JP6570256B2 - 光電式煙感知器および光電式煙感知器の感度試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電式煙感知器、特に受光素子を使用した光電式の煙感知器およびその感度試験方法に適用して有効な技術に関する。

従来、火災感知器として、発光素子が発した光の散乱光を受光素子で受光することによって煙を感知する光電式煙感知器や、煙感知機能の他にサーミスタのような感熱素子あるいはＣＯなどの有害ガスを検知するガスセンサを備えた複合型火災感知器が知られている。

光電式煙感知器または複合型火災感知器においては、周囲に外部光が入らないようにするラビリンス構造を有する暗箱内に、発光素子と受光素子を、互いの光軸をずらした状態で収納し、火災発生時に暗箱内に煙が流入すると、発光素子から照射された光が煙によって散乱され、その散乱光を受光素子が感知すると火災発生と判断して警報を発生するように構成される。
ところで、光電式煙感知器は、各部品の特性等により感度のばらつきが出るおそれがあるため、出荷前に感度試験を行い、所定の煙濃度で正確に発報動作するように感度調整を行なっている。従来の感度試験および調整は、実際に煙を発生することが可能な試験装置を用いて行なうのが一般的であった。

しかし、実煙を用いる感度試験装置は、装置が大掛かりになるとともに、装置内の空間を所定の煙濃度に長時間保つ必要があるため、試験に多くの時間を要するという課題があった。
そこで、これに代わるものとして、煙感知器の動作煙濃度と等しい光散乱特性を有する散乱板（感度調整板）を感知器の検煙室内に配置して、煙発生状態を疑似的に生じさせることで感度試験を行えるようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開昭５６−２２９３３号公報 特開平５−３０３６９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている感度調整方法にあっては、予め反射率の異なる複数の感度調整板を用意しておいて、煙感知器のケース（暗箱の蓋）を開けて反射率の低い感度調整板を配置してケースを閉じて感知器が動作するかを調べた後、再度ケースを開けて反射率の少し高い感度調整板に置き換えてからケースを閉じて感知器が動作するかを調べるという作業を繰り返し行う必要がある。そのため、作業効率が悪く感度調整に多くの手間と時間を要するという課題がある。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、煙感知器のケース内部の所定位置に比較的容易に反射率の異なる散乱板を配置して感度試験を行うことができ、それによって感度調整の作業効率を向上させ、短時間に感度調整を完了させることができる光電式煙感知器およびその感度試験方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
本体ベースと該本体ベースの上側全体を覆う本体ケースとからなる筐体の内部に、発光素子と受光素子とが互いの光軸が一致しないように向きが設定された状態で内部に配設される暗箱と、前記発光素子および受光素子が実装された回路基板と、が収納されてなる光電式煙感知器において、
前記暗箱内の前記発光素子と受光素子との間に設けられた煙検知空間に対応して、前記暗箱と前記回路基板と前記本体ベースには、それぞれ所定の位置に、予め所定方向への反射率が所定の値に設定された光散乱部を備えた感度検出板の前記光散乱部を挿入するためのスリット状の開口が互いに中心が合致するように形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、予め所定方向への反射率が所定の値に設定された光散乱部を備えた感度検出板を、感知器の筐体をばらすことなく筐体外部から暗箱内部の所定位置（煙検知空間）へ感度検出板を挿入することができる。そのため、効率よく感度試験を行うことができるとともに、煙を発生する従来型の試験装置を使用する必要がないので、感度調整の作業時間を短縮することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光電式煙感知器において、
前記本体ベースに形成された前記開口は、前記回路基板と前記暗箱にそれぞれ形成された前記開口よりも幅が広いことを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、感度検出板に光散乱部と該光散乱部よりも厚い把手部とを設け、光散乱部と把手部との境界に段差を形成しておくことで、感度検出板を本体ベースの開口へ挿入した際に、挿入方向の位置決めを自動的に行わせることができる。しかも、把手部の高さを本体ベースの底壁の厚さよりも大きな値となるように設定しておけば、把手部の一部が本体ベースの底壁表面より突出することとなるので、検査後における感度検出板の取り外しが容易に行える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光電式煙感知器において、
前記本体ベースの外表面には、当該本体ベースに形成された前記開口を覆うように遮光性のシールが貼付されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、感度調整終了後に、感度検出板を挿入するための開口を遮光性シールで被覆することができ、それによって通常の使用状態で、試験のために設けた開口から暗箱内部に光が入り込んで感知器の感度が低下するのを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の光電式煙感知器の感度を検出する感度試験方法であって、
前記本体ベースに形成された前記開口より、予め所定方向への反射率が所定の値に設定された光散乱部を備えた感度検出板の前記光散乱部を、前記回路基板と前記暗箱の前記開口を貫通するように挿入して、前記煙検知空間に位置させた状態で、光電式煙感知器を試験装置にセットして前記発光素子を発光させ、そのときの出力を測定することで感度を判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、煙感知器のケース内部の所定位置に比較的容易に反射率の異なる散乱板を位置させて感度試験を行うことができ、それによって感度調整の作業効率を向上させ、効率よく感度試験を行うことができるとともに、煙を発生する従来型の試験装置を使用する必要がないので、感度調整の作業時間を短縮することができる。

