JP6470558B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、前記発光部に対して対向配置され、前記発光部から照射される光を反射する反射部と、を備えた光電式煙感知器に関する。

光電式煙感知器は、例えば、発光部と受光部とを有する光拡散式のセンサ部を備え、センサ部の内部に流入した煙によって散乱された発光部からの光を受光部が検出することで煙の存在を感知するものである。

例えば特許文献１には、光電式煙感知器として、発光部から照射される光を、発光部と受光部との各軸心どうしの交差地点を含む煙検知領域に向けて反射する反射板が、発光部に対して対向配置されている構成が知られていた。

特許文献１に記載の光電式煙感知器では、発光部と受光部との各軸心どうしが１００°を下回る角度をなすように構成できるため、受光部は発光部から発された光の光束から十分に離間することとなり、受光部が発光部から発された光を直接検出してしまうことによる誤検出を減らすことができていた。さらにこの光電式煙感知器では、発光部に対して対向配置されている反射板が、発光部から照射される光を煙検知領域に向けて反射するため、煙検知領域に進入した煙によって生じる散乱光の輝度または光量が増し、感知能力の低下を抑制することができていた。

特開２０１０−２０４７０号公報

一般に、特に壁面に設置した光電式煙感知器は、埃等の異物が上方から侵入しやすい環境にある。センサ部の内部に埃等が侵入すると、煙が不在である時にも散乱光を生じ、誤検出する虞がある。

従って、本発明の目的は、散乱光等の迷光による誤検出を抑制できる光電式煙感知器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る光電式煙感知器は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、前記発光部に対して対向配置され、前記発光部から照射される光を反射する反射部と、を備えた光電式煙感知器であって、その第一特徴構成は、前記反射部は、前記発光部の光軸に対して傾斜した第一反射面と、前記第一反射面が反射した反射光を受ける第二反射面と、を備え、前記第二反射面における前記発光部の側は、前記光軸の側に傾斜しており、前記第二反射面における前記発光部の側の端部は、前記第一反射面における前記発光部の側の端部と比べて、前記発光部までの距離が等しいか、近距離に位置し、前記受光部は、前記第二反射面が反射した反射光を受ける位置に配設され、前記受光部および前記第二反射面の間には、当該反射光の一部を遮光する遮光壁を備えた点にある。

本構成によれば、反射部において、発光部からの光を第一反射面が反射し、その反射光を光軸の側に傾斜した第二反射面が受けることができるため、第二反射面の反射光を、光軸の側に位置する受光部の側に反射させることができる。
また、第二反射面における発光部の側の端部は、第一反射面における発光部の側の端部と比べて、発光部までの距離が等しいか近距離に位置するように構成してある。そのため、第一反射面の反射光を受光部の対面側に反射させ難くすることができる。

従って、反射部は、第一反射面の反射光の大部分を第二反射面を介して受光部に向けて反射させることができるため、当該反射光が受光部の対面側に反射した場合と比べて、迷光のレベルを大幅に低減することができる。よって、本発明の光電式煙感知器であれば、迷光による誤検出を抑制することができる。
また、本構成のように遮光壁を設けることで、第二反射面の反射光の一部、例えば当該反射光の光束の周縁部分を遮光して、遮光されなかった反射光を受光部に入射させることができる。これにより、反射光の光束の周縁部分を原因とする迷光のレベルを大幅に低減することができる。
よって、本構成の光電式煙感知器であれば、迷光による誤検出をより一層抑制することができる。

本発明に係る光電式煙感知器の第二特徴構成は、前記第二反射面における前記発光部の側の延長線が、前記発光部に向かうように構成した点にある。

本構成によれば、第二反射面をこのように傾斜させて配設することにより、第二反射面の反射光を受光部の側に良好に反射させることができる

本発明による光電式煙感知器を備えた火災警報器の外観図である。 光電式煙感知器に設けられた煙感知部の上面視概略図である。 煙感知部の断面図である。 煙感知部の断面分解図である。 煙感知部を裏面からみた分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜５に示したように、本実施形態では、本発明の光電式煙感知器を、最も一般的な屋内の垂直壁面に壁掛け式に取り付けて用いることを想定して作製された火災警報器１の煙感知部２に適用した場合について説明する。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、火災警報器１は、煙を感知する煙感知部２と、煙の感知を音声やブザー等の警報音によって報知する警報スピーカ部３と、同感知をＬＥＤ等による光の点灯または点滅によって報知する警報ランプ４とを備える。

