井面の場合においては前記切欠き部が下方となり、設置面に対して立設するように前記筐体内部に設けられており、
   前記第１光学素子カバー及び前記第２光学素子カバーの下部が、前記開口部に嵌め入れられて、前記実装部と前記煙流入部とが連結されている
   ことを特徴とする光電式煙感知器。
2. 前記煙流入部には、前記開口部と対向する範囲に、該煙流入部に流入した煙を前記実装部へ誘導するガイドが設けられており、
   複数の前記壁体は、所定の間隔を空けて略等間隔に配置され、且つ前記煙流入部に対し略円環状に立設されており、
   全ての前記壁体において、第１壁体の一方の端部、第２壁体の一方の端部、及び第３壁体の一方の端部が接続された部分には、煙の滞留を防止する筒状のボス部が設けられており、
   前記回路基板の側方には、電池を収納する電池収納部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。

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