JP6751003B2 - 火災感知器 - Google Patents

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Description

本発明は、火災感知器、特に受光素子を使用した光電式火災感知器や、煙および熱あるいはガスを検出する複合型火災感知器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、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する複合型火災感知器が知られている。
煙感知器または熱煙複合型感知器においては、外部から光が入らないようにするラビリンス構造の遮光壁を周囲に有する暗箱内に、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ている。
ところで、受光素子は電子部品であるため、携帯電話機などから送信される電波が受光素子や増幅回路に飛び込んで回路が誤検出動作するおそれがある。
そこで、受光素子をシールドケースに収納した状態でプリント基板上に実装するようにした技術がある(例えば特許文献1)。また、受光素子をシールド用の金属板で覆うとともに、別のシールド用の金属板で受光素子からの信号を増幅する増幅回路を構成する集積回路及び回路部品を覆うようにした感知器に関する技術がある(特許文献2)。
特開平05−303697号公報 実開平03−9097号公報
信号増幅回路部分を金属板で覆うようにした特許文献2に記載のシールド技術においては、プレート状の金属板の一部を切り起こして形成した脚部を半田付けで基板に固定するようしている。
そのため、組み付け作業が面倒である上、組み立てラインのある工場にて行われる性能検査で受光素子の不良が見つかった場合の素子の交換や、抵抗値による感度調整のための素子の変更等の作業が困難になるという課題がある。また、シールド部材が1枚のプレート状の金属板で構成されているため、側方から飛び込む電波による誤動作を充分に防止できない。
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、受光素子からの信号を増幅する回路部分を覆うシールド部材を簡単に着脱できるようにして、シールド部材の組み付けや、素子の交換、感度調整等の作業が容易に行える火災感知器を提供することにある。
本発明の他の目的は、シールド部材を基板に取り付けた後、半田付け等の固定のための処理を行わなくても、シールド部材が容易に外れることのない火災感知器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、
本体ケースと該本体ケースの上側全体を覆うカバー部材とからなる筐体の内部に、監視対象の変化を検出する素子および該素子からの信号を増幅する増幅回路が実装された回路基板が収納されてなる火災感知器において、
前記回路基板には、少なくとも前記増幅回路を覆うように導電体からなるシールド用カバーが着脱可能に取り付けられ、
前記シールド用カバーの縁部には、前記回路基板側へ折曲された折曲片が設けられ、
前記折曲片には、前記シールド用カバーを前記回路基板に取り付けるための係止手段が設けら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、シールド用カバーの縁部には、回路基板側へ折曲された折曲片が設けられ、該折曲片に、シールド用カバーを回路基板に取り付けるための係止手段が設けられているため、シールド部材としてのシールド用カバーを簡単に着脱することができ、シールド部材の組み付けや素子の交換、感度調整等の作業を容易に行うことができるようになる。
また、シールド用カバーの縁部に折曲片が設けられているため、この折曲片によって側方から飛び込んでくる電波を遮断することができ、増幅回路の誤動作をより一層防止することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の火災感知器において、
前記係止手段は、前記折曲片に形成されたフックおよび係止爪であり、
前記シールド用カバーには前記回路基板に向かって突出するストッパ片が設けられ、