火災警報器１は、煙感知部２が煙を感知した時に、例えば煙の濃度が予め設定した閾値より高いか低いかを判断し、煙の濃度が閾値を超えている場合に火災と判定して、警報スピーカ３及び警報ランプ４を作動させる。作動した警報スピーカ３及び警報ランプ４は、警報停止ボタン５を操作することにより停止させることができる。火災警報器１の背面には、火災警報器１を壁材等に固定する取り付け部（図示しない）や、火災警報器１を駆動させる電池を収納する電池収納部（図示しない）等が設けてある。

煙感知部２は円筒状のハウジング２１を備える。当該ハウジング２１は、電源コネクタ（図示しない）や警報スピーカ部３等とともに、ハウジング２１の内部に収容される基板６に配設される（図５）。

（ハウジング）
図２に示すように、ハウジング２１は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部２３を備える。

ハウジング２１の内部には煙を感知する煙感知室２２が設けられている。壁部２３は、例えば鉤状の形状を呈し、煙感知室２２の周りを取り囲むようにして配設してある。これら鉤状の壁部２３は、クランク状などの間隙部を介して多数並置することで、外部の光が煙感知室２２に進入しないように遮断し、且つ、外部からの煙の流入を許すラビリンス構造を形成している。また、壁部２３の外側には、煙感知室２２に虫等が入り込むことによる誤検出を防止するための防虫網（図示しない）を設けてもよい。

ハウジング２１の内部には、煙感知室２２に近赤外線等の光を照射する発光部２５と、ハウジング２１の内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部２６とが設けてある。発光部２５は、光源としての発光ダイオード等の発光素子２５Ｄ、及び、発光素子２５Ｄの前面に配置された集光レンズ２５Ｌを発光部収容部２５ａの内部に備える。受光部２６は、フォトダイオード等の受光素子２６Ｄ、及び、受光素子２６Ｄの前面に配置された集光レンズ２６Ｌを受光部収容部２６ａの内部に備える。

さらに、発光部２５から照射される光を反射する反射部２７が、発光部２５に対して対向配置されている。反射部２７は矩形の樹脂面を、例えば２０００番のコンパウンドで研磨することで反射率の高い鏡面状にした反射面を有する。

ハウジング２１は、基板６に配設される。図５に示したように、ハウジング２１の外周の裏面には直径方向に一対の爪部２１Ｃが設けてあり、当該爪部２１Ｃによって基盤６に固定することができる。

ハウジング２１を基板６に配設した際、ハウジング２１の裏面側の外周に凸設される凸設周部２１Ｄが基板６と接触するが、当該外周以外に基板６と接触する接触領域２９を、ハウジング２１の裏面側に凸設してある。当該接触領域２９は、発光部２５および受光部２６の少なくとも何れかが配設してある部位に対応する位置に突出して形成することができる。本実施形態では、発光部２５および受光部２６の部位に対応して形成した接触領域２９ａおよび接触領域２９ｂをそれぞれ設ける場合について説明するが、これに限定されるものではない。

当該部位は、通常、基板６とハウジング２１を接続し、かつ通電も行える接続ピン６１を配設することができる。接触領域２９ａ，２９ｂは、上面視で略矩形状に形成することができるが、この形状に限定されるものではない。

接触領域２９ａ，２９ｂは、その一部が、基板６と離間するように凹状に形成してある凹設部２９Ａ（２９Ａａ，２９Ａｂ）をそれぞれ有する。

凹設部２９Ａは、基板６とハウジング２１を接続する接続ピン６１の設置部２９Ｂを含む。本構成では、凹設部２９Ａ（２９Ａａ，２９Ａｂ）の設定領域を、少なくとも接続ピン６１の設置部２９Ｂ（２９Ｂａ，２９Ｂｂ）の周辺とすることができる。

（発光部）
図２に示したように、発光部２５は、発光素子２５Ｄ及び集光レンズ２５Ｌの光軸Ａ１が例えば略水平となるように配置するとよい。集光レンズ２５Ｌの外方側には遮光部２５Ａが形成してある。当該遮光部２５Ａは、受光部２６側に位置する受光部側遮光部２５Ａ１の幅（図２において光軸Ａ１に直行する方向の幅）より、受光部２６の反対側に位置する反対側遮光部２５Ａ２の幅の方を大きく形成してある。このように、上面視で遮光部２５Ａを非対称に形成し、反対側遮光部２５Ａ２の方の幅を大きく形成することにより、受光部２６の反対側に光が漏洩し難くすることができる。