本発明によれば、煙感知器のケース内部の所定位置に比較的容易に反射率の異なる散乱板を配置して感度試験を行うことができ、それによって感度調整の作業効率を向上させ、短時間に感度調整を完了させることができるという効果がある。

本発明に係る光電式煙感知器の一実施形態を示す分解斜視図である。 本実施形態の光電式煙感知器の本体ケースおよび防虫網を外し暗箱ケースの蓋部を省略して内部構造の詳細を示す斜視図で、（Ａ）は感度検出板を挿入する前の状態を示すもの、（Ｂ）は感度検出板を挿入した状態を示すものである。 本実施形態の光電式煙感知器を下方から見た様子を示す底面図で、（Ａ）は感度検出板を挿入する前の状態を示すもの、（Ｂ）は感度検出板を挿入する途中の状態を示すものである。 本実施形態の光電式煙感知器を下方から見た様子を示すもので、感度検出板を挿入した状態を示す斜視図である。 本実施形態の光電式煙感知器の変形例を示す要部拡大断面図である。 煙感知器の感度を測定する試験装置の一例の概略構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した光電式煙感知器の一実施形態について説明する。 本実施形態の光電式煙感知器（以下、単に感知器と記す）１０は、火災に伴い発生した煙を感知可能な火災感知器であり、建造物の天井面などに設置されて使用されるように構成されている。なお、以下の説明では、感知器１０を建造物の天井面に設置した状態で上になる側を下側、下になる側を上側とする。

本実施形態の煙感知器１０は、図１に示すように、建造物の天井面に取り付けるための円板状の本体ベース１１と、外形が略ドーム状をなし本体ベース１１の上側全体を覆う本体ケース１２とを備え、本体ベース１１と本体ケース１２とにより内部に収納空間を有する筐体が形成される。
また、感知器１０は、前記本体ベース１１上に固定される回路基板１３と、該回路基板１３に搭載される高さの低い有底円筒状の暗箱基台１４と、該暗箱基台１４と係合し暗箱を形成する有底円筒状の暗箱ケース１５と、該暗箱ケース１５の外側に配置される円筒状の防虫網１６とを備え、これらの構成部材が、上記筐体内に収納され本体ベース１１と本体ケース１２とが結合されることで感知器が構成される。防虫網１６は、小さな網目を有する円筒状に形成されている。

本体ベース１１は感知器１０の下側筐体壁を構成するもので、本体ベース１１の下面には、予め天井面に設置され電源線および信号線が接続された取付基台（図示省略）と連結し、当該感知器１０を天井面に固定するための複数の係止片保持部１１Ａが設けられている。この係止片保持部１１Ａには、図４に示すように、金属製の係止片１９がビス止めされる。係止片１９は、単に留め具としての機能だけでなく、煙感知器１０と取付基台を電気的に接続する機能を有している。また、本体ベース１１の周縁部には、本体ケース１２の周壁部と嵌合するリブ１１Ｂが形成され、該リブ１１Ｂには、本体ベース１１と本体ケース１２とを結合するための係止爪１１Ｃが、例えば９０度おきに４箇所設けられている。
一方、本体ケース１２の周壁部には、本体ベース１１に設けられた上記係止爪１１Ｃに対応する位置に、該係止爪１１Ｃと係合可能な係合凹部１２Ｃが設けられている。