前記回路基板には、前記フックが挿入可能なスリットおよび前記係止爪が挿入可能な開口部と前記ストッパ片の先端が係合する差込み穴が形成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、フックを回路基板のスリットに差し込むとともに、係止爪を開口部へ挿入することで簡単にシールド用カバーを回路基板に取り付けることができるため、作業性を向上させることができる。また、シールド用カバーにストッパ片が設けられているため、取り付けた後のカバーのずれや移動を防止することができ、半田付け等の固定のための処理を行わなくてもシールド部材が容易に外れることがないようにすることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の火災感知器において、
前記折曲片は前記シールド用カバーの両側縁部および前端もしくは後端に設けられ、
前記フックは前記シールド用カバーの両側縁部の折曲片に、また前記係止爪は前記シールド用カバーの前端もしくは後端の折曲片に設けら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、シールド用カバーを3箇所で回路基板に係止するように取り付けることができるため、取付け後の安定性が良いとともに取り外しも容易となる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の火災感知器において、
前記フックは前記両側縁部の折曲片の端部から離れた位置に設けられ、
前記両側縁部の折曲片の前端および後端には、端に向かうほど高さが低くなるテーパが形成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、シールド用カバーの両側縁部の折曲片の前端と後端にそれぞれテーパが形成されているため、回路基板に結合したシールド用カバーを前後に傾けることができ、取り付け時の係止爪の開口部への係合を確実に行なえるとともに、取り外し時には係止爪が開口部から抜ける方向の力を加えて容易に係合を外すことができ、シールド用カバーの取り付け取り外しの作業性が向上する。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の火災感知器において、
前記両側縁部の折曲片の中央部には、突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明によれば、シールド用カバーを折曲片中央の突起を支点として傾けることができるため、カバー取り外し時に、ストッパ片が差込み穴から抜ける方向の力を確実に加えることができる。その結果、ストッパ片によるロックが外れるため、フックが外れる方向へシールド用カバーをスライドさせることができるようになり、回路基板からシールド用カバーを容易に取り外すことができ、作業性が向上する。
請求項6に記載の発明は、請求項2〜5に記載の火災感知器において、
前記係止爪は、V字状をなすように形成され、V字状部全体が前記開口部に挿通されるとともに、V字状部の先端に複数個の突起が設けられ、
前記開口部の縁部の前記シールド用カバー取付け側と反対側の表面に導電層が形成され、
前記係止爪のV字状部が前記開口部に挿通された状態で前記複数個の突起が前記導電層に接触するように構成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明によれば、V字状をなす係止爪の先端に複数個の突起が形成されているため、回路基板の係止爪が挿入される開口部の縁に設けられている導電層(ランド部分)に係止爪の先端を確実に接触させることができ、導電層に接地電位を印加しておくことでシールド用カバーの電位を安定させ、シールド効果を保証することができる。
本発明によれば、受光素子からの信号を増幅する回路部分を覆うシールド部材を簡単に着脱できるようにして、シールド部材の組み付けや、素子の交換、感度調整等の作業が容易に行える火災感知器を実現することができる。また、シールド部材を基板に取り付けた後、半田付け等の固定のための処理を行わなくても、シールド部材が容易に外れることのない火災感知器を実現することができる。
本発明に係る火災感知器の一例としての光電式煙感知器の一実施形態を示す分解斜視図である。 図1に示す火災感知器を構成する回路基板の構成例を示すもので、(A)は回路基板の裏面側(上面側または暗箱側)の構成例を示す斜視図、(B)は同じく回路基板の表面側(下面側また本体ケース側)の構成例を示す斜視図である。 図2に示す回路基板をシールド用カバーの詳細を示すもので、(A)および(B)はシールド用カバーの拡大斜視図、(C)は側面図、(D)は前面図である。 (A)〜(C)は実施形態の火災感知器を構成する回路基板へのシールド用カバーの取り付けから取り外しまでの様子を示す作業説明図である。