発光部２５の前面の一部は、発光部カバー部材２５Ｂによって覆われている（図３，４）。本実施形態の発光部カバー部材２５Ｂは、ハウジング２１の上面側であるハウジング蓋部材２１Ａと一体的に配設してある。発光部カバー部材２５Ｂの装着時において、発光部カバー部材２５Ｂと、発光部２５を収容する発光部収容部２５ａとの合わせ目２５ｂが、発光部２５の光軸Ａ１に干渉しないように形成してある。また、発光部カバー部材２５Ｂの下端部２５Ｃも、発光部２５の光軸Ａ１に干渉しないように形成してある。当該下端部２５Ｃを、発光部２５の光軸Ａ１に干渉しないように形成することで、発光部カバー部材２５Ｂが発光部２５から煙感知室２２に照射する光を遮ることがない。

ハウジング蓋部材２１Ａには、発光部カバー部材２５Ｂの外方側に発光部押え部材２５Ｅが一体的に配設してある。当該発光部押え部材２５Ｅの下端部２５Ｆは、発光部２５の厚み方向に略中間位置となるように形成してある。このように、発光部カバー部材２５Ｂの下端部２５Ｃと、発光部押え部材２５Ｅの下端部２５Ｆとは、ハウジング蓋部材２１Ａに対する高さが異なるように形成してある。

発光部２５の発光部カバー部材２５Ｂの合わせ目２５ｂにおける角部は、薄肉に形成した薄肉部２５Ｇを有する。本実施形態における当該薄肉部２５Ｇは、前記角部において矩形状の薄肉部として形成してあるが、このような態様に限定されるものではない。また、本実施形態における当該薄肉部２５Ｇの厚さは、発光部カバー部材２５Ｂの厚さの半分程度に設定するのがよいが、これに限定されるものではない。

（受光部）
図２に示したように、受光部２６は、受光素子２６Ｄ及び集光レンズ２６Ｌの光軸Ａ２が、例えば発光部２５の光軸Ａ１と煙感知室２２の略中央で約９０°で交差するように配置するとよい。集光レンズ２６Ｌの外方側には、上面視で台形状の空間である光トラップ部２６Ａが形成してある。当該光トラップ部２６Ａに入光した光は、当該光トラップ部２６Ａの内面で反射することにより集光レンズ２６Ｌの側に入射し難くなり、誤検出の原因となる散乱光を受光部２６に入射するのを未然に防止することができる。

受光部２６の前面の一部は、受光部カバー部材２６Ｂによって覆われている（図３，４）。本実施形態の受光部カバー部材２６Ｂは、ハウジング２１の上面側であるハウジング蓋部材２１Ａと一体的に配設してある。受光部カバー部材２６Ｂの装着時において、受光部カバー部材２６Ｂと、受光部２６を収容する受光部収容部２６ａとの合わせ目２６ｂが、受光部２６の光軸Ａ２に干渉しないように形成してある。また、受光部カバー部材２６Ｂの下端部２６Ｃも、受光部２６の光軸Ａ２に干渉しないように形成してある。当該下端部２６Ｃを、受光部２６の光軸Ａ２に干渉しないように形成することで、受光部カバー部材２６Ｂが煙感知室２２から受光部２６に入射する光を遮ることがない。

ハウジング蓋部材２１Ａには、受光部カバー部材２６Ｂの外方側に受光部押え部材２６Ｅが一体的に配設してある。当該受光部押え部材２６Ｅの下端部２６Ｆは、受光部２６の厚み方向に略中間位置となるように形成してある。このように、受光部カバー部材２６Ｂの下端部２６Ｃと、受光部押え部材２６Ｅの下端部２６Ｆとは、ハウジング蓋部材２１Ａに対する高さが異なるように形成してある。

（反射部）
図２に示したように、反射部２７は発光部２５の光軸Ａ１上に配置されている。煙感知部２は、光軸Ａ１と光軸Ａ２との交差地点を中心として広がる煙検知領域２２Ａに煙が進入した際に生じる散乱光を検出することで煙の存在を感知する。

反射部２７は、ラビリンス状の壁部２３とは別体で設けてもよいし、当該壁部２３の一部として形成してもよい。本実施形態では、当該壁部２３の一部として形成した場合について説明する。そのため、本実施形態の反射部２７は、鉤状の壁部２３と一体形成された形状となっている。

反射部２７は、発光部２５の光軸Ａ１に対して傾斜した第一反射面２７ａと、当該第一反射面２７ａが反射した反射光を受ける第二反射面２７ｂと、を備える。当該第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側は、光軸Ａ１に対して当該光軸Ａ１の側に傾斜している。また、第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側の端部は、第一反射面２７ａにおける発光部２５の側の端部と比べて、発光部２５までの距離が等しいか、近距離に位置するように構成してある。本実施形態では、第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側の端部は、第一反射面２７ａにおける発光部２５の側の端部より近距離に位置するように構成した場合について説明する。