さらに、本体ケース１２には、その頭頂部中央に、暗箱の上部が突出可能な円形状の開口部１２Ａが形成されるとともに、該開口部より突出した暗箱ケース１５の円板状の蓋部１５Ａに接合され縁部に係合されるヘッドカバー１２Ｂが設けられ、該ヘッドカバー１２Ｂと本体ケース１２の上壁内縁部との間に円周方向に沿って開口１２Ｄが形成され、該開口１２Ｄが外部の煙をケース内部に流入可能にする煙流入口として機能するように構成されている。

回路基板１３は、上面および下面に検出回路を構成する抵抗や容量、ＩＣ（半導体集積回路）などの電子部品（図示省略）が実装されるプリント基板により構成され、例えば本体ベース１１の上面の所定部位に設けられているボス部に挿通されるネジ（図示省略）によって本体ベース１１に固定されるようになっている。
また、この回路基板１３上には、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる煙感知用の発光素子１７（図２参照）とフォトダイオードのような受光素子１８（図２参照）とが互いの光軸が一致しないように向きが設定された状態で配置され、発光素子１７と受光素子１８のそれぞれのリード端子が回路基板１３に半田等により溶着されることで実装されている。

さらに、回路基板１３には、上記暗箱基台１４の周壁部に下方へ向かって突出するように形成されている係止部材としてのフック１４Ａ（２箇所）と係合可能な係合穴１３Ａ（２箇所）が形成されており、暗箱基台１４のフック１４Ａを係合穴１３Ａに挿通させることで、回路基板１３上に暗箱基台１４が搭載され固定されるようになっている。
暗箱基台１４の底部には、上記回路基板１３に実装されている発光素子１７と受光素子１８の窓部を有する本体部分がそれぞれ挿通される挿通孔１４Ｂ，１４Ｃが形成されている。

暗箱ケース１５には、ベースとなる円板状の蓋部１５Ａと、中央に煙検知空間を形成するように円周方向に沿って設けられた円環状のラビリンス構造体１５Ｂとにより構成されている。ラビリンス構造体１５Ｂは、断面形状がＺ字形、Ｙ字形、Ｌ字形等を有し蓋部１５Ａと一体に形成されタービンのフィンの配置に類似した形態で配置された複数の起立壁からなる遮光壁によって構成されている。また、ラビリンス構造体１５Ｂには、図２（Ａ）に示すように、前記発光素子１７と受光素子１８の収納部を構成する遮光壁を兼ねた収納壁１５ａ，１５ｂが設けられている。

ラビリンス構造体１５Ｂの遮光壁は、互いに端部が隙間をおいて重なるように配置、形成されることで、外部からの煙を通過させる整流フィンとして機能し、光は内部へ入らないように構成されている。また、外部からの光が遮光壁で反射を繰り返しながら内部に到達するのを抑制するため、表面が黒色でかつ反射率が低くなるような面にされている。かかるラビリンス構造体１５Ｂを有する暗箱ケース１５が、ラビリンス構造体１５Ｂの端面すなわち遮光壁の下端が暗箱基台１４の底壁上面に接合するように、上方より係合されることで煙検知空間を有する暗箱が構成される。
そして、防虫網１６がラビリンス構造体１５Ｂの周囲を覆うように配置され、暗箱内に虫や埃が入り込むのを防止できるようになっている。

さらに、本実施形態の煙感知器１０の本体ベース１１には、上記暗箱（１４，１５）内に構成される煙検知空間に対応して、図１に示すように、長方形の開口１１Ｅが形成されており、この開口１１Ｅには下方から短冊状の感度検出板２０を挿入することができるように構成されている。また、回路基板１３およびその上の暗箱基台１４にも、煙検知空間に対応してスリット状の開口１３Ｅと開口１４Ｅが形成されている。なお、後述のように、回路基板１３と暗箱基台１４の開口１３Ｅ，１４Ｅは、本体ベース１１の開口１１Ｅよりも幅が狭くなるように形成される。

感度検出板２０は、例えばアクリル樹脂のような透明樹脂に塗料もしくはアルミ等の金属粉（粒子）を混入してなる矩形薄板状の光散乱部２０Ａと、該光散乱部２０Ａの一側に連続して形成された把手部２０Ｂとにより構成されている。把手部２０Ｂは、不透明な材料で構成されるのが望ましいが、光散乱部２０Ａと同じ材料で構成されていても良い。光散乱部２０Ａと把手部２０Ｂは同一材料とすることで、一体成型で同時に形成することができる。また、把手部２０Ｂの高さは本体ベース１１の底壁の厚さよりも大きな値となるように設定されている。