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。
本実施形態の感知器10は、図1に示すように、感知部を収容するための収容凹部11Aを有し建造物の天井面に取り付けるための円筒状の本体ケース11と、ドーム状をなし前記本体ケース11の上側全体を覆う感知器カバー12とを備え、本体ケース11と感知器カバー12とにより内部に収容空間を有する筐体が形成される。
また、感知器10は、前記本体ケース11の収容凹部11A内に収容され固定される回路基板13と、ラビリンス構造の遮光壁を有し前記回路基板13に搭載される暗箱基台14と、該暗箱基台14の縁部の内側に係合し載置される円筒状の防虫網15と、該防虫網15を挟んで前記暗箱基台14に係合し暗箱を形成する有底円筒状の暗箱カバー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ケース11と感知器カバー12とが結合されることで感知器が構成される。
本体ケース11は感知器10の下側筐体壁を構成するもので、本体ケース11の下面には、予め天井面に設置された取付基台(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連結金具17が3個設けられている(図1ではこのうち1個が見えている)。また、本体ケース11には、収容凹部11A内に収容された回路基板13および暗箱基台14を固定するネジ18が挿通されるボス部11bが3個設けられている(図1ではこのうち1個が見えている)。
暗箱基台14には、LED(発光ダイオード)のような発光素子19Aを収納する収納部14aと、フォトダイオードのような受光素子19Bを収納する収納部14bが設けられるとともに、収納部14a,14bの底壁には、発光素子19Aと受光素子19Bのリード端子19aと19bが挿通可能な細孔(図示省略)がそれぞれ形成されており、暗箱基台14の下面より突出した各素子のリード端子の先端が回路基板13を貫通し、フロー半田付け等によって接続される。
さらに、暗箱基台14には、回路基板13側(図では下方)へ向かって突出する2本の係止片(フック)14cが設けられ、これらの係止片14cの先端が回路基板13に形成されている係合穴13cに係合することで、暗箱基台14と回路基板13とが一体化されるように構成されている。
なお、受光素子19Bは導電性材料で形成されたシールドケース20に収納された状態で収納部14bに挿入されるように構成されている。また、暗箱カバー16には、暗箱基台14の収納部14a,14bに対応して、内側の素子を囲むように形成された遮光壁16a,16bが設けられている。
一方、感知器カバー12には、その中央に、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12Aより突出した暗箱カバー16の円板状の蓋部16cの縁部に係合されるヘッドカバー21が設けられ、該ヘッドカバー21と感知器カバー12の上壁との間に、上記開口部12Aに連通する開口が円周方向に沿って複数個形成され、該開口が外部の煙をケース内部に流入可能にする煙流入口22として機能するように構成されている。
また、感知器カバー12の中央の上記開口部12Aの縁には、リング状に形成された透明部材からなる光放出部材23が設けられている。なお、この光放出部材23には、下方へ向かって垂下するように形成された棒状の光ガイド部材23aが結合されており、該光ガイド部材23aの先端(下端)の光入射部(端面)が、回路基板13上に実装される動作状態報知用の発光ダイオード(LED)と対向するように構成されている。
次に、図2〜図3を用いて、上記回路基板13の構成および検出信号増幅回路部のシールド構造について説明する。このうち、図2(A)は暗箱基台14が接合される側の面の構成を、(B)は反対側の面の構成を示す。また、図3はシールド用カバーの詳細を示す。
図2に示すように、回路基板13は、上面および下面に火災感知のための回路を構成する抵抗や容量、IC(半導体集積回路)などの電子部品が実装されるプリント配線基板により構成され、該基板にはネジ挿通穴13aが3箇所形成されており、本体ケース11の底壁に設けられているボス部(図示せず)に挿通されるネジ18(図1)によって本体ケース11の収容凹部11A内に固定される。