一般に、迷光は、装置内部での光の反射や散乱、光学系の汚れ（油汚れ等）や傷、劣化などによる光の反射や散乱によって発生する。即ち、散乱光は、装置内部に侵入した埃や、台所の煙等に含まれる油成分等が付着した汚れ等を原因として、煙が不在である時にも発生する虞がある。

本発明における反射部２７は、発光部２５からの光を第一反射面２７ａが反射し、その反射光を光軸Ａ１の側に傾斜した第二反射面２７ｂが受けることができるため、第二反射面２７ｂの反射光を、光軸Ａ１の側に位置する受光部２６の側に反射させることができる。

また、第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側の端部は、第一反射面２７ａにおける発光部２５の側の端部と比べて、発光部２５までの距離が等しいか、近距離に位置するように構成してある。そのため、第一反射面２７ａの反射光を受光部２６の対面側に反射させ難くすることができる。

従って、反射部２７は、第一反射面２７ａの反射光の大部分を第二反射面２７ｂを介して受光部２６に向けて反射させることができる。

そのため、当該反射光が受光部２６の対面側に反射した場合と比べて、迷光のレベルを大幅に低減することができる。よって、本発明の光電式煙感知器であれば、迷光による誤検出を抑制することができる。

第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側の端部は、発光部２５の光軸Ａ１に干渉しないように構成してある。また、第二反射面２７ｂにおける発光部２５の側の延長線が、発光部２５の中心に向かうように、第二反射面２７ｂを傾斜させて構成してある。

第二反射面２７ｂをこのように傾斜させて配設することにより、第二反射面２７ｂの反射光を受光部２６の側に良好に反射させることができる。

（壁部の形状）
前述した鉤状の壁部２３のうち、反射部２７が一体形成されない壁部２３の形状（主に図２の下方の壁部２３）は、概ね以下の通りである。即ち、ハウジング２１の外周に沿って延びた壁本体３１、壁本体３１の時計方向端部から内径方向に延設された第１延長部３２、壁本体３１の反時計方向端部から内径方向に延設された第２延長部３３を有する。第１延長部３２はハウジング２１の外周面に対して約４５°の傾斜姿勢で延設されている。第２延長部３３は、さらに、壁本体３１の反時計方向端部から内径方向に略直角に延びた短い基端部３３ａと、基端部３３ａから約３０°の角度で図の右側に傾斜して延びた中間部３３ｂと、中間部３３ｂの先端から左右に直角に延びた傾斜したフランジ状部３３ｃとからなる。上述した設置角度は単なる一例であるため、これらに限定されるものではない。

壁本体３１と、第１延長部３２と、第２延長部３３の基端部３３ａとは、互いに協働して内径側に開放された有底のカップ状を呈したポケット部２３Ｐを構成している。このポケット部２３Ｐは、主に上方の間隙を介してハウジング２１内に侵入した埃をその底部に捕獲して蓄積する機能を有する。ポケット部２３Ｐの底面は第１延長部３２及び第２延長部３３の基端部３３ａによって囲まれているため、ポケット部２３Ｐの底部に溜まった埃がハウジング２１内の気流や外部から伝わる振動によってハウジング２１の内部で舞い上がり難くなっている。

基端部３３ａと中間部３３ｂとフランジ状部３３ｃの外径側部位とは、互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、反時計方向に隣接する壁部２３の第１延長部３２がこの空間に向かって延びていることで、第１延長部３２の外周に第１のコの字状流路Ｌ１が形成される。

同様に、フランジ状部３３ｃの内径側部位と中間部３３ｂと基端部３３ａと壁本体３１と第１延長部３２とは、やはり互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、時計方向に隣接する壁部２３のフランジ状部３３ｃの外径側部位がこの空間に入り込むように延びていることで、フランジ状部３３ｃの外径側部位の外周に第２のコの字状流路Ｌ２が形成される。

これらの２つのコの字状流路Ｌ１，Ｌ２が互いに連続的に接続されることで、一つの逆Ｓ字状のラビリンス部Ｌを形成している。

反射部２７が一体形成された壁部２３の形状は、平面視におけるその中心に形成された軸部３４と、当該軸部３４の両側に延設された腕部３５，３６を備えたものとなっている。腕部３５には第一反射面２７ａが形成してあり、軸部３４における光軸Ａ１の側には第二反射面２７ｂが形成してある。腕部３５，３６の先端には、ハウジング２１の外周の側に向けて直角に延びたフランジ状部３５ａ，３６ａがそれぞれ形成してある。当該フランジ状部３５ａ，３６ａの外周においてもそれぞれコの字状流路が形成される。