上記のような構成を有する感度検出板２０は、把手部２０Ｂを指でつまんで、図３（Ｂ）に示すように光散乱部２０Ａを本体ベース１１の開口１１Ｅへ挿入すると、図２（Ｂ）に示すように、光散乱部２０Ａが暗箱基台１５の煙検知空間に位置するように自動的に位置決めされて配置される。
しかも、感度検出板２０は光散乱部２０Ａと該光散乱部２０Ａよりも断面形状の大きな把手部２０Ｂとからなり、本体ベース１１の開口１１Ｅが回路基板１３と暗箱基台１４の開口１３Ｅ，１４Ｅの幅よりも広く形成されているため、図３（Ａ）に示すように、本体ベース１１の開口１１Ｅの内側に段差が生じることとなる。

そして、この段差部に感度検出板２０の光散乱部２０Ａと把手部２０Ｂの境界の段差が当接するため、把手部２０Ｂから指を離しても、感度検出板２０は所定の位置まで挿入され、挿入方向の位置決めも自動的に行われる。しかも、把手部２０Ｂの高さは本体ベース１１の底壁の厚さよりも大きな値となるように設定されているため、図４に示すように、把手部２０Ｂの一部が本体ベース１１の底壁表面より突出した状態になるので、検査終了後における感度検出板２０の取り外しが容易に行える。

なお、感度検出板２０が本体ベース１１の開口１１Ｅに挿入されている状態で、把手部２０Ｂの上から粘着テープを貼付すれば、感知器を逆さまにしても感度検出板２０が抜け落ちないように保持することができる。
しかもこのとき、粘着テープとして遮光性シートに粘着剤を塗布したものを使用すれば、感度検出板２０が本体ベース１１の開口１１Ｅとの隙間から、暗箱内部に光が入り込むのを防止することができ、精度の高い感度試験を行うことができる。
また、感度試験および感度調整が終了した煙感知器においても、本体ベース１１の開口１１Ｅを遮光性粘着テープからなる銘板シール等を貼付することで、通常の使用状態で、試験のために設けた開口１１Ｅから暗箱内部に光が入り込んで感知器の感度が低下するのを防止することができる。

本実施形態では、感度検出板２０として、光散乱部２０Ａの受光素子方向への光反射率が異なる複数の板を予め用意しておいて、試験対象の煙感知器に応じて使い分けたり、感度検出板２０を差し替えて感度を検出することで、感度調整量を容易に決定したりすることができる。なお、光散乱部２０Ａの光反射率は、仕様で要求される感度（５％／ｍ，１０％／ｍ，１５％／ｍ）に対応して設定すればよく、各要求感度に対応してそれぞれ１枚ずつ光反射率が異なる感度検出板を用意しておくようにしてもよい。

なお、光散乱部２０Ａの受光素子方向への光反射率は、材質や色あるいは粒子の混入率を調整することによって行うことができるが、さらに光散乱部２０Ａの厚みを調整することで、より精密に目的の光反射率を得ることができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施形態では、把手部２０Ｂの高さを本体ベース１１の厚みよりも高くしたものについて説明したが、図５（Ａ）に示すように、把手部２０Ｂの高さが本体ベース１１の厚みと同一である段差部２０Ｃを設けるとともにこれに把手部２０Ｂを設けた構成としても良い。

また、上記実施形態では、本体ベース１１の開口１１Ｅを、回路基板１３や暗箱基台１４の開口１３Ｅ，１４Ｅの幅よりも広く形成したものを示したが、図５（Ｂ）に示すように、開口１１Ｅの幅と回路基板１３、暗箱基台１４の開口１３Ｅ，１４Ｅの幅を同一にするとともに、光散乱部２０Ａと把手部２０Ｂとの境界に鍔部２０Ｄを設けた構成にしてもよい。

さらに、上記実施形態では、光散乱部２０Ａと把手部２０Ｂを備えた感度検出板２０を作業者が指で挟んで本体ベース１１の開口１１Ｅに挿入するようにしたものを説明したが、感度検出板２０を移動させるリンク機構とレバーとを試験装置に設けて、検査対象の感知器を試験装置にセットした後、作業者がレバーを操作することで感度検出板２０の光散乱部２０Ａを本体ベース１１の開口１１Ｅに挿入できるように構成しても良い。