なお、図示しないが、回路基板13上には、感知器が作動中であることを報知するための発光ダイオード(LED)が面実装されており、該LEDが点灯されると出射された光は上述した光ガイド部材23aによって誘導され、光放出部23がリング状に光るように構成されている。
また、回路基板13には、暗箱基台14の周壁近傍に下方へ向かって突出するように形成された係止片14cが係合可能な係合穴13cが3箇所形成されており、暗箱基台14のフック14cの先端を係合穴13cに挿通させることで、回路基板13と暗箱基台14とが結合され一体化されるようになっている。
図2(A)において、回路基板13の一点鎖線Aで囲まれた部位は、受光素子19Bからの信号を増幅する増幅回路を構成する電子部品が実装されている領域の裏面に相当する部位である。図2(A)に示すように、一点鎖線Aで囲まれた部位の周辺には、一対のスリット31a,31bと、矩形状の開口31cとが形成されている。このうち、スリット31a,31bの上記開口31cと反対側の縁部には、図示しない配線パターンによって接地端子に接続された導電層32a,32bが設けられている。また、開口31cの上記スリット31a,31bと反対側の縁部には、同様に接地端子に接続された導電層32cが設けられている。
さらに、上記スリット31aと31bとを結ぶ線の近傍には、受光素子19Bのリード端子19a,19bが挿通可能な細孔33a,33bが形成され、該細孔33a,33bの反対側の基板表面には受光素子19Bのリード端子19a,19bの先端が半田付けされるランド(図示省略)が設けられている。また、開口31cの近傍には、後述のストッパ片44に対応して、差込み穴31dが形成されている。
そして、回路基板13の図2(A)の一点鎖線Aで囲まれた部位の反対側の領域には、スリット31a,31bおよび開口31cを利用して、図2(B)に示すように、該領域を覆うように矩形状のシールド用カバー40が取り付けられるようになっている。シールド用カバー40は、ステンレスその他の金属板により形成することができる。
図3には、上記シールド用カバー40の詳細が示されている。なお、図3(A),(B)はシールド用カバー40の裏面側の形状を示す斜視図、図3(C)はカバー40の側面図、図3(D)はカバー40の前面図である。
図3から分かるように、シールド用カバー40は、4辺のうち3辺に、基板に向かって折曲された折曲片41a,41b,41cが形成され、このうち対向する折曲片41a,41bの後端から少し離れた部位に、L字状のフック42a,42bが設けられている。また、折曲片41cの中央には、V字状に折曲された係止爪43が設けられている。さらに、係止爪43の両側にはスリット40a,40bが形成されているとともに、スリット40aの近傍には、係止爪43と同じ方向へ突出したストッパ片44が設けられている。
本実施形態の感知器においては、上記L字状のフック42a,42bを、図2(A)に示されている一対のスリット31a,31bを差し込むとともに、係止爪43を、図2(A)に示されている開口31cに挿入することで、シールド用カバー40が回路基板13の所定部位に装着される。このとき、シールド用カバー40は受光素子19Bからの信号を増幅する増幅回路を構成する電子部品が実装されている領域を覆うことになるため、外部から増幅回路へ向かう電波を遮断することができ、これにより増幅回路部の電子部品や配線パターンに飛び込む電磁ノイズによる増幅回路の誤動作を防止することができる。
また、シールド用カバー40は受光素子19Bのリード端子19a,19bの先端が半田付けされるランド部分も覆うことになるので、外部から該ランドに飛び込む電波も遮断することができ、より一層増幅回路の誤動作を防止することができる。
さらに、折曲片41cの係止爪43の近傍にはストッパ片44が設けられており、L字状のフック42a,42bがスリット31a,31bに差し込まれた状態でフック42a,42bが前後に移動可能であったとして、ストッパ片44が回路基板13に設けられている差込み穴31dに挿入されると、フック42a,42bの前後移動が阻止される。そのため、フック42a,42bの先端を半田付けで基板に固定する処理を施さなくても、シールド用カバー40が基板から外れるのを防止することができる。
さらに、本実施形態においては、図3(C)に示すように、シールド用カバー40の折曲片41a,41bの両端に緩やかなテーパT1,T2が形成されているとともに、折曲片41a,41bの中央にそれぞれ突起P1,P2が形成されている。また、係止爪43の先端にも、図3(D)に示すように、突起P3,P4が形成されている。