受光部２６は、第二反射面２７ｂが反射した反射光を受ける位置に配設してある。また、受光部２６および第二反射面２７ｂの間には、当該反射光の一部を遮光する遮光壁２８を備える。当該遮光壁２８の発光部２５の側の延長線は、発光部２５の中心に向かうように、遮光壁２８を傾斜させて構成してある。

本構成のように遮光壁２８を設けることで、第二反射面２７ｂの反射光の一部、例えば当該反射光の光束の周縁部分を遮光して、遮光されなかった反射光を受光部２６に入射させることができる。これにより、反射光の光束の周縁部分を原因とする迷光のレベルを大幅に低減することができる。
さらに、遮光壁２８をこのように傾斜させて配設することにより、第二反射面２７ｂの反射光を受けた遮光壁２８の反射光の大部分を、受光部２６の対面側に反射させることができる。

よって、本構成の光電式煙感知器であれば、迷光による誤検出をより一層抑制することができる。

遮光壁２８における受光部２６の側には、外部の光や埃の侵入を防止する凸状部２８ａが形成してある。当該凸状部２８ａにより、例えば５ミリ程度の大きさの比較的大きな埃を捕えることができる。

発光部２５の集光レンズ２５Ｌと受光部２６の集光レンズ２６Ｌとの間には、発光部２５から受光部２６へ向かう直接光を遮断する遮断壁２４が設けてある。従って、発光部２５から発される光が受光部２６にそのまま到達することはなく、受光部２６は煙感知室２２に煙が流入した時に煙によって形成される散乱光のみを受光できるようになる。

遮断壁２４は僅かながら煙検知領域２２Ａの外側に位置し、且つ、受光部２６の光軸Ａ２から十分に外れるように配設してある。従って、仮に埃が遮断壁２４の上に堆積しても、当該埃を原因とする散乱光が受光部２６によって検出され難くなる。

煙検知領域２２Ａには、概ね当該煙検知領域２２Ａと重複するように、集合溝部３７が形成してある。当該集合溝部３７は、本実施形態では、ハウジング２１の上面側であるハウジング蓋部材２１Ａおよび下面側であるハウジング本体２１Ｂの両方に、複数の溝部３７ａから構成される集合溝部３７Ａ，３７Ｂをそれぞれ形成した態様とした場合について説明する。各溝部３７ａは、略垂直に形成される垂直壁３７ｂと、傾斜して形成される傾斜壁３７ｃによって形成される。当該垂直壁３７ｂは、受光部２６に対面するように形成される。

ハウジング２１内に侵入した埃は、煙検知領域２２Ａにおいて落下する場合、集合溝部３７に落下する。このとき、埃は傾斜壁３７ｃに堆積する。傾斜壁３７ｃは受光部２６に対面しないように形成されているため、傾斜壁３７ｃに堆積した埃を原因とする散乱光は、受光部２６によって検出され難くなる。

本発明は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、前記発光部に対して対向配置され、前記発光部から照射される光を反射する反射部と、を備えた光電式煙感知器に利用できる。

Ａ１ 光軸
２１ ハウジング
２３ ラビリンス状の壁部
２４ 遮断壁
２５ 発光部
２６ 受光部
２７ 反射部
２７ａ 第一反射面
２７ｂ 第二反射面

Claims (2)

1. 外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断するように間隙を介して並置された複数のラビリンス状の壁部を備えたハウジングと、
   前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、
   前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、
   前記発光部に対して対向配置され、前記発光部から照射される光を反射する反射部と、を備えた光電式煙感知器であって、
   前記反射部は、前記発光部の光軸に対して傾斜した第一反射面と、
   前記第一反射面が反射した反射光を受ける第二反射面と、を備え、
   前記第二反射面における前記発光部の側は、前記光軸の側に傾斜しており、前記第二反射面における前記発光部の側の端部は、前記第一反射面における前記発光部の側の端部と比べて、前記発光部までの距離が等しいか、近距離に位置し、
   前記受光部は、前記第二反射面が反射した反射光を受ける位置に配設され、前記受光部および前記第二反射面の間には、当該反射光の一部を遮光する遮光壁を備えた光電式煙感知器。
2. 前記第二反射面における前記発光部の側の延長線が、前記発光部に向かうように構成してある請求項１に記載の光電式煙感知器。

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