図６に、試験装置の一例の概略構成を示す。図６の試験装置３０は、装置本体３１の上面中央に、試験対象の感知器１０を取り付けるための取付基台３２が設けられ、該取付基台３２の中央に感度検出板２０を挿入するための開口部３３が形成され、その周囲に、本体ベース１１に設けられている係止片保持部１１Ａと係合可能な係止片３４が設けられている。天井に設けられた取付基台と同様に、取付基台３２に煙感知器１０を係合することで、煙感知器１０と取付基台３２が電気的に接続されるようになっている。

試験に際しては、天井面に設置された取付基台にセットするのと同様に、煙感知器を試験装置３０の取付基台３２にセットする。このとき、感知器の向きが一意に決定されるよう係止片３４が配置されている。感度検出板２０は、レバーやスイッチ等の操作により光散乱部２０Ａが本体ベースの開口１１Ｅに挿入される。この状態で、煙感知器に所定の電流を流し、そのときの感度を測定する。測定結果は、試験装置３０に接続されている表示装置４０に表示される。この測定の結果が目標値に収まるよう、部品（抵抗）を取り替えたり、可変抵抗を調整したり、あるいはソフト的に受光素子（ダイオード）の増幅率を調整したり、閾値を調整することで感度調整が行われる。

また、上記実施形態では、本発明を、発光素子１７と受光素子１８を有する光電式煙感知器に適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、煙検知用の発光素子１７と受光素子１８の他にサーミスタのような感熱素子あるいはＣＯなどの有害ガスを検知するガスセンサをさらに備え煙および熱あるいはガスを検出可能に構成された複合型火災感知器にも適用することができる。

１０ 感知器（煙感知器）
１１ 本体ベース
１１Ｅ 開口
１２ 本体ケース
１２Ｄ 煙流入口
１３ 回路基板
１３Ｅ 開口
１４ 暗箱基台
１４Ｅ 開口
１５ 暗箱ケース
１７ 発光素子
１８ 受光素子
２０ 感度検出板
２０Ａ 光散乱部
２０Ｂ 把手部
３０ 試験装置
３２ 取付基台

Claims (4)

1. 本体ベースと該本体ベースの上側全体を覆う本体ケースとからなる筐体の内部に、発光素子と受光素子とが互いの光軸が一致しないように向きが設定された状態で内部に配設される暗箱と、前記発光素子および受光素子が実装された回路基板と、が収納されてなる光電式煙感知器において、
   前記暗箱内の前記発光素子と受光素子との間に設けられた煙検知空間に対応して、前記暗箱と前記回路基板と前記本体ベースには、それぞれ所定の位置に、予め所定方向への反射率が所定の値に設定された光散乱部を備えた感度検出板の前記光散乱部を挿入するためのスリット状の開口が形成されていることを特徴とする光電式煙感知器。
2. 前記本体ベースに形成された前記開口は、前記回路基板と前記暗箱にそれぞれ形成された前記開口よりも幅が広いことを特徴とする請求項１に記載の光電式煙感知器。
3. 前記本体ベースの外表面には、当該本体ベースに形成された前記開口を覆うように遮光性のシールが貼付されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電式煙感知器。
4. 本体ベースと該本体ベースの上側全体を覆う本体ケースとからなる筐体の内部に、発光素子と受光素子とが互いの光軸が一致しないように向きが設定された状態で内部に配設される暗箱と、前記発光素子および受光素子が実装された回路基板とが収納されてなり、前記暗箱内の前記発光素子と受光素子との間に設けられた煙検知空間に対応して、前記暗箱と前記回路基板と前記本体ベースには、それぞれ所定の位置にスリット状の開口が形成されている光電式煙感知器の感度を検出する感度試験方法であって、
   前記本体ベースに形成された前記開口より、予め所定方向への反射率が所定の値に設定された光散乱部を備えた感度検出板の前記光散乱部を、前記回路基板と前記暗箱の前記開口を貫通するように挿入して、前記煙検知空間に位置させた状態で、光電式煙感知器を試験装置にセットして前記発光素子を発光させ、そのときの出力を測定することで感度を判定することを特徴とする光電式煙感知器の感度試験方法。

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