以下、図4を用いて、このテーパT1,T2および突起P1,P2;P3,P4の機能について説明する。図4(A)はカバー40の装着直前の状態を、図4(B)はカバー40が装着された状態を、図4(C)はカバー40の取り外す際の状態を示す。
シールド用カバー40を回路基板13に装着する際には、先ず、図4(A)に示すように、カバー40の折曲片41a,41bに設けられているL字状のフック42a,42bをスリット31a,31bを差し込むとともに、係止爪43の下端を開口31cに挿入する。その後、シールド用カバー40を後方へスライドさせてフック42a,42bをスリット31a,31bの後端縁部に係合させる。
この状態で、係止爪43の背部を指で基板方向へ押圧する。すると、係止爪43が弾性変形しながら開口31c内に進入し、図4(B)に示すように、係止爪43全体が開口31c内に入ると、係止爪43が元の形状に復帰する。ここで、係止爪43の上部から指を離すと、図3(D)に示す係止爪43の先端の突起P3,P4が、開口31cの縁部に設けられている導電層32c(図2参照)に圧接されて食い込み、充分な電気的接触状態となる。
このとき、本実施形態では、折曲片41a,41bの前端にテーパT2が形成されているため、カバー40の前端が充分に沈み込むことができ、折曲片41a,41bの前端部が、係止爪43が開口31c内に入り込むのを邪魔してしまうことがない。また、係止爪43の両側にスリット40a,40bが形成されているため、係止爪43が充分に開口31cに入り込み、指を離すと弾性復元力で復帰して容易に係止爪43の先端の突起P3,P4を導電層32cに圧接させ、係止爪43が開口31cに係合した状態にすることができる。
また、係止爪43を開口31cへ挿入させる際に、ストッパ片44が回路基板13に設けられている差込み穴31dに進入することで、フック42a,42bの前後移動が阻止されるため、感知器に振動や衝撃が加わってもシールド用カバー40がずれたり外れたりするのを防止することができる。
次に、シールド用カバー40を回路基板13から取り外す際には、図4(C)に矢印で示すように、カバー40の上面後端部を基板に向かって押圧する。すると、折曲片41a,41bにテーパT1が形成され中央に突起P1,P2が形成されているため、突起P1,P2を支点として、カバー40全体がシーソーのように傾き、係止爪43が開口31c内から、また、ストッパ片44が差込み穴31dから、それぞれ抜ける。これにより、L字状のフック42a,42bがスリット31a,31bに沿って前方へ移動可能になるので、シールド用カバー40を前方すなわちフックが外れる方向へスライドさせることによって、回路基板13からシールド用カバー40を取り外すことができる。
以上説明したように、本実施形態の火災感知器は、シールド用カバー40の折曲片41a,41bにテーパT1,T2や突起P1,P2が設けられているため、シールド用カバー40を回路基板に対して簡単に着脱することができ、シールドの組み付けや素子の交換、感度調整等の作業が容易に行える。
また、本実施形態の火災感知器は、シールド用カバー40を回路基板に固定するための半田付け処理が不要であるため、シールド用カバー40を、半田付けは比較的難しいが耐腐食性の良いステンレス等の材料で形成することによって、感知器の耐用年数を高めることができる。
さらに、本実施形態の火災感知器においては、受光素子の端子が接続される回路基板のランド部分まで覆うようにシールド用カバー40が設けられているため、受光素子のリード端子ランドや該ランドと増幅回路を構成する素子とを接続する配線パターンへ飛び込む電波を遮断することができる。
また、本実施形態の火災感知器においては、シールド用カバー40の3辺に折曲片41a,41b,41cが設けられているため、カバーの側方から増幅回路へ飛び込む電波によって回路が誤動作するのを防止することができる。
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い。例えば、上記実施形態では、シールド用カバー40を基板に取り付けるための脚部として2個のフックと1個の係止爪を設けたものについて説明したが、1個のフックと2個の係止爪あるいは2個のフックと2個の係止爪を設けるように構成しても良い。
また、フックの形はL字状に限定されず、T字状等他の形状であってもよい。係止爪も実施例のように先端が外側を向くように曲げられた形状に限定されず、内側を向くように曲げた形状であっても良い。
また、上記実施形態の火災感知器においては、暗箱基台14が下側で暗箱カバー16を上側に配置したものを示したが、暗箱基台14と暗箱カバー16との関係は上記とは逆、すなわち暗箱カバー16を下側に配置し暗箱基台14を上側に配置するように構成しても良い。なお、そのように配置した場合には、暗箱カバー16に、発光素子19Aと受光素子19Bのリード端子19a,19bが挿通される挿通孔を形成しておくこととなる。
さらに、回路基板13として多層配線の構造のプリント配線基板を使用し、暗箱基台14側の配線層を比較的広い範囲にまたがる敷き詰めパターンとして形成し、該パターンに接地電位を印加させることでシールド用のグランド層としてもよい。その場合、このグランド層が受光素子からの信号を増幅する増幅回路の下方位置にも延設されるように形成すると良い。これによって、上記実施形態のように、増幅回路の上方をシールド用カバー40で覆う構成にした場合に、増幅回路の下方にシールド用のグランド層があることで、電磁波に対するシールド効果を高めることができる。
さらに、上記実施形態では、本発明を、発光素子と受光素子を有する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、赤外線を検知する焦電素子、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等の素子およびこれらの素子からの信号を増幅する増幅回路を実装した基板を備えた火災感知器に広く適用することができる。
10 火災感知器(光電式煙感知器)
11 本体ケース
12 感知器カバー
13 回路基板
14 暗箱基台
16 暗箱カバー
19A 発光素子
19B 受光素子
19a,19b リード端子
31a,31b スリット
40 シールド用カバー
41a,41b,41c 折曲片
42a,42b フック(係止手段)
43 係止爪(係止手段)
44 ストッパ片

Claims (6)

  1. 本体ケースと該本体ケースの上側全体を覆うカバー部材とからなる筐体の内部に、監視対象の変化を検出する素子および該素子からの信号を増幅する増幅回路が実装された回路基板が収納されてなる火災感知器において、
    前記回路基板には、少なくとも前記増幅回路を覆うように導電体からなるシールド用カバーが着脱可能に取り付けられ、
    前記シールド用カバーの縁部には、前記回路基板側へ折曲された折曲片が設けられ、
    前記折曲片には、前記シールド用カバーを前記回路基板に取り付けるための係止手段が設けられていることを特徴とする火災感知器。
  2. 前記係止手段は、前記折曲片に形成されたフックおよび係止爪であり、
    前記シールド用カバーには前記回路基板に向かって突出するストッパ片が設けられ、
    前記回路基板には、前記フックが挿入可能なスリットおよび前記係止爪が挿入可能な開口部と前記ストッパ片の先端が係合する差込み穴が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の火災感知器。
  3. 前記折曲片は前記シールド用カバーの両側縁部および前端もしくは後端に設けられ、
    前記フックは前記シールド用カバーの両側縁部の折曲片に、また前記係止爪は前記シールド用カバーの前端もしくは後端の折曲片に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の火災感知器。
  4. 前記フックは前記両側縁部の折曲片の端部から離れた位置に設けられ、
    前記両側縁部の折曲片の前端および後端には、端に向かうほど高さが低くなるテーパが形成されていることを特徴とする請求項3に記載の火災感知器。
  5. 前記両側縁部の折曲片の中央部には、突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項4に記載の火災感知器。
  6. 前記係止爪は、V字状をなすように形成され、V字状部全体が前記開口部に挿通されるとともに、V字状部の先端に複数個の突起が設けられ、
    前記開口部の縁部の前記シールド用カバー取付け側と反対側の表面に導電層が形成され、
    前記係止爪のV字状部が前記開口部に挿通された状態で前記複数個の突起が前記導電層に接触するように構成されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の火災感知器。
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